Tính tốn thơng số của vì neo

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT

2.6. Xác định các thông số của kết cấu chống tạm vì neo kết hợp bê tơng

2.6.2. Tính tốn thơng số của vì neo

a. Tính tốn chiều dài thanh neo.

Lỗ khoan được chọn có đường kính 42mm. Vữa bê tơng dính kết được chọn có đường mác là 250

Thép được sử dụng để làm thanh neo được chọn là thép nhóm AII làm cốt neo (thép có gờ). Thép nhóm AII được chọn có đường kính 22mm có đặc tính theo bảng 2.8:

Bảng 2.8. Đặc tính của thép AII ø22

Đặc tính kỹ thuật Giá trị

Đường kính thanh neo, dn (mm) 22 Tiết diện, Fc (m2) 3,8.10-4

Cường độ tính tốn kéo, Ra (T/m2) 28000

Chiều dài thanh neo được xác định theo điều kiện giữ đầu neo ở ngoài giới hạn của vùng đất đá bị phá hủy, sụt lở cục bộ hay lớp đất đá do nổ mìn.

Chiều dài neo được tính tốn sơ bộ như sau [ theo ]

ln≥h1+lz (2.7)

ln- chiều dài neo

h1-chiều cao vùng bị phá hủy

h1=b1

2f (2.8) Trong đó:

b1=b + 2h.tg(45°−φ

2¿ (2.9) f – hệ số kiên cố của đất đá f = 6÷8, lấy f = 6

Trong đó:

b1-chiều rộng vịm bị phá hủy,m

b, h –chiều rơng, chiều cao của hầm, m, b=2,8m, h=2,6m

φ-góc ma sát trong của của đá, φ=37°

Thay vào 2.9 ta được:

b1=2,8+2.2,6. tg¿) = 5,4m Thay vào 2.8 ta được:

h1=5,4

2.6 = 0.45m

lz-chiều dài neo vượt ra ngoài phạm vi vùng phá hủy, m

lz = Rada

400τa ≥ 0,5 m (2.10) Trong đó :

Ra – độ bền tính tốn của neo chịu kéo, kN/m2, Ra= 470

da-đường kính thanh neo thơng thường dùng thép gai có đường kính 16

÷25mm, chọn da= 22mm

τa –lực dính kết tính tốn của thanh neo, kN/m2, τa= 35 kN/m2

Thay vào 2.10 ta được:

lz=470.22

400.35 ≈ 0,7m Thay vào 2.7 ta được:

ln≥0,45+0,7 = 1,15 m

Để tăng tính an tồn cho kết cấu neo ta tăng thêm chiều dài neo từ 20 - 30%, vậy ta chọn 30%.

Nên chiều dài neo cần thiết là : ln = 1.5 (m)

Như vậy, ta sử dụng neo bê tông cốt thép với cốt neo làm bằng thép A-II với đường kính cốt neo là ∅22 , neo được bố trí mạng. Theo kinh nghiệm

khoảng cách giữa các neo trong một vòng và giữa các vòng neo lấy bằng ( là chiều dài thanh neo ).

Vậy khoảng cách giữa các neo trong vòng và giữa các vòng neo là : L = 0,7.12 = 0,85(m)

Chọn khoảng cách giữa các neo là 1m

Số lượng neo trong một vòng : 3,14.1,42+1,21 = 5,73

Nneo/vòng=3,14.1,42+1,2

1 = 5,73 neo/vòng , ta chọn 6 neo/vòng.

Khi cắm neo vào trong lỗ khoan để thuận tiện cho công tác lắp đặt bu lơng và tăng tính an tồn cho kết cấu neo ta tăng chiều dài neo. Ta chọn chiều dài neo thi công là: ln= 1,2 m.

HÌNH 2.8. KẾT CẤU NEO BÊ TƠNG CỐT THÉP

2.6.3 Tính tốn thơng số về bê tơng phun

2.6.3.1. Chiều dày bê tông phun

Trong tất cả các trường hợp vỏ bên tơng phun ngồi tác dụng cách ly chống tạm, cịn có tác dụng gia cường khối đá. Bởi vì vữa có khả năng xâm nhập vào các khe nứt tạo ra mối liên kết chặt chẽ giữa các khối đá nứt nẻ.

Theo phương pháp của Moxtkov.V.M, chiều dày vỏ bê tơng phun tại vịm cơng trình có thể tính gần đúng trên cơ sở lý thuyết uốn bản chữ nhật chịu tải

trọng phân bố đều. Chiều dày vỏ bê tông phun là:

δ≥ k.a.√q .np

Trong đó:

k- Hệ số tính tốn. Bê tơng phun kết hợp với vì neo thì k= 0,25 a- Khi bê tơng phun kết hợp với neo thì a là bước chống neo, a=1m q- Tải trọng dư do vì neo để lại, q =0,17. γ .b

γ - Trọng lượng thể tích đá b- Chiều cao vịm sụt lở np - Hệ số an toàn, np = 1,2

m - Hệ số làm việc. Khi bê tơng phun kết hợp với neo thì m = 1

σk - Độ bền chịu kéo của bê tơng phun.Với bê tơng phun M250 thì σk =

0,6 Mpa = 60T/m2

Thay số vào ta tính được:

δ≥ 0,25.1.√0,17.2,65.0,3 .1,21.60 = 0,01 m

Đối với đường lò chứa nước thời gian tồn tại lớn và khi sử dụng công nghệ bê tông phun khơ, để tăng mức độ an tồn lựa chọn chiều dày bê tơng phun trung bình là 5cm.

2.6.3.2. Vật liệu làm bê tông phun

Mác bê tông phun phải đạt cường độ tối thiểu là 250. Vật liệu sử dụng cho bê tơng phun bao gồm: xi măng póoc lăng hoặc xi măng póoc lăng hỗn hợ0p (PCB), cát hạt trung hoặc hạt thô, đá dăm loại nhỏ và nước. Khi cần cải thiện cơng nghệ hay một số tính chất của bê tơng có thể bổ sung phụ gia thích hợp. Để đạt cường độ bê tông phun mác 250 theo yêu cầu thiết kế, tăng độ linh hoạt, độ bám dính, độ chống thấm và đặc biệt là tiết kiệm được xi măng thì thành phần của bê tơng phun phải được cấp phối theo bảng 2.9:

Bảng 2.9. Các chỉ tiêu và cấp phối của bê tơng phun

TT Các chỉ số Gía trị

1 Mác của bê tông phun 250

2 Mác xi măng 300

3 Chi phí xi măng cho 1 mBê tơng khơ, kg 3 400 4 Cỡ hạt lớn nhất d≤5mm, độ ẩm 8÷10%

5 Tỷ lệ các thành phần cốt liệu theo thể tíchXM : C : Đ = 1:1,75:1,75 ,N : XM = 0,4

6 Tỷ lệ phụ gia MeyCo = (3÷4)% trọng lượng XM 7 Độ linh hoạt 8÷10mm

8 Độ co ngót 0,67mm/m

9 Trọng lượng thể tích 2,17 kg/dm3

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CƠNG3.1. Lựa chọn sơ đồ cơng nghệ thi công 3.1. Lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công

3.1.1. Lựa chọn sơ đồ thi công.

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công, phương pháp phá vỡ đất đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

– Độ ổn định,độ ngậm nước của khối đá đường lò đi qua. Điều kiện đất đá, điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn – địa chất cơng trình.

– Kích thước tiết diện ngang, chiều dài đường lò . – Trang thiết bị và biện pháp thi cơng của mỏ. – Các u cầu về an tồn và chỉ tiêu kinh tế. Có nhiều sơ đồ cơng nghệ thi công khả thi như:

– Sơ đồ thi công nối tiếp: công tác đào và công tác thi công vỏ chống cố định được làm nối tiếp nhau trong cùng 1 chu kì. Ta có 2 loại sơ đồ thi cơng nối tiếp toàn phần và nối tiếp từng phần. Sơ đồ thi cơng nối tiếp tồn phần: đào xong hết chiều dài đường lò rồi quay lại chống từ đầu, áp dụng cho đường lị khơng rộng và dài lắm, nằm trong đất đá ổn định. Sơ đồ thi công nối tiếp từng phần: đường lò được chia nhỏ thành nhiều phần, mỗi phần được thi cơng nối tiếp tồn phần.

– Sơ đồ thi công song song: công tác đào và chống tạm thời tại gương được tiến hành đồng thời với công tác chống cố định thực hiện cách gương đào một khoảng khoảng nào đó. Khoảng cách này được lựa chọn sao cho các thiết bị xúc bốc, vận chuyển trong gương không gây ảnh hưởng đến cơng tác chống cố định phía ngồi. Trong trường hợp đất đá ổn định khoảng cách này lớn hơn so với khối đá kém ổn định. Thực tế thi công cho thấy hai công việc đào chống tạm trong gương và chống cố định ngồi gương có chịu ảnh hưởng lẫn nhau nhưng khơng nhiều lắm. Sơ đồ này được sử dụng rông rãi để thi cơng đường lị có chiều dài và diện tích mặt cắt ngang lớn, đất đá ổn định vừa phải.

– Sơ đồ thi công hỗn hợp: trong sơ đồ thi công phối hợp tất cả các công tác đào, chống tạm, chống cố định được tiến hành trong một chu kỳ cơng tác.

Sơ đồ này thường áp dụng cho đường lị kiến thiết cơ bản và đường lò chuẩn bị, được chống cố định bằng các khung chống gỗ, thép, vì neo, bê tông phun,bê tông cốt thép. Sơ đồ này cũng được sử dụng để thi công vỏ chống cố định cho các hầm trạm trong mỏ có kích thước lớn tiết diện ngang lớn.

Đường lò xuyên vỉa Tây Bắc I mức -150 nằm trong đất đá có hệ số kiên cố f = 6 ÷8 và tương đối ổn định. Tiết diện ngang thi cơng của đường lị Sđ = 6,9m2; sử dụng neo chất dẻo cốt thép kết hợp với bê tông phun. Ta lựa chọn sơ đồ thi công phối hợp.

3.1.2. Phương pháp đào gương và phương tiện phá vỡ đất đá.

3.1.2.1. Lựa chọn phương pháp đào phá đất đá ở gương.

Sơ đồ đào phản ánh trình tự hay phương thức khai đào trên gương (hay trên mặt cắt ngang của cơng trình). Hiện nay có hai sơ đồ đào cơ bản là:

+ Sơ đồ đào toàn gương hay toàn tiết diện. + Sơ đồ đào chia gương.

Mỗi sơ đồ đào lại được lựa chọn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau.

Đào toàn gương hay đào toàn tiết diện được quyết định bởi:

+ Thời gian tồn tại ổn định không chống của khối đá, trong mối liên quan tới hình dạng và kích thước của cơng trình ngầm.

+ Nhu cầu về thời gian lắp dựng kết cấu chống bảo vệ phải phù hợp với thời gian ổn định không chống.

+ Các trang thiết bị phải có cơng suất cũng như khả năng tiếp cận để đảm bảo trình tự và tốc độ thi cơng trong các điều kiện đã cho.

Vì gương đào theo thiết kế có 6,9m2 và đá có độ cứng f = 6÷8, nên ta chọn sơ đồ đào tồn tiết diện.

3.1.2.2 Lựa chọn phương tiện phá vỡ đất đá.

Phương pháp đào hợp lý là phương pháp:

– Hình dạng, kích thước và tiết diện đường lò phải phù hợp thiết kế. – Đất đá nổ ra phải đồng đều đảm bảo cỡ hạt, phù hợp với phương tiện xúc bốc, vận chuyển và không bị văng quá xa.

– Tăng hệ số sử dụng lỗ mìn và giảm hệ số thừa tiết diện. – Giảm chấn động nổ mìn tối đa.

Các yếu tố chủ yếu để lựa chọn phương pháp thi công phá vỡ đất đá. + Phương thức đào cùng với biện pháp bảo vệ thích hợp.

+ Khả năng khai đào cũng như khả năng mài mịn của đá, liên quan tới cơng cụ đào, điều kiện địa chất thuỷ văn.

+ Hình dạng, kích thước tiết diện, độ dốc của đường hầm. + Độ sâu, độ cong, chiều dài đường hầm.

+ Tiến độ hay tốc độ đào phải đạt được.

Căn cứ vào đường lị xun vỉa đào qua đất đá có hệ số kiên cố f = 6÷8, căn cứ vào trang thiết bị trong nước hiện có để thi cơng cơng trình ngầm và để nâng cao độ ổn định cho cơng trình, giảm tối thiểu chấn động của việc nổ mìn đến khối đá xung quanh đường lị, giảm hệ số thừa tiết diện, giảm độ văng xa của đá, cỡ hạt của đá ta áp dụng phương pháp khoan nổ mìn tạo biên.

Sơ đồ cơng nghệ thi cơng đào lị chống neo Bê tơng cốt thép kết hợp với bê tơng phun được thực hiện theo trình tự các bước sau:

Bước 1: Khoan nổ mìn tiến gương Bước 2: Xúc một phần đất đá Bước 3: Khoan lắp đặt neo

Bước 4: Xúc hết phần đất đá cịn lại Bước 5: Phun bê tơng

3.2. Cơng tác khoan nổ mìn

3.2.1. Chọn phương tiện, thiết bị khoan.

Việc lựa chọn chủng loại máy khoan phụ thuộc chủ yếu vào tính chất cơ lý của đất đá trên gương, hạng mỏ về khí nổ, diện tích mặt cắt ngang gương lị.

Đường lị đào qua lớp đất đá có f = 6÷8, mỏ hạng III về khí và bụi nổ, diện tích của đường lị đào là 6,9m2. Vậy ta chọn loại máy khoan đập xoay chạy bằng khí nén cầm tay loại PR-22 do Liên Xô cũ sản xuất. Số lượng máy khoan làm việc trên gương là 2 máy và 1 máy dự phịng

Bảng 3.1. Đặc tính kĩ thuật của máy khoan PR-22

STT Các chỉ số Đơn vị Thông số

1 Trọng lượng Kg 24,5

2 Tần số đập trong một phút Lần/phút 1700 ÷ 1850

3 Mơ men quay daNcm 180

4 Chi phí khí nén m3/phút 2,8

5 Đường kính mũi khoan mm 36 ÷ 50

6 Chiều sâu lỗ khoan tối đa m 4

7 Chiều dài máy mm -

8 Áp lực khí nén khi làm việc daN/cm2 5

9 Năng lượng đập daN.m 5,5

3.2.2. Chọn thuốc nổ, phương tiện nổ.

Việc lựa chọn loại thuốc nổ dựa vào tính chất cơ lý của đất đá, điều kiện địa chất thủy văn, khí bụi nổ và diện tích gương đào. Do đó em chọn loại thuốc nổ an tồn P -113 do Việt Nam sản xuất.

Bảng 3.2. Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ P113.

STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Thơng số

1 Tỷ trọng g/cm3 1,1 ÷ 1,25 2 Khả năng cơng nổ cm3 320 ÷ 330 3 Tốc độ nổ Km/giây 4,2 ÷ 4,5 4 Đường kính thỏi thuốc, dt mm 32 5 Chiều dài thỏi thuốc, lt mm 220 6 Trọng lượng một thỏi thuốc kg 0,2 7 Sức nén trụ chì mm 14 ÷ 16 8 Khoảng cách truyền nổ cm 6

9 Khả năng chịu nước - Chịu nước tốt 10 Thời hạn sử dụng Tháng 6

Phương tiện nổ: Ta chọn phương tiện nổ là kíp nổ điện vi sai, an tồn

EDKZ – PM25 của Liên Xơ cũ sản xuất, số hiệu của kíp nổ là 1, 2,3 tương ứng bố trí cho các nhóm lỗ tạo rạch, phá, biên. Đặc tính của kíp nổ như sau:

Bảng 3.3. Đặc tính kíp nổ EDKZ–PM25 Số kíp nổ Thời gian chậm nổ(ms) Điện trở kíp () Đường kính ngồi của kíp(mm) Chiều dài kíp(mm) Dịng điện an tồn (A) Dịng điện gây nổ,(A) 1 25 24,2 7,6 72 0,18 1,2 2 50 24,2 7,6 72 0,18 1,2 3 75 24,2 7,6 72 0,18 1,2 3.2.3. Tính tốn các thơng số khoan nổ mìn. 3.2.3.1. Chỉ tiêu thuốc nổ.

Tính chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị (q) theo công thức của giáo sư Pokrovxki N.M:

q = q1.fc.e.v.kđ, kg/m3 (3.1) Trong đó:

q1 – Lượng thuốc nổ tiêu chuẩn (kg/m3), đường lò đào trong đất đá có f =6÷8 nên ta chọn f = 8, q1=0,1.f = 0,1.8 = 0,8 kg/m3;

fc– Hệ số cấu trúc của đất đá trên gương, giá trị được xác định theo thực nghiệm fc=1,3;

Bảng 3.4. Hệ số cấu trúc của đá fc.

STT Đặc tính của đá fc

1 Đá dẻo, đàn hồi và có lỗ rỗng 2,0 2 Lớp đá, vỉa khống sản có thế nằm khơng đều, có đứt gãy và

nứt nẻ nhỏ

1,4 3 Đá bị phân lớp, có độ bền thay đổi và mặt tạo lớp vng góc

với hướng của lỗ khoan

1,3 4 Đá có cấu tạo dạng khối trịn 1,1 5 Đá phân lớp nhỏ, khơng có độ chặt xít 0,8

e – Hệ số phụ thuộc vào khả năng công nổ

e=380 P =

380 330=1,15

380 – Khả năng công nổ của thuốc nổ đinamit 62%; P–Khả năng công nổ của thuốc nổ P-113, P = 330;

v – Hệ số sức cản của đá,

v=6,5

√Sđ=

6,5

√6,9=2,5

Sđ – Tiết diện đường lò khi đào,Sđ = 6,9m2;

kđ – Hệ số ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc, kđ = 1.

Thay số vào (3.1), ta có:

q= 0,8.1,3.1,15.2,5.1 = 3 (kg/m3).

3.2.3.2. Đường kính lỗ khoan.

Đường kính lỗ khoan được tính theo cơng thức:

dk = dt+(48), mm (3.2) Trong đó:

dt – Đường kính thỏi thuốc, dt = 32mm;

(48) – Khoảng hở cho phép để dễ dàng nạp thuốc. Thay số vào (3.2), ta có:

dk = 32 + 4 = 36 (mm)

3.2.3.3. Số lỗ mìn trên gương: N (lỗ)

Số lỗ mìn trên gương phụ thuộc vào các yếu tố: diện tích mặt cắt ngang của gương, tính chất cơ lý của đất đá, loại đặc tính thuốc nổ và phương pháp nổ.

Số lỗ mìn trên gương ảnh hưởng tới: khối lượng công tác khoan, mức độ đập vỡ đất đá, mức độ tạo biên và các yếu tố khác.

Theo giáo sư Pocrovxki N.M, số lỗ mìn trên gương trong một tiến độ nổ được xác định theo công thức:

N=Nb+Nr , f, lỗ(3.3)

Trong đó:

Nb– Số lỗ mìn biên biên trong một tiến độ nổ;

Nr ,f – Tổng số lỗ mìn đột phá, lỗ mìn phá.

a. Số lỗ mìn biên Nb

Lỗ mìn biên được bố trí cách biên 1 khoảng 0,15m, được bố trí dọc hai bên tường và trên vịm. Riêng hai lỗ mìn ở chân tường là vị trí khó vỡ nên chúng được