Giáo trình Quy hoạch mặt bằng công nghiệp: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

CHƯƠNG 3
MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CHÍNH TRÊN SÂN CƠNG NGHIỆP
3.1 Tháp giếng
3.1.1 Khái niệm
Khái niệm: Tháp giếng là một công trình kỹ thuật dựng trên miệng giếng
để giữ các vành của trục tải. Tháp giếng nhận những ứng lực xuất hiện trong
quá trình vận hành của trục tải.
Trong các loại tháp thép cố định thì tháp giếng 4 cột được sử dụng rộng
rãi, vì có những ưu điểm sau:
- Là một trong những tháp hợp lí về kinh tế nhất;
- Tháp bảo đảm độ ổn định nhờ góc nghiêng () và độ thách (l) của chân
chống;
- Khi cần tăng chiều cao của tháp, thời gian dừng trục để nâng chiều cao
không lâu so với các loại tháp khác;
- Tháp trang bị bộ hãm tự động là hợp lý;
- Tháp có kết cấu đơn giản.
Tháp thuộc hệ siêu tĩnh bậc 1 nên tính tốn phức tạp.
Về mặt kết cấu, tháp giếng là một dàn khung đứng (tháp kim loại) hay
một ống hình trụ (tháp bê tơng cốt thép) và gồm có bốn bộ phận chính: đầu
tháp, thân tháp, chân chống và khung đế.

Trong đó:

Hình 3 - 1.1: Sơ đồ cấu tạo tháp thép
C2- khoảng cách từ tim vành đến mức trên của dàn vành;

49


hDV- chiều cao dàn vành;
Hth- chiều cao tháp giếng;

C1- khoảng cách từ mức  0 đến tim mặt móng, C1 = 0,5 -:- 1,3m
nhưng không lớn hơn 1/3 chiều cao móng và phải đảm bảo sao cho sàn tiếp
nhận ở mức 0.
Ngồi ra cịn có tháp chữ A, tháp kép, tháp kép, tháp 4 cột 2 chân chống,
tháp trụ:

a) Tháp chữ A

b) Tháp kép

c) Tháp 4 cột 2 chân chống

d) Tháp trụ

Hình 3 - 1.2: Các loại tháp thép khác
Tháp trụ:
Khi khai thác các mỏ sâu thường áp dụng tháp trụ. Thân tháp có dạng
hình
trụ, lát kín bằng thép lá và tăng sức bằng thép góc. Đầu tháp liên kết với thân
tháp và chân chống bằng các dàn. Tháp có khả năng thay đổi chiều cao và che

50


kín giếng. Song tháp có nhược điểm là trọng lượng lớn, tốn kim loại và khó
trang bị đầu tháp.
3.1.2 Cấu tạo tháp thép bốn cột
3.1.2.1 Đầu tháp
Đầu tháp là phần trên của tháp dùng để đặt vành, gồm có sàn vành, dàn
vành, dàn mặt bên, dầm đầu của thân tháp và dầm đầu của chân chống.

- Dàn vành: Gồm các cột nối với nhau bằng các liên kết ngang và
nghiêng dùng để đỡ vành. Dàn vành tựa lên dầm đầu của chân chống và thân
tháp.
- Sàn vành: Ở mức đai trên của dàn vành và dàn mặt bên có đặt sàn vành;
sàn vành được ghép từ thép tấm và hàn với cấu kiện của dàn, tạo cho sàn cứng
vững.
Sơ đồ đầu tháp:
Phụ thuộc vào số lượng và loại thùng trục ta có sơ đồ: đầu tháp 2 trục và sơ
đồ đầu tháp 1 trục.
- Trường hợp 1 trục:
Trường hợp 1 trục có hai cách bố trí vành, do đó có hai sơ đồ đầu tháp.

(a)

( b)

Hình 3 - 1.3: Sơ đồ bố trí 2 vành trên cùng một mức và trên cùng một mặt
- Sơ đồ bố trí hai vành trên cùng một mức, đầu tháp chỉ chiếm một tầng,
do vậy chiều cao tháp giảm đi và kết cấu đơn giản.
- Sơ đồ bố trí hai vành trên cùng một mặt, ở sơ đồ này vành nọ đặt trên
vành kia, do vậy đầu tháp chiếm ba tầng và kết cấu phức tạp. Do vậy, sơ đồ này
ít dùng.
- Trường hợp 2 trục:
51


Đối với những mỏ trang bị hai trục, có thể một trục kíp và một trục ca
hoặc hai trục ca và có 3 sơ đồ đầu tháp (hai trục về một phía, hai trục vng
góc với nhau, hai trục về hai phía). ở đây giới thiệu một sơ đồ thường được áp
dụng trong thực tế - đó là sơ đồ bố trí hai trục về một phía của tháp giếng. Theo

sơ đồ này, trục nọ bố trí sau trục kia. Các vành của trục kíp nằm ở sàn trên và
bố trí trên cùng một mức, cịn các vành của thùng ca đặt trên cùng một mặt.
Như vậy ở sàn trên đặt 3 vành còn vành thứ 4 đặt thấp hơn. Sơ đồ này tiện về
cả kết cấu và sản xuất. Tháp chỉ chịu tải trọng một chiều do sức căng của dây
cáp trục, nên chỉ cần một chân chống.
3.1.2.2 Thân tháp
Thân tháp là một dàn - khung và tựa lên các dầm khung đế đặt trên
miệng giếng. Nhiệm vụ chính của thân tháp là đỡ đầu tháp và đặt đường định
hướng. Ngồi ra, thân tháp cịn gá các cáp điện, các dầm cam, đường cong dỡ
tải và đặt bộ phận giảm xóc cho dây cáp hãm.
3.1.2.3 Chân chống
Chân chống gồm hai thanh liên kết với nhau và với tháp nhờ thanh giằng
thành một khối và đặt về phía trục tải. Chân chống đảm bảo độ ổn định của
tháp khi các lực chủ yếu của trục tác động và tiếp nhận phần chính của các tải
trọng này. Hướng của chân chống gần trùng với phương sức căng tổng hợp của
dây cáp trục. Độ thách của chân chống đảm bảo độ ổn định của tháp khi có tải
trọng tác dụng vào các mặt bên. Góc nghiêng của chân chống đảm bảo độ ổn
định của tháp khi tải trọng tác dụng vào mặt chính hoặc mặt sau.

b)
a)
Hình 3.14 a) Khung đế tựa lên miệng giếng

52


b) Sơ đồ bố trí 2 trục về một phía của tháp.
3.1.2.4 Khung đế: Khung đế dùng để đặt thân tháp; nó được chế tạo từ những
dầm cán hoặc những dầm ghép tiết diện hình chữ I. Khung đế tựa lên miệng
giếng và đặt thấp hơn độ cao 0 để đảm bảo sàn tiếp nhận ở độ cao 0.

3.1.3 Các loại tải trọng tác dụng lên tháp
3.1.3.1 Các loại tải trọng tính tốn
- Tải trọng do sức căng của dây cáp trục;
- Tải trọng do trọng lượng bản thân;
- Tải trọng gió lên thân tháp;
- Sức căng trong đường định hướng;
- Ứng lực đứt của dây cáp trục.
và các tải trọng khác…
* Tải trọng do sức căng của dây cáp trục
Dây tháp trục truyền tải trọng lên tháp khi các vành bố trí trên cùng 1
mức hay trong cùng 1 mặt đều vòng qua vành và nghiêng trên mặt phẳng nằm
ngang với những góc khác nhau, tùy theo vị trí và kết cấu của trục tải. Ở trạng
thái cân bằng nội lực của đoạn thẳng đứng và doạn nghiêng của mỗi nhánh dây
cáp luôn luôn bằng nhau.
- Các vành bố trí trên cùng một mức:
Tổng hợp lực do sức căng của các dây cáp đi qua tâm vành được xác
định bằng phương pháp hình bình hành lực. Tải trọng do sức căng của dây cáp
trục đặt vào ổ trục của vành.
Sức căng của dây cáp trục, khi các vành bố trí trên cùng một mức:
Tổng hợp lực do sức căng của dây cáp trục ở nhánh dây cáp dưới
Ta có:

R1 = 2S1. cos

1
2

,

(daN).

Phân tích R1 thành hai thành phần nằm ngang T1 và thẳng đứng Q1 ta có:
T1 = R1. sin


1

= 2S1. cos 1 . sin 1 = S1sin1 , (daN);
2
2
2

Q1= R1. cos

1
2

= 2S1. cos2

1
,
2

(daN).

53


a)
b)

c)
Hình 3 - 1.5: Sơ đồ tính nội lực do sức căng của dây cáp trục
a) Các vành bố trí trên cùng một mức
b) Các vành bố trí trong cùng một mặt
c) Biểu đồ nội lực do sức của dây cáp trục ở nhánh dây cáp dưới.
Trong đó:
S1- ứng lực của các nhánh dây cáp dưới, (daN);
S2- ứng lực của các nhánh dây cáp trên, (daN);
1- góc gữa các nhánh của dây cáp dưới, (độ);
2- góc gữa các nhánh của dây cáp trên, (độ).
Tương tự đối với đối với nhánh dây cáp trên ta có:
R2 = 2S2. cos

T2 = R2. sin

2
, (daN);
2

1


= 2S2. cos 2 . sin 2 = S2.sin2 , (daN);
2
2
2

Q2 = R2. cos

2


= 2S2. cos2 2 , (daN).
2
2

Nhận xét: ta thấy đối với dây cáp trục ở nhánh dây cáp dưới
- Nếu 1 tăng thì T1 tăng (T1 = S1sin1 mà sin là hàm tăng) và Q1 giảm do vậy
bất lợi;

54


- Nếu 1 giảm thì T1 giảm nhưng Q1 tăng, do vậy bất lợi. Do vậy phải tính tốn
sao cho góc 1 hợp lý nhất.
- Ta ln có 1 < 2 , nên cùng với một ứng lực của dây cáp thì ta có:
T1 < T2 và Q1> Q2
Nội lực trong dây cáp trục khi thing trục chuyển động với tốc độ cực đại
cố định bằng:
S1= (Pci1 + Pt) + q(H + h), (daN);
S2= (Pci2 + Pt) + q(H + h), (daN).
Trong đó:
Pci1, Pci2 – trong lượng có ích của thùng trục kéo lên và thả xuống, (daN);
q – trọng lượng 1m dài của dây cáp trục, (daN/m);
H, h – chiều sâu của giếng và chiều cao của tháp giếng, (m).
* Tải trọng do trọng lượng bản thân
Tải trọng do trọng lượng bản thân gồm có trọng lượng của tháp và trọng
lượng các vành. Người ta xác định trọng lượng của tháp theo các tháp tương tự
hoặc theo công thức kinh nghiệm:
- Trọng lượng của tháp một trục: G = 0,2H. S d , (daN);
- Trọng lượng của tháp hai trục với một chân chống:

G = 0,25H. S d , (daN);
- Trọng lượng của tháp hai trục với hai chân chống:
G = 0,3H. S d , (daN);
trong đó: H- chiều cao tháp thép, (m);
Sd- ứng lực đứt cực đại của một trong các dây cáp, (daN).
* Tải trọng gió lên thân tháp
Tải trọng gió lên thân tháp dược xác định theo cơng thức:
W=1,3.qtc , (daN);
Trong đó:
1,3 - hệ số vượt tải;
qtc - tải trọng gió tiêu chuẩn, (daN), qtc = k.C.G.T.q.F, (daN).
k- hệ số động lực khơng khí, đối với dàn đứng của tháp K = 1,4;
C- hệ số độ cao của cơng trình, cơng trình càng cao hề số C càng lớn
cơng trình cao 20m có C = 1;

55


G - hệ số giảm áp, hệ số này phụ thuộc vào khoảng cách từ mép cơng
trình tới các vật chắn gió xung quanh và chiều cao của vật chắn gió;
T- hệ số thời hạn, cơng trình có tuổi thọ càng dài thì hệ số T càng lớn,
cơng trình có tuổi thọ 60 năm thì T = 1;
q- áp lực gió (daN/m2);
F- diện tích chắn gió của dàn chắn gió, (m2).
* Sức căng trong đường định hướng
Sức căng trong đường định hướng là tổng trọng lượng bản thân của
đường định hướng và trọng lượng của vật kéo căng. Điểm đặt trọng lực là chỗ
gá đường định hướng.
* Ứng lực đứt của dây cáp trục
- Trường hợp tháp một trục, khi dây cáp bị đứt, tải trọng đột xuất truyền

lên các vành tương ứng với ứng lực đứt của dây cáp trục. Khi dây cáp trục bị
đứt, tang trục bị hãm bất ngờ và thùng trục ở dây cáp kia cũng bị hãm bất ngờ.
Dây cáp đó chịu một sức căng phụ gần bằng sức căng tới hạn. Song trong thực
tế dây cáp đó ít bị đứt. Do đó, trong tính tốn lấy bằng hai lần tải trọng đi. Vì
vậy, tải trọng đột xuất bằng tổng ứng lực đứt của dây cáp bị đứt và hai lần sức
căng của dây cáp kia, nghĩa là:
P1đx= (6,59) Smax + 2S'max , (daN)
Trong đó:
Smax - sức căng cực đại của dây cáp bị đứt, (daN);
S'max - sức căng cực đại của dây cáp kia, (daN).
- Trường hợp tháp hai trục, tải trọng đột xuất bằng tổng ứng lực đứt của
dây cáp bị đứt, hai lần sức căng của dây cáp kia và sức căng trong hai dây cáp
của trục kia, nghĩa là:
P2đx=(6,59) SImax + 2S'Imax + SIImax + 2S'IImax , (daN).
Trong đó:
SImax - sức căng cực đại của dây cáp trục bị đứt của trục thứ nhất, (daN);
S'Imax - sức căng cực đại của dây cáp trục kia của trục thứ nhất, (daN);
SIImax, S'IImax - sức căng cực đại trong hai dây cáp trục của trục thứ hai, (daN).
Sức căng trong dây cáp hãm của bộ phận hãm tự động: (g)
Sức căng trong dây cáp hãm bằng tổng trọng lượng bản thân của dây cáp
hãm và vật kéo căng, kể cả bộ phận giảm xóc đặt trên thân tháp.
56


h- ứng lực của dây cáp hãm khi bộ phận hãm tự động giữ được thùng trục:
Khi dây cáp trục bị đứt, bộ hãm tự động giữ được thùng trục và ở thời
điểm đó xuất hiện tải trọng đột xuất tại điểm gá bộ giảm xóc.
k- Tải trọng động khi hạ thùng ca xuống cam.
Đây là loại tải trọng tức thời đặc biệt tác dụng lên thân tháp, ứng lực này
đặ vào chỗ gá dầm cam vào dàn thân tháp.

3.1.3.2 Phối hợp tải trọng tính tốn
Tính tốn tháp giếng theo các tổ hợp tải trọng: tổ hợp tải trọng chính, tổ
hợp tải trọng phụ và tổ hợp tải trọng đặc biệt.
* Tổ hợp tải trọng chính: gồm tải trọng cố định và tải trọng do sức căng của
dây cáp trục. Tải trọng cố định gồm: tải trọng do trọng lượng bản thân, tải trọng
do sức căng của đường định hướng và tải trọng do sức căng trong dây cáp hãm
của bộ phận hãm tự động.
* Tổ hợp tải trọng phụ: gồm tải trọng chính và tải trọng gió.
* Tổ hợp tải trọng đặc biệt:
- Trường hợp một trục: gồm tải trọng cố định và tải trọng đột xuất đối
với tải trọng một trục.
- Trường hợp hai trục: gồm tải trọng cố định và tải trọng đột xuất đối với
tải trọng hai trục.
3.1.3.3 Tính tháp thép 4 cột
Để lập sơ đồ tháp thép phải xác định kích thước của tháp, vị trí và kích
thước của chân chống và độ sâu đặt móng.
* Kích thước của tháp
Kích thước tiết diện ngang của thân tháp xác định như sau:
A1 = 2a + 2z + B + t1 , (mm) và A2 = b +2z + t2 , (mm).
Trong đó:
a, b – kích thước của thùng trục , (mm);
z – khe hở giữa thùng trục với thành thân tháp , (mm);
B – Khoảng cách giữa 2 thùng trục , (mm);

57


t1, t2 – chiều dày thành thân tháp; t1 = 380 -:- 480 (mm); t2 = 128 -:- 200
(mm).
Chiều cao của tháp:

Hth = h1 + r + h2 + h3 + h4 + h5 , (m).
Trong đó: h1 – chiều cao mức sàn tiếp nhận, (m);
r – khoảng cách kết cấu, r = 0,3 -:- 0,6 (m);
h2 – chiều cao thùng trục, (m)
h3 – chiều cao trục nhích (m), đối với tháp giếng ca h 3 = 6 m, đối
với tháp giếng kíp h3 ≥ 3m;
h4 – đại lượng kết cấu, h4 = 0,3D, (m);
h5 – khoảng cách giữa các tâm vành, (m).

a)
b)
a – Sơ đồ xác định kích thước tiết diện ngang của thân tháp
b – Sơ đồ xác định chều cao tháp giếng
Hình 3 - 1.6: Sơ đồ xác định kích thước của tháp giếng
Chiều cao tối thiểu của tháp phải bảo đảm thả được vật thể dài
Hth ≥ l0 + ld + h0 + h2 + h4 + h5 (m).
Trong đó:
l0 – khoảng cách kể cấu, l0 = 0,5 (m);

58


ld – chiều dài vận tải dài, (m);
hO – chiều dài của móc chun dụng, (m).
Hình dạng của tháp được coi là hợp lí khi:
0,9Hth < Bm < 2Hth
Trong đó: Bm – khoảng cách từ tâm tang trục tới tim tâm tháp, (m);
Chiều cao thân tháp bằng: Htt = Hth + Ckđ - C3 , (m).
Trong đó: Ckđ - Chiều sâu dặt khung đế, (m);
C3 - Khoảng cách từ tâm vành đến đai trên của dàn vành, (m).

Chiều cao tầng thân tháp bằng: htt = ( Htt – Hđt )/n = 3,5 -:- 4,2m
Trong đó: Hđt – chiều cao đầu tháp, (m)
n – số tầng của thân tháp.
Chiều cao cửa thùng ca khoảng 2,5m, cửa thùng kíp khoảng 6 -:- 8m, cửa thay
thùng trục có chiều cao đủ để thay đổi thùng trục.
* Vị trí và kích thước của chân chống

Hình 3 - 1.7: Sơ đồ xác định kích thước của chân chống
Chân chống phải có vị trí sao cho tổng hợp lực do sức căng của dây cáp
trục (R) nằm trong khoảng chân chống và thân tháp để chân chống và thân tháp
59


đều chịu nén, đối với tháp thép 4 cột chân chống chịu 70 - 80%R. Phương chân
chống hợp với phương thẳng đứng 2 góc .
 = ỏ2/2 +  , (độ)
Trong đó:  = 3 -:- 70
Chiều dài chân chống:
lc = Hth – ( Hđt + C2 + C3)/cos , (m).
Trong đó:
C2 – khoảng cách từ tâm mặt móng của chân chống tới mặt đất, C 2 = 0,5 -:1,3m;
Chiều dài chân chống: lcc = lc2  lc  a  / 22 , (m);
Chiều cao của tầng chân chống bằng: hc = (lc – hdđ)/nc , (m);
Trong đó: hdđ - chiều cao của rầm đầu tháp, (m);
nc - số tầng chân chống, lấu nc = n
* Độ sâu đặt móng
Độ sâu đặt móng phụ thuộc vào ứng suet cho phép của đất và thường được đặt
cách mặt đất khoảng 2,5 -:- 3,5m
* Tính và chọn tiết diện của các cấu kiện tháp
- Tính các cấu kiện của tháp

Để tính các dàn của tháp, vẽ sơ đồ tính tốn cơ bản của tháp theo tỷ lệ
chiều dài và đặt tong ngoại lực vào để tính
Đối với tháp tĩnh định, nội lực trong các thanh của dàn có thể tính theo
phương pháp đồ giải hoặc phương pháp mặt cắt, đối với tháp siêu tĩnh, sau khi
tính các phản lực, kí hiệu các trường lực và trường thanh, rồi dung biểu đồ lực
với tỷ lệ nhất định kết quả tính tốn được ghi vào bảng 3.1
Dựa vào trị tuyệt đối cực đại của nội lực trong các thanh để xác định tiết
diện ngang của thanh theo công thức sau:
F = N/  , (cm3)
Trong đó:

N – nội lực cực đại trong thanh, (daN);
 - ứng suất kéo hoặc nén cho phép của vật liệu, (daN/cm2)

Khung đế chịu tải trọng tập trung do các chân cột của thân tháp truyền
tới và tải trọng phân bố do thân tháp truyền tới. Tính mơ men uốn và lực cắt
60


cực đại Mmax, Qmax để chọn rầm, rồi kiểm tra theo độ võng ( độ võng phải nhỏ
hơn 1.500 nhịp)
Khi tính móng phải tính trọng lượng của móng Qm, diện tích tiết diện ngang
của móng Fm và độ sâu đặt móng hm
Bảng 3.1: Kết quả tính nội lực trong các thanh của dàn tháp thép
Tải trọng (daN)
Tải trọng cố
định

Mặt sau

Mặt bên

Nhánh trên

Nhánh dới

Nhánh trên

Nhánh dới

Nhánh trên

Nhánh dới

Chính

Phụ

Đặc biệt

Tổ hợp tải trọng

Mặt chính

Pđứt

Tr. Lượng dc hãm

2Smax

Tr. Lượng đờng đh

Smax

Trọng lượng bản thân

Tên
thanh

Tải trọng gió

…
…

…
…

…
…

…
…

…
…

…
…

…

…

…
…

…
…

…
…

…
…

…
…

…
…

…
…

…
…

…
…

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

- Chọn tiết diện các cấu kiện của tháp thép
Tháp thép được chế tạo từ thép cán CT3, các cấu kiện thường ding thép
cán định hình (thép chữ I, chữ  và thép góc) hay ghép thép góc và thép tấm
thành rầm tổ hợp. Chỉ nên ghép 2 thanh để dễ nối và tránh khe hở.
Các cột của thân tháp thường dùng chi tiết chữ (+) để dễ nối các cấu kiện
theo 2 phương vng góc với nhau. Các thanh đứng ở các cửa được tăng sức
bằng các thanh thép chữ  hay chữ T. Các thanh giằng thường dùng tiết diện
chữ thập, chữ T hoặc thép góc. Các rầm đặt ổ trục dùng tiết diện chữ T có tăng
sức. Rầm đầu tháp của thân tháp dùng tiết diện chữ  để dễ nối với chân chống.
Chân chân chống dùng tiết diện chữ I hoặc chữ T. Rầm khung đế dùng tiết diện
chữ I.
3.1.4 Tháp trụ bê tông cốt thép
Chiều sâu của giếng tăng, tải trọng đuôi tăng, nên đường kính dây cáp
trục tăng (có trường hợp đặt tới 60 -:- 70mm). Do đó đường kính tang trục và
đường kính vành cũng tăng. Vì vậy trọng lượng, giá thành máy trục và nhà trục
cũng tăng lên.
61


Để khắc phục điều đó dùng trục đa cáp với tang (vành) ma sát.
Trục đa cáp có ưu điểm:
- Khơng hạn chế tải trọng đi
- Dây cáp bền hơn vì uốn 1 chiều
- Diện tích mặt bằng bố trí trục nhỏ
Trục đa cáp đặt trên tháp trụ, vì khơng có nhánh dây cáp nghiêng (khơng
có ứng lực nghiêng), nên tháp khơng cần chân chống.
Tháp thường có tiết diện ngang hình trịn hay hình vng. Tháp gồm
buồng máy (đặt ở trên cùng), vỏ ngoài và vỏ trong liên kết với nhau bằng các
trần ngăn, vỏ trong đóng vai trị thân tháp.

Chiều sâu của móng khơng dưới 3m, mặt trong của móng cách mặt ngồi
của vỏ chống giếng trên 0,5m

Trong đó:
1 - Tang (và nh) ma sát
2 - Và nh lệch
3 - Nêm bảo hiểm trên
4 - Bộ phận cân bằng
5 - Thùng trục
6 - Đường định hướng
7 - Nêm bảo vệ dưới
8 - Dây cáp hãm
9 - Đối trọng

Hình 3 - 1.8: Sơ đồ trục đa cáp
Đường kính sử dụng của tháp bằng:
D0 = Dg + 5 , (m).
Trong đó:
62


Dg- Đường kính ngồi của giếng , (m);
Chiều cao tháp trụ bằng:
Hth = h1 + r + h2 + h3 + h6 + h7 , (m).
Trong đó:
h6 – chiều cao đặt vành và thiết bị hãm, h6 ≥ 3m
h7 – chiều cao buồng máy, h7 = 8 -:- 10m.
3.1.5 Tháp đào giếng tạm thời
Khi đào giếng có thể dùng tháp giếng cố định hay tháp giếng tạm thời,
tháp giếng tạm thời thường gọi là tháp đào giếng.

3.1.5.1 Kết cấu và kích thước của tháp đào giếng tạm thời
Khi đào giếng, phải sử dụng một số tời (khoảng 16 -:- 18 tời) để treo cáp
trang thiết bị đào giếng , các vành và ròng rọc của những tời này đặt trên tháp
vì máy trục và các tời bố trí xung quanh giếng, nên giếng thường có dạng hình
chap cụt.
* Kết cấu đào tháp giếng tạm thời
Tháp đào giếng tạm thời có thể chế tạo bằng thép, bê tơng cốt thép, hay
có kết cấu hỗn hợp. Hiện nay tháp đào giếng chế tạo bằng thép lắp ghép (loại
ống) được áp dụng rộng rãi nhất
Có hai loại tháp đào giếng tạm thời: tháp có thân và tháp khơng chân, có
đặc tính kỹ thuật ghi trong bảng sau:
Bảng 3.2: Đặc tính kỹ thuật của tháp đào giếng tạm thời
Loại
tháp

Kích thước giếng (m)
Chiều sâu

a)
I
II
III
IV
b)

Tới 150
150 á 300
300 á 600
600 á 1000

I
II
III
IV

200
400
600
800

Đường kính
sử dụng

Kích thước tháp (m)
Chiều cao

Độ thách
chân chống

Trọng lượng
tháp (tấn)

Tháp có thân
4,5 á 6,5
16
4,5 á 6,5
16
5,5 á 7,5
19
tới 8,0

22
Tháp khơng có thân

14x14
15x15
15x15
15x15

42
56,5
79,8
77,6

4,5 á 6,0
5,5 á 6,5
5,5 á 6,5
6,0 á 7,5

10x10
12x12
12x12
14x14

31
38,5
45,3
54

16,34
16,34

17,44
18,05

63


V

1000

7,5 á 8,0

18,54

14x14

61,2

Gác tháp: là phần trên cùng của tháp có nhiệm vụ bao che các trang thiết
bị trên sàn vành. Các cột của gác tháp nối với sàn vành bằng bu lông, các đầu
cột liên kết với nhau nhờ những thanh giằng. Các vì kèo đặt lên các đầu cột để
đỡ.
Sàn vành: gồm các rầm chính và phụ để đỡ các vành và rịng rọc. Vị trí
các vành tùy thuộc vào cách bố trí trang thiết bị trong giếng và các tời xung
quanh giếng. Mỗi vành hoặc ròng rọc đặt trên một cặp rầm vành.
Thân tháp là một dàn khung đứng dùng để gá sàn dỡ tải. Đối với tháp
không thân, sàn dỡ tải gá vào rầm chuyên dụng, nên tháp khơng thân nhẹ hơn
tháp có thân. Sàn dỡ tải gồm một nửa bằng và một nửa nghiêng hoặc có dạng
hình thang, trên đặt trang thiết bị dỡ tải. Mặt đất, sàn dỡ tải và sàn vành liên hệ
với nhau bằng cầu thang.

Chân chống là một dàn khung hình chóp cụt thường gồm 3 tầng, dùng để
đỡ sàn và gác tháp.

a) Tháp có thân

64


b) Tháp khơng thân
Hình 3- 1.9: Sơ đồ tháp đào giếng tạm thời
* Kích thước của tháp đào giếng tạm thời.
Kích thước sàn vành bảo đảm bố trí hết các vành với khoảng cách an
toàn.
Chiều cao của tháp bằng : H (m)
H = h1+ h2+ h3+ h4+ h5+ h6 , (m).
Trong đó:
h1 - chiều cao từ mặt đường hoặc đỉnh ray tới lưỡi máng, nếu vận tải đất
đá bằng xe tải h1 = 2,2  2,4 (m); nếu vận tải bằng goòng h1 = 1,8 (m);
h2 - chiều cao của máng, h2 = l.sinỏ, (m)
l - chiều dài của máng, (m);
ỏ - góc nghiêng của máng trên mặt phẳng nằm ngang, ỏ = 350  380;
h3 - chiều cao từ sàn dỡ tải tới đáy thùng trục ở trạng thái trước khi dỡ
tải, (m);
h4 - chiều cao thùng trục kể từ đáy thùng trục tới đỉnh nón bảo hiểm, (m);
h5 - chiều cao trục nhích, h5 = 2,5 (m);
h6 - đại lượng kết cấu, bảo đảm khơng cho nón bảo hiểm chạm vào rãnh
vành (m).
3.1.5.2 Tính tháp đào giếng tạm thời
* Tải trọng tính tốn
Tải trọng do sức căng của dây cáp (S) treo các thiết bị dùng để đào giếng

được xác định theo công thức:
S = ( k.Q/n) + q.(H+h), (daN).
Trong đó:
k - hệ số quá tải, k = 1,3;
Q - trọng lượng của thiết bị dùng đào giếng treo vào dây cáp, (daN);
n - số dây cáp treo thiết bị;
q - trọng lượng một mét dài của dây cáp treo thiết bị, (daN/m);
H, h - chiều sâu của giếng và chiều cao của tháp, (m);
Các loại tải trọng khác tính tương tự như với tháp giếng cố định.

65


* Tính các cấu kiện của tháp
Gác tháp: được tách thành các khung tựa trên hai gối tựa cố định, chịu
tác dụng của tải trọng gió và tải trọng do trọng lượng bản thân của gác tháp.
Sàn vành: là một hệ rầm, các rầm biên trong mặt phẳng nằm ngang có
thể là rầm một hay hai nhịp, trong mặt phẳng đứng là rầm hai nhịp. Rầm giữa
trong mặt phẳng nằm ngang có thể là rầm hai hay ba nhịp, trong mặt phẳng
thẳng đứng là rầm một nhịp. Các rầm vành và các liên kết đều là những rầm
một nhịp.
Đối với các rầm vành, tải trọng do sức căng của dây cáp trục được phân
thành hai thành phần: thành phần thẳng đứng (Q) và thành phần nằm ngang. Do
đó tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng bằng:
P = (Q + QV)/2 (daN).
Trong đó: QV_trọng lượng của vành hoặc rịng rọc; (daN).

1 - Dầm biên;

2 - Dầm giữa;

3 - Dầm vành.

Hình 3 - 1.10: Sơ đồ sàn vành.
Dựa vào sơ đồ tính tốn của từng cấu kiện để xác định mơ men uốn và
mô men chống uốn, rồi chọn tiết diện của rầm.
Thân tháp của tháp có thân, chân chống và móng tính tương tự như đối
với tháp thép cố định.
3.2 Bể trữ
3.2.1 Khái niệm
Bể trữ: Các kho dùng để bảo quản ngắn hạn khống sản và có các trang
thiết bị để tháo khoáng sản vào các phương tiện vận tải gọi là bể trữ.
Bể trữ phải thỏa mãn bất đẳng thức:
Trong đó:
66

h.cotg < 1


h- chiều cao phần dung lượng, (m);
l - chiều rộng phần dung lượng, (m);
 - góc ổn định hay góc đổ tự nhiên của khoáng sản chứa trong bể trữ
hoặc xi lô, (độ).

Sơ đồ xác định bể trữ

1 - Phần mặt bể
2 - Phần dụng lượng
3 - Phần dưới bể
4 - Phần trụ

Hình 3 - 2.1: Bể trữ

3.2.2 Cấu tạo, dung lượng và phân loại bể trữ
Bể trữ gồm 4 phần chính: Phần mặt bể; Phần dung lượng; phần dưới bể;
phần trụ.
3.2.2.1 Cấu tạo bể trữ
* Phần mặt bể
Phần mặt bể có sàn để bố trí các thiết bị vận tải, thường là băng tải, máng
cào để chuyển khoáng sản vào bể trữ. Nếu khoáng sàn được phân loại trước khi
tháo vào bể trữ, thì trên sàn cịn đặt máy sàng. Kích thước của sàn được xác

67


định bởi kích thước của các thiết bị và các khoảng cách an toàn. Giữa tường và
thiết bị vận tải như băng tải hay máng cào phải có lối đi rộng hơn 700mm.
Chiều cao phần mặt bể phải bảo đảm an toàn cho người đi lại. Để tiện
phục vụ, đối với băng tải dài có cầu vượt qua băng tải.

* Phần dung lượng
Phần dung lượng có thể là một hay nhiều thùng trữ để chứa khống sản.
Thùng trữ thường có kích thước: cao 6m, rộng 7m và đường kính cửa tháo
800mm. Thùng trữ thường có các loại:
- Thùng trữ thành đứng đáy bằng: loại này thường được sử dụng trong
các bể bêtông cốt thép, tháo tải vào các phương tiện vận tải qua cửa đáy;
- Thùng trữ sử dụng không hết phần dung lượng. Thùng trữ loại này
cũng được sử dụng trong các bể bêtông cốt thép, tháo tải vào các phương tiện
vận tải qua 1 cửa đáy, hai cửa đáy, hai cửa sườn, hay phối hợp cả cửa đáy và
cửa sườn;
- Thùng trữ sử dụng hết phần dung lượng cũng thường được sử dụng

trong các bể bêtông cốt thép, hình thức tháo tải cũng như thùng trữ khơng sử
dụng hết phần dung lượng;
- Thùng trữ đáy cong dạng parabol được sử dụng rộng rãi nhất. Loại này
thường được sử dụng ở bể thép và bê tông cốt thép. Tháo tải qua đáy hoặc phối
hợp với cửa sườn;
- Thùng trữ với thành đứng đáy phễu hình chap. Loại này thường được
sử dụng ở bể thép và bê tông cốt thép nhưng chỉ tháo tải qua đáy. Thùng loại
này có khi khơng có thành đứng và nó được gọi là phễu truyền tải.
Thiết kế phần dung lượng phải đảm bảo sao cho việc chất tải vào bể trữ
và khi tháo tải vào phương tiện vận tải khống sản khơng bị tắc ở cửa và không
bị vỡ, đáy không bị hỏng do khoáng sản va đập. Muốn vậy, cửa tháo phải rộng
nhưng không cao; trong bể sâu phải đặt máng xoắn.
Dung lượng cần thiết của bể trữ được xác định theo công thức :
V

Trong đó:

k1k 2 P
 tp ,
N

(Tấn)

k1 - hệ số cung cấp toa không đều, k1= 1,2  1,3;

68


k2 - hệ số khai thác không đều của mỏ, k2 = 1,15  1,25;
P - Sản lượng hàng ngày của mỏ, (Tấn/ngày);

p - Sản lượng hàng giờ của mỏ, (Tấn/giờ);
N - Số lần giao toa trong một ngày đêm;
t - thời gian tháo khống sản vào 1 đồn tầu, (giờ).
Kích thước của thùng trữ xác định theo cơng thức:
Vt 

V
n

,

(Tấn).

Trong đó: n - Số thùng trữ của bể trữ.
* Phần dưới bể
Để mở, đóng cửa van và quan sát quá trình tháo tải, thường đặt hai sàn ở
hai mức. Một sàn ở độ cao 2  2,5m tính từ đỉnh ray để quan sát quá trình tháo
tải và điều khiển máng. Sàn kia đặt ở mức cửa để mở, đóng cửa van, chữa tắc
và có thể trang bị cân để cân toa có tải và khơng tải.
* Phần trụ
Phần trụ thường là cột. Cột liên kết chặt với thành và đáy bể trở thành
khung nhiều nhịp.
3.2.2.2 Phân loại bể trữ.
* Theo loại khoáng sản được bảo quản: Bể trữ dược chia ra: bể trữ khống sản
có ích và bể trữ đất đá thải.
* Theo chức năng bể trữ: Bể trữ được chia ra: bể tiếp nhận, bể tháo tải, bể
truyền tải, bể điều hịa và bể sấy.
* Theo hình dạng phần dung lượng.

a.

b.
c.
d.
e.
Hình 3 - 2.2: Phân loại bể trữ theo hình dạng phần dung lượng
Trong đó:
a) Bể trữ với thành đứng đáy bằng;
69


b) Bể trữ không sử dụng hết phần dung lượng;
c) Bể trữ sử dụng hết phần dung lượng;
d) Bể trữ có đáy dạng Parabol;
e) Bể truyền tải.
* Theo vị trí bể trữ ở trạm vận tải.
Dựa vào vị trí bể trữ ở trạm vận tải người ta chia ra:
- Bể trữ dọc: các thùng trữ được bố trí nằm dọc theo đường ở trạm vận
tải. Do vậy diện tháo tải rộng, giảm được thời gian và thiết bị vận tải
- Bể trữ ngang: các thùng trữ nằm vng góc với trục đường ở trạm vận
tải. Số đường vận tải tương ứng với số thùng chất tải
- Bể trữ hỗn hợp: kết hợp hai loại bể trên, được dùng khi cần giao nhiều
loại khoáng sản khác nhau cùng một lúc với dung lượng lớn.

a) Bể trữ dọc;

b) Bể trữ ngang;
c) Bể trữ hỗn hợp.
Hình 3 - 2.3: Vị trí bể trữ ở trạm vận tải.
* Theo kết cấu bể trữ.

Theo cách này, bể thép được chia ra:
- Bể cứng vừa chịu uốn vừa chịu kéo. Khung của phần dung lượng bể
cứng có thể là những sống cứng ngang, sống cứng dọc, hoặc sống cứng vng
góc với nhau các sống cứng thường là nhứng rầm thép chữ  hay chữ I, mặt
trong của khung lót bằng thép tấm dày 6 -:- 10mm
- Bể mềm chỉ chịu kéo khơng chịu uốn có đáy dạng parabol thường làm
bằng thép.

70


a) Sống cứng ngang;
vng

b) Sống cứng dọc;

c)

Sống

cứng

góc nhau.
Hình 3 - 2.4: Khung bể cứng
* Theo vật liệu làm bể
Ta có bể thép, bể bêtông cốt thép liền khối, bể bêtông cốt thép lắp ghép
và bể có kết cấu hỗn hợp.
3.2.3 Tính bể thép
3.2.3.1 Tải trọng tính tốn
* Trọng lượng khống sản

Trọng lượng khoáng sản được xác định khi bể đầy khoáng sản và kể cả
độ ẩm của chúng. Áp lực lên thành và đáy bể được xác định theo công thức
chung cho vật liệu rời.
Trường hợp thành đứng đáy bằng:
+ Áp lực do trọng lượng khoáng sản chứa trong bể tác dụng lên một đơn
vị diện tích đáy theo phương thẳng đứng Py được tính theo cơng thức:
Py = .y ; (daN/m2).
Trong đó:

 - trọng lượng thể tích của khống sản trong bể trữ, (daN/m3);

y - Khoảng cách từ mặt thoáng của khoáng sản đến mặt phẳng
nằm ngang cần xác định áp lực, (m).
+ Áp lực do trọng lượng khoáng sản chứa trong bể tác dụng lên một đơn
vị diện tích thành đứng theo phương nằm ngang Px được tính theo công thức:
Px = k.Py = .y.tg2(900 - )/2 , (daN.m2)
Trong đó:
khống sản rời;

k - hệ số lực đẩy ngang, phụ thuộc vào tính chất lý học của
 - góc ma sát trong của khoáng sản chứa trong bể trữ, (độ).

Trường hợp bể có thành đứng đáy nghiêng:

71


Sơ đồ xác định trọng lượng khống
sản, bể có đáy nghiêng

Áp lực do khoáng sản chứa trong bể tác dụng lên một đơn vị diện tích
đáy nghiêng theo phương thẳng đứng Pny và phương ngang Pnx là:
Pny = Py.cos, (daN/m2)
Pnx = Px.sin, (daN/m2).
Trong đó: - góc nghiêng của đáy bể trữ, (độ).
Phân tích hai véctơ Pnx và Pny thành 2 thành phần tiếp tuyến và pháp tuyến ta
có:
- Thành phần tiếp tuyến:
Pty = Pny. sin = Py.cos.sin = Py/2.sin2

, (daN/m2)

Ptx = Pnx.cos = Px.sin.cos = Px/2.sin2

, (daN/m2).

Áp lực tiếp tuyến tổng cộng là:
Pt = Pty - Ptx = (Py - Px)/2.sin2, (daN/m2).
- Thành phần pháp tuyến:
Ppy = Pny.cos = Py.cos2, (daN/m2)
Ppx = Pnx.sin = Px.sin2, (daN/m2).
Áp lực pháp tuyến tổng cộng là:
Pp = Ppy + Ppx = Py.cos2 + Px.sin2, (daN/m2).
Áp lực tổng cộng lên đáy nghiêng là:
2
2
2
P = Pt  Pp , (daN/m ).
* Trọng lượng các thiết bị cố định.
Trọng lượng các thiết bị cố định đựơc tính bằng chính trọng lượng thực

của các thiết bị cố định đặt trên sàn bể, nhân với tải trọng động. Hệ số tải trọng
động lấy bằng 1 với tàu điện, máng cào, băng tải...; bằng 2 với máy lật goòng...;
bằng 4 với máy sàng lắc động....
* Trọng lượng bản thân bễ trữ
Lấy tương tự các bể có kết cấu tương tự.
* Tải trọng gió

72


Tính như đối với tháp giếng.
3.2.3.2 Tính bể cứng
* Xác định góc nghiêng của đáy bể trữ.
Góc nghiêng của các tấm đáy bể trữ và các cạnh đáy của bể trữ trên mặt
phẳng nằm ngang phải lớn hơn góc ma sát trong của khoáng sản chứa trong bể,
phải đảm bảo khoáng sản tự trượt trên các mặt đáy và cạnh đáy. Góc nghiêng
các mặt đáy của bể có thể tra bảng sau:
Bảng 3.3. Góc nghiêng của đáy bể trữ đối với 1 số loại khống sản
Khống sản

Trạng thái khống sản

Góc nghiêng đáy bể trữ

Than nhỏ, đất đá

-

600

Than củi

Chưa phân loại

500

Than củ

Cỡ hạt <13mm

500

Than củ

Cỡ hạt >13mm

450

Đá dăm

Cỡ hạt 40  60 mm

450

Sau khi có góc nghiêng mặt đáy, muốn tìm góc nghiêng cạnh đáy ta có
thể dùng phương pháp biểu đồ hoặc tính tốn trực tiếp.
Cách xác định góc nghiêng của đáy bể trữ:
- Giả sử có góc nghiêng của mặt đáy thứ nhất là , góc nghiêng của mặt
đáy thứ 2 là . Hai mặt bên này cắt nhau tạo thành cạnh đáy và có góc nghiêng
là .

Từ trục hồnh có toạ độ  dóng thẳng lên, đường dóng cắt đường cong 
ở đâu dóng ngang ra trục tung ta có giá trị của .

73