ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - ĐƯỜNG LÒ DỌC VỈA ĐÁ f=7

Phần I:đặc điểm điều kiện địa chất đờng lò I.1- Những vấn đề chung về công trình cần thiết kế Công trình cân thiết kế là đờng lò dọc vỉa đá cho toàn mỏ .Đó là một đờng lò nằm ngang làm

Phần I:đặc điểm điều kiện địa chất đờng lò

I.1- Những vấn đề chung về công trình cần thiết kế

Công trình cân thiết kế là đờng lò dọc vỉa đá cho toàn mỏ Đó là một đờng lò nằm ngang làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu chống (gỗ) và đất đá thải ra ngoài

Để thi công đờng lò trớc tiên từ phía lò xuyên vỉa ta tíên hành thi công ngã ba sau đó

đào lò dọc vỉa nằm hoàn toàn trong đá vách song song với phơng của vỉa ra tới biên giới của khu khai thác

I.2 Tình hình địa chất ,địa chất thuỷ văn

Đờng lò dự kiến đào trong lớp cát kết tơng đối ổn định với hệ số kiên cố f=7

Qua thăm dò và đánh giá sơ bộ của công tác địa chất thuỷ văn thì lợng nớc chảy vào

mỏ là nớc mặt và nớc ngầm Lợng nớc tuy không lớn nhng cung là yếu tố gây khó khăn cho công tác đào lò

I.3 -Thiết kế mặt cắt ngang đờng lò

I.3.1- chọn thiết bị vận tải

Vì là đờng lò dọc vỉa đá nên khối lợng vận chuyển qua đờng lò này là không lớn (chủ yếu là gỗ và đất đá thải) theo quy phạm an toàn ta chọn phơng pháp vận chuyển ở đây là dùng đầu tầu ăc quy để kéo đoàn gòong

Ta chọn loại đầu tầu 4,5ARP-2M có các đặc tính kỹ thuật nh sau:

đ/c Kw

Điện áp ( v) Lực kéo ở chế độ ngắn

hạn kG

Tốc độ ở chế độ ngắn hạn Km/h

Kích thớc cơ bảnmm

Số

động cơ

Bán kính vòng nhỏ nhất (m)

Với loại đầu tầu đã chọn ta chọn loại gòong là UVG-1,0 có các đặc tính kỹ thuật sau:

Bảng 1.2:đặc tính kỹ thuật của goòng

Loại

gòong Kiểu Dung tích tính toán

m3

Chiều rộng thùngMm

Chiều cao từ

đỉnh ray mm

Chiều dài kể cả đầu đấmmm

Cỡ ờng mm

đ-Khung cứngmm

đờng kính bánh xemm

Chiều cao tính từ

đỉnh ray mm

Trọng

l ợng Kg

Mô

men quán tnh Jx

(cm4)

Mô men quán tính w

(cm3)

Chiều dài một

đoạn ray

Tiêu chuẩn (GO ST)

Chiều cao

Chiều rộng đế ray

Chiều rộng

đỉnh ray

Chiều dày bụng ray

Chiều cao tâm lỗ

wx wy

6368-52

I.3.2 -Tính toán khả năng thông qua của vận tải

1-trọng lợng của đoàn goong theo khả năng kéo của đầu tầu (Qg)

2 , 0

-P:trọng lợng của đầu tầu,P=4,5:T

-ψ :hệ số bám dính của bánh xe với đờng , ψ =0,2

-ωo:hệ số cản chuyển động của đầu tầu, ωo=7

-i:độ dốc của đờng lò,i=0,005

⊗

kiểm tra tra tầu khi khơỉ động lên dốc

108 5

ω

ψ

05 , 0

* 108 5 7

* 5 , 1

24 , 0

* 1000

− +

Với:

-ψm:hệ số bám dính lớn nhất của bánh xe với đờng(khi rắc cát ), ψm=0,24

-a m:gia tốc của đầu tầu khi mở máy, a m=0,05,m/s2

⊗

kiểm tra theo khả năng máy(nhiệt độ cho phép của động cơ )

T a i

F

m o

ld − +

* 1000

6 ,

2

60

1000

* 44 , 6

* 65 , 0

300

* 2

=8,6;phút

θ:thời gian nghỉ của tàu trong chu kỳ vận tảI, θ =20;phút

o h

-p= 4,5*9,81 8156;kN

5 7 40

) 4 , 1 (

* 54

12 , 0

* 81 , 9

* 5 , 4

* 1000

+

−Với:

-ψh:hệ số bám dính khi hãm , ψh=0,12

-Lh:quãng đờng hãm cho phép , Lh=40;m

Vậy ta chọn trọng lợng đoàn gòong nhỏ nhất trong các giá tri trên là Qg=379;kN

2-số goòng trong một đoàn goòng là

n= =

+G g G

Q

o

g

) ( 9 , 81 * ( 0 , 486 2 , 34 ) 13,8

-G: trọng lợng đá chứa trong goòng ,G=V* γ * ϕg=1*2,6*0,9=2,34;T

-ϕg=0,9:hệ số chứa đầy goòng

-V:dung tích của goòng ,V=1;m3

-γ :dung trọng của đá , γ =2,6;T/m3

3-thời gian trung bình của chu kỳ vận tải

Tck=tc+tct+tkt+td+θ

Trong đó :

- tc:thời gian chất tải,lấy =15;phút

- tct:thời gian chuyển động có tải

tct=

ct

v

L* 0 , 8 60

* 2 , 0

* 60

44 , 6

* 5 , 0

10

* 300

* 2 , 0

* 60 44

, 6

* 65 , 0

10

* 3000

* 8 0

-L:chiều dài đờng lò ,L=300;m

-vct:thời gian có tảI , vct=0,65v

-tkt:thời gian chuyển động không tải ,ta lấy gần đúng thời gian chuyển động không tảI =thời gian chuyển động có tải =5,2;phút

- td:thời gian dỡ tảI đoàn goòng ,=8;phút

- θ:thời gian dừng tàu trong chu kỳ để chờ chất tải, manơ , tránh tầu …

6 , 2

* 1 14

* 21

* 60

;T/ngày đêmTrong đó :

-Tnd:thời gian làm vịêc một ngày đêm,lấy =21;giờ

-n:số toa goòng trong một đoàn goòng ,n=14;goòng

-G:sức chở của 1 toa goòng ,G=2,34:T

-Tck:thời gian chu kỳ

+ Năng suất thực tế của đoàn tầu là

-A:sản lợng hàng năm của mỏ ,A=200 000; T/năm

-N:số ngày làm vịêc trong một năm của mỏ ,N=300;ngày

So sánh ta thấy Qtt> Am,do đó đảm bảo điều kiện chở hết lợng đất đá mà mỏ cần vận chuyển

5-tính số đầu tầu và số toa goòng phục vụ cho mỏ

+ Số chuyến tầu trong một ngày đêm là

6 , 2

* 14

167

* 15 , 1

-k dt=1,15:hệ số dự trữ chuyến tầu ,kể đến các trờng hợp làm việc không theo

* 14

* 21

* 60

4 , 53

* 167

* 15 , 1

*

*

* 60

T A k r

R

nd

ck m dt

;chiếc vậy ta chỉ cần 1 đầu tầu là đủ

+số goòng cần thíêt là

ng=n*ndt=14*1=14; goòng

Để đề phòng các sự cố ta chọn số toa goòng trong danh sáchlà ngds=k*n=1,5*14=21

;goòng

I.3.3- Chọn kêt cấu chống lò và hình dạng mặt cắt ngang đờng lò

Việc lựa chọn kết cấu chống cho đờng lò và hình dạng mặt cắt ngang đờng lò phụ thuộc vào công dụng của đờng lò ,thời gian tồn tại ,tính chất cơ lý mà lò đào qua … Đờng lò ở đây là đờng lò dọc vỉađá , đào qua lớp cát kết có hệ số kiên cố f=7.Nên

ta chọn kết cấu chống là vì neo bê tông cốt thép có đờng kính cốt pha neo bằng 20

mm ,mặt cắt ngang có dạng hình vòm , tờng đứng

I.3.4-Tính chọn diện tích mặt cắt ngang đờng lò

+Chiều rộng của đờng lò xác định theo công thức:

-A:chiều rộng tại vị trí cao nhất của thiết bị vận tải ,A=1;m

-C:khoảng cách an toàn giữa goòng với lối ngời đi lại ,ta chọn C=0,2;m

-n:chiều rộng lối ngời đi lại (n>0,7;m),ta chọn n=0,75;m

+chiều cao đờng lò :

I.3.5-kiểm tra diện tích sử dụng theo điều kiện thông gió

Vận tốc gió trong trong đờng lò xác định theo công thức :

S

N

a q

A

sd

/

; 9 , 3 60

* 6

* 1

* 300

4 , 1

* 5 , 1

* 200000 60

Trong đó:

-A:sản lợng hàng năm của mỏ ,A=200000;T/năm

-q:lợng khí sạch cần cung cấp cho 1 tấn than khai thác trong một ngày đêm, ta chọn q=1,5;m3/phút

-N:số ngày làm việc trong một năm của mỏ ,N=300;ngày đêm

-a:hệ số không cân bằng trong sản xuất ,a=1,4

-à:hệ số giảm tiết diện đờng lò ,với lò bằng à=1

Bán kính vòng nhỏ nhất của đầu tầu là 7;m nên ta chọn loại ghi rẽ một phía :

PO624-1/3-8 có bán kính cong của ghi la 8;m,mác ghi 1/3 cỡ đờng 600;mm

(m)

Bán kính cong của ghi(mm)

Chiều dài từ mũi đến tâm ghi-a(mm)

Chiều dài tổng cộng của ghi(mm)

Khoảng cách giữa các đ-ờng ray(mm)

Trọng ợng(kG)

l-

Từ M=1/3 =2tgα / 2 → α =arctg1/6=190

600 750

250 280

Víi :α lµ gãc rÏ cña ghi

Hình 1.2: Mặt cắt ngang sử dụng của đờng lò

- Tăng chiều cao vòm lên 20 cm để đề phòng khoảng lún linh hoạt

- Tăng chiều rộng nền lò 30 cm vì chiều dày của thép lòng máng vào khoảng 15

cm

Vậy ta có kích thước đào như sau:

- Chiều rộng đào: Bđ = 2a = 2,6 + 0,3 = 2,9 m

- Chiều cao vòm đào: hvđ = rđ = 1,3 +0,2 = 1,5m

- Chiều cao tường đào: htđ = 1,3 m

- Chiều cao của cả đường lò khi đào là: hđ = hvđ + htđ = 1,5 +1,3 = 2,8 m

lở vào trong khoảng chống dưới dạng một vòm phá huỷ

- Chiều rộng của vòm phá huỷ phía nóc là: 2a1

-Chiều rộng của vòm phá huỷ là 2a1

Với a a h d.tg 1 , 275 3 , 125 tg2 90280 , 5 1 , 3 ;m

2 90 2

qs2 = γ.(b1+h1) tg2(450

-2

ϕ) = 2,62.2,8.tg2(450-40,250) = 0,06 (T/m)

- h1 chiều cao của vòm phá huỷ bên sờn, lấy gần đúng :

5 , 80 90 ( 1

) 2

5 , 80 90 ( ) 22 , 0 125 , 3 ( ) 2

90 ( 1

) 2

90 ( ) (

4

4

4

4 1

− +

=

−

−

− +

ϕ ϕ

Về nguyên lý, kết cấu chống linh hoạt về kích thớc đợc tính ở trạng thái mà kết cấu

đã khai thác hết khả năng linh hoạt Do đó kích thớc tính toán là:

- Chiều rộng tính toán: B0 = Bsd + 0,15 = 2,6 + 0,15 =2,75; m

- Chiều cao tờng : hto = htsd = 1,3; m

- Chiều cao vòm : r = hvo = 1,3; m

- Chiều cao đờng lò : h0 = hto + hvo = 1,3 +1,3 = 2,6; m

II.2 Tính toán nội lực

R1200

Hinh 2.2: Sơ đồ tính toán nội lực

Ta sử dụng sơ đồ tính toán dạng vòm 2 khớp , đây là hệ siêu tính bậc 1, có số ẩn nhiều hơn số phơng trình

Để giải bài toán này ta thay số ẩn thừa bằng 1 lực H=HA=HB, thể hiện nh trên sơ đồ

* Nhận xét: Đây là hệ đối xứng, chịu tải trọng đối xứng nên :HA=HB =H,VA=VB

. 0

=

=

+ Phản lực nằm ngang

Theo phơng pháp chuyển vị đơn vị của cơ học kết cấu, sau khi tính chuyển vị đơn

vị ta có kết quả tính phản lực ngang nh sau:

H =

3 0

2 0 2

3 0

3 0 2

2 0 0 3 4

4 0 0

3 0 4

3 0 0

3

2

4 2

2

3

3

4 3

2 4

4

.

.

t t

t t

t t

s t

t n

h h

r r h

r h r

h h r r

h q r h r r h q

+ +

+ +

π π

π

=

3 2

2 3

3 2

2 3

4 4

3 4

3

8 , 1 3

2 8 , 1 2 , 1 14 , 3 2 , 1 4 3 2

14 , 3

2

2 , 1 8 , 1 14 , 3 2 , 1 8 , 1 3 3

8 , 1 2 , 1 14 , 3 4 3

2 , 1 2 4

8 , 1 07 , 0 2 , 1 8 , 1 2 , 1 4

2 , 1 8 ,

H = -0,03; T.Dấu “-”chứng tỏ lực H có chiều ngợc với chiều đã chọn trong hình vẽ

Sau khi đã có các phản lực liên kết ta đi tinh nội lực trong kết cấu nh sau:

1 ) Mômen uốn:

a) Tại tiết diện bất kỳ của phần cột là

Mc = H.y – 0,5 qso.y2; T.m với (0 ≤ y ≤1,8; m)

b) Mômen uốn tại tiết diện bất kỳ của vòm là : với (0 ≤φ ≤900)

Mv = H(r.sinφ + ht0) + 0,5.qno.r2.sin2 φ – 0,5.qso(r sinφ + ht0)2; T.m

b) Lực dọc tại tiết diện bất kỳ của vòm là: Nv (0 ≤φ ≤900)

Nv = qno.r.cos2 φ – H.sinφ + qso.(r.sinφ + ht0)sinφ; T

3) Lực cắt

a) Tại tiết diện bất kỳ của cột: (0 ≤ y ≤1,8; m)

Qc = H – qso.y; T

b) Tại tiết diện bất kỳ của vòm: (0 ≤φ ≤900)

Qv = qno.r.cosφ.sinφ – H.cosφ qso.(r.sinφ + ht0)cosφ; T

- Tại đỉnh vòm: Qv = 0

0,729 0,572 0,408 0,285

0,829

0,156

0,267 0,249 0,148 0

0,038 0,192 0,167

0,073 0,111 0,175 0,199

0,185 0,147

0,240

0

0,135 0,114 0,072

0,03 0,051 0,093

0,123 0,086 0,055 0,031 0,012 0,00 0,00

0,073

0,167

0,84 0,84

0,84

0,84 0,84

0,84

0,84 0,84

0,240

0,829

0,285 0,408 0,572 0,729

0,84

N(T)

0,093

0,051 0,03 0,072

0 0,192

0,038

0 0,148 0,249 0,267

0,114 0,135

0,156

Q(T) M(Tm)

Hình 2.3: Biểu đồ nội lực

II.3.Tính tấm chèn

Tấm chèn dùng để chèn khoảng cách giữa hai vì chống Vì vậy ta

tính tấm chèn nh tính một dầm nằm ngang chịu tải trọng phân bố đều

Sơ bộ ta chọn tấm chèn có chiều rộng 20; cm và dầy 5;cm làm bằng bê tông mác 200 và có bố tri cốt thép là 4 thanh φ5 thuộc nhóm AII Tấm chèn chịu áp lực của phần đất đá nằm trên nó trong phạm vi một bớc chống nên áp lực đất

79 , 0 2600

=0,285 < 0,55 → A = 0,241

→ Mgh = A.Rn.b.h02 = 0,241.90.20.42=6941(KG.cm)

Ta thấy Mmax≤Mgh nên tấm chèn ta chọn đã đủ bền

Phần III: Thiết kế thi công

3.1 Sơ đồ công nghệ, phơng pháp và phơng tiện phá vỡ đất đá.

3.1.1 Lựa chọn sơ đồ công nghệ và phơng pháp phá vỡ đất đá

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công, phơng pháp phá vỡ đất đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh:

- Kích thớc tiết diện ngang, chiều dài đờng lò

- Điều kiện đất đá, điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn - địa chất công trình

- Các yêu cầu về an toàn và chỉ tiêu kinh tế

Với điều kiện nh đầu bài của đồ án này chúng ta chọn

- Sơ đồ công nghệ đào: sơ đồ nối tiếp toàn phần

- Sơ đồ đào: Đờng lò đào qua lớp đất đá có độ kiên cố f=7, kích thớc

đờng lò không lớn nên ta chọn sơ đồ đào toàn tiết diện

- Phơng pháp phá vỡ đất đá: Vì đá có f=7 tơng đối cứng vững nên dùng phơng pháp phá vỡ đất đá là khoan nổ mìn

- Phơng tiện nổ: là kíp nổ điện vi sai

• Chủng loại và số lợng máy khoan:

Việc lựa chọn chủng loại và số lợng máy khoan phụ thuộc chủ yếu vào tính chất cơ lý của đất đá trên gơng, hạng mỏ về khí nổ, diện tích mặt cắt ngang gơng lò

Với điều kiện của đồ án: đờng lò đào qua lớp đất đá có f=7, diện tích

g-ơng lò là 6m2 Vậy ta chọn loại máy khoan dễ dàng mang vác, chạy bằng khí nén, số hiệu máy khoan : PP-36,

Số lợng máy khoan làm việc đồng thời trên gơng là 2 máy và 1 máy dự phòng

Đặc tính kỹ thuật của máy khoan PP-36 đợc cho bởi bảng 3.1 dới đây

Bảng 3.1: Đặc tính kỹ thuật của máy khoan PP-36

STT Chỉ tiêu kỹ thuật của máy khoan Đơn vị Thông số

• Loại thuốc nổ và phơng tiện nổ

Ta phải sử dụng loại thuốc nổ an toàn về khí và bụi nổ Ta chọn loại thuốc nổ P-113 do công ty hoá chất mỏ sản xuất với đặc tính kỹ thuật nh sau:

Bảng 3.3: Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ P-113

6 Trọng lợng một thỏi thuốc kg 0,2

- 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

Đờng kính ngoài của kíp(mm)

Chiều dài kíp(mm)

Dòng

điện an toàn,(A)

Dòng

điện gây nổ,(A)

Trong đó: rđ: bán kính cong của phần vòm khi đào; rđ=1,5;m

Bđ: Chiều rộng của đờng lò khi đào; Bđ=2,9;m

htđ: Chiều cao phần tờng khi đào; htđ=1,3;m

f1: hệ số cấu trúc của đất đá trên gơng, do không biết rõ chi tiết về đặc

điểm cấu trúc của đất đá trên gơng nên ta lấy giá trị trung bình của f1=1,4

e: Hệ số phụ thuộc vào khả năng công nổ

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

p= 250ữ260 : khả năng công nổ của thuốc nổ đang dùng

trong đó: dk: đờng kính lỗ khoan;mm

db: đờng kính bao thuốc; mm

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

Trong đó:

q: chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, q=3,1;kg/m3

Sđ: diện tích gơng đào, Sđ=7,3;m2

γ: Trọng lợng thuốc nạp trên 1m dài lỗ khoan

γ= 0,785.∆.a.kn.db2

db: đờng kính thỏi thuốc, db=36;mm

∆: mật độ thuốc trong thỏi; ∆= 1,1 ;g/ cm3

0

3 , 7

1

,

3

= +

=

- Số lỗ mìn biên: (Nb)

; 1

Trong đó:

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

Bd: chiều rộng đờng lò khi đào, Bd=2,9;m

b: khoảng cách giữa các lỗ mìn biên, b= 0,6;m

Thay số vào công thức

14 1 6

, 0

9 , 2 3 , 7 68 , 3

= +

c c x

x

d k

k

k

n

n ck

H n L p

n

S k v n

N

t t n

t N T

l

.

.

.

.

0

6 3

η η

à ϕ

ϕ + +

−

Trong đó: Tck =Thời gian làm việc của một chu kỳ làm việc ,Tck=8;giờ

N=31 số lỗ mìn trên gơng

T: thời gian một ngời nạp 1 lỗ, t= 0,06giờ

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

nn: số ngời tham gia nạp mìn: n=4

t3=0,5giờ; thời gian nổ mìn thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn

t6: thời gian chuẩn kết, t6=0,25 giờ

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

nk=2; nx=1

vk,ϕk: tốc độ và hệ số làm việc đồng thời của máy khoan; vk=0,3;m/ph;

px: năng suất xúc thực tế của máy xúc: px= 10;m3/h

k0: hệ số tơi dời của đất đá sau khi nổ mìn, với đất đá có f=7 ta có k0=2L= 0,75;m: bớc chống

nc: Số ngời tham gia chống lò, nc=4; ngời

Hc: định mức chống của mỗi ngời, Hc=0,2; vì/ngời

9 , 0 10

1

3 , 7 9 , 0 05 , 1 2 60 6 , 0 3 , 0 2

8 , 0 31

25 , 0 5 , 0 4

8 , 0 06 , 0 31 8

= +

Ta lấy chiều sâu trung bình của các lỗ mìn là l=1,7;m

• Chiều sâu lỗ mìn của từng nhóm nh sau:

7 , 1

+0,15 = 1,9; m+ Víi nhãm lç ph¸:

4 ,

2 ,

+Cho lç ph¸: nf = 5 , 5

2 , 0

08 ,

97 ,

(Khi chiều dài của một thỏi thuốc =0,2;m )

+ Với lỗ tạo rạch:

Ln=lr- nr.lth=1,9 – 6.0,2 = 0,7;m + Với lỗ phá

Ln=lf- nf.lth=1,7-5,5.0,2 =0,6;m + Với lỗ tạo biên

Ln=lb- nf.lth=1,7- 5.0,2 = 0,6;m

Ta thấy chiều dài nạp bua của tất cả các lỗ khoan đều thoả mãn điều kiện: chiều dài nạp bua không nhỏ hơn 1/3 chiều sâu của lỗ mìn Do đó các lỗ mìn đảm bảo an toàn khi nổ

U

; 5 , 6 3 31 7

650

+

= +Trong đó:

U: hiệu điện thế ; VR=ρ = − =7Ω

10 75 , 0

300 0175 , 0

6

S l

ρ Điện trở suất của dây đồng, ρ=17500; Ωm l: chiều dài dây dẫn chính, l=300m

S: tiết diện ngang dây dẫn, chọn loại có S=0,75;mm2

ar=lr.cos750+b/2=1,9 0,258+0,2/2=0,5;m

b=0,2;m : khoảng cách giữa 2 đáy lỗ khoan tạo rạch

c Các lỗ khoan phá bố trí ở khoảng giữa các lỗ tạo rạch và lỗ khoan biên Khoảng cách từ lỗ phá tới lỗ biên và lỗ tạo rạch là

af=B a r a b 0 , 3125 ;m

4

15 , 0 2 5 , 0 2 55 , 2 4

2

Số mét khoan trong 1 chu kỳ đào

Chiếu cạnh

b Kết cấu lỗ mìn