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

I.3 -Thiết kế mặt cắt ngang đờng lò I.3.1- chọn thiết bị vận tải Vì là đờng lò dọc vỉa thông gió nên khối lợng vận chuyển qua đờng lò này là không lớn chủ yếu là gỗ và đất đá thải và là

Chơng 1:thiết kế kỹ thuật I.1- Những vấn đề chung về công trình cần thiết kế

Công trình cân thiết kế là đờng lò dọc vỉa thông gió cho toàn mỏ Đó là một đờng lò nằm ngang không có lối thông trực tiếp ra ngoài mặt đất,làm nhiệm vụ thông gió cho mỏ ngoài ra nó còn làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu chống (gỗ) và đất đá thải

Để thi công đờng lò trớc tiên từ phia 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 cuội kết tơng đối ổn định với hệ số kiên cố f=6

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

mỏ là 10;m3/h 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 thông gió nên khối lợng vận chuyển qua đờng lò này là không lớn (chủ yếu là gỗ và đất đá thải) và là mỏ hạng III về khí và bụi nổ nên 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/cKw

điện

áp

v

Lực kéo ở chế

độ ngắn hạnkG

Tốc độ

ở chế

độ ngắn hạnKm/h

kích thớc cơ bản

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

h

+

− ω

ψ 2

) 7

-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 vỉa thông gió ,tuổi thọ là 25 năm,đào qua lớp cuội kết

có hệ số kiên cố f=6.Nên ta chọn kết cấu chống là thép lòng máng ,mặt cắt ngang có dạng hình vòm bán nguyệt tờng thẳng

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 :

* 2

* 14

,

= +

= +B h c

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,với

mỏ hạng III ta có 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

Ta thấy 0,25<v=3,9<8;m/s

Do đó diện tích đờng lò thoả mãn điều kiện thông gió

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)

600 750

250 280

Hình 1.2: Mặt cắt ngang sử dụng của đờng lò

Tỷ lệ: 1:50

-Chiều rộng của vòm phá huỷ là 2a1

Do ta sử dụng kết cấu chống linh hoạt kích thước vì chống là thép lòng máng

Nên khi đào ta sẽ tăng thêm các khoảng sau:

- 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:

Hình 2.1 sơ đồ tính toán tải trọng

1 áp lực nóc

Với kích thước đào như trên , theo giả thuyết áp lực nóc của TXIMB

AREVICH, thì sau khi đào khoảng chống đất đá hai bên hai bên sườn

nóc của đường lò có xu hướng sụt lở vào trong khoảng chống dưới dạng một

vòm phá huỷ

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

2 90 2

Trong đó:

ϕ: Góc ma sát trong của đá, ϕ=arctgf = arctg6 = 80,50

hd : Chiều cao đờng lò khi đào, hd = 3,125; m

- Chiều cao đỉnh vòm phá huỷ là: m

qs2 = γ.(b1+h1) tg2(450

-2

ϕ) = 2,6.3.345.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

− +

=

−

−

− +

=

tg

tg tg

tg b h

ϕ ϕ

- Chiều cao đờng lò : h0 = hto + hvo = 1,8 +1,2 = 3; m

II.2 Tính toán nội lực

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

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

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

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

0.01446

0.14732

4.Kiểm tra bền

Để chống lò ta chọn thép lòng máng SPV18 có đặc tính kỹ thuật cho ở bảng sau:

Số hiệu

thép

hình N0

Diện tích mặt cắt ngang(cm2)

Chiều cao của thép

(mm)

Mô men trống uốn theo truc x-x Wx (cm3)

Mô men trống uốn theo trục Y-Y Wy(cm3)

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 tatính 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 đá lên tấm chèn là:

→h0 =4;cm

Hinh:2.5 Sơ đồ tính tấm chèn

Để đơn giản ta chỉ kiểm tra bền cho tấm chèn theo mô men uốn cực

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

Chơng 3: 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=6, 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=6 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=6, mỏ hạng III về khí và bụi nổ, diện tích gơng 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 Đơn vị Thông số

Để giảm nhẹ sức lao động cho công nhân và tăng năng suất khoan, các máy khoan này đợc lắp trên các chân chống, đặc tính các chân chống nh sau

• Loại thuốc nổ và phơng tiện nổ

Vì mỏ đang đào là mỏ hạng III về khí và bụi nổ nên ta phải sử dụng loại thuốc nổ an toàn về khí và bụi nổ Ta chọn loại thuốc nổ AH-

1 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 AH-1

STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Thông số

1 Khả năng công nổ, P cm3 250ữ260

3 Mật độ thuốc nổ,A g/cm3 0,95ữ1,1

4 Đờng kính thỏi thuốc, dt mm 36

5 Chiều dài thỏi thuốc,lt mm 200

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=1,325;m

Bđ: Chiều rộng của đờng lò khi đào; Bđ=2,55;m

htđ: Chiều cao phần tờng khi đào; htđ=1,8;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 (AH-1)v: Hệ số sức cản, với gơng có 1 mặt tự do ta có

3 , 7

5 , 6 5 ,

trong đó: dk: đờng kính lỗ khoan;mm

db: đờng kính bao thuốc; mm

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

db: đờng kính thỏi thuốc, db=36;mm

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

a: hệ số nạp thuốc, với mỏ hạng III về khí và bụi nổ chọn a=0,6

kn: hệ số nhồi chặt thuốc trong bao; kn=1,05

⇒ γ=0,785 1,1 103 0,6 1,05 0,0362= 0,7; kg/m

7 , 0

3 , 7 7

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=2,55;m

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

Thay số vào công thức

14 1 6

, 0

55 , 2 3 , 7 68 , 3

= +

Trên thực tế ta thấy rằng chiều sâu lỗ mìn (l) là hàm của thời gian (Tck): l=f(Tck)

Chiều sâu lỗ mìn đợc xác định theo công thức

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; ϕk=0,8

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=6 ta

có k0=2

L= 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+ Với nhóm lỗ phá:

5 ,

2 ,

+Cho lỗ phá: nf = 5 , 5

2 , 0

08 , 1

=

=

G

q t

+Cho lỗ biên: nb= 5

2 , 0

97 ,

=

G

q b

Vậy ta chọn số thỏi thuốc nạp cho mỗi lỗ khoan của nhóm tạo rạch

là 6 thỏi/lỗ nhóm lỗ phá là 5,5 nhóm biên là 5 thỏi/lỗ

e- Chi phí thuốc nổ thực tế cho một chu kỳ đào lò:

Qt=G(nr.Nr+nr.Nr+nb.Nb) =0,2.(6.5+5,5.10+5.14)=31;kg

f Kiểm tra lại chiều dài lỗ khoan dùng cho nạp bua

(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

6 Chọn sơ đồ đấu kíp khi nổ

Ta chọn sơ đồ đấu kíp nối tiếp vì sơ đồ này đơn giản Khi đó dòng

điện trong mạch chính bằng cờng độ trong dây kíp

r n R

U

; 5 , 6 3 31 7

650

+

= +Trong đó:

U: hiệu điện thế ; VR=ρ = − = 7 Ω

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