ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - ĐƯỜNG LÒ DỌC VỈA THÔNG GIÓ (1)

Đờng lò có 1.2 Thiết kế mặt căt ngang đờng lò 1.2.1 chọn vật liệu chống giữ Vật liệu chống giữ cũng phụ thuộc nhiều yếu tố nh: Tính chất cơ lí của đất đá, công dụng v tuổi thọ của đà ờn

CHƯƠNG 1 : thiết kế kĩ thuật

1.1Khái quát về đờng lò

Đờng lò dọc vỉa thông gió đợc xây dựng trong thời kì xây dựng cơ

bản, có nhiệm vụ chính là thông gió cho mỏ, và vận chuyển nguyên vật liệuvào mỏ để phục vụ cho sản xuất Đờng lò có

1.2 Thiết kế mặt căt ngang đờng lò

1.2.1 chọn vật liệu chống giữ

Vật liệu chống giữ cũng phụ thuộc nhiều yếu tố nh: Tính chất cơ lí của

đất đá, công dụng v tuổi thọ của đà ờng lò, điều kiện địa chất thuỷ văn

Với yêu cầu bài ra là tuổi thọ đờng lò là 15 năm, đào qua đá vách có hệ sốkiên cố f=6, và là mỏ hạng 2 ta thấy tuổi thọ chung bình và đất đá ổn địnhnên ta chọn kết cấu chống là khung chống bằng thép chữ lòng máng

1.2.2 Chọn hình dạng mặt cắt ngang công trình

Phụ thuộc điều kiện ổn định của đất đá, loại kết cấu chống, và công dụng của

đờng lò, thời gian tồn tạicủa đờng lò, áp lực đất tác dụng lên đờng lò.Vì lò

đào qua đá vách có f=6, kết cấu chống bằng thép nên ta chọn đờng lò có dạnghình vòm bán nguyệt tờng thẳng đứng

1.2.3 Chọn kích th ớc mặt cắt ngang đ ờng lò

Chọn kích thớc mặt cắt ngang đờng lò phụ thuộc vào các yếu tố

-Điều kiện thông gió

ngắn hạn (kg)

Tốc độ ở chế

độ ngắn hạn(km/h)

vòng nhỏ nhất(m)

Chiều rộng thùng (mm)

Chiều cao từ

đỉnh ray (mm)

Chiều dài kể cả đầu

đấm

Khung cứng (mm)

Đờng kính bánh xe (mm)

Chiều cao trục kể

từ đỉnh

đờng ray (mm)

Trọng lợng (kg)

g cm 2

Mô

men quán tính

J x (cm 4

)

Mômen quán tính (cm 3 )

Chiề

u dài một

đoạn ray (m)

Tiêu chuẩn (GOST)

Chiề

u cao Chiều

rộng

đế ray

Chiề u rộng

đỉnh ray

Chiề

u dày bụng ray

Chiề

u cao tâm

1.4 kiểm tra khả năng thông qua của đoàn goòng

1.4.1 Kiểm tra S sd theo điều kiện thông gió

Chiều cao của lớp đá lát h=100 mm

Chiều cao lớn nhất của thiết bị vận tải

A: chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải (A = 900 mm)

m: khoảng cách từ vỏ chống đến mép ngoài của thiết bị vận tải( lấy m = 300)

n: khoảng cách lối ngời đi lại ( chọn n =700 mm)

p: khoảng cách an toàn từ lối ngời đi lại đến thiết bị vận tải ( p = 300 mm)

B =300+900 +700 + 300 =2200 mm =2,2 (m)

Vì lò có dạng tờng thẳng vòm bán nguyệt nên ta lấy bán kính vòm là 1,1 mDiện tích của đờng lò là

Ssd = 2,2* 1,8 +

2

1 , 1 1 , 1

* 14 ,

3 = 5,86 m2

Ta kiểm tra theo điều kiện thông gió

Lợng không khí cần đa vào mỏ để đảm bảo điều kiện thông gió bình thờng

đ-ợc xác định theo công thức:

Q=

N

q Km

* 5 , 1

* 60

5 , 1187

m

a

i+ 0 , 11 +

ω

m

ψ : Hệ số bám dính giữa bánh xe với ray , ψm = 0,24

ωm : hệ số cản chuyển động của đầu tàu khi mở máy , ωm = 1,5 ω0

ω0 : hệ số sức cản chuyển động của đầu tầu , ω0 = 0,007

P = 2 tấn : trọng lợng đầu tầu

Q g

+

0

G0 tải trọng bản thân của goòng, G0 = 486 Kg

G : trọng lợng đất đá chứa trong một goòng

G = γ.V.ϕg

γ : trọng lợng thể tích của đất đá (cuội kết), γ = 2,45

ϕg : Hệ số chất đầy goòng , ϕg = 0,95

⇒ G = 2,45.1 0,95 =2,327 T

Vậy n =

327 , 2 486 , 0

876 , 20 + = 7,42 Vậy ta chọn số goòng là 8 goòng

Số chuyến tàu có thể đạt đợc trong một ca

ca

t t t

t.

60

Tck : thời gian của một chuyến tầu

tca : thời gian làm việc của một ca, tca = 6giờ

tcb : thời gian chuẩn bị goòng , tcb = 15 phút

td : thời gian rỡ tải, td =5 Phút

tcđ : thời gian chuyển động của đoàn goòng

L : chiều dài đờng lò, L =250 m = 0,25 km

Vtb : vận tốc trung bình của đoàn goòng, Vtb = 0,75 Vđt

Ta phải cần 10 chuyến mới chở hết

Vậy số chuyến tầu trong một ca là 10 chuyến

Số đầu tầu, toa goòng phục vụ khi đào lò

Theo nguyên tắc đảm bảo vận chuyển hết khối lợng đất đá đào ra khi đào lò

300

190000

25 ,

0 =158,3 T/ngày đêm, số chuyến tầu cần thiếtcủa đoàn tàu thực hiện trong một ngày đêm

kdt : hệ số dự trữ chuyến tầu, kể đến các đoàn tầu làm việc không theo đúng

Tnđ : thời gian làm việc một ngày đêm , Tnđ = 16 giờ

r =

38

60

9 =0,3912Vậy chỉ cần một đầu tầu cũng đủ vận chuyển hết khối lợng đất đá theo yêucầu

để đề phòng viêc tàu bị hỏng, trong tình trạng sửa chữa, hay dùng cho côngtác vận tải khác vì vậy ta chọn số đầu tầu là 2

Số goòng cần thiết để vận tải hết đất đá theo yêu cầu là

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

tỉ lệ 1:100

1.5.3 chọn ghi

Do bán kính vòng nhỏ nhất của tầu điện AK-2U là 5m, nên ta chọn ghi rẽ là

ghi không đối xứng (ghi rẽ một phía) PO624-1/3-8 có các đặc tính sau

Mã hiệu

Mác ghi (M)

Bán kính cong của ghi

Chiều dài từ mũi ghi

đến tâm ghi a (mm)

Chiều dài tổng cộng của ghi

Khoảng cách giữa các đờng (mm) Trọng l-ợng (kg)

Ghi rẽ một phía ( xem hình 297 a,b)

ơng 2: áp lực đất đá và chống lò 2.1 áp lực đất đá

áp lực đất đá tác dụng lên kết cấu chống phụ thuộc tổng hợp nhiều yếu tố,tính chất cơ lí của đất đá, cấu tạo địa chất, hình dạng đờng lò, chất lợng khoan

nổ mìn, thời gian đào đất đá đến lúc chống giữ công trình …

2.1.1 áp lực tác dụng thẳng đứng ( áp lực nóc)

Vì đờng lò đợc đào qua đất đá có độ cứng (f = 6) để an toàn ta dùng giả thiết

áp lực của giáo s Tximbarevich để tính toán

Gọi 2a là chiều rộng của đờng lò đào thực tế thì chiều cao tại đỉnh vòm pháhuỷ là 2a1

Góc ma sát trong của đất đá (ϕ)

Với f=6 ta có ϕ = 80o30’

Với 2a = B + 2b

b = 15 cm = 0,15 m: chiều rộng phần lò mở thêm do kết cấu chống và chèngiữ kết cấu trống

F γ (T/m3) ϕ (độ) 2a(m) h (m) qn (T/m) qs (T/m)

2.2 chọn vật liệu và kết cấu chống giữ

Vật liệu thép: là loại vật liệu chống hoàn thiện nhất vì chúng có độ bềncao, có khả năng sử dụng đợc nhiều lần, bền lâu, không cháy, chịu biến dạnglớn mà không mất khả năng mang tải, chịu gia công tốt Là vật liệu đàn hồidẻo do vậy các vỏ chống này có thể chịu đợc biến dạng dẻo mà không mấtkhả năng mang tải Có khả năng đáp ứng mọi loại hình dạng Nhng thép dễ bịhan rỉ, đặc biệt trong điều kiện hầm lò ẩm ớt có nớc xâm thực và đặc biệt giáthành cao hơn so với các loại vật liệu khác Từ đặc tính của thép nh trên tathấy việc chọn kết cấu chống bằng thép hình (thép lòng máng) với đờng lò cótuổi thọ 15 năm, đào trong đất đá có độ cứng f = 6 là hợp lý

Hình:2 Biểu đồ áp lực tác dụng lên công trình

tỉ lệ 1:100

2.3 tính toán kết cấu chống giữ

2.3.1 lập sơ đồ tính toán

Hình: 3 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vì chống 2.3.2 Xác định nội lực trong các bộ phận của kết cấu chống

đây là hệ siêu tĩnh bậc 1vì trong hệ có 4 thành phần phản lực tại 2 khớp cố

3

3 2 2 3

4 4

3 4 3

3

2 4

2

2

3

3

4 3

2 4

4

.

h h R R

h

R h r

h h R R

h q R h R R h

+ +

π π

π

3

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

8 , 1 14 , 3

2

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

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

2 4

8 , 1 072 , 0 1 , 1 8 , 1 1 , 1 4

1 , 1 8 , 1 14 , 3 74

,

0

3 2

2 3

3 2

2

3 4

4 3

4 3

+ +

0 y2 (T.m)

Qc = Ha - qs.y = 0,05 - 0,072.y (T)

Nc = Va = 0,81(T) Nội lực phần vòm

Mv = Ha.(h+R.sinϕ)- qs

2

) sin (h +R ϕ 2

H×nh: 4 Sơ đồ tính vòm và cột

0.02 7

0.129

-6 -0.81 0.033

15 0.965926 0.258819 0.034074 0.001161 0.072 0.74 0.81 0.05 1.8 1.1

0.02

-2 0.0592

0.78

-2 0.029

30 0.866025 0.5 0.133975 0.017949 0.072 0.74 0.81 0.05 1.8 1.1 0.03 0.2106

0.66

0.15

B¶ng tÝnh to¸n kÕt qu¶ néi lùc cña phÇn vßm

Néi lùc cña cét thÓ hiÖn ë b¶ng sau

stt Y(m) Ha(T) qs(T/m) Va(T) Mc(Tm) Qc(T) Nc(T) e(m)

2_2 0.3 0.05 0.072 0.81 0.01176 0.0284 -0.81 0.0145193_3 0.6 0.05 0.072 0.81 0.01704 0.0068 -0.81 0.021037

4_4 0.9 0.05 0.072 0.81 0.01584 -0.0148 -0.81 0.019556

5_5 1.2 0.05 0.072 0.81 0.00816 -0.0364 -0.81 0.010074

6_6 1.5 0.05 0.072 0.81 -0.006 -0.058 -0.81 -0.00741

7_7 1.8 0.05 0.072 0.81 -0.02664 -0.1293 -0.81 -0.03289

Biểu đồ nội lực của kết cấu chống

0 0,183 0,275 0,287

0,183 0,275 0,287 0,210 0,059 0,129

0,058 0,036 0,015

0,022 0,03

0,006 0,008 0,016 0,017 0,012 0,027 0,027

0,012 0,017 0,016 0,008 0,006

0,03 0,022

0,286 0,263 0,198 0,112

0,027

M(T.m)

= 733,39 (kg/cm2 )

MÆt kh¸c [ ]σ = 2700 kg/cm2 → σ < [ ]

2 σ

ChiÒu caocña thÐp(mm)

M« men trènguèn theo truc x-x

Wx (cm3)

M« men trènguèn theo trôc Y-

Y Wy(cm3)

0,81

0,667 0,5 0,33 0,204 159

0,782 0,782

159 0,204 0,33 0,5 0,667

0,81

0,81 0,81

N(T)

0,49 (T/m)

0,245 (T/m) 0,245 (T/m)

2.5 tính tấm chèn

Vì tấm chèn dùng để chèn khoảng cách giữa hai vì chống, nó có tácdung nh một dầm nằm ngang Vì vậy ta sẽ kiểm tra tấm chèn nh kiểm tra mộtdầm nằm ngang chịu tải trọng phân bố đều

Sơ bộ ta chọn tấm chèn có chiều rộng 20 cm va dầy 4 cm làm bằng bêtông mác 200 và có bố trí cốt thép là 4 thanh φ5 thuộc nhóm AII Tấm chènchịu áp lực của phần đất đá nằm trên nó trong phạm vi vòm phá huỷ

Theo bài toán kiểm tra bền ta có

M

x

0,245 (T/m)

79 , 0

đờng lò

tỉ lệ 1:100

H×nh:9 C¸c chi tiÕt liªn kÕt

Do đờng lò đào trong đất đá có độ kiên cố (f=6) là loại đất đá ổn định, vàdiện tích đờng lò nhỏ (Sđ = 5,86 m2), chiều dài ngắn (250m) vì vậy áp dụng sơ

đồ đào nối tiếp là thích hợp nhất Với sơ đồ này ta đào và chống tạm hết chiềudài đờng lò sau đó quay lại chống cố định

3.1.2 Chọn sơ đồ đào phá

Do đờng lò đào trong đá vách có độ cứng (f=6), diện tích mặt cắt ngangnhỏ (Sđ = 5,86 m2) Ta sẽ sử dụng phơng pháp đào toàn tiết diện

Và với điều kiện thực tế của mỏ nớc ta hiện nay thì phơng pháp phá vỡ

đất đá bằng khoan nổ mìn là phơng pháp đợc sử dụng phổ biến nhất, vì phơngpháp này đơn giản, rẻ tuy nhiên nó cũng tồn tại nhiều khuyết điểm , nh gây

đôc hại cho ngời lao động, hệ số thừa tiết diện lớn, chi phí chèn chống cao, độ

ổn định của đờng lò kém, độ an toàn không cao

3.1.3 Chọn sơ đồ xúc bốc và vận chuyển

Xúc bốc là khâu nặng nhất trong một chu kì nó chiếm thời gian và nhân

công lao động nhiều nhất Để tăng tốc độ đào lò ta sẽ sử dụng phơng phápxúc bốc cơ giới Do diện tích mặt cắt ngang của đờng lò hẹp nên ta sử dụngloại máy xúc tay gầu lăn di chuyển bằng xích Và chọn phơng pháp vậnchuyển bằng goòng

3.2 Khoan nổ mìn

3.2.1 Chọn thiết bị và số l ợng lỗ máy khoan

Vì diện tích đờng lò nhỏ ta chọn loại may khoan cầm tay của LIÊN XÔ cũ Máy PP-36 Chọn 3 máy trong đó 2 máy làm việc, một máy dự phòng

đặc tính của máy khoan

Stt Các chỉ tiêu kĩ thuật Thông số

2 Chi phí khí nén, m3/phút 3,5

3 Đờng kính mũi khoan, mm 36-56

3.2.2 Loại thuốc nổ và ph ơng tiện nổ

- Để đảm bảo điều kiện an toàn về nổ khí và bụi ta chọn loại thuốc nổ antoàn AH-1 của công ty hoá chất mỏ sản xuất

Đặc tính thuốc nổ AH-1 thể hiện ở bảng sau

3 Mật độ thuốc nổ (∆ ) g/cm3 0,95-1,1

4 đờng kính thỏi thuốc (dt) mm 36

5 Chiều dài thỏi thuốc (lt) m 0,2

6 Trọng lợng một thỏi thuốc(G) kg 0,2

- Phơng tiện nổ: Để kích nổ ta sử dụng phơng tiện kích nổ là kíp điện viThứ tự nổ là: Đầu tiên là nổ lỗ đốt phá tiếp theo là lỗ phá cuối cùng là lỗ biên

số từ 1-3 tơng ứng với lỗ khoan đột phá, phá, tạo biên

255075

2 Điện trở của kíp (Ω): kíp số 1

kíp số 2 kíp số 3

2,0-4,2 - -

3 Đờng kính ngoài kíp :kíp số 1

(mm) kíp số 2 kíp số 3

7,6 - -

4 Chiều dài kíp(mm) :kíp số 1

kíp số 2 kíp số 3

7272

72

bụi nổ

- Ta chọn máy nổ mìn của Liên Xô cũ có mã hiệu KVP-1/100m

Đặc tính của máy nổ mìn thể hiện ở bảng sau

q1 : chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn (kg/m3) với f=6 theo bảng giá trị của q1 ứngvới giá trị của f, ta lấy q1 = 0,6

f1: hệ số ảnh hởng của cấu trúc thành tạo đất đá Vì đờng lò đào qua đất đávách là cuội kết là loại đá có cấu tạo ròn Nên ta lấy f1= 1,1

=

7

5 , 6

= 2,456e: Khả năng công nổ

kđ: hệ số kể đến ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc

Với dbao =36 ta lấy kđ = 1,1

∆: Mật độ nạp thuốc trong các thỏi thuốc (∆= 1000kg/m3)

d : Đờng kính thỏi thuốc (d= 0,036 m)

k: Hệ số nén chặt thỏi thuổc trong lỗ mìn (k= 0,95)

N=

95 , 0 6 , 0 1000

0

5 , 2 7

t2: thời gian nạp thuốc cho một lỗ mìn (t=0,06 giờ)

φn: Hệ số làm việc đồng thời của công nhân trong quá trình nạp (φn=0,8)

nn : Số công nhân nạp thuốc đồng thời (nn=5 ngời)

t3 : Thời gian nổ và thông gió (t3 = 0,5 giờ)

t4: thời gian xúc bốc đất đá

k

.

.

6 , 0 5 , 0 45 , 0 8

+

+ +

26 =0,886 (kg)Lợng thuốc nổ trong lỗ tạo rạch

02 , 1

= 5,1 =5thỏiNhóm lỗ mìn phá

np =

2 , 0

886 ,

0 4,43 thỏi =4,5 thỏiNhóm lỗ mìn biên

nb =

2 , 0

75 , 0

= 3,75 thỏi = 4thỏiChiều dài mỗi nhóm lỗ mìn

7 , 1 95 , 0 85 cos

95 ,

0 l = = 1,7 (m)

3.2.3.8 Khoảng cách các lỗ mìn trên g ơng

Ta chọn khoảng cách từ lỗ mìn biên tới biên ngoài đờng lò là 15 cm

Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên

α: Góc nghiêng khi khoan lỗ tạo rạch (chọn α=800)

c: khoảng cách giữa hai đáy lỗ khoan tạo rạch (c=0,25m)

br= 1,86.cos800 +

2

25 ,

2b b b r

B− − =

4

45 , 0 15 , 0 2 5 ,

2 − − = 0,437 (m)

3 2.3.9 Cấu trúc l ợng thuốc trong lỗ mìn

Ta chọn phơng pháp nạp thuốc liên tục và dùng phơng pháp kích nổ nghịch, ta

bố trí các thỏi thuốc đặt sát nhau

- Chiều dài nạp thuốc cho từng nhóm lỗ mìn

18 32

31 30 29 28 27 26 25 24

23

22

21

20 17

16 15 14 13

12 11

H×nh:10 Hé chiÕu khoan næ

tØ lÖ 1:100

H×nh:11KÕt cÊu l-îng thuèc

TØ lÖ 1:100a: Lç m×n biªn 1: kÝp ®iÖn

Chơng III: Công tác thông gió

3.3 Thông gió và đ a g ơng vào trạng thái an toàn

3.3.1.Lựa chon sơ đồ thông gió

Trong qua trình thi công để đảm bảo điều kiện làm việc bình thờng việcthông gió cho đờng lò là hết sức cần thiết và quan trọng Dọc đờng lò thờngchứa một lợng khí độc xuất ra từ các kẽ nứt của đất đá và xuất ra từ công táckhoan nổ mìn Công tác thông gió nhằm đảm bảo lợng khí độc đợc pha loãngnhỏ hơn giá trị giới hạn tại khu vực thi công

Việc lựa chọn sơ đồ thông gió là hết sức quan trọng trong điều kiện mỏ

có cấp khí nổ loại II và đờng lò có chiều dài lớn

+ Sơ đồ thông gió hút có đặc điểm trong toàn bộ đờng lò sẽ luôn cókhông khí sạch đợc hút từ ngoài vào Nhợc điểm là tác dụng thông gió chậm

+ Sơ đồ thông gió đẩy có đặc điểm là nhanh chóng pha loãng đợc cáckhí độc hại, sử dụng đợc ống gió mền Nhợc điểm toàn bộ chiều dài đờng lò

có thể phải chịu phần khí độc đo quạt đẩy ra Khi gơng có xuất khí độc thìviệc thông gió đẩy làm các khí độc bị đẩy ngợc vào các khi nứt ở gơng gâyhiện tợng tập trung khí có nguy cơ cháy nổ cao

Qua đây ta lựa chọn sơ đồ thông gió hút cho đờng lò nhng việc đảm bảocho các động cơ quạt hoạt động an toàn luôn đặt lên hàng đầu

3.2 Tính chọn quạt.

3.2.1.L ợng gió cần thiết để pha loãng khí độc.

Dựa vào điều kiện khí độc phát sinh từ đất đá xung quanh đờng lò thì lợng giócần thiết phải đa vào gơng là

Qct=

0

100

d d

I k

− , m3/phTrong đó:

Ik: Lợng khí lớn nhất sinh ra trong gơng

Với mỏ có cấp độ khí loại II thì I = 10 m3/ngày = 0,0007 m3/ph

Thứ tự

nổ Stt lỗ mìn

Chiều dài lỗ mìn, m

Chiều dài bua, m

Luợng thuốc nổ,(kg)

Góc nghiêng lỗ mìn,(độ)

1 lỗ toàn bộ chiếubằng chiếu đứng1

2

3

7-19 1,7 0,9 11,7 0,8 90 90 20-32 1,7 0,8 10,4 0,9 85 85-90

d: nồng độ độc hại cho phép theo qui phạm với khí CH4 thì giới hạn nổ lấy5%

d0 : nồng khí độc hại đã có trong gió đa vào gơng cho phép lấy 0,0001%

Vậy ta có:

Qct=

000001 ,

0 05 , 0

007 , 0 100

− = 14 , m3/ph

3.2.2.Tính l ợng gió cần thiết trong điều kiện nổ mìn.

Đối với sơ đồ thông gió hút

Qct(h) =18 sd q tn l h

t

S

. , m3/phTrong đó:

Ssd=5,86 m2 diện tích tiết diện bên trong kết cấu chống

t : thời gian cần thiết để thông gió sau khi nổ mìn, chọn t= 10 phút

qtn: Lợng thuốc nổ chi phí cho 1m2 gơng lò, kg

qtn= 3 , 62

7

35 ,

n= 7 số ngời làm việc lớn nhất tại gơng

6 m3/ph lợng gió cần thiết cho 1 ngời công nhân

7 ,

3.2.4.Năng suất và hạ áp của quạt