ĐỒ ÁN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ LÒ ĐÁ DỌC VỈA HÌNH THANG

Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
MỤC LỤC
Nhóm 1 1 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Nhóm 1 2 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
DANH MỤC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp khai thác khoáng sản đóng vai trò quan trọng và tích cực
trong sự nghiệp phát triển công nghiệp Việt Nam và nền kinh tế đất nước, đáp ứng
những nhu cầu về nguyên vật liệu, năng lượng. Vì vậy hiện nay cũng như trong
tương lai các vùng mỏ khai thác than và kim loại ở nước ta cần phải tiến hành xây
dựng hoặc mở rộng nhiều mỏ khác thác hầm lò. Yêu cầu về số lượng dẫn đến sự
khai thác không ngừng phát triển cả về chiều rộng và chiều sâu. Để đảm bảo hiệu
quả kinh tế, thời gian xây dựng, khai thác mỏ và hơn hết là đảm bảo điều kiện làm
việc cho người, phương tiện, thiết bị, người kỹ sư thiết kế cần phải nắm vững
những vấn đề cơ bản nhất trong công nghệ xây dựng lò bằng, lò nghiêng để xây
dựng bản thiết kế thi công phù hợp.
Đồ án xây dựng các công trình ngầm trong mỏ lò bằng lò nghiêng là một
phần không thể thiếu cho sinh viên các quá trình học tập, nghiên cứu ở lĩnh vực
công trình ngầm và mỏ. Nội dung xuyên suốt toàn bộ bài làm của chúng em là thiết
kế thi công đoạn lò đá dọc vỉa, hình thang với các thông số như sau:
- Thông số của đường lò:
Chiều dài
(m)
Tuổi thọ
(năm)
Góc dốc
(‰)
Thông số mặt cắt ngang đường lò.

300 5 5
Chiều rộng nóc
(mm)
Chiều rộng nền
(mm)
Chiều cao đường
lò (mm)
2400 3200 2450
Nhóm 1 3 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
- Các thông số cơ lý của đá:
Tên đá Hệ số kiên cố
Trọng lượng thể tích
(Tấn/m
3
)
Bột kết f = 4 2,45
Do còn hạn chế về kiến thức và thời gian, quá trình làm đồ án có thể xảy ra
những sai sót, vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy
trong bộ môn XD CTN & Mỏ và các bạn.
Qua đây chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tới thầy Nguyễn
Tài Tiến đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn thành bản đồ án của mình.

Nhóm sinh viên thực hiện
1. Đặng Anh Tuấn, mssv: 1121040295
2. Nguyễn Khắc Hoàng Dương, mssv: 1121050020
3. Nguyễn Minh Đức, mssv: 1121050031
Bản đồ án gồm 2 phần với 4 chương như sau:
PHẦN I: THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Chương 1: Các vấn đề chung (thiết kế quy hoạch)

Chương 2: Thiết kế chống giữ đường lò
PHẦN II: THIẾT KẾ THI CÔNG
Chương 3: Sơ đồ tổ chức thi công, phương pháp đào chống lò
Chương 4: Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật đào lò
Nhóm 1 4 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Đồ án số 1
CHƯƠNG I : CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.1. Tình hình chung về đường lò
- Công dụng: Chức năng chính dùng để vận chuyển khoáng sản. Chức năng
phụ dùng để vận chuyển người và thông gió cho mỏ hầm lò.
1.2. Chọn vật liệu và kết cấu chống giữ
Để xây dựng vỏ chống các công trình ngầm, người ta thường sử dụng chính
các vật liệu vẫn dùng để xây dựng các công trình trên mặt đất. Tuy nhiên, do đặc
điểm làm việc dưới ngầm (vỏ chống công trình ngầm chịu áp lực mỏ với đặc trưng
và hướng xuất hiện khác nhau, ảnh hưởng của nước ngầm, khí hậu mỏ tới vật liệu,
v v ) nên đòi hỏi vật liệu chống lò phải có yêu cầu cao hơn. Khi xét đến đặc điểm
làm việc dưới ngầm không những cần chú ý đến ảnh hưởng của chúng đến sự làm
việc của vật liệu chống, mà còn cần chú ý đến điều kiện lắp dựng bản thân vỏ
chống.
Sau khi khai đào công trình ngầm, trạng thái cơ học cân bằng tự nhiên của
khối đá xung quanh công trình bị biến đổi sang trạng thái cân bằng mới. Ở trạng
thái cân bằng mới này, khối đá có thể ổn định hay không ổn định. Khối đá là ổn
định nếu như các biến đổi cơ học không làm thay đổi hình dạng và kích thước của
công trình ngầm (khoảng trống) sau khi đào và trong suốt thời gian tồn tại của công
trình.
1.2.1. Yêu cầu đối với vật liệu chống lò
Nhóm 1 5 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Vật liệu chống lò cần thỏa mãn các yêu cầu sau: có khả năng mang tải cao,

trọng lượng bản thân nhỏ, giá thành hạ, không bị biến dạng, không bị cháy, có khả
năng chống han gỉ và mục nát.
Ngoài ra, phụ thuộc vào điều kiện làm việc của vỏ chống, đôi khi vật liệu
chống còn phải có khả năng chống thấm, cách nước.
Vật liệu chống lò được chọn phụ thuộc vào kết cấu vỏ chống, công dụng và
thời gian phục vụ của đường lò, cường độ áp lực mỏ và điều kiện làm việc của vỏ
chống, cũng như tính hợp lý về kinh tế của vỏ chống.
1.2.2. Yêu cầu về kết cấu chống
Mục đích của việc tạo ra kết cấu chống là để giữ ổn đinh khoảng không gian
ngầm, bảo vệ, đảm bảo an toàn và hoạt động bình thường cho con người, các thiết
bị, phương tiện kĩ thuật, v v trong đó. Tuy nhiên, các nhiệm vụ cụ thể của kết cấu
chống được đặt ra tùy thuộc vào mục tiêu sử dụng công trình ngầm.
- Yêu cầu mang tính kĩ thuật:
Kết cấu chống phải đảm bảo có độ bền và độ ổn định nhất định trong thời
gian tồn tại. Kết cấu chống phải giữ được kích thước và hình dạng ban đầu hoặc
theo yêu cầu sử dụng cụ thể. Nói chung hai yêu cầu về độ bền và độ ổn định nên
được kết hợp lại thành một yêu cầu chung về khả năng mang tải của kết cấu chống.
- Yêu cầu về chức năng sử dụng:
Kết cấu chống không được gây ra các trở ngại cho các quá trình sản xuất, thi
công và phải cho phép khả năng cơ giới hóa (theo yêu cầu); chiếm ít không gian,
thuận tiện cho việc sử dụng khoảng không gian ngầm tùy theo mục đích cụ thể;
đảm bảo khả năng thông gió, an toàn về cháy, trong nhiều trường hợp còn phải đảm
bảo các yêu cầu về cách nước, thẩm mỹ.
- Yêu cầu về kinh tế:
Nhóm 1 6 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Kết cấu chống phải phù hợp với thời gian tồn tại của công trình ngầm. Tổng
vốn đầu tư ban đầu và giá thành bảo dưỡng, sửa chữa phải nhỏ nhất.
1.2.3. Phương án chống giữ cho đường lò
Việc lựa chọn kết cấu chống cho đường lò và hình dạng mặt cắt ngang

đường lò phụ thuộc vào công dụng của đường lò, thời gian tồn tại, tính chất cơ lý
mà lò đào qua. Xuất phát từ các yêu cầu đã nêu trên và căn cứ vào điều kiện đề bài
về độ ổn định trung bình của đất đá xung quanh đường lò, lò đá dọc vỉa, hệ số kiên
cố f = 4, và tuổi thọ của đường lò là 5 năm nên việc lựa chọn kết cấu chống bằng bê
tông cốt thép và kết cấu chống gỗ chưa đáp ứng được khả năng mang tải và tuổi thọ
của đường lò. Do đó ta chọn kết cấu chống là thép chữ I với mặt cắt ngang có dạng
hình thang là kết cấu chống cố định cho đường lò.
1.3. Thiết kế quy hoạch đường lò
Vỉa khoáng sản Đất đá Đường lò
Hình 1.1. Mặt cắt ngang đường lò đào trong vỉa
Nhóm 1 7 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Vỉa khoáng sản Đường lò
Hình 1.2. Hình chiếu cạnh bố trí đường lò
Đất đá Đường lò Vỉa khoáng sản

Hình 1.3. Hình chiếu bằng bố trí đường lò
1.3.1 Hình dạng và kích thước mặt cắt ngang đường lò
Kích thước mặt cắt ngang phụ thuộc vào thiết bị vận tải , theo thông gió và
các khoảng cách theo quy phạm an toàn.
Nhóm 1 8 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
2450
3200
2400
Hình 1.4. Hình dạng kích thước mặt cắt ngang đường lò.
Các kích thước sử dụng của đường lò:
+ Chiều cao sử dụng của đường lò: H = 2450mm.
+ Chiều rộng sử dụng của nóc lò: B
1

= 2400mm.
+ Chiều rộng sử dụng của nền lò: B
2
= 3200mm
 Diện tích sử dụng của đường lò:
( )
2
sd
2400 3200 .2450
S 6860000mm
2
+
= =

Nhóm 1 9 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ CHỐNG GIỮ ĐƯỜNG LÒ
2.1. Đánh giá độ ổn định của khối đá xung quanh đường lò
Đường lò đào trong đá có hệ số kiên cố f= 4 (theo phân loại của giáo sư M.M
Protodiakonop), khối đá xung quanh công trình ngầm có độ ổn định trung bình.
2.2. Tính toán áp lực mỏ (nóc, hông, nền) và các loại tải trọng khác
Trong thực tế, khi đá ở hai bên sườn khoảng trống công trình ngầm là cững
vững (f > 4), người ta tính toán áp lực nóc theo Prôtôđiakônốp. Theo điều kiện đề
bài đá có hệ số kiên cố f =4 do đó ta tính áp lực nóc, áp lực sườn, áp lực nền theo
công thức của Tximbarevich.
Ta có sơ đồ tính toán như sau:
θ =(45°+ ϕ/2)
2
θ =(45°−ϕ/2)
1

q
s
1
q
s
2
q
s
1
q
s
2
h
b
1
2
B
B
1
Hình 2.1. Sơ đồ tính toán các loại áp lực tác dụng lên đường lò
Nhóm 1 10 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Chọn sơ bộ thép chữ I số hiệu 16 làm kết cấu chống để tính toán tải trọng tác
dụng vào đường lò.
Bảng 2.1. Đặc tính kỹ thuật của thép chữ I, số hiệu 16
Số
hiệu
Chiều cao (h
I
)

mm
Chiều rộng cánh
(b)
mm
Chiều dày thân
(d)
mm
Chiều dày trung
bình cánh (t)
mm
Bán kính lượn
trong (R)
mm
16 160 81 5,0 7,8 8,5
Tấm chèn là tâm bê tông cốt thép đúc sẵn ở ngoài có dạng hình chữ nhật với
các thông số như sau:
Bảng 2.2. Thông số của tấm chèn
Chiều dài (mm) Chiều rộng (mm) Chiều cao (mm)
1000 200
50 .mm
∆ =
Từ đó ta được:
 Các kích kích thước đào đường lò:
+ Chiều rộng đào của nền đường lò:
dnen 2 I
B B 2(h ) 3200 2(160 50) 3620mm= + +D = + + =
+ Chiều rộng đào của nóc đường lò:
dnoc 1 I
H B 2(h ) 2400 2(160 50) 2820mm= + +D = + + =
+ Chiều cao đào của đường lò:

d I
H H + h + Δ + 50 = 2450 + 160 + 50 + 50 = 2710mm=
 Các kích thước tính toán cho đường của đường lò:
+ Chiều rộng tính toán phần nền:
tnen 2 I
1 1
B B 2. .h 3200 2. .160 3360mm
2 2
= + = + =
Nhóm 1 11 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
ỏn: Xõy dng cụng trỡnh ngm trong m GVHD: ThS. Nguyn Ti Tin
+ Chiu rng tớnh toỏn phn núc:

tnoc 1 I
1 1
B B 2. .h 2400 2. .160 2560mm
2 2
= + = + =
+ Chiu cao tớnh toỏn:
t I
1 1
H H .h 2450 .160 2530mm
2 2
= + = + =
Trong ú:
: Chiu cao ca tm chốn
h
I
: Chiu cao thanh thộp ch I
H: Chiu cao ng lũ

B
1
: Chiu rng núc ng lũ
B
2
: Chiu rng nn
T cỏc s liu trờn ta i tớnh toỏn cỏc ỏp lc tỏc dng lờn ng lũ.
2.2.1. Tớnh toỏn ỏp lc núc
Chiu rng vũm phỏ hy phớa núc l 2a
1
, ta cú:
(
)
(
)
0 0 0
1 d
a a H tg 45 cot 1,81 2,71. tg7 cot g80 43' 2,58 m
2
j
a
ộ ự
ổ ử
ờ ỳ
ỗ ữ
= + - + = + + =
ỗ ữ
ờ ỳ
ố ứ
ở ỷ

Chiu cao vũm phỏ hy:
(
)
1
1
a
2,58
b = 0,645 m
f 4
= =
La chn chiu di bc chng L = 0,7 (m)
p lc tỏc dng lờn núc cụng trỡnh l:
n 1
q = b ..L = 0,645.2,45.0,7 = 1,061 (T/m)

Trong ú:
Nhúm 1 12 Lp XDCT Ngm $ M - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
φ: Góc ma sát trong của đất đá, φ = arctg(f) = arctg 4 = 75,96
0

≈ 76
0
2 1
2H 2.2,45
tanα= 6,125 α 80 43'
B -B 3,2 2,4
o
= = ⇒ =
−

α: Góc thách của cột chống

a: Nửa chiều rộng nền lò
f: Hệ số kiên cố của đá, f=4
γ: Trọng lượng thể tích của đá, γ = 2,45 (T/m
3
)
2.1.2. Tính toán áp lực sườn
Biểu đồ phân bố áp lực sườn theo Tximbarevich:
q
s
1
q
s
2
q
s
1
q
s
2
q
s
q
s
Hình 2.2. Biểu đồ phân bố áp lực sườn
Ta có:
0 0 0
2 2
s1 1

90 - φ 90 - 76
q = L.γ.b .tg ( ) = 0,7.2,45.0,645.tg ( ) = 0,0166 (T/m)
2 2
Nhóm 1 13 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến

0 0 0
2 2
s2 1 d
90 - φ 90 - 76
q = L.γ.(b + H ).tg ( ) = 0,7.2,45.(0,645 + 2,71).tg ( ) =
2 2
= 0,087 (T m)
 Khi đó để đảm bảo an toàn cho đường lò ta lấy áp lực sườn tập trung tác dụng
lên khung chống là:
s s2
q = q = 0,087 (T/m)
2.3. Tổ hợp tải trọng và sơ đồ tính
Để đơn giản cho việc tính toán, ta đưa áp lực nền về áp lực phân bố đều.
V
α
A
B
C
D
H
t
q
n
q

s
q
s
V
V
V
A
B
C
D
B
B
noc
nen
H
H
H H
D
C
A
B
Hình 2.3. Sơ đồ tổ hợp tải trọng
Nhóm 1 14 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến

V
α
A
B
C

D
V
V
V
A
B
C
D
(T/m )
(T/m )
H H
H
H
D
C
B
A
(T/m )
1,061
0,087
0,087
3,36(m)
2,56(m)
2,53(m)

Hình 2.4. Sơ đồ tính toán nội lực
2.4. Nội lực trong các bộ phận của kết cấu chống và kiểm tra độ bền
2.4.1. Xác định phản lực gối tựa
Tại A, B, C, D ta coi như các khớp, vì vậy có hai thành phần lực là lực theo
phương thẳng đứng và theo phương nằm ngang như hình 2.4.

Do hệ có tính đối xứng nên:
Nhóm 1 15 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
V
A
= V
B
, H
A
= H
B
, V
c
= V
D
, H
c
= H
D
a. Xét trạng thái cân bằng của hệ:

tnen
n tnen B A B n
B
Y 0 q .B 2V 0 V = V = q . 1,061.1,68 1,78(T)
2
= Û - = Û = =
å
tnen tnoc tnen tnoc t tnen tnen tnoc
C n s t B t n

B - B B - B H B B - B
M 0 q . . q .H . +H .H q . . 0
2 2.2 2 2 2
= Û + - =
å

2 2
tnen tnoc t
A B n s
t
4.(B /2) - B H
H = H = q . q 0
8.H 2
Û - =

2 2
A B
4.1,68 - 2,56 2,53
H = H = 1,061. 0,087. 0,138(T)
8.2,53 2
Û - =
b. Xét xà CD:
Ta có: Sơ đồ tính xà CD
V
C
D
V
C
D
H

H
D
C
(T/m )
1,061
2,56(m)
Hình 2.5. Sơ đồ tính xà CD
tnoc
n tnoc C C D n
B
2,56
Y 0 q .B 2V 0 V =V = q . 1,061. 1,35(T)
2 2
= Û - = Û = =
å
2
tnen tnoc s t
C B s t C D n
t
4.(B /2) - B q .H
X 0 H - H q .H 0 H = H = q .
8.H 2
= Û - = Û + =
å
Nhóm 1 16 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến

2 2
4.1,68 2,56 2,53
1,061. 0,087. 0,36(T)

8.2,53 2
-
= + =
2.4.2. Xác định nội lực
a. Xác định nội lực trong xà:
x
V
C
D
V
C
D
Q
M
x
x
N
z
Hình 2.6. Sơ đồ tính xà nóc
 Xét mặt cắt cách đầu D của xà một khoảng x, ta có:
+ Lực cắt:

n tnen
x D n x n
q .B
Q =V q .x Q - q .x
2
− ⇔ =
+ Mô men:

( )
tnoc
tnoc
x D n x n n
B - x
B
x x
M =V .x - q .x. M = q .x q.x = q .x.
2 2 2 2
⇒ −
+ Lực dọc:
z D
N = - H 0,36(T)= −
Xét Q
y
= 0 
tnoc
n
n
B
q .b
- q .x 0 x
2 2
= ⇔ =
2
2
tnoc
max n
B
2,56

M = M q . 1,061. 0,87(T)
8 8
= = =
Khi đó:
(t i Z = 1,28 (m))ạ
Nhóm 1 17 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
b. Xác định nội lực trong cột
Cột được xem như một dầm đặt nghiêng một góc α so với phương nằm
ngang trên hai gối tựa, cột chịu tác dụng của tải trọng nóc q
noc
và q
s
phân bố đều và
ứng lực của xà nóc H
C
, V
C
truyền sang.
B
C
V
V
B
C
(T/m )
x
l
α
H

C
(T/m )
1,061
0,087
2,53(m)
=
2
,
5
6
(
m
)
0,4(m)
Hình 2.7. Sơ đồ tính cột chống
+ Mô men chống uốn ở tiết diện bất kỳ của cột chống được xác định theo
biểu thức:
2 2
cx C X C X s X X n X X
2 2 2
cx C C X X n s
M H .l .sinα - V .l .cosα (q .l .cos α).0,5.l - (q .l .sinα).0,5.l
M = (H .sinα - V .cosα).l - 0,5.l .(q .cos α + q .sinα)
= -
Û
+ Lực cắt ở tiết diện bất kỳ của cột chống được xác định theo biểu thức:

cx C C s X n X
2 2
cx C C X s n

Q H .sinα - V .cosα - (q .l .sinα).sinα - (q .l .cosα).cosα
Q H .sinα - V .cosα - l .(q .sin α + q .cos α)
=
Û =
+ Lực dọc ở tiết diện bất kỳ của cột chống được xác định theo biểu thức:
Nhóm 1 18 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
cx C C n X s X
cx C C s n X
N = - H .cosα - V .sinα - (q .l .cosα) .sinα + (q .l .sinα) .cosα
N H .cosα - V .sinα + (q - q ) .l .cosα.sinαÛ =-
- Các giá trị đặc biệt:
+ Lực cắt tại đỉnh cột: Q
dc
= H
c
.sinα – V
c
.cosα
+ Lực cắt tại chân cột: Q
cc
= V
c
.cosα – H
c
.sinα
Ta có:
C
B
C

B
x
n
s
Sinα = 0,988
Cosα = 0,161
V =1,35
V =1,78
H = 0,36
H =0,138
l = 2,56
q = 1,061
q = 0,087
ì
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï

ï
ï
ï
î
Thay các giá trị trên vào các biểu thức tính nội lực trong cột, ta có bảng giá
trị nội lực trong cột như sau:
Bảng 2.3. Kết quả nội lực của cột BC
Nội lực l
x
= 0 l
x
= 0,5 l
x
= 1,0 l
x
= 1,5 l
x
= 2 l
x
= 2,56
M
x
0 0,0551 0,0821 0,0810
0,0518 0
Q
y
0,1383 0,0821 0,0259 -0,0303
-0,0865 -0,1494
N
z

-1,3917 -1,4692 -1,5466 -1,6241
-1,7016 -1,7883

 Biểu đồ nội lực của kết cấu chống như sau:
Nhóm 1 19 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
+ Biểu đồ lực dọc N
Z
:
N
z
T
1,3917
1,4692
1,5466
1,6241
1,7016
1,7883
0,36
1,3917
1,4692
1,5466
1,6241
1,7016
1,7883
Hình 2.8. Biểu đồ lực dọc
+ Biểu đồ lực cắt Q
Y
:
Nhóm 1 20 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56

Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Q
y
T
0,1383
0,0821
0,0259
0,0303
0,0865
0,1494
1,366
1,366
0,1383
0,0821
0,0259
0,0303
0,0865
0,1494
Hình 2.9. Biểu đồ lực cắt
+ Biểu đồ mô men uốn M
X
:
M
x
0,87
0,0551
0,0821
0,0810
0,0518
0,0551

0,0821
0,0810
0,0518
Hình 2.10. Biểu đồ mô men uốn
2.4.3. Kiểm tra độ bền
2.4.3.3 Đối với xà nóc
Nhóm 1 21 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Xà được tính toán theo ứng suất cho phép
[ ]
u
s
và nén dọc đồng thời
[ ]
n
s
của vật liệu chống ứng suất uốn và nén dọc xuất hiện trong xà dưới tác dụng của
ngoại lực phải nhỏ hơn ứng suất cho phép:
Ta có công thức kiểm tra bền cho cấu kiện như sau:
[ ]
max
max u
x
M
N
σ σ
W F
= + £
Trong đó:
+ W

x
: Hệ số bền của tiết diện hay còn gọi là mômen chống uốn, cm
3
.
+ F: Diện tích mặt cắt ngang của xà, cm
2
.
+ M
max
: Momen lớn nhất trong xà, M
max
= 0,83 (T.m)=87000 (kG.cm)
+ N: Lực dọc xuất hiện trong xà, N = 360 (kG)
Ta có bảng số liệu kĩ thuật của thép chữ I số hiệu 16 như sau:
Bảng 2.4. Đặc tính kỹ thuật của thép chữ I, số hiệu 16
Số hiệu
Mô men chống
uốn W
x
(cm
3
)
Diện tích mặt
cắt ngang F
(cm
2
)
Ứng suất uốn
cho phép
u

[σ ]
(kG/cm
2
)
16 109,0 20,2 2700
Do vậy ứng suất lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm nhất là:
[ ]
2
max
zx
max
x
2
max
M
N
87000 360
σ = + 815,98(kG/cm )
W F 109,0 20,2
σ < σ = 2700(kG/cm )
= + =
⇒
Vậy thanh thép I-16 và bước chống L=0,7m thì kết cấu thỏa mãn điều kiện
bền.
2.4.3.3 Đối với cột chống
Nhóm 1 22 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Đường lò cần thiết kế có cột nghiêng và có áp lực hông, do đó trong trường
hợp này cột vừa chịu nén dọc trục do tải trọng nóc vừa chịu uốn do áp lực hông gây
ra.

Công thức kiểm tra có dạng:
[ ]
'
'
max
u
x
M
P
± σ
F W
≤
Trong đó:
P
’
: lực nén dọc trục:

( )
n tnoc
'
q . B /2
Q 1,061.1,28
P = 688,05(kG)
2.sinα 2.sinα 2.sin80 43'
o
= = =
F: Diện tích mặt cắt ngang thanh cột chống: (F=20,2 cm
2
).
W: Mô-men chống uốn (W

x
=109,0 cm
3
).
M
max
: Mômen uốn lớn nhất sinh ra ở tiết diện nguy hiểm nhất
của cột dưới tác dụng của áp lực hông, M
max
=0,212(T.m)=21200 (kG.m).
Thay vào ta được:
2 2
max
x
M
P 688,05 21200
+ 228,55(kG/cm ) 2700(kG/cm )
F W 20,2 109,0
= + = <
Như vậy, ta chọn thép I-16 làm vật liệu cột chống công trình ngầm.
2.4.3.4 Tính kích thước tấm chèn
Các tấm chèn có nhiệm vụ lấp kín những khoảng hở giữa các kết cấu chống
và biên đào, phân bố đều áp lực đất đá lên kết cấu chống, ngăn ngừa hiện tượng
trượt lở ở nóc, hông đường lò, hạn chế điều những biến dạng của đất đá xung
quanh làm phát sinh tải trọng động.
Tấm chèn coi như một dầm đặt trên gối tựa bằng khoảng cách 2 khoảng
chống L=0,7m. Để đảm bảo an toàn ta tính tấm chèn ở giữa nóc rồi suy ra tấm chèn
hông.
Nhóm 1 23 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến

Tấm chèn được chọn là tấm bê tông cốt thép có kích thước rộng 200mm, dày
50mm. Với bước chống L = 0,7 (m) ta có chiều dài tấm chèn là 0,9 (m)
Tại giữa khoảng L mômen uốn có giá trị cực đại:
2
1
max
γ.b .c.L
M =
8
Trong đó:
c: chiều rộng tấm chèn.

γ
: Trọng lượng đơn vị thể tích của đá nóc, T/m
3
;
b
1
: Chiều cao lớn nhất của vòm áp lực
2
max
2,45.0,645.0,2.0,7
M 0,0193(T.m)
8
1930(kG.cm)
⇒ = =
=
- Tính cốt tấm chèn:
Bê tông sử dụng làm tấp chèn có mác 200 (R
n

= 90 kG/cm
2
).
Cốt thép sử dụng nhóm AII: Hệ số R
a
=2800kG
( ) ( )
0 0 0
Aα 1 0,5.α 0,62 1 0,5.0,62 0,43= − = − =
+ Giả thiết chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a =1,5 (cm)
+ Chiều cao làm việc của bê tông là: h
0
= h – a = 5-1,5 = 3,5 (cm)
2 2
0 n
M 1930
A 0,09
b.h .R 20.3,5 .90
= = =
A < A
o
nên ta đặt cốt chịu lực.
Với A = 0,09, tra bảng ta được: γ = 0,9525
+ Diện tích tiết diện ngang cốt thép:
2
a
0n
Mmax
F 0,41(cm )
R .γ.h 2800.0,952

1930
5.3,5
= = =
Nhóm 1 24 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56
Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến
Chọn 2 6 có F
a
=0,57 (cm
2
) làm cốt chịu lực.
Sai số khi chọn là:
0,57 0,41
0,41
−
= 3,90% ≤ 5% (thỏa mãn)
Khoảng cách giữa 2 thanh cốt thép: a
t
=170 ( mm )
1,5
200
6
50
170

Hình 2.11. Mặt cắt ngang tấm chèn
Lựa chọn cốt đai 4, khoảng cách giữa các cốt đai là 200mm, tương ứng với 5
cốt đai cho 1 tấm chèn dài 1m.
2.4.3.5 Xác định kích thước các thanh vằng lò nghiêng
- Kiểm tra thanh văng:
Để đảm bảo độ ổn định cho kết cấu chống ta bố trí thêm các thanh giằng và

các thanh văng. Văng lò nghiêng thường dùng các thanh gỗ tròn đường kính từ
10÷16cm
Để kiểm tra kích thước văng cũng dùng công thức kiểm tra cột bằng cách
thay lực nén dọc trục thanh là thành phần áp lực kéo dổ vì chống:
T = Q.sinα
[ ]
n
Q.sinα
δ
ε.F
≥
Nhóm 1 25 Lớp XDCT Ngầm $ Mỏ - K56