ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM GIAO THÔNG - ĐƯỜNG HẦM f=10 RMR =75
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (432.49 KB, 21 trang )
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Chơng I: Cơ sở dữ liệu phục vụ thiết kế thi công công trình
I.1. Yêu cầu thiết kế
- Đờng hầm đào từ cửa hầm theo hớng dốc lên, độ dốc 3;
- Hình dạng tiết diện ngang đào của đờng hầm: hình vòm tờng thẳng;
- Kích thớc: Bán kính vòm R 3,5m, chiều cao tờng H = 2,5m;
- Khoảng cách từ gơng tới cửa hầm L = 400m;
- Phá vỡ đất đá bằng phơng pháp khoan nỏ mìn tạo biên, thuốc nổ
P3151(hoặc P113), kíp vi sai phi điện;
- Kết cấu chống tạm trong thi công: neo BTCT kết hợp be tông phun;
- Kết cấu chống cố định: vỏ BTCT liền khối dày 30cm M300;
- Tốc độ đào yêu cầu: v = 80m/tháng;
Yêu cầu nội dung:
a. Lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công, thiết bị thi công;
b. Đánh giá mức độ ổn định không chống của đờng hầm từ đó làm cơ
sở tổ chức đào và chống tạm, chọn chiều dài tiến gơng hợp lý;
c. Thiết kế hộ chiếu, tổ chức thi công khoan nổ mìn phá vỡ đất đá;
d. Tính toán các công tác phục vụ thi công: xúc bốc, vận tải, thông
gió;
e. Tính toán, tổ chức thi công kết cấu chống tạm bằng neo BTCT + bê
tông phun;
g. Lập biểu đồ tổ chức chu kỳ đào - chống tạm, chống cố định;
h. Xây dựng dự toán thi công CTN;
I.2. Điều kiện địa chất khu vực bố trí công trình
Đờng hầm đào qua đá có hệ số kiên cố f = 10, chỉ số RMR(Rock
Mass Rating) = 75. Với chỉ tiêu RMR = 75 thì đây là đá loại II có chất lợng
tốt.
Chơng II: Tính toán kết cấu chống giữ cho CTN
II.1. Đánh giá mức độ ổn định không chống cho CTN
Sau khi đào khoảng trống CTN, tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà
khối đá xung quanh khoảng trống có thể ổn định hoặc mất ổn định tức là sẽ
chuyển sang trạng thái phá huỷ, các dịch chuyển đáng kể về phía không
gian khai đào. Mức độ ổn định của khối đá xung quanh khoảng trống ngầm
có liên quan chặt chẽ tới các vấn đề lựa chọn phơng pháp thi công, lựa chọn
kết cấu chống, các sơ đồ đào. Vì vậy việc đánh giá mức độ ổn định khi khai
đào công trình ngầm là không thể thiếu đợc.
Hiện nay có rất nhiều phơng pháp đánh giá và dự báo ổn định của
khối đá khi xây dựng CTN. Trên cơ sở mối quan hệ giữa thời gian ổn định
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
1
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
và khẩu độ không chống, Gs.Bieniawski đã xây dựng sơ đồ phân loại khối
đá, thể hiện trên hình 1.1.
Hình 1.1: Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống.
Theo Bieniawski (1979).
Theo sơ đồ này ta sẽ xác định đợc khoảng thời gian kể từ khi khai
đào cho đến khi bắt đầu xuất hiện hiện tợng phá huỷ(hay hoá dẻo) trong
khối đá ở trạng thái không có kết cấu chống. Từ đó ta có thể tính toán lựa
chọn kết cấu chống tạm phù hợp cho CTN. Trong trờng hợp thời gian ổn
định không chống của khối đá sau khi khai đào rất lớn thì việc chống tạm là
không cần thiết.
Với giá trị RMR = 75 thì thời gian ổn định không chống vào khoảng
(1034105)h tơng ứng với khẩu độ không chống là (1544)m. Nh vậy ta có thể
thấy khối đá mà đờng hầm đào qua có độ ổn định tơng đối cao, thời gian ổn
định không chống tơng đối lớn.
II.1.1. Tính áp lực đất đá
Các kích thớc của đờng hầm đã cho khi tính toán ta phải cộng thêm
phần kích thớc của vỏ chống cố định, vì vậy các kích thớc dùng để tính toán
là:
- chiềub 1rộng của đờng hầm: 7 + 0,6 = 7,6 m
- chiều cao của đờng hầm: 6 + 0,3 = 6,3 m
a/ áp lực đất đá nóc CTN
h
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
2
B
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
45o- /2
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Hình 2.1: Sơ đồ tính chiều cao vòm phá huỷ
Tỷ lệ: 1:100
áp lực đất đá nóc CTN ở đây đợc tính theo công thức của Gs.M.M.
Prôtôdiacônôv (đờng hầm nằm sâu).Ta có:
2
Pn = .2a.b. .1
3
(T)
(2-6)
Trong đó:
_ trọng lợng đất đá ở nóc CTN(T/m3), = 2,6(T/m3);
a_ nửa chiều rộng của vòm cân bằng(m);
b_ chiều cao của vòm cân bằng(m);
b=
a
f
(2-7)
Trong đó:
f_ hệ số ma sát lấy gần đúng bằng hệ số độ kiên cố của đất đá theo
bảng phân loại của Prôtôdiacônôv,f = 10;
Ta có:
90 o
a = B / 2 + h.tag
Trong đó:
2
= 7,6m;
B_ chiều rộng của đờng hầm(m),B
h_ chiều cao của đờng hầm(m),h = 6,3m;
_ góc ma sát trong của đất đá ở nóc hầm,
= arctagf = arctag10 = 84o17
Thay số vào công thức (2-8) ta đợc:
(2-8)
90o 84o17 '
4,1(m)
a = 7,6 / 2 + 6,3.tag
2
Thay số vào công thức (2-6) ta đợc:
2
4,1
Pn = .2.4,1. .2,6.1 5,83(T )
3
10
(áp lực tính trên 1m dài của đờng hầm)
Khi đó áp lực nóc trên mặt cắt ngang của đờng hầm là:
pn = Pn/B = 5,83/7,6 = 0,77 (T/m)
Để tính toán ta phải nhân với hệ số an toàn chọn bằng 1,2. Khi đó áp
lực là:
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
3
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Pnt = 0,77.1,2 = 0,924 (T/m)
b/ áp lực đất đá hông CTN
áp lực đất đá bên hông CTN đợc tính theo công thức của
Tximbarevich
90o
ps1 = .b.tg
90o
22
ps 2 = .( b + h ).tg
2
Thay số vào công thức (2-9) ta đợc:
2
(2-9)
(2-10)
90o 84o17 '
.1 = 0,0025(T / m)
ps1 = 2,6.0,41.tg
2
Thay số vào công thức (2-10) ta đợc:
2
90 o 84 o17 '
= 0,041(T / m)
ps 2 = 2,6.( 0,41 + 6,3).tg
2
Ta thấy áp lực tác dụng lên tờng là rất nhỏ,do đó áp lực tác dụng lên nền
công trình cũng không đáng kể.
2
II.2. Tính toán kết cấu chống tạm và chống cố định
Sau mỗi tiến độ nổ, các mặt lộ của đờng hầm có thể đợc chống tạm
thời ngay hoặc không cần chống tạm. Điều này phụ thuộc vào tính chất cơ
lý của khối đá, thời gian ổn định không chống, điều kiện địa chất thuỷ văn,
địa chất công trình, mức độ nứt nẻ, phong hoá của khối đá, phơng pháp
khoan nổ mìn. Trờng hợp khối đá có độ ổn định trung bình và lớn có biểu
hiện của sự dịch chuyển hay biến dạng của biên đờng hầm là không lớn thì
kết cấu chống tạm có hiệu quả cao nhất là neo và bê tông phun. Trờng hợp
khối đá mềm yếu, thời gian ổn định không chống nhỏ, có thể sập lở ngay
vào khoảng trống của CTN thì cần nhanh chóng có biện pháp gia cố bằng
các cỏ chống có khả năng mang tải ngay nh các khung thép hình...
Theo yêu cầu thiết kế sử dụng chống tạm bằng bê tông phun kết hợp
với neo BTCT và vỏ chống cố định là bê tông côt thép liền khối dày 30cm,
M300.
Diện tích đào của đờng hầm là:
R 2
S d = S1 + S 2 =
+ 2 R.H t
2
(2-1)
Trong đó:
S1 _ diện tích phần vòm bán nguyệt, m2
S2 _ diện tích phần tờng thẳng, m2
Ht _ chiều cao tờng, Ht = 2,5m
R _ bán kính vòm bản nguyệt, R = 3,8m
Thay số vào công thức (2-1) ta đợc:
3,14.3,82
Sd =
+ 2.3,8.2,5 = 41,67(m 2 )
2
II.2.1. Tính neo
a/ Chiều dài neo
Chiều dài neo đợc xác định theo công thức:
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
4
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
la = lk + hh + l z
(2-2)
Trong đó:
lk _ chiều dài phần đuôi neo nhô vào trong lò, giá trị lk đợc xác định
từ chiều dày chèn,bản dầm tấm đỡ, bu lông, êcu... thông thờng
lk = 0,140,25 m
hh _ chiều cao vùng phá huỷ, m
lz _ chiều dài làm việc của neo
Ra .d a
(2-3)
> 0,5m
400. a
Trong đó:
Ra _ độ bền kéo của thép làm neo, chọn thép A-V có R a = 6400
kG/cm2 .
da _ đờng kính cốt neo, chọn loại neo da = 2,5cm.
a _ độ bền chống trợt của cốt thép và bê tông. Ta có a = 600 T/m2 =
60 kG/cm2.
Thay số vào công thức (2-3) ta đợc:
lz =
lz =
Vậy chiều dài neo là:
6400.2,5
0,67 m
400.60
la = 0,2 + 0,4 + 0,67 = 1,27(m)
Ta lấy chiều dài neo theo tiêu chuẩn là la = 1,5 m
b/ Khả năng mang tải của neo
- Độ bền cắt của cốt neo bê tông cốt thép dới tác dụng của lực kéo:
(2-4)
P1 = Ra .Fa
Trong đó:
Ra _ giới hạn độ bền kéo của vật liệu làm neo, Ra = 64000 (T/m2)
Fc _ diện tích mặt cắt ngang của thanh neo ở chỗ bị giảm yếu nhiều
nhất (m2);
2
2
da
0,025
2
Fc = = 3,14.
0,0005(m )
2
2
Thay số vào công thức (2-4) ta đợc:
P1 = 64000.0,0005 = 31,42(T )
- Khả nămg mang tải tính theo điều kiện kéo thanh neo ra khỏi chất
dính kết đợc xác định theo công thức:
P2 = .d a . a .ltt
(2-5)
Trong đó:
da _ đờng kính thanh neo, da = 2,5cm = 0,025m
ltt _ chiều sâu tính toán của phần thanh neo trong chất dính kết,
ltt = 1,5 - 0,2 = 1,3m
a _ độ bền cắt của neo trong chất dính kết(lực dính bám đơn vị),
a = 600 (T/m2)
Thay số vào công thức (2-5) ta đợc:
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
5
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
P2 = 3,14.0,025.600.1,3 = 61,23(T )
- Độ bền của neo đợc xác định theo điều kiện liên kết giữa thanh neo
với thành lỗ khoan bằng công thức:
(2-6)
P3 = .d a . c .l z
Trong đó:
c _ ứng suất trợt tơng đối của bê tông với thành lỗ khoan, c = 300
(T/m2)
lz = 1,5 - 0,4 - 0,2 = 0,9(m)
Thay số vào công thức (2-6) ta đợc:
P3 = 3,14.0,025.300.0,9 = 21,2(T )
Nh vậy độ bền của neo là Pa = P3 = 21,2 (T)
c/ Mật độ neo
Khoảng cách giữa các neo theo phơng dọc và phơng ngang của phần
vòm hầm thờng đợc lựa chọn từ các điều kiện: khả năng mang tải của neo,
độ ổn định của đờng biên đất đá giữa các neo, điều kiện tạo thành vòm sập
lở.
- Theo khả năng mang tải của neo:
a1 =
Pa
.hh
(2-7)
Trong đó:
Pa _ khả năng mang tải của neo, Pa = 21,2 (T)
_ dung trọng đất đá, = 2,6 (T/m3)
Thay số vào công thức (2-7) ta đợc:
21,2
= 4,5(m)
2,6.0,4
- Theo độ ổn định của đờng biên đất đá giữa các neo:
l
C
(2-8)
a2 = a .
3 PB
a1 =
Trong đó:
C _ hệ số dính kết của đất đá vùng phá huỷ,C = 3.f = 3.10 = 30(T/m2)
PB _ tải trọng thẳng đứng tính toán, PB = Pnt = 0,924 (T/m2)
Thay số vào công thức (2-8) ta đợc:
1,5
30
a2 =
.
= 2,85(m)
3
0
,
924
- Theo điều kiện tạo thành vòm sập lở:
PB .K B
(ln + B ) (2-9)
C
Trong đó:
KB _ hệ số phụ thuộc vào độ kiên cố của đất đá f = 10 > 5 nên:
KB = 0,2540,3
a3 = ln
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
6
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
B _ chiều rộng công trình khi đào B = 7,6(m)
Thay số vào công thức (2-9) ta đợc:
0,924.0,3
a3 = 1,5
(1,5 + 7,6) = 1,4(m)
30
Nh vậy ta sử dụng neo bê tông, cốt thép làm neo là cốt thép loại A- V
có đờng kính 2,5cm, khả năng mang tải là 21,2 tấn. Neo đợc bố trí cách
nhau 1,4m
II.2.2. Tính chiều dày vỏ bê tông phun
Hiện nay bê tông phun đợc sử dụng khá phổ biến, nhất là trong việc
gia cố, chống giữ CTN. Với u điểm là tạo nên mặt biên công trình ngầm
trơn phẳng, chèn lấp đầy những chỗ lồi lõm trên mặt biên công trình nên có
tác dụng điều chỉnh và phân bố lại ứng suất tập trung trên biên công trình.
Theo Gs.Mostkov thì chiều dày vỏ bê tông phun đợc tính nh sau:
= k .a ' .
PB
m.RP
(2-10)
Trong đó:
k _ hệ số, k = 0,25
a _ bớc chống (m) khi dùng bê tông phun và neo thì a = 1,4 m
RP _ giới hạn bền kéo tiêu chuẩn của bê tông phun (t/m 3), RP = 1,542
lần giới hạn bền kéo tiêu chuẩn của bê tông thờng. Với bê tông M300 thì Rk
= 150 (T/m2) suy ra RP = 300 (T/m2).
m _ hệ số làm việc.Khi sử dụng btp kết hợp với neo thì m = 0,75
Thay số vào công thức (2-10) ta đợc:
0,924
= 0,022m = 2,2cm
0
,
75
.
300
Ta thấy lớp bê tông phun tính toán quá mỏng vì thế ta phải chọn chiều dày
lớp bê tông phun tối thiểu là 3cm.
= 0,25.1,4.
II.3. Hộ chiếu chống tạm
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
7
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Hình vẽ 1.1: Mặt cắt ngang gia cố
Tỷ lệ: 1:100
Hình 2.2: Mặt cắt dọc gia cố tuyến đờng hầm
Tỷ lệ: 1:100
- Số lợng neo trên 1 mặt cắt gia cố cho đờng hầm:
Nneo = 11 (thanh)
- Thể tích bê tông phun dùng gia cố 1m dài đờng hầm:
3,14.3,82
3,14.3,77 2
Vbtf =
+ 2.3,8.2,5
+ 2.3,77.2,5 .1
2
2
= 41,67 41,16 = 0,51(m 3 )
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
8
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
II.4. Hộ chiếu chống cố định
Chống cố định ta sử dụng bê tông liền khối M300, chiều dày 30cm.
Tính chiều dày móng:
- Phía không có rãnh nớc ta lấy bằng 1,5 lần chiều dày tờng:
dk = 45 (cm)
- Phía đặt rãnh nớc ta lấy bằng 2,5 lần chiều dày tờng:
dc = 75 (cm)
Chiều dày móng:
m = 40 (cm)
Hình 2.3: Mặt cắt ngang vỏ chống cố định
Tỷ lệ: 1:100
- Thể tích bê tông đổ vỏ chống cố định cho 1m dài đờng hầm:
3,14.3,82
3,14.3,52
Vbtf =
+ 2.3,8.2,5
+ 2.3,5.2,5 + 0,4.1,2.1
2
2
Sinh viên:
= 41Lại
,67Hữu
36Văn
,731+ 0,48 = 5,42(m93 )
k48
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Chơng III: Thiết kế tổ chức thi công CTN
III.1. Lựa chọn sơ đồ tổ chức thi công trên mặt cắt ngang và trên mặt
cắt dọc, phơng pháp phá vỡ đất đá
Với diện tích đào là S d 41,67 m2 trong điều kiện khối đá có chất lợng tốt(RMR = 75) thì ta chọn phơng án đào toàn tiết diện, gia cố hoàn
chỉnh cách gơng 20m bảo đảm không bị ảnh hởng của công tác khoan nổ.
Phơng pháp phá vỡ đất đá ở đây là phơng pháp khoan nổ mìn, cụ thể
là phơng pháp nổ mìn tạo biên.
III.2. Tính toán các thông số khoan nổ mìn
III.2.1. Chọn thuốc nổ và phơng tiện nổ
Thuốc nổ sử dụng là P113 có khả năng công nổ là ps = 330
Stt
Chỉ tiêu kỹ thuật
Đơn vị
Thông số
1
Khả năng công nổ, Ps
cm3
330
2
Sức công phá, W
mm
14416
3
Mật độ thuốc nổ,
g/cm3
1,141,25
4
Đờng kính thỏi thuốc, dt
mm
32
5
Chiều dài thỏi thuốc, lt
mm
400
6
Trọng lợng một thỏi thuốc, Gt
gram
400
Phơng tiện nổ là kíp vi sai phi điện.
III.2.2. Tính lợng thuốc nổ đơn vị(q)
a/ Ta chọn chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị theo công thức của
Gs.M.N.Parovski
q = q1.v.e. f c .k d
(kg/m3)
(3-1)
Trong đó:
q1 _ lợng thuốc nổ tiêu chuẩn(kg/m3), tính gần đúng ta có:
q1 = 0,1.f = 0,1.10 = 1 (kg/m3)
fc _ hệ số kể tới cấu trúc của khối đá,đá cấu tạo khối thì lấy trung
bình
fc = 1,3
e _ hệ số phụ thuộc vào khả năng công nổ của loại thuốc sử dụng
380
e=
1,152
330
v _ hệ số sức cản, với gơng có 1 mặt tự do Sd > 18 m2 ta có:
v = 1,241,5
kd _ hệ số ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc, chọn thỏi thuốc dt =
32mm và đờng kính lỗ khoan 45 kd = 1,1.
Thay các thông số vào công thức (3-1) ta đợc:
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
10
k48
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
q = 1.1,3.1,152.1,3.1,1 = 2,14 (kg/m3)
b/ Tính theo Moskov
8,5
.k dc (3-2)
Sd
Trong đó:
kđc _ hệ số điều chỉnh phụ thuộc số mặt tự do, ở đây sử dụng lỗ khoan
trống nên coi nh có hai mặt tự do thì kđc = 0,540,65
(áp dụng cho các đờng hầm có diện tích đào Sđ = (184150) m2)
Thay số vào công thức (3-2) ta đợc:
q=
8,5
q=
.0,6 = 0,8( kg / m3 )
41giá
,67 trị lớn hơn vậy:
So sánh hai giá trị q thì ta chọn
q = 2,14 (kg/m3)
III.2.3. Đờng kính lỗ khoan (dk)
dk = db + (4ữ8) (mm)
trong đó: dk: đờng kính lỗ khoan, mm
db: đờng kính bao thuốc, mm
(4ữ8) khoảng hở cho phép để dễ dàng nạp thuốc
dk = 32 + 6 = 38 (mm)
để phù hợp với thiết bị khoan ta chọn đờng kính lỗ khoan 45.
III.2.4. Số lỗ mìn trên gơng (N)
a/ Sơ đồ và số lỗ mìn đột phá:
Sử dụng 2 lỗ khoan trống 76.D = 107
Vòng đột phá thứ 1: a = 1,5D = 1,5.107 = 171
w1 = a 2 = 171. 2 = 242
Vòng đột phá thứ 2: B1 = w1 = 242
w2 = 1,5w1 2 = 1,5.242. 2 = 513
Vòng đột phá thứ 3: B2 = w2 = 513
w3 = 1,5w2 2 = 1,5.513. 2 = 1088
Ta thấy B3 0,513m < Wf = 1m cho nên ta chọn số vòng đột phá là 3.
Nh vậy số lỗ mìn đột phá là:
Ndf = 3.4 = 12 (lỗ)
b/ Lỗ mìn biên:
- Mật độ nạp:
Q = Qf.d2 = 90.0,0452 = 0,2 (kg/m),
ta thấy mật độ nạp nhỏ nên lấy bằng 0,3 (kg/m)
- Khoảng cách lỗ biên:
S = Sf.d = 15.0,045 = 0,675 (m)
- Đờng cản:
B = Bf.S = 0,675.1,2 = 0,81 (m)
- Số lỗ mìn biên: (Nb)
P Bt
(lỗ)
(3-3)
Nb =
+1
b
Trong đó:
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
11
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
P _ chu vi của đờng bố trí các lỗ mìn biên, do khi khoan ta không thể
khoan sát vào đờng biên của đờng hầm mà luôn phải khoan vào trong một
khoảng từ (0,140,15)m. Do đó ta có:
P = (2,5 - 0,15).2 + (3,8 - 0,15).3,14 + 7,3 = 23,461 (m)
b _ khoảng cách giữa các lỗ mìn biên, khi nổ mìn vi sai b = S 0,65
(m)
Thay số vào công thức (3-3) ta có:
23,461 7,3
(lỗ)
Nb =
+ 1 = 26
0,65
Diện tích phần đất đá đợc phá ra bởi nhóm lỗ mìn tạo biên:
S b = w( P C.w) , m 2
Trong đó:
P _ chu của đờng hầm không kể nền, m
W = Wb + (0,0540,15), m _ khoảng cách từ vòng phá đầu tiên tới
biên thiết kế. W = 0,81 + 0,15 = 0,96 m
C _ hệ số phụ thuộc hình dạng đờng lò và giá trị W, C = 1,489
Ta có:
Sb = 0,96(16,9 1,489.0,96) = 14,85(m 2 )
c/ Lỗ mìn phá:
- Đờng cản ngắn nhất của các lỗ mìn phá phụ thuộc S và f. Với S d = 41,67
(m2) và f = 10 thì wf = 1m.
Số lỗ mìn phá là:
Sf
Nf =
k1.k 2 .W
Trong đó:
Sf _ diện tích vùng đất đá đợc phá bởi các lỗ mìn phá, m2
Sf = 41,67 - 1,0882 - 14,85 = 25,66 (m2)
W = 1m
k1, k2 _ hệ số phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá. Lấy cho tất cả
các vòng mìn ta chọn k1 = k2 = 0,9
Thay số ta đợc:
25,66
Nf =
32
0,9.0,9.1
Nh vậy tổng số lỗ mìn là:
N = 26 + 12 + 32 = 70 (lỗ)
III.2.5. Chiều sâu lỗ mìn (l)
Tính theo tốc độ đào yêu cầu:
(lỗ)
Vth .Tck
80.16
=
= 2,4(m)
T ( 25 ữ 30 ) 24.26.0,85
Trong đó:
T _ thời gian làm việc của đội thợ một ngày đêm, T = 24 (h).
26 _ số ngày làm việc trong một tháng.
Tck _ thời gian làm việc của một chu kỳ lấy bằng thời gian 2 ca.
_ hệ số sử dụng lỗ mìn.
l=
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
12
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Nh vậy ta chọn chiều sâu lỗ mìn hợp lý là 2,5m
III.2.6. Tính toán lợng thuốc nổ
a/ Lợng thuốc nạp cho các lỗ mìn đột phá
Vòng đột phá thứ nhất:
Chọn lỗ khoan trống đờng kính = 76, số lợng lỗ khoan trống sử dụng là
2.
- lợng nạp trên 1m dài lỗ khoan:
3
D (kg/m)
C 2
= 1,67.10 . C
2
D
Trong đó:
C _ khoảng cách từ tâm lỗ khoan nạp thuốc đến tâm lỗ khoan trống
C = 1,5.D = 1,5.107 = 171 mm
D _ đờng kính lỗ khoan trống (sử dụng 1 lỗ khoan trống),
3
D = . n = 76. 2 = 107(mm)
3
107
171 2
3
= 1,67.10 3
.171
= 196,225.10 .2,02 = 0,4(kg / m)
2
107
- Chiều dài nạp thuốc:
H = L - h = 2,5 - 0,171 = 2,329 (m)
- Khối lợng thuốc nạp cho vòng đột phá 1:
Q1 = 0,4.4.2,329 = 3,73 (kg)
- Số thỏi thuốc dùng cho mỗi lỗ mìn vòng đột phá thứ nhất:
n1 = 3,73/4.0,4 = 2,33 2,5 (thỏi) = 1 (kg)
Vòng đột phá thứ 2:
- Lợng nạp trên 1m dài lỗ khoan:
Ta có: B1 = w = 242 mm, nên = 0,35 (kg/m)
- Chiều dài nạp thuốc:
H = L - 0,5B = 2,5 - 0,5.0,242 = 2,38 (m)
- Khối lợng thuốc nạp cho vòng đột phá thứ 2:
Q2 = 4.0,35.2,38 = 3,332 (kg)
- Số thỏi thuốc dùng cho mỗi lỗ mìn vòng đột phá thứ 2:
n2 = 3,332/4.0,4 = 2,5 (thỏi) = 1 (kg)
Vòng đột phá thứ 3:
- Lợng nạp trên 1m dài lỗ khoan:
B2 = w = 513 mm, nên = 0,58 (kg/m)
- Chiều dài nạp thuốc:
H = L - 0,5B = 2,5 - 0,5.0,513 = 2,24 (m)
- Khối lợng thuốc nạp cho vòng đột phá thứ 2:
Q3 = 4.0,58.2,24 = 5,2 (kg)
- Số thỏi thuốc dùng cho mỗi lỗ mìn vòng đột phá thứ 3:
n3 = 5,2/4.0,4 = 3,5 (thỏi) = 1,4 (kg)
Nh vậy tổng lợng thuốc cần dùng cho các lỗ mìn đột phá là:
Q = (n1 + n2 + n3).4.0,4 = (2,5 + 2,5 + 3,5).4.0,4 = 13,6 (kg)
b/ Lợng thuốc nạp cho các lỗ mìn phá
- Lợng nạp trên 1m dài lỗ khoan ta có thể lấy bằng chỉ số của hàng đột phá
ngoài cùng.
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
13
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
f = 0,58 (kg/m)
- Chiều dài nạp thuốc:
H = L - 0,5B = 2,5 - 0,5.0,513 = 2,24 (m)
- Khối lợng thuốc nạp cho mỗi lỗ mìn phá:
Q = 2,24.0,58 = 1,3 (kg)
- Số thỏi thuốc dùng cho mỗi lỗ mìn phá:
n = 1,3/0,4 = 3,25 3,5 (thỏi)
- Khối lợng thuốc nạp thực tế cho mỗi lỗ mìn phá:
Q = 3,5.0,4 = 1,4 (kg)
Nh vậy tổng lợng thuốc cần dùng cho các lỗ mìn phá là:
Qf = n.32.0,4 = 3,5.32.0,4 = 44,8 (kg)
c/ Lợng thuốc nạp cho các lỗ mìn biên
Để tránh hiện tợng phá huỷ đờng biên do sức công phá của thuốc nổ nên ta
không sử dụng bua cho các lỗ mìn tạo biên. Nh vậy lợng thuốc nổ cần dùng
cho mỗi lỗ mìn tạo biên là:
Q = b.L = 0,3.2,5 = 0,75 (kg)
- Số thỏi thuốc cần dùng cho mỗi lỗ mìn tạo biên là:
nb = 0,75/.0,4 2 (thỏi)
- Lợng thuốc nổ thực tế dùng cho các lỗ mìn tạo biên là:
Qb = 2.26.0,4 = 20,8 (kg)
Tổng lợng thuốc nổ cần dùng cho một chu kỳ đào là:
Q = Qđf + Qf + Qb = 13,6 + 44,8 + 20,8 = 79,2 (kg)
III.2.7. Hộ chiếu khoan nổ mìn
a/ Bảng lý lịch lỗ mìn
Thứ tự lỗ
mìn
Chiều sâu
lỗ mìn
(m)
1-4
2,5
Lợng
thuốc nạp
cho một
lỗ (kg)
1
5-8
2,5
1
90
9 - 12
2,5
1,4
13 - 15
2,5
16 - 26
Góc nghiêng lỗ (độ)
Chiếu
Chiếu
bằng
cạnh
90
90
Chiều dài
nạp bua
(m)
Thứ tự nổ
0,17
1
90
0,12
2
90
90
0,26
3
1,4
90
90
0,26
4
2,5
1,4
90
90
0,26
5
27 - 40
2,5
1,4
90
90
0,26
6
41 - 44
2,5
1,4
90
90
0,26
7
45 - 70
2,5
0,8
85
85490
0
8
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
14
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
b/ Kết cấu lỗ mìn
Hình 3.1: Kết cấu lợng nạp
Tỷ lệ: 1:10
c/ Sơ đồ bố trí lỗ mìn
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí lỗ mìn trên gơng
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
15
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Tỷ lệ: 1:100
Hình 3.3: Sơ đồ đấu ghép mạng nổ
Tỷ lệ: 1:10
Ghi chú:
- Kíp số 1 dùng cho vòng đột phá thứ nhất.
- Kíp số 2 dùng cho vòng đột phá thứ 2.
- Kíp số 3 dùng cho vòng đột phá thứ 3.
- Kíp số 4 dùng cho các lỗ mìn từ 13415.
- Kíp số 5 dùng cho các lỗ mìn từ 16427.
- Kíp số 6 dùng cho các lỗ mìn từ 28443.
- Kíp số 7 dùng cho các lỗ mìn từ 44447.
- Kíp số 8 dùng cho các lỗ mìn từ 48481.
III.3. Thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn
III.3.1. Sơ đồ thông gió
Đờng hầm khi đào là gơng độc lập cho nên ta chọn sơ đồ thông gió
đẩy với quạt cục bộ.
III.3.2. Tính kợng gió cần thiết đa vào gơng
Theo điều kiện số ngời làm việc lớn nhất tại gơng:
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
16
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Qng = 6.n.k (m3/phút)
(3-9)
Trong đó:
n _ số ngời làm việc đồng thời lớn nhất, n = 20 ngời
k _ hệ số dự trữ, k = 1,5
Thay số vào công thức (3-9) ta đợc:
Qng = 6.20.1,5 = 180 (m3/phút)
Theo lợng thuốc nổ đồng thời lớn nhất:
S sd 3
(m3/phút) (3-10)
. qtn .l 2
t
Trong đó:
l _ chiều dài đờng lò cần thông gió
S _ diện tích gơng hầm khi đào, S = 41,67 (m2)
t _ thời gian thông gió, t = 60 phút
qtn _ chi phí thuốc nổ cho 1 m2 gơng đào, kg
qtn = Q/Sđ = 112,8/41,67 = 2,71 (kg)
Thay số vào công (3-10) thức ta đợc:
Qtn = 7,8.
41,67 3
(m3/phút)
Qtn = 7,8.
. 2,71.4002 = 820
30
Nh vậy lợng khí cần phải đa vào thông gió là:
Qg = Qmax = Qk = 820 (m3/phút) = 13,67 (m3/s)
Kiểm tra tốc độ gió:
vg = Qg/Ssd = 820/41,67.60 = 0,328 (m/s)
vmin = 0,15 (m/s) < vg thoả mãn.
vmax = 4 (m/s) > vg thoả mãn.
III.3.3. Chọn ống gió, tính năng suất và hạ áp quạt
Chọn ống gió
Để phục vụ cho công tác đào thì ta nên chọn loại ống gió mềm.
Đờng kính ống gió: dô = 1,2 (m)
Chiều dài mỗi đoạn ống: lô = 20 (m)
Tính năng suất quạt:
Qq = p.Qg (m3/phút) (3-11)
Trong đó:
p _ hệ số tổn thất gió qua đờng ống
2
1
L
(3-12)
p = .k .d o . . R + 1
ld
3
Trong đó:
k _ hệ số nối chặt đờng ống, mối trung bình k = 0,003
do _ đờng kính ống gió, do = 1,2 m
L _ chiều dài đờng lò, L = 400 m
ld _ chiều dài một đoạn ống, ld = 20 m
R_ sức cản khí động học của đờng ống
R = 0,05.4 = 0,2
Thay số vào công thức (3-12) ta đợc:
(3-13)
2
400
1
p = .0,003.1,2.
. 0,2 + 1 = 1,022
20
3
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
17
k48
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Thay số vào công (3-11) thức ta có:
Qq = 1,022.820 = 838 (m3/phút) = 13,97 (m3/s)
Tính hạ áp quạt
hq = ht + hđ (mmH20)
(3-14)
Trong đó:
ht _ hạ áp tĩnh
ht = R.Qq.Qg = 0,2.13,67.13,97 = 38,2 (mmH20)
hđ _ hạ áp động
v 2 . k
hd =
2. g
(3-15)
Trong đó:
v _ tốc độ gió thoát khỏi ống
v = Qg/Sô = 4.820/3,14.1,22.60 = 12,1 (m/s)
k _ trọng lợng riêng của không khí, k = 1,2 kg/m3
g _ gia tốc trong trờng, g = 9,81 m/s2
Thay số vào công thức (3-15) ta có:
12,12.1,2
(mmH20)
hd =
= 8,95
2.9,81
Thay số vào (3-14) hq = 38,2 + 8,95 = 47,15 (mmH20) = 471,5 (Pa)
Chọn loại quạt BOD - 16. Các đặc tính cho trong bảng 3.7
Bảng 3-7: Đặc tính kỹ thuật của quạt ly tâm BOD - 16
Các chỉ tiêu
Quạt BOD - 16
Đờng kính đầu ra (mm)
1600
Tốc độ quay (vòng/phút)
2980
Năng suất cực tiểu (m3/s)
10
Năng suất cực đại (m3/s)
66
áp lực cực tiểu (Pa)
920
áp lực cực đại (Pa)
900
Hệ số hiệu dụng của quạt
4180
Công suất động cơ quạt, kW
160
III.3.4. Đa gơng vào trạng thái an toàn
Sau khi nổ mìn gơng hầm đợc thông gió tích cực trong 30 phút. Thì
ta tiến hành đa gơng vào trạng thái an toàn. Trớc hết đội trởng cán bộ kỹ
thuật và thợ nổ mìn cùng nhau vào gơng quan sát và đánh giá kết quả nổ
mìn, phát hiện và sử lý mìn câm nếu có.
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
18
k48
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Ngoài ra ta phải tiến hành kiểm tra đánh giá tình trạng đất đá ở nóc,
hông, gơng hầm. Các tảng đá om, đá treo, đá mỏi phải đợc chọc xuống hết.
Các viên đá trên kết cấu chống phải đợc gạt xuống.
Chỉ khi hoàn thành các công tác trên gơng hầm mới đợc coi là an
toàn và mới đợc chính thức đa thợ vào làm việc ở gơng hầm.
III.4. Xúc bốc và vận chuyển
Ta chọn loại máy xúc hoạt động theo chu kỳ là máy xúc volvo có
dung tích gàu là 2,3m3 và vận chuyển bằng ôtô tự đổ thể tích thùng 10m3.
Năng suất của máy xúc là:
Q=
Trong đó:
V
T
T = (T1 + T2 + T3)
_ hệ số dự trữ thời gian sự cố máy, = 1,141,15
T1 _ thời gian chuẩn bị.
T3 _ thời gian kết thúc (đa máy và ra)
T2 _ thời gian thực sự xúc bốc đất đá
T2 = T2 + T2
T2 _ thời gian bốc đất đá không cần công nhân phá đá quá cỡ
T2' =
động.
.V .t.ko .v.tt .ko
+
g .q
v .v
_ % đất đá bốc bằng máy không cần phá đá quá cỡ.
V _ thể tích đất đá cần xúc sau khi khoan nổ mìn.
t _ thời gian một chu kỳ xúc của máy xúc, phút.
ko _ hệ số nở rời.
g _ hệ số xúc đầy gàu.
q _ thể tích gàu xúc.
v _ hệ số đầy goòng.
v _ thể tích goòng.
T2 _ thời gian bốc đất đá phải gom đá quá cỡ.
tt _ thời gian trao đổi của thiết bị vận tải mà máy xúc phải ngừng hoạt
(1 ).v
T2'' =
.p
n
n _ số công nhân xúc đất đá.
p _ số lao động cần thiết để xúc thủ công 1m3, ngời - phút.
Máy xúc hoạt động liên tục:
V
T
T = (T1 + T2 + T3)
_ hệ số dự trữ thời gian sự cố máy, = 1,141,15
T1 _ thời gian xúc đất đá chính ở gơng
T2 _ thời gian xúc đất đá ở chân gơng và xúc vét.
T3 _ thời gian kéo dài do vận tải trong quá trình xúc bốc.
Q=
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
19
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
(1 )V .ko .kv
T1 =
Pkt
_ % đất đá xúc vét và đá
quá cỡ.
ko _ hệ số nở rời.
kv _ hệ số nở rời phụ khi xúc.
Pkt _ năng suất kỹ thuật của máy xúc.
T2 =
.V .ko .kv
k1
k1 _ hệ số giảm năng suất kỹ thuật của máy xúc do trạng thái đất nền
và số lợng đá quá cỡ.
V .ko .t 2
.v
_ hệ số chất đầy thùng.
t2 _ thời gian máy nghỉ do vận tải.
v _ dung tích thùng xe.
T3 =
V = Sđ.l..àko (m3)
Số chuyến xe cần:
N=
V
v1
v1 _ thể tích đất đá một xe vận chuyển đợc.
Số chuyến xe cho một kíp:
n1 =
Tkip Tck Tnc
(chuyến/kíp)
T
.1,15
Tkíp _ thời gianchuyen
làm việc 1 kíp (360).
Tck _ thời gian chuẩn kết (30).
Tnc _ thời gian ngừng nghỉ do yêu cầu cá nhân.
Tchuyến _ thời gian hoàn thành một chuyến xe.
Tchuyến = Thầm + Thở + Tđổ + Tquayđầu + Tlùi + Tra + Txúc
Tham =
vh = 6 (km/h)
Tho =
2 Lt
vh
2 Ln
vn
vh = 12 (km/h)
Tđổ _ thời gian đổ.
Tqđầu _ thời gian quay đầu xe sau khi đổ tải.
Tlùi _ thời gian lùi từ ngách quay xe đến vị trí xúc.
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
20
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
Đồ án môn học
Bộ môn xây dựng CTN&Mỏ
Txúc _ thời gian xúc đầy xe.
Tra _ thời gian chạy từ vị trí xúc đến ngách quay xe.
1,15 _ hệ số dự trữ.
Số xe cần để hoạt động liên tục:
Tchuyen
nxe =
Tlui + Txuc + Tra
III.5. Thi công kết cấu chống
III.5.1. Thi công kết cấu chống tạm
Kết cấu chống tạm sử dụng là neo và bê tông phun. Khi đó quá trình
thi công đợc thực hiện nh sau:
Sau khi đa gơng vào trạng thái an toàn ta tiến hành khoan cắm neo.
Trớc tiên ta dùng ngay máy khoan khoan các lỗ mìn để khoan các lỗ khoan
cắm neo theo hộ chiếu. Bớc tiếp theo là bơm bê tông vào trong lỗ khoan khi
đã bơm đầy bê tông vào lỗ khoan ta tiến hành cắm neo. Cần chú ý trong quá
trình bơm bê tông phải đa đầu ống vào tận đáy lỗ khoan. Đầu lỗ khoan luôn
ngập trong vữa.
Quá trình phun bê tông thì đợc thực hiện sau khi ta đã đào và cắm
neo đợc 5 chu kỳ nh vậy để không phải vận chuyển thiết bị nhiều lần sẽ tốn
nhiều thời gian. Gơng bê tông phun luôn cách gơng nổ 1 khoảng là 20m để
bảo đảm sự ổn định cho gơng chống không bị ảnh hởng của quá trình nổ
mìn.
III.5.2. Thi công kết cấu chống cố định
Công tác chống cố định đợc thực hiện sau khi đã hoàn thành công tác
đào và chống tạm trên suốt chiều dài đờng hầm cần thi công.
- Đào móng cả hai bên đổ luôn bê tông móng và đa cốt thép vào
móng trớc khi đổ để bảo đảm tính gắn kết rồi dựng ván khuôn của phần tờng đặt cốt thép cho tờng dựng ván khuôn và đổ bê tông cho phần tờng. Khi
tờng đã cứng thì đặt ván khuôn và cốt thép đổ nốt phần vòm.
- Khi đổ bê tông thì đổ cả vào hai bên, chiều dày mỗi lớp đổ 40 cm.
Ván khuôn sử dụng ở đây là ván khuôn di động với cấu tạo nh sau:
+ Cột và dầm có kích thớc (20320)cm
+ Vòm 3 lớp gỗ dày 5 cm đợc ốp với nhau
+ Cột tăng lực đờng kính 15 cm
+ Lớp ván lát bên ngoài
Sinh viên: Lại Hữu Văn 1
k48
21
Lớp Xây dựng CTN & Mỏ
