Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ

Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ MỤC LỤC 2.2.3. Tính toán áp lực. ...........................................................................29 2.2.4. Tính toán kết cấu chống, hộ chiếu chống. ....................................33 LỜI NÓI ĐẦU Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đòi hỏi nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng lớn. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngành khai thác khoáng sản nói chung và ngành khai thác than nói riêng cũng có những mức tăng trưởng vượt bậc do đó sản lượng than ngày càng tăng, do đó cần phải đẩy mạnh công tác đào lò chuẩn bị để phục vụ khai thác. Sau thời gian học tập tại trường Đại học Mỏ - Địa chất, chuyên ngành Xây dựng công trình ngầm & mỏ, được sự giúp đỡ của cơ sở thực tập là công ty cổ phần than Mông Dương và tập thể thầy, cô giáo trong bộ môn Xây dựng công trình ngầm & mỏ, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS.Nguyễn Tài Tiến, em đã hoàn thành bản đồ án: “Thiết kế thi công lò xuyên vỉa mức -250 khu Đông đoạn đào qua đá cát kết có hệ số kiên cố f = 86 ÷ , công ty cổ phần than Mông Dương”. Bản đồ án gồm bốn chương : - Chương 1 - Khái quát chung - Chương 2 - Thiết kế kỹ thuật - Chương 3 - Thiết kế thi công - Chương 4 - Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Sinh viên Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 2 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ Nguyễn Thị Tuyết Mai CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.Giới thiệu chung về mỏ than Mông Dương 1.1.1.Vị trí địa lý Khu mỏ than Mông Dương thuộc phường Mông Dương thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh. Khu thăm dò nằm về phía Đông - Đông Bắc thị xã Cẩm Phả, cách thị xã Cẩm Phả khoảng 10km. Mỏ gồm 2 khu: khu Trung tâm và khu Đông Bắc. Từ trước đến nay đây vẫn là 2 khu riêng biệt. Trong quá trình thăm dò và khai thác 2 khu vẫn tiến hành thăm dò và khai thác riêng. Về đặc điểm địa chất, sự tồn tại và hình thái của 2 khu có những nét không đồng nhất, được ngăn cách bởi đứt gãy Mông Dương và đứt gãy D- D. a. Khu Trung tâm Phía Bắc giáp sông Mông Dương. Phía Tây và Tây Nam giáp các mỏ than Cao Sơn, Khe Chàm. Phía Nam giáp khu bãi thải Bắc Cọc Sáu, Khu Quảng Lợi. Phía Đông giáp khu Đông Bắc Mông Dương. Diện tích khu Trung Tâm Mông Dương: 6km2. Khu Trung Tâm Mông Dương nằm trong giới hạn tọa độ: X = 28.500 ÷ 30.500 Y = 428.500÷ 433.000 Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 3 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ Theo hệ tọa độ nhà nước năm 1972. b. Khu Đông Bắc Phía Bắc giáp biển. Phía Tây giáp khu Trung Tâm. Phía Nam giáp sông Mông Dương. Phía Đông giáp biển. Diện tích khu Đông Bắc Mông Dương: 5 km2 . Khu Trung Tâm Mông Dương nằm trong giới hạn tọa độ: X = 28.000 ÷ 32.500 Y = 430.800÷ 434.100 1.1.2.Địa hình Địa hình khu Mông Dương là các đồi núi liên tiếp nhau, điểm cao nhất của địa hình ở khu trung tâm có độ cao +165m và điểm thấp nhất là lòng sông Mông Dương. Sông Mông Dương chảy dọc khu thăm dò và bao quanh ở phía Tây và Tây Bắc khu mỏ. Địa hình ở đây bị phân cắt mạnh bởi hệ thống suối, các suối đều tập trung đổ ra sông Mông Dương. Có hai dải núi chảy theo hướng Đông Tây, thấp dần từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam, độ dốc các sườn đồi từ 15o ÷ 35o. Hiện tại nơi thấp nhất có độ cao -15m (đáy moong), nơi cao nhất đạt đến gần 170m. Ở phía Nam và Đông Nam địa hình nguyên thuỷ bị đào bới do khai thác lộ vỉa và lộ thiên của các xí nghiệp khai thác than trong khu vực. Phần Trung Tâm khu mỏ địa hình nguyên thuỷ còn nguyên vẹn, phần lớn diện tích được phủ bởi thảm thực vật là cây keo. Một phần diện tích ở phía Nam là bãi thải của mỏ Cao Sơn. Do ảnh hưởng của quá trình khai thác lộ thiên và hầm lò một số nơi mặt địa hình bị rạn nứt và sụt lún, các khe suối nhỏ bị vùi lấp đã tạo điều kiện cho nước mặt, nước mưa ngấm xuống bổ sung cho nước dưới đất và chảy vào khu vực khai thác hầm lò. Địa hình khu Đông Bắc Mông Dương gồm các đồi núi thấp dạng bát úp, sườn núi thoải từ 25o ÷ 30o, độ cao của đỉnh núi từ 50 ÷ 100m, có nhiều thung lũng nhỏ và hẹp là phần hạ lưu của sông Mông Dương tạo thành. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 4 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ Các khe suối trong vùng có đặc điểm dốc và ngắn, nên nước mặt thoát nhanh chóng và dễ dàng. Hầu hết các suối chỉ có nước về mùa mưa, mùa khô lòng suối khô cạn, nước chỉ còn ở dạng thấm rỉ. Trong khu thăm dò có sông Mông Dương chảy qua, lòng sông rộng, chiều sâu mực nước tại các lạch dao động từ 2÷ 5m và chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thuỷ triều. Mực nước thuỷ triều dao động từ 3,50÷ 4,20m. Vì vậy rất thuận tiện cho giao thông đường thuỷ và xây dựng các cảng than nội địa. 1.1.3.Khí hậu và thảm thực vật Khu Mông Dương nói riêng, thị xã Cẩm Phả nói chung nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm chia thành 2 mùa rõ rệt. - Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10. - Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Nhiệt độ không khí hàng năm cao nhất vào tháng 6 đến tháng 8. Nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1 và tháng 2. Lượng mưa hàng năm thay đổi từ 1361,3mm đến 2868,8mm, trung bình 1755,85mm. Lượng mưa chủ yếu tập trung vào mùa mưa chiếm từ 80% đến 92%, điều này ảnh hưởng lớn đến công tác thi công các công trình địa chất. Thảm thực vật trong khu thăm dò gồm các loại cây cỏ, cây dây leo, cây lấy gỗ, cây tre, cây dóc và các loại cây dương sỉ. Xong thảm thực vật trên đã bị phá hết. Thay thế các loài cây rừng là các loại cây trồng: Keo tai tượng, bạch đàn, thông. Các loại cây này có đường kính φ = 5÷ 25cm, cao từ 0,5÷ 20m. Thảm thực vật nhân tạo này đã dần dần thay thế thảm thực vật tự nhiên, tạo môi trường sinh thái tốt, phục vụ cho đời sống con người và các ngành công nghiệp khác. 1.1.4.Giao thông vận tải Khu thăm dò có hệ thống đường sá, hệ thống giao thông rất thuận tiện. Đường bộ từ trung tâm khu mỏ ra đường 18A, chạy ra cảng than Cửa Ông, cảng Khe Rây, đi các nơi khác trong tỉnh và cả nước. Trung tâm khu Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 5 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ mỏ có đường sắt vận chuyển than từ mỏ Mông Dương ra cảng Cửa Ông dài 5km. Khu mỏ nằm sát ngay sông Mông Dương, chảy ra biển, do đó giao thông đường thuỷ rất thuận tiện, bằng phương tiện tàu, thuyền, sà lan chạy từ cửa sông Mông Dương ra cửa biển Bái Tử Long đi Hòn Gai, Hải Phòng, đến các cảng biển trong nước và Quốc tế. 1.1.5.Tình hình dân cư, kinh tế, chính trị Công ty cổ phần than Mông Dương - TKV tiền thân là mỏ than Mông Dương được thành lập từ ngày 01 tháng 4 năm 1982. Khu mỏ than Mông Dương thuộc phường Mông Dương, phường có diện tích 119.83 km2. Dân số năm 1999 là 13040 người mật độ đạt 109 người/ km, trên địa bàn chủ yếu là người Kinh sinh sống ngoài ra còn có các dân tộc thiểu số như Dao, Sán dìu... Người Kinh chủ yếu là cán bộ công nhân viên của mỏ và con em cán bộ công nhân viên mỏ đang làm việc hoặc đã nghỉ hưu. Về chính trị: Dưới sự lãnh đạo của Đảng và Nhà Nước đời sống vật chất tinh thần của nhân dân không ngừng được nâng cao, văn hóa, giáo dục, xã hội không ngừng được phát triển. 1.2.Khái quát về mỏ 1.2.1.Hiện trạng khu mỏ Mỏ Mông Dương đã được khai thông bằng 2 giếng đứng trung tâm từ mặt bằng +18(giếng chính) và +6,50(giếng phụ) đến mức -97,50. Mức vận tải chính -97,50 đã có hệ thống sân ga vận tải 2 phía và các lò vận tải chính các cánh đến các khu khai thác. Các khu khai thác được chuẩn bị theo kiểu tầng chia phân tầng và khấu dật từ biên giới về thượng trung tâm. Hiện nay mỏ đang khai thác và chuẩn bị khai thác các vỉa từ I(12) ÷ K(8) thuộc khu trung tâm. Khu Đông bắc đang cải tạo và đào mới một số đường lò để chuẩn bị khai thác các vỉa 10, 9, 8. 1.2.2.Chế độ làm việc Chế độ làm việc của mỏ được xác định theo luật lao động và chế độ làm việc chung của ngành than là làm việc không liên tục( nghỉ chủ nhật và ngày lễ ). Số ngày làm việc trong năm: 300 ngày. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 6 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ Số ca làm việc trong ngày: 3 ca. Số giờ làm việc trong ca: 8 giờ. 1.2.3.Trữ lượng mỏ a. Khu Trung tâm Mông Dương Trữ lượng tài nguyên theo tiêu chuẩn nhà nước( từ lộ vỉa ÷ -550m): Tổng trữ lượng tài nguyên: 96.932,57 ngàn tấn; Trữ lượng tài nguyên theo tiêu chuẩn than Việt Nam( từ lộ vỉa ÷ -550m): Tổng trữ lượng tài nguyên: 101.465,82 ngàn tấn; Trữ lượng tài nguyên theo tiêu chuẩn nhà nước ( từ lộ vỉa ÷ đáy tầng than): Tổng trữ lượng tài nguyên: 213.350,87 ngàn tấn; Trữ lượng tài nguyên theo tiêu chuẩn than Việt Nam ( từ lộ vỉa ÷ đáy tầng than): Tổng trữ lượng tài nguyên: 218.017,45 ngàn tấn; b. Khu Đông Bắc Mông Dương Trữ lượng tài nguyên theo tiêu chuẩn nhà nước ( từ lộ vỉa ÷ -300m): Tổng trữ lượng tài nguyên: 20.584,25 ngàn tấn; Trữ lượng tài nguyên theo tiêu chuẩn than Việt Nam ( từ lộ vỉa ÷ -300m): Tổng trữ lượng tài nguyên: 23.795,41 ngàn tấn; 1.3.Giới thiệu chung về công trình thiết kế 1.3.1.Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn khu vực thiết kế 1.3.1.1.Điều kiện địa chất Đá của tầng chứa than gồm: Cát kết, sạn kết, bột kết, sét kết và các vỉa than chúng nằm xen kẽ nhau. Các lớp đá có độ gắn kết rắn chắc, thuộc loại đá bền vững. Các lớp đá có thể nằm đơn nghiêng với góc dốc biến đổi từ 20o đến 40o, tạo nên các cánh của nếp uốn. Nhìn chung các lớp đá có đặc điểm và tính chất cơ lý như sau: Sạn kết: Thường có màu xám sáng, chiếm tỷ lệ trung bình 7% trong địa tầng, phân bố chủ yếu ở khoảng giữa địa tầng các vỉa than, chiều dày biến đổi từ 1,5m đến 7m. Thành phần chủ yếu là các hạt thạch anh được Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 7 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ gắn kết bằng xi măng silic bền vững, rất rắn chắc , chỉ số RQD biến đổi từ 30 % đến 75%. Cát kết: Thường có màu xám tro, xám sáng , cấu tạo phân lớp dày, đôi nơi cấu tạo khối, kẽ nứt phát triển, chỉ số RQD biến đổi từ 25% đến 75%, càng xuống sâu chỉ số RQD càng tăng. Chiều dày biến đổi phức tạp từ 0,5m đến 15m, cá biệt có những lớp chiều dày đến 40m duy trì khá liên tục theo cả đường phương và hướng dốc, hạt từ mịn đến thô được gắn kết bằng xi măng silíc. Các lớp cát kết ở khu trung tâm Mông Dương có độ bền cao hơn khu đông bắc Mông Dương. Trong các mặt cắt loại đá này ở khu Mông dương chiếm tỷ lệ trung bình 42%, khu Đông Bắc Mông Dương chiếm khoảng 30% cột địa tầng. Các lớp cát kết thường nằm ở khoảng giữa hai vỉa than. Bột kết: Màu xám tro, xám đen chiếm tỷ lệ trung bình, ở khu Trung tâm Mông Dương chiếm 39%, khu Đông Bắc Mông Dương chiếm 46% trong địa tầng, thành phần chủ yếu là các khoáng vật sét và các hạt thạch anh hạt mịn, được gắn kết bằng keo silíc rắn chắc. Trong đới phong hóa chỉ số RQD biến đổi từ 30% đến 60%, càng xuống sâu chỉ số RQD càng tăng. Cấu tạo phân lớp dày đôi nơi có dạng khối đặc xít. Các lớp ở khu Trung tâm Mông Dương thường có độ bền cao hơn khu Đông Bắc Mông Dương. Chiều dày các lớp bột kết biến đổi rất phức tạp từ 0,3m đến 35m và thường nằm gần vách trụ các vỉa than. Sét kết và sét than: Màu xám đen, ở khu Trung tâm Mông Dương chiếm tỷ lệ khoảng 6%, khu Đông Bắc Mông Dương chiếm tỷ lệ 0,74% trong địa tầng. Cấu tạo phân lớp mỏng là chủ yếu, chỉ số RQD biến đổi từ 0% đến 5% chiều dày lớp biến đổi từ 0,3m đến 3m, cục bộ có nơi lên đến 10m. Các lớp sét thường nằm sát vách trụ các vỉa than, thuộc loại đá nửa cứng đến cứng, nhiều lớp mềm dẻo. Trong quá trình khoan thăm dò loại đá này thường bị trương nở làm cho đường kính các lỗ khoan bị hẹp lại gây khó khăn cho công tác thi công , đồng thời ở nóc các lò khai thác lớp này thường sập cùng với quá trình khai thác than. 1.3.1.2.Đặc điểm địa chất thủy văn a. Nước sông Nằm tiếp giáp với khu mỏ ở phía bắc là sông Mông Dương, chiều dài khoảng 7 km, bắt nguồn từ phía tây nam khu thăm dò. Lòng sông ở khu Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 8 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ vực thăm dò rộng 30 ÷ 50m, khá bằng phẳng, được lắng đọng các vật liệu cát, cuội sỏi, các hòn tảng đá của các mỏ khai thác lộ thiên vận chuyển ra. Sông Mông Dương là nơi tiếp nhận nước trong và ngoài khu mỏ đưa ra biển. Theo trạm hải văn Cửa Ông mực nước sông Mông Dương phần hạ lưu chịu ảnh hưởng của nước thuỷ triều, mực nước thuỷ triều lớn nhất là 5,0m, nhỏ nhất 1,0m, chênh nhau đến 4,0m. Về mùa mưa sông Mông Dương thường gây ra lũ, nước đục, chảy xiết, vận chuyển theo nhiều bùn cát, cuội sỏi, đá dăm, nhưng cũng chỉ sau vài giờ trời tạnh mưa nước sông lại trở lại bình thường. Nước sông Mông Dương có thể là nguồn cung cấp cho nước dưới đất chảy vào giếng mỏ Mông Dương. b. Nước suối Hệ thống suối bắt nguồn từ phía nam khu mỏ chảy theo hướng bắc đổ ra sông Mông Dương gồm các suối Vũ Môn, suối Mông Dương, đây là các suối lòng hẹp, dốc, có nước chảy quanh năm. về mùa khô lưu lượng thay đổi từ 10 đến 100l/s, chủ yếu là do nước từ các bãi thải, các moong khai thác trong khu thăm dò cung cấp, về mùa mưa lưu lương thay đổi từ 100 đến 500l/s, chủ yếu là do nước mưa cung cấp. Sau trận mưa rào to từ 30 phút đến 1 giờ lượng nước tăng rất nhanh, hình thành dòng lũ chảy xiết cuốn theo đất đá thải, ngừng mưa từ 1 đến 3 giờ lưu lượng và vận tốc dòng nước giảm dần. Nguồn cung cấp cho nước suối chủ yếu là nước mưa và một phần nhỏ nước dưới đất. Kết quả phân tích thành phần hoá học nước trước đây ở các suối trong khu mỏ cho thấy: Tổng độ khoáng hoá (M) < 0,500 g/l. Độ PH từ 4,3 đến 7,3, trung bình 6,5 thuộc loại nước nhạt, axít yếu. Tổng độ cứng biến đổi từ 0,15-14.58 độ đức thuộc loại nước rất mềm đến mềm. Loại hình hoá học của nước chủ yếu là Bicacbonat Clorua, Sunfat, Natri, Canxi, có khả năng ăn mòn cacbonat (bê tông). Kết quả phân tích gần đây nhất cho thấy thành phần hoá học của nước đã có sự biến đổi rất nhiều. Độ PH của nước từ 3,6 ÷ 6,2, nước thuộc loại axít yếu đến axít mạnh, loại hình hoá học của nước chủ yếu là Sunphát - Clorua Natri. Nguyên nhân dẫn đến thành phần hoá học của nước biến đổi là do quá trình khai thác nước từ các lò khai thác, bãi thải chảy trực tiếp ra các nhánh suối. Bản thân nước trong các lò khai thác và bãi thải chảy qua Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 9 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ các lớp đá và vỉa than có chứa các khoáng vật Sunfua (Fe2S), những khoáng vật này bị ôxy hoá làm tăng hàm lượng ion H+ và ion S04-- trong nước dẫn đến nước có tính axít và khả năng ăn mòn axít của nước tăng theo. c. Các khối nước mặt: Nước trong các moong khai thác lộ thiên gồm một số moong nhỏ đã khai thác và đang khai thác vỉa 9, vỉa 10. Hiện tại nước trong các moong này thường xuyên được bơm tháo cạn nên không ảnh hưởng đến quá trình khai thác hầm lò ở phía dưới. Tóm lại đây là những moong có dung tích lớn khả năng dự trữ nước nhiều đặc biệt là mùa mưa. Nước mặt chứa ở các moong này có quan hệ mật thiết với hệ thống nước ngầm phía dưới và ảnh hưởng không nhỏ tới hệ thống lò khai thác phía dưới nếu không được chèn lấp tốt. d. Nước trong trầm tích Đệ Tứ (Q): Trầm tích Đệ Tứ trước đây bao phủ hầu hết diện tích khu mỏ, hiện tại trầm tích đệ tứ chỉ còn tồn tại một phần diện tích ở phía bắc, phần trung tâm và các thung lũng sông suối trong khu mỏ. Còn các chỗ khác lớp phủ đệ tứ đã được bốc xúc đi nơi khác để phục vụ cho khai thác lộ thiên. Thành phần đất đá gồm đất đá thải, cát, cuội, sỏi lẫn sét, màu vàng nhạt đến nâu sẫm, nguồn gốc Eluvi, Đềluvi. Chiều dày biến đổi từ 3m đến 7m. Ở khu vực địa hình cao lớp phủ có chiều dày mỏng, ở các thung lũng suối dày đến 7m. Nước dưới đất được chứa trong các lỗ hổng của đất đá, do đặc điểm thành phần có chứa nhiều sét và chiều dày mỏng nên khả năng chứa nước và thấm nước kém. Theo kết quả khảo sát tầng này nước xuất lộ không nhiều, về mùa mưa các điểm lộ có lưu lượng từ 0,02 ÷ 0,1l/s, mùa khô các điểm lộ không còn nước chảy. Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa thấm xuống. Do chiều dày mỏng, chứa và thấm nước kém nên các công trình khai thác hầm lò ảnh hưởng không đáng kể. e. Tầng chứa nước khe nứt trong phụ hệ tầng Hòn Gai giữa T3(n-r)hg2: Các trầm tích của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa được lộ ra chiếm phần lớn diện tích khu mỏ, chiều dày trung bình biến đổi từ 700m ÷ 1200m, bao Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 10 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ gồm các lớp sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than, nằm xen kẽ nhau tạo nên các nếp uốn. Các lớp sạn kết,cát kết thường nằm xa vách trụ các vỉa than, cấu tạo khối đến phân lớp dày, độ hạt từ vừa đến lớn. Chiều dày các lớp biến đổi từ vài mét đến hàng chục mét và tương đối duy trì theo cả đường phương và hướng dốc, kẽ nứt tách phát triển, nước dưới đất được tồn tại chủ yếu trong các lớp này. Các lớp bột kết và sét kết cấu tạo đặc xít, kẽ nứt kín và thường nằm sát vách trụ các vỉa than và được coi là những lớp cách nước. Do đặc điểm các lớp chứa nước nằm xen kẽ với các lớp cách nước và có thế nằm đơn nghiêng nên nước trong tầng này nước có áp yếu. Chiều sâu mực nước trung bình của toàn khu Mông Dương là 52.49m, khu đông Bắc Mông Dương là 32,85m. Kết quả bơm nước thí nghiệm trong tầng này cho thấy khu Mông Dương tỷ lưu lượng (q) biến đổi từ 0,00041÷ 0,19460, trung bình 0,02175/ms. Hệ số thấm K từ 0,00014÷ 0,1191m/ng, trung bình 0,01886 m/ng. Khu đông bắc Mông Dương tỷ lưu lương trung bình 0.0385 l/ms, hệ số thấm trung bình là 0,05835m/ng. Động thái của nước biến đổi theo mùa và có liên quan chặt chẽ với lượng mưa. Kết quả quan trắc nhiều năm, lượng nước bơm ra khỏi giếng mỏ cho thấy lưu lượng biến đổi từ 116,0 đến 2323.0 m3/h, trung bình 355.5m3/h, hệ số biến đổi lớn nhất đến 7,4 lần. Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa thấm xuống thông các đầu lộ vỉa của các lớp đá cát kết và sạn kết. Nước được thoát ra theo các con suối cắt qua các lớp đá chứa nước. Một phần nước của tầng này được tháo cạn do hệ thống lò giếng khai thác mức -100m của Công ty than Mông Dương. Kết quả phân tích các mẫu nước cho thấy độ PH biến đổi 2,7 - 7,8, trung bình 6,6 thuộc loại nước trung tính. Tổng độ khoáng hoá (M) biến đổi từ 0,11g/l đến 0,5653g/l, trung bình 0,2965g/l, tổng độ cứng từ 1,91 - 13,19, trung bình 5,66 độ đức. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 11 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ Như vậy từ lúc chưa khai thác đến khi đang và đã khai thác nước từ trung tính chuyển sang nước axit có khả năng ăn mòn các thiết bị khai thác mỏ bằng kim loại như các vì chống bằng thép, các thiết bị bơm nước ... f. Nước trong các đới ảnh hưởng của đứt gãy kiến tạo: Kết quả nghiên cứu địa chất cho thấy trước đây hoạt động kiến tạo trong khu mỏ xảy ra tương đối mạnh mẽ, đã phát hiện được một số đứt gãy như thuận Mông Dương, đứt gãy nghịch Quảng Lợi (FQL), FA, FE, FD, FC, FG, FH ..... Biên độ dịch chuyển của các đứt gãy từ 10 ÷ 120m, đới phá hủy rộng từ 20m đến 100m. Nham thạch trong đới bị cà nát vỡ vụn, các vật chất lấp nhét là vật liệu sét, nên mức độ chứa nước, thấm của các đới phá hủy kiến tạo không lớn hơn so với nơi đất đá ổn định. Theo tài liệu bơm nước thí nghiệm lỗ khoan 13 trong đứt gãy Mông Dương tỷ lưu lượng và hệ số thấm trung bình rất nhỏ (qTB= 0,0019l/ms, KTB= 0,00013m/ng. lỗ khoan 712 bơm trong đứt gãy FA , tỷ lưu lượng trung bình qTB = 0,0044l/ms, KTB = 0.00427m/ng. 1.3.2.Vị trí công trình Lò xuyên vỉa mức -250 khu Đông nối thông khu Đông Bắc Mông Dương và khu trung tâm. Lò được đào theo hướng dốc lên 3 000 . Tổng chiều dài đường lò là 1km. Đoạn lò thiết kế đào qua cát kết dài 80m. 1.3.3.Quy mô nhiệm vụ của công trình Đường lò được thiết kế với mục đích vận tải than, thiết bị máy móc. Sản lượng thông qua đường lò là 200000 tấn/năm. Thời gian tồn tại của đường lò là 12 năm. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 12 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ IG16 -90.8 IG15 -91.5 IG13 -91.9 DB1 -90.2 DB4 -98.9 DB6 -97.9 DB9 -121.4 Lß h¹ XV -97.5-:--250 C§ DB13 -133.8 DB19 -179.2 DB16 -164.2 DB22 -225.3 DB25 -242.5 8-09 DB28 -241.8 DB30 -240.9 DB32 -240.7 HD4 -91.5 Lß XV III møc -97,5, K§ Lß d äc vØ a vË n t¶ i -2 50 V .G (9 )- 4, kh u §« ng Lß D VT G LC § -G (9 )-4 m øc -1 00 Th­îng rãt than §-G(9)-4 Lß DV VT -1 70 LC §- G( 9)- 4 T h m ë § -G (9)-4 m øc (-170-:--100) Th­îng th«ng giã, thi c«ng lß chî §-G(9)-4 T h m ë LC § -G (9)-3 m øc (-250:--170) C.lß +27 Lß D V- 97 ,5H 10 (P) Lß D VV C mø c - 97 ,5 V. H1 0(T ) T h T .g iã § H 10 m øc ( + 5- :- + 27 ) § -G 9-4 § -G 9-3 MB1 -241.9 DB35 -240.2 DB37 -239.9 BH4 -90.5 BH5 -90.4 BP4 -90.1 DP1 -90.4 D BH8 -90.1 BH9 -90.0 DP6 -90.2 DP7 -90.2 Lß B ¸n X iª n (- 97 .5 -: - -5 0) DK2 -86.3 I-11 10-08 BP2 -90.3 BH7 -90.6 DP6 -90.2 II.1 1 BH12 -89.3 DF2 -53.7 DK6 -52.8 Lß xuyªn vØa 2 ®­êng xe khu ®«ng - §BMD -250 Thuîng K T (-75-: - -20) DT2 -76.3 DV MC -8 0 s è 1 Thù¬ng TG(-97.5-:- -20) H10 NT6 -35.6 DT3 -73.7 K1 .20 .0 6.1 1 DK10 +2.9 VI. 11 NT10 -8.7 Ph. XV G9-H10 møc (-240-:--200) Th­îng më lß chî møc (-220-:--100) Lß b ¸n x iª n V C -2 20 -:- -1 60 § -H (1 0) -1 0 Lß b .x iª n V C -2 20 -:- -1 60 § -H (1 0) -9 Lß D V V C - 25 0 V .G (9 )- 6, K § Lß D VV T mø c + 5 - § -H 10 - 1 Lß D V M C -130 § -H 10-9 Th­îng T.gian møc (-160-:--100) -244.20 -244.15 H10 -243.97 H12 -243.77 H15 8-2 010 9-2 010 -243.75 H16 -244.83 -247.102 -247.176 NÒn E1 T- 4- 10 T- 2- 10 T- 7- 10 §3 8-2010 G3 G2 8-2010 9- 20 10 10 -2 01 0 03 §o¹n thiÕt kÕ Hình 1.1 Vị trí đường lò xuyên vỉa mức -250 khu Đông. Hình 1.2 Mặt cắt địa chất đường lò xuyên vỉa mức -250 khu Đông. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 13 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ K53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT 2.1.Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò 2.1.1.Phân loại khối đá Đường lò thiết kế đi qua đá cát kết thường có màu xám tro, xám sáng, cấu tạo phân lớp dày, một số nơi cấu tạo khối, khe nứt phát triển, chỉ số RQD = 70%, chỉ số RMR = 45. Hạt từ mịn đến thô được gắn kết bằng xi măng silíc. Các lớp đá cát kết ở khu Mông Dương có độ bền cao hơn ở khu đông bắc Mông Dương. Trong các mặt cắt loại đá này ở khu Mông Dương chiếm tỷ lệ trung bình 42%, khu đông bắc Mông Dương chiếm khoảng 30% cột địa tầng. Các lớp cát kết thường nằm ở khoảng cách giữa hai vỉa than. Theo kết quả phân tích thí nghiệm cho chỉ tiêu cơ lý như sau: Bảng 2.1. Chỉ tiêu cơ lý đất đá khu Đông Bắc Mông Dương TT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 Cường độ kháng nén Kg/cm2 1468,61 2 Cường độ kháng kéo Kg/cm2 133,33 3 Khối lượng thể tích g/cm2 2,84 4 Lực dính kết Kg/cm2 350,0 5 Hệ số kiên cố 6 ÷ 8 6 Chỉ số RMR 45 7 Chỉ số RQD % 70 RQD là chỉ số phản ánh mức độ nứt nẻ của khối đá, được xác định theo 1 tuyến khảo sát. Sử dụng tỷ số giữa tổng chiều dài các lõi khoan có chiều dài không nhỏ hơn 10cm, khi đường kính lõi khoan là 5cm và chiều dài các đoạn lỗ khoan được khoan khảo sát. Dựa vào quan sát thực nghiệm, Deere sắp xếp các khối đá ra làm 5 loại tương ứng với các trị số RQD khác nhau như trong bảng sau: Bảng 2.2. Phân loại khối đá theo Deere Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 14 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ RQD (%) Loại đá Phân loại chất lượng 0÷ 25 V Rất xấu 25÷ 50 IV Xấu 50÷ 75 III Trung bình 75÷ 90 II Tốt 90÷ 100 I Rất tốt RMR là chỉ số đánh giá khối đá có xét đến các yếu tố: độ bến nén đơn trục của đá, lượng thu hồi lõi khoan (RQD), khoảng cách giữa các khe nứt, trạng thái của các khe nứt, điều kiện nước ngầm, tương quan giữa thế nằm của các lớp và hướng đào của công tình ngầm. Dựa vào các yếu tố trên Bieniawski đã lập bảng phân loại khối đá như sau: Bảng 2.3. Phân loại khối đá theo RMR Chỉ tiêu RMR (%) Loại đá Phân loại chất lượng < 20 V Rất xấu 21 ÷ 40 IV Xấu 41 ÷ 60 III Trung bình 61 ÷ 80 II Tốt 81 ÷ 100 I Rất tốt Bieniawski đã lập mối tương quan giữ các giá trị RMR với “ thời gian tồn tại ổn định ” và “ khẩu độ không chống ” thể hiện trên hình 2.1 Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 15 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Hình 2.1. Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống. Theo bảng 2.2 và 2.3 ta có thể đánh giá chất lượng khối đá mà đường lò đào qua thuộc loại trung bình. Theo hình 3.1 (Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống của Bieniawski), với giá trị RMR = 45 thì khẩu độ không chống tối đa là 12m tương ứng với thời gian ổn định không chống là 24giờ. Từ sự đánh giá mức độ ổn định không chống của đường lò ở trên, dựa vào sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống cho công trình ngầm theo Cumming & Kendoski (1982) (hình 2.2) ta có thể lựa chọn sơ bộ kết cấu chống cho công trình ngầm. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 16 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Hình 2.2. Sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống hợp lý cho công trình ngầm theo Cumming & Kendorski 1982. Với giá trị RMR = 45, ta chọn kết cấu chống cho đường lò là mạng neo dày trung bình kết hợp với bê tông phun. 2.1.2.Lựa chọn hình dạng tiết diện ngang của đường lò Việc lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang đường lò hợp lý chính là một trong những giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểu khối lượng công tác đào. Trong đá có độ ổn định cao, nếu chọn được hình dạng mặt cắt ngang hợp lý thì có thể không phải chống. Hình dạng đường lò được lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố: + Áp lực đất đá xung quanh công trình. Căn cứ vào dạng và độ lớn của áp lực đất đá xung quanh công trình ngầm ta có các dạng mặt cắt ngang phù hợp (hình 2.3). Khi áp lực nóc là chủ yếu thì hình dạng đường lò là hình vòm tường đứng một tâm (h-1a). Khi có áp lực nóc và áp lực hông (h- 1b) hình dạng đường lò là hình móng ngựa. Khi có áp lực cả ở bốn phía thì hình dạng đường lò là hình tròn (h-1c). Khi áp lực mọi phía không đều Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 17 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ nhau, nhưng đối xứng thì chọn đường lò hình elíp (h-1d); Khi áp lực nóc nhỏ ta chọn đường lò hình thang (h-1g) hoặc hình chữ nhật (h-1e). + Thời gian tồn tại của công trình. + Chức năng, nhiệm vụ, kết cấu chống và vật liệu chống đường hầm. + Phương pháp thi công và trang thiết bị phục vụ thi công. + Các yêu cầu về kĩ thuật. Do đường lò này là đường lò xuyên vỉa nên tải trọng tác dụng lên đường lò là tải trọng đối xứng có áp lực nóc và áp lực hông đối xứng qua trục thẳng đứng của đường nên ta chọn hình dạng tiết diện đường lò có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt 1 tâm. b)a) c) g)e)d) P PPP P P P P P P P P P P P P P PPP Hình 2.3. Hình dạng đường lò theo áp lực đất đá tác dụng lên đường lò. 2.1.3.Tính toán sơ bộ công tác vận tải Ta có sản lượng khai thác hàng năm của mỏ là A=200000 T/năm. Khối lượng đá cần vận chuyển lên mặt đất thường lấy bằng 30% sản lượng khai thác. • Tổng khối lượng cần vận chuyển qua đường lò trong 1 năm là: Q=A+0,3A Trong đó: Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 18 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ A - Sản lượng hàng năm của mỏ A=200 000 T/năm; 0,3A - Lượng đá thải trong quá trình khai thác; Thay số vào ta được: Q=200000+0,3.200000=260 000 T/năm. • Khối lượng vận chuyển qua lò trong 1 ngày đêm : Am= 867300 000260 300 == Q T/ngày đêm. Trong đó: Q - Tổng khối lượng vận chuyển qua đường lò trong 1 năm,T ; 300 - Số ngày làm việc trong 1 năm; 2.1.4.Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò 2.1.4.1.Lựa chọn thiết bị vận tải trong đường lò Hiện nay trong công nghiệp khai thác khoáng sản ở nước ta sử dụng 2 loại phương tiện vận tải chủ yếu là băng tải và tàu điện. Phương tiện vận tải băng tải được sử dụng chủ yếu trong các đường lò dọc vỉa vận tải chính, lò xuyên vỉa. Chiều dài làm việc của tuyến băng tải có thể từ 200m đến hàng chục km, độ dốc làm việc nằm trong khoảng -13 0 đến 18 0 . Phương tiện vận tải bằng tàu điện là hình thức vận tải không liên tục thường được sử dụng trong các đường lò bằng vận tải chính có độ dốc từ 3 00 0 đến 40 000 . Theo đó với đường lò xuyên vỉa có độ dốc 3 000 , mỏ thuộc hạng 2 về khí và bụi nổ ta sử dụng phương tiện vận tải là tàu điện ác quy AM-8 và gòong UVG-3 tấn với các thông số kỹ thuật cho ở bảng sau: Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 19 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật của đầu tàu điện AM-8 TT Các chỉ tiêu Số lượng Đơn vị 1 Trọng lượng đầu tàu 8,8 Tấn 2 Vận tốc tối đa 8 km/h 3 Vận tốc chuyển động ở chế độ ngắn hạn 6,8 km/h 4 Lực kéo ở chế độ ngắn hạn 1150 Kg 5 Chiều cao của đường tàu 1415 mm 6 Chiều rộng 1050 mm 7 Chiều dài 4500 mm 8 Cỡ đường xe 900 mm Bảng 2.5. Đặc tính kỹ thuật của goòng UVG-3 STT Đặc tính Thông số 1 Dung tích 3,0 m 3 2 Chiều rộng 1,35 m 3 Chiều dài 3,45 m 4 Chiều cao 1,4 m 5 Cỡ đường 0,9 m 6 Trọng lượng 1,183 tấn Để phù hợp với thiết bị vận tải tàu điện goòng UVG-3 cỡ đường 0,9 m ta chọn loại ray P24 và tà vẹt bê tông cốt thép tiết diện hình thang. Bảng 2.6 Đặc tính kỹ thuật của ray P24 STT Các thông số Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài tiêu chuẩn 8 m 2 Chiều cao 107 mm 3 Chiều rộng của đỉnh ray 51 mm 4 Chiều rộng chân ray 90 mm 5 Chiều cao chân ray 107 mm Bảng 2.7. Đặc tính kỹ thuật của tà vẹt bê tông cốt thép. STT Các thông số Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài của tà vẹt 120 mm Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 20 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 2 Chiều rộng của mặt đáy b 1tv 170 mm 3 Chiều rộng của đỉnh b 2tv 140 mm 4 Chiều dài của thanh tà vẹt 1200 mm 2.1.4.2. Tính toán khả năng vận tải của đầu tàu điện Khả năng vận tải của đầu tàu điện được tính theo các trường hợp sau: - Tàu có tải khởi động lên dốc. - Hãm xuống dốc an toàn. - Đốt nóng động cơ kéo. • Tính toán khả năng vận tải của đầu tàu điện theo điều kiện tàu có tải khởi động lên dốc. )1 110w5,1 1000.( 0 − ++ = Jw PQ đxdt bd ξ , T (2.1) Trong đó: P - Trọng lượng của đầu tàu, P = 8,8 tấn; ξ - Hệ số bám dính giữa bánh xe với ray ξ= 0,135; w dt - Sức cản chuyển động của đầu tàu khi lên dốc w dt = 5kg/tấn; w đx - Sức cản do độ dốc đường gây ra, w đx =1000.i, với i là độ dốc của đường xe i= 3 000 ; J 0 - Gia tốc mở máy , J 0 = 0,03m/s 2 ; Thay vào công thức (2.1) ta được: TQbd 29,77)103,0.1101000.35.5,1 135,0.1000.(8,8 00 0 =− ++ = • Khả năng vận tải của đầu tàu điện theo điều kiện hãm xuống dốc. )1 110 1000 .( 0 + −+ = wwa PQ dc h h ξ ,T (2.2) Trong đó: P - Trọng lượng của tàu, P = 8,8 T; hξ - Hệ số bám dính của bánh xe với đường sắt khi xuống dốc hξ = 0,17; w 0 - Sức cản chuyển động của đầu tàu khi xuống dốc w 0 = 3kg/tấn; w đc - Sức cản cân bằng w đc =4kg/tấn; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 21 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ a - Gia tốc của đầu tàu khi hãm, a= 0378,040 89,1.8,0 == hl v ; v - Vận tốc hãm v=0,8 v kt ,v kt = 6,8km/h = 1,89m/s là vận tốc kỹ thuật của đầu tàu; l h - Chiều dài quãng đường hãm tàu theo quy phạm, l h = 40m; Thay số vào công thức (2.2) ta được: TQh 83,298)1340378,0.110 17,0.1000.(8,8 =+ −+ = • Khả năng vận tải của đầu tàu điện theo điều kiện đốt nóng động cơ. [ ] P Ji FQdn − ++ = 0108w , T (2.3) Trong đó: w - Lực cản chính của đầu tàu w= 9 kg/tấn; 0J - Gia tốc mở máy 20 /03,0 smJ = ; i - Độ dốc của đường xe i = 3 000 ; [ ]F - Lực kéo cho phép của đầu tàu theo điều kiện nhiệt; [ ] τα tdFF = (2.4) tdF - Lực kéo của đầu tàu ở chế độ lâu dài, kttd FF 9,0= , ktF là lực kéo kỹ thuật của đầu tàu, tra bảng 2.2 ktF = 1150 kg; kgFtd 10351150.9,0 ==→ ; α - Hệ số tính tới sự đốt nóng động cơ do làm mát không thuận lợi α =1,15 ÷ 1,25 chọn α = 1,25; τ - Hệ số đặc trưng chế độ làm việc của đầu tàu; θ τ + = cd cd T T (2.5) cdT - Thời gian chuyển động của tàu trong chu kỳ vận tải; ld cd v LT .2= phút (2.6) θ - Thời gian dừng tàu trong chu kỳ làm việc. θ= 20 phút; L - Chiều dài quãng đường vận tải L = 1000 m; v ld - Vận tốc lâu dài của đầu tàu, ktld vv 8,0= =0,8.1,89 =1,512m/s; Thay các giá trị vào công thức (2.6) ta được: Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 22 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 22 60.512,1 1000.2 ==cdT phút Thay giá trị của cdT vào công thức (2.5) ta tính được: τ =0,52; Thay các giá trị vào công thức (2.4) ta tính được: [ ] 1148 52,0.25,1 1035 ==F Thay các giá trị vào công thức (2.3) ta tính được: TQdn 97,848,803,0.1081000/39 1148 =− ++ = Từ đó ),,min( đnhbdtk QQQQ = = bđQ = 77,29 T. 2.1.4.3. Xác định sản lượng vận tải của các loại đầu tàu điện trong một ngày đêm • Xác định số goòng trong một đoàn tàu và trọng lượng hàng một chuyến. Căn cứ vào sức kéo của đầu tàu và loại goòng đã chọn ta xác định được số goòng cho một đoàn tàu (N) : N= 0GG Qtk + goòng (2.7) Trong đó : G 0 - Trọng lượng goòng , G 0 = 1,183 tấn; G - Trọng lượng hàng, G = k.V. 1γ , tấn; k - Hệ số chứa đầy goòng, k = 0,95; V - Dung tích goòng, V = 3 m 3 ; 1γ - Trọng lượng thể tích của đất đá sau khi nổ mìn, 42,1 2 84,2 0 1 === k γγ tấn/m 3 → G = 0,95.3.1,42 = 4,05 tấn; 0k - Hệ số nở rời của đất đá , 0k = 2; Thay các giá trị vào công thức (2.7) ta tính được: 8,14 183,105,4 29,77 = + =N ta lấy N = 15 goòng Trọng lượng hàng một chuyến mà đầu tàu kéo được (không tính trọng lượng của goòng) : GNQc .= = 15.4,05 = 60,75 tấn • Sản lượng vận tải của đoàn tàu trong một ngày đêm. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 23 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Sản lượng mà một đoàn tàu vận tải được trong một ngày đêm được tính bằng công thức: nQQ cđng .=− , tấn (2.8) Trong đó: đngQ − - Sản lượng vận tải của một đoàn tàu trong một ngày đêm; cQ - Trọng lượng hàng một chuyến mà đầu tàu kéo được (không tính trọng lượng goòng); n - Số chuyến tàu trong một ngày đêm; c đng T T n 1 − = chuyến ; (2.9) đngT − - Thời gian hoạt động của tàu trong một ngày đêm, thông thường từ 18 giờ đến 24 giờ , ta lấy đngT − = 21 giờ = 1260 phút. cT1 - Thời gian 1 chuyến. θ+++= dtctcđc tttT1 phút (2.10) cđt - Thời gian chuyển động của tàu trong một chuyến;     += −tkhct cđ v L v Lt . 60 1 (2.11) L - Quãng đường vận tải L= 1000m; ctv - Vận tốc có tải ktct vv .8,0= = 1,512 m/s; tkhv − - Vận tốc không tải kttkh vv =− ; ctt - Thời gian chất tải ctt = 15 phút; dtt - Thời gian dỡ tải dtt = 10 phút; θ - Thời gian đợi chất tải và tránh tàu θ = 20 phút; Thay số vào công thức (2.11) ta tính được: 20 89,1 1000 512,1 1000. 60 1 =   +=cđt phút Thay số vào công thức (2.10) ta tính được: T c1 = 20 + 15 + 10 + 20 = 65 phút Thay số vào công thức (2.9) ta tính được số chuyến tàu trong 1 ngày đêm là: 19 65 1260 ≈=n chuyến Thay số vào công thức (2.8) ta tính được : đngQ − = 60,75.19 = 1155 tấn. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 24 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 2.1.4.4. Yêu cầu sản lượng vận tải trong một ngày đêm của tuyến đường lò. Với yêu cầu về sản lượng thông qua của đường lò là 200000 tấn/năm ta xác định được yêu cầu về sản lượng thông qua tuyến đường lò trong một ngày: N QkQ yc đng ..α = − , tấn/ ngày đêm. (2.12) Trong đó: α - Hệ số vận tải khi khai thác α =1,35; K - Hệ số tăng năng suất k= 1,15; Q - Tổng khối lượng vận chuyển qua đường lò trong 1 năm N - Số ngày làm việc trong năm N= 300 ngày; Thay vào công thức (2.12) ta tính được: 1346 300 260000.15,1.35,1 == − yc đngQ tấn/ngày đêm. Do yc đngđng QQ −− < nên ta sẽ thiết kế đường lò với 2 đường xe sử dụng đầu tàu điện AM-8 và goòng UVG-3. 2.1.4.5.Xác định kích thước mặt cắt ngang đường lò Hình 2.4.Sơ đồ lựa chọn kích thước tiết diện sử dụng của đường lò. • Chiều rộng đường lò. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 25 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ nmmCAB .2.2.2.2 21 ++++= (m) (2.13) Trong đó: A - Chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải trong đường lò, A= 1,35 m; C - Khoảng cách an toàn giữa 2 đường xe, C = 0,3m; 1m - Khoảng cách an toàn giữa lối người đi lại và đường xe, 1m = 0,35m; 2m - Khoảng cách an toàn giữa lối người đi lại và tường, 2m =0,3m; n - chiều rộng lối người đi lại, n = 0,6 m; Ta có B = 2.1,35 + 0,3 + 2.0,35 + 2.0,3 + 2.0,6 = 5,5 m. • Chiều cao đường lò. Chiều cao đường lò cần bảo đảm các kích thước sau. + Chiều cao đường lò tại vị trí tim lò. vt hhH += (2.14) Trong đó: th - Chiều cao tường thẳng đứng, đối với lò xuyên vỉa 2 đường xe thường lấy từ 1,1 ÷ 1,4m, ta lấy th = 1,2m. h v - Chiều cao vòm 75,22 5,5 2 ==== BRhv m 95,375,22,1 =+=⇒H m + Chiều cao đường lò phía người đi lại. tpđl hhHH ++= 01 (2.15) Trong đó: h đl - Chiều cao lớp lát, h đl = 0,2 m; tph - Chiều dày tấm bê tông phủ rãnh nước, tph = 0,06m; H 0 - Chiều cao tối thiểu lối người đi lại, H 0 = 1,8 m; 06,205,08,12,01 =++=⇒ H m. • Diện tích sử dụng của đường lò. Ssd = 2R2 1 pi + ht.B = 22 5,185,5.2,175,2..2 1 m=+pi . Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 26 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 10 00 10 00 100 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 40 50 39 50 900 900 1.350 1.350300 5700 5500 300 600 60 0 500 300 600 600 Hình 2.5.Kích thước tiết diện sử dụng của đường lò. 2.1.5.Kiểm tra diện tích sử dụng đường lò theo điều kiện thông gió 2.1.5.1.Lưu lượng gió đảm bảo cho khai thác. Lưu lượng gió cần thiết cho khai thác được xác định trên cơ sở sản lượng thông qua của đường lò và độ xuất khí của mỏ than. N kAqQ ..= m 3 / phút (2.16) Trong đó: A - Sản lượng thiết kế của mỏ, A = 200 000 tấn/năm; Q - Sản lượng gió cần thiết cho một tấn than,với mỏ thuộc hạng 2 về khí và bụi nổ thì q = 1,25 m 3 /tấn/phút; k - Hệ số dự trữ, k = 1,5; N - Số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày; 31250 300 5,1.25,1.200000 mQ ==⇒ / phút. 2.1.5.2.Tốc độ gió cho phép. Tốc độ gió cho phép trong đường lò để đảm bảo các phương tiện lưu thông được thuận tiện và không phát sinh bụi. Tốc độ gió trong đường lò phải đảm bảo: Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 27 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ maxmin VVV << Trong đó: V min - Tốc độ gió tối thiểu trong đường lò, V min =0,3 m/s; V max - Tốc độ gió tối đa trong đường lò, V max = 8 m/s; V - Tốc độ gió trung bình trong đường lò; sm S QV sd /13,1 60.5,18 1250 60. === Vậy vận tốc gió trong đường lò phù hợp với vận tốc cho phép. Như vậy qua các yêu cầu trên ta chọn đường lò có tiết diện ngang là hình vòm tường thẳng, chiều rộng B = 5,5 m chiều cao tường h t = 1,2 m chiều cao vòm h v = 2,75 m diện tích sử dụng đường lò S sd = 18,5m 2 . 2.2.Tính toán kết cấu chống giữ 2.2.1. Lựa chọn sơ bộ kết cấu chống Việc tính toán lựa chọn loại kết cấu chống cố định cho đường lò dựa vào các điều kiện, thông số sau: Tính chất cơ lý của đất đá xung quanh đường lò, 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. Vật liệu làm vỏ chống phải sẵn có, dễ tìm kiếm, dễ vận chuyển. Đơn giản, dễ thi công. Lò xuyên vỉa mức -250 khu Đông được thiết kế phục vụ cho công tác vận chuyển khoảng sản, thiết bị, máy móc, thời gian tồn tại là 12 năm. Với điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn đã mô tả ở chương 1, lựa chọn kết cấu chống cho công trình là neo chất dẻo cốt thép kết hợp bê tông phun. Ưu điểm của neo chất dẻo cốt thép: +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 trung bình và cứng, có khả năng mang tải ngay sau khi lắp đặt (thời gian đông kết của chất dẻo rất ngắn). Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 28 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ + Nếu sử dụng chất dẻo đông kết nhanh tại đáy lỗ khoan, có thể áp dụng biện pháp ứng suất trước đối với loại neo dính kết trên toàn bộ chiều dài thân neo. 2.2.2. Xác định kích thước tiết diện đào. Tiết diện khai đào của đường lò được xác định bằng các kích thước tiết diện sử dụng cộng với kích thước kết cấu chống. Đường lò được chống bằng neo bê tông phun thì khi tiến hành khoan nổ mìn ta phải đào mở rộng thêm đường lò: Bđ = B + 2.l k Trong đó : B - Chiều rộng đường lò, B = 5,5 m; l k - Chiều dài phần đuôi neo nhô vào trong lò, l k = 0,1m; Chiều rộng đường lò khi đào là: Bđ = 5,5+ 2.0,1 = 5,7 m; Bán kính của vòm khi đào : Rđ = 2,75 + 0,1 = 2,85 m; Chiều cao tường: ht = 1,2 m; Chiều cao khai đào: H đ = 2,85 + 1,2 =4,05 m; Diện tích đào: Sđ = ht. Bđ + 2 . 2đRpi = 2 85,2.7,5.2,1 2pi + = 19,6 m2; 2.2.3. Tính toán áp lực. Đoạn lò cần thiết kế đào qua lớp đá cát kết có hệ số kiên cố f= 6 ÷ 8. Để đảm bảo an toàn cho công tác tính toán áp lực đất đá và tính toán kết cấu chống giữ cho đường lò sau này ta lấy giá trị hệ số kiên cố của đá f = 6 để tính toán áp lực của đất đá lên kết cấu chống. Áp lực đất đá tác dụng lên kết cấu chống được xác định theo giả thiết về vòm áp lực của Protodiakonov – Tximbarevich. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 29 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Hình 2.6 Sơ đồ tính toán áp lực theo Tximbarevich Theo G.S Tximbarevich, sau khi khai đào hai bên sườn khoảng trống cũng có thể bị sụt lở, khi đó chiều rộng của vòm phá hủy nóc sẽ là 2a1 và được xác định theo công thức:    − += 2 90.1 ϕtgHaa đ , m (2.17) Trong đó : B đ - Chiều rộng bên ngoài vỏ chống , B đ =5,7 m; a - Nửa chiều rộng khai đào , a = mBđ 85,2 2 = ; H đ - Chiều cao khai đào , H đ =4,05 m; ϕ - Góc ma sát trong , oarctgfarctg 806 ===ϕ ; Thay số vào công thức (2.17) ta được: mtga 2,3 2 8090.05,485,21 =   − += Chiều cao vòm phá hủy b 1 được tính theo công thức : m f ab 54,0 6 2,31 1 === 2.2.3.1.Áp lực nóc. Áp lực nóc phân bố đều trên nóc công trình được xác định theo công thức: )/(3,25,1.54,0.84,2.. 1 mTkbqn ===γ (2.18) Trong đó: γ - Khối lượng thể tích đất đá ,γ = 2,84 T/m 3 ; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 30 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN 2a = 5700 2a1 H d = 4050 b1 450+ϕ/2450+ϕ/2 Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ k - Hệ số vượt tải , k=1,5; 2.2.3.2.Áp lực sườn. Theo GS Tximbarevich sau khi khai đào khoảng trống, đá bị phá hủy 2 bên sườn, trượt về phía khoảng trống gây ra áp lực lên tường chắn hay vỏ chống. qs1 qs2 qs1 qs2 Hình 2.7 Sơ đồ tính áp lực sườn theo GS Tximbarevich. Khi đất đá ở nóc và hông là như nhau thì biểu đồ phân bố áp lực sườn có dạng hình thang với: Áp lực sườn tại nóc công trình :    − = 2 90.. 211 ϕγ tgbqs , T/m Áp lực sườn tại nền công trình : ( )    − += 2 90.. 212 ϕγ tgHbq đs , T/m Áp lực sườn tập trung tác dụng lên khung chống :    − += + = 2 90)..2( 22 2 1 21 ϕγ tgHbqqq đsss , T/m Với 3/84,2 mT=γ , H mđ 05,4= , b m54,01= , 080=ϕ ( ) mTtgqs /06,02 8090.05,454,0.2 2 84,2 002 =    − +=⇒ . 2.2.3.3. Áp lực nền. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 31 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ H d b1 A C N E F p o xo 2a 2a1 Hình 2.8 Sơ đồ tính áp lực nền theo GS Tximbarevich. Áp lực nền được tính dựa vào giả thuyết Tximbarevich:    −∆= 2 90. ϕtgQQn , (T/m) (2.19) Trong đó: ϕ - góc nội ma sát,ϕ = 800; Q∆ - Lực đẩy ngang, T/m; cd bdQ Q Q∆ = − (2.20) Với Qcđ và Qbđ là áp lực chủ động và áp lực bị động; ( )    −    ++= 2 90... 2 . 2 1 2 ϕγγ tgHbxxQ đoocđ (2.21) 2 0 2. 90 2 2 o bd xQ tgγ ϕ +=  ÷  (2.22) Trong đó: xo - Chiều sâu tác dụng của áp lực nền, m; γ - Khối lượng thể tích đất đá bột kết, γ = 2,84 T/m3; Thay (2.21), (2.22) vào (2.20) ta được: ( )       + −   − +   − +=∆ 2 90 2 90. 2 . 2 90... 22 2 2 1 ϕϕγϕγ tgtgxtgxHbQ oođ (2.23) Khi cân bằng: Qcđ = Qbđ ta có: Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 32 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ ( ) ( ) m tg tg tg tgHb x đ o 0003,0 2 80901 2 8090.05,454,0 2 901 2 90. 4 4 4 4 1 =    − −    − + =    − −    − + = ϕ ϕ Thay xo vào công thức ( 2.23) ta được: =∆Q 0,0003 T/m Thay kết quả trên vào công thức ( 2.19) ta được: 510.3 2 8090.0003,0 2 90. −=   − =   −∆= tgtgQQn ϕ T/m. Sau khi tính toán ta thấy áp lực nền rất nhỏ có thể bỏ qua. 2.2.4. Tính toán kết cấu chống, hộ chiếu chống. 2.2.4.1.Chiều dài của neo Chiều dài neo tính theo nguyên lý treo được xác định theo điều kiện giữ đầu neo ở ngoài giới hạn của vùng đất đá bị phá huỷ: vòm phá huỷ, sập lở cục bộ hay lớp đất đá do nổ mìn. kzn llbL ++= 5,11 , m (2.24) Trong đó: lk - Chiều dài phần đuôi neo nhô vào trong lò, chọn lk = 0,1 m; lz - Chiều dài khóa neo,chọn lz = 0,4 m; b1 - Chiều cao vòm phá huỷ, b = 0,54m; 1,5 - Hệ số dự trữ bền; Thay số vào công thức (2.24) ta tính được: L n = 0,54 +1,5.0,4 + 0,1 = 1,24 m Để đảm bảo khả năng mang tải của neo và tiện cho việc tính toán ta chọn nL =1,5 m. 2.2.4.2. Khả năng mang tải của neo • Tính theo khả năng chịu tải của cốt neo. lvckn kFRP ..1 = , T (2.25) Trong đó : Fc - Tiết diện thanh cốt neo, Fc = 4 . 2φΠ = 3,14.10-4 m; φ - Đường kính thanh cốt neo, φ = 0,02m; Rk - Giới hạn bền kéo của vật liệu làm neo, với thép AII(CT5) thì: Rk = 270 Mpa = 270.10 2 T/m 2 klv - Hệ số làm việc của thanh neo, klv = 0,9; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 33 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ ⇒ Pn1 = 3,14.10-4.270.102.0,9 = 7,6 T • Tính theo lực bám dính của cốt neo với chất dẻo lvzzzann kkldP .....2 τpi= , T (2.26) Trong đó : dn - Đường kính cốt thép, dn = 0,02m; τa - Lực bám dính giữa cốt thép và chất dẻo, aτ =7,3Mpa =730 T/m 2 ; lz - Chiều dài phần khoá neo, lz = 0,4 m; kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khoá neo, kz = 0,55; klvz - Hệ số tính kể đến điều kiện làm việc của khóa neo,klvz = 0,8; Thay số vào (2.26): Pn2 = pi .0,02 .730.0,4.0,55.0,8 = 8,07 T • Tính theo lực bám dính của chất kết dính với thành lỗ khoan. lvzzzolkn kkldP .....3 τpi= , T (2.27) Trong đó : dlk - Đường kính lỗ khoan, dlk = 0,042 m; oτ - Lực bám dính giữa chất dẻo CK2335 và đất đá, 2τ =100T/m 2 ; lz - Chiều dài phần khoá neo, lz = 0,4 m; kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khoá neo, kz = 0,55; klvz - Hệ số tính kể đến điều kiện làm việc của khóa neo,klvz = 0,8; Thay số vào (2.27) có: P3 = pi .0,042.100.0,4.0,55.0,8 = 2,32 T Từ khả năng chịu tải thấp nhất của vì neo chất dẻo được xác định theo 3 điều kiện trên, thiết kế chọn ra giá trị nhỏ nhất trong 3 giá trị đó để tính toán. Cụ thể tính toán ở trên thiết kế chọn ra được Pn = Pn3 = 2,32 T. 2.2.4.3.Khoảng cách giữa các neo Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 34 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Khoảng cách giữa các thanh neo theo phương ngang và phương dọc đối với phần vòm của đường lò lấy theo trị số nhỏ nhất trong các điều kiện sau: • Theo điều kiện tạo thành vòm sập lở ( )bl C Pkla ntcbn +−= . . 1 ;m (2.28) Trong đó : ln - chiều dài neo, l n = 1,5 m; b - chiều rộng khai đào đường lò, b = 5,7 m; kb- hệ sô phụ thuộc vào hình dạng và độ ổn định của đường hầm thông thường kb = 0,2 ÷ 0,3 , ta chọn k b = 0,3; C - Lực dính của đất trong vùng phá hoại được xác định bằng thực nghiệm. Để tính toán sơ bộ có thể lấy theo công thức sau: C=3.f = 3.6 = 18; Ptc- áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn, 54,184,2.54,0.1 === γbPtc T/m 2 ; Thay số vào công thức ta tính được: ( ) ma 3,17,55,1. 18 54,1.3,05,1 =+−= • Theo độ ổn định của đá giữa các vì neo a 2 = mP Cl tc n 7,1 54,1 18. 3 5,1. 3 == (2.29) • Theo độ bền gia cố của neo 0,1 3,1.54,1 32,2 .3 === ttc n kP Pa (2.30) Do chiều cao của đường lò = 4,05m < 6m nên khoảng cách giữa các neo ở phần tường hầm được lấy bằng khoảng cách giữa các neo ở phần vòm. Khoảng cách giữa các neo được chọn a =min( 321 ,, aaa ) = a 3 = 1,0 m. Để tiện cho việc thi công và tăng độ ổn định cho kết cấu chống ta lấy khoảng cách giữa các neo trong 1 vòng = 1m và khoảng cách giữa các vòng neo = 0,9m. 2.2.4.5.Tính lượng neo cho một vòng chống Số lượng neo cho một vòng chống được tính như sau: Nv = n v a C + 1 (2.31) Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 35 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Trong đó : Cv - Chu vi của nửa vòm, Cv = pi .B/2 =pi .5,62/2 = 8,82 m; an - Khoảng cách giữa các thanh neo trong 1 vòng, an = 1m; Thay số ta được : Nv = 1 82,8 + 1 = 9,92 neo/vòng; Chọn số neo trong một vòng chống là 10 neo/vòng. 2.2.4.6. Tính chiều dày bê tông phun. k a btp Rm Pakd . ..= ; m (2.32) Trong đó : a - Khoảng cách giữa các neo trong 1 vòng, a = 1m; k - Hệ số khi sử dụng bê tông phun kết hợp với neo, k = 0,25; m - Hệ số làm việc của neo và bê tông phun, m = 0,75; aP - Tải trọng thẳng đứng ở đỉnh vòm, γ.1bPa = = 0,54.2,84 =1,54T/m 2 ; ' kR - Giới hạn bền kéo của bê tông phun, kR = 1,5. kR của bê tông thường, đối với bê tông mác 300 thì kR = 150 T/m 2 , 'kR = 225 T/m 2 ; Thay số vào công thức (2.32) ta tính được d btp = 0,023m = 2,3cm. Để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho việc thi công, ta lấy chiều dày bê tông phun d btp =5cm. Hình 2.9 Mặt cắt lỗ neo Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 36 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN 100 1600 10 0 100 1500 Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 5700 40 50 5500 10 00 10 00 10 00 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Hình 2.10 Mặt cắt ngang đường lò khi đóng neo. Hình 2.11 Mặt cắt ngang đường lò khi phun bê tông hoàn thiện. CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ THI CÔNG 3.1. Lựa chọn sơ đồ đào và sơ đồ thi công đường lò 3.1.1. Phương pháp phá vỡ đất đá Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp để phá vỡ đất đá như phương pháp khoan nổ mìn, phương pháp thuỷ lực, phương pháp sử Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 37 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN 40 50 70° 70° 70° 70° Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ dụng máy đào liên hợp (combai)...Ở nước ta sử dụng chủ yếu phương pháp khoan nổ mìn, vì phương pháp này có những ưu điểm sau: giá thành thấp, hiệu quả cao, tốc độ đào lò nhanh, có khả năng linh động và tính khả thi cao...Do đó, đối với đường lò xuyên vỉa đào trong đá cát kết (f = 6 ÷ 8) ta dùng phương pháp khoan nổ mìn để phá vỡ đất đá. Các đoạn lò chống bằng vì neo nên sử dụng phương pháp khoan nổ mìn nhằm: giảm ứng suất, chiều dày vùng đất đá bị nứt nẻ quanh đường lò, nâng cao độ ổn định của công trình; giảm các đại lượng thừa tiết diện và lượng đất đá phải xúc bốc; giảm độ nhám của thành lò cũng như hệ số cản gió trong lò. 3.1.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công Ta sử dụng sơ đồ thi công phối hợp cho đoạn đường lò chống neo chất dẻo cốt thép. Trong sơ đồ thi công này, tất cả các công tác đào, chống tạm thời (nếu cần thiết) và chống cố định được tiến hành ngay trong một chu kỳ công tác. Sơ đồ này thường sử dụng để xây dựng các đường lò cơ bản và chuẩn bị được chống cố định bằng các khung chống gỗ, kim loại, bê tông cốt thép lắp ghép, vì neo, bê tông phun. 3.2. Thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn 3.2.1. Chọn thuốc nổ và phương tiện nổ 3.2.1.1. Thuốc nổ Đường lò đào trong đất đá trung bình (f = 6 ÷ 8) nên ta chọn thuốc nổ P113. Thuốc nổ P.113 là loại thuốc nổ bao gói không thấm nước, có tỷ trọng cao, năng lượng nổ lớn và tương đối bền vững, lượng khí độc sinh ra trong sản phẩm nổ thấp, sử dụng an toàn và hiệu quả trong các công trình ngầm. Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ P.113 STT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Đường kính thỏi thuốc mm 32 2 Chiều dài thỏi thuốc mm 250 3 Khối lượng thỏi thuốc gam 200 4 Khả năng sinh công cm3 320 ÷ 330 Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 38 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 5 Sức phá mm 14÷ 16 6 Tốc độ nổ km/s 4,2 ÷ 4,5 7 Khoảng cách truyền nổ cm 6 8 Tỷ trọng thuốc nổ gram/cm3 1,1 ÷ 1,25 9 Độ nhạy va đập % 0 10 Khả năng chịu nước Rất tốt 11 Thời hạn bảo quản tháng 6 3.2.1.2. Phương tiện nổ Sử dụng máy bắn mìn MFB-200 là loại máy dùng dòng điện 1 chiều để kích điện tăng áp kích nổ hệ thống kíp điện sử dụng để nổ mìn ở các ở trong những vỉa than và vỉa đá có khí bụi nổ (CH4). Máy bắn mìn MFB-200 thao tác đơn giản, kích thước nhỏ gọn, dễ sử dụng. Bảng 3.2. Đặc tính kỹ thuật của máy bắn mìn MFB-200 STT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Kích thước DxRxC mm 220x160x55 2 Trọng lượng máy Kg 1,2 3 Điện áp nguồn DC V 6 4 Điện trở mạch kíp cho phép lớn nhất Ω ≥ 600 5 Điện áp phóng V ≥ 2000 6 Xung dòng khi bắn mìn (Năng lượng xung dòng) A ≥ 8,7 7 Thời gian tồn tại xung mS ≤ 4 8 Thời gian nạp điện cho phép giây ≤ 22 9 Cấp phòng nổ ExdI 10 Nước chế tạo Trung Quốc Để đảm bảo an toàn khi nổ mìn và tăng hiệu quả phá vỡ đất đá mỏ sử dụng loại kíp điện vi sai an toàn KVĐ -8Đ do Việt Nam sản xuất. Kíp nổ KVĐ-8Đ. -Vật liệu vỏ : Đồng - Kích thước + Đường kính ngoài : 7,3mm + Chiều dài : 5,8m - Chiều dài dây dẫn điện : 2m Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 39 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ - Điện trở toàn bộ của kíp : 2 ÷ 3,2 Ω - Dòng điện an toàn : 0,18A - Dòng điện phát hoả : 1,2A - Cường độ nổ: Số 8 (xuyên tâm chì φ 30mm x 6mm, đường kính lỗ xuyên chì không nhỏ hơn đường kính ngoài của kíp). - Khả năng chịu nước: thời gian ngâm nước không nhỏ hơn 8h dưới nước sâu 1m. Bảng 3.3. Thời gian vi sai của kíp điện vi sai an toàn KVĐ -8Đ Kíp nổ số 1 2 3 4 5 6 Thời gian vi sai 25 50 75 100 125 150 3.2.1. Thiết bị khoan lỗ mìn Xe khoan TAM ROCK là loại xe khoan có kích thước lớn, di chuyển bằng bánh xích, chủ yếu dùng khoan các lỗ khoan phục vụ công tác khoan nổ mìn ở những đường lò có tiết diện lớn. Sản phẩm có ưu điểm lực xuyên lớn, tính cơ động cao, độ an toàn cao. Xe khoan TAM ROCK CTH-1F/E50 được ứng dụng trong các lĩnh vực : hầm lò, khai thác mỏ... Làm việc ở điều kiện nhiệt độ môi trường từ -30OC đến +50OC. Độ cao lớn nhất so với mực nước biển : 3000m. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 40 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Hình 3.1 Xe khoan Tamrock Bảng 3.4. Thông số kĩ thuật xe khoan Tamrock STT Thông số kỹ thuật Đơn vị Gía trị 1 Trọng lượng Kg 6900 2 Chiều dài mm 8000 3 Chiều rộng mm 1220 4 Chiều cao Có mái che mm 2470 Không có mái che mm 1800 5 Phạm vi khoan Chiều cao mm 4780 Chiều rộng mm 5500 3.2.2. Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, kg/m 3 Lượng thuốc nổ đơn vị là một thông số quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả của công tác nổ mìn. Cho biết mức độ dễ hay khó nổ của đất đá trên gương hầm, chỉ tiêu thuốc nổ dùng để tính toán chi phí thuốc nổ cho công tác nổ mìn. Lượng thuốc nổ đơn vị phụ thuộc các yếu tố: tính chất cơ lý của đất đá, đặc điểm cấu trúc của khối đá, mức độ nén ép của khối đá, loại thuốc nổ sử dụng Lượng thuốc nổ đơn vị tính toán theo công thức của GS Pokropxki: Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 41 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ đc kevfqq ....1= ,kg/m3 (3.1) Trong đó: 1q - Lượng thuốc nổ riêng, q1 = 0,1.f = 0,1.6 = 0,6 kg/m 3 ; cf - Hệ số cấu trúc của đất đá được xác định bằng thực nghiệm, chỉ tiêu này phụ thuộc vào đặc tính của đá và có thể lấy theo bảng sau: Bảng 3.5. Hệ số cấu trúc của đá f c STT Đặc tính của đất đá f c 1 Đá dẻo, đàn hồi và có lỗ rỗng. 2,0 2 Lớp đá, vỉa khoáng sản có thế nằm không đều, có đứt gãy và nứt nẻ nhỏ. 1,4 3 Đá bị phân lớp, có độ bền thay đổi và mặt tạo lớp vuông góc với hướng của lỗ khoan. 1,3 4 Đá có cấu tạo dạng khối dòn. 1,1 5 Đá phân lớp nhỏ, không có độ chặt xít. 0,8 Dựa vào bảng trên ta lấy giá trị f c =1,4. v - Hệ số cản nổ, ta có 22 186,19 mmSđ >= nên v = 1,2 5,1÷ , ta lấy v=1,5; e - Hệ số dự trữ năng lượng; 152,1 330 380380 === P e . P - Sức công phá của thuốc nổ sử dụng; đk - Hệ số thể hiện ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc mìn, d= 32mm thì đk = 1; Thay các sô ́liệu vào công thức (3.1) ta đươc̣: q = 0,6.1,4.1,5.1,152.1= 1,45 kg/m 3 . 3.2.3. Số lỗ mìn trên gương N, lỗ Theo giáo sư N.M.Pokropxki tổng số lỗ mìn trên gương được xác định theo công thức: N= N B + N F , lỗ (3.2) Trong đó: N B - Số lỗ mìn biên; N F - Số lỗ mìn đột phá, phá, nền; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 42 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 3.2.3.1. Số lỗ mìn biên 1+−= b B b BPN , lỗ (3.3) Trong đó: P - Chu vi đường lò, P = C. S ; S - Tiết diện đào của đường lò, 26,19 mS = ; C - Hệ số phụ thuộc hình dáng đường lò, với tiết diện hình vòm tươǹg đưńg thì C = 3,86; B - Chiều rộng nền đường lò, B = 5,7 m; b b - Khoảng cách giữa 2 lỗ mìn biên được xác định theo bảng sau: Bảng 3.6. Khoảng cách giữa các lỗ mìn tạo biên STT Các thông số Hệ số kiên cố của đá, f 3 6÷ 7 9÷ 10 ÷ 12 13 ÷ 15 15 ÷ 18 1 cmbb , 60 55 50 45 40 2 cmWb , 75 60 55 50 50 Theo bảng trên ta chọn được khoảng cách giữa các lỗ mìn biên bb =60cm. Thay các thông số vào công thức (3.3) ta tính được: 9,181 6,0 7,55,19.86,3 =+ − =BN lỗ. Ta chọn 19=BN lỗ. 3.2.3.2. Số lỗ mìn nhóm phá. γ γoB F NSqN .. −= ,lỗ (3.4) Trong đó: q - Lượng thuốc nổ đơn vị, q = 1,45 kg/m 3 ; S - Tiết diện đào của đường lò, S =19,6 m 2 ; N B - Số lỗ mìn biên, N B = 19 lỗ; oγ - Chi phí thuốc nổ trên 1m dài lỗ mìn biên được xác định theo công thức: mkgkad bb /,....785,0 1 2 0 ∆=γ (3.5) Trong đó: db - Đường kính bao thuốc, db = 0,032m; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 43 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ ∆ - Là mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc, ∆ = 1,25.10 3 kg/m 3 ; ab - Hệ số nạp thuốc nổ cho lỗ mìn tạo biên, ab = 0,6÷0,7,chọn ab = 0,6; k1 - Hệ số phân bố ứng suất phụ thuộc và o hệ số công nổ; Với e > 1 k1= 0,625 Thay số vào công thức (3.5) ta tính được: γ0 = 0,785.0,0322.1,25.10 3 .0,6.0,625= 0,3 kg/m; γ - Chi phí thuốc nổ trên 1m dài lỗ mìn nhóm F,tính theo công thức: )/(.....25,0 2 mkgKad nb ∆= piγ (3.6) Trong đó: bd - Đường kính bao thuốc, bd = 32mm = 0,032m; a - Hệ số nạp thuốc,với đường kính thỏi thuốc bằng 32mm thì a= 0,7; nK - Hệ số nén chặt thuốc nổ trong lỗ mìn, nK = 1; ∆ - Mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc,∆=1,25.10 3 kg/m 3 ; Thay số vào công thức (3.6) ta tính được: mkg /6,010.25,1.1.7,0032,0..25,0 32 == piγ . Thay các thông số vào công thức (3.7) ta tính được: 8,37 6,0 3,0.196,19.45,1 = − =FN lỗ Ta chọn N F = 38 lỗ. Tổng số lỗ mìn trên gương : 573819 =+=N lỗ. 3.2.4. Đường kính lỗ khoan d lk , mm. Dựa trên đường kính thỏi thuốc và khoảng hở cho phép giữa thỏi thuốc và thành lỗ khoan ta xác định được đường kính lỗ khoan theo công thức: )84( ÷+= blk dd , mm (3.7) Với: d b - Là đường kính thỏi thuốc, d b =32mm. Trong quá trình khoan có hiện tượng mở rộng mũi khoan khi mũi khoan cắt vào đất đá, do đó để phù hợp với máy khoan và với đường kính thỏi thuốc ta chọn mũi khoan đường kính lkd =42mm nhằm phù hợp với máy khoan TAM ROCK. 3.2.5. Chiều sâu lỗ mìn L,m Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 44 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 3.2.5.1. Chiều sâu lỗ mìn tính theo tốc độ đào lò dự kiến. η).3025.( . ÷ = T TV L ckyc ,m (3.8) Trong đó: ycV - Tốc độ đào lò yêu cầu trong 1 tháng, ycV = 70m/tháng; ckT - Thời gian của 1 chu kỳ đào chống lò, ckT = 12 giờ; T - Thời gian làm việc 1 ngày đêm, T = 24 giờ; (25-30) - Số ngày làm việc trong 1 tháng, ta lấy bằng 26 ngày; η - Hệ số sử dụng lỗ mìn, η = 0,85; mL 58,1 85,0.26.24 12.70 ==⇒ . 3.2.5.2. Chiều sâu lỗ mìn tính theo thời gian của một chu kỳ đào chống lò. )()( 654321 ttttttfTfL ck +++++== (3.9) Trong đo:́ Tck - Thời gian của một chu kì đào lò: Tck= t1+ t2 +t3+t4+t5 +t 6 , giờ. 1t - Thời gian chi phí chung cho công tác khoan nổ mìn. kk Vn lNt . . 1 = , giờ (3.10) Trong đó: N - Số lượng lỗ mìn trên gương, N= 57 lỗ; kn - Số lượng máy khoan làm việc đồng thời, kn = 1 ; kV - Tốc độ khoan thực tế, kV =45 m/h; 2t - Thời gian chung cho công tác nạp nổ mìn. nn n tNt . . 2 ϕ = , giờ (3.11) Trong đó: t - Thời gian nạp thuốc nổ cho 1 lỗ khoan,có thể chọn theo kinh nghiệm t=0,08 giơ;̀ nϕ - Hệ số làm việc đồng thời trong quá trình nạp thuốc nổ, nϕ =0,8; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 45 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ nn - Số lượng công nhân làm việc đồng thời trong công tác nạp thuốc nổ vào lỗ mìn, nn =6; 3t - Thời gian nổ mìn,thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn, 3t =0,5h. 4t - Thời gian chi phí chung cho công tác xúc bốc đất đá xx đ Pn lSkt . ....0 4 µη = , giờ (3.12) Trong đó: 0k - Hệ số nở rời của đất đá, 0k =2; đS - Diện tích đào của gương hầm, đS =19,6 m 2 ; µ - Hệ số thừa tiết diện, µ = 1,08; η - Hệ số sử dụng lỗ mìn, η=0,85; xn - Số lượng máy xúc làm việc đồng thời, xn =1; xP - Năng suất thực tế của một máy xúc: 2.T VPx ϕ= ,m 3/phút. (3.13) V - Thể tích đất đá nổ ra sau 1 chu kỳ đào,m 3 ; 0k - Hệ số nở rời của đất đá, 0k =2; ϕ - Hệ số dự trữ thời gian do sự cố làm máy xúc phải ngừng hoạt động, ϕ=1,1; 2T - Thời gian thực sự để xúc bốc đất đá được tính theo công thức: 4 2 3 2 2 2 1 22 TTTTT +++= (3.14) 1 2T - Thời gian xúc bốc đất đá bị văng xa khỏi gương lò, tính theo công thức: q kktVT q roc . ....1 2 ϕ α = phút (3.15) 2 2T - Thời gian xúc bốc khối lượng đất đá cơ bản tại gương lò được xác định theo công thức: ( ) q kktVT q ro . ....12 2 ϕ βα −− = , phút (3.16) 3 2T - Thời gian ngừng nghỉ do vận chuyển trong quá trình xúc bốc (trao đổi gòng có tải và gòng không tải,..); Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 46 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ ( ) v kktVT v ron . ....13 2 ϕ β− = , phút (3.17) 4 2T - Thời gian hất dọn đá trong gương lò; n pkVT o ...42 β = , phút (3.18) Trong đó: α - Phần trăm đất đá bị văng xa sau khi nổ mìn,α =15%; V - Thể tích đất đá nguyên khối nổ ra sau 1 chu kỳ đào; t c - Thời gian của 1 chu kỳ xúc bốc của máy xúc khi tiến hành xúc bốc đất đá bị văng xa, t c = 0,33 phút; k o - Hệ số nở rời của đất đá, k o =2; k r - Hệ số nở rời phụ của đất đá trong quá trình xúc bốc, rk = 1,1; qϕ - Hệ số chứa đầy gầu, qϕ =0,8; q - Dung tích gầu xúc, q = 0,6 m 3 ; β - Phần thể tích đất đá xúc bốc bằng phương pháp thủ công, β =15%V; t - Thời gian của 1 chu kỳ xúc bốc bằng máy xúc, t = 0,15 phút; nt - Thời gian máy xúc phải ngưng nghỉ để chờ thiết bị vận tải trao đổi và đưa vào gương lò, nt = 1 phút; vϕ - Hệ số chứa đầy gòng, vϕ = 0,95; v - Thể tích của gòng, v = 3m 3 ; n - Số lượng công nhân làm việc hất , dọn đất đá vào goòng, n = 6 người; p - Chi phí nhân lực dành cho hất, dọn và xúc bốc 1m 3 , p = 60 người.phút Thay các thông số vào côn thức (3.14) rồi thay vào công thức (3.13) ta được: ( ) ( ) n pkV v tV q tV q tVkk VP o v n qq c ro tt ... . ..1 . ..1 . ..... .60 β ϕ β ϕ βα ϕ αϕ +    − + −− + = m 3 /h Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 47 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ ( ) ( ) ( ) ( ) hm n pk v t q t q tkk P o v n qq c ro tt /6,17 6 60.2.15,0 3.95,0 1.15,01 6,0.8,0 15,0.15,015,01 6,0.8,0 33,0.15,0.1,1.2.1,1 60 .. . .1 . .1 . .... 60 3 = +   − + −− + = +    − + −− + = β ϕ β ϕ βα ϕ αϕ 5t - Thời gian chi phí chung cho công tác chống (thời gian khoan neo, cắm neo và thời gian phun bê tông); ( )            + − ++= m ptrn cn k nn p dHRRkk a tN anV Nkllt ..2 2 ... . .. .... 21 1 5 pi η (3.19) 1k - Hệ số tính đến thời gian chuyển lỗ khoan, 1k =1,4; nN - Số neo trong 1 vòng, nN =10 neo; ct - Thời gian cắm 1 neo, ct =2 phút = 0,03h ; kV - Vận tốc khoan, kV = 45 m/h; n - Số máy khoan làm việc đồng thời, n = 1; a - Khoảng cách giữa các neo, a = 1m; 1R - Bán kính vòm khi chưa phun bê tông, 1R =2,85m; 2R - Bán kính vòm sau khi phun bê tông, 2R = 2,80m; tH - Chiều cao phần tường, tH =1,2 m; pd - Chiều dày lớp bê tông phun, pd =0,05m; nk - Hệ số làm việc không liên tục của máy phun, nk =1,3; rk - Hệ số rơi vãi khi phun, rk =1,2; mp - Năng suất thực tế của máy phun, mp =6 m 3 /h; 6t - Thời gian cho các công tác phụ trợ, 6t =25 phút = 0,42h; Thay các sô ́liệu vào công thức (3.10) và rút L ra ta đươc̣: Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 48 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ ( )               + − ++++     ++− = m ptrn cn k nn xx ođ kk nn ck p dHRRkk a tN naV Nkkl Pn kS Vn N tt n tNT L ..2 2 ... . .. .... . ... . . 2 2 2 1 21 63 pi ηµη ϕ         + − ++++    ++− = 6 )05,0.2,1.2 2 )80,285,2.(.2,1.3,1 1 03,0.10 1.1.45 10.4,1.5,1.85,0 6,17.1 2.08,1.85,0.6,19 45.1 57 5,05,0 6.8,0 08,0.5712 22pi L L = 2,28 m 3.2.5.3. Chiều sâu lỗ mìn tính theo sự phụ thuộc vào tiết diện đào. mSL đ 21,26,19.5,0.5,0 === (3.20) Từ các phương pháp tính chiều sâu lỗ mìn như trên với thời gian một chu kỳ đào chống lò là 12 giờ, ta chọn được chiều sâu lỗ mìn hợp lý : 2,2m. Khi đó thay L vào công thức 3.10 ta được thời gian công tác phụ t 6 = 0,5h. 3.2.6.. Góc nghiêng và chiều dài của các lỗ khoan 3.2.6.1. Nhóm lỗ mìn biên Do đất đá trước gương có hệ số kiên cố f = 6, để đảm bảo đất đá nổ ra đúng kích thước theo biên thiết kế thì nhóm các lỗ mìn biên được khoan nghiêng 1 góc 85 o , hướng cắm vào biên thiết kế và đáy lỗ khoan chạm biên thiết kế. Các lỗ mìn nhóm tạo biên khoan bằng chiều sâu trung bình của các lỗ khoan là l tb =2 m. Do đó chiều dài lỗ khoan tạo biên được tính như sau: mL ob 2,285sin 2,2 == 3.2.6.2. Nhóm lỗ mìn phá Các lỗ mìn thuộc nhóm phá được khoan vuông góc với gương đào và chiều sâu khoan các lỗ mìn phá bằng với chiều sâu trung bình tính toán các lỗ mìn. L p =2,2 m. 3.2.6.3. Nhóm lỗ mìn đột phá Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 49 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Các lỗ mìn nhóm đột phá được khoan nghiêng một góc 85 o và được khoan sâu hơn các lỗ mìn nhóm khác từ 0,15-0,25m. Do đó chiều dài của nhóm lỗ mìn đột phá sẽ được tính như sau: mL ođp 4,22,085sin 2,2 =+= 3.2.7. Chi phí thuốc nổ cho 1 lần nổ ( hay 1 chu kỳ công tác) Chi phí thuốc nổ cho 1 chu kỳ đào được xác định theo công thức: kgVqQt ,.= (3.21) Trong đó: V - Thể tích đất đá nguyên khối của gương lò sau 1 chu kỳ nổ mìn; 365,3685,0.2,2.6,19.. mLSV đ === η . q - Lượng thuốc nổ đơn vị , q=1,45 kg/m 3 ; kgQt 73,5265,36.45,1 ==⇒ 3.2.8. Lượng thuốc nổ và phương pháp bố trí thuốc nổ trong từng lỗ mìn. 3.2.8.1. Lượng thuốc nổ. Lượng thuốc nổ nạp trung bình trong mỗi lỗ mìn được tính theo công thức: kg N Qq ttb 93,057 73,52 === Để đạt được hiệu quả tối ưu cho công tác nổ mìn ,kinh nghiệm thực tế cho thấy lượng thuốc nạp cho các lỗ khoan nhóm đột phá nên lấy tăng lên 15% - 20% so với tbq , lượng thuốc nạp cho các lỗ khoan nhóm biên nên lấy giảm đi 10% - 15% so với tbq và lượng thuốc nạp cho các lỗ khoan nhóm phá lấy bằng tbq . Do đó: Lượng thuốc nạp cho các lỗ khoan nhóm đột phá: kgqđp 07,115,1.93,0 == Lượng thuốc nạp cho các lỗ khoan nhóm biên: kgqb 84,09,0.93,0 == Lượng thuốc nạp cho các lỗ khoan nhóm phá: =pq 0,93 kg 3.2.8.2. Phương pháp bố trí thuốc nổ trong từng lỗ mìn • Cấu trúc nạp thuốc trong nhóm lỗ mìn phá. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 50 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ + Số thỏi thuốc trong một lỗ mìn: Số lượng thuốc nổ nạp trong lỗ mìn được lấy bằng số lượng nguyên của thỏi thuốc (nên hạn chế việc bẻ nhỏ các thỏi thuốc nổ). n 65,42,0 93,0 === th p p m q thỏi ta lấy 5 thỏi. Với : thm - khối lượng 1 thỏi thuốc , thm = 0,2kg. + Chiều dài nạp bua: mlnLL thppbuap 95,025,0.52,2. =−=−=− . Với: thl - Chiều dài 1 thỏi thuốc, thl = 0,25m. m L L pbuap 74,03 => − . • Cấu trúc nạp thuốc trong lỗ mìn biên. + Số thỏi thuốc trong 1 lỗ mìn biên: 2,4 2,0 84,0 === th b b m qn thỏi ta lấy 4,5 thỏi. + Chiều dài nạp bua : mlnLL thbbbuab 075,125,0.5,42,2. =−=−=− . mLL bbuab 73,03 => − • Cấu trúc nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá. + Số thỏi thuốc trong 1 lỗ đột phá; 35,5 2,0 07,1 === th đp đp m q n thỏi, ta lấy 5,5 thỏi. + Chiều dài nạp bua : mlnLL thđpđpbuađp 025,125,0.5,54,2. =−=−=− . m L L đpbuađp 8,03 => − . Như vậy chiều dài nạp bua đều thỏa mãn điều kiện không nhỏ hơn 1/3 chiều sâu lỗ mìn. Do đó các lỗ mìn đảm bảo an toàn khi nổ. 3.2.8.3. Chi phí thuốc nổ thực tế Tổng lượng thuốc nổ thực tế cho một chu kỳ đào được xác định theo công thức: bđpptt QQQQ ++= , kg (3.22) pQ - Tổng lượng thuốc nổ cho lỗ mìn nhóm phá. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 51 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ thppppp mnNqNQ ... == bQ - Tổng lượng thuốc nổ cho nhóm lỗ mìn biên. thbbbbb mnNqNQ ... == đpQ - Tổng lượng thuốc nổ cho nhóm lỗ mìn đột phá. thđpđpđpđpđp mnNqNQ ... == pN - Số lỗ mìn nhóm phá, pN = 34 lỗ; pn - Số thỏi thuốc mìn trong lỗ mìn thuộc nhóm phá, pn = 5; bN - Số lỗ mìn biên, bN = 19 lỗ; bn - Số thỏi thuốc mìn trong lỗ mìn biên, bn = 4,5; đpN - Số lỗ mìn nhóm đột phá, đpN = 4 lỗ; đpn - Số thỏi thuốc mìn trong lỗ mìn nhóm đột phá, đpn =5,5; thm - Trọng lượng 1 thỏi thuốc, thm =0,2kg; Thay các thông số vào công thức trên được: kgQp 342,0.5.34 == . kgQb 1,172,0.5,4.19 == . kgQđp 4,42,0.5,5.4 == . ttQ = 34 + 17,1 + 4,4 =55,5 kg . Như vậy %5+= ttt QQ , thoản mãn. 3.2.9. Khoảng cách giữa các vòng lỗ mìn Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên: bb =0,6m. Khoảng cách giữa vòng lỗ mìn biên và vòng lỗ mìn phá ngoài cùng W b mq aW b bb b . .γ ≥ (3.23) Trong đó: ba - Hệ số nạp thuốc nổ cho các lỗ mìn tạo biên,với công trình ngầm không có nguy hiểm về khí và bụi nổ thì 7,06,0 ÷=ba , ta chọn ba =0,6. bγ - Lượng thuốc nổ nạp bình quân trên 1m chiều dài cho lỗ mìn biên, bγ =0,3kg/m ( theo công thức 3.5). bq - Chỉ tiêu thuốc nổ cho nhóm lỗ mìn tạo biên; 23,185,0.45,185,0. === qqb kg/m 3 m - Hệ số gần, lấy m = 0,8 Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 52 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ mWb 43,08,0.23,1 3,0.6,0 =≥⇒ . Khoảng cách giữa giữa vòng lỗ mìn đột phá và vòng lỗ mìn phá trong cùng, fW mq a W f ff f . .γ ≥ (3.24) fa - Hệ số nạp thuốc nổ cho các lỗ mìn phá,với công trình ngầm không có nguy hiểm về khí và bụi nổ thì 7,06,0 ÷=fa , ta chọn fa =0,6. fγ - Lượng thuốc nổ nạp bình quân trên 1m chiều dài cho lỗ mìn phá, fγ =0,6 kg/m; fq - Chỉ tiêu thuốc nổ cho nhóm lỗ mìn phá, 45,1== tbf qq kg/m 3 ; m - Hệ số gần, lấy m = 0,8 mW f 55,08,0.45,1 6.0.6,0 =≥⇒ . Khoảng cách giữa các lỗ mìn phá b f = 0,6m. Khoảng cách giữa các lỗ mìn đột phá = 0,5m. 3.2.10. Kết cấu lỗ mìn Dây di n Bua mìn 1025 1375 32 Kíp KVÐ-8Ð 2400 42 Hình 3.2. Kết cấu lỗ mìn nhóm đột phá 950 1250 32 Dây di n Bua mìn Kíp KVÐ-8Ð 2200 42 Hình 3.3. Kết cấu lỗ mìn nhóm phá Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 53 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 32 1075 Dây di n Bua mìn Kíp KVÐ-8Ð 1125 42 Hình 3.4. Kết cấu lỗ mìn nhóm biên 3.2.11. Thiết lập hộ chiếu khoan nổ mìn 1 2 345 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 57 323334353637 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 566 00 60 0 650 650 5700 2200 40 50 200 2400 22 00 200 24 00 600 650 500 650 600600550 600 550200 200 48 1,2 3,4 32,33,34,35,36,37,39,56 39 ,4 0 20 ,2 1 18 ,1 9 5 1, 4 2, 3 10 11 ,1 2 30 ,3 1 55 ,5 6 26 15 8 200 55 0 60 0 60 0 60 0 50 0 68 0 600 600 Hình 3.5. Sơ đồ bố trí lỗ mìn Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 54 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ - + 1234 5 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 45 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 555555 5 Hình 3.6. Sơ đồ đấu ghép mạng nổ Bảng 3.7. Đặc tính các lỗ mìn STT Chiều sâu lỗ mìn (m) Số thỏi Góc nghiêng (độ) Chiều dài bua (m) Thứ tự nổChiếu bằng Chiếu cạnh 1 – 4 2,4 5,5 85 90 1,025 1 5-10 2,2 5 90 90 0,950 2 11-19 2,2 5 90 90 0,950 3 20-31 2,2 5 90 90 0,950 4 32-37 2,2 5 85 85 0,950 5 38-57 2,2 4,5 90 90 1,075 5 3.3. Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khoan nổ mìn • Tiến độ đi gương sau một chu kì: Lck = Ltb . η =2,2.0,85=1,87m η - Hệ số sử dụng lỗ mìn; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 55 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Ltb - Chiều sâu trung bình các lỗ khoan; • Khối lượng đất đá nguyên khối đào ra sau một chu kì: Vck=Sđ.Lck. µ =19,6.1,87.1,08 = 39,58m3 µ - Hệ số thừa tiết diện µ =1,08; Sđ - Diện tích đào Sđ=19,6 m2 . • Khối lượng đất đá phải xúc bốc sau một chu kì. Vxb = Vck . k0=39,58.2 = 79,16 m3. • Số mét lỗ khoan trong một chu kì khoan nổ mìn: Lmk=l đp .5+l p .33+l b .19 = 2,4.4 + 2,2.34 + 2,2.19 = 126,2 m. Bảng 3.8. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật STT Điều kiện và các chỉ tiêu KNM Đơn vị Số lượng 1 Hệ số kiên cố của đất đá f 6 2 Diện tích sử dụng sdS 2m 18,5 3 Diện tích khai đào đS 2m 19,6 4 Đường kính lỗ khoan lkd mm 42 5 Chiều sâu trung bình của lỗ khoan tbL m 2,2 Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 56 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 6 Số lượng lỗ khoan N k Lỗ 57 7 Kíp điện vi sai Cái 57 8 Chi phí thuốc nổ cho 1 chu kỳ ttQ Kg 55,5 9 Tiến độ đào lò sau 1 chu kỳ ckL m 1,87 10 Số mét lỗ khoan trong 1 chu kỳ mkL m 126,2 11 Khối lượng đất đá cần xúc bốc sau 1 chu kỳ xbV 3m 79,16 12 Lượng thuốc nổ đơn vị q kg/m 3 1,45 13 Hệ số nở rời của đất đá 0k 2 14 Hệ số sử dụng lỗ mìn η 0,85 15 Hệ số thừa tiêt diện µ 1,08 3.4. Tổ chức khoan nổ. 3.4.1.Công tác khoan. 3.4.1.1. Số lượng máy khoan. Đối với gương lò thi công ta sử dụng 1 xe khoan TAM ROCK CTH- 1F/E50. 3.4.1.2. Tổ chức đánh dấu lỗ khoan. Căn cứ vào hộ chiếu nổ mìn tiến hành đánh dấu các lỗ mìn nhóm đột phá sau đó đánh dấu lỗ mìn phá, tạo biên ,rãnh việc đánh dấu lỗ mìn do thợ bậc 5 hoặc phó quản đốc, trực ca đảm nhận. 3.4.1.4. Tổ chức công tác khoan. Sau khi đánh dấu lỗ mìn xong ta sử dụng xe khoan TAM ROCK để khoan và điều khiển cần khoan thực hiện khoan các lỗ mìn theo hộ chiếu. Khi khoan cần phải tuân theo đúng yêu cầu về kỹ thuật của lỗ mìn như góc nghiêng và chiều sâu lỗ mìn. 3.4.2. Tổ chức nạp mìn - đấu ghép mạng nổ. Sau khi khoan xong tiến hành vận chuyển các thiết bị máy móc, Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 57 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ dụng cụ ra vị trí cách gương 25 -30 m cắt điện các thiết bị vào khu vực nổ mìn, sau đó tiến hành công tác nạp nổ mìn. Công tác nạp nổ mìn do thợ mìn qua đào tạo và được cấp chứng chỉ đảm nhận. Sau khi nạp mìn xong toàn bộ các lỗ khoan mới tiến hành đấu ghép mạng nổ. Sau khi đấu xong các dây kíp ở gương tiến hành đấu dây cầu và dây chính (chú ý khi đấu dây chính và dây cầu thì hai đầu kia của dây phải đấu chập với nhau để đảm bảo an toàn cho quá trình đấu ghép mạng nổ). Sau khi đấu xong mạng nổ phải chờ tín hiệu của người chỉ huy nổ mìn mới đựơc khai hoả. Trong quá trình thi công thường xuyên theo dõi sự thay đổi cấu trúc địa chất, diện tích tiết diện đào để lựa chọn và điều chỉnh hộ chiếu nổ mìn cho phù hợp. 3.4.3. Các biện pháp an toàn khoan nổ mìn. 1.Công tác khoan nổ mìn phải được thực hiện đầy đủ, nghiêm chỉnh theo quy phạm an toàn về bảo quản, sử dụng thuốc nổ vận chuyển vật liệu nổ công nghiệp. 2.Mọi công tác khoan nổ mìn phải có hộ chiếu và thực hiện theo đúng hộ chiếu đó, thợ nổ mìn phải được huấn luyện và được cấp thẻ nổ mìn của cấp có thẩm quyền. 3.Chỉ nổ mìn khi đủ điều kiện sau: - Có hộ chiếu ghi đầy đủ của các yếu tố công tác khoan, nổ mìn. - Đo kiểm tra hàm lượng khí CO2 và CH 4 đảm bảo điều kiện 0% và gương lò thông gió tốt đạt tiêu chuẩn về tốc độ và lưu lượng gió. - Tình trạng đường lò ổn định, các vị trí được gia cố chắc chắn . - Có đủ số người canh gác ở các đường lò khi nổ mìn. 4.Thuốc nổ ca nào lĩnh ca đó, số lượng căn cứ vào hộ chiếu và tiến độ đào lò. Nếu hết ca không sử dụng phải đem trả về kho. Phải có đầy đủ sổ sách theo dõi vật liệu nổ theo đúng quy định. 5.Thợ khoan lỗ mìn căn cứ vào hộ chiếu đánh dấu vị trí lỗ khoan trên gương lò. Dùng choòng cuốc cho phẳng tại vị trí miệng lỗ khoan, trước khi khoan chọc cho những hòn đá tảng than còn treo rơi xuống hết. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 58 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Chọn chỗ đứng cho vững chắc để trong quá trình khoan an toàn, tạo lực đẩy khoẻ. Nóc lò trên đầu người đứng khoan phải chắc chắn và đã được chèn kích kín. Không có hiện tượng lở nóc. Khi khoan luôn quan sát gương và các dụng cụ khác đưa ra khu vực an toàn để chuẩn bị nổ mìn. 6.Nạp mìn. Gậy nạp mìn bằng gỗ hoặc tre tròn, thẳng trơn có đường kính nhỏ hơn lỗ khoan từ 4- 5 mm, có chiều dài lớn hơn chiều sâu lỗ mìn ít nhất là 30 cm. Trước khi nạp thuốc vào lỗ mìn, tất cả mọi người không có trách nhiệm phải rút ra ngoài đến nơi an toàn, có luồng gió sạch, cắt hết mọi nguồn điện đi vào khu vực nổ mìn, xoắn chặt hai đầu dây lại Dùng gậy nạp mìn đưa thỏi thuốc vào đáy lỗ mìn, nạp bua nhẹ nhàng vào lỗ mìn, tuyệt đối không để dây kíp gập hoặc đứt, bua được làm bằng đất sét pha cát. 7.Nối dây dẫn trong mạng nổ. Tại nơi đấu mạng nổ không có mạng điện khác nào đi qua nếu có thì phai ngắt mạch toàn bộ trước khi nổ mìn. Dây dẫn nổ mìn phải là dây có vỏ bọc cách điện, khi nối dây theo trình tự phải nối ngọn trước rồi nối dây ngọn với dây chính, sau đó thợ mìn dải dây chính ra đến vị trí nổ mìn. 8.Máy nổ mìn. Trước khi vận hành máy bắn mìn thợ bắn mìn phải kiểm tra đấu nối dây kíp nổ phải đảm bảo theo hộ chiếu do phòng kỹ thuật lập và số kíp điện kích nổ trong mạng phải đảm bảo điều kiện đặc tính kỹ thuật của máy. Nối dây cầu vào máy tại vị trí cọc đấu dây trên máy và xiết chặt các bulông trên cọc đấu dây. Cắm chìa khoá chuyên dùng vào ổ khoá. Vặn chìa khoá theo chiều kim đồng hồ đến vị trí nạp điện. Sau khi đèn báo trên máy nổ mìn báo sáng thực hiện thao tác vặn chìa khoá ngược chiều kim đồng hồ đến vị trí kích nổ trên máy. Tháo dây cầu ra khỏi cọc đấu trên máy và tháo chìa khoá ra khỏi ổ Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 59 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ khoá. 3.5. Thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn. 3.5.1. Yêu cầu chung. Việc lựa chọn sơ đồ thông gió hợp lý có ý nghĩa rất quan trọng, để đảm bảo các điều kiện làm việc bình thường tại gương các đường lò ( đặc biệt là sau khi tiến hành công tác khoan nổ mìn). Tổ chức thông gió khi đào lò nhằm đảm bảo cho không khí tại gương và trên suốt chiều dài đường lò có thành phần tỷ lệ theo quy định: %...0016,0%,5,0%,1%,20 242 ≤≤≤≥ COCOCHO Nhiệt độ trong đường lò không vượt quá 26 o C. Đảm bảo điều kiện làm việc bình thường và an toàn cho người và thiết bị trong khi thi công hầm lò. Đảm bảo tạo ra được lượng khí sạch cần thiết cho con người và thiết bị hoạt động trong hầm .Mặt khác phải đảm bảo sao cho thời gian thông gió nhanh, việc thông gió diễn ra an toàn liên tục không gây cháy nổ tích tụ các chất bụi, khí độc trong hầm lò. 3.5.2. Sơ đồ thông gió. Sử dụng phương pháp thông gió đẩy sơ đồ thông gió được thể hiện trên hình vẽ Thông gió cho gương lò XVVT mức -250 khu Đông được thực hiện bằng phương pháp thông gió cục bộ, sơ đồ thông gió đẩy. Gió sạch từ mức -250 thông gió cho gương hầm bơm -250, qua lò XV-250 BMD sang khu Đông, qua lò hạ XV (-97,5 ÷ -250) KĐ đến thông gió lò chợ H10 CĐ. Gió thải được thoát ra ngoài qua cửa lò +27 CĐ. Trong sơ đồ thông gió đẩy quạt đẩy được bố trí cách ngã ba 10m để tránh gió bẩn. Khoảng cách từ miệng ống gió đến mặt gương lò là: mđSl 221353 ÷=÷= . Ta lấy l = 15m. Sử dụng ống gió mềm bằng vải cao su đường kính Φ800m, quạt đặt cách cửa hầm 10m. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 60 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Hình 3.7. Sơ đồ thông gió khi thi công đường lò 3.5.3. Tính toán thông gió 3.5.3.1. Lưu lượng gió cần thiết đưa vào gương lò • Tính lưu lượng gió theo độ xuất khí mêtan. 3 1 .100 m nn I Q o g ct − = /phút (3.25) Trong đó: n - Nồng độ khí mêtan tối đa cho phép ở luồng gió thải tại cửa lò chuẩn bị, d = 0,5%; d o - Nồng độ khí mêtan có sẵn trong luồng khí sạch đưa vào gương, d o = 0%; gI - Độ xuất khí mêtan tuyệt đối lớn nhất ở đường lò, m 3 /phút; 3,.. m T AqkI ck o k = /phút (3.26) k - Hệ số ảnh hưởng chiều dài của đường lò,k = 30%; oq - Lượng khí khí CH 4 sinh ra khi đào 1 tấn than với mỏ thuộc hạng 2 về khí bụi nổ , oq = 1,25 m 3 /phút; A - Khối lượng đất đá nguyên khối phá ra sau 1 tiến độ, m 3 ; 58,3908,1.85,0.2,2.6,19... === µηlSA đ m 3 đS - Diện tích tiết diện đào đường lò, đS = 19,6 m 2 ; l - Chiều sâu của lỗ mìn, l = 2,2 m ; η - Hệ số sử dụng lỗ mìn, η = 0,85; µ - Hệ số thừa tiết diện, µ = 1,08; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 61 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN 10 m 15m Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Thay vào công thức ta được: 306,2 720 58,39.25,1.30 mI k == /phút. 3 1 4125,0 06,2.100 mQct ==⇒ /phút • Tính toán lượng gió cần thiết theo lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất /ph.m3;..8,7 3 22 lqt SQ tnsdct = (3.27) Trong đó: t - Thời gian thông gió tích cực sau khi nổ mìn; t = 30 ph; tnq - Lượng thuốc nổ chi phí cho 1m 2 gương lò, 2/84,26,19 6,55 mkg S Qq đ tt tn === l - Chiều dài thông gió cần thiết được tính theo công thức: sd tn S kbAl 1...5,12= ,m Trong đó: tnA - Lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất trong gương, tnA = 55,6 kg; b - Lượng khí độc hại sinh ra từ 1kg thuốc nổ, b = 40l/kg; 1k - Hệ số khuyếch tán rối của dòng chảy tự do, 1k = 0,34; Thay số vào công thức ta tính được: ml 510 5,18 34,0.40.6,55.5,12 == Thay số vào công thức (3.27) ta tính được: phútmQct /435510.84,2.30 5,18.8,7 33 22 == • Lượng gió cần thiết theo điều kiện số người làm việc lớn nhất trong gương. nct knQ ..63 = 3m /phút (3.28) Trong đó: 6 - Định mức gió sạch cho một công nhân , 3m /phút; n - Số người làm việc đồng thời lớn nhất tại gương, n = 8 người; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 62 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ nk - Hệ số dự trữ, nk = 1,5; Thay vào công thức ta được : 3 3 725,1.8.6 mQct == /phút Vậy lượng gió cần thiết đưa vào gương để thông gió là: 3 321 435),,max( mQQQQ ctctctct == /phút = 7,25 m 3 /s * Kiểm tra giá trị gió cần thiết lớn nhất theo điều kiện tốc độ gió nhỏ nhất thổi trong đường lò. smsm S Q v sd ct /3,0/4,0 5,18 25,7 >=== Do đó điều kiện về tốc độ gió thỏa mãn. 3.5.3.2. Hạ áp và năng suất quạt gió • Năng suất quạt gió Q q=P.Qct , m3/s (3.29) Trong đó: Qct - Lượng gió cần thiết đưa vào gương Qct=7,25m3/s; p - Hệ số tổn thất gió của ống vải cao su được tính theo công thức sau: 2 1.... 3 1    += R l LDkP o ko - Hệ số rò gió đơn vị ko = 0,0006; D - Đường kính ống gió D= 0,8 m; L - Chiều dài 1 đoạn đường ống, l=10m; L - Chiều dài đường lò =1000m; R - Sức cản toàn bộ đường ống: µα k D LR ,..5,6 5= α - Hệ số sức cản khí động học, α =0,0004 58,0 1000.0004,0.5,6=⇒R =7,9 µk => =P 119,7.10 1000.8,0.0006,0. 3 1 2 =   + Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 63 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Thay các sô ́liệu vào công thức (3.29) ta đươc̣: Q q=P.Qct= 1.7,25 = 7,25 m3/s = 435 m 3 /phút. • Tính hạ áp quạt. Hq = ht + hd ,mmH2O (3.30) Trong đó: h t - Giá trị áp lực tĩnh của quạt gió; ht = P.R.Q 2ct , mmH2O (3.31) Thay số vào công thức ta tính được: 41525,7.9,7.1 2 ==th mmH2O hd - Giá trị áp lực động của quạt: g vh kđ .2 .21 γ = , mmH2O (3.32) v1 - Vận tốc gió trung bình khi ra khỏi ống v1= 4,144,0. 25,7 2 0 == piS Qct m/s (3.33) So - Tiết diện ống gió; g - Gia tốc trọng trường ,g=9,8m/s2; γ k - Khối lượng riêng của không khí ,=1,2kg/m3 7,12 8,9.2 2,1.4,14 2 ==dh mmH2O Thay các sô ́vào công thức (2.15) đươc̣: Hq =ht+hd = 415+12,7 = 427,7 mmH2O 3.5.4. Thiết bị thông gió Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 64 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Căn cứ vào các thông số của quạt: Qq=435 m3/phút, hq=427,7 mmH2O ta chọn quạt QGL-2x30. Sử dụng ống gió mềm bằng vải cao su, đường kính ống gió là 800mm, chiều dài mỗi đoạn ống là 10m. Bảng 3.8. Thông số kỹ thuật của quạt QGL-2x30 STT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị 1 Đường kính bánh công tác mm 630 2 Số bậc bánh công tác 2 3 Năng suất m3/ph 250÷ 630 4 Hạ áp do quạt tạo ra mmH2O 365÷ 665 5 Loại động cơ Điện 6 Công suất động cơ Kw 2x30 7 Tốc độ quay định mức Vòng/phút 2950 3.5.5. Tổ chức thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn Khi công việc nổ mìn kết thúc thông gió từ 30 phút trở lên sau đó đo kiểm tra hàm lượng khí CH4, CO2 đảm bảo dưới nồng độ cho phép thì tiến hành đưa gương lò về trạng thái an toàn. Kiểm tra xử lý mìn câm (nếu có). Khi phát hiện thấy có mìn câm thì phải xử lý ngay theo quy phạm và phải tuân theo một số trình tự sau đây: + Thợ mìn phải xác định thứ tự của lỗ mìn câm để biết được chiều sâu lỗ mìn, số thỏi thuốc đã nạp, vị trí đặt kíp nổ. + Xác định miệng lỗ mìn, moi phần bua lỗ mìn câm khoảng 10cm để xác định hướng lỗ khoan. Sau đó khoan lỗ khoan khác cách lỗ mìn câm 30cm, khoan song song với lỗ mìn câm và sâu hơn lỗ mìn câm 15cm. Nạp thuốc cho lỗ khoan với lượng thuốc lớn hơn lượng thuốc lỗ mìn câm 0,15 kg. Khi đã nạp thuốc song tiến hành cho nổ mìn để kích nổ lỗ mìn câm. Chú ý : Trong quá trình xúc bốc phải tìm lấy ra vỏ kíp của lỗ mìn câm. Trình tự thao tác bắn mìn câm giống như công tác khoan nổ mìn đã lập trong hộ chiếu. 3.6. Xúc bốc và vận chuyển Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 65 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 3.6.1. Chọn thiết bị xúc bốc Thể tích đá nguyên khối nổ ra sau một chu kỳ được tính theo công thức sau V = l .η. Sđ . µ ;(m3) Trong đó: l - chiều sâu lỗ mìn trung bình, l = 2,2 m; Sđ - diện tích gương đào, Sđ = 19,6 m2 ; η - hệ số sử dụng lỗ mìn, η = 0,85; µ - hệ số thừa tiết diện, µ = 1,08; Thay số vào ta được thể tích đất đá nổ ra là: Vđ = 2,2. 0,85 . 19,6. 1,08 = 39,58 m3 Sử dụng máy xúc lật hông ZCY-60 kết hợp với goòng 3T. Đất đá sau khi nổ mìn được máy xúc lùi quay gầu máy vào xúc sau đó lùi lại quay gầu đổ vào goòng 3T, khi đã xúc đầy các goòng được tàu điện kéo ra tuyến vận tải chung của mỏ. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 66 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Bảng 3.9. Thông số kỹ thuật của máy xúc lật hông ZCY-60 Hạng mục Thông số kỹ thuật chủ yếu Thông số cả máy Dung tích gàu định mức 0.6m3 Chiều rộng gàu 1741 mm Độ cao dỡ tải lớn nhất 1650 mm Góc dỡ tải lớn nhất 55° Khe hở cách đất nhỏ nhất 200 mm Độ sâu ngang lớn nhất 600 mm Góc leo dốc ±16° Tiếng ồn 90 dB(A) Kích thước ngoại hình 4508× 1741× 2350 mm Trọng lượng máy 7800kg Đế Lực kéo lớn nhất 50 kN Lực kéo định mức 35 kN Tốc độ di chuyển 2.2 km/h (0.6m/s) Chiều rộng xích 260 mm Áp suất riêng tiếp đất 0.09 MPa Hạng mục Thông số kỹ thuật chủ yếu Hệ thống thủy lực Áp suất động cơ di chuyển 21 MPa Áp suất cơ cấu công tác 16 MPa Hệ thống điện Điện áp cấp điện 660/380V Kí hiệu động cơ YBK225M-4 Công suất động cơ 45kW Dòng điện định mức động cơ 84.2 /48.6 A Tốc độ quay động cơ 1470 r/min Khởi động từ chân không phòng nổ an toàn dùng trong mỏ QJZ-200/660(380)V 3.6.2. Tính toán năng suất xúc bốc thực tế của máy xúc 2.T VPx ϕ= ,m 3/phút. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 67 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ V - Thể tích đất đá nổ ra sau 1 chu kỳ đào,m 3 ; 0k - Hệ số nở rời của đất đá, 0k =2; ϕ - Hệ số dự trữ thời gian do sự cố làm máy xúc phải ngừng hoạt động, ϕ=1,1; 2T - Thời gian thực sự để xúc bốc đất đá được tính theo công thức: 4 2 3 2 2 2 1 22 TTTTT +++= 1 2T - Thời gian xúc bốc đất đá bị văng xa khỏi gương lò, tính theo công thức: q kktVT q roc . ....1 2 ϕ α = phút 2 2T - Thời gian xúc bốc khối lượng đất đá cơ bản tại gương lò được xác định theo công thức: ( ) q kktVT q ro . ....12 2 ϕ βα −− = , phút 3 2T - Thời gian ngừng nghỉ do vận chuyển trong quá trình xúc bốc ( trao đổi gòng có tải và gòng không tải,..); ( ) v kktVT v ron . ....13 2 ϕ β− = , phút 4 2T - Thời gian hất dọn đá trong gương lò; n pkVT o ...42 β = , phút Trong đó: α - Phần trăm đất đá bị văng xa sau khi nổ mìn,α =15%; V - Thể tích đất đá nổ ra sau 1 chu kỳ đào; t c - Thời gian của 1 chu kỳ xúc bốc của máy xúc khi tiến hành xúc bốc đất đá bị văng xa, t c = 0,33 phút; k o - Hệ số nở rời của đất đá, k o =2; k r - Hệ số nở rời phụ của đất đá trong quá trình xúc bốc, rk = 1,1; qϕ - Hệ số chứa đầy gầu, qϕ =0,8; q - Dung tích gầu xúc, q = 0,6 m 3 ; β - Phần thể tích đất đá xúc bốc bằng phương pháp thủ công, β = 15%V; t - Thời gian của 1 chu kỳ xúc bốc bằng máy xúc, t = 0,15 phút; Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 68 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ nt - Thời gian máy xúc phải ngưng nghỉ để chờ thiết bị vận tải trao đổi và đưa vào gương lò, nt = 1 phút; vϕ - Hệ số chứa đầy gòng, vϕ = 0,95; v - Thể tích của gòng, v = 3m 3 n - Số lượng công nhân làm việc hất , dọn đất đá vào gòng, n = 6 người; p - Chi phí nhân lực dành cho hất, dọn và xúc bốc 1m 3 , p = 60 người.phút; ( ) ( ) n pkV v tV q tV q tVkk VP o v n qq c ro tt ... . ..1 . ..1 . ..... .60 β ϕ β ϕ βα ϕ αϕ +    − + −− + = m 3 /h ( ) ( ) ( ) ( ) hm n pk v t q t q tkk P o v n qq c ro tt /6,17 6 60.2.15,0 3.95,0 1.15,01 6,0.8,0 15,0.15,015,01 6,0.8,0 33,0.15,0.1,1.2.1,1 60 .. . .1 . .1 . .... 60 3 = +   − + −− + = +    − + −− + = β ϕ β ϕ βα ϕ αϕ 3 .6.3. Xác định số goòng cần thiết Thể tích đất đá rời nổ ra trong một chu kỳ là: V = Sđ.l.η.µ.ko , m3 Trong đó: Sđ - diện tích đào của đường lò, Sđ = 19,6 m2; η - hệ số sử dụng lỗ mìn , η= 0,85; l - chiều sâu trung bình của lỗ mìn, l =2,2 m; µ - hệ số thừa tiết diện , µ =1,08; ko – hệ số nở rời của đất đá, ko = 2; V = 19,6.2,2.0,85.1,08.2 = 79,16 m3; Số goòng cần thiết để vận chuyển hết đất đá nổ ra trong một chu kỳ đào là: 28 3.95,0 16,79 . === v Vn vϕ goòng. Do đường lò xuyên vỉa mức -250 khu Đông là đường lò 2 đường xe nên với đầu tàu có sức kéo được 15 goòng có tải ta chỉ cần một chuyến là Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 69 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ vận chuyển hết đất đá trên gương trong một chu kỳ. Vậy ta sử dụng 2 đoàn goòng mỗi đoàn 14 goòng để vận chuyển hết đất đá trong một chu kỳ đào lò. 3.6.4. Sơ đồ trao đổi goòng G ií i h ¹n d õn g cñ a lç k ho an §oµn goßng ®ang chÊt t¶i §oµn goßng kh«ng ë nh¸nh kh«ng t¶i Nh¸nh cã t¶i §oµn goßng ® chÊt t¶i· §oµn goßng ® chÊt t¶i· TÇu ®iÖn ®Êm goßng vµo vÞ trÝ chÊt t¶i 5.000-:-10.000 Ghi dÝp IIO-924-1/3 8II dÞch chuyÓn theo tiÕn ®é ®µo lß M¸y xóc ë vÞ trÝ lµm viÖc Hình 3.8. Sơ đồ trao đổi goòng. Việc trao đổi goòng được thực hiện bằng ghi díp IIO-924-1/3 8II dịch chuyển theo tiến độ đào lò. Ở nhánh không tải tàu điện đấm goòng vào vị trí chất tải. Sau khi đã chất tải đầy goòng được kéo về phía nhánh có tải đồng thời goòng ở phía nhánh không tải lại được đẩy lên. Quá trính diễn ra liên tục cho đến khi đã đủ số goòng ở nhánh có tải sẽ được đầu tàu kéo ra ngoài. 3.7. Công tác chống lò 3.7.1. Thi công neo Khi khoan neo vẫn sử dụng xe khoan TAM ROCK CTH-1F/E50 với các thông số kỹ thuật cho ở bảng 3.4.Việc thi công neo được thực hiện theo trình tự sau: Sử dụng thước dây đo xác định khoảng cách, xác định và đánh dấu vị trí các lỗ khoan. Đường kính lỗ neo phải lớn hơn ít nhất 4mm hoặc cao nhất 12 mm so với đường kính cốt neo. Sau khi khoan lỗ neo, lỗ neo phải được làm sạch phoi khoan bằng cách thổi khí nén. Khi khoan neo nóc phái chống đỡ nóc chống tụt lở. Chuyển máy khoan vào gương tiến hành khoan lỗ neo nóc với chiều sâu, góc cắm theo hộ chiếu thiết kế. Rút máy khoan ra vị trí an toàn, di chuyển máy MQT-110/2,5C (hoặc máy có tính năng tương đương) đến dưới vị trí lắp neo. Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 70 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ Lắp khớp nối vặn đai ốc vào máy MQT-110/2,5C sau đó cho chất dẻo( số lượng tuỳ theo chiều sâu lỗ khoan; thường với chiều sâu lỗ khoan L=2,3m thì bố trí 2 thỏi) vào lỗ khoan, hướng mầu vàng lên phía trên( mầu xanh ở phía dưới) sau đó cho thanh neo thép xoắn ( chiều dài thanh neo theo thiết kế), lắp đai ốc vào khớp vặn đai ốc. Tiếp tục lắp tấm long đen vuông, tấm đệm vào qua neo, khi neo đã chạm tới đáy lỗ khoan tiếp tục quay thêm một số vòng nữa, khi thấy máy MQT- 110/2,5C quay chậm lại thì dừng lại cho đến khi chất dẻo đông kết lại( khoảng 8 giây). Khi chất dẻo đông kết lại tiếp tục tiến hành xoay máy để xiết chặt đai ốc, cảm thấy nhẹ thì tiếp tục xoay dùng máy MQT- 110/2,5C để xoay lại một lần nữa. Trình tự thi công đóng các lỗ neo chất dẻo, cốt thép tiếp theo được tiến hành tương tự. Loại máy đóng neo được sử dụng là máy MQT 110/2,5c với các thông số kỹ thuật cho ở bảng sau: Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật máy khoan neo MQT 110/2,5c STT Thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Áp lực khí nén làm việc mpa 0,4-0,63 2 Áp lực khí nén định mức mpa 0,5 3 Momen xoắn n.m ≥100 4 Công suất đầu ra lớn nhất kw 2,8 5 Tốc độ quay có tải Vòng/phút 240 Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 71 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 6 Tốc độ quay không tải Vòng/phút 700 7 Lượng tiêu thụ khí ép m 3 /phút 3,6 8 Trọng lượng kg 48 9 Chiều cao lớn nhất mm 2552 10 Chiều cao nhỏ nhất mm 1175 11 Tiếng ồn db ≤900 Thép làm neo là thép AII đường kính thanh thép Φ20. Chiều dài thanh thép neo l = 1,5m. Mật độ neo a = (1,0x0,9)m. - Thời gian khoan neo: phút nv klt nk 8,21.75,0 4,1.5,1 . . 1 === - Số neo trong 1 vòng nN ,neo: 8,91 1 81,2.1 =+=+= pi a CN vn ta chọn 10 neo - Số neo trong 1 chu kỳ công tác: neoN a LN nckn 2010.1 85,0.2,2.. === − η . - Thời gian khoan neo trong 1 chu kỳ: hphútNtt cknkckk 93,05620.8,2. ==== −− . - Thời gian cắm neo trong 1 chu kỳ: hphútNtt ckncckc 67,04020.2. ==== −− . - Tổng thời gian khoan cắm neo : nT =0,93 + 0,67 = 1,6 h. 3.7.2. Thi công bê tông phun Bảng 3.11 Đặc tính kỹ thuật của máy phun bê tông HBTS15-6-22K TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị 1 Năng suất bơm m3/h 1 - 15 2 Áp suất bơm bê tông MPa 6 3 Kiểu van phân phối Van lắc chữ S 4 Đường kính trong của ống dẫn mm 125A/100A 5 Chiều cao bơm theo phương thẳng đứng m ≥ 70 6 Chiều dài đẩy bơm theo phương ngang m ≥ 250 Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 72 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ 7 Xilanh bơm bê tông Đường kính mm 140 Hành trình đẩy mm 575 ÷ 700 8 Dung tích phễu liệu/chiều cao cấp liệu M3/mm 0,3/900 9 Kích thước cốt liệu lớn nhất mm 30 10 Phạm vi độ sụt Mm 120-230 11 Động cơ điện: Công suất động cơ chính Kw 22 Tốc độ định mức r/min 1480 12 Điện áp V 380/660 13 Dung tích thùng dầu L 130 14 Phương thức làm sạch Rửa nước cao áp 15 Kích thước ngoài(dài x rộng x cao) Mm 2550x1050x1250 16 Trọng lượng (gồm cả dầu) Kg 1700 Chiều dày lớp bê tông phun là 5 cm nên ta sử dụng vữa là hỗn hợp xi măng và cát, có sử dụng chất phụ gia đông cứng nhanh. Nước : là nước sinh hoạt, không dùng nước chảy ra từ trong lò, nước lẫn dầu, mỡ, axit, bazơ. Cát : cần làm sạch, sàng loại bỏ các hạt > 5mm. Xi măng: sử dụng xi măng mác 300. Phụ gia: meyco là loại phụ gia đông cứng nhanh dạng lỏng, sử dụng cho bê tông phun ướt. Với phương pháp phun ướt ta có các các công việc của quy trình thi công kết cấu gia cố bê tông phun bao gồm: Chuẩn bị bề mặt phun: dùng vòi nước hoặc khí nén để làm sạch bề mặt phun, tiến hành từ trên xuống dưới,bắt đầu từ chỗ cao nhất. Thực hiện phun bê tông: Trong quá trình phun bê tông người vận hành phun phải có khả năng giữ áp lực khí ở một mức độ chính xác. Nếu áp lực khí thấp sẽ làm cho lực dính kết của bê tông với khối đá kém hơn, bê tông phun sẽ rơi ra từng mảng. Ngược lại nếu áp lực khí quá cao thì tỷ lệ rơi vãi sẽ tăng lên.Để đảm bảo áp lực thì khí nén trong máy khoảng 1,5 – 2 at,áp lực nước dẫn vào đầu vòi là 1 - 2 at. Khoảng cách từ đầu vòi phun tới Sv: Nguyễn Thị Tuyết Mai 73 Lớp: Xây dựng CTN&Mỏ k53 QN Đồ án tốt nghiệp ngành xây dựng công trình ngầm và mỏ bề mặt phun đảm bảo trong khoảng 1- 2m. Góc của vòi phun và mặt phẳng phun tốt nhất bằng 900, thứ tự ưu tiên phun bê tông là các mặt phẳng ngang và nghiêng. Vòi phun được di chuyển theo vòng tròn ốc từ trong ra ngoài và từ dưới lên trên. Sửa chữa khuyết điểm. Khi phun mà có sự tách lơṕ, các lỗ hôn̉g thì việc sửa chưã các khuyết điểm naỳ thực hiện trong voǹg một tuâǹ sau khi phat́ hiện. Các khuyết điểm có diện tích tới 310 cm2 hoặc sâu tơí 5cm thì các lơṕ khuyết điểm naỳ đươc̣ phá bỏ và thay vaò đó là lơṕ bê tông phun mới. Hoaǹ thiện bê tông. Công việc hoaǹ thiện chỉ đươc̣ tiến haǹh khi có ý kiến cuả cań bộ phụ trách chuyên trách và phụ thuôc̣ chât́ lươṇg bề măṭ vỉa lơṕ bê tông phun cuối cuǹg. Bảo dưỡng bê tông: Ngay sau khi hoàn thiện phun bê tông khu vực trong hầm được giữ độ ẩm liên tục là ít nhất là 3 ngày,thời gian bảo dưỡng tiếp theo là 7 ngày sau khi phun bê tông hoặc cho tới khi cường độ nén của bê tông tại khu vực phun đạt cường độ theo tiêu chuẩn. Biêṇ phaṕ an toaǹ khi thi công phun bê tông. Theo quy phaṃ an toaǹ khi thi công các công trình ngâm̀. + Không cho phép người không có nhiệm vụ vào trong khu vực thi công. + Sau khi phun không đươc̣ đưńg dưới lơṕ bê tông tươi cho đêń khi no ́đa ̃đông cứng hoaǹ toaǹ. + Người tham gia thi công phaỉ có trang thiết bị baỏ hô ̣chuyên duǹg. + Trong khi phun phải đam̉ baỏ khoảng cách phun, góc vòi phun, trańh để luôǹg khí bê tông hươńg vaò người và máy móc thiết bị. + Khu vực phun phaỉ đươc̣ thông gió, chiếu sańg tôt́, phaỉ có