ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY CÔNG TRÌNH NGẦM - GIẾNG NGHIÊNG 2-3 MỎ NAM MẪU

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Lời nói đầu
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.
Giếng nghiếng chính 3-2 công ty than Nam Mẫu đợc xây dựng để phục vụ việc
nâng cao sản lợng khai thác của toàn mỏ, có nhiệm vụ vận chuyển lợng than khai
thác từ các mức -50 lên mặt đất.
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 than Nam Mẫu
và tập thể thầy giáo trong bộ môn Xây Dựng Công Trình Ngầm, đặc biệt là sự hớng
dẫn tận tình của thầy giáo Ngô Doãn Hào, tôi đã hoàn thành bản đồ án: Thiết kế, thi
công giếng nghiêng chính 3-2, công ty than Nam Mẫu. Bản đồ án gồm ba phần:
- Phần 1 Thiết kế kỹ thuật;
- Phần 2 Thiết kế thi công;
- Phần 3 Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót,
tôi rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đồ án đợc hoàn thiện
hơn.

Hà Nội 6 - 2008

Sinh viên : Nguyễn Đức Phong

Nguyễn Đức Phong

1

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
phần 1
thiết kế kỹ thuật
chơng 1
Đặc Điểm Kinh tế xã hội và đặc điểm địa chất khu mỏ
1.1. Đặc điểm kinh tế xã hội
1.1.1. Vị trí địa lý khu mỏ
Khai trờng mỏ than Nam Mẫu nằm cách thị xã Uông Bí khoảng 25 km về
phía Tây Bắc, ranh giới khu mỏ nh sau:
- Phía Bắc là dãy núi Bảo Đài
- Phía Nam là thôn Nam Mẫu
- Phía Đông giáp khu Cánh Gà mỏ than Vàng Danh
- Phía Tây giáp khu di tích chùa Yên Tử.
Khu mỏ nằm trong giới hạn toạ độ địa lý:
X= 38.500 ữ 40.500
Y= 367.300 ữ 371.300
(Theo hệ toạ độ Nhà nớc 1972)
1.1.2. Địa hình khu vực, hệ thống sông suối và khí hậu
1.1.2.1. 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.
1.1.2.2. Hệ thống sông suối
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.
1.1.2.3. Khí hậu
Khu mỏ Nam Mẫu 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.

Nguyễn Đức Phong

2

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
1.1.3. Điều kiện kinh tế, xã hội, chính trị
Khu mỏ nằm trên địa bàn thôn Nam Mẫu xã Thợng Yên Công- Uông Bí Quảng Ninh, chủ yếu là ngời Kinh, ngoài ra còn có nhiều dân tộc thiểu số nh:
Thanh Y, Thanh Phán, Sán Dìu ... sống tập trung thành bản làng xung quanh khu
mỏ.
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.
1.1.4. Điều kiện giao thông liên lạc
Mạng lới giao thông trong khu mỏ 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.

1.2. Đặc điểm địa chất
1.2.1. Cấu tạo địa chất khu mỏ Nam Mẫu
1.2.1.1. 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 xẫm 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 ngiệp nằm trong tập thứ hai. Trầm tích
Đệ tứ tạo thành lớp phủ nằm bất chỉnh hợp trên các tập đá gốc bao gồm vật liệu
hỗn hợp sạn, sỏi, cát, thạch anh lẫn sét bở rời ở các thung lũng dày từ 5-10m, ở
sờn, đỉnh đồi thờng tồn tại dạng tảng lăn và có chiều dày mỏng từ 0-5m.
1.2.1.2. Kiến tạo địa chất
* 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 35 0, hiện nay đứt gẫy này
là ranh giới phân chia giữa 2 khu Nam Mẫu và khu Vàng Danh - Cánh Gà.
- 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 F7: Vị trí xuất phát từ phía Tây T.IIa, có phơng Tây Nam Đông
Bắc chiều dài 760m. Là đứt gẫy nghịch cắm về phía Bắc, Tây Bắc độ dốc trung
bình 750.
Nguyễn Đức Phong

3

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
- 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 Nam-Đông
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 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 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 Nam Mẫu
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 Nam Mẫu có các nếp uốn thể hiện
qua các nếp lồi và lõm nh sau:
- Nếp lỗi L1 nằm ở giữa T.I và T.I A nếp lỗi 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 su hớng nghiêng về
Đông Bắc Và độ dốc từ 60 - 700 hai cánh của nếp lõm L2 tơng đối thoải.
- 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 lồi B.7 có trục gần nh trùng với đứt gãy F50, phơng kéo dài
từ Tây Nam - Đông Bắc, có mặt trục nghiêng về phía Đông Nam, độ dốc từ 50 600, có hai cánh không cân xứng và độ dốc thay đổi lớn.
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.
1.2.2. Địa chất thuỷ văn
1.2.2.1. Đặc trng nớc trên mặt
Khu mỏ có hai hệ thống suối chính, suối than thùng và suối Nam Mẫu.
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.
Nguyễn Đức Phong

4

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
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.
Loại hình hoá học của nớc thờng Bicacbonat, Clorua các loại, hoặc
BicacbonatClorua các loại.
1.2.2.2. Nớc ngầm

Kết quả công tác nghiên cứu Địa chất thuỷ văn mỏ Nam Mẫu rút ra một số
nhận định:
- 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.....
Bảng 1.1 Dự tính lu lợng nớc chảy vào khai trờng mỏ mức50 và -200
Độ sâu tính toán
(m)

F khai trờng
(m2)

Ktb

Qtb mùa khô
(m3/h)

Qtb mùa ma
(m3/h)

Q max
(m3/h)

-50

2 216 386

0.033

234.55

703.65

1055

-200

1 800 000

0.033

407

1221

1969

1.2.3. 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:
- 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/cm 3
đến 2,67cm3. Tỷ trọng từ 2,69g/cm3 đến 2,71g/cm3. Loại đá này thờng đợc đánh

giá là vách cơ bản.
- 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 734kg/cm2. Dung trọng từ 2,65g/cm3
đến 2,67cm3. Tỷ trọng từ 2,70g/cm3 đến 2,72g/cm3.

Nguyễn Đức Phong

5

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
- 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 làm
vách giả.
Cờng độ kháng nén từ 178kg/cm 2 đến 541kg/cm2. Dung trọng 2,63g/cm3
đến 2,64g/cm3. Tỷ trọng từ 2,70g/cm3 đến 2,72g/cm3.
- Đặc tính các vỉa than:
Các vỉa than ở mỏ Nam Mẫu 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.
1.3. Độ chứa khí
Theo kết quả phân tích mẫu thì mỏ than Nam Mẫu có các thành phần khí
gồm; Khí Ni tơ (N2); Các bon níc (CO2); Hyđrô (H2); Mê tan (CH4).
Nguồn gốc thành tạo khí Mê tan ở đây có liên quan mật thiết với các vỉa
than và các chất hữu cơ phân tán trong các lớp nham thạch vây quanh, chủ yếu là

sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ khi thành tạo than. 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 (CH4) và hyđrô (H2) biến đổi từ 0,090
ữ1,425 trung bình 0,45 cm3/gkc.
Khí hyđrô có 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.
Hàm lợng khí cacbonic trong mẫu định tính 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.
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.
Theo kết quả phân tích hàm lợng khí mê tan thì mỏ thuộc hạng I

Nguyễn Đức Phong

6

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
chơng 2
thiết kế hình học cho công trình

2.1. Giới thiệu về đờng lò thiết kế
2.1.1. Điều kiện địa chất khu vực
Theo tài liệu địa chất khu vực dự kiến sẽ đi qua các lớp đất đá không đồng
dạng, không hợp nhất, có điều kiện địa chất phức tạp, có các phay phá, đứt gãy,
độ cứng của đá trung bình f=7. Đá có dạng cuội kết, sạn kết, bột kết và cát kết.
Độ liên kết vững chắc khi lò đào qua những vùng điều kiện địa chất ổn định. Còn
khi lò đào qua những vùng địa chất phức tạp, không ổn định thì thờng đất đá có
dạng mền yếu trợt lở. Theo dự báo lò sẽ đi qua những vùng có điều kiện địa chất
phức tạp, không ổn định.
Các tính chất cơ lý của đá gốc mà giếng sẽ đào qua đợc trình bày trong
bảng sau:
Bảng 2.1 Tính chất cơ lý của đất đá dọc tuyến giếng
Loại đất đá
STT
Các tính chất
Cát kết Bột kết Cuội kết Sạn kết
1 Hệ số kiên cố: f
5
4
8
7
2
2 Lực dính kết: C (KG/cm )
229
83
267
222
33
32
34

33
3 Góc ma sát: (độ)
2,6
2,71
2,65
2,62
4 Trọng lợng thể tích: (T/m3)
2.1.2. Nhiệm vụ của đờng lò
Giếng chính 3-2 là hạng mục công trình quan trọng trong công tác tăng công
suất mỏ than Nam Mẫu, có nhiệm vụ vận tải than từ các đờng lò xuyên vỉa chính
lên.
Các công trình, thiết bị thi công sẽ bố trí phù hợp tối đa cho việc sử dụng khai
thác, sử dụng giếng lâu dài.
Giếng nghiêng chính đợc mở từ điểm có tọa độ và độ dốc nh sau:
X = 370.00
Y = 38.300
Z = +125
= 150.

Nguyễn Đức Phong

7

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Trạm khí nén

Của giếng chính

133.71
133.18

141.39
133.09

126.66
132.72
126.60
132.54
125.67
131.77
125.71
132.63
125.93
129.71
132.86
132.50
141.13

Rãnh đỉnh
132.34

133.71
Cửa GP

130.80

Cột điện trạm dự kiến

130.24

130.91
130.15
130.04 130.64

129.43
129.34
125.27 128.59
124.78
124.77

124.57
127.72 124.81

t
mặ
a
r
g
ờn124.60
Đư

124.92

131.32
131.37
131.28

124.98

125.03

124.51

124.85

125
g + 124.91
n
ằ
b

Nhà tời trục

m
14

126.30

131.69 131.49125.05
131.33
125.11

137.07
132.26135.88

131.28

131.87

125.27
125.30

tập
trí liệu
Vị t vật
kế

126.99
126.88

138.25

m
25

131.80

127.30

132.27

Quạt cục bộ

124.76

139.14

Nhà tời trục

Đuờng ra bãi thải

139.92

Rừng cây

124.86 132.37

125.22

124.35

129.67
125.73

123.82

Hình 2.1. Mặt bằng thi công giếng
2.1.3. Thời gian tồn tại của đờng lò
Trên cơ sở trữ lợng công nghiệp, sản lợng khai thác hàng năm, Tuổi thọ của
mỏ phần lò giếng (+125 -:- -200) khoảng 30 năm (kể cả thời gian xây dựng cơ
bản).
2.1.4. Chiều dài của đờng lò
Giai đoạn đầu giếng nghiêng chính đợc mở từ mặt bằng +125 đến hết tầng thứ
nhất: -75, chiều dài tính toán L = 775m, giai đoạn sau giếng đợc đào đến hết
tầng thứ hai: -235.73, chiều dài tính toán đào thêm L = 636 m dốc 150.
2.2. Tính toán sơ bộ công tác vận tải
Công suất mỏ theo than nguyên khai là 2500000 t/năm. Với độ dốc của
giếng là 150. Công nghệ vận tải than ở giếng chính bằng băng tải. Đặt 1 băng tải

dài 822,5 mét xuống mức 75.
* Tính toán năng suất băng tải giếng chính
- Nhiệm vụ: Băng tải giếng chính có nhiệm vụ vận tải than qua giếng từ
bunke dới băng tải than sân ga giếng nghiêng mức 50. Thiết kế tuyến băng tải
giếng nghiêng chính gồm băng tải từ mức 75 lên mặt giếng mức +125
Sản lợng chuyển qua Q= 2500000 T/năm
Năng suất yêu cầu của băng tải trong 1 giờ :
Qh =

k .Q
N .n

Trong đó: k - hệ số làm việc không đều của băng tải, k = 1,5;
N - số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày;
n - số giờ làm việc trong một ngày, n = 18 h;
Nguyễn Đức Phong

8

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ

Qh =

1,5.2500000
= 694,4 (T/h) .
300.18

Tra bảng, sơ bộ lựa chọn theo năng suất băng tải ta chọn băng tải 2LU 120 của
Liên xô với đặc tính :
2.2 Bảng đặc tính băng tải 2LU 120
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Chiều rộng (mm) (Bch)
Năng suát băng tải (t/h)
Chiều dài cực đại (m) Khi góc dốc bé nhất
Khi góc dốc lớn nhất
Chiều rộng khung đỡ băng tải (mm)
Chiều cao tối đa khung đỡ băng tải (mm)
Số con lăn trên mặt cắt ngang
Góc dốc con lăn 2 bên lòng máng (độ)
Loại băng hoặc vải băng
Độ bền của vải băng (KG/cm)
Tốc độ (m/s)

Độ bền của băng (t)
Công suất dẫn động cực đại (kw)
Tang Đờng kính (mm)
dẫn
Chiều dài (mm)
động Số lợng
Số lớp vải băng
Điều kiện vận chuyển

1200
700- 1000
1900
1600
1690
1060
3
30
RT
3000
3,15
360
1200
1250
1400
1
2
Theo các lò nghiêng cơ bản và
khu vực có góc dốc 70-180

*Kiểm tra băng tải

Kiểm tra chiều rộng băng tải theo năng suất vận tải:


Q
Btt = 1,1
+ 0,05
V . .k .k


Trong đó:
Btt- chiều rộng băng tải tính toán theo năng suất vận tải;
Qh- năng suất vận chuyển trung bình của băng tải trong 1 giờ, Qh =694,4 t/h;
V - tốc độ của băng tải, V = 3,15m/s;
- khối lợng thể tích của than nguyên khai, = 0,95 T/m3
k - hệ số năng suất, k = 550 (với băng tải 3 con lăn lòng máng = 300);
k- hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của băng tải khi =150, k =0,98;

Nguyễn Đức Phong

9

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Thay số vào ta đợc :


694,4
Btt = 1,1

+ 0,05 = 0,9m
3,15.0,95.550.0,98


Nh vậy Btt < Bch vậy chiều rộng băng tải đã chọn thỏa mãn
- Kiểm tra chiều rộng băng theo cỡ hạt lớn nhất:
B = 2a + 200 = 2x300 + 200 = 800mm
a - là cỡ cục than lớn nhất, a = 300mm.
Nh vậy B < Bch vậy chiều rộng băng tải đã chọn thỏa mãn
-Kiểm tra công suất động cơ điện của băng tải:
N=

k
( N1 + N 2 + N 3 )


Trong đó:
k - là hệ số dự trữ công suất, k =1,25;
- hiệu suất truyền động cơ khí, =0,9;
N1 - là công suất chạy không tải: N1 = 0,038.L.V
L -là chiều dài băng tải, L= 822,5 m;
V -là vận tốc của băng, V= 3,15 m/s;
N2 - là công suất khắc phục sức cản khi có tải , N2 = 0,00015.Q.L
Q-là sản lợng chuyển qua, Q= 2500000 tấn;
N3 - là công suất để nâng vật liệu lên độ cao H , N3 = Q.H / 367.
H- là chiều cao nâng vật liệu từ mức -75 đến +125
H= 190m;
Thay số ta xác định đợc công suất động cơ của băng tải.
N=

1,25
2500000.190
(0,038.822,5.3,15 + 0,00015.2500000.822,5 +
) =796 kw
0,9
367

N = 796kw< Ncực đại = 1200kw
Vậy băng tải 2LU 120 của Liên xô đợc chọn là phù hợp
* Chọn thiết bị lắp đặt băng tải và vận chuyển vật liệu, máy móc thiết bị
Để phục vụ cho việc lắp đặt và kiểm tu băng tải và vận chuyển vật liệu,
máy móc thiết bị ta bố trí hệ thống trục tải đờng goòng 900mm bên cạnh tuyến
băng tải. Đờng xe đợc lắp đặt bằng ray R-24 có đặc tính kĩ thuật :

Nguyễn Đức Phong

10

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của ray R-24
Kiểu ray
R-24
Trọng lợng 1m dài (kg)
24,04
Kích
Chiều cao
107

thớc
Chiều rộng đế ray
92
cơ bản
Chiều rộng đỉnh ray
51
của
Chiều dài bụng ray
10,5
ray
Chiều cao tâm lỗ
45,50
(mm)
Diện tích mặt cắt ngang (cm 2 )
32,70
468
Mômem quán tính J x (cm 4 )
Mômem quán
87,2
Wy
3
tính(cm )
87,60
Wx
Chiều dài 1 đoạn ray (m`)
8
Tiêu chuẩn (GOST)
6368-52
Gòong vận tải chọn gòong VB-4 với các đặc tính kĩ thuật :
Bảng 2.4 Đặc tính kĩ thuật gòong VB-4

Loại goòng
Vận tải
Kiểu
VB-4
3
Dung tích tính toán ( m )
4
Chiều rộng thùng (mm)
1350
Chiều cao từ đỉnh ray (mm)
1550
Chiều dài kể cả đầu đấm (mm)
4590
Cỡ đờng
900
Khung cứng (mm)
1250
Đờng kính bánh xe (mm )
400
Chiều cao trục kể từ đỉnh đờng ray (mm)
365
Trọng lợng (kg)
1207
2.3. Lựa chọn hình dạng tiết diện ngang
Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang đờng lò hợp lý chính là một trong những
giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểu khối lợng công
tác đào. Việc lựa chọn mặt cắt ngang đờng lò phụ thuộc vào tính chất yêu cầu sử
dụng của đờng lò, tính chất cơ lý của đất đá xung quanh đờng lò, thời gian tồn
tại của mỏ Do yêu cầu phục vụ của giếng, việc bố trí thiết bị làm việc và điều
kiện điạ chất khu vực giếng đào qua đã chọn hình dáng tiết diện giếng có dạng tờng thẳng, vòm bán nguyệt, cũng là dạng lò phổ biến ở Việt Nam.

2.4. Xác định kích thớc tiết diện đờng lò
Nguyễn Đức Phong

11

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Xác định chiều rộng của đờng lò:
Chiều rộng đờng lò đợc xác định trên cơ sở xác định kích thớc của các
trang thiết bị bố trí trong giếng và các khoảng cách an toàn. Thiết bị trong lò có
băng tải vận chuyển than và xe goòng dùng để lắp đặt, kiểm tra tu sửa hệ thống
băng tải và vận chuyển vật liệu, máy móc thiết bị. Vậy chiều rộng đờng lò ở mức
cao nhất của thiết bị vận tải đợc xác định dựa trên công thức sau:
B1 = m+n+A1+p+A2;
Trong đó:
B1- chiều rộng đờng lò ứng với chiều cao nhất của thiết bị bố trí trong giếng;
m - khoảng cách từ thiết bị vận tải tới tờng lò ở mức cao nhất của thiết bị vận
tải(phía không bố trí lối ngời đi lại), m 200 mm, ở đây để tiện cho việc
kiểm tra và sửa chữa băng tải thì ta lấy m = 500 mm;
p - khoảng cách an toàn giữa hệ thống đờng xe goòng và hệ thống băng tải,
p =600 mm;
A1- bề rộng lớn nhất của khung đỡ băng tải, A1 = 1690 mm;
A2- bề rộng lớn nhất của đờng xe goòng: A2= 1350 mm;
n - chiều rộng lối ngời đi lại tính ở mức chiều cao của thiết bị vận tải,
đợc xác định theo công thức : n= n+( hn- h - hr ).tg 1
Trong đó :
n bề rộng lối ngời đi lại tính từ chỗ cao 1800 mm, n = 700 mm;
hn -chiều cao lối ngời đi lại tính từ lớp đá lát đờng, hn= 1800 mm;

h- chiều cao lớn nhất của thiết bị gòong, h = 1550 mm;
hr khoảng cách từ mức đá lát đến đỉnh đờng ray, đối với ray R-24 lấy
hr = 160 mm;
1 - góc chuyển từ phần thẳng của cột sang phần cong, 1 lấy trong giới
hạn từ 100 ữ 200, ở đây lấy 1 = 200;
=> n = 700 + ( 1800- 1550- 160 ).tg200= 733 mm .
Vậy B1= 500 + 733 + 1690 + 600 +1350 = 4873 mm .

Nguyễn Đức Phong

12

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ

Hình 2.2 Sơ đồ xác định tiết diện ngang giếng nghiêng chính
Tỷ lệ 1:50
Từ sơ đồ trên ta có chiều rộng sử dụng đờng lò ở mức chân vòm đợc xác định
nh sau:
B = B1 + 2.n
Trong đó :
B chiều rộng sử dụng của đờng lò ở mức chân vòm;
n-khoảng cách từ mép ngoài chiều rộng đờng lò ứng với chiều cao
nhất của thiết bị bố trí trong giếng đến tờng của đờng lò,
n đợc xác định nh sau : n = (h + hl + hr ht ).tg 2
Trong đó :
ht- chiều cao tờng, sơ bộ chọn ht=1000 mm;
hlđ- bề dày đá lát đờng, hlđ = 140 mm;

2 - góc chuyển từ phần thẳng của cột sang phần cong, 2 lấy trong giới
hạn từ 100 ữ 200, ở đây lấy 2 = 130(vì càng gần tờng góc càng nhỏ);
=> n = ( 1550 + 140 +160 1000 ). tg130= 196 mm
Vậy B = 4873 + 2.196 = 5265 mm .
Dựa trên bán kính vòm bán nguyệt đờng lò tính đợc, tiết diện đờng lò chuẩn theo
quy định và các thiết bị gia công có sẵn của công ty than Nam Mẫu mà ta thiết
kế đờng lò với các kích thứơc nh sau :
- Chiều rộng nền lò sử dụng B = 5300 mm;
- Chiều cao tờng ht = 1000 mm;
- Bán kính vòm Rv = 2650 mm;
- Chiều cao sử dụng h = 3650 mm.
Nguyễn Đức Phong

13

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Ta có diện tích sử dụng :
Ssd = B.ht + Rv2 ./ 2 = 5,3.1+2,652.3,14/2 =16,4 m2;
* Kiểm tra tiết diện theo điều kiện thông gió:
Vận tốc gió bên trong đờng lò:
v=

Am .q
, m/s;
N .60. .S sd

Với : Am sản lợng chuyển qua, Am = 2500000T/năm;

q lợng không khí cần thiết cung cấp cho 1 tấn than chuyển qua,
q=1m3/phút;
hệ số suy giảm diện tích mặt cắt ngang của đờng lò có cốt,
=1;
N số ngày làm việc trong một năm, N = 300, ngày;
=> v =

2500000.1
= 7,8 m/s;
300.60.1.16,4

Với tốc độ gió cho phép: vmin = 0,15 m/s; vmax = 8m/s;
Ta có vmin < v < vmax.
Vậy diện tích mặt cắt ngang đã thoả mãn điều kiện thông gió.
Các kích thớc mặt cắt ngang đợc thể hiện trên hình sau:

Hình 2.2. Kích thớc mặt cắt ngang bên trong đờng lò
Tỷ lệ 1:50
Nguyễn Đức Phong

14

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
chơng 3
thiết kế kết cấu chống cho công trình
3.1. Lựa chọn chủng loại vỏ chống
Việc tính toán lựa chọn loại vỏ chống cố định cho giếng dựa vào các điều

kiện, thông số sau:
- Tính chất cơ lý của đất đá, liên kết giữa các khối đá xung quanh
- Đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn khu vực công trình đi qua;
- Thời gian tồn tại của công trình;
- Đơn giản, dễ thi công.
Giếng nghiêng chính 3-2 than Nam Mẫu đợc thiết kế phục vụ cho công tác
khai thác than, thời gian tồn tại là 30 năm; lựa chọn kết cấu chống cho công trình
gồm bê tông liền khối lu vì, khung chống thép cho phù hợp với đặc điểm riêng
của từng đoạn giếng.
3.1.1. Cơ sở tính toán, lựa chọn
Việc tính toán, lựa chọn kết cấu vỏ chống cố định cho giếng trên từng đoạn
cụ thể phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất công trình khu vực;
- áp lực đất đá xung quanh tác dụng lên vỏ chống;
- Hiệu quả cao nhất về kinh tế và tính khả thi.
3.1.2. Kết quả tính toán lựa chọn
1 Phần cổ giếng: Đây là khu vực đất đá tơng đối mềm yếu, chống bê tông
liền khối M200 có lu khung chống thép CB-27 với bớc chống 0,6m/khung
chống.
2 Phần thân: Phần thân và đáy giếng là phần đi qua vùng đất đá cứng ổn
định nhng có nhiều khe nứt, lựa chọn chống bằng khung chống thép CB-27.
Bảng 3.1. Đặc tính kỹ thuật của thép CB-27:
Đại lợng
Đơn vị
Số lợng
Mã hiệu thép
CB-27
2
Diện tích mặt cắt ngang
cm

34,37
3
Mô men chống uốn:Wx
cm
100,2
Chiều cao: h
m
0,123
2
kG/cm
2700
ứng suất nén cho phép :[n]
2
kG/cm
2700
ứng suất kéo cho phép: [k]
Bán kính quán tính: i
cm
4
3.2. Xác định kích thớc bên ngoài vỏ chống
3.2.1. Phần thân giếng
Phần thân giếng đợc chống bằng khung chống thép CB -27 có chiều cao mặt
cắt ngang là 0,123m, và đợc chèn bằng các tấm bê tông cốt thép có chiều dày
0,06m do đó chiều rộng đờng lò khi đào là:
Nguyễn Đức Phong

15

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Bđ = B + 2( bkct + bch )
Trong đó:
B chiều rộng sử dụng của đờng lò, B = 5,3 m;
bkct chiều cao mặt cắt ngang khung chống thép CB-27, bkct = 0,123
m;
bch chiều dày tấm chèn bê tông cốt thép, bch = 0,06 m;
=>B=5,3+2.(0,123+0,06)=5,666 5,7 m
Diện tích đào là Sđ= Bđ.ht+(Bđ/2)2. /2 =5,7.1+(5,7/2)2.3,14/2 =18,45 m2.
3.2.2. phần cổ giếng
Phần cổ giếng đợc chống bằng bê tông liền khối lu vì, với độ dày của tờng bê
tông đợc chọn sơ bộ là 350mm; do đó chiều rộng đờng lò khi đào là :
Bđ = B + 2.bbt
Trong đó :
B chiều rộng sử dụng của đờng lò, B = 5,3 m;
bbt- chiều dày vỏ chống bê tông, bbt =0,35 m;
=> Bđ = 5,3+2.0,350 =6m.
Diện tích đào là Sđ= Bđ.ht+(Bđ/2)2. /2 =6.1+(6/2)2.3,14/2 =20,13 m2.
3.3. Tính toán phần thân giếng
3.3.1. áp lực đất đá tác dụng lên thân giếng
Do phần thân và đáy giếng đợc bố trí ở độ sâu tơng đối lớn nên để xác định
áp lực đát đá tác dụng lên đờng lò áp dụng giả thuyết của Tximbarevich, sơ đồ
tính toán nh hình 3.1:

h0

qn

qs1

ht

/ 2

45
+

+
45

/
2

qs1

q s2

qs2

B
A

Hình 3.1. Sơ đồ tính toán áp lực đất đá tác dụng lên thân và đáy giếng
Nguyễn Đức Phong

16

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
3.3.1.1. Tính toán áp lực tác dụng lên nóc lò
áp lực nóc lò tác dụng lên một khung chống đợc xác định theo công thức:
qn= L. .h0.cos ,T/m;
Trong đó:
L - bớc chống, sơ bộ chọn L=0,7m;
- trong lợng thể tích trung bình của đất đá phần thân lò, =2,64 T/m3;
- góc nghiêng của lò, = 150;
h0 - chiều cao vòm phá huỷ của đất đá nóc lò, xác định theo công thức:
h0 =

A
,
2f

Trong đó:
f hệ số kiên cố của đất đá, f=7;
A chiều rộng vòm áp lực, A đợc xác định theo công thức sau:
A = Bd + 2

h
90 0 + ;
tg
2

Trong đó:
Bđ chiều rộng đờng lò khi đào, Bđ =5,7m;
h chiều cao đờng lò khi đào, h=ht+R= ht+Bđ/2 =1+5,7/2=3,85m;
- góc ma sát trong của đất đá, =arctgf= arctg7=81,80;

=>

A = 5,7 + 2

3,85
=
90 0 + 81,8 0 6,43m;
tg
2

=> h0=6,43/(2.7)=0,54 m;
Vậy qn=0,7.2,64.0,54.cos150=1,15T/m.
3.3.1.2. Tính toán áp lực tác dụng lên hông lò
áp lực hông lò tác dụng lên một khung chống đợc xác định theo công thức:
90
;
2
h
90
= L. .(h0 +
).tg 2
;
cos
2

2
- Mức nóc lò : q s1 = L. .h0 .tg

- Mức nền lò: q s 2

ở đây ta lấy giá trị trung bình của qh1 và qh2 làm giá trị tính toán:
qs =

q s1 + q s 2
h 2 90

= L. . h0 +
.tg
;
2
2. cos 2


3,85

Vậy q s = 0,7.2,64. 0,37 +
2. cos15 0


0
0
2 90 81,8

.
tg

2

=0,5 T/m .


3.3.1.3. Tính toán áp lực tác dụng lên nền lò
- Chiều sâu giới hạn của vùng phá huỷ nền đợc tính theo công thức:

Nguyễn Đức Phong

17

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
X0 =

(h + b1 ).tg 4 (45 0 / 2)
1 tg 4 (45 0 / 2)

Trong đó: h chiều cao đờng lò khi đào, h = 3,85 m;
h0 chiều cao vòm phá hủy, h0 = 0,54 m;
góc ma sát trong của đất đá xung quanh lò, = 81,80;
81,80
)
2
=0,96.x10-3 (m) 1 cm .
0
81
,
8

1 tg 4 (450
)
2

(3,85 + 0,54).tg 4 (450
=> X0 =

Từ đó ta thấy rằng chiều sâu vùng phá huỷ nền rất bé = 1 cm . Nên áp lực nền rất
nhỏ, do vậy bỏ qua áp lực nền.
3.3.2. Tính nội lực trong khung chống
Sơ đồ tính toán nội lực thể hiện trên hình 3.2:
qn
qs

qs

ht

h

r

X

A

X
VB

VA

B

2a

Hình 3.2. Sơ đồ tính toán nội lực trong vì chống
1 Tính phản lực gối tựa
Kết cấu vì chống hai khớp nh trên là một kết cấu siêu tĩnh bậc 1, tức là có
một ẩn số thừa. Để giải đợc bài toán ta thay ẩn số thừa bằng lực X nh sơ đồ trên.
Phản lực thẳng đứng tại các gối tựa:
Y VA = VB = qn.a = qn.r ,
Để tính phản lực nằm ngang tại gối tựa, ta sử dụng phơng pháp tính chuyển vị
đơn vị của cơ học kết cấu để tính. Kết quả tính phản lực ngang theo công thức:
.h .R 3

h4 2

3

q n t
+ R 4 ht .R 3 q s t + R 4 + .R 3 .ht + 3.ht2 .R 2 + ht3 .R
4
4
2

4 3

X =
3
2

R + 4.R 2 .ht + .R.ht2 + ht3
2
3

Trong đó:
Nguyễn Đức Phong

18

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
R Bán kính của vòm, R=2,85m;
ht Chiều cao của tờng lò, ht=1m;
qn - áp lực nóc của đất đá tác dụng vào đờng lò, qn=1,15T/m2;
qs - áp lực sờn của đất đá tác dụng vào đờng lò, qs=0,5 T/m2.
Thay số vào ta tính đợc:
3,14.1.3,85 3

14 2

3
3,14 3
1,15
+ 3,85 4 1.3,85 3 0,5 + 3,85 4 + 3,14.3,85 3.1 + 3.12.3,85 2 +
1 .3,85
4
4
2

4 3
= 0,275T
X=
3,14
2
3,85 3 + 4.3,85 2 .1 + 3,14.3,85.12 + 13
2
3

2 Tính nội lực
Chọn hệ toạ độ nh hình vẽ:



Phần cột
Phần vòm
Hình 3.3. Sơ đồ xác định nội lực trong khung
*Mômen uốn:
-Mômen uốn tại tiết diện bất kỳ của cột:
Mc = X.y 0,5.qs.y2, Tm
-Mômen uốn tại tiết diện bất kỳ của vòm:
Mv = X(r.sin + ht) +0,5.qn.r2.sin2 - 0,5.qs(r.sin + ht)2, Tm
*Lực dọc:
-Tại tiết diện bất kỳ phần cột:
Nc = VA =VB = qn.a =qn.r, T
-Tại tiết diện bất kỳ phần vòm:
Nv = qn.r.cos2 - X.sin + qs.(ht + r.sin).sin, T
*Lực cắt:

-Tại tiết diện bất kỳ phần cột:
Qc = X qs.y, T
-Tại tiết diện bất kỳ phần vòm:
Qv = qn.r.cos.sin + X.cos - qs.(ht + r.sin).cos, T
Từ công thức này, y biến đổi từ 0ữ1 và cho biến đổi từ 0 ữ 900 ta có giá trị nội lực
tại các mặt cắt khác nhau trong tờng và vòm
Bảng 3.2. Nội lực trong tờng
Nguyễn Đức Phong

19

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


§å ¸n tèt nghiÖp chuyªn ngµnh X©y dùng CTN & Má

STT
1
2
3
4
5
6

y
(m)
0
0.2
0.4
0.6

0.8
1

y2
(m)
0
0.04
0.16
0.36
0.64
1

M
(Tm)
0
0
-0.02
-0.06
-0.12
-0.2

Q
(T)
0.05
-0.05
-0.15
-0.25
-0.35
-0.45

N
(T)
3.278
3.278
3.278
3.278
3.278
3.278

B¶ng 3.3. Néi lùc trong vßm
STT

φ( 0 )

sinφ

sin2φ

cosφ

cos2φ

1
2
3
4
5
6
7

0
15
30
45
60
75
90

0
0.259
0.5
0.707
0.866
0.966
1

0
0.067
0.25
0.5
0.75
0.933
1

1
0.966
0.866
0.707
0.5
0.259

0

1
0.933
0.75
0.5
0.25
0.067
0

NguyÔn §øc Phong

20

M
(Tm)
-0.2
-0.355
-0.181
0.213
0.669
1.024
1.157

Q
(T)
-0.45
0.028
0.412
0.608

0.577
0.347
0

N
(T)
3.278
3.27
3.039
2.669
2.278
1.984
1.875

Líp: XDCTN & Má, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ

Hình 3.4. Biểu đồ nội lực khung chống thép (phần thân giếng)
* Kiểm tra bền cho khung chống thép
Từ biểu đồ nội lực ta có Mô men cực đại M max = 1,157 T.m = 1,157.102 T.cm,
đặt tại đỉnh vòm ứng với N=1,875 T.
Vậy max =

M max N 1,157.102 1,875
+ =
+
= 1,209 T/cm2 = 1209 KG/cm2;
Wx

F
100,2
34,37

Từ bảng đặc tính kỹ thuật của thép CB 27 ta có [] = 2700 KG/cm2.
Vậy max<[] do đó kết cấu đã đủ bền.
3.4. Tính toán phần cổ giếng
3.4.1. Cấu tạo cổ giếng.
- Cửa giếng: Nằm trên sân công nghiệp, có tác dụng ngăn đất đá và nớc từ ngoài
chảy vào trong giếng.
- Phần lò cong chuyển tiếp: Phần lò cong này đợc đào với góc dốc nhỏ hơn so
với góc dốc của giếng, có tác dụng làm cho goòng chạy êm khi ra khỏi giếng và
cho goòng chạy từ từ khi bắt đầu vào giếng.
- Vành đế đỡ: Hay còn gọi là đai chống trợt, có tác dụng chống đỡ cho phần cổ
giếng phía trên và tránh không cho phần cổ giếng bị kéo đứt.
3.4.2. Tính toán tờng chắn ở cửa giếng.
* Tờng chắn mặt.
Nguyễn Đức Phong

21

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
- Chiều cao tờng chắn:
Ht = H1 + Hd + d0 , ( m ).
Trong đó:
Ht chiều cao tờng chắn;
H1 chiều cao sử dụng cửa giếng, ( H1 = 3850mm );

Hd khoảng cách từ chân mái dốc tới đỉnh bảo đảm đất đá không rơi xuống
cửa hầm, (Hd = 1m );
d0 chiều dày vỏ chống, chọn sơ bộ d0 = 0,35m;
=> Ht = 3,85 + 1 + 0,35 = 5,2 ( m ).
- Chiều rộng tờng chắn mặt:
Bt = B + 2.b, ( m ).
Trong đó:
Bt chiều rộng tờng chắn mặt;
B chiều rộng của giếng B = 5300 mm;
b khoảng cách gần nhất từ cửa giếng tới thành taluy, b = 2m.
=> Bt = 5,3 + 2.2 = 9,3 ( m ).
- Chiều dày tờng: sơ bộ chọn chiều dày tờng bt = 0,5 m
Thực tế cho thấy khi độ mảnh của cấu kiện > 12 thì dẫn tới cấu kiện bị bẻ gẫy
ngang tờng đối với khối xây gạch đá hoặc bê tông.
Độ mảnh của tờng đợc tính nh sau:
t =

H t 5,2
=
= 10,4 ( m ).
bt
0,5

Thấy t<12, vậy chiều dày tờng bt = 0,5 m đã đảm bảo.
* Tờng chắn hai bên sờn ( thành taluy ).
Tờng chắn đợc xây để chắn đất đá hai bên sụt lở vào phía trong sân công tác.
Chiều dài tờng hai bên sờn tính nh sau:
L = Ht.cotg1 ( m )
Trong đó:
Ht chiều cao tờng chắn mặt, ( Ht = 5,2 m );

1 góc nghiêng sờn đồi, (1 = 400 );
Vậy: L = 5,2.cotg400 = 6,2 ( m ).
* Xác định kích thớc móng:
- Chiều rộng: Chọn móng tờng là móng băng, ta tính chiều rộng móng theo công
thức:
bm =

N tc
( m ).
l1 .( Rtc Ym )

Trong đó:
Ntc tải trọng tiêu chuẩn tại đỉnh móng;
Ntc =

N tt
( T ),
1,2

Ntt tải trọng bản thân tờng, ( T ).
Ntt = Ym.b1.H1.l1 , ( T ).
Ym trọng lợng thể tích của móng, Ym = 2,3 ( T/m3 );
Nguyễn Đức Phong

22

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ

l1 chiều dài một đơn vị tính toán của tờng, l1 = 1m ;
H1 chiều cao tờng, H1= 5,2 m;
b1 chiều dày tờng chắn, b1= 0,5 m;
=> Ntt = 2,3.0,5. 5,2.1 = 5,98 T.
=> Ntc =

5,98
= 4,98 T.
1,2

Rtc - áp lực tiêu chuẩn lên đất đá, với đá trầm tích Rtc = 25 ( T/m2 ).
4,98

=> bm = 1.( 25 2,3) = 0,22 m .
Ta thấy bm < bt = 0,5 m
Chiều rộng móng tối thiểu lấy bằng bm = 2.bt = 2.0,5 = 1 m
- Chiều cao móng tính theo công thức:
hm =

bm bt
cot g 2 , ( m ).
2

Trong đó:
bm chiều dày móng, bm =1m;
bt - chiều dày tờng, bt = 0,5 m;
2 Góc phân bố ứng suất, tra bảng với chiều dầy tờng 0,5m, tải trọng
bản thân 5,98 T ta đợc cotg2 = 2,3;
=> hm=

1 0,5
.2,3 = 0,575 , ( m ).
2

Lấy hm = 0,6 m.
3.4.3. áp lực đất đá tác dụng lên cổ giếng

Hình 3.5. Sơ đồ tính toán áp lực đất đá tác dụng lên phần cổ giếng
3.4.3.1. Tính toán áp lực tác dụng lên nóc lò
Theo giả thuyết của Bierbaumer (áp dụng cho các đờng lò nằm gần mặt đất) thì
tải trọng nóc trên 1m dài đờng lò đợc xác định theo công thức:
Nguyễn Đức Phong

23

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Pn = (Q 2.D.tg ). cos , T

Trong đó:
Pn tải trọng tác dụng lên 1m dài nóc cổ giếng;
- góc ma sát trong của đất đá nóc, =300;
- góc nghiêng đờng lò; = 150
H chiều sâu bố trí đờng lò; HHgh
H gh =

B
90

.tg
tg 2
2
0

=

6
90 30 0
tg 2
2

0


.tg 30 0


= 31,17m;

Trong đó: B chiều rộng đờng lò khi đào, B=6m;
D - áp lực chủ động của đất đá tác dụng lên thành AB và CD, tính theo
tờng chắn đất ta có:

90 0
1
, (T);
D = . .H 2 .tg 2
2
2

Trong đó: - trọng lợng thể tích của đất đá, = 2,65T/m3;
Q-trọng lợng của khối đất đá ABCD, giả sử lấy 1m dọc theo đờng lò thì
Q đợc tính theo công thức: Q=B..H, (T);
Vậy:

H

90
Pn = B. .H .1 .tg 2
.tg . cos , (T);
2
B


Đáy cổ giếng phải đợc bố trí tại nơi mà áp lực là nhỏ nhất. Giải phơng trình:
H

90
Pn = B. .H .1 .tg 2
.tg . cos = 0 ;
2
B

B
H gh =
= 31,17 m;
0

90


Ta đợc: H=0 hoặc H=
.tg
tg 2
2

Vậy chiều sâu bố trí đáy đoạn cổ giếng là 31,17 m, ta có sơ đồ xác định
chiều dài đoạn cổ giếng:

Hình 3.6. Sơ đồ tính toán chiều dài đoạn cổ giếng
Nguyễn Đức Phong

24

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng CTN & Mỏ
Theo hình 3.5 (với 400 là góc dốc sờn đồi, 150 là góc dốc của giếng) ta có
chiều dài đoạn cổ giếng đợc tính nh sau :
Xét tam giác ABD ta có chiều dài đoạn cổ giếng là đoạn AB, qua biến đổi tam
giác ta tính đợc AB= DB.

tg15 0
(tg15 0 + tg 40 0 ). sin 15 0

Vậy chiều dài đoạn cổ giếng :
tg150

tg150
tg150
lcg = AB = DB.
= H gh .
= 31,17.
(tg150 + tg 400 ). sin 150
(tg150 + tg 400 ). sin 150
(tg150 + tg 400 ).sin 150

=> lcg = 27,2m.
Để tính áp lực lớn nhất tác dụng lên nóc công trình ta tìm cực trị của đồ thị

H 2 90
.tg
.tg . cos = 0 bằng cách lấy đạo hàm Pn sau
2
B

H gh
B
=
31,17
0
2 =
= 15,585 m; vậy Pn sẽ
đó cho Pn=0 tìm đợc H=
2 90
.tg
2.tg
2

2


hàm số: Pn = B. .H .1

đợc tính nh sau:

15,585 2 90 0 30 0
H 2 90

Pn = B. .H .1 .tg
.tg
.tg . cos = 6.2,65.15,585.1
B
6
2
2







.tg 30 0 . cos 15 0



= 120 T
Nếu tính cho 1m chiều dài đờng hầm có chiều rộng là B=6 m thì:

q n1 =

Pn 120
=
= 20 T/m.
B
6

Với đoạn cổ giếng, chống tạm bằng thép CB-27, sau đó đổ bê tông liền
khối M200. Vậy khi tính nội lực trớc hết là tính cho kết cấu khung thép, sơ bộ
chọn bớc chống là 0,6m; vậy áp lực tác dụng lên kết cấu chống tạm là: q n=qn1.0,6
= 20.0,6=12 T/m.
3.4.3.2. Tính toán áp lực tác dụng lên hông lò
Theo giả thuyết của Tximbarevich thì áp lực hông đối với đờng lò đợc xác
định theo công thức:
90
T/m;
2
90
= L. .(h + H ).tg 2
T/m;
2

2
Mức nóc lò: q h1 = L. .H .tg

Mức nền lò: q h 2

ở đây ta lấy giá trị trung bình của qh1 và qh2 làm giá trị tính toán, qh.
qh =

q h1 + q h 2
90
= L. .( H + 0,5.h ).tg 2
T/m;
2
2

Do đờng lò nghiêng góc =150 nên ta chỉ cần lấy h ở công thức trên bằng
giá trị hn=h/cos. Từ đây ta có:
h 2 90

q h = L. . H + 0,5.
.tg
T/m;
cos

2

Nguyễn Đức Phong

25

Lớp: XDCTN & Mỏ, K48