II. 6.5 - So sánh 3 phơng án về mặt kinh tế
II.7. Thiết kế thi công đào lò xuyên vỉa mức -20
II.7.1. Chọn hình dạng tiết diện lò và vật liệu chống
Do đặc điểm địa chất của khu mỏ, bao gồm nhiều vỉa trong ruộng mỏ, do
đó thời gian tồn tại của đờng lò phục vụ khai thác lớn. Để đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ của đờng lò, cũng nh phù hợp với loại vật liệu có độ bền cao, thời gian tồn tại lâu dài ta chọn tiết diện hình vòm bán nguyệt là hợp lý nhất.
2. Chọn loại vật liệu chống
Do thời gian tồn tại của đờng lò lớn, do đặc điểm nớc mỏ không có khả
năng ăn mòn kim loại do đó ta chọn vỏ chống cho lò xuyên vỉa là thép lòng máng, loại CBJJ 27.
Riêng các đoạn lò xuyên vỉa qua đứt gãy, dới đờng vận tải ô tô sử dụng vỏ chống bê tông cốt thép.
II.7.2. Xác định kích thớc tiết diện lò 1. Chọn và tính toán thiết bị vận tải
Với điều kiện khai thác mỏ, và điều kiện vận tải hiện tại của mỏ chọn thiết bị vận tải trong lò xuyên vỉa là tầu điện.
Do yêu cầu sản lợng thiết kế mỏ và nhu cầu tăng sản lợng ngày càng cao, và mỏ là mỏ loại 1 về khí CH4 chọn đầu tàu điện acquy A14 - 2 và goòng loại YBD -3.
2. Tính toán tiết diện ngang của lò xuyên vỉa 2.1. Chiều rộng bên trong, bên ngoài vỏ chống
Chiều rộng bên trong vỏ chống đợc xác định theo công thức:
B = m + k. A + (k-1). C + n, (m) Trong đó :
m - Khoảng cách an toàn giữa thiết bị và khung chống m = 0,3 (m).
A - Kích thớc lớn nhất của thiết bị A = 1,35 (m).
C - Khoảng cách an toàn giữa 2 thiết bị chuyển động ngợc chiều nhau
C = 0,25 (m).
k - Số đờng vận tải trong đờng lò k = 2.
n - Khoảng cách từ thiết bị vận tải tới vì chống tính ngang với chiều cao thiết bị vận tải.
n = (1,7 - htb). cotgα + n′ (m).
n′ - Khoảng cách an toàn cho ngời đi lại, mang vác thiết bị tính từ phần nhô ra lớn nhất của thiết bị ở độ cao (1,7 - 1,8) m tới vì chống, theo quy phạm n′≥ 0,7 (m), chọn n′ = 0,8 (m).
α - Độ thách của khung chống, với vì chống hình vòm α = 0.
htb - Khoảng cách từ mức trên cùng của thiết bị tới đờng lò, htb = 1,5 (m).
vËy: n = 1,7 -1,5 + 0,8 = 1 (m).
Thay số vào biểu thức ta có :
B = 0,3 + 2. 1,35 + 0,25 + 1 = 4,25 (m).
- Chiều rộng bên ngoài vỏ chống.
Bn = B + 2. (a + b) (m).
Víi :
a - Chiều dày vỏ chống a = hr = 0,16 (m).
b - Chiều dày thanh chèn b = 0,1 (m).
VËy : Bn = 4,25 + 2. (0,16 + 0,1) = 4,77 (m) 2.2. Chiều cao từ nền lò tới chân vòm
h = h1 + h®x (m)
h - Chiều cao từ nền lò lên tới chân vòm (m).
h1 - Chiều cao từ đỉnh ray lên tới chân vòm, do đờng lò có 2 đờng xe chọn h1 = 1,5 (m).
hđx - Chiều cao của đờng xe (m).
h®x = h® + hr (m).
hđ - Chiều cao lớp đất đá giải, chọn loại ray P33 do đó chọn hđ = 0,2 (m).
hr - Chiều cao ray loại P33 có hr = 0,16 (m).
vËy : h®x = 0,2 + 0,16 = 0,36 (m)
Thay vào công thức ta có : h = 1,5 + 0,36 = 1,86 (m).
2.3. Bán kính của vòm, diện tích của đờng lò - Bán kính vòm bên trong vỏ chống.
Rt = B/2 = 4,25/2 = 2,125 (m).
- Diện tích sử dụng đờng lò.
Ssd = Sv + Shl (m2).
- Ssd : diện tích sử dụng của đờng lò (m2).
- Sv : diện tích vòm (m2) :Sv = 2
1
.π. R2 = 2
1
.3,14.(2,125)2 = 7,08(m2) . - Shl : diện tích phần hông lò (m2) : Shl = B. h = 4,25. 1,86 = 7,9 (m2).
VËy : Ssd = 7,08+7,9 = 14,98 (m2).
- Diện tích đào.
S® = 2
1
.π.Rn2 + Bn. h = 2
1
.3,14.(2,125)2 + 4,77. 1,86 = 16 (m2).
Lợng gió cần thiết để thông gió cho mỏ tính theo sản lợng thiết kế : Q = An. q. k
,( m3/ph ) N
Trong đó:
q - lợng gió cần thiết trên một tấn than, với mỏ loại 1 về khí CH4
q = 1 m3/ph
An - Sản lợng khai thác An = 1 700 000 (tấn/năm).
N - Số ngày làm việc trong năm N = 300 (ngày).
k - Hệ số dự trữ k = 1,2.
Thay sè :
Q = 1.700.000. 1. 1,2
= 6800 (m3/ph) = 113 (m3/s) 300
Vận tốc gió trong đờng lò :
v = Q/S® = 113/16 = 7,06 (m/s).
Ta cã : 0,15 (m/s) ≤ v ≤ 8 (m/s).
Vậy tiết diện đờng lò thỏa mãn điều kiện thông gió.
4. Tính toán áp lực của đất đá tác dụng lên lò, lập hộ chiếu chống lò
4.1. áp lực nóc. Theo giả thuyết của Giáo s M. M. Prôtôđiakônôv áp lực tác dụng tác dụng lên
1m chiều dài lò đợc xác định theo công thức : Pn = 4
. a2
. γ , (tấn/m - lò)
Trong đó :
γ - Trọng lợng thể tích đất đá nóc γ = 2,7 T/m3. f - Độ cứng trung bình của đất đá, f = 7,82.
a - Chiều rộng ở nóc lò a = 2,125 (m).
VËy :
Pn = 4 . 2,1252
. 2,7 = 2,08 , (tấn/m - lò)
3 7,82
4.2. áp lực tác dụng lên hông lò
Theo giả thuyết của P. M. tximbarêvich thì áp lực tác dụng lên 1m chiều dài hông lò đợc xác định đợc xác định theo công thức :
Ph = γ. h . (h + 2b1).
( Tg2 90 - ϕ
), (tấn/m lò)
2 2
Trong đó :
γ - Trọng lợng thể tích đất đá γ = 2,7 T/m3. h - Chiều cao đờng lò h = 4,245 (m).
f - Độ cứng trung bình của đất đá f = 7,82.
ϕ - Góc ma sát trong của đất đá ở hông lò ϕ = 700. b1 - Chiều cao vòm cân bằng tự nhiên.
b1 = 1
. [ a + h. cotg( 900 + ϕ ), (m)
f 2
VËy ta cã : b1 = 1
. (2,125 + 4,245. cotg 900 + 700
) = 0,37 (m)
7,82 2
Thay số vào biểu thức : Ph = 2,7. 4,245
.(4,245 + 2. 0,37).tg2 90 - 700
= 0,89 (tấn/m - lò)
2 2
4.3. áp lực tác dụng lên nền lò
Theo giả thiết của P. M. Tximbarêvich N = γ. H2
. tg11 (90 - ϕ)/2
(tấn/m - lò) 2 [1 - tg4(90 - ϕ)/2]2
Trong đó :
H1 - là chiều cao cột đá tác dụng lên nền lò.
H1 = h + b1 = 4,245 + 1,02 = 5,247 (m)
Thay sè ta cã :
N = 7,82. 5,2472 . tg11 (900 - 700)/2 = 5,51. 10-7 (tấn/m - lò).
2 [1 - tg4(900 - 700)/2]2
Do đất đá ở khu mỏ thuộc loại đất đá cứng có hệ số kiên cố trung bình f = 7,82 nên áp lực tác dụng lên nền lò có trị số rất nhỏ có thể bỏ qua.
2,08 T/m
0,89 T/m
Sơ Đồ Phân bố lực
4.4. Bíc chèng
Bớc chống lò đợc xác định theo công thức Trong đó :
L - chiều dài bớc chống (m).
[Pvi] - Khả năng chịu tải của một vì chống, với vì chống bằng thép SVI _9 th× [Pvi] = 1,68 (T/v×).
Pn - áp lực tác dụng lên nóc lò Pn = 2,08 (T/m).
L = 1,68
= 0,81 (m) 2,08
Chọn bớc chống ở lò xuyên vỉa tầng là 0,8 (m/vì).
Hình II.6 Hộ chiếu chống lò xuyên vỉa vận tải.