Một số kết quả nghiên cứu biến dạng bề mặt phân lớp trên bãi thải Chính Bắc – mỏ than Núi Béo

Nội dung text: Một số kết quả nghiên cứu biến dạng bề mặt phân lớp trên bãi thải Chính Bắc – mỏ than Núi Béo

1. T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 39, 7/2012, (Chuyªn ®Ò Tr¾c ®Þa má), tr.45-49 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG BỀ MẶT PHÂN LỚP TRÊN BÃI THẢI CHÍNH BẮC – MỎ THAN NÚI BÉO NGUYỄN VIẾT NGHĨA, Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGUYỄN TIẾN DỤNG, Công ty cổ phần than Núi Béo - Vinacomin VŨ THỊ HẰNG, Viện Khoa học Đo đạc và bản đồ Tóm tắt: Công tác quan trắc dịch chuyển và biến dạng đất đá là vấn đề được các mỏ đặc biệt quan tâm nhằm tìm ra quy luật dịch chuyển và biến dạng để có thể sớm đưa ra những dự báo phòng ngừa nguy cơ tai biến trượt lở có thể xảy ra. Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng đất đá ở khu vực thí nghiệm đổ thải phân lớp thuộc bãi thải Chính Bắc - mỏ than Núi Béo. 1. Mở đầu thải Chính Bắc để điều tra nghiên cứu sự ổn Trong thời gian gần đây, sản lượng khai định của bãi thải bằng cách theo dõi giám sát sự thác của mỏ lộ thiên ngày càng tăng, quy mô dịch chuyển, những dấu hiệu phá hủy khác, khai thác ngày càng mở rộng, xuống sâu, hệ số dòng nước rò rỉ và điều tra nghiên cứu tính cơ - đất bóc ngày càng lớn, vấn đề đảm bảo độ ổn địa bằng cách khoan và hố thăm dò; thử nghiệm định bãi thải đã trở thành quan trọng được các với quy mô lớn các phương thức đổ thải khác mỏ rất quan tâm. Những hậu quả tai biến trượt nhau trong các lớp gồm nén bởi xe tải dưới các lở xảy ra ở một số bãi thải gần đây đã để lại hậu điều kiện được kiểm soát nhằm phát triển các quả hết sức nghiêm trọng về con người và kinh hướng dẫn kỹ thuật cho quy trình đổ thải trong tế xã hội. Do vậy, quan trắc theo dõi độ ổn định tương lai. đất đá nhằm sớm đưa ra dự báo các hiện tượng Một số biện pháp cho vấn đề đất đá đổ thải dịch chuyển và biến dạng có thể xảy ra là vấn đã được đặt ra như giải pháp tạo các phân tầng đề rất cần thiết. bãi thải, giải pháp tăng cường độ ổn định bãi Với vị trí hết sức đặc biệt, khai trường và thải bằng cách thi công mặt tầng có độ dốc bãi thải của mỏ than Núi Béo nằm gọn trong >2%, thoát nước vào các hệ thống rãnh thoát lòng thành phố Hạ Long, nơi có di sản thiên nước kết hợp với việc phủ lớp đất phù hợp để nhiên thế giới Vịnh Hạ Long. Với sản lượng trồng một số loại cây có khả năng bám rễ sâu, hàng năm khai thác 5,1 triệu tấn/năm, xúc bốc ngăn sói mòn, góp phần cải tạo đất. Theo đó, đã khoảng 21,5 triệu m3 đất đá, chủ yếu tập trung tiến hành xây dựng và thành lập mạng lưới quan đổ thải ở bãi thải Chính Bắc, hiện tại đang ở cốt trắc dịch chuyển biến dạng đất đá khu vực thí độ cao +256 với diện tích khoảng 107 ha. Vấn nghiệm đổ thải. đề đất đá thải và ổn định đất đá bãi thải, tiến tới 2. Mạng lưới điểm đo nối cố định khu vực cải tạo và phục hồi môi trường, cảnh quan cho bãi thải Chính Bắc bãi thải Chính Bắc là một vấn đề được mỏ Núi Phạm vi xung quanh các tuyến quan trắc Béo cũng như tập đoàn Công Nghiệp Than – dịch động khu vực bãi thải Chính Bắc phục vụ Khoáng sản Việt Nam hết sức quan tâm. đổ thải phân lớp của dự án RAME có địa hình Với sự giúp đỡ của Liên hiệp hội nghiên hoàn toàn nhân tạo do các lớp đất đá đổ thải bồi cứu khai thác mỏ Việt Nam (RAME), tập đoàn lấp. Bề mặt khu vực bãi thải tương đối bằng Công Nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam và phẳng, các sườn bãi thải có độ dốc lớn và bị mỏ than Núi Béo đã tiến hành thí nghiệm tại bãi chia cắt bởi các đường tụ thủy nhỏ do sói mòn. 45
2. Trên cơ sở bản đồ thiết kế, mạng lưới các Mạng lưới khống chế được đo bằng các mốc khống chế cơ sở phục vụ cho công tác xây máy thu GNSS một tần và hai tần số của hãng dựng các tuyến quan trắc dịch động được thành Trimble (R3) và Topcon (GB1000, HiperGD, lập bằng công nghệ GNSS đạt cấp lưới giải tích HiperGGD) với 2 ca đo, thời gian 1 ca đo là 60 I, độ cao các điểm được chuyền bằng phương phút. Kết quả xử lý cho thấy: tất cả các cạnh đo pháp thủy chuẩn hình học đạt hạng IV nhà đều nhận được lời giải FIXED; RATIO nhỏ nước. Trên cơ sở lưới giải tích I, phát triển thêm nhất 3.10 và lớn nhất là 99.6; sai số trung lưới đường chuyền cấp II nhằm tiếp cận và phương đo cạnh lớn nhất 0.012 và nhỏ nhất phục vụ tốt hơn công tác quan trắc. 0.005; sai số tương đối cạnh lớn nhất 1/162.367 Mốc có cấu tạo bê tông, được đặt ở vị trí (cạnh B3 B4) và nhỏ nhất 1/1.612.800 (cạnh đất đá ổn định, tầm ngắm thông thoáng, thuận 119429 B3). lợi cho việc thu tín hiệu vệ tinh và phục vụ công Độ cao của các điểm lưới khống chế được tác quan trắc chuyển dịch đất đá. đo đạc bằng phương pháp thủy chuẩn hình học, Lưới khống chế GNSS được thiết kế theo dẫn từ một điểm độ cao hạng I nhà nước (HP- đồ hình lưới tam giác dựa vào hai điểm gốc, MC) và một điểm hạng III (M3) của công ty một điểm tam giác hạng IV (VN47) và một than Hòn Gai. Các kết quả đo đạc đạt được: sai điểm hạng III (119429). Mạng lưới gồm 7 điểm số đơn vị trọng số Mh = ±6.96 mm/km; sai số mới được đánh số từ B1 đến B7 (hình 1). Lưới khép độ cao Wh = 36 mm; sai số khép giới hạn đường chuyền cấp II, được phát triển thêm từ Whgh = 73 mm; sai số độ cao điểm yếu nhất mh điểm B4 và DCI-07 bằng phương pháp đường = ±0,017 mm. chuyền kinh vĩ khép kín thành lập thêm 4 điểm 3. Mạng lưới tuyến quan trắc và kết quả xác mới, đo đạc bằng máy toàn đạc điện tử TCR705 định các đại lượng dịch chuyển biến dạng (hình 2). Từ các điểm lưới khống chế trên, tiến hành thành lập 12 tuyến dịch động (A, B, C, D, E, F, VN -47 G, H, I, J, K, L) (hình 3). Các tuyến được thiết B4 B2 kế vuông góc với bờ tầng xuất phát từ trên mặt bằng bãi thải xuống chân bãi thải. Các mốc trên B3 tuyến được bố trí cách nhau khoảng 10÷35m tùy theo bề rộng của mặt tầng, các tuyến cách B1 nhau 25÷30m. Từ tháng 01/2011 đến 11/2011 đã tiến hành quan trắc và thành lập các mặt cắt B5 11 lần vào mỗi đầu tháng. B6 B7 119429 A Hình 1. Sơ đồ lưới GNSS khống chế phục vụ B xây dựng các tuyến quan trắc dịch động +256 C D E DCI-7 B4 F G H I J A4 K L M1 M3 M2 Hình 3. Sơ đồ các tuyến quan trắc dịch Hình 2. Sơ đồ lưới đường chuyền cấp II động bãi đổ thải thí nghiệm tại bãi thải Chính Bắc – mỏ than Núi Béo 46
3. Mặt cắt dọc theo các tuyến quan trắc được 2- Tính trị số sụt lún của mốc quan trắc đo từ mốc đầu tuyến đến cuối tuyến, khoảng ηi Hi (n) H(i 1)(n) (mm), (2) cách giữa các điểm mia từ 5m ÷ 8m, những chỗ trong đó: địa hình phức tạp được đo dày hơn để thể hiện  ÷ trị số sụt lún của chu kỳ quan trắc thứ i; đúng địa hình thực tế. i Hi (n): độ cao mốc thứ n, chu kỳ quan trắc Do các mốc đường chuyền cấp II cũng nằm thứ i; trong vùng quan trắc nên tại mỗi chu kỳ quan H(i - 1)n ÷ độ cao mốc thứ n, chu kỳ quan trắc, tiến hành đo đạc kiểm tra lại các điểm trắc thứ (i - 1). đường chuyền cấp II sau đó lấy toạ độ, độ cao 3- Tính trị số dịch chuyển theo hướng tuyến mới phục vụ tính toán quan trắc tuyến. ξ D (n) D (n) (mm) , (3) Các số liệu đo đạc được tiến hành tính toán i i (i-1) theo các công thức: trong đó: 1- Tính chiều dài bằng hiệu chỉnh theo i ÷ trị số dịch chuyển theo hướng tuyến hướng tuyến của chu kỳ thứ i; D (n) ÷ chiều dài từ mốc cố định đầu tuyến D S (n) x cosβ (n) , (1) i i(n) i i dịch động tới mốc thứ n được hiệu chỉnh về trong đó: hướng tuyến ở chu kỳ thứ i; Y Y D(i -1) (n) ÷ chiều dài mốc cố định đầu tuyến α (n) arctan( i(n) đt ; i X X dịch động tới mốc thứ n được hiệu chỉnh về i(n) đt hướng tuyến ở chu kỳ thứ (i - 1). Yct Yđt 4- Tính tốc độ chuyển dịch α0 arctan( ) ; X X a ct đt v (mm/ngày đêm) , (4) βi n αi n α0 ; t trong đó: 2 2 Si n Xn Xđt Yn Yđt ; v ÷tốc độ chuyển dịch (mm/ngày đêm). n ÷ số thứ tự mốc; t ÷ thời gian giữa hai đợt quan trắc. 2 2 i ÷ thứ tự chu kỳ quan trắc ; a ÷ độ dài véc tơ. a ηi ξi 0 ÷ phương vị của tuyến ở chu kỳ đầu - Tính trị số biến dạng ngang quan trắc; d d ε i (i-1) ( mm/ m ), (5) i(n) ÷ phương vị mốc đầu tuyến đến mốc i d thứ n, chu kỳ i; trong đó: εi ÷ trị số biến dạng ngang chu kỳ thứ i; i(n) ÷ góc kẹp giữa góc phương vị của d ÷ khoảng cách giữa hai mốc kế tiếp tuyến và phương vị mốc đầu tuyến đến mốc thứ nhau; n chu kỳ i; Kết quả tính toán các tuyến quan trắc dịch Si(n) ÷ khoảng cách nằm ngang từ điểm đầu động khu vực đổ thải thí nghiệm tại bãi thải tuyến đến mốc thứ n, chu kỳ i. Chính Bắc được tổng hợp ở bảng 1: Bảng 1. Kết quả tính trị số sụt lún của mốc và tốc độ chuyển dịch Tên Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 Đợt 5 Đợt 6 Đợt 7 Đợt 8 Đợt 9 Đợt 10 Đợt 11 mốc i v i v i v i v i v i v i v i v i v i v 1a -95 4.7 -21 1.09 -23 1.18 -21 1.09 -25 3 1 5 -50 4 -62 3 3 3 -8 3 2a -89 4.7 18 1.62 -27 0.98 18 1.62 -60 3 -20 4 -30 5 -31 2 -8 3 8 3 3a -84 4.0 11 0.94 -35 1.33 11 0.94 -48 3 -98 4 -39 4 -53 3 -19 3 -4 3 4a 217 7.5 -101 3.48 -33 1.29 -101 3.48 31 2 - - -52 5 -54 3 5 4 0 3 1b -74 4.1 -27 -67 4.07 -52 1.74 -57 3 -96 4 -46 3 -27 3 26 3 -4 3 2b -67 3.7 -15 1 -32 1.33 -6 0.95 -38 2 -66 5 -35 4 -45 3 4 3 -4 3 47
4. 3b 8 0.6 8 1 10 0.66 -47 1.70 -7 2 -372 13 -77 5 -47 3 -9 3 -1 3 4b -20 2.2 -11 1 -34 1.16 6 0.63 54 2 - - - - - - - - - - 5b -13 1.7 -4 1 -23 1.86 -6 0.73 - - - - - - - - - - - - 6b - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1c -56 3.3 -26 -4 0.58 -9 0.85 -23 2 520 17 -528 18 -12 2 23 2 -1 3 2c - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3c -12 2.8 -20 2 -33 1.19 -59 1.97 -83 3 -389 13 -67 4 -24 2 -25 3 13 3 4c -18 2.1 -7 1 -37 1.30 -18 0.90 62 3 - - - - - - - - - - 5c -1 2.4 -3 1 -33 1.11 3 0.71 51 2 - - - - - - - - - - 6c -5 2.0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7c - - 0 0 0 0.00 0 0.00 - - - - - - - - - - - - 1d -57 2.9 -11 -11 0.62 -17 0.80 -22 2 27 4 -24 3 -722 24 727 24 0 3 2d - - - - - - - - -49 3 -18 1 -50 3 -103 4 -5 2 12 2 3d 1 1.6 -35 1 -32 1.28 -10 1.28 -255 9 -425 16 -41 4 -45 2 -3 2 12 2 4d -17 1.9 -7 1 -35 1.20 -13 0.88 47 2 - - - - - - - - - - 5d -14 1.9 5 3 -21 4.09 -3 0.94 - - - - - - - - - - - - 6d - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1e -31 1.9 -15 -7 -6 -13 1.12 -20 2 23 3 -11 3 -30 1 26 1 9 2 2e -43 2.7 -43 3 -43 95 21 0.92 -66 3 -64 4 49 5 -52 10 -1 3 39 6 3e -14 1.6 -30 1 -35 127 -73 2.68 -220 9 -378 14 -21 3 -55 2 -3 2 8 2 4e -17 2.0 -5 1 -15 130 -41 1.41 23 1 -284 10 17 4 -90 3 28 3 11 2 5e -8 1.8 -8 1 -37 -113 -5 1.21 - - - - - - - - - - - - 6e -36 2.0 -7 4 -23 -113 1 1.30 - - - - - - - - - - - - 7e - - - - - 0 - - - - - - - - - - - - - - 1f -25 0.8 -17 -41 1.58 -21 0.90 -33 2 9 2 -5 2 -44 2 30 2 -4 2 2f - - - - - - - - 599 20 -633 21 -12 4 -53 7 -10 0 15 1 3f -18 0.8 -25 1 -52 2.21 -90 5.35 -139 6 -477 16 -36 3 -54 2 -12 1 16 1 4f -16 0.7 -10 0 -48 1.60 -11 1.19 -11 1 -243 10 23 3 -83 3 22 2 9 2 5f -52 1.8 -9 0 -45 1.58 -10 0.90 - - - - - - - - - - - - 6f - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7f - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1g -28 1.0 -10 -15 0.54 -4 0.52 -27 1 26 1 6 1 -48 2 29 1 -13 1 2g -56 1.9 -16 1 -24 1.31 -37 1.55 -38 1 -79 3 -43 3 -58 2 -6 1 12 2 2g' 0 0.0 -5 0 -52 1.90 -26 1.07 -1 1 -221 8 5 3 -67 2 16 2 11 2 3g -32 1.2 -10 0 -51 1.81 -021 1.22 -1 2 -162 5 21 3 -76 3 27 1 2 1 3g' 0 0.0 -18 7 -044 8.13 -14 1.19 0 0 - - - - - - - - - - 4g -91 3.1 -14 1 -71 2.62 6 0.89 0 0 - - - - - - - - - - 5g - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6g - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1h -34 1.3 -7 -17 93 3 0.97 -28 2 27 1 11 1 -50 2 26 1 0 1 1h' 0 0.0 -11 0 -8 1.07 -9 0.73 -56 2 -42 2 -4 2 -45 2 -6 1 6 1 2h -49 1.7 -9 0 -19 1.07 -2 1.00 -75 3 -221 8 -16 2 -19 1 -37 2 13 1 2h' 0 0.0 -2 0 -53 1.85 6 0.92 3 1 -101 3 6 2 -47 2 4 1 7 1 3h -19 0.6 -19 1 -52 2.05 0 0.90 -34 2 -97 3 16 3 -49 2 13 1 3 2 3h' 0 0.0 -16 1 -49 2.03 0 1.30 - - - - - - - - - - - - 4h -2 6.8 -3 7 -2 6.87 -12 0.64 - - - - - - - - - - - - 5h - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6h - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1i -41 1.7 4 427 14.24 -875 29.18 438 15 -29 1 28 1 -53 2 26 1 8 1 2i -10 0.4 -105 4 -105 3.51 16 2.04 587 20 -688 23 23 2 -18 1 -32 2 -26 1 3i - - -7 1 -61 2.24 -011 0.88 12 1 -87 3 9 2 -46 2 6 1 2 1 4i - - -12 1 - - - - - - - - - - - - - - - - 5i - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1j -2 0.2 -861 0 0.13 -13 0.66 10 1 -15 1 19 1 5 0 -20 2 -12 2 2j - - -21 1 -34 1.21 -37 1.26 -8 2 -208 8 -26 1 4 1 -19 1 -8 1 3j -60 2.1 -1 0 - - 7 0.96 11 1 -40 1 -19 1 14 0 -46 2 21 2 4j - - - - - - -25 1.18 -44 1 -109 4 0 3 -12 0 -45 2 7 1 1k -9 0.4 -3 -2 0.41 -22 1.24 -41 2 2 0 2 0 23 1 -45 2 16 1 2k 20 2.4 20 2 20 2.36 -21 0.72 22 2 -19 1 -7 0 -11 0 -40 1 2 0 3k -3 0.3 -12 1 - - -24 0.82 13 1 -119 4 -12 1 -9 0 -57 2 23 1 4k -56 1.9 14 1 - - - - -101 3 -101 3 -18 2 -46 2 -7 1 12 1 1l -34 1.4 4 4 0.52 -14 0.66 3 0 4 0 3 0 -18 1 21 1 9 0 2l -36 1.5 -11 1 -11 0.67 -17 0.58 22 1 -29 1 -26 1 -27 1 4 0 -6 0 3l -1 3.1 -2 3 -1 3.73 -28 0.99 -4 0 -94 3 -19 1 -19 1 -16 1 -11 1 4l -2 0.2 -8 1 -57 2.10 -20 1.17 -70 2 -212 7 -28 1 -26 1 -11 0 -4 0 48
5. 4. Kết luận và kiến nghị lún tập trung vào một số mốc mang tính cục bộ Qua kết quả quan trắc thu được ở bảng 1 có và rơi vào các chu kỳ VII, VIII, IX. thể đưa ra một số nhận xét và đánh giá như sau: Do vậy, kiến nghị cần tiếp tục quan trắc để Các giá trị sụt lún và chuyển dịch cho thấy tìm ra được quy luật và các tham số dịch sự dịch chuyển và biến dạng bề mặt ở đây khá chuyển, từ đó đưa ra biện pháp xử lý thích hợp phức tạp. bảo đảm độ ổn định của bãi thải. Xét về thành phần mặt phẳng, các mốc quan trắc có phương dịch chuyển không ổn định TÀI LIỆU THAM KHẢO giữa các chu kỳ quan trắc. Xét về thành phần cao độ, một số mốc quan [1]. Nguyễn Đình Bé, Vương Trọng Kha, 2000. trắc có trị số sụt lún lớn, nhưng chỉ xẩy ra ở cục Dịch chuyển và biến dạng đất đá trong khai thác bộ và thường rơi vào các chu kỳ VII, VIII, IX, mỏ, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội. Nhìn chung kết cấu đất đá ở đây chưa ổn [2]. Võ Chí Mỹ, 1999. Xác định quy luật dịch định một số vùng bị trồi lên do trọng lượng đất chuyển và tính chất biến dạng bãi thải làm cơ sở đá thải và phương tiện tạo áp lực nén lên bề mặt phục hồi và cải tạo môi trường. Tuyển tập các các khu vực lân cận chúng. Tuy nhiên xét tổng công trình NCKH Đại học Mỏ-Địa chất, Hà thể chủ yếu các mốc quan trắc đạng có xu Nội. hướng lún xuống và chuyển dịch về phía chân [3]. Võ Chí Mỹ, 2002. Quá trình dịch chuyển đổ thải. đất đá và biến dạng bãi thải, Tuyển tập các công Công tác quan trắc dịch động tại khu vực trình Hội nghị Cơ học Toàn quốc, Hà Nội. đổ thải thí nghiệm ở bãi thải Chính Bắc – mỏ [4]. KS. Vũ Anh Tuấn và nnk, 2010. Công tác than Núi Béo được thực hiện đảm bảo yêu cầu hoàn phục bãi thải tại Công ty cổ phần than Núi kỹ thuật, các hạn sai đạt được đều cao hơn chỉ Béo - TKV. Hội nghị Khoa học kĩ thuật mỏ tiêu phương án. Qua 11 chu kỳ quan trắc dịch quốc tế - Hạ Long 23-25 tháng 9 năm 2010, động cho thấy có sự chuyển dịch nhưng tương tr.233-236. đối nhỏ. Phương của các véc tơ khá phức tạp [5]. không thể hiện theo một phương rõ ràng. Sự sụt ge=3&id=15. SUMMARY Some study results of the bedded surface deformation of Chinh Bac dump - Nui Beo open pit Nguyen Viet Nghia, University of Mining and Geology Nguyen Tien Dung, Nui Beo Coal Company - TKV Vu Thi Hang, Viet Nam Institute of Geodesy and Cartography The monitoring of the bedded surface deformation have been particularly interested to find out the rules of rock displacement and deformation. The monitoring result is the basis for early warning of landslide hazard occuring on the dump site. The paper deals with the experimental result of deformation monitoring of bedded surface of Chinh Bac dump – Nui Beo open cast mine. 49