ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ LÒ XUYÊN VỈA VẬN TẢI f=6

- Bê tông gồm các hỗn hợp đá, xi măng, nớc và phụ gia đông cứng nhanh đợc nhào trộn với nhau và đổ vào trong ván khuôn có cốt thép- Cốt thép : Đợc đặt bên trong bê tông,cốt thép có 3 loạ

đồ án môn học

Đào chống lò

Cẩm phả,ngày tháng năm 2006

mục lục

tên chơng mục số trang

Chơng I : Thiết kế kỹ thuật

I.1) Những nét chung về đờng lò cần thiết kế

I.2) Chọn vận tải và năng suất thiết bị vận tải

1) Chọn thiết bị vận tải

I.3) Chọn hình dạngvà xác định kích thớc mặt cắt ngang hầm lò

1) Chọn hình dạng mặt cắt ngang

2) Kích thớc mặt cắt ngang hầm lò

3) Kiểm tra kích thớc mặt cắt ngang hầm lò theo điều kiện thông gió

I.4) áp lực đất đá tác dụng lên vỏ chống

1) áp lực nóc

2) áp lực hông

3) áp lực nền

I.5) Tính toán kết cấu chống giữ

1) Xác định kích thớc bộ phận vỏ chống

2) Cấu tạo vỏ chống - hộ chiếu chống

Chơng II : Thiết kế thi công

II.1) Khái quát về tổ chức thi công

II.2) Công tác khoan nổ mìn

1) Chọn thiết bị khoan, chất nổ , phơng tiện nổ

2) Tính toán các thông số mạng nổ

3) Tổ chức khoan nổ mìn

4) Hộ chiếu khoan nổ mìn

II.3) Thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn.

1) Thông gió

2) Tổ chức thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn

II.4) Xúc bốc và vận chuyển đát đá

1) Xúc bốc

2) Vận chuyển đất đá

II.5) Chống lò

1) Chống tạm thời

2) Chống cố định

II.6) Các công tác phụ

Chơng III : tổ chức thi công

III.1) Lập biểu đồ tổ chức chu kỳ đào

III.2) Thời gian hoàn thành đờng lò

III.3) Thống kê chi phí vật liệu để xây dựng 1 m lò

III.4) Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đào lò

chơng I thiết kế kỹ thuật I.1/Những nét chung về đờng lò cần thiết kế

- Đờng lò cần thiết kế là lò xuyên vỉa chính phục vụ cho công việc khai thác các vỉa than Đờng lò có các đặc điểm sau:

+ Chiều dài đờng lò là 500 có góc dốc 5o/o o

+Sản lợng qua đờng lò là 400000tấn /năm

+Đờng lò đào qua các lớp đât đá đồng nhất là bột kết có f=6,trọng lợng riêng 2,25 và góc dốc vỉa là 25o

+Lợng nớc chảy vào mỏ là 9m3/h.Mỏ thuộc hạng III về khí và bụi nổ

I.3) chọn hìng dạng và kích thớc mặt cắt ngang hầm lò 1) Chọn hình dạng mặt cắt ngang

Hình dạng tiết diện ngang của đờng lò đợc lựa chọn dựa trên tình hình

địa hìng địa chất, sản lợng khoáng sản thông qua đờng lò,hệ số kiên cố đất

đá.Dựa vào các yếu tố trên ta chọn mặt cất ngang đờng lò có dạng hình vòm bán nguyệt với đờng thẳng

2) Xác định kích thớc mặt cắt ngang hầm lò

Kích thớc tiết diện ngang đờng lò phải phù hợp với điều kiện địa vận chuyển thông gió, các trang thiết bị khác trong đờng lò đảm bảo an toàn hoạt

động cho mọi hoạt động trong lò

- Chiều cao từ nền đến đỉnh ray: hv= r + Tv + d1 (mm)

r - chiều cao ray với ray R-24 thì r=107 mm

Tv- chiều cao tà vẹt,Tv=150 mm

d1- phần đất đá dới tà vẹt,d1=100 mm

- Chiều cao goòng: 1550 mm

+ Chiều cao phần vận tải: h1= hvc+hv =1550 +357 =1907 mm

- Chiều cao lối ngời đi lại = 1,7 m

- Chiều rộng đờng lò( B )

B = m +A+ n (m)m- khoảng cách an toàn từ phơng tiện vận chuyển đến vỏ chống nơi không có ngời đi lại, m= 0,6 m

A- chiều rộng phơng tiện vận chuyển, A = 1320 mm

n - khoảng cách từ phơng tiện vận chuyển đến nơi có ngời đi lại, n = 1300m

Vmin -vận tốc nhỏ nhất trong đờng lò :Vmin= 0,15 m/s

Q- lu lợng gió thổi qua đờng lò : Q= q.A.K/N (m3/phút)

Trong đó

A-sản lợng thông qua của đờng lò,A= 400000 tấn/năm

q- lợng gió cần thiết cho 1 tấn khoáng sản đối với mỏ loại 3 thì q = 1,5 m3/phútN- số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày

K- hệ số dự trữ K = 1,45

Thay vào công thức ta có:

V= 1,5.400000300.9,5.1,45=305m / phut

V= 5 m/s vậy ta có Vmin<V<Vmax , tốc độ gió trong lò thoả mãn kích

80

= ϕ

a- nửa chiều rộng đờng lò a= 1,61 m

h- chiều cao của lò , h= 3,31 m

f- hệ số kiên cố đất đá , f=6

o o

3 , 0 6

) 2

80 90 ( 31 , 3 61 , 1

=

− +

*Khi áp lực tác dụng lên 1 m chiều dài vỏ chống đựơc xác định theo công thức:

25 , 2 61 , 1

m T

o o

25 ,

o o

=

− +

+ áp lực hông tại nền công trình

2

90 ( )

b h

qh2= ) 0 , 06 ( / )

2

80 90 ( ) 3 , 0 31 , 3 (

25 ,

o o

=

− +

Ta thấy áp lực hông lớn nhất tại nền công trình qh2=0,06 (T/m2)

3) áp lực nền

- Do đào lò trong đất đá cứng đồng nhất f=6 tơng đối ổn định cho nên

áp lực nền rất nhỏ có thể bỏ qua

I.5) tính toán kết cấu chống

- Vì đờng lò dài 500m co tuổi thọ 50 năm nên sử dụng kết cấu chống là

h l

161

b)Góc mở vòm nóc

2 2

2

2 1 , 61 1 , 61

61 , 1 61 , 1 2 2

2 2

h l arctg

o o

o o

- lo - nửa chiều rộng bên trong lò, lo= 1610 mm

- f - hệ số kiên cố của đất đá, f = 6

- ho - chiều cao vòm, ho = 1610 mm

Thay số vào ta có : do = 0,06 1 / 2.(1 +

6

61 , 1 2

- Vì đào trong đất đá f = 6 nên ta lấy dm = dt = 23 cm

2) Cấu tạo vỏ chống - hộ chiếu chống

*) Vỏ chống bao gồm các 2 phần bê tông và cốt thép:

- Bê tông gồm các hỗn hợp đá, xi măng, nớc và phụ gia đông cứng nhanh đợc nhào trộn với nhau và đổ vào trong ván khuôn có cốt thép

- Cốt thép : Đợc đặt bên trong bê tông,cốt thép có 3 loại là côt mềm , cốt cứng và cốt hỗn hợp.Đối với điều kiện lò nh trên ta sử dung cốt mềm

- Cốt mềm thờng làm bằng thép tròn trơn hoặc thép tròn xoắn có gờ ờng kính 8 đến 24 mm.Hệ thống cốt mềm gồm có;

đ-+ Cốt chịu lực : Đặt theo hớng nhịp vòm chịu ứng suất kéo hoặc nén Khoảng cách giữa các cốt chịu lực là 80 đến 800 mm

+ Cốt phân bố làm bằng thép tròn trơn,đờng kính 6 đến 12 mm bố trí vuông góc với cốt chịu lực, khoảng cách giữa các cốt phân bố là 100 đến 350

*) Cấu tạo ván khuôn:

- Ta sử dụng ván khuôn thép để đổ bê tông Ván khuôn thép gồm có vòm khuôn , cột khuôn và ván lát Vòm khuôn ở đáy thờng có 23 đoạn nhỏ uốn từ thép chữ I, hoặc thanh ray nhỏ.Các đoạn này liên kết với nhau bằng bulông và bản nối hoặc các liên kết tơng đơng.Cột khuôn thờng làm bằng thép chữ I Ván lát thờng làm bằng thép mỏng, vòm lhuôn đợc đặt trên cột khuôn qua nêm 2 chiều Toàn bộ hệ thống ván khuôn đợc giữ ổn định nhờ hệ thống

xà ngang , thùi dọc , văng giằng và các cột đỡ nghiêng

*) Kết cấu chống tạm:

- Vì đào lò trong đất đá đồng nhất hệ số kiên cố f = 6 và chống cố định bằng bê tông cốt thép nên ta sử dụng kết cấu chống tạm dùng thép lòng máng Cấu tạo nh hình vẽ

chơng II thiết kế thi công

I.1) khái quát tổ chức thi công

1) Sơ đồ thi công

- Đờng lò xuyên vỉa đợc thiết kế trong lớp đất đá f = 6, đờng lò có dạng vòm bán nguyệt với tờng thẳng đứng,vỏ chống cố định là bê tông cốt thép liền khối vì vậy ta chọn sơ đồ thi công nối tiếp từng phần, với sơ đồ này đờng lò đ-

ợc chia ra làm nhiều đoạn.Chiều dài mỗi đoạn là 40m Đầu tiên ta đào và chống tạm hết chiều dài đoạn 1,sau đó ta đào và chống tạm sang một phần

đoạn 2 thì ngng công tác thi công tại gơng lò quay lại chống cố định cho đoạn 1.Tiếp theo lại đào và chống tạm hết đoạn 2 và một phần đoạn 3 sau đó lại ngừng thi công tại gơng quay lại chống cố định đoạn 2, cứ nh thế đến hết chiều dài đơng lò

2) Phơng pháp thi công

- Đờng lò xuyên vỉa chính có tiết diện S = 9,5m2, chống cố định bằng bê tông cốt thép liền khối, f = 6 nên ta đào theo phơng pháp đào gơng toàn diện.Việc áp dụng sơ đồ này sẽ tăng tiến độ thi công ,tăng năng suất lao động nhanh chóng đa gơng vào sử dụng

- Tại nớc ta phơng pháp khoan nổ mìn đợc sử dụng rộng rãi và phù hợp với các mỏ hơn cả nên ta sử dụng phơng pháp khoan nổ mìn để phá vỡ đất

đá.Khi tiến hành cần đảm bảo các yêu cầu sau:

• Hình dạng tiết diện ngang lò phải phù hợp với thiết kế

không bị văng quá xa

• Tăng hệ số sử dụng lỗ mìn ,giảm hệ số thừa tiết diện sau khi nổ mìn

quanh.đờng lò,đảm bảo độ ổn định cao nhất cho đờng lò

3) Xúc bốc vận chuyển

- Khi đào lò trong đất đá cứng đồng nhất bằng phơng pháp khoan nổ mìn thì xúc bốc và vận chuyển là một khâu rất quan trọng.Thực tế chứng minh rằng khi đào lò trong điều kiện bình thờng thì chi phí nhân lực cho khâu xúc bốc vận chuyển là 30 đến 40% chu kỳ sản xuất Để phù hợp với tốc dộ đào ta chọn phơng tiện nh sau:

+Ph¬ng tiÖn xóc bèc: M¸y xóc cã tay g¹t víi b¨ng t¶i ®u«i liªn x« cò lo¹i 2PNB - 2

+ Ph¬ng tiÖn vËn chuyÓn: Goßng UVG 4,0

Bảng đặc tính giá đỡ máy khoan PPK - 15U

7 Điều kiện sử dụng Trong mỏ có khí và bụi nổ

2) Tính toán các thông số khoan nổ mìn.

- Theo công thức của G.S Pokrovski N.M ta có công thức tính lợng thuốc nổ đơn vị theo công thức sau :

q = q1.fc.v.e.kd (Kg/m3) (II.2) Trong đó

- q1- Lợng thuốc nổ tiêu chuẩn, với f = 6 thì q1 = 0,5

- kd - Hệ số phụ thuộc vào đờng kính thỏi thuốc, với d = 36 mm thì kd = 1,0

- fc - Hệ số phụ thuộc vào cấu trúc đất đá, chọn fc = 1,3

- v- Hệ số cản nổ, v =

d S

5 , 6

Trong đó :

5 , 6

= 1,9

- e - hệ số phụ thuộc vào khả năng công nổ:

+ e = 380/Ps , Ps - khả năng công nổ của thuốc nổ, Ps = 295 cm3

vậy ta có : e = 380/295 = 1,288Thay số vào công thức (II.2) ta có:

q = 0,5.1,3.1,9.1,288.1 = 1,59 Kg/m3

b) Đờng kính lỗ khoan.

dk = db + 4 mm Trong đó: db- đờng kính bao thuốc, db = 36 mm

- Lîng thuèc næ n¹p trªn 1 lç khoan lµ:

qtb = qp = γp.l = 0,65.1,7 = 1,1 kg

Sè thái thuèc n¹p trong 1 lç ph¸ lµ: n = qtb/ 0,2 = 1,1/0,2 = 6 thái

→ ChiÒu dµi n¹p m×n lç ph¸ lµ 1,2 m , chiÒu dµi n¹p bua 0,5 m

- Lîng thuèc næ n¹p trªn 1 lç r¹ch lµ:

qr = qtb + 0,15qtb = 1,1 + 0,15.qtb = 1,1 + 0,15.1,1 = 1,26 kg

Sè thái thuèc n¹p trong 1 lç r¹ch lµ: n = qr / 0,2 = 1,26 / 0,2 = 6,5 thái

→ ChiÒu dµi n¹p m×n lç r¹ch lµ 1,3 m , chiÒu dµi n¹p bua lµ 0,5 m

- Lîng thuèc næ n¹p trªn 1 lç biªn lµ:

qb = qtb - 0,15qtb = 1,1 - 0,15.1,1 = 0,93 kg

Sèthái thuèc n¹p trong 1 lç biªn lµ: n = qb / 0,2 = 0,93 / 0,2 = 4,5 thái

→ ChiÒu dµi n¹p m×n cña lç biªn lµ 0,9 m , chiÒu dµi n¹p bua lµ 0,7 m

bb = m Wb

Wb - §êng c¶n ng¾n nhÊt cña lç t¹o biªn

Wb =

m q

a b

b b

γ

4 , 0 6 , 0

= 0,6 m

a f

f f

γ

65 , 0 65 , 0

,

,

.

+ γ

Trong đó

• γT- lîng thuèc næ n¹p trªn 1 m chiÒu dµi lç, γT= 0,65 kg/m

9 , 5 59 ,

nạp bua Trong khi nạp thuốc vào lỗ mìn thì các đầu dây điện của kíp trớc lúc

đấu nổ phải xoắn lại với nhau và cách li khỏi đất đá, đờng xe,các vật liệu khác Nạp bua sử dụng hỗn hợp cát 70%, sét 30% độ ẩm 20% Khi tiền hành nạp nổ mìn ở gơng lò phải có tín hiệu, biển báo hoặc cử ngời canh gác

Điện trở mạch lớn nhất, Ω

Trọng lợng máy, kg

Bảng chỉ tiêu khoan nổ mìn tại lớp bột kết

III.3) Thông gió và đa gơng vào trạng thái an toàn

1) Thông gió

a) Sơ đồ thông gió - Tính lợng không khí cần thiết đa vào gơng

- Khi nổ mìn xong ta cần phải thông gió để làm giảm ngay lợng khí độc trong mỏ hơn giá trị giới hạn O2 >20%, CH4 < 1%, CO < 0,0016, CO2 < 0,5, nhiệt độ trong lò vợt không quá 26oC

- Mỏ có cấp khí và bụi nổ hạng III ta chọn sơ đồ thông gió đẩy

*) Khoảng cách từ miệng ống gió đến gơng

• QCT - lợnggió cần thiết cho lò

• Ssd - diện tích sử dụng lò , Ssd = 9,5 m2

• t - Thời gian thông gió , t = 30 phút

• qtn - chi phí thuốc nổ cho 1 m2 đờng lò, qtn =

d

m S

thay số vào ta có : QCT = 7,8 3 2 , 41 300 2

30

5 , 9

I

−

100

.q A

trong đó

 K - hệ số ảnh hởng đến chiều dài lò, K = 30%

 qo - Lợng khí CH4 sinh ra khi đào 1 tấn đất đá, qo = 1,4 m3/phút

 A - Khối lợng đất đá phá ra sau 1 chu kì đào,

A = V.γ

 V - Lợng đất đá nguyên khối , V = 10,0 m 3

 γ - dung trọng đất đá, γ = 2,25 ( T/m3)Vậy ta có A = 10,0 2,25 = 22,5 (tấn)

Thay số vào Ik ta có Ik =

60 24

5 , 22 4 , 1 30

= 0,65 (m3/ phút)

Từ đó ta có QCT =

5 , 0

65 , 0 100

=130 (m3/ phút)Kết quả tính toán trên ta chọn lu lợng gió lớn nhất là 178,08 m3/phút = 2,968 m3/s

- Kiểm tra theo tốc độ gió nhỏ nhất

V =

sd

CT S

Q = p.QCT ( m3/s)

• p - hệ số tổn thất đờng ống, ống vải cao su chiều dài 500m, P = 1,3

• QCT - lợng gió cần thiết theo điều kiện nổ mìn , QCT = 2,9 m/s

vậy Q = 1,3.2,968 = 3,85 m3/s

- Hạ áp quạt : Ha

Ha = HT + HĐ

+ HT - áp lực tĩnh của quạt thông gió , HT = R.Q.QCT

So - diện tích ống gió So = 0,238 m2 vậy V= 0,2238,9 = 12,1 m/s

• γk- trọng lợng riêng không khí , γk= 1,2 Kg/m3

• g- gia tốc trọng trờng , g = 9,81 m/s2

Thay số vào ta có : HĐ =

8 , 9 2

2 , 1 1 ,

12 2

= 8,96 mm cột nớcHạ áp quạt Ha = 177,1 + 8,96 =186,0 mm cột nớc

Dựa vào QCT = 2,968 m/s, Q = 3,85m/s , Ha = 186,0 mm cột nớc, ống gió đờng kính bằng 600 ta chọn quạt hớng trục Prokhođka - 600

6 Hạ áp quạt

-Kiểm tra lại theo công thức: Nq= 1,05 (Q.Ha)/(102 η)

η- hệ số hữu ích của quạt , η = 0,7

Nq = 1,05.(3,27.160,8)/(102.0,7) =7,7 KW thoả mãn

c) Lắp đặt ống gió - dây cáp điện

- Trong lò ống gió đợc treo bên hông lò ,phía trên nóc lò đợc buộc trực tiếp vào móc Các ống gió đợc nối với nhau bằng cách lồng vào nhau

- Dây cáp đợc treo vào móc treo bằng bản thép

2) Tổ chức thông gió đa gơng vào trạng thái an toàn.

- Sau khi nổ mìn cần phải thông gió để hoà tan hết bụi nổ , đảm bảo môi trờng làm việc bình thờng cho gơng là Co <0,0016%, nhiệt độ trong lò không vợt quá 20oC Sau đó đa gơng vào trạng thái an toàn nh :

 Sử lý mìn câm: Khoan thêm một lỗ gần vị trí mìn câm , nạp thuốc vào

lỗ này rồi cho nổ để phá vỡ và kích nổ mìn câm

 Chọc om đá : Kiểm tra tình trạng đất đá ở nóc và hông đờng lò , khi có các hòn đá tảng "mỏi' phải tiến hành chọc om đá

- Sau khi hoàn thành tất cả các công việc trên thì ta tiến hành đa gơng vào trạng thái an toàn , tiến hành xúc bốc và vận chuyển đất đá gần gơng

II.V) Xúc bốc và vận chuyển đất đá

1) Xúc bốc.

- Khi đào lò trong đất đá bằng phơng pháp khoan nổ mìn thì xúc bốc và vận chuyển đất đá nổ ra là 1 công việc rất quan trọng , năng nhọc chiếm khoảng 30 đến 40% thời gian một chu kỳ công tác

K P

K K P

v

n o TT

g TT r o

TT

.

.

1

60

ϕ

α α

• Ko- hệ số nở rời đất đá sau nổ mìn , Ko = 2

• Kr - hệ số nở rời đất đá trong quá trình xúc, Kr = 1,15

• α - phần khối lợng đất đá bị văng ra sau nổ mìn, α= 0,15

• Pkt - năng suất kỹ thuật của máy xúc, Pkt = 2 m3/phút

• Kg- hệ số phụ thuộc vào nền lò , Kg = 0,2

• Tn - Thời gian máy xúc phải ngừng nghỉ chờ thiết bị vận tải trao đổi goòng , Tn = 5 phút

• ϕv - hệ số chứa đầy goòng, ϕv= 0,9.

• V - dung tích goòng , V = 4,0 m3

PTT =

4.9,0

85,0

22.2,0

15,

02

15,0115,1.2.1,1

60

++

• V- Đất đá nổ ra sau 1 chu kỳ đào, V = à S d η l= 1,05.11,6.0,85.1,7 = 17,6 m3

( η- hệ số sử dụng lỗ mìn = 0,85, à- hệ số thừa tiết diện = 1,05)

T1 = ((1- 0,15).17,6.2.1,1)/2 = 17,01 phút

- Thời gian xúc dọn đất đá hai bên hông lò , làm sạch gơng là:

- Chọn phơng tiện vận chuyển là Goòng - 4,0

b) Trao đổi phơng tiện vận chuyển , năng suất vận chuyển, số lợng phơng tiện.

- Số lợng goòng thực tế để vận chuyển đất đá là:

- Khoảng cách giữa hai đờng xe : a = 500 mm

- Chiều rộng của ghi di động đối xứng : B1 = 2m1 +C

m1 - Khoảng cách đờng xe với bên không có ngời đi lại

m2 - Khoảng cách đờng xe với bên có ngời đi lại

m1 = B/2 - 350 - B1/2 = 3220/2 - 350 - 2300/2 = 110 mm

m2 = 920 - 110 = 810 mm

II.5) Chống lò

1) Chống tạm thời.

- Vì đào lò xuyên vỉa chính , chống cố định bằng bê tông cốt thép, hệ số kiên cố đất đá f = 6 nên ta sử dụng kết cấu chống tạm bằng khung chống thép lòng máng SVP-27

*) Kết cấu chống :

- Vì chống hình vòm gồm 3 đoạn có hai mối nối giữa xà và cột.Tại hai mối nối này đầu xà đợc lồng vào đầu cột nhờ các bulông vòng (hay gọi là gông) bắt chặt vừa phải

đầu xà vào hai cột phìa dới.Sau khi bắt tạm gông ta tiến hành điều chỉnh toàn

bộ khung chống theo đúng yêu cầu kỹ thuật (đảm bảo độ thách , độ cao của cột).Sao cho chúng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục dọc của đờng lò.Tiếp theo ta đóng nêm định vị tại gần đầu xàvà cột rồi bắt tiếp gông thứ 2 Khoảng các giữa 2 gông phải bằng 200 mm.Các ê cu gông chỉ đợc vặn chặt vừa phải để tạo nên độ linh hoạt về kích thớc cho toàn bộ khung chống Sau đó

ta tiến hành cài chèn giữa cáckhung chống và các vị trí nóc lò.Ta có thể sử dụng tấm chèn bằng các tấm bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc gỗ