Nghiên cứu các giải pháp nâng cao tốc độ đào hầm (lò) có tiết diện vừa và nhỏ có chiều dài lớn, trong đất đá tương đối vững chắc

Tính cấp thiết của đề tài Những năm gần đây, việc xây dựng công trình ngầm ở nước ta có những bước phát triển nhất định trong việc xây dựng các đường lò trong mỏ, xây dựng các công trìn

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Phạm Đăng Tuyến

g Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các hình vẽ

Danh mục các bảng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG

1.1 Tổng quan về công tác xây dựng công trình ngầm trên thế

2.1.2.1 Ảnh hưởng của độ cứng của đất đá đến kích thước hầm

2.1.2.3 Ảnh hưởng của vùng đất đá bị phá hủy quanh đường hầm

2.1.3.2.1 Ảnh hưởng của số lượng máy xúc tới tốc độ đào 21

2.1.5 Ảnh hưởng của điều kiện làm việc tới tốc độ đào hầm (lò) 38

2.1.5.2 Tốc độ tối thiểu dịch chuyển của luồng không khí trong

2.1.5.4 Lượng khí thải do động cơ đốt trong làm việc trong hầm 41 2.1.6 Ảnh hưởng của công tác tổ chức lao động tới tốc độ đào hầm 42

2.2 Tổng quan về các giải pháp nâng cao tốc độ đào hầm (lò)

có tiết diện vừa và nhỏ có chiều dài lớn trong đất đá tương đối vững chắc

44

CHƯƠNG 3 THỰC TRẠNG VỀ CÔNG TÁC ĐÀO HẦM

(LÒ) CÓ TIẾT DIỆN VỪA VÀ NHỎ CÓ CHIỀU DÀI LỚN

TRONG ĐẤT ĐÁ TƯƠNG ĐỐI VỮNG CHẮC

45

3.2 Các nguyên nhân hạn chế tốc độ đào 53

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO

TỐC ĐỘ ĐÀO HẦM (LÒ) CÓ TIẾT DIỆN VỪA VÀ NHỎ

CÓ CHIỀU DÀI LỚN TRONG ĐẤT ĐÁ TƯƠNG ĐỐI VỮNG

CHẮC

61

4.1 Đặc điểm của công nghệ thi công đường hầm có tiết diện vừa và nhỏ có chiều dài lớn trong đất đá tương đối vững chắc 61 4.2 Đề xuất giải pháp thi công đường hầm có tiết diện vừa và

nhỏ có chiều dài lớn trong đất đá tương đối vững chắc 62

4.2.1.1 Phân tích lựa chọn các chỉ tiêu thành lập sơ đồ khoan nổ

Hình 2.1 Ảnh hưởng của độ cứng đất đá đến chỉ tiêu khoan 17

Hình 4.2 Mối quan hệ giữa lượng thuốc nổ đơn vị và công phá

hủy cơ học của đá

67

Hình 4.3 Mối quan hệ giữa lượng thuốc nổ đơn vị và khoảng

cách giữa các khe nứt

67

Hình 4.4 Biến đổi của lượng thuốc nổ đơn vị với góc nghiêng

giữa trục lỗ khoan và các mặt phân cách

68

Hình 4.12 Sơ đồ bố trí thiết bị trong công nghệ đào lò sử dụng

xe khoan tamrock 1F/E50 và máy xúc 1PPN-5

92

Bảng 2.1 Bảng đặc tính cơ bản của một số công trình thủy điện vừa

và nhỏ

45

Bảng 3.1 Tình hình thực hiện kế hoạch đào lò chuẩn bị tại một số

mỏ than hầm lò chính vùng Quảng Ninh giai đoạn 1981 -:- 1985

49

Bảng 3.3 Tốc độ đào lò trung bình năm 2011 của một số mỏ than

trực thuộc Vinacomin

55

Bảng 4.1 Bảng phân loại đá của Áo theo Rabcewicz, Pacher và

Golser

66

Bảng 4.3 Bảng đặc tính kỹ thuật của một số loại máy khoan cầm tay 75

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Những năm gần đây, việc xây dựng công trình ngầm ở nước ta có những bước phát triển nhất định trong việc xây dựng các đường lò trong mỏ, xây dựng các công trình ngầm nhà máy thủy điện, xây dựng các công trình hầm giao thông, các công trình ngầm quân sự, Nhiều thiết bị đào hầm, xây dựng

vỏ chống đã được nhà nước, đơn vị thi công đầu tư, đội ngũ kỹ sư và công nhân kỹ thuật đã được đào tạo, nhiều kinh nghiệm thực tế đã được đúc kết Theo quy hoạch phát triển ngành Than đến năm 2020 (65 triệu tấn) và có xét tới triển vọng đến năm 2030 (75 triệu tấn) Trong giai đoạn tới, theo yêu cầu phát triển của ngành Than cần xây dựng hàng ngàn km đường lò khai thông và lò chuẩn bị Để ngành Than có bước phát triển mới, đáp ứng được yêu cầu to lớn trước mắt và lâu dài, cần phải tiến hành đồng bộ các giải pháp

về kỹ thuật, công nghệ, kinh tế trong việc nâng cao tốc độ đào chống lò ngay

cách vô thức, nên chỉ trong vài năm, với tốc độ phát triển xe máy mỗi năm tăng 14 -:- 15% như hiện nay thì việc đi lại sẽ bị ách tắc, tai nạn giao thông càng trầm trọng lò điều khó tránh khỏi Để giải quyết vấn đề này cần có sự đầu tư một cách thoa đáng về công nghệ khoa học kỹ thuật, công nghệ trong các lĩnh vực xây dựng công trình ngầm

Việc phát triển kinh tế của đất nước trong đó có đóng góp to lớn của ngành điện lực đặc biệt là những công trình thủy điện đã được xây dựng như: thủy điện Nà Lơi, Ngòi Phát, Chu Linh- Cốc San, Rào Quán, Nậm Mu Một vấn đề đặt ra cho các nhà nghiên cứu, các nhà thiết kế xây dựng công trình ngầm là rút ngắn thời gian thi công xây dựng các công trình Nâng cao tốc độ đào hầm (lò) là một trong những nhân tố có tác dụng quyết định đẩy nhanh tiến độ xây dựng công trình ngầm, giảm chi phí xây dựng công trình và đưa công trình vào sản xuất, hoạt động, nâng cao hiệu quả kinh tế

2 Mục đích nghiên cứu

Trên cơ sở thực tế về tốc độ đào hầm (lò) của ngành Mỏ, ngành Thủy điện, ngành Giao thông, sẽ lựa chọn được giải pháp phù hợp (về kỹ thuật, công nghệ, kinh tế) để nâng cao tốc dộ đào hầm (lò) có tiết diện vừa và nhỏ, chiều dài lớn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Những đường hầm (lò) có diện tích đào (Sđ) ≤ 18m2, có chiều dài L ≥

1000 m Được đào trong đá có độ bền nén 60 ÷ 100 MPa

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về các giải pháp về nâng cao tốc độ đào hầm (lò)

- Thực trạng về công tác đào các đường hầm (lò) có tiết diện nhỏ, chiều dài lớn

- Nghiên cứu các giải pháp nâng cao tốc độ đào hầm (lò) có tiết diện vừa

và nhỏ có chiều dài lớn trong đất đá tương đối vững chắc

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với khảo sát hiện trường, thống kê và đánh giá thực tế, phân tích xu hướng và tổng hợp thành tài liệu, quy luật

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài là công trình nghiên cứu khoa học: giúp cho độc giả thấy được các giải pháp nâng cao tốc độ đào lò có tiết diện vừa và nhỏ, chiều dài lớn trong đất đá tương đối vững chắc và là cơ sở cho các công trình có tính năng tương

tự áp dụng vào thực tiễn sản xuất

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm: 04 chương với 92 trang, 12 bảng biểu, 12 hình và đồ thị Luận văn được hoàn thành ngoài sự lỗ lực của bản thân, còn được sự giúp đỡ của gia đình, các đồng nghiệp, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Xây dựng CTN và Mỏ - Công ty CP Tư vấn Đầu tư Mỏ và CN - Vinacomin, Phòng Kỹ thuật - Công ty TNHHMTV than Nam Mẫu – Vinacomin, Công ty xây dựng mỏ hầm lò 2 - Vinacomin và đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn khoa học GS.TS Nguyễn Quang Phích

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Quang Phích, người đã dành rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ trong suốt quá trình hướng dẫn tác giả làm bản luận văn này

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ - Khoa Xây dựng cũng như gia đình, các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM

TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các tiến bộ khoa học kỹ thuật đã được đưa vào ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nhiều lĩnh vực Khoa học kỹ thuật là công cụ hữu hiệu khám phá, phát hiện qui luật của tự nhiên v.v… Nó còn giúp cho việc nâng cao năng suất lao động, giảm được các công việc nặng nhọc, nhàm chán và mang lại hiệu quả kinh tế cao Trong xây dựng công trình ngầm, điều rất đáng quan tâm là tốc

độ đào hầm, năng suất lao động và giá thành đào Nâng cao tốc độ đào hầm là một trong những yếu tố quyết định tới việc rút ngắn thời gian đào hầm, nhanh chóng đưa công trình vào hoạt động, nâng cao được hiệu quả kinh tế do thời gian thu hồi vốn nhanh, giảm được giá thành công trình do tăng được năng

suất lao động, giảm được giá thành đào hầm

Vì vậy hiệu quả đào hầm hiệu suất cao là mục tiêu đặt ra cho công tác thiết kế, thi công các công trình ngầm, vì nó là chỉ tiêu tổng hợp đánh giá khả năng, trình độ tổ chức, tay nghề đội thợ và mức độ trang bị thiết bị kỹ thuật trong dây chuyền công nghệ đào chống Để đạt được mục tiêu này cần có các biện pháp lỹ thuật kết hợp với dây chuyền công nghệ hợp lý cũng như dây

chuyền thiết bị thích ứng nhằm tạo ra sự đồng bộ tối ưu

Đào hầm để đạt được hiệu suất cao đòi hỏi phải nâng cao hiệu quả của các thiết bị, giảm tiêu hao vật tư, năng lượng, là điều kiện tiên quyết cần thiết

để có được các kết quả thi công khả quan Tuy nhiên nếu không có các kỹ thuật, công nghệ thi công thích hợp và một hệ thống điều hành riêng biệt, phù hợp thì hiệu suất tiềm năng đó cũng không thể trở thành hiện thực được Chỉ với một quy trình công nghệ phù hợp cùng với việc tổ chức điều hành tốt

trong hệ thống đào hầm thì các thiết bị sử dụng mới có thể thực hiện được đầy

đủ mọi hiệu năng của nó

Thực tiền đào hầm trong ngành mỏ và xây dựng công trình ngầm hiện nay cho thấy, tuy đã có những trang thiết bị hiện đại nhưng tốc độ đào hầm vẫn còn là vấn đề cần nghiên cứu, đánh giá , giải quyết để có được các giải

pháp tối ưu về cả mặt kỹ thuật và kinh tế

1.1 Tổng quan về công tác thi công xây dựng Công trình ngầm trên thế giới

Lịch sử phát triển công trình ngầm được bắt đầu vào những năm 1860 ÷

1863 bằng việc xây dựng tuyến đường sắt ngầm dài 6,5 km ở London Tuyến đường sắt ngầm này được thi công bằng phương pháp lộ thiên Tuyến đường này được nhận một cái tên chính thức Metropolitan Railway (đường sắt thủ đô), rồi sau đó nhận cái tên ngắn là Metro Lý do đào lộ thiên không chỉ vì khi

đó phương pháp khiên đào mới được phát triển mà còn vì đầu tầu chạy bằng hơi nước Từ năm 1879, nhờ vào nhờ vào phát minh đầu tầu chạy điện của Werner von Siemens, mới cho phép các đường hầm ở độ sâu lớn hơn Ngày 18/12/1890, cũng tại London khánh thành tuyến đường sắt ngầm City and South London Railway, nối City Station và Stockwell Tuyến đường này được thi công bằng phương pháp đào ngầm

Từ năm 1897, đã có đường tầu điện ngầm trong khu trung tâm thành phố Boston, Bắc Mỹ Hệ thống này đã được thi công bằng nhiều phương pháp khác nhau

Trên lục địa Châu Âu, tuyến đường sắt ngầm thành phố sớm nhất được xây dựng tại thành phố Budapest (Hunggary) dài 3,75 km, trong thời gian từ

1894 đến 1896 Tiếp đó xuất hiện các tuyến tầu điện ngầm tại Paris năm

1900, ở Beclin năm 1902 Thành phố Matxcova bắt đầu xây dựng tuyến Metro vào năm 1935 và đến năm 1990 có tới 265 km đường với 140 ga Tại Châu Á, tuyến Metro đầu tiên được khánh thành năm 1927 ở Nhật Đến nay đã có mạng Metro dài 162 km trên 8 tuyến: Teito Rapid Transit Authority và 68 km trên 4 tuyến của mạng Tokyo – To Kotsu Kyoku Bắc Triều Tiên khánh thành tuyến Metro đầu tiên dài 7,8 km vào năm 1974; đến nay đã có 120 km với 102 ga Năm 1990, tuyến Metro đầu tiên được xây dựng tại Thượng Hải với chiều dài 16,1 km, 13 ga và tổng chi phí 168 triệu USD Đầu năm 1997, tại Bangkok Thái Lan đã khởi công xây dựng tuyến tầu điện ngầm đầu tiên gồm 2 tuyến hầm, một luồng tầu chạy, mỗi tuyến dài 10

km, với 9 ga, từ Nam Hualampong đến Huai Khwang, với tổng khinh phí thiết kế và xây dựng là 940 triệu USD Trên hòn đảo Singapore rộng 618

Km2, với 2,7 triệu dân đã có mạng Metro dài tổng cộng 67 km, 42 ga trong đó

12 ga dưới mặt đất Ngày nay, đã có trên 1100 thành phố có Metro hoạt động trên mọi Châu lục

Đường ôtô ngầm thành phố thông thường được áp dụng cho các khu vực

có mật độ xây dựng lớn, khi qua sông cũng như tại các nút giao thông cơ bản Ngày nay ở các nước phát triển, đường ôtô ngầm được xây dựng không chỉ với mục tiêu giải tỏa giao thông mà còn nhiều lí do khác nhau: đảm bảo quỹ đất cho xây dựng và khu cây xanh, loại bỏ được tác động gây ngăn cách giữa các khu phố, chống ồn, chống ô nhiễm đường phố, bảo vệ được các khu vực điều dưỡng, nghỉ ngơi các khu có phong cảnh đẹp và loại trừ được sự chia cắt giữa các nơi danh lam thắng cảnh

Đường đi bộ ngầm được xây dựng dành cho người đi bộ qua các ngã ba, ngã tư, đặc biệt ở các nút giao thông có mật độ lớn, những nơi không được phép đi bộ qua Đường đi bộ ngầm có thể xây dựng dưới đường phố, đường ô

tô, đường tàu hỏa, tàu điện hoặc dưới song, … Đường đi bộ ngầm đảm bảo sự qua lại an toàn và thuận tiện cho người không chỉ trong các thành phố mà còn được sử dụng cho các khu trường học, bệnh viện, các khu vực thể thao, văn hóa

Tại nhiều thành phố ở Chân Âu, đã xây dựng nhiều nhà để xe, ga ra ngầm Loại hình này không chỉ đáp ứng nhu cầu về chỗ đỗ xe hàng ngày của khách hàng mà còn giải quyết nhu cầu của dân trong phố Giải pháp này góp phần giữ gìn, bảo tồn kiến trúc cổ của thành phố, góp phần thực hiện loại bỏ giao thông cơ giới trong các khu phố cổ, bảo vệ được cảnh quan thành phố Một ví dụ điển hình là nhà để xe ngầm tại thành phố Giơ – ne – vơ, 4 tầng với

1450 chỗ để xe được xây dựng trực tiếp dưới hồ Giơ – ne – vơ Công trình này được hoàn thành năm 1972 có chiều dai 150m, rộng 70m và cao 11m, với tổng thể tích xây dựng là 100.000m3 Tại Paris đã xây dựng một nhà để xe ngầm dưới công viên thành phố với chiều dai 181m, rộng 30m, 5 tầng có thể chứa được 1900 xe con

Các ga ra ngầm cũng như các công trình ngầm đã nêu cũng đã được xem xét theo góc độ bảo vệ con người trong trường hợp cần thiết [21] Chẳng hạn trong nhà để xe ngầm ở Paris người ta dự kiến có thể chứa được 80.000 người trong thời gian ngắn, cần thiết Tại Cộng hòa Liên Bang Đức đã hoàn chỉnh các qui định kỹ thuật cơ bản cho các công trình ngầm cỡ lớn trong thành phố liên quan đến việc để xe và nhiều mục đích sử dụng khác nhau vào năm 1979 Trong thời kĩ chiến tranh tại các nước Thụy Sỹ, Thụy Điển, Phần Lan đã có nhiều công trình ngầm được xây dựng để bảo vệ con người và được sử dụng cho các nhu cầu khác Theo luật của Phần Lan thì mỗi khu phố có dân từ 10 –

30 ngàn người phải có các công trình ngầm phòng không với diện tích 1 – 3 triệu ha Đến nay nhiều thành phố đã có các công trình ngầm phục vụ các mục đích thể thao, văn hóa Cùng với hội thảo xây dựng ngầm được tổ chức ở

Hăm – Buốc là triển lãm giới thiệu công nghệ và các công trình ngầm đang được xây dựng trên Thế giới (15/9/1997 – 21/9/1997), đặc biệt là trung tâm văn hóa thương mại Geotrapolis khổng lồ của Nhật đang được xây dựng tại ToKyo [21]

Ngày nay, khắp nơi trên thế giới đều nhận thức rõ ràng là các công trình ngầm nói chung và đặc biệt là các công trình giao thông ngầm đã trở thành một bộ phận quan trọng trong hệ thống cơ sở hạ tầng của thành phố Giao thông ngầm đóng vai trò xương sống của mạng giao thông thành phố

Để sớm đưa các công trình ngầm vào khai thác sử dụng, hiện nay trên thế giới đã áp dụng nhiều thành tựu khoa học – kỹ thuật tiên tiến trong công tác xây dựng công trình ngầm để nâng cao tốc độ đào hầm

Năm 1981, những người xây dựng tàu ngầm Leningrat (Liên Xô) đã lập

kỷ lục thế giới về công tác đào hầm bằng khiên đào là 1253m hầm trong tháng (kỷ lục thế giới năm 1979 là 1070 m/tháng), tốc độ tối đa ngày là 48,21 m/ngày; tốc độ tối đa ca là 20,21m/ca; tốc độ tối đa giờ là 3m/giờ

Năm 1991, tại Trung Quốc đã lập kỷ lục đào hầm bằng tổ hợp TBM đạt

1000 m/tháng, tốc độ tối đa ngày là 35m/ ngày; tốc độ tối đa ca là: 15m/ca

1.2 Tổng quan về công tác thi công xây dựng Công trình ngầm tại Việt Nam

Từ cuối thế kỷ XIX, Thực dân Pháp đã xây dựng các công trình ngầm được xây dựng ngày càng nhiều, trên nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân

và tại nhiều miền của đất nước Ngoài các công trình ngầm truyền thống thuộc lĩnh vực khai thác tài nguyên khoáng sản, các chuyên gia xây dựng công trình ngầm đã tiến hành thiết kế, xây dựng và sử dụng và sử dụng nhiều loại công trình ngầm thuộc các lĩnh vực kinh tế quốc dân khác nhau như: các đường hầm giao thông đường bộ, giao thông đường sắt, các đường hầm phục

vụ cho quốc phòng, các đường hầm thủy công, thủy lợi, các đường hầm và công trình ngầm (Hòa Bình, Yaly, Sông Hinh,…) Trong tương lai Việt Nam đang chuẩn bị các dự án xây dựng công trình ngầm với nhiều công dụng trong thành phố, trong công nghiệp và lĩnh vực dân sinh, dân dụng khác Một số dự

án xây dựng các loại đường hầm giao thông thành phố (hệ thống tàu điện ngầm tại Thành phố Hồ Chí Minh, đường hầm giao thông Thủ Thiêm dưới song Sài Gòn, Thủ đô Hà Nội), đường hầm giao thông Bắc – Nam tuyến đèo Hải Vân, đường hầm giao thông Đèo Ngang, đèo Phú Gia,… Trong những năm gần đây, khi tốc độ phát triển đô thị tăng nhanh, việc giải quyết giao thông đô thị trở nên cấp bách nhất là Thành phố Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh Giao thông trên mặt đất hiện nay đã trở thành nan giải do thiếu sót của những người quản lí đô thị, các thành phố lớn ở Việt Nam không hình thành được mạng lưới giao thông công cộng, phương tiện cá nhân phát triển vô tổ chức nên chỉ trong một vài năm tới tốc độ xe máy phát triển mỗi năm tăng 14 – 15% như hiện nay thì việc đi lại sẽ bị ách tắc, tai nạn giao thông ngày càng trầm trọng là điều khó có thể tránh Để giải quyết giao thông đô thị phải có sự đầu tư thỏa đáng về khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực xây dựng công trình, xây dựng mạng lưới đường, nghiên cứu tổ chức quản lí tổ chức phương tiện Trong các việc đó thì việc thực hiện nghiên cứu tầu điện ngầm phải được bắt đầu ngay từ bây giờ vì muốn hình thành một mạng lưới tầu điện ngầm phải mất vài ba chục năm

Tóm lại, nhu cầu xây dựng ngầm ở nước ta trong những năm tới là rất cần thiết và cấp bách Trên đường ô tô Bắc – Nam cũng như các đường ngang phải xóa bỏ dần đường đèo, trên đường sắt phải nghiên cứu sửa chữa, gia cường các hầm cũ đồng thời phải xúc tiến nghiên cứu quy hoạch đường sắt cho tương lai Để có được sự kết hợp hài hòa trong mạng lưới chung giữa đường bộ và đường sắt không gây cản trở lẫn nhau, vì khi đã xây dựng ngầm

thì việc thay đổi rất khó khăn và tốn kém Trong các đô thị, ngoài việc nghiên cứu tổ chức lại giao thông trên mặt đất tại hai thành phố lớn, cũng cần nghiên cứu ngay khả năng phát triển giao thông dưới lòng đất

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, các tiến bộ khoa học kĩ thuật đã được đưa vào ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nhiều lĩnh vực Khoa học kĩ thuật là công cụ hữu hiệu khám phá, phát hiện các qui luật của tự nhiên, vũ trụ, nó giúp cho việc nâng cao năng suất lao động, giảm được các công việc nặng nhọc, nhàm chán và mang lại hiệu quả kinh tế cao Trong xây dựng mỏ và công trình ngầm, điều rất được quan tâm là nâng cao tốc độ đào hầm Đào là nhanh là một trong những yếu

tố quyết định tăng sản lượng khai thác hầm lò, nhanh chóng đưa các công trình vào hoạt động, nâng cao hiệu quả kinh tế do thời gian thu hồi vốn nhanh, giảm được giá thành đào lò là do tăng được năng suất lao động, giảm giá thành công trình

Lịch sử đào lò nhanh ở các ngành than nước ta những năm đầu thập kỉ

60, kho mỏ than Vàng Danh tiến hành thi công khôi phục và mở rộng nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô, đã tiến hành đào lò nhanh Một đội thợ đào lò của Liên

Xô đã sang và giúp mỏ đào các đường lò xuyên vỉa, lò than vận tải chính, đã đạt được tốc độ từ 150 ÷200 md/tháng (trong lò than) Sau đó Công ty xây lắp

mỏ của ta cũng tập trung thợ khỏe, giỏi và phương tiện thiết bị vật tư, với chế

độ bồi dưỡng ăn uống và điều kiện lao động tương tự, tiến hành đào nhanh tiếp các lò mà Liên Xô đã đào Kết quả đã đạt được những tốc độ đào như tốc

độ của Liên Xô đã đạt Tuy nhiên đào lò nhanh đòi hỏi cường độ lao động cao, thể lực thợ lò Việt Nam yếu nên nếu kéo dài thì không giữ được tốc độ như mong muốn Tiếp đó những năm 1977 ÷ 1978, mỏ than Mông Dương tiến hành khôi phục và mở rộng, có nhu cầu đẩy nhanh việc đào lò Bộ Điện

và Than đã giao cho phân viện nghiên cứu khoa học kĩ thuật than (nay là Viện

Khoa học công nghệ Mỏ) tiến hành thử nghiệm đào lò nhanh ở lò xuyên vỉa cánh Tây Mông Dương Cuộc thử nghiệm đã đạt được kết quả tốt, đã nâng được tốc độ trung bình lớn hơn 2 lần và rút ra được các kinh nghiệm, phương pháp tiến hành đào lò nhanh, để đội thợ đào lò xuyên vỉa cánh Tây Mông Dương tiếp tục đào lò nhanh và phổ biến kết quả và kinh nghiệm cho các nơi khác như: lò đá phân xưởng I khu 58 mỏ than Mạo Khê (1985) và hấp dẫn nước nhà máy thủy điện Hòa Bình Trong những năm 1980, ngành than còn phối hợp với Sở xây dựng tỉnh Quảng Ninh tiến hành đào nhanh hầm dẫn nước Diến Vọng, các mỏ các đơn vị đều gửi những đội đào lò mạnh nhất, giỏi nhất đến thi đua lập kỉ lục đào lò nhanh và đã đạt kết quả tốt

Qua những kết quả đào lò nhanh nêu trên, Viện nghiên cứu khoa học kĩ thuật Mỏ đã biên soạn tài liệu hướng dẫn việc lập phương án đi lò nhanh tại các xí nghiệp hầm lò mà Bộ Điện và Than đã ban hành năm 1984 [22]

Trong những năm gần đây, ở nước ta đã có nhiều công trình áp dụng công nghệ đào hầm tiên tiến, việc ứng dụng công tác đào lò nhanh vào các công trình điển hình: Thủy điện Hòa Bình, thủy điện Yaly, hầm Hải Vân, hầm đường Hồ Chí Minh, hầm đường bộ qua đèo Ngang đã cho những kết quả tốt rất rõ rệt, đảm bảo đầy đủ các tính năng kĩ thuật cũng như các chỉ tiêu về kinh

tế Cụ thể:

Tại công trình thủy điện Hòa Bình, nhờ áp dụng thiết bị công nghệ tiên tiến và tổ chức lao động hợp lí Năm 1985 đã nâng tốc độ đào hầm dẫn dòng thi công số 1 và số 2 (CT1, CT2) tiết diện 152m2 với tốc độ đào trung bình từ

50 m/tháng lên 70 m/tháng; tối đa có tháng đạt 95 m/tháng Năm 1986 đã nâng tốc độ đào hầm phụ IIBM2A (tiết diện 56m2) từ 60 m/tháng lên 105 m/tháng Năm 1987, nâng tốc độ đào hầm khoan phun Trại Nhãn (tiết diện 35m2) từ 80 m/tháng lên 120 mét/tháng

Tại công trình thủy điện Yaly, nhờ việc đàu tư thiết bị đào hầm hiện đại như máy khoan Tamrock, Boomer để khoan gương, máy cào vơ PNB-4D, máy xúc Toro-T400, ô tô Moaz và Volvo, máy khoan néo Boltec 335, máy phun bê tong Aliva AL-500, đã nâng tốc độ đào hầm dẫn nước DT-1 và DT-2

từ 80 m/tháng lên 120 m/tháng Năm 1997, việc đào các giếng nghiêng dẫn nước áp lực vào Tua-bin (góc nghiêng 760) là các giếng có điều kiện thi công rất khó khăn, đòi hỏi tiến độ gấp, nếu dùng các tổ hợp đào hiện có như KPN-4 của Liên Xô thì tiến độ phát điện có thể sẽ chậm 1 năm Vì vậy, Tổng Công ty Sông Đà đã đầu tư thiết bị khoan Robbins của Mỹ với giá 2,2 triệu Dollar để đào giếng, nhờ thiết bị này mà 4 giếng nghiêng mới đảm bảo tiến độ xây dựng, tốc độ đào giếng đường kính 2,4m là 10 mét/tháng (nếu đào giếng bằng thiết bị KPN-4 chỉ đạt 30 ÷ 35 mét/tháng và có những đoạn khó có thể thực hiện được

Tại hầm A-Roàng, 1 dự án đường Hồ Chí Minh do Tổng Công ty Sông

Đà thi công, nghiên cứu tài liệu khảo sát và hồ sơ thiết kế , các kỹ sư xây dựng công trình ngầm và mỏ thuộc Công ty Tư vấn xây dựng Sông Đà đã phát hiện hồ sơ thiết kế có nhiều điểm chưa hợp lí do công tác khảo sát còn

sơ sài, số liệu khảo sát còn thiếu Sau khi khảo sát bổ sung số liệu và tính toán lại kết cấu chính của hầm trung bình đã tăng từ 50m/tháng lên 70m/tháng Công ty Tư vấn xây dựng Sông Đà đã được chủ đầu tư (Ban quản lí dự án đường Hồ Chí Minh) và Bộ Giao thông Vận tải đánh giá cao và giao cho đơn

vị đảm nhận khảo sát thiết kế hầm A-Roàng 2 (trước đây Bộ Giao thông vận tải đã giao cho Công ty Tư vấn khảo sát thiết kế Trường Sơn thiết kế)

Tại dự án hầm đường bộ qua đèo Hải Vân do Tổng Công ty xây dựng Sông Đà thi công gói thầu phía Nam (gói thầu 1B) với chiều dài đường hầm chính là 2147m, tiết diện đào 89,9 m2 nhờ công tác chuẩn bị tốt, huy động các thiết bị và công nghệ tiên tiến, đặc biệt là công tác tổ chức lao động hợp lí; sử

dụng đội thợ có kinh nghiệm và trình độ kĩ thuật cao từ công trình Yaly, nên tốc độ đào hầm tối đa đạt 180 mét/tháng (phá các kỉ lục trước đây tại các hầm của Yaly là 120 mét/tháng), tốc độ đào tối đa ngày đạt 6 mét/ngày Đến ngày 30/6/2003, Tổng Công ty Sông Đà đã hoàn thành công tác đào hầm, vượt trước tiến độ đề ra là 4 tháng, được chủ đầu tư đánh giá rất cao và giao cho đào tiếp 900 mét hầm của gói thầu phía Bắc (gói thầu 1A) do liên danh CIENCO-5 và Hazama (Nhật Bản) thi công

Chương 2:

TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO TỐC ĐỘ ĐÀO HẦM (LÒ)

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ đào hầm (lò)

2.1.1 Ảnh hưởng của điều kiện địa chất đến tốc độ đào hầm (lò)

Công trình ngầm được xây dựng trong môi trường đất đá có nhiều đặc điểm khác nhau, vì vậy công tác xây dựng công trình ngầm không phải lúc nào cũng tiến hành dễ dàng, thuận lợi, bình thường Khi gặp các trường hợp như: nổ khí, nổ đá, bùng nền, chứa nhiều nước, vùng sụp đổ lớn, đá quá cứng, qua phay phá, qua hang hốc, v.v… thì việc xây dựng các công trình ngầm gặp rất nhiều khó khăn Trong phạm vi của đề tài nghiên cứu các biện pháp nâng cao tốc độ đào hầm (lò) có tiết diện vừa và nhỏ có chiều dài lớn trong đất đá tương đối vững chắc, chúng tôi chỉ đi xem xét một số yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn giải pháp đào và chống giữ công trình ngầm

2.1.2 Ảnh hưởng độ cứng của đất đá

2.1.2.1 Ảnh hưởng độ cứng của đất đá đến kích thước hầm (lò)

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu các mô hình tương đương đã xác định được ảnh hưởng của độ cứng đất đá đến trị số dịch chuyển cho phép của đường hầm theo công thức (2.1) và (2.2) [20]

K 1

f

H.1,5 4,5

- Đối với đỉnh vòm hầm:

5 , 1 f

B 2 d

K

Ở đây:

d1, d2 : trị số dịch chuyển vách và đỉnh hầm;

fK : độ cứng của đá theo Protodiakonov;

2.1.2.2 Ảnh hưởng của độ cứng đất đá đến các chỉ tiêu khoan

Các loại đá có độ cứng đất đá (f  10 theo phân loại của giáo sư Protodiakonov) sẽ gây nên khó khăn trong công tác khoan nổ mìn và phá vỡ đất đá, năng lượng dùng để phá vỡ đất đá cứng tăng, thời gian khoan các lỗ mìn trên gương tăng

* Theo Viện sĩ V.V Rjevxki, mức độ khó khăn để phá vỡ đất đá được tính theo công thức: [10]

K = 5.103.(n + k + ) Ai + 5.10-5 ; (2.3)

Trong đó:

n , k ,  : là giới hạn bền nén, kéo và trượt của đá;

Mức độ khó khăn được đánh giá bằng giá thành khoan, chi phí thời gian khoan và mức độ khó khăn khi phá vỡ (chỉ số k) Biểu đồ hình 2.1 biểu thị sự thay đổi các chỉ tiêu khoan theo độ bền (độ kiên cố) của đá [10]

* Theo giáo sư Protodiakonov, số lỗ mìn trên gương phụ thuộc vào độ cứng đất đá được tính theo công thức:

S

f 2.7.

Trong đó:

n : số lỗ mỡn trờn 1 m2 gương hầm;

Chiều sõu lỗ mỡn phụ thuộc vào tiết diện đào, loại đỏ, cỏch đột phỏ (nờm hay song song); … do vậy nếu cựng tiết diện như nhau, đỏ càng cứng, khối đỏ càng ổn định thỡ người ta cú thể đào đoạn lũ dài hơn mà khụng sợ sập lở

Hình 2.1 ảnh hưởng của độ cứng đất đá đến các chỉ tiêu khoan

2.1.2.3 Ảnh hưởng của vựng đất đỏ bị phỏ huỷ quanh đường hầm (lũ)

Khi đào hầm trong đất đỏ, hiện tượng phõn bố lại trạng thỏi ứng suất đó làm biến đổi tớnh chất biến dạng, chuyển dịch của khối đỏ quanh đường hầm Khi xung quanh đường hầm tạo thành vựng phỏ huỷ cú bỏn kớnh lớn hay vựng biến dạng khụng dừng theo thời gian sẽ tạo nờn điều kiện địa-cơ phức tạp cho xõy dựng cụng trỡnh ngầm Trong trường hợp tổng quỏt, quanh đường hầm hỡnh thành 3 vựng [5]

Vùng 1: Vùng phá huỷ hoàn toàn Đất đá vùng này bị phá huỷ, mất liên

kết, trở thành rời như môi trường rời

Vùng 2: Vùng sau trạng thái giới hạn Tính biến dạng và độ bền không

đồng đều Quá trình biến dạng đất đá vùng này kèm theo sự nở thể tích

Vùng 3: Vùng trước trạng thái giới hạn Sức kháng của đất đá chưa đạt

giới hạn Biến đổi thể tích của đất đá nhỏ (coi như không xảy ra)

Trên cơ sở xem xét, phân tích ảnh hưởng này để chọn giải pháp đào chống hợp lý đề đảm bảo sự bền vững của đường hầm

Trong thực tế, người ta sử dụng phương pháp đào hầm dẫn, sau đó mở rộng đường hầm đến biên thiết kế Vấn đề đặt ra là hầm dẫn đào ban đầu có kích thước là bao nhiêu cho phù hợp?

Các nhà khoa học đã giải bài toán ngược của cơ học đá theo lý thuyết biến dạng sau trạng thái giới hạn Bài toán cần thoả mãn điều kiện là: đường

lò đào ban đầu với bán kính bo phải cho phép hình thành vùng biến dạng phá huỷ hoàn toàn (vùng i) quanh nó có bán kính b1 đúng bằng bán kính thiết kế của đường hầm cần đào (btk) [10] tức là: btk = b1 ; b1 = b0.M  b0 =

2.λ 1

0

ξ.A

1 β R R 1

2.λ

R p D

1

2 1 1

1

.

2 3

2

2 1

R A

Trong đó:

R, Ro - độ bền nén của đá và độ bền nén còn lại của đá ở vùng phá hủy hoàn toàn;

P - áp lực tác dụng lên vỏ chống (phản lực của vỏ chống; trong trường hợp không chống thì p = 0);

 - hệ số mô-đun biến dạng của đá vùng biến dạng sau biến dạng và vùng trước giới hạn

2 2

.

1

;

Q = .h; h - là chiều sâu đặt công trình ngầm

* Từ những phân tích trên đây cho thấy: khi đào hầm gặp các loại đất đá khác nhau thì tốc độ hầm sẽ khác nhau Tuy nhiên vấn đề này cũng được xem xét ở trong từng trường hợp cụ thể thì khi đào đá rắn thì khoan, nổ tốn thời gian hơn, song khâu chống lại tốn ít thời gian, ngược lại khi đào đá mềm yếu, công tác khoan nổ tốn ít thời gia, xong chống lại mắt nhiều thời gian, nên vẫn

có trường hợp xảy ra là các điều kiện khác nhau có thể vẫn có tốc độ đào như nhau, nếu phối hợp các yếu tố công nghệ và kỹ thuật tốt

2.1.3 Ảnh hưởng của thiết bị tới tốc độ đào hầm (lò)

Muốn nâng cao tốc độ đào hầm phải có đầy đủ thiết bị vật tư, năng lượng ở mức tối thiểu để đảm bảo thực hiện thông suốt dây chuyền công nghệ

và muốn có tốc độ cao phải cơ giới hóa dây chuyền nhất là các khâu nặng nhọc như: khoan, xúc bốc, vận tải

2.1.3.1 Thiết bị khoan

Việc lựa chọn máy khoan cần phải căn cứ vào số lượng và chủng loại máy có thể có được, điều kiện đường hầm (mỏ địa chất, kích thước hầm, địa chất cấu tạo, địa chất công trình, địa chất thủy văn,…), con người sử dụng máy và yêu cầu tốc độ đào hầm

Số lượng máy khoan xác định theo công thức: [4]

k k k v t

l N n

.

.

Trong đó:

nk - số máy khoan cần thiết;

Số lượng máy khoan phụ thuộc vào tốc độ đào hầm:

v

n L

t CK t k

2 , 7

Kết quả tính toán số lượng máy khoan cũng còn phải được kiểm tra lại theo diện tích gương, điện áp, công suất nguồn điện cung cấp

2.1.3.2 Thiết bị xúc bốc vận tải

Trên cơ sở số lượng, chủng loại, đặc tính kỹ thuật của các thiết bị xúc bốc vận tải, tính chất cơ lý của đất đá và diện tích tiết diện ngang đường hầm

Để chọn thiết bị xúc bốc vận tải

2.1.3.2.1 Ảnh hưởng của số lượng máy xúc đến tốc độ đào:

Số lượng máy xúc cho một gương đào được xác định theo công thức:

K x x

P t

V n

.

Trong đó:

V - khối lượng đất đá nở rời cần xúc trong 1 chu kỳ, (m3);

Khối lượng đất đá bình quân cho một chu kỳ lại phụ thuộc vào tốc độ đào hầm, được xác định theo công thức:

t ck

n

n n

K S v V

.

.

 ; (m3) (2.10)

Trong đó:

v - tốc độ đào hầm nhanh cần đạt, (m/tháng);

nt - số ngày làm việc trong tháng

2.1.3.2.2 Ảnh hưởng của số lượng goòng vận chuyển đến tốc độ đào:

Số lượng goòng vận chuyển được xác định theo công thức: [5]

goong m

x

CK x SC

goong

V t t

t t V K n

KSC - hệ số tính đến sự cố, goòng phải đi sửa chữa, KSC = 1,2 + 1,3;

V - khối lượng đất đá phải vận chuyển, (m3);

tx - thời gian quy định cho xúc 1 chu kỳ, tx = 0,3 tCK, (giờ);

tCK - thời gian chuẩn kết cho công tác xúc bốc vận tải,

tx - thời gian bình quân xúc đầy một goòng;

Vg- thể tích thùng xe có tính hệ số nở rời và hệ số chất tải goòng;

tm - thời gian trao đổigoòng

* Từ những kết quả trên đây có thể rút ra những nhận xét như sau: thời gian chu kỳ đào lò phụ thuộc vào số lượng, tính năng kỹ thuật của các thiết bị khoan, xúc, vận tải và chất lượng của từng khâu công tác cũng ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ đào hầm

2.1.4 Ảnh hưởng của công nghệ tới tốc độ đào

Phương pháp đào hầm rất đa dạng tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, trang thiết bị, trình độ của cán bộ, công nhân Đa số các hầm

thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông, hầm mỏ đều nằm trong đá cứng,( cũng là phạm vi của đề tài (phương pháp khoan nổ mìn)

Khi thi công hầm bằng khoan nổ mìn có thể áp dụng phương pháp đào toàn tiết diện, đào hầm dẫn hoặc đào chia bậc Việc chọn phương pháp đào được xác định bởi điều kiện địa chất công trình cụ thể và diện tích tiết diện ngang của hầm, việc chọn công nghệ đào hầm có ảnh hưởng rất lớn vào tốc

độ đào

2.1.4.1 Công nghệ khoan nổ mìn

Đối với công nghệ đào hầm bằng phương pháp truyền thống khoan nổ mìn thì công nghệ khoan nổ mìn ảnh hưởng lớn đến hệ số thừa tiết diện (đường biên đào vượt quá biên thiết kê)

Khi hệ số thừa tiết diện càng tăng thì khối lượng đất đá phải xúc càng lớn, chi phí bê tông vỏ chống càng nhiều dân đến giá thành công trình cao, tốc

độ đào hầm giảm, ổn định của công trỉnh ngầm phần nào cũng bị giảm

Để giảm hiện tượng thừa tiết diện, cần thiết phải lựa chọn hướng của lỗ khoan (góc nghiêng lỗ khoan), cũng như kiểm soát được quá trình nạp thuốc vào trong lỗ khoan và điều khiển nổ

2.1.4.1.1 Tính toán các thông số chỉ tiêu khoan nổ:

+ Lượng thuốc nổ đơn vị q (kg/m 3 ) theo công thức của Pokrovxki:

f f

 ;

lk - là chiều sâu của lỗ khoan, (m);

S - là tiết diện đào của hầm, (m2) ;

e - là hệ số phụ thuộc loại thuốc nổ

Đối với hầm có tiết diện lớn thì q = (1,21,5).q1.f1.e.kd, (kg/m3)

+ Chiều sâu lỗ khoan theo Pokrovski:

* Thời gian chu kỳ đào:

TCK = TK = TX = TPhụ ; (giờ)

v n k

l N K

.

.

1 1



Trong đó:

N : số lỗ khoan toàn gương (kể cả lỗ không mang thuốc);

l : chiều sâu lỗ khoan, (m);

k1 : hệ số làm việc đồng thời của các máy khoan;

n1 : số máy khoan làm việc đồng thời ở gương;

v : tốc độ khoan của một máy trong một đơn vị thời gian m/giờ

* Thời gian nạp mìn: (giờ)

a

t N

t N  .' ;

Trong đó:

t’ : thời gian nạp một lỗ mìn, (giờ);

a : số lỗ mìn một công nhân nạp được;

* t x thời gian xúc hết đá trong một chu kỳ đào: (giờ)

P

l S k

P : năng suất máy xúc đá, (m3/giờ)

* Thời gian các công đoạn phụ trợ:

TPhụ = tThông gió + tDọn gương + t(vun+gom đá) ;

t t a

t N v n k

l N



 sin . . . .sin.

'

2 1

n k N

t t a

t N T

l

vun tgio CK

.

sin

'

0 2







b

B S C S q

2.1.4.1.2 Ảnh hưởng của thứ tự nổ mìn đến tốc độ đào hầm:

Khi lập hộ chiếu nổ mìn cũng như khi triển khai hộ chiếu cần phải lưu

ý đến những nguyên lý sau:

Đới nổ mìn: Thuốc nổ tạo ra xung quanh lỗ mìn gồm 3 đới khác nhau:

+ Đới thoát, ở gần khối thuốc nhất, trong phạm vi đó đất đá bị thổi ra ngoài + Đới nứt nẻ, ở vòng gần sát và quanh lỗ mìn

+ Đới rung ở vòng ngoài bao quanh đới nứt nẻ, điều đáng lưu ý là sau khi khối thuốc nổ, đất đá còn rung tiếp tục từ 20 đến 50ms Nếu các phát mìn gần nhau nổ cách xa nhau >50ms thì "đới rung" trở về trạng thái cân bằng, nhưng nếu cách nhau 20- 30ms, khi đó đới rung còn đang rung sẽ có tác dụng cộng hưởng 2 đới rung và làm cho đới này cũng bị phá vỡ, làm nâng cao hiệu quả nổ nlìn, giảm chấn động, không gây đổ lò, không tạo tình trạng văng đất

đá quá xa

Người ta áp dụng đặc tính này để bắn mìn vi sai Bắn mìn vi sai là sử dụng các kíp nổ vi sai, có độ chậm gây nổ cách nhau hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn giây, để tạo ra tác dựng cộng hưởng của các làn sóng nổ ở các đới khác nhau của đất đá xung quanh lỗ mìn, nhằm nâng cao hiệu quả nổ mìn, giảm chấn động, giảm văng đất đá giảm đổ lò, giảm cỡ hạt đất đá sau nổ mìn

Để tính các độ chậm vi sai giữa các lỗ mìn, có thể sử dụng công thức kinh nghiệm [5] sau:

t = A W ; (miligiây) (2 15)

Trong đó:

t : là khoảng thời gian vi sai giữa 2 lỗ mìn;

A: là hệ số độ chậm, phụ thuộc hệ số kiên của đất đá (miligiây/m);

Đường kháng nhỏ nhất: khối mìn với áp lực cao có xu hướng thoát ra

ngoài theo đường ít sức chống nhất Bình thường là chiều sâu lỗ mìn, nhưng nếu ta tạo được mặt phẳng thoát khác thì có thể làm nhỏ lại đường ít sức chống nhất và hướng sự thoát khói thuốc theo hướng ta muốn; hoặc lợi dụng

cấu tạo địa chất những lớp có cấu tạo yếu như phay phá, đứt gãy, tạo thành một đường ít sức chống nhất khác Lợi dụng tích chất này để nổ mìn tạo biên

Nổ mìn tạo biên là lổng hợp các phương pháp nổ mìn nhằm tạo các kết quả mà hầu hết khi thi công bằng phương pháp khoan nổ mìn, các công trình đều yêu cầu đạt được:

Tạo được tiết diện phù hợp với tiết diện thiết kế, giảm tỷ lệ hụt hoặc quá kích thước so với thiết kế, đảm bảo thành hầm tương đối phẳng nhẵn, không

Để thực hiện nổ mìn tạo biên, cần áp dụng đồng bộ các phương pháp và biện pháp sau:

+ Nổ mìn vi sai, tuân thủ theo các nguyên lý của nổ mìn tạo biên, bố trí các bậc vi sai sao cho các lỗ mìn hông nổ trước, rồi đến các lỗ nóc và sau cùng là các lỗ nền khi nổ hàng biên hầm

+ Tạo thêm các mặt phẳng tự do, định hướng và thu ngắn đường ít sức chống nhất bằng cách khoan các lỗ không nạp thuốc ở nóc và hông và ở các

lỗ rạch

Khi khoan nổ các lỗ rạch cần tuân theo các qui định sau:

Hai lỗ rạch gằn nhau phải bố trí lượng thuốc ít nhiều khác nhau (dài ngắn khác nhau) và có độ chậm khác nhau, lỗ có lượng thuốc dài nổ sớm hơn (có

độ chậm nhỏ hơn), lỗ có lượng thuốc ngắn nổ chậm hơn, các lỗ rạch phải nạp bua thật tốt và phải dảm bảo chiều dài bua tối thiểu  600 mm, lỗ rạch phải sâu hơn, nạp nhiều thuốc hơn lỗ công phá và lỗ biên

Tính số lỗ thoáng khi bố trí rạch thẳng theo công thức [5] sau:

Trong đó: N0 là số lỗ thoáng,  hiệu suất bắn mìn lk chiều dài lỗ khoan, (cm) A =9,35 hệ số tỷ lệ Vo thể tích 1 lỗ thoáng, (cm3)

2.1.4.1.3 Thực hiện hộ chiếu khoan nổ mìn:

Trong đào hầm, kết quả bắn mìn có ảnh hưởng quyết định đến việc đảm bảo và nâng cao tốc độ đào Vì vậy thiết kế hộ chiếu khoan nổ đúng lý thuyết chưa đủ mà quan trọng là khi thực hiện cần thường xuyên kiểm tra xem xét và

có những bổ sung, thay đổi cho phù hợp với tình hình thực tế

Sau khi lập xong hộ chiếu, cần nổ thử 3 - 5 chu kỳ, đánh giá, đo đạc kết quả đạt được để có sự điều chỉnh hộ chiếu (nếu cần thiết) đảm bảo kết quả tốt hơn

Kết quả nổ mìn được đánh giá chủ yếu bằng hai thông số:

- Hệ số thừa tiết diện, ()

Hệ số sử dụng lỗ khoan, ():

Để nâng cao hệ số sử dụng lỗ khoan, cần phải chú ý các nhân tố: bố trí

vị trí và số lượng lỗ mìn, lượng thuốc nổ trong lỗ mìn, chất lượng nạp thuốc, nạp bua và thứ tự nổ vi sai

Hệ số thừa tiết diện, ():

Trong quá trình khoan nổ mìn, biên sau khi nổ phải gần với biên thiết kế tức là kể tới hệ số "lẹm", hệ số “lẹm” thông thường lớn hơn 1 Nâng cao hiệu quả khoan nổ mìn thì một trong những yếu tố rất quan trọng là đưa hệ số lẹm gần với 1 yếu tố này không những nâng cao hiệu quả trong quá trình khoan

nổ, bốc xúc mà còn ảnh hưởng rất lớn đến giá thành chi phí chung khi thi công hầm

2.1.4.2 Công nghệ xúc bốc vận tải

Khâu xúc bốc vận tải giữ một vị trí rất quan trọng trong dây chuyền đào hầm, nó chiếm khoảng 30% khối lượng lao động thời gian của một chu kỳ đào lò Muốn nâng cao tốc độ đào lò, cần phải xúc bốc vận tải nhanh, để giải phóng gương lò cho khâu chống lò và khâu khoan gương cho chu kỳ sau Đây

là khâu rất nặng nhọc, nhất là trong trường hợp đào lò đá và độc hại (bụi, khí

nổ, khí độc,…) Muốn nâng cao tốc độ trên một chiều dài lò lớn, cần phải hoàn thiện dây chuyền công nghệ xúc bốc, vận tải mới thực hiện được

Năng suất và số lượng máy xúc ảnh hưởng đến tốc độ đào hầm được xác định theo công thức: [20]

n

t ck x

k s

n n V v

.

.

nt : số ngày làm việc trong tháng

nx : số máy xúc cho gương

tx : thời gian xúc trong 1 chu kỳ

Px : năng suất thực tế của máy xúc

Số lượng goòng phụ thuộc vào cự ly vận chuyển chọn từ điều kiện đảm bảo năng suất xúc đá cao nhất theo đồ thị (hình 2.2) Tuy nhiên thời gian xúc cho một goòng xác định theo công thức [20]

Tnorp = tnorpWr , (phút) (2.18)

Trong đó:

tnorp : Thời gian xúc trung bình 1 tấn đá (phút)

Wr : Tải trọng của phương tiện vận chuyển (tấn)

Khi xúc bằng máy xúc dạng gầu

Π M

μμκ norp

qK

t t

t là thời gian một chu kỳ xúc,

q là dung tích hình học của gầu (m3),

 là trọng lượng riêng của đá ở thể chặt,

Kpaz là hệ số xúc đầy gầu

Khi xúc bằng máy xúc liên tục kiểu cào vơ, thời gian xúc xác định theo đặc trưng khai thác của máy