ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - GA DỒN TOA f=4

86 , 49Việc lựa chọn hình dạng và kích thớc mặt cắt ngang trong hầm lò là một yếu tố quan trọng nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh tính chất cơ lý của đá , vật liệu chống ,kết cấu chống ,

Lời nói đầu

Hiện nay nhu cầu về năng lợng là một trong những nhu cầu không thể thiếucủa mỗi quốc gia Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con ng-

ời đã tìm ra rất nhiều nguồn năng lợng, nh năng lợng nguyên tử, năng lợngmặt trời Tuy nhiên than vẫn là nguồn cung cấp năng lợng đợc sử dụng phổbiến ở nớc ta hiện nay than là một nguồn tài nguyên phong phú và chúng ta

đang tiến hành đào các đờng lò chuẩn bị đờng lò khai thác với khối lợng khálớn

Qua thời gian học tập cùng với sự giảng dạy và giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo TS Nguyễn Văn Quyển giao cho đề tài thiết kế :

Thiết kế ga dồn toa với các thông số

1 Sản lợng khai thác: 200.000 T/năm

2 Thời gian tồn tại của đờng lò: 8 năm

3 Chiều dài đờng lò:90m

4 Góc dốc của vỉa :41

5 Độ dốc của đờng lò

6 Đờng lò đào qua lớp cát kết có hệ số kiên cố f=4

7 Loại mỏ về khí bụi nổ :loại II

8 Lu lợng nớc chảy vào đờng lò :16 m3/h

Đến nay bản đồ án của em đã đợc hoàn thành Do kiến thức và thời giancòn hạn chế nên bản đồ án còn những thiếu sót Em rất mong đợc sự chỉbảo và giúp đỡ của các thầy để bản đồ án của em đợc hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viênPhạm Đức Thang

Chơng1 Thiết kế kỹ thuật

I Khái quát chung về đờng lò cần thiết kế :

Công dụng của đờng lò là ga dồn toa một đờng xe với phơng tiện vận tải

là goòng VB 2,5

Với chiều dài đờng lò là 90m , thời gian tồn tại của đờng lò là 8 năm

Sản lợng thông qua của đờng lò là 200.000 T/năm Đờng lò đợc đào qua

lớp cát kết có hệ số kiên cố f=4 và mỏ thuộc hạng khí và bụi nổ là loại II

II Lựa chọn thiết bị vân tải và năng suất vân tải

a chọn thiết bị vận tảiThiết bị vân tải trong lò đợc chọn dựa vào sản lợng khai thác vận chuyển qua

đờng lò , loại mỏ về khí và bụi nổ , mức đầu t , góc dốc công trình và tuổi thọ

đờng lò

Với yêu cầu vận chuyển là 200.000 T/năm , mỏ thuộc hạng khí bụi loại II và

tuổi thọ của là 8 năm Nh vậy ta chọn phơng tiện vận tảI là : Đầu tầu chạy

bằng acquy AM-8 goòng đáy kín (VB-2,5)

Đặc tính của đầu tàu acquy AM-8 thể hiện ở bảng sau

BảngI.1 Đặc tính tàu điện acquy AM-8

đ-Tốc

độ (m/s)

Lực kéo (kg)

Tổng công suất (kw)

Điện

áp (V)

Chiều cao (mm)

Chiều rộng (mm)

Chiều dài (mm)

ERD-10B

BảngI.2.Đặc tính kỹ thuật goòng VB-2,5

Loại goòng Cỡ đờng xe (mm) Dung tích

Để phù hợp với thiết bị vận tải (tàu điện acquy AM-8) goòng VB-2,5 cỡ đờng

ray 600(mm) ta chọn thép ray R24 và tà vẹt bê tông cốt thép tiết diện hình

7 Chiều cao tâm lỗ mm 45,5

BảngI.4 Thông số tà vẹt bê tông cốt thép

2 Chiều rộng của mặt đáy, btv1 mm 170

b Năng suất thiết bị vận tải

Việc chọn tối đa số lợng số goòng mang tải đợc xác định bởi điều kiện bám dính khi mở máy

Tải trọng đoàn goòng đợc xác định qua công thức :

d n

n

K

a W

W

P

+ +

Qg - tải trọng đoàn goòng

Pd - Trọng lợng của đầu tầu; Pd = 8,8 tấn

86 , 49

Việc lựa chọn hình dạng và kích thớc mặt cắt ngang trong hầm lò là một yếu

tố quan trọng nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh tính chất cơ lý của đá , vật liệu chống ,kết cấu chống , khả năng mang tải , công dụng của đờng lò áp lực đất đá xung quanh đờng lò và tuổi thọ đờng lò

Do đờng lò đào qua lớp cát kết f=4 tức là qua lớp đất đá có độ ổn định trung bình ,tuổi thọ của đờng lò là 8 năm nên ta chọn mặt cắt ngang đờng lò hình vòm bán nguyệt tờng thẳng nh hình vẽ :

Ht

B

2 Xác định kích thớc mặt cắt ngang

a, chiều rộng đờng lò

do thiết kế đờng lò là ga dồn toa một đờng xe nên ta phải bố trí lối ngời đilại ở hai bên thiết bị vận tải nên chiều rộng đờng lò đợc tính theo công thức :

B = 2m +A

Trong đó:

m – chiều rộng tối thiểu lối ngời đi lại m= 0,7 met

A – chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải A=1350mm

Nh vậy chiều rộng bên trong đờng lò là:

h – chiều cao lớn nhất của thiết bị vận tải h=1415mm

hs – chiều cao của đờng sắt hs =0,35m

Vậy ta tính đợc : Hvt =1415+350 = 1765mm

+ chiều cao tờng

Do chiều cao của lối dành cho ngời đi lại theo quy phạm phải lấy tối thiểu là 1,7m Vậy ta chọn chiều cao tờng là 1,2 m để đảm bảo chiều cao lồi ngời đi lại đúng theo quy phạm an toàn

Nh vậy chiều cao đờng lò bên trong vỏ chống :

Chiều cao đờng lò khi đào : Hđl =1,568+1,2 =2,768m

+ Do vậy diện tích khi đào lò Sđ :

Sđ = 7,623 m2

3 Kiểm tra kích thớc mặt cắt ngang theo điều kiện thông gió

a, Lu lợng gió đảm bảo cho khai thác:

Theo công thức:

N

K A q

Q= . . (m3/phút) (1.17)Trong đó:

K: Hệ số dự trữ, k = 1,45

N: Số ngày làm việc trong năm, N = 300 ngày

A: Sản lợng thiết kế , A = 200.000 T/năm

q: Lợng gió cần thiết cho một tấn than

Phụ thuộc vào cấp khí cháy của mỏ, với loại mỏ về khí cháy và bụi nổ loại II thì : q=1,25m3/phút

Do đó :

3 , 1208 300

45 , 1 200000

25 ,

3 , 1208 60

c, Thiết kế thoát nớc:

Trong quá trình thi công , nớc chảy vào gơng lò là 16m3/h Do vậy tathiết kế rãnh thoát nớc cho quá trình khai thác sẽ đảm bảo cho quá trình thicông Do vậy ta chọn rãnh thoát nớc nh sau:

+Độ dốc i = 50/0 0 (thao độ dốc của đờng lò)

+Rãnh nớc hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép, chiều dầy là100(mm), kích thớc b = 400, h = 250 (mm)

IV áp lực đất đá lên vỏ chống

Tính toán áp đất đá lên vỏ chống sẽ đợc tính theo giả thuyết của

TXIMBAREVICH

1 áp lực nóc

Theo giáo s Tximbarevich khi tạo không gian trong khối đá thì trênkhối đá xuất hiện vòm phá huỷ căn cứ vào lý thuyết của ông thì áp lực đơn vị(tính cho 1 m dài) tác dụng lên khung chống đợc xác định theo công thức.

a b

0

1 1

ϕ

, (m)

Với:

a1 - Nửa chiều rộng vòm phá huỷ

F - Hệ số kiên cố của đất đá, f = 4

0 0

2 áp lực hông

Khi đào lò vào lớp cát kết có f=4 thì ngoài áp lực nóc còn có áp lực ở hai bênhông lò Trong trờng hợp này hông lò coi nh tờng chắn trên có tải trọng phân bố đều và áp lực ở hông lò đợc tính theo GS P.M.Tximbarêvich nh sau

a, áp lực sờn:

Theo giáo s Tximbarevich áp lực sờn của lò đợc xác định nh sau:

0 2 1 1

477 , 0 05 , 2

0 0

0 2 1

, 2 477 , 0 05 , 2

0 0

Hl: Chiều cao của đờng lò, Hdl = 2,768 m

0 0

0

ϕ

tg D

Với:

D0 - Lực đẩy ngang và một phần của nó làm lăng trụ CTE chồitheo mặt CE vào trong công trình, đợc tính theo công thức:

=

2

90 2

2

90 2

2

2

2 0

0 2 0 0

0 0

ϕ γ

ϕ

tg H x

x D

2

96 , 75 90

245 , 3

2

90 1

2

90

0 0

4

0 0

4

0 4

0 4 0

0

tg

tg tg

tg H

x

ϕ ϕ

) 10 46 , 7 (

05 , 2 2

96 , 75 90

245 , 3 2 10 46 , 7 2

10 46

0 2 4

0 5

2

96 , 75 90

10 523 ,

IV Tính toán kết cấu chống giữ

1 Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng lên vỏ chống

Khung chống thép lòng máng khi chịu kết cấu làm việc nh là vòm siêu tĩnh 2

khớp Nh vậy tại gối tựa sẽ có một liên kết thừa Hc khi đó ta có sơ đồ tính

toán hình

2 Xác định nội lực bên trong vỏ chống

Căn cứ vào áp lực tác dụng thì khung chịu áp lực đối xứng do vậy cácthành phần nội lực đối xứng qua trục thẳng đứng Do vậy chỉ tính cho mộtnửa khung chống

* Xác định thành phần của phản lực thẳng đứng ở gối tựa

R1 = qn.a , TTrong đó:

a: Nửa chiều rộng đờng lò, a = 1535 (mm)

qn: áp lực nóc lò tác dụng lên khung chống thép, qn =0,684(T/m)

⇒ R1 = 0,684.1,375 = 0,9405 (T)

• Phản lực ngang tại gối tựa sau khi đã tính chuyển vị của lực đơn vị

và tải trọng ta xác định phản lực ngang theo công thức :

X=

h

h h

h

t c

t t

t

t s t

t

n

h r h r r

r r

h r r

q r h r r

h

q

3 2

2 3

3 2

2 3

4 4

2 3 4

3

3

2 4

2

4

3 4

3 3

2 4 ( ) 4

.

(

+ +

+

+ +

+ +

−

− +

π π

π π

Nv =qn.r.cos2 ϕ- X sinϕ+qh(hc+ r.sinϕ).sinϕ

• Lùc c¾t ë phÇn tiÕt diÖn bÊt kú trªn cét

Qc =X- qh y

• Lùc c¾t ë phÇn vßm

Qv = r.qn.cosϕ.sinϕ+X.cosϕ-qh.cosϕ.(hc+r.sinϕ)

• Momen uèn trong tiÕt diÖn bÊt kú phÇn cét lµ

(3.1)Trong đó :

Wx : Mômen chống uốn của SPV - 17, Wx = 50,3 cm3

F : Diện tích mặt cắt của SVP - 17 , F = 21,73 cm3.Tại mặt cắt có Mmax là mặt cắt 11 - 11 các giá trị nội lực nh sau :

159 3

, 50

10 44 ,

Sơ đồ cấu tạo thép lòng máng SPV - 17

H94 8,5

h 23

b91,5 B131,5

BảngII.2 đặc tính kỹ thuật của thép lóng máng SVP_17

Wx (cm 3 )

SVP-17 17,66 131,5 91,5 60 51 94 8,5 23 21,73 50,3

BảngII.3 đặc tính tấm chèn

Cốt thép

Mác bê tông

1 Khái quát về tổ chức thi công

Trong quá trình thi công công trình ngầm, để thực hiện một quá trìnhxây dựng theo nguyên tắc chung ta phải hoàn thành hai công việc chính sau :

+ Phá đá đi gơng

+ Chống tạm và chống cố định

Dựa vào hai công tác chính đó ngời ta chia ra các sơ đồ thi công sau :

1.1.1 Sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần :

Công tác đào và chống hết chiều dài của công trình sau đó quay lạichốn cố định

- Khung chống tạm dễ bị h hỏng khi chiều dài đờng lò lớn, đờng lò sẽ

bị biến dạng do thời gian chống tạm lâu

- Chi phí cho công tác chống tạm thời lớn, trong nhiều trờng hợpkhung chống tạm có thể không sử dụng đợc

- Do thời gian chống tạm lớn nên các khe nứt trong khối đá sẽ tăng lênlàm giảm bền và tăng áp lực mỏ

c, Điều kiện áp dụng:

Sơ đồ này đợc sử dụng cho các công trình có diện tích tiết diện nhỏ,chiều dài ngắn

1.1.2 Sơ đồ nối tiếp từng phần:

Đờng lò đợc tổ chức thi công nối tiếp toàn phần trên từng đoạn cóchiều dài từ 20m - 40m Theo sơ đồ công tác chống tạm đợc thực hiện liêntục khoảng từ 20m - 40m Sau đó công tác này dừng lại và quay lạo chống cố

định, quá trình lặp lại và cho đến hết chiều dài đờng lò

- Tốc độ thi công thấp do phải vận chuyển thiết bị

c, Điều kiện áp dụng:

- Dùng tốt nhất cho các đờng lò tiết diện hẹp nhng có chiều dài lớn

- Trong điều kiện áp lực mỏ lớn công nghệ đào phá đá bán thủ công

I.1.3, Sơ đồ thi công song song.

Công tác đào phá đất đá và chống cố định đợc thực hiện đồng thời

a, Ưu điểm:

- Do công tác đào chống tạm thời và chống cố định đợc thực hiện songsong nên tốc độ thi công đờng lò lớn

- Hạn chế tối đa khả năng phát triển các khe nứt trong khối đá sau khi

đào do thời gian biến dạng tự do của khối đá nhỏ

b, Nhợc điểm:

Công tác tổ chức thi công phức tạp, khối lợng công việc thực hiện

đồng thời rất rễ gây cản trở lẫn nhau

1.1.4, Sơ đồ phối hợp:

Tất cả các công đoạn của đào phá, chống cố định đợc thực hiện trong một chu kỳ

* Điều kiện áp dụng:

Thờng đợc sử dụng để xây các đờng lò cơ bản và chuẩn bị đợc chống

cố định bằng các khung chống gỗ, kim loại loại, bê tông cốt thép lắp ghép, vìneo, bê tông phun Sơ đồ này cũng có thể áp dụng để thi công các hầm trạm

trong mỏ có kích thớc tiết diện ngang lớn lên cần thi công vỏ chống cố địnhngay sau mỗi lần đào phá đất đá trong gơng

1.2, Sơ đồ công nghệ thi công áp dụng cho công trình:

Để lựa chọn sơ đồ thi công hợp lý ta phải căn cứ vào công trình cụ thể.Trong đề tài này, đờng lò đào qua đất đá f = 4 là đất đá rắn trung bình, đồng thời để phù hợp với trình độ thi công thủ công bán cơ khí hoá ta chọn sơ đồ công nghệ thi công phối hợp Nghĩa là tất cả các công tác đào chống xúc bốcvận tải đều đợc tiến hành trong một chu kỳ công tác và đợc thi công trên toàngơng

1.2 Phơng pháp đào phá đất đá , xúc bốc vận chuyển và tổ chức chu kỳ

đào

Hiện nay trong nghành mỏ có nhiều phơng pháp đào phá đất đá : nh phơng pháp thủ công , phơng pháp búa chèn ,phơng pháp khoan nổ mìn ,phơng pháp đào lò bằng máy đào lò nhng với đờng lò mà ta thiết kế thì áp dụng ph-

ơng pháp phá vỡ đất đá bằng khoan nổ mìn là thông dụng nhất hiện nay Phong tiện xúc bốc đợc dùng sẽ là máy xúc bằng tay gàu có băng tải ở đuôi

và vận chuyển bằng goòng

Phải bố trí đợc chu kỳ đào hợp lý

Nh vậy đờng lò của ta thiết kế đợc chọn nh sau

Bảng 5.1 Bảng đặc tính kỹ thuật của máy khoan PP - 63 của Liên xô cũ.

8 áp lực khí nén khi làm việc daN/cm2 5

2 Giá trị cực đại xung lợng phát mA 3.103

4 Hiệu điện thế các tụ điện và bộ nạp V 650

5 Thời gian bảo quản T Tháng 6

q1: Chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn; với f = 4 thì q1 = 0,1.f =0,4 kg/m3

fc: Hệ số cấu trúc của đất đá trong gơng lò; fc = 1,4

v: Hệ số sức cản của đất đá, khi gơng lò đào toàn diện chỉ tiêu v đợcxác định theo công thức:

623 , 7

5 , 6 5

380 380

dt - đờng kính thỏi thuốc dt = 32 mm

∆t - khoảng hở giữa thỏi thuốc và biên lỗ khoan ∆t =8 mmThay số vào 2-1 : dk = 40 mm

* Số lỗ mìn trên gơng (N)

* Số lỗ mìn biên đợc xác định the công thức:

Bn: Chiều rộng bên ngoài khung chống, B = 3,136 (m)

b: Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên, khi nổ theo phơng pháp nổ mìntạo biên với f= 4 thờng lấy b = 0,6 (m)

Thay số vào ta đợc:

14 1 6

, 0

136 , 3 623 , 7 86 ,

136 , 3 623 , 7 86 , 3 1

∆- Mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc ∆= 1100 (kg/m3)

ab- hệ số nạp mìn của lỗ biên lấy ab = 0,55

π

γ = 0,25.3,14.0,0322.0,6.11 0.1,1 = 0,583 (kg/m ) Với: Kn – hệ số nén chặt Kn= 1,1

a – hệ số nạp thuốc của các lỗ trên toàn gơng a=0,6

vậy Nr,f = 13 , 25

583 , 0

3 0 14 623 , 7 565

,

1 − = lỗ ⇒ lấy Nr,f =13 (lỗ)

65 , 1 85

sin 0 = 0 =

trong đó: 850- góc khoan nghiêng của lỗ mìn hớng ra biên

- số thỏi thuốc nạp trong 1 lỗ mìn:

nb=qb/g thỏi

trong đó:

qb- lợng thuốc nổ nạp trong một lỗ mìn biên qb= 0,68 kg/lỗ

g- trọng lợng một thỏi thuốc g= 0,2 kg

thay số: nb= 0,68/ 0,2= 3,4 (thỏi) lấy nb =3,5 thỏi

- chiều dài nạp thuốc: lnb= lt.nb

trong đó: lt – chiều dài thỏi thuốc lt= 0,24m

thay số ta có: lnb= 0,24.3,5 = 0,84 m

theo phơng pháp nổ mìn tạo biên thì lơng thuốc nổ trong mỗi lỗ biên thờngnhỏ nên cấu tạo của lỗ mìn biên thờng có dạng phân đoạn không khí ta lấybằng những đoạn gỗ nhỏ Nhằm mục đích làm cho năng lợng nổ đợc phân bố

đồng đều hơn trong đất.chiều dài phần phân đoạn tính bằng:

lpđ=

cm n

d

d l

a

k

b

td b

b

25

) ) (

- chiều dài lỗ khoan lf = l = 1,65 m

- Số thỏi thuốc nạp trong một lỗ mìn phá:

nf= qf/g= 0,73/ 0,2= 3,65 ( thỏi) lấy nf =3,5 (thỏi)

- chiều dài nạp thuốc: lnf= lt.nf= 0,24.3,5= 0,84 m

- chiều dài nạp bua mìn phá: lbf= lf- lnf= 1,65- 0,84= 0,8 m

*cấu trúc lỗ mìn tạo rạch

chiều dài lỗ khoan: lr= l+ 0,2 = 1,85 m

số thỏi thuốc nạp: nr= qr/g = 0,88/0,2= 4,4 ( thỏi )

chiều dàI nạp thuốc: lnr= lt.nr= 0,24.4 = 1,08 m

chiều dài nạp bua lỗ mìn tạo rạch: lbr= lr- lnr= 1,85- 1,08 =0,77 m

• kiểm tra mạng nổ

Lợng thuốc nổ thực tế cho một chu ky nổ là:

Qtt= (nb.Nb + nf.Nf+ nr.Nr).g = (3,5.14 + 3,5.9 + 4,5.4) 0,2= 19,7 kg

Vậy Qtt > Q vậy đảm bảo yêu cầu nổ

Qua tính toán ở trên thì ta lập hộ chiếu nổ mìn nh sau:

• kiểm tra mạng nổ theo điều kiện dòng điện đảm bảo nổ

Các kíp nổ dợc mắc nối tiếp với nhau, lợng thuốc nổ trong lỗ mìn đợckích nổ bằng kích nổ nghịch, nghĩa là thỏi thuốc chứa kíp nổ đạt ở đáy lỗ

khoan Cờng độ dòng điện trong mạch chính đợc xác định theo công thức:I= U/R (A)

ρ- điện trở suất của dây dẫn ( bằng đồng) ρ= 0,012.10-6 Ωm

L – chiều dài dây dẫn L= 100m

S- diện tích tiết diện ngang của dây S= 0,8.10-6 m2

8 , 0

100 10 012 , 0

650

6 6

= +

lò Dựa vào các đờng chuẩn trên gơng ta dùng thớc dây và dây rọi để xác

định vị trí các lỗ khoan theo hộ chiếu khoan nổ mìn Vị trí lỗ khoan đợc

đánh dấu bằng sơn sáng màu, đất sét hoặc vôi Dựa vào số lỗ khoan vàtiết diện đờng lò ta thiết kế có Sd =7,623 m2 nên ta bố trí trong lò là 2 máykhoan Để khoan các lỗ mìn trên cao và đảm bảo khoan tốt ta phải dựngsàn khoan, sàn khoan đợc chế biến từ các ống thép đờng kính khoảng50mm, các cột thép đợc nối với nhau nhờ các xà ngang, phía trên có lắpcác ván lát Khi sử dụng các máy khoan cần giao vùng khoan cho từngmáy khoan tránh sót lỗ, khi sử dụng các loại máy khoan khí nén cần đảmbảo áp lực khí nén tại vị trí sát gơng từ 5 dến 6 at, khí nén đợc cung cấpbằng đờng ống cao su đợc dẫn từ trạm cấp khí nén Thứ tự khoan khoan từtrên xuống để cho nớc ơ vùng khoan nổ trên không lấp đầy lỗ dới, đểtránh bụi nhằm tránh cho công nhân bị bệnh nghề nghiệp ta dùng biệnpháp khử phoi bằng nớc