BÀI GIẢNG MÔN HỌC ĐÀO CHỐNG LÒ, Dùng cho hệ Cao đẳng chuyên nghiệp

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP & XÂY DỰNG  BÀI GIẢNG MÔN HỌC ĐÀO CHỐNG LÒ Dùng cho hệ Cao đẳng chuyên nghiệp (Lưu hành nội bộ) Người biên soạn: Đỗ Trọng Tiến Uông Bí, năm 2010 CHƯƠNG : ÁP LỰC ĐẤT ĐÁ 1.1 Khái niệm áp lực 1.1.1 Khái niệm áp lực mỏ Chúng ta hiểu chung rằng: tổng hợp tất lực khối đá xung quanh đường lò tác dụng lên vỏ chống gọi “áp lực mỏ”, hay hiểu cách hẹp áp lực đất đá xung quanh đường lò tác dụng lên vỏ chống gọi “áp lực mỏ” Đặc tính xuất áp lực mỏ phụ thuộc nhiều yếu tố: + Hình dạng kích thước đường lò + Chiều sâu bố trí đường lò + Tính chất lý đất đá bao quanh đường lò + Thời gian sử dụng đường lò 1.1.2 Nguyên nhân phát sinh áp lực mỏ: Khi đào đường lò, hầm trạm vào đất đá nguyên khối, trạng thái cân ứng lực tự nhiên đất đá bị phá vỡ Sau khoảng thời gian định, đất đá xung quanh đường lò bị rạn nứt, có khuynh hướng dịch chuyển sụt lở vào khoảng trống tạo lên áp lực mỏ tác dụng lên vỏ chống Vậy nguyên nhân phát sinh áp lực mỏ trạng thái cân ứng lực tự nhiên đất đá bị phá vỡ 1.2 Lý thuyết tường chắn đất(của Coulomb) 1.2.1 Áp lực chủ động Giả sử ta có tường chắn đất hình vẽ B C Do trọng lượng thân khối lăng trụ tam giác ABC, có khuynh hướng trượt theo mặt trượt AC, mặt trượt AC nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang góc α, bị tường chắn đất ngăn lại A  Khối lăng trụ trượt ABC có khuynh hướng dịch chuyển xuống, gây nên áp lực làm tường chắn đổ ngược chiều kim đồng hồ, áp lực dó gọi áp lực chủ động Q 1.2.2 Áp lực bị động B C Cũng với tường chắn đất trên, trường hợp có lực Q tác dụng vào tường chắn, làm cho tường chắn có khuynh hướng đổ theo chiều kim A  đồng hồ, gây áp lực lên lăng trụ ABC Lúc lăng trụ tam giác ABC có khuynh hướng bị trượt lên theo mặt trượt AC, áp lực gọi áp lực bị động 1.3 Áp lực xung quanh đường lò 1.3.1 Giả thiết áp lực đất đá lò giáo sư M.M Prôtdiacônôp Xuất phát từ thí nghiệm mô hình (với cát ẩm) quan trắc thực tế Prôtôđiakônốp cho rằng, sau khai đào, phía khoảng trống hình thành vòm sụt lún dịch chuyển thẳng phía khoảng trống Khối đá phía vòm sụt lún trạng thái cân ổn định, trọng lượng đá vòm sụt lún nguyên nhân gây áp lực phía lên khung, vỏ chống (hình 1-3-1) Theo kết phân tích Prôtôđiakônốp, vòm áp lực có dạng parabol Như chiều cao đỉnh vòm phá huỷ là: b đó: a f (1-3-1-1) a - nửa chiều rộng khoảng trống (m) f - hệ số kiên cố đất đá phía Điều có nghĩa vòm áp lực phụ thuộc vào chiều rộng khoảng trống (a) tính chất học đá (f) Tính áp lực tập trung cho đơn vị chiều dài khoảng trống ta có: a  Qn  (KN/m) (1-3-1-2) đó: f Qn - áp lực tập trung phía nóc;kN  - dung trọng đất đá phía (kN/m3) x b 2a y Hình 1-3-1: Vòm áp lực theo Prôtôdiakonốp Các công thức cho thấy áp lực không phụ thuộc kết cấu chống độ sâu bố trí công trình 1.3.2 Giả thuyết Bierbaumer cho đường lò nằm gần mặt đất Trong thực tế, ta phải thi công xây dựng công trình ngầm nằm gần mặt đất đường hầm xuyên qua vùng đồi núi thấp công bố trí nông, đoạn cửa lò mở vỉa cho mỏ, đoạn cổ giếng nghiêng bố trí vùng phẳng, v v… Bierbaumer cho rằng, sau khai đào khoảng trống ABCD, khối đá phía CDEF bị phá huỷ có xu hướng sụt lún Khối CDKE có khả chuyển dịch vào khoảng trống Sự chuyển dịch bị cản trở lực ma sát mặt CI DK áp lực tác dụng lên khung, vỏ chống trọng lượng cột đá CIKD trừ lực ma sát Trọng lượng cột khối đá CIKD tính cho đơn vị chiều dài khoảng trống là: Q = 2.a.H. (kN/m) (1-3-2-1) Với giả thiết khối đá môi trường rời, lăng trụ trượt CEI DKF gây lực chủ động Qcđ vào khối CIKD áp lực chủ động tập trung xác định theo công thức sau: Q cd  2  90    H tg   2   (kN/m) (1-3-2-2) Trong đó: H - Độ sâu kể từ mặt đất đến đỉnh khoảng trống (m) Tác dụng lực Qcd gây lực ma sát (hay lực chống trượt) T thoả mãn điều kiện cân môi trường rời, ta có: T = Qcd tg (kN/m) (1-3-2-3) Từ (1-2-2-1) (1-2-2-3) tính áp lực tập trung cho đơn vị chiều dài khoảng trống theo biểu thức sau: H 90   Qn  Q  2T  2aH [1  tg ( ).tg ] (kN/m) (1-3-2-4) E I Qcd H 2a K F Qcd P T T C D 90   2a áp lực theo Bierbaumer Hình 1-3-2 – Sơ đồ tính Biểu thức (1-3-2-4) có nghĩa Qn  0, từ rút : H H A B = Hgh  90    tg tg    (m) (1-3-2-5) Điều có nghĩa là, giả thuyết áp lực Bierbaumer áp dụng điều kiện (1-12) thoả mãn Vậy công trình bố trí độ sâu H < Hgh sử dụng công thức (1-3-2-4) để tính áp lực nóc, H > Hgh ta phải dùng giả thuyết tính áp lực tác giả khác 1.4.3 Giả thuyết áp lực đất đá bên hông lò PM ximbarevic Trong trường hợp lò đào qua khu vực có đất đá hông lò ổn định (bở rời, mềm yếu), áp lực đá không xuất phần lò mà xuất phần hông lò Trong trường hợp vòm phá huỷ mở rộng tải trọng lò lớn Áp lực mỏ lên chống từ phía hông lò xuất điều kiện ứng suất đất đá hông vượt giới hạn bền đất đá nén trục Chiều cao lăng trụ chiều cao đường lò góc nghiêng mặt phẳng lún tiếp nhận (90 +) /2 Chiều rộng vòm cân tự nhiên: (2a+2d) Chiều cao vòm cân bằng: b1 Theo Ximbarevich gia tải lên lăng trụ tạo đất đá nằm vòm cân tự nhiên Nửa chiều rộng vòm cân tự nhiên: 900   a = a+d = a+h cotg ( ) (m) (1-4-3-1) đó:  - góc ma sát đá (độ) Chiều cao vòm áp lực: 900   b1 = a /f = [a+h cotg ]/ tg (1-4-3-2) (kN/m) (1-4-3-3)   đó: f - hệ số kiên cố đá Tải trọng thẳng đứng: Q = 2a b1  đó:  - dung trọng khối đá (m) Hình 1-4-3 : Giả thiết vòm áp lực theo Ximbarevich Áp lực hông chân vòm cân bằng: 900   P1=  b1 tg2 Áp lực hông lò: (kN/m2) P2 =  (b1+h) tg2 900   (kN/m2) (1-4-3-4) (1-4-3-5) 1.4.4 Giả thuyết áp lực đất đá tác dụng lò PM Ximbarevich Áp lực tác dụng từ phía vào khoảng trống công trình ngầm gọi áp lực Tuỳ theo nguyên nhân gây áp lực dẫn đến tượng bùng có nhiều phương pháp, giả thuyết xây dựng để tính áp lực Dưới giới thiệu giả thuyết Tximbarêvich (hình 1-4-4-1) Dưới tác dụng tải trọng giới hạn P0 (do tác dụng cột đá BCDĐ trọng lượng khung vỏ chống gây ra), khối đá ABC bị dịch chuyển xuống phía dọc theo AB Coi mặt AC tường chắn giả định, mặt AC chịu tác dụng áp lực chủ động Qcđ Tác động đẩy khối ACE trồi lên khoảng trống, dọc theo mặt trượt AE Như vậy, khối ACE gây áp lực bị động Qbđ lên AC Theo lý thuyết áp lực lên tường chắn học đất dựa vào sơ đồ (hình 12-4-1) có: qcđ = (p0 + .x) tg2 (45-/2) (1-4-4-1) qbđ = .x tg (45+/2) (1-4-4-2) Tại độ sâu x0 thoả mãn điều kiện: qcđ= qbđ x= x0 Từ cho phép xác định x0 theo biểu thức sau: p0  tg ( 450  )  x0    tg ( 450  ) (1-4-4-3) với ,  dung trọng góc ma sát đá phía công trình ngầm C b1 qcd D Đ h 45  B x0 C I qbd A  P0 E K 450   x A F Hình 1-2-4-1: Sơ đồ tính áp lực theo Tximbarevich Từ (1-4-4-1) đến (1-4-4-3) cho phép xác định áp lực chủ động, áp lực bị động toàn phần, tập trung tác dụng lên AC theo công thức sau: Q cd   x 20     p x  tg (45  )   Q bd    x 20 tg (45  ) 2 (1-4-4-4) Thực tế, lực gây dịch chuyển khối ACE hiệu áp lực chủ động bị động, tức là: Q  Q cd  Q bd  p x tg ( 450  x  ) 2     2 tg ( 45  )  tg ( 45  )  2  (1-4-4-5) Lực Q phân tích làm hai thành phần tác dụng vuông góc lên AE (N) tác dụng song song lên AE (T) hình 1-4-4-2 B C E  Q T N T0 A Hình 1-4-4-2: Phân tích lực Q thành phần lực T N Các thành phần T N xác định theo biểu thức sau: T= Q cos(450- /2) N= Q sin(450- /2) (1-4-4-6) Dưới tác dụng N, hình thành mặt trượt AE lực chống trượt T0 (lực ma sát) Nếu coi khối đá môi trường rời, mặt AE trạng thái cân bằng, theo điều kiện Coulomb có: T0 = N tg = Q sin(450-/2).tg Như khối ACE trượt theo mặt AE, thoả mãn điều kiện: T > T0 Khi lực gây trượt là: T  T  T0  Q sin( 45  cos   ) (1-4-4-7) Chiếu T lên phương thẳng đứng (vuông góc với khoảng trống) nhận áp lực dịch chuyển khối đá ACE gây Chú ý đến dịch chuyển khối đá IKF phía đối diện, nhận áp lực toàn phần theo biểu thức: Qnền= 2T sin(450- /2) = Q.sin2(450- /2) (1-4-4-8) Nếu đá nóc, sườn (đồng nhất) bỏ qua trọng lượng khung vỏ chống, đồng thời coi áp lực tác dụng thẳng đứng lên đá hai bên sườn khoảng trống p0 trọng lượng cột đá vòm sụt lở khối trượt xác định chiều sâu giới hạn x0 cách gần theo biểu thức:  (h  b1 ).tg (45  ) x0    tg (45  ) (1- 4-4-9) Trong trường hợp tổng quát cần phải phân tích xác định p0 theo điều kiện cụ thể 1.5 Áp lực lò nghiêng Công trình ngầm xếp vào loại nằm nghiêng 150  750 (hình 1-5-1) Khi tính áp lực lò nghiêng, ta sử dụng công thức tính lò bằng, song cần ý toàn tải tọng phân thành hai thành phần Trên mặt cắt theo phương thẳng đứng AA' Chiều cao công trình ngầm h', tính theo biểu thức sau: h h' cos (1-5-5-1) Khi chiều cao vòm áp lực theo Tximbarevich là: h    a  cos tg (45  )   b1  (1-5-5-2) f Nhưng thực tế khung, vỏ chống đặt mặt cắt BB' vuông góc với trục công trình ngầm, áp lực vòm áp lực gây tách thành hai thành phần: tác dụng vuông góc với trục công trình ngầm (tức thẳng đứng vào khung chống) song song với trục công trình ngầm Khi đó, áp lực tác dụng thẳng đứng tính theo biểu thức sau:   h   a  tg(450  )  cos    q n   b1  f b1 B h' A (1-2-5-3) h  A' Hình 1-5-1: Sơ đồ tính áp lực cho công trình ngầm nằm nghiêng Các thành phần tác dụng vuông góc với trục công trình ngầm qn tác dụng song song Tn là:     a.cos   h tg(450  )    q n  q n cos   f     a.sin   h tg(450  ) tg   Tn  q n sin    f (1-5-5-4) 1.6 Áp lực mỏ giếng đứng Công trình có góc nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang  > 750 coi công trình thẳng đứng Hiện có nhiều giả thuyết khác để xác định áp lực lên khung, vỏ chống công trình thẳng đứng, coi khối đá môi trường rời Ở giới thiệu hai giả thuyết Prôtôđiakônốp Tximbarevich Prôtôđiakônốp cho vỏ chống giếng đứng làm việc tường chắn, chịu áp lực lăng trụ trượt ABC (hình 1-6-1) Việc tính toán áp lực lên vỏ chống dựa theo sở lý thuyết tường chắn đất Áp lực tác dụng lên khung, vỏ chống áp lực chủ động xác định gần cho toàn chiều dài giếng là:  Trong đó: q s   z.tg (450  ) (T/m2) (1-6-1)  dung trọng trung bình khối đá xung quanh giếng;  góc ma sát 'ảo' trung bình; z độ sâu kể từ mặt đất qs H 450   Hình 1-6-1: Sơ đồ tính toán áp lực lên khung, vỏ chống giếng đứng theo Prôtôđiakônốp Gọi i, fi hi dung trọng, hệ số kiên cố chiều dày lớp đá thứ i,   xác định theo công thức sau: n   i 1 i hi n h i 1 n ;  = tgf; f  f h i 1 n i i h i 1 i (1-6-2) i Như vậy, áp lực sườn qs tăng dần lên theo độ sâu có biểu đồ phân bố dạng tam giác Tximbarevich xác định áp lực dựa vào lý thuyết tường chắn đất Tuy nhiên, khác với giả thuyết Prôtôđiakônốp, áp lực tính cho lớp đất, đá riêng biệt Đồng thời tính tác giả xem lớp đất đá phía gây áp lực phân bố lên lớp đất đá phía 1, h1,1 2, h2,2 3, h3,3 4, h4,4 5, h5,5 Hình 1-6-2: Sơ đồ tính toán biểu đồ phân bố áp lực theo Tximbarevich Với giả thiết trên, áp lực phân bố độ sâu z lớp thứ n xác định theo công thức sau: q Z SN n n      i hi  ( z   hi ) n tg (45  n )  i 1  i 1 (1-6-3) Như vậy, tính riêng áp lực (vách) (trụ) lớp n ta có: n q 1SN  (   i h i ).tg (450  i 1 q SN n )   (   i h i   n h n ).tg (45  n ) i 1 n (1-6-4) Trong biểu thức trên: i; hi; i : dung trọng, chiều dày góc ma sát lớp đất đá thứ i Bằng cách tính này, biểu đồ phân bố áp lực lên khung vỏ chống phụ thuộc vào tính chất học loại đất, đá trường hợp cụ thể có dạng hình hình 1-6-2 Ngoài ra, dựa vào kinh nghiệm tác giả đề nghị giảm tải trọng tính toán lớp phía nén xuống cho lớp xét, phía lớp có lớp rắn chắc, ổn định sau khai đào Cụ thể giảm tải trọng tính toán 20% đến 25% kể đến lớp đất đá cứng vững ổn định Chẳng hạn, lớp đá thứ kể từ xuống lớp cứng vững, ổn định sau khai đào, áp lực tính toán cho lớp thứ n là: n 1 n 1  Z q SN  0,75.  i hi    i hi  ( z   hi ) n .tg (45  n )   i 1 i 4 i 1 (1-6-5) Thi công theo phương pháp thủ công: áp dụng cho giếng có kích thước chiều sâu nhỏ phục vụ công tác thăm dò  Thi công theo phương pháp giới (ví dụ máy khoan Robbin): suất, hiệu đào giếng cao song chi phí đầu tư thiết bị ban đầu lớn Hiện nay, số công trình thuỷ điện chúng ta, máy khoan giếng sử dụng để khoan lỗ dẫn hướng sau kết hợp khoan nổ mìn mở rộng đến tiết diện giếng thiết kế  Thi công theo phương pháp khoan nổ mìm: áp dụng thi công giếng đào qua đá rắn cứng, chiều sâu Đây phương pháp sử dụng rộng rãi ưu điểm mức độ đầu tư chi phí nhỏ, không đòi hỏi nhiều trình độ thi công Trong phần dưói chủ yếu tập trung vào nghiên cứu phương pháp thi công 4.5.2 Thi công giếng phương pháp khoan nổ mìn Tương tự thi công lò lò nghiêng, thi công giếng phương pháp khoan nổ mìn tiến hành theo chu kỳ Các công việc chu kỳ tiến hành sau: a Xác định thông số lập hộ chiếu khoan nổ mìn - Lựa chọn thuốc nổ Khi đào đất đá phương pháp khoan nổ mìn, tính chất lý đất đá, lượng nước, nồng độ khí nổ yếu tố khác có ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại thuốc nổ Khi đào giếng, mỏ không nguy hiểm khí bụi nổ, sử dụng thiết bị thuốc nổ không phòng nổ Trong khoảng 5m cách 20 m qua vỉa than nguy hiểm khí bụi nổ, theo nguyên tắc an toàn, phải dùng thuốc nổ phương tiện nổ an toàn Ngoài ra, giếng có lượng nước lớn phải dùng thuốc nổ nổ chịu nước, có biện pháp cách nước cho thuốc Khi gặp đá cứng cần dùng thuốc nổ có khả công nổ lớn  - Lựa chọn thiết bị khoan lỗ mìn Khi đào đất đá có độ bền trung bình lớn thường dùng loại máy khoan cầm tay chạy khí nén Diện tính gương cho máy khoan lấy khoảng 2,53,5m3 Số máy dự trữ lấy 30% máy hoạt động Đối với máy khoan có công suất lớn (tổ hợp khoan) diện tích gương cho máy > 4 4,5m2 - Xác định thông số lập hộ chiếu khoan nổ mìn + Xác định lượng thuốc nổ đơn vị Lượng thuốc nổ cần để phá vỡ 1m3 đất đá nguyên khối gọi lượng thuốc nổ đơn vị Lượng thuốc nổ đơn vị q phụ thuộc vào tính chất lý đất đá, khả công phá thuốc nổ, chất lượng mật độ vật liệu làm bua mìn, diện tích gương chiều sâu lỗ mìn kết cấu lỗ mìn Có nhiều công thức thực nghiệm xác định lượng thuốc nổ đơn vị, cho kết gần Lượng thuốc nổ đơn vị (q) xác định theo công thức giáo sư N.M.Pacrôpxki : q = q1 f c e k d (kg/m3) (4-5-2-1) Trong 68 q1 - Lượng thuốc nổ đơn vị tiêu chuẩn cần để đập vỡ 1m3 đá trường hợp nổ văng tiêu chuẩn tức nổ để tạo thành phễu sâu 1m bán kính phễu nổ 1m (lượng thuốc đơn vị tiêu chuẩn phụ thuộc vào độ cứng đá); fc - hệ số cấu trúc đất đá; e - khả công nổ; kd - hệ số phụ thuộc vào đường kính thỏi thuốc + Đường kính lỗ mìn.(dlm) Đường kính lỗ mìn xác định đường kính thỏi thuốc nổ (dt) Đường kính lỗ mìn phải lớn đường kính thỏi thuốc khoảng 35mm gương đá, 58mm gương than xác định qua công thức: dlm = (1,11,2) dt;mm (4-5-2-2) Đường kính thỏi thuốc thường dùng để thi công giếng thường 28;32;36mm Ngoài sử dụng thỏi thuốc có đường kính 45mm + Số lượng lỗ mìn Số lượng lỗ mìn gương giếng xác định theo công thức: N Q 1,27.q.S n l t 1,27.q.S n   q 1l .d k n l l .d k n ; lỗ (4-5-2-3) Trong đó: q- lượng thuốc nổ đơn vị (kg/m3); Sn - diện tích đào giếng (m2); - mật độ thỏi thuốc nổ (kg/m3); kn - hệ số nạp thuốc lỗ mìn (hệ số nạp mìn); lt - chiều dài thỏi thuốc (m) + Xác định chiều sâu lỗ mìn Chiều sâu lỗ mìn xác định theo điều kiện khoan xúc bốc (xúc chuyển):  Chiều sâu lỗ mìn xác định theo điều kiện khoan: lk  t1.kk Vk N (m) đó: t1 - thời gian khoan lỗ (h); N - Tổng số lỗ khoan (lỗ); kk - số máy khoan làm việc (chiếc); Vk - Tốc độ khoan (m/h)  Chiều sâu lỗ mìn xác định theo điều kiện xúc bốc (xúc chuyển):  t P l xb  x (m) .S đó: t1 - thời gian xúc bốc đá (giờ);  - Hệ số thời gian sử dụng máy xúc; Px - Năng suất máy xúc (m3/giờ);  - Hệ số sử dụng lỗ mìn; S - Diện tích mặt cắt ngang giếng (m2)  Xác định chiều sâu lỗ mìn tối ưu 69 Trong tổ chức thi công đào giếng, ta cho tiến hành đồng thời công việc khoan xúc bốc (lk  lxb) mà hai công việc tiến hành nối tiếp nhau, chiều sâu lỗ mìn tối ưu xác định theo điều kiện tổng quát sau: - T0 (m) .S  kk Vk  Px đó: T0 - Tổng thời gian khoan xúc bốc; k < 1: hệ số liên tục trình khoan xúc bốc Ngoài ra, chiều sâu lõ mìn tối ưu phải đượckiểm tra theo điều kiện: Bơm tháo cạn nước giếng; Thu dọn làm vệ sinh giếng l0   k N b Tổ chức công tác khoan nổ mìn - Công tác khoan Để khoan lỗ mìn gương giếng người ta thường sử dụng ba loại trang thiết bị sau: Loại 1: Các búa khoan cầm tay khác với trường hợp đào lò khác, búa khoan trường hợp có khối lượng khoảng 30kg đến khoảng 35kg (hình 4-5-2 a) Loại 2: Dùng giá định vị khoan loại nặng khác với lò giá kê lên giá đáy kê trực tiếp lên gương giếng Có thể khoan vị trí gương giếng Trên gương thường dùng 1,2 giá khoan Mỗi giá khoan bố trí 13 khoan, kết cấu giá khoan thể (hình 4-5-2 b) Loại 3: Gá khoan cần khoan vào khung treo khung định vị ngang 1234- A Máy nén khí Bộ điều khiển Ống dẫn khí nén Ống dẫn khí nén vào máy khoan 5- Máy khoan gương Hình4-5-2 a: Sơ đồ khoan gương giếng Hình 4-5-2 b: Kết cấu giá khoan b Công tác nạp nổ mìn 70 Sau kiểm tra lỗ mìn, tất công nhân không tham gia nạp mìn phải rời khỏi gương giếng, trừ công nhân điều khiển máy bơm Chuẩn bị thổi thuốc có kíp (thỏi thuốc kíp) công nhân nổ mìn công nhân giúp việc tiến hành buồng nạp mìn, cách xa nhà công trình, 100m Trước chuẩn bị thỏi thuốc kíp phải kiểm tra độ dẫn điện kíp điện; điện trở kíp nổ đợt không đặt riêng túi có lót nỉ bên chuyển xuống gương giếng thùng tròn với tốc độ  1m/s Nạp nổ mìn phải theo hộ chiếu khoan nổ mìn Các thỏi thuốc nạp thành cột, thỏi thuốc kíp nằm Nhóm đột phá dùng kíp tức thời, nhóm khác dùng kíp vi sai Tốc độ nổ tăng dần từ tâm biên Tham gia nạp mìn, công nhân nổ mìn có tới năm công nhân đào giếng lớp "công nhân nổ mìn " có giấy chứng nhận Để nâng cao tránh nhiệm nạp mìn, cặp công nhân nạp mìn lỗ mìn nạp mìn, người chuyển thuốc nổ cho người nút lỗ mìn Nạp mìn phải cẩn thận để dây dẫn kíp điện không bị hư hỏng tránh bị nổ bất ngờ Sau nạp mìn đấu mạng kíp điện, kiểm tra lại toàn theo hộ chiếu khoan nổ mìn, trục người thiết bị lên độ cao an toàn nổ mìn c Công tác xúc bốc đất đá Thời gian bốc đất đá chiếm từ 50 70 % toàn thời gian chu kỳ đào giếng Khi bốc đất đá gương giếng gặp không khó khăn lý như: - Tiết diện giếng có hạn, mặt để bốc hạn chế, đưa máy móc lớn xuống - Trong trình đào phương pháp khoan nổ mìn, đá nổ tơi vụn không ảnh hưởng tới xuất bốc - Lưu lượng nước chảy giếng lớn gây khó khăn cho máy bốc làm việc, ảnh hưởng tới xuất xúc, bốc Do yếu tố có ảnh hưởng tới suất bốc đất đá kích thước mức độ đất, đá, dòng nước mực nước gương giếng, diện tích tiết diện ngang chiều sâu giếng, tính chất lý đất đá giếng đào qua, trình độ kỹ thuật tổ chức làm việc Khi tiến hành xúc bốc đất đá cho giếng đứng người ta thường sử dụng phương pháp sau: - Bốc thủ công chuyển vào gần từ gương giếng dùng trục chuyển lên mặt đất - Dùng máy để bốc loại phổ biến áp dụng cách rộng rãi - Chuyển đất, đá theo lỗ khoan, phương pháp áp dụng điều kiện xung quanh giếng chuẩn bị xây dựng có giếng sẵn Khi tiến hành thi công giếng đứng người ta sử dụng thiết bị khác Tuỳ theo dung lượng cách điều khiển gầu bốc người ta chia làm loại káhc sau: * Phân loại theo dung lượng khối lượng gầu bốc bao gồm: - Máy bốc loại nhẹ với gầu bốc dung lượng 0,05  0,15m3 khối lượng tới - Máy bốc loại trung bình với gầu bốc dung lượng 0,15  0,3 m3 khối lượng 15 Máy loại trung bình áp dụng - Máy bốc loại nặng với gầu bốc dung lượng 0,3  0,65m3 khối lượng 15 (máy bốc tổ hợp KC- 3, KC 6, máy bốc máy liên hiệp đào giếng máy bốc vạn KC - 2y) 71 13 10 12 11 Hình 4-5-3: Công tác xúc bốc đất đá * Phân loại theo cách lái điều khiển gầu bốc bao gồm: - Máy bốc lái tay điều khiển bốc từ gương giếng KC-3 - Máy bốc lái máy điều khiển bốc từ gương máy bốc có tổ hợp KC1 - Máy bốc lái máy điều khiển bốc từ sàn treo (máy bốc tổ hợp KC 1M) KC - 2, máy liên hợp đào giếng máy bốc liên hợp toàn KC 2Y * Xác định suất máy bốc đất đá Năng suất máy bốc đất đá phụ thuộc vào kích thước mức độ cỡ hạt đất, đá, mức độ chứa nước, diện tích tiết diện ngang chiều sâu giếng, tính chất lý đất, đá giếng đào qua, trình độ kỹ thuật tổ chức làm việc Năng suất bốc đất, đá cao đất, đá vỡ nhỏ với kích thước không 120 mm Đất đá nổ mìn chia làm hai lớp: Lớp chiếm 70 - 80 % bốc thuận tiện, lớp bốc khó khăn nhiều Khi bốc phải đập dùng búa chèn đào sau bốc Ngoài suất xúc bốc phụ thuộc vào yếu tố sau: + Hệ số f tăng, suất máy bốc giảm theo bảng 4-5-2-1 Bảng 4-5-2-1: Ảnh hưởng độ kiên cố đất đá tới suất xúc bốc f 0,51 23 36 610 1012 Năng suất xúc bốc 1,4 1,1 1,0 0,92 0,89 72 + Diện tích tiết diện ngang tỷ lệ thuận với suất bốc đất đá theo bảng 4-5-2-2 Bảng 4-5-2-2: Ảnh hưởng diện tích gương giếng tới suất xúc bốc f 48 812 1216 1620 Hệ số suất xúc bốc 0,55 0,85 0,9 0,95 + Chiều sâu giếng có ảnh hưởng trực tiếp tới định mức bốc đất đá Dựa vào thời gian bốc đất đá, xác định suất bốc đá theo công thức giáo sư N.M.Pacrôpki Toàn thờigian bốc đất đá gồm có: Tx =T1 +T2 +T3 + T4 ;h Trong T1- thời gian chuẩn bị bốc, gồm thời gian thả máy xuống gương giếng chuẩn bị máy để bốc đất đá (h) Thời gian T1 tùy thuộc vào loại máy bốc T2 - Thời gian chuyên bốc đất đá (h) T2 = T' + T '' Ở đây: T' - thời gian bốc đất đá làm tơi (h) T '' - thời gian làm tơi gom đất đá cho máy bốc (h) T3- Thời gian chống tạm thời Thời gian có công việc bốc đất đá chống tạm thời tiến hành nối tiếp Nếu chống tạm kim loại, thì: T3  l td Tc ,h a n c Ở đây: ltđ- tiến độ chu kỳ (m) a- khoảng cách kim loại (m) Tc- mức thời gian vỏ chống tạm thời (h/ngày-vì) nc- số người tham gia chống tạm thời T4- Thời gian tham gia kết thúc bốc gồm thời gian tháo ống dẫn ép, gạt đất đá bám gầu bốc kéo gần bốc lên độ cao toan toàn trước nổ mìn (h) - Vậy suất trung bình máy bốc ; m3/h P tb = V k T1 + T + T + T - Năng suất máy bốc bốc đất đá; m3/h thời gian chuyển P = V k T Trong đó: V- thể tích đất đá nguyên khối chu kỳ nổ bị phá vỡ nổ mìn ;m3 k- hệ số nở ời đất đá ; k= 1,15 1,2; d Các công tác phụ đào giếng - Công tác thông gió + Sơ đồ thông gió Khi đào giếng, không khí gương giếng bị bẩn có khí độc toả từ đất, đá, nổ mìn người thở ra, v v vậy, phải thông gió gương giếng 73 Về mặt thông gió, giếng đứng đào đường lò cụt khác đường lò khác chỗ: Giếng thông với mặt đất, nên giếng có chuyển động tự nhiên không khí, bên thành giếng có dòng không khí xuống với tốc độ 0,1 0,3m/s, giếng có dòng không khí lên với tốc độ 0,2  0,1m/s Nước chảy theo thành giếng có khả trung hoà hàng loạt khí độc (NO2, CO ) tạo thành sau nổ mìn Thông gió gương giếng theo sơ đồ : + Thông gió đẩy + Thông gió hút + Thông gió hỗn hợp Hình 4-5-3-1: Sơ đồ thông gió cho giếng đứng a, Thông gió đẩy b, Thông gió hỗn hợp 1- Quạt gió 2- Ống gió 3- Dây cáp 4- Tời trục a, b, Khi đào giếng đứng, không nguy hiểm khí bịu nổ, thường áp dụng sơ đồ thông gió đẩy, sơ đồ đơn giản đảm bảo thông gió tốt kinh tế + Thiết bị thông gió thi công giếng bao gồm: Máy quạt Khi đào giếng đào đường lò khác, có hai chế độ thông gió: - Chế độ thông gió thứ nhất: thông gió sau nổ mìn, khoảng 30 phút (sau làm việc tiếp 2h) - Chế độ thông gió thứ hai: Thông gió bình thường thời gian làm việc Để thông gió , dùng quạt hướng tâm hay quạt ly tâm Quạt đặt cách miệng giếng không 15m Để đảm bảo kinh tế đấu song song quạt: quạt dùng theo chế độ (quạt chính) quạt dùng theo chế độ (quạt phụ) ống thông gió: Khi đào giếng dùng ống kim loại hay ống vải cao su 300 1200 mm (thường dùng  300  800mm) 74 Ống kim loại gồm đoạn dài -:- 4m nối với bích, bu lông vòng đệm cao su, sử dụng ống kim loại có ưu, nhược điểm sau: - Khối lượng lớn - Rất dễ bị rỉ nước có nồng độ axit cao - Ở chỗ nối, tổn thất gió lớn - Rất tốn công tháo lắp sưả chữa Ống vải cao su gồm đoạn dài 10 m, nối với ống nối kim loại bu lông vòng ống nối có   ống cao su dài 0,4 m mặt ống có vòng dây thép 1,5mm, ống cao su có ưu điểm: - So với ống kim loại nhẹ nhiều - Không thấm nước không bị hư hỏng Miệng ống thông gió sơ đồ thông gió đẩy phải cách gương giếng khoảng l  3,7 S d Sd - điện tích đào giếng (m2) Theo quy phạm an toàn: l  15m - Công tác thoát nước Khi đào giếng lượng nước chảy vào giếng yếu tố ảnh hưởng tới tiến độ thi công công việc Lượng nước tăng, tốc độ đào giếng giảm, giá thành đào giếng tăng Thoát nước đào giếng có số đặc điểm sau: - Lượng nước thay đổi theo chiều sâu - Chiều cao bơm tăng theo chiều sâu - Máy bơm di chuyển theo tiến gương - Không gian giếng để bố trí máy bị hạn chế - Phải sử dụng thiết bị điện chống ẩm đặc biệt - Nước bẩn nên gây khó khăn cho máy bơm vận hành Hình 4-5-3-2: Sử dụng bơm gương bơm nước gương giếng lên phía mặt 1-Máy bơm gương 2- Ống dẫn nước thải 3- Cáp giữ máy bơm 4- Máy tời 5- Rãnh thoát nước mặt 6- Tháp giếng + Phương pháp thoát nước 75 Tuỳ thuộc vào lượng nước chiều sâu gương giếng, thoát nước phương pháp phối hợp phương pháp Bơm nước từ gương giếng Hứng nước ép vữa vào khe nứt đất đá Bơm nước phối hợp với hứng nước áp dụng Q = 30m3/ph hợp lý Khi đưa giếng vào sử dụng Q  35m3/h Thoát nước thùng tròn Phương pháp thoát nước đơn giản đào giếng đưa nước từ gương giếng lên mặt đất thùng tròn với đất đá Bơm nước từ gương giếng vào thùng tròn máy bơm Thoát nước thùng tròn áp dụng W > Q =  m3/h, Q lượng nước giếng Thoát nước máy bơm Nếu Q >  m3/h, phải thoát nước máy bơm theo sơ đồ sau: + Thoát nước bậc + Thoát nước nhiều bậc + Sơ đồ thoát nước bậc: Theo sơ đồ thường dùng máy bơm treo, dùng máy bơm cố định giếng sâu tới 250 m Máy bơm có ống hút, ống đẩy, ống hút cao su dài 6,58 m có đường kính bảo đảm tốc độ nước không 2m/s Đầu ống hút có hộp hút, ống đẩy kim loại có đường kính bảo đảm tốc độ nước không 3m/s Máy bơm treo thường dùng ống đẩy  =79-145mm Các ống kim loại nối với bích bulông, bích có vòng đệm cao su dày 35 mm Máy bơm với ống cáp điện treo vào dây cáp thả xuống giếng theo tiến gương giếng Ống thoát nước thường treo neo vào vỏ giếng cố định Máy bơm treo cách gương khoảng không chiều cao hút bơm + Sơ đồ thoát nước nhiều bậc Khi chiều sâu giếng vượt chiều cao bơm máy bơm treo, áp dụng sơ đồ thoát nước nhiều bậc theo hai phương án sau: - Phương án 1: Dùng máy bơm gương bơm nước từ gương giếng lên độ cao 2560 m sau dùng máy bơm treo bơm trực tiếp hay qua vài đoạn bơm truyền lên mặt đất - Phương án 2: Dùng máy bơm treo bơm hết chiều cao cột nước vào trạm bơm dùng máy bơm cố định bơm trực tiếp hay qua vài trạm bơm truyền lên mặt đất Trong trạm bơm truyền phải đặt hai máy bơm (1 làm việc dự phòng) để chứa nước dung lượng không nhỏ lưu lượng dòng nước chảy Để rửa bể nước theo chu kỳ, bể phải có ngăn thông với ống khoá Trạm bơm truyền bố trí cạnh giếng Những trường hợp thoát nước đặc biệt đào giếng Khi đào nhiều giếng gần nhau, nối giếng với lỗ khoan ghiêng giếng đặt máy bơm Giếng máy bơm thường đặt cuối chiều dốc vỉa, lỗ khoan có  100mm, độ dốc đủ để nước tự chảy chống ống kim loại Khi đào giếng có chiều sâu tới 50 m, lưu lương nước lớn sử dụng phương pháp hạ mực nước ngầm 76 CHƯƠNG SỬA CHỮA KHÔI PHỤC LÒ CŨ 5.1 Công tác kiểm tra, củng cố chống lò chuẩn bị 5.1.1 Khái niệm Khi áp lực mỏ tăng lên, chống không đảm bảo khả chịu lực thường bị biến dạng cách đáng kể Trong trường hợp để đảm bảo khả chịu lực chống thời gian cần thiết ta tiến hành củng cố, gia công thêm cho chống thêm chắn 5.1.2 Củng cố đơn giản Căn vào trường hợp mà ta có hình thức củng cố khác Cột a Đánh cột bích bích Là hình thức dùng cột bích để củng cố lò, (Hình 4-1-2- a: Đánh cột bích) thường áp dụng với đường lò không dùng để vận chuyển, đường lò có xà rộng, lò thượng, lò hạ b Chống gánh đôi Được áp dụng trường hợp sức nén lò mạnh, có khả làm gẫy xà chống, ta chống thêm chống chống dùng gỗ tròn gác lên xà chống Các đoạn gỗ làm nhiệm vụ đỡ lấy số xà chống bị suy yếu (Hình 4-1-2-b: Vì chống gánh đôi) 5.1.3 Củng cố phức tạp 77 a Đánh khuôn vuông Khuôn vuông để tăng khả chống đỡ cho chống cũ, cần đào lò rẽ thẳng góc với lò khác Khuôn vuông gồm thìu nóc, thìu dài 4m, cột khuôn văng Mỗi khuôn vuông đánh vòng khuôn Trình tự đánh khuôn vuông sau : dùng dây treo thìu lên xà chống chính(2 thìu treo sát vào điểm tiếp giáp đầu cột đầu xà) Trước hết đánh cột văng hai vòng đầu, sau đánh vòng khuôn có cân tiếp tục đánh vòng còng lại để tăng khả chống đỡ chống cũ, ta luồn xà giả vào khoảng giữa, gác lên thìu nóc, kích xà giả sát A 4 A-A 5 2 A (Hình 5-1-3-1: Đánh khuôn vuông 1: Thìu khuôn; 2: cột chống khuôn; 3: xà khuôn; 4:xà chống chính; 5:cột chống chính) b Khuôn nhiều cạnh Còn gọi khuôn ăng lê, thường sử dụng để tăng khả chịu lực đường lò dọc vỉa vận chuyển, đường lò có tiết diện lớn chống gỗ Khuôn nhiều cạnh gồm có gỗ thìu(mỗi dài 4m), , thìu nóc, thìu hông(nếu yếu có thêm dầm nền) Trình tự dựng khuôn vuông tiến hành sau: Dùng dây thừng buộc treo thìu thìu hông vào vị trí xác định Sau tiến hành đánh văng cột khoảng trước, đánh văng đầu thìu sau Cần ý đánh văng mộng văng cột phải sát với thìu thìu thường đánh từ  vòng khuôn Khuôn đánh phải vuông vắn, thìu phải kích sát xà, thìu hông phải sát cột chống Đánh xong khuôn ta luồn xà giả hai chống khuôn vuông A A-A 5 A 1:Thìu nóc; 2: Thìu hông; 3: Văng nóc; 4: Văng vai; 5: Cột khuôn, 6: Xà chống chính; 7: Cột chống (Hình 5-1-3-2: Khuôn nhiều cạnh) 5.2 Sửa chữa chống lò chuẩn bị 5.2.1 Nguyên nhân làm hư hỏng chống gỗ 78 Trong trình sản xuất khai thác mỏ, chống gỗ đường lò thường chịu ảnh hưởng không khí mỏ, áp lực mỏ mà bị mục nát, biến dạng không đảm bảo khả chịu lực kích thước đường lò, bị gẫy xà 5.2.2 Sửa chữa nhỏ a Thay cột chống: Trong trường hợp thay cột : Khi đường lò có đường tàu điện, để không làm ảnh hưởng đến trình vận tải, ta dùng chèn nhói để gim giữ xà phía đầu xà có cột bị gẫy, sau tiến hành thay cột (Hình 5-2-2-1 : Thay cột chống) Khi đường lò đường tàu điện ta tiến hành đánh cột bích cách đầu xà 1/3 chiều dài xà, phía có cột bị gẫy cần thay Sau tháo cột gẫy để thay Chú ý : tháo cột ta phải đứng chống chắn, hướng cửa lò tiến hành thay cột bị gãy (Hình 5-2-2-2 : Thay cột chống) Nếu có từ  cột phía hông lò bị gẫy liên tiếp cần phải thay, ta dùng xà dài đỡ ngang xà chống bị gẫy cột, để tiến hành thay cột Cây xà dài đỡ xà chống bị gẫy buộc chặt vào xà của chống bên chắn Trong trường hợp thay cột : Nếu lò vững ta hạ chống cũ xuống , thay chống chèn chặt lại Khi lò mềm yếu tháo xà được, lúc ta dùng cột bích đỡ đầu xà, tháo cột bị gẫy thay cột chống vào, sau chèn hông lò cho chắn 79 (Hình 5-2-2-3 : Thay cột chống) b.Thay xà chống: Khi áp lực lò tăng lên lớn vượt qua giới hạn chống uốn xà làm xà bị gẫy Nhưng cột chống đảm bảo ta phải tiến hành thay xà chống Trường hợp đất đá lò ổn định, bị phong hoá nứt nẻ hình thành áp lực tập trung làm xà bị gẫy Khi thay xà ta dùng choòng, đinh vấu đánh văng để để giữ cho cột chống phần liên kết không bị đổ Sau dùng choòng dài đứng nép chống vững chắc, phía cửa lò hạ xà bị gẫy cạy cục đá bị om lò xuống Khi cạy om kiểm tra lò xong ta tiến hành lên xà tiến hành chèn kích sát cho chống chắn Khi thay xà xong ta tháo đinh vấu choòng Trường hợp lò bị phá lớn, xà có đá to đè lên tạo thành áp lực tập trung làm gẫy xà Khi thay xà cần phải củng cố thật chắn chống xung quanh, cáp điện, ống dẫn nước phải bảo vệ an toàn Dùng chèn nhói dài khoảng 1,6m đóng xiên lên để gim giữ đất đá, chèn đóng xiên cách xà bị gẫy khoảng 0,3m đóng chèn nhói độ xiên chèn cần vừa phải , thường từ 20  300 so với mặt phẳng xà Khi củng cố tốt ta tiến hành thay xà chống chèn kích sát A-A Xà gãy (Hình 5-2-2-4 : Thay xà chống) 5.2.3 Sửa chữa lớn Trong trường hợp lò chuẩn bị nằm vùng có ảnh hưởng khu vực khai thác vòng, đường lò lâu ngày không sửa chữa, chống bị phá huỷ không đảm bảo khả chịu lực Trong trường hợp chống cần sửa chữa, thay thé chống a Thay từ chống trở lên: Để đảm bảo an toàn, trước hết phải củng cố chống chắn phía sau phía trước chống cần thay Biện pháp đơn giản đánh cột bích để đỡ xà, cần dựng chống gánh tạm thời Đồng thời dùng dây chão néo buộc cột chống với nhau( từ cột trở lên) Sau lần lựot thay chống một, thứ thự thay chống hư hỏng từ cửa lò vào b Nếu chống hỏng liên tiếp, khoảng cách chống lớn, lò mềm yếu Nếu số chống bị hỏng liên tiếp, khoảng cách chống xa nhau, lò yêu, áp lực lớn nơi cần sửa chữa chống ta chống thêm chống nhỏ dùng gỗ banh để chèn giữ Cac đường ống dẫn điện, nước khu vực sửa chữa 80 cần bảo quản cẩn thận, tối thiểu phạm vi 10m Khi sửa chữa không nên hạ chống liên tiếp nhay lúc mà cách lại hạ vì, để đề phòng đất đá tụt xuống Tuần tự dựng tiếp tục hạ cũ Đối với hỏng chưa thay dùng đinh đỉa liên kết lại cho chắn c Nếu chống hỏng liên tiếp, khoảng cách chốngnhỏ, lò ổn định Trong trường hợp ta phải củng cố lò trước sửa chữa trường hợp Ngoài dựng chống nhỏ cách chống sửa chữa 1ừ 1,5  2m, khoảng cách xà chống nhỏ với xà chống hỏng thường 0,2m, tiến hành sửa chữa Khi đãAdựng xong chống mới, phải chèn kích chắn, rỗng phải xếp cũi lơn kích sát A A-A A 5.2.4 Xử lý lở hông, bùng a Xử lý lở hông Lở hông lò thường xảy áp lực hông lớn, đất đá không ổn định Thường thấy lò dọc vỉa đào than, đường lò vận chuyển phân tầng Nếu ta không kịp thời xử lý, làm cho đường lò ngày yếu đi, chống siêu vẹo ảnh hưởng tới tiết diện đường lò công tác an toàn Khi đường lò có bên hông lở, lò chưa bị phá hoại, xà đảm bảo bên hông bị lở cột chống bị gẫy Khi sửa chữa ta đánh cột bích đỡ đầu xà, sau hạ cột bị gẫy, dựng cột chống thay tiến hành xếp cũi lợn kích phần đất đá bị lở hông lò cho chắn 81 Trường hợp đất đá bên hông lò bị rạn nứt, rời rạc không ổn định, lò bị phá hoại gây lên lở hông lớn , rễ sập Lúc bên hông lò, vị trí chống đảm bảo ta dùng chèn nhói dài 1,2m đóng vào phía bị lở xiên lên lò để giữ cho đất đá hông lò không bị tụt xuống Song song với công việc ta tiến hành chống dặm vào khoảng cách chống cũ, cài thêm chèn hông lò Nếu chống bị gẫy cột xà, ta phải tiến hành thay Chú ý cần chèn cho thật sát hông lò (Hình 5-2-4-1: xử lý lở hông) b Xử lý bùng Bùng thường xảy đường lò than, vùng đất đá không ổn định, đất đá mềm ngậm nước Hiện tượng bùng làm cho lò cao lên không đảm bảo kích thước, đường ray rãnh thoát nước bị phá hỏng Khi tượng bùng xảy không lớn, ta thường xuyên đào sửa lò để đảm bảo vận tải an toàn Với đường lò chống gỗ ta chống khuôn chống đủ(có dầm nền) Nếu đường lò bùng lớn, ta chống chống kiểu gấp khúc, tức lò ta đặt thêm đoạn gỗ dài nhau, liên kết với dầm dọc theo kiểu khuôn chống Ngoài cách xử lý trên, thực tế người ta dùng neo có hiệu tốt việc chống bùng (Hình 4-2-4-2: xử lý bùng nền) 82 ... dạng vỏ chống sử dụng hiệu để chống giữ hàng nghìn mét lò mỏ Mạo Khê b, Ưu nhược - Ưu điểm: độ bền vững cao, khả chống cháy tốt, sức cản khí động học nhỏ, tính chống thấm vỏ chống tốt, vỏ chống. .. lại cho khớp b) a) c) e) d) Hình 4.2: Một số loại khung chống có tăng sức khung chống khác a, b, c, 20 e, d, f, Văng dùng để giữ cố định khoảng cách khung chống theo phương dọc trục lò, chống. .. chống, vật liệu chống phải có khả chống thấm, cách nước Vật liệu chống lò chọn phụ thuộc vào kết cấu vỏ chống, công dụng thời gian phục vụ đường lò, cường độ áp lực mỏ điều kiện làm việc vỏ chống,