109 Chương 3 THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM TIẾT DIỆN NHỎ 3 1 Thi công công trình ngầm trong đất đá rắn đồng nhất 3 1 1 Khái niệm Hiện nay để thi công công trình ngầm người ta sử dụng hai sơ đồ đào là đào t[.]
Chương THI CƠNG CƠNG TRÌNH NGẦM TIẾT DIỆN NHỎ 3.1 Thi cơng cơng trình ngầm đất đá rắn đồng 3.1.1 Khái niệm Hiện để thi công cơng trình ngầm người ta sử dụng hai sơ đồ đào đào toàn gương đào chia gương Việc lựa chọn sơ đồ đào toàn gương hay đào chia gương phải dựa vào yếu tố như: Điều kiện địa chất, tính chất lý đất đá, trang thiết bị phục vụ cho thi cơng có (máy khoan, dàn khoan, máy xúc phương tiện vận tải) diện tích tiết diện ngang cơng trình ngầm Phương pháp đào toàn gương Trong trường hợp, gương hầm đào vào đất đá rắn cứng, không bị nứt nẻ, phay phá, trang thiết bị đáp ứng điều kiện thi cơng người ta tiến hành đào gương tồn tiết diện Ưu điểm Khơng gây biến đổi học nhiều lần khối đá Khơng gian thi cơng rộng giới hoá mức độ cao so với chia gương Khơng địi hỏi phối hợp thi cơng công đoạn với nhau, điểm công tác với nhau, công tác tổ chức đơn giản Nhược điểm Khả xảy rủi ro cao khối đá có biến động địa chất, khối đá có hố nước, lớp đất đá sụt Thời gian tiến hành công việc cạy om, nạp mìn nhiều Phương pháp đào chia gương Trong trường hợp đất đá nứt nẻ, có khả sụt lở diện tích tiết diện sử dụng cơng trình lớn 15 m2, trang thiết bị khơng đáp ứng điều kiện thi cơng, người ta đào theo phương pháp chia gương (chia bậc thang) Đối với phương pháp bậc thang, gương hầm có chiều rộng lớn người ta phân chia gương theo chiều rộng (hình 3.1a), cịn gương hầm có chiều cao lớn 109 người ta phân chia gương theo chiều cao (hình 3.1b), phần gương vượt trước thường lấy 40% diện tích tiết diện toàn gương Ưu điểm Khi điều kiện địa chất thay đổi q trình đào ta thay đổi sơ đồ đào Thời gian thực công việc phụ nhỏ Tạo nhiều bề mặt tự làm khả nổ mìn tốt, giảm lượng thuốc nổ Nhược điểm Sơ đồ tổ chức phức tạp Làm cho biến đổi học khối đá xẩy nhiều lần làm tơi rời khối đá a) b) Hình 2.1 Sơ đồ phân chia gương theo dạng bậc thang H - Chiều cao công trình ngầm; B - Chiều rộng cơng trình ngầm Phải bố trí đường vận tải phần phần Hiện nay, phương tiện phá vỡ đất đá rắn cứng chủ yếu nước ta phương pháp khoan nổ mìn Ngồi người ta cịn sử dụng máy đào hầm để phá vỡ đất đá có độ kiên cố f 18 m2: v = 1,2 1,5 Theo GS Taranov I.A gương hầm có mặt tự : V= 3Ltb Sd (Ltb- Chiều dài trung bình lỗ khoan, m) e- Hệ số xét tới sức công nổ, e 380 ; 380- Khả công nổ Đinamit 62%; P P- Khả công nổ thuốc nổ sử dụng kđ - Hệ số ảnh hưởng đường kính thỏi thuốc: d b = 2528 mm kđ=1,1; db = 3032 mm kđ= 1,0; d b = 4045 mm kđ = 0,95 Tại Thụy Điển nước Châu Âu thường sử dụng biểu thức tính lượng thuốc nổ đơn vị q, xác định theo kinh nghiệm nhà khoa học Thụy Điển Langefors Kihlstroem: q 14 0,8 , kg/m S (3.7) Trong đó: q- Lượng thuốc nổ đơn vị, kg/m3; S- Diện tích tiết diện đào, m2 Nếu cơng tác khoan tiến hành thận trọng đá thuộc nhóm dễ nổ giảm giá trị 0,8 xuống đến 0,4 Trong bảng 3.6 ví dụ tính cho tiết diện thiết kế khác nhau, q1 q2 tương ứng với số hạng 0,8 0,4 Bảng 3.6 Lượng thuốc nổ đơn vị, tính với số hạng 0,8 (q 1) 0,4 (q2) S (m2) 10 15 20 60 80 q1 (kg/m3) 3,6 2,8 2,2 1,73 1,5 1,04 0,98 q2 (kg/m3) 3,2 2,4 1,8 1,33 1,1 0,64 0,48 Một số quy luật phụ thuộc lượng thuốc nổ đơn vị với chiều sâu lỗ mìn diện tích tiết diện gương đào cho hình 3.2, 3.3 b Chi phí thuốc nổ cho khoảng đào (cho chu kỳ) Lượng thuốc nổ cần phí cho chu kỳ nổ mìn tính theo cơng thức sau: Qt = q.V = q.Sđ.l, kg (3.8) 122 Trong đó: V - Thể tích đất đá nguyên khối cần nổ mìn gương hầm sau lần nổ, m3; Sđ - Diện tích tiết diện ngang cơng trình ngầm đào, m 2; Lượng thuốc nổ đơn vị kg/m3 l - Chiều sâu lỗ mìn, m Đá khó nổ phá granít, gnai, badan, thạch anh Đá khó nổ trung bình cát kết, đá vơi, đá phiến Đá dễ nổ đá phấn, thạch cao Tiến độ nổ Lượng thuốc nổ đơn vị kg/m3 Hình 3.2 Sự phụ thuộc lượng thuốc nổ đơn vị tiến độ nổ Theo USArmy Corps of Engineers Đặc điểm đá cứng, liền khối trung bình mềm, phá hủy mạnh Tiết diện gương đào, m2 Hình 3.3 Sự phụ thuộc lượng thuốc nổ đơn vị diện tích tiết diện gương đào 123 Lượng thuốc nổ chi phí cho khoảng đào áp dụng phương pháp nổ mìn tạo biên: Q=q.ST.l + l.( P + 1).b, kg b (3.9) Trong đó: ST- Diện tích gương hầm bố trí lỗ khoan bên trong: ST=Sđ-Sb, m 2; Sb- Diện tích gương hầm bố trí lỗ khoan biên: Sb=W.(P – C.W), m 2; b- Trọng lượng thuốc nổ nạp cho mét dài lỗ khoan biên, kg/m c Lượng thuốc nổ phương pháp bố trí thuốc nổ lỗ mìn Lượng thuốc nổ trung bình lỗ mìn tính theo công thức: qtb Qt , kg N (3.10) Ở đây: N- Số lỗ mìn gương hầm, lỗ Ngồi ra, lượng thuốc nổ trung bình lỗ mìn cịn tính tốn theo cơng thức: qtb= .l, kg (3.11) Trong đó: - Lượng thuốc nổ nạp trung bình m chiều dài lỗ khoan, tính theo công thức: = 0,25..db2.a.Kn. 0,785.d b2.a.Kn., kg/m (3.12) Ở đây: d b- Đường kính bao thuốc Kn- Hệ số nén chặt thuốc nổ lỗ mìn, thuốc nổ dẻo Kn = 0,95; thuốc nổ cứng Kn = 1,0; - Mật độ thuốc nổ thỏi thuốc (tra bảng đặc tính thuốc nổ),kg/m3; a- Hệ số nạp thuốc: a= lth (0,4 0,7) l Hệ số nạp thuốc phụ thuộc vào loại mỏ khí nổ (CH4) bụi nổ, hệ số kiên cố đất đá đường kính thỏi thuốc Ở mỏ khơng nguy hiểm khí bụi nổ giá trị "a"có thể chọn theo bảng 3.7 Trong mỏ có nguy hiểm khí bụi nổ hệ số "a" lấy theo quy định sau: 124 Khi chiều sâu lỗ khoan Lk=0,61,0 m chiều dài nạp bua Lz=1/2LK ta chọn hệ số a=0,5 Khi chiều sâu lỗ mìn LK>1,0 m chọn 0,5 < a < 0,66 GS Mindel E.O cho rằng, đường kính thỏi thuốc nổ 32 mm, hệ số nạp thuốc tối ưu 0,60,7 Cịn đường kính thỏi thuốc 45 mm a=0,40,5 đường kính thỏi thuốc 55 mm a=0,30,4 Bảng 3.7 Hệ số nạp thuốc a TT Đường kính bao Giá trị hệ số nạp thuốc "a" giá trị hệ số thuốc nổ (mm) 3 m), nổ mìn om, nổ mìn nơi nguy hiểm khí, bụi nổ có nguy xảy tượng khí, than đột ngột tiến hành áp dụng phương pháp nổ mìn tạo biên (tạo mặt nhẵn) a) b) 3 2 Hình 3.4 Phương pháp bố trí thỏi thuốc nổ lỗ mìn a) Phương pháp nạp liên tục; b) Phương pháp nạp phân đoạn 1- Thỏi thuốc nổ; 2- Kíp mìn; 3- Bua mìn; 4- Khoảng phân đoạn a) b) 3 2 Hình 3.5 Phương pháp kích nổ thuốc nổ lỗ mìn a) Phương pháp kích nổ thuận; b) Phương pháp kích nổ nghịch 1- Thỏi thuốc nổ khơng có kíp; 2- Bao thuốc có kíp; 3- Bua mìn 126 Khi thỏi thuốc có kíp nổ (thỏi thuốc mồi) nằm ngồi cột thuốc nổ lỗ khoan, người ta gọi phương pháp kích nổ thuận Trong trường hợp ngược lại, thỏi thuốc mồi nằm sát đáy lỗ khoan, người ta gọi phương pháp phương pháp kích nổ nghịch Kết nổ mìn thực tế cho thấy, phương pháp kích nổ nghịch có hiệu Điều khẳng định trình thi cơng cơng trình ngầm nhà máy thủy điện Hồ Bình (cũng nước khác) Phương pháp kích nổ nghịch có khả gia tăng hệ số sử dụng lỗ mìn “η” lên 10%20%, giảm lỗ mìn câm, giảm tượng truyền cháy không hết thuốc giảm hệ số thừa tiết diện “μ” 3.1.2.3 Đường kính lỗ khoan Hiện có nhiều phương pháp để xác định đường kính lỗ khoan, song phương pháp đơn giản nên dựa tổng đường kính thỏi thuốc khoảng hở cho phép dễ dàng nạp thuốc Ngồi ra, đường kính lỗ khoan phải lựa chọn phù hợp với thiết bị khoan chọn để thi cơng cơng trình ngầm thực tế Đường kính lỗ khoan xác định theo công thức: d k = db + (4 8), mm (3.14) Ở đây: db- Đường kính thỏi thuốc nổ sử dụng 48 mm - Khoảng hở cho phép thỏi thuốc nổ với thành lỗ khoan Theo tài liệu nước ngoài, khoan gương đá khoảng hở lấy 24 mm mũi khoan bị mòn nhiều khoảng hở lấy 35 mm Trong tất trường hợp, khơng sử dụng thỏi thuốc có đường kính lớn đường kính lỗ khoan d b≥dk Kinh nghiệm thực tế cho thấy, sử dụng thỏi thuốc có đường kính db≥45 mm làm cho hiệu đập vỡ đất đá lượng nổ mìn tăng lên; giảm lỗ mìn câm; giảm tượng truyền cháy không hết thuốc Tuy nhiên, thỏi thuốc đường kính lớn có nhược điểm: khoan thiết bị khoan cầm tay, thời gian khoan tăng lên (dù cho số lượng lỗ mìn có giảm xuống) số lượng lỗ mìn biên giảm xuống, khoảng cách chúng tăng lên, kết làm gia tăng hệ số thừa tiết diện μ Vì vậy, số tác giả kiến nghị, nên sử dụng 127 db≥45 mm có điều kiện: Cơng trình ngầm thi cơng đá rắn cứng, diện tích tiết diện cơng trình ngầm khơng lớn, cơng trình ngầm khơng đỏi hỏi phải chống giữ tạo biên hầm chuẩn xác, có khả sử dụng thiết bị khoan có cơng suất lớn Ngoài ra, số tác giả khác lại kiến nghị sử dụng loại thuốc nổ mạnh (sức công nổ lớn) với thỏi thuốc nổ đường kính nhỏ để sử dụng thiết bị khoan nhẹ Trường hợp sử dụng phương pháp nổ mìn tạo biên (tạo mặt nhẵn), đường kính thỏi thuốc nhỏ đường kính lỗ khoan, hiệu tạo đường biên tốt Do đó, nên sử dụng thỏi thuốc có đường kính 24 28 mm Nếu sử dụng thỏi thuốc nổ có đường kính 32 mm 36 mm, đường kính lỗ khoan dk = 4250 mm 3.1.2.4 Số luợng lỗ mìn gương Số lượng lỗ mìn gương phụ thuộc vào loạt yếu tố sau: Tính chất lý đất đá; diện tích tiết diện gương đào; chủng loại thuốc nổ; đường kính thỏi thuốc nổ hệ số nạp thuốc nổ Về tổng thể, số lượng lỗ mìn gương thể hàm số phụ thuộc vào nhiều biến số: N = f(q,,Sđ ,l,d, v v ) a Tính số lỗ khoan theo G.S Pocrovxki.N.M Nếu lượng thuốc nổ nạp mét dài lỗ khoan nhóm lỗ mìn nhau, số lượng lỗ mìn tính theo biểu thức: q.Sđ.l = N .l N Thay q.S d , lỗ (3.15) d a.k n vào (2-14) ta được: N 4.q.S d 1,27.q.S d , lỗ 2 d a.k n d b a K n (3.16) Trong đó: Các ký hiệu giải thích biểu thức Tuy nhiên GS Pocrovxki N.M đề nghị số lượng lỗ mìn cuối nên tăng thêm lượng (Sd)1/2, nghĩa là: N 1,27.q.S d S d , lỗ d b2 a..K n (3.17) 128 ... ms 25 25 0 17 800 25 22 75 50 10 300 18 950 26 26 50 75 11 350 19 10 20 27 3050 10 0 12 400 20 11 25 28 3450 12 5 13 450 21 122 5 29 3900 15 0 14 500 22 14 00 30 4350 17 5 15 600 23 16 75 - - 20 0 16 700 24 ... 94 14 1 - 1, 2 5,6-5,8 - - 9 020 0 0,4 3 -15 12 2 - 18 8 - 14 2 - 1, 23 - 5,4 - - 25 25 25 29 32 32 32 35 0 ,2 0,4 0,7 0,4 0 ,2 0,4 0,7 0 ,17 5 10 1 - 11 9 1, 1 4,3 - 12 16 9 0,9 0 , 12 0 ,24 0, 42 0, 32 0 ,19 0,36... thấp, PP 313 1 (POWERGE N PULSAR 313 1) Úc 10 9 11 4 - 16 1 17 5 - 12 2 13 2 - 1, 18 1, 23 - 5,5 5,7 - - 12 - 25 ,38 45,90 25 25 25 32 32 32 45 55 55 65 65 80 90 0 ,2 0,4 0,7 0 ,2 0,4 0,7 0,4 0, 325 0,75 0,33