ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - ĐƯỜNG LÒ XUYÊN VỈA f=9

Trờng Đại học Mỏ - Địa chấtKhoa mỏ Bộ môn: công trình ngầm và mỏ ------đồ án đào chống lò Thầy.Đặng Văn Kiên Đặng Văn Quyết 1.1.1,Đặc điểm chung của đ ờng lò cần thiết kế Theo yêu c

Trờng Đại học Mỏ - Địa chất

Khoa mỏ

Bộ môn: công trình ngầm và mỏ

- -đồ án đào chống lò

Thầy.Đặng Văn Kiên Đặng Văn Quyết

1.1.1,Đặc điểm chung của đ ờng lò cần thiết kế

Theo yêu cầu ta cần thiết kế là một đờng lò xuyên vỉa đi qua lớp cát kết nhằm phục

vụ cho việc vận chuyển than bằng goòng kéo Đờng lò sử dụng công nghệ neo bê tông

cốt thép kết hơp với vỏ bê tông phun làm phơng tiên chống giữ Theo yêu cầu thiêt kế

dờng lò có chiều dài 1000m , tồn tại trong 15 năm và dự tính mỗi năm sẽ có khảng

600.000 tấn than đi qua

1.1.2, Đặc điểm địa chất thủy văn

Đờng lò đi qua một khu vực đất đá rắn cứng trung bình và sự ảnh hởng của lợng

n-ớc ngầm là không đáng kể(0,75 m3/h) nói chung là không có ảnh hởng lớn lắm đến

công tác đáo lò Mỏ đợc xếp loại 1 theo khí và bụi nổ

Đặc tính cơ lý của lớp cát kết mà đờng lò đi qua nh sau :

1.2.1, Lựa chọn thiết bị vận tải(tàu điện ,goòng ,băng tải)

Chọn đầu tàu 13APR-1 kết hợp với goòng UVG-3,3 làm phơng tiện vận

chuyển.Sau đây là các thông số của goòng và đầu tàu:

Bảng 1.2.đặc tính kỹ thuật của đầu tàu 13APR-1

Vậy thay số ta có : Qngd= 2000 (T/ngày đêm)

Một ngày đêm tính bằng 3 ca.Sản lợng 1 ca là:2000/3= 667 (T/1ca)

*Khối lợng đoàn goòng

-theo điều kiện mở tải lên dốc: Qhd=P

+ 108 1

1000

0

a i

ω

Trong đó :P_khối lợng đầu tàu ,P=13 tấn

ψ _hệ số bám dính của bánh xe vớ đờng sắt,ψ = 0,09

ω_hệ số sức cản mở máy của tàu khi lên dốc ,ω=8 N/KN

i_độ dốc trung bình của đờng ray ,i=0,003

a0_gia tốc ban đầu của tàu,a0=0,03(m/s2)

thay số ta đợc: Qhd=91( tấn)

-Theo điều kiện đốt nóng động cơ:

8 , 9 ).

003 , 0 7 (

1 , 1

1700 ).

khối lợng đoàn tàu là :Qtk = Min(Qhd,Qdn) = 91 Tấn

*Xác định số goòng cho một đầu tàu:

8 , 1 3 , 3 9 , 0 08 , 1

91

0

= +

= +G G

Trong đó: G0= 1,21 tấn: khối lợng goòng.

G=k.V.γ =0,9.3,3.1,8=6,426 tấn : khối lợng hàng trên mỗi goòng

ở đây: γ =1T/m3:dung trọng của than rời

V=3,3 m3: thể tích thiết kế của goòng

k =0,9 : hệ số chứa đầy goòng

1.3 , Lựa chọn hình dạng và kích th ớc mặt cắt ngang của đ ờng lò

1.3.1 , Hình dạng mặt cắt ngang

. Hình dạng đờng lò đợc lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố.

* áp lực mỏ tác dụng lên đờng lò cụ thể :

- Khi áp lực nóc là chủ yếu thì hình dạng đờng lò là hình vòm tờng đứng một tâm

(h1)

- Khi có áp lực nóc và áp lực hông (Ph) hình dạng đờng lò là hình móng ngựa(h2)

- Khi có áp lực cả ở bốn phía thì hình dạng đờng lò là hình tròn (h3)

- Khi áp lực mọi phía không đều nhau, nhng đối xứng thì chọn đờng lò hình

elíp(h4);

- Khi áp lực nóc nhỏ ta chọn đờng lò hình thang(h6) hoặc hình chữ nhât(h5)

*Thời gian tồn tại của đờng lò

* Công dụng của đờng lò

* Kết cấu vật liệu chống lò

ở đây,trong trờng hợp tiến hành thi công đờng lò đá xuyên vỉa đào qua cát kết có:

hệ số kiên cố f=9, dung trọng của đất đá =2,61(g/cm3), chiều dài L=1000(m)

Yêu cầu: - Thời gian sử dụng trên 15 năm

- Chống lò bằng neo bê tông cốt thép kết hợp

với vỏ bê tông phun

Ta sử dụng đờng lò hình vòm tờng đứng một tâm để xây dựng

đờng lò xuyên vỉa

1.3.2 , Xác định kích th ớc tiết diện sử dụng

- - 4

Sv:Đặng Văn Quyết Lớp khai thác A-K49

Than đợc vận chuyển trong đờng lò nhờ goòng kéo UVG-3,3 và đợc kéo bằng đầu

tàu APR-1 Đờng lò chỉ thiết kế cho một đờng xe chạy

Sau đây là các thông số về kích thớc của goòng và đầu tàu đợc sử dụng trong lò :

Chiều rộng đờng lò tại vị trí cao nhất của thiết bị vận tải xác định theo công thức :

B=m+k.A+(k-1).C+n’ ,m <1.1>

Trong đó : B - chiều rộng đờng lò ,m

A - chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải ,m

k - số đờng xe trong lò

C - khoảng cách an toàn khi thiết bị chuyển dọng ngợc chiều ,m

m - khoảng cách an toàn từ mép thiết bị vân tải tớikhung chống phía

không có ngời đi lại ,m (m= 0,25 m)

n - chiều rộng lối ngời đi lại tại vị trí cao nhất của thiết bị vận tải :

n = n’+( 1,8 - htb – hr ).tgβ với n’ = 0,7 m <1.2>

β - góc tiếp tuyến của phần vòm tại vị trí tính toán ( β =10→20o )

hb - chiều cao từ mức nền lò đến mức cao nhất của thiết bị :

hb =htb +hdx ;m <1.3>

ht - chiều cao tờng tính từ nền lò : ht = htb +hdx; m

htb - chiều cao lớn nhất của thiết bị vận tải ;m

hdx - chiều cao toàn bộ đờng xe hdx = hd +hr ; m

với hd - chiều cao lớp đá nền ;m

hr - chiều cao đờng ray ; m

- - 5

Sv:Đặng Văn Quyết Lớp khai thác A-K49

V >2 m3 nên ta có thể chọn ray loại P33 và theo đó ta có chiều cao ray tơng ứng là : h

r = 0,190 m và chiều cao lớp đá rải là : hd = 0,190 m

Vậy chiều cao toàn bộ đờng ray là : hdx = 0,380 (m)

Từ <1.3> ta suy ra chiều cao từ mức nền lò đến mức cao nhất của thiết bị vận tải là :

hb = htb + hdx = 1,5 + 0,38 = 1,88 (m)

• Xác định chiều rộng của đờng lò tại chân vòm ; Bv :

ở đây vỏ chống đợc sử dụng là vỏ bê tông nên ta có chiều cao tờng là :

Vtt =

60

.

<1.4> Trong đó :

q :lợng không khí cấp cho 1 tấn than /phút

với mỏ loại 1 theo khí va bụi nổ thì : q = 1

k : hệ số tăng áp suất ( k = 1,15)

α : = 1 với lò vận chuyển than

An : Sản lợng than / ngày đêm .An =

NAM C

NGAYLAMVIE S

Q

1 /

Ο

Số ngày làm việc trong năm =300 ngày ta tính đợc : An =

300

000

à : Hệ số giảm tiết diện đờng lò (à = 1)

Từ <1.4> ta suy ra vận tốc gió trong đờng lò :Vtt =

60 1

2000 15 , 1 1 1

SD

V min <Vtt <Vmax vậy tiết diện đờng lò thoả mãn điều kiện thông gió

1.3.4 , Lựa chọn loại hình và xác định sơ bộ kích th ớc kết cấu chống giữ

Khi tiến hành thiết kế cho một đờng lò trong lòng đất ngời ta phải dựa vào rất nhiều

yếu tố nh : tình hình địa chất thuỷ văn , độ bền nén, độ phân lớp cũng nh độ ổn định

của lớp đất đá mà nó chạy qua để chọn lựa kết cấu chống giữ cho hợp lý

ở đây, đờng lò cần thiết kế đi qua lớp cát kết khá dày (37m) với góc dốc 300, áp lực

tác dụng lên đờng lò chủ yếu là áp lực nóc ,lợng nớc ngầm không đáng kể Dựa vào

ph-ơng pháp đánh giá chất lợng đất đá theo chỉ tiêu RQD(%) Loại cát kết ở đây có RQD

= 70 đợc xếp vào loại đất đá có chất lợng trung bình Theo phơng pháp đánh giá dựa

vào chỉ tiêu RMR Loại cát kết ở đây có RMR = 63 thuộc loại tốt Đờng lò có thời

gian tồn tại theo yêu cầu là 15 năm Nh vậy lựa chọn neo bê tông cốt thép kết hợp với

bê tông phun làm kết cấu chống là hợp lý Thứ nhất,đây là loại hình kết cấu chống kết

hợp hài hòa giữa khả năng gia cố,khả năng tích hợp của khối đá bao quanh đờng lò

,tăng khả năng tự mang tải của khối đá và khả năng chống đỡ thụ động của vỏ bê tông;

Thứ hai ,việc áp dụng neo bê tông cốt thép sẽ đảm bảo đợc vấn đề kinh tế Sử dụng neo

bê tông cốt thép sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu chống lò ,giảm chi phí sắt thép

nhập ngoại do sử dụng các loại khung chống thép Chi phí cho loại hình chống gữ này

khá rẻ so với các loại hình kết cấu chống khác

Thứ ba ,do lắp đặt khá đơn giản nên sẽ hạn chế đợc thời gian thi công Sau khi lắp đặt

tiết diện đờng lò không bị ảnh hởng nhiều

1.3.5 , Xác định kích th ớc tiết diện đào

Kết cấu chống giữ mà ta sử dụng là neo bê tông cốt thép nên có thể nói là nó

không có ảnh hởng nhiều tới tiết diện sử dụng của đờng lò Cả thân neo nằm trong đá

chỉ có phần đai ốc và phần đầu neo nhô ra bên ngoài biên lò 0,07 m Tính cả đến lớp

bê tông phun trùm lên là 0,100 m Nh vậy khi thi công đờng lò ta sẽ phải đào rộng ra

90 ).

2 (

.

0 2 1

Với :lz_chiều dài khóa neo (0,4m)

ln_chiều dài neo nhô ra mặt lộ(0,07m) ;theo tiêu chuẩn Việt Nam

P

n

q

(neo/m2)Trong đó: np_hệ số quá tải,np=1,2

qv=b1.γ =0,3.2,61=0,783(T/m2)

Pn _khả năng chịu tải thấp nhất của neo,đợc xác định nh sau:

+.Khả năng chịu lực của thanh neo theo điều kiện kéo đứt thanh neo

lv K C

C F R k

Trong đó:FC_tiết diện cốt thép của neo(m2)

RK_khả năng chịu kéo của neo(RK=270 MPavới thép A-II)

klv=0,9 là hệ số làm việc của neo

vậy : PC= π.0,022.270.0,9 =0,3 ( MN)

+,Khả năng chịu lực của thanh neo theo điều kiện bám dính với bê tông

PCB=π d N τ1.l z.k z.k lvz (MN)Trong đó : dN=0,02_Là đờng kính của thanh neo

τ1=6,4 MPa_lực dính kết giữa thanh neo và bê tông đợc xác định bằng thí

nghiệm

kz=0,55_là hệ số điều chỉnh khóa neo

klvd=0,8_hệ số về điều kiện làm việc của khóa neo

lz=0,4m _là chiều dài của khóa neo

ta tính đợc :PCB=3,14.0,02.6,4.0,4.0,55.0,8 = 7.10− 3(MN)

+,Khả năng chịu lực của thanh neo trong điều kiện bám dính giữa bê tông và đất đá

PBD=π d lk τ2.l z.k z.k lvd(MN)Trong đó :dlk=0,042m_là đờng kính lỗ khoan

τ2=4,0 MPa_lực dính kết giữa bê tông và đất đá,đợc lấy theo thí nghiệm

và theo kinh nghiệm

lz=0,4 m _là chiều dài khóa neo

klvs=0,75_hệ số về điều kiện làm việc của khóa neo

- - 9

Sv:Đặng Văn Quyết Lớp khai thác A-K49

10 2 , 1 783 , 0

− =1,34(neo/m2 )

*Khoảng cách giữa các neo trong một vòng neo: a1=

34 , 1

1

1 =

*khoảng cách giữa các vòng neo: a2=S/a1= 1,6 (m)

Đất đá khu vực đờng lò ổn định nên ta chỉ bố trí neo ở phần nóc lò

Chơng II Thiết kế thi công đờng lò

2.1 , Lựa chọn ph ơng pháp sơ đồ công nghệ thi công đ ờng lò

Chất lợng đất đá khu vực đờng lò đi qua khá tốt và ổn định vì vậy ta có thể thi công

đờng lò theo phơng pháp khoan nổ mìn

Sơ đồ công nghệ : Đối với đờng lò này ta tiến hành thi công theo sơ đồ nối tiếp từng

phần Công tác đào mỗi đoạn đợc tiến hành xong sau đó chờ cho đát đá đi vào trạng

- - 10

Sv:Đặng Văn Quyết Lớp khai thác A-K49

thái ổn định Sau đó các thanh neo mới đợc lắp đặt vào các lỗ khoan Khi các thanh

neo đã có khả năng mang tải thì công tác thi công của đoạn kế tiếp mới đợc tiến hành

2.2 , Tính toán các thông số và lập hộ chiếu khoan nổ mìn

2.2.1 , Lựa chọn thiết bị khoan , loại thuốc nổ, ph ơng tiện nổ

a, Lựa chọn thiết bị khoan

Hiện nay tại các mỏ hầm lò ở nớc ta,ngời ta chủ yếu sử dụng các loại máy khoan

cầm tay chạy bằng khí nén để khoan các lỗ mìn trên gơng lò đá.Nhìn chung theo kết

quả nghiên cứu tại các nớc cho thấy sử dụng các loại máy khoan đập đã làm giảm năng

suất lao động xuống gần hai lần so với việc sử dụng các loại máy khoan có tác

dụngđập cầm tay hoặc đỡ trên các chân chống khí nén Tại đây tốc độ khoan đã tăng

lên đáng kể

Do vậy sử dụng loại máy khoan tay PR-22 có tác dụng đập chạy bằng khí nén do liên

xô sản xuất phục vụ cho công tác khoan lỗ mìn Ta sử dụng ba máy khoan loại

nàynh-ng bố trí 2 máy làm việc để đảm bảo thời gian khoan còn 1 máy để dự phònàynh-ng Sau đây

là bảng đặc tính kỹ thuật của loại máy này :

Bảng 2.1 Bảng đặc tính kỹ thuật của máy khoan PR-22

Sử dụng khoan chuyên dụng cho việc khoan lỗ neo

Sử dụng búa khoan tay sig của thụy sỹ

b, Lựa chọn thuốc nổ

Theo kết quả thăm dò điều kiện địa chất ,địa chất thuỷ văn , đờng hầm đào trong

đá cứng trung bình,ẩm ớt ,ít nứt nẻ tuy nhiên do gơng hầm có tiết diện không lớn nên

bề mặt tự do duy nhất cho nổ mìn bị hạn chế Nêú sử dụng thuốc nổ có sức công phá

yếu thì sẽ phải khoan rất nhiều lỗ trong khi gơng lò hẹp việc này sẽ ảnh hởng xấu đến

tốc độ thi công Do đó cần chọn loại thuốc nổ có sức công phá mạnh ,có khả năng chịu

nớc,cân bằng oxi tốt Đồng thời khả năng cung ứng của thuốc trên thị trờng phải lớn

Sử dụng kíp điện vi sai MS –do Trung Quốc sản xuất

Bảng 2.3 Bảng đặc tính cuả kíp điện vi sai MS

kíp có 5 số vi sai với thứ tự nổ chậm nh sau :

• Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị (q) : là lợng thuốc nổ chi phí cần thiết để phá vỡ một

mét khối đất đá nguyên khối ra thành các cục đá có kích thớc theo yêu cầu

*Việc tính toán chỉ tiêu thốc nổ một cách hợp lý sẽ giúp nâng cao hiệu quả phá vỡ

Hiện nay để tính toán chỉ tiêu thuốc nổ ,ngời ta có rất nhiều cách khác nhau.Ví dụ nh

ngời ta có thể thu thập các số liệu thực tế trong quá trình thi công khoan nổ mìn tại các

đờng lò,theo các công thức thực nghiệm hay theo kinh nghiệm của các tác giả nớc

ngoài.hiện nay đã có nhiều tác giả đa ra các công thức tính toán chỉ tiêu thuốc nổ Tuy

nhiên ,dù đợc áp dụng cho cùng một điều kiện các công thức vẫn cho các kết quả khác

nhau bởi vì các công thức chỉ đúng cho từng điều kiện cụ thể mà không mang tính tổng

quát cho mọi trờng hợp.Vì vậy ta chỉ nên sử dụng công thức tính toán mà nó có đề cập

tới nhiều yếu tố ảnh hởng và đơn giản khi tính toán Do vậy tôi quyết định sử dụng

công thức của giáo s.Pocovski N.M

q= q1 fc v e kd ,(kg/m3) <2.1>

Trong đó : _q1 : chi phí thuốc nổ đơn vị , phụ thuộc vào độ cứng của đất đá

q1 = 0,1.f ;ở đây f=9 nên q1=0,9 _v : hệ số sức cản của đất đá khi số mặt tự do là 1

v=6,5/ Sd ; ở đây Sd = 7,1 (m2) nên v= 2,436

_e :hệ số xét tới sức công nổ của loại thuốc nổ đợc sử dụng và đợc tính nh sau

e = 380/ps=380/330=1,15(ps là sức công nổ của thuốc nổ P113)

_kd : hệ số ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc (kd = 1 )

_fc:hệ số cấu trúc của đất đá trong gơng

4 ẼÌ cọ cấu tỈo dỈng khội dòn 1,1

Bảng 2.4 lỳa chồn hệ sộ cấu trục cũa khội ẼÌ

Giả sữ Ẽất ẼÌ nÈi Ẽởng lò Ẽi qua cọ cấu tỈo dỈng khội dòn ;fc=1,1

Vậy tử <2.1> ta tÝnh Ẽùc : q = 2,75 (kg/m3)

• Chiều sẪu lố khoan (Lk ) : lẾ mờt thẬng sộ kinh tế ký thuật nọ phừ thuờc vẾo

tÝnh chất cÈ lý cũa Ẽất ẼÌ,diện tÝch tiết diện gÈng ẼẾo ,chiều rờng gÈng lò, loỈi

thiết bÞ khoan, khoảng cÌch giứa cÌc vòng neo.v.v Nọ cọ thể Ẽùc lỳa chồn theo

kinh nghiệm hay tÝnh toÌn theo cẬng thực thỳc nghiệm

Dỳa tràn thiết bÞ khoan Ẽ· chồn ỡ tràn ,Ẽờ kiàn cộ cũa Ẽất ẼÌ(f=9) ,diện tÝch gÈng

ẼẾo(7,1m2), ta chồn cẬng thực tÝnh chiều dẾi lố mỨn nh sau:

Lk = (0,5 ứ 0,75 ) Sd =0,5 S d =1,35 ( m )Chiều sẪu lố khoan phải lẾ sộ nguyàn lần bợc chộng nàn ta lấy Lk=1,6 (m)

• ưởng kÝnh lố khoan (dk ) : dk lợn hÈn ẼÈng kÝnh thõi thuộc 10-15% Vợi Ẽởng

q − <2.4>

Trong Ẽọ :Nb _Sộ lố khoan biàn trong mờt tiến Ẽờ nỗ

Nr , f _Sộ lố khoan tỈo rỈch , phÌ trong mờt tiến Ẽờ nỗ

Ng _ Tỗng sộ lố khoan tràn toẾn gÈng trong mờt tiến Ẽờ nỗ

Vợi :db _ưởng kÝnh thõi thuộc , db = 0,032( m )

kn :hệ sộ nÐn chặt thõi thuộc trong lố mỨn (kn = 1 )

_∆: mật Ẽờ thuộc nỗ trong thõi thuộc (∆=1250 kg/m3 )

a _Hệ sộ nỈp thuộc trong lố khoan, a=0,6 trong trởng hùp sữ dừng goòng

Bảng 2.5.hệ số nạp thuốc tại các mỏ không nguy hiểm về khí và bụi nổ

Thay các đại lợng vào công thức <2.5> ta đợc : γ = 0,6(kg/m)

γ 0_chi phí thuốc nổ cho 1m dài lỗ khoan biên

Vì tiết diện đờng lò không lớn lắm nên ta chỉ sử dụng 4 lỗ mìn đột phá Khoảng cách

giữa các lỗ mìn nhóm phá,nền là 0,6m Bv= 2,558 m vậy số lỗ khoan nhóm nền là : N

n = Bv/0,6 - 1 = 2,558/0,6 + 1 = 5,26 Lờy bằng 5 lỗ

Ta làm tròn thành 5 lỗ Số lỗ khoan nhóm phá là : Nf =23 - 5 – 4 = 14 lỗ

• Chi phí thuốc nổ cho từng nhóm lỗ mìn

-Lợng thuốc nổ trung bình trong 1 lỗ mìn nhóm phá :Lf = Lk

qf = γ .Lk ; kg <2.7>

Thay giá trị của Lk và γ vào <2.7>ta tính đợc qf = 0,96 (kg)

-Lợng thuốc nổ trung bình nạp trong một lỗ mìn nhóm đột phá (tạo rạch) :

Lợng thuốc nổ trong nhóm này đợc chọn tăng lên từ (10-20)% so với lợng

thuốc nổ trung bìnhvà đợc tính theo công thức sau :

trong đó : -Lb _là chiều dài của lõ khoan biên ,(m).Lb = Lf /sinα (α=850)

với α là góc tạo bởi trục lỗ mìn với trục đờng lò theo phơng ngang

-Lợng thuốc nổ trung bình trong một lỗ khoan nhóm nền :

qn = Ln.γ ; kg qn = 1 (kg)với Ln _chiều dài lỗ khoan nhóm nền Ln =Lf /sinα (α =800)

• Tổng chi phi phí thuốc nổ thực tế cho một chu kỳ khoan nổ :

Dựa vào lợng thuốc nổ trung bình nạp trong mỗi loại lỗ khoan ,ta xác định đợc số

thỏi thuốc nạp trong từng lỗ theo công thức :

- - 14

Sv:Đặng Văn Quyết Lớp khai thác A-K49