nghiên cứu sự hình thành bụi trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan - nổ mìn và biện pháp làm sạch không khí trong hầm

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ nông nghiệp và ptnt
Trờng đại học thuỷ lợi





Nguyễn ngọc cơng





NGHIÊN CứU Sự HìNH THàNH BụI TRONG QUá TRìNH Đào hầm
bằng phơng pháp khoan nổ mìn và biện pháp
làm sạch không khí trong hầm



Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
Mã số: 60.58.40


luận văn thạc sĩ
Ngời hớng dẫn khoa học: GS.TS Vũ Trọng Hồng

Hà nội - 2012
LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian dài tập trung nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, tác
giả đã hoàn thành luận văn đúng thời hạn theo quy định nhà trường đã giao.
Có được kết quả trên, trước tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến
thầy giáo GS.TS. Vũ Trọng Hồng đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình
hướng dẫn để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các giảng viên khoa sau Đại học,
trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức
tới tác giả trong suốt quá trình học tập ở Đại học cũng như trong quá trình học
Cao học.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Gia đình đã nuôi dưỡng, động viên
và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, những
người đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tác giả để hoàn thành tốt luận văn này.

Hà Nội, ngày 28 tháng 8 năm 2012




Nguyễn Ngọc Cương
BẢN CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: “Nghiên cứu sự hình thành bụi
trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn và biện pháp làm
sạch không khí trong hầm” là đề tài do cá nhân tôi thực hiện, dưới sự hướng

dẫn khoa học của GS.TS Vũ Trọng Hồng.
Các số liệu sử dụng để tính toán là trung thực, những kết quả nghiên cứu
trong đề tài luận văn chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về đề tài luận văn của mình./.


Học viên



Nguyễn Ngọc Cương

MỤC LỤC
38TI. Tính cấp thiết của đề tài:38T 1
38TII. Mục đích của đề tài:38T 1
38TIII. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:38T 1
38TIV. Kết quả dự kiến đạt được:38T 1
38TV. Nội dung của luận văn:38T 2
38TCHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ
TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG.
38T 4
38T1.1. Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn.38T 4
38T1.1.1. Các phương pháp xây dựng đường hầm38T 4
38T1.1.1.1. Định nghĩa đường hầm:38T 4
38T1.1.1.2. Phân loại đường hầm:38T 4
38T1.1.2. Phương pháp đào hầm bằng khoan nổ38T 5
38T1.1.2.1. Đặc điểm công tác nổ trong đào hầm:38T 5
38T1.1.2.2. Tác dụng các loại lỗ mìn và mạng gây nổ trong đào hầm:38T 7
38T1.1.2.3. Nổ mìn vi sai trong đào hầm:38T 8
38T1.1.2.4. Công tác xúc, chuyển:38T 9

38T1.1.2.5. Công tác gia cố đất đá trong quá trình đào hầm:38T 15
38T1.2. Sự hình thành bụi trong quá trình khoan, nổ mìn, xúc chuyển khi thi
công đường hầm.
38T 23
38T1.3. Các biện pháp sử lý bụi trong đường hầm.38T 24
38T1.3.1. Sơ lược về bụi38T 24
38T1.3.2. Các phương pháp xử lý38T 26
38T1.3.2.1. Phương pháp lọc bụi khô38T 26
38T1.3.2.2. Phương pháp lọc tĩnh điện:38T 28
38T1.3.2.3. Phương pháp lọc bụi ướt:38T 29
38T1.4. Kết luận chương 1.38T 30
38TCHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH BỤI TRONG ĐƯỜNG HẦM
BẰNG HỆ THỐNG THÔNG GIÓ.
38T 32
38T2.1. Nguyên lý về thông gió trong đường hầm.38T 32
38T2.1.1. Khái niệm và phân loại38T 32
38T2.1.1.1. Khái niệm:38T 32
38T2.1.1.2. Phân loại:38T 32
38T2.1.2. Nguyên lý thông gió38T 33
38T2.2. Xác định lượng không khí cần thồi vào hầm, bao gồm yêu cầu làm
sạch bụi.
38T 33
38T2.2.1. Các loại khí sinh ra trong quá trình thi công đường hầm38T 33
38T2.2.2. Công thức tính toán lượng khí sạch cần thổi vào để hòa loãng khí
độc.
38T 35
38T2.2.2.1. Xác định lượng khí sạch cung cấp cho công nhân làm việc trong
hầm.
38T 35
38T2.2.2.2. Xác định lượng khí sạch pha loãng khí độc dựa vào lượng thuốc

nổ.
38T 36
38T2.2.2.3. Xác định lượng khí sạch pha loãng khí độc dựa vào yêu cầu làm
loãng khí thải máy diesel tính toán.
38T 37
38T2.2.3. Công thức tính toán lượng khí cần hút ra khỏi đường hầm.38T 38
38T2.2.3.1. Xác định lượng khí cần hút.38T 38
38T2.2.3.2. Phương pháp chọn Q để thiết kế hệ thống thông gió:38T 38
38T2.3. Kết luận chương 2.38T 39
38TCHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG
THÔNG GIÓ.
38T 40
38T3.1. Thiết kế hệ thống thông gió để làm sạch bụi trong hầm.38T 40
38T3.1.1. Xác định tổng lượng không khí cần thổi vào hầm38T 40
38T3.1.2. Xác định kích thước ống thông gió38T 40
38T3.1.3. Tính tổn thất áp lực trong ống38T 41
38T3.1.4. Tổn thất áp lực cửa ra và cửa vào38T 42
38T3.1.5. Tỷ lệ rò rỉ không khí38T 42
38T3.1.6. Tính khối lượng không khí và áp lực mà quạt cung cấp.38T 42
38T3.1.6.1. Xác định công suất của máy thông gió.38T 42
38T3.1.6.2. Xác định áp lực của máy thông gió.38T 43
38T3.1.6.3. Xác định công suất động cơ điện để kéo quạt.38T 44
38T3.1.6.4. Chọn quạt máy thông gió.38T 44
38T3.2. Bố trí hệ thống thông gió theo các gương hầm trong quá trình đào
hầm.
38T 46
38T3.2.1. Đặc thù phương pháp đào hầm và yêu cầu thông gió38T 46
38T3.2.2. Sơ đồ hệ thống quạt theo các gương hầm, bố trí số lượng quạt máy.38T
50
38T3.2.3. Bố trí đường ống và các phụ kiện khác.38T 51

38T3.2.3.1. Xác định kích thước ống thông gió.38T 51
38T3.2.3.2. Bố trí ống thông gió.38T 52
38T3.2.3.3. Lắp đặt ống thông gió.38T 53
38T3.3. Kết luận chương 3.38T 53
38TCHƯƠNG 4: ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN
YẾU TỐ BỤI KHI THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
NẬM CỦN
38T 55
38T4.1. Giới thiệu về công trình thủy điện Nậm Củn.38T 55
38T4.1.1. Vị trí công trình.38T 55
38T4.1.2. Nhiệm vụ công trình.38T 55
38T4.1.3. Cấp và quy mô công trình.38T 56
38Ta) Cấp công trình:38T 56
38Tb) Quy mô công trình:38T 56
38T4.1.4. Các hạng mục công trình.38T 56
38Ta) Đập dâng:38T 56
38Tb) Đập tràn:38T 57
38Tc) Tuyến năng lượng:38T 57
38T4.2. Đặc điểm thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Nậm
Củn.
38T 59
38T4.3. Tính toán và bố trí hệ thống thông gió có xét đến yếu tố bụi phù hợp
với công trình.
38T 61
38T4.3.1. Mở đầu:38T 61
38T4.3.2. Tính toán chọn quạt gió38T 61
38T4.3.2.1. Các số liệu đầu vào:38T 61
38T4.3.2.2. Tính toán lưu lượng gió cần thiết cho một gương đào:38T 63
38T4.3.2.3. Kiểm tra kích thước ống thông gió:38T 64
38T4.3.2.4. Tổn thất áp lực trong ống:38T 64

38T4.3.2.5. Tổn thất áp lực cửa ra, cửa vào:38T 64
38T4.3.2.6. Tỷ lệ rò rỉ của không khí:38T 64
38T4.3.2.7. Tính khối lượng không khí và áp lực mà quạt cung cấp:38T 65
38T4.4. Kết luận chương 4.38T 66
38TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ38T 67
38T1.38T 38TKết luận.38T 67
38T2.38T 38TKiến Nghị.38T 69
38TTÀI LIỆU THAM KHẢO38T 70







DANH MỤC HÌNH VẼ
38TUHình 1-1: Đào đường hầm trên toàn bộ mặt cắtU38T 6
38TUHình 1-2: Sơ đồ đào từng phần (nửa trên và nửa dưới)U38T 6
38TUHình 1-3: Các dạng lỗ mìn của nổ mìn lỗ nôngU38T 7
38TUHình 1-4: Các dạng bố trí lỗ mìn tạo rãnhU38T 7
38TUHình 1-5: Nổ mìn vi saiU38T 8
38TUHình 1-6: Kíp nổ vi sai trong thi công đào hầmU38T 9
38TUHình 1-7: Sơ đồ các nhánh đường vận chuyển cắt nhauU38T 12
38TUHình 1-8: Sơ đồ đổi chỗ các toa xe bằng hầm nhánh HU38T 12
38TUHình 1-9U38T 38TU Hình 1-10U38T 13
38TUHình 1-11: Trợ giúp cho việc quay xe khi kích thước gương đào nhỏU38T 15
38TUHình 1-12: Kết cấu bằng Neo (anke)U38T 18
38TUHình 1-13: Các loại NeoU38T 19
38TUHình 1-14: Kết cấu khung kiểu vòm thépU38T 22
38TUHình 1-15: Khoan phụt gia cố trướcU38T 23

38TUHình 1-16: Cấu tạo buồng lắng bụi đơn và képU38T 26
38TUHình 1-17: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclonU38T 27
38TUHình 1-18: Hệ thống lọc bụi túi vảiU38T 28
38TUHình 3-1: Quạt thông gió sử dụng trong thi công hầm.U38T 46
38TUHình 3-2: Sơ đồ đào kèm theo hệ thống thông gió đến từng gương hầmU38T 46
38TUHình 3-3: Thông theo sơ đồ thổi:U38T 47
38TUHình 3-4: Thông theo sơ đồ hỗn hợp.U38T 47
38TUHình 3-5: Thông theo sơ đồ thổi có sử dụng lỗ khoan thông gió.U38T 48
38TUHình 3-6: Thông theo sơ đồ thổi với nhiều quạt nối tiếp.U38T 48
38TUHình 3-7: Thông gió theo sơ đồ thổi có thiết bị điều chỉnh không khí.U38T 49
38TUHình 3-8: Thông theo kiểu hầm lò.U38T 49
38TUHình 3-9: Thông gió hầm xuyênU38T 50
38TUHình 3-10: Ống thông gió.U38T 53
38TUHình 4-1: Sơ đồ đào bằng khoan nổ và bố trí thông gió đường hầmU38T 60
DANH MỤC BẢNG BIỂU
38TUBảng1-1: Nồng độ cho phép của bụi trong không khíU38T 26
38TUBảng 2-1: Nồng độ cho phép của một số khí dưới hầmU38T 34
38TUBảng 2-2: Khối lượng khí độc sinh ra.U38T 37
38TUBảng 3-1:Hệ số dự trữ công suất của động cơ.U38T 44
38TUBảng 3-2: Đặc tính máy thông gió.U38T 45
38TUBảng 4-1: Hệ thống thông gió đường hầm công trình Nậm CủnU38T 61
38TUBảng 4-2: Bảng tổng hợp thiết bị hệ thống thông gióU38T 66

1
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài:
Ở Việt Nam đường hầm cũng chỉ được phát triển trong hơn một thập kỷ
gần đây, và nhất là trong lĩnh vực xây dựng các công trình thủy lợi – thủy điện,
giải pháp đường hầm được sử dụng rất nhiều như: nhà máy thủy điện Hòa Bình,
Nậm Chiến, Nậm Củn, A Vương, Đại Ninh, Bản Vẽ, Bắc Bình, Đồng Nai và
nhiều nhà máy thủy điện khác.
Phương pháp đào đường hầm phổ biến là khoan – nổ, nhưng nhược điểm
của phương pháp khoan – nổ là hình thành rất nhiều bụi trong quá trình thi công.
Do vậy đề tài mang tính cấp thiết để nghiên cứu làm sạch không khí trong
đường hầm khi có xét đến bụi.
II. Mục đích của đề tài:
Sự hình thành bụi trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ
mìn;
Thiết kế và bố trí hệ thống thông gió làm sạch bụi trong đường hầm và áp
dụng cho công trình đường hầm nhà máy thủy điện Nậm Củn;
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng phương pháp tổng hợp thống kê các tài liệu lý thuyết, thực
nghiệm, thực tế nghiên cứu về sự hình thành bụi và biện pháp để làm sạch không
khí.
Áp dụng cho một công trình thực tế.
IV. Kết quả dự kiến đạt được:
Giới thiệu biện pháp nghiên cứu về sự hình thành bụi trong phương pháp
khoan – nổ mìn đào hầm.

2
Sử dụng biện pháp thông gió để làm sạch bụi trong hầm.
Ứng dụng cho công trình thực tế.
V. Nội dung của luận văn:
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
2. Mục đích của đề tài.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
4. Kết quả dự kiến đạt được.
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ
TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG.
1.1. Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn.
1.2. Sự hình thành bụi trong quá trình khoan, nổ mìn, xúc chuyển khi thi công
đường hầm.
1.3. Các biện pháp sử lý bụi trong đường hầm.
1.4. Kết luận chương 1.
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH BỤI TRONG ĐƯỜNG HẦM
BẰNG HỆ THỐNG THÔNG GIÓ.
2.1. Nguyên lý về thông gió trong đường hầm.
2.2. Xác định lượng không khí cần thồi vào hầm, bao gồm yêu cầu làm sạch bụi.
2.3. Kết luận chương 2.
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG THÔNG
GIÓ.

3
3.1. Thiết kế hệ thống thông gió để làm sạch bụi trong hầm.
3.2. Bố trí hệ thống thông gió theo các gương hầm trong quá trình đào hầm.
3.3. Kết luận chương 3.
CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN

YẾU TỐ BỤI KHI THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM
CỦN
4.1. Giới thiệu về công trình thủy điện Nậm Củn.
4.2. Đặc điểm thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Nậm Củn.
4.3. Tính toán và bố trí hệ thống thông gió có xét đến yếu tố bụi phù hợp với
công trình.
4.4. Kết luận chương 4.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận.
2. Kiến nghị.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC






4
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ
LÝ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG.
1.1. Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn.
1.1.1. Các phương pháp xây dựng đường hầm
1.1.1.1. Định nghĩa đường hầm:
Đường hầm là kết cấu công trình ngầm, phục vụ những mục đích như bảo
đảm vận chuyển trực tiếp hành khách hoặc hàng hóa vượt qua những trở ngại sẵn
có; làm đường sắt, đường xe cơ giới, đường đi bộ, hoặc đường thủy, đường
chuyển nước, đường chứa cáp điện, đường đặt ống khí đốt, đường tiêu
nước.v.v hoặc để tạo ra vận chuyển bên trong các nhà máy công nghiệp; được
xây dựng bằng những phương pháp thi công công trình ngầm không làm xáo

trộn mặt đất.
1.1.1.2. Phân loại đường hầm:
- Dựa theo mục đích đường hầm được chia làm 2 nhóm chính:
+ Nhóm đường hầm giao thông:
 Đường hầm cho đường sắt;
 Đường hầm cho xe cơ giới;
 Đường hầm cho người đi bộ;
 Đường hầm cho vận tải thủy;
 Đường hầm cho xe điện ngầm.
- Dựa trên vị trí xây dựng đường hầm được chia làm 3 loại chính:
+ Đường hầm qua đất mềm: Đây là loại đường hầm đặt nông, dùng vào
mục đích đường xe điện ngầm, hệ thống cống nước và đường tiêu nước. Do đất
là kết cấu trong khi đào phải chống đỡ nên phải dùng khiên để phục vụ cho đào
hầm không cho đất tràn vào khối đào; Trong trường hợp qua đô thị còn được
dùng phương pháp đào hở rồi lấp lại (Cut and Cover Tunnel Structures).
+ Đường hầm qua đá: Đường hầm này thường được dùng cho đường sắt

5
hoặc đường cho xe cơ giới xuyên qua núi. Nhiều năm trước đây buộc phải dùng
thuốc nổ để phá đá trong lòng núi (phương pháp nổ mìn). Ngày nay dựa vào
những thiết bị nghiền đá khồng lồ gọi là máy đào hầm (Tunnel Boring Machine)
để đào hầm.
+ Đường hầm dưới nước: Phương pháp này là một kỹ sảo đặc biệt để tiến
hành thi công trong nước. Trước đây người ta dùng phương pháp đào trong
những khoang bịt kín (thùng chìm) có áp lực để ngăn cách nước ở ngoài không
cho vào được. Ngày nay đường hầm được chế tạo sẵn trên bờ từng đoạn rồi đưa
đến vị trí hầm, được đánh chìm vào hào đã đào sẵn ở đáy sông hoặc ở vịnh, sau
đó ghép lại, bịt kín, bơm nước ra (Immersed tube Tunnels).
1.1.2. Phương pháp đào hầm bằng khoan nổ
1.1.2.1. Đặc điểm công tác nổ trong đào hầm:

Công tác này đã được sử dụng từ thời cổ xưa. Hiện nay phương pháp này
vẫn dùng rộng rãi để đào đất, đá cứng với mặt cắt hầm có hình dạng bất kỳ và
kích thước to nhỏ khác nhau. Trường hợp đào hầm có mặt cắt không tròn hoặc
có mặt cắt tròn nhưng chiều dài hầm quá ngắn, hoặc khi gặp phải cấu trúc địa
chất nứt nẻ nhiều, có đứt gãy hoặc do những điều kiện cụ thể khác như mặt cắt
gồm nhiều lớp địa chất khác nhau, đá vò nát, hoặc đá quá cứng (k > 9) thì
phương pháp nổ mìn ưu việt hơn hẳn so với máy đào TBM.
Phương pháp nổ mìn để thi công các công trình thuỷ lợi là phương pháp
thi công tiên tiến, có thể tăng nhanh được tốc độ thi công, giảm nhẹ, tiết kiệm
sức lao động, giảm bớt việc sử dụng máy móc, thiết bị, công cụ để thi công.

6

Hình 1-1: Đào đường hầm trên toàn bộ mặt cắt

Hình 1-2: Sơ đồ đào từng phần (nửa trên và nửa dưới)
Ưu điểm:
- Hoàn thành được công việc nhanh chóng bất kỳ loại đất đá nào.
- Ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu, thời tiết nên có thể tiến
thành trong bất kỳ thời gian nào.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi thợ có chuyên môn tay nghề cao.
- Công tác an toàn phức tạp.


7
1.1.2.2. Tác dụng các loại lỗ mìn và mạng gây nổ trong đào hầm:
- L mìn tạo rãnh : bố trí giữa gương hầm nhằm tạo mặt thoáng để hiệu
quả nổ cao. Có nhiều cách bố trí tùy thuộc hướng tạo mặt thoáng.
- L mìn phá: bố trí trên toàn bộ gương hầm nhằm phá đá.

- L mìn sửa hoặc l mìn viền, bố trí ở chu vi gương hầm để đảm bảo hình
dáng đường viền gương hầm phù hợp thiết kế.
Sử dụng phương pháp nổ mìn vi sai để đào hầm.

Hình 1-3: Các dạng lỗ mìn của nổ mìn lỗ nông

Hình 1-4: Các dạng bố trí lỗ mìn tạo rãnh
Có 2 dạng sơ đồ mạng nổ:
- Nếu bố trí nổ mìn viền (khi đá quá yếu, nứt nẻ nhiều): nổ mìn viền trước

8
tiên, nổ mình rãnh - nổ mìn phá cuối cùng.
- Nếu bố trí nổ mìn sửa (khi đá cứng, ít nứt nẻ): nổ mìn rãnh trước tiên –
nổ mìn phá - nổ mìn sửa cuối cùng.
1.1.2.3. Nổ mìn vi sai trong đào hầm:
Nổ mìn vi sai là quá trình nổ giữa các khối thuốc liên tiếp nhau cách nhau
1 khoảng thời gian nhất định (tính bằng ms) bảo đảm hiệu quả nổ theo yêu cầu
xong không gây phá hoại lớp đất đá xung quanh hầm.
Trình tự nổ như sau:

Hình 1-5: Nổ mìn vi sai
Cường độ cực đại của dao động không vượt quá một cấp vi sai. Vận tốc
do sóng nổ mìn gây ra v phải nhỏ hơn vận tốc lay động hòn đá
v = k*
α









r
Q
m
(cm/s)
Trong đó:
Q
R
m
R: là lượng thuốc nổ lớn nhất ứng với 1 cấp vi sai (kg)
r: là khoảng cách từ phần tử đất đá đến l mìn (m)
k: là hệ số phụ thuộc vào điều kiện đất đá
+ Đất đá ít nứt nẻ: k = 100 – 200

9
+ Đá rời bão hòa nước: k = 450 – 600
α: là hệ số phụ thuộc vào khoảng cách r
+ Gần điểm nổ r < 100 thì α = 2,5
+ Xa điểm nổ r > 100 thì α = 1,5
[v]: tốc độ lay động hòn đá
+ Đá nứt nẻ: [v] = 20 cm/s
+ Đá ít nứt nẻ: [v] = 50 cm/s
+ Đá tốt: [v] = 100 cm/s
Khi hệ thống có nhiều mạng nổ thì có nổ đơn và nổ kép, và giá trị [v] thay
đổi theo cách nổ:
+ Gạch: [v] = 14 cm/s – nổ đơn
[v] = 3 cm/s – nổ kép
+ Bê tông: [v] = 130 cm/s – nổ đơn

[v] = 50 cm/s – nổ kép

Hình 1-6: Kíp nổ vi sai trong thi công đào hầm
1.1.2.4. Công tác xúc, chuyển:
a. Công tác xúc:

10
Tuỳ theo kích thước gương đào, dùng các loại thiết bị sau đây:
1. Gương đào nhỏ: Dùng xe goòng nhỏ chạy trên đường ray và đất đá
được xúc bởi máy xúc kích thước nhỏ cũng chạy trên đường ray, có loại xúc
thẳng đất đá vào toa xe (hất qua thân máy), có loại xúc vào băng tải để truyền
đến toa xe. Loại thiết bị này hệ số đầy gầu rất thấp (0,35-0,4), nên năng suất kĩ
thuật chỉ bằng 50% năng suất lí thuyết. Năng suất thực tế lại còn thấp hơn nữa so
với năng suất kĩ thuật.
n thực tế = n kỹ thuật x K thời gian
K thời gian = t
R
n
R / (tR
n
R + ∑tR
i
R)
t
R
n
R- thời gian xúc thuần tuý cho một toa xe.
∑t
R
i

R; - tổng tiêu hao thời gian cho việc di chuyển toa xe vào và ra, di
chuyển đầu máy kéo, kể cả thời gian tiến lùi của máy xúc.
Thực tế, K thời gian = 0,4-0,6.
Như vậy năng suất thực tế của loại máy trên không vượt quá 40% năng
suất ghi trong lý lịch của máy. Sau này đã cải tiến loại máy di chuyển trên xích,
có thể xúc đưa vào băng tải hoặc xúc cho cả xe tự đổ, năng suất lý thuyết 180
m
P
3
P/giờ, năng suất thực tế 40 mP
3
P/giờ (loại chạy trên đường ray năng suất thực tế
khoảng 6-9 m
P
3
P/giờ). Đường hầm có tiết diện quá nhỏ phải thi công bằng thủ
công.
2. Gương đào lớn (kích thước lớn hơn 6x6,5m), thường dùng máy xúc gàu
ngửa và xe tự đổ. Năng suất lý thuyết gàu ngửa tới 90m
P
3
P/giờ, làm việc trong
gương đào có diện tích 40m
P
2
P, D = 7m; loại lớn hơn có năng suất lý thuyết
180m
P
3
P/giờ, làm việc trong gương đào có đường kính D = 10m.

b. Công tác vận chuyển đá:
1. Xe chạy trên đường ray (có đầu máy kéo).
Trong những đường hầm có tiết diện nhỏ và trung bình (nhỏ hơn 6x6,5
m), máy đào gàu xúc không thể làm việc được, do vậy việc vận chuyển đá ra bãi
thải và vận chuyển vật liệu, kết cấu vào gương đào, thường do các xe goòng loại

11
nhỏ, có đầu máy kéo bằng điện thực hiện, ứng với độ dốc tới 30%.
Đường ray với các loại bánh xe 600, 700, và 900 mm; khi đường hầm có
vỏ với chiều rộng lớn hơn 3,5 m có thể làm đường đôi.
Trong các đường hầm hẹp có một đường ray, để các đoàn tàu có thể tránh
nhau được, thì cứ mi khoảng cách nhất định (300-400 m) lại có một ch mở
rộng ra để chứa các toa xe. Khoảng trống giữa các toa xe và đầu máy tránh nhau
ở giữa 2 đường không nên nhỏ hơn 0,2 m.
Để chuyển các toa xe và các đầu máy từ đường này sang đường kia, người
ta phải làm đường rẽ cùng với thiết bị bẻ ghi.
Năng suất của máy xúc đá phụ thuộc vào tốc độ chất tải vào vào toa xe. Vì
thế trong công tác tổ chức dọn đá phải đặc biệt chú ý đến khâu này. Việc kéo dài
thêm đường ray ở ngay tại gương đào để máy xúc có thể di chuyển qua lại và các
toa xe vào sát tới tận gương đào được thực hiện bằng các đoạn ray cứng, di
chuyển được, dài 5 m, được đặt trên các tà vẹt kim loại. Khi xúc đá trực tiếp vào
toa xe thì yêu cầu đầu tiên là các toa xe phải đưa sát vào máy xúc, và sau khi đầy
tải thì phải nhanh chóng chuyển đi nơi khác. Để thực hiện việc này phải dùng
các thiết bị khác nhau. Đối với đường đôi áp dụng các nhánh cắt nhau 1 và 2
(Hình 1-7), được hàn trên các tấm thép có thể di chuyển được. Thiết bị này đảm
bảo cho cả 2 máy xúc số 3 làm việc. Đầu máy kéo chạy điện số 8 luôn đứng
trong khoang đào, đẩy những toa không tải 4, 5 đang đứng trên đường bên phải
theo đường nhánh 1 tiến sát máy xúc. Đầu máy kéo chạy điện số 2 kéo những
toa đầy tải số 6 thành một đoàn tàu chạy ra ngoài đường hầm theo đường bên
trái. Theo đường bên phải số 1 đoàn tàu không tải tiến đến, đầu máy kéo của

đoàn tàu đó chuyển sang đường bên trái, đầu máy kéo 8 nhờ đường nhánh 2 trở
thành đuôi của các toa xe không tải, tiếp tục đẩy những toa không tải vào sát
máy xúc.

12

Hình 1-7: Sơ đồ các nhánh đường vận chuyển cắt nhau
Trong những đường hầm tiết diện nhỏ, chỉ có một máy xúc hoạt động thì
việc chuyển ch của toa xe không tải và có tải được thực hiện nhờ một đường rẽ,
lắp ráp trên một tấm thép di chuyển được (nếu chiều rộng đường hầm cho phép).
Trường hợp chiều rộng đường hầm quá hẹp thì việc đổi ch cho các toa xe sẽ
tiến hành bằng hầm nhánh H (Hình 1-8).

Hình 1-8: Sơ đồ đổi chỗ các toa xe bằng hầm nhánh H
Để chất tải vào các toa xe người ta thường dùng các loại băng chuyền di
chuyển trên đường ray (Hình 1-9). Để dỡ tải, thông thường sử dụng loại toa xe
có dung từ 0,75-1,1 m
P
3
P, tự lật nghiêng bên sườn xe và loại xe có dung tích 2,5
m
P
3
P, khoảng cách bánh xe không nhỏ hơn 750mm, thành toa xe có thể tự mở ra,
đáy thùng xe có thể nâng lên được (Hình 1-10). Trên các bãi thải người ta còn
dùng loại xe không tự lật, mở và việc dỡ tải phải nhờ một thiết bị chuyên dùng.
Để vận chuyển vữa bê tông vào khoang đào người ta sử dụng loại toa xe có dung

13
tích nhỏ; tự lật nghiêng, hoặc loại xe chuyên dùng, trên thùng xe đặt các thùng

chứa vữa bê tông. Những khối bê tông lắp ráp và vật liệu dùng để gia cố được
chở trên xe chuyên dùng.

Hình 1-9 Hình 1-10
Để vận chuyển đá trong đường hầm thường dùng đầu máy kéo chạy điện:
loại cáp điện và loại ắc quy (khi tiết diện đường hầm nhỏ, theo điều kiện kỹ thuật
an toàn về chiều cao, cũng như để tránh nguy hiểm do bụi, khí, không cho phép
treo cáp điện). Đối với đầu máy luôn đứng trong khoang đào, dùng loại chạy
bằng ắc quy (công suất 2KW, điện thế 45v, sức kéo 210kG). Để kéo các toa xe
thường dùng máy chạy bằng ắc quy (công suất 20 và 30KW, điện thế 120v, sức
kéo 1150 và 1800kG ứng với trọng lượng 8 và 12 T). Những bình ắc quy dùng
cho đầu máy cần phải nạp điện sau 3-4 giờ hoạt động tại các trạm chuyên dùng.
Những đầu máy kéo chạy bằng cáp điện thì rẻ hơn nhiều so với bình ắc
quy.
Loại đầu máy này có công suất từ 12 đến 80KW, dòng điện một chiều,
điện thế 250V, lực kéo 500, 1700 và 2400 kg ứng với trọng lượng 3,1 và 14T.
Có những đầu máy chạy điện kích thước nhỏ, làm việc với điện thế 50v, lực kéo
220 kg. Đường cáp điện cần phải treo ở độ cao không nhỏ hơn 2,2 m so với đầu
của đường ray, và không nhỏ hơn 0,2m so với đáy kết cấu nằm ngang của vật
chống nóc hầm. Đầu máy chạy điện chỉ nên dùng ở những đoạn đường hầm đã
hoàn thành, Thuận lợi nhất là dùng đầu máy chạy bằng điện và ắc quy, để có thể

14
chạy ở những đoạn không có dây cáp điện (giành cho người đi lại, đang thi công
bê tông, v.v ). Song loại này rất đắt và rất phức tạp
Tốc độ di chuyển của đầu máy chạy bằng ắc quy khoảng 6km/h, còn loại
máy chạy bằng cáp điện từ 8-12km/h. Đôi khi trong xây dựng đường hầm còn sử
dụng động cơ chạy bằng khí nén.
Tính toán đối với đầu máy chạy điện:
Xác định trọng lượng tối đa của đoàn tàu Qc, trọng lượng đầu máy kéo

Pe, lực kéo F, trọng lượng bám dính Pc.
Và Pe + Qc ≤ F/ω
R
c
R+i
Pe + Qc ≤ 1000 ψ.pc/ω
R
p
R + i+5
ω
R
c
R: hệ số ma sát của các toa xe khi chuyển động trên đường nằm ngang,
đường bẩn, các toa xe đầy tải, lấy trung bình 0,0125;
i: Độ dốc của đường;
ω
R
p
R: Hệ số ma sát của các toa xe đầy tải khi bắt đầu chuyển động, đường
bẩn, lấy trung bình 0,017;
5: Hệ số có xét gia tốc khi bắt đầu chuyển động;
ψ: Hệ số bám dính của các bánh xe với đường ray khi bắt đầu chuyển
động, bằng 0,25.
Trong những công thức trên tất cả trọng lượng và lực được tính bằng T
Thời gian vận chuyển ra bãi thải T
R
0
R, phút, được xác định theo chiều dài quãng
đường L, m, tốc độ trung bình Vtb, m/s, có xét đến thời gian quay đầu máy, toa
xe ở khoang đào và bãi thải T

R
1
R, phút, và tránh vào đường nhánh (khi đường vận
chuyển một chiều) T
R
2
R, phút:
T
R
0
R = 2L/60Vtb + TR
l
R+TR
2

Sử dụng xe ô tô vận chuyển trong đường hầm là rất hiệu quả, bởi vì không
cần công nhân đặt đường ray, các đường tránh, đường chéo, treo cáp điện, di
chuyển các toa xe trong gương đào mất nhiều thời gian và phức tạp v.v Dung
tích thùng xe càng lớn thì đảm bảo năng suất càng cao. Tùy theo kích thước hầm,

15
sử dụng các loại xe có trọng tải từ 3-25T và xe tự đổ có dung tích thùng từ 1-6
m
P
3
P. Để đảm bảo xe đi hai chiều thì kích thước đường hầm không được nhỏ hơn
6m. Xe vận chuyển trong đường hầm đều được trang bị bình lọc khí thải. Khi di
chuyển xe trong gương đào, tiến đến máy xúc để chất tải, xe đi giật lùi. Khi
chiều rộng gương đào lớn hơn 2 lần chiều dài thùng xe thì xe có thể tự quay
được, khi kích thước gương đào nhỏ thì sử dụng tấm thép có kích thước 5x3 m,

dày 15-20 cm và tời 3T để trợ giúp cho việc quay xe (Hình1-11).

Hình 1-11: Trợ giúp cho việc quay xe khi kích thước gương đào nhỏ
Việc tính toán năng suất xe vận chuyển khi thi công trong đường hầm, về
nguyên tắc, không khác với việc tính toán khi thi công trên mặt đất.
1.1.2.5. Công tác gia cố đất đá trong quá trình đào hầm:
a. Đá cứng liền khối ít nứt nẻ:
Không gia cố hoặc phun vữa bê tông bảo vệ mặt đá.
Bê tông phun lên mặt đá khi cần gia cố đá có 2 chức năng rõ rệt là làm
cho lớp đá quanh khối đào được kết dính với nhau ngăn cản các hạt rơi ra và tạo
một màng ngăn cách bên ngoài. Thường phụt vào đá với áp lực cao để ép vữa

16
vào các l rng giữa các hòn đá. Chỉ trong một vài phút (lớp ban đầu chỉ tính
trong một vài giây) tạo ra một màn có tác dụng ngăn cản những miếng đá cá biệt
rời ra hoặc rơi xuống. Như vậy loại bỏ áp lực tồn tại ở bề mặt đá và hướng sự
dịch chuyển của các hạt đất đá ngược vào trong khối đá. Cường độ nhanh chóng
đạt được (thường 1050MPa trong 30 giây, 4900MPa trong 8 giờ), cho phép màn
phun nhanh chóng thành một màn ngăn và tiếp theo tăng cường độ như một lớp
đá mới chống lại sự biến dạng nhằm tạo ra điều kiện cân bằng mới.
Công nghệ phun bê tông dạng khô là chủ yếu, nhưng từ năm 1991, tại hội
nghị về phun bê tông do hiệp hội đào hầm quốc tế tổ chức đã công bố những kết
quả phun bê tông ướt thành công (Na Uy, Thụy Điển, Đức, Autralia). Công nghệ
phun bê tông ướt là trộn hn hợp cốt liệu, xi măng và nước trước khi phun, còn
công nghệ phun bê tông khô là hn hợp cốt liệu và xi măng trộn trước và được
phun ra cùng lúc với nước từ một vòi phun khác tạo thành hn hợp bê tông ướt
trước khi bắn vào mặt đá.

Cả hai loại có những ưu và nhược điểm riêng. Điểm nổi bật nhất của