CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO CÔNG TRÌNH
2.3. Lựa chọn hình dạng sử dụng , kích thước mặt cắt ngang công trình
Việc lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang công trình hợp lý chính là một trong những giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểu tối đa khối lượng công tác đào, chống. Khi thi công công trình trong đất đá có độ bền lớn, nếu lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang hợp lý thì có thể không cần phải lắp đặt kết cấu chống giữ cho công trình. Việc lựa chọn hình dạng, tiết diện mặt cắt ngang cho công trình phụ thuộc vào các yếu tố chủ yếu như sản lượng mỏ, áp lực mỏ… Trên thực tế,
việc lựa chọn mặt cắt ngang công trình ga tránh có thể dựa vào những kinh nghiệm sau:
- Khi chỉ chịu áp lực nóc là chủ yếu, nên lựa chọn mặt cắt ngang lò có dạng hình vòm tường thẳng;
- Khi cả áp lực nóc và hông đều lớn, nên lựa chọn mặt cắt ngang có dạng hình vòm tường cong;
- Khi chịu áp lực từ mọi phía với cường độ gần như nhau, ta nên lựa chọn mặt cắt ngang đường lò dạng hình tròn hoặc hình móng ngựa có vòm ngược;
- Khi áp lực không đều nhưng đối xứng ở nóc và nền, ta nên lựa chọn hình dạng elip có trục dài theo phương có áp lực lớn;
- Nếu các đường lò chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng thanh thẳng hoặc thanh kim loại thẳng thì hợp lý nhất là chọn mặt cắt ngang dạng hình thang, hình chữ nhật hay hình đa giác.
Nếu xét về độ ổn định thì mặt cắt ngang hình tròn có độ ổn định lớn nhất.
Ngoài ra việc lựa chọn mặt cắt ngang công trình còn phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá xung quanh công trình, thời gian tồn tại của công trình. Do yêu cầu phục vụ của công trình, việc bố trí các thiết bị làm việc và điều kiện địa chất khu vực công trình thi công qua ta chọn hình dạng mặt cắt ngang công trình có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt.
2.3.2. Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò
Kích thước mặt cắt ngang sử dụng của công trình phụ thuộc vào công dụng của công trình, ở đây công trình thiết kế có nhiệm vụ chính là vận chuyển đất đá, khoáng sản than, tránh tàu và đảm bảo điều kiện thông gió… Do đó việc lựa chọn kích thước công trình dựa trên cơ sở kích thước, số lượng các phương tiện, trang thiết bị được sủ dụng trong quá trình khai thác và đảm bảo các khoảng cách an toàn theo quy định an toàn lao động trong mỏ hầm lò. Xác định kích thước mặt cắt ngang của đường lò như hình sau:
Hình 2.3. Sơ đồ xác định kích thước tiết diện ngang ga tránh tàu Ta có:
B – Chiều rộng sử dụng của ga tránh
Bg – Chiều rộng lớn nhất của thùng goòng, Bg = 1320 mm Btv- Chiều dài của tà vẹt, Btv = 1500 mm
Br- Chiều rộng của ray, Br = 900 mm
Bn – Chiều rộng lối người đi lại, Bn = 800 mm Hn- Chiều cao lối người đi lại, Hn = 1800 mm
hld- Chiều cao lối người đi lại phía trên đường lò, hld = 200 mm
m- Khoảng cách an toàn từ thiết bị vận tải tới tường tại mức cao nhất, theo quy định an toàn m = 300 mm
P1- Khoảng cách giữa 2 goòng, theo quy định ta chọn P1 = 250 mm Ht – Chiều cao tường, lựa chọn sơ bộ chiều cao tường, Ht = 1300 mm hgoòng – Chiều cao của goòng, hgoòng = 1300 mm
hdx- Chiều cao của đường xe,
dx ld 0,5 tv r
h = h + h + h
htv – Chiều cao từ nền lò tới mặt trên của tà vẹt, htv = 150 mm hr – Chiều cao của loại ray R – 24 đã chọn, hr =107 mm
hđx = 200 + 0,5.150 + 107= 382 mm
A – Tổng chiều dài thiết bị tính tại điểm cao nhất của thiết bị A = 2 . Bg + P1 =1320 . 2 + 250 = 2890 mm
a - Chiều cao từ đỉnh tường (chân vòm) tới điểm cao nhất của lối người đi lại,
b - Chiều cao từ đỉnh tường (chân vòm) tới điểm cao nhất của thiết bị vận tải, Q – Chiều rộng ghép nối các thiết bị, các khoảng cách an toàn, lối người đi lại ta được, Q = m + BN + A = 2890 + 800 +300 = 3990 mm
Tất cả các khoảng cách, các kích thước đã được xác định xong. Từ các kích thước này, ta đi xác định bán kính sủ dụng vòm.
Theo GS. Võ Trọng Hùng, bán kính vòm sử dụng xác định theo công thức sau:
2 2 2 2
2 sd 2
b Q a
R a
Q
+ −
= + ÷
(mm) (2.6) Thay số vào công thức (2.6) ta được:
2 2 2 2
2 382 3990 700
600 2100
2.3990
Rsd = + + − ÷ =
(mm) Để việc thi công được thuận lợi ta lấy Rsd = 2350 mm
Chiều rộng sử rộng công trình
2. sd 2.2350 4700
B = R = =
mm Chiều cao sử dụng của công trình
2350 1300 3650
sd sd t
H =R +H = + =
mm Diện tích sử dụng:
2 2
. 2 1,3.
4,7
4,7 14,78
2
2
sd t 2
B
S H B
π π
÷
= + = + ÷
=
(m2)
Kiểm tra tiết diện theo điều kiện thông gió:
Vận tốc gió bên trong đường lò:
Trong đó:
Am – Sản lượng chuyển qua, Am = 250000 T/năm;
q – Lượng không khí cần thiết cung cấp cho 1 tấn hàng chuyển qua. Mỏ thuộc hạng I về khí cháy nổ, q = 1,03 m3/phút;
k – Hệ số không cân bằng trong sản xuất, k = 1,25 ÷ 1,45. Chọn k = 1,4;
N – Số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày;
– Hệ số suy giảm diện tích mặt cắt ngang, = 1;
– Diện tích sử dụng của đường lò, = 14,78 m2. Thay số vào (2.11), ta có:
Với tốc độ gió cho phép: = 0,15 m/s; = 8 m/s;
Ta có: < v <
Vậy diện tích mặt cắt ngang đã thoả mãn điều kiện thông gió.
Hình 2.4. Kích thước mặt cắt ngang công trình Xác định kích thước rãnh nước
Công tác thoát nước trong quá trình thi công và thời gian sử dụng các đường lò được thực hiện nhờ hệ thống rãnh thoát nước. Rãnh thoát nước có thể đào bằng phương pháp thủ công, bằng búa chèn hoặc bằng phương pháp khoan nổ mìn tùy thuộc vào độ bền đất đá dưới đường lò. Thông thường khi đất đá rắn cứng người ta sẽ sử dụng phương pháp khoan nổ mìn để thi công rãnh đồng thời với phương pháp khoan nổ mìn tại gương. Trong trường hợp này người ta bố trí 1 đến 2 lỗ mìn để tạo rãnh. Sau khi xúc bốc đất đá xong người ta sử dụng búa chèn để sửa lại rãnh nước theo đúng hình dạng và kích thước theo thiết kế.
Thông thường rãnh nước được bố trí bên lối người đi lại. Khi lưu lượng nước chảy quá lớn, có thể bố trí rãnh nước chảy ở giữa đường lò. Hình dạng và kích thước rãnh nước được lựa chọn trên cơ sở lượng nước chảy qua, tính chất cơ lí đất
thang hoặc hình lòng máng.