Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ: Thiết kế thi công đoạn đoạn lò đá xuyên vỉa đào qua bột kết

GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

MỤC LỤC

SV: Vũ Thị Dịu

1

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

1

SV: Vũ Thị Dịu

2

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

DANH MỤC HÌNH VẼ

SV: Vũ Thị Dịu

3

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, bên cạnh sự phát triển
của ngành kinh tế thì sự phát triển của ngành xây dựng cũng đang ở tầm vĩ mô cả về số
lượng và chất lượng.
Xây dựng công trình ngầm là một công việc đòi hỏi phải có sự đam mê thực sự,
bởi vì đây là công việc xây dựng phức tạp nhất, khó khăn nhất và tốn kém nhất nhưng
cũng tạo nên các công trình thú vị nhất. Công trình ngầm là công trình được xây dựng
trong lòng vỏ trái đất, hay dưới mặt đất, chúng liên kết trực tiếp với khối đá, kết cấu
công trình ngầm và quá trình thi công có mối liên quan mật thiết, đòi hỏi phải có nhiều
kinh nghiệm, lí thuyết của các lĩnh vực chuyên môn khác nhau.
Các công trình xây dựng có thể là xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng
cầu đường, thủy lợi, xây dựng công trình ngầm và mỏ…và nhắc đến xây dựng thì ta có
thể thấy rằng đây là một ngành rất khó và phức tạp. Chính vì thế mà đòi hỏi người kỹ
sư phải có kiến thức thật đầy đủ thật vững chắc về tất cả các mặt thiết kế, tổ chức quản
lý…và vì yêu cầu nêu trên mà chúng em đã thực hiện đồ án này. Đồ án đi từ những
bước đơn giản như tính toán áp lực đất đá, tìm hiểu các quy trình công nghệ đào, các

công tác tổ chức và quản lý thi công..công việc này một lần nữa để chúng em hiểu kĩ
hơn và làm quen dần với những công việc của một quy trình tính toán xây dựng trong
mỏ.
Đồ án được sự chỉ bảo và góp ý của thầy giáo hướng dẫn Ths. Nguyễn Tài Tiến
đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này. Đồ án bao gồm 4 chương:
Chương I: Các vấn đề chung
Chương II: Sơ đồ tổ chức thi công, phương pháp đào chống lò
Chương III: Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật đào lò.
Nhưng do kiến thức còn hạn hẹp và thực tế sản xuất còn hạn chế nên đồ án này
còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo và đóng góp tận tình của thầy
và toàn thể các bạn sinh viên.
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths. Nguyễn Tài Tiến đã giúp
đỡ chúng em trong thời gian làm đồ án này.

Hà Nội ngày ... tháng ... năm 2017.
Sinh viên thực hiện:
Vũ Thị Dịu
MSSV:1321070030
SV: Vũ Thị Dịu

4

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

PHẦN I:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT
CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.1 Tình hình chung về đường lò
- Thiết kế thi công đoạn đoạn lò đá xuyên vỉa đào qua bột kết
+ Chiều dài 300m, tuổi thọ 20 năm, góc dốc 50/00

- Đường lò có dạng tường thẳng vòm bán nguyệt với các thông số khi sử

-

dụng là :
+ Chiểu rộng đường lò : B1 = 4750 mm
+ Chiều cao tường
: H = 1200 mm
Công trình đào qua đá bột kết có các chỉ tiêu cơ lý sau:
Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lý của đá bội kết.

Bột kết

Tấn/m³

Độ

Hệ số kiên cố f

2,6

30

2,6

1.2 Lựa chọn vật liệu chống giữ
1.2.1 Thực trạng sử dụng kết cấu chống trong các đường lò

- Kết cấu chống gỗ:
Gỗ là loại vật liệu được sử dụng làm kết cấu chống giữ trong các đường lò từ
lâu đời. Trong các năm gần đây các ngành công nghiệp luyện kim, sản xuất vật liệu
xây dựng phát triển ở trình độ cao nhưng gỗ vẫn là loại vật liệu được sử dụng phổ biến
vì có những ưu điểm như: Chế biến gia công đơn giản, dễ thích ứng, cho phép nhận
thấy và nghe thấy khi áp lực đất đá phát triển đến trạng thái nguy hiểm, vận chuyển dễ
dàng, sử dụng được nguồn nguyên liệu địa phương.
Tuy nhiên kết cấu chống gỗ vẫn còn những nhược điểm: Biến dạng nhiều khi
chịu tải, không liên kết với khối đá, và hầu như không sử dụng lại được, kết cấu chống
tạm và cố định quá hạn phải dỡ bỏ vì vậy gây ra biến đổi cơ học trong khối đá, dễ
cháy, dễ mục lát, gây ra sức cản khí động học lớn, không thích hợp sử dụng trong điều
kiện ẩm ướt.
Gỗ sử dụng để chống cố định hầu như chỉ được áp dụng trong các đường lò có
tuổi thọ nhỏ, thường không quá 2 đến 3 năm, áp lực nóc tương đối nhỏ, ít biến đổi.

- Kết cấu chống thép:
Kết cấu chống thép là kết cấu được sử dụng rộng rãi, chiếm tỉ lệ lớn nhất trong
hầu hết các lò bằng, lò nghiêng của nước ta dưới dạng vì chống cứng (thép chũ I hoặc
thép Ray), vì chống linh hoạt về kích thước (thép lòng máng SVP).
SV: Vũ Thị Dịu

5

MSSV: 1321070030

GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Vì chống thép có khả năng chịu lực cao, dùng trong đất đá có độ bền bất kỳ, áp
lực lớn nhưng dễ bị han gỉ nhất là trong điều kiện môi trường ẩm ướt có xâm thực.
Thông thường được sử dụng cho các đường lò có thời gian phục vụ từ 5 đến 7
năm trở lên.

- Kết cấu chống bằng bê tông, bê tông cốt thép liền khối.
Loại kết cấu này thường được sử dụng cho các đường lò có tuổi thọ cao (lớn
hơn 20 năm), chịu áp lực lớn, khả năng cách nước tốt.Kết cấu chống loại này được sử
dụng với tỉ lệ rất ít trong các mỏ hầm lò bởi công tác thi công vỏ chống rất phức tạp,
khó khăn, giá thành chống giữ đường lò lớn.

- Kết cấu chống bằng gạch, đá.
Loại kết cấu này hiện nay hầu như không được sử dụng.Bởi công tác thi công
vỏ chống quá phức tạp, khó khăn, và tốc độ xây dựng chậm.

- Neo, bê tông phun.
Là kết cấu chống sử dụng ở những điều kiện địa chất phức tạp, neo kết hợp bê
tông phun tạo ra kết cấu chống tối ưu có thể dùng là kết cấu chống tạm hoặc kết cấu
chống cố định.
1.2.2 Phương án khả dĩ chống giữ đường lò
Lò bằng xuyên vỉa vận chuyển là một đường lò kiến thiết cơ bản có tuổi thọ 20
năm. Nằm dưới lớp đất đá đào xuyên qua bột kết có tính chất bở rời vậy ta chọn kết
cấu chống giữ lò là thép lòng máng.
Các thông số của thép lòng máng SVP-22 được chèn bằng tấm chèn bê tông (50
× 200 × 1000), và đánh văng bằng các thìu gỗ có θ=12cm.

145,5

110,0

60,0
Hình 1.1 Mặt cắt ngang của vì thép SVP-22
Bảng 1.2 Thông số kĩ thuật của vì thép SVP-22
SV: Vũ Thị Dịu

6

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

S

CÁC THÔNG SỐ CƠ
BẢN

SVP-22

ĐƠN VỊ

1

Trọng lượng

21,9

Kg

2

Diện tích mặt cắt ngang

27,91

cm2

3

a

145,5

mm

4

b

60,0

mm

5

h

110

mm

6

Mô men chống uốn

74,8

cm3

2800

KG/cm2

TT

x-x:
7

Ứng suất nén cho phép

1.3 Tính toán kích thước khai đào
Ta có tiết diện sử dụng của đường lò là:
+ Chiều rộng đường lò
: B1 = 4750 mm

+ Chiều cao tường
: H = 1200 mm

Hình 1.2 Sơ đồ mặt cắt ngang đường lò sử dụng
Khi thi công đường lò phải tính thêm các kích thước sử dụng một khoảng chiều
dày kết cấu chống ở mỗi bên. Vì chiều dày của vì thép là 110mm, chiều dày của tấm

SV: Vũ Thị Dịu

7

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

chèn là 50mm, ta lấy độ linh hoạt của khung chống và khoảng cách đưa tấm chèn vào
là 56mm. Ta có các thông số cho thiết kế và tính toán là:
vậy ta đào rộng ra mỗi bên tầm 200mm (tính cả khoảng không đưa tấm chèn và
độ linh hoạt của kết cấu).
Chiều rộng thi công (chiều rộng thiết kế):
Btk = B1 + 2.200= 4750 + 2.(110 + 50 + 56) = 5182 (mm)=5,182 (m)
Chiều rộng khi tính toán:
Bt = B1 + 110 = 4750 + 110 = 4860 (mm) = 4,860 (m)
Bán kính vòm thiết kế:
Rtk = Btk/2 = 5182/2 = 2591 (mm) = 2,591 (m)
Bán kính vòm tính toán:
Rt = Bt/2 = 4860/2 = 2430 (mm) = 2,430(m)

Chiều cao thi công:
htk = Ht + Rtk = 1200 + 2591 = 3791 (mm) = 3,791 (m)
Chiều cao tính toán:
ht = Ht + Rt = 1200 + 2430 = 3630 (mm) = 3,630 (m)
⇒ Tiết diện thiết kế:

S tk =

π .Btk2
3,14.5,182 2
+ Btk .H =
+ 5,182.1,2 ≈ 16,76(m 2 )
8
8

⇒ Tiết diện sử dụng:

π .B 2
3,14.4,752
S sd =
+ B .H =
+ 4,75.1,2 ≈ 14,56(m 2 )
8
8

SV: Vũ Thị Dịu

8

MSSV: 1321070030

GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Hình 1.3 Sơ đồ mặt cắt ngang của đường lò khi có khung chống

Hình 1.4 Hình chiếu đứng của đường lò

SV: Vũ Thị Dịu

9

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

PHẦN II:
THIẾT KẾ THI CÔNG
CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC THI CÔNG
2.1 Sơ đồ đào,hướng đào và công nghệ đào lò
Để thi công hiệu quả các CTN trước hết phải lựa chọn phương pháp thi công
hợp lý.
Một phương pháp thi công hợp lý bao hàm nhiều yếu tố khác nhau,song vấn đề
có bản là phải lựa chọn được phương phâp đào,sơ đồ đào và sơ đồ thi công.
2.1.1 Lựa chọn sơ đồ đào

Sơ đồ đào nó phản ánh trình tự hay phương thức khai đào trên gương(hay trên
mặt cắt ngang của công trình).Hiện nay có 2 sơ đồ đào cơ bản là:
+ Sơ đồ đào toàn gương hay toàn tiết diện
+ Sơ đồ đào chia gương
Mỗi sơ đồ đào lại được lựa chọn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau
Đào toàn gương hay đào toàn tiết diện được quyết định bởi 3 yếu tố sau:
+ Thời gian ổn đinh không chống của khối đá,trong mối liên quan tói hình dạng
và kích thước của CTN.
+ Nhu cầu về thời gian lắp dựng kết cấu chống bảo về phải phù hợp với thời
gian ổn định không chống,theo những nguyên tắc của phương pháp thi công hiện đại.
+ Các trang thiết bị phải có công suất cũng như khả năng tiếp cận để đảm bảo
trình tự và tốc độ thi công trong các điều kiện đã cho.
Đào chia gương được quyết định bởi 3 yếu tố sau:
+ Thời gian tồn tại ổn định của khối đá không đủ lớn để đào toàn gương.
+ Nhu cầu về thời gian đê lắp dựng kết cấu bảo vệ khi đào toàn gương không
tương xứng với thòi gian ổn định của khối đá (mối quan hệ cới thời gian tồn tại, khẩu
độ thi công).
+ Các trang thiết bị như xe khoan hoặc sàn công tác,không bao quát được toàn
tiết diện (tiết diện lớn so với năng lực của trang thiết bị thi công).
2.1.2 Lựa chọn sơ đồ thi công.
Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công đường lò có ý nghĩa rất quan trọng. Sơ
đồ thi công hợp lý sẽ đẩy nhanh tốc độ đào lò, qua đó sẽ giảm đựơc giá thành đào lò.
Việc lựa chọn sơ đồ thi công dựa trên các đặc điểm sau :
+ Kích thước tiết diện ngang đường lò, chiều dài đường lò và đảm bảo an toàn
lao động.
+ Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn xung quanh đường lò.
SV: Vũ Thị Dịu

10

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Dựa vào những đặc điểm nêu trên khi đường lò xuyên vỉa đào trong lớp đất đá
có chiều dài 300m và tiết diện là 16,76 ,ta chọn sơ đồ thi công hỗn hợp.
2.1.3 Thiết kế công nghệ đào phá đất đá.
Lựa chọn phương pháp đào phá đất đá tại gương
Một phương pháp đào hợp lý là phương pháp:
+ Tạo ra khả năng đào đất (đá) kinh tế và đều đặn trong toàn bộ dự án.
+ Hạn chế được hiện tượng giảm bền của khối đá.
+ Hạn chế mực độ chấn động ở mức tối thiểu trong khu vực có dân cư
+ Hạn chế tối đa tác động đến môi trường
+ Có ảnh hưởng kinh tế thuận lợi với kết cấu chống
+ Phù hợp với trang thiết bị thi công hiện có trong nước
Các yếu tố chủ yếu để lựa chọn phương pháp thi công phá vỡ đất đá.
+ Phương thức đào cùng với biện pháo bảo về thích hợp
+ Khả năng khai đào cũng như khả năng mài mòn của đá,liên quan tới công cụ
đào,điều kiện địa chất thủy văn
+ Hình dạng,kích thước tiết diện ,độ dốc của đường hầm
+ Độ sâu,độ cong,chiều dài đường hầm
+ Tiến độ hay tốc độ đào phải đạt được
Căn cứ vào đường lò xuyên vỉa đào qua lớp đất đá có hệ số kiên cố f = 6,đá có
độ cứng trung bình,chưa biết độ nứt nẻ,hướng nứt nẻ,căn cứ vào trang thiết bị trong
nước hiện có để thi công công trình ngầm và để nâng cao độ ổn định cho công
trình,giảm tối thiểu chấn động của việc nổ mìn đến khối đá xung quanh đường lò,giảm
hệ số thừa tiết diện,giảm độ văng xa của đá,cỡ hạt của đá. Ta áp dụng phương pháp

khoan nổ mìn để phá vỡ đất đá.
2.2 Công tác khoan nổ mìn
2.2.1 Lựa chọn thuốc nổ và phương tiện nổ, máy khoan, mũi khoan lỗ mìn.
Máy khoan và mũi khoan lỗ mìn ta lấy như phần máy khoan và lỗ khoan
neo.Máy khoan Yt -28 và mũi khoan T-Max có d = 36mm.
Ta chọn loại thuốc nổ P113 với đặc tính kỹ thuật sau:

SV: Vũ Thị Dịu

11

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Bảng 2.1: Đặc tính kĩ thuật của thuốc nổ P113
STT

Chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

Đơn vị

Thông số

1

Khả năng công nổ; P

Cm3

320÷330

2

Sức công phá; W

Mm

14÷16

3

Mật độ thuốc nổ; A

g/cm3

1,1÷1,25

4

Đường kính thuốc nổ; dt

Mm

32

5

Chiều dài thỏi thuốc; lt

Mm

220

6

Trọng lượng một thỏi thuốc

Kg

0,2

Để nổ mìn ta dùng máy nổ mìn của Liên Xô cũ mã hiệu KVP-1/100m. Đặc tính
kỹ thuật như sau:
Bảng 2.2: Đặc tính của máy nổ mìn mã hiệu KVP-1/100m
1
2
3
4
5

Nguồn nạp
Điện thế
Số lượng kíp nổ đồng thời max
Điện trở lớn nhất
Trọng lượng máy

Đơn vị
V
Cái
Ω
kg

ắc quy
650
100
380
2

Phương tiện nổ: Ta chọn phương tiện nổ là kíp nổ điện vi sai, an toàn: EDKZ
của Liên Xô cũ sản xuất, số hiệu của kíp nổ là 1,2,3 tương ứng bố trí cho các nhóm lỗ
tạo rạch, phá, biên. Đặc tính của kíp nổ như sau:
Bảng 2.3: Đặc tính kíp nổ EDKZ như sau:
Số
kíp
nổ

Thời gian
chậm
nổ(ms)

Điện
trở kíp

1

25

2÷4,2

Đường
kính ngoài
của
kíp(mm)
7,6

2

50

2÷4,2

3

75

2÷4,2

(Ω)

Chiều
dài của
kíp(mm)

Dòng điện
an toàn
(A)

Dòng điện gây
nổ,(A)

72

0,18

1,2

7,6

72

0,18

1,2

7,6

72

0,18

1,2

Vòng đột phá trong cùng ta dùng kíp nổ thường bởi vì hàng tạo rạch yêu cầu nổ
trước tiên, không phụ thuộc vào hàng nào nên chúng ta sử dụng kíp tức thời, hiệu quả
cao về mặt kinh tế và hiệu quả về mặt kĩ thuật (nổ nhanh và ít câm).
SV: Vũ Thị Dịu

12

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

2.2.2 Tính toán các thông số khoan nổ mìn

a Tính toán lượng thuốc nổ đơn vị (q)
Tính toán chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị (q) theo công thức của giáo sư M.N
Pocrovski:
q= q1.fc.e.v.kđ , kg/m3
Trong đó:
q1 – Lượng thuốc nổ tiêu chuẩn, kg/m3
q1=0,1.f = 0,1.6 = 0,6kg/m3
fc – Hệ số cấu trúc của đất đá trên gương, đá phân lớp độ bền thay đổi ta lấy
f1 =1,3
e – Hệ số phụ thuộc vào khả năng công nổ
e = 380/Ps = 380/330 = 1,15
Trong đó:
380 – Khả năng công nổ của thuốc nổ amonit 62%
Ps – Sức công nổ của thuốc nổ đang dùng (P113), Ps = 320÷330
v – Hệ số sức cản, với gương có một mặt tự do ta có:
v=
kđ – Hệ số ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc, kđ=1
Thay số vào công thức trên ta có:

q = 0,6.1,3.1,15.1,6.1= 1,4 (kg/m3)

b Đường kính lỗ khoan (dk)
dk=db +(4÷8) (mm)
Trong đó:
dk – Đường kính lỗ khoan, mm
db – Đường kính bao thuốc, mm
(4÷8) khoảng hở cho phép để dễ dàng nạp thuốc:
dk= 32 + 4 = 36 (mm)

c Số lỗ mìn trên gương (NTB)
Theo giáo sư M.N. Pacrovski thì số lỗ mìn trên gương xác định theo công thức :
NTB = N B + N F

(lỗ)

* Số lỗ mìn biên: (NB)
NB =

C Sd − Bt
P−B
+1 =
+1
b
b

Trong đó:
SV: Vũ Thị Dịu

13

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

C – Hệ số phụ thuộc vào hình dạng đường lò, C = 3,86 với đường lò là hình
vòm.
Sđ – Diện tích gương đào thiết kế, Sđ = 16,76 m2
Bt – chiều rộng bên ngoài khung vỏ chống đường lò, Bt = 5,182m
b – Khoảng cách giữa các lỗ mìn tạo biên, khi nổ mìn vi sai b = 0,6m;
Wb=0,5m.
⇒ Số lỗ mìn biên là: (lỗ)

* Số lỗ mìn đột phá, phá và nền được xác định theo công thức sau:
q.Sd − N B .γ o
NF =
γ
(lỗ)
Trong đó:
q – Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, q = 1,5 kg/m3
Sđ – Diện tích gương đào thiết kế, Sđ = 16,76 m2
NBSố lỗ mìn biên, NB=19 (lỗ mìn)
γo– Là chi phí thuốc nổ trên 1m dài lỗ mìn biên, với f=36 γo=0,3
f

γ

0

4-6
0,3

8 -10
0,35

10 - 12
0,4

12 - 14
0,45

γLà chi phí thuốc nổ trên 1m dài lỗ mìn tạo rạch và công phá, phụ thuộc vào
đường kính thỏi thuốc db=36mm :
γ = 0, 785.∆.a.kn .db2

db – Đường kính bao thuốc, db=32 (mm)
a –Hệ số nạp thuốc bình quân trong các lỗ khoan, chọn a = 0,6
– Mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc, g/cm3) =1100 (kg/m3)
kn – Hệ số nén chặt thỏi thuốc, với đường kính thỏi thuốc như trên thì chọn
k=0,95.
(kg/m)
=>
(lỗ)
⇒ Số lỗ mìn trên toàn bộ gương là: NTB = N B + N F =20+36=56 (lỗ)

d Chiều sâu lỗ mìn (l)
Chiều sâu lỗ mìn là chỉ tiêu có tính quyết định đến tốc độ thi công, cũng như

thời gian thi công.
Tuy nhiên nó cũng phụ thuộc cả vào mức độ ổn định của khối đá, cụ thể là phụ
thuộc vào thời gian tồn tại ổn định của khối đá xung quanh khoảng trống sau khi đào.
SV: Vũ Thị Dịu

14

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Rõ ràng là nếu khối đá ổn định, có thể đào với tiến độ lớn, còn khi khối đá kém ổn
định phải đào với tiến độ nhỏ.
Chiều sâu lỗ khoan cũng còn phụ thuộc cả vào công nghệ thi công, cụ thể phụ
thuộc vào phương thức phá đá. Trong trường hợp đào bằng phương pháp khoan nổ
mìn, chiều sâu lỗ khoan trước hết phụ thuộc vào phương thức đột phá (đột phá hình
nêm với các lỗ khoan xiên hay đột phá trụ với các lỗ khoan thẳng song song).
Chiều sâu lỗ mìn hợp lí là chiều sâu mà ứng với nó thì chi phí sức lao động,
thời gian và phương tiên đào 1m đường hầm là nhỏ nhất, hay nói cách khác chọn được
chiều sâu lỗ mìn hợp lí sẽ góp phần làm tăng tốc độ đào hầm, tăng năng suất lao động,
giảm giá thành xây dựng.
Chiều sâu lỗ mìn là thông số quan trọng có ảnh hưởng tới chi phí nhân công
cho tất cả công việc của một chu kỳ đào lò. Chiều sâu lỗ mìn hợp lý là chiều sâu tương
ứng với nó thì chi phí sức lao động, thời gian và phương tiện đào 1m đường lò là nhỏ
nhất, hay nói theo cách khác là chọn được chiều sâu lỗ mìn hợp lý sẽ góp phần làm gia
tăng tốc độ đào lò, tăng năng suất giảm giá thành xây dựng.
Chiều sâu lỗ mìn phụ thuộc vào:

+ Tính chất cơ lý của đất đá.
+ Diện tích tiết diện gương hầm.
+ Loại máy khoan.
+ Sơ đồ tổ chức công tác.
+ Tốc độ đào hầm yêu cầu.
Do đó coi chiều sâu của lỗ mìn là một chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản và được
lựa chọn theo các yếu tố sau:
2.2.2.1 Theo thời gian của một chu kì đào lò:
Chiều sâu lỗ mìn xác định theo thời gian của chu kỳ đào chống lò, ta coi là một
hàm số phụ thuộc vào thời gian chu kỳ:
L= f (Tck)
Trong đó:
Tck- Là thời gian một chu kỳ đào lò, Lấy Tck = 16h
Tck= t1 + t2+ t3+ t4 +t5+t6
t1 – thời gian chi phí cho công tác khoan
N- số lỗ mìn trên gương, N= 56 lỗ.
k- hệ số nghỉ nhu cầu cá nhân k= 1,2.
n- số mấy khoan làm việc đồng thời trên gương (n=2).
SV: Vũ Thị Dịu

15

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

v- tốc độ khoan của một máy v= 20m/h.

t2 – Là thời gian nạp mìn. Được tính theo công thức:
t – thời gian nạp một nổ mìn, t = 0,05 ( h ).
– số công nhân tham gia nạp mìn, = 6 người
- hệ số làm việc đồng thời của công nhân trong quá trình nạp, .
t3 – Thời gian nổ mìn thông gió, đưa gương vào trạng thái an toàn
t3 = 0,5 (giờ)
t4 – thời gian xúc bốc đất đá. Được tính bằng công thức:
– Diện tích tiết diện đào tính Sđ = 16,76( m2)
- hệ số nở rời của đất đá, f = 6÷8 lấy = 2
– hệ số thừa tiết diện,
– năng suất máy xúc thực tế, = 10 (/h).
– số máy xúc làm việc đồng thời ().
- hệ số sử dụng lỗ mìn, .
t5– thời gian lắp dựng kết cấu chống. Được tính bằng công thức:
L – bước chống, L = 0,5 m
– số công nhân tham gia lắp dựng vì chống, (người)
– định mức chống lò của mỗi người, = 0,093vì/ người – h.
t6– thời gian cho công tác chuẩn bị và công tác kết thúc của máy xúc. Chọn t 6=0,5 giờ.
Chọn Tck = 16 (giờ) khi đó ta có phương trình:
16 = 1,08.l + 0,5 + 0,5 +3,13.l + 3,05.l +0,5→ l 1,83 m.
Vậy chiều sâu lỗ mìn trung bình là: l =2 m
Tiến độ sau mỗi chu kì là Ltđ =2.0,85 1,7 m.
Với tiến độ này ta chọn 3 bước chống (L=0.5m) cho 1 chu kì
Chiều sâu lỗ mìn của từng nhóm như sau:
- Với nhóm lỗ tạo rạch: Chiều sâu lỗ mìn khoan sâu hơn so với chiều sâu lỗ trung
bình là 20 cm, khoan thẳng đứng, vuông góc với mặt phẳng gương đào.
= l + 0,2 m = 2,02 (m)
- Với nhóm lỗ phá:
SV: Vũ Thị Dịu

16

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

-

-

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

= l = 2(m)
Các lỗ mìn biên khoan nghiêng so với mặt gương lò hướng ra biên lò do đó
chiều dài lỗ mìn biên là:
Các lỗ mìn nền khoan nghiêng góc hướng xuống dưới do đó chiều dài các lỗ
mìn nền là:

e Tính toán chi phí lương thuốc nổ
* Chi phí thuốc nổ cho một chu kì đào (Q)
Q = q.Sd.l = 1,43.16,76.2 = 47,93 (kg)
Trọng lượng thuốc nổ trung bình trên lỗ khoan(qtb):
qtb = Q/N = 47,93/56= 0,89(kg)
Trọng lượng thuốc nổ sơ bộ cho mỗi lỗ khoan trong từng nhóm là:
Nhóm tạo rạch lượng nạp lấy tăng 20%:
qr =1,2.qtb = 1,2.0,89 = 1,1(kg)
Nhóm lõ phá :
qf = qtb = 0,89(kg)
Nhóm lỗ biên giảm 10% :

qb = 0,9.qtb = 0,9.0,89 = 0,8(kg)
Số lượng thỏi thuốc nạp trong mỗi lỗ mìn của từng nhóm (khi trọng lượng của
gói thuốc G=0,2kg) :
Cho lỗ tạo rạch : nr = qr/G = 1,1/0,2 = 5,5 thỏi
Cho lỗ phá : nf = qf/G = 0,72/0,2 = 4,5 thỏi
Cho lỗ biên: nb = qb/G = 0,65/0,2 = 4thỏi
Chi phí thuốc nổ thực tế cho một chu kỳ đào lò :
Qt=G(nr.Nr+nf.Nf+nb.Nb) =0,2.(5,5.4 + 4,5.32+ 4.20) = 49,2 (kg)
Qt Q thỏa mãn
* Kiểm tra lại chiều dài lỗ khoan dùng cho nạp bua.
(Khi chiều dài thỏi thuốc = 0,2 m)
Với lỗ tạo rạch:
Lr = lr- nr.lth=2,02 – 5,5.0,2 = 0,92 (m)
Với lỗ phá:
Lp = lf - nf.lth=2 – 4,5.0,2 = 1,1(m)
Với lỗ tạo biên :
SV: Vũ Thị Dịu

17

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Lb = lb - nb.lth=2 – 4.0,2= 1,2 (m)
Ta thấy chiều dài nạp bua của tất cả các lỗ khoan đều thỏa mãn điều kiện chiều
dài nạp bua không nhỏ hơn 1/3 chiều sâu lỗ mìn. Do đó các lỗ mìn đảm bảo an toàn

khi nổ
f. Kết cấu lỗ mìn.
Để nâng cao hệ số sử dụng lỗ mìn η ta chọn sơ đồ bố trí kíp nổ nghịch.
Bua mìn có thành phần chính là cát trộn với sét theo tỉ lệ 1 3
Các lỗ mìn biên được nạp phân đoạn để nâng cao hiệu quả tạo biên .
g. Khoảng cách giữa các lỗ mìn trên gương.

- Khoảng cách từ miệng lỗ khoan tạo biên tới biên thiết kế chọn 0.2m
- Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên:

-

bb =
P: là chu vi biên lò không kể nền
P = 2.1,2 + 3,14.2,575 = 10,5 (m)

bb = = 0,6 (m)
Khoảng cách từ miệng các lỗ tạo rạch tới trục đường lò chọn 0,35 m
b=0,2m : khoảng cách giữa 2 đáy lỗ tạo rạch

- Các lỗ khoan phá bố trí ở khoảng giữa các lỗ tạo rạch và lỗ khoan biên là
0,675m
2.2.3. Chọn sơ đồ đấu kíp
Ta chọn sơ đồ đấu kíp nối liết vì sơ đồ này đơn giản. Khi đó dòng điện trong mạch
chính bằng cường độ trong dây kíp.
Tức là:

I=i=

U

(A)
R+nr

Trong đó:

R=ρ.

l
S

U – Hiệu điện thế , V
ρ _ Điện trở suất của dây đồng, ρ =0,0175.10-6 Ωm
L _ Chiều dài dây dẫn chính, l =200m
S _ Tiết diện ngang dây dẫn, chọn loại có S = 0,75mm2
n _ Số kíp nổ lấy bằng số lỗ mìn, n =56 kíp
r _ Điện trở của một kíp, r = 4
Suy ra:
SV: Vũ Thị Dịu

18

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Ω

Vậy I=3,9A > 1A (dòng điện đảm bảo nổ) => Thỏa mãn quy phạm an toàn về dòng
điện khởi nổ.
2.2.4 Các chỉ tiêu khoan nổ mìn
Tốc độ tiến gương sau một chu kì đào:
L1 = η.l = 0,85.2=1,7 (m)
Khối lượng đất đá nguyên khối khi đào ra trong một chu kỳ là:
Vck= l.η.Sđ.µ = 1,83.0,85.16.76.1,05 = 29,9(m3)
Chi phí thuốc nổ thực tế cho 1m3 đất đá:
Chi phí kíp điện cho 1m3 đất đá:
Số mét khoan trong một chu kỳ đào:
Lk= Nrl + Npl + Nbl = 0,92.4 + 1,1.31 + 1,2.19 = 60,58 (m)
Số lượng mét khoan cho một mét đường lò:
60,58:1,53 = 40 (m)
2.2.5 Hộ chiếu khoan nổ mìn

SV: Vũ Thị Dịu

19

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Hình 2.1: Hộ chiếu khoan nổ mìn

Bảng 2.3: Lý lịch lỗ mìn
Thứ tự lỗ

Nhóm lỗ

SV: Vũ Thị Dịu

Chiều sâu Lượng
20

Góc nghiêng

Chiều

Thứ tự nổ

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

mìn

mìn

lỗ mìn
(m)

thuốc nạp
cho một

lỗ mìn
(kg)

lỗ(độ)
Chiếu
bằng

Chiếu
cạnh

1-4

Rạch

2,02

1,1

90

90

0,92

1

5-29

Phá

2

0,89

90

90

1,1

2

30-52

Biên

2

0,8

90

85

1,2

3

53-58

Nền

2,07

0,73

85

85

1,1

4

dài nạp
bua (m)

Bảng 2.4.Thông số khoan nổ mìn
STT

Tên chỉ tiêu, kí hiệu

Đơn vị

Khối lượng

1

Diện tích gương đào

m2

16,76

2

Hệ số kiên cố của đất đá, f

-

6

3

Chiều sâu lỗ mìn trung bình, l

m

2

4

Hệ số sử dụng lỗ mìn η

-

0,85

5

Hệ số thừa tiết diện µ

-

1,1

6

Tiến độ nổ cho một chu kì nổ lck

m

1,7

7

Tổng số lỗ mìn trên gương, N

Lỗ

56

8

Tổng lượng thuốc nổ cho 1 đợt nổ, Q

kg

47,5

9

Tổng lượng kíp cho 1 đợt nổ

cái

56

10

Tổng số mét khoan cho 1đợt nổ, Lk

m

60,58

11

Thể tích đất đá nổ ra cho 1 đợt nổ, Vck

m3

29,9

12

Lượng thuốc nổ đơn vị, q

Kg/m3

1,4

SV: Vũ Thị Dịu

21

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Hình 2.2 : Cấu trúc các lỗ khoan
2.3. Thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn
2.3.1. Sơ đồ thông gió
Để nhanh chóng hòa tan lượng khí độc và nhanh chóng đưa gương vào trạng
thái an toàn ta dùng phương pháp thông gió đẩy.
Sơ đồ thông gió này có nhiều ưu điểm:
+ Tốc độ hòa loãng không khí mạnh.
+ Dễ lắp đặt, vì có thể sử dụng cả ống gió mềm và cứng
+ Hiệu suất quạt cao.

• Sơ đồ thông gió đẩy:

Hình 2.3.Sơ đồ thông gió đẩy
SV: Vũ Thị Dịu

22

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

Quạt gió đặt cách của lò một khoảng 10m, và cách gương đào khoảng L
m
2.3.2. Tính lượng gió cần thiết đưa vào gương
*Theo lượng khí độc, khí nổ:

Qk =

100.lk
d − d o (m3/phút) (2-1)

Trong đó:
Lk_ Lượng khí lớn nhất sinh ra tại gương lò:

lk =

ko .lo .V
Tck .60 (m3/phút) (2-2)

ko _ Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đường lò, ko = 50%
lo _ Lượng khí xuất ra ở gương lò, coi mỏ là mỏ hạng II về khí và bụi nổ ta có
lo = 1,25 m3/phút
V_ Lượng đá nổ ra sau một chu kì:
V = Sd.l.. = 16,76.2.0,85.1,05 = 29,9 (m3)

Thay số vào công thức (3-2) ta được:
lk =

50.1,25.29,9
= 1,9
16.60
(m3/phút)

d _ nồng độ khí độc hại cho phép, d = 0,5% < 1% (khí CH4)
do _ nồng độ khí độc hại cho phép trong không khí đưa vào lò, do = 0%
Thay số vào công thức (3-1) ta được:
Qk =

100.1,9
= 380
0,5 − 0
(m3/phút)

*Theo điều kiện số người lớn nhất tại gương:
= 6.n.k (m3/phút) (2-3)
Trong đó:
n _ số người làm việc lớn nhất tại gương, n = 6 người
k _ hệ số dự trữ, k = 1,5
Thay số vào công thức (2-3) ta được:
= 6.6.1,5 = 54 (m3/phút)
*Theo lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất:
Ssd _ Diện tích sử dụng, Ssd = 16,76 (m2)
t _ Thời gian thông gió tích cực, t = 30 phút
SV: Vũ Thị Dịu

23

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

qtn _ Chi phí thuốc nổ cho 1m2 gương đào, kg
l – Chiều dài đường lò thông gió, ta có lmax = 300 (m), ta chọn l = 300m
qtn = Q/Sd = q.l = 1,4.2 = 2,8 (kg/m2)
Thay số vào công thức (3-4) ta có:
Qn = 7,8.

16,76 3
. 2,8.3002 = 275,2
30
(m3/phút)

=>

Như vậy lưu lượng gió cần thiết đưa vào thông gió là:
Qg= Qmax = Qk = 380(m3/phút)
• Kiểm tra tốc độ gió:
(m/s)
Đối với mỏ hạng II về khí và bụi nổ thì tốc độ gió tối thiểu trong đường lò là:
vmin = 0,15(m/s) 2.3.3. Chọn ống gió và tính năng suất hạ áp
*Chọn ống gió:

Để phụ vụ cho công tác đào thì ta nên chọn loại ống gió mềm.
Đường kính ống gió: d0 = 0,5 (m)
Chiều dài mỗi đoạn ống: lo = 10 (m)
*Tính năng suất quạt:
Qq=p.Qg (m3/phút) (2-5)
Trong đó:
p _ Hệ số tồn thất gió qua đường ống
Qg– Lưu lượng gió cần thiết để thông gió, m3/s
2

1

L
p =  .k .d 0 . . R + 1
ld
3
 (2.6)

Trong đó:
k _ Hệ số nối chặt đường ống, mối nối xấu k = 0,003
do _ Đường kính ống gió, do = 0,5 m
L _ Chiều dài đường lò, L = 300 m
ld _ Chiều dài một đoạn ống, ld = 10 m
R _ Sức cản khí động học của đường ống
R = 6,5.L.

α
d q5

(3-7)

 _ Hệ số sức cản khí động học,  = 0,00045
dq _ Đường kính của quạt, dq= 0,5 m
Thay số vào công thức (3-7) ta được:

SV: Vũ Thị Dịu

24

MSSV: 1321070030


GVHD:Th.S Nguyễn Tài Tiến

Đồ án xây dựng ngầm trong Mỏ

R = 6,5.300.

0,00045
= 3,51
0,52

Thay số vào công thức (3-6) ta được:
2

300
1

p =  .0,003.0,5.
. 3,51 + 1 = 1,05
10

3


Thay số vào công thức (3-5)ta có:
Qq = 1,05.380 = 399 (m3/phút)
*Tính hạ áp quạt :
hq = ht + hđ (mmH20)
(2-8)
Trong đó:
ht _ Hạ áp tĩnh
ht = R.Qq.Qg = 3,51.399.380/602 = 148(mmH20)
hđ _ Hạ áp động
hd =

v 2 .γ k
(3 − 9)
2.g

Trong đó:
v _ Tốc độ gió thoát khỏi ống, m/s
v =Qg/So = 4.380/(3,14.0,52.60) = 32,3 (m/s)
So_ Diện tích tiết diện ống gió: So=3,14.do2/4
k _ trọng lượng riêng của không khí, k = 1,2 kg/m3
g _ gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
Thay số vào công thức (3-9) ta có:
hd =

32,32..1,2
= 64
2.9,8

(mmH2O)

Thay số vào (3-8) ta có : hq = ht + hđ =148 + 64= 212 (mmH20)
VớiQq= 399 (m3/phút) = 6,65 (m3/s) với hq = 212 (mmH20).
Dựa vào năng suất và hạ áp của quạt chọn quạt sao cho nó có năng lực 20% - 30%
phòng khi cần yêu cầu tăng. Ta chọn loại quạt cục bộ VM-5M.
Bảng 2.5: Quạt cục bộ VM-5M
Kiểu
Đường kính bánh Tốc độ quay,
quạt
công tác, mm
v/ph
VM-5M 500
2950

SV: Vũ Thị Dịu

Công suất,
kW
13

25

Lưu lượng,
m3/s
1,5 - 4,5

Hạ áp
mmH2O
45- 212

MSSV: 1321070030