đồ án tốt nghiệp lò xuyên vỉa

thiết kế tổ chức thi công lò xuyên vỉa mức 400 khu đông mỏ than mông dương bằng vì neo bê tông cốt thép sikarokkon kết hợp với bê tông phun kết hợp với khoan nổ mìn. Sika Rokkon (CVN) được cung cấp ở dạng gói dài hình ống có màng chống thấm và đƣợc bảo vệ bằng bao polyethylen. Khi thi công, lấy gói sản phẩm ra khỏi bao polyethylen và ngâm vào nước, để cho nước có thể thấm đủ vào sản phẩm qua màng để tạo nên vữa rót gốc xi măng thixotropic, không co ngót. Chất hỗ trợ trong vữa bảo đảm sự co giãn có thể kiểm soát được để ổn định vữa và kiểm soát sự hút nƣớc để cung cấp tỷ lệ nướcximăng tối ƣu để đạt cường độ sớm cao. Tính liên kết tổng thể của vữa cho phép sử dụng sản phẩm trong điều kiện ướt, thậm chí cả trong trƣờng hợp nƣớc tuôn trào mà không làm trôi vữa quá mức.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MỎ THAN MÔNG DƯƠNG VÀ ĐƯỜNG LÕ NGHIÊN CỨU 2

1.1 Giới thiệu chung về mỏ than Mông Dương 2

1.1.1 Vị trí địa lý 2

1.1.2 Địa hình 2

1.1.3 Khí hậ u và th ảm th ực vật 3

1.1.4 Giao thông v ận tải 3

1.1.5 Tình hình dân cư, kinh tế, chính trị 4

1.2 Khái quát về mỏ 4

1.2.1 Hiện trạng khu mỏ 4

1.2.2 Chế độ làm việc 5

1.2.3 Tr ữ lượng mỏ 5

1.3.Giới thiệu chung về công trình thiết kế 7

1.3.1 Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn khu vực thiết kế 7

1.3.2 Vị trí công trình 10

1.3.3 Quy mô nhiệm vụ của công trình 10

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT 12

2.1 Xác định kích thước tiết diện của đường lò 12

2.1.1 Lựa ch ọn hình dạ ng tiết diện ngang của đường lò 12

2.1.2 Tính toán sơ bộ công tác vận tải 13

2.1.3 Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò 13

2.1.4 Xác định kích thước tiết diện ngang đường lò 20

2.1.5 Kiểm tra diện tích sử dụng đường lò theo điều kiện thông gió 21

2.2 Đánh giá phân loại khối đá bao quanh đường lò, xác định kích thước tiết diện đào 22

2.2.1 Đánh giá phân loại khối đá bao quanh đường lò 22

2.2.2 Xác định kích thước tiết diện đào, tiết diện sử dụng 24

2.3 Tính toán kết cấu chống giữ 25

2.3.1 Tính toán áp l ực mỏ tác dụ ng lên đường lò 25

2.3.2 Lựa ch ọn kết cấu chống giữ cho đường lò 29

2.4 Xác định các thông số của kết cấu chống vì neo Bê tông cốt thép Sika Rokkon kết hợp với Bê tông phun 30

2.4.1 Giới thiệu đặc tính về Sika Rokkon(C-VN) 30

2.4.2 Tính toán thông s ố vì neo 32

2.4.3 Tính chiều dày bê tông phun 35

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ THI CÔNG ĐƯỜNG LÕ XUYÊN VỈA MỨC -400 36

3.1 Lựa chọn sơ đồ đào và sơ đồ thi công đường lò 36

3.1.1 Phương pháp phá v ỡ đất đá 36

3.1.2 Lựa ch ọn sơ đồ công nghệ thi công 36

3.2 Công tác khoan nổ mìn 36

3.2.1 Lựa ch ọn phương tiện và thiết bị khoan lỗ mìn 36

3.2.2 Lựa ch ọn thuốc n ổ và phương tiện n ổ 37

3.2.3 Tính toán thông s ố khoan n ổ mìn 39

3.2.4 Thi ết lập h ộ chiếu và xác đ ịnh các ch ỉ tiêu kinh t ế kỹ thu ật khoan nổ mìn 51

3.2.5 Tổ chức khoan nổ 52

3.2.6 Công tác thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn 54

3.3 Xúc bốc và vận chuyển 61

3.3.1 Chọn thiết b ị xúc b ố c 61

3.3.2 Công tác xúc bốc 63

3.3.3 Sơ đ ồ trao đ ổi goòng 65

3.4 Công tác chống giữ lò 66

3.4.1 Thi công neo bê tông cốt thép Sika Rokkon 66

3.4.2 Thi công bê tông phun 68

3.5 Các công tác phụ 71

3.5.1 Công tác đào rãnh thoát nước 71

3.5.2 Cung cấp điện, chiếu sáng 71

3.5.3 Đặt đường xe tạm và cố định 72

3.6 Biểu đồ tổ chức đào lò 72

3.6.1 Xác định khối lượng từng công việc trong 1 chu kỳ đào chống lò 72

3.6.2 Xác định số người cần thiết cho từng công việc trong mỗi chu kỳ 73

3.6.3 Xác định đội thợ cho một kíp 73

3.6.4 Th ời gian hoàn thành t ừng công việc trong chu kỳ 73

3.7 Các biện pháp an toàn khi thi công 76

CHƯƠNG 4 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT 78

4.1 Tiến độ thi công 78

4.2 Tốc độ đào chống .78

4.3 Thời gian thi công .78

4.4 Chi phí cho 1m đào chống lò .78

4.5 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 80

KẾT LUẬN 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vị trí đường lò xuyên vỉa khu Đông mức -400, chiều dài 350m (tỷ lệ 1:2000) 11

Hình 1.2 Vị trí đường lò trên mặt cắt dọc (tỷ lệ 1:2000) 11

Hình 1.3 Mặt cắt địa chất đường lò xuyên vỉa mức -400 khu Đông 11

Hình 2.2 Kích thước goòng UVG-3 tấn 13

Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn kích thước tiết diện sử dụng của đường lò .20

Hình 2.4 Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống 23

Hình 2.5 Sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống hợp lý cho công trình ngầm theo Cumming & Kendorski 1982 .24

Hình 2.6 Kích thước tiết diện sử dụng của đường lò 25

Hình 2.7 Sơ đồ tính toán áp lực theo Tximbarevich 26

Hình 2.8 Sơ đồ tính toán áp lực nóc theo GS Tximbarevich 27

Hình 2.9 Sơ đồ tính áp lực hông theo GS Tximbarevich .27

Hình 2.10 Sơ đồ tính áp lực nền theo GS Tximbarevich 28

Hình 2.11 Bao bì sản phẩm Sika Rokkon 32

Hình 3.1 Xe khoan Tamrock 36

Hình 3.2 Sơ đồ thông gió đẩy cho đường lò xuyên vỉa 55

Hình 3.3 Sơ đồ trao đổi goòng tại gương thi công 65

Hình 3.4 Gói Sika Rokkon được cho vào lỗ khoan 66

Hình 3.6 Thanh neo được lắp hoàn tất .67

Hình 3.7 Máy lắp neo hông MQS - 45 67

Hình 3.8 Máy phun bê tông PZ-5B 69

Hình 3.9 Rãnh thoát nước 71

Hình 3.10 Quy cách lắp đặt đường tạm 72

Hình 3.11 Quy cách lắp đặt đường xe cố định 72

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tổng hợp trữ lượng, tài nguyên khu TTMD 5

Bảng 1.2 Tổng hợp trữ lượng, tài nguyên khu ĐBMD 6

Bảng 1.3 Tổng trữ lượng tài nguyên than theo mức cao 6

Bảng 1.4 Tổng trữ lượng và tài nguyên than theo vỉa (từ lộ vỉa đến đáy ) 7

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của tàu điện AM – 8 14

Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật của goòng UVG – 3 14

Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của ray P24 15

Bảng 2.4 Đặc tính kỹ thuật của tà vẹt bê tông cốt thép .15

Bảng 2.1 Chỉ tiêu cơ lý đất đá khu Đông Bắc Mông Dương [7] 22

Bảng 2.2 Phân loại khối đá theo RQD của Deere [1] 23

Bảng 2.3 Phân loại khối đá theo RMR của Bieniawski [1] 23

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe khoan Tamrock 37

Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ P.113 [1] 37

Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của máy bắn mìn MFB-200 38

Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật của kíp KVĐ - 8Đ 38

Bảng 3.5 Thời gian vi sai của kíp điện vi sai an toàn KVĐ - 8Đ 39

Bảng 3.6 Hệ số cấu trúc của đá fc 39

Bảng 3.7 Khoảng cách giữa các lỗ mìn tạo biên [2] 40

Bảng 3.8 Bảng xác định giá trị hệ số nạp thuốc a [1] 41

Bảng 3.9 Các thông số cho lỗ khoan đột phá [2] 42

Bảng 3.13 Các thông số kỹ thuật của một số loại quạt gió cục bộ [7] 60

Bảng 3.14 Hiệu suất quạt đạt 70% [7] 60

Bảng 3.15 Thông số quạt QGL-30 60

Bảng 3.16 Thông số kỹ thuật của máy xúc lật hông ZCY-60 62

Bảng 3.17 Thông số kỹ thuật máy lắp neo hông MQS - 45 [8] 67

Bảng 3.18 Đặc tính kỹ thuật của máy phun bê tông PZ-5B [8] 68

Bảng 3.19 Số người cần thiết cho từng công việc trong mỗi chu kỳ 73

Bảng 3.20 Biểu đồ tổ chức chu kỳ 75

Bảng 4.1 Chi phí vật liệu cho 1m đào chống lò 78

Bảng 4.2 Chi phí máy thi công cho 1m đào chống lò .79

Bảng 4.3 Tổng hợp giá thành 1m lò 80

Bảng 4.4 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đào lò .80

LỜI NÓI ĐẦU

Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đòi hỏi nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng lớn Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngành khai thác khoáng sản nói chung và ngành khai thác than nói riêng cũng có những mức tăng trưởng vượt bậc do đó sản lượng than ngày càng tăng, do đó cần phải đẩy mạnh công tác đào lò chuẩn bị để phục vụ khai thác

Sau thời gian học tập tại trường Đại học Mỏ - Địa chất, chuyên ngành Xây dựng công trình ngầm & mỏ, được sự giúp đỡ của cơ sở thực tập là công ty cổ phần than Mông Dương và tập thể thầy, cô giáo trong bộ môn Xây dựng công trình ngầm & mỏ, đặc biệt

là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Đào Văn Canh, em đã hoàn thành bản

đồ án: “Thiết kế thi công lò xuyên vỉa mức -400 khu Đông đoạn đào qua đá cát kết có

hệ số kiên cố f = 68, công ty cổ phần than Mông Dương” Bản đồ án gồm bốn

chương:

Chương 1 - Khái quát chung về mỏ than Mông Dương và đường lò nghiên cứu

Chương 2 - Thiết kế kỹ thuật

Chương 3 - Thiết kế và tổ chức thi công đường lò xuyên vỉa mức -400

Chương 4 - Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót,

em rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn

Sinh viên

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MỎ THAN MÔNG DƯƠNG VÀ ĐƯỜNG

LÒ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung về mỏ than Mông Dương

1.1.1 Vị trí đ ịa lý

Khu mỏ than Mông Dương thuộc phường Mông Dương thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh Khu thăm dò nằm về phía Đông - Đông Bắc thị xã Cẩm Phả, cách thị xã Cẩm Phả khoảng 10km Mỏ gồm 2 khu: khu Trung tâm và khu Đông Bắc Từ trước đến nay đây vẫn là 2 khu riêng biệt Trong quá trình thăm dò và khai thác 2 khu vẫn tiến hành thăm dò và khai thác riêng Về đặc điểm địa chất, sự tồn tại và hình thái của 2 khu có những nét không đồng nhất, được ngăn cách bởi đứt gãy Mông Dương và đứt gãy D-D

a Khu Trung tâm

Phía Bắc giáp sông Mông Dương

Phía Tây và Tây Nam giáp các mỏ than Cao Sơn, Khe Chàm

Phía Nam giáp khu bãi thải Bắc Cọc Sáu, Khu Quảng Lợi

Phía Đông giáp khu Đông Bắc Mông Dương

Diện tích khu Trung Tâm Mông Dương: 6 km2

Khu Trung Tâm Mông Dương nằm trong giới hạn tọa độ:

X = 28.500  30.500

Y = 428.500  433.000 Theo hệ tọa độ nhà nước năm 1972

b Khu Đông Bắc

Phía Bắc giáp biển

Phía Tây giáp khu Trung Tâm

Phía Nam giáp sông Mông Dương

Phía Đông giáp biển

Diện tích khu Đông Bắc Mông Dương: 5 km2

Khu Trung Tâm Mông Dương nằm trong giới hạn tọa độ:

từ Bắc xuống Nam, độ dốc các sườn đồi từ 15o ÷ 35o Hiện tại nơi thấp nhất có độ cao 15m (đáy moong), nơi cao nhất đạt đến gần 170m Ở phía Nam và Đông Nam địa hình

-nguyên thuỷ bị đào bới do khai thác lộ vỉa và lộ thiên của các xí nghiệp khai thác than trong khu vực Phần Trung Tâm khu mỏ địa hình nguyên thuỷ còn nguyên vẹn, phần lớn diện tích được phủ bởi thảm thực vật là cây keo Một phần diện tích ở phía Nam là bãi thải của mỏ Cao Sơn Do ảnh hưởng của quá trình khai thác lộ thiên và hầm lò một số nơi mặt địa hình bị rạn nứt và sụt lún, các khe suối nhỏ bị vùi lấp đã tạo điều kiện cho nước mặt, nước mưa ngấm xuống bổ sung cho nước dưới đất và chảy vào khu vực khai thác hầm lò

Địa hình khu Đông Bắc Mông Dương gồm các đồi núi thấp dạng bát úp, sườn núi thoải từ 25o ÷ 30o, độ cao của đỉnh núi từ 50m ÷ 100m, có nhiều thung lũng nhỏ và hẹp là phần hạ lưu của sông Mông Dương tạo thành

Các khe suối trong vùng có đặc điểm dốc và ngắn, nên nước mặt thoát nhanh chóng và dễ dàng Hầu hết các suối chỉ có nước về mùa mưa, mùa khô lòng suối khô cạn, nước chỉ còn ở dạng thấm rỉ

Trong khu thăm dò có sông Mông Dương chảy qua, lòng sông rộng, chiều sâu mực nước tại các lạch dao động từ 2m ÷ 5m và chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thuỷ triều Mực nước thuỷ triều dao động từ 3,50m ÷ 4,20m Vì vậy rất thuận tiện cho giao thông đường thuỷ và xây dựng các cảng than nội địa

1.1.3 Khí hậu và thảm thực vật

Khu Mông Dương nói riêng, thị xã Cẩm Phả nói chung nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm chia thành 2 mùa rõ rệt

- Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10

- Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau

Nhiệt độ không khí hàng năm cao nhất vào tháng 6 đến tháng 8 Nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1 và tháng 2 Lượng mưa hàng năm thay đổi từ 1361,3mm đến 2868,8mm, trung bình 1755,85mm

Lượng mưa chủ yếu tập trung vào mùa mưa chiếm từ 80% đến 92%, điều này ảnh hưởng lớn đến công tác thi công các công trình địa chất

Thảm thực vật trong khu thăm dò gồm các loại cây cỏ, cây dây leo, cây lấy gỗ, cây tre, cây dóc và các loại cây dương sỉ Song thảm thực vật trên đã bị phá hết Thay thế các loài cây rừng là các loại cây trồng: Keo tai tượng, bạch đàn, thông Các loại cây này

có đường kính  = 5  25cm, cao từ 0,5  20m Thảm thực vật nhân tạo này đã dần dần thay thế thảm thực vật tự nhiên, tạo môi trường sinh thái tốt, phục vụ cho đời sống con người và các ngành công nghiệp khác

1.1.4 Giao thông vận tải

Khu thăm dò có hệ thống đường sá, hệ thống giao thông rất thuận tiện Đường bộ

từ trung tâm khu mỏ ra đường 18A, chạy ra cảng than Cửa Ông, cảng Khe Rây, đi các nơi khác trong tỉnh và cả nước Trung tâm khu mỏ có đường sắt vận chuyển than từ mỏ Mông Dương ra cảng Cửa Ông dài 5km

Khu mỏ nằm sát ngay sông Mông Dương, chảy ra biển, do đó giao thông đường thuỷ rất thuận tiện, bằng phương tiện tàu, thuyền, sà lan chạy từ cửa sông Mông Dương

ra cửa biển Bái Tử Long đi Hòn Gai, Hải Phòng, đến các cảng biển trong nước và Quốc

tế

1.1.5 Tình hình dân cư, kinh t ế, chính tr ị

Công ty cổ phần than Mông Dương - TKV tiền thân là mỏ than Mông Dương được thành lập từ ngày 01 tháng 4 năm 1982 Khu mỏ than Mông Dương thuộc phường Mông Dương, phường có diện tích 119.83 km2

Dân số năm 1999 là 13040 người mật độ đạt 109 người/ km, trên địa bàn chủ yếu là người Kinh sinh sống ngoài ra còn có các dân tộc thiểu số như Dao, Sán Dìu Người Kinh chủ yếu là cán bộ công nhân viên của mỏ và con em cán bộ công nhân viên mỏ đang làm việc hoặc đã nghỉ hưu

Về chính trị: Dưới sự lãnh đạo của Đảng và Nhà Nước đời sống vật chất tinh thần của nhân dân không ngừng được nâng cao, văn hóa, giáo dục, xã hội không ngừng được phát triển

1.2 Khái quát về mỏ

1.2.1 Hiện trạng khu mỏ

Công tác khai thác than khu mỏ Mông Dương được người Pháp tiến hành từ những năm 1931- 1943 Do tài liệu lưu trữ không đầy đủ nên hiện nay chỉ cập nhật được các đường lò khai thác của Pháp, còn sản lượng đã khai thác ở các vỉa than không được thống kê đánh giá đầy đủ

Từ sau năm 1954, được sự giúp đỡ của Liên Xô cũ, Nhà nước ta đã tiến hành phục hồi và xây dựng lại mỏ Mông Dương Mỏ Mông Dương chính thức đi vào hoạt động khai thác từ năm 1982 Hệ thống khai thác là 2 cặp giếng chính và giếng phụ, từ đó

mở các lò bằng khai thác các vỉa I(12) đến vỉa K(8) Mức lò bằng dưới cùng được thiết kế khai thác là -100m Nhờ đó, sản lượng than khai thác ổn định và tăng dần hàng năm

Sau khi Tổng Công ty than Việt Nam (TVN) thành lập năm 1995 (nay là Tập đoàn công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam) và sau giai đoạn báo cáo chuyển đổi trữ lượng được phê duyệt 2011 đến nay Khu mỏ Mông Dương được tiến hành khai thác lộ thiên, hầm lò như sau:

+ Mỏ than Mông Dương hiện đang khai thác lộ thiên vỉa I(12) và II(11) ở phía Đông khu mỏ, theo Giấy phép khai thác 2683/GP-BTNMT ngày 30/12/2013 và 2684/GP-BTNMT ngày 30/12/2013, với sản lượng đạt 200.000 tấn/năm Đáy dự kiến kết thúc khai thác lộ thiên của mỏ là -10m Hệ số bóc trung bình là 4,5m3/T Kết thúc khai thác lộ thiên vào năm 2015

+ Khai thác hầm lò tại cánh Tây và cánh Đông khu mỏ theo giấy phép khai thác số 2760/GP-BTNMT cấp ngày 31/12/2008 Với hệ thống khai thông bằng hai giếng đứng mức +6m đến mức -97,5m, hệ thống sân ga, lò xuyên vỉa chính Cánh Đông, Cánh Tây-

Vũ Môn và các lò dọc vỉa trong than mức -97,5m; các thượng thông ra mặt đất và lò dọc vỉa phân tầng phục vụ cho khai thác từ mức -97,5m lên lộ vỉa Từ đường lò mức -97,5 đào các lò ngầm xuống mức -250, hệ thống sân ga, lò xuyên vỉa mức -250 và các lò phân tầng mức -140m, mức -150m, mức -165m để khai thác từ mức -97,5m đến mức -250m Ngoài ra từ khu Trung tâm lò giếng mức -250m đào lò xuyên vỉa nối thông với khu Bắc Mông Dương Tại khu Bắc Mông Dương (BMD), khai thông khai trường bằng việc đào hai giếng nghiêng mức +10m đến mức -250m, nối thông với khu Trung tâm lò giếng; đào

hệ thống sân ga mức -150m cùng các đường lò xuyên vỉa, dọc vỉa mức -150m; các thượng thông ra mặt đất và lò dọc vỉa phân tầng mức -80m, mức -60m phục vụ cho khai

thác các vỉa 8, 9 từ mức -120m lên lộ vỉa

+ Năm 2014, sản lượng khai thác than hầm lò là 1.262.000 tấn và dự kiến năm

2015 là 1.400.000 tấn Trong năm 2014 mỏ khai thác 6 đến 7 lò chợ đồng thời ở khu Trung tâm là: lò chợ vỉa K(8) khu Vũ Môn, vỉa G(9) Vũ Môn, vỉa G(9) cánh Tây, vỉa H(10) Vũ Môn, Vỉa II(11) Vũ Môn, vỉa II(11) Cánh Đông, vỉa G(9) Cánh Đông Tất cả các lò chợ đều dùng hệ thống khai thác cột dài theo phương, phá hỏa đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn phần

1.2.2 Chế độ làm việc

Chế độ làm việc của mỏ được xác định theo luật lao động và chế độ làm việc chung của ngành than là làm việc không liên tục( nghỉ chủ nhật và ngày lễ )

Số ngày làm việc trong năm: 300 ngày

Số ca làm việc trong ngày: 3 ca

Số giờ làm việc trong ca: 8 giờ

1.2.3 Trữ lượng mỏ

a Nguyên tắc phân cấp trữ lượng tài nguyên

- Cấp trữ lượng 121: Cấp trữ lượng 121 ở mỏ Mông Dương được khoanh định trong phạm vi khống chế bởi công trình thăm dò đạt mạng lưới có khoảng cách giữa các tuyến từ 200m đến 250m và khoảng cách công trình trên tuyến từ 100m đến 125m và công trình khai thác, đảm bảo biết chi tiết hình dạng, kích thước, thế nằm và cấu trúc địa chất vỉa than Phân chia và khoanh định được các phần vỉa có giá trị kinh tế, các phân lớp, thấu kính hoặc ô cửa sổ đá kẹp và các phần vỉa không đạt các chỉ tiêu công nghiệp bên trong vỉa than

- Cấp trữ lượng 122: Cấp trữ lượng 122 được khoanh định trong phạm vi khống chế bởi công trình thăm dò đạt mạng lưới có khoảng cách giữa các tuyến từ 250m đến 500m và khoảng cách công trình trên từ 150m đến 250m và ngoại suy có giới hạn theo tài liệu địa chất, địa vật lý

Trữ lượng, tài nguyên trong ranh giới giới quản lý mỏ là 163 387 716 tấn

b Khu Trung tâm Mông Dương

Tầng Tổng TL, TN địa chất Trữ lƣợng, tài nguyên (tấn)

LV ÷ -900 115 128 808 11 554 079 57 663 200 36 324 996 9 586 533

c Khu Đông Bắc Mông Dương

Từ LV ÷ (-900) là: 48 258 908 tấn

Bảng 1.2 Tổng hợp trữ lƣợng, tài nguyên khu ĐBMD

Tầng Tổng TL, TN địa chất Trữ lƣợng, tài nguyên (tấn)

LV ÷ -100 11 822 653 5 667 152 3 955 228 2 200 273 -100 ÷ -150 4 998 499 1 665 468 1 952 551 1 380 480 -150 ÷ -250 8 693 184 2 221 561 2 959 799 3 511 824 -250 ÷ -400 10 083 889 1 065 697 2 895 565 6 122 627

LV ÷ -900 48 258 908 10 619 878 12 677 881 24 961 149

d Tổng trữ lượng tài nguyên than theo mức cao

Bảng 1.3 Tổng trữ lƣợng tài nguyên than theo mức cao

Mức cao

Cấp trữ lƣợng tài nguyên

Cộng (ng.tấn) Tỷ lệ %

e Tổng trữ lượng và tài nguyên than theo vỉa (từ lộ vỉa đến đáy )

Bảng 1.4 Tổng trữ lượng và tài nguyên than theo vỉa (từ lộ vỉa đến đáy)

Tên vỉa Cấp trữ lượng tài nguyên (ng.tấn) Cộng toàn vỉa

Cấp 121 Cấp 122 Cấp 333

1.3.Giới thiệu chung về công trình thi ết kế

1.3.1 Điều kiện đ ịa chất, đ ịa chất thủy văn khu vực thiết kế

1.3.1.1 Điều kiện địa chất

Đá của tầng chứa than gồm: Cát kết, sạn kết, bột kết, sét kết và các vỉa than chúng nằm xen kẽ nhau Các lớp đá có độ gắn kết rắn chắc, thuộc loại đá bền vững Các lớp đá có thể nằm đơn nghiêng với góc dốc biến đổi từ 20o

đến 40o, tạo nên các cánh của nếp uốn Nhìn chung các lớp đá có đặc điểm và tính chất cơ lý như sau:

Sạn kết: Thường có màu xám sáng, chiếm tỷ lệ trung bình 7% trong địa tầng, phân bố chủ yếu ở khoảng giữa địa tầng các vỉa than, chiều dày biến đổi từ 1,5m đến 7m Thành phần chủ yếu là các hạt thạch anh được gắn kết bằng xi măng silic bền vững, rất rắn chắc , chỉ số RQD biến đổi từ 30 % đến 75%

Cát kết: Thường có màu xám tro, xám sáng , cấu tạo phân lớp dày, đôi nơi cấu tạo khối, kẽ nứt phát triển, chỉ số RQD biến đổi từ 25% đến 75%, càng xuống sâu chỉ số RQD càng tăng Chiều dày biến đổi phức tạp từ 0,5m đến 15m, cá biệt có những lớp chiều dày đến 40m duy trì khá liên tục theo cả đường phương và hướng dốc, hạt từ mịn đến thô được gắn kết bằng xi măng silíc Các lớp cát kết ở khu trung tâm Mông Dương

có độ bền cao hơn khu đông bắc Mông Dương Trong các mặt cắt loại đá này ở khu Mông dương chiếm tỷ lệ trung bình 42%, khu Đông Bắc Mông Dương chiếm khoảng 30% cột địa tầng Các lớp cát kết thường nằm ở khoảng giữa hai vỉa than

Bột kết: Màu xám tro, xám đen chiếm tỷ lệ trung bình, ở khu Trung tâm Mông Dương chiếm 39%, khu Đông Bắc Mông Dương chiếm 46% trong địa tầng, thành phần chủ yếu là các khoáng vật sét và các hạt thạch anh hạt mịn, được gắn kết bằng keo silíc rắn chắc Trong đới phong hóa chỉ số RQD biến đổi từ 30% đến 60%, càng xuống sâu chỉ

số RQD càng tăng Cấu tạo phân lớp dày đôi nơi có dạng khối đặc xít Các lớp ở khu Trung tâm Mông Dương thường có độ bền cao hơn khu Đông Bắc Mông Dương Chiều dày các lớp bột kết biến đổi rất phức tạp từ 0,3m đến 35m và thường nằm gần vách trụ các vỉa than

Sét kết và sét than: Màu xám đen, ở khu Trung tâm Mông Dương chiếm tỷ lệ khoảng 6%, khu Đông Bắc Mông Dương chiếm tỷ lệ 0,74% trong địa tầng Cấu tạo phân lớp mỏng là chủ yếu, chỉ số RQD biến đổi từ 0% đến 5% chiều dày lớp biến đổi từ 0,3m đến 3m, cục bộ có nơi lên đến 10m Các lớp sét thường nằm sát vách trụ các vỉa than, thuộc loại đá nửa cứng đến cứng, nhiều lớp mềm dẻo Trong quá trình khoan thăm dò loại đá này thường bị trương nở làm cho đường kính các lỗ khoan bị hẹp lại gây khó khăn cho công tác thi công , đồng thời ở nóc các lò khai thác lớp này thường sập cùng với quá trình khai thác than

1.3.1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn

a Nước sông

Nằm tiếp giáp với khu mỏ ở phía bắc là sông Mông Dương, chiều dài khoảng 7

km, bắt nguồn từ phía tây nam khu thăm dò Lòng sông ở khu vực thăm dò rộng 3050m, khá bằng phẳng, được lắng đọng các vật liệu cát, cuội sỏi, các hòn tảng đá của các

mỏ khai thác lộ thiên vận chuyển ra Sông Mông Dương là nơi tiếp nhận nước trong và ngoài khu mỏ đưa ra biển Theo trạm hải văn Cửa Ông mực nước sông Mông Dương phần hạ lưu chịu ảnh hưởng của nước thuỷ triều, mực nước thuỷ triều lớn nhất là 5,0m, nhỏ nhất 1,0m, chênh nhau đến 4,0m Về mùa mưa sông Mông Dương thường gây ra lũ, nước đục, chảy xiết, vận chuyển theo nhiều bùn cát, cuội sỏi, đá dăm, nhưng cũng chỉ sau vài giờ trời tạnh mưa nước sông lại trở lại bình thường Nước sông Mông Dương có thể

là nguồn cung cấp cho nước dưới đất chảy vào giếng mỏ Mông Dương

b Nước suối

Hệ thống suối bắt nguồn từ phía nam khu mỏ chảy theo hướng bắc đổ ra sông Mông Dương gồm các suối Vũ Môn, suối Mông Dương, đây là các suối lòng hẹp, dốc, có nước chảy quanh năm về mùa khô lưu lượng thay đổi từ 10 đến 100l/s, chủ yếu là do nước từ các bãi thải, các moong khai thác trong khu thăm dò cung cấp, về mùa mưa lưu lương thay đổi từ 100 đến 500l/s, chủ yếu là do nước mưa cung cấp Sau trận mưa rào to

từ 30 phút đến 1 giờ lượng nước tăng rất nhanh, hình thành dòng lũ chảy xiết cuốn theo đất đá thải, ngừng mưa từ 1 đến 3 giờ lưu lượng và vận tốc dòng nước giảm dần Nguồn cung cấp cho nước suối chủ yếu là nước mưa và một phần nhỏ nước dưới đất

Kết quả phân tích thành phần hoá học nước trước đây ở các suối trong khu mỏ cho thấy: Tổng độ khoáng hoá (M) < 0,500 g/l Độ PH từ 4,3 đến 7,3, trung bình 6,5 thuộc loại nước nhạt, axít yếu Tổng độ cứng biến đổi từ 0,15-14.58 độ đức thuộc loại nước rất mềm đến mềm Loại hình hoá học của nước chủ yếu là Bicacbonat Clorua, Sunfat, Natri, Canxi, có khả năng ăn mòn cacbonat (bê tông)

Kết quả phân tích gần đây nhất cho thấy thành phần hoá học của nước đã có sự biến đổi rất nhiều Độ PH của nước từ 3,6  6,2, nước thuộc loại axít yếu đến axít mạnh, loại hình hoá học của nước chủ yếu là Sunphát - Clorua Natri Nguyên nhân dẫn đến thành phần hoá học của nước biến đổi là do quá trình khai thác nước từ các lò khai thác, bãi thải chảy trực tiếp ra các nhánh suối Bản thân nước trong các lò khai thác và bãi thải chảy qua các lớp đá và vỉa than có chứa các khoáng vật Sunfua (Fe2S), những khoáng vật này bị ôxy hoá làm tăng hàm lượng ion H+

và ion S04 trong nước dẫn đến nước có tính axít và khả năng ăn mòn axít của nước tăng theo

c Các khối nước mặt:

Nước trong các moong khai thác lộ thiên gồm một số moong nhỏ đã khai thác và đang khai thác vỉa 9, vỉa 10 Hiện tại nước trong các moong này thường xuyên được bơm tháo cạn nên không ảnh hưởng đến quá trình khai thác hầm lò ở phía dưới Tóm lại đây là những moong có dung tích lớn khả năng dự trữ nước nhiều đặc biệt là mùa mưa Nước mặt chứa ở các moong này có quan hệ mật thiết với hệ thống nước ngầm phía dưới và ảnh hưởng không nhỏ tới hệ thống lò khai thác phía dưới nếu không được chèn lấp tốt

d Nước trong trầm tích Đệ Tứ (Q):

Trầm tích Đệ Tứ trước đây bao phủ hầu hết diện tích khu mỏ, hiện tại trầm tích

đệ tứ chỉ còn tồn tại một phần diện tích ở phía bắc, phần trung tâm và các thung lũng sông suối trong khu mỏ Còn các chỗ khác lớp phủ đệ tứ đã được bốc xúc đi nơi khác để phục vụ cho khai thác lộ thiên Thành phần đất đá gồm đất đá thải, cát, cuội, sỏi lẫn sét, màu vàng nhạt đến nâu sẫm, nguồn gốc Eluvi, Đềluvi Chiều dày biến đổi từ 3m đến 7m

Ở khu vực địa hình cao lớp phủ có chiều dày mỏng, ở các thung lũng suối dày đến 7m Nước dưới đất được chứa trong các lỗ hổng của đất đá, do đặc điểm thành phần có chứa nhiều sét và chiều dày mỏng nên khả năng chứa nước và thấm nước kém Theo kết quả khảo sát tầng này nước xuất lộ không nhiều, về mùa mưa các điểm lộ có lưu lượng từ 0,02  0,1l/s, mùa khô các điểm lộ không còn nước chảy Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa thấm xuống

Do chiều dày mỏng, chứa và thấm nước kém nên các công trình khai thác hầm lò ảnh hưởng không đáng kể

e Tầng chứa nước khe nứt trong phụ hệ tầng Hòn Gai giữa T3(n-r)hg2:

Các trầm tích của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa được lộ ra chiếm phần lớn diện tích khu mỏ, chiều dày trung bình biến đổi từ 700m1200m, bao gồm các lớp sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than, nằm xen kẽ nhau tạo nên các nếp uốn Các lớp sạn kết,cát kết thường nằm xa vách trụ các vỉa than, cấu tạo khối đến phân lớp dày, độ hạt từ vừa đến lớn Chiều dày các lớp biến đổi từ vài mét đến hàng chục mét và tương đối duy trì theo cả đường phương và hướng dốc, kẽ nứt tách phát triển, nước dưới đất được tồn tại chủ yếu trong các lớp này Các lớp bột kết và sét kết cấu tạo đặc xít, kẽ nứt kín và thường nằm sát vách trụ các vỉa than và được coi là những lớp cách nước

Do đặc điểm các lớp chứa nước nằm xen kẽ với các lớp cách nước và có thế nằm đơn nghiêng nên nước trong tầng này nước có áp yếu Chiều sâu mực nước trung bình của toàn khu Mông Dương là 52.49m, khu đông Bắc Mông Dương là 32,85m

Kết quả bơm nước thí nghiệm trong tầng này cho thấy khu Mông Dương tỷ lưu lượng (q) biến đổi từ 0,000410,19460, trung bình 0,02175/ms Hệ số thấm K từ 0,000140,1191m/ng, trung bình 0,01886 m/ng Khu đông bắc Mông Dương tỷ lưu lương trung bình 0.0385 l/ms, hệ số thấm trung bình là 0,05835m/ng

Động thái của nước biến đổi theo mùa và có liên quan chặt chẽ với lượng mưa Kết quả quan trắc nhiều năm, lượng nước bơm ra khỏi giếng mỏ cho thấy lưu lượng biến đổi từ 116,0 đến 2323.0 m3

/h, trung bình 355.5m3/h, hệ số biến đổi lớn nhất đến 7,4 lần Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa thấm xuống thông các đầu lộ vỉa của các lớp đá cát kết và sạn kết Nước được thoát ra theo các con suối cắt qua các lớp đá chứa nước Một phần nước của tầng này được tháo cạn do hệ thống lò giếng khai thác mức -100m của Công ty than Mông Dương

Kết quả phân tích các mẫu nước cho thấy độ PH biến đổi 2,7 - 7,8, trung bình 6,6 thuộc loại nước trung tính Tổng độ khoáng hoá (M) biến đổi từ 0,11g/l đến 0,5653g/l, trung bình 0,2965g/l, tổng độ cứng từ 1,91 - 13,19, trung bình 5,66 độ đức

Như vậy từ lúc chưa khai thác đến khi đang và đã khai thác nước từ trung tính chuyển sang nước axit có khả năng ăn mòn các thiết bị khai thác mỏ bằng kim loại như các vì chống bằng thép, các thiết bị bơm nước

f Nước trong các đới ảnh hưởng của đứt gãy kiến tạo:

Kết quả nghiên cứu địa chất cho thấy trước đây hoạt động kiến tạo trong khu mỏ xảy ra tương đối mạnh mẽ, đã phát hiện được một số đứt gãy như thuận Mông Dương, đứt gãy nghịch Quảng Lợi (FQL), FA, FE, FD, FC, FG, FH Biên độ dịch chuyển của các đứt gãy từ 10  120m, đới phá hủy rộng từ 20m đến 100m Nham thạch trong đới bị cà nát vỡ vụn, các vật chất lấp nhét là vật liệu sét, nên mức độ chứa nước, thấm của các đới phá hủy kiến tạo không lớn hơn so với nơi đất đá ổn định Theo tài liệu bơm nước thí nghiệm lỗ khoan 13 trong đứt gãy Mông Dương tỷ lưu lượng và hệ số thấm trung bình rất nhỏ (qT B= 0,0019l/ms, KT B= 0,00013m/ng lỗ khoan 712 bơm trong đứt gãy FA , tỷ lưu lượng trung bình qT B = 0,0044l/ms, KT B = 0.00427m/ng)

1.3.2 Vị trí công trình

Lò xuyên vỉa mức -400 khu Đông nối thông khu Trung Tâm và khu Đông Bắc Mông Dương Lò được đào theo hướng dốc lên 3000

Tổng chiều dài đường lò là 350m Đoạn lò thiết kế đào qua cát kết dài 80m

1.3.3 Quy mô nhi ệm vụ của công trình

Đường lò được thiết kế với mục đích vận tải than, thiết bị máy móc Sản lượng thông qua đường lò là 200000 tấn/năm Thời gian tồn tại của đường lò là 12 năm

MD.06 MD.05

15

9.52

MD160 76.80

F D

V

V.4

V.N(5)

V N (5 )

V.M(6)

V.M(6)

V.L(7)

V.K(8)

V.K)

V.G(9)

0.8m 0.8m

0.8 m

V.K(8) V.G(9)

V.II(11) V.II(11)

V.Ha(10a)

V.3 V.O(4)

V.3a

F.H

F.E

V.Ha(10a)

LK-L77 44.52

Hình 1.3 Mặt cắt địa chất đường

lò xuyên vỉa mức -400 khu Đông

Hình 1.1 Vị trí đường lò xuyên vỉa khu Đông mức -400, chiều dài 350m (tỷ lệ 1:2000) Hình 1.2 Vị trí đường lò trên mặt cắt dọc (tỷ lệ 1:2000)

350 300

250 200

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT 2.1 Xác định kích thước tiết diện của đường lò

2.1.1 Lựa chọn hình d ạng tiết diện ngang c ủa đường lò

Việc lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang đường lò hợp lý chính là một trong những giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểu khối lượng công tác đào Trong đá có độ ổn định cao, nếu chọn được hình dạng mắt cắt ngang hợp lý có thể không cần sử dụng đến kết cấu chống

Hình dạng đường lò được lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố:

- Áp lực đất đá xung quanh công trình Căn cứ vào dạng và độ lớn của áp lực đất

đá xung quanh công trình ngầm ta có các dạng mắt cắt ngang phù hợp (hình 2.1) Khi có

áp lực nóc là chủ yếu thì hình dạng đường lò là hình vòm tường thẳng một tâm Khi có áp lực nóc và áp lực hông hình dạng đường lò là hình móng ngựa Khi có áp lực ở cả bốn phiá thì đường lò có dạng hình tròn Khi có áp lực ở cả mọi phía không đều nhau nhưng đối xứng thì chọn đường lò có dạng hình elip Khi áp lực nóc nhỏ ta chọn đường lò có dạng hình thang hoặc hình chữ nhật

- Thời gian tồn tại của công trình

- Chức năng, nhiệm vụ, kết cấu chống và vật liệu chống đường hầm

- Phương pháp thi công và trang thiết bị phục vụ thi công

- Các yêu cầu về kỹ thuật

Do đường lò thiết kế là đường lò xuyên vỉa nên tải trọng tác dụng lên đường lò là tải trọng đối xứng, có áp lực nóc và áp lực hông đối xứng qua trục thẳng đứng của đường

lò nên ta chọn hình dạng tiết diện của đường lò có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt 1 tâm

Hình 2.1 Hình dạng đường lò theo áp l ực đất đá tác dụng lên đường lò [4]

b)

g) e)

d)

P

P P

P

P P

P P

2.1.2 Tính toán sơ bộ công tác vận tải

Sản lượng khai thác hàng năm của mỏ Mông Dương là A=200000 T/năm Khối lượng đất đá cần vận chuyển lên mặt đất thường lấy bằng 30% sản lượng khai thác Do đó:

 Tổng khối lượng cần vận chuyển qua đường lò trong 1 năm là:

Q = A + 0,3A Trong đó:

A – Sản lượng khai thác hàng năm của mỏ A= 200000 T/năm;

0,3A – Lượng đất đá thải trong quá trình khai thác

Thay số vào công thức trên ta có:

Q = 200000 + 0,3.200000 = 260000 T/năm

 Khối lượng vận chuyển qua lò trong 1 ngày đêm:

867 300

Q – Tổng khối lượng vận chuyển qua đường lò trong 1 năm, T;

300 – Số ngày làm việc trong 1 năm

2.1.3 Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò

a Lựa chọn thiết bị vận tải trong đường lò

Hiện nay trong mỏ sử dụng 2 loại phương tiện vận tải chủ yếu là băng tải và tàu điện

- Băng tải được sử dụng chủ yếu trong các đường lò dọc vỉa vận tải chính, lò xuyên vỉa Chiều dài làm việc của tuyến băng tải có thể từ 200m đến hàng chục km, độ dốc làm việc nằm trong khoảng 13⁰ ÷ 18⁰

- Tàu điện là hình thức vận tải không liên tục thường được sử dụng trong các đường lò bằng vận tải chính có độ dốc từ 3‰ ÷ 40‰

Do đó với đường lò xuyên vỉa có độ dốc 3‰, mỏ thuộc hạng 2 về khí và bụi nổ

ta sử dụng phương tiện vận tải là tàu điện ác quy AM-8 và goòng UVG-3 tấn với các

thông số kỹ thuật cho ở bảng sau (Bảng 2.1, Bảng 2.2):

1350

107 900

Hình 2.2 Kích thước goòng UVG-3 tấn

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của tàu điện AM – 8

Để phù hợp với thiết bị vận tải tàu điện goòng UVG-3 cỡ đường 0,9 m ta chọn

loại ray P24 và tà vẹt bê tông cốt thép tiết diện hình thang

Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của ray P24

Bảng 2.4 Đặc tính kỹ thuật của tà vẹt bê tông cốt thép

b Tính toán khả năng vận tải của đầu tàu điện

Khả năng vận tải của đầu tàu điện được tính theo các trường hợp sau:

- Tàu có tải khởi động lên dốc

w5

,1

1000.(

P Q

đx dt

bd



Trong đó:

P - Trọng lượng của đầu tàu, P = 8,8 tấn;

 - Hệ số bám dính giữa bánh xe với ray = 0,135;

wdt - Sức cản chuyển động của đầu tàu khi lên dốc wdt= 5kg/tấn;

wđx - Sức cản do độ dốc đường gây ra, wđx=1000.i, với i là độ dốc của đường xe

i = 3000;

J0 - Gia tốc mở máy, J0= 0,03m/s2;

Thay vào công thức (2.1) ta được:

T

03,0.1101000.3

5.5,1

135,0.1000.(

8,8

1000 (

Q

dc

h h



,T (2.2) Trong đó:

P - Trọng lượng của tàu, P = 8,8 T;

h

 - Hệ số bám dính của bánh xe với đường sắt khi xuống dốc h= 0,17;

w0 - Sức cản chuyển động của đầu tàu khi xuống dốc w0= 3kg/tấn;

wđc - Sức cản cân bằng wđc= 4kg/tấn;

a - Gia tốc của đầu tàu khi hãm, a = 0,0378

40

89,1.8,

lh - Chiều dài quãng đường hãm tàu theo quy phạm, lh = 40m;

Thay số vào công thức (2.2) ta được:

T

3 4 0378 , 0 110

17 , 0 1000 (

8 ,

 - Thời gian dừng tàu trong chu kỳ làm việc  = 20 phút;

L - Chiều dài quãng đường vận tải L = 1000 m;

vld - Vận tốc lâu dài của đầu tàu, vld  0 , 8 vkt= 0,8.1,89 =1,512m/s;

22 60 512 , 1

1000

52,0.25,1

c Xác định sản lượng vận tải của các loại đầu tàu điện trong một ngày đêm

 Xác định số goòng trong một đoàn tàu và trọng lượng hàng một chuyến

Căn cứ vào sức kéo của đầu tàu và loại goòng đã chọn ta xác định được số goòng cho một đoàn tàu (N) :

N=

0

G G

k - Hệ số chứa đầy goòng, k = 0,95;

V - Dung tích goòng, V = 3 m3;

1

 - Trọng lƣợng thể tích của đất đá sau khi nổ mìn,

42,12

84,2

29,

Qc  = 15.4,05 = 60,75 tấn

 Sản lƣợng vận tải của đoàn tàu trong một ngày đêm

Sản lƣợng mà một đoàn tàu vận tải đƣợc trong một ngày đêm đƣợc tính bằng công thức:

n Q

T

T n

cđ

v

L v

L

601

(2.10)

350.60

t - Thời gian dỡ tải t dt= 10 phút;

 - Thời gian đợi chất tải và tránh tàu  = 20 phút;

Thay số vào công thức (2.9) ta tính được:

T1c= 7 + 15 + 10 + 20 = 52 phút Thay số vào công thức (2.8) ta tính được số chuyến tàu trong 1 ngày đêm là:

2252

Q  = 60,75.22 = 1337 Tấn

d Yêu cầu sản lượng vận tải trong một ngày đêm của tuyến đường lò

Với yêu cầu về sản lượng thông qua của đường lò là 200000 tấn/năm ta xác định được yêu cầu về sản lượng thông qua tuyến đường lò trong một ngày:

N

Q k

Trong đó:

 - Hệ số vận tải khi khai thác  =1,35;

K - Hệ số tăng năng suất k= 1,2;

Q - Tổng khối lượng vận chuyển qua đường lò trong 1 năm

N - Số ngày làm việc trong năm N= 300 ngày;

Thay vào công thức (2.11) ta tính được:

1404300

260000

2,1.35,1

2.1.4 Xác định kích thước tiết diện ngang đường lò

Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn kích thước tiết diện sử dụng của đường lò

 Chiều rộng đường lò

n m

m C

A

B2  2 12 2 2 (m) (2.12) Trong đó:

A - Chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải trong đường lò, A= 1,35 m;

C - Khoảng cách an toàn giữa 2 đường xe, C = 0,3m;

m - Khoảng cách an toàn giữa lối người đi lại và tường, m2= 0,3m;

n - chiều rộng lối người đi lại, n = 0,6 m;

Ta có B = 2.1,35 + 0,3 + 2.0,35 + 2.0,3 + 2.0,6 = 5,5 m

 Chiều cao đường lò

Chiều cao đường lò cần bảo đảm các kích thước sau

+ Chiều cao đường lò tại vị trí tim lò

hv - Chiều cao vòm 2 , 75

2

5 , 5

Trong đó:

hđl - Chiều cao lớp lát, hđl = 0,2 m;

tp

h - Chiều dày tấm bê tông phủ rãnh nước, h tp = 0,06m;

H0 - Chiều cao tối thiểu lối người đi lại, H0= 1,8 m;

06 , 2 05 , 0 8 , 1 2 , 0

 Diện tích sử dụng của đường lò

Ssd = R22

2.1.5 Kiểm tra diện tích sử dụng đường lò theo điều kiện thông gió

a Lưu lượng gió đảm bảo cho khai thác

Lưu lượng gió cần thiết cho khai thác được xác định trên cơ sở sản lượng thông qua của đường lò và độ xuất khí của mỏ than

N

k A q

Trong đó:

A - Sản lượng thiết kế của mỏ, A = 200000 tấn/năm;

Q - Sản lượng gió cần thiết cho một tấn than,với mỏ thuộc hạng 2 về khí và bụi nổ thì q = 1,25 m3/tấn/phút;

k - Hệ số dự trữ, k = 1,5;

N - Số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày;

3

1250 300

5 , 1 25 , 1 200000

Vmin - Tốc độ gió tối thiểu trong đường lò, Vmin=0,3 m/s;

Vmax - Tốc độ gió tối đa trong đường lò, Vmax = 8 m/s;

V - Tốc độ gió trung bình trong đường lò;

s m S

Q V

sd

/13,160.5,18

125060

Vậy vận tốc gió trong đường lò phù hợp với vận tốc cho phép

2.2 Đánh giá phân loại khối đá bao quanh đường lò, xác định kích thước tiết diện đào

2.2.1 Đánh giá phân loại khối đá bao quanh đường lò

Đường lò thiết kế đi qua đá cát kết thường có màu xám tro, xám sáng, cấu tạo phân lớp dày, một số nơi cấu tạo khối, khe nứt phát triển, chỉ số RQD = 70%, chỉ số RMR = 45 Hạt từ mịn đến thô được gắn kết bằng xi măng silíc Các lớp đá cát kết ở khu Mông Dương có độ bền cao hơn ở khu đông bắc Mông Dương Trong các mặt cắt loại đá này ở khu Mông Dương chiếm tỷ lệ trung bình 42%, khu đông bắc Mông Dương chiếm khoảng 30% cột địa tầng Các lớp cát kết thường nằm ở khoảng cách giữa hai vỉa than Theo kết quả phân tích thí nghiệm cho chỉ tiêu cơ lý như sau:

Bảng 2.1 Chỉ tiêu cơ lý đất đá khu Đông Bắc Mông Dương [7]

 Phân loại khối đá bao quanh đường lò theo phương pháp RQD

RQD là chỉ số phản ánh mức độ nứt nẻ của khối đá, được xác định theo 1 tuyến khảo sát Sử dụng tỷ số giữa tổng chiều dài các lõi khoan có chiều dài không nhỏ hơn 10cm, khi đường kính lõi khoan là 5cm và chiều dài các đoạn lỗ khoan được khoan khảo sát Dựa vào quan sát thực nghiệm, Deere sắp xếp các khối đá ra làm 5 loại tương ứng

với các trị số RQD khác nhau như trong bảng sau (Bảng 2.2):

Bảng 2.2 Phân loại khối đá theo RQD của Deere [1]

 Phân loại khối đá bao quanh đường lò theo phương pháp RMR

RMR là chỉ số đánh giá khối đá có xét đến các yếu tố: độ bến nén đơn trục của

đá, lượng thu hồi lõi khoan (RQD), khoảng cách giữa các khe nứt, trạng thái của các khe nứt, điều kiện nước ngầm, tương quan giữa thế nằm của các lớp và hướng đào của công tình ngầm Dựa vào các yếu tố trên Bieniawski đã lập bảng phân loại khối đá như sau:

Bảng 2.3 Phân loại khối đá theo RMR của Bieniawski [1]

Bieniawski đã lập mối tương quan giữ các giá trị RMR với “thời gian tồn tại ổn

định” và “khẩu độ không chống” thể hiện trên Hình 2.3

Hình 2.4 Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống Theo Bảng 2.2 và 2.3 ta có thể đánh giá chất lượng khối đá mà đường lò đào qua

thuộc loại trung bình

Theo Hình 2.3 (Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống

của Bieniawski), với giá trị RMR = 45 thì khẩu độ không chống tối đa là 12m tương ứng với thời gian ổn định không chống là 24giờ

Từ sự đánh giá mức độ ổn định không chống của đường lò ở trên, dựa vào sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống cho công trình ngầm theo Cumming & Kendoski (1982)

(Hình 2.4) ta có thể lựa chọn sơ bộ kết cấu chống cho công trình ngầm

Hình 2.5 Sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống hợp lý cho công trình ngầm theo

Cumming & Kendorski 1982

Với giá trị RMR = 45, ta chọn kết cấu chống cho đường lò là mạng neo dày trung bình kết hợp với bê tông phun

2.2.2 Xác định kích thước tiết diện đào, tiết diện sử dụng

Như vậy qua các yêu cầu trên ta chọn đường lò có kích thước sử dụng với tiết diện ngang là hình vòm tường thẳng, chiều rộng B = 5,5 m chiều cao tường ht= 1,2 m chiều cao vòm hv= 2,75 m diện tích sử dụng đường lò Ssd= 18,5m2

Kích thước khai đào đường hầm: Lựa chọn sơ bộ ban đầu

- Chiều cao tường ht = 1,2m;

- Chiều rộng Bđ của công trình khai đào:

Bđ = B + 2.dbtp , m Trong đó:

2.3.1 Tính toán áp l ực mỏ tác d ụng lên đường lò

Đoạn lò cần thiết kế đào qua lớp đá cát kết có hệ số kiên cố f= 6 ÷ 8 Để đảm bảo

an toàn cho công tác tính toán áp lực đất đá và tính toán kết cấu chống giữ cho đường lò sau này ta lấy giá trị hệ số kiên cố của đá f = 6 để tính toán áp lực của đất đá lên kết cấu chống

Áp lực đất đá tác dụng lên kết cấu chống được xác định theo giả thiết về vòm áp lực của Protodiakonov – Tximbarevich [5]

300 1350 1236

900 350

600 300

5500 5600

Hình 2.7 Sơ đồ tính toán áp lực theo Tximbarevich

Theo G.S Tximbarevich, sau khi khai đào hai bên sườn khoảng trống cũng có thể

bị sụt lở, khi đó chiều rộng của vòm phá hủy nóc sẽ là 2a1 và được xác định theo công thức:

1



tg H a

Trong đó:

Bđ - Chiều rộng bên ngoài vỏ chống, Bđ=5,6 m;

a - Nửa chiều rộng khai đào, a = Bđ 2 , 8 m

Hđ - Chiều cao khai đào, Hđ= 4 m;

 - Góc ma sát trong,  arctg f arctg680o;

Thay số vào công thức (2.16) ta được:

m tg

2

80 90

4 8 , 2

a

6

15 , 3

Hình 2.8 Sơ đồ tính toán áp lực nóc theo GS Tximbarevich

Áp lực nóc phân bố đều trên nóc công trình được xác định theo công thức:

) / ( 26 , 2 5 , 1 53 , 0 84 , 2

b Áp lực hông tác dụng lên đường lò

Theo GS Tximbarevich sau khi khai đào khoảng trống, đá bị phá hủy 2 bên hông, trượt về phía khoảng trống gây ra áp lực lên tường chắn hay vỏ chống

Hình 2.9 Sơ đồ tính áp lực hông theo GS Tximbarevich

Khi đất đá ở nóc và hông là như nhau thì biểu đồ phân bố áp lực sườn có dạng hình thang với:

Áp lực hông tại nóc công trình: 

.2(22

2 1

2

tg H b q

q

Trong đó:

 - Khối lượng thể tích đất đá, = 2,84 T/m3;

Hđ - Chiều cao khai đào của đường hầm, Hđ = 4m;

b1 - Chiều cao vòm phá hủy; b10,53m,

453,0.22

84,

Hình 2.10 Sơ đồ tính áp lực nền theo GS Tximbarevich

Áp lực nền được tính dựa vào giả thuyết Tximbarevich:

N

E F

po

x o

2a 2a 1

Hđ - Chiều cao khai đào của đường hầm, Hđ = 4m;

b1 - Chiều cao vòm phá hủy; b10,53m,

xo - Chiều sâu tác dụng của áp lực nền, m;

90

2

2

90

.

2 2

m tg

tg tg

tg H b x

đ

2

80901

2

8090

453,0

2

901

2

90

4 4

4

4 1

8090

2

00027,

0.84,22

8090

00027,

0.453,0

tg tg

tg Q

) / ( 10

10.14,12

8090.10.3,12

Sau khi tính toán ta thấy áp lực nền rất nhỏ có thể bỏ qua

2.3.2 Lựa chọn k ết cấu chống giữ cho đường lò

Việc tính toán lựa chọn loại kết cấu chống cố định cho đường lò dựa vào các điều kiện, thông số sau:

- Tính chất cơ lý của đất đá xung quanh đường lò, liên kết giữa các khối đá xung quanh

- Đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn khu vực công trình đi qua

- Thời gian tồn tại của công trình

- Vật liệu làm vỏ chống phải sẵn có, dễ tìm kiếm, dễ vận chuyển

- Đơn giản, dễ thi công

Lò xuyên vỉa mức -400 khu Đông được thiết kế phục vụ cho công tác vận chuyển khoảng sản, thiết bị, máy móc, thời gian tồn tại là 12 năm Với điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn đã mô tả ở (Chương 1) và đánh giá phân loại khối đá bao quanh đường lò ở (Chương 2) Ta lựa chọn kết cấu chống cho công trình là vì neo bê tông cốt thép Sika Rokkon kết hợp bê tông phun Ưu điểm của vì neo bê tông cốt thép Sika Rokkon:

+ Lắp đặt dễ dàng và là kết cấu chống có hiệu quả cao tương ứng với tuổi thọ lâu bền

+ Neo chất dẻo có khả năng mang tải cao trong điều kiện đá trung bình và cứng,

có khả năng mang tải ngay sau khi lắp đặt (thời gian đông kết của chất dẻo rất ngắn) + Có thể áp dụng biện pháp ứng suất trước đối với loại neo dính kết trên toàn bộ chiều dài thân neo

2.4 Xác định các thông số của kết cấu chống vì neo Bê tông cốt thép Sika Rokkon kết hợp với Bê tông phun

2.4.1 Giới thiệu đ ặc tính về Sika Rokkon(C-VN)

+ Không chứa clorua: phát triển cường độ sớm mà không cần sử dụng clorua và tạo sự an toàn khi sử dụng với thép cấy bên trong

+ Bao bì hình con nhộng: giảm tối thiểu sự hao hụt vữa lỏng đối với các lỗ khoan trên trần và trong tình trạng nước đang chảy

 Thông số sản phẩm

- Đường kính thông

thường của sản phẩm

35mm, 38mm (tiêu chuẩn), các đường kính khác sẽ được cung cấp khi có yêu cầu

- Chiều dài thông thường

- Lưu trữ Giữ nơi khô ráo Sika Rokkon (C-VN) chưa sử dụng

phải được giữ trong bao bì nguyên thủy để tánh tiếp xúc với không khí

3 giờ: >15 Mpa, tiêu chuẩn ASTM C-349

- Ảnh hưởng về nhiệt độ Vữa đã đông cứng không dễ cháy và sẽ giữ nguyên độ

tin cậy khi nhiệt độ lên đến 200oC

 Thông tin về sức khỏe và an toàn

- Sinh thái học Không được đổ bỏ vào nước

- Vận chuyển Không nguy hiểm

- Đổ bỏ chất thải Theo quy định của địa phương

- Lưu ý Sika Rokkon (C-VN) là chất hút ẩm, gốc xi măng do đó

mang tính kiềm Mang găng cao su khi thi công Nếu văng vào mắt, rửa ngay lập tức bằng nước sạch

Hình 2.11 Bao bì sản phẩm Sika Rokkon

2.4.2 Tính toán thông s ố vì neo

a Chiều dài neo

Chiều dài neo tính theo nguyên lý treo đƣợc xác định theo điều kiện giữ đầu neo ở ngoài giới hạn của vùng đất đá bị phá huỷ: vòm phá huỷ, sập lở cục bộ hay lớp đất đá do

nổ mìn [1]

k z

Trong đó:

lk - Chiều dài phần đuôi neo nhô vào trong lò, chọn lk = 0,1 m;

lz - Chiều dài khóa neo,chọn lz = 0,4 m;

b1 - Chiều cao vòm phá huỷ, b = 0,53m;

b Khả năng mang tải của neo

 Tính theo khả năng chịu tải của cốt neo [1]

lv c k

 Pn1 = 3,14.10-4.270.102.0,9 = 7,6 T

 Tính theo lực bám dính của cốt neo với bê tông [1]:

lvz z z a n

P2    , T (2.25) Trong đó :

dn - Đường kính cốt thép, dn = 0,02m;

a - Lực bám dính giữa cốt thép và bê tông, a=7,3Mpa =730 T/m2;

lz - Chiều dài phần khoá neo, lz = 0,4 m;

kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khoá neo, kz = 0,55;

klvz - Hệ số tính kể đến điều kiện làm việc của khóa neo,klvz = 0,8;

Thay số vào (2.25):

Pn2 =  0,02 730.0,4.0,55.0,8 = 8,07 T

 Tính theo lực bám dính của chất kết dính với thành lỗ khoan[1]

lvz z z o lk

 - Lực bám dính giữa Sika Rokkon và đất đá sau 3h, 2=150T/m2;

lz - Chiều dài phần khoá neo, lz = 0,4 m;

kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khoá neo, kz = 0,55;

klvz - Hệ số tính kể đến điều kiện làm việc của khóa neo,klvz = 0,8;

Thay số vào (2.26) có:

P3 =  0,042.150.0,4.0,55.0,8 = 3,48 T

Từ khả năng chịu tải thấp nhất của vì neo được xác định theo 3 điều kiện trên, thiết kế chọn ra giá trị nhỏ nhất trong 3 giá trị đó để tính toán Cụ thể tính toán ở trên thiết kế chọn ra được Pn = Pn3 = 3,48 T

c Khoảng cách giữa các neo

Khoảng cách giữa các thanh neo theo phương ngang và phương dọc đối với phần vòm của đường lò lấy theo trị số nhỏ nhất trong các điều kiện sau:

 Theo điều kiện tạo thành vòm sập lở

 l B 

C

q k l

ln - Chiều dài neo, ln= 1,5 m;

B - Chiều rộng khai đào đường lò, B = 5,6 m;