1 Đồ án xây dựng công trình ngầm Đồ án xây dựng công trình ngầm Nhóm 3 Gồm các sinh viên Phó Đình Nam 1821070159 (nhóm trưởng) Trần Hải Long 1821070109 Tô Đình Khánh 1821070101 Trần Đăng Khoa 1821070102 (bản vẽ A0) Nhóm 3 2 Đồ án xây dựng công trình ngầm ĐỀ TÀI Thiết kế thi công cho đường lò vận tải với thời gian tồn tại là 30 năm, đường lò có mặt cắt ngang có kích thước là hình vòm 1 tâm với R= 2 5m, chiều cao tường H=3 5m Đường lò đào qua vùng đất đá có hệ số kiên cố f=6 đến 8 Chỉ số RMR có gi.
Tính toán kết cấu chống neo (neo bê tông cốt thép)
2.3.1 Tính toán áp lực nóc đường hầm
Ta sử dụng lý thuyết của V.M.Mostkov để xác định áp lực nóc của công trình, chiều cao vòm phá hủy được tính theo công thức:
B – chiều rộng đào của đường hầm, Bđ = 6,1m
K – Hệ số kể tới tính chất cơ học của đá Giá trị K phụ thuộc vòa hệ cố kiến cố f, được xác định theo bảng sau:
Bảng 2.1: Hệ số K phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất
Trong đó: hph – Chiều cao vòm phá hủy, m hph= 0,976m.
- Trọng lượng riêng của đá ở nóc đường hầm, T/m 3 = 2,67 T/m 3
Chiều dài thanh neo (ln) được xác định để đảm bảo đầu neo nằm ngoài khu vực đất đá bị phá hủy Để tính toán chiều dài thanh neo theo nguyên lý treo chốt, công thức được sử dụng là ln = hph + 1,2.lz + lk.
Chiều cao vòm phá hủy (hph) được xác định là 0,976m Chiều dài phần đuôi neo (lk) được chọn là 0,1m Chiều dài néo cắm trong đá cứng vững (lz) phải đạt tối thiểu 0,5m theo công thức tính toán.
Chọn thép làm neo 22, AII có gờ xoắn, bê tông M300.
Hệ số kiên cố của đất đá Hệ số k
a – lực dính kết giữa neo và bê tông, kN/m 2 Theo bảng ta có a = 3500 kN/m 2
Bảng 2.2 Lực dính kết của cốt thép và vữa theo mác vữa bê tông
Loại cốt thép thanh cán nóng Lực dính kết của cốt thép với vữa a khi mác thiết kế chịu nén của vữa bằng kG/cm 2
Khả năng mang tải của neo, kN:
Ra – Lực kháng tính toán của cốt neo, Ra(0000 kN/m 2 ;
Vậy chiều dài của neo là: ln = 0,976 + 1,2.0,44 +0,1 = 1,604(m)
2.3.3 Khả năng mang tải của neo a, Theo điều kiện kéo đứt neo:
Ra – Giới hạn bền của vật liệu làm neo, kG/cm 2 Ra(00 kG/cm 2 ’
Fc – Diện tích cốt thép làm neo, m 2 ;
Fc Klv – Hệ số làm việc của thanh neo Klv=0,9 ;
P1 = 2800.3,8.0,9 ≈ 9,6 (tấn) b, Theo điều kiện bám dính của thanh neo với chất dính kết (bê tông)
Trong bài viết này, chúng ta xem xét các yếu tố quan trọng liên quan đến cốt thép neo, bao gồm: đường kính thanh cốt neo (da) là 0,022 m, lực dính kết giữa cốt thép và bê tông (a) được xác định là 50 T/m², chiều dài phần neo làm việc (lz) là 0,5 m, hệ số điều chỉnh chiều dài khóa neo (kz) là 0,55, và hệ số điều kiện làm việc của khóa neo (klv) là 0,7 Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của kết cấu bê tông.
Vì -Trong môi trường ẩm ướt, klvz = 0,60,7 ;
-Trong môi trường khô, klvz = 0,8 ; Vậy ta có :
P2 = π.0,022.0,5.350.0,55.0,7 = 4,65(tấn) c, Theo điều kiện kéo tụt neo khỏi lỗ khoan
Tải trọng mang tải của thanh neo tính theo khả năng kéo tụt thanh neo cùng chất dính kết ra khỏi lỗ khoan: P3
Trong bài viết này, các thông số quan trọng được nêu rõ như sau: Đường kính lỗ khoan (dlk) được xác định là 45mm (0,045m); lực dính kết giữa chất dính kết và khối đất đá (c) là 150T/m²; chiều dài phần neo làm việc (lz) là 0,5m; hệ số điều chỉnh chiều dài khóa neo (kz) được lấy là 0,55; và hệ số điều kiện làm việc của khóa neo (klv) là 0,7.
P3= 3,14.0,045.0,5.150.0,55.0,7 = 4,1(tấn) Như vậy từ các điều kiện trên ta tìm được khả năng mang tải của neo :
2.3.4 Tính toán khoảng cách giữ các theo neo trong một vòng neo
Khoảng cách giữa các thanh neo thường được lựa chọn theo các điều kiện sau: a, Theo khả năng mang tải của neo:
Pn – khả năng mang tải của thanh neo, Pn =Pmin = 4,1T; γ - trọng lượng riêng của đất đá, γ = 2,67T/m 3 ; hph – chiều cao vòm phá hủy, m hph=0,976m; kt – hệ số vượt tải Kt = 1,2;
Vậy ta có: a1 = 1,15 (m) b, Theo ổn định đường biên giữa đất đá và các neo: a 2
Trong đó: ln – Chiều dài thanh neo, ln = 1,6 m; f – Hệ số kiên cố của đất đá, f = 6; qn- Áp lực nóc công trình, T/m 2 Ta tính được qn = 2,61 T/m 2
Vậy ta có: a2 = = 1,4 m c, Theo điều kiện tạo thành vòm sụt lở : a 3
Trong đó: ln – Chiều dài thanh neo, ln = 1,6 m; kb – Hệ số phụ thuộc hình dạng công trình ngầm, kb=0,2÷0,3 Và vì f>5 nên ta chọn là 0,3
Bđ – Chiều rộng đường hầm, Bđ = 6,1 (m); qn- Áp lực nóc công trình, T/m 2 Ta tính được qn = 2,61 T/m 2
Vậy thay vào công thức ta có:
Khoảng cách giữa các thanh neo theo phương dọc trục và phương ngang của vòm được lấy bằng giá trị nhỏ nhất: amin = a1 = 1,15 m.
Chọn khoảng cách giữa các neo là a=1,15m.
2.3.5 Tính toán số lượng neo cho một vòng chống:
Số lượng neo cho một vòng chống được xác định theo công thức:
R – bán kính vòm khai đào, m R an – khoảng cách giữa các neo,m an = 1,15m
⇒ Vậy ta chọn 10 neo cho một vòng chống.
Với f=6, trong tính toán bỏ qua thành phần áp lực ngang.
Trọng lượng riêng của đất đá được xác định là γ = 2,67 T/m³ Chiều cao vòm phá hủy là hph = 0,976 m Khoảng cách giữa các neo trong một hàng là an = 1,15 m, trong khi khoảng cách giữa hai hàng neo liền kề cũng cần được lưu ý.
G – tải trọng tác dụng lên neo, tấn G=pn=4,1 tấn;
Vậy ta có khoảng cách giữa các neo bn là:
Vậy khoảng cách giữa các hàng neo là 1,37m.
2.3.6 Tính toán chiều dày bê tông phun kết hợp với neo
Bê tông phun hiện nay được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong việc gia cố và chống giữ đường hầm Ưu điểm nổi bật của nó là tạo ra bề mặt trơn phẳng cho biên đường hầm, lấp đầy các vết nứt trong đất đá và bảo vệ tạm thời bề mặt lộ đường hầm sau khi đào Ngoài ra, bê tông phun còn có tác dụng điều chỉnh và phân bố ứng suất tập trung trên biên đường hầm, đảm bảo tính an toàn và ổn định cho công trình.
Theo giáo sư G.S.Moxtkop chiều dày lớp bê tông phun được xác định theo công thức sau:
Hệ số k, thể hiện sự kết hợp giữa bê tông phun và neo, có giá trị k = 2,5 Khoảng cách giữa các neo trong một hàng được xác định là an = 1,15m Áp lực nóc công trình, qn, được tính toán là 2,61 T/m² Cuối cùng, hệ số điều kiện làm việc của bê tông phun là m = 0,75.
Rk – độ bền kéo của bê tông phun, lấy bằng 1,5÷2 lần bê tông thường.
Rk=1,5.1000 T/m 2 Vậy ta có chiều dày bê tông phun là:
=0,044(m)Vậy chọn chiều dày bê tông phun là 5cm.
Hộ chiếu chống tạm cho đường lò
TỔ CHỨC THI CÔNG ĐÀO LÒ
Lựa chọn sơ đồ công nghệ, phương pháp đào phá đất đá
Việc chọn sơ đồ thi công phù hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa tốc độ hoạt động của máy móc và thiết bị, đồng thời giảm thiểu chi phí Sơ đồ thi công cần phải thực hiện được trong điều kiện thực tế, đảm bảo tính đơn giản trong lao động và tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp.
Việc lựa chọn sơ đồ thi công đường hầm phụ thuộc các yếu tố sau:
- Độ ổn định của khối đá bao quanh đường hầm khai đào
- Độ ngâp nước của khối đá đường hầm đi qua
- Diện tích tiết diện ngang của đường hầm
- Trang thiết bị và biện pháp thi công của hầm
- Các yêu cầu về an toàn và chỉ tiêu kinh tế
Có 3 sơ đồ công nghệ thi công chính:
Sơ đồ thi công nối tiếp
Trong sơ đồ này người ta chia làm 2 sơ đồ là:
Nối tiếp toàn phần là phương pháp thi công đường hầm bằng cách đào và chống tạm toàn bộ chiều dài thiết kế trước khi thực hiện chống cố định Phương pháp này thường được áp dụng cho các đường hầm có diện tích nhỏ và chiều dài ngắn.
Đường hầm được chia thành nhiều đoạn, và trong mỗi đoạn, công tác đào chống tạm và chống cố định được thực hiện một cách liên tục và đồng bộ.
Sơ đồ thi công song song
Sơ đồ thi công này đảm bảo công tác đào và chống tạm cách nhau một khoảng cách hợp lý, giúp hai gương thi công không ảnh hưởng đến nhau Tốc độ đào hầm được duy trì đồng thời với tốc độ xây dựng vỏ chống cố định, phù hợp với các đường hầm có diện tích mặt cắt ngang lớn Phương pháp này cho phép rút ngắn thời gian thi công so với sơ đồ nối tiếp.
Sơ đồ thi công phối hợp
Sơ đồ này thể hiện sự phối hợp giữa các công tác đào chống, đồng thời áp dụng cho việc xây dựng đường hầm kiến thiết cơ bản và đường hầm chuẩn bị.
Dựa vào điều kiện khối đá xung quanh công trình và thời gian không chống của khối đá sau khi khai đào, cùng với máy móc thi công hiện có, cần lựa chọn sơ đồ thi công hợp lý cho đường lò Đường lò có hệ số kiên cố f = 6, diện tích khai đào Sd = 39,13 m² và chiều cao h = 7 m Từ các yếu tố này, sơ đồ thi công nối tiếp từng phần được chọn là phù hợp.
3.2 Lựa chọn phương pháp đào phá đất đá
Việc đào hầm phụ thuộc vào điều kiện địa chất, tính chất cơ lý của đất đá, thiết bị thi công và diện tích tiết diện ngang Có thể tiến hành đào toàn tiết diện hoặc chia thành dạng bậc thang cho phù hợp Trong ngành mỏ, các đường hầm thường được đào toàn tiết diện, trong khi trong xây dựng, các hạng mục lớn như gian máy thường áp dụng phương pháp chia gương Đối với hầm có tiết diện và chất lượng trung bình, sơ đồ đào phá đất đá toàn gương là lựa chọn phù hợp.
3.3 Phương pháp phá vỡ đất đá
Trong quá trình xây dựng đường hầm, việc phá vỡ đất đá là một công đoạn cực kỳ quan trọng để tạo ra không gian cho đường hầm Để thực hiện việc này, có thể áp dụng nhiều phương pháp khác nhau như cơ học, vật lý, khoan nổ mìn, cũng như sử dụng các máy móc chuyên dụng.
Dựa trên điều kiện địa chất, năng lực trang thiết bị và tình hình kinh tế của khu vực, phương pháp khoan nổ mìn được lựa chọn để phá vỡ đất đá Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng tạo ra khoảng trống và tiết diện tùy ý, thi công đơn giản và tạo cơ hội việc làm cho người lao động.
3.4 Lựa chọn thiết bị phục vụ thi công
Với chiều cao gương lò 7m và chiều rộng khai đào 6m, loại máy khoan phù hợp để bao quát toàn bộ gương là xe khoan Boomer 352.
Bảng 3.1 Các thông số của máy khoan BOOMER 352.
STT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị Số lượng
1 Đường kính lỗ khoan mm 45
2 Chiều sâu lỗ khoan mm 4640
3 Tổng công suất thiết bị kW 100
7 Vận tốc di chuyển tối đa
9 Diện tích mặt cắt ngang sử dụng m 2 8 ÷ 45
- Chiều cao: mm mm mm
MODEL HL770-9S Động cơ HYUNDAI CUMMINS QSL,6cyl
Trọng lượng hoạt động 22,500KG
Lực lật của gầu 20,760kg
Kiểu lốp(tiêu chuẩn) 26.5-25,20PR,L3
Chiều dài khi vận hành 8550
Chiều cao tổng thể khi nâng gầu 5870mm
3.4.3 Lựa chọn xe vận chuyển
Công tác vận chuyển đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất của máy xúc Để vận chuyển đất đá sau mỗi chu kỳ khoan nổ trong đường hầm, chúng tôi sử dụng ôtô tải tự đổ THACO FLD420, có các đặc tính kỹ thuật được trình bày trong bảng 9.
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của ô tô tự lật THACO FLD420
STT Các thông số của ô tô Đơn vị Số lượng
5 Công suất động cơ lớn nhất Ps 73
6 Trọng tải thiết kế kG 4200
7 Tốc độ di chuyển Km/h 40
8 Kiểu di chuyển Bánh lốp
3.4.4 Thiết bị bơm bê tông
Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật máy bơm 3090 C-E
ST T Đặc tính kĩ thuật Đơn vị Giá trị
- Kiểu lắp thứ hai m 3 /giờ 90
Số hành trình lớn nhất
4 Xi lanh vận chuyển bê tông mm 200 x 1397
5 Xi lanh thủy lực mm 114 x 1397
8 Đường kính ống chuyển bê tông mm 152
9 Áp suất hệ thống thủy lực chính Bar 284
10 Thể tích két dầu thủy lực lít 640
II Hệ dẫn động: Động cơ điện, 3 pha
III Hệ thống thủy lực
1 Lưu lượng bơm cm 3 /vòng 90
2 Động cơ thủy lực dẫn động cánh khuấy cm 3 /vòng 526
3 Lưu lượng bơm mạch thủy lực cánh khuấy cm 3 /vòng 12
Máy phun bê tông Alvia
Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật máy phun bê tông Aliva 500
STT Đặc tính kĩ thuật Đơn vị Thông số
6 Dung tích đầu thủy lực lít 150
7 Chiều cao thùng chứa mm 760
8 Áp suất thủy lực Bar 100
9 Áp suất bê tông đường ống Bar 50
10 Cỡ hạt cấp phối mm 30
11 Kích thước ống phun mm 50 - 60
THIẾT KẾ HỘ CHIẾU, TỔ CHỨC THI CÔNG KHOAN NỔ MÌN PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ
Tổng quan về phương pháp nổ mìn tạo biên
Phương pháp nổ mìn tạo biên là một kỹ thuật nổ mìn vi sai, chú trọng vào việc cắt ra đường biên theo thiết kế bằng cách giảm lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn biên Phương pháp này phân bố đều năng lượng nổ nhằm nâng cao hiệu quả đập vỡ đất đá và giảm chấn động cho khối đá xung quanh đường hầm Nổ mìn tạo biên có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau.
- Sử dụng lỗ khoan đường kính nhỏ, thỏi thuốc đường kính nhỏ, giảm khoảng cách giữa các lỗ mìn biên;
- Sử dụng lỗ khoan và thỏi thuốc thông thường, nạp phân đoạn mà không giảm khoảng cách giữa các lỗ biên;
- Sử dụng lỗ khoan và thỏi thuốc thông thường nạp cách quãng (nạp 1 lỗ bỏ 1 lỗ):
- Nổ hàng biên ngoài tạo khe trước.
- Hạn chế nổ lẹm, nổ thừa tiết diện;
- Giảm thiểu áp lực gây tơi rời khối đá, giảm chấn động gây biến dạng, nứt nẻ của đất đá xung quanh biên lò;
- Giảm lượng bê tông hoặc bê tông phun phải tăng thêm cho vỏ chống;
- Tạo hệ số cản khí động học (ma sát) không lớn khi không có vỏ chống:
- Tiết kiệm thời gian vào việc tẩy, cạy om;
- Có thể tăng tiến độ nổ trong khối đá ít cứng rắn;
- Giảm chi phí chống giữ chung:
- Hạn chế nguy hiểm do đá rơi.
- Tăng số lượng lỗ khoan trên chu vi và do vậy tăng chi phí khoan;
- Tăng chi phí thuốc nổ và kíp nổ;
- Nhiều khi phải dùng các loại thỏi thuốc nổ với đường kính khác nhau:
- Cần thiết phải khoan chính xác
- Tốn nhiều thời gian hơn.
Tính toán các thông số khoan nổ mìn
4.2.1 Lựa chọn thuốc nổ và phương tiện nổ
Lựa chọn thuốc nổ phù hợp là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả phá vỡ đất đá Thuốc nổ P113, sản xuất trong nước, có giá thành rẻ và khả năng cung ứng tốt Loại thuốc nổ này an toàn trong bảo quản và vận chuyển, không gây ô nhiễm môi trường, đồng thời sở hữu sức công phá mạnh mẽ.
Bảng 4.1 Đặc tính kĩ thuật thuốc nổ P113
STT Đặc tính kĩ thuật Đơn vị Số lượng
1 Khả năng công nổ; P cm³ 320 ÷ 330
2 Mật độ thuốc nổ; A g/cm³ 1,1 ÷ 1,25
3 Chiều dài thỏi thuốc; l1 mm 600
4 Đường kính thỏi thuốc, dt mm 25,32,38
8 Khoảng cách truyền nổ cm 6
10 Khả năng chịu nước - Rất tốt
11 Thời hạn bảo quản tháng 6
Bảng 4.2 Mật độ thuốc nổ tiêu chuẩn của thuốc nổ P113 Đường kính thời thuốc, mm 25 32 38
4.2.1.2 Phương tiện nổ a, Kíp nổ
Hiện nay, kíp vi sai phi điện được sử dụng phổ biến trong công tác phá vỡ đất đá để khai đào hầm, nhờ vào những ưu điểm như an toàn trong đấu ghép và thời gian vi sai chính xác Để kích nổ lượng thuốc nạp trong lỗ mìn, kíp nổ vi sai phi điện KVP8 là lựa chọn hàng đầu với số hiệu vi sai phù hợp.
Bảng 4.3 Thời gian vi sai tiêu chuẩn của kíp nổ vi sai phi điện KVP8
Kíp nổ vi sai phi điện có đặc tính kĩ thuật như sau:
Bảng 4.4 Đặc tính kỹ thuật của kíp KVP8
STT Đặc tính kĩ thuật Đơn vị Thông số
1 Đường kính ngoài của dây mm 3
2 Tốc độ dẫn nổ km/s 1,7÷2,0
4 Phương tiện tích nổ - Kíp nổ số 8 b, Dây nổ
Dây nổ sử dụng để đấu phép mạng nổ có tác dụng truyền nổ từ kíp nổ Ta sử dụng dây nổ POWERPLEX với đặc tính như bảng 4.5
Dây nổ được nối với kíp nổ thông qua hộp nối chùm với thời gian vi sai thể hiện thông qua màu sắc của kíp
Bảng 4.5 Thông số kĩ thuật dây nổ
STT Đặc tính kỹ thuật Đơn vị Thông số
1 Chất liệu - Màu vàng, phủ
3 Tốc độ truyền nổ Km/s 6,5÷7
4 Độ bền kéo tối thiểu kgF 90 c, Máy nổ mìn Để khởi nổ cho hệ thống, ta sử dụng máy nổ mìn KVP-1/100M Với đặc tính như bảng 4.6.
4.2.2 Tính toán thông số khoan nổ mìn
4.2.2.1 Đường kính lỗ khoan Đường kính lỗ khoan phụ thuộc nhiều vào đường kính thỏi thuốc nổ sử dụng, khả năng dễ nạp thuốc, năng lực máy khoan… Tỉ số dlk/dth có ảnh hưởng tới mật độ nạp thuốc nổ và ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả nổ.
Theo kinh nghiệm: dlk = dth + (4÷8) mm Vậy với đường kính thỏi thuốc lựa chọn 38mm và năng lực của máy khoan ta chọn dlk = 45mm.
4.2.2.2 Xác định chiều sâu lỗ khoan
Chiều sâu lỗ mìn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ đào hầm và chi phí nhân công trong các công việc đào chống hầm Việc xác định chiều sâu lỗ mìn hợp lý không chỉ giúp tăng tốc độ đào hầm mà còn nâng cao năng suất lao động và giảm giá thành xây dựng mỗi mét hầm Chiều sâu lỗ khoan trung bình được lựa chọn dựa trên yêu cầu về tốc độ đào.
V - Tốc độ đào, m/tháng Tự chọn V = 80 m/tháng;
Tck - Thời gian một chu kỳ dự kiến, h Ước tính Tck giờ;
TN - Số thời gian làm việc trong ngày,h TN = 24 giờ;
N - Số ngày làm việc trong một tháng; chọn N = 26 ngày; η - Hệ số sử dụng lỗ mìn Chọn η = 0,85.
Vậy chọn chiều sâu lỗ khoan trung bình là 2,4 m.
Vậy chiều dài lỗ mìn của các nhóm đột phá, phá, tạo biên, tạo nền được chọn như sau:
- Nhóm lỗ mìn rạch: Khoan thẳng môt góc 90 0 và dài hơn lỗ khoan trung bình 100 ÷ 300 mm => Lr = Llk + 0,2 = 2,6 (m)
- Nhóm lỗ mìn phá: Khoan thẳng một góc 90 0 và có chiều dài bằng chiều sâu lỗ khoan trung bình => Lp = 2,4 (m).
- Nhóm lỗ mìn tạo nền: Khoan nghiêng ra ngoài công trình một góc 85 0 và có chiều dài bằng
Nhóm lỗ mìn tạo biên yêu cầu khoan nghiêng ra ngoài công trình với góc 85 độ và chiều dài bằng Lb Để xác định chiều dài bu lỗ khoan, chúng ta cần thực hiện các tính toán cụ thể.
Tính toán lượng thuốc nổ đơn vị
Lượng thuốc nổ đơn vị, hay chỉ tiêu thuốc nổ, là lượng thuốc nổ cần thiết để phá vỡ một mét khối đá nguyên khối Để tính toán chỉ tiêu này, người ta có thể dựa vào số liệu thực tế từ quá trình thi công các đường lò trong mỏ, các công thức thực nghiệm, hoặc kinh nghiệm từ các tác giả nước ngoài Nhiều tác giả đã đề xuất các công thức tính toán chỉ tiêu thuốc nổ, và trong trường hợp tổng quát, chỉ tiêu này là hàm số của nhiều biến số như q = .(q1, fc, Sđ, v, e, l, db…).
Theo giáo sư N M Pocrovxki, chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị trong thi công các công trình ngầm được tính bằng công thức thực nghiệm q = v q1 fc e kd kg/m³ Trong đó, q1 là chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn, phụ thuộc vào hệ số kiên cố (f) của đá, với f = 6.
Bảng 4.6 Chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn f 15 - 29 10 - 15 7 - 8 4 - 6 2 - 3 2 q1 kg/m 3 1,2-1,5 1-1,1 0,7-0,8 0,4-0,6 0,2-0,3 0,15
Trong quá trình phân tích cấu trúc của đá trong gương hầm, chúng ta xác định hệ số q1 = 0,6 fc, phản ánh ảnh hưởng của đá đến cấu trúc Đối với đá có hệ số kiên cố trung bình f = 6 và có khả năng nứt nẻ, hệ số fc được điều chỉnh thành 1,4.
Bảng 4.7: Hệ số cấu trúc của khối đá f c xác định theo thực nghiệm
TT Đặc tính của đất đá f c
1 Đá dẻo,đàn hồi và có lỗ rỗng 2,0
2 Lớp đá,vỉa khoáng sản có thế nằm không đều,có đứt gãy và nứt nẻ nhỏ 1,4
3 Đá bị phân lớp, có độ bền thay đổi và mặt tạo vuông góc với hướng của lỗ khoan 1,3
4 Đá có cấu tạo dạng khối dòn 1,1
5 Đá phân lớp nhỏ, không có độ chặt xít 0,8 e – Hệ số xét đến sức công nổ được tính bằng công thức: e 380 P
380cm 3 : Là sức công nổ thuốc nổ tiêu chuẩn (Dinamit 62%) để so sánh
P – Sức công nổ của thuốc nổ sử dụng, p = 320÷330 cm 3 e 380 330 = 1, 15 v – Hệ số sức cản với diện tích gương Sđ 18m 2 thì V = 1,21,5
Để tính toán chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn q, ta chọn v = 1,4 và hệ số kd = 1,0 với d0 = 38mm Áp dụng công thức, ta có q = 1,4 * 0,6 * 1,4 * 1,15 * 1 = 1,35 kg/m³ Tùy thuộc vào kết quả nổ cụ thể, cần điều chỉnh chỉ tiêu này: nếu đá nổ ra quá vụn và hệ số thừa tiết diện lớn, ta có thể giảm chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị; ngược lại, nếu đá nổ ra có kích thước lớn và hệ số sử dụng lỗ mìn thấp, ta nên tăng chỉ tiêu cho phù hợp.
Tính lượng thuốc nạp trung bình trên một mét chiều dài lỗ mìn
Theo công thức : F = 0,785.db 2..ab.kn (kg/m)
F – Lượng thuôc nạp trung bình trên 1 mét chiều dài lỗ mìn db – Đường kính bao thuốc db= 0,038 m
– Mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc = 1,25 g/cm 3 = 1250 kg/m 3 ab – Hệ số nạp thuốc (theo bảng ) ta chọn ab = 0,6;
Bảng 4.8 hệ số nạp thuốc a theo f và đường kính bao
STT Đường kính bao thuốc nổ, mm
Giá trị hệ số nạp thuốc a khi giá trị hệ số kiên cố f
2 45 - 0,35 0,45 0,46 0,5 kn_ Hệ số nén chặt thỏi thuốc trong lỗ mìn Với thuốc nổ dẻo hoặc nhũ tương (P113) thì kn = 0,9
Thay số vào công thức trên ta có :
Tính toán hộ chiếu khoan nổ mìn
Theo công dụng các lỗ mìn trên gương được phân làm 4 nhóm:
Nhóm I là các lỗ mìn đột phá, nhóm II là các lỗ mìn phá phụ và tạo nền, nhóm III là nhóm các lỗ mìn tạo biên, nhóm IV là các lỗ mìn trống
Tổng số lỗ mìn trên gương được tính theo N M Pocrovski
Nđp : Là các lỗ mìn đột phá
Np : Là các lỗ mìn phá - nền
Nb : Là các lỗ mìn tạo biên a.Số lỗ mìn biên
Số lỗ mìn tạo biên được bố trí để cắt đất đá theo đường biên thiết kế, với yêu cầu lỗ mìn biên nhỏ hơn so với lỗ mìn phá nhằm tạo biên đường hầm nhăn và hạn chế phá huỷ khối đá ngoài biên hầm thiết kế Khoảng cách giữa các lỗ khoan biên là 0,55m và đường cản ngắn nhất là 0,6m, được chọn theo bảng quy định.
Bảng 4.9 : Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên
Các thông số Hệ số kiên cố của đất đá f
Tổng số lỗ mìn biên được tính theo công thức :
Trong đó: P: Chu vi đường biên bố trí nhóm biên
P = (m) a- Khoảng cách từ lỗ mìn biên tới biên đào của đường hầm; a=0,2m Thay số ta được:
P = (m) lỗ Vậy ta chọn 30 lỗ.
Khoảng cách thực tế của các lỗ mìn biên là : bb / P
N ' b −1 = = 0,54 m b Tổng số lỗ mìn phá, đột phá và nền
Sđ : Diện tích tiết diện ngang khi đào của đường hầm (Sd5,96m 2 );
Lượng thuốc nổ nạp trung bình trên mỗi mét dài lỗ mìn biên phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá gương lò, và có thể được lựa chọn theo bảng hướng dẫn cụ thể.
Bảng 4.10 Bảng chọn giá trị b
TT Chủng loại đất đá Granit Cát kết Đá phiến sét
1 Hệ số kiên cố của đất đá, 12 14 8 10 4 6
+ Đoạn hầm đào qua đá phiến sét có f = 6 nên theo bảng trên ta chọn γ b =
0,3; q - lượng thuốc nổ đơn vị, q = 1,35 kG/m 3 ; γ F - chi phí thuốc nổ trung bình trên một mét dài nhóm lỗ mìn phá γ F
Vậy tổng số lỗ mìn trên gương Nt= Nr,f + Nb= 52+30 lỗ.
Số lỗ mìn nền được xác định bằng công thức :
Trong đó a-là khoảng cách lỗ mìn biên đến công trình, a=0,2m; bn -là khoảng cách giữa các lỗ mìn nền, lấy bn=0,55m.
Vậy chọn số lỗ mìn nền là Nn lỗ.
Chúng tôi đã chọn sơ đồ kết hợp lỗ khoan trống không nạp thuốc với nhóm các lỗ mìn tạo rạch, trong đó số lỗ mìn được chọn là Nr = 8 Do đó, số lỗ mìn trong nhóm phá sẽ được xác định dựa trên lựa chọn này.
Nf = NG - Nb - Nn - Nr= 82 - 30 - 10 - 8 = 34 (lỗ).
4.4.1 Lượng thuốc nổ chi phí cho một lần nổ.
Dựa trên chiều sâu lỗ mìn đã được xác định và diện tích gương cần nổ, chúng ta có thể tính toán lượng thuốc nổ cần thiết và chi phí cho mỗi chu kỳ khoan nổ.
Chi phí thuốc nổ cho một lần nổ:
Trong đó: q – chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, q = 1,35 (kg/m 3 )
Sdt – diện tích tiết diện gương đào bậc trên, Sd = 35,96m 2
Lm – chiều sâu lỗ mìn, ta chọn Lm = 2,4 m
Thay số vào ta được: Qt =1,35.35,96.2,4 = 117 (kg)
Lượng thuốc nổ trung bình cho 1 lỗ khoan là: kg/lỗ
Tính toán các thông số cho lỗ mìn nhóm tạo rạch:
- Số lượng thuốc nổ sử dụng cho lỗ mìn tạo rạch là:
Nr - số lỗ mìn tạo rạch, 8 lỗ; qr - lượng nạp thuốc nổ trong 1 lỗ mìn tạo rạch.
Trong nổ mìn tạo biên theo kinh nghiệm lượng nạp trong lỗ tạo rạch lấy tăng
10 – 15% so với qtb Ta lấy 12% có: qr = qtb + 0,15.qtb = 1,46 + 0,12.1,46= 1,64 (kG/lỗ)
Để xác định số thỏi thuốc cần sử dụng cho một lỗ mìn tạo rạch, với mỗi thỏi thuốc P113 có đường kính 38mm và chiều dài 15cm, trọng lượng 0,2kg, ta cần tính toán số thỏi cần thiết Kết quả cho thấy cần sử dụng 8 thỏi thuốc.
Nhóm lỗ mìn nổ đầu tiên đóng vai trò quan trọng trong việc tạo mặt thoáng cho các nhóm lỗ mìn tiếp theo Lượng thuốc nổ thực tế cần sử dụng trong giai đoạn này là rất cần thiết.
Chiều dài bua mìn lbr = lr - nt 0,15 = 2,4 - 8.0,15 = 1,2 (m).
Tính toán các thông số cho lỗ mìn nhóm phá và nền(đặc tính như nhau):
Theo phương pháp nổ mìn tạo biên thì lỗ mìn phá có lượng nạp ≤ qtb = 1,46 kg/lỗ qf,n = 1,4 kg/lỗ
Số thỏi thuốc cần dùng cho một lỗ mìn phá hoặc nền là: thỏi Vậy chọn 7 thỏi thuốc
Lượng thuốc nổ tổng cộng sử dụng cho lỗ mìn phá và nền là:
Qf,r= 0,2.7 (10+34) = 61,6 (kg) Chiều dài bua mìn của nhóm các lỗ khoan này là:
Để tính toán các thông số cho lỗ mìn nhóm tạo biên, ta có qb = g o lb = 0,3.2,4 = 0,72 kg/lỗ Hao phí thuốc nổ trên 1 mét dài lỗ mìn biên phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá, với f = 6, thì go = 0,3.
Số thỏi thuốc cần dùng cho một lỗ mìn biên là:
= 3,6 thỏi Vậy nt chọn 4 thỏi.
Lượng thuốc nổ tổng cộng sử dụng cho lỗ mìn biên là:
Trong phương pháp nổ mìn tạo biên, lỗ mìn biên được nạp bằng phân đoạn không khí Chúng ta lựa chọn 2 đoạn không khí, mỗi đoạn có chiều dài 20cm.
Chúng tôi sử dụng thỏi thuốc có đường kính 32mm, vì theo kinh nghiệm, đường kính thỏi thuốc nạp trong các lỗ mìn biên không nên vượt quá 32mm Đường kính lỗ mìn trong các lỗ khoan biên thường lớn hơn thỏi thuốc từ 12 đến 16mm, nhằm giảm tác động phá đá, hạn chế ảnh hưởng đến khối đá ngoài công trình, từ đó giảm thiểu sự nứt nẻ Do đó, chiều dài bua mìn của nhóm các lỗ khoan này được xác định cụ thể.
Lbb = lb - nt 0,2 - 2.0,2 = 2,4 - 4.0,2 - 2.0,2 =1,2 (m) Lượng thuốc nổ tổng cộng thực tế sử dụng trong một chu kỳ khoan nổ là:
Bố trí các lỗ mìn trên gương
Để đảm bảo biên công trình sau khi nổ gần giống như thiết kế, các lỗ mìn tạo biên cần được khoan nghiêng 87 độ, với miệng lỗ cách biên thiết kế khoảng 20cm Nhóm lỗ mìn phía trong phải tránh ảnh hưởng đến nhóm lỗ mìn tạo biên, do đó cần tăng khoảng cách giữa hàng lỗ biên và hàng lỗ khoan phía trong, gọi là Wb Các lỗ khoan phá cũng cần được bố trí hợp lý về khoảng cách để phân bổ đều khối lượng thuốc trong các lỗ khoan.
∎ Thiết kế nhóm lỗ mìn đột phá:
Nhóm lỗ mìn này đóng vai trò quan trọng trong quá trình nổ mìn, với nhiệm vụ nổ đầu tiên để tạo ra mặt thoáng tự do cho các nhóm lỗ mìn tiếp theo Khi hàng lỗ mìn đột phá nổ đạt yêu cầu, lượng thuốc nổ cần thiết cho các nhóm lỗ mìn phá sẽ giảm, giúp tiết kiệm vật liệu và rút ngắn thời gian nạp thuốc Bố trí các lỗ khoan theo dạng đột phá song song với vòng đồng tâm và lỗ khoan lớn không nạp thuốc giúp tạo thêm mặt thoáng và giảm đường cản, nâng cao hiệu quả nổ mìn Đường kính lỗ khoan được chọn là f 2mm.
Khoảng cách từ tâm lỗ khoan lớn tới tâm lỗ mìn đột phá của ô nổ thứ nhất a và khoảng cách giữa các lỗ khoan của vòng 1 là:
Khoảng cách từ tâm lỗ khoan trống tới tâm lỗ mìn đột phá của ô nổ thứ nhất: a = 1,5 ∅=1,5.102 = 153mm Chọn a = 150mmKhoảng cách giữa các lỗ khoan:
W1= a.√ 2= 150.√ 2= 210 mm + Vòng đột phá thứ hai Đường kháng: B1 = W1 = 210 mm
Khoảng cách giữa các lỗ khoan:
+ Vòng đột phá thứ ba. Đường kháng: B2 = W2= 440mm
Khoảng cách giữa các lỗ khoan: W3=1,5.W2.√ 2=1,5.440.√ 2= 930mm
Để tối ưu hóa thiết kế nhóm lỗ mìn phá, việc xác định khoảng cách hợp lý giữa các lỗ mìn và giữa lỗ mìn phá với lỗ mìn biên là rất quan trọng Điều này giúp đảm bảo bố trí hiệu quả và an toàn cho toàn bộ khu vực khai thác.
Số lỗ mìn tạo biên được bố trí để cắt đất đá theo đường biên thiết kế Đối với gương tiến trước, chỉ cần bố trí một hàng lỗ mìn biên ở phía biên hầm, với khoảng cách giữa các lỗ khoan biên phụ thuộc vào hệ số kiên cố f theo bảng quy định.
Bảng 4.11 Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên b b
Các thông số Hệ số kiên cố của đất đá, f
Do hệ số kiên cố của đất đá f= 6 do vậy khoảng cách giữa các lỗ mìn biên bb = 60 cm.
Bảng 4.12 Bảng chỉ tiêu khoan lỗ mình thi công
STT Chỉ tiêu Đơn vị Số lượng
1 Hệ số kiên cố của đá - 6
4 Đường kính lỗ khoan mm 45
5 Số lượng lỗ mìn lỗ 82
6 Hệ số sử dụng lỗ mìn - 0,85
7 Hệ số thừa tiết diện, μ - 1,05
9 Chiều sâu lỗ khoan trung bình, Ltk m 2,1
10 Lượng thuốc nổ trong một chu kỳ kg 82
11 Thiết bị khoan lỗ mìn BOOMER-352 1
13 Chỉ tiêu thuốc nổ kg/m 3 1,55
Tổ chức công tác khoan nổ mìn
4.6.1 Công tác khoan lỗ mìn
Đường hầm và gương thi công được xác định vị trí bằng máy laze, trong khi các lỗ mìn được đánh dấu bằng sơn phản quang Sau khi hoàn tất việc đánh dấu, quá trình khoan dẫn hướng sẽ được tiến hành Việc khoan các lỗ dẫn hướng cần phải được thực hiện cẩn thận và chính xác để đảm bảo định hướng cho các lỗ khoan tiếp theo.
Khi sử dụng xe khoan tự hành Boomer 352 với hai cần khoan, việc bố trí thứ tự các lỗ khoan trên gương là rất quan trọng Điều này giúp tránh va chạm giữa các cần khoan và đảm bảo hiệu quả công việc, đồng thời hạn chế ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình khoan.
Các công tác nạp thuốc nổ cần được thực hiện chính xác theo hộ chiếu khoan nổ mìn Việc nạp các lỗ phân đoạn sẽ yêu cầu buộc các thỏi thuốc vào thanh tre theo thiết kế, sau đó đẩy chúng vào vị trí đúng như quy định trong hộ chiếu.
- Kíp nổ vi sai phi điện được đầu vào thỏi thuốc đầu tiên được đẩy vào lỗ khoan.
Sau khi nạp thuốc xong, ta tiến hành đấu ghép mạng nổ Sử dụng sơ đồ đấu nối tiếp và cục đấu ghép như hình dưới đây:
Hình 4.1 Sơ đồ đấu nối tiếp
4.4.4 Biện pháp an toàn khi nổ mìn
- Công tác khoan nổ mìn phải được tiến hành theo đúng hộ chiếu đã phê duyệt;
- Chỉ có những người có trách nhiệm và có chứng chỉ nổ mìn mới được phép tham gia nổ mìn;
Trước khi tiến hành nạp mìn, cần phải có tín hiệu báo hiệu rõ ràng và bố trí nhân viên canh gác tại các lối vào khu vực nạp mìn Đồng thời, thiết bị cũng phải được di chuyển đến vị trí an toàn để đảm bảo an toàn cho mọi người.
- Trước khi nổ mìn phải đảm bảo tất cả mọi người đã ở nơi trú ẩn an toàn;
- Sau khi nổ mìn, phải thông gió 30 phút Đội trưởng và chỉ huy nổ mìn vào kiểm tra an Toàn gương và xử lý mìn câm (nếu có);
- Quá trình khoan nổ mìn phải tuân thủ theo đúng quy phạm quy định an toàn về công tác khoan nổ mìn hầm hiện hành;
- Các hộ chiếu nổ mìn trên là những hỗ chiếu mẫu (điển hình);
Trong quá trình thi công, hộ chiếu khoan nổ mìn sẽ được điều chỉnh theo từng gương nổ bởi người có thẩm quyền được quy định của nhà thầu, tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể.
CÁC CÔNG TÁC PHỤC VỤ THI CÔNG
Thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn
5.1.1 Lựa chọn sơ đồ thông gió
Trong thi công đường hầm, việc đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho công nhân là rất quan trọng Để giảm thiểu khí độc và bụi phát sinh từ nổ mìn, chúng ta sử dụng sơ đồ thông gió đẩy Để rút ngắn thời gian thông gió sau khi nổ mìn, thiết bị tạo màn chắn bằng nước hoặc sương được đặt cách gương từ 15 đến 20 mét.
Sơ đồ thông gió này có ưu điểm nổi bật là hướng chuyển động của bụi bẩn đồng nhất với hướng khuếch tán của khí độc hại, cho phép sử dụng ống gió mềm, từ đó tiết kiệm chi phí và thích hợp cho các đường lò ngắn.
5.1.2 Tính toán các thông số
Khoảng cách ống gió đến gương công trình được tính bằng: Đường kính ống gió lấy do = 1200 mm.
- Ta có thể tính toán lượng gió đưa vào gương theo bốn điều kiện dưới đây:
+ Theo số người làm việc lớn nhất;
+ Theo lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất;
+ Theo công suất theo động cơ Diesel;
+ Theo tốc độ gió tối thiểu.
Do đường hầm được đào trong đá, nên không xuất hiện khí mêtan, từ đó loại trừ việc tính toán lượng gió dựa trên điều kiện lượng khí mêtan thoát ra.
5.1.2.1 Lượng gió cần thiết đưa vào gương a, Theo số người làm việc lớn nhất
6 - Định mức không khí tối thiểu cho một công nhân làm việc; n - Số người làm việc đông nhất trên gương, dự kiến là 20 người; k - Hệ số dự trữ gió, k = 1,5.
=> b, Theo lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất
Với sơ đồ thông gió đẩy, lượng gió được tính theo công thức V.N.Voronhin như sau:
Diện tích khai đào hầm là Sd = 35,96m², với thời gian thông gió tích cực t = 30 phút Lượng thuốc nổ cần thiết để phá vỡ 1 m² đường hầm được ký hiệu là qtn, và chiều dài đường hầm cần thông gió là l = 160 m Tất cả các thông số trên đều được áp dụng theo điều kiện động cơ Diesel hoạt động.
Theo tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp và quy định an toàn, lượng khí sạch tối thiểu cần thiết là 6,5 m³/phút cho mỗi kW động cơ Diesel và 7,8 m³/phút cho động cơ xăng.
Trong đó: nđc - Tổng động cơ xăng và Diesel hoạt động, nđc = Pxúc + Pô tô;
Pxúc - Công suất hoạt động của máy xúc, Pxúc = 160 kW;
Pô tô - Công suất hoạt động của xe ô tô vận tải, Pô tô = 140 kW.
=> Qđc = 6,5.(160+140) = 1950 (m 3 /phút) d, Kiểm tra theo tốc độ gió tối thiểu
Vmin - Tốc độ gió tối thiểu trong đường hầm, Vmin = 0,3 (m/s);
Sđ - Diện tích khai đào đường hầm, Sđ = 35,96(m 2 ).
- Lượng gió lớn nhất đưa vào gương lấy giá trị lớn nhất trong các giá trị trên:
Q = max{Qng,Qtn,Qđc,QVtt} = max{180;362,5;1950;647,28}
Thỏa mãn điều kiện: Vmin = 0,3 < Vg < Vmax = 4 m/s nên lượng gió đưa vào gương thỏa mãn điều kiện làm việc của đường hầm.
5.1.2.2 Năng suất và hạ áp của quạt
Khi thi công trong đường hầm, việc lựa chọn quạt và ống gió cần dựa vào nhiều yếu tố quan trọng như lượng gió yêu cầu, sơ đồ thông gió đã được xác định, và loại quạt có sẵn Một trong những yếu tố then chốt là năng suất quạt, quyết định hiệu quả thông gió và đảm bảo an toàn cho công trình.
Qq = ρ.Qmax (m 3 /phút) Trong đó: ρ - Hệ số tổn thất phụ thuộc chất liệu ống gió ρ = 1,43;
Qmax - Lưu lượng gió đưa vào gương, Qmax = 1950 (m 3 /phút).
=> Qq = 1,43.1950 = 2788,5 (m 3 /phút) b, Hạ áp của quạt
Hạ áp của quạt được tính bằng công thức:
Hq = Ht + Hđ (mmH2O)Trong đó:
Ht - Giá trị hạ áp tĩnh, Ht = ρ.R.Q 2 ;
Với: R - Sức cản khí động lực học của đường ống,R= 0,075;
Hđ - Hạ áp động của quạt,
- Trọng lượng riêng của không khí, =1,2 (kg/m 3 );
V - Vận tốc gió thoát ra khỏi ống, ; g - Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s 2 ).
=> Hạ áp của quạt là Hq = 164,5 (mmH2O)
Từ công suất, lưu lượng và hạ áp ta lựa chọn quạt gió PXE - 7 với các thông số kĩ thuật sau:
Bảng 5.1 Đặc tính kĩ thuật quạt gió PXE - 7
STT Đặc tính kĩ thuật Đơn vị Số lượng
2 Tốc độ vòng quay vòng/phút 2975
3 Đường kính ống gió mm 1200
Ta nhận thấy, hạ áp của quạt đáp ứng được yêu cầu thông gió của đường hầm nên không cần ghép quạt.
5.1.3 Đưa gương về trạng thái an toàn
* Sau thời gian thông gió tích cực (25 ÷ 30 phút) Ta tiến hành đưa vào trạng thái an toàn Bao gồm các công việc:
- Cậy đá om ở nóc, hông, gương công trình;
- Phát hiện và xử lý mìn câm (nếu có);
- Sửa chữa ống gó, ống cấp khí nén, dây điện,…;
- Dọn nền, giải phóng nền đường.
* Những người đưa gương về trạng thái an toàn
- Tổ trưởng tổ sản xuất;
- Thợ nổ mìn và 1 ÷ 2 công nhân bậc cao.
Vận chuyển và xúc bốc đất đá
5.2.1 Thiết bị xúc bốc và vận chuyển Đã trình bày tại mục 3.4.
5.2.2 Tổ chức xúc bốc - vận tải
Với các thiết bị, phương tiện đã lựa chọn, công tác xúc bốc và vận tải được tiến hành theo sơ đồ dưới đây.
5.2.3 Năng suất xúc bốc - vận tải
Khối lượng đất đá nổ ra sau một chu kỳ nổ mìn:
Sđ - Diện tích gương đào của hầm, m 2 Sđ = 35,96 m 2 ;
Llk - Chiều sâu lỗ khoan trung bình, Llk = 2,4 m; η - Hệ số sử dụng lỗ mìn, η = 0,85; μ - Hệ số thừa tiết diện μ = 1,05;
Ko - Hệ số nở rời của đá, Ko = 1,8.
=> V = 35,96.2,4.0,85.1,05.1,8 = 138,65 (m 3 ) Năng suất kĩ thuật của tổ hợp máy xúc, vận chuyển:
Vg - Thể tích gầu xúc, Vg = 4,3 m 3 ;
- Hệ số chất đầy gầu, = 0,9; n - Số gầu xúc đầy một xe, n = 3 gầu;
Tch - Thời gian chờ trao đổi xe, Tch = 1 phút;
Tx - Thời gian một chu kỳ của máy móc, Tx = Tx1 + Tx2 + Tx3 + Tx4
Tx1 - Thời gian máy xúc đi từ vị trí đổ tới gương, Tx1 = 1 phút;
Tx2 - Thời gian máy xúc xúc đầy gầu, Tx2 = 0,5 phút;
Tx3 - Thời gian máy xúc di chuyển tới vị trí đổ tải, Tx3 = 1 phút;
Tx4 - Thời gian máy xúc đổ tải vào ô tô, Tx4 = 0,5 phút.
Năng suất thực tế của tổ hợp với hệ số kể tới khả năng làm việc thực tế k 0,8
- Số chuyến xe cần thiết để chở hết đất đá nổ ra một chu kỳ:
- Số xe phải chở trong một ca vận chuyển:
Tca - Thời gian một ca làm việc, Tca = 480 phút;
Tnc - Thời gian nghỉ do nhu cầu cá nhân, Tnc = 15 phút;
Tck - Thời gian chuẩn bị, kết thúc ca làm việc, Tck = 30 phút;
Tchuyến - Thời gian một chuyến xe tham gia quá trình vận tải,
Tổng thời gian chuyến đi được tính bằng công thức Tchuyến = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 (phút) Trong đó, t1 là thời gian ô tô di chuyển từ bãi thải đến cửa hầm, với t1 = 1,5 phút; t2 là thời gian ô tô từ cửa hầm đến vị trí quay đầu, t2 = 1,5 phút; và t3 là thời gian quay đầu và lùi vào vị trí nhận tải, t3 = 1,5 phút.
Vô tô - Dung tích thùng xe, Vô tô = 12,5 m 3 ;
Kô tô - Hệ số chất đầy, Kô tô = 0,9;
Tx - Thời gian một chu kỳ máy xúc, Tx = 2 phút;
Vg - Dung tích gầu xúc, Vg = 4,3 m 3 ;
Hệ số chất đầy gầu được xác định là 0,9 Thời gian ô tô có tải di chuyển trong hầm là 2 phút (t5), trong khi thời gian từ cửa hầm tới bãi thải là 2,5 phút (t6) Cuối cùng, thời gian dỡ tải là 1 phút (t7).
=> Ta bố trí 2 xe mỗi xe 10 chuyến.
- Thời gian vận chuyển hết khối lượng đất đá của 1 xe một chu kỳ nổ mìn là:
Để tối ưu hóa việc xử lý sự cố và thuận lợi cho công tác tính toán, chúng ta quyết định bố trí 2 xe và chọn thời gian xúc bốc là 3 giờ.
Công tác thoát nước
Đường hầm dài 200 m được đào trong đất đá cứng với độ dốc 3‰, cho phép thoát nước tự nhiên trong quá trình thi công Lưu lượng nước chảy vào hầm là 10 m³/ngày-đêm, vì vậy sẽ bố trí hai rãnh thoát nước ở hai bên hầm Do đặc điểm của đá trung bình, không cần gia cố, nhưng có thể phun lớp bê tông mỏng vào bên trong rãnh để tạo bề mặt nhẵn, giúp thoát nước nhanh chóng và liên tục Ngoài ra, các rãnh nước cần có nắp đậy để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị thi công trong hầm.
Công tác chiếu sáng
Để đảm bảo an toàn trong lao động và năng suất lao động trong đường hầm thì công tác chiếu sáng tương đối quan trọng.
Chúng tôi lắp đặt 4 đèn pha công suất 500W với điện áp 220V để chiếu sáng tại gương, đảm bảo đủ ánh sáng cho người và thiết bị làm việc an toàn Dọc theo đường hầm thi công, các bóng đèn công suất 40W với điện áp 220V được bố trí cách nhau từ 10 đến 15 mét.
5.5 Công tác cấp điện Để đảm bảo thi công không bị gián đoạn do mất điện ta cần bố trí máy biến áp, máy phát điện bên ngoài để cung cấp điện cho cả dự án Trong đường hầm bố trí dây điện theo quy phạm an toàn.
Công tác thông tin liên lạc
Để đảm bảo liên lạc hiệu quả giữa bên trong và bên ngoài đường hầm, cần thiết phải lắp đặt một trạm thông tin tại vị trí giữa đường hầm Các tín hiệu âm thanh và ánh sáng phải được quy định rõ ràng và thống nhất.
Công tác trắc địa
Đây là công tác quan trọng đảm bảo cho đường hầm đào đúng tuyến đã thiết kế, đánh dấu các lỗ khoan, quan trắc biến dạng trên đường hầm.
Công tác lắp đặt dây cáp
Các đường ống, dây cáp và thiết bị điện trong hầm cần được bố trí gọn gàng và an toàn để bảo vệ người và thiết bị Đường dây được cố định bằng các móc treo, được lắp đặt ở vị trí trên cùng của ranh giới giữa tường và vòm Khoảng cách giữa các móc treo nên là 2m, với chiều cao tầm 3m để đảm bảo an toàn và thuận tiện trong quá trình sử dụng.
THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG TẠM
Thi công kết cấu vì neo
Lỗ khoan cắm neo được thực hiện bằng máy khoan Boomer 352, sau đó cần rửa sạch bằng nước hoặc khí nén trước khi lắp đặt neo Toàn bộ lỗ khoan sẽ được bơm đầy vữa xi măng, và thanh neo sẽ được đưa vào bằng máy khoan Khoảng 2 giờ sau khi lắp đặt, tiến hành kéo neo để tạo ứng suất trước cho neo.
Việc thi công neo gồm các công việc được tiến hành theo trình tự sau:
- Xác định vị trí lỗ khoan neo bằng các thiết bị khảo sát, đánh dấu vị trí bằng sơn sáng màu hoặc sơn khô nhanh.
- Khoan các lỗ lắp đặt neo bằng máy khoan neo Boomer 352, lưu ý rằng neo phải được cắm vuông góc với bề mặt biên hầm.
- Bơm vữa vào phía trong các lỗ khoan bằng máy bơm ép vữa.
- Lắp đặt thanh cốt neo vào trong các lỗ khoan.
- Tạo ứng lực trước, xiết chặt thanh neo cùng với tấm đệm, đai ốc… b, Một số lưu ý khi thi công vì neo
Sau khi hoàn thành thi công, việc kiểm tra định kỳ các neo là rất quan trọng để phát hiện những neo không đạt tiêu chuẩn Nếu phát hiện neo không đủ chất lượng, cần phải xử lý ngay bằng cách xiết chặt hoặc bổ sung thêm neo để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.
Sau khi hoàn tất quá trình khoan, các lỗ khoan cần được thổi rửa sạch sẽ để đảm bảo thuận lợi cho việc bơm ép vữa xi măng Nếu chưa thể lắp neo ngay, cần phải nút kín các lỗ neo vừa khoan để tránh tình trạng ô nhiễm hoặc mất hiệu quả trong quá trình thi công.
- Việc bơm ép vữa chỉ ngừng lại khi thấy có vữa tràn ra ngoài lỗ khoan
- Sau khi đảm bảo không có sự biến dạng thêm nữa thì ta tiến hành cắt bỏ đầu neo thừa ra ngoài đường hầm. c, Thời gian lắp đặt neo
Tùy thuộc vào số lượng neo cần lắp dựng trong một chu kỳ tiến gương mà ta có thể sử dụng 1 hoặc 2 cần khoan của máy khoan.
* Thời gian khoan 1 lỗ neo được xác định như sau:
Trong đó: ln - Chiều sâu lỗ khoan cắm neo, ln = 1,6 m; tcl - Thời gian chuyển lỗ khoan, tcl = 5 phút.
* Thời gian khoan lỗ cắm neo một chu kỳ:
Tkn - Thời gian khoan lỗ cắm neo một chu kỳ, phút;
N - Số neo thi công trong một chu kỳ,
Nn - Số neo trong 1 vòng chống, Nn = 10 neo;
Llk - Chiều sâu lỗ khoan trung bình, Llk = 2,4 m. bn - Bước neo theo chiều dọc đường hầm, bn = 1,37 m.
N - Số neo thi công trong một chu kỳ, N = 18 neo; tcn - Thời gian cắm neo theo định mức, tcn = 5 phút.
Vậy thời gian khoan cắm neo cho một chu kỳ là:
Tkcn = Tkn + Tcn = 108+90= 198phút ≈ 3,3 giờ; Để thuận tiện cho quá trình tính toán và xử lý sự cố ta chọn Tkcn = 3,5 giờ.
Thi công vỏ bê tông phun
Máy phun bê tông Aliva 500 được sử dụng với các thông số kỹ thuật đã được lựa chọn Phương pháp phun bê tông chủ yếu áp dụng là phun ướt, mang lại hiệu quả cao trong các công trình xây dựng.
Sử dụng tay thủy lực để phun bê tông ở các vị trí cao trên nóc đường hầm là một phương pháp hiệu quả Để đảm bảo an toàn và độ chính xác, có thể dựng giàn giáo tạm cố định hoặc sử dụng xe cẩu với giá đỡ Trình tự phun bê tông cần được thực hiện theo quy định để đạt được chất lượng tốt nhất.
- Bề mặt khối đá được rửa sạch bằng nước và khí nén để đảm bảo sự liên kết giữa bê tông phun và khối đá;
- Bắt đầu phun từ phía dưới lên trên nóc Góc giữ bề mặt cần phun và vòi phun phải vuông góc để tránh bê tông phun bắn ngược lại;
- Với chiều dày bê tông phun 50 mm thì cần phun 2 lượt để tránh hiện tượng bê tông chưa kịp ninh kết đã bị trượt;
- Các loại phụ gia được thêm vào ở đầu vòi phun với tỷ lệ đã được tính toán. b, Biện pháp an toàn khi phun
- Tuân thủ quy phạm an toàn khi thi công đường hầm;
- Người không có nhiệm vụ phải ra khỏi khu vực thi công;
- Khoảng cách vòi phun tới bề mặt cần phun khoảng 30 ÷ 40 cm, góc nghiêng hơi cúi xuống tầm 3⁰ ÷ 5⁰;
- Công nhân phải được trang bị các trang bị an toàn như mặt nạ, quần áo, găng tay, ;
- Đảm bảo công tác chiếu sáng và vận hành máy;
- Có hiệu lệnh thi công rõ ràng;
- Phải có biện pháp quan trắc chiều dày lớp bê tông phun;
- Khu vực phun phải được thông gió. c, Tính toán khối lượng công tác phun
* Thành phần cấp phối của bê tông phun
Bê tông phun cần có thành phần cấp phối phù hợp với điều kiện làm việc của máy phun Cụ thể, thành phần cấp phối của bê tông M300 bao gồm các nguyên liệu và tỷ lệ nhất định để đảm bảo hiệu suất và chất lượng trong quá trình thi công.
Bảng 6.1 Thành phần cấp phối của bê tông M300
Cát - Đá dăm (cuội sỏi) 1 : 0,54
* Khối lượng bê tông phun cần phun
Vbtp = Sp.Lp.dp.krv (m 3 ) Trong đó:
Sp - Chu vi cần phun bê tông, Sp = 2.Ht + π.Rđ = 2.3,5 + π.3,05 = 16,581 m;
Lp - Chiều dài một chu kỳ đào, Lp = Llk.η = 2,4.0,85 = 2,04 m; dp - Chiều dày lớp bê tông phun, dp = 0,05 m; krv - Hệ số rơi vãi khi phun, krv = 1,5.
* Thời gian phun bê tông
Trong đó: kn - Hệ số làm việc không liên tục thiết bị phun, kn = 1 ρm - Năng suất kĩ thuật của thiết bị phun, ρm = 5 m 3 /h = 0,08 m 3 /phút;
Vbtp - Lượng bê tông phun một chu kỳ, Vbtp = 2,53 m 3
Vậy để thuận tiện cho công tác chuẩn bị, sửa chữa, tính toán, chọn Tbtp = 50 phút.
Tổ chức chu kỳ đào chống tạm
6.3.1 Khối lượng công việc một chu kỳ chống tạm a, Khoan lỗ mìn và lắp đặt neo
Nx - Số lỗ mìn trên gương, Nx = 82 lỗ;
Llk - Chiều sâu lỗ khoan trung bình, Llk = 2,4 m.
L - Chiều dài lỗ khoan cắm neo, L = 1,6 m;
Nneo - Số lượng lỗ neo trong một chu kỳ, Nneo = 18 neo.
=> Vkn = 1,6.18= 28,8 (m) b, Số lỗ mìn trong một chu kỳ: N = 82 lỗ c, Khối lượng bê tông phun
Vbtp = 2,53 m 3 d, Khối lượng đất đá cần xúc bốc
6.3.2 Thời gian thực hiện công việc trong một chu kỳ chống tạm a, Thời gian giao ca:
Tgca = 0,5.2 = 1 giờ b, Thời gian khoan lỗ mìn:
N - Số lỗ khoan trên gương, N = 82 lỗ;
Chiều sâu lỗ khoan được xác định là Llk = 2,4 m Hệ số k1, liên quan đến thời gian chuyển qua các lỗ, có giá trị k1 = 1,05 Hệ số k2, phản ánh sự làm việc đồng thời của hai cần khoan, được đặt là k2 = 1,1 Hệ số k3, tính đến thời gian ngừng nghỉ do nhu cầu cá nhân, có giá trị k3 = 1,05 Cuối cùng, số lượng cần khoan làm việc đồng thời là nk = 1.
V - Vận tốc cần khoan, V = 1,5 m/phút.
=> Chọn T1 = 160 phút =2,6 giờ Chọn T1= 3 giờ c, Thời gian nạp nổ và đấu kíp:
- Hệ số làm việc đồng thời quá trình nạp thuốc, = 0,85; nn - Số công nhân nạp thuốc đồng thời, nn = 4 người;
=>T2= = 96,47(phút) => Chọn T2 = 100 phút = 2 giờ d, Thời gian thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn
T3 = 30 phút e, Thời gian xúc bốc - vận tải:
T4 = giờ f, Thời gian khoan cắm neo:
T5 = 4 giờ g, Thời gian phun bê tông:
T6 = 1 giờ h, Thời gian công tác phụ:
Các công tác phụ được thực hiện đồng thời trong khi khoan, nạp lỗ mìn, cắm neo, phun bê tông bao gồm một vài công việc sau:
- Cạy om, chuyển máy xúc vào;
- Chuyển máy xúc ra và chuẩn vị thiết bị phun;
6.3.3 Xác định số người trong một chu kỳ chống tạm
Để đảm bảo hiệu quả trong công việc, cần sử dụng đội ngũ thợ chuyên môn hóa cao, bao gồm thợ điện, thợ điều khiển máy khoan, máy xúc ô tô, thợ hàn, thợ cơ điện, thợ nổ mìn và thợ phun bê tông Việc lựa chọn đội thợ với số lượng hợp lý cho từng công việc sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thực hiện các công tác trong một chu kỳ.
Bảng 6.2 Bố trí công nhân theo từng công việc STT Tên công việc Đơn vị Khối lượng Thời gian (giờ) Số người
3 Nạp nổ và đấu kíp lỗ 82 2 4
4 Thông gió, đưa gương về trạng thái an toàn giờ 0,5 0,5 -
Từ đó ta có biểu đồ tổ chức chu kỳ đào, chống tạm đường hầm.
THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG CỐ ĐỊNH
Thi công lớp ngăn nước
Sau khi hoàn thành việc đào và gia cố toàn bộ tiết diện của đường hầm, chúng ta bắt đầu thi công lớp vỏ chống cố định bằng bê tông cốt thép Trước khi tiến hành thi công lớp vỏ bê tông, cần thực hiện việc thi công lớp ngăn nước.
Trình tự thi công lớp ngăn nước như sau:
- Chuẩn bị bề mặt chống thấm;
Để tạo lớp dẫn nước, cần dán một lớp vải địa kỹ thuật lên bề mặt bê tông phun Vải địa kỹ thuật này sẽ được cố định vào lớp bê tông phun bằng các đinh.
- Dán tiếp lớp vải chống thấm lên bề mặt lớp vải địa kĩ thuật.
Công tác thi công lớp ngăn nước được tiến hành trên sàn công tác di động và sử dụng các thiết bị chuyên dùng.
Trình tự đổ vỏ bê tông
- Đầu tiên ta đổ bê tông dầm móng vỏ hầm;
- Bê tông được đổ trên toàn bộ tiết diện vòm Áp dụng cho cả chiều dài mỗi đốt đổ lđ = 6m;
- Cốt thép được lắp trước, sử dụng giàn giáo di động để định vị và lắp đặt cốt thép.
Liên kết các thanh thép được sử dụng bằng liên kết buộc Vị trí thép chờ được nối bằng túp-lơ đảm bảo chịu lực;
- Bê tông được trộn tại trạm trộn, vận chuyển bằng xe chuyên dụng tới công trình.
Bê tông được bơm bằng máy bơm bê tông;
- Bê tông trong khối đổ được đầm bằng đầm rung gắn bên ngoài cốp pha có tần số rung ít nhất là 800 lần/phút và các đầm dùi.
Bảo dưỡng bê tông
Bê tông được bảo dưỡng bằng cách tưới nước ngay sau khi tách cốp pha.
Công việc tưới nước và giữ ẩm cho bê tông diễn ra trong 7 ngày, bắt đầu với 8 lần tưới trong 24 giờ đầu, mỗi lần kéo dài 15 phút Nước được phun trực tiếp lên bề mặt bê tông để đảm bảo độ ẩm Số lần tưới sẽ giảm dần trong các ngày tiếp theo.
Phụt vữa lấp đầy
Sau khi tiến hành thi công xong vỏ chống bê tông, ta tiến hành phụt vữa lấp
Vữa lấp đầy được bơm qua các lỗ khoan hoặc lỗ chờ sẵn trong vỏ bê tông Với áp lực bơm không quá 2 Bar.
Biện pháp an toàn
- Máy móc thiết bị trước khi đưa vào sử dụng phải qua kiểm định Vận hành đúng quy định và quy phạm;
- Công nhân phải có chứng chỉ hành nghề;
- Tất cả các công nhân và cán bộ đều phải tập huấn về an toàn lao động trước khi đi vào làm việc;
- Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định trong phạm vi dự án.
Tổ chức chu kỳ chống cố định
7.6.1 Các công tác trong một chu kỳ chống cố định a, Chuẩn bị bề mặt khối đổ
Tiết diện bề mặt cần đổ bê tông là:
Scb = (2.Ht + π.Rđ).μ.lđ (m 2 ) Trong đó:
Scb - Tiết diện bề mặt cần đổ bê tông, m 2 ;
Ht - Chiều cao tường, Ht = 3,5 m;
Rđ - Bán kính vòm thi công, Rđ = 2,5 m; lđ - Chiều dài đốt đổ, lđ = 6 m.
Scb = (2.3,5 + π.2,5).6 = 89,1 (m 2 ) b, Khối lượng bê tông một đốt đổ
Khối lượng bê tông một đốt đổ được tính toán theo:
Vbt = (Sđ ’.μ - Ssd).lđ (m 3 ) Trong đó:
Sđ ’ - Diện tích đào sau khi phun bê tông, Sđ ’ = 6.3 + 5,13 m 2 ;
Ssd - Diện tích sử dụng của công trình, Ssd = 3,5.5 + ',3125 m 2 μ - Hệ số thừa tiết diện, μ = 1,05;
- Lắp dựng cốp pha đầu đốc:
- Tháo dỡ cốp pha đầu đốc:
+ Chiều dài 1 thanh thép chịu lực:lcl = (m)
Vì thêm chiều dài chân nên ta chọn chiều dài thanh thép là 16m
+ Số lượng thanh thép trong 1 đốt đổ: lđ / a = 6 / 0,1 = 60 (thanh)
Trong đó: lđ - Chiều dài đốt đổ, lđ = 6 m. a – khoảng cách giữa các thanh thép, a = 10cm = 0,1m
+ Trọng lượng của thép chịu lực là: mcl = 16.60.2,98 = 2860,8 (kg)
Trọng lượng đơn vị của thép ∅22 là 2,98 kg/m
∎ Thép phân bố (thép cấu tạo) Ở đây ta chọn thép ∅14 với a=0,2m
+ Số lượng thép trong 1 đốt đổ: nct = lcl /a + 1 = 16/0,2+1(thanh)
+ Chiều dài 1 đốt thép: bằng chiều dài đốt đổ bằng 6m.
+ Trọng lượng thép phân bố: mct = 81.6.1,21= 588 kg
Trọng lượng đơn vị của thép 14 là 1,21 kg/m
⇒ Tổng trọng lượng thép là: 2860,8 + 588 = 3448,8 kg ~ 3,5 tấn
7.6.2 Xác định số lao động cần thiết một ca làm việc
Số lao động cần thiết trong một chu kỳ được tính theo công thức:
Vi - Khối lượng công việc thứ i;
Hi - Định mức công việc thứ i.
Thời gian cần thiết hoàn thành từng công việc:
(giờ) Trong đó: ni - Số người cần thiết để hoàn thành công việc thứ i; nic - Số người lựa chọn để hoàn thành công việc thứ i;
Tca - Thời gian một ca, Tca = 8 giờ; α - Hệ số không định mức,
Tck - Thời gian một chu kỳ, Tck = 48 giờ;
Tm - Thời gian ngừng nghỉ một chu kỳ, Tm = Tgc + Tkt;
Tkt - Thời gian nghiệm thu và kiểm tra, Tkt = 1 giờ;
Tgc - Thời gian giao ca, Tgc = 0,5.6 = 3 giờ
Ta chọn số người làm việc trong một ca là 10 người Trong đó 8 người làm các công việc chính, 2 người làm các công tác phụ.
Trong một ngày làm việc, có ba ca làm việc theo trình tự 1 - 2 - 3 Việc bố trí đội thợ hợp lý là cần thiết để đảm bảo sức lao động cho các đội thợ Chúng ta sử dụng các đội thợ toàn năng để thực hiện công việc xây lắp hiệu quả.
Bảng 7.1 Thời gian hoàn thành các công việc cho một chu kỳ chống cố định
STT Tên công việc Đơn vị Khối lượng Định mức sản lượng
Số người cần thiết (người- ca)
Số người lựa chọn (người)
3 Lắp dựng cốt thép Tấn 3,5 0,5 7 8 7
4 Tách bóc và bảo dưỡng cốp pha m 6 3 2 8 2
5 Di chuyển, lắp dựng cốp pha tới vị trí m 6 3 2 10 1,5
6 Nghiệm thu và kiểm tra cốp pha - - - - 10 1
7 Lắp dựng cốp pha đầu đốc m 2 9,574 4 2,4 10 2,0
8 Đổ và đầm bê tông m 3 57,44 8 7,18 9 7
10 Tháo dỡ cốp pha đầu đốc m 2 9,574 4 2,4 8 2,5
Tổng 36,48 thiết kế - 6 tới 7 ngày) Nên ta chọn phương án mỗi ngày làm 1 ca Vậy số người làm việc là 10 người.
Từ đó ta có biểu đồ tổ chức chống cố định đường hầm.
