ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HẦM DẪN DÒNG THỦY ĐIỆN NẬM CHIẾN

Lựa chọn sơ đồ đào Trong thi công xậy dựng công trình ngầm thì việc đầu tiên phải xác định là lựa chọn sơ đồ đào hầm hợp lý, việc lựa chọn sơ đồ đaò phụ thuộcvào các yếu tố sau: - Mức độ

Lời nói đầu

Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc đòi hỏi nhu cầu tiêuthụ năng lợng ngày càng lớn Do đó sự phát triển của ngành công nghiệpnăng lợng sẽ tạo tiền đề cho các ngành công nghiệp khác phát triển

Việt Nam đang trong giai đoạn chuyển sang nền kinh tế thị trờng vàhiện nay nền kinh tế nớc ta đang phát triển mạnh mẽ trên tất cả các lĩnhvực: công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ Công trình thuỷ điện Nậm Chiến

ra đời sẽ góp phần không nhỏ vào công cuộc cải thiện sự thiếu hụt điệnnăng trong một vài năm tới

Hầm dẫn dòng thi công là công trình phục vụ cho công tác xây dựng đậpdâng trong hệ thống công trình thuỷ điện Nậm Chiến Chức năng của côngtrình là dẫn dòng suối Chiến theo hớng vòng cung, đảm bảo mặt bằng thicông đập dâng và đê quai hạ lu và đê quai thợng lu

Đợc sự giúp đỡ của cơ sở thực tập là Công ty cổ phần Sông Đà 10 và tập thểthầy giáo trong bộ môn Xây Dựng Công Trình Ngầm, đặc biệt là sự hớngdẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Quang Phích, tôi đã hoàn thành bản đồ

án : Thiết kế thi công một đoạn hầm dẫn dòng Công trình thuỷ điện NậmChiến Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi nhữngthiếu sót, tôi rất mong đợc sự góp ít của các thầy cô và các bạn để bản đồ án

đợc hoàn thiện hơn

Hà Nội 4-2007

Sinh viên : Nguyễn Việt Trung

CHơng 1 Nhiệm vụ và cơ sở thiết kế

1.1 Nhiệm vụ thiết kế

Nhiệm vụ của đồ án là lập thiết kế biện pháp tổ chức thi công một

đoạn hầm dẫn dòng dự án thuỷ điện Nậm Chiến Thiết kế biện pháp tổ chứcthi công là cơ sở để triển khai thi công đoạn hầm đó và xác định đợc tiến

độ, kinh phí xây dựng đoạn hầm dẫn dòng của thuỷ điện Nậm Chiến

1.2 Cơ sở thiết kế

Căn cứ vào điều kiện địa chất xung quanh công trình và bản vẽ thiết

kế kĩ thuật thi công và điều kiện thiết bị hiện có của đơn vị thi công

1.2.1 Điều kiện địa chất xung quanh hầm dẫn dòng thi công

1.2.1.1 Đặc điểm địa hình địa mạo

Địa hình trong khu vực vùng tuyến rất dốc, góc dốc từ 400ữ600 Caotrình trong phạm vi đo vẽ địa chất thay đổi từ 825 m đến 1150 m Vùng đập

1

không có suối nhánh cắt qua, nớc ma chảy tràn trên mặt địa hình đổ xuốngsuối Chiến.

1.2.1.2 Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Trong khu vực công trình nớc dới đất phân bố trong các tầng chứa

n-ớc sau: Tầng chứa nn-ớc lỗ rỗng – khe nứt trong đất đá hệ tầng Bản Hát.Các tầng chứa nớc trên đều mang đặc tính sau:

- Miền cấp nớc là nớc ma, miền thoát nớc là hệ thống sông suối

- Địa hình dốc đến rất dốc, phân cắt mạnh, nên trữ lợng nớc dới đấtthuộc loại nghèo

- Các tầng chứa nớc đều không có áp

- Thành phần hoá học của nớc dới đất trong các tầng chứa nớc xấp xỉnhau với tổng độ khoáng không quá 130 mg/l, thuộc loại hydrocacbonnatclorua canxikali – natri magie, có tính ăn mòn yếu đối với bê tông về chỉtiêu CO2

- Mực nớc dới đất biến thiên phức tạp, phụ thuộc vào chiều đới phonghoá và cấu trúc địa chất

Đây là hệ thống khe nứt, đứt gãy rộng

- Các hệ thống có góc dốc thoải: Bên vai trái có hệ thống số 6, thếnằm 300ữ320∠20ữ300 Bên vai phải có hệ thống số 9, thế nằm 120ữ130∠30ữ350

1.2.1.3.2 Các đới địa chất công trình

Hầm dẫn dòng đặt ở bờ trái tuyến đập, tại cao trình 860 m Hầm dẫndòng chủ yếu phân bố trong đới IIB và IIA của đá riolit, đá rắn chắc, ít nứtnẻ

- Đới đá nứt nẻ (IIA): Đá riolit màu xám trắng, đá nứt nẻ trung bình,khe nứt mở rộng 1ữ2 mm, những vị trí gần đứt gãy xuất hiện nhiều mạchthạch anh đá bị nứt nẻ mạnh, khe nứt mở rộng tới 3ữ4 mm, dọc theo khenứt đôi chỗ bám oxit sắt, mangan Bề dày của đới thay đổi mạnh từ 9 đếntrên 46,5 m RQD (Rock Quality Designation) trung bình theo khoan đối

với đá riolit không chứa túp là 67,5 %, đối với đá chứa túp là 42,8 %

- Đới đá tơng đối nguyên vẹn (IIB): Đá riolit màu trắng xám, ít nứt

nẻ, các khe nứt hầu hết kín Không có nớc ngầm chảy vào RQD trung bìnhtheo khoan là 70,4 %

1.2.2 Tóm tắt bản vẽ kĩ thuật thi công đoạn hầm

Thiết kế kĩ thuật thi công của công trình hầm dẫn dòng thuỷ điệnNậm Chiến do công ty T Vấn thiết kế Sông Đà cung cấp Đoạn hầm ta thicông từ kp 0+62.08 đến kp 0+147.23

- Điều kiện địa chất: Đoạn hầm đợc đào trong đới IIB của đá riolitpocfia, đá rắn chắc, ít nứt nẻ Hệ số kiên cố của đá f > 8

- Tiết diện đào: Sđ =86,6 m2

- Tiết diện sử dụng: Ssd =68,3 m2

- Gia cố tạm: Phun vẩy kết hợp với vì neo bêtông cốt thép

Chiều dày bêtông phun d =5 cm, bêtông mác 300

Thép làm neo là thép AII , đờng kính thanh thép Ф=25 Chiều dài thanhthép neo l = 3m Mật độ neo a= (1,5 x 1,5)m

- Vỏ chống cố định: Vỏ bêtông cốt thép đổ tại chỗ với chiều dày

vỏ bêtông là 50cm, sử dụng bêtông mác 300 với hai lớp cốt thép

Các chi tiết kĩ thuật của đoạn hầm thi công đợc thể hiện trên hình 1.1 , 1.2

1.2.3 Thiết bị thi công

Các thiết bị hiện có của đơn vị thi công- Công ty cổ phần Sông Đá 10STT Tên thiết bị

5

Chơng 2 Thiết kế THI Công

2.1 Lựa chọn sơ đồ đào và sơ đồ thi công cho đờng hầm

2.1.1 Lựa chọn sơ đồ đào

Trong thi công xậy dựng công trình ngầm thì việc đầu tiên phải xác

định là lựa chọn sơ đồ đào hầm hợp lý, việc lựa chọn sơ đồ đaò phụ thuộcvào các yếu tố sau:

- Mức độ ổn định của khối đá trong khu vực thi công

- Kích thớc công trình cần thi công

- Thiết bị thi công đợc sử dụng

2.1.1.1 Mức độ ổn định của khối đá

Nh đã đề cập ở trên thì hầm dẫn dòng chủ yếu phân bố trong đới IIA

và IIB Để đánh giá mức độ ổn định của khối đá ta sử dụng phơng phápphân loại khối đá của Bienawski (RMR) Hệ thống phân loại khối đá RMR

đợc đa ra bởi Bieniawski đã đợc áp dụng rộng rãi trên thế giới Một tácdụng quan trọng của phơng pháp là nó đã khuyến khích sự phát triển củacác hệ thống đánh giá đất đá mang tính đặc trng hơn (đi vào những lĩnh vực

đặc thù hơn), đặc biệt trong các ứng dụng thuộc ngành mỏ Hệ thống phânloại RMR bao gồm 6 thông số:

RMR = I1 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6

Trong đó:

I1 – tham số kể đến độ bền nén đơn trục của đá

I2 – tham số thể hiện lợng thu hồi lõi khoan RQD (theo Deere1963)

I3 - tham số kể đến ảnh hởng khoảng cách giữa các khe nứt

I4 - tham số kể đến ảnh hởng trạng thái khe nứt

I5 - tham số kể đến ảnh hởng nớc ngầm

I6 - tham số kể đến ảnh hởng của góc cắm và đờng phơng khe nứt.Dựa vào các số liệu địa cơ học của khối đá đã đợc miêu tả và theo kết quảkhảo sát ngời ta đã xác định đợc chỉ RMR trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Bảng xác định các chỉ tiêu RMR của đá Riolit pocfia

Vậy đoạn hầm dẫn dòng ta thi công đợc đào trong đới IIB của đá riolitpocfia là khu vực có điều kiện địa chất thuận lợi, đợc đánh giá theo RMR làrất tốt

 Thời gian ổn định không chống của đờng hầm

Khu vực thi công trong đồ án của ta nằm trong đất đá IIB (đá Riolit pocfia)theo bảng 2.1 thì RMR =75 đợc đánh giá là tốt

Dựa vào bảng 2.2 mối quan hệ giữa giá trị RMR và thời gian ổn định không chống với khẩu độ công trình là 10m là 104 giờ ≈ 13 tháng

Bảng 2.2 Mối quan hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống

Theo Bieniawski (1979)

2.1.1.2 Kích thớc công trình cần thi công

Dựa vào bản vẽ thiết kế do Công ty T Vấn thiết kế Sông Đà cung cấpthì khu vực ta thi công từ kp 0+62.08 đến kp 0+147.23 Kích thớc côngtrình lần lợt là : Ht – chiều cao tờng, Ht = 8,12 m

B – chiều rộng đào, B = 9,1 m

R – bán kính vòm, R = 5,75 m

α - góc mở của phần vòm, α = 104016’ Tổng chiều cao công trình: H = 10,35 m

2.1.1.3 Phơng pháp phá vỡ đất đá

Để phá vỡ đất đá ta dùng phơng pháp khoan nổ mìn, ở đây là khoan

nổ mìn tạo biên vì nó có những u nhợc điểm sau:

Bảng 2.3 Ưu nhợc điểm của phơng pháp nổ mìn tạo biên

+ Hạn chế nổ lẹm và thừa tiết diện

+ Giảm thiểu áp lực gây nở rời khối đá

+ Giảm lợng bêtông hoặc bêtông phun

phải tăng thêm cho vỏ chống

+ Giảm hệ số cản khí động học (ma sát)

khi không có vỏ chống

+ Tiết kiệm thời gian cạy om

+ Có thể tăng tiến độ nổ trong khối đá

kém cứng rắn

+ Giảm chi phí chống giữ chung

+ Hạn chế nguy hiểm do đá rơi

+ Tăng số lợng lỗ khoan trênchu vi và do vậy tăng chi phíkhoan

+ Nhiều khi phải dùng các loạithuốc nổ khác nhau

+ Cần thiết phải khoan thậtchính xác

+ Tốn nhiều thời gian hơn

7

Đây là phơng pháp phá vỡ đất đá đang đợc áp dụng rộng rãi ở Việt Nam Thiết bị khoan sử dụng ở đây là máy khoan BOOMER 352, đặc tính kỹthuật của máy khoan sẽ đợc trình bày ở chơng sau Một trong những đặctính của máy khoan BOOMER 352 là chỉ khoan đợc các gơng hầm có chiềucao nhỏ hơn 7,5m trong khi đó chiều cao của công trình đợc thi công là H

=10,35 m Do đó sơ đồ đầo đợc chọn là phân bậc, đào chia gơng Gơng thicông đợc chia thành hai bậc: bậc trên cao 6m ,bậc dới cao 4,35m

2.1.2 Lựa chọn sơ đồ thi công

Hiện nay khi xây dựng công trình ngầm nh đờng hầm giao thông, các

đờng hầm trong mỏ, đờng hầm dẫn nớc cho nhà máy thuỷ điện, có rất nhiềuphơng pháp phân chia các sơ đồ công nghệ thi công Việc lựa chọn sơ đồcông nghệ thi công có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nâng cao tốc độ

đào hầm, giúp chúng ta bố trí công việc một các nhịp nhàng giảm thời gianngừng nghỉ của máy móc, thiết bị và các công việc tới mức thấp nhất, kinh

tế nhất

Với sơ đồ đào chia gơng nên tiết diện công trình thi công không quálớn, đồng thời do chiều dài công trình ngắn và thời gian ổn định khôngchống của đờng hầm theo bảng 2.2 với khẩu độ 10m là 13 tháng, sau khichống tạm đã đủ đảm bảo an toàn cho đến khi thi công công tác chống cố

định nên ta lựa chọn sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần Sau khi đào chốngtạm hết bậc trên thì tiến hành đào chống tạm bậc dới rồi thi công công tácchống cố định

2.2 Thiết kế thi công bậc trên

Bậc trên ta chọn có chiều cao 6m nên tiết diện đào là: Sđ = 48,3 m2

2.2.1 Các phơng tiện kỹ thuật phục vụ thi công

2.2.1.1 Thiết bị khoan

Để bản đồ án này đợc gần hơn với thực tế tại Việt Nam, tôi xin kiếnnghị sử dụng các phơng tiện máy móc kỹ thuật đang có và đợc áp dụng thicông thực tế tại hầm dẫn dòng Nậm Chiến

Bảng 2.4 Đặc tính kỹ thuật của máy khoan BOOMER 352

Chiến ta chọn loại thuốc nổ POWERGELMAGUM 3151 là loại thuốc nổbao gói nhũ tơng không thấm nớc có sức công phá cao nhậy với kíp nổmạnh, các thông số tơng ứng với chiều dài đợc thể hiện trong bảng II.5.Bảng 2.5 Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ POWERGELMAGUM 3151

Đờng kính(mm) Chiều dài(mm) Khối lợng(g)

- Độ bền kéo tối thiểu: 45 kgF

- Chiều dài tiêu chuẩn (m): 3,6 ; 4,9 ; 6,1

 Dây nổ

Để truyền nổ từ kíp khởi nổ ta dùng dây nổ PowerplexTM5 có đặc tính

kỹ thuật nh sau:

- Màu vàng phủ sáp với 2 dải đen Đờng kính: 3,8 mm

- Độ bền kéo tối thiểu: 90 kgF

- Tốc độ truyền nổ: 6,5 ữ 7,0 Km/s

Dây nổ PowerplexTM5 đợc sử dụng nh dây rai mặt vì nó có thể tự khởi nổ một cách tin cậy qua các mối nối phù hợp và tơng thích với bộ ghép nối EXEL Ta sử dụng máy nổ mìn KVP-1/100 M

Bảng 2.7 Đặc tính kỹ thuật của máy nổ mìn KVP-1/100 M

9

Trong đoạn ta thi công từ Km 0+62.08 đến Km 0+147.23 nằm trong

đất đá có hệ số kiên cố f > 8 nên ta lấy f = 8 để tính toán các thông số khoan nổ mìn

Nhng để phù hợp với thiết bị khoan ta chọn dlk = 45 mm

2.2.2.2 Chiều sâu lỗ khoan

Chiều sâu lỗ khoan (Lk) đợc lựa chọn tuỳ thuộc tốc độ thi công, mức

độ ổn định của khối đá, diện tích tiết diện gơng hầm và thiết bị khoan

 Yêu cầu tiến độ thi công đề ra là: Vth = 120 m/tháng Do đó yêu cầutiến độ thi công một ngày là : Vngày = 4 , 285

Trong đó : 28 – số ngày làm việc trong 1 tháng

 Mức độ ổn định của khối đá: đoạn hầm thi công nằm trong đới IIB của đá riolit pocfia, đá rắn chắc, RMR = 75 nên có thể chọn Lk = 4 ữ 5m

 Diện tích tiết diện gơng đào cũng có ảnh hởng đến việc lựa chọn chiều sâu lỗ khoan Thông thờng có thể chọn Lk = 0,5.B = 4,55 m

Trong đó : B – chiều rộng đào, B = 9,1 m

 Năng lực thiết bị thi công: ở đây ta sử dụng máy khoan Bommer352

có thể khoan các lỗ khoan có chiều sâu đến 4,5 m

Từ các yêu cầu trên ta chọn chiều sâu lỗ khoan thi công Lk =4m

Vậy tiến độ thi công một ngày là: V = Lk.η

η - hệ số sử dụng lỗ mìn, η =0,9

24 – thời gian làm việc trong một ngày, h

Tck – thời gian hoàn thành một chu kỳ, Tck= 16h

2.2.2.3 Chỉ tiêu thuốc nổ, lợng thuốc nổ đơn vị

Lợng thuốc nổ đơn vị (q) là lợng thuốc nổ cần thiết để phá vỡ 1 m3 đánguyên khối và nó phụ thuộc vào loại thuốc nổ sử dụng, tiết diện gơng đào, tính chất cơ lý của đất đá

f = 8 - hệ số kiên cố của đất đá

fc - hệ số cấu trúc của đá, với đá có dạng khối dòn thì fc = 1,1

v - hệ số nén ép hay hệ số sức cản của đất đá

Theo GS Pocrovxki N.M thì với Sđ > 20m2 thì v = 1,2ữ1,6 , chọn v = 1,5.

Bảng 2.8 Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên [1]

, lỗTrong đó:

Pb – chu vi biên hầm theo thiết kế, P = C S d , m, đờng hầm có dạng hình vòm nên C=3,86 ⇒ P = 3,86 48 , 3=26,83 m

B – chiều rộng bên ngoài nền hầm khi đào, B = 9,1m

55 , 0

1 , 9 83 ,

S q

Trong đó:

db - đờng kính thỏi thuốc lỗ mìn biên, db = 0,025m

kn - hệ số nén chặt thỏi thuốc trong lỗ mìn, kn = 1

∆ - mật độ thuốc nổ trong bao, ∆ = 1230 kg/ m3

a - hệ số nạp mìn, phụ thuộc độ cứng đất đá và đờng kính thỏi thuốc,chiều sâu lỗ khoan, theo kinh nghiệm khi lk > 2,5m, thuốc nổ sử dụng làthuốc nổ mạnh thì a = 0,5 ữ 0,6 Đối chiếu với chiều sâu lỗ khoan, loạithuốc nổ sử dụng ta lấy a = 0,6

Thay số ta tính đợc: γb =

4

025 , 0

d - đờng kính thỏi thuốc của các nhóm lỗ mìn đột phá, phá, và nền

đ-ợc lấy tăng lên so với lỗ mìn biên, d = 0,032m

Thay số ta có: γrpn =

4

032 , 0

S q

36 , 0 33 3 , 48 32 ,

7 , 0

1 , 9 1 7 ,

B – chiều rộng bên ngoài nền hầm khi đào, B = 9,1m

2.2.2.8 Góc nghiêng của lỗ khoan

Đối với lỗ mìn tạo biên và lỗ mìn nền thì đợc khoan nghiêng một góc

850 so với biên thiết kế nhằm đảm bảo cho thiết bị khoan làm việc khi khoan gơng tiếp theo

2.2.2.9 Các lỗ mìn thuộc nhóm đột phá

Nhóm này đợc bố trí phụ thuộc vào khe nứt mặt tạo lớp của đất đá trên gơng Tuy nhiên để giảm thiểu hiện tợng đá văng cách gơng xa sẽ ảnh hởng đến thời gian xúc bốc, tốn nhiều thuốc nổ hơn ta có thể đa vùng đột phá xuống sát phía nền

Theo Blastec để nâng cao hiệu quả nổ , nhóm lỗ mìn đột phá nên bố trí nằm trên trục thẳng đứng của gơng hầm và ở 1/3 chiều cao từ dới lên Theo đó lợng thuốc nổ nạp trong các lỗ mìn phá phía trên có thể giảm đi do ngoài việc đá bị nổ ra và rơi xuống dới tác dụng của sóng nổ mìn nó còn chịu tác dụng của tự trọng bản thân đất đá Cũng theo Blastec để nâng cao hiệu quả nổ (hệ số sử dụng lỗ mìn) ta bố trí thêm lỗ khoan trống để tạo thêm mặt thoáng và làm ngắn đờng cản, tuy nhiên phải tính toán số lợng và hiệu quả của nó mang lại sao cho hợp lý

Số lợng lỗ khoan trống đợc chọn là 1 và có đờng kính lớn Ф = 102mm Nhóm lỗ mìn đột phá đợc thiết kế với 3 vòng nổ do gơng có tiết diện tơng

đối lớn, Sđ = 48,3 m2

+ Ô vuông nổ thứ nhất:

B2 = W2 = 440 mm

C – C = 1,5 W2 = 660 mm

W3 = 1,5 W2 2 = 930 mmVậy tổng số lỗ của vùng đột phá là: Nđp = 12 lỗ khoan nạp thuốc với đờngkính lỗ khoan 0,045 m và 1 lỗ khoan trống

Diện tích của vùng đột phá: Sđp = W3 = 0,932 = 0,86 m2

Theo kinh nghiệm thì chiều sâu lỗ mìn đột phá thờng lớn hơn chiềusâu lỗ mìn phá và biên từ 15 ữ 20 cm do đó ta lấy chiều sâu lỗ đột phá là4,2m Còn lỗ khoan trống có tác dụng tạo ra mặt tự do phụ và làm cho đá ởcùng đột phá nổ ra đều cục (tránh phá ra tảng lớn)

Chiều dài nạp bua: lb = 4-0,7 = 3,3 m

Khối lợng thuốc nạp cho các lỗ đột phá là : Qđp =12.1.0,6 =7,2 kg

930 440

210

660

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí nhóm lỗ mìn đột phá

13

−

n p

Chiều dài nạp bua: lb = 4-2,8 = 1,2 m

Khối lợng thuốc nạp cho các lỗ phá, nền là : Qp,n =73.4.0,6 =175,2 kg

2.2.2.11 Các lỗ mìn biên

Thể tích đất đá cần phá ra là:

Vb = (Sđ-Sp,n-Sđp).Lk = (48,3-34,24-0,86).4 = 52,8 m3.Lợng thuốc nổ cần thiết là : Qb = 0,9.q.Vb =0,9.1,32.52,8 = 62,7 kg

Trong đó: q – lợng thuốc nổ đơn vị, q =1,32 kg/m3

Lợng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ là : qb = 1 , 71

35

7 , 62

Chiều dài nạp bua: lbb = 4-2,8 = 1,2 m

Khối lợng thuốc nạp cho các lỗ biên là : Qb =35.4.0,42 = 58,8 kg

Vậy tổng khối lợng thuốc phải nạp trên gơng là:

2.2.3 Tổ chức khoan lỗ mìn

2.2.3.1 Tổ chức công tác khoan

Trớc khi khoan các lỗ khoan ta sử dụng máy kinh vĩ, tia laze để xác

định chiều cao và hớng của đờng hầm sau đó định vị tâm của đờng hầm,

định vị các lỗ khoan trên gơng và phân bố các vòng khoan, các lỗ khoan và vòng biên đợc đánh dấu bằng sơn khác màu và sơn sáng màu Để tránh nhầm lẫn và giảm thời gian khoan ta đánh dấu vị trí theo từng vòng lỗ mìn

Việc tổ chức khoan các lỗ mìn trên gơng với các máy khoan hiện đại

có độ chính xác cao và không gặp khó khăn đáng kể Nhờ điều khiển bằng

hệ thống thuỷ lực mà việc di chuyển cần khoan, mũi khoan đến vị trí lỗ khoan dễ dàng Do hệ thống lấy phoi khoan của máy khoan bằng nớc nên không gây bụi đáng kể ở gơng hầm, do vậy không cần biện pháp chống bụi

đặc biệt

Tất cả cá phụ tùng thiết bị dự trữ cần thiết có thể đặt ngay trong hộp

kỹ thuật của xe khoan để tiện và kịp thời cho việc thay thế khi cần thiết Để khoan đợc chính xác thì cán bộ kỹ thuật phải kiểm tra giám sát công tác khoan

2.2.3.3 Công tác an toàn khi nạp nổ

Tại gơng đang tiến hành nạp thuốc nổ và chuẩn bị nổ mìn phải có tín hiệu

và ngời gác ở các phía để đảm bảo an toàn cho công tác nổ mìn Trong khi tiến hành nổ mìn tất cả các đầu dây kíp trớc khi đấu vào nhau phải đợc xoắnchập hai đầu và cách li khỏi đất đá, các thiết bị nguồn điện, máy nổ mìn

Tất cả các cán bộ và công nhân tiến hành công tác nạp nổ mìn phải

có chứng chỉ đào tạo về công tác nổ mìn

Trong thời gian nạp và nổ mìn thì nguời và máy móc không liên quan

đến công tác nổ mìn phải đợc đa ra vị trí an toàn Sau khi tiến hành xong công tác nạp mìn, chỉ huy nổ mìn phải đi kiểm tra lại toàn bộ gơng lần cuối,nếu đảm bảo an toàn mới tiến hành đấu mạng chính và cho nổ mìn

Sau khi nổ mìn phải tiến hành thông gió khoảng 30 phút, chỉ huy nổ mìn đi kiểm tra kết quả nổ, trờng hợp phát hiện lỗ mìn câm thì có biện pháp

xử lý ngay Sau đó tiến hành công tác chọc om đa gơng vào an toàn

2.2.4.1 Tính khối lợng đất đá cần xúc bốc trong một chu kỳ tiến gơng

Khối lợng đất đá cần xúc sau một chu kỳ đào là:

V= Sđ.Lk.η.μ.k0 = 286,9 m3.Trong đó:

Sđ - tiết diện đào, Sđ = 48,3 m2

Lk – chiều sâu lỗ khoan, Lk = 4m

η - hệ số sử dụng lỗ mìn, η=0,9

μ – hệ số thừa tiết diện, μ= 1,1

k0 – hệ số nở rời của đất đá sau khi nổ, k0 =1,5

2.2.4.2 Thiết bị xúc bốc và vận chuyển

Hầm dẫn dòng thuỷ điện Nậm Chiến có tiết diện đào khá lớn vì vậy khối lợng đất đá phá vỡ trong một chu kỳ đào cũng lớn Để tăng cờng hiệu quả xúc bốc đất đá, giảm thời gian lao động của một ca, đẩy nhanh tiến độ thi công tại hiện trờng hiện sử dụng máy xúc TORO 400D của hãng

2.2.4.3 Tính toán năng suất xúc bốc vận tải

 Năng xuất kỹ thuật của một ca làm việc của tổ hợp máy xúc vận tải khi sử dụng máy xúc có tay gầu và ô tô tự đổ đợc tính theo công thức sau :

,tấn/ca-ôtô

Trong đó:

p0 - tải trọng của ô tô, p0 = 22000 kg = 22 tấn

Tca - thời gian một ca làm việc, Tca = 8 giờ = 480 phút

Tck - thời gian một chu kỳ làm việc của ôtô

Chu kỳ làm việc của ôtô nh sau: Đầu tiên ôtô đợc máy xúc chất tải, sau khichất tải đầy thì ôtô chạy từ hầm ra bãi thải, khi ôtô có tải chạy qua cửa hầmthì ôtô ngoài cửa hầm lùi vào vị trí máy xúc để chất tải Khi ôtô có tải chạy

ra ngoài hầm thì một ôtô khác từ ngoài chạy vào chờ tại cửa hầm

Vậy thời gian chu kỳ làm việc của ôtô có thể đợc xác định nh sau:

Tck=tct+2.ttr+2.tng+tdt+tq,phút

ở đây theo quy định: Ôtô chạy trong hầm: khi tiến vận tốc ôtô ≤ 10 km/h

khi lùi vận tốc ôtô ≤ 6 km/h.Còn khi ôtô chạy ngoài hầm, ta lấy thời gian cả chạy có tải và chạykhông tải là 15 km/h

Thể tích thùng xe là 12,5 m3 còn thể tích gầu xúc là 4,3 m3 nên phảisau 3 lần xúc máy xúc mới xúc đầy cho ôtô Đối với máy xúc ta chọn thì cóthể xúc đợc 50 lần/giờ Vậy thời gian chất tải đầy ôtô là :

tct = 3/50 = 0,06 giờ = 3,6 phút

ttr – thời gian chạy trong hầm

ttr = lh/10 = 0,2126/10 = 0,02126 giờ = 1,3 phút

lh – chiều dài lớn nhất từ cửa hầm đến đoạn thi công, lh = 212,6 m

tng – thời gian chạy bên ngoài từ cửa hầm đến bãi thải

17

tng = lng/15 = 1/15 = 0,133 giờ = 8 phút.

lng – khoảng cách từ cửa hầm đến bãi thải, lng = 1 km

tdt – thời gian dỡ tải, lấy tdt = 2 phút

tq – thời gian quay đầu tại cửa hầm, lấy tq = 2 phút

Vậy chu kỳ của một ôtô là:

,

2 , 26

480 22 1 , 1

9 ,

cket cnh ca

T 15 , 1 T

T T T

Tcnh - thời gian nghỉ do nhu cầu cá nhân, Tcnh=10 phút

Tcket - thời gian chuyển kết, Tcket=35 phút

Tch - thời gian chờ, Tch=4 phút

Tck=26,2 phút

2 , 26 15 , 1 4

35 10 480

= +

ống gió

Quạt gió 2

2

Hình 2.3 Sơ đồ thông gió đẩy

2.2.5.2 Tính toán lợng gió cần thiết

2.2.5.2.1 Tính toán lợng gió cần thiết theo số ngời lớn nhất trên gơng

Q1 = 6.n.k , m3/phút

Trong đó:

n - số ngời làm việc đông nhất ở trong gơng, n = 8 ngời

k - hệ số dự trữ khi có thêm ngời đột xuất, k = 1,5

6 m3/ phút - định mức gió sạch cho một công nhân

Thay số: Q1 = 72 m3/ phút = 1,2 m3/s

2.2.5.2.2 Theo điều kiện tổng công suất các thiết bị sử dụng động cơ

Diezen

Dự tính có 1 máy xúc TORO 400D và 3 xe MOAZ là có sử dụng

động cơ Diezen nhng chỉ có 1 xe MOAZ có thể hoạt động trong hầm

Q2 = 4,5.∑Pt

Trong đó:

4,5 - định mức không khí cấp cho hầm theo tiêu chuẩn kĩ thuật 02350

∑Pt – tổng công suất các thiết bị dự kiến có sử dụng động cơ Diezen

∑Pt = Pxúc + Pôtô = 158 + 140 = 298 kw

Pxúc – công suất của máy xúc TORO 400D, Pxúc = 158 kw

Pôtô - công suất của xe MOAZ, Pôtô = 140 kw

Vậy : Q2 = 4,5 298 = 1341 (m3/phút) = 22,35 m3/s

2.2.5.2.3 Theo tốc độ không khí tối thiểu trong hầm

Lấy theo tiêu chuẩn kỹ thuật hầm giao thông thì : Q3 = 0,2.Sđ

Trong đó:

Sđ - tiết diện đào Sđ= 48,3 m2

0,2 m/s – tốc độ gió nhỏ nhất trong hầm

Q3 = 0,2.48,3 = 9,66 m3/s

2.2.5.2.4 Theo điều kiện pha loãng khí độc sinh ra do nổ mìn

Khi thông gió cho quá trình nổ mìn ta sử dụng sơ đồ thông gió đẩy.Với sơ đồ này ta tính theo V.N.Voronhin :

Sđ - tiết diện đào, Sđ = 48,3 m2

t - thời gian thông gió tích cực sau khi nổ mìn, t = 30 phút

qtn - lợng thuốc nổ chi phí cho 1m2 đờng lò

Atn - tổng khối lợng thuốc phải nạp trên gơng, Atn=241,2 kg

l - chiều dài của đờng hầm cần thông gió, l = 272 m

19

Thay số: Q4 = 7,8 3 5 272 2

30

3 ,

48 = 1013,8 m3/phút = 16,9 m3/s

Ta thấy Max (Q1,Q2,Q3,Q4) = Q2 = 22,35 m3/s

⇒ Qg = Q2 = 22,35 m3/s

2.2.5.3 Chọn quạt và năng suất quạt

2.2.5.3.1 Tính năng suất của quạt

Lu lợng gió cần thiết của quạt: Qq = p Qg , m3/ s

d0 - đờng kính ống gió , d0 = 1200 mm =1,2 m

kc - hệ số thấm khí , kc = 0,0006

L - chiều dài của toàn bộ đờng ống, L = 272 m

l - chiều dài của một đoạn ống gió, l = 5 m

R- sức cản khí động học của đờng ống

0

5 , 6

272 10 5

γk – khối lợng riêng của không khí, γk =1,2 kg/m2s2

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

Vậy hạ áp của quạt : hq= 162,14 + 51,44 = 213,58 mmH2O

2.2.5.3.3 Chọn quạt thông gió cho đờng hầm

Từ hai giá trị Qq =22,51 m3/s và hạ áp quạt hq =213,58 mmH2O ta chọn đợcloại quạt cần thiết là BMЭ-12 có các đặc tính sau:

- Trọng lợng : 217 kg.

2.2.6 Công tác chống tạm

Nh phần cơ sở thiết kế của công trình đã nêu thì khu vực ta thi công nằmtrong lớp đất đá có hệ số kiên cố f > 8 Kết cấu chống tạm là neo và bêtôngphun :

- Chiều dày bêtông phun d =5 cm, bêtông mác 300

- Thép làm neo là Ф25 AII

- Chiều dài thanh neo l =3m

- Mật độ neo a= (1,5 x 1,5)m

2.2.6.1 Thi công kết cấu neo bêtông cốt thép

Kết cấu gia cố neo sẽ đợc lắp dựng sau khi lớp bêtông phun đã thicông trớc đó Việc thi công vì neo gồm các công việc sau và đợc tiến hànhtheo trình tự sau:

- Xác định vị trí lỗ khoan neo

- Khoan các lỗ lắp đặt neo

- Bơm vã vào các lỗ khoan

- Lắp đặt thanh neo vào các lỗ khoan

- Tạo ứng lực trớc, siết chặt bulông cho neo

- Cắt đầu neo và trát vữa bảo vệ

Công việc cụ thể nh sau:

 Xác định vị trí lỗ khoan neo

Xác định vị trí lỗ khoan neo bằng máy đo đạc, đánh dấu vị trí lỗ khoan neobằng sơn sáng màu, khô nhanh Dùng máy khoan các lỗ khoan đã đánh dấu

 Khoan và lắp đặt thanh neo vào lỗ khoan

Khoan các lỗ khoan cắm neo bằng máy khoan BOOMER 352 (đặc tính kỹthuật đã nêu ở phần thiết kế khoan nổ mìn) Các lỗ khoan neo phải đợckhoan đúng chiều dài thiết kế và vị trí đợc đánh dấu Hớng của lỗ khoanneo so với biên hầm thiết kế phải đảm bảo phải đảm bảo khoảng 900 Các lỗkhoan neo phải đợc thổi rửa sạch sẽ sau khi khoan xong Việc lắp đặt thanhneo vào trong lỗ khoan đợc tiến hành ngay sau khi bơm vữa vào lỗ khoan.Vữa ximăng đợc đẩy vào lỗ khoan neo bằng máy bơm trục vít

 Thời gian khoan lỗ neo

Thời gian khoan một lỗ :

tk = L.k1.k2/v.n , phút

Trong đó:

L - chiều dài lỗ khoan, L =3m

k1 - hệ số tính đến thời gian chuyển lỗ, k1 =1,4

k2 - hệ số làm việc đồng thời của hai cần khoan, k2 =1,5

n - số lợng cần khoan làm việc đồng thời, n =2

v - vận tốc khoan Đối với đá có f =7ữ10 thì v =1,5m/phút

Thay số ta tính đợc : tk = 3 1,4 1,5/ (2.1,5) = 2,1 phút

Vậy thời gian khoan hết một chu kỳ là :

Tkn = N.tk , phút

Trong đó :

N – số lợng neo thi công trong một chu kỳ công tác

Với chu kỳ tiến gơng L=3,6 m, mật độ neo a =(1,5 x 1,5)m thì ta chỉ có thể

Tn- thời gian cắm xong một neo theo định mức, Tn =2 phút

Tổng thời gian khoan cắm neo là:

Tkcn = Tkn + Tcn = 16,8 + 16 = 32,8 phút = 0,55 h

2.2.6.2 Thi công kết cấu bêtông phun

21

Để thi công bêtông phun ta sử dụng máy phun bêtông ALIVA-500.

Bảng 2.12 Đặc tính kỹ thuật của máy phun bêtông ALIVA-500

Công tác chuẩn bị bề mặt phun rất quan trọng, chất lợng bêtông phun

sẽ giảm rất nhiều nếu bề mặt phun không đợc làm sạch Để làm sạch bề mặtphun ta có thể dùng vòi nớc hoặc khí nén, việc tẩy rửa bề mặt phun đợc tiếnhành từ trên xuống dới, bắt đầu từ chỗ cao nhất Ngoài ra với việc làm nhvậy sẽ làm bề mặt đá bị nén chặt và đợc làm ẩm trớc khi phun bêtông dovậy cũng giúp bêtông liên kết tốt hơn với khối đá

2.2.6.2.2 Thực hiện phun bêtông

Trong quá trình thực hiện phun bêtông, ngời vận hành phun phải cókhả năng giữ áp lực khí ở một mức độ chính xác áp lực khí chính xác nằmgiữa các yếu tố khác của hàm số với các biến số là khả năng cung cấp, độdài của đờng ống và khoảng cách tới bề mặt phun áp lực khí thấp sẽ làmcho độ dính kết kém hơn, bêtông phun sẽ rơi ra từng mảng Ngợc lại nếu áplực khí quá cao thì tỉ lệ rơi vãi sẽ tăng lên ở đây để đảm bảo thì áp lực khínén trong máy là 1,5 – 2 at, áp lực nớc dẫn vào đầu vòi là 1-2 at Khoảngcách từ đầu vòi phun đến bề mặt phun phải đảm bảo trong khoảng 0,95 -1,5

m Góc của vòi phun và mặt phẳng để phun tốt nhất bằng 900, thứ tự u tiênkhi tiến hành phun bêtông trớc hết là các góc ngang và nghiêng Vòi phun

đợc di chuyển theo vòng tròn dạng trôn ốc từ trong ra ngoài, từ dới lên trên.Chiều dày phun là 5 cm nên chỉ tiến hành phun một lớp Trong khi phunphải trải đều từng lớp trên toàn bộ bề mặt cần phun để các lớp bêtông bámdính tốt hơn, chất lợng và độ dày bêtông đồng đều hơn

2.2.6.2.3 Sửa chữa các khuyết điểm

Khi các khuyết điểm nh đổ tổ ong, sự tách lớp, các lỗ hổng thì việcsửa chữa các khiếm khuyết này sẽ đợc thực hiện trong vòng một tuần saukhi phát hiện Các khiếm khuyết có diện tích tới 310 cm2 hoặc sâu tới 5 cmthì các khiếm khuyết này đợc phá bỏ và thay thế vào đó là lớp bêtông phunmới Các khoảng trống và các lỗ hổng do việc phá vỡ các thanh giằng trongkết cấu vĩnh cửu sẽ đợc làm sạch và đợc lấp đầy bằng hỗn hợp đóng khôhoặc các vật liệu đã đợc chấp nhận

2.2.6.2.4 Hoàn thiện bêtông phun

Công việc hoàn thiện chỉ đợc tiến hành khi có ý kiến của cán bộ phụtrách chuyên trách và phụ thuộc chất lợng bề mặt vỉa lớp bêtông phun cuốicùng

2.2.6.2.5 Bảo dỡng bêtông phun

Ngay sau khi hoàn thiện bêtông các khu vực trong hầm đợc giữ độ

ẩm liên tục ít nhất 3 ngày, thời gian bảo dỡng tiếp theo sẽ tiếp tục trong 7ngày đầu sau khi phun bêtông hoặc cho tới khi cờng độ nén quy định củabêtông phun tại chỗ đó đợc xác định bởi các mẫu thử phù hợp với tiêuchuẩn ASTMC42

2.2.6.2.6 Biện pháp kỹ thuật an toàn khi phun

Khi thực hiện phun bêtông phải tuân thủ “Quy phạm an toàn khi thicông các công trình ngầm” và một số chú ý sau:

- Không cho phép những ngời không nhiệm vụ vào khu vực đang thicông

- Đá phải đợc cào sạch trớc khi phun bêtông

Những ngời làm nhiệm vụ trong đờng hầm khi phun bêtông bắt buộc phải

sử dụng các trang thiết bị bảo hộ lao động chuyên dùng, đặc biệt là kínhchống bụi và quần áo chống thấm Các khu vực trong đờng hầm phải đợcthông gió tốt

- Trong khi phun phải đảm bảo khoảng cách hiệu quả giữa vòi phun

và bề mặt cần phun, tránh để vòi phun hớng vào ngời và máy móc

- Khu vực phun vẩy phải đợc chiếu sáng tốt, các sàn công tác phảichắc chắn và đợc kiểm tra trớc khi sử dụng

- Trục trặc về kỹ thuật phải đợc sửa chữa ngay, các thiết bị điện vàcác điểm nối phải tránh xa nớc

- Phải có hiệu lệnh thống nhất của kỹ thuật viên bêtông phun và ngờivận hành máy phun bêtông

2.2.6.2.7 Tính toán khối lợng công tác phun

 Thành phần cấp phối của bêtông phun

Thành phần cấp phối hạt của bêtông phun phải đảm bảo phù hợp với điềukiện làm việc của máy phun Nhằm đảm bảo khả năng làm việc bám dínhcủa bêtông vào biên hầm, tỷ lệ nớc trong thành phần cũng phải đảm bảo,thông thờng để thiết kế bêtông phun mác 300 cho vỏ hầm, thành phần cốtliệu đợc sử dụng nh bảng 2.13

Bảng 2.13 Thành phần cốt liệu của bêtông phun

Tỷ lệ các thành phần cốt liệu và xi măng ( cốt liệu theo trọng lợng)

 Khối lợng bêtông phun trong một chu kỳ

Lợng bêtông phun trong một chu kỳ xác định theo công thức :

lp – chiều dài một chu kỳ đào, lp = 3,6 m

dp – chiều dày phun, dp =5 cm = 0,05 m

krv – hệ số rơi vãi khi phun, krv =1,2

23

 Thời gian phun bêtông

Thời gian cần thiết để phun bêtông cho một chu kỳ là :

Tp = Tcb + Tph , phútTrong đó:

Tcb – thời gian chuẩn bị bề mặt phun, Tcb = 30 phút

Tph – thời gian phun bêtông gia cố

Tph = kn.Vbtp/Pm = 65,3 phútTrong đó:

Kn – hệ số làm việc không liên tục của thiết bị phun, kn=1,2

Vbtp – lợng bêtông phun trong một chu kỳ, Vbtp =5,44 m3

Pm – năng suất kỹ thuật của thiết bị phun, Pm= 0,1 m3/phút

Vậy: Tp = 30 + 65,3 = 95,3 phút = 1,6 h

25

2.3 Thiết kế thi công bậc dới

Bậc dới đợc thi công sau khi ta đã đào chống tạm hết bậc trên Bậc

d-ới có chiều cao 4,35m, có tiết diện hình chữ nhật nên tiết diện đào là:

Sđ = 38,3 m2

2.3.1 Các phơng tiện kỹ thuật phục vụ thi công

Bậc dới ta chọn phơng pháp thi công ngang Các thiết bị thi côngcũng sử dụng nh gơng bậc trên Máy khoan BOOMER 352, thuốc nổ nhũ t-

ơng POWERGELMAGUM 3151, kíp nổ EXEL,dây nổ PowerplexTM5

và dùng máy nổ mìn KVP-1/100 M Các đặc tính kỹ thuật của các thiết bịthi công trên đã đợc thể hiện ở chơng 2

2.3.2 Tính toán các thông số khoan nổ mìn và lập hộ chiếu khoan nổ mìn cho bậc dới

2.3.2.1 Chiều sâu lỗ khoan

Bậc dới ta chọn phơng pháp thi công ngang, tiến độ tiến gơng cũng tơng tự

nh bậc trên Vậy chiều sâu lỗ khoan ta chọn là Lk= 4m

Theo kinh nghiệm thì khi đào bậc dới đờng cản ngắn nhất W sẽ đợc tính nh tính

đờng cản ngắn nhất cho trờng hợp khai thác lộ thiên có hai mặt thoáng:

K – hệ số phụ thuộc điều kiện địa chất, K=1

dt - đờng kính bao thuốc, dt =32 mm = 0,032 m

∆ - mật độ thuốc nổ trong bao, ∆ = 1230 kg/ m3

γ – khối lợng riêng của đất đá, γ = 2700 kg/m3

Vậy : W = 53.1.0,032

2700

1

1 ,

9 + = 11 lỗTrong đó :

B – chiều rộng phần đào bậc dới, B= 9,1 m

a – khoảng cách giữa các lỗ mìn trong một hàng, a=0,9 m

Số hàng lỗ khoan bằng chiều cao tầng chia cho đờng cản ngắn nhất tính toán

1

35 ,

γpn – hệ số nạp thuốc trên mỗi lỗ khoan phá, γpn=0,59 kg/m

Lkp – chiều sâu lỗ khoan phá, Lkp =4 m

Vậy số lợng thỏi thuốc cho lỗ mìn đột phá là : np = qtb/gp , thỏi

Sử dụng loại thuốc Ф=32 mm, chiều dài thỏi lt = 700mm = 0,7m , có trọng lợng gp = 600g = 0,6 kg ⇒ np = 2,36/0,6 = 3,93 thỏi

γb – hệ số nạp thuốc trên mỗi lỗ khoan biên, γb=0,36 kg/m

Lk – chiều sâu lỗ khoan trung bình, Lk =4m

Vậy số lợng thỏi thuốc cho lỗ mìn biên là : nb = qb/gtb

Nh đã chọn ở trên, lỗ mìn biên ta chọn loại thuốc có Ф=25 mm, chiều dài thỏi lt = 400mm = 0,4m có trọng lợng gtb= 240g =0,24 kg

Chiều dài nạp bua: lbb = 4-2,4 =1,6 m

Vậy tổng khối lợng thuốc phải nạp trên gơng là:

Q = Qp + Qb = 86,4 + 11,52 = 97,92 kg

Bảng 2.15 Chỉ tiêu khoan nổ mìn bậc dới

12 Sè lîng kÝp næ c¸i 44

29