ĐỒ ÁN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ LÒ THƯỢNG VẬN TẢI

Chơng Một: Thiết kế kĩ thuật.1.1 những vấn đề chung về công trình cần thiết kế Lò thợng đợc đào trong than, khoáng sản theo hớng dốc của vỉa hoặc đào vào đá, đào vào trong khoảng trống

lời nói đầu.

Sau khi học song môn học “công nghệ xây dựng ngầm, “ Em nhận đợc đề tài môn học “ thiết kế lò thợng băng tải “ với sản lợng chuyển qua 300.000

T /năm

Với vốn kiến thức đã đợc học tại trờng và đợc sự giúp đỡ tận tình thầy giáo: Nguyễn Văn Quyển mà chúng em dần đợc tiếp cận với thực tiễn Bản đồ án gồm bốn chơng:

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy trong thời gian họctập và làm đồ án

sinh viên

Phạm Thị Nhàn

Chơng Một: Thiết kế kĩ thuật.

1.1 những vấn đề chung về công trình cần thiết kế

Lò thợng đợc đào trong than, khoáng sản theo hớng dốc của vỉa hoặc

đào vào đá, đào vào trong khoảng trống đã khai thác của lò chợ

Thợng băng tải hay còn gọi là thợng chính làm nhiệm vụ vận chuyển than từ

lò chợ ở các phân tầng xuống chât tải vào đoàn goòng ga chân thợng ở mức

Đây là mỏ hạng III có nhiều khí và bụi nổ nên ta phải thi công đào từ trên

xuống ,để tránh những tai nạn do khí và bụi nổ gây ra

Đờng lò khi thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật sao cho:

* Công nhân đi lại trong đờng lò đảm bảo an toàn dễ dàng

* Chế độ thông gió phải đúng yêu cầu

Hình1-1 Sơ đồ phác họa công trình.

1.2 Thiết kế mặt cắt ngang đờng lò:

*với góc dốc của vỉa là 260, mặt khác đờng lò thuộc hệ thống lò chuẩn bị

nên ta chọn thiết bị vận tải là máng cào với đặc tính nh sau:

Từ đây ta chọn máng cào theo bảng đặc tính của thiết bị ta chọn nh sau:

bảng I-1: Đặc tính kỹ thuật của máng cào.

Tốc độ của xíchmáng cào(m/s)

Động cơ điện Kích thớc

máng(mm) Trọng

lợng (kg)

Điều kiện chuyển than từ lòchợ

Côngsuất (kw)

Tốc độ quay (vòng/phút) Rộng Cao

Trong các vỉa thoải chiều dày 0,54m Từ bảng số liệu trên ta có các thông số cần thiết để từ đó tính năng suất máng

cào theo quy chuẩn

Q mc = 3.600.F0 C0 γr.ϕ.v (t/h)

= 3.600.0,396.0.102.1,2.1,9.0,5.0,625

=103.61 (t/h)

⇒ Qmc > Q gt Vậy khả năng thông qua đảm bảo

1.3 Lựa chọn mặt cắt ngang đờng lò

Hình dạng của công trình chọn phụ thuộc vào tình hình địa chất và địa chất

thuỷ văn, khả năng thi công và mục đích sử dụng, thời gian tồn tại của công

trình,vật liệu và kết cấu chống giữ Từ những phân tích trên ta thấy tình hình

địa chất khu vực xây dựng lò thợng không mấy phức tạp

Thời gian tồn tại của công trình là: 12 năm thuộc dạng ngắn , công trình là

Để tiện cho việc cơ giới hoá ta chọn hình dạng tiết diện ngang là hình vòm một tâm tờng thẳng đứng Phác hoạ mặt cắt ngang công trinh nh sau:

♦ Chiều rộng sử dụng của lò thợng

A : chiều rộng của máng cào chọn bằng 1.1 m

n : khoảng cách an toàn phía có rãnh nớc và lối

ngời đi lại

= 2,4 1,3 + 3.14.0.5 1,22 y 6 (m2)

*Kiểm tra theo điều kiện thông gió :

Lợng gió cần thiết theo điều kiện số ngời làm việc

lớn nhất tại gơng lò : Qct1 = 6.n.kn ( m /phut)

q : là lợng gió cần thiết để khai thác một tấn khoáng sản trong 1

phút đối với từng hạng mỏ về khí mêtan hoặc khí

CO2; Mỏ hạng ba q = 1.5 ( m3/Tấn -năm)

A : sản lợng than hoặc khoáng sản trong một ngày đêm của toàn mỏ

hay của một hộ dùng gió (tấn/ngày đêm)

* 6

Căn cứ vào Qn ta chọn kích thớc rãnh nớc nh sau:Rãnh nớc hình thang có các dữ kiện:

Trong quá trình thi công đào lò thợng từ trên xuống dới thì lợng nớc chảy vào

lò, ta phải dùng máy bơm để hút toàn bộ nớc lên lò cái, để đảm bảo cho quá trình thi công

1.4.2.Công tác thông gió.

Đờng lò đào trong điều kiện mỏ hạng III Khi thi công bằng phơng pháp khoan nổ mìn sẽ phát sinh khí độc và bụi nổ vì vậy cần phải tiến hành thông gío tốt.Với tiết diện mặt cắt ngang đờng lò nhỏ, tránh việc tích tụ khí độc trong các khe nứt ta sử dụng sơ đồ thông gió hút (u điểm: Gió bẩn không bị lan tràn ra khắp đờng lò, không có hiện tợng dồn tụ khí độc trong khe nứt của lò)

1.4.4 Cấu tạo lối ngời đi lại

Để đảm bảo an toàn cho ngời đi lại trong mỏ với điều kiện góc dốc là

240 ta phải bố trí lối ngời đi lại theo quy phạm sau:

- Lối ngời đi lại phải có tay vịn, có chức năng giống nh tay vịn cầu thang nhng

có cấu tạo đơn giản hơn Tay vịn có thể làm bằng thép ống với đờng kính φ =

0ữ50 mm.Tay vịn sẽ đợc gá lắp vào khung chống cố định

- Tại vị trí lối ngời đi lại nền lò phải có cấu tạo bậc đơn giản Chiều cao giữa các bậc từ 200ữ250 mm, Kích thớc mỗi bậc là (0,8.0,3m) Mỗi bậc này đợc tận dụng làm nắp đậy rãnh nớc Các bậc này có thể là bê tông đúc sẵn hay làm

bằng gỗ tấm, nhng trong trờng hợp điều kiện đồ án này đờng lò có tuổi thọ là12 năm nên chọn là bê tông đúc sẵn.

1.4.5 Bộ phận cấp niệu và bộ phận tháo tải:

- để đa than từ lò cái vận chuyển mức trên vào máng cào ta sử dụng một mángdẫn

-Tại vị trí chân lò thợng ta phải có thiết bị để tháo than từ máng cào xuống thiết bị vận tải ỏ mức dới Đơn giản là một họng rót than

Hình 1-5: Sơ đồ máng rót

1.4.6 Kiểm tra trắc địa mỏ

Để đảm bảo đúng theo yêu cầu thiết kế thi công, sau mỗi chu kì ta phải tiến hành kiểm tra Công việc kiểm tra sử dụng các máy móc chuyên dùng cho ngành trắc địa

1.5 Thiết kế trắc dọc đờng lò

lò cái chân

lò thựơng

Hình 1-5: Mặt trắc dọc đờng lò

Tỷ lệ ; 1:2 00

chiều cao tờng: h= h1 + R = 1,25 +1,3=2,55m

* Gọi kích thớc tiết diện đào là:

Do áp lực nóc phân bố đều nên tải trọng nóc lò đợc xác định nh sau:

b1: Chiều cao vòm phá huỷ ở nóc lò, m

Với a = 1,4 m, nửa chiều rộng đào của đờng lò

φ: Góc ma sát trợt trong của đất đá

.Chiều cao vòm phá huỷ ;

Theo prôtôđiacônốp và tximbarevích chiều cao phá huỷ là một yếu tốquan trọng để xác định áp lực đất đá lên xung quanh công trình và để xác địnhkích thớc của vỏ chống Chiều cao phá huỷ đợc xác định theo công thức sau;

7 , 1 ) 2

79 90 ( cot 17 , 3 4 , 1 ) 2

90 ( cot

1 =a+h g + = + g + =

34 , 0 5

7 , 1

(

1

) 2

90

(

) ( 3 3 25 1

90 ( 2

) 2

90 ( ).

2 (

.

6 0

5

5

0

4 0

4

0 4

0

0

1 1

0

0 2 0

0 2 0 0

0

0

m t tg

N

m T D

m tg

b

H

tg

x tg

H x

=

ϕ ϕ

ϕ γ

ϕ γ

do N quá bé nên ta bỏ qua áp lực nền

2.2.3.1.chọn vật liệu và kết cấu chống giếng;

Ta sử dụng kết cấu chống đờng lò là khung thép lòng máng và sơ đồ đào làsơ đồ đào phối hợp, vì đờng lò có hệ số kiên cố f = 5, nên ta không sử dụngchống tạm mà chống cố định luôn

2.2.4.Tính toán kết cấu chống;

1)sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng lên kết cấu chống;

Để tính toán tải trọng tác dụng lên kết cấu chống, ta giả thiết rằng kết cấu đã khai thác hết độ linh hoạt của kết cấu có nghĩa là khi tải trọng lớn thì khớp ma sát bị tụt xuống hết lúc đó ta có kích thớc cần thiết kế và ta xiết lại lại các bu lông ở hai khớp và kết cấu bây giờ làm việc là một kết cấu cứng

Ta có sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên kết cấu chống

+δ11.X1 + ∆1P = 0

δ11 – Chuyển vị theo phơng X1 do lực X1 đơn vị gây ra

∆1P – Chuyển vị theo phơng X1 do ngoại lực gây ra

N1 .

(*)

*Với thanh (1); 0≤ x ≤ 1.5 (m) hình II - 7

dx x

4 , 1 5 , 1 ( (

EJ

dx x

4 , 1 5 , 1 ( (

(

EF

dα α

.Qv = - 0,0602.cos2(α) + 2,59.sin2(α) – 0,0525.cos(α)

.MV = -1,295 sin2(α) – 0,0495 cos2(α) – 1,683.sin(α) – 0,0846 cos(α)Dựa vào công thức (*) ta tính đợc ∆1P = - 2,3 (T/m2)

⇒ X1 = 0 , 063

4 , 36

3 ,

*)lực dọc;

N = NP + N1.X1

.Tại tiết diện bất kì phần cột;

NC = VA = VB = 2,64 (t/m2)

.Tại tiết diện bất kì của phần vòm;

Nv = 2,6 cos2(α) + 0,059 sin2(α) – 0,15 sin(α)

*)Lực cắt;

Q = QP + Q1.X1

.Tại tiết diện bất kì phần cột;

Qc = 0, 7 - 0,05x

.Tại tiết diện bất kì phần vòm;

Qv = 2.sin(α).cos(α) + 0,02 cos(α)

từ các biểu thức tính các gía trị nội lực ta có cơ sở để tính toán ra giá trị nội lực trong các mặt cắt bất kì của kết cấu:

Bảng lực cắt, mô men của cột

Bảng 2-1

Hình 2-9: Biểu đồ lực dọc

Tỷ lệ 1/50

0,7 (t)

0,003 ( t)1,28 τ

⇒ max 3 2 2

71 , 22

10 5 95 , 42

10 198

cm KG F

N W

M

x

= +

= +

0.5

Giằng nóc

I II

hình 2-12: Mặt cắt ngang lò khi đã tiến hành xong công tác chống

Tỷ lệ 1: 100

h×nh 2-13: miªu t¶ c¸c chi tiÕt cña kÕt cÊu

tû lÖ :1:50

Chơng III: Thiết kế thi công

III.1 Khái quát về tổ chức thi công.

Đờng lò ngắn (100m) mà kết cấu chống là thép, đào trong đất đá có độ kiên cố f = 5 nên ta chọn sơ đồ thi công lò thợng là sơ đồ công nghệ thi công phối hợp Phơng pháp đào phá đất đá sử dụng phơng pháp khoan nổ mìn tạo biên xúc bốc sủ dụng máy cào

III.2.1 Chọn thiết bị khoan

- Đờng lò là lò thợng, mỏ hạng III, tiết diện đào tơng đối nhỏ nên ta chọn khoan máy để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế ta nên chọn dùng máy khoan tay

- Chọn loại khoan tay do liên xô (cũ) sản xuất: PP - 36 V

đặc tính kỹ thuật của máy khoan PP – 36mm

8 áp lực khí nén làm việc daN/cm2 5

Số lợng máy phụ thuộc vào: diện tích đào, yêu cầu về tiến độ…với S = 8.5m2 ,

ta chọn 2 máy làm việc đồng thời và để tránh phải ngừng nghỉ công việc trongtrờng hợp máy hỏng thì ta bố trí thêm một máy dự trữ

- Loại chân chống dùng để đỡ máy khoan ta chọn là ALF\80-1 của Thuỵ Điển sản xuất Các đặc tính kỹ thuật của chân chống là:

BảngIII-2: đặc tính chân chống đỡ máy khoan

nổ và phơng tiện nổ

- Chọn loại chất nổ: lò thợng băng tải đợc đào trong đá có f = 5, với lợng

n-ớc chẩy vào 8 m3/h, mỏ nguy hiểm về khí và bụi nổ(mỏ hạng III) nên ta chọn thuốc nổ an toàn AH1, do công ty hoá chất mỏ sản xuất Đây là loại thuốc nổ

đóng từng thỏi trong vỏ giấy tẩm paraffin ngoài có hai màng mỏng P.E dạng nhũ tơng, đặc tính của thuốc nổ AH1 nh sau:

- Sức công nổ: 250-260 cm3

- Đờng kính thỏi thuốc: 36mm

- Chiều dài thỏi thuốc: 0.2m

3 Chiều dài thụt vào mm 1395

5 Chiều dài phần dịch động mm 1455

6 Đờng kính pittông mm 67\80

7 Loại máy khoan dùng thích hợp mm

-để kích nổ lợng thuốc nổ ta dùng loại kíp nổ vi sai an toàn mã hiệu EĐK8 -

56, EĐK8 - 25, EĐK8 – 50 do Liên Xô cũ sản xuất có các đặc tính sau:EDK8 thời gian

châm nổ(ms) điện trở của

kíp ()

dòng điện bảo đảm nổ(A)

đờng kính ngoài của kíp (mm)

chiều dàikíp (mm)

-III.3 Tính toán các thông số khoan nổ mìn

III.3.1 Chỉ tiêu thuốc nổ

Chỉ tiêu thuốc nổ hay lợng thuốc nổ đơn vị phụ thuộc vào:

* Tính chất cơ lý của đất đá

= 8,5 m2

Sd = 8,5 m2 < 18 m2 thì

23 , 2 5 , 8

5 , 6 5

III.3.2 Đờng kính lỗ khoan và chiều sâu lỗ mìn

Theo kinh nghiệm: dk = db + (4ữ8) mm;

kn _ hệ số nén chặt thỏi thuốc trong bao : kn = 0,85

∆ _ mật độ thuốc nổ trong bao : ∆ = 0,95 103 kg/ m3

db _đờng kính thỏi thuốc : db = 0,036m

5 , 8 74 , 1

+ = 33 lỗTổng số lỗ mìn trên gơng đợc chia làm ba loại: số các lỗ đột phá, số các lỗ nổ phá, số các lỗ mìn biên

3 5 , 8 86

,

3

= +

q

γ = 0 , 2

85 , 0 = 4,25 thỏi lấy là 4 thỏiKhối lợng thuốc nổ nạp cho các lỗ mìn biên là;

Qb = nb.qtb = 18.0,85 = 15,3 (kg)

* các thông số của lỗ khoan đột phá

- chọn rạch nêm đứng với số lỗ đột phá là 4 lỗ

qdf = 1,2.qtb = 1,2.1 = 1,2 kg/m

- Số thỏi thuốc nạp cho lỗ mìn đột phá là:

ndf = 6

2 , 0

2 ,

so với chiều dài lỗ khoan trung bình:

Chiều dài nạp thuốc và nạp bua

- Từ số thỏi thuốc ở trên ta tính đợc chiều dài nạp thuốc

- Chiều dài nạp bua:

ark = ar

380 32

r r

p d a

ar: Khoảng cách giữa cặp lỗ mìn theo phơng thẳng đứng, với f = 5 chọn

ar = 0.4Thay số

4 , 0 380

260 32

36 4 ,

=

rk

Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên

- Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên: b = 0,5 (m)

- Khoảng cách từ miệng lỗ khoan tới biên: ab = 0,1 (m)

N

p

b = Trong đó:

pf: là chu vi của vòng phá, đợc tính theo công thức gần đúng sau;

6 , 5 2

5 , 8 86 , 3 2

⇒ bf =

11

6 , 5

Lợng thuốc nổ(kg)

Chiềudài nạp bua (m)

Góc nghiêng khikhoan Mã hiệu kípvi sai

Và số kíp vi sai,

s

1 lỗ Toànbộ Góc bằng Góc đứng1

1,210.85

4,81115,3

3,61121,6

809085

909085

EDK8-56EDK8-25EDK8-50

Cấu trúc lợng thuốc nổ trong các lỗ mìn;

bua thỏi thuốc nổ

Error! Not a valid link.+ hình3-2: Sơ đồ đấu ghép mạng nổ;

III.3.10Hộ chiếu khoan nổ mìn;

chỉ tiêu khoan nổ của đờng lò

BảngIII-4:

3 Diện tích tiết diện đờng lò;

31 30

9 8

7

2 2

2

6 5 4 3

2 1

2 0

9

8

7 6

1

1

1 1

5

2 1

1 1

10 9

8 7

6 5

4

3 2

- lắp choòng khoan, mũi khoan, ống khí nén và ống nớc

1 Công tác khoan

- Trong quá trình khoan ta cần chú ý tới bụi sinh ra do quá trình khoan và tiến hành lấy phoi khoan ra thế nào cho hợp lý nhất nhằm bảo đảm đợc tốc độ khoan là tối đa và không gây ra độc hại do bụi khoan Các thiết bị và phụ tùngphục vụ cho công tác khoan đợc vận chuyển đến gơng bằng goòng kéo bằng tời kéo cáp

2 Công tác nạp nổ mìn

-Khí nén cho maý khoan và nớc để thử phoi khoan đợc cung cấp theo đờng ống dẫn.Trong quá trình khử phoi khoan phải chú ý đến việc chống rung, chống ồn

- Tất cả các thiết bị và phụ tùng phục vụ cho công tác khoan gơng( máy

khoan, chân chống, choòng khoan, mũi khoan, ) đợc vận chuyển vào gơng

đào bằng xe bàn riêng Sau khi khoan xong phải kiểm tra vị trí, chiều sâu, góc nghiêng v.v của các lỗ khoan so với các hộ chiếu khoan nổ mìn.

- Sau khi kết thúc quá trình khoan ta tiến hành kiểm tra và làm sạch các lỗ khoan, nạp thuốc, nạp bua, đấu kíp, nối dây điện và chuẩn bị cho công tác nạpnổ

- Trớc khi nổ ta phải sơ tán ngời và trang thiết bị đến nơi an toàn, sau đó chờ hiệu lệnh tiến hành nổ mìn

2

1 2

Quạt gió ống gió

hình 3-4 sơ đồ thông gió hút

III.4.2 Tính toán lợng gió cần thiết

a)Lợng gió cần thiết theo điều kiện hoà tan khí độc sau khi nổ mìn, có

thể tính bằng công thức của giáo s-Voronhin

t: Thời gian thông gió, t = 30 (phút)

qtn: Lợng thuốc nổ cho một m2 gơng đào

qtn = 5 2

6

1 ,

S

k b A

b: Lợng khí độc hại sinh ra trong 1 kg thuốc nổ, trong đá: b = 40 l/ kg

k1: Hệ số khuyếch tán rối của dòng chảy tự do, k1 = 0,46

Thay số:

1180

6

46 , 0 40 1 , 31 5 ,

III.4.4 Chọn quạt gió

Loại quạt gió đợc chọn dựa vào giá trị của Qq, hq

Chọn năng suất quạt

Qq = p.Qct(max)

Trong đó p: hệ số tổn thất cho phép

Với k: Hệ số nối chặt ống gió, chọn loại nối bằng gioăng cao su, k = 0,0006

d0: Đờng kính ống gió có thể lấy sơ bộ dựa vào lợng gió cần thiết và chiều dài

đờng ống gió d0 = 0,4 (m)

L: Chiều dài toàn bộ đờng ống gió, L = 100 (m)

ld: Chiều dài một đoạn ống gió, ld = 3 m

R: Sức cản khí động học, với d0 = 0,4 (m), L = 100 m chọn R = 22,9 k

Thay số ta có:

1 , 1 ] 1 9 , 22 3

100 4 , 0 0006

.

2

O mmH

14 , 3

4 6 3

(max)

2 2

0

s m d

Qct

=

= Π

) (

47 81

η

102

. = 1,05

6 , 0 102

54 96 , 3

= 4 kW

η = 0,6 : hiệu suất của quạt

⇒ Chọn quạt VM-4M* là quạt chiều trục kiểu mới với các đặc tính kỹ thuật sau:

- hạ áp của quạt:

+ Cực đại: 30 mm h2o

+ Cực tiểu: 135 mm h2o

III.4.5 Tổ chức thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn

Sau thời gian thông gió tích cực khoảng 30 phút xua hết khí độc ra ngoài ta phải đa gơng vào trạng thái an toàn trớc khi công nhân vào làm việc,

đa gơng vào trạng thái an toàn gồm các công việc sau:

- Cậy đá om ở nóc ở gơng và ở hông lò, những hòn đá văng ra còn gác trên các vì chống

- Sửa chữa vì chống bị gẫy, bị đổ do nổ mìn

- Phát hiện và xử lý mìn câm: nếu có mìn câm phải xử lý lỗ mìn câm bằng cách khoan lỗ khoan song song

với lỗ mìn câm, cách nhau khoảng 25ữ30 cm nạp thuốc cho lỗ khoan và nổ

- Sửa chữa ống gió, cáp điện, ống khí nén … khi nổ mìn, kéo điện trở lại

- Dọn sạch nền lò, giải phóng nền lò để đa công nhân vào làm việc, những

ng-ời bắt buộc phải có mặt để đa gơng vào trạng thái an toàn: đội trởng sản xuất, cán bộ kỹ thuật giám sát gơng, thợ nổ mìn hoặc có thêm 1ữ2 công nhân bậc cao

III.5 Công tác xúc bốc và vận chuyển đất đá

III.5.1 Công tác xúc bốc, vận chuyểt

Trong một chu kỳ đào lò có hai công tác chiếm nhiều thời gian nhất là khoan lỗ mìn và xúc bốc đất đá Theo thống kê thời gian xúc bốc chiếm khoảng (35ữ40)% thời gian một chu kỳ, vì vậy nếu công việc xúc bốc không tốt thời gian một chu kỳ kéo dài dẫn đến tiến độ đào lò chậm, nếu cơ giới hoá toàn bộ khâu xúc bốc đất đá làm tăng năng suất xúc bốc, giải phóng công nhân, làm tăng tốc độ đào lò

- Chọn phơng tiện xúc bốc: sử dụng máy cào, máy cào đá sẽ hoạt động sẽ cào dần đất đá nổ ra ngay tại khu vực gần gơng và cả đá văng xa gơng sau khi nổ mìn để chất tải vào thiết bị vận chuyển, ta chọn thiết bị cào đá nh sau: