Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương

Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương Thiết kế thi công thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than công ty cổ phần than mông dương vv

ty cổ phần than Mông Dương”

- 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

Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đòi hỏi nhu cầutiêu thụ năng lượng ngày càng lớn Cùng với sự phát triển của nền kinh tếđất nước, ngành khai thác khoáng sản nói chung và ngành khai thác thannói riêng cũng có những mức tăng trưởng vượt bậc do đó sản lượng thanngày 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, chuyênngành Xây dựng công trình ngầm & mỏ, được sự giúp đỡ của cơ sở thựctập là công ty cổ phần than Mông Dương và tập thể thầy, cô giáo trong bộmôn Xây dựng công trình ngầm & mỏ, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình

của thầy giáo hướng dẫn, em đã hoàn thành bản đồ án: “Thiết kế thi công Thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than 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 nhữngthiếu sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đồ

án được hoàn thiện hơn

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 CẩmPhả tỉnh Quảng Ninh Khu thăm dò nằm về phía Đông - Đông Bắc thị xãCẩm Phả, cách thị xã Cẩm Phả khoảng 10km Mỏ gồm 2 khu: khu Trungtâm và khu Đông Bắc Từ trước đến nay đây vẫn là 2 khu riêng biệt Trongquá trình thăm dò và khai thác 2 khu vẫn tiến hành thăm dò và khai thácriêng Về đặc điểm địa chất, sự tồn tại và hình thái của 2 khu có những nétkhông 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 433.000Theo hệ tọa độ nhà nước năm 1972

b Khu Đông Bắc

Phía Bắc giáp biển

Phía Tây giáp khu Trung Tâm

Sv: Nguyễn Văn Sang 3

Phía Đông giáp biển.

Diện tích khu Đông Bắc Mông Dương: 5 km2

Khu Trung Tâm Mông Dương nằm trong giới hạn tọa độ:

hệ thống suối, các suối đều tập trung đổ ra sông Mông Dương Có hai dảinúi chảy theo hướng Đông Tây, thấp dần từ Tây sang Đông và từ Bắcxuống Nam, độ dốc các sườn đồi từ 15o35o Hiện tại nơi thấp nhất có độcao -15m (đáy moong), nơi cao nhất đạt đến gần 170m Ở phía Nam vàĐông Nam địa hình nguyên thuỷ bị đào bới do khai thác lộ vỉa và lộ thiêncủa các xí nghiệp khai thác than trong khu vực Phần Trung Tâm khu mỏđịa hình nguyên thuỷ còn nguyên vẹn, phần lớn diện tích được phủ bởithảm thực vật là cây keo Một phần diện tích ở phía Nam là bãi thải của mỏCao Sơn Do ảnh hưởng của quá trình khai thác lộ thiên và hầm lò một sốnơi mặt địa hình bị rạn nứt và sụt lún, các khe suối nhỏ bị vùi lấp đã tạođiều 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

Sv: Nguyễn Văn Sang 4

Các khe suối trong vùng có đặc điểm dốc và ngắn, nên nước mặtthoát 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 trựctiếp 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 thannội địa

1.1.3.Khí hậu và thảm thực vật

Khu Mông Dương nói riêng, thị xã Cẩm Phả nói chung nằm trongvùng 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 0,520m Thảm thực vật nhân tạo này đã dần dần thay thế thảm thực vật

Sv: Nguyễn Văn Sang 5

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 thuậntiện Đường bộ từ trung tâm khu mỏ ra đường 18A, chạy ra cảng than CửaÔng, cảng Khe Rây, đi các nơi khác trong tỉnh và cả nước Trung tâm khu

mỏ có đường sắt vận chuyển than từ mỏ Mông Dương ra cảng Cửa Ông dài5km

Khu mỏ nằm sát ngay sông Mông Dương, chảy ra biển, do đó giaothông 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 thanMông Dương được thành lập từ ngày 01 tháng 4 năm 1982 Khu mỏ thanMông 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 địabàn chủ yếu là người Kinh sinh sống ngoài ra còn có các dân tộc thiểu sốnhư 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 vậtchất tinh thần của nhân dân không ngừng được nâng cao, văn hóa, giáodục, xã hội không ngừng được phát triển

1.2.Khái quát về mỏ

1.2.1.Hiện trạng khu mỏ

Sv: Nguyễn Văn Sang 6

từ mặt bằng +18(giếng chính) và +6,50(giếng phụ) đến mức -97,50 Mứcvận tải chính -97,50 đã có hệ thống sân ga vận tải 2 phía và các lò vận tảichính các cánh đến các khu khai thác Các khu khai thác được chuẩn bịtheo 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 sốđường 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 độlàm việc chung của ngành than là làm việc không liên tục( nghỉ chủ nhật vàngày lễ )

Số ngày làm việc trong năm: 300 ngày.

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 tầngthan):

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):

Sv: Nguyễn Văn Sang 7

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 cácvỉa than chúng nằm xen kẽ nhau Các lớp đá có độ gắn kết rắn chắc, thuộcloại 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 đặcđiểm và tính chất cơ lý như sau:

Sạn kết: Thường có màu xám sáng, chiếm tỷ lệ trung bình 7% trongđịa tầng, phân bố chủ yếu ở khoảng giữa địa tầng các vỉa than, chiều dàybiến đổi từ 1,5m đến 7m Thành phần chủ yếu là các hạt thạch anh đượcgắn 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% đến75%, 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 liêntục theo cả đường phương và hướng dốc, hạt từ mịn đến thô được gắn kếtbằng xi măng silíc Các lớp cát kết ở khu trung tâm Mông Dương có độ bềncao hơn khu đông bắc Mông Dương Trong các mặt cắt loại đá này ở khu

Sv: Nguyễn Văn Sang 8

chiếm khoảng 30% cột địa tầng Các lớp cát kết thường nằm ở khoảng giữahai vỉa than

Bột kết: Màu xám tro, xám đen chiếm tỷ lệ trung bình, ở khu Trungtâm 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 thạchanh 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 Trungtâm 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 thườngnằm gần vách trụ các vỉa than

Sét kết và sét than: Màu xám đen, ở khu Trung tâm Mông Dươngchiếm 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 từ0% đến 5% chiều dày lớp biến đổi từ 0,3m đến 3m, cục bộ có nơi lên đến10m Các lớp sét thường nằm sát vách trụ các vỉa than, thuộc loại đá nửacứng đến cứng, nhiều lớp mềm dẻo Trong quá trình khoan thăm dò loại đánày thường bị trương nở làm cho đường kính các lỗ khoan bị hẹp lại gâykhó khăn cho công tác thi công , đồng thời ở nóc các lò khai thác lớp nàythường 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, chiềudài khoảng 7 km, bắt nguồn từ phía tây nam khu thăm dò Lòng sông ở khuvực thăm dò rộng 3050m, khá bằng phẳng, được lắng đọng các vật liệucát, cuội sỏi, các hòn tảng đá của các mỏ khai thác lộ thiên vận chuyển ra

Sv: Nguyễn Văn Sang 9

biển Theo trạm hải văn Cửa Ông mực nước sông Mông Dương phần hạlưu chịu ảnh hưởng của nước thuỷ triều, mực nước thuỷ triều lớn nhất là5,0m, nhỏ nhất 1,0m, chênh nhau đến 4,0m Về mùa mưa sông MôngDương thường gây ra lũ, nước đục, chảy xiết, vận chuyển theo nhiều bùncát, cuội sỏi, đá dăm, nhưng cũng chỉ sau vài giờ trời tạnh mưa nước sônglại trở lại bình thường Nước sông Mông Dương có thể là nguồn cung cấpcho 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 làcác suối lòng hẹp, dốc, có nước chảy quanh năm về mùa khô lưu lượngthay đổi từ 10 đến 100l/s, chủ yếu là do nước từ các bãi thải, các moongkhai 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 xiếtcuốn theo đất đá thải, ngừng mưa từ 1 đến 3 giờ lưu lượng và vận tốc dòngnước giảm dần Nguồn cung cấp cho nước suối chủ yếu là nước mưa vàmột phần nhỏ nước dưới đất

Kết quả phân tích thành phần hoá học nước trước đây ở các suốitrong khu mỏ cho thấy: Tổng độ khoáng hoá (M) < 0,500 g/l Độ PH từ 4,3đến 7,3, trung bình 6,5 thuộc loại nước nhạt, axít yếu Tổng độ cứng biếnđổi từ 0,15-14.58 độ đức thuộc loại nước rất mềm đến mềm Loại hình hoáhọc của nước chủ yếu là Bicacbonat Clorua, Sunfat, Natri, Canxi, có khảnăng ăn mòn cacbonat (bê tông)

Kết quả phân tích gần đây nhất cho thấy thành phần hoá học củanước đã có sự biến đổi rất nhiều Độ PH của nước từ 3,6  6,2, nước thuộc

Sv: Nguyễn Văn Sang 10

- 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 racác nhánh suối Bản thân nước trong các lò khai thác và bãi thải chảy quacác lớp đá và vỉa than có chứa các khoáng vật Sunfua (Fe2S), nhữngkhoáng vật này bị ôxy hoá làm tăng hàm lượng ion H+và ion S04 trongnước dẫn đến nước có tính axít và khả năng ăn mòn axít của nước tăngtheo

c Các khối nước mặt:

Nước trong các moong khai thác lộ thiên gồm một số moong nhỏ đãkhai thác và đang khai thác vỉa 9, vỉa 10 Hiện tại nước trong các moongnày thường xuyên được bơm tháo cạn nên không ảnh hưởng đến quá trìnhkhai thác hầm lò ở phía dưới Tóm lại đây là những moong có dung tích lớnkhả năng dự trữ nước nhiều đặc biệt là mùa mưa Nước mặt chứa ở cácmoong này có quan hệ mật thiết với hệ thống nước ngầm phía dưới và ảnhhưởng không nhỏ tới hệ thống lò khai thác phía dưới nếu không được chènlấp tốt

d Nước trong trầm tích Đệ Tứ (Q):

Trầm tích Đệ Tứ trước đây bao phủ hầu hết diện tích khu mỏ, hiệntại trầm tích đệ tứ chỉ còn tồn tại một phần diện tích ở phía bắc, phần trungtâm 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 Thànhphần đất đá gồm đất đá thải, cát, cuội, sỏi lẫn sét, màu vàng nhạt đến nâusẫm, nguồn gốc Eluvi, Đềluvi Chiều dày biến đổi từ 3m đến 7m Ở khuvực địa hình cao lớp phủ có chiều dày mỏng, ở các thung lũng suối dày đến7m Nước dưới đất được chứa trong các lỗ hổng của đất đá, do đặc điểm

Sv: Nguyễn Văn Sang 11

và thấm nước kém Theo kết quả khảo sát tầng này nước xuất lộ khôngnhiều, về mùa mưa các điểm lộ có lưu lượng từ 0,02  0,1l/s, mùa khô cácđiểm 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 khaithác 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 phầnlớn diện tích khu mỏ, chiều dày trung bình biến đổi từ 700m1200m, baogồm các lớp sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than, nằm xen kẽnhau tạo nên các nếp uốn Các lớp sạn kết,cát kết thường nằm xa vách trụcác vỉa than, cấu tạo khối đến phân lớp dày, độ hạt từ vừa đến lớn Chiềudày 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 đượctồn 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 nhữnglớp 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 Chiềusâu mực nước trung bình của toàn khu Mông Dương là 52.49m, khu đôngBắc Mông Dương là 32,85m

Kết quả bơm nước thí nghiệm trong tầng này cho thấy khu MôngDương 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 Khuđông bắc Mông Dương tỷ lưu lương trung bình 0.0385 l/ms, hệ số thấmtrung bình là 0,05835m/ng

Sv: Nguyễn Văn Sang 12

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 bình355.5m3/h, hệ số biến đổi lớn nhất đến 7,4 lần

Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa thấmxuống thông các đầu lộ vỉa của các lớp đá cát kết và sạn kết Nước đượcthoát ra theo các con suối cắt qua các lớp đá chứa nước Một phần nước củatầng này được tháo cạn do hệ thống lò giếng khai thác mức -100m củaCông 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

-Như vậy từ lúc chưa khai thác đến khi đang và đã khai thác nước từtrung 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 tạotrong khu mỏ xảy ra tương đối mạnh mẽ, đã phát hiện được một số đứt gãynhư 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 lấpnhét là vật liệu sét, nên mức độ chứa nước, thấm của các đới phá hủy kiếntạo không lớn hơn so với nơi đất đá ổn định Theo tài liệu bơm nước thínghiệm lỗ khoan 13 trong đứt gãy Mông Dương tỷ lưu lượng và hệ số thấmtrung bình rất nhỏ (qTB= 0,0019l/ms, KTB= 0,00013m/ng lỗ khoan 712 bơm

Sv: Nguyễn Văn Sang 13

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 củađường lò là 12 năm

Sv: Nguyễn Văn Sang 14

IG16 -90.8

IG15

-91.5

IG16 -90.8 IG16 -90.8

IG13

-91.9

DB1

DB4 DB6 DB9 -121.4

Lò hạ X

V 97.5-:

-250 CĐ

DB13

DB19 DB16 -164.2

DB22 -225.3

DB25 -242.5 8-09

DB28 -241.8

DB30 -240.9

DB32 -240.7

HD4

Lò X

V III mức -97 ,5, K Đ

ọc v ận

Th ợng rót t han Đ-G (9)-4

Lò

VV T

70 LC Đ -G (9) -4

T m ở Đ -G (9 )-4 m ứ (- 1 -:- -1 0 )

Th ợng

ng g

ió, th i cô

ng lò chợ Đ-G (9)-4

T m ở

L C -G (9 3 m ứ ( 5 : 1 )

C.lò +27

Lò D

97 ,5H

10 (P )

Lò

VV C

m ức -9 7,

V. H1 0( T)

9 -4

Đ -G 9

DB25 -242.5 MB1-241.9

IG16 -90.8 DB35

DB37

-239.9

BH4 BH5 BP4

BH5 DP1

DP4

BH8 BH9

DP6 DP7

BH7

BP4

DP6 DP7

DK2

BH12 -89.3

DF2 DK6

BH12 -89.3 BH12 -89.3 BH12 -89.3

Lò xuyên vỉa 2 đ ờng xe khu đông - ĐBMD -250

DT2

DVM 1

Thựơng TG (-97 5-:- -20) H10

NT6

DT3

DK10 +2.9

DK10 +2.9

NT10 -8.7

Ph X V G 9-H1 0 m

ức (- 240-: 20 0)

Th ợ

ng m

ở lò ch

ợ m ức (-2 20 -: 10 0)

L b

á x

n V C 2

0 Đ (1 0 0

L b

iê n

V C 2

0 Đ -H (1 0

L V - 0 G (9 ,K

Lò D

VV T

ức +

- Đ -H 10

ức ( -16 0-:- -10 0)

-244.20 -244.15 H10 -243.97 H12 -243.77 H15 8-201 0

9-201 0

-243.75 H16

9-10 -201 0

03

Đoạn thiết kế

Hỡnh 1.2 Mặt cắt địa chất đường lũ xuyờn vỉa mức -250 khu Đụng.

Sv: Nguyễn Văn Sang 15

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, xámsáng, 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 ximăng silíc Các lớp đá cát kết ở khu Mông Dương có độ bền cao hơn ở khuđông bắc Mông Dương Trong các mặt cắt loại đá này ở khu Mông Dươngchiếm tỷ lệ trung bình 42%, khu đông bắc Mông Dương chiếm khoảng30% cột địa tầng Các lớp cát kết thường nằm ở khoảng cách giữa hai vỉathan 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

Bảng 2.2 Phân loại khối đá theo Deere

Bảng 2.3 Phân loại khối đá theo RMR

Chỉ tiêu RMR (%) Loại đá Phân loại chất lượng

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 địnhkhông chống của Bieniawski), với giá trị RMR = 45 thì khẩu độ khôngchống 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 theoCumming & Kendoski (1982) (hình 2.2) ta có thể lựa chọn sơ bộ kết cấuchống cho công trình ngầm

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 mạngneo 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 mộttrong những giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểukhối lượng công tác đào Trong đá có độ ổn định cao, nếu chọn được hìnhdạng 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 lớncủa áp lực đất đá xung quanh công trình ngầm ta có các dạng mặt cắt ngangphù hợp (hình 2.3) Khi áp lực nóc là chủ yếu thì hình dạng đường lò làhình 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 thìhình dạng đường lò là hình tròn (h-1c) Khi áp lực mọi phía không đềunhau, nhưng đối xứng thì chọn đường lò hình elíp (h-1d); Khi áp lực nócnhỏ 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 lênđường lò là tải trọng đối xứng có áp lực nóc và áp lực hông đối xứng quatrục thẳng đứng của đường nên ta chọn hình dạng tiết diện đường lò códạng tường thẳng, vòm bán nguyệt 1 tâm

b)

g) e)

d)

P

P P

P P P

P P

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 lượngkhai thác

 Tổng khối lượng cần vận chuyển qua đường lò trong 1 năm là:

Q=A+0,3ATrong đó:

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

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 băngtải có thể từ 200m đến hàng chục km, độ dốc làm việc nằm trong khoảng -

Theo đó với đường lò xuyên vỉa có độ dốc 3000, mỏ thuộc hạng 2 vềkhí và bụi nổ ta sử dụng phương tiện vận tải là tàu điện ác quy AM-8 vàgòong UVG-3 tấn với các thông số kỹ thuật cho ở bảng sau:

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của đầu tàu điện AM-8

Bảng 2.6 Đặc tính kỹ thuật của ray P24

Bảng 2.7 Đặc tính kỹ thuật của tà vẹt bê tông cốt thép.

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

5 , 1

1000 (

P Q

đx dt bd



Trong đó:

P - Trọng lượng của đầu tàu, P = 8,8 tấn;

 - Hệ số bám dính giữa bánh xe với ray  = 0,135;

wdt - Sức cản chuyển động của đầu tàu khi lên dốc wdt = 5kg/tấn;

wđx - Sức cản do độ dốc đường gây ra, wđx=1000.i, với i là độ dốccủa đường xe i= 3000;

5 5 , 1

135 , 0 1000 (

8 , 8

) 1 110

1000 (

dc

h h

lh - Chiều dài quãng đường hãm tàu theo quy phạm, lh = 40m;Thay số vào công thức (2.2) ta được:

T

3 4 0378 , 0 110

17 , 0 1000 (

8 ,

td

F - Lực kéo của đầu tàu ở chế độ lâu dài, F td  0 , 9F kt, F kt là lựckéo kỹ thuật của đầu tàu, tra bảng 2.2 F kt = 1150 kg;

 - Thời gian dừng tàu trong chu kỳ làm việc  = 20 phút;

L - Chiều dài quãng đường vận tải L = 1000 m;

vld - Vận tốc lâu dài của đầu tàu, v ld  0 , 8v kt=0,8.1,89 =1,512m/s;Thay các giá trị vào công thức (2.6) ta được:

22 60 512 , 1

1000



cd

Thay giá trị của T cd vào công thức (2.5) ta tính được:  =0,52;

Thay các giá trị vào công thức (2.4) ta tính được:

52 , 0 25 , 1

0

G G

84 , 2

29 , 77

Q c  = 15.4,05 = 60,75 tấn

 Sản lượng vận tải của đoàn tàu trong một ngày đêm.

Sản lượng mà một đoàn tàu vận tải được trong một ngày đêm đượctính bằng công thức:

n Q

T

T n

1



L v

t - Thời gian dỡ tải t dt = 10 phút;

 - Thời gian đợi chất tải và tránh tàu  = 20 phút;

Thay số vào công thức (2.11) ta tính được:

20 89 , 1

1000 512

, 1

1000 60

Q  = 60,75.19 = 1155 tấn

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 mộtngày:

Q k

Q ng ycđ . . , tấn/ ngày đêm (2.12)Trong đó:

 - Hệ số vận tải khi khai thác  =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 đ ng

đ ng đ

Hình 2.4.Sơ đồ lựa chọn kích thước tiết diện sử dụng của đường lò.

 Chiều rộng đường lò.

n m m C A

B 2   2 1 2 2  2 (m) (2.13)Trong đó:

A - Chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải trong đường lò, A= 1,35m;

C - Khoảng cách an toàn giữa 2 đường xe, C = 0,3m;

m - Khoảng cách an toàn giữa lối người đi lại và tường, m2=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.

H0 - Chiều cao tối thiểu lối người đi lại, H0= 1,8 m;

06 , 2 05 , 0 8 , 1 2 , 0

300 600

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 sảnlượng thông qua của đường lò và độ xuất khí của mỏ than

N

k A q

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 vềkhí và bụi nổ thì q = 1,25 m3/tấn/phút;

k - Hệ số dự trữ, k = 1,5;

N - Số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày;

3

1250 300

5 , 1 25 , 1 200000

Trong đó:

Vmin - Tốc độ gió tối thiểu trong đường lò, Vmin=0,3 m/s;

Vmax - Tốc độ gió tối đa trong đường lò, Vmax = 8 m/s;

V - Tốc độ gió trung bình trong đường lò;

s m S

Q V

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 làhình vòm tường thẳng, chiều rộng B = 5,5 m chiều cao tường ht= 1,2 mchiều cao vòm hv = 2,75 m diện tích sử dụng đường lò Ssd = 18,5m2

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 dựavào các điều kiện, thông số sau:

Tính chất cơ lý của đất đá xung quanh đường lò, liên kết giữa cáckhối đá xung quanh

Đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn khu vực công trình đi

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 côngtác 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 bêtông phun Ưu điểm của neo chất dẻo cốt thép:

+Lắp đặt dễ dàng và là kết cấu chống có hiệu quả cao tương ứng vớituổi thọ lâu bền

+ Neo chất dẻo có khả năng mang tải cao trong điều kiện đá trungbình và cứng, có khả năng mang tải ngay sau khi lắp đặt (thời gian đôngkết của chất dẻo rất ngắn)

+ Nếu sử dụng chất dẻo đông kết nhanh tại đáy lỗ khoan, có thể ápdụng biện pháp ứng suất trước đối với loại neo dính kết trên toàn bộ chiềudài 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 thướctiết 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.lk

Trong đó :

B - Chiều rộng đường lò, B = 5,5 m;

lk - Chiều dài phần đuôi neo nhô vào trong lò, lk = 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: Hđ = 2,85 + 1,2 =4,05 m;

2



 = 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 kếtcấu 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

Hình 2.6 Sơ đồ tính toán áp lực theo Tximbarevich

Theo G.S Tximbarevich, sau khi khai đào hai bên sườn khoảng trốngcũng có thể bị sụt lở, khi đó chiều rộng của vòm phá hủy nóc sẽ là 2a1 vàđược xác định theo công thức:

2a = 5700 2a 1



tg H a

Trong đó :

Bđ - Chiều rộng bên ngoài vỏ chống , Bđ =5,7 m;

a - Nửa chiều rộng khai đào , a = B đ 2 , 85m

Hđ - Chiều cao khai đào , Hđ =4,05 m;

 - Góc ma sát trong ,  arctg f arctg6  80o;

Thay số vào công thức (2.17) ta được:

m tg

2

80 90 05 , 4 85 , 2

a

6

2 , 3

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 vỏchống

q s1

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 lựcsườn có dạng hình thang với:

Áp lực sườn tại nóc công trình : 

1 1

1 2

2 ( 2 2

2 1

2

tg H b q

05 , 4 54 , 0 2 2

84 ,

Hình 2.8 Sơ đồ tính áp lực nền theo GS Tximbarevich.

Áp lực nền được tính dựa vào giả thuyết Tximbarevich:

2

Thay (2.21), (2.22) vào (2.20) ta được:

90

2

2

90

.

2 2

tg tg

tg H b

2

80 90

05 , 4 54 , 0 2

90 1

2

90

4

4

4

4 1

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:

5

10 3 2

80 90 0003 , 0 2

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 kiệngiữ 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

k z

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;

 Tính theo khả năng chịu tải của cốt neo.

lv c k

 - Đường kính thanh cốt neo,  = 0,02m;

Rk - Giới hạn bền kéo của vật liệu làm neo, với thép AII(CT5) thì:

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 =  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

lvz z z o lk

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 =  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 địnhtheo 3 điều kiện trên, thiết kế chọn ra giá trị nhỏ nhất trong 3 giá trị đó đểtính 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

Khoảng cách giữa các thanh neo theo phương ngang và phương dọcđối với phần vòm của đường lò lấy theo trị số nhỏ nhất trong các điều kiệnsau:

 Theo điều kiện tạo thành vòm sập lở

l b

C

P k l

ln - chiều dài neo, ln= 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 hầmthông thường kb = 0,2 0,3 , ta chọn kb= 0,3;

C - Lực dính của đất trong vùng phá hoại được xác định bằng thựcnghiệm Để tính toán sơ bộ có thể lấy theo công thức sau: C=3.f = 3.6 = 18;



 Theo độ ổn định của đá giữa các vì neo