ĐỒ ÁN ĐƯỜNG HẦM GIAO THÔNG r=6, h=5, f=8, RMR 55

nội suy theo hình trên hình 1 Hình 1: mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống Tiến độ nổ, cũng còn đợc gọi là chiều dài nổ, khẩu độ nổ là chiều dài của đoạn công

đồ án môn học

Đề Tài: Thiết kế thi công bậc dới đờng hầm với các thông số và yêu cầu:

- Bậc dới đờng hầm đào tiến sau theo hớng dốc lên , độ dốc 4‰ , khoảng cách giữa bậc trên và bậc dới là 100m, gơng trên cách cửa hầm 450 m:

- Hình dạng tiết diện ngang đào của đờng hầm hình vòm tờng thẳng, chiều cào bậc dới 4 m;

- Kích thớc: Bán kính vòm R = 6 m, chiều cao tờng H = 5 m;

- Phá vỡ đất đá bằng phơng pháp nổ mìn tạo biên, thuốc nổ sử dụng là P1351, kíp vi sai phi điện;

- Kết cấu chống tạm trong thi công: Neo BTCT kết hợp bê tông phun

- Đờng hầm đào qua đá có hệ số kiên cố f = 8, RMR = 55 Tốc độ đào yêu cầu v = 120m/tháng;

1 đánh giá độ ổn định không chống theo rmr và khẩu

và các biện pháp gia cố hợp lý cho từng nhóm đã phân loại

Cụ thể công trình ngầm của chúng ta sẽ đào qua lớp đất đá có hệ số kiên cố

f = 8 , RMR = 55 ( đá loại III, tơng đối tốt theo phân loại của bieaniawski ) Với loại đá này thời gian lu không tối đa của đờng hầm sẽ là 5 ngày với chiều rộng hầm thiết kế là 12 m ( nội suy theo hình trên hình 1 )

Hình 1: mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống

Tiến độ nổ, cũng còn đợc gọi là chiều dài nổ, khẩu độ nổ là chiều dài của

đoạn công trình ngầm đào đợc sau một lần khoan nổ mìn.Đây là chỉ tiêu có tính quyết định đến tốc độ thi công, cũng nh thời gian thi công, trong thực tế thờng theo yêu cầu của chủ đầu t.Tuy nhiên tiến độ nổ cũng phụ thuộc vào mức độ ổn

định của khối đá xung quanh khoảng trống công trình sau khi đào Rõ ràng là nếu khối đá ổn định, có thể đào với tiến độ lớn; còn khi khối đá kém ổn định phải

đào với tiến độ nhỏ Tiến độ đào hay nổ cũng phụ thuộc vào phơng thức phá đá

Trong trờng hợp đào bằng phơng pháp khoan nổ mìn thì tiến độ nổ sẽ phụ thuộc vào phơng thức đột phá trên gơng Với tốc độ đào yêu cầu v = 120 m/tháng, ta có

đợc chiều dài của mỗi tiến độ là 4 m nh trong phần tính toán chiều sâu khoan nổ

sẽ trình bầy

2 kết cấu chống giữ ctn trong quá trình thi công

Kết cấu chống tạm cho đờng hầm căn cứ chủ yếu vào điều kiện ổn định tự nhiên của khối đá, tức là căn cứ vào độ bền, độ nứt nẻ, điều kiện địa chất thuỷ văn, điều kiện lu không của đờng hầm Với khối đá có độ ổn định trung bình và lớn, ít dịch chuyển hoặc dịch chuyển vào phần trống công trình thì kết cấu gia cố

có tính hiệu quả và kinh tế nhất là neo bê tông cốt thép kết hợp bê tông phun,

ng-ợc lại với khối đá mềm yếu, nứt nẻ lớn, thời gian ổn định không chống ngắn, dịch chuyển lớn, dễ xập nở cần có các biện pháp gia cố nhanh chóng với kết cấu có tính bền vững và chịu tải tức thời nh : kết cấu thép, vỏ chống bê tông, bê tông cốt thép cố định Theo đề xuất của giáo s Bieniawski thì với chất lợng khối đá loại III( RMR = 41 – 60 ) ta nên sử dụng neo thờng xuyên dài 4.0 m, với khoảng cách giữa các neo là 1.5 – 2.0 m, có lới thép ở nóc đờng hầm Chiều dày bê tông phun 5 – 100 mm ở nóc và 30 mm hông

3 lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công, thiết bị thi công

3.1 Sơ đồ công nghệ ;

Với những đờng hầm có tiết diện lớn các máy và thiết bị thi công không đảm bảo bao quát đựơc toàn bộ chiều rộng đờng hầm, thời gian ổn định không chống của khối đá không đủ để đào toàn gơng hoặc nhu cầu về thời gian lắp dựng kết cấu bảo vệ không tơng xứng với thời gian ổn định của khối đá thì sơ đồ công nghệ thi công hiệu quả nhất trong trờng hợp này là chia gơng áp dụng cho tr-ờng hợp đờng hầm cần thiết kế của chúng ta với diện tích gơng bậc dới là 48 m2, chiều rộng đờng hầm là 12 m ( cha kể chiều dày vỏ chống)

Để đảm bảo tiến độ của cả đờng hầm, tức là khi thi công bậc phía

dới thì công tác tiến gơng ở bậc trên vẫn đợc đảm bảo Muốn thoả mãn đợc điều kiện này thì gơng bậc dới sẽ tiếp tục đợc thi công theo sơ đồ chia gơng, một g-

ơng của bậc dới tiến trớc một khoảng 50 m, nhằm tạo mặt phẳng dốc 10%( là ờng công tác cho gơng phía trên) trong mỗi chu kỳ khoan nổ Chiều rộng mỗi g-

đ-ơng của bậc dới đợc lấy bằng 1/2B để đơn giản trong tính toán Với mái dốc của gơng để lại lấy góc nghiêng là góc ổn định tự nhiên φ = arctang ( f ) ( φ = 830 ) Sơ đồ thi công chia bậc đợc thể hiện nh trong hình vẽ số 2

3.2 Thiết bị thi công;

• Chọn thiết bị khoan:

Với chiều cao gơng là 4 m và chiều rộng 6 m ta phải lựa chọn loại máy khoan có khả năng bao quát toàn gơng, trong trờng hợp này ta có thể sử dụng loại

xe khoan Bommer 352 với các thông số đợc cho trong bảng sau:

Bảng 1: Các thông số cơ bản của xe khoan Bommer 352

4.tổ chức thi công

4.1.hộ chiếu khoan nổ mìn.

công tác khoan nổ đợc tiến hành bằng phơng pháp nổ mìn tạo biên với thuốc nổ P1351 vào kíp mìn visai phi điện, các thông số của thuốc nổ và kíp đợc cho trong các bảng sau:

Bảng 2 : Các thông số kỹ thuật của thuốc nổ P 1351

Công tác khoan nổ mìn trong trờng hợp này đợc tính toán cho hai lần nổ khác nhau với gơng nổ có hai bậc tự do, với chiều cao tầng là 4 m và gơng nổ có

ba bậc tự do chiều cao tầng 4 m Các thông số của hộ chiếu khoan nổ gơng có hai bậc tự do sẽ lần lợt đợc xác định nh sau:

4.1.1 Các thông số khoan nổ với g ơng có hai mặt tự do

1 Chỉ tiêu thuốc nổ q, kg/m3.

Là lợng thuốc nổ cần thiết để phá vỡ một mét khối đá nguyên khối, đợc tính

nh sau:

q = q1.fc.v.e.kd , kg/m3;Trong đó:

- q1: Lợng thuốc nổ tiêu chuẩn, q1= 0.7 kg/m3 ;

- P : Sức công nổ của thuốc nổ sử dụng, cm3 P = 360;

- kd : Hệ số ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc, kd = 1.0 với đờng kính

3.Chiều sâu lỗ khoan:

Với tốc độ đào lò yêu cầu là Vth = 120 m/tháng ta có công thức tính chiều sâu lỗ khoan hợp lý là:

η

).

30 25 (

; m.

Trong đó:

- Vth : Tốc độ đào lò yêu cầu trong tháng, V = 120 m/tháng;

- Tck : Thời gian một chu kỳ làm việc, Tck = 24 h;

- ( 25 ữ 30 ): Số ngày làm việc trong một tháng; Lấy 30 ngày;

24 120

=

=

4 L ợng thuốc nổ chi phí cho một lần nổ :

Với chiều sâu lỗ mìn nh đã tính toán và diện tích gơng cần nổ ta có thể tính

đ-ợc lợng thuốc nổ chi phí cho một chu kỳ khoan nổ nh sau:

áp dụng phơng pháp nổ mìn tạo biên, kết hợp với phơng pháp nổ mìn hàng cho đờng hầm trong trờng hợp gơng có hai mặt phẳng tự do, số lỗ khoan trên g-

ơng sẽ đợc chia làm hai nhóm chính là:

- Nhóm các lỗ mìn biên bố trí phía ngoài gần biên thiết kế;

- Nhóm lỗ mìn hàng bố trí phía trong so với các lỗ mìn biên;

• Số lỗ khoan tạo biên:

Số lỗ khoan tạo biên đợc bố trí nhằm cắt đất đá theo đờng biên thiết kế, do

đó với gơng tiến trớc của chúng ta chỉ cần bố trí tại phía biên hầm một hàng lỗ mìn biên với khoảng cách giữa các lỗ khoan biên là 0.5 m theo kinh nghiệm

Qb = Nb γ0 ab l , kg;

(N b = 8 , lỗ: Số lỗ mìn bố trí trên biên; γ o = 0 6 kg/m: Lợng thuốc nổ nạp trên một mét dài lỗ khoan; a b = 0.65: Hệ số nạp thuốc trong các lỗ mìn biên;l =4.4

m, Chiều sâu lỗ khoan biên; )

h

h h

γh = 0.785.db Δ.ah.k1 ,kg/m.

( d b : Đờng kính thỏi thuốc d b = 0.032 m, Δ : Mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc

Δ = 1230 kg/m 3 , k 1 : Hệ số phân bố ứng suất phụ thuộc hệ số công nổ e, với

101

hN

6 Bố trí các lỗ mìn trên g ơng:

Đáy các lỗ mìn tạo biên cách biên thiết kế 20 cm Nhóm các lỗ mìn hàng khi bố trí phải tránh gây tác dụng không cần thiết đến nhóm các lỗ mìn tạo biên, muốn vậy ta sẽ gia tăng khoảng cách giữa các lỗ biên và các lỗ khoan hàng phía trong, khoảng cách này có thể lấy bằng Wb là đờng cản ngắn nhất giữa các lỗ khoan biên với đất đá có độ kiên cố f = 8, Wb = 0.56 m Nhng cần đảm bảo điều kiện khoảng cách giữa các lỗ khoan hàng phải nhỏ hơn hoặc bằng đờng cản ngắn nhất giữa các lỗ khoan hàng Wh

Wh=

m q

a

h

h h

- qh : Chỉ tiêu thuốc nổ cho nhóm lỗ mìn hàng, qh = 1.15 kg/m3;

- m : Hệ số làm gần các lỗ khoan, để tăng hiệu quả phá vỡ đất đá ta lấy

m = 0.6;

Thay các trị số vào công thức trên ta có:

Wh =

6.0.15.1

66.0.7.0

= 0.93 m;

Để đảm bảo bố trí hết số lỗ mìn ta có thể chọn khoảng cách hợp lý giữa các hàng

lỗ mìn a = 0.85 m với hàng gần nền khoảng cách là 0.6 để tránh nổ thiếu tiết diện, khoảng cách giữa các cột Wh = 0.93 m; ( hai khoảng cách này đựơc chọn sao cho không lớn hơn Wh)

7 Kết cấu thỏi thuốc và sơ đồ đấu kíp:

• Số thỏi thuốc trong các lỗ khoan biên và cách bố trí;

n = qb / γt ,thỏi;

Trong đó:

- qb: lợng thuốc nạp trong một lỗ khoan biên,

qb = Qb/ Nb = 13.68 / 8 = 1.71 ,kg

- γt: Trọng lợng một thỏi thuốc nạp trong lỗ mìn biên, γt = 0.19 kg

Nh vậy số thỏi thuốc trong một lỗ mìn biên là:

1 lỗ Toàn bộ

HCB (độ)

q = q1.fc.v.e.kd , kg/mTrong đó:

- q1: Lợng thuốc nổ tiêu chuẩn, q1= 0.7 kg/m3 ;

- P : Sức công nổ của thuốc nổ sử dụng, cm3 P = 360;

- kd : Hệ số ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc, kd = 1.0 với đờng kính thỏi thuốc d = 32 mm;

Thay trở lại công thức tính lợng thuốc nổ đơn vị ban đầu ta có:

q = 0.7 1.1 1.1 1.05 1.0 = 0.9 kg / m3;

2 Đ ờng kính và chiều sâu lỗ khoan;

Để sử dụng một cách có hiệu quả và triệt để các trang thiêt bị cũng nh các máy móc đang thi công, ở đây ta sẽ dùng lại một số các thông số tính toán của g-

ơng có hai mặt tự do bên cạnh nh: chiều sâu lỗ khoan l = 4.4 m, đờng kính lỗ khoan Ф = 45 mm

3 L ợng thuốc nổ chi phí cho một lần nổ :

Với chiều sâu lỗ mìn nh đã tính toán và diện tích gơng cần nổ ta có thể tính

đ-ợc lợng thuốc nổ chi phí cho một chu kỳ khoan nổ nh sau:

m, ChiÒu s©u lç khoan biªn; )

h

h h

Δ = 1230 kg/m , k 1 : Hệ số phân bố ứng suất phụ thuộc hệ số công nổ e, với

70

hN

6 Bố trí các lỗ mìn trên g ơng :

Để sau khi nổ, biên công trình có hình dạng và tiết diện nh thiết kế đáy các lỗ mìn tạo biên đợc bố trí cách biên thiết kế một khoảng 20 cm, miệng lỗ khoan nằm trên biên thiết kế Nhóm các lỗ mìn hàng khi bố trí phải tránh gây tác dụng không cần thiết đến nhóm các lỗ mìn tạo biên và không đặt quá gần các mặt thoáng còn lại, muốn vậy ta sẽ gia tăng khoảng cách giữa hàng lỗ biên và các lỗ khoan hàng phía trong, khoảng cách này có thể lấy bằng Wb là đờng cản ngắn nhất giữa các lỗ khoan biên với đất đá có độ kiên cố f = 8, Wb = 0.56 m Các lỗ khoan hàng đợc bố trí một cách hợp lý về khoảng cách để đảm bảo chia

đều hết khối lợng thuốc trong các lỗ khoan Nhng cần đảm bảo điều kiện khoảng cách giữa các lỗ khoan phải nhỏ hơn đờng cản ngắn nhất giữa các lỗ khoan hàng

Wh và không quá gần mặt thoáng

Wh=

m q

a

h

h h

- qh : Chỉ tiêu thuốc nổ cho nhóm lỗ mìn hàng, qh = 0.9 kg/m3;

- m : Hệ số làm gần các lỗ khoan, để tăng hiệu quả phá vỡ đất đá ta lấy

m = 0.6;

Thay các trị số vào công thức trên ta có:

Wh =

6.0.9.0

6.0.7.0

= 0.88 m;

Để đảm bảo bố trí hết số lỗ mìn ta có thể chọn khoảng cách hợp lý giữa các hàng

lỗ mìn a = 0.85 m riêng hàng gần nền khoảng cách là 0.6 m để tránh nổ thiếu tiết diện, khoảng cách giữa các cột Wh = 0.88 m; ( hai khoảng cách này đựơc chọn sao cho không lớn hơn Wh)

7 Kết cấu thỏi thuốc và sơ đồ đấu kíp:

• Số thỏi thuốc trong các lỗ khoan biên và cách bố trí;

n = qb / γt ,thỏi;

Trong đó:

- qb: lợng thuốc nạp trong một lỗ khoan biên,

qb = Qb/ Nb = 13.8 / 8 = 1.725 kg

- γt: Trọng lợng một thỏi thuốc nạp trong lỗ mìn biên, γt = 0.19 kg

Nh vậy số thỏi thuốc trong một lỗ mìn biên là:

nb = 0.6 / 0.12 = 9 thỏi;

Để giảm hiệu quả nổ tránh phá vỡ đờng biên thiết kế các thỏi thuốc nhóm

lỗ mìn biên đợc nạp phân đoạn không khí với khoảng cách 0.2 m một thỏi

• Số thỏi thuốc trong các lỗ khoan hàng và cách bố trí;

STT STT Lo¹i Chiªu Lîng thuèc (kg) Gãc nghiªng §é vi sai

Trớc khi khoan lỗ mìn cần có các công tác chuẩn bị: máy khoan, máy cung cấp khí nén, ống dẫn nớc, …

Tại gơng hầm phải chuẩn bị ha xe khoan, phòng bị cho trờng hợp một xe ngừng hoạt động, đi kèm là các troòng khoan cũng nh mũi khoan dự phòng

Trớc khi khoan phải tiến hành định tâm gơng trên cơ sở các mốc trắc địa đã có sẵn Sau khi dùng thớc và dây dọi để xác định vị trí các lỗ mìn, các lỗ mìn phải đ-

ợc đánh dấu bằng sơn sáng màu

Sau khi kết thúc công tác chuẩn bị thì tiến hành khoan, máy khoan

BOOMER 352 lợng nớc cung cấp khi khoan cũng phải đảm bảo 5 lít/phút Nớc

đựơc dẫn bằng ống mềm đến vị trí máy khoan và gơng khoan Nớc ở đây có nhiều tác dụng: Thoát phoi khoan, làm giảm nhiệt độ mũi khoan, chống bụi…Sau khi khoan phải tiến hành kiểm tra lại vị trí, chiều sâu, góc nghiêng lỗ khoan theo hộ chiếu khoan nổ đã lập

Các kíp điện đợc đấu ghép dạng mạng nối tiếp Hai đầu dây nối kíp trớc khi nối vào mạng nổ phải đợc xoắn chập với nhau để kiểm tra Chuẩn bị máy nổ mìn với dòng điện đảm bảo nổ là 1A nếu là dòng một chiều và 2A nếu là dòng điện xoay chiều Chỉ đợc phép ghép mạng nổ vào cầu dao sau khi đã đảm bảo những yêu cầu: Mạng thông, mạng đấu đúng quy cách và thiết kế, ngời và các thiết bị ở trạng thái an toàn Cần lu ý công tác nạp nổ mìn phải do thợ nổ chịu trách nhiệm

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

4.2.1 Thông gió

• Lựa chọn sơ đồ thông gió;

Trong quá trình thi công đờng hầm để đảm bảo các điều kiện làm việc bình thờng cho công nhân nh nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ không khí sạch ta phải thông…gió cho đờng hầm Có thể lựa chọn một trong ba sơ đồ thông gió sau; Thông gió

đẩy, thông gió hút hoặc thông gió hỗn hợp

Với những u điểm nh: Tốc độ gió tại đầu ống ra khá lớn cho nên gió sạch sẽ nhanh chóng pha loãng các khí độc hại trong gơng, hớng chuyển động của gió bẩn trùng với hớng khuếch tán của khí độc hại và khả năng sử dụng đợc ống gió mềm bằng vải cao su đã cho thấy sự phù hợp của sơ đồ thông gió đẩy đối với …công trình đang thi công đang thi công của chúng ta

Sơ đồ thông gió đẩy đợc thể hiện nh trên hình vẽ số 7 sau:

Hình 7 : Sơ đồ thông gió đẩy cho đờng hầm trong quá trình thi công.

• Tính toán lợng gió đa vào gơng;

Vì đờng hầm đào trong đá nên việc tính toán lợng gió đa vào gơng sẽ không

kể đến điều kiện lợng xuất khí mêtan nh trong mỏ mà chỉ cần hai điều kiện sau:

- Theo điều kiện số ngời làm việc đồng thời lớn nhất trong gơng;

- Theo điều kiện lợng thuốc nổ đồng thời lớn nhất;

a Lợng gió đa vào theo điều kiện số ngời làm việc đông nhất trong gơng

Q1 = 6.n.kn ,m3/h;

( n = 20: Số ngời đông nhất trên gơng; k n = 1.5: Hệ số dự trữ gió;

6m 3 /phút: Định mức gió sạch cho một công nhân; ).

- qtn = 4.4 kg/m2: Lợng thuốc nổ chi phí cho một mét vuông gơng;

- t = 30 phút: Thời gian cần thiết để thông gió;

- l = 350 m: Chiều dài đờng hầm cần thông gió;

- Ssd = 25 m2: Diện tích sử dụng của gơng đang đào;

/phút;

m5507.8

2 = 3 4.4.3502 =

3025

So sánh ta thấy Q2 > Q1 nhng để chắc chắn Q2 là lợng gió cần thiết đa vào gơng hầm thì cần phải kiểm tra lại theo điều kiện vận tốc gió cho phép:

550Thoả mãn điều kiện V > Vmin với Vmin = 0.3 m/s ;

• Tính chọn quạt và ông gió;

Việc lựa chọn quạt gió và ông gió phục vụ trong đờng hầm khi thi công phụ thuộc vào các yếu tố nh: Lợng gió đa vào gơng yêu cầu, sơ đồ thông gió đã chọn, khả năng đáp ứng của thị trờng Tr… ớc tiên để thoả mãn điều kiện lợng gió

đa vào gơng ta phải tiến hành tính toán công suất cần thiết của quạt, trên cơ sở đó

ha = ht + hd , mm cột nớc;

Trong đó:

ht – Giá trị áp lực tĩnh của quạt thông gió tính theo công thức:

ht = P.R.Q2 , mm cột nớc;

( Với ống vải cao su có: P = 1.25: Hệ số tổn thất gió; R = 10.4 kμ: Sức cản khí

động học với ông vải cao su, dài 400 m, đờng kính d o = 800mm;

hd = =

81.9.2

2.1

4.2.2 Tổ chức thông gió và đ a g ơng vào trạng thái an toàn;

Sau khi nổ mìn, lợng khí độc sinh ra trong quá trình nổ sẽ tràn lan trên

g-ơng vừa nổ và trong hầm, khi đó để công tác kiểm tra hay tiếp tục thi công có thể thực hiện thì cần thiết phải có một khoảng thời gian khoảng 25 phút để thông gió tích cực, hoà loãng và đẩy toàn bộ khí độc ra khỏi đờng hầm Sau khi thông gió tích cực chế độ thông gió thờng xuyên vẫn đợc duy trì Để công nhân và các máy móc thiết bị có thể trở lại làm việc thì gơng lò phải đợc đa vào trạng thái an toàn hoàn toàn với các công tác bắt buộc sau:

- Cạy om ( nóc, tờng, gơng);

- Cạy đá văng xa găm ở các kết cấu chống tạm;

- Dọn sạch nền lò và sử lý mìn câm;

- Sửa chữa và nối dài ông gió, cáp điện, đào rãnh nớc…

• Những ngời có trách nhiệm đa gơng vào trạng thái an toàn gồm có:

- Đội trởng đội sản xuất;

Xúc bốc vận chuyển đất đá sau khi nổ mìn là một công việc rất quan trọng

và mất nhiều thời gian ,vì vậy việc cơ giới hoá công tác này có ý nghĩa rất lớn trong quá trình thi công xây dựng đờng hầm thiết kế Việc lựa chọn thiết bị xúc