ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - LÒ THƯỢNG THÁO THAN

ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Chơng I : Thiết kế kỹ thuật
I.1 Những vấn đề chung về công trình cần thiết kế.
Trong công trình ngầm trong Mỏ, ngoài những lò bằng thì lò
nghiêng cũng chiếm một vị trí hết sức quan trọng. Lo nghiêng bao gồm lò
thợng,lò hạ, giếng nghiêng,họng sáo ... Lò thợng bao gồm:
Thợng tháo than
Thợng băng tải
Thợng thông gió
Thợng đờng ray...
Công trình cần thiết kế ở đây là Thợng tháo than, có nhiệm vụ dùng để
tháo than từ mức trên xuống mức dới với lu lợng than chuyển qua 170000
T/năm,chiều dày vỉa than 20m. Công trình đào qua các lớp đất đá(khoáng
sản).

tt

Loại đất đá

1
2
3

Cát kết(trụ)
than
Bột kết(vách)

Tl thể

tích(T/m3)
2,3
1,95
2,5

Hệ số kiên
cố f
4
1
4-5

Chiều
dày(m)
12
20
18

Góc dốc
vỉa
40o
40o
40o

Chiều dài công trình L=80m, góc dốc 390, hạng mỏ loại II,lợng nớc chảy
vào mỏ 10m3/h,thời gian tồn tại của mỏ la 19 năm.Nh vậy thời gian tồn
tại của đờng lò tơng đối dài ,điều kiện địa chất tơng đối phức tạp và lợng
nớc chảy vào lò là đáng kể vì vậy ta phải thiết kế công trình đảm bảo ổn
định ,an toàn cho ngời và thiêt bị cũng nh hiệu quả của lò trong quá suốt
quá trình phục vụ cho mỏ.
I.2 Thiết kế mặt cắt ngang đờng lò.

Đờng lò đào với góc dốc 390. Về sơ bộ ta chọn hình thức vận tải tự trợt
bằng Máng trợt.
Để áp dụng đợc hình thc này thì ta cần đảm bảo điều kiện gốc dốc mặt
nghiêng phải lớn hơn góc tới hạn.tức là tg>tgmin= f.
min : là góc nghiêng tới hạn
f : là hệ số ma sát vật liệu trợt trên máng.
Vật liệu vận tải
đất đá
Quặng
than

Hệ số ma sát f
0,8- 1,0
0,7- 1,4
0,3- 0,5

Góc nghiêng tới hạn
420- 450
350- 540
170- 270

Ta có: tg390 =0,809 >tgmin. vậy ta áp dụng hình thức vận tải tự trợt là hợp
lý( máng trợt).
Năng suất vận tải tự trợt tính theo:
Q= 3600 F0 Vtb r , (T/h)
1.1
Trong đó : F0 - diện tích tiết diện ngang lòng máng.
Vtb- vận tốc trung bình của vật liệu khi trợt trên máng
Vtb =

Vd + Vc
; (m / s)
2 1


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Vd , Vc - Tốc độ đầu và cuối của vật liệu, m/s. Vd= 0,5 (m/s)
- Hệ số chất đầy lòng máng, lấy =0,8
r- Khối lợng riêng của vật liệu , T/m3
Giá trị tốc độ cuối Vc của vật liệu trợt bị giợí hạn bởi điều kiện an toàn
(tránh khoáng sản vỡ vụn ) và đảm bảo năng suất vận tải Vc , 2,5 m/s.
Với lò thợng tháo than ta chọn : - Một năm làm 300 ngày.
- Một ngày 15 tiếng .
Ta có sản lợng than chuyển qua lò trong 1 h sẽ là:
Q=

170000
= 37,78(T / h)
3000.15

Từ công thức 1.1
Q=3600 F0 Vtb r , (T/h)
Với = 0,8
r= 1,95 (t/m3)
Vtb=1,25

Ta tính đợc: F0=

37,78
= 0,0054 (m2 )= 54 (cm2).
36000.1,25.1,95.0,8

Nh vậy với diện tích tiết diện ngang lòng máng F0= 54cm2 là diện tích tối
thiểu ta có thể đảm bảo đợc yêu cầu sản lợng tháo than hàng năm .
I.3

Chọn hình dạng và xác định kích thớc MCN công trình.

Quá trình lựa chọn hình dạng tiết diện ngang đờng lò phụ thuộc vào các
yếu tố:
Tính chất của đất đá vá khoáng sản mà công trình đào qua
Cờng độ và hớng tác dụng của tải trọng đất đá
Thời gian tồn tại của đờng lò
Kết cấu khung vỏ chống và vật liệu chống
Chức năng nhiệm vụ đờng lò.....
Công trình ở đây là thợng tháo than với nhiệm vụ chủ yếu là thoá than từ
trên xuống mức dới và phục vụ cho nhiều lớp khai thác .Để thuận tiện cho
việc vận tải cũng nh rót tải ta bố trí thợng tháo than này trong đá trụ với
hệ số kiên cố f=4 sẽ đảm bảo đợc hiệu quả cũng nh ổn định của đờng lò.
Công việc xác định vật liệu chống giữ cho lò là rất quan trọng. Đờng
lò đào trong cát kết (trụ) với f = 4 thuộc loại đất đá trung bình, vi vậy vật
liệu chống giữ ở đây phải chịu đợc tải trọng cao.
Gỗ là vật liệu tơng đối nhẹ nhàng,dê gia công và thi công, công tác
sửa chữa không phức tạp, thích hợp cho từng điều kiện dới ngầm... Nhng
ngợc lại gỗ không chịu đợc áp lực cao, dễ bị mục nát trong điều kiện ẩm ớt, nhiệt độ cao,thời gian phục vụ ngắn (57) năm . Nếu ta chọn gỗ vơi lu
lợng nớc chảy 10m3/h, mỏ khí nổ loại II, thời gian tồn tại 19 năm thì rõ
ràng không đảm bảo yêu cầu đợc. Nếu ta chon bê tông,bê tông cốt thép,

tuy rằng hai loại vật liệu này chịu đợc tải trọng cao, chống thấm tốt ... nhng giá thành tơng đối đắt và rất khó khăn cho công tác thi công vì đờng lò
2


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

thợng tháo than là loại nhỏ nên khó có khả năng cơ giới hoá, và lãng phí
do thời gian tồn tại đờng lò không lớn.
Thép là vật liệu chịu đợc tải trọng cao , dựng và tháo lắp nhanh chóng
tuổi thọ cao và an toàn về cháy, chiếm ít chỗ nhất so với hai loại trên, tiện
lợi cho việc chống hầm lò.đăc biệt trong thời kỳ hiên nay công nghệ luyện
kim và gia công cơ khí phát triển cao thì rất thuận lợi. Công trình phục vụ
19 năm là khá dài nên việc chọn thép là hợp lý. Mặc dù thép dễ gỉ nhng ta
có thể khắc phục bằng cách phun sơn bảo vệ, bảo dỡng định kỳ và thoát
nớc , thông gió tốt. Thép ta chọn là thép chữ I.
Đờng lò đợc chống bằng vật liệu thép chữ I ,chiều dai 80m ... đợc đào
trong trụ,chịu tải trọng hông và nóc. Để đờng lò đợc ổn định ta chon mặt
cắt ngang của lò dạng hình thang.
Kích thớc tiết diện ngang công trình phụ thuộc công dụng đờng lò và
đợc xác định dựa trên kích thớc số lọng các phơng tiện vận tải sử dụng
trong thời gian khai thác và các khoảng cách an toàn giữa các thành phần
cấu tạo trong tiết diện theo quy định và phải thoả mãn yêu cầu đi lại,
thông gió ...
Với yêu cầu trên ta xác định kích thớc thợng tháo than nh sau:
Thọng tháo than cấu tạo gồm hai ngăn. Một ngăn dùng tháo than và một
ngăn dùng cho công nhân đi lại dể kiểm tra khắc phục khi than tắc hay có
sự cố gì đó trong lò. Theo kinh nghiệm của lò tháo than, lối ngời đi lại có
diện tích tối thiểu 1,2m2, lối tháo than diện tích tối thiểu 1,5m2,chiều cao

1,8m.Căn cứ vào cơ sớ trên và diện tích tối thiểu của máng mà ta đã
tính,ta chọn:
Lối ngời đi:
Đáy lớn 1 m
Đáy bé 0.75 m.
Ngăn than:
Đáy lớn 0,95 m
Đáy bé 0,7 m
Chiều dày vách ngăn : 0.05 m
Vậy chiều rộng đáy lớn hình thang: B1= 0,95+1+0,05 = 2 m.
Chiều rộng đáy bé hình thang :
B2= 0,7+0,75+0,05 = 1,5 m.
Chiều cao đờng lò:
H= 1,8 m.
Diện tích măt cắt ngang đờng lò: S =

2 + 1,5
1,8 =3,15 (m2)
2

Hình
31
MCN đ ờng lò trong vỏ chống
(1:25)


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Kiểm tra kích thớc MCN đờng lò theo điều kiện thông gió
V =

A.q.k
60.N .à.s

sd

(m/s)

Trong đó:
A: sản lợng khoáng sản hàng năm của khu vực chuyển qua đờng lò
A= 170000 (T/năm)
N: số ngày làm việc của mỏ trong năm
N= 300 ngày
K: Hệ số dự trữ
K= 1,45
Ssd: diện tích sử dụng đờng lò
Ssd=3,15 m2
à =0,7
q:Lu lợng gió cần thiết cho một tấn than khai thác trong một ngày đêm.
q=1,25 m3/ngày đêm ( Mỏ hạng II).
Thay số vào ta có vận tốc gió trong lò:
V =

1,25.17000.1,45
= 7,76(m / s )
60.0,7.300.3,15

So sánh với điều kiện thông gió trong mỏ

Vmin = 0.13ữ0,15(m/s)
Vmax= 8(m/s).
Vậy tiết diện đờng lò đạt yêu cầu thông gió.
Lựa chọn kích thớc máng trợt:
Dựa trên tiết diện tối thiểu máng ta đã tính và tiết diện đờng lò ta chọn,
ta có thể tăng diện tích máng trựợt lên. Nhằm đảm bảo lu lợng tháo than
và giảm hiện tợng tắc than.
Chọn máng hình thang, làm bằng thép ,với kích thớc:
Đáy lớn: 800 mm
Đáy bé : 600 mm
Cao : 400 mm

4


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Lựa chọn rãnh thoát nớc:
Tuy lợng nớc chảy không nhiều lắm Q=10m3/h nhng do thời gian tồn tại
của mỏ tơng đối dài, nên để đảm bảo thoát nớc tốt, đỡ công sửa chửa ta
chống rãnh nớc bằng gỗ dới dạng ván. Kích thớc nh hinh vẽ

Hình 2
MCN rnh n ớc

Rãnh nớc đợc bố trí bên dới lối(1:15)
bậc ngời đi lại và nằm dới dầm nền. Với
0

độ dốc lò là 39 nên ta dùng thoát nớc tự nhiên.
Độ dốc lò 390 nên ở chỗ ngời đi lại ta bố trí bậc thang có tay vịn. Chiều
cao bậc thang 150 mm. độ rộng bậc 220 mm.

Hình 3
MCN bậc thang
(1:15)

I.4

Các bộ phận khác của công trình

Trong lò thợng ta phải thi công đoạn nối giữa ngã 3 chân thợng. Nếu lò
cái vận chuyển một đờng xe cần phải tiến hành mở rộng lò cái trên đoạn
gần chân lò thợng đủ để đặt ghi tránh phục vụ trao đổi goòng ... ở chân thợng, để có thể điều tiết đợc việc tháo dỡ khoáng sản cần lắp đặt cửa tháo
5


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

tải. Có thể cửa tháo kiểu nắp đậy hay máy cấp liệu kiểu rung nhằm điều
tiết khối lợng cần thiết. Điều khiển cửa tháo bằng tay hay khí nén.

I.5 Thiết kế trắc dọc đờng

Hình 5
Trắc dọc đ ờng lò
(1:10)

6


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Chơng II: áp Lực Đất Đá Và Vỏ Chống
II.1 Xác định áp lực đất đá lên kết cấu chống giữ
Công trình ngầm đợc xếp vào loại nằm nghiêng khi 10 0<<750. áp lực đá
đợc dự tính dựa vào các giả thuyết cho công trình nằm ngang có chú ý tới
góc nghiêng của công trình.
Công trình đào trong đá f=4 với góc dốc 39 0 vì vậy áp lực do vòm áp lực
gâp ra đợc tách thành hai thành phần: Tác dụng vuông góc với trục công
trình ngầm( Tức là thẳng đứng vào khung chống và song song với trục
công trình ngầm)
b1

h1
h

T
N

Q

Hình 2.1
Theo giao s PM Timbarevich

2a1

b

b1

2a
Hình 2.2 Vòm áp lực
Chiều cao tính toán vòm phá hoại là. b1= a1/f
Nhng do công trình nằm nghiêng chiều cao tính toán vòm phá hoại cần đa
vào đây là : b1= b1/cos. Bổi vậy theo giáo s Timbarevich đại lợng áp lực
nóc tác dụng lên cột đặt vuông góc với mặt nền là không thay đổi
qn=b1.n
- áp lực hông tại đỉnh cột là lực đẩy ngang của cột đất đá b1
q1=s.b1.tg2(450- s/2)
- áp lch hông tại chân cột là lực đảy ngang của cột đất đá h1
q2=s.h1.tg2(450- s/2)

7


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Dựa trên cơ sở lý luận trên ta đi vào tính toán cụ thể áp lực đất đá nh sau
Diện tich sử dụng gơng lò Ssd= 3,15m2 với B1= 2m, B2= 1,5 m, h =1,8 m.
Vậy diện tích đào lúc này sẽ tăng lên 20% mỗi cạnh so với diện tich sử
dụng.
B1=2+20%.2= 2,4 m

B2= 1,5 +20%.1,5= 1,8 m
h= 1,8 +20%.1,8= 2,16 m
- Góc ma sát trong của đá nóc .n= arctag(fn)=arctg4=75057
- Góc ma sát trong của đá sờn.s= arctag(fs)=arctg4=75057
- Độ nghiêng của cột
tg = 2h/ (2a-b)= 2.1,8/(2/1,5)=7,2
=8205
Chiều rộng vòm phá huỷ
a1=a +h.[tg(450-s/2)+cotg ] = 1,766 (m)
Chiều cao vòm phá huỷ
b1=b1/cos=a1/(fncos)= 1,766/(4cos390)= 0,568 (m)
- áp lực nóc (chiêù dài bớc chống L=1)
qn=b1n.L=(a1/fn ). n=(1,766/4).2,3 = 1,015 (T/m)
- áp lực sờn .
q1=s.b1.tg2(450- s/2) = 0,016 (t/m2)
q2=s.h1.tg2(450- s/2) = s.b1(h/cos).tg2(450- s/2) =0, 116(T/m2)
II.2 Tính toán kết cấu chống giữ
Dùng giả thuyết của GS. Timbarevich, áp lực hông có biểu đồ phân bố
dạng hình thang. Nhng để tiện tính toán và tăng khả năng bền cho công
trình ta coi biểu đồ áp lực hông phân bố dạng hình chữ nhật có cạnh bằng
cạnh lớn của hình thang q2.
qs=q2= 0,116 (T/m)

qn
q1

Vd

Hd

Hc

Vc

b

VA
HA

VB
HB

2a
8

q1


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Hình 2.3 Sơ đồ tính toán kết cấu
Để tính phản lực cũng nh nội lực trong lò ta lấy khoảng cách của S sd tăng
lên 10% khi đó.
B1=2 + 10%.2 =2,2 m
B2= 1,5 +10%.1,5 = 1,65 m
H =1,8+10%.1,8 = 1,98 m
Với qn vả qs đã tính, để tăng an toàn ta nhân thêm hệ số k=1,2 khi đó
qn= b1.n.k =1,015.1,2 =1,218 (T/m2)

qs=0,116.1,2= 0,139 (T/m2)
II.2.1. Xác định phản lực gối tựa
Lực liên kết tại A,B,C,D đợc coi là liên kết khớp, do vậy tại mỗi khớp có
hai thành phần phản lực theo phơng thẳng đứng và phơng ngang. Do
khung đối xứng nên VA= VB ; HA=HB ; VC=VD ;HC=HD.
Xét trạng thái cân bằng của hệ:
Y=2.VB- qn.2a = 0
VA=VB=qna ; (1)
1. Tính cho xà
Ta xem xà là một dầm đặt trên 2 gối tựa.

qn

VD

VC
b
Hình 2.4.1 Sơ đồ tính xà

Do đối xứng ta có : VC =VD =qnb / 2 ; (2)
2. Tính cho cột
( qn- b)/2

qn
qs

HC

(2a-b)/2

HB
VB=qna
9


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh
Hình 2.4.2. Sơ đồ tính cột

Mc=VB.(2a-b)/2-HB.h- qs.h2/2- qn.[(2a-b)/2].(2a-b)/4= 0
HB=HA=qn.(4a2- b)/8h - qs.h/2 ; (3)
X= HC- HB- qs.h = 0
HC=HD=qn(4a2- b)/8h+ qs.h/2 ; (4)
Từ (1) (2) (3)( 4) thay số vào ta có:
VA=VB=1,339 (T)
VC=VD= 1.004( T)
HB=HA= 0,025 (T)
HC=HD= 0,3 (T)
II.2.2 Xác định nội lực
1. Nội lực trong xà
Xét mặt cắt cách đầu D của xà một đoạn x ta có.

Qx=VD- qnx
Qx=(qnb)/2- qnx ; (5)
qn
Mx=VDx- qnx.(x/2)
Mx=qnb/2- qnx2/2 ; (6)
N
Nx=- HD= - [qn.(4a2-b2)/8h+qsh/2] ; (7)

Q
Xét Qx=0 x=b/2
VD
M=Mmax=qn.b2/8 ; (8)
x
Hình 2.5 Sơ đồ tính nội lực xà
qnb/2
2. Nộ lực trong cột
HC

qn

x,

qs

x

lx

Q

M
N

Hình 2.6 Sơ đồ tính nội lực cột
Xét mặt cắt cách đầu C của cột một đoạn lx
lx= x/sin ; x= lx cos
Lực cắt của cột :
Qcx= HC sin- VCcos- qslxsin .sin- qnlx cos cos

Qcx= HC sin - VCcos - lx(qssin .sin + qncos cos) ; (9)
10


Đồ án :Thượng tháo than.

SV: Ngô sỹ minh

Lùc c¾t cña cét:
Ncx= Hc.sinα+ Vc sinα + lx cosα.sinα( qn – qs) ; (10)
M« men cña cét.
Mcx= (Hc.sinα- VCcosα)lx- (1/2)l2x.( qncosα cosα + qssinα .sinα) ; (11)
Sau khi cã biÓu thøc tÝnh néi lùc ,ta thay c¸c gi¸ trÞ cô thÓ ®· tÝnh ta cã
bang sè liÖu néi lùc sau:

11


Đồ án :Thượng tháo than.

SV: Ngô sỹ minh

12


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

II.2.3 Xác định kích thớc các bộ phận vỏ chống

a. Tính kích thớc xà nóc
Xà đợc tính theo ứng suất cho phép [u] và nén dọc đồng thời [n] của vật
liệu chống, nghĩa là ứng suất uốn và nén dọc trục xuất hiện trong xà dới
tác dụng ngoại lực phải nhỏ hơn ứng suất cho phép.
max =

M max N x
+
< [ u ]
W
F

W Mômen chống uốn
F- Diện tích mặt cắt ngang xà
Mmax, Nx Mômen lớn nhất và lực dọc trong xà
W= Mmã/ [u] ;

[u] = 2700 KG/(cm2)
13


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Dựa vào bảng nội lực trong xà tại vị tri x= b/2= 0,825 (m)
Mmax= 0.415 ( T.m) = 41500 (KG.cm)
Mômen chống uốn là :
W = Mmax/ [u] =41500/2700 = 15,4 (cm3)
Tra bảng thép chữ I Rotc 8239-89. Ta chọn thép N010 có F=12

cm2,wx=39,7 cm3.
Tại vị trí x= 0,825 m có Nx= -0,3 (T) =- 300 (KG)
Do vậy ứng suất lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm
max=Mmax/ W +Nx/F= 41500/39,7 + 300/12=1070 ;(KG/cm2)
max< [u]
Vậy kích thớc tiết diện thanh thép chọn là thỏa mãn yêu cầu an toàn.
b. Tính kích thớc cột chống
Ta thờng lấy kích thớc cột bằng kích thớc xà rồi ta kiểm tra theo điều kiện
chịu nén và uốn dọc trục.

P M max

[ u ]
F W

P- Lực nén dọc trục cột
F- Diện tích tiết diện cột
Mmax Mômen uốn cực đại cấu kiện
[u]- ứng suất cho phép
W- Mômen chống uốn
Ta có: P= Q/2sin= qn.b/2sin = (1,218.1,65)/2 sin8205= 1014 (KG)
F= 12 cm2
W = 39,7 cm3
Dựa vào bảng tính nội lực trong cột Mmax=0,079 (T.m) tại mặt cắt 10 thay
vào ta có:

P M max 1014 7900

=
=

= 283,5 < 2700( KG / cm 2 )
F W
12
39,7
Nh vậy ta lấy kích thớc cột bằng kích thớc xà
c. Tính kích thớc tấm chèn
Tấm chèn coi nh một dầm đặt trên hai gối tựa, khoảng cách giữa 2 gối tựa
bằng khoảng cách 2 khung chống L .Để đảm bảo an toàn ta tính cho tấm
chèn ở giữa nóc rồi suy ra tấm chèn hông.
Tấm chén đợc chọn là các tấm bê tông cốt thép có kích thớc rộng 200 mm
và dày 50 mm ,chiều dài bằng chiều dài bớc chống L =1000 mm
Tấm chèn giả thiết chịu tải trọng phân bố đều, xác định bởi chiều cao cột
đất đá bị phá huỷ lấy bằng chiều cao vòm phá huỷ b1.
Mômen uốn lớn nhất giữa tấm chèn có giá trị.
M max

qL2 .b1 .c.L2 2,3.0,441.0,2.
=
=
=
= 0,025(T .m) = 2500( KG.cm)
8
8
8

c- Chiều rộng tấm chèn
- dung trọng đất đá

14

ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Tính cốt thép tấm chèn.
Chọn bê tông mac 150 có Ru= 80 (KG/cm2)
Thép A-I có Ru= 2100 (KG/cm2)
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ a=1,5 cm
h0= h- a= 5 1,5 =3,5 cm
A0 =

M
2

b.h0 Ru

=

2500
= 0,127
20 / 3,5 2.80

Tra bảng đợc = 0,93
Diện tích cốt thép .
Fa =

M
2500
=

= 0,38cm 2
.h0 .Ra 0,93.3,5.2100

Vậy ta chọn 26 co Fa= 0,566 cm2, thoả mãn và đảm bảo bền cho tấm
chèn .
Khoảng cách giữa 2 thanh cốt thép at =158 mm
6


15



50

200

Mặt cắt ngang tấm chèn (1:5)
Dọc theo chiều dài của 2 cốt chịu kéo la cốt phân bố 4 đặt cách nhau
300 mm.
Sôa lợng tấm chèn cho một bớc chống
N=P/b
p Chu vi đờng lò :p= 5,135 (m)= 5134 (mm)
b Chiều rộng tấm chèn: b = 200 (mm)
N= 5134/200=26 tấm
d. Xác định kích thớc thanh văng lò nghiêng
Do lò nghiêng nên thành phần lực T= q n.sin có thiên hớng đẩy xà nóc
và cột trợt theo phơng nghiêng.Để kiểm tra kích thớc văng ta dùng công
thức kiểm tra cột bằng cách thay lực nén dọc trục thanh là thành phần của
áp lực kéo đổ vì chống T= qn.sin.

[u] qn.sin)/F
- Hệ số phụ thuộc độ mảnh văng
- Góc nghiêng lò
F- Diện tích tiêt diện văng
[u] ứng suất uốn cho phép của tiết diện văng
Chọn thanh văng gỗ thông d = 16 cm, bán kính quán tính i =4
F =201,1 cm2 , [u] = 60 (KG/cm2)
2,3.0,568. sin 82 0 5 '
= 78(T / m 2 ) = 7,8( KG / cm 2 )
Ta có: n= (qn.sin)/F = 1 0,007. 1 .201,1.10 4
0,04

15


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

n< [u] = 60 (KG/cm2)
Vậy thanh văng đảm bảo an toàn.
III.3 Chọn vật liệu và kết cấu chống giữ
Vật liệu chonl làm kết cấu chống là thép chữ I số 10, có chiều cao tiết
diện h=100 mm. chiều dày cánh t = 7,2 mm, diện tích tiết diện F= 12 cm 2.
Kết cấu hình thang đợc liên kết vững chắc với nhau bằng tấm đệm chữ U
và ốc vít. Để chống trợt cấu kiện đợc dánh văng, có dầm nền, tai .... ở dầm
nền có hàn gông thép chữ C bám chân côt. Giằng là thép góc số5 (thép
góc đều cạnh) có diện tích 3,89 cm2.
Kiểm tra thnh giằng: n=(qn.sin)/F <[u] = 2700 (KG/cm2)
n =

2,3.0,568. sin 82 0 5 ,
= 3326(T / m) = 332,6( KG / cm 2 )
4
3,89.10

Vậy thanh giằng thoa mãn.

Tấm chèn

Hình 2.5.1 Mặt cắt ngang công trình
(1:25)

16


Đồ án :Thượng tháo than.

SV: Ngô sỹ minh

V¨ng

Gi»ng

H×nh 2. 5 MÆt c¾t däc
( 1:25)

17

Đồ án :Thượng tháo than.

SV: Ngô sỹ minh

Hinh2.5.2KÕt cÊu b¶n nèi
(1:10)

ThÐp ch÷ I
(1:10)

H×nh2.53

H×nh 25 4KÕt cÊu ch©n cét
(1:10)

18


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Chơng III :Thiết Kế Thi Công
III.1 Khái quát về tổ chức thi công.
Diện tích tiết diện đào của lò Sd=4,54 m2 với kích thớc cao 2,16m,chiều
rộng hai đáy 2,4m và 1,8m. Đờng lò đào trong cát kềt f=4 và đợc chống
bằng thép. Vật liệu chống bằng thép nên để đỡ công chống tạm ta chọn sơ
đồ thi công phối hợp,tức là công tác đào, chống cố định đợc tiến hành
ngay trong một chu kỳ công tác. Lò đào trong đất đá đồng nhất cát kết,với
diện tích gơng đào không lớn lắm nên ta chọn đào lò bằng phong pháp

đào toàn tiết diện, hình thức phá đá bằng khoan nổ mìn.Đất đá nổ ra đợc
vận chuyển bằng phơng pháp tự trơt bằng máng trợt,thông gió cho mỏ nhờ
các máy quạt cục bộ.
III.2

Khoan nổ mìn.

1. Chọn thiết bị khoan, chất nổ và phơng tiện nổ.
Thiết bị khoan ta chọn là loại cầm tay,dễ mang vác PP-36 chạy bằng khí
nén do Liên Xô sản xuất.Số lợng máy khoan gồm 3 cái ( Hai máy làm
việc và một máy dự trữ ).
Năng lợng đập,
công
đập
(daN.m)
5,8

Tần số
đập trong
một phút
(lần/phút)

Chi phí
khí nén
(m3/phút)

Đờng
kính mũi
khoan
(mm )

2300
ữ
2600

3,5

36 - 56

Chiều
sâu lỗ
khoan
(m)
4

áp lực khí
nén
(daN/cm2)

Trọng
lợng
máy
(Kg)

Momen
quay
(DaN.cm)

5

24

180

Bảng 3.2.1 Đặc tính kỹ thuật máy khoan PP-36
stt
1
2
3

Các thông số
Vị trí rút vào
Vị trí kéo ra
Lực đẩy
Trọng lợng chân chống

Đơn vị
mm
mm
DaN
kg

Trị số
1265
2365
100
19

Bảng 3.2.2 Chân chống đỡ khoan chạy bằng khí nén của Liên Xô

Đờng hầm đào trong đá có độ cứng trung bình f=4 và hang mỏ
loại II,co nớc 10m3/h. Để đảm bảo an toàn ta chọn loại thuốc nổ AH-1 sản
xuất tại công ty hoá chất mỏ. Thuốc có đờng kính D=36 cm, khả năng
công nổ P=250 ữ260cm3, mật độ thỏi thuốc là 0,95 ữ1,1 g/cm3, chiều dài
thỏi thuốc l=0,2m, trọng lợng thỏi thuốc G=0,2 kg và thời gian sử dụng 3
tháng.
Để kích nổ lợng thuốc trong các lỗ mìn đạt hiệu quả cao và đảm
bảo an toàn ta dùng kíp điện vi sai mã hiệu Carrick số 0, do hãng ICC Anh
Quốc sản xuất .Đặc tính kỹ thuật của kíp điện thể hiện trong bảng sau.

19


ỏn :Thng thỏo than.
stt
1
2
3
4
5

SV: Ngụ s minh

Các chỉ số
Thời gian chậm nổ
Điện trở của kíp
Dòng điện đảm bảo nổ
Đờng kinhd ngoài của kíp
Chiều dài của kíp

Đơn vị
às

milịun/ôm
mm
mm

Trị số
5
_
121,5
_
_

Bảng 3.2.3a . Đặc tính kỹ thuật của kíp điện vi sai Carrick số 0
Để kích nổ kíp điện vi sai ta dùng máy nổ mìn KVP_1/1000M của
Liên Xô cũ.
stt
1
2
3
4
5

Các thông số
Nguồn nạp acquy
Điện thế
Số lợng kíp nối tiêp lớn
nhất
Điện trở mạch lớn nhất

Trọng lợng máy

Đơn vị
_
V
Cái

Trị số
_
650
100


kg

380
2

Bảng 3.2.3b Đăc tính của máy KVP-1/1000M
2. Tính toán thông số khoan nổ mìn
a. Chọn đờng kính lỗ khoan.
Ta xác định đờng kính lỗ khoan dựa vào thỏi thuốc ta chọn va khe hở cho
phép để dễ dàng nạp thuốc.
dk =db + (4ữ8) ; mm
db - Đờng kính thỏi thuốc .db=36 (mm)
Ta chọn khoảng hở là 6 mm vâỵ dk=42 (mm).
Chiều sâu lỗ khoan: l =(2/3)B =(2/3).2,4=1,6 (m)
b. Chỉ tiêu thuốc nổ.
Đợc xác định theo công thức của giáo s Pocrovxki N.M
q= q1.e.v.kd.fc

q1 Chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn
q1 0,1.f = 0,1. 4 = 0.4 (kg/m3)
fc Hệ số cấu trúc của đá trong gơng lò. fc = 1,3
e Hệ số xét tới sức công nổ
e= 380/ps =380/260=1,46
380 là sức công nổ của thuốc nổ dinamit 62% đợc sử dụng làm thuốc
nổ chuẩn so sánh.
Ps là sức công nổ của thuốc nổ đang sử dụng.
Kd Hệ số ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc nổ kd =0.95
V Hệ số sức cản của đá.
Do gơng có một mặt tự do nên

20


ỏn :Thng thỏo than.

V=

SV: Ngụ s minh

6,5
sd

=

6,5
4,54

= 3,05

Vậy : q= 0,4.1,46.3,05.0,95.1,3= 2,2 (kg/m3)
Tổng số lỗ mìn biên.
Nb=(P B)/b +1 ; (lỗ)
P Chu vi bề ngoài khung vỏ chống
P = C. s d = 4,2. 4,54 = 8.949(m)

C = 4,2 khi đờng lò hình thang
B Chiều rộng bên ngoài khung vỏ chống tại phía nền lò
B = 2,4 (m)
b Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên
b = 0,6 (m)
8,949 2,4
+ 1 = 12
0,6
Tổng số lỗ mìn rạch phá.
Nb =

N r, f =

[(

; (lỗ)

)

]

q.s d c s d B / b + 1 b

1

b Lợng thuốc nổ nạp bình quân trên 1m chiều dài cho lỗ mìn biên
b =0,785.d2b.ab.k1. (kg/m)
k1 Hệ số phân bố ứng suất k1= 0,625 (do e=1,46 >1)
- Mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc = 1100 (kg/m3)
db =0,036 (mm)
ab- Hệ số nạp thuốc nổ ab= 0,6 (m)
b= 0,785.(0,039)2.1100.0,6.0,625= 0,41 (kg/m)
1 Lợng thuốc nổ nạp bình quân trên 1 m chiều dài lỗ mìn tạo rach và
công phá.
1=0,785.db2..a.kn (kg/m)
kn- Hệ số nén chặt thuốc nổ trong lỗ mìn kn= 0,7
1=0,785.(0,036)2.1100.0,6.0,7=0,47 ;(kg/m)

Nr,f=

[(

)

]

2,2.4,54 4,2. 4,54 2,4 / 0,6 + 1 0,41
`= 11 (lỗ)
0,47

Tổng số lỗ mìn trên gơng
N = Nb+ Nr,f =12+11=23 (lỗ)
Chọn số lỗ mìn tạo rạch là 4 lỗ theo dạnh hình nêm và khoan nghiêng so

vơí phơng thẳng đứng góc 800
21


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Khoảng cách giữa các lỗ tạo rạch.
a= ar.(d/32). p/380 =0,5.(36/32).260/380 = 0.465 (m)
Khoảng cách giữa các lỗ biên bb=0,6 m ta có đờng cản ngắn nhất giữa
các lỗ mìn biên Wb=bb/ m =0,6 (m=1 tại đờng lò dọc vỉa đá)
Khoảng cách giữa các lỗ mìn công phá bf =m.Wf
Wf =

a f .

f

q f .m

qf = q1.fc.v.e.kd =0,4.1,5.1,5/1,46.0,95 =1,1 (kg/m3)
af =0,6
f =1 =0,47
m=1
bf =

0,6.0,47
= 0,5( m)
1,1

Tổng số lỗ mìn phá

Nf=Nr,f-Nr =11- 4 = 7 (lỗ)
Gọi là lợng thuốc nổ nạp trung bình trên 1m chiều dài lỗ khoan thì lợng
thuốc nổ cần phải nạp trong mỗi lỗ khoan
qtb= .l =0,47.1,6 =0,752 (kg)
Lợng thuốc trong lỗ min biên lấy giảm di 10% so với qtb
Lợng thuốc trong lỗ tạo rạch tăng lên 15% so với qtb
Lợng thuốc trong lỗ phá bằng qtb
Ta có:
Tổng lợng thuốc trong lỗ mìn biên.
Qb= qb.Nb= (0,752-10%.0,752) .12=8,12 (kg)
Tổng lợng thuốc trong lỗ mìn phá
Qf=qf.Nf= 0,752.7=5,264 (kg)
Tổng lợng thuốc trong lỗ tạo rạch
Qr=qr.Nr= (0,752+15%0,752 ).4=3,44 (kg)
Tổng lợng thuốc dùng cho một lần nổ
Qtt= 3,44+5,264+8,12=16,824 (kg)
Lợng thuốc nổ chi phí cho một lần nổ
Qt= q.sd.l=2,2.4,54.1,6= 15,9 (kg)
Qtt >Qt thoả mãn yêu cầu
Tính số thỏi thuốc
Số thỏi thuốc trong lỗ mìn biên
Ntb =qb/ G = 0.6768/ 0,2= 3,5 thỏi
Số thỏi thuốc trong lỗ phá
Nf=qf / G =0,752 / 0,2= 4 thỏi
Số thỏi trong lỗ mìn rach
Nr =qr/ G =0,8648 / 0,2 = 4,5 thỏi
Đặc điểm từng lỗ khoan.

Nhóm lỗ tạo rạch : lr =1,6+0,2 =1,8 (m), khoan 800 so với gơng lò,chiều
dài bua lbua=1,8 4,5.0,2=0,9 (m) (chiều dài mỗi thỏi thuốc là 0,2 m)
Nhóm lỗ phá :lf = 1,6 m, khoan vuông góc với gơng lò,chiều dài bua
lbua=1,6 4.0,2 = 0,8( m)
22


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Nhóm lỗ biên: Khoan nghiêng 800 so với mặt phăng gơng hớng ra ngoài
biên, các lỗ biên nạp phân đoạn bằng cát, mỗi đoạn 0,01 (m) lb=1,6(m),
chiều dài bua lbua =1,6-3,5.0,2- 0,05.3 =0,6 (m)

tt

Số thứ
tự lỗ
mìn

Chiều
dài lỗ
mìn
(m)

Lợng thuốc nổ
(kg)
1 lỗ

Toàn
bộ

Chiều
dài nạp
bua
(m)

Góc nghiêng lỗ
mìn
Chiếu
bằng

Chiếu
đứng

1

1- 4

1,8

0,8648

3,44

0,9

800

900

2

5 - 11

1,6

0,752

5,264

0,8

900

900

3

12
23

1,6

0,6768

8,12

0,6

800

800

Bảng3.2.4 Đặc tính các lỗ mìn
2. Công tác khoan nạp nổ
Dùng thớc và dây rọi để xác định vị trí của lỗ khoan theo hộ chiếu
khoan nổ mìn.Vị trí lỗ khoan đợc đánh dấu bằng sợi sáng màu.Sau công
tác chuân bị ta tiến hành khoan lỗ mìn. Trong quá trình khoan phải đảm
bảo các lỗ khoan theo đúng thiết kế .Để khử phoi khoan và chống bụi ta
dùng nớc,nớc đợc dẫn vào ống mềm đến máy khoan và gơng lò.Tại đây nớc đẩy phoi khoan dới dạng bùn,khi khoan xong phải kiểm tra lại vị trí lỗ
khoan, chiều sâu, góc nghiêng... theo đúng nh hộ chiếu.
Trớc khi nạp thuốc vào lỗ khoan phải thổi sạch phoi khoan trong lỗ
khoan,các thỏi thuốc bao mìn đợc chuẩn bị trớc.Để kích nổ ta nạp các thỏi
thuốc có kíp vào đáy lỗ khoan và các kíp chỉ đợc chuẩn bị tại gơng và đợc
tịnh tiến cùng với gậy vào trong lỗ mìn.Số thỏi thuốc nạp phải đảm bảo
đúng nh hộ chiếu, các kíp mìn đấu theo nối tiếp,các đầu dây điện của kíp
trớc lúc đấu phải đợc xoắn chập lại với nhau và cách khỏi đất đờng xe
,vật liệu bằng kim loại để tránh rò điện. Nguồn điện cung cấp là máy nổ
mìn. Sau khi nạp thuốc xong ta tiến hành nạp bua, bua làm bằng đất sét và
xỉ tỷ lệ ẵ, độ ẩm 20%.

23


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

Tại gơng hầm đang tiến hành nạp thuốc và chuẩn bị nổ phải có tín
hiệu hoặc ngời canh gác.Tín hiệu phải đợc tất cả công nhân và cán bộ
nắm đợc. Trớc khi nổ các máy móc thiết bị đều đợc đa vào vị trí an toàn.

24


ỏn :Thng thỏo than.

SV: Ngụ s minh

kíp điện
dây nổ

lỗ mìn phá

thuốc nổ

lỗ mìn tạo rạch

phân đoạn
lỗ mìn biên

III.3 Thông gió đa gơng vào trạng thái an toàn
III.3.1 Lựa chọn sơ đồ thông gió
Sơ đồ thông gió ta lựa chọn là sơ đồ thông gió đẩy.Ưu điểm của sơ đồ này
là gió sạch nhanh chóng pha loãng các khí độc hại trong gơng, hớng
chuyển động gió bẩn trùng với hớng khếch tán khí độc.Quạt gió đặt cách
cửa hầm 10 m, khoản cách từ đầu ống gió đến gơng la 4 sd =8,5 m.

Gió sạch
Gió bẩn

25