Đồ án tốt nghiệp hầm dẫn thủy điện NAM CHIẾN

Lựa chọn sơ đồ đào Trong thi công xậy dựng công trình ngầm thì việc đầu tiên phải xác định là lựa chọn sơ đồ đào hầm hợp lý,việc lựa chọn sơ đồ đaò phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Mức độ

Lời nói đầu

Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc đòihỏi nhu cầu tiêu thụ năng lợng ngày càng lớn Do đó sự pháttriển của ngành công nghiệp năng lợng sẽ tạo tiền đề chocác ngành công nghiệp khác phát triển

Việt Nam đang trong giai đoạn chuyển sang nền kinh

tế thị trờng và hiện nay nền kinh tế nớc ta đang pháttriển mạnh mẽ trên tất cả các lĩnh vực: công nghiệp, nôngnghiệp, dịch vụ Công trình thuỷ điện Nậm Chiến ra

đời sẽ góp phần không nhỏ vào công cuộc cải thiện sựthiếu hụt điện năng trong một vài năm tới

Hầm dẫn dòng thi công là công trình phục vụ cho công tácxây dựng đập dâng trong hệ thống công trình thuỷ

điện Nậm Chiến Chức năng của công trình là dẫn dòngsuối Chiến theo hớng vòng cung, đảm bảo mặt bằng thicông đập dâng và đê quai hạ lu và đê quai thợng lu

Đợc sự giúp đỡ của cơ sở thực tập là Công ty cổ phần Sông

Đà 10 và tập thể thầy giáo trong bộ môn Xây Dựng CôngTrình Ngầm, đặc biệt là sự hớng dẫn tận tình của thầygiáo Nguyễn Quang Phích, tôi đã hoàn thành bản đồ án :Thiết kế thi công một đoạn hầm dẫn dòng Công trìnhthuỷ điện Nậm Chiến Do kiến thức còn hạn chế nên bản

đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong

đợc sự góp ít của các thầy cô và các bạn để bản đồ án đợchoàn thiện hơn

CHơng 1 Nhiệm vụ và cơ sở thiết kế

1.1 Nhiệm vụ thiết kế

Nhiệm vụ của đồ án là lập thiết kế biện pháp tổ chứcthi công một đoạn hầm dẫn dòng dự án thuỷ điện NậmChiến Thiết kế biện pháp tổ chức thi công là cơ sở đểtriển khai thi công đoạn hầm đó và xác định đợc tiến độ,kinh phí xây dựng đoạn hầm dẫn dòng của thuỷ điệnNậm Chiến

1.2 Cơ sở thiết kế

Căn cứ vào điều kiện địa chất xung quanh côngtrình và bản vẽ thiết kế kĩ thuật thi công và điều kiệnthiết bị hiện có của đơn vị thi công

1.2.1 Điều kiện địa chất xung quanh hầm dẫn dòng thi công

1.2.1.1 Đặc điểm địa hình địa mạo

Địa hình trong khu vực vùng tuyến rất dốc, góc dốc từ

400600 Cao trình trong phạm vi đo vẽ địa chất thay đổi

từ 825 m đến 1150 m Vùng đập không có suối nhánh cắtqua, nớc ma chảy tràn trên mặt địa hình đổ xuống suốiChiến

1.2.1.2 Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Trong khu vực công trình nớc dới đất phân bố trongcác tầng chứa nớc sau: Tầng chứa nớc lỗ rỗng – khe nứt trong

đất đá hệ tầng Bản Hát

Các tầng chứa nớc trên đều mang đặc tính sau:

- Miền cấp nớc là nớc ma, miền thoát nớc là hệ thốngsông suối

- Địa hình dốc đến rất dốc, phân cắt mạnh, nên trữlợng nớc dới đất thuộc loại nghèo

- Các tầng chứa nớc đều không có áp

- Thành phần hoá học của nớc dới đất trong các tầngchứa nớc xấp xỉ nhau với tổng độ khoáng không quá 130mg/l, thuộc loại hydrocacbonnat clorua canxikali – natrimagie, có tính ăn mòn yếu đối với bê tông về chỉ tiêu CO2

- Mực nớc dới đất biến thiên phức tạp, phụ thuộc vàochiều đới phong hoá và cấu trúc địa chất

- Hệ thống có đờng phơng TB - ĐN góc dốc trungbình (hệ 1 và 4) Đây là hệ thống khe nứt, đứt gãy rộng.

- Các hệ thống có góc dốc thoải: Bên vai trái có hệthống số 6, thế nằm 30032020300 Bên vai phải có hệthống số 9, thế nằm 12013030350

1.2.1.3.2 Các đới địa chất công trình

Hầm dẫn dòng đặt ở bờ trái tuyến đập, tại cao trình

860 m Hầm dẫn dòng chủ yếu phân bố trong đới IIB và IIAcủa đá riolit, đá rắn chắc, ít nứt nẻ

- Đới đá nứt nẻ (IIA): Đá riolit màu xám trắng, đá nứt nẻtrung bình, khe nứt mở rộng 12 mm, những vị trí gần

đứt gãy xuất hiện nhiều mạch thạch anh đá bị nứt nẻ mạnh,khe nứt mở rộng tới 34 mm, dọc theo khe nứt đôi chỗ bámoxit sắt, mangan Bề dày của đới thay đổi mạnh từ 9 đến

trên 46,5 m RQD (Rock Quality Designation) trung bình

theo khoan đối với đá riolit không chứa túp là 67,5 %, đốivới đá chứa túp là 42,8 %

- Đới đá tơng đối nguyên vẹn (IIB): Đá riolit màu trắngxám, ít nứt nẻ, các khe nứt hầu hết kín Không có nớc ngầmchảy vào RQD trung bình theo khoan là 70,4 %

1.2.2 Tóm tắt bản vẽ kĩ thuật thi công đoạn hầm

Thiết kế kĩ thuật thi công của công trình hầm dẫndòng thuỷ điện Nậm Chiến do công ty T Vấn thiết kế Sông

Đà cung cấp Đoạn hầm ta thi công từ kp 0+62.08 đến kp0+147.23

- Điều kiện địa chất: Đoạn hầm đợc đào trong đới IIBcủa đá riolit pocfia, đá rắn chắc, ít nứt nẻ Hệ số kiên cốcủa đá f > 8

- Tiết diện đào: Sđ =86,6 m2

- Tiết diện sử dụng: Ssd =68,3 m2

- Gia cố tạm: Phun vẩy kết hợp với vì neo bêtôngcốt thép

Chiều dày bêtông phun d =5 cm, bêtông mác 300

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 3

Thép làm neo là thép AII , đờng kính thanh thép Ф=25.Chiều dài thanh thép neo l = 3m Mật độ neo a= (1,5 x1,5)m.

- Vỏ chống cố định: Vỏ bêtông cốt thép đổ tại chỗvới chiều dày

vỏ bêtông là 50cm, sử dụng bêtông mác 300 với hai lớp cốtthép

Các chi tiết kĩ thuật của đoạn hầm thi công đợc thể hiệntrên hình 1.1 , 1.2

1.2.3 Thiết bị thi công

Các thiết bị hiện có của đơn vị thi công- Công ty cổphần Sông Đá 10

STT Tên thiết bị

NguyÔn ViÖt Trung Líp X©y 5

Chơng 2 Thiết kế THI Công

2.1 Lựa chọn sơ đồ đào và sơ đồ thi công cho đờng hầm

2.1.1 Lựa chọn sơ đồ đào

Trong thi công xậy dựng công trình ngầm thì việc

đầu tiên phải xác định là lựa chọn sơ đồ đào hầm hợp lý,việc lựa chọn sơ đồ đaò phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Mức độ ổn định của khối đá trong khu vực thicông

- Kích thớc công trình cần thi công

- Thiết bị thi công đợc sử dụng

2.1.1.1 Mức độ ổn định của khối đá

Nh đã đề cập ở trên thì hầm dẫn dòng chủ yếuphân bố trong đới IIA và IIB Để đánh giá mức độ ổn địnhcủa khối đá ta sử dụng phơng pháp phân loại khối đá củaBienawski (RMR) Hệ thống phân loại khối đá RMR đợc đa

ra bởi Bieniawski đã đợc áp dụng rộng rãi trên thế giới Mộttác dụng quan trọng của phơng pháp là nó đã khuyếnkhích sự phát triển của các hệ thống đánh giá đất đámang tính đặc trng hơn (đi vào những lĩnh vực đặc thùhơn), đặc biệt trong các ứng dụng thuộc ngành mỏ Hệthống phân loại RMR bao gồm 6 thông số:

RMR = I1 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6

Trong đó:

I1 – tham số kể đến độ bền nén đơn trục của đá

I2 – tham số thể hiện lợng thu hồi lõi khoan RQD (theoDeere1963)

I3 - tham số kể đến ảnh hởng khoảng cách giữa cáckhe nứt

I4 - tham số kể đến ảnh hởng trạng thái khe nứt

I5 - tham số kể đến ảnh hởng nớc ngầm

I6 - tham số kể đến ảnh hởng của góc cắm và đờngphơng khe nứt

Dựa vào các số liệu địa cơ học của khối đá đã đợc miêu tả

và theo kết quả khảo sát ngời ta đã xác định đợc chỉ RMRtrong bảng 2.1

Bảng 2.1 Bảng xác định các chỉ tiêu RMR của đá Riolitpocfia

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 7

Vậy đoạn hầm dẫn dòng ta thi công đợc đào trong đới IIBcủa đá riolit pocfia là khu vực có điều kiện địa chấtthuận lợi, đợc đánh giá theo RMR là rất tốt

Khu vực thi công trong đồ án của ta nằm trong đất đá IIB(đá Riolit pocfia) theo bảng 2.1 thì RMR =75 đợc đánh giá

2.1.1.2 Kích thớc công trình cần thi công

Dựa vào bản vẽ thiết kế do Công ty T Vấn thiết kếSông Đà cung cấp thì khu vực ta thi công từ kp 0+62.08

đến kp 0+147.23 Kích thớc công trình lần lợt là : Ht –chiều cao tờng, Ht = 8,12 m

B – chiều rộng đào, B = 9,1 m

R – bán kính vòm, R = 5,75 m

 - góc mở của phần vòm,  =

104016’ Tổng chiều cao công trình: H = 10,35 m

2.1.1.3 Phơng pháp phá vỡ đất đá

Để phá vỡ đất đá ta dùng phơng pháp khoan nổ mìn,

ở đây là khoan nổ mìn tạo biên vì nó có những u nhợc

điểm sau:

Bảng 2.3 Ưu nhợc điểm của phơng pháp nổ mìn tạo biên

+ Hạn chế nổ lẹm và thừa tiết

diện

+ Giảm thiểu áp lực gây nở rời

+ Tăng số lợng lỗ khoantrên chu vi và do vậytăng chi phí khoan

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 9

+ Hạn chế nguy hiểm do đá rơi.

+ Nhiều khi phải dùngcác loại thuốc nổ khácnhau

+ Cần thiết phải khoanthật chính xác

+ Tốn nhiều thời gianhơn

Đây là phơng pháp phá vỡ đất đá đang đợc áp dụng rộngrãi ở Việt Nam

Thiết bị khoan sử dụng ở đây là máy khoan BOOMER 352,

đặc tính kỹ thuật của máy khoan sẽ đợc trình bày ở

ch-ơng sau Một trong những đặc tính của máy khoanBOOMER 352 là chỉ khoan đợc các gơng hầm có chiều caonhỏ hơn 7,5m trong khi đó chiều cao của công trình đợcthi công là H =10,35 m Do đó sơ đồ đầo đợc chọn làphân bậc, đào chia gơng Gơng thi công đợc chia thànhhai bậc: bậc trên cao 6m ,bậc dới cao 4,35m

2.1.2 Lựa chọn sơ đồ thi công

Hiện nay khi xây dựng công trình ngầm nh đờnghầm giao thông, các đờng hầm trong mỏ, đờng hầm dẫnnớc cho nhà máy thuỷ điện, có rất nhiều phơng pháp phânchia các sơ đồ công nghệ thi công Việc lựa chọn sơ đồcông nghệ thi công có ý nghĩa rất quan trọng trong việcnâng cao tốc độ đào hầm, giúp chúng ta bố trí công việcmột các nhịp nhàng giảm thời gian ngừng nghỉ của máymóc, thiết bị và các công việc tới mức thấp nhất, kinh tếnhất

Với sơ đồ đào chia gơng nên tiết diện công trình thicông không quá lớn, đồng thời do chiều dài công trìnhngắn và thời gian ổn định không chống của đờng hầmtheo bảng 2.2 với khẩu độ 10m là 13 tháng, sau khi chốngtạm đã đủ đảm bảo an toàn cho đến khi thi công công tácchống cố định nên ta lựa chọn sơ đồ thi công nối tiếptoàn phần Sau khi đào chống tạm hết bậc trên thì tiến

hành đào chống tạm bậc dới rồi thi công công tác chống cố

Bảng 2.4 Đặc tính kỹ thuật của máy khoan BOOMER 352

Vàotrong

Chiềudài

Chiều

Chiềucao

đất đá đã phân tích ở Phần I của dự án thuỷ điện NậmChiến ta chọn loại thuốc nổ POWERGELMAGUM 3151 là

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 11

loại thuốc nổ bao gói nhũ tơng không thấm nớc có sức côngphá cao nhậy với kíp nổ mạnh, các thông số tơng ứng vớichiều dài đợc thể hiện trong bảng II.5.

Bảng 2.5 Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổPOWERGELMAGUM 3151

Chiều dài(mm)

Khối lợng(g)

nổ hầm lò EXEL bởi nó có nhiều u điểm nh có thể kích

nổ trực tiếp hầu hết các mồi nổ Anzomex sử dụng ởnhiệt độ cao (lên đến 800), ống tín hiệu cực kỳ bềnchắc có thời gian vi sai đợc thể hiện trong Bảng 2.7

- Độ bền kéo tối thiểu: 45 kgF.

- Chiều dài tiêu chuẩn (m): 3,6 ; 4,9 ; 6,1

 Dây nổ

Để truyền nổ từ kíp khởi nổ ta dùng dây nổ

PowerplexTM5 có đặc tính kỹ thuật nh sau:

- Màu vàng phủ sáp với 2 dải đen Đờng kính: 3,8 mm

- Độ bền kéo tối thiểu: 90 kgF

- Tốc độ truyền nổ: 6,5  7,0 Km/s

Dây nổ PowerplexTM5 đợc sử dụng nh dây rai mặt vì nó

có thể tự khởi nổ một cách tin cậy qua các mối nối phù hợp

và tơng thích với bộ ghép nối EXEL Ta sử dụng máy nổ mìn KVP-1/100 M

Bảng 2.7 Đặc tính kỹ thuật của máy nổ mìn KVP-1/100 M

hộ chiếu khoan nổ mìn cho bậc trên

Trong đoạn ta thi công từ Km 0+62.08 đến Km

0+147.23 nằm trong đất đá có hệ số kiên cố f > 8 nên ta lấy f = 8 để tính toán các thông số khoan nổ mìn

2.2.2.1 Chọn đờng kính lỗ khoan

Đờng kính lỗ khoan (dlk) trớc hết phụ thuộc vào đờng kính thỏi thuốc (dt) , khả năng dễ nạp thuốc vào trong lỗ khoan và tiết diện đào Tỷ số dlk/dt có ảnh hởng tới mật độ nạp thuốc và do đó ảnh hởng tới hiệu quả khoan nổ phá Theo kinh nghiệm thì dlk = dt + (4  8), mm

Ta chọn dt = 32mm (phù hợp với đờng kính thỏi thuốc đang

có trong kho vật t) Khi đó dlk = 32 + 8 = 40 mm

Nhng để phù hợp với thiết bị khoan ta chọn dlk = 45

mm

2.2.2.2 Chiều sâu lỗ khoan

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 13

Chiều sâu lỗ khoan (Lk) đợc lựa chọn tuỳ thuộc tốc độthi công, mức độ ổn định của khối đá, diện tích tiết diện gơng hầm và thiết bị khoan.

 Yêu cầu tiến độ thi công đề ra là: Vth = 120 m/tháng

Trong đó : 28 – số ngày làm việc trong 1 tháng

nằm trong đới IIB

của đá riolit pocfia, đá rắn chắc, RMR = 75 nên có thểchọn Lk = 4  5m

 Diện tích tiết diện gơng đào cũng có ảnh hởng đếnviệc lựa chọn

chiều sâu lỗ khoan Thông thờng có thể chọn Lk = 0,5.B =4,55 m

Trong đó : B – chiều rộng đào, B = 9,1 m

 Năng lực thiết bị thi công: ở đây ta sử dụng máykhoan Bommer352

có thể khoan các lỗ khoan có chiều sâu đến 4,5 m

Từ các yêu cầu trên ta chọn chiều sâu lỗ khoan thi công Lk

Trong đó:

 - hệ số sử dụng lỗ mìn,  =0,9

24 – thời gian làm việc trong một ngày, h

Tck – thời gian hoàn thành một chu kỳ, Tck= 16h

2.2.2.3 Chỉ tiêu thuốc nổ, lợng thuốc nổ đơn vị

Lợng thuốc nổ đơn vị (q) là lợng thuốc nổ cần thiết

để phá vỡ 1 m3 đá nguyên khối và nó phụ thuộc vào loại thuốc nổ sử dụng, tiết diện gơng đào, tính chất cơ lý của

fc - hệ số cấu trúc của đá, với đá có dạng khối dòn thì

fc = 1,1

v - hệ số nén ép hay hệ số sức cản của đất đá

Theo GS Pocrovxki N.M thì với Sđ > 20m2 thì v = 1,21,6 ,chọn v = 1,5

có thể giảm chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị xuống đến khi đạtyêu cầu Còn trờng hợp đá nổ ra có kích thớc lớn, hệ số sửdụng lỗ mìn thấp thì ta lấy tăng lên cho phù hợp

2.2.2.5 Xác định số lỗ mìn biên

Các lỗ mìn biên đợc thiết kế có khoảng cách nhỏ hơn

so với lỗ mìn phá Với mục đích tạo biên đờng hầm nhẵn,hạn chế phá huỷ khối đá ngoài biên hầm thiết kế ta sửdụng các thỏi thuốc có đờng kính là 25mm và khoảng cáchgiữa các lỗ mìn biên đợc chọn theo bảng 2.8 nh sau:

Bảng 2.8 Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên [1]

, lỗTrong đó:

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 15

Pb – chu vi biên hầm theo thiết kế, P = C S d , m, ờng hầm có dạng hình vòm nên C=3,86  P = 3,86 48 , 3

55 , 0

1 , 9 83 , 26

S q





, lỗTrong đó:

db - đờng kính thỏi thuốc lỗ mìn biên, db = 0,025m

kn - hệ số nén chặt thỏi thuốc trong lỗ mìn, kn = 1

 - mật độ thuốc nổ trong bao,  = 1230 kg/ m3

a - hệ số nạp mìn, phụ thuộc độ cứng đất đá

và đờng kính thỏi thuốc, chiều sâu lỗ khoan, theo kinhnghiệm khi lk > 2,5m, thuốc nổ sử dụng là thuốc nổ mạnhthì a = 0,5  0,6 Đối chiếu với chiều sâu lỗ khoan, loạithuốc nổ sử dụng ta lấy a = 0,6

Thay số ta tính đợc: γb =

4

025 , 0



0,6 1 1230 = 0,36kg/m

γrpn – chi phí lợng thuốc nổ nạp trung bình trên mộtmét dài của lỗ mìn đột phá, phá, và nền, cũng đợc tínhtheo công thức sau:

d - đờng kính thỏi thuốc của các nhóm lỗ mìn độtphá, phá, và nền đợc lấy tăng lên so với lỗ mìn biên, d =0,032m

Thay số ta có: rpn =

4

032 , 0



0,6 1 1230 = 0,59 kg/m.Thay các giá trị trên vào ta đợc :

Nrpn =

rpn

b b

S q





59 , 0

36 , 0 33 3 , 48 32 , 1

7 , 0

1 , 9 1 7 ,

B

lỗ

B – chiều rộng bên ngoài nền hầm khi đào, B = 9,1m

2.2.2.8 Góc nghiêng của lỗ khoan

Đối với lỗ mìn tạo biên và lỗ mìn nền thì đợc khoan nghiêng một góc 850 so với biên thiết kế nhằm đảm bảo cho thiết bị khoan làm việc khi khoan gơng tiếp theo

2.2.2.9 Các lỗ mìn thuộc nhóm đột phá

Nhóm này đợc bố trí phụ thuộc vào khe nứt mặt tạo lớp của đất đá trên gơng Tuy nhiên để giảm thiểu hiện t-ợng đá văng cách gơng xa sẽ ảnh hởng đến thời gian xúc bốc, tốn nhiều thuốc nổ hơn ta có thể đa vùng đột phá xuống sát phía nền

Theo Blastec để nâng cao hiệu quả nổ , nhóm lỗ mìn đột phá nên bố trí nằm trên trục thẳng đứng của g-

ơng hầm và ở 1/3 chiều cao từ dới lên Theo đó lợng thuốc

nổ nạp trong các lỗ mìn phá phía trên có thể giảm đi do ngoài việc đá bị nổ ra và rơi xuống dới tác dụng của sóng

nổ mìn nó còn chịu tác dụng của tự trọng bản thân đất

đá Cũng theo Blastec để nâng cao hiệu quả nổ (hệ số

sử dụng lỗ mìn) ta bố trí thêm lỗ khoan trống để tạo thêm mặt thoáng và làm ngắn đờng cản, tuy nhiên phải tính toán số lợng và hiệu quả của nó mang lại sao cho hợp lý

B1 = W1 = 210 mm

C – C = 1,5 W1 = 310 mm

W2 = 1,5 W1 2 = 440 mm+ Ô vuông nổ thứ 3:

B2 = W2 = 440 mm

C – C = 1,5 W2 = 660 mm

W3 = 1,5 W2 2 = 930 mmVậy tổng số lỗ của vùng đột phá là: Nđp = 12 lỗ khoan nạpthuốc với đờng kính lỗ khoan 0,045 m và 1 lỗ khoan trống.Diện tích của vùng đột phá: Sđp = W32 = 0,932 = 0,86 m2

Theo kinh nghiệm thì chiều sâu lỗ mìn đột phá ờng lớn hơn chiều sâu lỗ mìn phá và biên từ 15  20 cm do

th-đó ta lấy chiều sâu lỗ đột phá là 4,2m Còn lỗ khoan trống

có tác dụng tạo ra mặt tự do phụ và làm cho đá ở cùng độtphá nổ ra đều cục (tránh phá ra tảng lớn)

4

102 , 0 2 ,

= 3,58 m3.Lợng thuốc nổ cần thiết là : Qđp =1,2.q.Vđp =1,2.1,32.3,58

= 5,67 kg

Trong đó: q – lợng thuốc nổ đơn vị, q =1,32 kg/m3.Lợng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ là : qđp = 0 , 473

12

67 , 5

Chiều dài nạp bua: lb = 4-0,7 = 3,3 m

Khối lợng thuốc nạp cho các lỗ đột phá là : Qđp =12.1.0,6

=7,2 kg

10

912

8

14

930

440

660Hình 2.1 Sơ đồ bố trí nhóm lỗ mìn đột phá

Trong đó: q – lợng thuốc nổ đơn vị, q =1,32 kg/m3

73

78 , 180 35 12 120

Chiều dài nạp bua: lb = 4-2,8 = 1,2 m

Khối lợng thuốc nạp cho các lỗ phá, nền là : Qp,n =73.4.0,6

Trong đó: q – lợng thuốc nổ đơn vị, q =1,32 kg/m3.Lợng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ là : qb = 1 , 71

35

7 , 62

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 19

Chiều dài nạp thuốc thực tế trong các lỗ biên là:

lb = 4.0,7 = 2,8 m

Chiều dài nạp bua: lbb = 4-2,8 = 1,2 m

Khối lợng thuốc nạp cho các lỗ biên là : Qb =35.4.0,42 = 58,8kg

Vậy tổng khối lợng thuốc phải nạp trên gơng là:

9 Khối lợng đá nguyên khối một chu

Việc tổ chức khoan các lỗ mìn trên gơng với các máy khoan hiện đại có độ chính xác cao và không gặp khó khăn đáng kể Nhờ điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực màviệc di chuyển cần khoan, mũi khoan đến vị trí lỗ khoan

dễ dàng Do hệ thống lấy phoi khoan của máy khoan bằng nớc nên không gây bụi đáng kể ở gơng hầm, do vậy khôngcần biện pháp chống bụi đặc biệt

Tất cả cá phụ tùng thiết bị dự trữ cần thiết có thể

đặt ngay trong hộp kỹ thuật của xe khoan để tiện và kịp thời cho việc thay thế khi cần thiết Để khoan đợc chính xác thì cán bộ kỹ thuật phải kiểm tra giám sát công tác khoan

Tất cả các cán bộ và công nhân tiến hành công tác nạp nổ mìn phải có chứng chỉ đào tạo về công tác nổ mìn.

Trong thời gian nạp và nổ mìn thì nguời và máy móc không liên quan đến công tác nổ mìn phải đợc đa ra vị trí an toàn Sau khi tiến hành xong công tác nạp mìn, chỉ huy nổ mìn phải đi kiểm tra lại toàn bộ gơng lần cuối, nếu đảm bảo an toàn mới tiến hành đấu mạng chính và cho nổ mìn

Sau khi nổ mìn phải tiến hành thông gió khoảng 30 phút, chỉ huy nổ mìn đi kiểm tra kết quả nổ, trờng hợp phát hiện lỗ mìn câm thì có biện pháp xử lý ngay Sau

đó tiến hành công tác chọc om đa gơng vào an toàn

2.2.4.1 Tính khối lợng đất đá cần xúc bốc trong một chu

kỳ tiến gơng

Khối lợng đất đá cần xúc sau một chu kỳ đào là:

V= Sđ.Lk..μ.k0 = 286,9 m3.Trong đó:

Sđ - tiết diện đào, Sđ = 48,3 m2

Lk – chiều sâu lỗ khoan, Lk = 4m

 - hệ số sử dụng lỗ mìn, =0,9

μ – hệ số thừa tiết diện, μ= 1,1

k0 – hệ số nở rời của đất đá sau khi nổ, k0 =1,5

2.2.4.2 Thiết bị xúc bốc và vận chuyển

Hầm dẫn dòng thuỷ điện Nậm Chiến có tiết diện

đào khá lớn vì vậy khối lợng đất đá phá vỡ trong một chu

kỳ đào cũng lớn Để tăng cờng hiệu quả xúc bốc đất đá, giảm thời gian lao động của một ca, đẩy nhanh tiến độ thi công tại hiện trờng hiện sử dụng máy xúc TORO 400D của hãng TAMROCK Phần Lan

Bảng 2.10 Đặc tính kỹ thuật của máy xúc TORO 400D

Để vận chuyển đất đá ta sử dụng xe tải tự đổ Moaz

7405-9586 do cộng hoà BêLaRút sản xuất

Bảng 2.11 Đặc tính kỹ thuật của xe MOAZ 7405-9585

2.2.4.3 Tính toán năng suất xúc bốc vận tải

 Năng xuất kỹ thuật của một ca làm việc của tổ hợpmáy xúc vận tải

khi sử dụng máy xúc có tay gầu và ô tô tự đổ đợc tínhtheo công thức sau :

,tấn/ca-ôtô

Trong đó:

p0 - tải trọng của ô tô, p0 = 22000 kg = 22 tấn

Tca - thời gian một ca làm việc, Tca = 8 giờ = 480 phút

Tck - thời gian một chu kỳ làm việc của ôtô

Chu kỳ làm việc của ôtô nh sau: Đầu tiên ôtô đợc máy xúcchất tải, sau khi chất tải đầy thì ôtô chạy từ hầm ra bãithải, khi ôtô có tải chạy qua cửa hầm thì ôtô ngoài cửahầm lùi vào vị trí máy xúc để chất tải Khi ôtô có tải chạy

ra ngoài hầm thì một ôtô khác từ ngoài chạy vào chờ tạicửa hầm

Vậy thời gian chu kỳ làm việc của ôtô có thể đợc xác định

nh sau:

Tck=tct+2.ttr+2.tng+tdt+tq,phút

ở đây theo quy định: Ôtô chạy trong hầm: khi tiến vậntốc ôtô  10 km/h

khi lùi vận tốc ôtô  6km/h.

Còn khi ôtô chạy ngoài hầm, ta lấy thời gian cả chạy cótải và chạy không tải là 15 km/h

Thể tích thùng xe là 12,5 m3 còn thể tích gầu xúc là4,3 m3 nên phải sau 3 lần xúc máy xúc mới xúc đầy cho ôtô

Đối với máy xúc ta chọn thì có thể xúc đợc 50 lần/giờ Vậythời gian chất tải đầy ôtô là :

lng – khoảng cách từ cửa hầm đến bãi thải, lng = 1 km

tdt – thời gian dỡ tải, lấy tdt = 2 phút

tq – thời gian quay đầu tại cửa hầm, lấy tq = 2 phút.Vậy chu kỳ của một ôtô là:

2 , 26

480 22 1 , 1

9 , 286

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 25

Vậy ta bố trí 3 xe trong đó có 1 xe chở 8 chuyến, 2 xe chở

9 chuyến

 Trong một ca thì một xe có thể chở đợc là:

Nca=

ck ch

cket cnh ca

T 15 , 1 T

T T T







,chuyến/caTrong đó:

Tca= 480 phút

Tcnh - thời gian nghỉ do nhu cầu cá nhân, Tcnh=10phút

Tcket - thời gian chuyển kết, Tcket=35 phút

Tch - thời gian chờ, Tch=4 phút

Tck=26,2 phút

2 , 26 15 , 1 4

35 10 480

Thông gió cục bộ cho gơng hầm cụt sau khi nổ mìn nhằm

đa gơng vào trạng thái an toàn Công tác thông gió nhằm

đảm bảo cho không khí trên gơng hầm và trên suốt chiềudài đờng hầm có thành phầm tỷ lệ theo quy định: O220%, CH4 1%, CO2 0,5%, CO 0,0016 %

Khi đạt yêu cầu này có thể đa ngời vào gơng làm việc Đểnhanh chóng hòa tan lợng khí độc và nhanh chóng đa g-

ơng vào trạng thái an toàn ta dùng phơng pháp thông gió

ống gió

Quạt gió 2

2

Hình 2.3 Sơ đồ thông gió đẩy

2.2.5.2 Tính toán lợng gió cần thiết

2.2.5.2.1 Tính toán lợng gió cần thiết theo số ngời lớn nhất

2.2.5.2.2 Theo điều kiện tổng công suất các thiết bị sử

dụng động cơ Diezen

Dự tính có 1 máy xúc TORO 400D và 3 xe MOAZ là có

sử dụng động cơ Diezen nhng chỉ có 1 xe MOAZ có thểhoạt động trong hầm

2.2.5.2.3 Theo tốc độ không khí tối thiểu trong hầm

Lấy theo tiêu chuẩn kỹ thuật hầm giao thông thì : Q3

= 0,2.Sđ

Trong đó:

Sđ - tiết diện đào Sđ= 48,3 m2

0,2 m/s – tốc độ gió nhỏ nhất trong hầm

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 27

Sđ - tiết diện đào, Sđ = 48,3 m2.

t - thời gian thông gió tích cực sau khi nổ mìn, t = 30phút

qtn - lợng thuốc nổ chi phí cho 1m2 đờng lò

= 1013,8 m3/phút = 16,9

m3/s

Ta thấy Max (Q1,Q2,Q3,Q4) = Q2 = 22,35 m3/s

 Qg = Q2 = 22,35 m3/s

2.2.5.3 Chọn quạt và năng suất quạt

2.2.5.3.1 Tính năng suất của quạt

Lu lợng gió cần thiết của quạt: Qq = p Qg , m3/ s

d0 - đờng kính ống gió , d0 = 1200 mm =1,2 m

kc - hệ số thấm khí , kc = 0,0006

L - chiều dài của toàn bộ đờng ống, L = 272 m

l - chiều dài của một đoạn ống gió, l = 5 m

R- sức cản khí động học của đờng ống

0

5 , 6

4

2 , 1

272 10 5 , 4

 p = ( 0 , 32 1

5

272 0006 , 0 2 , 1 3

1

 )2= 1,007Vậy quạt chọn ra có lu lợng gió tối thiểu :

hđ - hạ áp động, hđ= 

g

V k

2

.

2 

51,44 mmH2O V-vận tốc gió sau khi ra khỏi đờng ống, V= 2 

.

4

Vậy hạ áp của quạt : hq= 162,14 + 51,44 = 213,58 mmH2O

2.2.5.3.3 Chọn quạt thông gió cho đờng hầm

Từ hai giá trị Qq =22,51 m3/s và hạ áp quạt hq =213,58mmH2O ta chọn đợc loại quạt cần thiết là BMЭ-12 có các

Nh phần cơ sở thiết kế của công trình đã nêu thì khu vực

ta thi công nằm trong lớp đất đá có hệ số kiên cố f > 8 Kếtcấu chống tạm là neo và bêtông phun :

- Chiều dày bêtông phun d =5 cm, bêtông mác300

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 29

- Thép làm neo là Ф25 AII.

- Chiều dài thanh neo l =3m

- Mật độ neo a= (1,5 x 1,5)m

2.2.6.1 Thi công kết cấu neo bêtông cốt thép

Kết cấu gia cố neo sẽ đợc lắp dựng sau khi lớp bêtôngphun đã thi công trớc đó Việc thi công vì neo gồm cáccông việc sau và đợc tiến hành theo trình tự sau:

- Xác định vị trí lỗ khoan neo

- Khoan các lỗ lắp đặt neo

- Bơm vã vào các lỗ khoan

- Lắp đặt thanh neo vào các lỗ khoan

- Tạo ứng lực trớc, siết chặt bulông cho neo

- Cắt đầu neo và trát vữa bảo vệ

Công việc cụ thể nh sau:

 Xác định vị trí lỗ khoan neo

Xác định vị trí lỗ khoan neo bằng máy đo đạc, đánh dấu

vị trí lỗ khoan neo bằng sơn sáng màu, khô nhanh Dùngmáy khoan các lỗ khoan đã đánh dấu

 Khoan và lắp đặt thanh neo vào lỗ khoan

Khoan các lỗ khoan cắm neo bằng máy khoan BOOMER 352(đặc tính kỹ thuật đã nêu ở phần thiết kế khoan nổmìn) Các lỗ khoan neo phải đợc khoan đúng chiều dàithiết kế và vị trí đợc đánh dấu Hớng của lỗ khoan neo sovới biên hầm thiết kế phải đảm bảo phải đảm bảo khoảng

900 Các lỗ khoan neo phải đợc thổi rửa sạch sẽ sau khikhoan xong Việc lắp đặt thanh neo vào trong lỗ khoan

đợc tiến hành ngay sau khi bơm vữa vào lỗ khoan Vữaximăng đợc đẩy vào lỗ khoan neo bằng máy bơm trục vít

 Thời gian khoan lỗ neo

Thời gian khoan một lỗ :

tk = L.k1.k2/v.n , phút

Trong đó:

L - chiều dài lỗ khoan, L =3m

k1 - hệ số tính đến thời gian chuyển lỗ, k1 =1,4

k2 - hệ số làm việc đồng thời của hai cần khoan, k2

=1,5

n - số lợng cần khoan làm việc đồng thời, n =2

v - vận tốc khoan Đối với đá có f =710 thì v

=1,5m/phút

Thay số ta tính đợc : tk = 3 1,4 1,5/ (2.1,5) = 2,1 phút.Vậy thời gian khoan hết một chu kỳ là :

Tkn = N.tk , phút

Trong đó :

N – số lợng neo thi công trong một chu kỳ công tác

Với chu kỳ tiến gơng L=3,6 m, mật độ neo a =(1,5 x 1,5)mthì ta chỉ có thể bố trí đợc 2 vòng mà số neo trên chu vigơng hầm là 4 nên ta có:

2.2.6.2 Thi công kết cấu bêtông phun

Để thi công bêtông phun ta sử dụng máy phun bêtông 500

Bảng 2.12 Đặc tính kỹ thuật của máy phun bêtông 500

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 31

dùng vòi nớc hoặc khí nén, việc tẩy rửa bề mặt phun đợctiến hành từ trên xuống dới, bắt đầu từ chỗ cao nhất Ngoài

ra với việc làm nh vậy sẽ làm bề mặt đá bị nén chặt và

đợc làm ẩm trớc khi phun bêtông do vậy cũng giúp bêtôngliên kết tốt hơn với khối đá

2.2.6.2.2 Thực hiện phun bêtông

Trong quá trình thực hiện phun bêtông, ngời vận hànhphun phải có khả năng giữ áp lực khí ở một mức độ chínhxác áp lực khí chính xác nằm giữa các yếu tố khác củahàm số với các biến số là khả năng cung cấp, độ dài của đ-ờng ống và khoảng cách tới bề mặt phun áp lực khí thấp sẽlàm cho độ dính kết kém hơn, bêtông phun sẽ rơi ra từngmảng Ngợc lại nếu áp lực khí quá cao thì tỉ lệ rơi vãi sẽtăng lên ở đây để đảm bảo thì áp lực khí nén trongmáy là 1,5 – 2 at, áp lực nớc dẫn vào đầu vòi là 1-2 at.Khoảng cách từ đầu vòi phun đến bề mặt phun phải

đảm bảo trong khoảng 0,95 -1,5 m Góc của vòi phun vàmặt phẳng để phun tốt nhất bằng 900, thứ tự u tiên khitiến hành phun bêtông trớc hết là các góc ngang vànghiêng Vòi phun đợc di chuyển theo vòng tròn dạng trôn

ốc từ trong ra ngoài, từ dới lên trên Chiều dày phun là 5 cmnên chỉ tiến hành phun một lớp Trong khi phun phải trải

đều từng lớp trên toàn bộ bề mặt cần phun để các lớpbêtông bám dính tốt hơn, chất lợng và độ dày bêtông đồng

đều hơn

2.2.6.2.3 Sửa chữa các khuyết điểm

Khi các khuyết điểm nh đổ tổ ong, sự tách lớp, các lỗhổng thì việc sửa chữa các khiếm khuyết này sẽ đợc thựchiện trong vòng một tuần sau khi phát hiện Các khiếmkhuyết có diện tích tới 310 cm2 hoặc sâu tới 5 cm thì cáckhiếm khuyết này đợc phá bỏ và thay thế vào đó là lớpbêtông phun mới Các khoảng trống và các lỗ hổng do việcphá vỡ các thanh giằng trong kết cấu vĩnh cửu sẽ đợc làmsạch và đợc lấp đầy bằng hỗn hợp đóng khô hoặc các vậtliệu đã đợc chấp nhận

2.2.6.2.4 Hoàn thiện bêtông phun

Công việc hoàn thiện chỉ đợc tiến hành khi có ý kiếncủa cán bộ phụ trách chuyên trách và phụ thuộc chất lợng bềmặt vỉa lớp bêtông phun cuối cùng

2.2.6.2.5 Bảo dỡng bêtông phun

Ngay sau khi hoàn thiện bêtông các khu vực tronghầm đợc giữ độ ẩm liên tục ít nhất 3 ngày, thời gian bảodỡng tiếp theo sẽ tiếp tục trong 7 ngày đầu sau khi phunbêtông hoặc cho tới khi cờng độ nén quy định của bêtôngphun tại chỗ đó đợc xác định bởi các mẫu thử phù hợp vớitiêu chuẩn ASTMC42

2.2.6.2.6 Biện pháp kỹ thuật an toàn khi phun

Khi thực hiện phun bêtông phải tuân thủ “Quy phạm

an toàn khi thi công các công trình ngầm” và một số chú ýsau:

- Không cho phép những ngời không nhiệm vụ vàokhu vực đang thi công

- Đá phải đợc cào sạch trớc khi phun bêtông

Những ngời làm nhiệm vụ trong đờng hầm khi phunbêtông bắt buộc phải sử dụng các trang thiết bị bảo hộ lao

động chuyên dùng, đặc biệt là kính chống bụi và quần áochống thấm Các khu vực trong đờng hầm phải đợc thônggió tốt

- Trong khi phun phải đảm bảo khoảng cách hiệu quảgiữa vòi phun và bề mặt cần phun, tránh để vòi phun h-ớng vào ngời và máy móc

- Khu vực phun vẩy phải đợc chiếu sáng tốt, các sàncông tác phải chắc chắn và đợc kiểm tra trớc khi sử dụng

- Trục trặc về kỹ thuật phải đợc sửa chữa ngay, cácthiết bị điện và các điểm nối phải tránh xa nớc

- Phải có hiệu lệnh thống nhất của kỹ thuật viênbêtông phun và ngời vận hành máy phun bêtông

2.2.6.2.7 Tính toán khối lợng công tác phun

 Thành phần cấp phối của bêtông phun

Thành phần cấp phối hạt của bêtông phun phải đảm bảophù hợp với điều kiện làm việc của máy phun Nhằm đảmbảo khả năng làm việc bám dính của bêtông vào biên hầm,

tỷ lệ nớc trong thành phần cũng phải đảm bảo, thông ờng để thiết kế bêtông phun mác 300 cho vỏ hầm, thànhphần cốt liệu đợc sử dụng nh bảng 2.13

th-Bảng 2.13 Thành phần cốt liệu của bêtông phun

Tỷ lệ các thành phần cốt liệu và xi măng ( cốt liệutheo trọng lợng)

Xi măng – cốt liệu 1 : (4,3 - 4,6)

 Khối lợng bêtông phun trong một chu kỳ

Lợng bêtông phun trong một chu kỳ xác định theo côngthức :

lp – chiều dài một chu kỳ đào, lp = 3,6 m

dp – chiều dày phun, dp =5 cm = 0,05 m

krv – hệ số rơi vãi khi phun, krv =1,2

 Thời gian phun bêtông

Thời gian cần thiết để phun bêtông cho một chu kỳ là :

Tp = Tcb + Tph , phútTrong đó:

Tcb – thời gian chuẩn bị bề mặt phun, Tcb = 30 phút

Tph – thời gian phun bêtông gia cố

Tph = kn.Vbtp/Pm = 65,3 phútTrong đó:

Kn – hệ số làm việc không liên tục của thiết bị phun,

kn=1,2

Vbtp – lợng bêtông phun trong một chu kỳ, Vbtp =5,44 m3

Pm – năng suất kỹ thuật của thiết bị phun, Pm= 0,1

m3/phút

Vậy: Tp = 30 + 65,3 = 95,3 phút = 1,6 h

NguyÔn ViÖt Trung Líp X©y 35

2.3 Thiết kế thi công bậc dới

Bậc dới đợc thi công sau khi ta đã đào chống tạm hếtbậc trên Bậc dới có chiều cao 4,35m, có tiết diện hình chữnhật nên tiết diện đào là:

Sđ = 38,3 m2

2.3.1 Các phơng tiện kỹ thuật phục vụ thi công

Bậc dới ta chọn phơng pháp thi công ngang Các thiết

bị thi công cũng sử dụng nh gơng bậc trên Máy khoanBOOMER 352, thuốc nổ nhũ tơng POWERGELMAGUM

3151, kíp nổ EXEL,dây nổ PowerplexTM5

và dùng máy nổ mìn KVP-1/100 M Các đặc tính kỹ thuậtcủa các thiết bị thi công trên đã đợc thể hiện ở chơng 2

2.3.2 Tính toán các thông số khoan nổ mìn và lập

hộ chiếu khoan nổ mìn cho bậc dới

2.3.2.1 Chiều sâu lỗ khoan

Bậc dới ta chọn phơng pháp thi công ngang, tiến độ tiến

g-ơng cũng tg-ơng tự nh bậc trên Vậy chiều sâu lỗ khoan tachọn là Lk= 4m

Theo kinh nghiệm thì khi đào bậc dới đờng cản ngắn nhất W

sẽ đợc tính nh tính đờng cản ngắn nhất cho trờng hợp khaithác lộ thiên có hai mặt thoáng:

K – hệ số phụ thuộc điều kiện địa chất, K=1

dt - đờng kính bao thuốc, dt =32 mm = 0,032 m

 - mật độ thuốc nổ trong bao,  = 1230 kg/ m3

γ – khối lợng riêng của đất đá, γ = 2700 kg/m3

Nguyễn Việt Trung Lớp Xây 37

Vậy : W = 53.1.0,032

2700

1

1 , 9

 = 11 lỗTrong đó :

B – chiều rộng phần đào bậc dới, B= 9,1 m

a – khoảng cách giữa các lỗ mìn trong một hàng, a=0,9m

Số hàng lỗ khoan bằng chiều cao tầng chia cho đờng cảnngắn nhất tính toán

1

35 , 4

Lkp – chiều sâu lỗ khoan phá, Lkp =4 m

Vậy số lợng thỏi thuốc cho lỗ mìn đột phá là : np = qtb/gp , thỏi

Sử dụng loại thuốc Ф=32 mm, chiều dài thỏi lt = 700mm = 0,7m , có trọng lợng gp = 600g = 0,6 kg  np = 2,36/0,6 = 3,93 thỏi

Lk – chiều sâu lỗ khoan trung bình, Lk =4m.

Vậy số lợng thỏi thuốc cho lỗ mìn biên là : nb = qb/gtb

Nh đã chọn ở trên, lỗ mìn biên ta chọn loại thuốc có Ф=25

mm, chiều dài thỏi lt = 400mm = 0,4m có trọng lợng gtb= 240g =0,24 kg

Chiều dài nạp bua: lbb = 4-2,4 =1,6 m

Vậy tổng khối lợng thuốc phải nạp trên gơng là:

Q = Qp + Qb = 86,4 + 11,52 = 97,92 kg

Bảng 2.15 Chỉ tiêu khoan nổ mìn bậc dới

10 Khối lợng đá nguyên khối một chu