Thiết kế cửa lò bằng xuyên vỉa vận chuyển ( thông gió đẩy)

Với đặc điểm đường lò đào qua nhiều đất đá có các đặc tính khác nhau , nên khi tính toán kích thước của goòng ,ta chọn loại đất đá có trọng lượng riêng lớn nhất để tính toán

Chương I Những vấn đề chung

I.1.Yêu cầu thiết kế

- Thiết kế cửa lò bằng xuyên vỉa vận chuyển ( thông gió đẩy)

- Chiều dài … ( m )

- Tuổi thọ 50 năm

- Góc dôc 5‰

- Sản lượng vận chuyển qua đường lò 650.000 tấn / năm

I.2 Điều kiện địa chất bố trí công trình

- Công trình đào qua các lớp đất đá sau:

Tên đất đá Chiều dày

vỉa (m)

Hệ số độ kiên cố( f) Trọng lượng riêng(T/m 3 ) vỉa( độ )Góc dốc

- Lượng nước ngầm chảy vào mỏ : 15 m3/ h

- Mỏ thuộc hạng III về khí nổ và bụi nổ

I.3 Xác định kích thước mặt cắt ngang công trình , kiểm tra khả năng thông qua về mặt vận tải và thông gió

I.3.1 Xác định kích thước của các thiết bị vận tải trong đường lò

Ě Kích thước goòng

- Với đặc điểm đường lò đào qua nhiều đất đá có các đặc tính khác nhau , nên khi tính toán kích thước của goòng ,ta chọn loại đất đá có trọng lượng riêng lớn nhất để tính toán

- Dựa vào yêu cầu của đề bài, ta chọn cỡ đường 600 mm , ta chọn loại goòng UVG-1,6:

Bảng 1 : Đặc tính kỹ thuật của goòng UVG-1,6

+ Bảng 2 :Đặc tính kỹ thuật của đầu tầu điện acquy 5ARV-2:

Xác định số đầu tầu và số tao goong phục vụ công tác xây dựng mỏ:

Ě Số chuyến tàu cần trong một ngày đêm (R) :

Am_ khối lượng vận chuyển theo yêu cầu (T/ngày đêm)

Với số ngày làm việc trong một năm là 300 ngày , và ngoài lượng than cần chuyển qua ta còn phải cộng thêm vào lượng đất đá ki đào lò là 25% lượng than chuyển qua

m

m

a i

ω

ψ

) , kN

P_trọng lượng của đầu tàu P=5 T =50KN;

ψm _hệ số bám dính giữa bánh xe với ray ,ψm = 0,24

24 , 0 1000

− +

+Theo điều kiện đốt nóng động cơ kéo:

Q g = [ ] P

a i

F

− +

Ftd _lực kéo của đầu tàu ở chề độ lâu dài , Ftd =7500N

α_hệ số tính tới sự đốt nóng động cơ do làm mát không thuận lợi ,

T cd_thời gian chuyển động của tầu trong chu kỳ vận tải

−

1

54 1000

0

2

i L

v

h d

−

1 5 9 30 79 , 1 54

12 , 0 1000

Tnd _số giờ làm việc trong một ngày đêm,Tnd =21 giờ

Tck _thời gian trung binh của một chuyến tầu:

Tck = t c+ td + t ct+ tkt + φ

t c_thời gian chất tải của đoàn tầu,tc=16 phút

td_ thời gian dỡ tải của đoàn tầu,td=8 phút

φ_thời gian dừng tàu trong chu kỳ để chờ đợi , φ=20 phút

t ct__ thời gian chạy của đoàn tàu có tải

tkt_ thời gian chạy của đoàn tàu không có tải

vct_vận tốc của đoàn tầu có tải ,vct=5,44km/h=90,67m/ph

vkt _vận tốc của đoàn tầu không tải ,vkt=4,31km/h=71,83m/ph

Với chiều dài đường lò bằng 800m ,ta có quãng đường chuyển động của goòng là : 800+100 =900 m (100m là quãng đường dỡ tải ở phía ngoài đường lò

Vì khi gần hết quãng đường đoàn tàu phải chạy chậm dần lại do đó thời gian đoàn tầu chạy khi có tải va không tải được tính gần đúng như sau:

v

L v

L t

ct ct

67 , 90 5 , 0

900 2 , 0 67 , 90

900 8 , 0 5

, 0

2 , 0 8 ,

L t

kt kt

83 , 71 5 , 0

900 2 , 0 83 , 71

900 8 , 0 5

, 0

2 , 0 8 ,

45 , 76

Số đầu tầu trong danh sách là : n dt,ds =k dt,ds.n ds

Kdt,ds_hệ số danh sách đầu tầu , tính cho số tầu hư hỏng ,tình trạng sửa chữa, dùng cho công tác vận tải khác như chở người, trang thiết bị kỹ thuật mỏ

Kdt,ds=1,3÷1,5

→ n dt,ds =k dt,ds.n ds=1 , 5 3 , 86 = 5 , 79 chiếc

Vậy số đầu tầu trong danh sách mỏ là 6 chiếc

Ě Số goòng cần thiết để vận chuyển hết khối lượng mỏ theo yêu cầu là:

n g =z.n dt

Số goòng có trong danh sách của mỏ là :

n g,ds =k ds,g.n g =k ds,g.z.n ds = 1 , 3 12 , 3 3 , 86 = 61 , 72chiếc

Vậy số goũng trong danh sỏch là 62 chiếc

Ě Năng lực vận tải của tuyến đường:

Khả năng thụng qua của đường một chiều

101 46 , 0 12

21 60

60

+

= +

=

τ

ct

nd ct

T N

tầu/ngày đờm

5 , 81 46 , 0 15

21 60

60

+

= +

=

τ

kt

nd kt

T N

tầu/ngày đờm

→ Nd,min=81 tầu/ngày đờm

→ Năng lực vận tải của tuyến đường

12 , 3 25 19926

25 , 1

81 min

dt

d

Ta thấy Md >Am=2708 tấn/ngày đờm

Vậy đảm bảo năng lực vận tải của đường sắt

I.3.2.Chọn hỡnh dạng và xỏc định kớch thước mặt cắt ngang cụng trỡnh

Việc lựa chọn đường lũ hợp lớ chớnh là một trong những giải đỏp làm tăng tốc độ đào lũ Trong đỏ cú độ ổn định cao , nếu chọn được hỡnh dạng mặt cắt ngang hợp lớ thỡ cú thể khụng phải chống Trờn thực tế ,việc lựa chọn mặt cắt ngang đường lũ thường dựa trờn những kinh nghiệm sau:

+ Khi chỉ chịu ỏp lực núc là chủ yếu ,lờn chọn đường lũ cú dạng hỡnh vũm , tường thẳng

+ Khi cả ỏp lực núc và hụng đều lớn nờn chọn hỡnh vũm tường cong

+ Khi cú ỏp lực từ mọi phớa với cường độ gần như nhau ,nờn chọn mặt cắt ngang hỡnh trũn hoặc hỡnh múng ngựa cú vũm ngược

+Khi cú ỏp lực khụng đều, nhưng đối xứng ở núc và nền, thỡ nờn chọn dạng elip cú trục dài theo phương cú ỏp lực lớn

+Nếu cỏc đường lũ chống bằng gỗ, bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn theo dạng thanh thẳng hoặc thanh kim loại thẳng thỡ hợp lớ nhất là chọn mặt cắt ngang dạng hỡnh thang, hỡnh chữ nhật hoặc hỡnh đa giỏc

+Việc lựa chọn tiết diện mặt cắt ngang đường lũ cũn phụ thuộc vào tớnh chất cơ lý của đất đỏ xung quanh mà đường lũ đào qua Do lớp đất phủ là sét kết phong hoá nên ta chọn tiết diện cửa lũ có dạng nóc hình vòm với tờng thẳng đứng Trong đó nóc là vòm bán nguyệt

ĚChọn kết cấu chống giữ công trình

+Lũ bằng xuyờn vỉa vận chuyển là một đờng lò kiến thiết cơ bản của có tuổi thọ 50 năm Nằm dới lớp đất đá phủ có tính chất tơi rời do vậy ta chọn kết cấu chống giữ cửa lũ là kết cấu bê tông cốt thộp liền khối đổ tại chỗ

ĚXỏc định kớch thước tiết diện đường lũ

+Xỏc định chiều rộng của đường lũ:

A_bề rộng lớn nhất của thiết bị vận tải , A=1m

P_khoảng cỏch giữa hai thiết bị vận tải chuyển động ngược chiều nhau p=0,25 m

→B=0,3+0,7+1.2+0,25 =3,25 m

+Xỏc định chiều cao của đường lũ:

h = ht+hv

ht_chiều cao phần tường , ht =htb = hdx

htb_chiều cao của thiết bị , htb= max (hdt,hg) = 1,45 m;

hdx_chiều cao của đường xe, hdx = hdl + 0,5 htv+ hr

π

Kiểm tra tiết diện theo điều kiện thụng giú:

Vận tốc giú bờn trong đường lũ:

, / ;

60

.

s m S N

k q A v

Am_sản lượng chuyển qua , Am=650.000 T/năm;

q_lượng khụng khớ cần thiết cung cấp cho một tấn hàng chuyển qua ,

q=1m3/phỳt;

k_hệ số khụng cõn bằng sản xuất , k=1,25ữ1,45;

à_hệ số suy giảm diện tớch mặt cắt ngang của đường lũ cú cốt ,à=1

N_số ngày làm việc trong 1năm , N=300,ngày;

6 , 41 / ;

2 , 10 1 60 300

45 , 1 1 ) 650000

25 , 0 650000 (

s m

+Xác định khối lượng đất đá cần phải đào

Khi đào đất đá phía trước cửa lò, ta đào rộng về hai phía của cánh gà với chiều rộng bằng chiều rộng của đường lò (3,25m)

Khi bạt mái các ta luy phải đảm bảo góc ổn định tự nhiên của bờ taluy là 72

0

72 º

5 ‰ 185

H×nh 3: MÆt c¾t ngang chèng gi÷ cöa lß

Hình 5: Trắc dọc đờng lò

Tỷ lệ: 1:200

I.5 Các bộ phận của công trình

I.5.1 Rãnh nớc

Với lu lợng nớc chảy vào mỏ là 15 m3/h và kết cấu chống giữ công trình là

bê tông liền khối đổ tại chỗ Cho nên khi thi công móng của phần tờng ta đổ luôn kết cấu rãnh nớc bằng bê tông

Ta chọn kích thớc rãnh nớc có kích thớc 400x400, bố chí rãnh nớc nằm dới lối ngời đi lại và đợc phủ bằng tấm bê tông đúc sẵn

I.5.2 Các đờng ống dẫn, dõy cỏp

Ta sẽ bố trí đờng ống ở phía tờng lò đối diện với lối ngời đi lại, các đờng ống sẽ đợc treo vào tờng lò nhờ các móc treo được chế tạo từ cỏc thanh thộp gúc hoặc chữ L cắm trực tiếp vào vỏ chống cú dạng như cỏc dầm congxon

I.5.3 Chiếu sỏng cho gương lũ và trờn suốt chiều dài chiều dai của đường lũ

Trong quỏ trỡnh thi cụng ta cú thể sử dụng đốn điện hoặc đốn ăcqui và phải được trang bị thiết bị phũng nổ

Sử dụng đốn cú cụng suất từ 100w đến 200 w

Điện ỏp khụng quỏ 127V

Chơng II

p lực đất đá và chống giữ công trình Á

II.1 p lực đất đá lên nóc, hông và nền công trình Á

Cửa lũ có các kích thớc sử dụng nh sau:

+ Chiều cao tờng: ht = 1875 mm

+ Chiều cao vòm: hv = 1625 mm

+ Chiều rộng : B = 3250 m m

Chọn sơ bộ các kích thớc vỏ chống bê tông theo X.X.Đavđôv:

+ Chiều cao vòm:

ho = lo/ (m) (2-1)

Trong đó:

lo _ nửa chiều rộng bên trong (m), lo = 3,25/2=1,625 m

 _ hệ số phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá, ở đây cửa lũ chủ yếu nằm trong lớp sét kết có hệ số độ kiờn cố f = 3, suy ra  = 2,5

Chiều rộng bờn ngoài vỏ chống: Bđ=2a=3,85 m

Chiều cao bờn ngoài vỏ chống: Hđ=3,7 m Chiều rộng vũm phỏ hủy: 2a1=2a+2.h.cotang(902+ϕ)

Chiều cao vũm phỏ hủy:

m f

l h

=

) ( 16 , 0 3

625 , 1 1 65 , 0

625 , 1 06 ,

=

b1= f

tg h a f

90 ( 1

ϕ

− +

=

=

=

− +

3

) 2

72 90 ( 7 , 3 925 ,

m

837 , 0

Áp lực nóc bố trí trên 1m dài công trình :

Áp lực sườn tại nóc công trình : qs1 =γ.b1.tg2(45 0 −ϕ2)

Áp lực sườn tại nền công trình : qs2=γ.(b1+h).tg2(45 0 −ϕ2 )

II.3.Xác định nội lực thân giếng

II.3.1.Xác định nội lực trên vòm

Đây là vòm không khớp, hệ siêu tĩnh bậc 3 nên ta cần 3 phương trình

n = 6 (sè ®o¹n chia nöa cung trßn)

Gi¸ trÞ S/3n bÞ triÖt tiªu nªn ta cã:

.

3

y n y

M y y

M n

.

.

y n y

y M y y

2

q

x q

M q = − nt − st

Các giá trị nội lực của phần vòm đợc tính theo các công thức sau:

Các giá trị nội lực tơng ứng với góc  cho trong bảng 2-2

ϕ sin cos cos

H

N = o + nt − st

q o

M

424 , 75

−

=

92 , 11

=

59 , 13

67 , 79

+ Tính nội lực phần tờng

Theo Đavdov có hai chế độ làm việc của tờng là cứng vững hoặc đàn hồi Để xác định chế độ làm việc của tờng là cứng vững hay đàn hồi ta dựa vào đại l-ợng:

b _ chiều dài một đơn vị dọc theo trục của tờng

dt _ chiều dày tờng

Eo _ mô đun đàn hồi của đất đá xung quanh tờng

Eo = 1,015.105 (kG/cm2) =1,015.106 (T/m2 )

o _ hệ số Poát xông của đất đá xung quanh tờng, o = 0,105

 _ hệ số Poát xông của vật liệu xây tờng,  = 0,167

Thay số vào công thức (2-13) ta đợc:

Ta thấy  =4,22 > 0,05 tờng làm việc ở chế độ đàn hồi

Khi làm việc tờng chịu tác dụng của các lực sau:

- nội lực từ vòm chuyền xuống gồm có:

M = 1,567 (T.m) ,N = 8,94 (T), Q = 4,632 (T)

- Phản lực đất đá phân bố theo hình tam giác qbđ

- Lực ma sát T ở thành tờng

- Phản lực U tại mép móng

- Phản lực tác dụng lên đáy móng phân bố theo hình chữ nhật qđ

Ta phải đi xác định các giá trị qbđ , U , qđ

18

3 2

2

1

1 6

.

C EJ

3 , 0 1 12

b

22 , 4 375 , 0 105 , 0 1

167 , 0 1 00225 , 0 10 9 , 2 6

10 015 , 1 14 ,

2

2 6

Q

M N

qbđ

0

2

0

2 2

=

− +

+

− +

t c

o

h q

d q

d N G h Q M M

bd bd

2

=

364 , 7

, 0 4

,

0 q bd + q d =

28 , 9 065 , 0 33

Gy

) ( 59 ,

0 T

U =

) / ( 95 ,

7 T m

q bd =

) / ( 89 ,

19 T m

q d =

Thay số vào các biểu thức tính nội lực ta thu đợc kết quả nh sau:

Các giá trị nội lực tơng ứng với giá trị của y cho trong bảng 2-3Bảng 2-3: Nội lực phần tờng

2

.

y q

d T y Q M

Q

bdy y

(q q ) y f y

q q h

y h q

q

bd bdy c

c bd

bdy

3

2 0 , 38 9

, 1 632 , 4 567 ,

2

28 , 0 102 , 3 94 ,

2

58 , 2 678 , 9 632 ,

1,323 0,9

1,187

5,05 5,98 7,63 8,94 9,5

8,04 6,09

5,22 1,03 2,05 2,86 1,567

0,524

0,587 0,261

0,735

M (Tm)

N (T)

Q (T)

II.3.3 Tính toán cốt thép

Độ lệch tâm cho phép phần vòm:[e] = d/6 = 20/6 = 3,3 (cm)

Độ lệch tâm cho phép phần tờng: [e] = d/6 = 30/6 = 5 (cm)

Ta thấy độ lệch tâm phần vòm và phần tờng đều vợt quá độ lệch tâm cho phép cho nên ta phải đặt cốt thép cho kết cấu

Tại vị trí tờng với giá trị y = 0,5 m thì độ lệch tâm là lớn nhất:

emax = M/N = 2,86/7,63 = 0,37 (m) = 37 (cm)

Nh vậy ta nên chọn mặt cắt tại vị trí y = 0,5 m để tính toán đặt cốt thép

Để tính toán cốt thép ta cắt một đoạn đầm bê tông có tiết diện là:

28 5 20

100 = <

=

b

l o

Do đó ta phải lấy Fa’ theo cốt cấu tạo.

DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu kÐo lµ: Fa’=0,002.20.27 = 1,08 (cm2 )

.

5 , 0

.

2

cm

a h R

x h

x b R e N F

o a

o n a

7630 85

, 14 20 90

R

R F R

N x b

R

F

a

a a a

n

% 6 , 1 100 27 20

08 , 1 04 , 8 100

h b

F F

µ

x b R F R F R

N + a. a = a'. a' + b .

2 ( ' '.

'.

.e R F h0 a R b x h0 x

16008

1800 2300

04 , 8 20 90 08 , 1 2300

.

' '.

−

=

− +

=

− +

=

x x

F R x b R F R

Để liên kết các cốt dọc chịu lực thì ta phải đặt thêm các thanh thép cấu tạo ở

đây ta chọn thép cấu tạo là thép 16 có Fct= 2,01 cm2 và khoảng cách giữa các thanh thép cấu tạo là 250 mm

Chọn cốt đai là thép 8 (dđ > dmax/4 = 7,5 mm) có Fcđ = 0,503 (cm2) và khoảng cách giữa các cốt đai là 500 mm

II.4 Hộ chiếu chống lò

Hình 2.7: Sơ đồ đặt cốt thép trên mặt cắt dọc

Tỷ lệ: 1:5

12 32

200

300

30 30

ChươngIII Quy trỡnh cụng nghệ đào lũ

III.1 Chọn sơ đồ thi công và phơng pháp đào phá đất đá phần cửa lũ III.1.1.Lựa chọn sơ đồ thi công

Việc lựa chọn sơ đồ thi công cho đường lũ cú ý nghĩa rất quan trọng Sơ

đồ thi cụng hợp lý sẽ đẩy nhanh tốc độ đào lũ, qua đú sẽ giảm được giỏ thành đào lũ Việc lựa chọn sơ đồ thi công dựa trờn cỏc đặc điểm sau:

+Kớch thước tiết diện ngang đường lũ, chiều dài đường lũ và đảm bảo an toàn lao động

+Điều kiện địa chất , địa chất thủy văn xung quanh đường lũ

Dựa vào những đặc điểm nờu trờn em chọn sơ đồ thi cụng nối tiếp cho chiều dài đoạn cửa lũ ( cụng tỏc đào và chống cố định được thưc hiện trờn cựng một chu kỳ)

III.1.2.Phơng pháp đào phá đất đá

Sử dụng phương phỏp khoan nổ min để phỏ vỡ đất đỏ

III.2 Tính toán các thông số khoan nổ mìn

1 Loại thuốc nổ và phơng tiện nổ.

Vì mỏ đang đào là mỏ hạng III về khí và bụi nổ nên ta phải sử dụng loại thuốc nổ an toàn về khí và bụi nổ Ta chọn loại thuốc nổ AH-1 do công ty hoá chất mỏ sản xuất với đặc tính kỹ thuật nh sau:

Bảng 3.1: Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ AH-1

- Phơng tiện nổ: Ta chọn phơng tiện nổ là kíp nổ điện vi sai, an toàn: EDKZ của Liên Xô cũ sản xuất, số hiệu của kíp nổ là 1, 2, 3 tơng ứng bố trí cho các nhóm lỗ tạo rạch, phá, biên Đặc tính của kíp nổ nh sau:

Điện trở kíp ( Ω )

Đờng kính ngoài của kíp(mm)

Chiều dài kíp(mm )

Dòng điện

an toàn (A)

Dòng

điện gây nổ,(A)

3 Số lợng kíp nổ đồng thời max Cái 100

q1 _ lợng thuốc nổ tiêu chuẩn (kg/m3) tính gần đúng ta có:

380 _ khả năng công nổ của thuốc nổ đinamit 62%

Ps = 250ữ260 : khả năng công nổ của thuốc nổ đang dùng (AH-1)

trong đó: dk: đờng kính lỗ khoan, mm

db: đờng kính bao thuốc, mm

(4ữ8) khoảng hở cho phép để dễ dàng nạp thuốc

5 , 6 5

,

=

d S v

d

d S S q

γ

γ _ trọng lợng thuốc nạp trên 1m dài lỗ khoan

γ= 0,785.∆.a.kn.db

db _ đờng kính thỏi thuốc, db =36 (mm)

∆ _ mật độ thuốc trong thỏi, ∆ = 1,1 (g/ cm3) = 1100 (kg/m3)

a _ hệ số nạp thuốc, với mỏ hạng III về khí và bụi nổ chọn a = 0,6

C _ hệ số phụ thuộc vào hình dạng đờng lò, hình vòm C=3,86

Bt _ chiều rộng đờng lò khi đào, Bt= 3,85 (m)

b _ khoảng cách giữa các lỗ mìn biên, khi nổ mìn vi sai b = 0, 5 (m)Thay số vào công thức (3-3) ta có:

Trên thực tế ta thấy rằng chiều sâu lỗ mìn (l) là hàm của thời gian (Tck): l=f(Tck)

Chiều sâu lỗ mìn đợc xác định theo công thức

(m) (3-4)

Trong đó:

38 45 , 12 64

, 0

45 , 12 75 , 1

= +

=

N

; 1

b

20 1 5

, 0

85 , 3 45 , 12 86 , 3

= +

x

d r

k k

n n ck

H n L p

n

S k

v n N

t t n

t N T

l

.

.

.

.

6 3

η η

Tck _thời gian làm việc của một chu kỳ làm việc, Tck = 8 (giờ)

N_ số lỗ mìn trên gơng, N=38 lỗ

t _ thời gian một ngời nạp 1 lỗ, t = 0,06 (giờ)

ϕn _ hệ số làm việc đồng thời khi nạp, ϕn=0.8

nn _ số ngời tham gia nạp mìn: n=4

t3 _ thời gian nổ mìn thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn

t3 = 0,5 (h)

t6 _ thời gian chuẩn kết, t6 = 0,5 (h)

nk,nx _ số máy khoan, máy xúc làm việc trên gơng

nk=2; nx=1

vk _ tốc độ làm việc của máy khoan, vk = 0,3 (m/ph)

px _ năng suất xúc thực tế của máy xúc, px = 10 (m3/h)

kr _ hệ số tơi dời của đất đá sau khi nổ mìn, với đất đá có f = 5 ta có:

kr = 2

L _ bớc chống tạm, L = 0,7 (m)

nc _ Số ngời tham gia chống lò, nc= 3; ngời

Hc _ định mức chống của mỗi ngời, Hc=1,5; vì/ngời

85 , 0 5

1

45 , 12 85 , 0 05 , 1 2 60 6 , 0 3 , 0 2 38

5 , 0 5 , 0 8 , 0 4

06 , 0 38 8

m

+ +

1 , 2 15 , 0 75

l

) ( 2 , 1 38

75 , 45

kg N

Q

q tb = = =