Lời nói đầu
Hiện nay ở nớc ta than là một nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú. Nó là
nguồn năng lợng quan trọng phục vụ sản xuất và đời sống hiện tại và trong tơng lai
gần đây than vẫn là nguồn năng lợng không thể thiếu đợc do đó chúng ta phải biết
khai thác và sử dụng một cách hợp lý. ở nớc ta khoáng sản than đợc phân bố ở một
số nơi nhng tập trung chủ yếu ở bể than Quảng Ninh.
Đợc sự đồng ý của bộ môn Xây dựng công trình ngầm, trờng Đại học Mỏ địa
chất em đã thực hiện đồ án môn học Đào chống lò với đề tài: Thiết kế thi công
đào lò bằng trong đá đồng nhất. Lò đào qua các loại đát đá trầm tích: f = 10, 1 =
2,2 G/cm3. Mỏ loại 1 về khí nổ CH 4. Lu lợng nớc ngầm: 200m3/ngày đêm. Thời
gian tồn tại của đờng lò 10 năm. Trữ lợng công nghiệp mỏ là 2.000.000 tấn.
Bản đồ án này đợc hoàn thành do sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Ngô
Doãn Hào, các thầy giáo trong bộ môn cùng với sự cố gắng của bản thân. Do kiến
thức và thời gian còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em
rất mong đợc sự chỉ dẫn và giúp đỡ của các thầy giáo, các bạn đồng nghiệp để bản
đồ án đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Ngô Doãn Hào, các thầy giáo
trong bộ môn cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em hoàn thành trong đồ án này.
Cẩm phả, tháng
, năm 2005
Sinh viên thực hiện

Nguyn Ki


phn i
Thiết kế kỹ thuật
I, Điều kiện điạ chất:
I.1, Điều kiện địa chất công trình:
Địa tầng khu vực thiết kết khai thác bao gồm các trầm tích chứa than thuốc
Trias thống thợng, bậc Norirêti và các trầm tích đệ tứ. Trầm tích T 3 (n - r) trong khu

vực, giới hạn của vỉa bao gồm các loại nham thạch bột kết, sét kết và các vỉa than.
Nhìn chung nham thạch phân bố dạng nhịp và có sự chuyển tiếp từ hạt thô đến hạt
mịn. Đất đá trụ có độ kiên cố f = 10 (theo phân loại của giáo s Prôtôdiacôv).
I.2, Điều kiện địa chất thuỷ văn:
Khu vực thiết kế đờng lò có chiều dài 310 m, loại nớc chảy vào công trình
chủ yếu là do sự thẩm thấu qua các khe nứt, phay, đứt gãy có lu nợc nớc Q = 200
m3/ngày đêm. Nớc có độ PH = 6,5 thuộc dạng nớc trung bình có độ ăn mòn kim
loại thấp.
I.3, Nhiệm vụ đờng lò:
Đờng lò đợc thiết kế tồn tại cùng vời thời gian tồn tại của khu mỏ có ba
nhiệm vụ:
- Vận tải than từ các lò chợ ra ngoài bãi đổ.
- Thông gió cho khu mỏ.
- Thoát nớc cho khu mỏ.
Ii, Tính toán và lựa chọn thiết bị vận tải.
II.1, Chọn thiết bị vận tải.
Thiết bị vận tải trong lò đợc chọn dựa vào sản lợng khai thác, vận chuyển
qua đờng lò, loại mỏ về khí bụi nổ, mức đầu t trong dự án khả thi góc dốc của công
trình và tuổi thọ mỏ.
+ Yêu cầu vận chuyển:
Vận chuyển toàn bộ than khai thác đợc 210.000 tấn/năm.
+ Góc dốc: 5%.
+ Tuổi thọ của mỏ 10 năm.
+ Phân loại mỏ: Mỏ loại I về khí nổ CH4.
Nh vậy ta chọn phơng tiện vận tải nh sau:


Đầu t tầu điện cần vẹt ZK 10 - 6/250, goòng đáy kín dung lợng 2,2 m3. (UVG
- 2,2).
Đặc tính tầu điện cần vẹt AK10 - 6/250 thể hiện bảng sau:

Đặc tính tàu điện cần vẹt ZK10 - 6/250
Trọng
lợng
bám
dính
(tấn)
5,9

Khoảng
cách
trục
bánh
(mm)
1100

Các thông số làm việc
Tốc
Lực
Tổng
Điện
độ
kéo
công
áp
(m/s) (kg)
suất
(V)
(kw)
3,06 1329 42
250


Bảng I.1
Các kích thớc cơ bản
Cỡ đChiều
Chiều
Chiều ờng xe
cao
rộng
dài
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
1550

1060

4500

600

Đặc tính ký thuật goòng vận tải UVG - 2,250
Bảng I.2
Các kích thớc chính (mm)
Cao
Dài
Dung tích (m3) Rộng
2,2
1200
1300

2775

Loại goòng Cỡ đờng xe (mm)
UVG - 2,2
600
II.2, Thiết bị đờng sắt.
Để phù hợp với thiết bị vận tải (tàu điện càn vẹt ZK10 - 6/250, goòng UVG 2,2) tuổi thọ đờng lò là 600 (mm) ta chọn loại ray P24 và tà vẹt bê tông cốt thép tiết
diện hình thang.
Các thông số kỹ thuật của ray P24
Bảng I.3
STT Các thông số
Đơn vị
Số lợng
1
Chiều dài tiêu chuẩn
m
8
2
Chiều cao
mm
107
3
Chiều rộng của đỉnh ray
mm
51
4
Chiều rộng chân ray
mm
90
5

Chiều cao chân ray
mm
107
Thông số tà vẹt bê tông cốt thép
STT
1
2
3
4

Các thông số
Chiều dài của tà vẹt
Chiều rộng của mặt đáy, btv1
Chiều rộng của đỉnh, btv2
Chiều dài của thanh tà vẹt

Đơn vị
mm
mm
mm
mm

Bảng 4
Số lợng
120
170
140
1200



II.3, Kiểm tra năng lực vận tải.
* Trọng lợng bám dính của đầu tầu.
Trong đó:
Pd: Trọng lợng của đầu tầu; Pd = 5,9
Qg =

1000PK
Pd
Wn ' + Wn + 110 J 0

(Tấn).
(Tấn).

Qg: Tải trọng của đoàn goòng.
: Hệ số bám dính của bánh xe; = 0,12.
Pk: Trọng lợng khi lên dốc; Pk Pd = 5,9

(Tấn).

Wn: Sức cản đơn vị của đoàn goòng khi khởi động đợc tính theo công thức:
Wn = 1,5 Wn = 1,5 . 5 = 7,5
(kg/tấn).
Wn: Sức cản đo độ dốc.
Wn = 1000 . i = 1000 . 5 0/00 = 5
(kg/tấn)
i: Độ dốc thiết kế; i = 5 0/00 .
J0: Gia tốc khi khởi mở máy,; J0 = 0,06 m/s2.
Thay số vào ta đợc:
Qg =


1000.0,12.5,9
5,9 = 31,2
7,5 + 5 + 110.0,06

(Tấn)

* Điều kiện hãm của đoàn tàu;
áp dụng công thức:
Pd + Q gh =

1000. .Ph
110 J h W0 + Wi 2

Trong đó:
Ph: Trọng lợng đầu tầu khi hãm; Ph = Pd = 5,9 tấn.
: Hệ số bám dính của bánh xe; = 0,16.
Wi2 : Gia tốc hãm sự cân sức cản; Wi2 = 4

(kg/tấn).

Vh2
2,45 2
Jh =
=
= 0,075 (m/s2)
2 .L h
2.40

Lh: Chiều dài hãm theo quy phạm; Lh = 40
(m).

Vh: Vận tốc khi hãm của đầu tầu, đợc tính theo công thức:
Vh = 0,8. Vkt = 0,8 . 3,06 = 2,45
(m/s).


Vkt: Vận tốc kỹ thuật của tầu.
W0: Sức cản chuyển động của đoàn goòng.
W0 = 5,5
Thay số vào ta đợc:
Q gh =

1000.0,16.5,9
5,9 = 134
100.0,075 5,5 + 4

(kg/tấn).
(Tấn)

Trong đó:
q: Trọng lợng khoáng sản chứa trong một goòng.
q = V . 1 = 2,1 . 2,2 = 4,62 (tấn).
V: Thể tích của goòng; V = 2,2 (m3).
1: Trọng lợng thể tích của than; 1=2,1 G/cm3 = 2,1 (T/m3).
q0: Trọng lợng bản thân, q0 = 0,6 tấn.
Thay số vào ta đợc:
n=

30
=8
4,62 + 0,6


(goòng)

Do vậy ta lấy số goòng là 8 goòng.
* Kiểm tra khả năng vận tải của mạng đờng sắt.
Năng suất sử dụng của một đoàn tầu theo công thức.
Qsd = k tg

60T
.n.q
Tck

Trong đó:
ktg: Hệ số sử dụng thời gian; ktg = 0,8.
T: Thời gian làm việc của tầu trong một ngày đêm; T = 6 (giờ).
n: Số goòng làm việc trong một đoàn tầu; n = 8 (goòng).
q: Tải trọng một goòng; q = 4,62 (tấn).
Tck: Thời gian một chu kỳ vận tải, tính theo công thức.
Tck = tc + tcd + td +
tc: Thời gian chất tải; tc = 10(phút).
tcd: Thời gian dỡ tải; td = 15 (phút).
: Thời gian dừng tầu; = 10 (phút).
tcd: Thời gian chuyển động đợc tính theo công thức.

(phút).


tcd = tct + tkt
t ct =


L
2000
=
= 13,6
Vld 2,45.60

(Phút)

tkt: Thời gian chuyển động không tải:
t kt =

L
2000
=
= 13,4
Vld 2,5.60

(Phút)

=> tck= 10 +15 + 10 + 13,6 + 13,4 = 62 (phút).
Với:
Vlk = Vh = 2,45 (m/s).
L: Cung đoạn vận tải lấy L = 2 km = 200 m.
Thay số vào ta đợc:
Qsd = 0,8.

60.6
.8.4,62 = 171,7 ( tấn/ngày đêm)
62


+ Công suất vận chuyển đờng lò đơc tính theo:
Am =

.k . A
N

Trong đó:
: Hệ số vận tải đá khi khai thác; = 1,37.
k: Hệ số làm việc không đều; k = 1,15
A: Sản lợng khai thác hàng năm; A = 210000 (tấn/năm)
N: Số ngày làm việc trong năm; N = 300 (ngày)
Thay số vào ta đợc:
Am =

1,37.1,15.210000
= 1102,85 (tấn/ng-đêm)
300

Vậy số goòng trong một ca đợc tính theo công thức:
nd =

Am
1102,85
=
= 2 (đoàn goòng)
nc .Qsd 3.171,7

Trong đó:
nc: Số ca làm việc, nc = 3 (ca/ngày đêm).
nd = 2 đoàn goòng/ca.

Vậy số đoàn goòng trong một ca là 2 đoàn goòng.
* Năng lực vận tải của mạng đờng sắt tính theo công thức:


M =

P.n.q.N 0
(tấn/ngày-đêm)
2k dt

Trong đó:
kdt = 1,3: Hệ số dự trữ.
P: Số goòng trong một đoàn goòng, P = 8 ( goòng).
n: Số đoàn goòng trong một ngày đêm làm việc
n = 2.3 = 6 ( đoàn goòng).
N0: Khả năng qua mạng đờng sắt, đợc xác định theo công thức sau:
N0 =

60T
Tck + Tkt + Td ( p 1)

Với :
T Thời gian vân tải/ ngày đêm (18 giờ )
Tck Thời gian chuyển động có tải, Tck = 13,6 ( phút )
Tkt Thời gian chuyển động không tải, Tkt = 13,4 ( phút )
Td Thời gian dừng, Td = 4 phút
Thay số vào ta đợc
No =

60.18

= 19
13,6 + 13,4 + 4(8 1)

M =

8.6.4,62.19
2.1,3

Nh vậy M > Am. Do đó ta có kết luận sau: Với đầu tầu ZK10 6/250 và
goòng UVG 2,2, Ray 24, ta vẹt bê tông cốt thép hình thang cần đã thoả mãn
điều kiện thiết kế.
- Điều kiện vận tải
- Điều kiện an toàn về khí bụi nổ
- Điều kiện cho phép của mạng lới đờng sắt .
III, Xác định kích thớc mặt cắt ngang .
Kích thớc mặt cắt ngang phụ thuộc vào thiết bị vận tải và các khoảng cách
theo theo quy phạm an toàn , đồng thời căn cứ v ào hình dạng thiết diện ngang đã
chọn ở phần trên ta dùng phơng pháp hoạ đồ để thiết kế kích thớc tiết diện ngang.
Sơ đồ xác định kích thớc :


Sơ đồ xác định kích thớc đờng lò đợc thể hiện trên hình sau :

h''
m A n' n m'
e
Ht
hi
B


III.1, Chiều cao:
* Chiều cao theo thiết bị vận tải ( Hvt)
áp dụng công thức:
Hvt = hvc + hs + h (mm)
Trong đó:
hvc: Chiều cao lớn nhất của thiết bị vận tải, hvc = 1550 (mm).
hs: Chiều cao của đờng sắt, đợc tính theo công thức:
hs = hd + ddx
Với:
hd: Chiều cao lớp đá phủ, hd = 12 (mm).
ddx: Chiều cao mép trên lớp đá tới đỉnh ray.
d dx = h24 +

htv
120
= 107 +
= 147 (mm).
3
3


Với:
h24: Chiều cao của ray P24, h24 = 107 (mm)
htv: Chiều cao tà vẹt hình thang, htv = 107 (mm)
hs = 120 + 147 = 267 (mm)
Htv = 1550 + 267 + 500 = 2317 (mm)
Với h: Chiều cao của cần vẹt, 500 (mm) h < 900 (mm) lấy h = 500
(mm).
Ta lấy tròn: Htv = 2320 (mm).
* Chiều cao lối ngời đi lại ( ht): theo quy phạm chiều cao của lối ngời đi lại

có chiều cao tối thiểu la 1,7 (m).
* Kết luận:
Nh vậy ta chọn chiều cao của tờng là 1,2 (m) khi đó tăng m, A lên thì sẽ
đảm bảo theo đúng quy phạm.
III.2, Chiều rộng:
Theo công thức:
B = m + A + A (mm)
Trong đó:
n: Khoảng cách từ tờng tới điểm nhô ra nhất của đầu tầu điện.
n= 550 (mm).
A: Chiều rộng của đầu tầu điện.
A = 1060 (mm).
A: Khoảng rộng lối ngời đi lại.
A = n + m + n
Với n = 150, m = 200, n = 700 (mm).
A = 150 + 200 + 700 = 1050 (mm)
Do vậy:
B = 550 + 1060 + 1050 = 2600 (mm)
Nh vậy:

H= 1330 + 1200 = 2530 (mm)
B = 2660 (mm)
R = 1330 (mm)

H: Chiều cao đờng lò.
R: Bán kính vòm.
- Diện tích bên trong khung chống đợc xác định theo công thức:


1

1
S sd = R 2 + H t B = 3,14.1,33 2 + 1,2.2,66
2
2

Ssd = 5,97 (m2)
III.3, Kiểm tra khoảng cách an toàn:
Khoảng cách giữa điểm nhô ra nhất của ngời với tầu qua lại là: n = 150
(mm) > 100 (mm).
Tính tự vị trí cách biên lò 200 mm, chiều cao của lối ngời đi lại là:
hmin = 1892 > 1700 (mm)
hmax > 1892 (mm)
Khoảng cách giữa đờng dây điện tới chiều cao bao lối ngời đi lại là 849
(mm) > 700 (mm) thoả mãn đảm bảo an toàn cho ngời đi lại.
Kết luận:
Kích thớc đờng lò:
H = 2530 (mm)
B = 2660 (mm)
R = 1330 (mm)
Ssd = 5,97 (m2).
Đã thoả mãn các điều kiện khoảng cách an toàn theo quy phạm. Vậy kích thớc tiết diện ngang đợc thể hiện ở hình sau:


III.4, Kiểm tra lại theo điều kiện thông gió:
III.4.1, Lu lợng gió đảm bảo cho khai thác:
Theo công thức:
Q=

q. A.K
N


(m3/phút)

Trong đó:
K: Hệ số dự trữ, k = 1,45.
N: Số ngày làm việc trong năm, N = 300 ngày.
A: Sản lợng thiết kế , A = 210.000 T/năm.


q: Lợng gió cần thiết cho một tấn than. Phụ thuộc vào cấp khí cháy của mỏ,
với loại mỏ loại I về khí và bụi nổ thì
q = 1,1 m3/ phút. Tấn .
Do đó :
Q=

1,1.210000.1,45
= 1116,5 (m3/phút)
300

III.4.2, Kiểm tra :
Theo quy phạm an toàn thì vận tốc gió đờng lò phải đảm bảo điều kiện sau:
Vmin = 0,3 (m/s) < V < Vmax = 8 (m/s).
Ta có :
V =

Q
1116,5
=
= 3,12 (m/s)
S sd .60 5,97.60


Kết luận : Tốc độ gió trong đờng lò thiết kế thoả măn tốc độ gió cho phép.
III.5, Thiết kế thoát nớc:
Trong quá trình thi công , nớc chảy vào gơng lò là 100 m3 nớc/ngày đêm. Do
vậy ta thiết kế rãnh thoát nớc cho quá trình khai thác sẽ đảm bảo cho quá trình thi
công. Do vậy ta chọn rãnh thoát nớc nh sau:
+Độ dốc i = 50/0 0 (thao độ dốc của đờng lò).
+Rãnh nớc hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép, chiều dầy là 100(mm), kích
thớc b = 400, h = 250 (mm).
IV,Các phơng án khả dĩ để chống giữ đờng lò:
IV.1, Thực trạng sử dụng kết cấu chống tại vùng than Quảng Ninh:
*Kết cấu gỗ:
Gỗ là loại vật liệu chống lò đợc sử dụng trong chống giữ lâu đời tại các mỏ
than nớc ta. Trong các năm gần đây tại ngành luyện kim, công nghiệp hoá chất,
công nghiệp sản suất vật liệu xây dựng phát triển ở trình độ cao nhng gỗ vẫn là loại
vật liệu chống lò đợc sử dụng rộng dãi. Bởi vì gỗ có độ bền tơng đối cao, trong khi
trọng lợng nhỏ, rễ gia công trực tiếp ngay tại hiện trờng bằng các công cụ cầm tay
đơn giản, đồng thời gỗ đợc trồng ở nhiều nơi, dễ khai thác, giảm kinh phí do tận
dụng đợc nguyên liệu địa phơng. Gỗ có khả năng linh hoạt khá lớn, đây là u điểm
quan trọng khi chịu lực. Tính chất đặc biệt quý giá của nhiều loại gỗ là tính tự báo
bằng khả năng phát ra tiếng kêu răng rắc, báo nguy hiểm trớc khi gỗ bị phá huỷ.


Tuy nhiên gỗ có tuổi thọ kém, dễ bị phá huỷ bởi tác dụng của khí hậu môi trờng (mối, mọt, mục, nấm) nhất là trong điều kiện ẩm ớt. Mặc dù độ bền của gỗ là
hạn chế so với các loại vật liệu khác nên không sử dụng trong điều kiện chịu áp lực
lớn. Gỗ là loại vật liệu dễ cháy, thờng có tật làm giảm đáng kể sức chịu tải của kết
cấu. Tuổi thọ trung bình của gỗ từ 2 ữ 3 năm, khi ngâm tẩm có thể kéo dài tuổi thọ
5 ữ 7 năm. Các đờng lò chống bằng gỗ thờng dùng tu, bảo dỡng rất tốn kém.
Mặt khác khai thác gỗ đá phá đi những cánh rừng vẫn đợc coi là lá phổi của
trái đất. Khi chúng mất đi làm cho nhiệt độ không khí tăng lên, gây hiện tợng lũ

lụt, làm ảnh hởng đến hệ sinh thái của trái đất. Do đó, ngày nay cánh rừng phải đợc
bảo vệ khỏi sự phá hoại của con ngời. Chính vì vậy việc khai thác gỗ gặp nhiều khó
khăn sử dụng gỗ của mỏ than Quảng Ninh.
* Kết cấu chống thép:
Kết cấu chống lò bằng thép cũng đợc sử dụng ở tất cả các mỏ than và thờng
đợc sử dụng dới dạng vì chống cứng (sử dụng thép chữ i ), vì chống linh hoạt về
kích thớc bằng thép lòng máng SVP
Vì chống thép có khả năng chịu lực cao, sử dụng đợc nhiều lần nhng dễ bị han gỉ
nhất là trong điều kiện môi trờng ẩm ớt có xâm thực.
Khi kết cấu bị han gỉ thì khả năng mang tải của kết cấu giảm đi do đó phải
phủ bên ngoài một lớp vật liệu chống gỉ (sơn, keo, vữa bê tông, ) không sản xuất
đợc trong nớc phải nhập ngoại với giá thành cao.
* Kết cấu chống bằng bê tông, bê tông thép liền khối.
Loại kết cấu chống này thờng đợc sử dụng để chống các đoạn đờng lò có tuổi
thọ cao ( lớn hơn 20 năm), áp lực mỏ lớn, yêu cầu chống thấm cao nh đoạn cửa, lò
hầm trạm, nhóm đoạn lò qua phay đá, nga ba, các đơng lò cơ bản. Kết cấu chống
này đợc sử dụng với tỷ lệ rất ít tại các mỏ hầm lò bởi công tác thi công vỏ chống
phức tạp, khó khăn, giá thành chống giữ đờng lò lớn.
* Kết cấu chống giữ bằng gạch, đá liền khối.
Hiện nay không đợc sử dụng, nhng một số mỏ nh Vàng Danh, Mạo Khê,
hầm bơm nớc tại những hầm trạm thuộc mỏ than Cao Thắng vẫn tồn tại những
hầm trạm đờng lò xây bằng gạch đá. Với loại mổ chống này tuy khả năng tận dụng
vật liệu địa phơng cao song quá trình thi công vỏ chống quá phức tạp, khó khăn và
tốc độ xây dựng chậm.


Ngoài ra các mỏ hầm lò ở vùng than Quảng Ninh còn sử dụng các loại hình
chống khác, nh kết cấu bê tông lắp ghép, vì neo bê tông cốt thép, neo chất dẻo, bê
tông phun Tuy nhiên chúng thờng sử dụng kết hợp với các kết cấu khác nh vì
chống thép, lới thép.

IV.2, Phơng án khả dĩ chống giữ đờng lò:
Xuất phát từ điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn mức ổn định của khối đá
bao quanh công trình và tính chất cơ lý của đất đá và thực trạng sử dụng kết cấu
chống tại Quảng Ninh ( đã trình bày ở phần trên) ta nhận thấy rằng: Với chất l ợng
khối đá xếp vào loại tốt ( Đánh gía khối đá bằng phơng pháp RMR), hệ số kiên cố f
= 10 và tuổi thọ là 10 năm việc lựa chọn là kết cấu chống lò băng bê tông cốt thép
tỏ ra không hiệu quả về kinh tế đồng thời lại không khai thác hết khả năng chịu lực
của kết cấu. Nếu chống bằng gỗ thì tuổi thọ của vì chống lại không đáp ứng đợc
tuổi thọ của đờng lò. Nếu sử dụng gạch đá làm vỏ chống thì công tác xây dựng sẽ
rất phức tạp và giá thành xây dựng sau khi tính cả chi phí vô hình do thời gian xây
dựng dài và chi phí nhân công tăng. Thời gian xây dựng làm tăng tốc độ biến dạng
của xung quanh đờng lò, làm gia tăng áp lực. Nh vậy chỉ còn hai phơng án chống
giữ công trình là thép lòng máng và neo kết hợp bê tông phun.
Để chống giữ cho đờng lò ta chọn hai phơng án sau:
+Phơng án 1 : Chống cố định bằng thép lòng máng SVP.
+Phơng án 2 : Tận dụng khả năng tự mang tải của khối đá ta sử dụng phơng
án dùng bê tông phun kết hợp neo bê tông cốt thép và lới thép tại nơi xung yếu.
V, Kết cấu công trình
V.1, Phơng án chống giữ công trình :
Căn cứ vào điều kiện địa chất, tính chất cơ lý của đất đá, mức đầu t trong dự
án tiền khả thi, trình độ tay nghề của cán bộ công nhân, ta chọn các phơng án sau:
Phơng án chống đoạn cửa lò :
Theo giả thuyết tính áp lực của giáo s Bierbanuer đoạn cửa lò do nằm gần
mặt đất do vậy khi tạo không gian trong đất đá sẽ xuất hiện khối trợt cục bộ khối đá
trên nóc của công trình nên áp lực rất lớn, do vậy phơng án chống giữ nh sau :
+ Chống tạm : Dùng thép lòng máng SVP 17 với hình thức chống liền vỉ (bớc
chống 0,1315 m/vì) .
+ Chống cố định : Chống cố định bằng bê tông cốt thép liền khối.
a, Xác định sơ bộ chiều dày vỏ khung chống:



Chiều dày vỏ chống đợc xác định sơ bộ theo Đavdov:
+ Chiều dày đỉnh vòm, đợc xác định theo công thức:
d 0 = 0,06

B
H0


1 +



B

f

Trong đó:
B: Chiều rộng sử dụng của đờng lò, B = 2660 (mm)
H0: Chiều cao vòm nóc, H0 = 1330 (mm).
f: Hệ số kiên cố của đất đá, f = 10
Do vậy:
d 0 = 0,06

2,66
2,66
1 +
= 0,13 (m)
1,33
10


Để thuận lợi khi thi công lấy chiều dầy của vỏ chống không đổi, chiều dầy
đỉnh vòm bằng chiều dầy chân vòm và chân tờng, dv = 0,2 (m).
+ Chiều dầy của móng, dm = 0,3 (m).
+ Chiều sâu của móng lò:
Phía không có rãnh, h1 = 250 (mm).
Phía có rãnh thoát nớc, h2 = 400 (mm).
+ Mác bê tông 250 có đặc tính thể hiện bảng sau:
Đặc tính bê tông mác R250
Bảng I.6
Mô đun đàn hồi E (KG/cm2) Cờng độ tính toán Rb (KG/cm2)
Hệ số poatxông
265000

110

b, Kích thớc tiết diện ngang của đờng lò khi đào là:
- Chiều rộng: Bd = B + 2d = 2660 +2.200 = 3060 (mm).
- Chiều cao: Hd = H + d = 2530 + 200 = 2730 (mm).
- Bán kính khi đào: Rd = Bd/2 = 1530 (mm).
- Diện tích đào: Sđ = 3,06.1,2 + 0,5.3,14.1,532 = 7,35 (m2)

(à)
0,18


Phía có
rãnh nuớc

Phơng án chống giữa đoạn thân lò:

* Phơng án 1: Chống giữ công trình bằng thép lòng máng, tấm trèn bê tông
cốt thép, chống cố định một lần.
a, Ưu điểm:
- Khả năng chịu lực áp lực tốt ngay sau khi lắp dựng, chống đợc ở mọi điều
kiện.
- Chi phí chống giữ so với bê tông liền khối thấp hơn.
- Tổ chức thi công đơn giản.
- Có khả năng chịu áp lực lớn.
- Khung chống có khả năng linh hoạt về kích thớc thích hợp với đờng lò tuổi
thọ trung bình 10 ữ 15 năm.
b, Nhợc điểm:
- Dễ bị ăn mòn hoá học, trong điều kiện nóng ẩm có khi sunfua, mêtan.
- Trọng lợng của vì chống nặng dẫn đến quá trình lắp ráp gặp rất nhiều khó
khăn.
- Trong quá trình làm việc, dới tác dụng của tải trọng bản nối goòng dễ bị
vênh và biến dạng ở chỗ có nén.
- Sức cản dòng khí chuyển động của kết cấu trong đờng lò lớn.
c, Cách khắc phục:


- Kiểm tra bảo dỡng thơng xuyên.
- Sử dụng kết cấu dạng công sơn, đòn bẩy trong quá trình lắp dựng khung
chống.
d, Sơ bộ chọn thép chống giữ đờng lò:
Xuất phát từ nhận xét, đánh giá độ ổn định của công trình ta chọn các thông
số của vì chống nh sau:
- Loại thép lòng máng SVP_017.
- Bớc chống L = 0,8 (m) đồi với thân lò.
- Tấm chèn bê tông cốt thép 6.
- Quai gông 20 CT3, Ecu (đai ốc): M18.


B131,5
b91,5
h23
H94

m50
8,5
M60

Bảng đặc tính kỹ thuật của thép lóng máng SVP_17
Mã
Trọng lhiệu
ợng 1m
B
thép
(kg)
SVP_17 17,66 131,5

Kích thớc tiết diện thép (mm)
b

M

m

H




h

91,5

60

51

94

8,5

23

Bảng I.7
Diện
Wx
tích (cm3)
(cm2)
21,73 50,3

Bảng đặc tính tấm chèn
Bảng I.7


Cốt thép

Mác bê tông

6A_1


R250

Dài
1100

Các kích thớc (mm)
Rộng
Dày
150
50

Trọng lợng T/m3
2,7

e, Tiết diện đào:
Dựa vào thông số vỏ chống, ta có đợc kích thớc đờng lò nh sau:
Chiều rộng:
Bđ = B + 2 ( bSVP + bVC).
Trong đó:
B: Chiều rộng tiết diện sử dụng, B = 2660 (mm).
bSVP: Chiều cao, thép lòng máng SVP_17 (H), bSVP = 94 (mm).
bVC: Chiều dầy tấm chèn, bVC = 50 (mm).
Do vậy:
Bđ = 2660 + 2(50 + 94) = 2948 (mm).
Bán kính vòm Rđ:
Rđ =

Bd 2948
=

= 1474 (mm)
2
2

Chiều cao:
Hđ = Rđ + Ht =1474 + 1200 = 2674 (mm).
Diện tích đào:
Sđ = Ht.Bđ +

1
.Rđ2
2

= 1,2/2,948 +

1
.3,14.1,4742
2

Sđ = 6,95 (m2)
* Phơng án 2: Chống giữ đờng lò bằng neo bê tông cốt thép, kết hợp bê tông
phun và lới thép.
a, Ưu điểm:
- Tận dụng khả năng mang tải của khối đá.
- Chi phí chống giữ thấp, sức cản khí động học thấp.
- Tốc độ thi công nhanh do phần lớn công tác thi công đợc cơ giới hoá.
- Hạn chế đợc biến dạng ban đầu của khối đá, bê tông phun có khả năng
chống phong hoá cho khối đá.



b, Nhợc điểm:
- Khó kiểm tra đợc chất lợng của neo, bê tông phun.
- Trình độ thi công yêu cầu phải có thợ lành nghề.
c, Biện pháp khắc phục:
- Đảm bảo đúng thành phần bê tông theo thiết kế thờng xuyên kiểm tra có
biện pháp điều chỉnh hợp lý.
- Dùng búa chèn sửa biên gơng.
- Nâng cao hiệu quả nổ mìn, hạn chế nứt nẻ quanh biên.
- Lựa chọn, điều phối công nhân chống giữ lành nghề.
V.2, Sơ bộ chọn các thông số chống giữ - tiết diện đào:
Khả năng chịu lực của neo phụ thuộc rất lớn vào lực bám dính giữa bê tông
với thành lỗ khoan và bê tông với cốt thép, do đó, nếu chọn đờng kính cốt thép lớn
quá thì sẽ không đảm bảo lực dính bê tông với thành lỗ neo, trong khi lực bám dính
giữa cốt và bê tông lại quá lớn. Ngợc lại nếu chọn cốt thép nhỏ quá sẽ không đảm
bảo đợc lực dính kết giữa cốt và bê tông. Do vậy chọn sơ bộ cốt neo phải sao cho
thoả mãn cả hai điều kiện lực bán dính giữa bê tông và cốt thép, bê tông với thành
lỗ khoan. Trong thực tế chống neo với thành lỗ khoan neo là 42 thì cốt thép hợp lý
nhất là 25. Nh vậy chọn neo bê tông cốt thép: Mác bê tông 250, cốt thép loại A_II
25.
Chiều rộng lò đợc xác định theo công thức:
Bđ = B + 2dt (mm)
Trong đó:
B: Chiều rộng sử dụng, B = 2660 (mm)
dt: Chiều dày bê tông phun và khoảng cách chiều dài phần đuôi neo nhỏ vào
bên trong, dt = 80 (mm).
Do vậy:
Bđ = 2660 + 2.80 = 2820 (mm).
Bán kính vòm:
Rđ =


Bd 2820
=
= 1410 (mm).
2
2

Chiều cao đào:


Hđ = 1200 + 1410 = 2610 (mm).
Diện tích đào:
1
2

Sđ = Rd2 + H t .Bd
=

1
.3,14.1,410 2 + 1,20.2,820
2

Sđ = 6,5 (m2).

VI, áp lực tác dụng lên công trình:
Đất đá xung quanh công trình có hệ số kiên cố f = 6 và tỷ trọng của nó là
= 2,1 T/m3.
VI.1, áp lực tác dụng lên đoạn cửa lò:

1


VI.1.1, áp lực nóc:
Đoạn cửa lò do có độ sâu không lớn, do vậy theo giáo s Bierbaumer thì nếu
tạo không gian trong ngầm trạng thái ứng suất nguyên sinh biển đổi rất phức tạp,
đất đá tại nóc lò sẽ hình thành một khối trợt có hớng thu nhỏ không gian tạo ra
chính sự dịch chuyển này sinh ra áp lực nóc.
* Sơ đồ tính áp lực:
Sơ đồ tính áp lực thể hiện ở hình dới đây, trên sơ đồ khối đất ABCD là khối
trợt trực tiếp gây áp lực nóc, các khối ABF, CDE gây lực ma sát hạn chết sự sụt lún
biến dạng của khối ABCD.


2a = 3060

* Tính toán áp lực:
áp lực đơn vị tác dụng lên công trình tính theo công thức:

(

)



H 2 90 0

q n = 1 .H 1 .tg
.tg
2
2a



Trong đó:
1: Tỷ trọng của khối đá, 1 = 2,1 (T/m3)
2a: Chiều rộng đờng lò, 2a = 3060.
: Góc ma sát trong, = 78,410.
H: Chiều cao khối đất tại mặt cắt nguy hiểm nhất vuông góc dọc theo
đờng lò, đợc xác định theo công thức:
H=

H gh
2

Hgh: Giới hạn độ sâu của công trình tính theo Bierbauner.
H gh =

=

2a
90
.tg
tg 2
2
0

3,060
90 72,3 0
tg 2
2

0



.tg 78,410



Hgh = 30,6 (m).
H=

30,6
= 15,3 (m).
2

Nh vậy:


15,3
90 0 78,410
q n = 2,1.15,31
.tg 2
tg 78,410
2
3,060


qn = 24,42 (Tấn/m2).
Với : Góc nghiêng sờn núi, chọn = 72,30.
Theo kết quả tính toán trên, áp lực nóc tác dụng có giá trị q n = 24,42
(Tấn/m2) khá lớn do vậy khi tổ chức chống cố định ta không tháo dỡ khung chống
tạm mà lấy làm cốt thép dự phòng để tăng khả năng chịu lực cho vỏ chống bê tông
cốt thép. Kích thớc mặt cắt ngang cửa lò đợc xác định lại nh sau:

- Chiều rộng: Bđ = 3060 + 2.94 = 3248 (mm)
- Chiều cao: Hd =2739 + 94 = 2824 (mm).
- Bán kính vòm: Rd =

Bd
= 1624 (mm).
2

- Diện tích đào: Sđ = 8,04 (m2)
VI.1.2, áp lực hông.
Sơ đồ tính toán áp lực hông thể hiện trên hình dới đây.


qn

R1530
2730
q3
q3
2a = 3060

Trên sơ đồ qs là áp lực tác dụng bên hông có giá trị lớn nhất và lấy q s tính
toán.
áp lực tác dụng lên công trình đợc tính theo công thức:
áp lực sờn mức ngang nóc lò ( q1):
90 0

q1 = q n .tg 2
2


(T/m2)

Trong đó:
qn: áp lực nóc đờng lò, qn = 24,42 ( T/m2)
: Góc ma sát trong, chọn = 78,410
Vậy:
q1 = 24,42.tg 2

90 0 78,410
= 0,24 (T/m2)
2

áp lực sớn mức nền (q2):
q 2 = ( q n + H d . 1 ).tg 2

90 0
2

Trong đó:
Hd: Chiều cao của đờng lò Hd = 2,73 (m).
1: Tỷ trọng của đất đá, 1 = 2,1 (T/m3)


Vậy:
90 0 78,410
q 2 = ( 24,42 + 2,73.2,1) tg
= 0,3 (T/m2)
2
2


qs = Max(q1,q2) = 0,3 (T/m2).
vi.2, áp lực tác dụng lên đoạn thân lò:
a, Sơ đồ tính toán áp lực:
b, Tính áp lực nóc:
Theo giáo s Tximbarevich khi tạo không gian trong khối đá thì trên khối đá
xuất hiện vòm phá huỷ căn cứ vào lý thuyết của ông thì áp lực đơn vị (tính cho 1 m
dài) tác dụng lên khung chống đợc xác định theo công thức.
qn =1.b1
Trong đó:
1: Trọng lợng thể tích đất đá, 1 = 2,1 (T/m3)
b1: Chiều cao lớn nhất của vòm phá huỷ đợc tính theo công thức:
90 0

a + H d .tg
2
a1


b1 =
=
f
f

, (m)

Với:
a1: Nửa chiều rộng vòm phá huỷ.
f: Hệ số kiên cố của đất đá, f = 10
: Góc ma sát, = 78,410
a: Nửa chiều rộng công trình, a = Bd/2 = 1530 (mm)

Do vây:
90 0 78,410
1,53 + 2,73.tg
2
a

b1 = 1 =
10
10





b1 = 0,18 (m)
a1 = 1,8 (m).
qn = 2,1.03 = 0,63 (T/m2)
Tải trọng phân bố đều tác dụng lên khung chống thép đợc xác định theo công
thức:
qn = qn.L = 0,63.0,8 = 0,5 (T/m)


c, áp lực sờn:
Theo giáo s Tximbarevich áp lực sờn của lò đợc xác định nh sau:
áp lực sờn mức ngang nóc lò q1:
90 0

q1 = q n .tg 2
2
90 0 78,410

= 0,63.tg 2
2






q1 = 6,3.10-3 ( T/m2)
áp lực sờn mức nền lò q2:
q 2 = ( q n + H d . 1 ) tg 2

90 0
2

= ( 0,63 + 2,73.2,1) tg 2

90 0 78,410
2

q2 = 6,4.10-2 (T/m2).
Trong đó:
qn: áp lực nóc, qn =0,63 (T/m2)
Hd: Chiều cao của đờng lò, Hd = 2,73 (T/m3)
1: Trong lợng thể tích đất đá, 1 = 2,1 (T/m3)
Do áp lực hông ngang mức (nền lò) là lớn nhất và để dự trữ áp lực cũng nh
giảm khối lợng công việc tính toán, ta coi áp lực sờn là phân bố đề (q3) và q3 = q2 =
6,4.10-2 (T/m2). áp lực tác dụng lên vì chống là: q 3 = q3.L = 6,4.10-2.0,8 = 5,12.10-2
m.