3.3.1. Phương phỏp đào hầm
Theo tài liệu địa chất ta nhận thấy hầu như toàn bộ tuy nen TN2 nằm sõu trong lớp đỏ granit, phiến thạch anh tươi cú tốc độ truyền súng là Vp = 4000 ~ 6000 m/s và cú giỏ trị trung bỡnh RMR = 70 thuộc loại đỏ nhúm II (RMR = 61 ~ 80). Lớp đỏ tươi này rất cứng chắc và hầu như khụng nứt nẻ, hệ số kiờn cố khỏ lớn fk≈ 10. Một phần nhỏ tuy nen nằm trong lớp đỏ phong húa nhẹ nứt nẻ yếu, cứng chắc đến rất cứng chắc, hệ số kiờn cố fk
≈ 8. Điều kiện địa chất khỏ tốt, ớt chịu ảnh hưởng của nước ngầm vỡ vậy ta sẽ sử dụng phương phỏp đào toàn mặt cắt đồng thời tiến hành đào từ hai phớa cửa thu và cửa xả để tăng nhanh tốc độ thi cụng.
3.3.2. Bố trớ lỗ khoan và chọn mỏy khoan
3.3.2.1. Bố trớ lỗ mỡn
Khi bố trớ lỗ mỡn cần dựa vào tỡnh hỡnh địa chất, tớnh chất cơ lý của đất đỏ, kớch thước của mặt cắt ngang đường hầm, phương phỏp khoan và nổ mỡn… mà tiến hành.
Những nguyờn tắc cơ bản để bố trớ lỗ mỡn:
+) Bố trớ đặt mỏy khoan ở vị trớ cú thể khoan được nhiều lỗ nhất để giảm bớt số lần di chuyển mỏy.
+) Lỗ mỡn nờn thẳng gúc hoặc cắt ngang với cỏc tầng đỏ, trỏnh song song với cỏc tầng đỏ.
+) Nõng cao sức nổ phỏ của lỗ mỡn, giảm bớt lượng đỏ sút lại, hạ thấp giỏ thành của nổ mỡn. Khi cần thiết lỗ mỡn cần đào xiờn gúc với mặt tự do để độ sõu của lỗ khoan lớn hơn đường cản W. Khi bố trớ lỗ mỡn nờn tạo ra nhiều mặt tự do để tăng hiệu quả nổ phỏ. Lỗ mỡn nạp thuốc xong cần phải nỳt cho thật chặt.
+) Bảo đảm chất lượng nổ mỡn, cố gắng nổ đạt đỳng yờu cầu của mặt cắt thiết kế. Bố trớ lỗ mỡn sao cho đỏ rời khỏi mặt cụng tỏc, đỏ vỡ vụn đều để tiện cho việc đào xỳc và vận chuyển.
+) Bảo đảm an toàn lao động và bảo đảm lỳc nổ mỡn đỏ bắn ra khụng làm hư hỏng cỏc thiết bị mỏy múc và cỏc kết cấu chống đỡ hầm.
3.3.2.2. Cỏc loại lỗ mỡn
Căn cứ vào tỏc dụng khỏc nhau của lỗ mỡn mà chia thành ba loại: lỗ mỡn rónh, lỗ mỡn phỏ và lỗ mỡn sửa.
+) Lỗ mỡn rónh:
Lỗ mỡn rónh cú tỏc dụng tăng thờm mặt tự do. Bố trớ hỡnh thức của lỗ mỡn rónh cần dựa cào tớnh chất, cấu trỳc cỏc vết rạn nứt của đỏ và hỡnh dỏng kớch thước mặt gương đào mà chọn.
+) Lỗ mỡn phỏ:
Lỗ mỡn phỏ cú tỏc dụng chủ yếu là phỏ đỏ, được bố trớ xung quanh lỗ mỡn rónh. Số lỗ mỡn phỏ cần thiết được tớnh toỏn ra sẽ được bố trớ đều trờn mặt gương đào. Lỗ mỡn khoan thẳng gúc với mặt đào và độ sõu của đỏy cỏc lỗ ấy cựng nằm trờn một mặt phẳng. +) Lỗ mỡn sửa:
Lỗ mỡn sửa cú tỏc dụng đảm bảo nổ đỳng mặt cắt thiết kế yờu cầu. Cỏc lỗ mỡn được bố trớ xung quanh mặt cắt cần đào. Miệng lỗ mỡn thường đặt cỏch đường viền cần đào một khoảng cỏch từ 10 ữ 20cm. Đỏy lỗ mỡn nghiờng ra phớa ngoài của mặt cắt, với đỏ cứng đỏy lỗ mỡn cần vượt ra ngoài đường ranh giới của mặt cắt thiết kế từ 10 ữ 20cm.
Hỡnh 3.2: Sơ hoạ cỏc loại lỗ mỡn 3.3.2.3. Tớnh toỏn cỏc thụng số nổ phỏ
Thuốc nổ được sử dụng là thuốc nổ loại Amụnớt, vỡ loại này tương đối an toàn dễ bảo quản và sử dụng, khi nổ khụng sinh nhiều khớ độc CO, giảm nguy cơ trỳng độc khi thi cụng đường hầm. Dựa vào hệ số kiờn cố của loại đỏ cần phỏ fk = 8 ữ 10, theo bảng 11- 4 giỏo trỡnh thi cụng tập 1 ta chọn thuốc nổ Amụnớt - loại Amụnớt N0 6 cú cỏc tớnh năng kỹ thuật như sau:
- Tờn thuốc nổ : Amụnớt N0 6 - Mật độ thuốc nổ : 1,0 ữ 1,15 (g/cm3) - Nhiệt lượng tỏa ra khi nổ 1kg : 1030 (Kcalo/kg)
- Vận tốc nổ : 4000 (m/s)
- Sức cụng phỏ : 360 ữ 380 (cm3) - Chỉ số cõn bằng oxi : +0,26 %
- Tớnh chịu nước : Khụng - Dựng với loại đỏ : fk = 6 ữ 10
Vật gõy nổ là cỏc kớp điện loại vi sai và dõy nổ. Cỏc kớp điện và dõy nổ được nối với nhau thành mạng hỗn hợp điện - dõy nổ, dõy nổ được nối từ kớp điện tới bao thuốc và được đặt xuyờn suốt bao thuốc hỡnh dài để tăng hiệu quả nổ phỏ. Thời gian vi sai chọn bằng 25%o
giõy.
Để thuận tiện cho cụng tỏc nạp thuốc ta chọn bao thuốc nổ dạng trụ trũn, thuốc được nạp vào lỗ khoan dưới dạng thỏi. Đường kớnh bao thuốc dt thường lấy bằng 28, 32, 36, 45mm. Đường kớnh bao thuốc cần phải ăn khớp tương đối với đường kớnh lỗ mỡn để trỏnh phỏt sinh hiệu ứng đường ống dẫn đến gúi thuốc khụng nổ. Núi chung người ta thường chọn tỉ lệ giữa đường kớnh lỗ khoan và đường kớnh bao thuốc dk/dt = 1 ữ 2. Ở đõy ta chọn đường kớnh bao thuốc là dt = 32mm và đường kớnh lỗ khoan là dk = 45mm.
2) Phương phỏp nổ mỡn
Phương phỏp nổ mỡn được sử dụng là phương phỏp nổ mỡn vi sai lỗ nụng, vỡ phương phỏp này cú ưu điểm đào được hố đào với độ chớnh xỏc cao và khối đỏ ở ngoài phạm vi thiết kế rất ớt bị hư hại. Việc nổ mỡn đào tuy nen TN2 sẽ được tiến hành đào từng 4 ữ 4,5m hầm sau mỗi đợt nổ.
3) Chiều sõu lỗ mỡn
• Đối với lỗ mỡn phỏ và lỗ mỡn sửa
Chiều sõu lỗ mỡn phải khoan Lk trong một chu kỳ khoan nổ được xỏc định theo cụng thức kinh nghiệm trong giỏo trỡnh thi cụng tập 1 (trang 301):
Lk.max = S π Trong đú:
S - diện tớch mặt gương đào (m2). +)Mặt cắt loại C cú S = 54,5 m2
+)Mặt cắt loại E cú S = 64,5 m2
+) Với mặt cắt loại C ta cú Lk.max = 54,5 3,14 = 4,17 (m). Chọn Lk = 4,0 (m). +)Với mặt cắt loại E ta cú Lk.max = 64,5 3,14 = 4,53(m). Chọn Lk = 4,0 (m). • Đối với lỗ mỡn rónh
Chọn loại lỗ mỡn rónh để khoan là lỗ mỡn rónh hỡnh lăng trụ. Chiều sõu lỗ mỡn rónh được xỏc định theo cụng thức sau (trang 304 - giỏo trỡnh thi cụng tập 1):
Lkr = ΦH Trong đú:
Φ - hệ số hạn chế. Với lỗ mỡn rónh hỡnh chúp thỡ khụng hạn chế, Φ = 1. H - chiều cao mặt đào, H = 8,0 m
Như vậy ta cú: Lkr = 1.8 = 8 (m).
Chọn chiều sõu lỗ mỡn rónh khoan sõu hơn lỗ mỡn phỏ 10cm ⇒ Lkr = 4,1 (m).
• Độ nạp thuốc
Độ nạp thuốc trong cỏc lỗ khoan thỡ tuỳ theo tỏc dụng khỏc nhau mà định - Lỗ mỡn rónh, độ sõu nạp thuốc chiếm 60 ữ 66% Lk.
- Lỗ mỡn phỏ, độ sõu nạp thuốc chiếm 40 ữ 50% Lk.
Ngoài ra độ sõu nạp thuốc cũn phụ thuộc độ cứng của đỏ và đường kớnh lỗ khoan. Độ cứng của đỏ tăng thỡ độ sõu nạp thuốc tăng. Đường kớnh lỗ khoan tăng thỡ chiều sõu lấp bua cũng tăng. Với cỏc lỗ khoan cú cỏc đường kớnh dk = 45mm thường được lấp bua sõu 0,6ữ0,8m. Vật liệu dựng lấp bua dựng hỗn hợp cỏt và đất sột trộn theo tỷ lệ 3/1 ữ 4/1. Vật liệu lấp bua được chế tạo sẵn thành những thỏi theo cỡ của đường kớnh mũi khoan.
4) Số lượng lỗ mỡn
Để tớnh toỏn số lượng lỗ mỡn ta sử dụng cụng thức thực nghiệm của B.M.Mụxtcốp giới thiệu trong quy phạm CHИΠ III-Б-9-62 (giỏo trỡnh thi cụng tập 1 - trang 304) như sau:
N = K S
Trong đú:
K - hệ số phụ thuộc vào độ cứng của đỏ. Với đỏ cú f = 8 ữ 10 thỡ K = 10. S - diện tớch mặt gương đào (m2).
Vậy ta tớnh được số lượng lỗ mỡn như sau: +)Với mặt cắt loại C ta cú
N = 10 54,5 = 73,8. Chọn N = 74 lỗ. +)Với mặt cắt loại E ta cú
N = 10 64,5 = 80,3. Chọn N = 81 lỗ.
Lượng thuốc nổ tổng cộng nạp vào cỏc lỗ khoan cần thiết để phỏ vỡ hoàn toàn bộ mặt gương đào trong một vụ nổ được tớnh theo cụng thức sau (trang 300 - giỏo trỡnh thi cụng tập 1):
Q = qoSLk
Trong đú:
qo - Lượng hao thuốc đơn vị dựng để phỏ vỡ 1 m3 đất đỏ. Ta sử dụng cụng thức của Viện nghiờn cứu Khoa học Giao thụng thành phố MИНCK (Liờn Xụ) để tớnh toỏn:
qo = (0,3 f 2 S
+ )CKeψω (kg/m3) Trong đú:
C - hệ số xột ảnh hưởng đường kớnh bao thuốc. Với dt = 32mm ta cú C = 1,1. K - hệ số xột ảnh hưởng chiều sõu lỗ mỡn. Chọn K = 1,0.
e - hệ số phụ thuộc loại thuốc nổ, tớnh theo cụng thức sau (trang 259 - giỏo trỡnh thi cụng tập 1):
e =
360
V
V - sức cụng phỏ của loại thuốc nổ được dựng, V = 360 (cm3) ⇒ e = 1.
ψ - hệ số mật độ nạp thuốc, chọn ψ = 1,1 (g/cm3)
ω - hệ số xột tới ảnh hưởng cỏc vết nứt kiến tạo của đỏ; với đỏ liền khối chọn ω = 1,1
S - diện tớch mặt gương đào (m2). Lk - chiều sõu lỗ khoan (m).
• Với mặt cắt loại C: qo = (0,3 10+ 54,52 ).1,1.1,0.1,0.1,1.1,1 = 1,62 (kg/m3) Q = 1,62.54,5.4 = 353,16 (kg) • Với mặt cắt loại E: qo = (0,3 10+ 64,52 ).1,1.1,0.1,0.1,1.1,1 = 1,59 (kg/m3) Q = 1,59.64,5.4 = 410,22 (kg). 6) Bố trớ lỗ mỡn và tớnh toỏn quy mụ vụ nổ thực tế
Hỡnh 3.3: Bố trớ cỏc lỗ mỡn
Thống kờ lượng thuốc nổ dựng cho một vụ nổ:
• Với mặt cắt loại C:
Bảng 3.2:Bảng thống kờ lượng thuốc nổ dựng cho một vụ nổ mặt cắt loại C
Loại lỗ mỡn Số lỗ mỡn Lượng thuốc trong mỗi lỗ (kg) Tổng lượng thuốc (kg)
Mỡn rónh 12 4,2 50,4
Mỡn phỏ 78 3,2 249,6
Mỡn sửa 52 1,4 72,8
Σ 372,8
Vậy tổng lượng thuốc nổ dựng cho một vụ nổ với mặt cắt loại C là 372,8 (kg).
• Với mặt cắt loại E:
Bảng 3.3:Bảng thống kờ lượng thuốc nổ dựng cho một vụ nổ mặt cắt loại E
Loại lỗ mỡn Số lỗ mỡn Lượng thuốc trong mỗi lỗ (kg) Tổng lượng thuốc (kg)
Mỡn rónh 12 4,2 50,4
Mỡn phỏ 92 3,2 294,4
Mỡn sửa 59 1,4 82,6
Σ 427,4
Vậy tổng lượng thuốc nổ dựng cho một vụ nổ với mặt cắt loại E là 427,4 (kg).
3.3.2.4. Chọn mỏy khoan
Việc chọn kiểu mỏy khoan phụ thuộc rất lớn vào kớch thước mặt cắt đường hầm, độ cứng của đỏ, chiều sõu lỗ khoan và tốc độ khoan yờu cầu. Ngoài ra điều kiện cung cấp thiết bị của đơn vị thi cụng cũng là một yếu tố quan trọng. Dựa vào cỏc điều kiện đú ta
chọn loại mỏy khoan Boomer 352, loại mỏy khoan này cú hai cần khoan cú tầm khoan bao quỏt được tất cả mặt cắt tuy nen TN2.
Một số thụng số kỹ thuật của mỏy khoan Boomer 352 - Trọng lượng tổng cộng : 25,5 T
- Kớch thước khi di chuyển DxRxC : 13,8 x 2,5 x 2,4 m
- Số cần khoan : 2 cần
- Khoan cỏc gương cú tiết diện : 12 ữ 90m2
- Sàn cụng tỏc với chiều cao nõng tối đa : Bỏn kớnh max = 10m Bỏn kớnh min = 6m
• Tớnh toỏn thời gian khoan cho một chu kỳ nổ phỏ với mặt cắt loại C: - Số lỗ cần khoan: 143 lỗ.
- Thời gian khoan mỗi lỗ: 4,5 phỳt.
- Thời gian di chuyển cần khoan giữa hai lỗ: 1 phỳt.
⇒ Tổng thời gian khoan một gương hầm là: T = (4,5 1).143
2
+
= 393,3 (phỳt).
Hỡnh 3.4: Mỏy khoan Boomer 352
3.4. CễNG TÁC MOI XÚC VẬN CHUYỂN ĐÁ
Trong quỏ trỡnh đào đường hầm, việc moi xỳc và vận chuyển đất đỏ là cụng việc nặng nhọc và khú khăn nhất, nú khống chế tốc độ đào đường hầm. Thường dựng hai phương phỏp: thủ cụng và cơ giới. Mặt bằng thi cụng tuy nen TN2 khỏ rộng rói, điều kiện về thiết bị cho phộp vỡ vậy ta sẽ dựng phương phỏp thi cụng cơ giới để tăng cao tốc độ thi cụng. Chọn tổ hợp mỏy vận chuyển đất đỏ nổ mỡn trong hầm là tổ hợp mỏy xỳc lật và ụtụ.
3.4.1. Chọn mỏy xỳc và mỏy vận chuyển
Chọn tổ hợp mỏy xỳc lật, ụtụ theo định mức dự toỏn xõy dựng 2005 theo mục AB.59200: Tổ hợp chọn là mỏy xỳc lật 1,65m3 và ụtụ tự đổ 10T. Quảng đường vận chưyền từ cửa vào và cửa ra tuy nen tới khu bói thải khoảng 1,8 ữ 2 km.
- Mỏy xỳc lật 1,65m3: Nxỳc = 8.1,136100 = 11,0 m3/h - ễtụ tự đổ: Nụtụ = 8.5,827100 = 2,145 m3/h
Hỡnh 3.5: Mỏy xỳc lật và ụtụ tự đổ dựng vận chuyển đất đỏ
3.4.2. Kiểm tra sự phối hợp giữa mỏy xỳc và ụtụ
3.4.2.1. Tớnh số gầu xỳc m Cụng thức tớnh số gầu xỳc: m = . . . p TN H Q K qγ K Trong đú: m - số lần đổ đỏ vào thựng xe Q - tải trọng của ụtụ, Q = 10T q - dung tớch gầu xỳc, q = 1,65m3 KH - hệ số đầy gầu, KH = 0,7 KP - hệ số nổ mỡn tơi đỏ, KP = 1,47 TN
γ - khối lượng tự nhiờn của đỏ, γk= 2,65T/m3
Thay vào cụng thức ta cú:
m = 1,65.2,65.0,710.1, 47 = 4,80
Chọn m = 5 X(4 ữ 7). Như vậy số lần mỏy xỳc đổ vào ụtụ là hợp lý.
3.4.2.2. Tớnh sơ bộ số lượng ụtụ vận chuyển cần sử dụng
Cụng tỏc moi xỳc đỏ trong đường hầm cú mặt bằng thi cụng tương đối chật hẹp, bể rộng mặt cắt chỉ đủ cho một mỏy xỳc lật và một ụtụ đứng vỡ vậy ta chỉ sử dụng 1 mỏy xỳc lật để moi xỳc đỏ và 1 mỏy để dự trữ.
Số ụtụ phối hợp với mỏy xỳc tớnh sơ bộ theo cụng thức: nụtụ = oto . xuc xuc n N N = 2,1451.11 = 5,13.
Chọn số ụtụ sử dụng là 5 xe và 1 xe dự trữ.
3.4.2.3. Kiểm tra sự phối hợp giữa mỏy xỳc và ụtụ.
Cụng thức kiểm tra (trang 175 – giỏo trỡnh thi cụng tập 1): (nụtụ – 1).Tx 1 2 do trongai L L T T V V ≥ + + + Trong đú: Nxe - số ụtụ kết hợp với một mỏy xỳc, Nxe = 5.
Tx - thời gian để mỏy xỳc xỳc đầy cho một ụtụ,Tx = 6’. V1,V2 - vận tốc của ụtụ khi đi cú tải và khi về khụng tải.
Lấy V1 = V2 =Vtb = 30 (km/h) = 0,5 (km/ph) L - cự ly vận chuyển, L = 2km.
Tđổ - thời gian đổ đỏ, Tđổ = 1’.
Ttrở ngại - thời gian trở ngại dọc đường, Ttrở ngại = 2’. Thay số vào cụng thức ta cú: • Vế trỏi: (nụtụ – 1).Tx = (5-1).6 = 24’ • Vế phải: 1 2 do trongai L L T T V +V + + = 2 2 1 2 0,5 0,5+ + + = 11’
Như vậy bất đẳng thức được thoả món. Vậy sự phối hợp giữa mỏy xỳc và ụtụ là hợp lý.
3.4.2.4. Tớnh toỏn thời gian moi xỳc vật liệu
- Lượng đỏ nổ ra kể cả đào lẹm (coi lượng đào lẹm 5%): V = S.Lk.K = 57,23.4.1,47 = 336,51 (m3) Trong đú:
S - diện tớch gương đào kể cả đào lẹm S = 1,05.54,5 = 57,23 m2. Lk - bước tiến của một chu kỳ, Lk = 4 m.
K - hệ số nổ mỡn tơi của đỏ, K = 1,47. - Thời gian mỏy xỳc xỳc đầy một ụtụ là 6 phỳt.
- Trung bỡnh mỗi ụtụ chở được 10.1,47/2,65 = 5,55 m3. - Thời gian lựi xe vào vị trớ là 1,5 phỳt.
⇒ Thời gian xỳc hết lượng đỏ nổ ra là:
T = 336,51.(6 1,5)
5,55 + = 456 phỳt.
3.5. CễNG TÁC CHỐNG ĐỠ ĐƯỜNG HẦM
Sau khi nổ mỡn, vận chuyển xong đất đỏ cần phải tiến hành cụng tỏc chống đỡ đường hầm trước khi tiến hành đào phỏ tiếp chu kỳ sau. Tuy nen được đào trong loại đỏ tốt, hệ số kiờn cố fk = 8 ữ 10, đỏ ớt nứt nẻ vỡ vậy ta sẽ gia cố hầm bằng lớp bờ tụng phun và neo thộp.
1) Chiều dày lớp bờ tụng phun
• Số liệu đó biết: Cụng thức tớnh chiều dày vũm phun: hk = 0,35.a. 1 . . c G k k R Trong đú: a - bước phun trờn hầm, a = 0,4m.