ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - ĐƯỜNG LÒ DỌC VỈA VẬN TẢI HÌNH THANG

Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Chơng I: Những vấn đề chung.
I.1. Yêu cầu thiết kế:
Thiết kế một lò bằng dọc vỉa vận tải có chiều dài là 120 m, tuổi thọ 5 năm,
góc dốc là 50/00 . Lò thiết kế phải đáp ứng đợc yêu cầu: sản lợng vận chuyển
qua đờng lò là 100000 tấn than/năm( cha kể đến đá thải và các yêu cầu phụ trợ
đi kèm).
I.2. Điều kiện địa chất khu vực bố trí công trình:
Khu vực công trình dự kiến đào qua gồm 3 lớp đất đá đợc mô tả qua bảng
sau:
Tên đất đá

Chiều dày Hệ số độ
vỉa, m
kiên cố (f)
Sét kết (vách)
13
3
Than
2,2
1,5
Cuội kết (trụ)
6
5

Trọng lợng
riêng (T/m2)
2,2
1,9
2,45

Góc dốc vỉa
(độ)
16
16
16

Lợng nớc chảy vào mỏ: 6 m3/h.
Mỏ thuộc hạng II về khí bụi nổ.
I.3. Xác định kích thớc mặt cắt ngang công trình- Kiểm tra khả năng thông
qua về mặt vận tải và thông gió.
a)Xác định kích thớc mặt cắt ngang công trình :
Dựa vào yêu cầu vận tải và thông gió ta sẽ xác định đợc kích thớc mặt cắt
ngang.
*) Về vận tải:
A _ sản lợng hàng năm A = 100.000 (T/năm)
Tổng khối lợng vận chuyển của mỏ là:
Q = A+ 0,3A
Trong đó:
0,3A _ lợng đá thải trong quá trình khai thác, thay số
Q = 100000 + 0,3.100000 = 130000 (T/năm)
Am _ khối luợng vận chuyển qua lò trong 1 ngày đêm
Q
130000
Am =
=
= 434 (T/ngày đêm)
300
300
300 _ là số ngày làm việc của mỏ trong 1 năm

Chọn đầu tầu và goòng:
Chọn goòng UVG 2,2
Chọn tàu điện acquy 4,5ARP 2M

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

1


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Bảng 1 : Đặc tính kỹ thuật của goòng UVG 2,2 :

STT

Loại goòng

Đáy kín lật đợc

Đơn vị

1
2
3
4
5
6
7
8
9

10

Kiểu
Dung tích tính toán
Chiều rộng thùng
Chiều cao từ đỉnh ray
Chiều dài kể cả đầu đấm
Cỡ đờng
Khung cứng
Đờng kính bánh xe
Chiều cao trục kể từ đỉnh đờng ray
Trọng lợng

UVG-2,2
2,2
1200
1300
2775
600
1000
400
370
677

m3
mm
mm
mm
mm
mm

mm
mm
kg

Bảng 2 : Đặc tính kỹ thuật của đầu tầu điện acquy 4,5ARP 2M:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

Các thông số
Trọng lợng dính
Cỡ đờng
Động cơ kéo
Kiểu
Số động cơ

Công suất của một động cơ
Điện áp
Lực kéo ở chế độ ngắn hạn
Tốc độ ở chế độ ngắn hạn
ắc quy
Khung cứng
Nêm móc
Kích thớc cơ bản
Dài
Rộng
Chiều cao với thùng ắc quy
Bán kính vòng nhỏ nhất

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

5ARV-2
4,5
600
EĐR-7
2
6
80
750
6,44
66TJN -300
900
85
3300
1000
1300

7

2

Dơn vị
Tấn
mm

Kw
V
KG
km/h
mm

mm
mm
m


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Từ các thông số của đầu tàu ta tính đợc các thông số sau:
Fld = 0,75.Fnh
Fld _ lực kéo của tàu ở chế độ lâu dài.
Fnh _ lực kéo của tàu ở chế độ ngắn hạn Fnh = 750 (kG)
=> Fld = 0,75.750 = 562,5 kG = 5625 (N)
vld = 0,75vnh
vld _ vận tốc đoàn tau ở chế độ lâu dài.
vnh _ vận tốc đoàn tau ở chế độ ngắn hạn vnh = 6,44 (km/h)
=> vld = 0,75.6,44 = 4,83 (km/h)

+)Xác định số đầu tầu và số toa goòng phục vụ công tác xây dựng mỏ:
z _ số toa goòng trong đoàn tầu.
Q g,min
z=
G + G0
Trong đó:
G _ sức chở của một toa goòng (T).ng theo đúng kế hoạch
G = .V
3
= 0,85(T/m ); V = 2,2 m3
=> G = 0,85.2,2 = 1,87 (T)
Go _ trọng lợng bì của goòng, Go = 677 kG= 0,677 (T)
Qg,min _ giá trị nhỏ nhất của trọng lợng đoàn tầu tính theo các điều kiện
sau:
3.1. Theo điều kiện đốt nóng động cơ.
Fld
=> Q g =
(w 0 + i)
Trong đó:
Fld _ lực kéo lâu dài của đầu tàu
i _ hệ số lực cản do độ dốc đờng gây ra
i = 50/00
0 _ hệ số lực cản chính, 0 = 9N/kN
=1
Trong đó :
_ hệ số kể đến sự đốt nóng động cơ khi ma nơ.
_ thời gian chuyển động tơng đối
5625
= 401 kN = 40,1 (T)
=> Q g =

9+5
3.2. Theo điều kiện bám dính:
F Fbd
F _ lực kéo đầu tàu theo khả năng của máy tàu
F = (P + Qg)(wo+i)
Fbd _ lực bám dính của đầu tàu Fbd=1000Pbd
P _ trọng lợng của đầu tầu
P = Pbd = 4,5 T = 45 (kN)
Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

3


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

_ hệ số bám dính lấy = 0,12
1000 Pbd
1000.45.0,12
P =
45 = 340 kN = 34 (T)
=> Q g =
w0 + i
9+5
3.3. Theo điều kiện tầu có tải khởi động lên dốc:
1000 m
Q g = P(
1)
m + i + 108a m
m _ hệ số bám dính giữa bánh xe với ray khi có rắc cát
m = 0,24.

m _ hệ số cản khi mở máy, m = 1,50 ( N/kN).
=> m = 13,5 N/kN
am _ gia tốc mở máy, am = 0,05 m/s2.
1000.0,24
1) = 406 kN = 40,6 (T)
=> Q g = 45(
13,5 + 5 + 108.0,05
3.4. Theo điều kiện hãm xuống dốc:




1000 h

Q g = P
1 ;
2
54.v d 0 + i
[L ]



h
Trong đó:
vd _ tốc độ tàu lúc bắt đầu hãm, vd = 6,44 km/h = 1,78m/s
h _ hệ số hãm lấy h=0,12
[Lh] _ quãng đờng hãm cho phép
[Lh] = 30 m

1000.0,12

= 3125 kN = 312,5 (T)
Q
=
45

1
=> g
2
54.1,78

9 +5


30







Vậy Qg,min = 34T

34
13 (chiếc)
(1,87 + 0,677)
tcd _ thời gian chuyển động của đầu tàu trong 1 chuyến
2.60(L + 0,1)
tcd =
v cd
2.60(0,15 + 0,1)
tcd =
=7 (phút)
4,83
Trong đó:
=> z =

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

4


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

_ thời gian ma nơ chất tải ở sân giếng: = 20 phút
td _ thời gian dỡ tải td = 8 phút
tc _ thời gian chất tải tc = 16 phút
Thời gian một chuyến:
Tck = tcd + td + tc + = 7 + 8 + 16 + 20 = 51 (phút)
Số chuyến có thể có của đầu tàu trong một ngày đêm:
60Tnd
r=

Tck
Tnd _ Thời gian hoạt động của thiết bị vận tải trong một ngày đêm thông
thờng Tnd = 18 ữ 24h , lấy Tnd = 22h
60.22
= 26 (chuyến)
=> r =
51
+)Số chuyến chở hàng cần thiết trong một ngày đêm:

=
rh

k dt A m 1,25.434
=
= 23
zG
13.1,87

(chuyến)

Trong đó:
kdt=1,25 _ hệ số làm việc không đồng đều trong 1 ca
Nh vậy trong một ngày đêm chỉ cần một đầu tàu làm việc là đáp ứng đủ yêu
cầu vận tải thậm chí còn thừa 26 - 23 = 3 chuyến. Cần có hai đầu tàu một đầu
làm việc, một đầu dự trữ.
*)Dựa vào thiết bị vận tải ta đi xác định kích thớc mặt cắt ngang và kiểm tra
điều kiện thông gió:
Chọn kích thớc mặt cắt ngang cá dạng hình thang, thời gian tồn tại của mỏ là
5 năm nên chọn vật liệu chống lò bằng gỗ.
Chọn mặt cắt ngang hình thang, với các số liệu nh sau:

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

5


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

l1

n

A
m

h1

h

a

h2

c

h/

b
hB
600

ha
l2

Hình 1-1: Sơ đồ đờng lò cần thiết kế
Tỷ lệ: 1:50
Cấu tạo đờng sắt: chọn kiểu ray R-18
Chiều cao ray: hr = 90 mm
Chiều cao tà vẹt: htv = 150 mm
Chiều cao lớp đá lát: hdl = 100 mm
hB _ chiều cao cấu tạo đờng ray
hB = hr + htv + hdl = 90 + 150 + 100 = 340mm
h _ chiều cao thiết bị vận tải tính từ đỉnh ray
hmax = (hdautau, hg) =1300 mm
a _ chiều rộng của thiết bị vận tải
Amax = (Adautau,Ag) =1300 mm
ha _ chiều cao lớp đá lát dành cho ngời đi bộ
2
2
ha = hdl + h tv = 100 + .150 = 200 mm
3
3

h _ chiều cao tính từ mức cao nhất của lớp đá lát(mức cao nhất lối ngời
đi lại) đến vị trí cao nhất của thiết bị vận tải
1
1
h = h + hr + h tv = 1300 + 90 + .150 = 1450 (mm)
3
3

h1 _ chiều cao của đờng lò tính từ đỉnh ray đến mức cao nhất của đờng lò
lấy h1= 2400 mm
h2 _ chiều cao của đờng lò tính từ lớp đá lát:2540mm
m, n _ khoảng cách từ kết cấu chống giữ đến thiết bị vận tải, chống bằng
gỗ nên m =250 mm
n min = 0,7 m _ chiều rộng của lối ngời đi tại mức 1,8 m tính từ lớp đá lát.
Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

6


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

n = nmin+ (1800 - h)cotg
_ góc thách ở chân cột lấy = 800
n = 700 + (1800 -1450)cotg800 = 762 (mm)
B _ chiều rộng đờng lò tại mức cao nhất của thiết bị vận tải đối với đờng lò
một đờng xe
B = m + n + A = 762 + 250 + 1300 = 2312 (mm)
a,c _ khoảng cách từ kết cấu chống đến tim đờng ray
1
1
a = m + A = 250 + .1300 = 900 (mm)
2
2
c = B - a = 2312 - 900 = 1412 (mm)
b _ khoảng cách từ tim đờng xe đến tim đờng lò
B
2312
900 = 256 (mm)

b = a =
2
2
l1, l2 _ chiều rộng sử dụng của đờng lò nóc và nền
l1 = B - 2(h1 - h)cotg = 2312 - 2(2400 - 1300)cotg800 = 1924 (mm)
l2 = B + 2(h1 - h)cotg = 2312 + 2(2400 -1300)cotg800 = 2700 (mm)
Ssd _ diện tích sử dụng của gơng lò
Ssd =

l1 + l 2
1924 + 2700
h2 =
.2540 = 5872480mm2 = 5,87 (m2)
2
2
1924

1300

762

250
1300
1450

2400
900

1420

2540

256
340
600
140
2700

Hình 1-2: Mặt cắt ngang đờng lò thiết kế
Tỷ lệ: 1:25

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

7


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

*)Kiểm tra điều kiện thông gió:
v=

Aq
, (m/s)
NàS sd 60

Trong đó:
A _ Sản lợnghàng năm của mỏ
q _ lợng khí sạch cần thiết cung cấp cho 1 tấn than khai thảc trong mỏ
hạng II , q = 1,25 m3/ph
N _ Số ngàylàm việc 1 năm của mỏ N = 300 ngày đêm

à _ hệ số giảm tiết diện đờng lò có cốt, lò bằng à = 1,lò ngiêng à = 0,7
130000.1,25
v=
= 1,54
(m/s)
300.1.5,87.60
0,3 = v min v = 1,54 v max = 8 (m/s)

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

8


§å ¸n m«n häc XDCTN trong má

4) B×nh ®å vµ tr¾c däc tuyÕn c«ng tr×nh:

H×nh1-3:B×nh ®å tuyÕn c«ng tr×nh
Tû lÖ: 1:100

i=5 ‰

§­êng lß

H×nh 1-4: Tr¾c däc tuyÕn c«ng tr×nh
Tû lÖ: 1:500

Líp: XDCTN & Má – K 49

9

Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Chơng II: Tính toán áp lực đất đá
lên công trình ngầm
II.1. áp lực đất đá lên nóc, hông và nền công trình
II.1.1. áp lực đất đá lên nóc
Theo giả thiết của Trimbasevich tính gần đúng cho một mét chiều dài đờng
lò đợc xác định bởi công thức:
P = 2a.b1. (kN/m)
Trong đó:
_ trọng lợng thể tích đất đá
2a _ chiều rộng nóc lò
b1_ chiều cao vòm cân bằng
b1 =

a1
(m)
f

a1 _ nửa chiều rộng vòm cân bằng
f _ độ cứng của đất đá

b1

h

N

x0

Q

2a
2a 1

Hình 2.1: Sơ đồ tính áp lực theo giả thuyết của Trimbasevich
Tỷ lệ: 1:50

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

10


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Lò có hình thang với góc nghiêng của cột là thì

90 0 +
, (m)
a 1 = a + h cot g + cot g

2



Trong đó:
a _ nửa chiều rộng của nóc lò
h _ chiều cao của lò (m)

_ góc nghiêngcủa cột (độ thách của cột)
_ góc ma sát trong của đất đá ở hông lò
= arctg(f) = arctg(5) = 78041
l
2700
a= 2 =
= 1350 mm = 1,35 (m)
2
2
h =2,54m

90 0 + 78 0 41'
0
= 2,05 (m)
a1 = 1,35 + 2,54 cot g80 + cot g


2



2,05
a
b1 = 1 =
= 0,41 (m)
5
f
Vậy áp lực ở nóc lò là:
P = qn = 2a.b1. = 2,7.0,41.24,5 = 26,57 (kN/m)
qn

b1

h

x0



N
Q

2a
2a 1

Hình 2.2: Sơ đồ tính áp lực ở nóc lò
Tỷ lệ: 1:25
Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

11


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

II.1.2. áp lực đất đá ở hông lò
P=Pn

b1
P

P

s

s

h

c
N

x0

Q

2a
2a1

Hình 2.3: Sơ đồ tính áp lực ở hông và nền lò
Tỷ lệ: 1:25
áp lực hông tác dụng lên 1 mét chiều dài của lò đợc tính theo công thức
0
2 90
h (kN/m)
qs = ( h + b 1 )tg

2


qs _ áp lực hông trên 1 mét chiều dài

0
0
'
2 90 78 41
qs = 24,5(2,54 + 2,05)tg (
) = 1,1(kN/m)
2
II.1.3. áp lực đất đá ở nền lò
Qua chứng minh và biến đổi ngời táut ra đợc công thức tính áp lực nền lò nh
sau:
90 0
(kN/m)
N= D0tg

2


Trong đó:
D0 _ lực đẩy ngang

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

12


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ
2
0
0
x 0

x 0
2 90
2 90




( x 0 + 2H 1 ) tg
D0 =
2 tg 2
2
2




H1 = h + b1 = 2,54 + 0,41 = 2,95(m)
4 90

0
0
0
'

4 90 78 41




H 1 tg

2,95tg

2
2



= 0,63.10 4 m
x0 =
=
0
0
0
'
4 90
4 90 78 41




1 tg
1 tg

2
2

Với áp lực tính ở trên ta chọn vật liệu chống lò bằng gỗ
II.2. Tính nội lực trong khung chống hình thang
Giả thiết kích thớc của khung chống nh sau:
Chiều cao h
Chiều rộng nóc lò 2b
Chiều rộng nền lò 2a
Góc thách chân cột =800
Kết cấu chịu tác dụng tải trọng phân bố đều tại nóc qs và tại sờn qh
Ta có sơ đồ tính nh sau:
qn
qs

HD

V

V
C

D

q

HC

s

2a
V
A

h
V
B



HA

HB

2b

Hình 2.4: Sơ đồ tính toán kết cấu chống hình thang
Tỷ lệ: 1:25

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

13


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

II.2.1. Xác định phản lực tại các gối tựa
Tại các điểm A,B,C,D đợc coi nh các khớp vì vậy, ta xác định đợc các thành
phần nội lực theo cả hai phơng thẳng đứng và nằm ngang.Do hệ có tính chất
đối xứng nên ta có:
VA=VB , VC=VD
HA=HB , HC=HD
Xét trạng thái cân bằng của hệ

Y = 0 qn.2b - 2VB = 0 VA = VB = qnb
2

h2
ba
qn
=0
M

D
2
= 0 VA(b - a) + HAh - qs 2
2



h2
ba
qn
=0
2
2


qnb(b - a) + HAh - qs

H A = H B = qn

a2 b2
h

+ qs
2h
2

X = 0 HD - HA + qsh = 0

a2 b2
h
h
+ qs qs
2h
2
2
2
2
a b
h
HD = HC = q n
qs
2h
2
HD = HA - qsh = q n

Xét xà CD:

Y = 0 q .2a 2V
n

C

= 0 VC = VD = q n a

II.2.2. Xác định nội lực
a)Xác định nội lực trong xà
Xét mặt cắt bất kỳ cách đầu D của xà một khoảng x ta có các giá trị nội
lực nh sau:
qs

HD

Mx

VD

Nx
x

qx

Hình 2.5: Sơ đồ tính nội lực trong xà
Tỷ lệ: 1:25
- Lực dọc:
Nx = - HD = q n
- Lực cắt:

a2 b2
h
+ qs
2h
2

Qx = VD - qnx

Qx= qna - qnx = qn(a - x)

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

14


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

- Mô men uốn:
Mx = VD x q n x

x
2a x
= q n x

2
2

Xét trờng hợp:
Qx = 0 Qx = qn(a - x) = 0
Khi đó:
q a2
M = Mmax = n
2
b)Xác định nội lực trong cột
Cột đợc xem nh một dầm đặt nghiêng một góc so với phơng nằm

ngang trên gối tựa, cột chịu tải trọng nóc q n và chịu tải trọng hông q s phân bố
đều và phản lực chân cột là HA, VA:

M
x

Nx

qs

Qx



VA

lx

HA

Hình 2.6: Sơ đồ tính nội lực trong cột
Tỷ lệ: 1:25
Các giá trị nội lực tại mặt cắt bất kì cách đầu A một khoảng l x đợc xác định
theo biểu thức:
- Lực dọc:
Nx = qslxsin cos - qnlx sin cos + VA sin - HA cos
a2 b2
h

Nx = qslx sin cos - qnlx sin cos + qn bsin - ( q n
+ q s )cos
2h
2
- Lực cắt:
Qx = VA cos + HAsin - qslxsin2 - qnlx cos2
a2 b2
h
Qx = qnb cos +( q n
+ q s ) sin - qnlx cos2
2h
2
- Mô men uốn:
1
1
Mx =VA lx cos + HAlx sin - qs (lxsin )2 - qn (lxcos )2
2
2

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

15


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Mx = qnb lx cos + ( q n

1
a2 b2
h
+ q s ) lx sin - qs (lxsin )2
2
2h
2

1
qn (lxcos )2
2
Thay số với:
qn = 26,57 (kN/m)
qs = 1,1
(kN/m)
0
= 80
a = 0,96m, b =1,35m , h = 2,54m
Sau khi thay các giá trị tính toán có
-

a2 b2
h
0,96 2 1,35 2
2,54
HA = HB = qn
+ q s = 26,57.
+ 1,1.
= 3,3 (kN)

2h
2
2.2,54
2
HA mang dấu - có nghĩa là chiều của HA ngợc chiều so với giả thiết trên
VA = VB = qnb = 26,57.1,35 = 35,87 ( kN)
0,96 2 1,35 2
2,54
a2 b2
h=
HD = HC = q n
26,57.
1,1.
= 6,1 (kN)
qs
2.2,54
2
2h
2
VA mang dấu - có nghĩa là chiều của VA ngợc chiều so với giả thiết trên
VC = VD = q n a = 26,57.0,96 = 25,5 (kN)
Nội lực trong xà:
- Lực dọc:
Nx = - HD = - 6,1 ( kN)
Nx mang dấu - có nghĩa là chiều của Nx ngợc chiều so với giả thiết trên
- Lực cắt:
Qx = qn(a - x) = 26,57.(0,96-x) ( kN)
0 x 1,92

Với:

x=0 Qx = 26,57(0,96 - 0) = 25,5 (kN)
x=1,92 Qx = 26,57(0,96 -1,92) = - 25,5 (kN)
Qx mang dấu - có nghĩa là chiều của Qx ngợc chiều so với giả thiết trên
- Mô men uốn:
2a x
1,92 x
= 26,57x
(kNm)
Mx = q n x
2
2
q n a 2 26,57.0,96 2
Mmax =
(kNm)
=
= 12,24
2
2
Với: x=0 Mx=0
x=1,92 Mx=0
nội lực trong cột:
- Lực dọc:
Nx = qslxsin cos - qnlx sin cos + VA sin - HA cos

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

16


§å ¸n m«n häc XDCTN trong má

M
x

Nx

qs

Qx

V
A

lx

α

y

α

HA

H×nh 2.7: S¬ ®å tÝnh néi lùc trong cét
Tû lÖ: 1:25
y = lxsin α
Nx = qsycos α - qn ycos α + VA sin α - HA cos α
Nx = 1,1.ycos800 - 26,57.ycos800 + 35,87sin800 - 3,3cos800
= 34,75 - 4,42y (kN)
Víi: y = 0 th× Nx = 34,75 (kN)

y = 2,54m th× Nx = 23,52 (kN)
- Lùc c¾t:
Qx = VA cos α + HAsin α - qslxsin2 α - qnlx cos2 α

y
α
2
sin
α
= VA cos + HAsin - qsysin - qn
cos
α

α

α

= 35,87cos800 - 3,3sin800- 1,1.y.sin800 - 26,57
= 2,98 - 1,9.y
Víi y = 0 → Qx = 2,98 (kN)
y = 2,54m → Qx = - 1,84 (kN)
- M« men uèn:
Mx = VA lx cos α + HAlx sin α -

y
cos2800
0
sin 80

1

1
qs (lxsin α )2- qn (lxcos α )2
2
2

y
y
1
1
α
(
cos α) 2
=VA sin α cos + HAy - 2 qsy2 - 2 qny2 sin α
y
y
1
1
(
cos 80 0 ) 2
80 0
0
0
= 35,87 sin 80 cos
- 3,3y - 2 .1,1y2 - 2 .26,57. sin 80
2
= 3,02y - 0,96y
Víi:
y=0
th× Mx = 0
y = 2,54 th× Mx = 0

y = 1,27 th× Mx = Mmax = 2,29 (kNm)
Líp: XDCTN & Má – K 49

17


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Sau khi tính xong ta có biểu đồ nội lực trong khung chống nh hình vẽ:
25,5
+
-

1,84

1,84

-

+

Q x (kN)

25,5

+

-

2,98

2,98

23,52
6,1

+

34,75

-

23,52
6,1

+

N x (kN)
+ 2,29

+

Mx (kNm)

12,24
2,29 +

34,75

Hình 2.8: Biểu đồ nội lực trong khung chống
Tỷ lệ 1:25

II.3. Xác định các thông số của vật liệu chống
II.3.1. Xác định đờng kính xà
Chọn xà có tiết diện tròn, bớc chống là 1m.
Mô men chống uốn tại mặt cắt bất kì của xà xác định theo công thức:
M
W= u
[u ]
Trong đó:
W _mô men chống uốn
Mu _mô men tại vị trí xét
[ ] u _ ứng suất cho phép của gỗ làm xà.
Mô men chống uốn cần thiết tại tiết diện giữa xà là:
W=

M u max
[u ]

d 3
Do mặt cắt ngang là hình tròn nên W =
= 0,1d 3 thay vào công thức có:
32
Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

18


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

M u max
10 M u max

d=3
[ u ]
[u ]
Chọn gỗ chống lò là gỗ bạch đàn trắng có [ u ] = 304.102 (kN/m2)
10.12,24
d=3
= 0,16 (m)
304.10 2
Chọn theo tiêu chuẩn thì đờng kính bé nhất là: d 0,2 m =20 cm
0,1d 3 =

II.3.2. Xác định đờng kính cột
Đờng kính cột thờng lấy bằnh đờng kính xà:
Kiểm tra cột theo công thức:
N M / u max

[u ]
F
W
Trong đó:
N _ lực nén dọc trục N = Nmax = 34,75 (kN)
_ hệ số giảm ứng suất cho phép phụ thuộc độ mảnh của cột
l
Độ mảnh của cột có dạng: =
i
l _ chiều dài tự do của cột
h
2,54
l=
+ 0,15 =

+ 0,15 = 2,73 m = 273 (cm)
sin
sin 80 0
i _ bán kính quán tính nhỏ nhất của cột, vì cột tròn nên
d 20
i= =
=5
4 4
273
=
= 54,6
5
l
273
= 0,575
Vì 5 100 = 1 0,007 = 1 0,007
i
5
d 2 .0,18 2
F _ diện tích của cột F =
=
= 0,025 (m2)
4
4
W_ mô men chống uốn của cột
W = 0,1d3 = 0,1(0,2)3 = 8.10-4 (m3)
Mumax _ mô men lớn nhất do ngoại lực tác dụng lên trên cột
Mumax = 2,29 (kNm)
Ta kiểm tra cho trờng hợp dấu + là đủ :
N M / u max

34,75
2,29

=
+
= 5280 < [ u ] = 30400 (kN/m2)
4
F
W
0,575.0,025 8.10
Nh vậy cột đủ bền

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

19


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

II.3.3. Tính thanh chèn
Thanh chèn đợc coi nh một dầm đặt trênhai gối tựa , khoảng cách giữa
hai gối tựa chính bằng khoảng cách hai vì chống (L), thông thờng tính chọn
chèn ở nóc, còn hai bên hông lấy bằng chèn nóc. Để tính gần đúng chiều dày
chèn ta dùng công thức tổng quát sau:
b 1
h c = KL
[u ]
Trong đó:
K_ hệ số phụ thuộc vào tiết diện của chèn chọn thanh chèn bằng gỗ bìa
hay bổ từ gỗ tròn to nên K=1,3

_ trọng lợng thể tích của đất đá nóc
b1_ chiều cao vòm cân bằng
[ u ] _ ứng suất cho phép của gỗ làm chèn chọn luôn là gỗ bạch đàn
trắng
h c = 1,3.1

24,5.0,41
2

= 0,024 (m)

304.10
chọn chiều dày tấm chèn theo qui phạm là 5 cm.

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

20


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

II.3.4. hộ chiếu chống lò
A

A
Hình 2.9: Kết cấu chống lò
Tỷ lệ : 1:10

Hình 2.10:Mặt cắt A-A

Hình 2-11:Bản vẽ tách chân

150

cột

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

21


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Vì đào trong đất đá có độ kiên cố trung bình f= 5 nên chân cột đào sâu thêm
từ 15-20 cm

1

2
Hình 2.11: Các loai mối nối
Tỷ lệ:1:5
1- liên kết giữa xà và cột
2- mộng nối giữa cột bích với xà và văng
Mối liên kết: Các cấu kiện đợc kết nối với nhau (giữa đầu xà và đầu cột ,giữa
xà nóc với cột bích, văng). Mối nối giữa các cấu kiện của khung đánh khuôn
thờng ở dạngbậc thang hay mộng xiên.Mối nối giữa cột bích với xà và văng
thờng là ngàm tròn.

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

22


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Hình2.12: Hình dạng mặt cắt ngang của đờng lò
Tỷ lệ 1:50

ống dẫn
khí nén

ống gió

Hình2.13: Cách treo ống gió và ống dẫn khí nén
Tỷ lệ 1:10
Vật liệu tiêu hao cho 1m chống lò
với bớc chống là 1m

TT Tên

1
2
3
4

Đơn vị

Xà nóc
Cột
Giằng

Thanh chèn

Số lợng

cái/m
cái/m
cái/m
m2/m

1
2
6
8

Chơng III: thiết kế thi công
III.1. Khái quát về tổ chức thi công:
III.1.1. Lựa chọn sơ đồ thi công:
Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

23

Chiều dài
(m)
2,33
2,73
1,3
1,3


Đồ án môn học XDCTN trong mỏ

Việc lựa chọn sơ đồ thi công đờng lò có ý nghĩa rất quan trọng. Sơ đồ thi
công hợp lý sẽ đẩy nhanh tốc độ đào lò, qua đó giảm đợc giá thành đào lò.
Việc lựa chọn sơ đồ thi công dựa trên các đặc điểm sau:
+ Kích thớc tiết diện ngang đờng lò, chiều dài đờng lò và đảm bảo an
toàn lao động.
+ Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn xung quanh đờng lò.
Dựa vào những đặc điểm nêu trên em chọn sơ đồ thi công phối hợp (công
tác đào, chống cố định đợc thực hiện trên cùng một chu kỳ)
III.1.2. Phơng pháp đào gơng và phơng tiện phá vỡ đất đá.
ở chơng I đã thiết kế đợc mặt cắt ngang đờng lò với kích thớc nhỏ, đờng
lò đào qua các lớp đất đá khá ổn định, do đó em chọn phơng pháp đào toàn tiết
diện và sử dụng phơng pháp khoan nổ mìn tạo biên để phá vỡ đất đá.
III.2. Khoan nổ mìn
III.2.1. Chọn thiết bị khoan
Đờng lò đợc đào qua các lớp đất đá khá ổn định, có hệ số kiên cố f = 5
diện tích gơng đào là 5,87 m2, do đó để khoan lỗ mìn ta dùng máy cầm
taychạy bằng khí nén loại PR - 19 do Liên Xô cũ sản xuất.
Bảng 5: Đặc tính kỹ thuật của máy khoan PR -19:
STT
1
2
3

Các chỉ liêu kỹ thuật
Năng lợng đập
Tần số đập trong một phút
Mô men quay

Thông số

4,5
1800 - 1900
135

Đơn vị
daNm
Lần/phút
daNcm

4

Chi phí khí nén

2,5

m3/phút

5
6
7

Đờng kính mũi khoan
Chiều sâu lỗ khoan
Chiều dài máy khoan

36 - 40
3
-

mm

m
mm

8

áp lực khí nén khi làm việc

5

daN/cm2

9

Trọng lợng máy

23

kg

Với diện tích đào là 6,457 m2 sử dụng 3 máy khoan, 2 máy làm việc còn 1
máy dự phòng.
III.2.2 Chọn thuốc nổ và phơng tiện nổ
Vì mỏ là mỏ hạng II về khí và bụi nổ, do đó ta chọn nhóm thuốc nổ an
toàn. ở đây chọn dùng loại Amonit AH1 do Việt Nam sản xuất:
Bảng 7: Đặc tính kỹ thuật của thốc nổ AH1:
Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

24

Đồ án môn học XDCTN trong mỏ
STT

Các chỉ tiêu kỹ thuật

Thông số

Đơn vị

1

Sức công nổ

250 - 260

Cm3

2
3

Đờng kính thỏi thuốc
Trọng lợng một thỏi thuốc

36
0,2

mm
kg

4

Mật độ thuốc nổ

0,95 - 1,1

g/cm3

5
6

Chiều dài của một thỏi thuốc
Sức công phá

0,2
10

m
mm

Phơng tiện nổ: Sử dụng kíp nổ điện vi sai an toàn EDKZ PM25 do Liên Xô
cũ sản xuất.
Bảng 8: Đặc tính kỹ thuật của kíp nổ điện vi sai an toàn EDKZ PM25:
Loại

Mã hiệu
đặc điểm

Thời
gian
chậm nổ

(às)

Điện trở
của kíp
()

Dòng điện
đảm bảo
nổ (mA)

Đờng kính
ngoài của
kíp (mm)

Chiều dài
kíp
(mm)

Kíp
điện

EDK2 - PM25
Số 1
Số 2
Số 3
Số 4

25
50
75

100

2,0-4,2
2,0-4,2
2,0-4,2
2,0-4,2

1,0
1,0
1,0
1,0

7,6
7,6
7,6
7,6

72
72
72
72

Số 5

125

2,0-4,2

1,0

7,6

72

Máy nổ mìn PIV 100 do Liên Xô cũ sản xuất có các thông số sau: Nguồn
nạp ắc quy (pin), điện thế 650 V, số lợng kíp nối lớn nhất 30 cái,trọng lợng
máy 4,3 kg.
III.2.3 : Tính toán các thông số khoan nổ mìn
a) Chỉ tiêu thuốc nổ
Chỉ tiêu thuốc nổ đợc tính theo công thức thực nghiệm của GS N.M.
Pakcovski:
q = q1.fc.v1.e.kđ

(kg/m3)

Trong đó:
q1_ lợng thuốc nổ tiêu chuẩn, q1 = 0,1.f = 0,1.5 = 0,5 (kg/m3)
fc_ hệ số cấu trúc của đất đá ở gơng lò, nó phụ thuộc vào cấu trúc của
đất đá ở gơng lò, ở đây lấy fc = 1,1.
v1_ hệ số nén ép hay hệ số sức cản của đá, vì chọn phơng pháp đào
toàn tiết diện do đó v1 đợc xác định theo công thức sau:

Lớp: XDCTN & Mỏ K 49

25