ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - ĐƯỜNG LÒ DỌC VỈA VẬN TẢI HÌNH THANG

Dựa vào những đặc điểm nêu trên em chọn sơ đồ thi công phối hợp công tác đào, chống cố định đợc thực hiện trên cùng một chu kỳ III.1.2.. ở chơng I đã thiết kế đợc mặt cắt ngang đờng lò v

Chơng I: Những vấn đề chung.

I.1 Yêu cầu thiết kế:

Thiết kế một lò bằng dọc vỉa vận tải có chiều dài là 120 m, tuổi thọ 5 năm, góc dốc là 50/00 Lò thiết kế phải đáp ứng đợc yêu cầu: sản lợng vận chuyển qua đờng lò là 100000 tấn than/năm( cha kể đến đá thải và các yêu cầu phụ trợ

đi kèm)

I.2 Điều kiện địa chất khu vực bố trí công trình:

Khu vực công trình dự kiến đào qua gồm 3 lớp đất đá đợc mô tả qua bảng sau:

Tên đất đá Chiều dày

vỉa, m kiên cố (f)Hệ số độ riêng (T/mTrọng lợng2) Góc dốc vỉa(độ)

Q

300 _ là số ngày làm việc của mỏ trong 1 năm

Chọn đầu tầu và goòng:

Chọn goòng UVG– 2,2

Chọn tàu điện acquy 4,5ARP – 2M

Bảng 1 : Đặc tính kỹ thuật của goòng UVG– 2,2 :

STT Loại goòng Đáy kín lật đợc Đơn vị

2 Dung tích tính toán 2,2 m 3

5 Chiều dài kể cả đầu đấm 2775 mm

Từ các thông số của đầu tàu ta tính đợc các thông số sau:

Fld = 0,75.Fnh

Fld _ lực kéo của tàu ở chế độ lâu dài

Fnh _ lực kéo của tàu ở chế độ ngắn hạn Fnh = 750 (kG)

+)Xác định số đầu tầu và số toa goòng phục vụ công tác xây dựng mỏ:

z _ số toa goòng trong đoàn tầu

0

min , g

GG

Qz

FQ

0

ld g

+τ

Fbd _ lực bám dính của đầu tàu Fbd=1000PbdΨ

P _ trọng lợng của đầu tầu

P = Pbd = 4,5 T = 45 (kN)

59

12,0.45.1000P

iw

P1000Q

1000(

PQ

m m

m

++ω

24,0.1000(

45

++

−

ψ

i]

L[

v.54

1000P

Q

0 h

2 d

−

5 9 30

78 , 1 54

12 , 0 1000 45

VËy Qg,min = 34T

)677,087,1(

tcd =

83,4

)1,015,0(60

=7 (phót)

θ _ thời gian ma nơ chất tải ở sân giếng: θ = 20 phút

td _ thời gian dỡ tải td = 8 phút

tc _ thời gian chất tải tc = 16 phút

Thời gian một chuyến:

r = = (chuyến)+)Số chuyến chở hàng cần thiết trong một ngày đêm:

rh

23 87

, 1 13

434 25 ,

1 zG

kdt=1,25 _ hệ số làm việc không đồng đều trong 1 ca

Nh vậy trong một ngày đêm chỉ cần một đầu tàu làm việc là đáp ứng đủ yêu cầu vận tải thậm chí còn thừa 26 - 23 = 3 chuyến Cần có hai đầu tàu một đầu làm việc, một đầu dự trữ

*)Dựa vào thiết bị vận tải ta đi xác định kích thớc mặt cắt ngang và kiểm tra

điều kiện thông gió:

Chọn kích thớc mặt cắt ngang cá dạng hình thang, thời gian tồn tại của mỏ là

5 năm nên chọn vật liệu chống lò bằng gỗ

Chọn mặt cắt ngang hình thang, với các số liệu nh sau:

Hình 1-1: Sơ đồ đờng lò cần thiết kế

Tỷ lệ: 1:50

Cấu tạo đờng sắt: chọn kiểu ray R-18

Chiều cao ray: hr = 90 mmChiều cao tà vẹt: htv = 150 mmChiều cao lớp đá lát: hdl = 100 mm

hB _ chiều cao cấu tạo đờng ray

3

2

= 200 mm

h’ _ chiều cao tính từ mức cao nhất của lớp đá lát(mức cao nhất lối ngời

đi lại) đến vị trí cao nhất của thiết bị vận tải

h’ = h + hr + htv

3

1 = 1300 + 90 + 150

h2 _ chiều cao của đờng lò tính từ lớp đá lát:2540mm

m, n _ khoảng cách từ kết cấu chống giữ đến thiết bị vận tải, chống bằng

l

l

n

h c

h

b h

1

h

h a 1 2

ll

2 2

*)Kiểm tra điều kiện thông gió:

60SN

Aqv

N _ Số ngàylàm việc 1 năm của mỏ N = 300 ngày đêm

à_ hệ số giảm tiết diện đờng lò có cốt, lò bằng à= 1,lò ngiêngà = 0,7

54,160.87,5.1.300

25,1.130000

0,3=vmin ≤v=1,54≤vmax =8 (m/s)

Chơng II: Tính toán áp lực đất đá

b

h

x

2a 2a

1

Lò có hình thang với góc nghiêng của cột là α thì

=

2

90gcotg

cotha

a

0

Trong đó:

a _ nửa chiều rộng của nóc lò

h _ chiều cao của lò (m)

gcot80

gcot

' 0 0

90tg)bh(

0 2

(tg)05,254,2(5,24

' 0 0

b

h

x

2a 2a

D0=γ ( + )  −ϕ− γ  2−ϕ

90tg2

x2

90tgH2x2

2

2 0

0 2 1 0

0

H1 = h + b1 = 2,54 + 0,41 = 2,95(m)

Víi ¸p lùc tÝnh ë trªn ta chän vËt liÖu chèng lß b»ng gç

II.2 TÝnh néi lùc trong khung chèng h×nh thang

Gi¶ thiÕt kÝch thíc cña khung chèng nh sau:

417890

tg1

2

417890

tg95,2

2

90tg1

2

90tgH

' 0 0

4

' 0 0

4

0 4

0 4 1

II.2.1 Xác định phản lực tại các gối tựa

Tại các điểm A,B,C,D đợc coi nh các khớp vì vậy, ta xác định đợc các thành phần nội lực theo cả hai phơng thẳng đứng và nằm ngang.Do hệ có tính chất

2

2 2

2

2 2

2

q h

b a q H

H A = B = n − + s

∑X = 0 ⇔HD - HA + qsh = 0

⇔HD = HA - qsh =

2 2 2

2

q

h q h

b a

q n − + s − s

⇔HD = HC =

2 2

2

q h

b a

q n − − s

Xét xà CD:

∑Y = 0 ⇔q n 2a− 2V C = 0 ⇔V C =V D =q n a

II.2.2 Xác định nội lực

a)Xác định nội lực trong xà

Xét mặt cắt bất kỳ cách đầu D của xà một khoảng x ta có các giá trị nội lực nh sau:

2

ba

2 2

b)Xác định nội lực trong cột

Cột đợc xem nh một dầm đặt nghiêng một góc α so với phơng nằm

ngang trên gối tựa, cột chịu tải trọng nóc qn và chịu tải trọng hông qs phân bố

đều và phản lực chân cột là HA, VA:

Hình 2.6: Sơ đồ tính nội lực trong cột

Tỷ lệ: 1:25 Các giá trị nội lực tại mặt cắt bất kì cách đầu A một khoảng lx đợc xác định theo biểu thức:

- Lực dọc:

Nx = qslxsinα cosα - qnlx sinα cosα + VA sinα - HA cosα

Nx = qslx sinα cosα - qnlx sinα cosα + qn bsinα - (

2

hqh

2

ba

2 2

2

ba

2 2

Qx

Nx

M x qs

lx

Mx = qnb lx cosα + (

2

hqh

2

ba

2 2

54,2.1,154

,2.2

35,196,0.57,262

hqh

2

baqH

H

2 2

s

2 2 n B

2

ba

2 2

2

54,2.1,154

,2.2

35,196,0.57,26

2 2

xa2x

96,0.57,

Hình 2.7: Sơ đồ tính nội lực trong cột

Tỷ lệ: 1:25

y = lxsinα

Nx = qsycosα - qn ycosα + VA sinα - HA cosα

Nx = 1,1.ycos800 - 26,57.ycos800 + 35,87sin800 - 3,3cos800

ycos2800 = 2,98 - 1,9.y

1.26,57

2 0

0 cos80 )80

sin

y( = 3,02y - 0,96y2

Q x

Nx

M x

q s

lxy

α

Sau khi tính xong ta có biểu đồ nội lực trong khung chống nh hình vẽ:

Hình 2.8: Biểu đồ nội lực trong khung chống

Tỷ lệ 1:25II.3 Xác định các thông số của vật liệu chống

[ ]σ u _ ứng suất cho phép của gỗ làm xà

→Mô men chống uốn cần thiết tại tiết diện giữa xà là:

[ ]u

max u

MW

-+

Q x (kN)

(kN) x

0, d3 [ ]u

max u

M10d

24,12.10

Đờng kính cột thờng lấy bằnh đờng kính xà:

Kiểm tra cột theo công thức:

[ ]u

max u /

W

MF

N

σ

≤

±ϕ

l _ chiều dài tự do của cột

0,15 2,73

80sin

54,215,0sin

5

273007,01i

l007,01100

F _ diện tích của cột 0,025

4

18,0.4

dF

2 2

29,2025,0.575,0

75,34W

M

F

N

4 max

u

/

=+

=

±

Nh vậy cột đủ bền

II.3.3 Tính thanh chèn

Thanh chèn đợc coi nh một dầm đặt trênhai gối tựa , khoảng cách giữa hai gối tựa chính bằng khoảng cách hai vì chống (L), thông thờng tính chọn chèn ở nóc, còn hai bên hông lấy bằng chèn nóc Để tính gần đúng chiều dày chèn ta dùng công thức tổng quát sau:

[ ]u

1 c

bKLh

.304

41,0.5,241.3,1

chọn chiều dày tấm chèn theo qui phạm là 5 cm

150

Vì đào trong đất đá có độ kiên cố trung bình f= 5 nên chân cột đào sâu thêm

từ 15-20 cm

Hình 2.11: Các loai mối nối

Tỷ lệ:1:51- liên kết giữa xà và cột

2- mộng nối giữa cột bích với xà và văng

Mối liên kết: Các cấu kiện đợc kết nối với nhau (giữa đầu xà và đầu cột ,giữa

xà nóc với cột bích, văng) Mối nối giữa các cấu kiện của khung đánh khuôn thờng ở dạngbậc thang hay mộng xiên.Mối nối giữa cột bích với xà và văng thờng là ngàm tròn

1

2

Hình2.12: Hình dạng mặt cắt ngang của đờng lò

Chơng III: thiết kế thi công

III.1 Khái quát về tổ chức thi công:

III.1.1 Lựa chọn sơ đồ thi công:

Việc lựa chọn sơ đồ thi công đờng lò có ý nghĩa rất quan trọng Sơ đồ thi công hợp lý sẽ đẩy nhanh tốc độ đào lò, qua đó giảm đợc giá thành đào lò Việc lựa chọn sơ đồ thi công dựa trên các đặc điểm sau:

+ Kích thớc tiết diện ngang đờng lò, chiều dài đờng lò và đảm bảo an toàn lao động

+ Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn xung quanh đờng lò

Dựa vào những đặc điểm nêu trên em chọn sơ đồ thi công phối hợp (công tác đào, chống cố định đợc thực hiện trên cùng một chu kỳ)

III.1.2 Phơng pháp đào gơng và phơng tiện phá vỡ đất đá

ở chơng I đã thiết kế đợc mặt cắt ngang đờng lò với kích thớc nhỏ, đờng

lò đào qua các lớp đất đá khá ổn định, do đó em chọn phơng pháp đào toàn tiết diện và sử dụng phơng pháp khoan nổ mìn tạo biên để phá vỡ đất đá

III.2 Khoan nổ mìn

III.2.1 Chọn thiết bị khoan

Đờng lò đợc đào qua các lớp đất đá khá ổn định, có hệ số kiên cố f = 5 diện tích gơng đào là 5,87 m2, do đó để khoan lỗ mìn ta dùng máy cầm taychạy bằng khí nén loại PR - 19 do Liên Xô cũ sản xuất

Bảng 5: Đặc tính kỹ thuật của máy khoan PR -19:

5 Đờng kính mũi khoan 36 - 40 mm

8 áp lực khí nén khi làm việc 5 daN/cm 2

Điện trở của kíp (Ω)

Dòng điện

đảm bảo

nổ (mA)

Đờng kính ngoài của kíp (mm)

Chiều dài kíp (mm)

III.2.3 : Tính toán các thông số khoan nổ mìn

a) Chỉ tiêu thuốc nổ

Chỉ tiêu thuốc nổ đợc tính theo công thức thực nghiệm của GS N.M Pakcovski:

q = q1.fc.v1.e.kđ (kg/m3)Trong đó:

q1_ lợng thuốc nổ tiêu chuẩn, q1 = 0,1.f = 0,1.5 = 0,5 (kg/m3)

fc_ hệ số cấu trúc của đất đá ở gơng lò, nó phụ thuộc vào cấu trúc của

đất đá ở gơng lò, ở đây lấy fc = 1,1

v1_ hệ số nén ép hay hệ số sức cản của đá, vì chọn phơng pháp đào toàn tiết diện do đó v1 đợc xác định theo công thức sau:

5,6S

5,6v

d

e_ hệ số khả năng công nổ

52,1250

380P

Pe

tn

ch = =

=

Trong đó:

Pch _ khả năng công nổ của thuốc nổ chuẩn, Pch= 380 cm3

Ptn _ khả năng công nổ của thuốc nổ chọn dùng, với thuốc nổ AH1 thì

Có rất nhiều phơng pháp để xác định đờng kính lỗ khoan, song phơng pháp

đơn giản nhất là dựa trên đờng kính thỏi thuốc và khoảng hở cho phép, vậy ờng kính lỗ khoan đợc xác định theo công thức:

đ-)84(d

dk = b + ữ ;Trong đó db là đờng kính thỏi thuốc, với thuốc nổ AH1 thì db= 36 mm Trong trờng hợp nổ mìn tạo biên thì đờng kính thỏi thuốc càng nhỏ hơn đờng kính lỗ khoan thì hiệu quả tạo biên càng tốt, do đó khi sử dụng thỏi thuốc có

2

d

k a.d

S.q.27,1

∆

Trong đó:

Sd_diện tích gơng đào ,Sd=6,457(m2)

kn _ hệ số nén chặt thỏi thuốc trong lỗ mìn, vì e1>1 nên kn = 0,625

∆ _ mật độ thuốc nổ trong bao ∆ = 1,1 103 (kg/ m3)

db _đờng kính thỏi thuốc , db = 0,036 (m)

a _ hệ số nạp mìn vì mỏ thuộc hạng II về khí và bụi nổ nên chọn a=0,55

Thay số ta đợc:

457,6.2.27,1

d) Chiều sâu lỗ mìn:

Chiều sâu lỗ mìn là một thông số quan trọng có ảnh hởng tới chi phí nhân công cho tất cả các công việc của một chu kỳ đào chống lò Chiều sâu lỗ mìn xác định theo thời gian của chu kì đào chống lò, ta coi là một hàm số phụ thuộc vào thời gian một chu kì :

l= f (Tck) Trong đó:

Tck _ là thòi gian một chu kì đào lấy Tck= Tca= 8h

Tck = t1+ t2+ t3+ t4+ t6

t1_thời gian chi phí cho công tác khoan nổ mìn (lắp máy,đánh dấu lỗ khoan,chỉnh máy,khoan thuần tuý, làm sạch lỗ khoan, tháo máy đem khỏi nơi làm việc)

t1=

k

k.vn

l

N

nk _ số máy khoan làm việc đồng thời trên gơng, nk= 2 (máy)

vk _ tốc độ khoan của 1 máy, vk= 6 (m/giờ)

t1=

6.2

t

N

ϕ

t_ thời gian nạp của thuốc , t= 0,06 (h)

nn_ số công nhân tham gia nạp mìn, nn= 2 (ngời)

ϕn_hệ số làm việc đồng thời của công nhân trong quá trình nạp ,ϕn=0,85

t2=

85,0.2

06,0.27

r d

P.n

k l

S ηà

kr _ hệ số nở rời của đất đá, f=4 nên kr=2

à _ hệ số lẹm, à =1,1

Px _ năng suất máy xúc thực tế (Px= 10m3/giờ)

Nx_ số máy xúc làm việc đồng thời (nx= 1 máy)

η _ hệ số sử dụng lỗ mìn (η = 0,85)

t4=

10.1

2.85,0.1,1.l.457,6

=1,2 l

t6_ thời gian chuẩn kết của máy xúc (t6 = 0,6 giờ)

Chọn Tck= 8 (giờ) khi đó ta có phơng trình

8=2,25.l + 0,95 + 0,5 + 1,2.l + 0,6

l=

2,125,2

)6,05,095,0(8

+

++

.a

b

b

b γ

ab _ hệ số nạp trong lỗ tạo biên, mỏ có khí bụi nên chọn ab= 0,65

γb _ lợng thuốc nổ trung bình nạp trên 1(m) dài lỗ biên,

384,0.65,0

=0,438 (m) b= 0,01 + 1,9.0,438 - 1,05.0,4382 = 0,64 (m) Thay số vào (3.1) ta đợc:

64,0

7,2785,9

+

−

=12 (lỗ)Chọn Nb =12 lỗ

+)Chiều sâu lỗ biên:

Khoan nghiêng một góc 85o so với mặt phẳng nằm ngang vào phía trong

85Sin

72,185

Số thỏi thuốc nạp trong 1 lỗ biên: nb=

G

Qb = 2,0

66,0

= 3,5 thỏi G_ trọng lợng 1 thỏi thuốc AH1, G = 0,2 kg

Chi phí thuốc nổ cho nhóm lỗ biên:

Qb = Nb.Qb1 = 12.0,66 = 5,908 (kg)  Nhóm lỗ mìn rạch phá

lò đào vào trong đất đá có hệ số kiên cố f = 5, tiết diện đờng lò là 6,457 m2 có một mặt tự do, thiết bị khoan cầm tay chạy bằng khí nén nên ta chọn kiểu bố trí lỗ mìn tạo rạch là dạng nêm đứng và chọn lỗ đột phá Ndp=4 khoảng cách giữa các lỗ theo phơng thẳng đứng: a1 = 500 mm, góc nghiêng của lỗ khoan là

840

Chiều dài lỗ đột phá:

ldp = lk + (0,1ữ0,3) = 1,72+ 0,2 = 1,92 mChỉ tiêu thuốc nổ đơn vị đột phá đợc xác định:

qdp = k.qTrong đó:

db _ đờng kính thỏi thuốc, db = 0,036 m;

Số thỏi thuốc nạp trong 1 lỗ đột phá: ndp=

G

Qdp = 2,0

32,1 = 6,5 (thỏi) G_ trọng lợng 1 thỏi thuốc AH1, G=0,2 kg

.a

f

f

f γ

af _ hệ số nạp trong lỗ tạo biên, mỏ có khí bụi nên chọn af= 0,65

γf _ lợng thuốc nổ trung bình nạp trên 1(m) dài lỗ phá

691,0.65,0

= 0,55 (m)

Khoảng cách giữa các lỗ mìn phá:

bf = mWf = 0,55 mChi phí thuốc nổ cho một lỗ mìn phá:

18,1 = 5,5 (thỏi)Chi phí thuốc nổ cho nhóm lỗ phá:

+ Nhóm lỗ biên gồm 12 lỗ đợc khoan nghiêng, hớng ra ngoài biên lò một

góc 850 và cách biên thiết kế 0,1 m, khoảng cách giữa các lỗ biên là 0,64m

+ Nhóm lỗ phá gồm 11 lỗ đợc bố trí vào giữa nhóm lỗ biên và nhóm lỗ tạo

rạch, đợc khoan vuông góc với gơng lò Khoảng cách giữa các lỗ mìn phá

trong một vòng là 0,55m, giữa vòng lỗ phá với vòng lỗ biên là 0,55 m

+Nhóm phá nền 3 lỗ bố trí giống hệt lỗ biên

Tuy nhiên, vì đờng lò thiêt kế có dạng là hình thang nên việc bố trí lỗ mìn

có thể đợc điều chỉnh cho phù hợp, nhng phải đảm bảo các vòng nổ trớc

18;28 6;10 1;2 19;24 7,8,9

26-30

695 1924

2700

450

26 25

24

23 22

21 20

580

510 640

1980 695

100

25 26 27

12 28

2 4

1 3 30 15

16 17 18

200 200 200

200 200 200 200 200

200 200 200

620 1920

620 1720

Thỏi thuốc có kíp100

100

Hình 3.2: Cấu trúc lỗ mìn

Tỷ lệ: 1:25Bảng 9: Bảng đặc tính lỗ mìn

Stt Stt

các lỗ

mìn

Chiều dài

lỗ mìn (m)

Chiều dài nạp bua (m)

Mã hiệu kíp

ξ

l _ chiều dài dây dẫn, l = 200 (m)

S _ diện tích tiết diện ngang dây dẫn, S = 0,8.10-6 (m2)

Rd = 3

10.8,0

200.10.012,0

Rk _ điện trở của kíp, mỗi kíp có điện trở là 4 Ω

Với số kíp tối đa là 30 cái, Rk = 120 Ω

R = 123 Ω

Ic = 5123

650 = A

Ic > Ibd = 1,2 A (Ibd – dòng điện bảo đảm kích nổ kíp)

Vậy dòng điện qua kíp đã đảm bảo điều kiện kích nổ kíp

III.2.5 Tổ chức công tác khoan nổ mìn

Dựa vào các mốc trắc địa cho trớc và độ cao của mốc chuẩn so với đỉnh ray, xác định chính xác độ cao của đỉnh ray và tâm lò Dựa vào các đờng chuẩn trên gơng, dùng thớc và dây rọi để xác định chính xác vị trí của từng lỗ khoan theo hộ chiếu và đánh dấu, sau đó tiến hành khoan lỗ, khi khoan xong phải kiểm tra các lỗ để đảm bảo đúng yêu cầu nh trong hộ chiếu đã lập

Khi nạp thuốc phải thổi sạch phoi khoan và phải nạp từng thỏi một, thỏi thuốc mồi phải đợc chuẩn bị ngay tại hiện trờng, nạp thuốc theo phơng pháp kíp nổ nghịch Sau khi nạp đủ các thỏi thuốc trong lỗ phải nạp bua cẩn thận, bua có thể làm từ đất đồi, nắm thành thỏi, độ ẩm là 20% Các đầu dây của kíp

điện trớc khi đấu vào mạch chung phải chập hai đầu và cách khỏi đất đá và ờng xe.Trong gơng đang tiến hành nạp và chuẩn bị nổ mìn phải có ngời canh gác

đ-III.2.6 Các biện pháp an toàn

Khi khoan cần chú ý cung cấp nớc đầy đủ để rửa lỗ khoan và chống bụi tại gơng lò Để tránh các bệnh nghề nghiệp nh bụi phổi, nặng tai Ngời tổ chức khoan phải làm thật tốt công tác tổ chức thi công hợp lý tại gơng lò

Trong khi khoan phải thờng xuyên chú ý cậy đá om, đá nứt nẻ để tránh tai nạn đá rơi gây tai nạn khi làm việc

Khi nạp mìn tất cả các công nhân không nhiệm vụ phải rời khỏi gơng lò tới

vị trí an toàn, các thiết bị máy móc phải đợc rời khỏi gơng

Sử dụng tín hiệu nổ mìn mà công nhân đã đợc phổ biến, khi bắt đầu nổ mìn phải phát tín hiệu trớc

Việc giải quyết mìn câm: Khoan thêm một lỗ khoan gần vị trí lỗ mìn câm, nạp thuốc vào lỗ khoan này và cho nổ để kích nổ lợng thuốc trong lỗ mìn câm

III.2.7 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khoan nổ mìn

a) Xác định tiến độ đi gơng

+) Sau một chu kỳ:

lck = l η = 1,72 0,85 = 1,46 m

+) Sau một tháng :