đồ án xây dựng lò bằng

Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................................4
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG.................................................................................5
1.1.Giới thiệu chung về đường lò cần thiết kế....................................................................5
1.1.1.Yêu cầu thiết kế.........................................................................................................5
1.1.2.Tên gọi, chiều dài, công dụng....................................................................................5
1.1.3.Điều kiện địa chất......................................................................................................6
1.2.Chọn vật liệu và kết cấu chống giữ và giả thuyết tính toán áp lực đất đá lên công trình
ngầm 6
1.2.1.Lựa chọn kết cấu chống giữ.......................................................................................6
1.2.2.Lựa chọn giả thuyết tính toán áp lực đất đá lên công trình.........................................7
1.3.Xác định kích thước mặt cắt ngang khi đào..................................................................8
1.4. Bình đồ và trắc dọc của công trình.............................................................................11
CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG.............................................................12
2.1 Sơ đồ đào, hướng đào.................................................................................................12
2.1.1 Lựa chọn sơ đồ đào..................................................................................................12
2.1.2 Lựa chọn sơ đồ thi công...........................................................................................12
2.2 Phương pháp đào........................................................................................................13
2.3.Công tác khoan nổ mìn...............................................................................................13
2.3.1.Lựa chọn thuốc nổ và phương tiện nổ, máy khoan, mũi khoan lỗ mìn.....................13
2.3.2.Tính toán các thông số khoan nổ mìn.......................................................................15
2.3.2.1.Tính lượng thuốc nổ đơn vị (q).............................................................................15
2.3.2.2. Đường kính lỗ khoan (dk).....................................................................................16
2.3.2.3. Số lỗ mìn trên gương (N).....................................................................................16
2.3.2.4. Chiều sâu lỗ mìn (l)..............................................................................................18
2.3.2.5. Tính toán chi phí thuốc nổ...................................................................................21
2.3.2.6. Kết cấu lỗ mìn......................................................................................................23
2.3.2.7. Bố trí các lỗ mìn trên gương................................................................................23
2.3.2.8.Chọn sơ đồ đấu kíp...............................................................................................24

1
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

2.3.3 Hộ chiếu khoan nổ mìn............................................................................................25
2.3.4. Các chỉ tiêu khoan nổ mìn.......................................................................................27
2.4. Công tác thông gió và đưa gương về trạng thái an toàn.............................................29
2.4.1. Sơ đồ thông gió.......................................................................................................29
2.4.2. Tính lượng gió cần thiết đưa vào gương.................................................................29
2.4.2.1. Theo lượng khí độc, khí nổ..................................................................................29
2.4.2.2 Theo điều kiện số người lớn nhất tại gương:.........................................................30
2.4.2.3 Kiểm tra tốc độ gió:..............................................................................................31
2.4.3 Chọn ống gió và tính năng suất hạ áp......................................................................31
2.4.3.1 Chọn ống gió.........................................................................................................31
2.4.3.2 Tính năng suất quạt...............................................................................................31
2.4.3.3 Tính hạ áp quạt......................................................................................................32
2.4.3.4 Đưa gương vào trạng thái an toàn........................................................................33
2.5. Công tác xúc bốc, vận tải...........................................................................................33
2.5.1 Lượng đất đá cần phải vận chuyển trong một chu kì đào lò.....................................34
2.5.2. Chọn thiết bị xúc bốc và vận tải..............................................................................34
2.5.3 Phương pháp xúc bốc..............................................................................................35
2.5.4. Tổ chức trao đổi goòng...........................................................................................35
2.5.5. Tổ chức xúc bốc và tính năng suất thực tế máy xúc................................................36
2.6. Công tác chống lò......................................................................................................37
2.6.1 Thi công neo............................................................................................................37
2.6.2. Thi công bê tông phun............................................................................................39
2.7. Các công tác phụ........................................................................................................43
2.7.1. Chiếu sáng..............................................................................................................43

2.7.2. Treo dây, treo ống...................................................................................................43
2.7.3. Giữ hướng đường lò................................................................................................43
2.8. Thiết lập biểu đồ tổ chức chu kì đào chống lò............................................................43
2.8.1. Khối lượng công việc trong một chu kì...................................................................44
2.8.1.1. Khối lượng công việc khoan nổ mìn....................................................................44
2.8.1.2. Khối lượng công việc xúc bốc, vận chuyển.......................................................44
2
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

2.8.1.3 Khối lượng công tác chống giữ.............................................................................44
2.8.1.4 Khối lượng công tác phụ.......................................................................................44
2.8.2. Số người – ca cần thiết để hoàn thành từng công việc trong chu kì........................44
2.8.3.Thời gian hoàn thành từng công việc trong chu kì...................................................45
2.8.4. Biểu đồ tổ chức chu kì............................................................................................46
2.8.5. Biện pháp an toàn....................................................................................................49
CHƯƠNG 3:CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT......................................................52
3.1.Năng suất lao động.....................................................................................................52
3.2.Năng suất trực tiếp của đội thợ...................................................................................52
3.3.Tiến độ thi công..........................................................................................................52
3.4.Thời gian xây dựng đường lò......................................................................................52
3.5. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.......................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................58

3
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58

Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

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 Nguyễn Tài Tiến đã giúp chúng em
hoàn thành đồ án này. Đồ án bao gồm 3 chương:
Chương I: Khái Quát Chung
Chương II: Thiết kế tổ chức thi công
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.

4

Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Tài Tiến đã giúp đỡ
chúng em trong thời gian làm đồ án này.
Hà Nội ngày 14 tháng 03 năm 2017.
Sinh viên thực hiện
Bùi Quang Đức

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG
1.1. Giới thiệu chung về đường lò cần thiết kế
1.1.1. Yêu cầu thiết kế
- Thiết kế thi công đoạn lò đá dọc vỉa đào trong cát kết
+ Chiều dài 200m
+ Tuổi thọ 18 năm
+ góc dốc 5 ‰
+ Đường lò có dạng tường thẳng vòm bán nguyệt thông số chiều rộng và chiều cao khi sử
dụng là:
Chiều rộng đường lò: B1 = 3570mm
Chiều cao tường

: H=1200mm

1.1.2. Tên gọi, chiều dài, công dụng.
- Tên gọi: Lò đá dọc vỉa
Lò dọc vỉa là đường lò nằm ngang, không có lối thông trực tiếp ra mặt đất, thường
được đào theo phương của vỉa. Lò dọc vỉa gồm lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông gió.
Lò dọc vỉa có thể được đào theo vỉa than, cũng có thể đào trong đá trụ, song song với

phương của vỉa. Loại lò dọc vỉa đào trong đá được gọi là lò dọc vỉa đá.
- Chiều dài: 200m
- Công dụng: Đường lò dọc vỉa có công dụng mở vỉa khai thác, vận chuyển than đồng
thời là nơi gió sạch đi qua
- Yêu cầu:

5
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

+Đảm bảo cho quá trình vận tải không bị gián đoạn cản trở, đảm bảo cho công nhân đi lại
trong đường lò dễ dàng và an toàn.
+Đảm bảo chế độ thông gió theo yêu cầu thiết kế và theo quy phạm an toàn, diện tích tối
thiểu của đường lò phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:
+ Đối với các đường lò vận tải, thông gió cho phần ngầm, diện tích tối thiểu là 4,5 m2 khi
được chống giữ bằng các kết cấu có gân, gờ lắp ghép từ gỗ, bê tông hoặc kim loại.
+ Diện tích tối thiểu là 4m2 nếu được chống giữ bằng các loại đá xây dựng, bê tông cốt
thép, bê tông liền khối.
+ Trong cả 2 trường hợp trên, chiều cao đường lò tối thiểu là 1,9m tính từ đỉnh ray.
1.1.3. Điều kiện địa chất
Công trình nằm trong đá cát kết có các chỉ tiêu sau:
Bảng 1.1 Chỉ tiêu cơ lý của đá cát kết

Tên đất đá

Hệ số kiên cố

Cát kết

10

Trọng lượng thể tích
( T/m3)
2,68

Cát kết: Loại đá phổ biến nhất, chiếm khoảng 53,80%, thường có màu nâu, xám hoặc
đen. Thành phần chủ yếu gồm: thạch anh, allic, Xerixit, Micrôquaxit, Muscôvit,
Apetit..., xi măng gắn kết là sét,Xerixit, Silic, Clorit, Xiđêrit, thạch anh ẩn tính. Cát kết có
cấu tạo phân lớp dày, đôi khi phân lớp xiên, sóng xiên, kiến trúc kiểu xi măng lấp đầy,
tiếp xúc.
1.2.

Chọn vật liệu và kết cấu chống giữ và giả thuyết tính toán áp lực đất đá lên
công trình ngầm
1.2.1. Lựa chọn kết cấu chống giữ
Hiện nay để chống giữ hầm lò người ta thường sử dụng các loại vật liệu sau: Kim
loại, bê tông liền khối, bê tông cốt thép, gỗ, các chất dẻo tổng hợp và một số loại vật liệu
mới khác. Ví dụ trong ngành khai thác than ngƣời ta sử dụng khoảng 55,8% vật liệu kim
loại để chống lò, bê tông cốt thép 25,8%, gỗ 9,2% và các vật liệu khác 9,2%. Trong ngành
khai thác quặng thì vật liệu bê tông và bê tông cốt thép liền khối chiếm khoảng 32,8%, bê
tông phun chiếm khoảng 37%, kết cấu vì neo 15,8%, kim loại 2%, gỗ 8,2% và các loại vật
liệu khác chiếm 5,2%.
Như phần đánh giá gần đúng đặc tính bền của khối đá bột kết có f = 10 và theo yêu cầu
tuổi thọ của công trình là 18 năm. Sơ bộ ta có thể đánh giá được khối đá xung quanh
6
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58

Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

đường lò đào qua là tương đối ổn định, do đó để chống đỡ cho đường lò ta dùng loại kết
cấu chống là vì thép vì neo chất dẻo cốt thép, kết hợp bê tông phun với chiều dài neo
L=1,6m; mạng neo 0,7x0,7m. Neo và 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
Neo chất dẻo cốt thép là loại neo có chất dính kết là chất dẻo. Là loại neo lắp đặt
dễ dàng và là kết cấu chống có hiệu quả cao tương ứng với tuổi thọ lâu bền. Neo chất dẻo
có khả năng mang tải cao trong điều kiện đá cứng và có khả năng mang tải ngay sau khi
lắp đặt ( thời gian đông kết chất dẻo rất ngắn ). Nếu sử dụng chất dẻo đông kết nhanh tại
đáy lỗ khoan, có thể áp dụng biện pháp áp suất trước đối với loại neo dính kết trên toàn
bộ chiều dài thân neo. Kết hợp với bê tông phun tạo nên hệ thống kết cấu chống vững
chắc. Bê tông phun có nhiều ưu điểm như:
+ Làm kết cấu chống có hiệu quả cao hơn hẳn kết cấu chống khác do đặc tính trám các
vết nứt trong đất đá và bảo vệ tạm thời mặt lộ công trình ngầm sau khi khai đào.
+ Nhờ áp lực vữa phun, một phần vữa xi măng có khả năng chui vào các kẽ nứt đá đá bịt
kín đất đá nên tạo đc 1 lớp vở chống nhân tạo xung quuanh biên công trình ngầm.
+ Tạo đc bề mặt nhẵn do đó giảm tổn thất khí động học trong khi thông gió cho đường
hầm, cũng như sự tập trung ứng suất tại những nơi gồ ghề.
+ Có khả năng cơ giới hóa trong thi công bằng các máy phun bê tông nên năng suất cao,
nâng cao tốc tộ thi công vỏ chống công trình ngầm
+ Không cần ván khuôn cốp pha và có tính chống thấm cách nước tốt.

Hình 1.1 Neo chất dẻo cốt thép
7
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

1.2.2. Lựa chọn giả thuyết tính toán áp lực đất đá lên công trình
Có nhiều giả thuyết kinh điển để xác định áp lực nóc khi coi đất đá là môi trường rời. Các
giả thuyết ít nhiều hay được áp dụng ở nước ta cho đến nay là giả thuyết vòm áp lực của
Protodiaconov (1931), giả thuyết của Bierbaumer (1913) và của Tezaghi (1946). Dựa vào
giả thuyết của Protodiaconov, năm 1933 Tximbarevich đã cho rằng: sau khi khai đào hai
bên sườn khoảng trống cũng có thể bị sụt lở. Với những chỉ tiêu cơ lý của đất đá bột kết
như Bảng 1.1, kết quả đánh giá đặc tính bền của khối đá và vì ta chưa biết vị trí chính xác
của công trình trên bình đồ (công trình sâu ở mức nào) thì ta chọn giả thuyết của
Protodiaconov – Tximbarevich.
1.3.

Xác định kích thước mặt cắt ngang khi đào

a) Hình dạng đường lò:
- Việc lựa chọn mặt cắt ngang của đường lò là một trong những giải pháp giúp tăng tốc
độ đào lò. Trong đất đá ổn định cao, nếu chọn mặt cắt ngang hợp lý thì có thể không phải
chống.
- Khi công trình chỉ chịu áp lực nóc là chủ yếu thì ta nên chọn đường lò có dạng hình
vòm, tường thẳng đứng.
- Khi có cả áp lực nóc và áp lực hông đều lớn thì ta nên chọn đường lò có dạng vòm,
tường cong.
- Khi có áp lực từ mọi phía với cường độ gần như nhau thì ta nên chọn đường lò có mặt
cắt ngang hình tròn hoặc hình móng ngựa có vòm ngược.
- Khi có áp lực không đều, đối xứng ở nóc và nền, ta nên chọn đường lò có mặt cắt ngang
là hình elip có trục dài theo phƣơng áp lực lớn.
- Khi đường lò chống bằng gỗ, kim loại bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng thanh thì mặt
cắt ngang hợp lý nhất là dạng hình thang hoặc hình chữ nhật hoặc hình đa giác.
- Hiện nay mặt cắt ngang hình vòm – tường thẳng đứng được sử dụng khá phổ biến
trong các đường lò trong mỏ.Trong đó có 2 loại mặt cắt ngang là vòm bán nguyệt (vòm 1

tâm) và vòm 3 tâm được sử dụng nhiều nhất. Vòm 1 tâm được sử dụng cho các công trình
có tiết diện nhỏ, vòm 3 tâm được sử dụng cho các công trình có tiết diện lớn.

8
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Ta thấy công trình theo yêu cầu thiết kế sẽ chịu áp lực nóc là chủ yếu, áp lực nền sẽ
rất nhỏ, và công trình có tiết diện mặt cắt ngang không lớn. Do đó ta chọn mặt cắt ngang
của đường lò có dạng vòm 1 tâm – tường thẳng đứng.
- Kích thước tiết diện ngang sử dụng của đường lò phụ thuộc vào công dụng của nó, ở
đây đường lò thiết kế có nhiệm vụ vận chuyển đất đá, khoáng sản, đảm bảo thông gió
tốt, và có lối người đi lại an toàn trong đường lò. Do đó việc lựa chọn kích thước đường
lò phải dựa trên cơ sở kích thước, số lượng các phương tiện, thiết bị được sử dụng trong
quá trình khai thác và đảm bảo khoảng cách an toàn theo quy định về an toàn lao động
trong mỏ hầm lò.
- Theo yêu cầu bài toán, đường lò có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt, các thông số
chiều rộng , chiều cao khi sử dụng là:
Chiều rộng đường lò: B1 = 3570mm
Chiều cao tường

: H= 1200mm

b) Quy hoạch không gian

Hình 1.2 Sơ đồ mặt cắt ngang lò dọc vỉa đá

Tính toán tiết diện đào:

- Chiều rộng sử dụng: 3570mm
9
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

- Chiều cao tường: 1200mm
Khi khai đào ta phải kể đến cả chiều dày của kết cấu chống, chiều dày tấm chèn và
khoảng không để kể đến sự dãn nở thêm của đất đá (để đưa tấm chèn vào được dễ dàng
hơn). Vì theo đề bài, đường lò sử dụng kết cấu vì neo neo chất dẻo cốt thép kết hợp bê
tông phun nên chỉ xét đến chiều dầy của lớp bê tông phun.

Trong đó :- Bđ là chiều rộng cần đào
- Bsd là chiều rộng sử dụng của công trình;
- B kcc là chiều rộng kết cấu chống; kết cấu chống bằng bê tông phun có chiều
dầy 5cm; Bkcc= 50mm
=> Bđ = 3570 + 2.50= 3670mm
Để thuận tiện cho việc tính toán ta lấy Bđ= 3700mm và chiều cao tường là H=1200mm
Hđ=hsd+Bkcc
Trong đó: - hđ là chiều cao cần đào
- hsd là chiều cao cần sử dụng; hsd = h + R = 1200+ 1785= 2985 mm
-Bkcc: chiều dày kết cấu chống; Bkcc= 50mm
=> hđ= 2985+50= 3035 mm
Để thuận tiện cho việc tính toán cũng như khai đào, ta lấy hđ = 3100mm
=> Stk= 1200x3700 + (3,14x 18502)/2= 9813325 mm2= 9,81 m2

10
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58

Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Hình 1.3 Sơ đồ mặt cắt ngang khi đào

1.4 . Bình đồ và trắc dọc của công trình

11
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Hình 1.4 Sơ đồ mặt cắt trắc dọc của đường lò

12
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG
2.1 Sơ đồ đào, hướng đào.
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 đựơc lựa chọn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau.
Đào toàn gương hay toàn tiết diện được quyết định bởi 3 yếu tố:

+ Thời gian tồn tại ổn định không chống của khối đá, trong mối liên quan tới hình
dạng và kích thước của CTN.
+ Nhu cầu về thời gian lắp dựng kết cấu chống bảo vệ 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 nhƣ 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 để lắp dựng kết cấu bảo vệ khi đào toàn gương không
tương xứng với thời gian ổn định của khối đá (mối quan hệ với thời gian tồn tại, khẩu
độ thi công).
+ Các trang thiết bị, như xe khoan hoặc sàn công tác không bao quát được toàn bộ
tiết diện (tiết diện lớn so với năng lực của trang thiết bị thi công).
Vì gương đào theo thiết kế có tiết diện 9,81 m 2 và đá có f = 10 nên ta chọn sơ đồ đào toàn
tiết diện.
2.1.2 Lựa chọn sơ đồ thi công.
Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công đường hầm xác định dựa trên các yếu tố
13
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

sau:
+ Mức độ ổn định của khối đá (thời gian lưu không).
+ Diện tích đào của đường hầm
+ Chiều dài của đường hầm
+ Thiết bị thi công công trình
Với đường lò dọc vỉa đào trong đá (cát kết) có chiều dài 200m và tiết diện là 9,81 m 2, ta
lựa chọn sơ đồ thi công hỗn hợp.

2.2 Phương pháp đào.
+ 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 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 pháp bảo vệ 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 của đường hầm.
+ Tiến độ hay tốc độ đào phải đạt được.
Căn cứ vào đường lò dọc vỉa đào qua đá có hệ số kiên cố f = 10, đá có tính dẻo,
chưa biết độ nứt nẻ, hướng nứt nẻ, căn cứ vào trang thiết bị hiện có trong nước 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 tạo biên trước với
phương pháp đột phá là rạch phá hủy.
2.3. Công tác khoan nổ mìn
14
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

2.3.1. Lựa chọn thuốc nổ và phương tiện nổ, máy khoan, mũi khoan lỗ mìn
- Ta đã lựa chọn được loại máy khoan như sau:
Máy khoan SIG PLB 241K và mũi khoan T-Max có d = 42mm của hãng Sandvik.

Ta sử dụng loại thuốc nổ an toàn về khí và bụi nổ. Ta chọn loại thuốc nổ P113 do công ty
hóa chất mỏ sản xuất với đặc tính kỹ thuật sau:
Bảng 2.1. Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ P113
STT
1
2
3

Chỉ tiêu kĩ thuật
Khả năng công nổ, Ps
Sức công phá, W
Mật độ thuốc nổ,γ

Đơn vị
cm3
mm
g/cm3

Thông số
320330
1416
1,11,25

4
Đường kính thỏi thuốc, dt
mm
5
Chiều dài thỏi thuốc,lt
mm
6

Trọng lượng một thỏi thuốc,Gt
kg
Để nổ mìn ta dùng máy nổ mìn của Liên Xô cũ mã hiệu KVP-1/100m. Đăc

32
220
0,2
tính kỹ thuật

như sau:
Bảng 2.2. Đặc tính máy nổ mìn 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:

15
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Bảng 2.3. Đặc tính kíp nổ EDKZ
Số

Thời gian

kíp

chậm

nổ

nổ(ms)

Điện
trở kíp

(Ω)

Đường
kính ngoài
của

Chiều

Dòng điện

dài của

an toàn

kíp(mm)

(A)

72

0,18

1,2

Dòng điện gây
nổ,(A)

1

25

2÷ 4,2

kíp(mm)
7,6

2

50

2÷ 4,2

7,6

72

0,18

1,2

3

75

2÷ 4,2

7,6

72

0,18

1,2

Vòng đột phá trong cùng ta dùng kíp nổ thường bởi vì hang 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 kỹ thuật (nổ nhanh và ít câm).
2.3.2. Tính toán các thông số khoan nổ mìn
2.3.2.1. Tính 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 = 0,1.10=1 kg/m3
fc – Hệ số cấu trúc cuả đất đá trên gương, fc = 1,1
e – Hệ số phụ thuộc vào khả năng công nổ
e=
Trong đó:
380 – Khả năng công nổ của thuốc nổ amonit 62%
Ps – Sức công nổ của thuốc nổ đang dùng (P113), Ps = 320
v – Hệ số sức cản của đá, có kể tới ảnh hưởng của số mặt tự do, với gương có một
mặt tự do ta có:
16
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

v=
kđ – Hệ số ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc, kđ=1

Thay số vào công thức trên ta có:
q= 1 x 1,1 x 1,15 x 2,1 x 1= 2,66 kg/m3
2.3.2.2. 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 + 6 = 38 (mm)
2.3.2.3. Số lỗ mìn trên gương (N)
- Tổng số lỗ mìn trên gương được tính theo công thức sau:
N = Nb + Nf,r
Trong đó:
Nb – Số lỗ mìn biên
Nf,r – Số lỗ mìn rạch phá
- Số lỗ mìn biên: (Nb)
Trong đó:
P là chu vi đường lò, P c.
C là hệ số phụ thuộc hình dạng đường lò, với đường lò hình vòm tường thẳng c =
3,86
Sđ: diện tích đào đường lò, Sđ = 9,81 m2
=> P= 3,86 x = 12,1 m
B là chiều rộng đường lò khi đào, B = 3,7 (m)

bb là khoảng cách giữa các lỗ mìn biên. Khi nổ mìn vi sai bb = 0,5 (m)
=> Số lỗ mìn biên là: N= (12,1 – 3,7 )/0,5 +1 = 18 (lỗ)
17
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58

Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

* Số lỗ mìn đột phá, phá được xác định theo công thức sau:

Trong đó:
q – Lượng thuốc nổ đơn vị.
S – Tiết diện thiết kế đường lò.
Nb – Số lỗ mìn biên.
γb – Chi phí thuốc nổ trên 1m chiều dài lỗ mìn biên trong sự phụ thuộc
vào hệ số kiên cố của đất đá.

γrf – Chi phí thuốc nổ trên 1m chiều dài lỗ mìn nhóm phá.

Trong đó:
dth – Đường kính thỏi thuốc (m)
– Mật độ thỏi thuốc (kg/m3) , g/cm3) =1100 (kg/m3)
ab – Hệ số nạp thuốc trong lỗ mìn biên
af – Hệ số nạp thuốc trong lỗ mìn phá
K1 – Hệ số phân bố ứng suất phụ thuộc vào hệ số công nổ e, e >1, K 1=0,625
Kn – Hệ số nén chặt thỏi thuốc trong lỗ mìn, với đường kính thỏi thuốc như trên thì chọn
Kn=1.
γb =0.785 x 0.0322 x 1100x 0,6 x 0,625= 0.33 (kg/m)
γrf =0,785x0,0322 x 1100 x 0,6 x 1= 0,53 (kg/m)
=>

Nr,f = = 38 (lỗ)

Số lỗ mìn trên gương là: N= Nb +Nr,f = 38+18= 56 lỗ

18

Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

2.3.2.4. 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. 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 tiện 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 phụ thuộc vào:
+Tính chất cơ lí của đất đá.
+Diên tích tiết diện của gương hầm.
+Loại máy khoan.
+Sơ đồ tổ chức công tác.
+Tốc độ đào hầm theo yêu cầu.
Do đó coi chiều sâu lỗ mìn là một chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật cơ bản và được lựa chọn theo
các yếu tố sau :
-

Theo kinh nghiệm

-

Theo tốc độ đào hầm yêu cầu

-

Theo năng suất thiết bị

-

Theo điều kiện phù hợp với bước chống đã thiết kế
19

Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Ở đây ta chọn tính chiều dài lỗ khoan theo năng suất thiết bị. Chiều dài lỗ khoan được xây
dựng trên cơ sở đảm bảo sử dụng hết công suất của các thiết bị khác nhau trong điều kiện
địa chất mỏ ổn định, cung cấp vật tư ổn định và năng suất vận tải thỏa mãn. Khi đó chiều
dài lỗ khoan được xác định theo một chu kỳ đào chống lò.
-

Chọn sơ đồ thi công có công tác khoan nổ mìn, xúc bốc đất đá và lắp dựng khung
vỏ chống được hoàn thành nối tiếp nhau, còn các công tác phụ trợ khác được tiến
hành song song với các công tác chủ yếu hoặc thực hiện riêng không trong cùng
chu kỳ công tác, thì thời gian một chu kỳ được tính theo công thức:

-

Tck = t1 + t2 + t3 + t4 +t5+t6+ t7

Trong đó:
- t1 là thời gian khoan.
Với: N là số lượng lỗ mìn trên gương, N = 56 (lỗ)
l là chiều sâu lỗ mìn
nk số lượng máy khoan làm việc đồng thời trên gương, nk = 1 (cái)
vk là tốc độ khoan, vk = 45 (m/giờ)
- t2 là thời gian nạp mìn
Với:t’: thời gian nạp thuốc cho một lỗ mìn (t=0,1 giờ)
φn: Hệ số làm việc đồng thời của công nhân trong quá trình nạp (φn=0,8)
nn : Số công nhân nạp thuốc đồng thời (nn= 4 người)
- t3 là thời gian thông gió, t3 = 0,5 (giờ)
- t4 là thời gian xúc bốc
k0: Hệ số nở rời của đất đá f=10 nên k0 = 2,2
μ: Hệ số thừa tiết diện (μ= 1,05)
Px: Năng xuất thực tế của máy xúc (Px =10 m3/h)
nx: Số máy xúc làm việc đồng thời (nx=1)
η: Hệ số sử dụng lỗ mìn (η=0,85)

20
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

- t5 - Thời gian chi phí chung cho công tác chống (thời gian khoan neo, cắm neo và

thời gian phun bê tông).
t5 = l. η
Trong đó:
ln – Chiều dài neo.
k1- Hệ số tính đến thời gian chuyển lỗ khoan. k1=1,4.
Nn- Số neo trong 1 vòng, Nn= 9 neo.
tc - Thời gian cắm 1 neo, tc =2 phút = 0,03h ;
Vk - Vận tốc khoan, Vk = 45 m/h;
n - Số máy khoan làm việc đồng thời, n = 1;
a . khoảng cách giữa các neo; a = 0,7.
R1 - Bán kính vòm khi chưa phun bê tông, R1 =1,835m;
R2 - Bán kính vòm sau khi phun bê tông, R2 = 1.785m;
Ht - Chiều cao phần tường, Ht =1,2 m;
dp- Chiều dày lớp bê tông phun, dp=0,05m
kn - Hệ số làm việc không liên tục của máy phun, kn =1,3;
kr - Hệ số rơi vãi khi phun, kr =1,2;
Pm- Năng suất thực tế của máy phun, Pm =6 m 3 /h;
- t6 là thời gian cho công tác chuẩn bị, công tác kết thúc của máy xúc, t 6 = 0,5 0,7
(giờ)
Khi đó chiều sâu lỗ khoan được tính theo công thức:
llk =
lk = 1,65 m
Chiều sâu lỗ mìn là một chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật cơ bản và được lựa chọn theo các yếu tố
sau :
-

Theo kinh nghiệm
21
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58

Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

-

Theo tốc độ đào hầm yêu cầu

-

Theo năng suất thiết bị

-

Theo điều kiện phù hợp với bước chống đã thiết kế.

-

Vì sử dụng thiết bị khoan có công suất lớn là xe khoan và f =10 nên chọn chiều sâu lỗ mìn
hợp lý : 1,65 m.
Chiều sâu của lỗ mìn từng nhóm như sau.
Với nhóm lỗ mìn tạo rạch : Các lỗ tạo rạch khoan nghiêng 75 0 so với mặt phẳng
gương lò và khoan sâu thêm so với các lỗ khoan khác 0,15m
Với nhóm lỗ phá :
Lấy lf = l = 1,65 (m)
Với nhóm lỗ mìn biên :
Các lỗ mìn biên khoan nghiêng 850 so với mặt phẳng gương lò :
lb= 1,65 (m)
2.3.2.5. Tính toán chi phí thuốc nổ
Chi phí thuốc nổ cho một chu kì đào (Q)
Q = q.Sd.l = 2,66.9,81.1,65 = 43,06 (kg)

Trọng lượng thuốc nổ trung bình trên lỗ khoan(qtb):
qtb = (kg)
Nhóm tạo rạch lượng nạp lấy tăng 20%:
qr =1,2.qtb = 1,2.0,77 = 0,92 (kg)
Nhóm lỗ phá :
qf = qtb = 0,77 (kg)
Nhóm lỗ biên giảm 10% :
qb = 0,9.qtb = 0,9.0,77= 0,69 (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 : lấy tròn 5 thỏi
22
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Cho lỗ phá : lấy tròn 4 thỏi
Cho lỗ biên: lấy tròn 3,5 thỏi
Với diện tích đường lò là 9.81 m 2 ta chọn 6 lỗ mìn đột phá (tạo rạch), như vậy còn lại 32
lỗ mìn phá và 18 lỗ mìn tạo biên.
Chi phí thuốc nổ thực tế cho một chu kỳ đào lò :
Qt=G.(nr.Nr+nf.Nf+nb.Nb) =0,2.(5.6 + 4.32+ 3,5.18) = 44,2 (kg)
Ta thấy Qt sấp sỉ Q
Kiểm tra lại chiều dài lỗ khoan dùng cho nạp bua.
(Khi chiều dài thỏi thuốc = 0,2 m)
Với lỗ tạo rạch:
Lb = lr- nr.lth=1,85-5.0,2 = 0,85 (m)
Với lỗ phá:
Lb = lf - nf.lth=1,65-4.0,2 = 0,85 (m)

Vói lỗ tạo biên :
Lb = lb - nb.lth=1,65-3,5.0,2 = 0,95 (m)
2.3.2.6. 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
2.3.2.7. Bố trí các lỗ mìn trên gương
Lỗ mìn biên khoan vượt biên 50mm
Ta chọn khoảng cách giữa các lỗ khoan tạo rạch là 400 (mm).
Các lỗ khoan phá được đặt giữa các lỗ khoan tạo rạch và lỗ khoan biên:
- Khoảng cách giữa hàng lỗ mìn biên tới hàng lỗ mìn công phá đầu tiên là:
Trong đó: ab: hệ số nạp thuốc cho lỗ mìn biên, với mỏ có khí bụi nổ, ta lấy bằng 0,6
: lượng thuốc nổ được nạp bình quân trên 1 m chiều dài cho lỗ biên, được tính
theo công thức:
23
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

Với db = 32 mm = 0,032 m
= 1100 (kg/m3)
K1 là hệ số phụ thuộc vào hệ số công nổ e. e = 1,2 >1, nên k1 = 0,625
=>
qb = q1.fc.v.e.kd (kg)
q1 là hệ thuốc nổ tiêu chuẩn, phụ thuộc vào độ kiên cố của đất đá, f=10 thì q1= 1
fc: hệ số cấu trúc của đá trong gương lò, phụ thuộc đặc tính của đất đá, fc = 1,1
e = 1,2
kd: hệ số ảnh hưởng bởi đường kính thỏi thuốc, kd = 1
v = 1,3 với hai mặt tự do

=> qb = 1.1,1.1,2.1,3.1=1,716 (kg)
m: là hệ số làm gần, m = 1
- khoảng cách từ hàng mìn phá tới hàng mìn tạo rạch là:
Tương tự, af = 0,6
qf tính tương tự như qb, qf = 1,716 (kg)
m=1
Khi bố trí lỗ mìn thì Wb và Wf phải lớn hơn kết quả ta tính được ở trên để khi nổ mìn ở
hàng trong sẽ không gây nổ ở hàng tiếp theo. Ta chọn Wb = 450mm, Wf = 550mm.
2.3.2.8. 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:

24
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58


Đồ án xây dựng công trình ngầm trong mỏ ( lò bằng, lò nghiêng)

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 = 0,75 mm2
n - Số kíp nổ, lấy bằng số lỗ mìn, n = 56 kíp
r - Điện trở của một kíp, r = 4Ω
Suy ra:
Ω
Vậy I = 2,84 A > 1,2 A (dòng điện đảm bảo nổ) => Thỏa mãn quy phạm an toàn về dòng
điện khởi nổ.
2.3.3 Hộ chiếu khoan nổ mìn
Bảng 2.4 Lý lịch các lỗ mìn
Thứ

Loại lỗ

Chiều

Lượng

tự lỗ

mìn

sâu lỗ

thuốc

mìn(m)

nạp cho

mìn

1lỗ (kg)
1-6
7-33
39-56
34-38

Tạo
rạch
Phá
Biên
Nền

Góc nghiêng lỗ (độ)
Chiếu

Chiếu

bằng

cạnh

Chiều

Hệ

dài

số

Thứ

nạp

nạp

tự nổ

bua

1,85

0,92

75

90

0,85

0,67

1

1,65

1,65
1.65

0,77
0,69
0.77

90
85
90

90
85÷ 90
90

0,85
0,95
0,85

0,6
0,6
0,6

2
3
4

25
Nhóm 4 - XDCTN & Mỏ K58