Giếng nghiêng chính, đào trong đá đồng nhất có trọng lượng thể tích 2,65, hệ số kiên cố f=8, góc nghiêng của giếng là 15 độ. Giếng sử dụng kết cấu chống là thép lòng máng SVP 27, khai đào bằng phương pháp khoan nổ mìn, xúc bốc bằng máy xúc có tay gạt vận tải bằng băng tải
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT KHOA XÂY DỰNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ Giảng viên hướng dẫn : ThS NGUYỄN TÀI TIẾN Lớp : Xây dựng CTN & Mỏ k56 Sinh viên thực hiện : 1121070084 - Nguyễn Tiến Huy 1121070090 - Tô Phương Lâm 1121070085 - Phạm Văn Hưng Hà Nội - 2015 MỤC LỤC GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ Nhóm 17 2 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ Nhóm 17 3 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ LỜI MỞ 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 trữ lượng than ngày càng giảm, cần phải mở rộng khai thác xuống những độ sâu lớn hơn. Giếng nghiếng chính là một công trình cơ bản của mỏ hầm lò, thường kết hợp với lò bằng để mở vỉa khoáng sản. Ngày nay, có những mỏ xây dựng những cặp giếng nghiêng có diện tích lớn để phục vụ việc nâng cao sản lượng khai thác của toàn mỏ, có nhiệm vụ vận chuyển lượng than khai thác từ các mức lên mặt đất. Trong thời gian học tập tại trường Đại học Mỏ - Địa chất, chuyên ngành Xây dựng công trình ngầm và mỏ, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS Nguyễn Tài Tiến, nhóm 17 đã hoàn thành bản đồ môn học “Xây dựng công trình ngầm trong mỏ”. Bản đồ án gồm bốn chương: Chương 1 – Vấn đề chung về công tác thiết kế quy hoạch. Chương 2 – Thiết kế chống giữ đường lò. Chương 3 – Sơ đồ tổ chức thi công – phương pháp đào chống lò. Chương 4 – Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khi đào lò. Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Hà Nội, 8 – 5 – 2015 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Huy (nhóm trưởng) Tô Phương Lâm Phạm Văn Hưng Nhóm 17 4 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ CHƯƠNG 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CÔNG TÁC THIẾT KẾ QUY HOẠCH 1.1 Tình hình chung về công trình Tên công trình: Thiết kế thì công đoạn thân giếng nghiêng chính. Chiều dài : 800 (m). Tuổi thọ : 30 năm. Góc dốc : 15 0 . Đường lò có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt với các thông số khi sử dụng là: Chiều rộng đường lò : B 1 = 5600 mm Chiều cao tường : H = 1200 mm Công trình đào trong miền đất đá đồng nhất có chỉ số như bảng sau: Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lý của đá Tên đất đá Hệ số kiên cố (f) Trọng lượng thể tích (T/m 3 ) II b 8 2,65 Công trình thiết kế là một đoạn thân giếng nghiêng chính. Đây là đường lò nằm nghiêng có lối thông trược tiếp ra mặt đất, công dụng chính để vận tải khoáng sản và thoát gió bẩn cho mỏ hầm lò. 1.2 Lựa chọn vật liệu và kết cấu chống giữ 1.2.1 Thực trạng sử dụng kết cấu chống trong các đường lò a, Kết cấu chống gỗ Gỗ là loại vật liệu được sử dụng làm kết cấu chống giữ trong các đường lò từ rất lâu đời. Trong các năm gần đây, trong các ngành công nghiệp luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng đang phát triển ở trình độ cao nhưng gỗ vẫn là loại vật liệu được sử dụng phổ biến vì có những ưu điểm như: Chế biến gia công đơn giản, dễ thích ứng, cho phép nhận thấy và nghe thấy khi áp lực đất đá phát triển đến trạng thái nguy hiểm, vận chuyển dễ dàng, sử dụng được nguồn nguyên liệu địa phương. Nhóm 17 5 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ Tuy nhiên kết cấu chống gỗ vẫn còn những nhược điểm hạn chế nhất định như: Biến dạng nhiều khi chịu tải, không liên kết được với khối đá, và hầu như không tái sử dụng lại được, gỗ thường làm kết cấu chống tạm và cố định quá hạn phải dỡ bỏ vì vậy gây ra biến đổi cơ học trong khối đá, dễ cháy, dễ mục nát, gây ra sức cản khí động học lớn, không thích hợp sử dụng trong điều kiện ẩm ướt. Gỗ sử dụng để chống cố định hầu như chỉ được áp dụng trong các đường lò có tuổi thọ nhỏ, thường không quá 2 đến 3 năm, áp lực nóc tương đối nhỏ, ít biến đổi. b, Kết cấu chống bằng thép Kết cấu chống thép là kết cấu được sử dụng rộng rãi, chiếm tỉ lệ lớn nhất trong hầu hết các lò bằng, lò nghiêng của nước ta dưới dạng vì chống cứng (thép chữ I hoặc thép Ray), vì chống linh hoạt về kích thước (thép lòng máng SVP). Vì chống thép có khả năng chịu lực cao, dùng trong đất đá có độ bền bất kỳ, áp lực lớn nhưng dễ bị han gỉ nhất là trong điều kiện môi trường ẩm ướt có xâm thực. Thông thường được sử dụng cho các đường lò có thời gian phục vụ từ 5 đến 7 năm trở lên. c, Kết cấu chống bằng bê tông, bê tông cốt thép liền khối. Loại kết cấu này thường được sử dụng cho các đường lò có tuổi thọ cao (lớn hơn 20 năm), chịu áp lực lớn, vỏ bê tông có khả năng cách nước tốt. Kết cấu chống loại này được sử dụng với tỉ lệ rất ít trong các mỏ hầm lò bởi công tác thi công vỏ chống rất phức tạp, khó khăn, giá thành chống giữ đường lò lớn. d, Kết cấu chống bằng gạch, đá. Loại kết cấu này hiện nay hầu như không được sử dụng. Bởi công tác thi công vỏ chống quá phức tạp, khó khăn, và tốc độ xây dựng chậm. e, Neo, bê tông phun. Là kết cấu chống sử dụng ở những điều kiện địa chất phức tạp, neo kết hợp bê tông phun tạo ra kết cấu chống tối ưu có thể dùng là kết cấu chống tạm hoặc kết cấu chống cố định. Nhóm 17 6 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ 1.2.2 Lựa chọn sơ bộ phương án chống giữ đường lò Vì công trình thuộc loại đường lò cơ bản, có thời gian tồn tại song song với thời gian tồn tại của mỏ hầm lò nên kết cấu chống phải đảm bảo độ bền sử dụng trong thời gian dài. Vì toàn bộ đoạn thân giếng được đào qua lớp đá đồng nhất cứng ổn định thêm với thời gian sử dụng dài tới 30 năm nên ta lựa chọn sơ bộ kết cấu chống cho đường lò là khung chống bằng thép lòng máng SPV - 27. Hình 1.1: Mặt cắt ngang của vì thép SVP-27 Bảng 1.2: Đặc tính kỹ thuật của thép SVP-27 Đại lượng Đơn vị Số lượng Mã hiệu thép SVP -27 Diện tích mặt cắt ngang cm 2 34,37 Mô men chống uốn: Wx cm 3 100,2 Chiều cao: h cm 12,3 ứng suất nén cho phép: [σ n ] kG/cm 2 2700 ứng suất kéo cho phép: [σ k ] kG/cm 2 2700 Bán kính quán tính: i cm 4 1.3 Thiết kế quy hoạch đường lò Nhóm 17 7 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ 1.3.1: Quy hoạch của công trình trong hệ thống công trình ngầm 1 5 0 800 8 0 0 m 4 m Hình 1.2: Trắc dọc côngtrình 800 m 5,6 m Hình 1.3: Bình đồ của đoạn thân giếng nghiêng Nhóm 17 8 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ Hình 1.4: Mặt cắt ngang tiết diện sử dụng thân giếng 1.3.2 Xác định kích thước bên ngoài vỏ chống Khi thi công đường lò phải tính thêm các kích thước sử dụng một khoảng chiều dày kết cấu chống ở mỗi bên. Vì chiều dày của vì thép SVP - 27 là 123 mm, chiều dày của tấm chèn là 50mm vậy ta đào rộng ra các phía một khoảng 250mm (tính cả khoảng không đưa tấm chèn vào). B đ = B 1 + 2×250 =5600+2×250 = 6100 = 6,1 (m) B 1 – chiều rộng sử dụng của đường lò, B 1 = 5,6 m; Khi đó chiều cao khai đào sẽ là: Diện tích đào là: Hình 1.5: Sơ đồ mặt cắt ngang đường lò khi có khung chống CHƯƠNG 2 Nhóm 17 9 XDCTN&M56 GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ THIẾT KẾ CHỐNG GIỮ ĐƯỜNG LÒ 2.1 Đánh giá độ ổn định của khối đá Từ các thông số cơ lý của đá (bảng 1.1) ta tính được góc ma sát trong của đá theo công thức: Từ đó ta xác định được độ bền nén đơn trục của khối đá. Theo phương pháp xác định độ kiên cố của GS. Protodiakonov ta có: Trong đó: : Độ bền nén đơn trục của mẫu đá, kG/cm 2 . Từ đó ta có: = 100.f = 100×8 =800 (kG/cm 2 ) Như vậy, qua đánh giá sơ bộ với cường độ kháng nén của của mẫu đá (kG/cm 2 ) ta nhận thấy khối đá xung quanh công trình ngầm có độ ổn định trung bình. 2.2 Tính toán áp lực mỏ Mặt cắt ngang đường lò khai đào có dạng tường thẳng vòmbán nguyệt với cácthông số như sau: Chiều rộng đường lò : 6,1 m Bán kính phần vòm : 3,05 m Chiều cao phần tường thẳng : 1,2 m Do phần thân và đáy giếng được bố trí ở độ sâu tương đối lớn nên để xác định áp lực đát đá tác dụng lên đường lò áp dụng giả thuyết của Tximbarevich, sơ đồ tính toán như hình 2.1: Nhóm 17 10 XDCTN&M56 [...]... tốc đọ đào bằng với tốc độ xây dựng vỏ chống cố định Sơ đồ này áp dụng cho đường lò có diện tích mặt cắt ngang lớn đất đá ổn định vừa phải +Sơ đồ thi công phối hợp: sơ đồ mà công tác đào, chống tạm và chống cố định được thực hiện một cách đồng thời trong một chu kỳ đào chống lò, áp dụng cho đường lò kiến thiết cơ bản và đường lò chuẩn bị, đất đá tương đối ổn định Đánh giá đường lò thân giếng nghiêng chính... Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ cho đường lò rất nhỏ, do vậy ta bỏ qua áp lực nền 2.2.4 Tổ hợp tải trọng và sơ đồ tính Khung chống thép lắp dựng trong công trình được chôn chặt phần chân xuống nền, tương ứng với liên kết bậc 2 Như vậy hệ kết cấu là siêu tĩnh bậc 1 (có 1 ẩn số thừa) Sơ đồ bài toán như Hình 2.2 qn qs qs qs qs Hình 2.2: Sơ đồ tính toán nội lực trong kết cấu chống 2.3... cong của khung chống mèi nèi xµ-cét chi tiÕt ®Õ cét I II A 0 10 A B B 0 20 Hµn liªn tôc D4 123 0 10 29 148 Quy c¸ch thÐp 29 A-A 148 B-B 123 148 123 123 29 Hình 2.13: Vẽ tách chi tiết khung chống tại điểm I, II Nhóm 17 25 XDCTN&M56 GVHD: ThS Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ Hình 2.14: Mặt cắt ngang đường lò khi bố trí khung chống Hình 2.15: Mặt cắt dọc đường lò khi có khung chống. .. SVP-27 gồm 1 xà và 2 cột được nối với nhau bằng gông Gông được bắt vào vị trí kết cấu chống có momen bằng 0 Khoảng cách giữa hai gông bằng 200mm, Gông được bắt cách 2 đầu xà và cột 100mm Đầu cột ôm vào đầu xà 400mm Để cột chống không bị lún sâu vào đất đá, ta hàn một đoạn thép lòng máng nằm ngang tỳ vào đế cột Nhóm 17 24 XDCTN&M56 GVHD: ThS Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ I 40...GVHD: ThS Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ h0 qn qs1 ht ϕ/2 °+ 45° 45 + ϕ/ 2 qs1 q s2 qs2 B A Hình 2.1: Sơ đồ tính toán áp lực đất đá tác dụng lên thân giếng 2.2.1 Tính toán áp lực tác dụng lên nóc lò Áp lực nóclòtác dụng lên một khung chống được xác định theo công thức: qn= L.γ.ho.cosα (T/m) Trong đó: L - bước chống, m; γ - Trọng lượng thể tích trung bình... Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ Sơ đồ hệ cơ bản của bài toánsiêu tĩnh như Hình 2.3 sau đây: qn=1,06L qs=0,05L 4,062 m qs=0,05L qs=0,05L X qs=0,05L 5,723 m Hình 2.3: Sơ đồ hệ cơ bản siêu tĩnh Đây là một hệ siêu tĩnh chịu tải trọng đối xứng, do đó việc tính toán các giá trị nội lực ta sẽ tiến hành tính toán cho nửa vòm bên trái, phần còn lại lấy đối xứng Để giải bài toán này ta thay ẩn số bằng. .. toán nội lực trong kết cấu chống 2.3 Tính nội lực trong khung chống Vì nội lực được sinh ra tại miền trung hòa của vì chống nên ta có các thông số để tính nội lực trong kết cấu chống như sau: Chiều cao tính toán: Htt= Ht+Rsd + 0,5.bkct = 1,2 + 2,8 + 0,5×0,123 = 4,062 (m) Chiều rộng tính toán: Btt = B+bkct = 5,6 + 0,123 = 5,723 (m) Bán kính tính toán: Rtt = Btt/2 = 5,723/2 = 2,86 (m) 2.3.1 Xác định phản... lực X như sơ đồ (Hình 2.5) Phản lực thẳng đứng tại gối tựa Trong đó: qn – áp lực nóc lên công trình, qn = 1,06.L (T) R – bán kính vòm khung chống, R = 2,862 m Để tínhtoán thành phần áp lực nằm ngang tại gối tựa ta sử dụng phương pháp chuyển vị của cơ học kết cấu Với bài toán kết cấu chịu uốn là chủ yếu nên trong tínhtoán ở đây ta bỏ qua thành phần lực cắt Q và thành phần lực dọc N Ta có sơ đồ tính như... pháp khai đào, sơ đồ đào và sơ đồ thi công hợp lý nhất Có nhiều sơ đồ thi công khả thi như: + Sơ đồ thi công nối tiếp: Ta có hai loại sơ đồ công nghệ thi công nối tiếp to àn phần và nối tiếp từng phần Sơ đồ công nghệ thi công nối tiếp toàn phần; đào xong hết chiều dài đường lò rồi quay lại chống giữ từ đầu, áp dụng cho đường lò không rộng và dài lắm nằm trong vùng đất đá ổn định Sơ đồ công nghệ nối... Bỏ qua trọng lượng bản thân của tấm chèn, ta có sơ đồ tính sau: q L 3 Mmax Hình 2.10: Sơ đồ tính tấm chèn - Bỏ qua thành phần lực dọc và lực cắt Mô mem lớn nhất: - S đồ tính toán cốt thép tấm chèn như hình vẽ: Nhóm 17 22 XDCTN&M56 GVHD: ThS Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong mỏ Ru x/2 Ru.b.x x M x/2 h h0 h Ra.Fa Fa a b Hình 2.11: Sơ đồ ứng suất trên tiết diện chữ nhật chịu uốn đặt . 0 3,03.L -0 ,8L 1 0,2 0,16.L 3,03.L -0 ,81L 2 0,4 0,32.L 3,03.L -0 ,81L 3 0,6 0,47.L 3,03.L -0 ,82L 4 0,8 0,63.L 3,03.L -0 ,82L 5 1,0 0,79.L 3,03.L -0 ,83L 6 1,2 0,94.L 3,03.L -0 ,84L b, Sơ đồ tính nội. L.γ.h o .cosα (T/m) Trong đó: L - bước chống, m; γ - Trọng lượng thể tích trung bình của đất đá phần thân lò, γ =2,65 T/m 3 ; α - góc nghiêng của đườnglò, α = 15 0 ; h 0 - chiều cao vòm phá huỷ của. k56 Sinh viên thực hiện : 1121070084 - Nguyễn Tiến Huy 1121070090 - Tô Phương Lâm 1121070085 - Phạm Văn Hưng Hà Nội - 2 015 MỤC LỤC GVHD: ThS. Nguyễn Tài Tiến Đồ án: Xây dựng công trình ngầm trong