Đang tải... (xem toàn văn)
tên gọi: lò đá dọc vỉa chiều dài: 300m, tuổi thọ: 15 năm, góc dốc 5‰ công dụng: vận chuyển khoáng sản và thông gió tuổi thọ: 15 năm thông số cơ lý của đá: • hế số kiên cố f = 5 • trọng lượng thể tích 2,45 tấnm3
Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, bên cạnh sự phát triển của ngành kinh tế thì sự phát triển của ngành xây dựng cũng đang ở tầm vĩ mô cả về số lượng và chất lượng. Xây dựng công trình ngầm là một công việc đòi hỏi phải có sự đam mê thực sự, bởi vì đây là công việc xây dựng phức tạp nhất, khó khăn nhất và tốn kém nhất nhưng cũng tạo nên các công trình thú vị nhất. Công trình ngầm là công trình được xây dựng trong lòng vỏ trái đất, hay dưới mặt đất, chúng liên kết trực tiếp với khối đá, kết cấu công trình ngầm và quá trình thi công có mối liên quan mật thiết, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm, lí thuyết của các lĩnh vực chuyên môn khác nhau. Các công trình xây dựng có thể là xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu đường, thủy lợi, xây dựng công trình ngầm và mỏ…và nhắc đến xây dựng thì ta có thể thấy rằng đây là một ngành rất khó và phức tạp. Chính vì thế mà đòi hỏi người kỹ sư phải có kiến thức thật đầy đủ thật vững chắc về tất cả các mặt thiết kế, tổ chức quản lý…và vì yêu cầu nêu trên mà chúng em đã thực hiện đồ án này. Đồ án đi từ những bước đơn giản như tính toán áp lực đất đá, tìm hiểu các quy trình công nghệ đào, các công tác tổ chức và quản lý thi công công việc này một lần nữa để chúng em hiểu kĩ hơn và làm quen dần với những công việc của một quy trình tính toán xây dựng trong mỏ. Đồ án được sự chỉ bảo và góp ý của thầy giáo Nguyễn Tài Tiến đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này. Đồ án bao gồm 4 chương: Chương I: Các vấn đề chung Chương II: Thiết kế chống giữ đường lò Chương III: Sơ đồ tổ chức thi công, phương pháp đào chống lò Chương IV: Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật đào lò. Nhưng do kiến thức còn hạn hẹp và thực tế sản xuất còn hạn chế nên đồ án này còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo và đóng góp tận tình của thầy và toàn thể các bạn sinh viên. Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Tài Tiến đã giúp đỡ chúng em trong thời gian làm đồ án này. Hà Nội ngày 20 tháng 05 năm 2015. NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 1 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Nhóm sinh viên thực hiện: Khiếu Thị Hà Nguyễn Văn Hào Nguyễn Hoàng Hảo NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 2 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ PHẦN I – THIẾT KẾ KĨ THUẬT CHƯƠNG 1-CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 1.1Tình hình chung về đường lò - tên gọi: lò đá dọc vỉa - chiều dài: 300m, tuổi thọ: 15 năm, góc dốc 5‰ - công dụng: vận chuyển khoáng sản và thông gió - tuổi thọ: 15 năm - thông số cơ lý của đá: • hế số kiên cố f = 5 • trọng lượng thể tích 2,45 tấn/m 3 1.2Chọn vật liệu và kết cấu chống giữ 1.2.1.thực trạng sử dụng các kết cấu chống trong các đường lò. a, Kết cấu chống gỗ. Gỗ là loại vật liệu được sử dụng làm kết cấu chống giữ trong các đường lò từ lâu đời. Trong các năm gần đây các ngành công nghiệp luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng phát triển ở trình độ cao nhưng gỗ vẫn là loại vật liệu được sử dụng phổ biến vì có những ưu điểm như: Chế biến gia công đơn giản, dễ thích ứng, cho phép nhận thấy và nghe thấy khi áp lực đất đá phát triển đến trạng thái nguy hiểm, vận chuyển dễ dàng, sử dụng được nguồn nguyên liệu địa phương. Tuy nhiên kết cấu chống gỗ vẫn còn những nhược điểm: Biến dạng nhiều khi chịu tải, không liên kết với khối đá, và hầu như không sử dụng lại được, kết cấu chống tạm và cố định quá hạn phải dỡ bỏ vì vậy gây ra biến đổi cơ học trong khối đá, dễ cháy, dễ mục lát, gây ra sức cản khí động học lớn, không thích hợp sử dụng trong điều kiện ẩm ướt. Gỗ sử dụng để chống cố định hầu như chỉ được áp dụng trong các đường lò có tuổi thọ nhỏ, thường không quá 2 đến 3 năm, áp lực nóc tương đối nhỏ, ít biến đổi. b, Kết cấu chống thép Kết cấu chống thép là kết cấu được sử dụng rộng rãi, chiếm tỉ lệ lớn nhất trong hầu hết các lò bằng, lò nghiêng của nước ta dưới dạng vì chống cứng (thép chữ I hoặc thép Ray), vì chống linh hoạt về kích thước (thép lòng máng SVP). NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 3 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Vì chống thép có khả năng chịu lực cao, dùng trong đất đá có độ bền bất kỳ, áp lực lớn nhưng dễ bị han gỉ nhất là trong điều kiện môi trường ẩm ướt có xâm thực. Thông thường được sử dụng cho các đường lò có thời gian phục vụ từ 5 đến 7 năm trở lên. c, Kết cấu chống bằng bê tông, bê tông cốt thép liền khối. Loại kết cấu này thường được sử dụng cho các đường lò có tuổi thọ cao (lớn hơn 20 năm), chịu áp lực lớn, vỏ bê tông có khả năng cách nước tốt. Kết cấu chống loại này được sử dụng với tỉ lệ rất ít trong các mỏ hầm lò bởi công tác thi công vỏ chống rất phức tạp, khó khăn, giá thành chống giữ đường lò lớn. d , Kết cấu chống bằng gạch, đá. Loại kết cấu này hiện nay hầu như không được sử dụng. Bởi công tác thi công vỏ chống quá phức tạp, khó khăn, và tốc độ xây dựng chậm. e, Neo, bê tông phun. Là kết cấu chống sử dụng ở những điều kiện địa chất phức tạp, neo kết hợp bê tông phun tạo ra kết cấu chống tối ưu có thể dùng là kết cấu chống tạm hoặc kết cấu chống cố định. 1.2.2.lựa chọn kết cấu chống - vật liệu chống giữ phụ thuộc vào nhiều yếu tố chống giữ như: tính chất cơ lý của đất đá, công dụng và tuổi thọ của đường lò, điều kiện địa chất thủy văn… - Với yêu cầu đề bài: tuổi thọ đường lò là 15 năm, đào qua đá cát kếtcó hệ số kiên cố f = 5. Ta thấy tuổi thọ trung bình và đất đá ổn định trung bình nên ta chọn kết cấu chống là khung chống bằng thép chữ lòng máng. - Phụ thuộc điều kiện ổn định của đất đá, loại kết cấu chống, và công dụng của đường lò, thời gian tồn tại của đường lò, áp lực đất tác dụng lên đường lò. Vì lò đào qua đá cát kết, kết cấu chống bằng thép nên ta chọn đường lò có dạng hình vòm bán nguyệt tường thẳng đứng. - Sơ bộ ta chọn kết cầu chống là SVP – 17 có các thông số như sau: - Sơ bộ chọn thép lòng máng SPV – 17 có đặc tính sau để chống: NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 4 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ M60 H94 8,5 h 23 b91,5 B131,5 m50 Bảng 1. Các thông số cơ bản của thép SPV - 17 ST T CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN SVP-17 Đơn vị 1 Trọng lượng 17,66 Kg 2 Diện tích tiết diện 21,73 Cm 2 3 Chiều rộng đáy lớn 131,5 mm 4 Chiều rộng đáy nhỏ 60,0 mm 5 Chiều cao 94 mm 6 Moomen chống uốn mặt cắt x-x 50,3 Cm 3 7 ứng suất nén cho phép [σ] 2700 KG/cm 2 1.2.Thiết kế và quy hoạch đường lò a. Chọn kích thước mặt cắt ngang đường lò Chọn kích thước mặt cắt ngang đường lò phụ thuộc vào các yếu tố - điều kiện thông gió - số lượng đường xe - loại ghi - cỡ đường - thiết bị vận tải - chiều cao kiến trúc đường xe NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 5 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ - các khoảng cách an toàn Theo yêu cầu bài toán, đường lò có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt, các thông số chiều rộng , chiều cao khi sử dụng là: + Chiều rộng đường lò: B 1 = 3600 mm + Chiều cao tường: H = 1200 mm b. Quy hoạch trong không gian Hình 1-Mặt cắt ngang sử dụng đường lò Tính toán tiết diện đào Ta có tiết diện sử dụng của đường lò là: + chiều rộng sử dụng: 3600 mm + chiều cao tường: 1200mm Khi khai đào ta phải kể đến cả chiều dày của kết cấu chống, chiều dày tấm chèn và khoảng không để kể đến sự dãn nở thêm của đất đá (để đưa tấm chèn vào được dễ dàng hơn). Như vậy: NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 6 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Trong đó: - B đ là chiều rộng công trình cần đào -B sd : chiều rộng sử dụng theo thiết kế, B sd = 3600 -B kcc : chiều dày kết cấu chống, B kcc = 94 -B tc : chiều dày tấm chèn, B tc = 50 B đ = 3600+2.94+2.50+2.50 = 3988 (mm) Để thuận tiện cho việc tính toán cũng như khai đào công trình, ta lấy B đ = 4000 (mm) và chiều cao tường là 1200 (mm). Trong đó: - h sd : chiều cao sử dụng, h sd = h + R = 1,2 + 1,8 = 3 (m) = 3000 mm -B kcc : chiều dày kết cấu chống, B kcc = 94 mm => Để thuận tiện cho việc tính toán cũng như khai đào, ta lấy h đ = 3200 mm Hình 2 - Mặt cắt ngang đường lò khi đào CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ CHỐNG GIỮ ĐƯỜNG LÒ 2.1 Đánh giá độ ổn định của khối đá xung quanh đường lò Đá quanh đường lò có f = 5, nên có ổn định trung bình. 2.2 Tính toán áp lực mỏ Tính toán kích thước khai đào NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 7 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ 2.2.1 Áp lực nóc Áp lực đất đá tác dịnh lên kết cấu chống phụ thuộc tổng hợp nhiều yếu tố như tính chất cơ lý của đất đá, cấu tạo địa chất, hình dạng đường lò, chất lượng khoan nổ mìn, thời gian đào đất đá tới lúc chống giữ công trình… Vì lò đào qua đá có độ cứng f = 5, nên để an toàn ta dùng giả thiết áp lực của tximbarevich để tính toán. Ta có sơ đồ tính áp lực như sau: 2a b h h 2 1 Hình 3 – sơ đồ tính áp lực theo Trimbarevich Gọi 2a là chiều rộng của đường lò đào thực tế thì chiều rộng của vòm phá hủy là 2a 1 Góc ma sát trong của đất đá là . Với f = 5 thì Theo Tximbarevich thì chiều rộng vòm sập đổ phía nóc là 2a 1 a 1 = a + h đ . tan a 1 = 2 + 3,2 . tan = 2,32 (m) Chiều cao đỉnh vòm phá hủy: b 1 = Áp lực nóc phân bố trên một mét dài công trình ta coi phân bố hình chữ nhật và được xác định theo công thức: NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 8 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ q n = b 1 . L = 2,45 . 0,464. L= 1,14L (T/m) 2.2.2. Áp lực sườn q s1 = . b 1 . L . tan 2 (45 o - = 2,45 . 0,464.L.tan 2 = 0,01 (T/m) Để đơn giản cho việc tính toán, áp lực sườn lấy bằng trung bình cộng của q s1 và q s2 1 2 0,01 0,09 0,05 2 2 s s s q q L L q L + + = = = 2.2.3. Áp lực nền Chiều sâu giới hạn của vùng phá huỷ nền được tính theo công thức: X 0 = 4 4 (h+b ).tan (45 -f/2) 1- tan (45 - f/2) o l o Trong đó: h – chiều cao đường lò khi đào, h = 3,2 m; h o – chiều cao vòm phá hủy, h o = 0,464 m; φ - góc ma sát trong của đất đá xung quanh lò, φ = 78 o 40’; Thay các giá trị vào công thức ta được: X 0 = 0 ' 4 0 4 0 ' 4 0 78 40 3,5.10 ( ) 78 40 (3,2+0,464)×tan (45 ) 2 1-tan (45 - ) 2 m − − = Từ đó ta thấy rằng chiều sâu vòm phá hủy nền rất bé. Nên áp lực nền rất nhỏ, do vậy ta bỏ qua áp lực nền. Ta có bảng kết quả tính toán: f (T/m 3 ) (độ) 2a(m) h(m) R (m) q n (T/m) q s (T/m) 5 2,45 78 o 40’ 4 3.2 2 1,14L 0,05L NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 9 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ ta có tổ hợp tải trọng như sau: 1,14L (T/m) 0,05L (T/m) 0,05L (T/m) 2.3. Tổ hợp tải trọng và sơ đồ tính Vì chọn khung chống bằng thép linh hoạt về kích thước, có hai bên chân cột cố định trong đất, nên ta chọn sơ đồ tính là hệ siêu tĩnh bậc 1 như sau: 1,14L (T/m) 0,05L (T/m) 0,05L (T/m) H V H V A B A A B B Hình 4 – sơ đồ tính hệ siêu tĩnh bậc một 2.4. Nội lực trong các bộ phận của kết cấu chống và kiểm tra độ bền Tính các phản lực: Đây là một hệ siêu tĩnh chịu tải trọng đối xứng, do đó việc tính toán các giá trị nội lực ta sẽ tiến hành tính toán cho nửa vòm bên trái, phần còn lại lấy đối xứng. Để giải bài toán này ta thay ẩn số bằng lực H A = X như sơ đồ. NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 10 [...]... đất đá ta hàn 1 đoạn thép lòng máng nằm ngang tỳ đế chân cột Đoạn thép này ta sử dụng luôn thép SVP – 17 Hộ chiếu chống lò như sau: NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 19 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ chi tiÕt ®Õ cét mèi nèi xµ-cét A 0 10 A 20 0 0 10 NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 20 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Hình 10 – Hộ chiếu chống lò NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ. .. ).cos ϕ Với: qn – áp lực nóc tác dụng lên công trình, T/m) qs – áp lực hông tác dụng lên công trình, ) R – bán kính tính toán vòm, h – chiều cao phần tường thẳng, HA – phản lực thừa ở gối tựa, ) Sau khi thay số liệu vào tính toán ta được kết quả có trong bảng sau: NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 13 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Bảng 2 – nội lực trong vòm Mặt cắt 0 1 2 3 4 5 6 φ (độ)... 21 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ PHẦN II - THIẾT KẾ THI CÔNG CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐÀO LÒ 3.1.Sơ đồ đào,hướng đào và công nghệ đào lò Để thi công hiệu quả các CTN trước hết phải lựa chọn phương pháp thi công hợp lý Một phương pháp thi công hợp lý bao hàm nhiều yếu tố khác nhau,song vấn đề có bản là phải lựa chọn được phương phâp đào,sơ đồ đào và sơ đồ thi công 3.1.1 Lựa chọn sơ đồ. .. gian nạp thuốc cho một lỗ mìn (t=0,1 giờ) φn: Hệ số làm việc đồng thời của công nhân trong quá trình nạp (φn=0,8) NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 28 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ nn : Số công nhân nạp thuốc đồng thời (nn= 4 người) • t3 là thời gian thông gió, t3 = 0,5 (giờ) • t4 là thời gian xúc bốc k0: Hệ số nở rời của đất đá f=5→ k0 = 2 μ: Hệ số thừa tiết diện (μ= 1,05) Px: Năng... NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 35 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Thông số cơ bản Chiều cao dịch chuyển - nén vào - kéo ra Hành trình của cần đẩy, mm Đường kính xi lanh, mm Lực nâng ứng với áp lực khí nén 5kG/cm2, kG Trọng lượng, kg Loại máy khoan gắn trên giá đỡ P-17LK 1230 2030 800 140 15 PR-18LU 3.3.2 Sơ đồ thông gió Do công trình là đường lò xuyên vỉa chính, nên ta chọn sơ đồ thông... lắp dựng kết cấu bảo vệ khi đào toàn gương không tương xứng với thời gian ổn định của khối đá (mối quan hệ với thời gian tồn tại, khẩu độ thi công) + Các trang thiết bị như xe khoan hoặc sàn công tác,không bao quát được toàn tiết diện (tiết diện lớn so với năng lực của trang thiết bị thi công) NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 22 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ 3.1.2 Lựa chọn sơ đồ. . .Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Phản lực thẳng đứng tại gối tự Trong đó: qn – áp lực nóc lên công trình, qn = 1,14.L(T) Rt – bán kính tính toán phần vòm đường hầm, Rt = 1800+94:2=1847 (mm) = 1,847 (m) Để tính toán thành phần áp lực nằm ngang tại gối tựa ta sử dụng phương pháp chuyển vị của cơ học kết cấu Với bài toán kết cấu chịu uốn là chủ yếu nên trong tính toán ở đây ta... - Bỏ qua trọng lượng bản than của tấm chèn, ta có sơ đồ tính sau: q L Mmax Hình 8 - Sơ đồ tính tấm chèn - Bỏ qua thành phần lực dọc và lực cắt Mô mem lớn nhất: - Sơ đồ tính toán cốt thép tấm chèn như hình vẽ: NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 17 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Ru x/2 Ru.b.x x M x/2 h h0 h Ra.Fa Fa a b Hình 9 - Sơ đồ ứng suất trên tiết diện chữ nhật chịu uốn đặt cốtđơn... lỗ mìn hợp lí sẽ góp phần làm tăng tốc độ đào hầm, tăng năng suất lao động, giảm giá thành xây dựng Chiều sâu lỗ mìn phụ thuộc vào: NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 27 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ +Tính chất cơ lí của đất đá +Diên tích tiết diện của gương hầm +Loại máy khoan +Sơ đồ tổ chức công tác +Tốc độ đào hầm theo yêu cầu Do đó coi chiều sâu lỗ mìn là một chỉ tiêu kinh tế kĩ... (T) Như vậy chiều của phản lực cần tìm ngược lại với chiều đã chọn ban đầu tính nội lực trong khung chống Ta có sơ đồ tính nội lực trong vòm như sau (: NHÓM 16 Xây dựng CTN &Mỏ - k56 Page 12 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ 1,14L (T/m) Nv Mv Qv A HA 0,05L (T/m) V A Hình 5 – sơ đồ tính nội lực trong vòm 2 (h + R.sin ϕ ) 2 2 (1 − cos ϕ ) M V = H A ( h + R.sin ϕ ) + VA R.(1 − cos ϕ ) − . 05 năm 2015. NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 1 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ Nhóm sinh viên thực hiện: Khiếu Thị Hà Nguyễn Văn Hào Nguyễn Hoàng Hảo NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ. 17. Hộ chiếu chống lò như sau: NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 19 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ mèi nèi xµ-cét A A 1 0 0 2 0 0 1 0 0 NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page. L = 0,7 (m) Vậy với vì thép SVP-17 và bước chống L= 0,7m kết cấu đã đủ bền. NHÓM 16 Xây dựng CTN&Mỏ - k56 Page 16 Đồ án môn học xây dựng công trình ngầm trong mỏ 2.3.Tính toán tấm chèn Các