ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - ĐƯỜNG LÒ VẬN TẢI DÙNG GOÒNG f=5

Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

Lời nói đầu
Khai thác mỏ có rất nhiều phơng pháp thiết kế thi công đào chống lò
khác nhau. Tuỳ theo điều kiện địa chất ở khu vực đó mà ta có những phơng
án phù hợp với điều kiện địa chất khu vực đó. ở Việt Nam hiện nay việc
dùng vì chống sắt vẫn khá phổ biến đó là nói chung, còn với Quảng Ninh
nói riêng thì việc đào chống lò bằng vì sắt khá nhiều đây là phơng pháp tiết
kiệm nhất so với phơng pháp cuốn bê tông cốt thép.
Với đề tài : " Thiết kế đờng lò vận chuyển bằng goòng trong đá bột kết
có f = 5, thời gian tồn tại 18 năm, sản kợng khai thác 450.000 T/ năm, góc
dốc đờng lò 00 ". Để thiết kế thi công cho thật tốt thì khi tính toán các thông
số kỹ thuật sao cho công tác an toàn đạt hiệu quả cao nhất. Phải tính toán
những vấn đề có thể xảy ra xung quanh khu vực khai thác : công tác thoát
nớc Mỏ, công tác môi trờng....
Tuy nhiên do hiểu biết và trình độ còn hạn chế, cha có nhiều kinh
nghiệm thực tế, bản đồ án còn nhiều hạn chế và thiếu sót. Vì vậy rất mong
đợc sự chỉ bảo của các thầy, các bạn đồng nghiệp và những ai quan tâm tới
đề tài này. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ chỉ bảo của thầy
: Nguyễn Văn Mạnh đã giúp em hoàn thành bản đồ án này.
Chúc thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ và hạnh phúc.

Cơ sở thiết kế
I - Thiết kế đờng lò vận chuyển bằng goòng, các thông số sau :
1 - Sản lợng khai thác : 450.000 tấn / năm
2 - Thời gian tồn tại 18 năm.
3 - Chiều dài 1.000 m
1

Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

4 - Góc nghiêng sờn dốc 75 0
5 - Độ dốc đờng lò 00
6 - f = 5 ít nứt nẻ
7 - Loại mỏ không có khí bụi nổ.
8 - Lu lợng nớc chảy vào đờng lò : 1m3 / ngày đêm / 10m dài lò.
II - Các cơ sở khác :
- Các tài liệu tham khảo khác.

Tóm lợc đề tài
Với những cơ sở thiết kế trên đề tài này đợc chia làm 3 chơng

Chơng I : Thiết kế kỹ thuật.
1 - Khái quát chung về đờng lò thiết kế.
2 - Lựa chọn thiết bị vận tải và xây dựng khả năng thông qua của đờng
lò và xác định.
3 - Chọn hình dạng và xác định kích thớc mặt cắt ngang đờng lò.
4 - Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên vì chống.
5 - Tính toán kết cấu chống giữ.
Chơng II : Thiết kế thi công.
1 - Khái quát về tổ chức thi công.
2- Công tác khoan nổ mìn.
3 - Thông gío và đa gơng vào trạng thái an toàn.

2

Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

4 - Xúc bốc và vận chuyển
5 - Chống lò :
6 - Các công tác phụ.
Chơng III : Các tổ chức thi công.
1 - Lập biểu đồ tổ chức chu kỳ đào lò.
2 - Thời gian xây dựng đờng lò .
3 - Thống kê chi phí vật liệu xây dựng 1 m lò.
4 - Bảng chi tiêu kinh tế kỹ thuật .

Chơng I
Thiết kế kỹ thuật
I - Khái quát chung về đờng lò.

Thiết kế đờng lò vận chuyển là công tác hết sức quan trọng cho công
việc khai thác sau này.
Vì vậy khi tính toán phải hết sức coi trọng những thông số kỹ thuật
mà ta đa ra nhằm đảm bảo cao nhất công tác an toàn khi vận chuyển trong
đờng lò mà nhà thiết kế phải tính đến.
1 - Thiết bị vận tải và xác định khả năng thông qua.
Chọn goòng 2,5 tấn để vận tải.
Sản lợng A = 450.000 tấn / năm.
1 ngày đêm
A1 =

A

450.000
=
= 1..442T / ngày
26.12
26.12

Một ca :
A2 =

A1
= 481T / ca
3

3


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

Chọn số goòng trong một đoàn tầu : 24 ngày
Số chuyến trong 1 ca :
X =

481
= 8 chuyến / ca
2,5 x 24

Dùng đầu tàu điện

Bảng đặc tính kỹ thuật của goòng

Dung
tích
( m3 )
2,5

Chiều
rộng
( mm )
1.240

Chiều dài
( mm )

Chiều cao
( mm)

Cỡ đờng
( mm )

2.800

1.300

900

2 - Hình dạng và kích thớc mặt cắt ngang là :
Chọn đờng lò hình vòm bán nguyệt .

4

Đờng hình
bánh ( mm
)
350


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

Mặt cắt ngang tiết diện đờng lò.

Kích thớc đờng lò.
- Chiều rộng đờng lò : 3 m
- Chiều cao đờng lò : 3 m
- Vòm bán nguyệt :

hv =

3
= 1,5m
2

- Ray P24 : hr = 160 mm
- Lớp đá lát đờng ray : P24 thì hđlat = 190 mm
- Diện tích sử dụng tính nh sau :
+ Scn = 3 x 1,5 = 4,5 m2
Sv =

R 2 3,14 .1,5 2
=
= 3,53m 2
2
2

=> Ssd = 4,5 + 3,53 = 8, 03m2
- Chu vi sử dụng của đờng lò :
+ Hình chữ nhật : Pcn = 1,5 x3 x2 = 9 m
+ Hình vòm : Pv = 1/2. 2 .r = 1/2. 2. 3,14. 1,5 = 4,75 m
=> P = 9 + 4,71 = 13,71 m
3 - Kiểm tra tiết diện theo điều kiện thông gió cho phép.
V =

A .K. 4
1.442 . 1.45.1
=
= 4,34m / s
60.à . S sd
60 . à . 8,03

Lò bằng à= 1
II - Kiểm tra tiết diện theo điều kiện thông gió cho phép.

= 750

= 2,58 g / cm 3

5

Trờng Đại học mỏ địa chất

b1 =

Đồ án môn

a1
=
f

a + h cot g

90 0 +
2

f

90 0 +
1,5 + 3tg
2
=> b1 =
= 0,38m
5

1 - áp lực nóc lò :
Ta có :
PN = 2a. b1.
=> PN = 3.0,38. 2,58 = 2,94 T/m

2 - áp lực hông :
Gồm
P1 = 8. b1 Tg 2 =

90 0 +
2

P2 = 8. (b1 + h)Tg 2 =

90 0 +
2

+ P1 áp lực hông ở chân vòm áp lực.
90 0 + 75 0
= 0,017T / m
2

P1 = 2,58. 0,38 Tg 2 =

+ P1 áp lực hông ở nền lò
90 0 + 75 0
P2 = 2,58.( 0,38 + 3) Tg =
= 0,15T / m
2
2

3 - áp lực nền :
Ta có :
N = Do tg

Do : Là lực đẩy ngang

6

90 0
2


Trờng Đại học mỏ địa chất

Do =

Đồ án môn

8X 0
90 0 8 X 0
90
= ( X 0 + 2 H )tg 2
=
tg 2
(T / m)
2
2
2
2

Với H = b1 + h = 0,38 + 3 = 3.38 m
X0 là chiều sâu của lớp đất đá t/ d ( tham gia ) vào việc gây áp lực nền.
90 0

H .tg 4
2

X =
m
0
4 90


1 .tg
2

3,38. 2,9.10 4
X0 =
= 9,8.10 4 T / m
4
1 2,9 .10
0
Vậy N= D0 tg 90 = 0,033T / m

2

4- Các sơ đồ thể hiện áp lực :
+ Nền
+ Nóc
+ Hông

Sơ đồ thể hiện áp lực nóc.

7

Trêng §¹i häc má ®Þa chÊt

§å ¸n m«n

8


Trêng §¹i häc má ®Þa chÊt

§å ¸n m«n

9


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

III - Tính toán kết cấu chống giữ

Chọn vì chống bằng thép dạng hình hộp.
Có kích thớc bằng 22 cm, độ dày tấm chèn lấy bằng 10 cm độ rộng 20
cm, chiều dài bằng 7 cm. Khi lựa chọn xong :
+ Kiểm tra độ bền uốn cho phép của thép làm vì chống [ u ] = 1.300
ữ 1.600 kg/ cm2.
+ Kiểm tra độ dầy của tấm chèn theo công thức.
b. c 2

max
[u ]

* Cấu tạo vì chống nh sau :
Gồm 3 đoạn :
+ Hai đoạn thẳng dùng để chống bên hông, đoạn còn lại uốn cong có
dạng vòm bán nguyệt có R = 1,5 m.
+ ở mỗi đầu đều có cấu tạo sao cho có thể dùng bu lông hay goòng để
ghép chặt lại với nhau tạo thành một khung chống có dạng nh đờng lò thiết
kế.
* Hộ chiếu chống
- Khoảng cách giữa các khung chống với nhau là 70 cm
- Vặn bu lông hay gông ở mức độ vừa phải để sau khi áp lực xuất hiện
thì xà có thể trợt trên cột.
- Sau khi dựng khung chống lên thì cài các tấm chèn vào sau đó nắp
các thanh giằng giữa các khung chống với nhau rồi mới vặn bu lông hay

10


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

gông ở mức độ cho phép, đào sâu phải đào sâu 20 ữ 30 cm để chôn khung
chống.

Chơng II
11

Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

Thiết kế thi công
i Khái quát về tổ chức thi công

Khoan nổ mìn để có hiệu quả và tạo ra đờng lò có diện tích gần giống
diện tích lò sử dụng. Nổ mìn vi sai tận dụng mặt thoáng và tăng hiệu quả
khi nổ.
1 Thể tích đất đá cần phải nổ mìn
Vnm = Sđ.L ( m3 )
Ta coi Sđ = Ssđ khi hiệu quả nổ mìn là cao nhất.
=> Vnm = 8,03 x 2 = 16,06 m3
2 - Đất đá phải xúc bốc và thông số nổ mìn.
+ Vxb = Vnm. K2 ( K2 = 2)
=> Vxb = 16,06 x 2 = 32,12 m3
+ Thông số nổ mìn : Sử dụng máy khoan cầm tay khí nén, đờng kính
lò khoan : 38 mm. Sử dụng máy nổ mìn, sử dụng thuốc nổ an toàn AH 1
( sức công phá 10 mm, chiều dài 0,25 m.)
3 Chỉ tiêu thuốc nổ :
q = q1 x f1 x e x dp x v ( kg/m3)
dp = 0,95
e = 1,6
v=

6,5
8,03

= 2,3

q1 = 0,1. f = 0,5
f1 = 1,5 ( đất đá bột kết )
- Lỗ đột phá : qtb = 1,2 x 1,2 7 thỏi
- Lỗ phá + nền : qtb = 1,2 6 thỏi
- Lỗ liên : qtb = 0,8 x 1,2 5 thỏi
Chiều dài bui chọn LB = 0,85 = 85 cm. Bua cấu thành từ đất sét và cát
theo tỷ lệ 1 : 3

12


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

6 Hộ chiếu khoan nổ mìn

* Thứ tự nổ nh sau :
- Thứ nhất : 1 ữ 4, lợng thuốc nổ 5,76 kg, góc nghiêng các lỗ 80 0
ữ 90 0 .
- Thứ hai : 5 ữ 18, lợng thuốc nổ 16,8 kg, góc nghiêng các lỗ
80 0 ữ 90 0
- Thứ ba : 19 ữ 31, lợng thuốc nổ 12,48 kg, góc nghiêng các lỗ
800 ữ 90 0
- Thứ t: 32 ữ 34, lợng thuốc nổ 3,6 kg, góc nghiêng các lỗ 800 ữ 900
Bảng chỉ tiêu khoan nổ
TT

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

13

Số lợng


Trờng Đại học mỏ địa chất

1
2
3
4

Đồ án môn

Lợng TN cho 1 m3 đất đá
Lợng thuốc nổ cho 1 chu kỳ
Số kíp cho một chu kỳ
Hệ số sử dụng nỗ mìn

Kg
Kg
Chiếc
%

2,6
41

34
80

II Thông gió và đa gơng lò vào trạng thái an toàn, sử dụng
sơ đồ thông gió đẩy khí bụi ra khỏi đờng lò :

- Gọi khoảng cách từ đầu ống gió tới gơng lò : D
=> D = 4 S d = 4. 8,03 = 11,3 m
* Tổ chức thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn
- Lợng gió cần thiết cho số ngời làm việc lớn nhất : 12 ngời
act = 6. n. kn ( m3/phút)
( kn : Hệ số dự trù gió kn = 1,45 )
=> act = 6. 12. 1,45 = 104,4 ( m3 / phút )
Lợng gió theo lợng thuốc nổ lớn nhất :
atn =

K n .100. A.a
0,008 . t

A = 14 kg ; a : Số m3 khí sinh ra khi nổ 1 kg thuốc nổ a = 0,04 m3/ kg
t : Thời gian thông gió tích cực sau khi nổ mìn.
t = 20 phút

14


Trờng Đại học mỏ địa chất

=> QTN =

Đồ án môn

1,45.100.41.0,04
= 1486,3 ( m3/phút )
0,008.20

* Chọn QTn = 1486,3 m3 /phút
=> Q : Lợng gió cần thiết :
Q=

1486,3
= 24,77
60

Q = 24,77 m3 /s
Vậy vận tốc gió phải đạt là :
V =

=> V =

Q
( m/s)
Sd

24,77
= 3 (m / s )
8,03

Trên cơ sở đó chọn quạt gió mang mã hiệu BOK 1,5 có công suất :
40 ữ 80 kw, Hiệu suất : 0,6 ữ 0,78, vận tốc gió 77 m/s.

III Xúc bốc và vận chuyển đất đá:

Các thiết bị đã đợc chọn ở chơng I.
1 Chọn máy xúc hoạt động liên tục (Máy xúc tay vơ )
Năng suất thực tế :
P=

V
( T1 + T2 + T3 )

T1: Thời gian chi phí cho xúc đất đá phần chính
T2: Thời gian xúc đá và làm sạch gơng
T3 : Thời gian cho ách tắc vận tải
T1 =

(1 ) .V .k 0 .k R
PKT

: Khối đất đá tồn và không hợp quy cách : = 10ữ 15%
V: Khối đất đá của 1 chu kỳ đào lò
V = .à .l.s

15


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

à : Hệ số thừa tiết diện ( 1,05 ữ 1,1)

: Hệ số sử dụng lỗ mìn ( 0,8)
l : chiều sâu lỗ khoan ( 2m)
S : Tiết diện lò
=> V = 0,8. 1,05. 2. 8,03 = 13,5 m3
k0 : Hệ số nổ rời của đất đá f = 5 => k0 = 3
kR : Hệ số nổ rời thêm trạng khi xúc, kR = 1,1
T1 =

(1 0,12).13,5.1,1.3 = 25
1,54

Phút

và :
. V .k 0 . k R
. PKT

T2 =

: Hệ số giảm NSKT của máy xúc khi trạng thái đất đá nổ mìn có
nhiều cục to nền lò bằng phẳng hoặc không bằng phẳng.
= 0,2 ữ 0,25
=>
T2 =

0,12.13,5.1,1.3
= 17 phút
0,2.154

còn

T =

V . k0. t 2

0 .v

t2 : Thời gian xúc ngừng làm việc t2 = 5
0 : Hệ số chất đầy goòng o = 0,8
v : Duy trì goòng
T3 =

13,5 . 3.5
= 101 phút
2,5 . 0,8

Vậy năng suất thực tế của goòng
P=

13,5
= 5,15 (m3 / h)
1,1 . (101 + 17 + 25)

Năng suất thực tế khi vận tải đờng sắt :
16


Trờng Đại học mỏ địa chất

PTT =

PTT =

Đồ án môn

60
1

. k 0 . k R .
+
. PKT
PKT

k0 . t2
+
0 .v

60
1 0,12
3.5
0,12
+
1,1. 3 .1,1 .
+
0,12 .1,54 0,8. 2,5
1,54

= 5,45

( m3/h)

- Dùng đờng goòng ( đờng ray) phân nhánh đơn một đờng xe để làm
công tác trao đổi goòng cho thuận tiện.
Đoạn đờng phân nhánh dài từ 60 ữ 70 m để chứa goòng khi cha
có tải.
2 Công tác chống :
Chống tạm thời để tiến hành xúc bốc đất đá. Sau khi xong tiến hành đa
gơng vào trạng thái an toàn cho chu kỳ tiếp theo.
3 Công tác phụ khác
- Đặt đờng xe
- Thoát nớc
- Đèn chiếu sáng treo với khoảng cách 10 vì chống 1 bóng đèn
loại 100W.

Chơng III
Tổ chức thi công

17


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

i Lập biểu đồ tổ chức chu kỳ đào. Khối lợng công việc

1 Công tác khoan :
Vk = 34 x 2 = 68 ( m)
2 Công tác xúc bốc :
Vxb = 8,03. 2. 0,8.1,5 = 19 ( m3)
3 Công tác chống :

Vc =

0,8 . 2
= 2,3 vì
0,7

4 Công tác đặt đờng xe, thông gió, đào rãnh nớc :
Vđx = VRN = Vog = . l = 0,8 x 2 = 1,6 ( m)
5 Số ngời ca cần thiết để hoàn thành công việc
* Định mức công việc :
Hk = 27,4 m/ ngời ca
Hxb = 21 m3/ ngời ca
Hc = 2,7 vì/ ngời ca
Hđx = 10,7m / ngời ca
Hđx = 10,7 m / ngời ca
HRN = 10 m/ ngời - ca
Hog = 21 m/ ngời - ca
* Số ngời trong một ca
ni =

Vi
Hi

ni = 5,08 ngời ca
=> Đội thợ : 5 ngời

=

5,05
= 1,016 < 1,2

5

Thời gian hoàn thành công

việc một chu kỳ
Tck = 8h
=

8 1 7
=
= 0,875
8
8

Thời gian khoan :

18


Trờng Đại học mỏ địa chất

tk =

Đồ án môn

8 . 0,875 . 2,48
= 4,27h
4 .1,016

Thời gian xúc bốc :

t xb =

t xb =

n xb .Tck .
5.

0,9 .8 . 0,875
= 1,24h
5 .1,016

II - Thời gian xây dựng đờng lò

Ta coi thời gian đào và thời gian xây dựng xong đờng lò nh nhau ta đợc. Lò đá bột kết tốc độ 50 m/ tháng
-> thời gian xây dựng đờng lò :
T =

L 1000
=
= 20 ( tháng )
v
50

III Chi phí vật liệu xây dựng 1m lò.

Một mét lò gồm hai vì chống sắt và rất nhiều tấm gỗ chèn quanh nó.
Chu vi của đờng lò :
P = C. S sd = 3,86 . 8,03

=> P = 10,9 m => Pc = 10,9 3 = 7,9 m

- Một khung chống
Vkc = 7,9 x 0,22 x 0,22 = 0,38 ( m3)
- Khi chống đào sâu thêm 20 cm mỗi bên : = 40cm
=> Ptt = 7,9 + 0,4 = 8,3 m
=> VKC thế = 8,3 x 0,222 = 0,4 m3
=> Một mét lò hai khung chống : 0,8m3
=> Với 1000m lò thì số khung chống : 700 khung chống
Tổng số vật liệu làm khung chống : 0,8 x 1000 = 800m3
=> Số thép dùng làm khung chống 800m3
* Chèn :

19


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

- Một tấm chèn : 0,1 x 0,8 x 0,2 = 0,166 m3
- 1 mét lò : 0,1 x 1 x 1,2 = 0,02 m3
- Theo chu vi lò : 8,3 x 0,02 = 0,166 m3
=> Với 1000 m lò : 0,166 x 1000 = 166 m3
STT

1
2

Bảng thống kê vật liệu một mét lò
Tên Vật Liệu
Đơn vị

Chèn
Khung chống thép

m3
m3

20

Số lợng

0,166
0,8


Trờng Đại học mỏ địa chất

Đồ án môn

Kết luận
Đào chống lò là nội dung rất quan trọng trong vấn đề thiết kế
khai thác mỏ.
Tài nguyên ngày càng cạn kiệt theo phơng thức khai thác lộ thiên. Do
vậy con ngời muốn khai thác khoáng sản trong lòng đất thì phải sử dụng
phơng pháp khai thác hầm lò là hiệu quả nhất.Bản đồ án này tuy cha giúp
sinh viên chúng em hiểu biết tất cả về phơng pháp khai thác hầm lò nhng
cũng giúp chúng em hiểu sơ bộ về phơng pháp này.
Hy vọng với sự trình bầy và các thông số tính toán trong bản đồ án sẽ
đợc sự đánh giá của các thầy cũng nh các bạn đồng nghiệp quan tâm tham
khảo.

Cẩm phả, ngày. tháng 02 năm 2006
Sinh viên

Vũ Chiến Thắng

21