Tài liệu Đồ án thiết kế môn học đào chống lò pdf

Đồ án thiết kế môn học
đào chống lò
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC
ĐÀO CHỐNG LÒ
---***---
Xây dựng đường lò xuyên vỉa mở mỏ vận chuyển bằng băng tải
Số liệu thiết kế:
Chiều rộng băng: 800m
Cung độ vận chuyển xa nhất: 1500m
Lượng than đi qua: Q=900.000T/năm
Thời gian tồn tại: 25 năm
Lượng nước chảy: 30m
3
/năm/100md
Loại mỏ theo khí bụi nổ loại II.
Đoạn lò từ vách sang trụ với các tầng lớp sau:
St
t
Tên đất đá Hệ số, f Chiều dày, m Góc dốc Ghi chú
1 Đất phủ 1 60 18
o
2 Cát kết 7 150 25
o
3 Than 1,5 2,5 25
o
4 Cuội kết 4 120 25
o
5 Sạn kết 6 70 25
o
6 Bột kết 5 80 25

o
Yêu cầu: Thiết kế đường lò xuyên vỉa qua lớp bột kết.
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
2
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Ngành khai
thác khoáng sản là ngành không thể thiếu và hết sức quan trọng trong công cuộc
đất nước đi lên công nghiệp hóa. Mà ngành khai thác than là trong những ngành
được chú trọng nhiều nhất. Do vậy những năm gần đây nước ta xây dựng thêm
nhiều mỏ mới và mở rộng những mỏ hiện có, nhất là vùng mỏ Quảng Ninh. Tuy
nhiên sản lượng khai thác của cả nước hàng năm còn quá nhỏ bé so so với nhiều
nước trên thế giới. Vì vậy việc đẩy mạnh và phát triển ngành than ở nước ta đặc
biệt là các mỏ hầm lò, đang là một nhiệm vụ hết sức quan trọng đối với ngành than
chúng ta.
Môn học Đào chống lò là môn học hết sức quan trọng đối với sinh viên ngành
khai thác mỏ. Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất trong
công tác khai thác hầm lò, giúp cho sinh viên những kĩ sư tương lai đưa ra những
giải pháp hiệu quả nhất, an toàn nhất trong công tác khai thác than hầm lò. Việc
xây dựng hộ chiếu “Đào chống lò” là một trong những công việc quyết định đến
hiệu quả của việc khai thác cũng như mức độ an toàn trong khai thác hầm lò.
Trên đây là những nhân xét sơ bộ về công tác lập hộ chiếu Đào chống lò.
Trong quá trình lập hộ chiếu chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Vì
vậy rất mong được sự góp ý và bổ sung của thầy để em có kinh nghiệm lập hộ
chiếu cho những lần sau.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày 17 tháng 11 năm 2005
Sinh viên thực hiện:
TRẦN CHÍ CÔNG
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49

3
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
Chương I : KHÁI QUÁT CHUNG,XÁC ĐỊNH HÌNH DẠNG KÍCH THƯỚC
ĐƯỜNG LÒ CẦN THIẾT KẾ
1.1 - KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐƯỜNG LÒ CẦN THIẾT KẾ.
1.1.1. Đặc điểm của đường lò cần thiết kế.
Thiết kế tổ chức thi công một đoạn thân giếng nghiêng chính (dốc 16
0
) đi
qua đá sạn kết có hệ số độ kiên cố f = 10 vận chuyển bằng băng tải,chống bằng
khung thép.Chiều dài đường lò là 45m.Thời gian tồn tại là 20 năm.
1.1.2. Đặc điểm địa chất công trình ,địa chất thủy văn khu vực đường lò
thiết kế :
a,Đặc điểm địa chất công trình:
- Đất đá bao quanh đường lò là đất đá trầm tích: sạn kết.Mức độ phân lớp, độ
nứt nẻ trung bình.
- Đất đá cứng có f=10 (được đánh giá theo phương pháp của giáo sư M.M
Prôtôđiakônôv ).
b, Đặc điểm địa chất thuỷ văn.
- Đường lò được thiết kế trong đát đá sạn kết ,tình trạng nước mặt , mức độ
ngậm nước, nước ngầm trung bình.
- Nước thấm trong mùa mưa với mức độ trung bình có thể tạo lưu lượng trong
đường thoát nước khi sử dụng.
- Lượng nước chảy trong đường lò là: 1,15m
3
/h.
1.3.LỰA CHỌN HÌNH DẠNG VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG LÒ
1.3.1. Hình dạng mặt cắt ngang đường lò.
Hình dạng đường lò được lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố.
* Áp lực mỏ tác dụng lên đường lò cụ thể :

- Khi áp lực nóc là chủ yếu thì hình dạng đường lò là hình vòm thẳng đứng(h
1
).
- Khi có áp lực nóc và áp lực hông (P
h
) hình dạng đường lò là hình móng
ngựa(h
2
)
- Khi có áp lực cả ở bốn phía thì hình dạng đường lò là hình tròn (h
3
)
r

r
r

p
NN
p
H
p
p
H
p
p
p
p
h
1

2
h h
3
- Khi áp lực mọi phía không đều nhau, nhưng đối xứng thì chọn đường lò
hình elíp(h
4
);
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
4
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
- Khi áp lực nóc nhỏ ta chọn đường lò hình thang(h
6
) hoặc hình chữ nhật(h
5
).
4
h
h
5 6
h
Trong trường hợp này, đường lò được đào qua lớp đá sạn kết có hệ số độ
kiên cố f = 10 (đát đá cứng), mức độ nứt nẻ trung bình, dung trọng đất đá
)/(60,2
3
mT
=
γ
* Công dụng của đường lò: dùng để vận chuyển khoáng sản bằng băng tải
* Kết cấu vật liệu chống lò: Chống lò bằng thép chữ I
*Thời gian tồn tại của đường lò : 20 năm

Ta sẽ lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang của đường lò là hình vòm tường đứng
một tâm để xây dựng giếng nghiêng chính.
1.3.2 Xác định kích thước tiết diện sử dụng của đường lò.
a. Chọn thiết bị vận tải.
Sản lượng của mỏ một ngày đêm là:
A
ng
=
300
000.900
=3.000 tấn/ngày đêm
(300 là số ngày làm việc trong một năm)
Căn cứ vào chế độ làm việc trong ngày và năng suất cần đáp ứng của băng tải
và để đảm bảo cho việc chuyên chở khoáng sàng và vật
liệu, ta chọn các thiết bị vận tải là băng tải.
Các thông số kỹ thuật của băng tải:
- Chiều rộng của mặt băng tải là: A
1
=1000(mm).
- Chiều rộng của tang dẫn động là:A = 1350 m
- Công suất động cơ : P = 3x200 Kw.
- Động cơ điện tời căng băng P
1
= 4 Kw


H
8
- Mặt cắt ngang của thiết bị vận tải
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49

5
A
A1
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
b. Xác định tiết diện bên trong của khung chống.
* Xác định tiết diện sử dụng.

9
H - MÆt c¾t ngang su dông cña ®uêng lß
n m
B=Bv
A
h1 D
hb
ht
R
Chiều cao sử dụng của đường lò:
h
b
- Chiều cao từ mức nền lò đến mức cao nhất của thiết bị:
h
b
= h
1
+ D , m
Trong đó: h
1
- Chiều cao từ nền đá lát đến mép dưới nhánh không tải của băng
tải
D- Đường kính tang dẫn động của băng tải.

Theo đầu bài chiều cao của băng tải là: h
b
= 1,2 (m)
Chiều rộng bên trong của lò được xác định theo công thức:
Chiều rộng đường lò ở ngang mức cao nhất của thiết bị vận tải (B):
B = m +kA +(k-1).c +n , m
Trong đó: m - Là khoảng cách an toàn phía không đi lại tính từ đá lát đến chiều
cao nhất của thiết bị vận tải: m = 0,4m;
c - khoảng cách an toàn khi thiết bị chuyển động ngược chiều nhau:
c = 0,2m;
n - Khoảng cách an toàn phía người đi lại tính từ nền lò đến chiều
cao 1,8m của : n= 0,8(m) ;
k - Số băng tải trong lò; lò 1 băng tải thì k=1,
A - Chiều rộng băng tải, A=1,0(m).
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
6
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
Ta có: B = 0,4 + 0,8 + 1,0 = 2,2(m)
Từ đó ta tính được diện tích sử dụng của đường lò theo công thức:
Bh
B
S
bsd
..
2
.
2
1
2
+







=
π
, m
2

S
sd
=
2,2.4,114,3.
2
2,2
2
1
2
+






=4,977(m
2
)

Ta chọn: S
sd
=5(m
2
)
1.3.3. Kiểm tra kích thước tiết diện sử dụng theo điều kiện thông gió.
Ta có:
µ
.60.
..
sd
ngd
tt
S
kqA
V
=
Trong đó: A
ngđ
- Lượng than vận chuyển trong một ngày đêm,
A
ngađ
= 3000tấn/ngày đêm
q- Lượng gió cần thiết cho một tấn than khai thác một ngày đêm, giá
trị phụ thuộc vào loại mỏ xếp hạng về khí nổ, với mỏ xếp hạng I thì q=1m
3
/phút
k- Hệ số dự trữ hay hệ số khai thác không đào hào, k=1.45
µ
- Hệ số thu hẹp tiết diện đường lò

µ
= 1
V
tt
- tốc độ gió thực tế trong lò , m/giây
v
min
- tốc độ gió nhỏ nhất cho phép , m / giây
v
max
- tốc độ gió lớn nhất cho phép , m / giây
S
sd
- diện tích sử dụng của đường lò: S
sd
=5(m
2
)
Vậy ta có: V =
1.60.5
45,1.1.3000
=14,5(m/s)
Nếu với sản lượng là 3000(T/ng,d) thì không đảm bảo thông gió vì vậy ta phải
giảm sản lượng khai thác xuống còn 1500(T/ngày,đêm)
Ta có: V =
1.60.5
45,1.1.1500
=7,25(m/s)
Tốc độ gió tính được thoả mãn điều kiện
V

min
< V< V
max
Đường lò vận chuyển, V
max
=8(m/s)
Mỏ hạng I về khí và bụi nổ V
min
= 0,15(m/s)
Kết quả tính cho thấy tiết diện sử dụng tính thoả mãn điều kiện thông gió.
1.3.4. Lựa chọn loại hình vật liệu chống giữ và xác định sơ bộ kích thước
kết cấu chống.
Dựa trên đặc điểm về địa chất,thời gian tồn tại và công dụng
đường lò.Ta sẽ sử dụng kết cấu chống cố định là khung chống hình
vòm tường đứng làm bằng thép chữ I.
1.3.5. Xác định kích thước tiết diện đòa của đường lò:
- Chiều rộng bên ngoài cột chống: B
ng
=B
v
+ 2h
ch
+ 2h
c
; m
- Chiều cao bên ngoài khung chống:
cch
v
tng
hh

B
hh
+++=
2
, m ;
Trong đó: h
c
- chiều dày chèn, h
c
=0,05m.
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
7
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
h
ch
- Chiều cao mặt cắt ngang thép đã chọn
Vì ta chọn loại thép chữ I có h
ch
= 0,09(m)
h
t
- Chiều cao tường lò tính tư nền lò.
Đối với đường lò sử dụng băng tải thì h
t
=h
tk
Vì k=1 nên h
t
=h
tk

=

1,65(m)
B
v
- Chiều rộng chân vòm
Do h
t
>h
b
nên B
v
=B=2,2(m)
Vậy: - B
ng
= 2,2 + 2.0,09 + 2.0,05 =2,48(m).
- h
ng
= 1,65 + 0,09 + 0,05 =1,79(m)
Ta có diện tích bên ngoài khung chống
ngbng
ng
ng
Bh
B
S ..
2
.
2
1

2
+






=
π
S
ng
=
48,2.79,114,3.
2
48,2
2
1
2
+






= 6,877(m
2
)
Ta chọn S

ng
=6,9
Từ đó ta cũng tính được diện tích đào, S
đ
S
đ
=S
ng
=6,9(m
2
)
Chương II: THIẾT KẾ THI CÔNG
I - CÔNG TÁC KHOAN NỔ MÌN.
1.Lựa chọn loại thiết bị và loại thuốc nổ.
1.1.Thiết bị.
- Máy khoan: Sử dụng loại máy khoan cầm tay TTR-18, dùng máy nén khí đặt
ngoài cửa. Đường kính lỗ khoan 40mm, dùng choòng khoan dài 1,4(m), mũi khoan
do Trung Quốc sản xuất.
- Máy nổ mìn: Máy BMK1-100M, có điện trở R
Ω≥
200
1.2.Vật liệu nổ
+ Thuốc nổ: Dùng loại thuốc nổ an toàn AH-1 do công ty hoá chất mỏ cung
cấp. Các đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ AH-1:
- Khả năng công nổ: 250
÷
260cm
3
- Sức công phá: 10mm
- Mật độ: 0,95

÷
1,1g/cm
3
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
8
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
- Tốc độ nổ: 3,6
÷
3,9km/s
- Đường kính: 36mm
- Chiều dài: 0,25m
- Trọng lượng thỏi thuốc: 0,2kg
+ Kíp nổ: Dùng điện vi sai có độ châm nổ 25ms, mã hiệu EDKZ số 1
- Điện trở kíp: 1,8
÷
3,0
Ω
- Đường kính ngoài: 7,2mm
- Chiều dài: 72mm
+ Dây điện:
2.Tính chọn thông sô khoan nổ mìn.
2.1.Đường kính của lỗ khoan, d
k
Đường kính lỗ khoan được chọn trên cơ sơ của đường kính thỏi thuốc cộng với
phân hở.
d
k
= d
t
+ (4

÷
5)
d
t
- Đường kính của thỏi thuốc: d
t
=36mm.
vậy d
k
= 36 + 4 =40mm
2.2. Chỉ tiêu thuốc nổ, q
Là lượng thuốc nổ tính bằng kg đủ để phá vỡ 1m
3
đất đá ra khỏi nguyên khối
q = q
1
. v . e . k
d
. k
c

Trong đó: q
1
- Lượng thuốc nổ tiêu chuẩn.
q
1
= 0,1f khi f=5 thì q
1
= 0,5
v- Hệ số nén ép của đất đá được chọn tuỳ thuộc vào số mặt phẳng tự

do. Đối với đất đá có 1 mặt thoáng(tự do): v =
d
S
5,6
S
d
- Tiết diện thiết kế, S
d
=6,9(m
2
)
e- Hệ số dự trữ năng lượng: e =
P
P
d
P
đ
- Khả năng công phá của thuốc nổ điamit 62% :P
đ
=380cm
3
P- Khả năng công nổ của thuốc nổ của thuốc AH1:P=260cm
3
k
d
- Hệ số kể đến ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc.
Ta chọn :
1
≈
d

k
f
1
- hệ số cấu trúc của đất đá:f
1
=1,1
Như vậy ta có:
q = q
1
. v . e . k
d
.k
c
= 0,5.1,1
9,6
5,6
.
.
260
380
1=2(kg/m
3
)
2.3. Tính toán số lỗ khoan, N
Trong nổ mìn phá gương, ta bố trí 4 nhóm nổ khác nhau:
1- Nhóm nổ đột phá.
2- Nhóm nổ phá.
3- Nhóm nổ biên.
Sơ đồ bố trí các lỗ khoan
2.3.1.Số lượng lỗ mìn biên, N

b
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
9
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
Sử dụng máy khoan IIR-18 để tạo các lỗ khoan có đường kính phù hợp:
d
k
=40mm
Công thức tính:
N
B
=
1
+
b
P
Trong đó: B - Chiều rộng đường lò: B = B
ng
=2,48 m
P - Chu vi của các lổ mìn biên:
Vì khoảng cách giữa lỗ mìn biên với mép ngoài đường lò là 0,15(m)
Nên P =
)15,0(2)15,0
2
.(
−+−
ng
ng
h
B

π
=
π
(1,24 - 0,15) + 2.(1,79- 0,15) =6,6(m)
b- Khoảng cách giữa các lổ mìn biên với nhau
Ta chọn b = 0,4(m)
Vậy: N
B
=
1
5,0
6,6
+
= 14,2(lỗ)
Chọn N
B
=14(lỗ)
2.3.2.Số lượng lỗ mìn nổ phá, đột phá .
Công thức tính:
N
p
=
γ
γ
oBd
NSq ..
−
Trong đó: q- Chỉ tiêu thuốc nổ:q= 2(kg/m
3
)

S
đ
- Tiết diện thiết kế: S
d
= 6,9(m
2
)

γ
- Lượng thuốc nổ cho 1m dài lỗ mìn theo đường kính thỏi thuốc.
γ
∆=
..
4
.
2
ka
d
t
π
, kg/m
d
t
- Đường kính lỗ khoan: d
t
= 0,036(m)
a- Hệ số nạp mìn: a = 0,5
÷
0,65; ta chọn a=0,6
k- Hệ số nén chặt của thuốc khi nạp: k=0,9

∆
- Mật độ của thuốc nổ:
∆
=1100(kg/m
3
)
→
γ
4
9.0.1100.6,0.036,0.14,3
2
=
≈
0,6 (kg/m)
o
γ
- Lượng thuốc nổ cho 1m dài lỗ mìn biên.
o
γ
=
∆
..
4
.
1
2
ka
d
b

t
π
, kg/m
k
1
- Hệ số phân bố ứng suất, vì e>1 nên k
1
= 0,625
a
b
- Hệ số nạp mìn ở lỗ mìn biên: a
b
= 0,4
÷
0,55
Ta chọn a
b
= 0,5
γ
o
4
625.0.1100.5,0.036,0.14,3
2
=
= 0,38 (kg/m)
Như vậy: N
p
=
6,0
38,0.159,6.2

−
=14,23
Lấy N
p
=14(lỗ)
→
Tổng số lỗ mìn trên toàn gương, N
N = N
B
+ N
P
= 14 + 14 = 28(lỗ)
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
10
Trường đại học Mỏ-Địa chất Đồ án đào chống lò
2.4.Tính chọn chiều sâu lỗ khoan, L
k
Chiều sâu lỗ khoan được tính dựa vào các tính chất:
- Hệ số kiên cố của đất đá: f=5 có độ ổn định và độ cứng trung bình nên sư
dụng lỗ khoan có chiều dài tương đối khoảng 1,2-1,4(m).
- Trang thiết bị khoan: Sử dụng loại máy khoan cầm tay TTR-18. Đường
kính lỗ khoan 40mm, dùng choòng khoan dài 1,4(m).
- Diện tích gương: L
k
=
d
S5,0
=0,5
88.6
=1,3(m)

Ta thấy với lỗ khoan có chiều sâu L
k
=1,3(m) phù hợp với các tính chất trên.
Tổng kết tính chọn thông số lỗ khoan, nổ mìn
- Chiều sâu 1 lỗ khoan: L
k
=1,3(m)
- Chỉ tiêu thuốc nổ AH-1: q=2(kg/m
3
)
- Tổng số lỗ khoan trên gương: N =28(lỗ)
- Đường kính của một lỗ khoan:d
k
=40(mm)
2.5. Bố trí lỗ khoan trên gương.
Toàn bộ số lỗ khoan được chia thành 4 nhóm và được bố trí trên hình (h11)
* Nhóm lỗ mìn nổ đột phá:
Ta bố trí 4 lỗ(1
÷
4) góc nghiêng so với gương lò:
ϕ
=80
o
và dài hơn so với các
lỗ khoan khác theo phương thẳng đứng là 20cm.
Chiều dài lỗ mìn nổ đột phá;
L
đp
=
o

80sin
2,03,1
+
=1,52(m)
* Nhóm lỗ mìn nổ phá:
Ta bố trí 10 lỗ (7
÷
14); Theo phương thẳng đứng so với mặt gương có chiều
dài thực bằng chiều dài lỗ khoan thiết kế: L
p
=L
k
=1,3(m)
* Nhóm lỗ mìn tạo biên.
Ta bố trí 14 lỗ mìn(15
÷
28); Các lỗ mìn được khoan nghiêng so với gương là
83
o

nên chiều dài của lỗ khoan này là L
b
=
0
83sin
3,1
=1,31(m)
Ta có sơ đồ bố trí lỗ khoan trên gương
Nguyễn Anh Đức Lớp khai thác A-K49
11