Hóa dầu - Chương I: Đối tượng và điều kiện khai thác mỏ lộ thiên

chia thành: + Đường cố định: Đường vận tải chính nối với kho chứa khoáng sản có ích hoặc nhà máy tuyển. Đường cố định tồn tại cho đến hết tuổi thọ mỏ, đường có định từ hào chính đến bãi thải tồn tại theo thời gian chở đất đá (8 ÷ 10 năm), ngoài ra còn đường cố định ra vào và trên bờ mặt bãi thải. + Đường tạm thời: Là loại đường tồn tại với thời gian ngắn, nó nằm trên các gương tầng khai thác, trên bãi thải, do đó cấu tạo đơn giản. 7.2.3. Cấu tạo đường ôtô: Trên các đường cố định là phức tạp gồm: nền đất với các công trình bảo vệ và phần xe chạy là mặt trên của nền đường, hai bên nền đường phải làm rãnh thoát nước và các công trình bảo vệ khác. Nền đường phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ và tải trọng khi xe chạy, nền đường có thể là nền đắp, đào hoặc phối hợp Độ dốc của ta luy lề đường lấy khoảng 180 khi chiều cao 1m và khoảng 340 khi chiều cao hơn 1m. Hình 7.2. Cấu tạo của đường ô tô 7.3. Các thông số của đường: 7.3.1. Độ dốc dọc của tuyến đường: Chọn độ dốc dọc tuyến đường lớn nhất là một vấn đề kinh tế - kỹ thuật lớn. Đối với từng đối tượng cụ thể phải tuỳ theo điều kiện địa hình, lưu lượng và thành phần xe chạy, dùng những chỉ tiêu khái quát về giá thành vận tải, giá thành công trình mà tiến hành tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để chọn trị số tối ưu. Đặc thù công việc vận tải của mỏ, khi ô tô lên dốc thì ở chế độ không tải, khi xe xuống dốc thì ở chế độ có tải. Do vậy kết hợp giữa chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và thực tế sản xuất, đa ra độ dốc hợp lý của tuyến đường 7.3.2. Chiều rộng mặt đường. Chiều rộng mặt đường xe chạy được xác định cho hai làn xe chạy và được xác định theo hai công thức sau: Trong đó: b : Bề rộng thành ngoài thùng xe; c : Cự ly giữa hai bánh xe x : Khoảng cách mép ngoài thùng xe đến làn xe chạy y : Khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy Chiều rộng nền đường được xác định cùng với các công trình trên mặt như: rãnh thoát nước, đai bảo vệ, khoảng cách an toàn 7.3.3. Chiều rộng nền đường được xác định theo công thức: Bđ = Bm + Z + b + c + c1 + k , m Trong đó: Bm : Chiều rộng mặt đường . Z : Khoảng cách an toàn mép ngoài nền đường. b : Chiều rộng tường phòng hộ. c : Chiều rộng nền đường phía trong. c1 : Khoảng cách rãnh thoát nước tới mép trong nền đường. k : Chiều rộng rãnh thoát nước. α : Góc nghiêng sườn tầng. 7.3.4. Bán kính lượn vòng. Bán kính cong cho phép của cả đoạn đường cong phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của ô tô và loại đường. Bán kính lượn vòng được xác định theo công thức: Trong đó: Vtb : Vận tốc trung bình của ô tô y : Hệ số bám dính giữa bánh xe và mặt đường in : Độ dốc ngang của phần xe chạy. 7.3.5. Độ mở rộng bụng đường trên đường cong. Để cho xe chạy được an toàn trên đoạn đường cong, ngoài việc bố trí siêu cao ta còn mở rộng trên đường cong với trị số: Trong đó: LA : Chiều dài từ trục bánh xe sau đến chắn trước của ô tô. R : Bán kính cong của đường . V : Tốc độ xe chạy đoạn cong. Hình 7.3. Mở rộng phần mặt đường (mở rộng lưng hoặc mở rộng bụng) - Hiệu quả vận tải bằng ôtô phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng áo đường, chất lượng áo đường tốt sẽ kéo dài tuổi thọ của lớp xe lên 1,5 ÷ 2 lần do đó giảm đáng kể giá thành vận chuyển bằng ôtô. CHƯƠNG 8 CÔNG TÁC THẢI ĐẤT ĐÁ VÀ ỔN ĐỊNH BỜ MỎ 8.1. Khái niệm chung về công tác thải đất đá : Công tác thải đất đá là tổng hợp các thao tác tiếp nhận và chất xếp đất đá trên một khu vực riêng biệt. Những dấu hiệu để phân biệt các loại bãi thải là vị trí của bãi thải, số lượng tầng thải đang hoạt động, điều kiện địa hình, phương tiện cơ giới hoá công tác thải đá Tuỳ thuộc vào vị trí bãi thải mà chúng có tên gọi và ý nghĩa như sau: Bãi thải trong bố trí trong không gian đã khai thác của mỏ. Bãi thải ngoài bố trí ngoài giới hạn khai trường. Bãi thải kiểu hỗn hợp - một phần đất đá đổ vào bãi thải trong, còn phần khác đổ ra bãi thải ngoài. Bãi thải trong được áp dụng khi khai thác các vỉa nằm ngang và dốc thoải, còn bãi thải ngoài khi khai thác các vỉa dốc nghiêng và đứng. Bãi thải trong và bãi thải ngoài có thể là một tầng hay nhiều tầng. Bãi thải ngoài nên bố trí gần biên giới mỏ để giảm khoảng cách vận tải . Diện tích cần thiết để đặt toàn bộ đất đá khi khai thác hết khoáng sàng được tính theo công thức : + Khi chỉ có 1 tầng thải : S1 = ; m2 + Khi coù nhieàu taàng thaûi : Sn = ; m2 Trong đó : W - Khối lượng đất đá cần thải, m3. Kr - Hệ số nở rời của đất đá trong bãi thải (1,15 - 1,4). ht - Chiều cao tầng thải đầu tiên (tầng dưới cùng), m. hi - Hệ số sử dụng diện tích tầng thải thứ i (0,4 - 0,8) hi - Chiều cao tầng thải thứ i , m. n - Số tầng thải. Khi chọn vị trí bãi thải cần chú ý : lòng đất dưới bãi thải không có trữ lượng khoáng sản đạt tiêu chẩn công nghiệp, đất đai dùng làm bãi thải ít có giá trị công nghiệp Phương tiện cơ giới hoá công tác thải đá có thể là : máy xúc một gầu, xe ủi đất, máy xúc nhiều gầu, cầu vận tải-thải đá và phương tiện thải đá bằng sức nước. chọn phương tiện cơ giới hoá công tác thải đá phải căn cứ vào các yếu tố địa chất mỏ, điều kiện khí hậu và công nghệ ... 8.2. Bãi thải dùng xe ủi đất khi vận tải bằng ô tô : Quá trình thải đá gồm có các công việc sau đây : ô tô dỡ đá lên tầng thải ; đẩy đất đá xuống sườn dốc của tầng thải ( hoặc san nó theo bờ mặt ), duy trì đường ô tô trên tầng thải . Khi xây dựng bãi thải trên sườn núi chỉ cần tạo nên một mặt bằng để quay xe ô tô trong dạng hào bán hoàn chỉnh nửa đào nửa đắp. Khi nền bãi thải ổn định, đối với đất đá đã phá vỡ người ta muốn dỡ trực tiếp xuống sườn dốc. Để đảm bảo an toàn cho ô tô khi dỡ cần phải đắp một trụ đá ở mép trên của sườn bãi thải cao 0,4 ÷ 0,5m và rộng 1 ÷ 1,5m. Nó được tạo nên và rời vị trí theo thời gian và do xe ủi đất đảm nhiệm. Đường ô tô vào bãi thải bố trí ở trung tâm cho phép rút ngắn quãng đường ô tô chạy so với khi bố trí trên sườn. Chiều rộng của mặt tầng thải của bãi thải nhiều tầng cần phải đảm bảo góc dốc theo điều kiện ổn định, an toàn cho thiết bị vận tải và thải đá. Theo điều kiện an toàn : Bt = Z + Bo + Bd ; m Trong đó : Z : Chiều rộng vùng bay của cục đá tính từ mép dưới của phân tầng trên ( Z = 3 ÷ 25m) khi chiều cao tầng thải 4 ÷ 30m. Bo : Chiều rộng của đường ô tô, m . Bd : Chiều rộng mặt tầng dễ đá. Bd = (3 ÷ 4)Rq , m. Trong đó : Rq : Bán kính quay của ô tô, m . Ưu điểm của bãi thải dùng xe ủi đất: Tổ chức đơn giản, thời gian xây dựng bãi thải ngắn, tính cơ động cao, chi phí đầu tư cơ bản và chi phí sản xuất nhỏ, hệ số sử dụng tuyến thải cao. 8.3. Bãi thải khi vận tải bằng đường sắt : 8.3.1. Xây dựng bãi thải : Xây dựng bãi thải bao gồm : tạo nên tuyến thải đầu tiên, đặt đường sắt, lắp mạng điện tiếp xúc với đường dây cung cấp điện. Khi xây dựng bãi thải trên sườn núi thì bờ mặt để bbó trí thiết bị thải được tạo nên nhờ đào hào bán hoàn chỉnh nhờ máy xúc tay gầu, chiều rộng hào bán hoàn chỉnh b được xác định bằng bán kính xúc và bán kính quay của thùng máy xúc, với dung tích gầu E = 4 ÷ 5m3 thì bmin = 12 ÷ 14m. Khi đào hào bằng xe ủi đất thì chiều rộng đó bằng chiều rộng đai vận tải một làn xe (từ 7 ÷ 10m). Nếu địa hình mặt đất dùng để bố trí bãi thải là bình nguyên hay đồi thấp thì cần phải xây dựng đê thải đầu tiên có tiết diện ngang hình thang, các thông số cơ bản của nó là : chiều cao và chiều rộng phía trên đê thải, đê được đắp từ đất đá lấy tại chỗ hay đất đá bóc vận chuyển đến. Thường dùng máy xúc tay gầu để làm công tác này. 8.3.2. Bãi thải dùng xe ủi đất : Khi sử dụng xe ủi đất cỡ lớn công suất 300 cv và hơn, tầng thải được chia làm 2 phân tầng, đất đá được dễ lên mặt bằng tiếp nhận (nóc của phân tầng dưới) sẽ do máy ủi đẩy tới sườn dốc của phân tầng dưới một đoạn bằng chiều rộng tối thiểu của dải thải, công tác thải ở phân tầng dưới được tiến hành từ lối vào đến đầu đường cụt, còn ở phân tầng trên tiến hành theo hướng ngược lại. Chiều cao của phân tầng dưới phụ thuộc vào điều kiện ổn định của sườn dốc, chiều rộng của dải thải đá phụ thuộc vào năng suất của xe ủi. A-A Hình 8.1. Bãi thải dùng xe ủi đất khi vận tải bằng đường sắt * Ưu điểm: Không phụ thuộc vào bước dịch chuyển của đường, khả năng tiếp nhận của bãi thải cao, đường có thể dịch chuyển nhờ xe ủi, chi phí cơ bản và chi phí sản xuất nhỏ. * Nhược điểm : Năng suất của xe ủi thực tế phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và loại đất đá thải, phần di chuyển của xe ủi hao mòn nhanh, tiêu phí nhiều nhiên liệu. 8.3.3. Bãi thải dùng máy xúc lật: Thường sử dụng loại máy xúc lật cỡ lớn để làm công tác thải đá tầng thải cũng được chia làm 2 phân tầng . Máy xúc lật xúc đất đá được đổ ra từ toa xe xuống mặt bằng tiếp nhận và vận chuyển nó đến sườn dốc phân tầng dưới. Chiều rộng dải thải có thể đạt đến100 - 200m, ngoài việc vận chuyển đất đá nó còn san mặt bằng và làm trụ bảo vệ nhằm đảm bảo an toàn cho công tác thải đá. Sau khi thải đầy phân tầng dưới nó tiếp tục chất đầy phân tầng trên cao khoảng 2m, các toa xe của đoàn tàu dễ đồng thời, các sơ đồ thải cũng giống như xe ủi (thải một đầu, thải theo tuyến và thải phối hợp). Trong vận tải đường sắt cũng có thể sử dụng máy xúc tay gầu để làm công tác thải đất đá. Hình 8.2. Sơ đồ thải đá bằng máy xúc lật 8.4. Ổn định bờ mỏ: 8.4.1. Các yếu tố tự nhiên và công nghệ ảnh hưởng đến độ ổn định của bờ mỏ: Những yếu tố địa chất như điều kiện hình thành đá, kiến tạo, phong hoá, sự biến chất có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền vững của đất đá vì thế mà chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của bờ mỏ lộ thiên. a. Ảnh hưởng của điều kiện thành tạo: Độ biến của đá xâm nhập phụ thuộc vào điều kiện kết tinh, độ sâu, nhiệt độ, hỗn hợp đá, đặc điểm của trạng thái ứng suất khi tạo đá, mức độ kết tinh (độ lớn của các tinh thể). Độ lớn của các tinh thể càng tăng thì độ bền của đá càng giảm và mức độ bị phong hoá càng tăng. Nếu đá macma đang thời kỳ kết tinh hoặc ở dưới sâu gặp ứng suất tiếp lớn thì dễ xảy ra hình thành các mặt trượt, sự có mặt của các mặt yếu này gọi là sự phân chia khối đá tạo nên khả năng hình thành các khối trượt trên bờ mỏ. Đối với đá trầm tích tuỳ theo điều kiện tích tụ trên biển hay trên hồ mà người ta chia thành các loại trầm tích biển hay trầm tích lục địa. Ở các trầm tích dưới đáy biển, sau này nó được phủ lên một lớp mới làm tăng sức nén mọi hướng lên đá, dưới tác dụng của sức nén độ chặt của đất đá tăng lên, độ rỗng, độ ẩm giảm xuống. b. Ảnh hưởng của quá trình kiến tạo: Quá trình kiến tạo gây ra các nếp uốn, đứt gãy, tạo ra các khe nứt. Dưới ảnh hưởng của ứng suất kiến tạo tiếp tuyến, đá tạo thành các lớp riêng biệt hay các nhóm lớp riêng biệt có chiều dày nhỏ tự uốn cong trong trong nếp uốn. Vì có sự chuyển động giữa các lớp khi uốn nếp nên trong đất đá hình thành các mặt có lực dính kết rất nhỏ và hệ số ma sát giảm xuống đáng kể. Ngoài ra dưới sự hình thành các ứng suất tiếp tuyến khi hình thành các nếp uốn tạo ra các khe nứt, các khe nứt chạy dài liên tục hình thành các đứt gãy kiến tạo và thủ tiêu lực dính kết. Vật liệu sét và nước nhét đầy các khe nứt làm cho hệ số ma sát giảm xuống rất nhiều so với các hướng khác. Vì những lý do trên chúng ta cần phải nghiên cứu chi tiết thế nằm của các đứt gãy kiến tạo, các mặt vỉa đá trong các nếp uốn, các khe nứt hình thành dưới ảnh hưởng của quá trình kiến tạo, đặc biệt các mặt yếu đó nằm trong vùng lăng trụ có thể trượt lở cần phải xác định góc ma sát trong theo các mặt yếu đó để đảm bảo đầy đủ các điều kiện cơ bản trong tính toán ổn định bờ dốc. c. Ảnh hưởng của quá trình biến chất: Quá trình biến chất ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của đá. Tại độ sâu lớn đá chịu áp lực và nhiệt độ cao khi có các dung dịch khí, nước lưu thông sẽ biến thành đá mới gọi là đá biến chất. Các loại đá sau khi biến chất sẽ trở nên bền hơn và ngược lại có loại đá biến chất lại trở nên yếu hơn. d. Ảnh hưởng của sự phong hoá: Đá bị phong hoá sẽ giảm độ bền đáng kể so với loại đá đó khi nằm dưới sâu. Đá nằm trên sườn tầng bị phong hoá sẽ yếu đi không giữ được trạng thái cân bằng ban đầu rơi xuống và tích tụ tại mặt tầng dẫn đến khả năng hình thành sừơn tầng có độ dốc thoải. Quá trình phong hoá đá cứng lan từ mặt đất đến các phần sâu thông qua sự phát triển của các khe nứt. Khi tăng mức độ nứt nẻ sẽ làm tăng mức độ phong hoá, đá bị phong hoá phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần khoáng vật. e. Ảnh hưởng của sự trương nở: Sự trương nở thường thấy ở đá sét, đá sét bị trương nở cũng là yếu tố chính ảnh hưởng đến độ ổn định của bờ mỏ, các đá trầm tích bị giảm mật độ dẫn đến giảm sức chống trượt của đá. Mức độ trương nở của đá phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, độ hạt, trị số áp lực nén tại điểm nghiên cứu và dòng nước ngầm trong đá. Đặc biệt đá sét kết và cát kết sẽ trương nở mạnh khi ứng suất theo hướng thẳng đứng, sự trương nở của đá làm giảm mật độ của nó vì vậy làm giảm độ bền của đá và gây ra ảnh hưởng xấu đến độ ổn định bờ mỏ. 8.4.2. Ảnh hưởng của yếu tố địa chất thuỷ văn và điều kiện khí hậu đến độ ổn định của bờ mỏ: - Dòng nước ngầm, nước mưa chảy vào đá làm trương nở đá đẫn đến làm giảm độ bền của đá gây ra biến dạng lớn của bờ đặc biệt là sự biến dạng của các lớp đá sét. Khi tính toán độ ổn định lâu dài của bờ dốc có đá trầm tích yếu, đá phong hoá và cao lanh cần chú ý đến sự giảm độ bền của đá theo thời gian dưới tác dụng của nước ngầm và nước mưa. - Mực nước sông và hồ chứa nước, dòng nước trên mặt và dòng nước ngầm nằm ở gần mỏ cũng gây ra những ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của bờ khi các nguồn nước đó tạo ra hoặc cung cấp nguồn nước ngầm xung quanh mỏ và hình thành phểu hạ thấp mực nước gần bờ. Aùp lực của dòng nước gây ra hai tác dụng lên mặt trượt là tác dụng của sức đẩy thuỷ tĩnh và sức đẩy thuỷ động, đối với bờ dốc gồm đá sét dẻo, áp lực thuỷ tĩnh không gây ra ảnh hưởng lớn tới độ ổn định bờ mỏ mà chỉ làm trương nở đá. Aûnh hưởng đồng thời của sức đẩy thuỷ tĩnh và sức đẩy thuỷ động tổng hơpï lại thành tổng hơpï lực có hướng song song với phương pháp tuyến của mặt trượt và phân bổ theo mặt trượt. - Áp lực dòng nước ảnh hưởng đặc biệt lớn tới sườn dốc của các tàng cát, nó làm cho bờ dốc đá cát chảy phình ra và góc dốc của sườn dốc thoải đi. a. Ảnh hưởng của yếu tố địa chất công trình đến độ ổn định bờ mỏ: Độ ổn định của bờ mỏ bị giảm khi đặc tính bền của đá bị giảm khi tăng mực nước ngầm trong bờ dốc, khi tăng góc dốc hay độ cao của bờ và khi tăng các tải trọng phụ lên bờ dốc. Tính chất bền của đá trong khối phụ thuộc vào tính chất của khe nứt, mức độ khe nứt và mức độ nhám trên các mặt yếu. Tính chất và mức độ biến chất của đá, thành phần khoáng vật, mức độ phong hoá cũng là những yếu tố chính ảnh hưởng đến các chỉ tiêu bền của đá. Tính chất cơ học của đá là chỉ tiêu cơ bản để đánh giá độ ổn định của bờ mỏ. Mặc khác vị trí mặt trượt trong bờ dốc phụ thuộc phần lớn vào các mặt yếu (mặt vỉa, mặt phân lớp, đứt gãy, khe nứt kéo dài ) có thế nằm dốc đứng, dốc xiên hướng vào khai trường khai thác. * Các yếu tố địa chất công trình ảnh hưởng đến độ ổn định bờ mỏ và góc dốc cần phải nghiên cứu là: - Thành phần đất đá và tính chất cơ học của đá. - Thế nằm của đứt gãy kiến tạo - Đặc điểm của biến chất đá, mức độ biến chất và giới hạn lan rộng biến chất. - Thành phần thế nằm của các lớp, vỉa đá, thấu kính và các mặt tiếp xúc các đứt gãy và khe nứt kéo dài. - Tính chất và mức độ nứt nẻ của đá, sự xắp xếp hệ thống khe nứt trong không gian theo đó có thể dự đoán hình dáng và kích thướt của các khối đá hình thành. - Đặc tính bền của đá trong mẫu và trong khối theo từng vùng có thành phần khoáng vật, mức độ phong hoá và biến chất khác nhau. - Điều kiện địa chất thuỷ văn của khoáng sàng. - Phạm vi thăm dò địa chất công trình trên mỏ lộ thiên được giới hạn trên một khoảng cách L xác định theo biểu thức: L = Hctga + b , m Trong đó: H : Chiều cao của bờ hay độ sâu khai thác, m a : Góc dốc bờ mỏ, độ B : Bờ rộng lăng trụ có thể trượt lở, m Bờ rộng lăng trụ có thể trượt lở b có thể xác định theo điều kiện thế nằm của các mặt yếu theo biểu thức: - Khi thế nằm mặt yếu cắm vào trong bờ (hình a) b = (0,1 ÷ 0,2)H - Khi mặt yếu cắm vào không gian khai thác b = (0,25 ÷ 0,3)H - Khi thế nằm mặt yếu thoải hay nằm ngang (hình b) b = (0,3 ÷ 0,4)H b b Hctga + b Hctga + b b H Hình 8.3. Sơ đồ xác định bờ rộng lăng trụ có trượt lở khi thế nằm các vỉa đá khác nhau * Nghiên cứu tính nứt nẻ của đá: Độ nứt nẻ của đá cũng ảnh hưởng nhiều đến độ ổn định của bờ mỏ, mối liên hệ của đá theo khe nứt bị phá huỷ, lực dính theo khe nứt không lớn, góc ma sát trong giảm do đó độ ổn định của bờ mỏ sẽ thấp. Nghiên cứu các khe nứt nhằm mục đích: + Xác định hệ số giảm bền cấu trúc của khối đá + Xác định mức độ thấm nước và khả năng lưu thông của nước. + Xác định các hệ số khe nứt chính có ảnh hưởng đến độ ổn định của bờ mỏ + Phân chia các đới có độ khe nứt khác nhau trong cấu tạo bờ mỏ. Để đánh giá người ta sử dụng mô đen khe nứt là số khe nứt trên 1m dài. Bảng đánh giá mức độ khe nứt của khối đá TT Số khe nứt trên 1m dài. Mức độ khe nứt 1 5 ÷ 8 khe nứt nứt nẻ mạnh 2 2 ÷ 4 khe nứt nứt nẻ vừa 3 1 ÷ 2 khe nứt ít nứt nẻ Möùc ñoä thaám nöôùc cuûa khoái ñaù TT Mức độ nứt nẻ của đá Hệ số thấm nước K (m/ng.đêm) Lượng hấp thụ nước đơn vị (lít/phút) 1 Nứt nẻ mạnh <0,01 <0,005 2 Nứt nẻ ít 0,01 ÷ 10 0,05 ÷ 5 3 Nứt nẻ vừa 10 ÷ 30 5 ÷ 15 4 Nứt nẻ mạnh 30 ÷ 100 15 ÷ 50 8.4.3. Ảnh hưởng của hệ thống khai thác đến độ ổn định của bờ: Công nghệ khai thác của mỏ lộ thiên ảnh hưởng đến độ ổn định của bờ mỏ như : Phương pháp khoan nổ mìn, chiều cao của bờ và tầng, bờ rộng mặt tầng và số lượng tầng trên bờ, độ cong của bờ trên bình đồ, tuổi thọ và phương pháp khai thác a. Ảnh hưởng của các thông số hình học mỏ đến độ ổn định của bờ: Trong trường hợp chiều cao của bờ mỏ không lớn (H < Hgh) chiều cao bờ mỏ được xác định bằng giá trị H90 và được tính theo biểu thức: H90 = , m Trong đó: C, j: Lực dính của đất đá (T/m2) và góc ma sát trong, độ g: Khối lượng riêng của đá, T/m2. - Khi tăng chiều cao của bờ thì độ ổn định của bờ sẽ giảm, do vậy khi tăng chiều cao của bờ cần phải giảm góc dốc của nó. - Biến dạng bờ mỏ lộ thiên phụ thuộc vào số tầng, chiều cao tầng, góc nghiêng sườn tầng và chiều rộng của nó. Khi mép tầng trên và mép tầng dưới của mái dốc trùng với mặt trượt cắt qua chân mái dốc thì hệ số dự trử ổn định của mái dốc là như nhau. b. Ảnh hưởng của hệ thống và chế độ khai thác đến độ ổn định của bờ mỏ: + Do chọn hướng phát triển công trình mỏ theo chiều sâu và theo mặt bằng không phù hợp có thể dẫn đến sự phát triển quá trình biến dạng của khối đá (các mặt tiếp xúc lớp, phá huỷ kiến tạo). + Cường độ khai thác xác định các thông số ổn định bờ công tác, khi diện khai thác hẹp, tốc độ khai thác nhanh có thể hạn chế quá trình biến dạng khối đá. + Sự tồn tại của các mặt tầng tạo điều kiện cho quá trình phong hóa bờ mặt dẫn đến chập tầng, xập tầng. + Bố trí bãi thải hợp lý (bãi thải trong, bãi thải tạm thời) trong không gian đã khai thác có thể tăng cường khả năng chống lại nội lực gây biến dạng và độ ổn định của bờ được tăng cường. + Thời gian tồn tại của bờ, phương pháp khai thác, chế độ và hệ thống khai thác cần phải tính đến khi xác định độ bền của đá và hệ số dự trữ ổn định. c. Ảnh hưởng của hoạt động thiết bị mỏ, vận tải đến độ ổn định bờ mỏ: Vận tải mỏ tạo nên tải trọng động và tĩnh bổ sung lên khối đá bờ mỏ, vận tải mỏ gây ra rung động làm giảm sức chống trượt của đất đá. Trong thời gian làm việc máy xúc gây nên áp lực lên khối đá và trong những khu vực riêng biệt áp lực động có thể tăng lên một vài lần so với áp lực tĩnh. Vì vậy tải trọng động gây ra trong quá trình xe chạy làm giảm độ bền của đá, còn khi chất tải nếu vượt quá khả năng chịu tải của đá có thể dẫn đến biến dạng tầng và gây trượt lở bờ mỏ. d. Ảnh hưởng của nổ mìn đến độ ổn định bờ mỏ: Công tác khoan nổ mìn ở mỏ lộ thiên có ảnh hưởng đến độ ổn định bờ mỏ, quá trình khoan nổ ở những tầng riêng biệt và đôi khi ở cả một nhóm tầng, trong nhiều trường hợp vi phạm biên giới nổ mìn dự kiến dẫn đến phát sinh và phát triển quá trình biến dạng. Trong khối đá xuất hiện nhiều hệ thống khe nứt mới đặc biệt là sự mở rộng các khe nứt nguyên sinh khi các khe nứt này hướng vào không gian khai thác và góc nghiêng khe nứt nằm trong giới hạn a > ak > j (tương ứng là góc nghiêng sườn tầng, góc nghiêng khe nứt và góc ma sát trong bờ mặt khe nứt). Giữa hướng khe nứt, góc nghiêng lỗ khoan và góc nghiêng mái dốc có mối liên hệ lẫn nhau. + Khi góc nghiêng khe nứt hướng vào không gian khai thác ak < 450 thì góc nghiêng lỗ khoan không ảnh hưởng đến góc nghiêng sườn tầng. + Khi góc nghiêng khe nứt cắm vào không gian khai thác một góc từ 46 - 700 thì phải sử dụng lỗ khoan xiên, điều đó cho phép sau khi nổ mìn góc nghiêng của sườn tầng song song với góc nghiêng của khe nứt. + Lỗ khoan thẳng đứng được sử dụng trong trường hợp góc nghiêng của khe nứt 70 - 900. e. Ảnh hưởng của khai thác hầm lò đến độ ổn định bờ mỏ: Dưới động thái của khai thác hầm lò trong khối đá hình thành 2 đới: Đới phá huỷ và đới biến dạng. Chiều cao của đới phá huỷ đạt đến 110m, chiều cao đới biến dạng 80 ÷ 90m, độ võng của bờ mặt địa hình đạt 10 ÷ 12m sau khi phá hoả. Sự phá huỷ đá dưới ảnh hưởng của khai thác hầm lò dẫn đến phá huỷ toàn bộ khối đá và làm giảm đột ngột lực dính kết theo bờ mặt yếu hậu quả là góc dốc của bờ mỏ lộ thiên trên khu vực này phải lấy thoải hơn hệ số dự trữ ổn định phải chọn lớn hơn 1,5 - 2 lần so với trường hợp thông thường. 8.5. Các giải pháp nâng cao độ ổn định cho các bờ mỏ lộ thiên 8.5.1. Nâng cao độ ổn định bờ mỏ bằng các giải pháp công nghệ : Nâng cao độ ổn cho các bờ mỏ lộ thiên bằng các giải pháp công nghệ khai thác được thực hiện dựa trên cơ sở cấu tạo địa chất, đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn của khoáng sàng, tính toán thiết kế dạng bờ, bố trí đường vận tải và tổ chức công tác khoan nổ làm sao đạt hiệu quả kinh tế nhất mà vẫn đảm bảo cho bờ mỏ vẫn ổn định trong quá trình khai thác cho đến lúc kết thúc. Việc lựa chọn các giải pháp thiết kế bờ như : bờ phẳng, bờ lồi, bờ lõm (khi thiết kế khai thác theo giai đoạn) trong từng thời kỳ khai thác cần được hoàn thiện dần và điều chỉnh một cách hợp lý. Nâng cao độ ổn định cho các bờ mỏ lộ thiên bằng các giải pháp công nghệ được nghiên cứu theo các hướng sau : - Để bảo vệ khối đá nằm ở biên giới mỏ do tác động của nổ mìn trong đất đá cứng và cứng vừa (chủ yếu là bờ vách) cần phải áp dụng phương pháp nổ mìn tạo biên theo một công nghệ đặc biệt, nổ mìn vi sai, nổ mìn phân đoạn tại các khu vực nằm gần biên giới kết thúc khai thác. Nổ mìn tạo biên được thực hiện bằng : + Đào một rãnh cắt có tác dụng như màn chắn và tạo nên đới hoãn xung gần chỗ tiến hành công tác mỏ cách biên giới mỏ 30 ÷ 40m α β b α α β < α < 300 β = α > 300 b b c a b + Tạo nên lượng thuốc phẳng bằng cách nạp thuốc trong các lỗ khoan nghiêng bố trí gần nhau. Hình 8.4. Sơ đồ nâng cao bờ mỏ bằng các giải pháp công nghệ a- Các lỗ khoan đứng với chiều sâu khác nhau ; b- Các lỗ khoan đứng kết hợp với khoan xiên; c- Khoan đứng, khoan xiên kết hợp với tạo rãnh bằng lỗ khoan. - Làm tường chắn bằng đá cứng ở chân bờ mỏ khi cần nâng cao tính ổn định của mái dốc khi có khuynh hướng trượt. Nó có thể áp dụng cho bờ cố định (không công tác) hoặc bờ công tác. Các thông số của lăng trụ đỡ (tường chắn) khi mặt trượt có dạng phẳng được xác định từ sự thiếu hụt lực giữ. Trong mọi trường hợp nếu mặt trượt là một đường cong (hình a) tường chắn được xem như lăn trụ đỡ. F Po P β Pof a b Hình 8.5. Sơ đồ nâng cao độ ổn định bờ mỏ bằng cách làm tường chắn ở chân mái dốc 8.5.2. Nâng cao độ ổn định của bờ mỏ bằng các biện pháp vật lý - cơ học : Hiện nay người ta thường áp dụng các biện pháp vật lý - cơ học sau đây để nâng cao độ ổn định của bờ mỏ lộ thiên : a. Phương pháp thuỷ lực: Trong quá trình khai thác ảnh hưởng của nước ngầm thể hiện trên các mặt sau đây : -Làm ngập nước các tầng khai thác bốc đất đá gây trở ngại cho hoạt động khai thác -Làm xuất hiện biến dạng thấm và các biến dạng khác tại các khu có nước ngầm -Làm giảm độ ổn định từng phần hay toàn bờ do lực đẩy nổi thuỷ tĩnh của đất đá chứa nước. -Làm giảm độ ổn định của bờ mỏ do áp lực thuỷ động tác dụng lên mặt trượt. Để nâng cao độ ổn định cho các bờ mỏ cần phải tiến hành tháo khô các tầng chứa nước bằng hệ thống lỗ khoan bơm, lỗ khoan tự chảy để thoát nước Khi trong bờ mỏ tồn tại các tầng chứa nước phải tiến hành hạ thấp áp lực nước, các tầng chứa nước bằng hệ thống các lỗ khoan tự chảy. Đặc điểm của tầng chứa nước áp lực gồm các loại đá như cát kết, sạn cuội kết có độ bền cao ít gây ra biến dạng thành lỗ khoan Các lỗ khoan thoát nước có áp tự chảy được bố trí thành từng hàng 3 ÷ 5 lỗ, tuỳ thuộc vào tình hình cụ thể của tầng chứa nước, các lỗ khoan bố trí vuông góc Với hướng dốc và tại các vị trí sao cho chiều sâu từ bờ mặt địa hình đến tầng chứa nước là ngắn nhất và có khả năng thoát nước lớn nhất Chiều sâu lỗ khoan, đường kính lỗ khoan, khoảng cách giữa các lỗ khoan được tính toán trên cơ sở chiều sâu của tầng chứa nước và các thông số đặc trư