Thiết kế và thi công đường lò xuyên vỉa mở mỏ qua lớp bột kết với thông số cho trước

Chiều rộng băng: 800m Cung độ vận chuyển xa nhất: 1500m Lượng than đi qua: Q=900.000Tnăm Thời gian tồn tại: 25 năm Lượng nước chảy: 30m3năm100md Loại mỏ theo khí bụi nổ loại II. Đoạn lò từ vách sang trụ với các tầng lớp sau:

Số liệu thiết kế:

Loại mỏ theo khí bụi nổ loại II

Đoạn lò từ vách sang trụ với các tầng lớp sau:

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Ngành khaithác khoáng sản là ngành không thể thiếu và hết sức quan trọng trong công cuộcđất nước đi lên công nghiệp hóa Mà ngành khai thác than là trong những ngànhđược chú trọng nhiều nhất Do vậy những năm gần đây nước ta xây dựng thêmnhiều mỏ mới và mở rộng những mỏ hiện có, nhất là vùng mỏ Quảng Ninh Tuynhiên sản lượng khai thác của cả nước hàng năm còn quá nhỏ bé so so với nhiềunước trên thế giới Vì vậy việc đẩy mạnh và phát triển ngành than ở nước ta đặcbiệt là các mỏ hầm lò, đang là một nhiệm vụ hết sức quan trọng đối với ngành thanchúng ta

Môn học Đào chống lò là môn học hết sức quan trọng đối với sinh viên ngànhkhai thác mỏ Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất trongcông tác khai thác hầm lò, giúp cho sinh viên những kĩ sư tương lai đưa ra những

giải pháp hiệu quả nhất, an toàn nhất trong công tác khai thác than hầm lò Việcxây dựng hộ chiếu “Đào chống lò” là một trong những công việc quyết định đếnhiệu quả của việc khai thác cũng như mức độ an toàn trong khai thác hầm lò.

Trên đây là những nhân xét sơ bộ về công tác lập hộ chiếu Đào chống lò.Trong quá trình lập hộ chiếu chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Vìvậy rất mong được sự góp ý và bổ sung của thầy để em có kinh nghiệm lập hộchiếu cho những lần sau

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 17 tháng 11 năm 2005

Sinh viên thực hiện:

TRẦN CHÍ CÔNG

Chương I : KHÁI QUÁT CHUNG,XÁC ĐỊNH HÌNH DẠNG KÍCH THƯỚC

ĐƯỜNG LÒ CẦN THIẾT KẾ

1.1- KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐƯỜNG LÒ CẦN THIẾT KẾ.

1.1.1 Đặc điểm của đường lò cần thiết kế.

Thiết kế tổ chức thi công một đoạn thân giếng nghiêng chính (dốc 160) đi qua đá sạn kết có hệ số độ kiên cố f = 10 vận chuyển bằng băng tải,chống bằng khung thép.Chiều dài đường lò là 45m.Thời gian tồn tại là 20 năm

1.1.2 Đặc điểm địa chất công trình ,địa chất thủy văn khu vực đường lò thiết kế :

a,Đặc điểm địa chất công trình:

- Đất đá bao quanh đường lò là đất đá trầm tích: sạn kết.Mức độ phân lớp, độnứt nẻ trung bình

- Đất đá cứng có f=10 (được đánh giá theo phương pháp của giáo sư M.MPrôtôđiakônôv )

b, Đặc điểm địa chất thuỷ văn.

- Đường lò được thiết kế trong đát đá sạn kết ,tình trạng nước mặt , mức độ ngậm nước, nước ngầm trung bình

- Nước thấm trong mùa mưa với mức độ trung bình có thể tạo lưu lượng trongđường thoát nước khi sử dụng

- Lượng nước chảy trong đường lò là: 1,15m3/h

1.3.LỰA CHỌN HÌNH DẠNG VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG LÒ

1.3.1 Hình dạng mặt cắt ngang đường lò.

Hình dạng đường lò được lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố.

* Áp lực mỏ tác dụng lên đường lò cụ thể :

- Khi áp lực nóc là chủ yếu thì hình dạng đường lò là hình vòm thẳng đứng(h1)

- Khi có áp lực nóc và áp lực hông (Ph) hình dạng đường lò là hình móngngựa(h2)

- Khi có áp lực cả ở bốn phía thì hình dạng đường lò là hình tròn (h3)

p

H

p p

- Khi áp lực mọi phía không đều nhau, nhưng đối xứng thì chọn đường lòhình elíp(h4);

- Khi áp lực nóc nhỏ ta chọn đường lò hình thang(h6) hoặc hình chữ nhật(h5)

*Thời gian tồn tại của đường lò : 20 năm

Ta sẽ lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang của đường lò là hình vòm tường đứng một tâm để xây dựng giếng nghiêng chính

1.3.2 Xác định kích thước tiết diện sử dụng của đường lò.

a Chọn thiết bị vận tải.

Sản lượng của mỏ một ngày đêm là:

Ang =900300.000=3.000 tấn/ngày đêm(300 là số ngày làm việc trong một năm)

Căn cứ vào chế độ làm việc trong ngày và năng suất cần đáp ứng của băng tải

và để đảm bảo cho việc chuyên chở khoáng sàng và vật

liệu, ta chọn các thiết bị vận tải là băng tải

Các thông số kỹ thuật của băng tải:

- Chiều rộng của mặt băng tải là: A1=1000(mm)

- Chiều rộng của tang dẫn động là:A = 1350 m

- Công suất động cơ : P = 3x200 Kw

- Động cơ điện tời căng băng P1 = 4 Kw

H 8 - Mặt cắt ngang của thiết bị vận tải

A A1

b Xác định tiết diện bên trong của khung chống.

* Xác định tiết diện sử dụng.

H - MÆt c¾t ngang su dông cña ®uêng lß9

B=Bv A

Chiều cao sử dụng của đường lò:

hb- Chiều cao từ mức nền lò đến mức cao nhất của thiết bị:

hb= h1 + D , mTrong đó: h1- Chiều cao từ nền đá lát đến mép dưới nhánh không tải của băngtải

D- Đường kính tang dẫn động của băng tải

Theo đầu bài chiều cao của băng tải là: hb= 1,2 (m)

Chiều rộng bên trong của lò được xác định theo công thức:

Chiều rộng đường lò ở ngang mức cao nhất của thiết bị vận tải (B):

k - Số băng tải trong lò; lò 1 băng tải thì k=1,

A - Chiều rộng băng tải, A=1,0(m)

Ta có: B = 0,4 + 0,8 + 1,0 = 2,2(m)

Từ đó ta tính được diện tích sử dụng của đường lò theo công thức:

B h B

2

2

.

sd

ngd

tt S

k q A

V 

Trong đó: Angđ - Lượng than vận chuyển trong một ngày đêm,

Angađ = 3000tấn/ngày đêm

q- Lượng gió cần thiết cho một tấn than khai thác một ngày đêm, giátrị phụ thuộc vào loại mỏ xếp hạng về khí nổ, với mỏ xếp hạng I thì q=1m3/phút

k- Hệ số dự trữ hay hệ số khai thác không đào hào, k=1.45

 - Hệ số thu hẹp tiết diện đường lò = 1

Vtt- tốc độ gió thực tế trong lò , m/giây

vmin - tốc độ gió nhỏ nhất cho phép , m / giây

vmax - tốc độ gió lớn nhất cho phép , m / giây

Ssd- diện tích sử dụng của đường lò: Ssd=5(m2)

Kết quả tính cho thấy tiết diện sử dụng tính thoả mãn điều kiện thông gió

1.3.4 Lựa chọn loại hình vật liệu chống giữ và xác định sơ bộ kích thước kết cấu chống.

Dựa trên đặc điểm về địa chất,thời gian tồn tại và công dụng đường lò.Ta sẽ sử dụng kết cấu chống cố định là khung chống hình vòm tường đứng làm bằng thép chữ I.

1.3.5 Xác định kích thước tiết diện đòa của đường lò:

- Chiều rộng bên ngoài cột chống: Bng=B v+ 2hch + 2hc ; m

- Chiều cao bên ngoài khung chống: ch c

v t

h    

2 , m ;Trong đó: hc- chiều dày chèn, hc=0,05m

hch- Chiều cao mặt cắt ngang thép đã chọn

Vì ta chọn loại thép chữ I có hch = 0,09(m)

ht- Chiều cao tường lò tính tư nền lò

Đối với đường lò sử dụng băng tải thì ht=htk

Vì k=1 nên ht=h tk =1,65(m)

Bv- Chiều rộng chân vòm

Do ht>hb nên Bv=B=2,2(m)Vậy: - Bng = 2,2 + 2.0,09 + 2.0,05 =2,48(m)

- hng = 1,65 + 0,09 + 0,05 =1,79(m)

Ta có diện tích bên ngoài khung chống

ng bng ng

2 2

Từ đó ta cũng tính được diện tích đào, Sđ

- Máy khoan: Sử dụng loại máy khoan cầm tay TTR-18, dùng máy nén khí đặt

ngoài cửa Đường kính lỗ khoan 40mm, dùng choòng khoan dài 1,4(m), mũi khoan

do Trung Quốc sản xuất

- Máy nổ mìn: Máy BMK1-100M, có điện trở R200 

1.2.Vật liệu nổ

+ Thuốc nổ: Dùng loại thuốc nổ an toàn AH-1 do công ty hoá chất mỏ cung

cấp Các đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ AH-1:

+ Kíp nổ: Dùng điện vi sai có độ châm nổ 25ms, mã hiệu EDKZ số 1

+ Dây điện:

2.Tính chọn thông sô khoan nổ mìn.

2.1.Đường kính của lỗ khoan, d k

Đường kính lỗ khoan được chọn trên cơ sơ của đường kính thỏi thuốc cộng vớiphân hở

dk = dt+ (45)

dt- Đường kính của thỏi thuốc: dt=36mm

do Đối với đất đá có 1 mặt thoáng(tự do): v =

d

S

5 , 6

Sd- Tiết diện thiết kế, Sd =6,9(m2) e- Hệ số dự trữ năng lượng: e = P P d

Pđ- Khả năng công phá của thuốc nổ điamit 62% :Pđ=380cm3

P- Khả năng công nổ của thuốc nổ của thuốc AH1:P=260cm3

kd- Hệ số kể đến ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc

Ta chọn : k d  1

f1- hệ số cấu trúc của đất đá:f1=1,1Như vậy ta có:

Trong đó: B - Chiều rộng đường lò: B = Bng=2,48 m

P - Chu vi của các lổ mìn biên:

Vì khoảng cách giữa lỗ mìn biên với mép ngoài đường lò là 0,15(m)

Nên P = 0 , 15 ) 2 ( 0 , 15 )

2 (B ng   h ng 



= (1,24 - 0,15) + 2.(1,79- 0,15) =6,6(m)b- Khoảng cách giữa các lổ mìn biên với nhau

Ta chọn b = 0,4(m)

5 , 0

6 , 6

 = 14,2(lỗ)

Chọn NB =14(lỗ)

2.3.2.Số lượng lỗ mìn nổ phá, đột phá

Công thức tính:

q 

Trong đó: q- Chỉ tiêu thuốc nổ: q= 2(kg/m3)

Sđ - Tiết diện thiết kế: Sd = 6,9(m2) - Lượng thuốc nổ cho 1m dài lỗ mìn theo đường kính thỏi thuốc

  .

4

k a

dt- Đường kính lỗ khoan: dt = 0,036(m) a- Hệ số nạp mìn: a = 0,50,65; ta chọn a=0,6 k- Hệ số nén chặt của thuốc khi nạp: k=0,9

- Mật độ của thuốc nổ: =1100(kg/m3)

 

4

9 0 1100 6 , 0 036 , 0 14 ,

d

b t

N = NB + NP = 14 + 14 = 28(lỗ)

2.4.Tính chọn chiều sâu lỗ khoan, L k

Chiều sâu lỗ khoan được tính dựa vào các tính chất:

- Hệ số kiên cố của đất đá: f=5 có độ ổn định và độ cứng trung bình nên sưdụng lỗ khoan có chiều dài tương đối khoảng 1,2-1,4(m)

- Trang thiết bị khoan: Sử dụng loại máy khoan cầm tay TTR-18 Đường

kính lỗ khoan 40mm, dùng choòng khoan dài 1,4(m)

- Diện tích gương: Lk=0 , 5 S d =0,5 6 88=1,3(m)

Ta thấy với lỗ khoan có chiều sâu Lk=1,3(m) phù hợp với các tính chất trên

Tổng kết tính chọn thông số lỗ khoan, nổ mìn

- Chiều sâu 1 lỗ khoan: Lk=1,3(m)

- Chỉ tiêu thuốc nổ AH-1: q=2(kg/m3)

- Tổng số lỗ khoan trên gương: N =28(lỗ)

- Đường kính của một lỗ khoan:dk=40(mm)

2.5 Bố trí lỗ khoan trên gương.

Toàn bộ số lỗ khoan được chia thành 4 nhóm và được bố trí trên hình (h11)

* Nhóm lỗ mìn nổ đột phá:

Ta bố trí 4 lỗ(14) góc nghiêng so với gương lò: =80o và dài hơn so với các

lỗ khoan khác theo phương thẳng đứng là 20cm

Chiều dài lỗ mìn nổ đột phá;

Lđp = sin 80o

2 , 0 3 ,

1 

=1,52(m)

* Nhóm lỗ mìn nổ phá:

Ta bố trí 10 lỗ (714); Theo phương thẳng đứng so với mặt gương có chiềudài thực bằng chiều dài lỗ khoan thiết kế: Lp=Lk=1,3(m)

* Nhóm lỗ mìn tạo biên.

Ta bố trí 14 lỗ mìn(1528); Các lỗ mìn được khoan nghiêng so với gương là

83onên chiều dài của lỗ khoan này là Lb=sin 83 0

3 , 1

=1,31(m)

Ta có sơ đồ bố trí lỗ khoan trên gương

14 8

7 15 16 17 18

19 20 21

27 26 25

24 23 22

2.6 Kết cấu của một lỗ mìn.

2.6.1.Lượng thuốc nổ tính cho các lỗ mìn.

- Lượng thuốc nổ tính cho 1 chu kỳ nổ:

Q = q.V = q.Sd.lk ,kgTrong đó: q- Lượng thuốc nổ đơn vị: q=2(Kg/m3)

V- Thể tích đất đá nguyên khối sau khi nổ mìn, m3

Sd- Tiết diện thiết kế: Sd= 6,9m2

Lk- Chiều sâu lỗ khoan: Lk=1,3(m)Vậy: Q = 2.6,9.1,3  18(kg)

- Lượng thuốc nổ tính cho 1 lỗ mìn

L

q  = 0 , 656

3 , 1

52 , 1

31 , 1

2.6.2.Số lượng thỏi mìn trong 1 lỗ mìn.

- Lỗ mìn nổ đột phá:

835 , 3 2 , 0

767 , 0

656 , 0

- Lỗ khoan biên: 3 , 305

2 , 0

661 , 0

- Đối với lỗ mìn nổ mìn biên:

thuèc næ ah-1 d©y kÝp

- Một máy khoan cầm tay TTR-18

- Một máy phun nước

Việc tổ chức công tác khoan được thực hiện bao gồm các nhiệm vu sau đây:

- Xác định tâm đường lò, xác định vị trí các lỗ khoan trên gương lò

- Chuẩn bị công tác khoan và tiến hành khoan các lỗ khoan

- Sử dụng máy phun nước để chống bụi sau khi khoan

- Kết thúc công tác khoan: kiểm tra lại gương, kích thước từng lỗ khoantheo hộ chiếu

3.2 Công tác nạp thuốc, nổ mìn.

Chuẩn bị:

- Thuốc nổ: Dùng loại thuốc nổ an toàn AH-1.

- Máy nổ mìn: Máy BMK1-100M.

- Kíp nổ: Dùng kíp điện vi sai có độ châm nổ 25ms, mã hiệu EDKZ số 1.

Số lượng kíp vi sai phải dùng là băng số lỗ khoan tức là 28 kíp

Lựa chọn các thiết bị xúc bốc và vận tải căn cứ vào:

- Đặc điểm của mỏ như: tiết diện sử dụng, chiều sâu của đường lò…

- Khả năng cơ giới hoá các khâu xúc bốc và vận tải

- Đạt yêu cầu về kinh tế

1 Thiết bị vận tải.

Vận chuyển đất đá bằng băng tải, với 1 đường băng tải

*Tính năng kĩ thuật:

- Chiều rộng mặt băng A1=800mm

- Chiều rộng tang dẫn động A=1000mm

- Khả năng băng thông 1500m

2 Thiết bị xúc bốc.

Xúc bốc đất đá trong đường lò bằng loại máy xúc hoạt động liên tục, loại1PNB-2

Tính năng kĩ thuật của máy xúc 1PBN-2:

a-a A

H15 - SƠ ĐỒ BỐ TRÍ MÁY XÚC BỐC VÀ VẬN TẢI

Năng suất của máy xúc 1PNB-2

Công thức tính:

3 2

1 T T T

V ).

1

, phútTrong đó:  - Khối lượng đá tồn tại không quy cách:  =10-15%

Lấy  =15%

ko- Hệ số nở rời của đất đá Đối với đất đá có f=5 thì ko=2,0

kr- Hệ số rời thêm sau khi xúc: kr=1,1-1,5, chọn kr=1,3 V- Khối lượng đất đá phá vỡ được của 1 chu kỳ đào lò

V=Sđ.Lk , m3

- Hệ số thừa tiết diện: =1,1

Lk- Chiều sâu lỗ khoan: Lk=1,3(m)

Sđ- Tiết diện thiết kế: Sđ=6,88m2

P

k k V

.

.





, PhútTrong đó: - Hệ số giảm năng suất kĩ thuật của máy xúc khi đất đá khôngđều, nền không bằng phẳng:  =0,20,25

Tiếp nhận:  =0,2Vậy: T2=0,150.9,2,84.2,.62.1,3=7,38(phút)

+ T3- Thời gian do nghỉ vận tải

V. 2

, phútTrong đó: t2- Thời gian máy xúc ngừng làm việc trong một chu kỳ:

t2=5 phút Q- Năng suất của băng tải

Q = kns(0,9B - 0,05)2. o.v, T/phút - Dung trọng của đất đá: =2,45(T/m3) v- vận tốc của băng: v=5(m/s)

o- Hệ số chất đầy băng tải: o=0,9

kns- Hệ số năng suất: kns=0,5 B- Chiều rộng băng: B = 0,8m

Qb = 0,5.(0,9.0,8 - 0,05)2.2,45.0,9.5 = 145(T/phút)Vậy: T3=9,84148.5.2 =0,66(phút)

+ - Hệ số khi tính đến ngừng hoạt động của máy xúc khi tiến hành các côngviệc phụ trợ =1,11,5

Tiếp nhận =1,3

Như vậy ta có:

PTT= 3,1,8(364984,738,066,)=0,46(m3/phút)

III- THÔNG GIÓ VÀ AN TOÀN GƯƠNG.

1 Các yêu cầu về thông gió.

Sau khi nổ mìn lượng không khi trong phòng:

- Thành phần oxi:20%

- Hàm lượng oxit Cacbon <0,5%

- Nhiệt độ trong khu vực gương lò: t26o

2 Sơ đồ thông gió.

Chọn sơ đồ thông gió đẩy

Thông gió đẩy là phương pháp thông gió mà khí trời sau khi qua quạt gió tiếpnhận năng lượng, áp suất tăng lên đến P1 được đưa vào đường lò Trên đường dịch

chuyển, áp suất giảm dần, cuối cùng thoát ra ngoài trời, lúc đó áp suất không khítrở lại bằng áp suất khí trời Po Độ giáng áp P1-Po chính là hạ áp của mỏ.

Chọn ống gió: chọn loại ống bạt mềm.

Chó thÝch:

Huíng giã s¹ch Huíng giã bÈn

8m

H16 - SƠ ĐỒ THÔNG GIÓ ĐẨY

* Ưu điểm của thông gió đẩy.

- Số lượng quạt gió sử dụng ít

- Quạt gió làm việc ổn định (vì thường có một quạt gió làm việc)

- Cung cấp năng lượng điện cho quạt gió dễ(vì chỉ có một trạm) và khả năngcung cấp năng lượng liên tục cao

- Không khí qua quạt là không khí sạch nên quạt làm việc lâu, bền hơn và antoàn hơn.

- Thông gió đẩy thường có nhiều đường lò thoát trên mặt đất, do đó mức antoàn công tác cao hơn và dễ tiến hành công tác cấp cứu mỏ

* Nhược điểm của thông gió đẩy.

- Rò gió ở trạm quạt lớn.

- Không an toàn đối với mỏ có khí nổ

3 Tính lưu lượng gió.

Lượng không khí tính toán cần thiết để thông gió cho gương lò được xác địnhtheo nhiều yếu tố khác nhau.Trong đó có 3 yếu tố quan trọng nhất :

- Theo số người làm việc lớn nhất đồng thời tại gương

- Lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất sau 1 chu kỳ đào lò

- Lượng khí nổ và khí độc thoát ra từ đường lò,gương lò

* Tính lượng gió cần thiết theo số người làm việc lớn nhất tại gương:

Ta có lượng gió cần thiết xác định theo công thức :

Qg1 = ng Pg.kd (m3/phút)

Trong đó: ng - Số người làm việc lớn nhât tại gương lò: ng = 10 (người)

Pg - Lượng không khí sạch cần cho 1 người: Pg = 6 (m3/phút)

kd - Hệ số dự trữ: kd = 1,5

 Qg = 10 6 1,5 = 90 (m3/phút)

* Tính lượng gió cần thiết theo lượng thuốc nổ lớn nhất nổ đồng thời trên gương(Với sơ đồ thông gió đẩy):

Trong đó: Ttg- Thời gian thông gió tối thiểu:Ttg= 30 phút

Ssd -Diện tích sử dụng của đương lò :Ssd = 5(m2 )

Q - Lượng thuốc nổ lớn nhất nổ đồng thời:Q = 18 (kg)

L - Chiều dài đường lò cần thông gió:

sin

70 25

sin

120 25

sin

5 , 2 25 sin

150 18

Qg = 383 m3/phút = 6,4 m3/s

4.Tính chọn quạt gió

* Năng suất của quạt gió:

Qq = Qg P , m3/phút

Trong đó: P - Hệ số tổn thất của gió trong ống dẫn ,nó phụ thuộc vào chủng

loại của đường ống và mối nối giữa các đoạn ống gió

Với chiếu dài ống gió tối đa L =1194m thì chọn P = 1,76  Q q = 6,4 1,76 = 11,264m3/s

* Hạ áp của quạt thông gió:

Hq = Ht + Hđ ,mm cột nước

Trong đó: + Ht- Giá trị hạ áp tĩnh của quạt Được tính theo công thức:

Ht = P.R.Qct2