ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỰA CHỌN KẾT CẤU CHỐNG HỢP LÝ ĐƯỜNG LÒ XUYÊN VỈA +155 MỎ HÀ LẦM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.22 MB, 75 trang )
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Lời mở đầu
Năng lợng là một nhu cầu cần thiết đối với bất kỳ một quốc gia nào trên
thế giới. Trong đó, ngành khai thác than đóng một vị trí rất quan trọng. Cùng
với sự phát triển khoa học kỹ thuật, ngời ta đã tìm ra nhiều năng lợng nhng cha thể thay thế hoàn toàn đợc ngành than.
Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc đòi hỏi nhu cầu tiêu thụ
năng lợng ngày càng lớn. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nớc,
ngành khai thác khoáng sản nói chung và ngành khai thác than nói riêng cũng
có những mức tăng trởng vợt bậc do đó trữ lợng than ngày càng giảm, cần
phải mở rộng khai thác xuống những độ sâu lớn hơn. Việc lựa chọn kết cấu
chống giữ công trình hợp lý rất quan trọng, nó không chỉ giữ ổn định và đảm
bảo an toàn cho công trình và ngời trong suốt quá trình sử dụng mà còn đảm
bảo cho giá thành khai thác là nhỏ nhất.
Vì vậy, sau thời gian học tập tại trờng Đại học Mỏ - Địa chất, chuyên
ngành Xây dựng công trình ngầm và mỏ, đợc sự giúp đỡ của cơ sở thực tập là:
Công ty Xây dựng mỏ hầm lò 2 và tập thể thầy giáo trong bộ môn Xây Dựng
Công Trình Ngầm, đặc biệt là sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn
Quyển, tôi đã hoàn thành bản đồ án: Lựa chọn kết cấu chống hợp lý cho đờng
lò xuyên vỉa mức + 115 mỏ than Hồng Thái. Bản đồ án gồm bốn chơng:
- Chơng 1 - Khái quát chung.
- Chơng 2 - Tính toán kết cấu chống giữ.
- Chơng 3 - Thi công.
- Chơng 4 - Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Mặc dù bản thân đã cố gắng tìm tòi học hỏi song do kiến thức còn hạn
chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong đợc sự
góp ý và chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để bản đồ án đợc hoàn thiện hơn.
Hà Nội 9 - 2008
Sinh viên : Lê Xuân Tuyến
Chơng 1
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
1
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Khái quát chung
1.1. Đặc điểm kinh tế, xã hội.
1.1.1. Vị trí địa lý khu mỏ
+) Vị trí địa lý: Đờng lò nằm trong khu mỏ Tràng Khê, tại mức +115, cách
đờng 18A L= 7km, trong đó đờng cấp 3 dài 5,5km, đờng cấp 4 dài 0,5km, đờng lên vỉa dài 1,0km
Khu mỏ nằm trong giới hạn toạ độ địa lý:
X= 33.200 ữ 40.500
Y= 360.259 ữ 371.300
(theo hệ tao độ Nhà nớc 1972)
1.1.2. Địa hình và khí hậu khu vực
a) Địa hình
Địa hình khu mỏ là vùng đồi núi cao, khu vực phía Tây có rừng phòng hộ,
sờn núi thờng dốc, núi có độ cao trung bình 450m. Địa hình thấp dần từ Bắc
xuống Nam. Bề mặt địa hình bị chia cắt bởi nhiều suối cắt qua địa tầng chứa
than và chạy dọc theo hớng từ Bắc xuống Nam đổ vào suối lớn Trung Lơng, lu
lợng thay đổi từ 6,1 l/s ữ 18,000 l/s. Các suối về mùa khô ít nớc, lòng suối
hẹp, nông.
b) Khí hậu.
Khu mỏ Hồng Thái thuộc vùng có khí hậu nhiệt đới gần biển có 2 mùa
rõ rệt: Mùa khô và mùa ma.
- Mùa ma bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10, nhiệt độ trung bình 26 0C,
cao nhất 380C. Hớng gió chủ yếu là Nam và Đông nam. Số ngày ma trong
năm 120ữ150, hay ma đột ngột vào tháng 7, 8, vũ lợng tối đa 209 mm/ngđ.
- Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, hớng gió chủ yếu là Bắc và
Đông bắc, nhiệt độ thấp nhất 40C.
1.1.3. Điều kiện kinh tế, xã hội, chính trị
Khu mỏ nằm trên địa bàn thị xã Uông Bí.Trên địa bàn chủ yếu là ngời
Kinh sinh sống, ngoài ra còn có nhiều dân tộc thiểu số nh: Thanh Y, Thanh
Phán,... sống tập trung thành bản làng xung quanh khu mỏ. Các dân tộc thiểu
số sống chủ yếu bằng nghề làm ruộng. Ngời Kinh chủ yếu là CBCNVC của
mỏ và con em CBCNVC mỏ đang làm mỏ hoặc đã nghỉ hu.
Về chính trị : Dới chế độ XHCN đời sống vật chất, tinh thần của nhân
dân ngày một nâng cao, văn hoá, giáo dục, xã hội không ngừng phát triển,
trình độ nhân dân ngày càng đợc giác ngộ cao.
1.2. Cấu tạo địa chất khu vực
a) Địa tầng.
Địa tầng chứa than khu mỏ bao gồm trầm tích chứa than tuổi Triat - thống
thợng bậc Nori - Jura thống hạ (T3n - J1) và trầm tích Đệ tứ phủ trên mặt.
Tổng chiều dày của địa tầng chứa than khoảng 850m gồm các đá sẫm
màu chủ yếu là bột kết, cát kết ít lớp sét kết và các vỉa than, địa tầng chứa than
đợc chia thành 3 tập, trong đó các vỉa than có giá trị công nghiệp nằm trong
tập thứ hai. Trầm tích Đệ tứ tạo thành lớp phủ nằm bất chỉnh hợp trên các tập
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
2
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
đá gốc bao gồm vật liệu hỗn hợp sạn, sỏi, cát, thạch anh lẫn sét bở rời ở các
thung lũng chiều dày từ 5-10m, ở sờn, đỉnh đồi thờng tồn tại dạng tảng lăn và
có chiều dày mỏng từ 0-5m.
b) Kiến tạo
+) Đứt gãy
Trong các giai đoạn thăm dò đã phát hiện các đứt gãy chính nh sau:
- Đứt gẫy thuận F13: Kéo dài từ Tây Nam - Đông Bắc - Tây Bắc dài
900m là đứt gẫy thuận cắm phía Tây Bắc góc dốc trung bình 350
- Đứt gẫy thuận F12: Vị trí ở phía Nam T.I có phơng Tây Nam - Đông
Bắc, là đứt gẫy thuận cắm về phía Đông góc dốc trung bình 45 0. Đây có thể là
đứt gẫy kéo theo của F13.
- Đứt gẫy thuận F9: Vị trí ở phía Bắc T.I là đứt gẫy nhỏ có phơng Đông
Bắc Tây Nam chiều dài 220m, đây là đứt gẫy thuận cắm về phía Đông Nam,
góc dốc trung bình 750.
- Đứt gẫy F8: Vị trí ở phía Tây T.I có phơng Đông Nam - Tây Bắc chiều
dài 400m, là đứt gẫy nghịch cắm về phía Tây Nam. Góc dốc trung bình 70 0 đợc phát hiện trong quá trình khai thác Lộ thiên.
- Đứt gẫy F16: Vị trí ở phía Bắc giữa 2 tuyến T.II và T.IIa là đứt gẫy có
phơng Tây Bắc Đông Nam chiều dài 190m, là đứt gẫy nghịch cắm về Tây
Nam độ dốc trung bình 700.
- Đứt gẫy F4: Vị trí xuất hiện phía Nam T.IIa đến phía Tây Nam T.I. Có
phơng Tây Nam Đông Bắc chiều dài 850m, độ dốc 750 cắm về phía Bắc.
- Đứt gẫy F250: Xuất hiện phía Bắc T.III, chạy theo phơng Tây NamĐông Bắc chiều dài 320m, là đứt gẫy nghịch, cắm về phía Đông Nam đợc phát
hiện trong khi khai thác lộ thiên các vỉa V6a, V7, V7t.
- Đứt gẫy nghịch F400: Là đứt gẫy đợc phát hiện và xác định do các công
trình khai thác vỉa 9, vỉa 8, vỉa 7, nằm phía Đông Nam tuyến V a, phát triển
theo hớng Đông Bắc- Tây Nam, mặt trợt cắm Đông Nam từ 45 - 56 0, biên độ
dịch chuyển từ 30 ữ 35 m. Đứt gẫy cắm hầu hết các vỉa ở trên mặt, đứt gẫy đã
đợc các lò khai thác mức +450, +400 vỉa 9, mức +400, +370, +335 vỉa 8
khống chế và xác định đứt gẫy F400 có đới huỷ hoại rộng từ 10 đến 30m.
- Đứt gẫy F305: Là đứt gẫy thuận cắm về phía Tây Bắc, đứt gẫy F305 làm
ảnh hởng đến toàn bộ các vỉa than ở khu vực.
- Đứt gẫy F50: Xuất hiện từ phía Tây Nam T.VIIIA chạy dài 1.100m
theo phơng Tây Nam-Đông Bắc. Là đứt gẫy nghịch mặt trợt cắm về Đông
Nam độ dốc 60-700, biên độ dịch chuyển 45-50m.
- Đứt gẫy F357: Vị trí trùng với trục nếp lõm H.10, chạy dài 1.200m theo
phơng gần nh Đông Tây, là đứt gẫy thuận mặt trợt cắm về phía Nam, góc dốc
biến đổi 60-850 biên độ dịch chuyển trung bình 20-30m.
Ngoài đứt gẫy chính nêu ở trên, trong địa tầng chứa than khu Tràng Khê
còn có các đứt gẫy nhỏ, phát triển trong phạm vi hẹp, không gây ảnh hởng lớn
đến hoạt động khai thác, (nh đứt gẫy F74, đứt gẫy F80 ...).
+) Nếp uốn
Theo thứ tự từ Đông sang Tây mỏ than Tràng Khê có các nếp uốn thể
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
3
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
hiện qua các nếp lồi và lõm nh sau:
- Nếp lỗi L1 nằm ở giữa T.I và T.I A nếp lồi này quan sát rõ ở trên bản đồ
và mặt cắt. Trên bản đồ trục của nếp lồi L1 có phơng Đông Nam - Tây Bắc,
nếp lồi này làm ảnh hởng trực tiếp đến các đứt gãy F.8, F.9, F.12 ở cánh Đông
Bắc và một phần F.7 ở cánh Tây Nam.
- Nếp lõm L2 nằm ở phía Tây T.I A nếp lõm này quan sát rõ trên bản đồ và
mặt cắt. Trục nếp lõm có phơng Đông Nam - Tây Bắc có xu hớng nghiêng về
Đông Bắc Và độ dốc từ 60 - 700 hai cánh của nếp lõm L2 tơng đối thoải.
- Nếp lồi L3 không quan sát rõ trên bản đồ. Trên mặt cắt TII, TII A nếp lồi
có trục nghiêng về phía Bắc và trùng với đứt gãy F400 và làm ảnh hởng toàn
bộ tới các vỉa than từ V.3 - V.9.
- Nếp lõm L4 nằm ở khu vực T.III quan sát rõ trên bản đồ và mặt cắt. Trục
nếp lõm có phơng Tây Bắc - Đông Nam nghiêng về Đông Nam, độ dốc từ 45
- 500 và hai cánh thoải.
- Nếp lõm H.6 ở khu vực Tây Bắc T.VI có trục theo phơng Đông Bắc - Tây
Nam, mặt trục nghiêng về phía Đông Nam, độ dốc từ 70 - 80 0, cánh của nếp
lõm tơng đối thoải.
- Nếp lõm H.10, xuất hiện từ F357 (trung tâm T.IX A) kéo dài đến phía Tây
Bắc T.IX theo phơng Tây Nam - Đông Bắc, mặt trục nghiêng về Đông Nam
và độ dốc từ 70 - 800 cánh Đông Nam độ dốc từ 40 - 50 0, cánh Tây Bắc độ dốc
từ 25 - 300.
- Nếp lồi B11 xuất phát từ trung tâm T.X A phát triển đến phía Bắc T.X
theo phơng Tây Nam - Đông Bắc, có trục nghiêng về phía Đông Nam khoảng
70 - 800. Nếp lồi B11 có độ dốc hai cánh khác nhau cánh Đông Nam dốc 25 300 cánh Tây Bắc dốc 60 - 650.
Ngoài các nếp lồi và nếp lõm chính nêu trên trong khu mỏ còn tồn tại một
số nếp lõm nhỏ làm thay đổi cục bộ đờng phơng của các vỉa than nhng không
làm ảnh hởng nhiều đến trữ lợng của các vỉa than.
1.2.1. Đặc điểm địa chất thuỷ văn khu mỏ.
a) Nớc mặt:
Mỏ than không có khối nớc mặt lớn (hồ nớc). Khu mỏ có hai hệ
thống suối chính, suối Than Thùng chảy ra Lán Tháp rồi chảy vào sông Uông
Bí, suối Nam Mẫu chảy ra sông Trung Lơng. Lòng các suối này rộng từ 5m ữ
7m: hạ nguồn rộng từ 10m ữ15m. Càng lên thợng nguồn càng dốc. Độ dốc 200
ữ30o. Lòng suối có nhiều đá lăn cỡ lớn. Đôi chỗ có thác cao từ 1m ữ 2m.
Kết quả quan trắc lũ ngày 14-8-1968 nh sau:
Suối Than Thùng đến 18.000l/s. Suối Hố Đâm đến 12.00l/s. suối Yên Tử
đến 15.000l/s.
Sau ma từ 1 đến 2 giờ nớc rút đi nhanh chóng. Tổng độ khoáng hoá của nớc mùa ma: 0,057g/l ữ 0,073 g/l; mùa khô từ 0,052g/l ữ 0,102g/l. Độ pH từ
6,5 ữ 7,3.
b) Nớc dới đất.
* Nớc trong trầm tích Đệ tứ.
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
4
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Trầm tích đệ tứ chủ yếu phân bố trong thung lũng. Chiều dày từ 5m ữ 10m,
đôi chỗ đến 20m. Nham thạch chứa nớc là đất pha cát, cát hạt nhỏ, hạt trung
và sạn sỏi.
Nguồn nớc cho tầng này là nớc ma, một phần nhỏ là nớc từ tầng than cung
cấp. Miền thoát nớc là điểm lộ dọc hai bên bờ suối. Loại hình hoá học của nớc
là Bicácbonat Clrua các loại. Độ pH từ 6,5 ữ7,5. Tổng độ khoáng hoá
0,127g/l.
* Nớc trong tầng chứa than.
Trong trầm tích chứa than, đá chứa nớc gồm: cát kết hạt trung đến hạt thô
màu xám sáng đến xám tro. Sạn kết cuội kết màu xám sáng, đờng kính hạt sạn
từ 0,5cmữ1cm. Cả hai loại đá trên cấu tạo khối, phân lớp dày. Các kẽ nứt phát
triển theo đờng phơng và hớng cắm của vỉa.
* Đới chứa nớc khe nứt.
Đới khe nứt có thể chia ra hai loại: do đứt gẫy sinh ra và do nếp uốn sinh ra.
Đứt gẫy trong khu mỏ gần Bắc - Nam. Đới huỷ hoại rộng từ 10m đến
15m. Độ dốc đứt gẫy từ 55o đến 75o. Kết quả bơm thí nghiệm thấy hệ số thấm
từ 0,0016m3/ngđ đến 0,042m3/ngđ.
+)Kết quả công tác nghiên cứu Địa chất thuỷ văn rút ra một số nhận định
sau:
- Tầng chứa than: Đới nứt nẻ có hệ số thấm nhỏ < 0,1 m 3/ngđ. Trong điều
kiện mới đào lò lợng nớc chảy vào không lớn.
- Đới chứa nớc cũng có hệ số thấm nhỏ.
- Đồi núi dốc lợng ma rơi xuống thờng thoát đi nhanh
Thành phần hoá học của nớc không ảnh hởng đến các thiết bị thi công do ăn
mòn...
1.2.2. Đặc điểm Địa chất công trình.
Trầm tích Đệ tứ gồm cát, sét đá lăn, cuội sỏi khả năng ổn định bền vững kém.
Trầm tích T3 - J1 gồm: Cát kết, bột kết, sét kết, than, cuội và sạn kết,
chiều dầy nham thạch không ổn định hiện tợng vót nhọn, thấu kính theo cả đờng phơng và hớng cắm. Các vỉa than có hớng cắm ngợc với địa hình.
Đặc tính của các loại nham thạch chủ yếu nh sau:
a) Cát kết: Sạn kết màu xám đến xám tro. Cát từ hạt mịn đến hạt thô.
Sạn kết độ hạt từ 0,2 - 0,5 cm đôi chỗ độ hạt lớn hơn. Các kẽ nứt phát triển
theo đờng phơng và hớng cắm của vỉa. Bề rộng kẽ nứt từ 0,5mm đến 1mm. Đá
khá cứng rắn cờng độ kháng nén từ 465KG/cm 2 đến >1000KG/cm2. Dung
trọng từ 2,65g/cm3 đến 2,67cm3. Tỷ trọng từ 2,69g/cm3 đến 2,71g/cm3. Loại đá
này thờng đợc đánh giá là vách cơ bản.
b) Bột kết: màu xám đen, hạt trung đến hạt thô. Các kẽ nứt kín phát triển
theo đờng phơng và hớng cắm của vỉa. Mẫu lấy đợc đập mạnh mới vỡ. Cờng
độ kháng nén trung bình từ 276 KG/cm 2 đến 734 KG/cm2. Dung trọng từ
2,65g/cm3 đến 2,67g/cm3. Tỷ trọng từ 2,70g/cm3 đến 2,72g/cm3.
c) Sét kết: Màu xám đen phân lớp mỏng. Sét kết thờng nằm sát vách và
trụ các vỉa than. Chúng bị sập lở ngay khi khai thác than. Sét kết thờng đợc lấy
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
5
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
làm vách giả.
Cờng độ kháng nén từ 178 KG/cm2 đến 541KG/cm2. Dung trọng
2,63g/cm3 đến 2,64g/cm3. Tỷ trọng từ 2,70g/cm3 đến 2,72g/cm3.
d) Đặc tính các vỉa than:
Các vỉa than có cấu tạo khá phức tạp, chiều dày vỉa thay đổi từ 0,13m đến
7,48m (Vỉa 9) hoặc vỉa 7 dày 0,54m đến 22,8m, trung bình 4,68m.
Trong vỉa có từ 1 đến 15, 20, 30 lớp kẹp. Những lớp kẹp này cũng gây
khó khăn khi khai thác các vỉa có chiều dày lớn.
1.2.3. Đặc điểm khí mỏ
Qua báo cáo phân tích các mẫu thăm dò địa chất năm1968 và năm 1978
thì mỏ than có các thành phần khí gồm ; Khí Ni tơ (N2); Các bon níc (CO2);
Hyđrô (H2); Mê tan (CH4).
- Khí Mê tan.
Khí Mê tan Hàm lợng Mê tan (CH4) ở mẫu định tính biến đổi từ: 0,00 ữ
59,80% trung bình 5,49%. Hàm lợng khí Mê tan (CH4) ở mẫu định lợng từ
2,15 ữ 42,56% trung bình 12,73%. Độ chứa khí thực của Mêtan (CH 4) và
hyđrô (H2) biến đổi từ 0,090 ữ1,425 trung bình 0,45 cm3/gkc.
- Khí Hyđrô (H2).
Khí hyđrô có hàm lợng kết quả phân tích thờng không cao, chỉ có số ít
mẫu đạt trên 20%, cá biệt có kết quả tới 45,63%. Hàm lợng khí hyđrô ở mẫu
khí định tính thay đổi từ: 0,00ữ 45,63% trung bình 7,16%. Hàm lợng trong
mẫu định lợng thay đổi từ 0,03ữ24,24% trung bình 9,46%. Khí hyđrô thờng
phân bố ở khắp mọi nơi trong tầng than.
- Khí Cácboníc: CO2).
Hàm lợng khí cacbonic thay đổi từ 0,00ữ21,50% trung bình 2,90%. Hàm lợng
khí cacbonic trong mẫu định lợng thay đổi từ: 0,54 ữ19,33% trung bình
8,67%. Độ chứa khí thực thay đổi từ: 0,010 ữ1,072 cm3/gkc trung bình
0,16cm3/gkc. Khí cacbonic thờng giảm dần theo chiều sâu..
- Khí Ni tơ: (N2).
Hàm lợng khí nitơ trong mẫu định tính thay đổi từ: 26,30ữ99,00% trung
bình 84,37%. Hàm lợng khí nitơ trong mẫu định lợng thay đổi từ:
48,34ữ97,29 trung bình 69,37%. Khí nitơ cũng thay đổi trong phạm vi khá
rộng và theo quy luật giảm dần theo chiều sâu.
Tóm lại: Mỏ than các vỉa than nằm trong vùng nghèo khí Mê tan (CH 4),
ở đới khí phong hoá thuộc đới: Mêtan - Nitơ.
- Khi có điều kiện cần có phơng án chi tiết cho việc nghiên cứu khí mỏ
cho vùng than này.
Cần đặt các trạm quan trắc khí thờng xuyên tại các lò khai thác, để tránh
xảy ra cháy nổ khí Mêtan(CH4) và đợc đánh giá là: Mỏ hạng I về khí bụi nổ.
1.2.4. Trữ lợng than.
Trữ lợng mỏ đợc tính trên bản đồ tính trữ lợng các vỉa: 3, 4,5, 6, 7, 8, 9,
6a và 7T. Tài liệu Địa chất sử dụng lập dự án đợc thành lập trên cơ sở tài liệu
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
6
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Báo cáo cơ sở dữ liệu địa chất khoáng sàng than Hồng Thái - Uông Bí Quảng Ninh do (VITE) thành lập năm 2004 và đợc phê duyệt theo Quyết
định số 486/QĐ-TM ngày 19/12/2005 của Tổng Giám đốc Tập Đoàn Than
Việt Nam
Chỉ tiêu tính trữ lợng áp dụng theo quy định của ủy ban kế hoặch Nhà
nớc số: 167/UB-CNA ngày 16/7/1977 cụ thể: Chiều dầy tối thiểu tính trữ lợng
đối với khai thác hầm lò là: m 0.80 mét, độ tro tối đa: AK 40 %.
Bảng1.1: xác định thể trọng các vỉa than.
STT
Tên vỉa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
V9
V8
V7
V7T
V6a
V6
V5
V4
V3
Thể trọng dùng
tính trữ lợng
T/m3
1.64
1.65
1.64
1.65
1.65
1.64
1.65
1.60
1.61
Ghi chú
1.2.4.1. Kết quả tính trữ lợng
Tổng trữ lợng địa chất mỏ tính từ +125 ữ -200 có tổng trữ lợng là: 89
306 819 tấn, trong đó:
Cấp C1 = 36 845 107 tấn
Cấp C2 = 48 981 896 tấn
Cấp P = 3 1 470 815 tấn
Trữ lợng phân theo cấp trữ lợng, chiều dầy và góc dốc vỉa
1.3. Khái quát về mỏ
Mỏ than Hồng Thái hiện đang khai thác hầm lò với sản lợng là 100000
tấn/năm, đang trong quá trình xây dựng cơ bản. Khu mỏ có mạng lới giao
thông tơng đối phát triển, năm 1994 tới 1998 mỏ đã tiến hành làm đờng bê
tông từ khu Yên Tử ra tới Lán Tháp đi Uông Bí. Nhìn chung điều kiện giao
thông từ mỏ ra tới nhà sàng Khe Ngát và ra Cảng Điền Công cũng nh đi các
nơi tơng đối thuận lợi.
Với địa chất đợc thăm dò tơng đối tỷ mỉ, co nhiều đứt gẫy đợc phát hiện
nh: Đứt gẫy F8, đứt gẫy thuận F12, đứt gẫy thuận F13...Và những uốn nếp nh:
Nếp lõm L2 nằm ở phía Tây T.I A nếp lõm này quan sát rõ trên bản đồ và mặt
cắt, nếp lồi L3 không quan sát rõ trên bản đồ. Trên mặt cắt TII, TII A nếp lồi có
trục nghiêng về phía Bắc và trùng với đứt gãy F400 và làm ảnh hởng toàn bộ
tới các vỉa than từ V.3 - V.9. ...
Qua thăm dò xác định đợc các vỉa than nằm trong vùng nghèo khí Mê
tan (CH4), ở đới khí phong hoá thuộc đới: Mêtan - Nitơ. Những vị trí khai thác
có nhiều khả năng xảy ra cháy nổ nh nơi giao nhau giữa lò chợ với thợng
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
7
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
thông gió...vv. Cần đợc thông gió tốt trớc khi đi vào sản xuất than.
Trữ lợng than của khu mỏ tơng đối lớn. Tổng trữ lợng địa chất mỏ tính
từ +125 ữ -200 có tổng trữ lợng là: 89 306 819 tấn,
theo tài liệu Địa chất sử dụng lập dự án đợc thành lập trên cơ sở tài liệu Báo
cáo cơ sở dữ liệu địa chất khoáng sàng than Hồng Thái - Uông Bí - Quảng
Ninh do (VITE) thành lập năm 2004.
1.4. Khái quát về đờng lò cần thiết kế
+) Lò xuyên vỉa +115 có tổng chiều dài là: l = 255m
+) Lò xuyên vỉa +115 có dạng hình vòm bán nguyệt tờng thẳng với kích
thớc mặt cắt ngang nh hình vẽ (hình1.1)
D 500
620
1050
1252
2750
300
1100
850
600
3300
Hình 1.1: Mặt cắt ngang đờng lò
Tỷ lệ 1:50
+) Lò Xuyên vỉa mức +115 Tràng Khê III có công dụng cơ bản sau:
- Lò vận tải chính khi thực hiện khai thác từ mức +115 lên mức +250.
- Cung cấp gió sạch vào mỏ khi thực hiện khai thác từ +115 -:- +250 và
là lò thông gió đầu khi thực hiện khai thác từ +30 -:- +115.
+) Cấu tạo địa chất của khu vực bố trí đờng lò
- Điều kiện địa chất công trình:
Lò Xuyên vỉa mức +115-Tràng Khê III/V10, lò thi công trong địa tầng chủ
yếu đá cát và sạn kết f=6-:-8; Trớc và sau vỉa than địa tầng bột kết f=4-:-6.
- Địa chất thuỷ văn: Nớc xuất ra trong quá trinh thi công chủ yếu là nớc
mạch nhỏ nằm trong địa tầng, chịu ảnh hởng trục tiếp của nớc bề mặt, lu lợng
nớc thoát ra nhỏ.
+) Kết cấu chống giữ: Thép lòng máng CBII-17 hình vòm hoặc thép
AKMS-17 với đất đá có f = 4-:-6, ngoài ra dùng neo bê tông phun với đất đá
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
8
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
§å ¸n tèt nghiÖp ngµnh x©y dùng CTN & Má
cã f = 6-:-8.
SV: Lª Xu©n TuyÕn
K48
9
Líp XDCT NgÇm & Má
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Chơng 2
tính toán kết cấu chống
2.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ ổn định của đất đá khu vực cần thiết kế
Để đánh giá độ ổn định của đất đá khu vực đờng lò cần thiết kế có các chỉ
tiêu sau:
a) Theo công thức đánh giá sự ổn định của đờng lò:
- Hệ số ổn định của nóc lò:
Nn =
k .K c .
K 1 .1 .H
; (2.1)
Trong đó:
k - độ bền kéo trung bình đá nóc, k = 55kG/cm2 = 550T/m2
Kc - hệ số giảm yếu cấu trúc, Kc = 0,4
- hệ số độ bền lâu dài của đá, = 0,65
K1 - hệ số tập trung ứng suất kéo, K1 = 0,23 ữ 1,0
1 - hệ số áp lực hông, 1 = 0,495
H - chiều sâu trung bình của đờng lò, m ; H = 150m
- tỉ trọng của đất đá, = 2,65 T/m3
- Hệ số ổn định của đất đá ở phía hông lò.
Nh =
n .K c .
K 2 . .H
; (2.2)
Trong đó:
n - độ bền nén của đất đá ở phía hông, n = 613kG/cm2 = 6130T/m2
K2 - hệ số tập trung ứng suất hông, K2 = 2
Trên cơ sở khảo sát sự tập trung ứng suất xung quanh đờng lò ta tìm đợc.
Thay số vào công thức (2.1):
550.0,4.0,65
= 3,85
0,5.0,495.150
Nh =
Thay số vào công thức (2.2):
Nh =
6130.0,4.0,65
= 2,01
2.2,64.150
Để đánh giá mức độ ổn định của đờng lò ta dựa vào bảng sau:
Bảng 2.1. Lựa chọn kết cấu chống dựa vào độ ổn định nóc và hông
STT Giá trị các hệ số
đánh giá mức độ ổn định
1
Nóc và hông vững chắc, không cần chống, ở những
Nn 4
chỗ nứt nẻ thì phun bêtông.
Nh 4
2
Nóc và hông đều yếu phải có vì chống thích hợp.
Nn 1
Nh 1
3
Nóc và hông tơng đối vững chắc nhng cần chống
1 < Nn < 4
bằng neo và bêtông phun để đảm bảo an toàn.
1 < Nh < 4
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
10
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
b) Đánh giá chất lợng khối đá xung quanh đờng lò theo các chỉ tiêu: RQD,
RMR, Q.
- Phơng pháp đánh giá theo RQD
RQD: là chỉ tiêu đợc xác định bằng tỉ số giữa tổng chiều dài của các thỏi lõi
khoan có chiều dài 100mm trong lỗ khoan với chiều dài của lỗ khoan đó đợc
khoan bằng mũi kim cơng.
Ta có:
RQD =
l
L
i
,%
; (2.3)
Trong đó:
li - chiều dài của mỗi thỏi lõi khoan 100mm
L - chiều dài lỗ khoan khảo sát, mm
Bảng 2.2. Phân loại khối đá theo RQD
Chỉ tiêu RQD (%)
Phân loại chất lợng
Rất xấu
0 ữ 25
Xấu
25 ữ 50
Trung bình
50 ữ 75
Tốt
75 ữ 90
Rất tốt
90 ữ 100
- Phơng pháp đánh giá theo RMR
Ta có:
RMR = R n + RD + RC + RJ + RW + RP
; (2.4)
Trong đó:
R n - chỉ tiêu bền nén đơn trục của khối đá
RD - chỉ tiêu chất lợng theo Deere
RC - chỉ tiêu các khoảng cách giữa các khe nứt
RJ - đặc điểm bề mặt nứt lẻ
RW - ảnh hởng của nớc ngầm khối đá
RP - ảnh hởng của phơng khe nứt đối với đờng lò.
Cách tính các tham số và RMR cũng nh các nhóm khối đá theo Bieniawski
đợc thống kê trong bảng 2.3
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
11
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Bảng 2.3: Các tham số phân loại khối đá theo Bieniawski
Tham số
Trị số (điểm)
Độ Chỉ số nén
1 bề điểm
>8MN/m2
3-8
2-3
1-2
n
ISRM
MN/m2 MN/m2 MN/m2
củ (1972)
a
Độ
bền >200
10050-100 25-50
2
nén đơn MN/m
200
MN/m2 MN/m2
trục
MN/m2
15
12
7
4
R n
Trị số RQD(theo 90-100%
7550-75% 25-50%
2 Deere,1963)
90%
RD
20
17
13
8
Khoảng cách >3m
1-3m
0,3-1m 503 khe nứt
300mm
RC
30
25
20
10
Trạng thái
bề mặt rất bề mặt bề mặt bề
mặt
khe nứt
nhám, không nhám
nhám
nhẵn trơn,
4
xuyên suốt, nhẹ,cứ nhẹ,
độ mở 1không chất ng, độ mềm, độ 5mm, có
lấp nhét
mở
mở
lấp nhét,
<1mm 1mm
khe
nứt
xuyên suốt
RJ
25
20
12
6
Nớc chảy vào không có nớc chảy
<
25 25
-125
ngầ
10m đl/phút
l/phút
m
ờng hầm
5
áp lực n- 0
0,0-0,2 0,2-0,5
ớc/ứng
suất lớn
nhất
trạng thái hoàn toàn khô ráo
ẩm ớt
nớc với áp
chung
lực nhỏ
RW
10
7
4
Góc dốc (cắm)và rất thuận lợi thuận
tơng đối không
đờng phơng của
lợi
tốt
thuận lợi
6 khe nứt
đờng hầm 0
-2
-5
-10
RP (tunnel)
nền móng 0
-2
-7
-15
mái dốc
0
-5
-25
-50
Bảng 2.4. Phân loại khối đá theo RMR
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
12
ở phạm vi này
sử dụng độ bền
nén
10-25
1-3
3-10
2
1
<25%
0
3
<50mm
5
chất lấp nhét
mềm, độ mở
>5mm, khe nứt
xuyên suốt
0
>125 l/phút
>0,5
xử lý nớc khó
khăn
0
rất
không
thuận lợi
-12
-25
-60
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Chỉ tiêu RMR (%)
< 20
21 ữ 40
41 ữ 60
61 ữ 80
81 ữ 100
Phân loại chất lợng
Rất xấu
Xấu
Trung bình
Tốt
Rất tốt
Bieniawski đã lập mối tơng quan giữ các giá trị RMR với thời gian tồn tại ổn
định và khẩu độ không chống thể hiên trên hình vẽ (hình 2.1).
1 ngày
30
70
20
Vùng sập lở
tức thì
10
Khẩu độ, m
1 tuần 1 tháng
ck
Ro
8
6
5
4
1 năm
10 năm
90
80
60
ng
ti 50
a
r
s
as
m 40
30
20
3
80
70
60
50
ing
at
r
ss
40
ma
k
c
Ro
Vùng không
2
1
30
cần chống
20
10
0
1
0
1
10
10
10
3
2
10
10
4
5
6
10
10
Hình 2.2. Lựa
chọn
kếttồn
cấutạichống
theo(giờ)
Kendoski, cumnings
Thời
gian
ổn định
50 đá theo
90 100
70
30Phân40
10
20 2.1.
60 Bieniawski
80
Hình
loại khối
Neo đơn chiếc
Phơng pháp đánh giá theo RMR của Bieniawski đợc Neo
áp với
dụng
rộngneorãithưatại
bước chống
nhiều Vùng
nơi trên
thế
u điểm
sau:
không
ổngiới
định và tỏ ra có hiệu quả với các Neo
trung bình, lưới hoặc bản thép.
sụt lởphép
mạnh đánh giá định lợng từng loại khối đá cụ thể phụ thuộc vào
- Cho
1
Neo với bước chống nhỏ (neo dày) và lưới thép
những điều kiện địa chất khác nhau.
2 pháp trên đã xét đến ảnh hởng Neo
- Phơng
củavớinhiều
yếutrung
tố nh:
cấu
bước chống
bình đặc
và bê điểm
tông phun.
trúc và trạng thái của khối đá ở những
điều kiện cụ thể, đặc biệt là ảnh hởng
Neo với bước chống nhỏ. Lưới thép , bê tông phun, vì chống
của các đặc tính nứt nẻ, nớc ngầm, độkim
bền
khốivì chống gỗ tha, kết cấu nhẹ.
loạicủa
đơn hoặc
đá trong những điều kiện thực tế.
Thanh chống kim loại kết cấu nhẹ hoặc vì chống gỗ
trungKendorski
bình có giằng. và Cummings lập ra biểu đồ để
Dựa vào RMR nhóm tác giả
Thanh chống
kim loại
kết cấu trung bình hoặc
lựa chọn kết cấu chống nh trên hình
vẽ (hình
2.2).
vì chống gỗ vững chắc có kết cấu giằng kín.
Thanh chống kim loại kết cấu vững chắc, trong vùng gương đào
tuỳ theo mức độ cần thiết sử dụng bê tông phun hoặc chèn cọc dày.
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
0
10
20
3
30
1 - Vùng giới hạn bởi đặc tính sụt lở
cục bộ (mức độ ổn định thấp nhất).
Vùng
toàn ổn
định.& Mỏ
LớpanXDCT
Ngầm
13
40
50
60
70
80
90
100
2 - Đường cong giới hạn an toàn thấp cho khung vỏ chống
3 - Đường cong giới hạn an toàn cao cho khung vỏ chống (ổn định)
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
- Phơng pháp phân loại theo chỉ tiêu chất lợng đờng lò Q của Viện địa lý
kĩ thuật Nauy (NGI):
RQD
Jr
Jw
x x
SRF
Jn
Ja
Q=
; (2.5)
Trong đó:
RQD - chỉ tiêu chất lợng theo Đeere
Jn - chỉ số về hệ khe nứt.
Jr - chỉ số về chất lợng bề mặt khe nứt.
Ja - chỉ số độ phong hoá, lấp nhét ở khe nứt
Jw - chỉ số về ảnh hởng của nớc
SRF - chỉ số giảm bền xung quanh đờng lò
Sáu tham số này đợc kết hợp thành ba cặp thừa số với ý nghĩa sau:
*RQD/Jn đặc trng cho kích thớc của các khối nứt,
*Jr/Ja đặc trng cho độ bền cắt hay trợt giữa các khối nứt,
*Jw/SRF đặc trng cho "ứng suất hữu hiệu", tác dụng vào khối đá.
Trị số của các thừa số đó trong hệ thống phân loại dao động trong
khoảng xác định sau:
0,5 RQD/Jn 200;
0,02 Ja/Jr 5;
0,005 Jw/SRF 1;
Dựa vào số điểm tổng hợp Q thu đợc, các khối đá đợc xếp vào 9 nhóm
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
14
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
khác nhau nh trong bảng 2.5.
Bảng 2.5. Phân loại khối đá theo Q
Chỉ tiêu Q
Phân loai chất lợng
Đặc biệt xấu
0,001 ữ 0,01
Cực xấu
0,01 ữ 0,1
Rất xấu
0,1 ữ 1,0
Xấu
1,0 ữ 4,0
Trung bình
4,0 ữ 10,0
Tốt
10,0 ữ 40,0
Rất tốt
40,0 ữ 100,0
Cực tốt
100,0 ữ 400,0
Đặc biệt tốt
400,0 ữ 1000,0
Ngoài ra cũng đã xuất hiện các biểu thức tính áp lực để thiết kế công trình
ngầm tại các mỏ than nh:
Tại Mỹ: P= [(100-RMR)/100]. B;
; (2.6)
với , B là dung trọng đá nóc và chiều rộng công trình ngầm;
Tại ấn độ: P = B (1,7 - 0,037 RMR + 0,0002RMR2).
; (2.7)
+ Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu địa chất và kết quả khảo sát, đo đạc, thí
nghiệm tại hiện trờng đã đo đợc kết quả nh sau :
- Chỉ số : RMR = 43 ữ 68
- RQD = 60 ữ 79
- Q = 2,9 ữ 4,1
2.2. Lựa chọn phơng án chống giữ.
Qua đánh giá điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình,
mục đích sử dụng, thời gian tồn tại, qua các chỉ tiêu đánh giá chất lợng khối
đá xung quanh đờng lò... và yếu tố về tính kinh tế, dựa vào bảng lựa chọn kết
cấu chống giữ theo RMR của Kendorski (hình 2.2) ta lựa chọn kết cấu chống
giữ cho từng đoạn lò cụ thể nh sau:
* Đoạn lò đào qua đá có hệ số kiên cố f = 4 ữ 6
Ta chon kết cấu chống là kết cấu chống linh hoạt về kích thớc chống
bằng khung thép lòng máng CBII -17
* Đoạn lò đào trong đá kiên cố: f= 6 ữ 8
Dựa vào các hệ số ổn định nóc và hông, các chỉ tiêu đánh giá chất lợng
khối đá RNR, RQD, Q và điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, địa chất công
trình của khối đá xung quanh đờng lò mà ta đã xác định đợc ở phần trớc, trên
cơ sở đó ta sẽ chống giữ đoạn lò này bằng neo kết hợp với bêtông phun.
Ưu điểm: là kết hợp với khối đá làm cho khối đá tự mang tải, bêtông phun
làm cho biên đờng lò trơn nhẵn và ngăn chặn đợc nớc ngầm chảy vào đờng lò
(nếu có), giảm khả năng tập trung ứng suất và giảm thời gian thi công làm
tăng tiến độ thi công nh thế giá thành xây dựng giảm.
2.3. Tính toán khung chống linh hoạt.
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
15
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
2.3.1. Tính toán áp lực.
- Chiều rộng Bsd = 3,3 m
- Chều cao tờng hsd=1,1m
- Chiều cao vòm hsd = 1,65m
Do ta sử dụng kết cấu chống linh hoat là thép lòng máng nên khi đào ta
tăng thêm các khoảng sau:
- Tăng chiều cao vòm lên 20 cm đề phòng khoảng lún linh hoạt
- Tăng chiều rộng nền lò 30 cm vì chiều dầy của thép lòng máng vào khoảng 15 cm
Vậy ta có kích thớc đào nh sau:
- Chiều rộng đào Bđ = 2a = 3,3 + 0,3 = 3,6 m
- Chều cao tờng đào hđ =1,1 m
- Chiều cao vòm đào hđ = Rđ = 1,65 + 0,2 = 1,85 m
- Chiều cao của cả đờng lò khi đào là: ht = hđ + hđ = 1,1 + 1,85 = 2,95 m
2.3.1.1. Xác định chiều cao vùng phá hủy.
Theo Prôtôdiacô nốp và Tximbarevic thì sau khi đào, phía nóc khoảng
trống hình thành vòm sụt lún dịch chuyển thẳng về phía khoảng trống. Khối
đá ở phía ngoài vòm sụt lún ở trạng thái cân bằng ổn định. Trọng lợng đá vòm
sụt lún là nguyên nhân gây ra áp lực đá phía nóc lên khung, vỏ chống nh hình
vẽ
2a1
b1
qS 1
qS 1
h
=45+/2
qS 2
=45+/2
2a
qS 2
Hình 2.3: Sơ đồ tính áp lực đất đá theo Prôtôdiacô nốp và Tximbarevic.
Theo Tximbarevc:
+) áp lực nóc:
qn = b1 .
; (2.8)
Trong đó:
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
16
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
- Khối lợng riêng của đất đá, = 2.65 T/m3
b1 - chiều cao vùng phá hủy, m
Với b1 có thể tính theo công thức của P.M. Tximbarevic.
a
b1= 1 ,m
;(2.9)
f
Trong đó:
b1 - chiều cao của vòm phá huỷ
f- Hệ số kiên cố của đất đá.f = 4 ữ 6.ta lấy f = 4
a1- Nửa chiều rộng vùng phá hủy, m.
Với a1 có thể đợc xác định theo công thức sau:
a1=a + h .tg(450 - )
;(2.10)
2
ở đây:
a - Nửa chiều rộng công trình, m ; a= 1,8 m.
h - Chiều cao công trình, m : h=2,95 m.
- Góc nội ma sát của đất đá, = arctg(f) = arctg4 = 75057
Thay vào công thức (2.10) tao có:
75 0 57
a1 = 1,8 + 2,95 . tg(45 ) = 2,16 m
2
0
Thay số vào công thức (2.9) ta có:
b1=
2,16
= 0.54 m.
4
thay vào công thức (2.8) ta có:
+) áp lực hông:
qs =
qs1 + qs 2
2
qn = 0,54 . 2,65 = 1,43 T/m2
, T/m2
Trong đó:
qs - áp lực hông
qS1 = .b1.tg2(450 - )
2
; (2.11)
75 0 57
=> qS1 = 2,65.0,54. tg (45 ) = 0,021 T/m2
2
2
0
qS2 = .(b1+ h).tg2(450 - ) , T/m2
2
qS2 = 2,65.(0,54 + 2,950). tg2(450 -
; (2.12)
75 0 57
) = 0,142 T/m2
2
Để đảm bảo an toàn ta lấy áp lực hông phân bố đều và qs = qS2 = 0,142 T/m2
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
17
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
+) áp lực nền:
Sơ đồ tính áp lực nền nh hình 2.4
Ha
h1
B
G
PO
E
C
45 + 2
A
F
Xo
45 +
2
45 -
2
Hình 2.4. Sơ đồ tính áp lực nền.
Theo Tximbarevic thì:
qnền = D0. tg(450 -
)
2
.x 0
.x 02
2
0
D0 =
(x0 + 2H1). tg (45 - ) . Tg2(450 - )
2
2
2
2
Trong đó:
H1 = h + b1 = 2,950 + 0,54 = 3,49 m
x0 - chiều sâu ảnh hởng của áp lực nền
90 0
)
2
x0 =
0
4 90
1 tg (
)
2
H 1 .tg 4 (
,m
90 0 75 0 57
)
2
x0 =
= 0,000802 m
0
0
4 90 75 57
1 tg (
)
2
3,49.tg 4 (
Ta thấy giá trị x0 là rất nhỏ. Thay vào trên thì áp lực nền sẽ rất là nhỏ do đó ta
bỏ qua áp lực nền. Coi qnền = 0
Nh vậy tại đoạn lò này áp lực sẽ là:
qn =1,43 T/m2
qs = 0,142 T/m
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
18
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
qnền = 0
2.3.2. Lập sơ đồ tính.
Với bớc chống bằng 0,75 m ta có sơ đồ tính nh hình vẽ 2.5:
1,07 T/m
50
1100
R
16
Hb
Ha
0,106 T/m
0,106 T/m
Va
Vb
Hình 2.5. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vì chống
1,07 T/m
Mv
Nv
Qv
Nc
Mc
Qc
Y
Ha
Ha
0,106 T/m
0,106 T/m
Va
Va
Hình 2.6. Sơ đồ tính vòm
2.3.3. Tính nội lực.
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
Hình 2.7. Sơ đồ tính chân cột
19
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Ta thấy đây là hệ siêu tĩnh bậc một, nghĩa là có một ẩn số thừa. Thay ẩn số
thừa bằng lực Ha thể hiện trên sơ đồ tính hình vẽ 2.5.
+) Xác định các thành phần phản lực
Vì đây là hệ đối xứng nên ta có:
Ha = Hb
Va = Vb
Phơng trình chính tắc để xác định nội lực:
11. Ha + 1q = 0
; (2.13)
1q
Ha = Hb = -
11
Dựa vào kết quả tính chuyển vị đơn vị, ta có:
3
hc 4 2.R 4 4. .R 3 .h c
.hc .R 3
.hc .R
4
3
2 2
q n .
+ R hc .R + q s .
+
+
+ 3h r +
4
4
3
3
2
Ha =
3
2 3
2
hc + 4 R 2 + .R.hc + hc
2
3
3
4
3,14.1,1.1,85
1,1 2
4.3,14.1,85 3.1,1
3,14.1,13.1,85
1,07
+ 1,85 4 1,1.1,85 3 + 0,106
1,85 4 +
+ 3.1,12 .1,85 2 +
4
3
2
4 3
HA =
3
3
3,14.1,1
2.1,1
+ 4.1,85 2 + 3,14.1,85.1,12 +
2
3
Ha = Hb = - 0,29 T.
Dấu -chứng tỏ lực H có chiều ngợc với chiều đã chọn trong hình vẽ 2.5.
Va = Vb = qn.R = 1,07.1,85 = 1,98 T
+) Xác định các thành phần nội lực.
Nội lực trong cột đựơc xác định nhờ sơ đồ tính (hình 2.7) nh sau:
- Mômen tại tiết diện bất kỳ của phần cột là:
Mc = Ha.y - 0,5 qs.y2; T.m
với (0 y 1,1 ; m) ; (2.14)
- Lực dọc tại tiết diện bất kỳ của cột là:
Nc = Va = 1,98 T ;
; (2.15)
- Lực cắt tại tiết diện bất kỳ của cột: (0 y 1,1 ; m)
Qc = Ha - qs.y ; T ;
; (2.16)
Bảng 2.6:Nội lực phần cột.
TT
1_1
2_2
3_3
4_4
5_5
6_6
Ha
(T)
- 0,29
- 0,29
- 0,29
- 0,29
- 0,29
- 0,29
y
(m)
0
0,22
0,44
0,66
0,88
1.1
y2
qs
0
0,.0448
0,1936
0,4356
0,7744
1,21
(T/m)
0,107
0,107
0,107
0,107
0,107
0,107
Va
Mc
Nc
(T)
(T.m) (T)
1,98
0
1,98
1,98 - 0,066 1,98
1,98 - 0,138 1,98
1,98 - 0,214 1,98
1,98 - 0,297 1,98
1,98 - 0,384 1,98
Qc
(T)
- 0,29
- 0,313
- 0,337
- 0,361
- 0,384
- 0,408
e
(m)
0
- 0,03333
- 0,06969
- 0,10808
- 0,15000
- 0,19393
Nội lực phần vòm đựơc xác định nhờ sơ đồ tính (hình 2.6) nh sau:
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
20
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
- Mômen uốn tại tiết diện bất kỳ của vòm là : với (0 900)
Mv = Ha(R.sin + hc) +
0,5.qn.R2.sin2 - 0,5.qs (R sin + hc)2; T.m
; (2.17)
- Tại đỉnh vòm ta có:
Mv = Ha.hc+ 0,5.qn.R2 - 0,5.qs.h2c ; T.m
; (2.18)
0
- Lực dọc tại tiết diện bất kỳ của vòm là: Nv (0 90 )
Nv = qn.R.cos2 - Ha.sin + qs.(R.sin + hc)sin; T ; (2.19)
- Lực cắt tại tiết diện bất kỳ của vòm: (0 900)
Qv = qn.R.cos.sin + Ha.cos - qs.(R.sin + hc)cos; T ; (2.20)
Tại đỉnh vòm: Qv = 0
Ta xác định đựơc nội lực của khung chống nh các hình vẽ dới đây:
Bảng 2.7. Tính nội lực của vòm.
TT
sin
cos
0_0 0
0
1
Ha
(T)
R
qn
qs
hc
Mv
(m) (T/m) (T/m) (m) (T.m)
Nv
Qv
e
(T)
(T)
(m)
- 0,29 1,85 1,07 0,106 1,1 - 0,384
1.98 - 0,408 - 0,19393
1_1 15 0.258819 0.965926 - 0,29 1,85 1,07 0,106 1,1 - 2,828
2,03 - 0,053 - 1,39103
2_2 30
0.5
0.866025 - 0,29 1,85 1,07 0,106 1,1 - 0,347
1,737 0,42
- 0,19965
3_3 45 0.707107 0.707107 - 0,29 1,85 1,07 0,106 1,1 - 0,289 1,375 0,604 - 0,21018
4_4 60 0.866025
0.5
- 0,29 1,85 1,07 0,106 1,1
0,202 1,023 0,569 0,19745
5_5 75 0.965926 0.258819 - 0,29 1,85 1,07 0,106 1,1
6_6 90
1
0
- 0,29
1,85 1,07 0,106 1,1
0,708 0,603
0,429
0,708
0,34
0,60593
0,514
0,603
0
0,85240
0,708
1,023
1,023
1,375
1,375
1,737
1,737
2,03
1,98
1,98
2,03
1,98
N (T)
1,98
1,98
1,98
1,98
1,98
1,98
1,98
1,98
1,98
Hình 2.8. Biểu đồ lực dọc của khung chống
Tỷ lệ 1: 50
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
21
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
§å ¸n tèt nghiÖp ngµnh x©y dùng CTN & Má
0,569
0,34
0
0,34
0,569
0,604
0,604
0,42
0,42
0,053
0,053
0,408
0,408
Q (T)
0,384
0,361
0,384
0,361
0,337
0,313
0,337
0,313
0,29
0,29
H×nh 2.9. BiÓu ®å lùc c¾t cña khung chèng
Tû lÖ 1: 50
0,429
0,51
0,429
0,202
0,202
0,289
0,289
0,347
0,374
0,456
0,456
M (Tm)
0,384
0,297
0,384
0,297
0,214
0,214
0,138
0,138
0,066
0,066
0
0
H×nh 2.10. BiÓu ®å M«men cña khung chèng
Tû lÖ 1: 50
SV: Lª Xu©n TuyÕn
K48
22
Líp XDCT NgÇm & Má
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
a) Kiểm tra bền.
Để chống lò ta chọn thép lòng máng CBII-17 có đặc tính kỹ thuật cho ở
bảng sau:
Bảng 2.8. Đặc tính kỹ thuật của thép lòng máng CBII-17.
Số hiệu thép hình Diện tích mặt cắt Chiều
N0
ngang
thép
2
(cm )
(mm)
CBII-17
21,7
123
cao
của Mô men chống
uốn Wx
(cm3)
67
Kiêm tra bền cho thép theo điều kiện sau:
=
M maX ã N max
+
Wx
F
[ ]
; (2.21)
n
Trong đó:
n :hệ số an toàn,n=3
Wx: Mô men chống uốn của thép.
Để an toàn ta lấy
M max
N max [ ]
+
Wx
n
F
5
2,36.10 3
max = 0,51.10 +
= 769,45 kG/cm2
21,7
67
[ ]
Trong đó: [ ] = 2700 kG/cm2 max = 769,45 <
=900 kG/cm2
3
max =
Vậy thép ta chọn đã đủ bền.
b)Tính tấm chèn.
Tấm chèn dùng để chèn khoảng cách giữa hai vì chống. Vì vậy ta
tính tấm chèn nh tính một dầm nằm ngang chịu tải trọng phân bố đều.
Sơ bộ ta chọn tấm chèn có chiều rộng 20; cm và dầy 5;cm làm bằng bê tông
mác 200 và có bố tri cốt thép là 4 thanh 5 thuộc nhóm AII. Tấm chèn chịu
áp lực của phần đất đá nằm trên nó trong phạm vi một bớc chống nên áp lực
đất đá lên tấm chèn là:
Pc = .b.L1 = 2,65.0,2.0,95 = 0,50 T/m
Trong đó:
b - chiều rộng của tấm chèn, b = 0,2 m
L1 = L + 0,2 = 0.95 m
- dung trọng của đá, = 2,65 T/m3
0,50 T/m
0,25 T/m
0,25 T/m
Hình 2.11. Sơ đồ tính toán tấm chèn
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
23
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
Chọn chiều dầy của lớp bê tông bảo vệ là: a=1 cm
h0 = 5 - 1 = 4 cm
M
0,50 T/m
0,25 T/m
x
N
Q
Hình 2.12. Sơ đồ tính tấm chèn
Để đơn giản ta chỉ kiểm tra bền cho tấm chèn theo mô men uốn cực đại
Phơng trình mô men uốn
x2
M = 0,25.x - 0,50
2
với (0 x 0,95m)
Mmax = 0,062 T.m = 6200 KG.cm
Bê tông mác 200 Rn = 90 (KG/cm2)
Cốt thép nhóm AII Ra = 2600 (KG/cm2)
4 thanh 5 Fa = 0,79 cm2
Chiều rộng của tấm chèn b=20 cm
=
Ra .Fa
2600.0,79
=
= 0,285 < 0,55 A = 0,241
b.h0 .Rn
20.4.90
Mgh = A.Rn.b.h02 = 0,241.90.20.42=6941(KG.cm)
Ta thấy MmaxMgh nên tấm chèn ta chọn đã đủ bền
2.3.3.1. Chi phí vật liệu.
* Chi phí vì thép CBII-17
- Đơn giá 1 vì chống là 1.452.746 đ/vì .
- Khoảng cách vì chống là 0,75 m/vì do vậy số vì chống sử dụng cho 1 mét
lò là
1
= 1,33 vì.
0,75
Vậy chi phí vì chống cho 1 mét lò: Cvc= 1,33 x 1.452.746 = 1.932.152
đ/m.
* Chi phí gông + lập là cong (bộ ).
4
- Mỗi vì sử dụng hết 4 bộ 1 mét sử dụng = 0,75 = 5,33 bộ.
- Đơn giá một bộ là 38.701 đ/ bộ.
Vậy chi phí gông + lập là cong: Cgl = 5,33 x 38.701 = 206.276 đ/m
* Chi phí gỗ văng.
- Mỗi vì chống sử dụng 07 văng ( 1 văng nóc + 2 văng đầu cột + 2 văng
hông + 2 văng chân ).
Mỗi m lò sử dụng số m3 gỗ là:
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
24
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng CTN & Mỏ
3,14 x0.05 2 x1x7 x0,75
= 0,055 m3
Vg=
0,75
- Đơn giá 1 m3 gỗ là 404.300 đ/ m3 .
Vậy chi phí gỗ cho 1 mét lò:
Cg= 404.300 x 0,055 = 22.236 đ/ m.
* Chi phí gông lắp giằng (nóc ).
1
- Mỗi vì sử dụng hết 1 bộ 1 mét sử dụng là 0,75 = 1,33 bộ.
- Đơn giá một bộ là 44.800 đ/ bộ.
Vậy chi phí gông lắp giằng:
Cg = 1,3 x 44.800 = 58.240 đ/m
* Chi phí thanh giằng (bộ ).
- Mỗi vì sử dụng hết 5 thanh
5
1 mét sử dụng = 0,75 = 6.6 thanh.
30
0
R1650
0
30
30
0
- Đơn giá một thanh là 22.369 đ/ thanh.
Vậy chi phí thanh giằng cho một mét lò:
Cg = 6,6 x 22.369 =137.653 đ/m
2.3.4. Thiết kế kết cấu chống, hộ chiếu chống.
Kết cấu chống và hộ chiếu nh sau:
854
180
90
1155
110
2444
45
35
1100
Hình 2.13. Kết cấu cột và xà cong của khung chống
Tỷ lệ 1:50
SV: Lê Xuân Tuyến
K48
25
Lớp XDCT Ngầm & Mỏ
