ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - GA DỒN TOA f=4

Lời nói đầu
Hiện nay nhu cầu về năng lợng là một trong những nhu cầu không thể thiếu
của mỗi quốc gia . Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con ngời đã tìm ra rất nhiều nguồn năng lợng, nh năng lợng nguyên tử, năng lợng
mặt trời . Tuy nhiên than vẫn là nguồn cung cấp năng lợng đợc sử dụng phổ
biến. ở nớc ta hiện nay than là một nguồn tài nguyên phong phú và chúng ta
đang tiến hành đào các đờng lò chuẩn bị đờng lò khai thác với khối lợng khá
lớn .
Qua thời gian học tập cùng với sự giảng dạy và giúp đỡ nhiệt tình của
thầy giáo TS Nguyễn Văn Quyển giao cho đề tài thiết kế :
Thiết kế ga dồn toa với các thông số
1. Sản lợng khai thác: 200.000 T/năm
2. Thời gian tồn tại của đờng lò: 8 năm
3. Chiều dài đờng lò:90m
4. Góc dốc của vỉa :41
5. Độ dốc của đờng lò
6. Đờng lò đào qua lớp cát kết có hệ số kiên cố f=4
7. Loại mỏ về khí bụi nổ :loại II
8. Lu lợng nớc chảy vào đờng lò :16 m 3 /h
Đến nay bản đồ án của em đã đợc hoàn thành. Do kiến thức và thời gian
còn hạn chế nên bản đồ án còn những thiếu sót. Em rất mong đợc sự chỉ
bảo và giúp đỡ của các thầy để bản đồ án của em đợc hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên
Phạm Đức Thang

Chơng1
Thiết kế kỹ thuật
I.

Khái quát chung về đờng lò cần thiết kế :

Công dụng của đờng lò là ga dồn toa một đờng xe với phơng tiện vận tải
là goòng VB 2,5 .
Với chiều dài đờng lò là 90m , thời gian tồn tại của đờng lò là 8 năm .
Sản lợng thông qua của đờng lò là 200.000 T/năm .Đờng lò đợc đào qua
lớp cát kết có hệ số kiên cố f=4 và mỏ thuộc hạng khí và bụi nổ là loại II .
II.
Lựa chọn thiết bị vân tải và năng suất vân tải
a. chọn thiết bị vận tải
Thiết bị vân tải trong lò đợc chọn dựa vào sản lợng khai thác vận chuyển qua
đờng lò , loại mỏ về khí và bụi nổ , mức đầu t , góc dốc công trình và tuổi thọ
đờng lò .
Với yêu cầu vận chuyển là 200.000 T/năm , mỏ thuộc hạng khí bụi loại II và
tuổi thọ của là 8 năm . Nh vậy ta chọn phơng tiện vận tảI là : Đầu tầu chạy
bằng acquy AM-8 goòng đáy kín (VB-2,5).
Đặc tính của đầu tàu acquy AM-8 thể hiện ở bảng sau.
BảngI.1. Đặc tính tàu điện acquy AM-8
Các thông số làm việc
Các kích thớc cơ bản
Trọng lợng
bám
dính
(tấn)
8.8

Kiểu
động
cơ

ERD10B

Loại goòng
VB-2,5

Tốc
độ
(m/s
)
6,8

Lực
kéo
(kg)

Tổng
Điện
công
áp (V)
suất (kw)

Chiều
cao
(mm)

Chiều
rộng
(mm)

Chiều
dài

(mm)

1150

22,4

1415

1050

4500

120

Cỡ đờng xe
(mm)
600

BảngI.2.Đặc tính kỹ thuật goòng VB-2,5
Các kích thớc chính
Cỡ đờng xe (mm) Dung tích
(mm)
Rộng
Cao Dài
(m3)
600
2,5
1350
1400 3150

+Thiết bị đờng sắt
Để phù hợp với thiết bị vận tải (tàu điện acquy AM-8) goòng VB-2,5 cỡ đờng
ray 600(mm) ta chọn thép ray R24 và tà vẹt bê tông cốt thép tiết diện hình
thang
BảngI.3. Các thông số kỹ thuật của ray r24
STT
Các thông số
Đơn vị
Số lợng
1
Chiều dài tiêu chuẩn
m
8
2
Chiều cao
mm
107
3
Chiều rộng của đỉnh ray
mm
51
4
Chiều rộng chân ray
mm
92
5
Chiều cao chân ray
mm
105
6

Chiều dày bụng ray
mm
10,5


7

Chiều cao tâm lỗ

mm

45,5

STT
1
2
3
4

BảngI.4. Thông số tà vẹt bê tông cốt thép
Các thông số
Đơn vị
Số lợng
Chiều cao của tà vẹt
mm
120
Chiều rộng của mặt đáy, btv1 mm
170
Chiều rộng của đỉnh, btv2
mm

140
Chiều dài của thanh tà vẹt
mm
1200

b. Năng suất thiết bị vận tải
Việc chọn tối đa số lợng số goòng mang tải đợc xác định bởi điều kiện bám
dính khi mở máy
Tải trọng đoàn goòng đợc xác định qua công thức :
Qg =

1000PK
Pd
Wn ' + Wn + 110a

Trong đó :
Qg - tải trọng đoàn goòng
Pd - Trọng lợng của đầu tầu; Pd = 8,8 tấn
Wn- Sức cản đo độ dốc.
Wn = 1000 . i = 1000 . 5 0/00 = 5 (kg/tấn)
Wn/: Sức cản đơn vị của đoàn goòng khi khởi động đợc tính theo công thức:
Wn/ = 1,5 Wn = 1,5 . 5 = 7,5 (kg/tấn)
a gia tốc khi mở máy : a=0,05m/s 2
Thay số vào ta đợc:
Qg =

1000 . 0,12 . 8,8
7,5 + 5 + 110 . 0,05

- 8,8 = 49,86 (T/m2).

Số lợng
goòng trong một chuyến đợc xác định theo công thức :


n=

Q

g

G + Go

trong đó
G trọng lợng khoáng sản trong một goòng
G = V. 1 =2,5 . 2,05 =5,125 tấn
1 trọng lợng thể tích của lớp đất đá 1=2,05
V thể tích goòng V= 2,5 m3
Go trọng lợng của goòng Go =2350 kg
Thay số ta có n =

49,86
=6,7 goòng
5,125 + 2,305

Nh vậy ta chọn số goòng trong một đoàn goòng là 7 goòng
III. Chọn hìng dạng và kích thớc mặt cắt ngang
đờng lò
1. Chọn hình dạng kích thớc mặt cắt ngang
Việc lựa chọn hình dạng và kích thớc mặt cắt ngang trong hầm lò là một yếu

tố quan trọng nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh tính chất cơ lý của đá , vật
liệu chống ,kết cấu chống , khả năng mang tải , công dụng của đờng lò áp
lực đất đá xung quanh đờng lò và tuổi thọ đờng lò .
Do đờng lò đào qua lớp cát kết f=4 tức là qua lớp đất đá có độ ổn định trung
bình ,tuổi thọ của đờng lò là 8 năm nên ta chọn mặt cắt ngang đờng lò hình
vòm bán nguyệt tờng thẳng nh hình vẽ :

Ht

B

2. Xác định kích thớc mặt cắt ngang
a, chiều rộng đờng lò


do thiết kế đờng lò là ga dồn toa một đờng xe nên ta phải bố trí lối ngời đi
lại ở hai bên thiết bị vận tải nên chiều rộng đờng lò đợc tính theo công
thức :
B = 2m +A
Trong đó:
m chiều rộng tối thiểu lối ngời đi lại m= 0,7 met
A chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải A=1350mm
Nh vậy chiều rộng bên trong đờng lò là:
B =2 . 0,7 +1.35 = 2,75 m
b, Chiều cao:
+ chiều cao thiết bị vận tải
Hvt = h+ hs
Trong đó:
h chiều cao lớn nhất của thiết bị vận tải h=1415mm
hs chiều cao của đờng sắt hs =0,35m

Vậy ta tính đợc : Hvt =1415+350 = 1765mm
+ chiều cao tờng
Do chiều cao của lối dành cho ngời đi lại theo quy phạm phải lấy tối thiểu là
1,7m. Vậy ta chọn chiều cao tờng là 1,2 m để đảm bảo chiều cao lồi ngời đi
lại đúng theo quy phạm an toàn
Nh vậy chiều cao đờng lò bên trong vỏ chống :
Hl =ht +

B
2,75
=1,2+
=2,575 m
2
2

c . diện tích mặt cắt ngang
+diện tích bên trong vỏ chống Sc
2
2
Sc =ht .B + .r = 1,2 .2,75 + 3,14.1,375 = 6,27 m2

2

2

Nếu ta chọn vật liệu chống là thép lòng máng SPP -17 và chọn tấm chèn là
bê tông cốt thép có chiều dày là 50 mm
Ta có chiều rộng đờng lò khi đào là:
Bđ = B + 2( dt +dc + b )
Trong đó : Bđ - chiều rộng khi đào

dt - chiều dày thép lòng máng dt =0,093m
dc chiều dày của tấm chèn dc =0,05m
b - chuyển vị ngang của đất đá b = 0,05m
Bđ =2,75 +2(0,093 + 0,05 +0,05 ) =3.136 m
Rđ =3,136.0,5= 1,568 m
Chiều cao đờng lò khi đào : Hđl =1,568+1,2 =2,768m
+ Do vậy diện tích khi đào lò Sđ :
Sđ = 7,623 m2
3. Kiểm tra kích thớc mặt cắt ngang theo điều kiện thông gió


a, Lu lợng gió đảm bảo cho khai thác:
Theo công thức:
Q=

q. A.K
N

(m3/phút)

(1.17)

Trong đó:
K: Hệ số dự trữ, k = 1,45.
N: Số ngày làm việc trong năm, N = 300 ngày.
A: Sản lợng thiết kế , A = 200.000 T/năm.
q: Lợng gió cần thiết cho một tấn than.
Phụ thuộc vào cấp khí cháy của mỏ, với loại mỏ về khí cháy và bụi nổ loại II
thì : q=1,25m3/phút
Do đó :

Q=

1,25.200000.1,45
= 1208,3 (m3/phút)
300

b, Kiểm tra :
Theo quy phạm an toàn thì vận tốc gió đờng lò phải đảm bảo điều kiện
sau:
Vmin = 1,5 (m/s) < V < Vmax = 8 (m/s).
Ta có :
V=

Q
1208,3
=
= 3,21 (m/s)
S c .60 6,27.60

(1.18)

Kết luận : Tốc độ gió trong đờng lò thiết kế thoả măn tốc độ gió cho
phép.
c, Thiết kế thoát nớc:
Trong quá trình thi công , nớc chảy vào gơng lò là 16m3/h. Do vậy ta
thiết kế rãnh thoát nớc cho quá trình khai thác sẽ đảm bảo cho quá trình thi
công. Do vậy ta chọn rãnh thoát nớc nh sau:
+Độ dốc i = 50/0 0 (thao độ dốc của đờng lò).
+Rãnh nớc hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép, chiều dầy là
100(mm), kích thớc b = 400, h = 250 (mm).

IV. áp lực đất đá lên vỏ chống
Tính toán áp đất đá lên vỏ chống sẽ đợc tính theo giả thuyết của
TXIMBAREVICH
1 . áp lực nóc.


Theo giáo s Tximbarevich khi tạo không gian trong khối đá thì trên
khối đá xuất hiện vòm phá huỷ căn cứ vào lý thuyết của ông thì áp lực đơn vị
(tính cho 1 m dài) tác dụng lên khung chống đợc xác định theo công thức.
qn = 1 . b1 . (T/m2)
Trong đó :
1 - Trọng lợng thể tích đất đá, 1 = 2,05 (T/m3)
b1 - Chiều cao lớn nhất của vòm phá huỷ đợc tính theo công thức:
90 0

a + H dl .tg
a1
2
b1 =
=
f
f

, (m)

Với:
a1 - Nửa chiều rộng vòm phá huỷ.
F - Hệ số kiên cố của đất đá, f = 4.
- Góc ma sát, = arctgf =arctg4 =75,96 o
a- Nửa chiều rộng công trình, a = Bd/2 = 1568 (mm)

Do vậy:
90 0 75,96 0
1,568 + 2,768.tg
2
a

b1 = 1 =
f
4



= 0,477

q 'n = 2,05. 0,477 = 0,9778(T/m2)
Nh vậy tải trọng nóc tác dụng lên khung chống theo 1m dài lò là
0,997T/m2
Vậy tải trọng phân bố đều tác dụng lên khung chống thép đợc xác định theo
công thức:
qn= q 'n .L = 0,9778.0,7 = 0,684(T/m)
Với L bớc chống của khung chống thép L = 0,7m
2. áp lực hông
Khi đào lò vào lớp cát kết có f=4 thì ngoài áp lực nóc còn có áp lực ở hai bên
hông lò . Trong trờng hợp này hông lò coi nh tờng chắn trên có tải trọng
phân bố đều và áp lực ở hông lò đợc tính theo GS P.M.Tximbarêvich nh sau
a, áp lực sờn:
Theo giáo s Tximbarevich áp lực sờn của lò đợc xác định nh sau:


* ¸p lùc sên møc ngang nãc lß q1:

 90 0 − ϕ 
 (KN/m2)
q s1 = γ .b1 .tg 
2


2

 90 0 − 75,96 0
= 2,05.0,477.tg 2 
2






qs1 = 0,0148 ( KN/m2)

qn

b1
qS1

qS1

H

qS2

qS2
2a
2a'

H×nhII.5. S¬ ®å tÝnh ¸p lùc theo Tximbarevich (¸p lùc nãc + sên lß)
* ¸p lùc sên møc nÒn lß q2:
q s 2 = γ .( b1 + H dl ).tg 2

90 0 − ϕ
2

= 2,05( 0,477 + 2,768) tg 2

qs2 = 0,1 (KN/m2).
Trong ®ã:

90 0 − 75,96 0
2


Hl: Chiều cao của đờng lò, Hdl = 2,768 m
1: Trong lợng thể tích đất đá, 1 = 2,05(T/m3)
áp lực hông tác dụng lên một mét dài của lò là :
Rh =
=

q1 + q 2

90
= .(Hl+b1).tg2(

) (KN/m)
2
2
2
0,0148 + 0,1
= 0,0574(KN/m)
2

Khi các vì chống đặt cách nhau một khoảng L=0,7m thì áp lực lên một vì
chống sẽ là
Rh =

q1 + q 2
.L= 0,0574.0,7=0,04 (KN/vì)
2

3. áp lực nền:

Sơ đồ tính áp lực nền :

b1

H
D
Nn
C
x

B

A

E
2a

F

K

2a'

áp lực nền đợc tính dựa vào giả thuyết Tximbarevich:
90 0
(T/m2)
N 0 = D0 .tg
2



Với:


D0 - Lực đẩy ngang và một phần của nó làm lăng trụ CTE chồi
theo mặt CE vào trong công trình, đợc tính theo công thức:
0
0
.x0
.x0 2
2 90
2 90

( x0 + 2 H 0 ) tg
D0 =
2 .tg 2
2
2





Với: H0 = Hdl + b1 = 2,768+ 0,477 =3,245 (m)
X0 - chiều sâu của lớp đá nền
0
0
90 0
4 90 75,96
3,245.tg

H 0 .tg
2
2


x0 =
=
0
0

0
90
90 75,96


1 tg 4
1 tg 4
2


2
4

x0 = 7,46.10-4
Vậy:

0
0
2,05.7,46.10 4
4
2 90 75,96
D0 =
7,46.10 + 2.3,245 .tg
2
2


(

)

2,05.(7,46.10 4 ) 2 2 90 0 75,96 0

tg
2
2



D0 = 7,523.10-5
90 0 75,96 0
N 0 = 7,523.10 .tg
2

5


= 9,26.10 6 (T/m2)


IV . Tính toán kết cấu chống giữ
1. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng lên vỏ chống
Khung chống thép lòng máng khi chịu kết cấu làm việc nh là vòm siêu tĩnh 2
khớp. Nh vậy tại gối tựa sẽ có một liên kết thừa H c khi đó ta có sơ đồ tính
toán hình

qn
qs2
Y
R1535
3335

X

3335
HC

HC
2a = 3070
R1

R1

2. Xác định nội lực bên trong vỏ chống
Căn cứ vào áp lực tác dụng thì khung chịu áp lực đối xứng do vậy các
thành phần nội lực đối xứng qua trục thẳng đứng. Do vậy chỉ tính cho một
nửa khung chống.
* Xác định thành phần của phản lực thẳng đứng ở gối tựa.
R1 = qn.a
,T
Trong đó:
a: Nửa chiều rộng đờng lò, a = 1535 (mm).
qn: áp lực nóc lò tác dụng lên khung chống thép, q n =
0,684(T/m)
R1 = 0,684.1,375 = 0,9405 (T)

Phản lực ngang tại gối tựa sau khi đã tính chuyển vị của lực đơn vị
và tải trọng ta xác định phản lực ngang theo công thức :
4

.h r 3
2
3
3
2
q n ( t . + r 4 ht .r 3 ) q s 2 ( ht + r 4 + r 3 ht + 3 ht r 2 + ht r
4
4
3
4
4
X=
3
2 3
r + 4r 2 hc + .r.h 2 + ht
2
3

Với
qs2 - áp lực lớn nhất ở hông lò qs2=0,1.0,7=0,07
ht chiều cao cột chống ht=1,2
r bán kính vòm r= 1,375m

(T/m2)

qn- áp lực nóc lên vì chống qn =0,684 (T/m)
thay số ta đựơc phản lực ngang X= 0,0213
Lực dọc trong tiết diện bất kỳ của phần cột là
Nc = R1 = qn .a = 0,9405(T)
Lực dọc ở phần vòm đợc tính theo công thức
Nv =qn.r.cos2 - X sin +qh(hc+ r.sin ).sin
Lực cắt ở phần tiết diện bất kỳ trên cột
Qc =X- qh .y
Lực cắt ở phần vòm
Qv = r.qn.cos .sin +X.cos -qh.cos .(hc+r.sin )
Momen uốn trong tiết diện bất kỳ phần cột là
1
2

Mc =X.y - .qh .y 2
Momen tại tiết diện bất kỳ phần vòm là
1
2

1
2

Mv =X(r.sin +hc)+ .qn.r2.sin2 - .qh.(r.sin +hc)2
Bảng tính nội lực trong cột
Mặt cắt
y (m)
0-0
0
1-1
0,3

2-2
0,6
3-3
0,9
4-4
1,2

Mc(T.m)
0
3,24.10 3
1,8.10 4
-9,18.10 3
-0,0248

Bảng tính kết quả nội lực trong vòm

Mặt cắt
sin
cos
6-6
0
0
1
7-7
15
0,26
0,966
8-8
30
0,5

0,86
9-9
45
0,707
0,707
10-10
60
0,866
0,5
11-11
75
0,966
0,26
12-12
90
1
0

Nc(T)
0,9405
0,9405
0,9405
0,9405
0,9405

Mv
-0,0248
-8.10 3
0,0744
0,2043

0,3356
0,433
0,44

Qc(T)
0,0213
3.10 4
-0,0207
-0,0417
-0,0627

Qv
0,8778
0,1514
0,309
0,377
0,3342
0,1957
0

Nv
0,94
0,9
0,6
0,5625
0,3616
0,214
0,159

3. Xác định kích thớc các bộ phận vỏ chống (kiểm tra bền).
Thép SVP_17 có mã hiệu thép là CT - 5. Do vậy ứng suất cho
phép là [n] = 1600 Kg/cm2.
ứng suất trong khung đợc tính theo công thức :
M

N

max
max = W F
x

(3.1)

Trong đó :
Wx : Mômen chống uốn của SPV - 17, Wx = 50,3 cm3.
F : Diện tích mặt cắt của SVP - 17 , F = 21,73 cm3.
Tại mặt cắt có Mmax là mặt cắt 11 - 11 các giá trị nội lực nh sau :
Mmax = 0,44 (T.m) = 0,44.105 (kg.cm).
N11 = 0,159 (T) = 159 kg
Do vậy :
0,44.10 5 159

max =
50,3
21,73

max = 882 (kg/cm2) <1600 = [n] ,(kg/cm2).
* Kết luận : Với bớc chống là 0,7 m thoả mãn điầu kiện cho chống lò
bằng thép lòng máng SVP 4. Cấu tạo vỏ chống và hộ chiếu chống

Vỏ chống đợc làm bằng thép lòng máng SVP -17 và đợc lắp dựng linh hoạt
với hai khớp ,xà đợc nối linh hoạt với cột nhờ hai khớp.
Sơ đồ cấu tạo thép lòng máng SPV - 17


B131,5
b91,5
h23
H94

m50
8,5
M60

Độ linh hoạt của vì chống này khá lớn và nó điều chỉnh đựơc sự dịch chuyển
của vì chống . Vì chống này có ba đoạn gồm có một xà và hai cột và ở giữa
xà và cột có hai mối nối linh hoạt đợc nối lồng vào nhau nhờ các bu lông
vòng hay bu lông gông và đợc bắt chặt vừa phải .Do vậy khi chịu tải xà có
thể tụt xuống cột tạo lên độ linh hoạt . Ngoài ra ta phải chèn kín bằng cac
thanh chèn bằng bê tông cốt thép 6 .Hai mối nối linh hoạt đợc bắt bằng
quai gông 20 CT3, Ecu (đai ốc): M18
BảngII.2. đặc tính kỹ thuật của thép lóng máng SVP_17
Mã
hiệu
thép

Trọng
lợng
1m
(kg)

Kích thớc tiết diện thép (mm)
B

b

M

m

H



h

Diện Wx
tích (cm3)
(cm2)


SVP-17

17,66

131,5 91,5

60

51

94

8,5

23

21,73

50,3

BảngII.3. đặc tính tấm chèn
Các kích thớc (mm)

Cốt thép

Mác bê
tông

Dài

Rộng

Dày

6A-1

R250

1100

150

50

Trọng lợng

T/m3
2,7

Chơng II thiết kế thi công
1 .Khái quát về tổ chức thi công
Trong quá trình thi công công trình ngầm, để thực hiện một quá trình
xây dựng theo nguyên tắc chung ta phải hoàn thành hai công việc chính sau :
+ Phá đá đi gơng.
+ Chống tạm và chống cố định.
Dựa vào hai công tác chính đó ngời ta chia ra các sơ đồ thi công sau :
1.1.1. Sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần :
Công tác đào và chống hết chiều dài của công trình sau đó quay lại
chốn cố định.
a, Ưu điểm:
- Công tác tổ chức thi công đơn giản do thực hiện đào chống lò rồi
mới tổ chức chống tạm.
- Trang thiết bị đợc sử dụng liên tục.
b. Nhợc điểm:
- Khung chống tạm dễ bị h hỏng khi chiều dài đờng lò lớn, đờng lò sẽ
bị biến dạng do thời gian chống tạm lâu.
- Chi phí cho công tác chống tạm thời lớn, trong nhiều trờng hợp
khung chống tạm có thể không sử dụng đợc.
- Do thời gian chống tạm lớn nên các khe nứt trong khối đá sẽ tăng lên

làm giảm bền và tăng áp lực mỏ.
c, Điều kiện áp dụng:
Sơ đồ này đợc sử dụng cho các công trình có diện tích tiết diện nhỏ,
chiều dài ngắn.
1.1.2. Sơ đồ nối tiếp từng phần:


Đờng lò đợc tổ chức thi công nối tiếp toàn phần trên từng đoạn có
chiều dài từ 20m - 40m. Theo sơ đồ công tác chống tạm đợc thực hiện liên
tục khoảng từ 20m - 40m. Sau đó công tác này dừng lại và quay lạo chống cố
định, quá trình lặp lại và cho đến hết chiều dài đờng lò.
a, Ưu điểm:
- Khắc phục đợc nhợc điểm của sơ đồ thi công nối tiếp từng phần do
thời gian chống tạm nhỏ hạn chế sự phát triển của các khe nứt trong đó.
- Tận dụng các khung chống tạm cho các đoạn thi công sau.
b, Nhợc điểm:
- Tổ chức thi công tơng đối phức tạp đòi hỏi có lịch trình cụ thể sao
cho công việc không trùng nhau gây cản trở nhau.
- Tốc độ thi công thấp do phải vận chuyển thiết bị.
c, Điều kiện áp dụng:
- Dùng tốt nhất cho các đờng lò tiết diện hẹp nhng có chiều dài lớn.
- Trong điều kiện áp lực mỏ lớn công nghệ đào phá đá bán thủ công.
I.1.3, Sơ đồ thi công song song.
Công tác đào phá đất đá và chống cố định đợc thực hiện đồng thời.
a, Ưu điểm:
- Do công tác đào chống tạm thời và chống cố định đợc thực hiện song
song nên tốc độ thi công đờng lò lớn.
- Hạn chế tối đa khả năng phát triển các khe nứt trong khối đá sau khi
đào do thời gian biến dạng tự do của khối đá nhỏ.
b, Nhợc điểm:

Công tác tổ chức thi công phức tạp, khối lợng công việc thực hiện
đồng thời rất rễ gây cản trở lẫn nhau.
1.1.4, Sơ đồ phối hợp:
Tất cả các công đoạn của đào phá, chống cố định đợc thực hiện trong
một chu kỳ.
* Điều kiện áp dụng:
Thờng đợc sử dụng để xây các đờng lò cơ bản và chuẩn bị đợc chống
cố định bằng các khung chống gỗ, kim loại loại, bê tông cốt thép lắp ghép, vì
neo, bê tông phun. Sơ đồ này cũng có thể áp dụng để thi công các hầm trạm


trong mỏ có kích thớc tiết diện ngang lớn lên cần thi công vỏ chống cố định
ngay sau mỗi lần đào phá đất đá trong gơng.
1.2, Sơ đồ công nghệ thi công áp dụng cho công trình:
Để lựa chọn sơ đồ thi công hợp lý ta phải căn cứ vào công trình cụ thể.
Trong đề tài này, đờng lò đào qua đất đá f = 4 là đất đá rắn trung bình, đồng
thời để phù hợp với trình độ thi công thủ công bán cơ khí hoá ta chọn sơ đồ
công nghệ thi công phối hợp. Nghĩa là tất cả các công tác đào chống xúc bốc
vận tải đều đợc tiến hành trong một chu kỳ công tác và đợc thi công trên toàn
gơng.
1.2 Phơng pháp đào phá đất đá , xúc bốc vận chuyển và tổ chức chu kỳ
đào
Hiện nay trong nghành mỏ có nhiều phơng pháp đào phá đất đá : nh phơng
pháp thủ công , phơng pháp búa chèn ,phơng pháp khoan nổ mìn ,phơng
pháp đào lò bằng máy đào lò nhng với đờng lò mà ta thiết kế thì áp dụng phơng pháp phá vỡ đất đá bằng khoan nổ mìn là thông dụng nhất hiện nay
Phong tiện xúc bốc đợc dùng sẽ là máy xúc bằng tay gàu có băng tải ở đuôi
và vận chuyển bằng goòng
Phải bố trí đợc chu kỳ đào hợp lý
Nh vậy đờng lò của ta thiết kế đợc chọn nh sau
+chọn sơ đồ công nghệ thi công phối hợp

+phơng pháp đào phá đất đá bằng phơng pháp khoan nổ mìn
+ xúc bốc bằng máy xúc
+ vận chuyển bằng goòng
III công tác khoan nổ mìn
1 . chọn thiết bị khoan chất nổ ,phơng tiện nổ
*chọn thiết bị khoan
Theo kinh nghiệm thi công các đờng lò trong mỏ của nớc ta khi đào
qua các lớp đất đá có độ cứng trung bình ta nên sử dụng loại máy khoan đập
chạy bằng khí nén, khi thi công đờng lò xuyên vỉa thiết kế ta sử dụng máy
khoan đập khí nén cầm tay của Liên Xô cũ mã hiệu PP-63.


Bảng 5.1. Bảng đặc tính kỹ thuật của máy khoan PP - 63 của Liên xô cũ.
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Chỉ số
Năng lợng đập
Tần số đập trong 1 phút
Mô men quay
Chi phí khí nén
Đờng kính mũi khoan

Chiều sâu lỗ khoan
Chiều dài máy
áp lực khí nén khi làm việc
Trọng lợng của máy khoan

Đơn vị
daN/m

Số lợng
5,8

Lần
daN.m
m3/phút
mm
m
mm
daN/cm2
kg

2300 ữ 2800
180
3,5
36ữ 56
4
885
5
32

*thuốc nổ và phơng tiện nổ

Thuốc nổ và phơng tiện nổ là một trong những thông số quan trọng
quyết định hiệu quả công tác thi công đờng lò. Căn cứ vào điều kiện địa chất
và đặc tính kỹ thuật của đờng lò thi công ta lựa chọn loại thuốc nổ P-113 do
công ty hóa chất mỏ cung cấp, đi kèm loại thuốc nổ AH-1 ta sử dụng kíp
điện vi sai KVĐ-8Đ để kích nổ. Loại máy bắn mìn đợc sử dụng là loại máy
bắn mìn BMK-1/100M.
Bảng đặc tính kỹ thuật máy nổ mìn kvm-1/100M
STT
Các chỉ tiêu kỹ thuật
Đơn vị
Số lợng
1

Điện trở suất tối đa của mạch

2

Giá trị cực đại xung lợng phát

3

Thời gian sung lợng phát

s

4

Hiệu điện thế các tụ điện và bộ nạp

V

5

Điện dung của tụ điện

6
7

Số kíp lớn nhất mắc nối tiếp
Trọng lợng máy

àF
cái
kg

100
2.0

8

Nguồn cung cấp điện (bằng tay)

-

-


mA

Bảng 5.2.1. Đặc tính thuốc nổ P 113

STT
Chỉ số
Đơn vị
1
Sức công nổ P
cm3
2
Sức phá W
mm
3
g/cm3
Mật độ thỏi thuốc
4
Khoảng cách truyền nổ L
cm

380
3.103
2ữ4
650
8

Số lợng
320 ữ 330
14 ữ 16
1,1 ữ 1,25
6


5

6
7
8

Thời gian bảo quản T
Đờng kính thỏi thuốc D
Chiều dài thỏi thuốc lt
Trọng lợng thỏi thuốc G

Tháng
mm
mm
g

6
32
220 ữ 250
200

2. Tính toán các thông số khoan nổ mìn
a/ Lợng thuốc nổ đơn vị
Ta sử dụng công thức thử nghiệm của giáo s N.M.Poksovxki để tính
chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị:
q = q1.fc.v.e.kd (kg/m3)
(5.3)
Trong đó:
q1: Chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn; với f = 4 thì q1 = 0,1.f =0,4 kg/m3
fc: Hệ số cấu trúc của đất đá trong gơng lò; fc = 1,4
v: Hệ số sức cản của đất đá, khi gơng lò đào toàn diện chỉ tiêu v đợc
xác định theo công thức:

v=

6,5
Sd

=

6,5
7,623

= 2,354

Sđ: Diện tích tiết diện đào bên trong đờng lò, Sđ = 7,623 m2.
e: Hệ số xét tới sức công nổ:
e=

380 380
=
= 1,1875
Ps
320

Ps: Sức công nổ của thuốc nổ P113, Ps = 320 cm3
Kd: Hệ số ảnh hởng tới đờng kính thỏi thuốc, kd = 1,0.
Thay số vào (5.3) ta đợc:
q = 0,4.1,4. 2,354.1,1875. 1,0 = 1,565 kg/m3
b/ Đờng kính lỗ khoan
dk = dt + t;
(mm)
(2.1)

Trong đó:
dt - đờng kính thỏi thuốc dt = 32 mm
t - khoảng hở giữa thỏi thuốc và biên lỗ khoan t =8 mm
Thay số vào 2-1 : dk = 40 mm.
* Số lỗ mìn trên gơng. (N)
* Số lỗ mìn biên đợc xác định the công thức:


Nb =

C. S d Bn
b

+ 1 (lỗ)

Trong đó:
C: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng đờng lò, khi đờng lò là hình vòm C
= 3,86.
Bn: Chiều rộng bên ngoài khung chống, B = 3,136 (m)
b: Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên, khi nổ theo phơng pháp nổ mìn
tạo biên với f= 4 thờng lấy b = 0,6 (m)
Thay số vào ta đợc:
Nb =

3,86. 7,623 3,136
+ 1 = 14 lỗ
0,6

vậy khoảng cách thực tế giữa các lỗ mìn biên là:
b=

C. S d B n
Nb 1

=

3,86. 7,623 3,136
= 0,5786m
14 1

* Số lỗ mìn của nhóm rạch, phá:
Nr,f =

q.S d N b . b


Trong đó:
b - lợng thuốc nổ nạp trung bình trên 1m chiều dài lỗ khoan biên là:
b = 0,785.d b2 .a b .k 1 . (kg/m)

trong đó :
- Mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc = 1100 (kg/m3)
ab- hệ số nạp mìn của lỗ biên lấy ab = 0,55
k1- hệ số nén chặt thỏi thuốc k1= 0,625
vậy ta có b = 0,785.(0,032) 2 .0,55.0,625.1100 = 0,3 kg/m
- lợng thuốc nổ nạp trung bình 1m dài lỗ
= 0,25. .d b2 .a.K n . = 0,25.3,14.0,0322.0,6.11 0.1,1 = 0,583 (kg/m )

Với:

Kn hệ số nén chặt Kn= 1,1
a hệ số nạp thuốc của các lỗ trên toàn gơng a=0,6

vậy Nr,f =

1,565.7,623 14.0.3
= 13,25 lỗ lấy Nr,f =13 (lỗ)
0,583


ta chọn số lỗ tạo rạch là Nr =4 (lỗ)
Vậy tổng số lỗ mìn trên gơng là N = Nb + Nr,f =14+13 =27 (lỗ)
* Chiều sâu lỗ mìn
Chiều sâu lỗ mìn ta có thể tính theo nhiều cách theo lý thuyết ,nhng ở đây ta
tính chiều sâu lỗ mìn theo thực nghiệm nh sau
l=(0,5 ữ 0,75) S d do đờng lò đào qua lớp cát kết f= 4 nên ta tính đợc chiều
sâu lỗ khoan là
l = 0,6 . 7,623 =1,65 m
* Chi phí thuốc nổ
Q = q.Sd .l = 1,565.7,623 .1,65 =19,68 (kg)
Lợng thuốc nổ trung bình trong mỗi lỗ khoan
19,68
qtb = Q =
= 0,73
27

N

- Lợng thuốc nổ trong một lỗ mìn biên là: qb (kg/lỗ)
ta có qb= (0,85- 0,9).qtb= 0,68 kg/lỗ

- Lợng thuốc nổ trong một lỗ mìn phá là: qf= qtb (kg/m)
vậy ta có qf= qtb=0,73 (kg/lỗ)
- Lợng thuốc nổ trong một lỗ mìn tạo rạch: qr= (1,1 ữ 1,15) qtb= 0,88 kg/lỗ
* Bố trị các lỗ mìn trên gơng:
+ Cấu trúc lỗ mìn biên:
- chiều dài khoan lỗ mìn biên đợc xác định theo công thức:
lb =

l
sin 85

0

=

1,65
= 1,66 m
sin 85 0

trong đó: 850- góc khoan nghiêng của lỗ mìn hớng ra biên
- số thỏi thuốc nạp trong 1 lỗ mìn:
nb=qb/g thỏi
trong đó:
qb- lợng thuốc nổ nạp trong một lỗ mìn biên qb= 0,68 kg/lỗ
g- trọng lợng một thỏi thuốc g= 0,2 kg
thay số: nb= 0,68/ 0,2= 3,4 (thỏi) lấy nb =3,5 thỏi
- chiều dài nạp thuốc: lnb= lt.nb


trong đó: lt chiều dài thỏi thuốc lt= 0,24m

thay số ta có: lnb= 0,24.3,5 = 0,84 m
theo phơng pháp nổ mìn tạo biên thì lơng thuốc nổ trong mỗi lỗ biên thờng
nhỏ nên cấu tạo của lỗ mìn biên thờng có dạng phân đoạn không khí ta lấy
bằng những đoạn gỗ nhỏ. Nhằm mục đích làm cho năng lợng nổ đợc phân bố
đồng đều hơn trong đất.chiều dài phần phân đoạn tính bằng:
lpđ=

ab l b (1 (
nk

d td 2
) )
db

25cm

vậy chiều dài mỗi phân đoạn ta lấy bằng chiều dài của thỏi thuốc tức là
lpđ=0,12 m và số phân đoạn là 2 phân đoạn
- chiều dài nạp nạp bua: Lbb= lb- (lnb+2.lpđ)= 1,66 - (0,84+ 2.0,12) = 0,6 m
* Cấu trúc lỗ mìn phá:
- chiều dài lỗ khoan lf = l = 1,65 m
- Số thỏi thuốc nạp trong một lỗ mìn phá:
nf= qf/g= 0,73/ 0,2= 3,65 ( thỏi) lấy nf =3,5 (thỏi)
- chiều dài nạp thuốc: lnf= lt.nf= 0,24.3,5= 0,84 m
- chiều dài nạp bua mìn phá: lbf= lf- lnf= 1,65- 0,84= 0,8 m
*cấu trúc lỗ mìn tạo rạch
chiều dài lỗ khoan: lr= l+ 0,2 = 1,85 m
số thỏi thuốc nạp: nr= qr/g = 0,88/0,2= 4,4 ( thỏi )
chiều dàI nạp thuốc: lnr= lt.nr= 0,24.4 = 1,08 m
chiều dài nạp bua lỗ mìn tạo rạch: lbr= lr- lnr= 1,85- 1,08 =0,77 m

kiểm tra mạng nổ
Lợng thuốc nổ thực tế cho một chu ky nổ là:
Qtt= (nb.Nb + nf.Nf+ nr.Nr).g = (3,5.14 + 3,5.9 + 4,5.4) .0,2= 19,7 kg
Vậy Qtt > Q vậy đảm bảo yêu cầu nổ
Qua tính toán ở trên thì ta lập hộ chiếu nổ mìn nh sau:
kiểm tra mạng nổ theo điều kiện dòng điện đảm bảo nổ
Các kíp nổ dợc mắc nối tiếp với nhau, lợng thuốc nổ trong lỗ mìn đợc
kích nổ bằng kích nổ nghịch, nghĩa là thỏi thuốc chứa kíp nổ đạt ở đáy lỗ


khoan. Cờng độ dòng điện trong mạch chính đợc xác định theo công thức:
I= U/R (A)
Trong đó :
R- tổng trở của mạng, R= Rd+ Rk
Rd- điện trở của dây dẫn
Rd = .

L
S

- điện trở suất của dây dẫn ( bằng đồng)

= 0,012.10-6 m

L chiều dài dây dẫn L= 100m
S- diện tích tiết diện ngang của dây S= 0,8.10-6 m2
Rk- tổng điện trở của các kíp Rk= 4,2 .23= 96,6
I=

Thay vào ta có

650
= 6,625 A
100
6
0,012.10 .
+ 96.6
0,8.10 6

Vậy I > [I]= 1 A vậy cờng độ dòng điện thỏa mãn điều kiện nổ.
c. Tổ chức công tác khoan nổ mìn
* tổ chức khoan
trớc khi tiến hành khoan nổ mìn phải xác định tâm đờng lò và độ cao của
mốc chuẩn so với đỉnh đờng ray nhằm đảm bảo độ cao cần thiết cho nền
lò. Dựa vào các đờng chuẩn trên gơng ta dùng thớc dây và dây rọi để xác
định vị trí các lỗ khoan theo hộ chiếu khoan nổ mìn. Vị trí lỗ khoan đợc
đánh dấu bằng sơn sáng màu, đất sét hoặc vôi. Dựa vào số lỗ khoan và
tiết diện đờng lò ta thiết kế có Sd =7,623 m2 nên ta bố trí trong lò là 2 máy
khoan. Để khoan các lỗ mìn trên cao và đảm bảo khoan tốt ta phải dựng
sàn khoan, sàn khoan đợc chế biến từ các ống thép đờng kính khoảng
50mm, các cột thép đợc nối với nhau nhờ các xà ngang, phía trên có lắp
các ván lát. Khi sử dụng các máy khoan cần giao vùng khoan cho từng
máy khoan tránh sót lỗ, khi sử dụng các loại máy khoan khí nén cần đảm
bảo áp lực khí nén tại vị trí sát gơng từ 5 dến 6 at, khí nén đợc cung cấp
bằng đờng ống cao su đợc dẫn từ trạm cấp khí nén. Thứ tự khoan khoan từ
trên xuống để cho nớc ơ vùng khoan nổ trên không lấp đầy lỗ dới, để
tránh bụi nhằm tránh cho công nhân bị bệnh nghề nghiệp ta dùng biện
pháp khử phoi bằng nớc.

* Công tác nạp mìn
Trớc khi nạp lỗ khoan cần phải đợc thổi sạch phoi khoan trong lỗ khoan,
ngời và thiết bị phải rút khỏi gơng tới vị trí an toàn . Thuốc nổ vận chuyển
vào gơng bằng thủ công hoặc bằng goòng, việc nạp mìn thực hiện bằng
gậy tre có d= 25 tới 28mm khi nạ phải đa tong thỏi thuốc vào đặt nhẹ và
nạp cẩn thận sau khi nạp hết thuốc phần lỗ còn lại (bua) cần đợc nhét chặt
bàng đất sét pha theo tỷ lệ 3:1 với W= 80%, trong quá trình nạp mìn hai
dây dẫn của một kíp phải đợc xoắn lại với nhau tránh dò mìn.
Sau khi nạp xong tất cả các lỗ thì tiến hành đấu ghép mạng nổ nối tiếp với
nhau
* Công tác nổ mìn
Các kíp đợc đấu ghép nối tiếp với nhau. Kích nổ bằng máy nổ mìn KVM100/M của Liên Xô cũ sản xuất, chìa khoá máy nổ mìn phải do thợ nổ
mìn chuyên trách giữ .Trớc khi tiến hành nổ mìn phải sơ tán ngời và thiết
bị ra vị trí an toàn , phải cho ngời canh giữ ở đầu lối đi vào khu vực nổ
mìn. Khi tiến hành nạp nổ và chuẩn bị nổ phải có tín hiệu thống nhất với
từng thợ nổ mìn, sau mỗi chu kỳ cần phải cập nhật lại các thông số
khoan nổ mìn thực tế.
d. Hộ chiếu khoan nổ mìn
3. Thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn.
a. thông gió
* sơ đồ thông gió
Khi thi công đờng lò thì tại gơng lò và trên suốt chiều dài đờng lò tồn
tại một lợng khí độc lớn phát sinh từ công tác khoan nổ mìn hoặc trong đất
đá. Để dảm bảo cho ngời và thiết bị làm việc bình thờng ta phải tiến hành
thông gió để cung cấp không khí sạch cho công nhân làm việc đồng thời
phòng tránh cháy nổ. Để cung cấp không khí sạch cho gơng lò trong quá
trình thi công ta dùng phơng pháp thông gió cục bộ với sơ đồ thông gió đẩy.
Tính toán gió cần thiết đa vào gơng .Qct:
* Tính toán lợng gió cần thiết theo điều kiện của mỏ có khí nổ:
Qct1 =

100.l k
m3/phút.
d d0

Trong đó:
d - Nồng độ khí độc cho phép : d = 1%
d0 - Nồng độ khí độc có trong gió đa vào gơng, d0 = 0%.
lk - Lợng khí lớn nhất sinh ra trong gơng, m3/phút.


lk =

k .q 0 . A
, m3/phút.
24.60

k - Hệ số ảnh hởng chiều dài đờng lò ; k = 30%
q0 - Lợng khí CH4 sinh ra khi đào 1 tấn than với mỏ không có khí và
buị nổ, q0 = 1 m3/phút.
A: Khối lợng đất đá phá ra sau một tiến độ, T
A = 1 . Sđ . l . = 2,05 . 7,623 . 1,65 . 0,85 = 21,9 T.
Trong đó:
1-Trọng lợng riêng của đất đá 1 = 2,05T/m3.
Sđ- Diện tích tiết diện đờng lò, Sđ = 7,623 m2.
l- Chiều sâu của lỗ mìn, l = 1,65 m.
- Hệ số sử dụng lỗ mìn, = 0,85.
Thay vào công thức ta đợc:
lk =

0,3.1.21,9
= 0,0045 m3/phút.
24.60

Ta tính Qct1 =

100.0,0045
= 45 m3/phút.
1%

* Tính lợng gió cần thiết theo điều kiện nổ mìn:
Qct 2 =

7,8 3
S c . Qtn ..l 2 m3/phút (*).
T

Trong đó:
Sc: Diện tích sử dụng bên trong khung chống
Sc = 6,27 m2
t: Thời gian thông gió sau khi nổ mìn.
t = 30 phút
l: Chiều dài đờng lò thông gió.
l = 90 m
Qt: Lợng thuốc nổ đồng thời lớn nhất trên gơng lò
Qt= 19,7 kg.
Qct 2 =

7,8
.6,27.3 19,7.90 2 = 88,4 m3/phút.

30

* Tính lợng gió cần thiết theo điều kiện số ngời làm việc lớn nhất trong gơng: