Giáo trình quy hoạch và thiết kế cấu tạo công trình ngầm phần 1 trường đh công nghiệp quảng ninh

LỜI NÓI ĐẦU Để phát triển kinh tế quốc dân Đảng Nhà nƣớc vạch kế hoạch phát triển mạnh mẽ hệ thống xây dựng sở hạ tầng vàmột số ngành công nghiệp, số có ngành khai thác khống sản, xây dựng nhà máy thủy điện, phát triển hệ thống giao thông đặc biệt làhệ thống giao thông ngầm nhằm giảm thiểu tƣợng ắc tắc giao thông Hiện Việt Nam lĩnh vực xây dựng cơng trình ngầm bắt đầu phát triển, số cơng trình ngầm đƣợc xây dựng nhƣ cơng trình ngầm giao thơng (hầm đèo Hải Vân, Đèo Ngang, A Roàng 1, A Rồng 2, ), cơng trì nh ngầm thủy điện (nhƣ Thủy điện Sông Đà, Yali, A vƣơng, Nậm Chiến, ), cơng trì nh ngầm mỏ phát triển từ lâu, dự án xây dựng cơng trì nh tầu điện ngầm bắt đầu phát triển, trƣớc tiên làở hai thành phố lớn làHàNội thành phố Hồ ChíMinh, hầm đƣờng qua nút giao thơng Giáo trình “Quy hoạch vàthiết kế cấu tạo cơng trình ngầm” đƣợc biên soạn làm tài liệu giảng dạy vàhọc tập cho sinh viên chun ngành xây dựng mỏ vàcơng trì nh ngầm bậc Đại học vàlàm tài liệu tham khảo cho chuyên ngành Cơng nghệ kỹ thuật cơng trình xây dựng Hầm vàCầu Ngồi giáo trì nh cịn sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nhàthiết kế, đạo vàthi cơng sản xuất ngành Xây dựng cơng trì nh ngầm Góp phần đáp ứng kịp thời với xu hƣớng phát triển lĩnh vực xây dựng cơng trình ngầm Cấu trúc giáo trình gồm chƣơng, với tổng cộng 205 trang, sử dụng 31 tài liệu tham khảo Nội dung giáo trình bao gồm vấn đề: giới thiệu tổng quan quy hoạch hệ thống cơng trình ngầm mỏ, thiết kế cơng trì nh ngầm vàhệ thống cơng trình ngầm mỏ, thiết kế cơng trì nh ngầm giao thơng, cơng trình ngầm thủy cơng vàcác cơng trình hầm tầu điện ngầm Trong TS Vũ Đức Quyết đảm nhận biên soạn chƣơng 2, chƣơng 3, chƣơng 6, chƣơng 7, chƣơng chƣơng 9, ThS Nguyễn Việt Cƣờng đảm nhận biên soạn chƣơng 1, chƣơng chƣơng Trong quátrình biên soạn, cố gắng chọn lọc thông tin ngắn gọn, tổng hợp kiến thức giáo trình liên quan đến mơn học tác giả ngồi nƣớc Tuy có nhiều cố gắng biên soạn, nhƣng biên soạn lần đầu nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong nhận đƣợc góp ý kiến bạn đồng nghiệp, sinh viên vàbạn đọc sử dụng giáo trình để giáo trì nh đƣợc hồn thiện tốt cho lần biên soạn sau Quảng Ninh, ngày 29 tháng năm 2017 Chủ biên TS Vũ Đức Quyết MỤC LỤC MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ 1.1 Khái niệm chung 1.2 Sơ đồ mở vỉa vàchuẩn bị khai thác khoáng sản 1.2.1 Mở vỉa lòbằng 1.2.2 Mở vỉa giếng nghiêng 1.2.3 Mở vỉa giếng đứng 10 1.3 Hệ thống cơng trình ngầm mỏ 11 1.4 Phân loại cơng trình ngầm 13 1.4.1 Theo công dụng 13 1.4.2 Theo vị tríthế nằm 14 1.4.3 Theo diện tích tiết diện đào 14 1.4.4 Tƣơng quan chiều dài vàchiều rộng cơng trì nh ngầm 14 1.5 Nguyên lýthiết kế quy hoạch cấu tạo cơng trì nh ngầm 14 1.5.1 Công tác thiết kế vàbài toán kỹ thuật 15 1.5.2 Các giai đoạn quátrì nh thiết kế 19 1.6 Thiết kế quy hoạch cơng trình ngầm đơn 20 1.7 Thiết kế quy hoạch hệ thống cơng trì nh ngầm mỏ khai thác khoáng sản 23 Câu hỏi ôn tập chƣơng 24 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤU TẠO GIẾNG ĐỨNG 25 2.1 Khái niệm chung 25 2.2 Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang vàkết cấu chống giữ giếng đứng 27 2.2.1 Hình dạng mặt cắt ngang giếng đứng 27 2.2.2 Kết cấu chống giếng đứng 28 2.3 Thiết kế cấu tạo cốt giếng đứng 29 2.3.1 Cốt giếng cứng 29 2.3.2 Đặc điểm thùng trục 29 2.3.3 Sơ đồ bố trícốt giếng 30 2.4 Các dạng tải trọng tác dụng lên cốt giếng 40 2.5 Thiết kế ngăn thang, ngăn chứa ống dẫn, cáp dẫn giếng 40 2.6 Thiết kế quy hoạch mặt cắt ngang giếng đứng 42 2.6.1 Các sở thiết kế tiết diện ngang giếng 42 2.6.2 Các phƣơng pháp xác định tiết diện giếng mỏ 43 2.7 Thiết kế cổ giếng đứng 47 2.8 Thiết kế đáy giếng 49 Câu hỏi ôn tập chƣơng 50 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤU TẠO LÒ BẰNG VÀ LÒ NGHIÊNG 51 3.1 Khái niệm chung 51 3.2 Thiết kế quy hoạch lòbằng 51 3.2.1 Thiết kế quy hoạch lịbằng mặt cắt dọc bình đồ 51 3.2.2 Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang lòbằng 52 3.2.3 Thiết kế mặt cắt ngang đƣờng lò 54 3.3 Thiết kế quy hoạch cấu tạo cơng trì nh ngầm nằm nghiêng 64 3.3.1 Khái niệm chung 64 3.3.2 Thiết kế quy hoạch cơng trì nh ngầm nằm nghiêng mặt cắt dọc vàtrên bì nh đồ 65 3.3.3 Thiết kế quy hoạch cấu tạo giếng nghiêng 65 3.3.4 Thiết kế quy hoạch cấu tạo đƣờng lò thƣợng vàlòhạ 66 3.3.5 Thiết kế quy hoạch cấu tạo lònghiêng tháo than 67 3.3.6 Thiết kế quy hoạch cấu tạo tổ hợp cơng trì nh ngầm vị trí đầu, chân lò thƣợng vàlòhạ 68 3.4 Thiết kế quy hoạch vàcấu tạo đoạn lònối giao cắt 71 3.4.1 Trƣờng hợp chống đoạn lògiao cắt gỗ 72 3.4.2 Trƣờng hợp chống đoạn lògiao cắt kim loại 74 3.4.3 Trƣờng hợp chống đoạn lògiao cắt bêtông 75 3.4.4 Thiết kế quy hoạch cấu tạo đoạn lò nối giao cắt lò lò nghiêng 75 Câu hỏi ôn tập chƣơng 76 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤU TẠO SÂN GIẾNG 78 4.1 Khái niệm chung 78 4.2 Lựa chọn hình dạng sân giếng đứng 79 4.3 Thiết kế quy hoạch cấu tạo sân giếng đứng 80 4.3.1 Ảnh hƣởng yếu tố đến hình dạng sân giếng 80 4.3.2 Các sơ đồ công nghệ vận tải sân giếng 83 4.4 Thiết kế quy hoạch cấu tạo sân giếng nghiếng 86 4.5 Thiết kế tính tốn thơng số chủ yếu giếng đứng 88 4.5.1 Vị trí tƣơng hỗ giếng 88 4.5.2 Hình dạng sân giếng 89 4.5.3 Dung lƣợng vận tải sân giếng 89 4.5.4 Bán kính đoạn lịvịng vận tải 90 4.5.5 Mặt cắt dọc đƣờng lòvận tải sân giếng 90 4.5.6 Kích thƣớc trụ bảo vệ 90 4.5.7 Tiết diện đƣờng lòvận tải sân giếng 91 4.5.8 Hình dạng tiết diện ngang đƣờng lòvàhầm trạm sân giếng 91 4.5.9 Kết cấu chống giữ đƣờng lòvận tải hầm trạm sân giếng 91 4.5.10 Độ nghiêng rãnh thoát nƣớc 92 4.6 Thiết kế lựa chọn sơ khối lƣợng đƣờng lò, hầm trạm sân giếng 92 4.6.1 Khối lƣợng đƣờng lòtrong sân giếng 92 4.6.2 Khối lƣợng hầm trạm đƣờng lòphụ trợ sân giếng 92 4.7 Khả thông qua sân giếng 93 Câu hỏi ôn tập chƣơng 95 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤU TẠO HẦM TRẠM 96 TRONG SÂN GIẾNG 96 5.1 Khái niệm chung 96 5.2 Thiết kế hầm nối sân giếng với giếng thùng cũi 96 5.2.1 Vị trí 96 5.2.2 Thiết kế hình dạng, kích thƣớc 96 5.3 Thiết kế quy hoạch cấu tạo tổ hợp hầm trạm tháo tải, định lƣợng, rót tải cho giếng thùng skíp 98 5.3.1 Công dụng, vị trí 98 5.3.2 Thiết kế hầm thảo tải 100 5.3.3 Thiết kế hầm bunke 101 5.3.4 Hầm định lƣợng 103 5.4 Thiết kế tổ hợp hầm trạm tháo tải, định lƣợng vàrót tải cho mỏ quặng 106 5.5 Thiết kế quy hoạch cấu tạo tổ hợp hầm trạm bơm ngầm trung tâm 107 5.5.1 Công dụng 107 5.5.2 Hầm bơm 107 5.5.3 Đƣờng lòdẫn nƣớc thải nối hầm bơm với giếng thùng cũi 110 5.5.4 Hầm chứa nƣớc 110 5.6 Thiết kế quy hoạch cấu tạo trạm biến ngầm trung tâm 112 5.7 Thiết kế quy hoạch cấu tạo tổ hợp kho thuốc nổ ngầm 113 5.8 Thiết kế cấu tạo tổ hợp đƣờng lò, hầm trạm sửa chữa đầu tầu điện 115 5.8.1 Hầm sửa chữa tầu điện cần vẹt 115 5.8.2 Hầm sửa chữa tầu điện ắc quy 116 5.9 Thiết kế quy hoạch cấu tạo hầm trạm phụ trợ 118 5.9.1 Hầm đợi 118 5.9.2 Hầm cứu thƣơng 119 5.9.3 Hầm chứa tầu điện cứu hoả 120 5.9.4 Hầm cấp cứu mỏ 120 5.9.5 Hầm bảo quản vàsửa chữa máy khoan 120 5.9.6 Hầm điều phối 121 5.9.7 Các đoạn lònối 121 5.9.8 Hầm vệ sinh 122 Câu hỏi ôn tập chƣơng 122 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH ĐƢỜNG HẦM ĐƢỜNG SẮT 123 6.1 Khái niệm chung 123 6.2 Các nguyên tắc chung thiết kế hầm đƣờng sắt 125 6.3 Nguyên lý thiết kế đƣờng hầm đƣờng sắt mặt cắt dọc 125 6.3.1 Những yêu cầu nguyên lýthiết kế tuyến hầm mặt cắt dọc 125 6.3.2 Xác định vị tríhầm theo độ cao 126 6.3.3 Trắc dọc đƣờng hầm đƣờng sắt 127 6.4 Thiết kế hầm đƣờng sắt bình đồ 129 6.5 Thiết kế mặt cắt ngang hầm đƣờng sắt 130 6.5.1 Chọn số lƣợng đƣờng xe cho đƣờng hầm 130 6.5.2 Khổ hầm vàmặt cắt ngang sử dụng cho đƣờng hầm 131 6.6 Vật liệu vàkết cấu chống giữ đƣờng hầm đƣờng sắt 134 6.6.1 Vật liệu để xây dựng vỏ hầm 134 6.6.2 Kết cấu vỏ hầm 136 6.7 Thiết kế cửa hầm vàhệ thống thoát nƣớc 139 6.7.1 Cửa hầm 139 6.7.2 Hầm tránh 147 6.7.3 Hệ thống thoát nƣớc 148 Câu hỏi ôn tập chƣơng 148 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH ĐƢỜNG HẦM Ô TÔ 149 7.1 Khái niệm chung 149 7.2 Nguyên lý thiết kế tuyến đƣờng hầm ôtô 150 7.3 Đƣờng bao gần đúng, số đƣờng xe vàhì nh dạng mặt cắt ngang đƣờng hầm 152 7.3.1 Đƣờng bao gần 152 7.3.2 Số lƣợng đƣờng xe 152 7.3.3 Hình dạng bên vỏ chống đƣờng hầm 152 7.4 Vật liệu vàkết cấu chống hầm đƣờng ôtô 153 7.5 Nguyên lýthiết kế trục đƣờng hầm ôtô dƣới sông - biển 155 7.6 Đƣờng bao gần hình dạng mặt cắt ngang hầm dƣới sơng biển 157 7.7 Cấu tạo cửa hầm 158 7.8 Cơng tác thơng gió cho đƣờng hầm ơtơ 159 7.8.1 Mục đích thơng gió 159 7.8.2 Các phƣơng pháp thơng gió 160 7.9 Biện pháp chống thấm cho đƣờng hầm ôtô 165 7.10 Công tác chiếu sáng 166 7.11 Hầm bố tríthiết bị vật liệu vàcác dụng cụ khác 167 Câu hỏi ôn tập chƣơng 167 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH HỆ THỐNG TẦU ĐIỆN NGẦM THÀNH PHỐ 168 8.1 Khái niệm chung 168 8.2 Thiết kế tuyến đƣờng tầu điện ngầm 169 8.2.1 Nguyên lýlựa chọn tuyến hầm tầu điện ngầm 169 8.2.2 Thiết kế tuyến đƣờng hầm tầu điện ngầm bình đồ 170 8.2.3 Thiết kế tuyến tầu điện ngầm mặt cắt dọc 172 8.3 Đƣờng bao gần cho mặt cắt ngang đƣờng hầm 172 8.4 Thiết kế hầm tầu điện ngầm nối ga 176 8.5 Thiết kế hầm rẽ vàhầm nối 178 8.5.1 Các đƣờng rẽ 178 8.5.2 Hang cụt 179 8.5.3 Hầm phân nhánh 179 8.5.4 Cửa thông với mặt đất hầm nối ga 179 8.6 Thiết kế ga tầu điện ngầm 180 8.6.1 Khái niệm chung 180 8.6.2 Phân loại ga 181 8.6.3 Xác định kích thƣớc ga tầu điện ngầm 184 8.6.4 Kết cấu chống giữ cho ga tầu điện ngầm 186 Câu hỏi ôn tập chƣơng 190 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤU TẠO CÁC CƠNG TRÌNH NGẦM THUỶ CÔNG - THUỶ LỢI 191 9.1 Thiết kế đƣờng hầm thủy công – thủy lợi 191 9.1.1 Khái niệm 191 9.1.2 Phân loại đƣờng hầm thủy công – thủy lợi 191 9.1.3 Hình dạng mặt cắt ngang đƣờng hầm thủy cơng – thủy lợi 192 9.1.4 Kích thƣớc mặt cắt ngang đƣờng hầm 193 9.1.5 Chọn tuyến cho đƣờng hầm 194 9.1.6 Cửa vào đƣờng hầm 194 9.2 Thiết kế nhàmáy thuỷ điện ngầm 195 9.2.1 Khái niệm chung 196 9.2.2 Sơ đồ hệ thống hầm trạm, đƣờng hầm nhàmáy thuỷ điện ngầm 196 9.2.3 Thiết kế đƣờng hầm nhàmáy thuỷ điện ngầm 199 9.3 Thiết kế đƣờng hầm thuỷ lợi cócơng dụng đặc biệt 206 9.3.1 Thiết kế đƣờng hầm dẫn thải vànắn dòng chảy 206 9.3.2 Thiết kế đƣờng hầm dùng cho tầu thuyền qua lại 206 Câu hỏi ôn tập chƣơng 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO 208 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ 1.1 Khái niệm chung Cơng trình xây dựng lànhững cơng trì nh nhân tạo, đƣợc tạo thành ngƣời sử dụng vật liệu xây dựng, máy móc thiết bị lắp đặt mặt đất, dƣới mặt đất, dƣới mặt nƣớc mặt nƣớc, dựa sở thiết kế Cơng trì nh xây dựng bao gồm cơng trình xây dựng cơng cộng, nhàở, cơng trì nh cơng nghiệp, giao thơng, cơng trì nh ngầm, mỏ vàcác cơng trình khác… Quy hoạch xây dựng làviệc tổ chức định hƣớng tổ chức không gian vùng, không gian đô thị điểm dân cƣ, hệ thống cơng trì nh hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xãhội, tạo lập môi trƣờng sống thích hợp cho ngƣời dân sinh sống vùng lãnh thổ đó, đảm bảo kết hợp hài hịa lợi í ch quốc gia vàlợi í ch cộng đồng, đáp ứng đƣợc mục tiêu phát triển kinh tế - xãhội, quốc phịng, an ninh vàbảo vệ mơi trƣờng Không gian xây dựng ngầm không gian dƣới mặt đất đƣợc sử dụng cho mục đích xây dựng cơng trình ngầm Quy hoạch khơng gian xây dựng ngầm việc tổ chức không gian xây dựng dƣới mặt đất để xây dựng cơng trình ngầm Quy hoạch xây dựng cơng trình ngầm cần đảm bảo sử dụng đất hợp lý, tiết kiệm hiệu quả; đảm bảo kết nối tƣơng thích đồng bộ, an tồn cơng trì nh ngầm vàgiữa cơng trình ngầm với cơng trì nh mặt đất; đảm bảo yêu cầu khai thác cơng trình đạt hiệu kinh tế cao nhất, đảm bảo yêu cầu bảo vệ môi trƣờng nguồn nƣớc ngầm, kết hợp chặt chẽ với yêu cầu an ninh quốc phòng Quy hoạch hệ thống cơng trì nh ngầm cần có hiểu biết quy hoạch, kỹ thuật vàcông nghệ xây dựng, quản lý, vận hành theo kiến thức, kinh nghiệm thành tựu nƣớc phát triển Quy hoạch cơng trình ngầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn; yêu cầu không gian ngầm vàtƣơng lai; chức cơng cơng trì nh ngầm Hiện nay, giới việc tham gia quy hoạch cơng trình ngầm làsự kết hợp kiến trúc sƣ, kỹ sƣ, luật sƣ, nhàphong thủy ngƣời dân để tạo cơng trì nh có hiệu xây dựng cao, nâng cao đƣợc giátrị sử dụng hệ thống cơng trì nh, giảm thiểu đƣợc chi phí đầu tƣ chi phí vận hành dự án Trong quy hoạch xây dựng hệ thống cơng trì nh ngầm Việt Nam số bất cập sau đây: - Chƣa có quy hoạch tổng thể (đặc biệt đô thị ngầm); - Phát triển công trình ngầm ngành vàcác chủ đầu tƣ khác thực hiện; - Sự cố cơng trình ngầm xảy thƣờng xuyên thiếu kiến thức, kỹ năng, kinh nghiệm; - Chất lƣợng khảo sát, mơ hì nh tí nh tốn, cơng nghệ thi cơng, cơng nghệ quản lý, quan trắc cơng trình ngầm cịn nhiều hạn chế; - Thiếu dẫn, quy chuẩn, tiêu chuẩn cơng trì nh ngầm 1.2 Sơ đồ mở vỉa vàchuẩn bị khai thác khoáng sản Khi khai thác phƣơng pháp khai thác hầm lị, để tiếp cận đƣợc khống sản ngƣời ta đào đƣờng lò từ mặt đất xuyên qua lớp đất đá bao bọc xung quanh thân khoáng sản tới gặp khoáng sản nhằm đảm bảo cho công việc chuẩn bị nằm giới hạn ruộng mỏ để tiến hành khai thác Những đƣờng lò đƣợc đào từ mặt đất tới gặp khoáng sản đƣợc gọi đƣờng lòmở vỉa Những sơ đồ mở vỉa sử dụng nhƣ: mở vỉa cặp lị bằng, cặp giếng nghiêng, cặp giếng đứng, ngồi cóthể mở vỉa kết hợp giếng đứng vàlòbằng, giếng đứng giếng nghiêng, giếng nghiêng lò bằng, mở cụm vỉa phải làm thêm đƣờng lòxuyên vỉa, giếng mù, lịnghiêng v.v Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến việc lựa chọn sơ đồ mở vỉa nhƣng chia yếu tố sau: + Những yếu tố địa chất chí nh: Số vỉa cần mở, khoảng cách vỉa, chiều dày độ dốc vỉa, độ sâu điều kiện khoáng sản, mức độ pháhoại kiến tạo vỉa, địa hình, đặc tí nh than, đất đá, chiều dày đất đá xung quanh + Những yếu tố kỹ thuật: Sản lƣợng hàng năm, thời gian tồn mỏ, trữ lƣợng cơng nghiệp, hình dạng kích thƣớc ruộng mỏ, mức độ kĩ thuật khai thác mỏ, cơng trình bề mặt mỏ phải bảo vệ v.v + Các yếu tố kinh tế: Mức độ vốn đầu tƣ, thời gian mở vỉa, giáthành v.v Trên sở yếu tố ta tiến hành phân tích để lựa chọn đƣợc sơ đồ mở vỉa cho phùhợp Sơ đồ mở vỉa hợp lýphải sơ đồ đảm bảo đƣợc đa số yêu cầu sau: + Chi phí ban đầu nhỏ nhất; + Khối lƣợng cơng việc mở vỉa ít; + Thời gian mở vỉa ngắn; + Vận tải qua đƣờng lịcùng loại vận chuyển í t phân cấp; + Đảm bảo mức cótrữ lƣợng vừa đủ để tránh đào sâu thêm giếng khoảng thời gian ngắn; + Vệ sinh mỏ tốt; + Đảm bảo sơ đồ thơng gió đơn giản; Những u cầu thƣờng khóthỏa mãn đồng thời, để lựa chọn đƣợc cách mở vỉa hợp lýcần phải phân tích mặt kỹ thuật – kinh tế nhiều phƣơng án mở vỉa, lựa chọn phƣơng án mở vỉa cần kể đến kế hoạch lâu dài tƣơng lai Việc lựa chọn đƣợc sơ đồ mở vỉa hợp lýsẽ sớm đƣa mỏ vào sản xuất nhanh thu hồi vốn đầu tƣ, giải đƣợc công ăn việc làm cho số lƣợng lớn lực lƣợng lao động, nâng cao suất lao động mỏ, giảm đƣợc giáthành khai thác than Sau đào đƣờng lò mở vỉa để tiếp cận với khoáng sản, ta tiến hành xây dựng đƣờng lòchuẩn bị khai thác nhƣ: Lò dọc vỉa, lò thƣợng, lòhạ, lòhọng sáo, lò song song để phục vụ cho qtrì nh khai thác khống sản Ngoài mở vỉa giếng đứng, giếng nghiêng, cần phải cóhệ thống cơng trì nh ngầm trung gian nhƣ hệ thống sân ga, hầm trạm… 1.2.1 Mở vỉa lò Lòbằng đƣợc dùng để mở vỉa cho ruộng than nằm vùng dạng đồi núi, phƣơng pháp mở vỉa giếng đứng giếng nghiêng khơng cólợi kinh tế kĩ thuật Vị trí đặt lịbằng cần đáp ứng u cầu sau:  Cửa lị cần có đủ diện tích để bố trí mặt cơng nghiệp mỏ;  Có khả liên hệ đƣợc với tuyến đƣờng giao thơng quốc gia chính, kể đƣờng sắt, đƣờng hay đƣờng thủy;  Cửa lò phải nằm vị trí cao mực nƣớc lũ lịch sử 50 cm;  Lò mở vỉa phải đƣợc bố trí mức cho phần lớn trữ lƣợng ruộng than nằm cao mức lò bằng, tức phần lớn trữ lƣợng đƣợc khai thác mà khơng cần trục tải đƣợc nƣớc tự nhiên Mức khai thác làphần ruộng than đƣợc giới hạn theo chiều dốc, có đƣờng lị vận tải hay cómột bậc trục tải riêng biệt Ruộng than nằm ngang dốc thoải thƣờng có mức khai thác, cịn ruộng than dốc nghiêng hay dốc đứng thìcó nhiều mức khai thác Cũng nhƣ ruộng than, mức khai thác thƣờng đƣợc chia làm hai cánh theo phƣơng vỉa Hình - Mở vỉa lòbằng với mức khai thác Việc xây dựng đƣờng lịmở vỉa vàchuẩn bị thể hì nh vẽ đƣợc tiến hành theo thứ tự sau: Đầu tiên từ vị trí đặt cửa lịhợp lý ngƣời ta đào đồng thời hai lịbằng chí nh (1) vàphụ (2), song song với vàcách khoảng là3040m, theo hƣơng hớp với phƣơng vỉa góc đó, cho chúng cắt vỉa khoảng ruộng than Tiếp theo, từ lò bằng, đào lò dọc vỉa vận tải (3) hai cánh ruộng than, cần thiết đào thêm lị dọc vỉa (4) nằm song song với Hai đƣờng lò đƣợc đào tới khoảng khoảnh gần nhất; dể dễ dàng thơng gió chúng q trình đào, khoảng dài 40-60m ngƣời ta lại đào thơng chúng với lịnối (16) Cơng việc tiếp tục làxây dựng sân ga (5) chân lị thƣợng khoảnh Khi có sân ga ngƣời ta đào đồng thời lị thƣợng chí nh (6) vàphụ (7) ngƣợc chiều dốc vỉa lị thƣợng chí nh cần đào lên tới mức vận tải dải cùng, lò thƣợng phụ cóthể đƣợc đào thẳng lên lộ vỉa thơng mặt đất, chúng đƣợc đào lên tới biên giới ruộng than Trong trƣờng hợp đầu, máy trục tải lò thƣợng đƣợc bố trítrên mặt đất cị trƣờng hợp sau đƣợc lắp đặt buồng đặt máy (10) đƣợc xây dựng lúc với lịbằng thơng gió (11) Để dễ dàng thơng gió lị thƣợng đào chúng, qua khoảng 40-60m chúng lại đƣợc thông với lịnối (16) Việc cuối cơng tác mở vỉa làxây dựng sân ga tƣơng ứng mức vận tải (8) vàmức thơng gió (9) dải Đến hình thành mạng hầm lị thơng suốt đảm bảo điều kiện để tiến hành chuẩn bị khu khai thác Việc chuẩn bị dải khấu đƣợc bắt đầu việc đào vào lị dọc vỉa vận tải (12) vàthơng gió(13) Hai đƣờng lò đƣợc đào theo phƣơng, từ sân ga (8) (9) hai cánh đến biên giới khoảnh Cuối cùng, chúng đƣợc nối thông với lịcắt (14) Các cơng tác khấu than cóthể lị cắt chuyển thành lịchợ Để đảm bảo tính liên tục công tác khấu than, trƣớc khai thác hết trữ lƣợng dải cần phải chuẩn bị kịp thời dải thứ hai Nhƣ có nghĩa việc chuẩn bị dải thứ hai phải đƣợc bắt đầu khai thác dải thứ Việc chuẩn bị dải thứ hai, nhƣ dải tiếp theo, bao gồm : đào sân ga mức vận tải dải đó; từ sân ga đào lị dọc vỉa vận tải hai cánh tới biên giới khoảnh; đào lị cắt nối thơng lị dọc vỉa vận tải với lị dọc vỉa vẩn cũ dải phía Nhƣ vậy, lòdọc vỉa vẩn tải dải cần phải đƣợc bảo vệ để làm lịdọc vỉa thơng gió cho dải dƣới Tất nhiên, lị dọc vỉa thơng gió dải (13) bị loại bỏ dần, hết tác dụng nằm phí a sau lòchợ (15) Trƣớc khai thác hết trữ lƣợng cặp khoảnh đầu tiên, cần phải tiếp tục mở vỉa vàchuẩn bị xong khoảnh thứ hai Trƣớc khai thác hết trữ lƣợng phần ruộng than thuộc lò thƣợng, cần phải chuẩn bị kịp thời tuyến lòchợ khoảnh thuộc lò hạ… Cứ nhƣ vậy, công việc chuẩn bị vàkhai thác đƣợc tiến hành liên tục phạm vi ruộng than, mỏ ngừng hoạt động Phƣơng pháp mở vỉa lị có ƣu điểm hẳn so với phƣơng pháp khác Đó cơng trình thiết bị mặt công nghiệp đơn giản; chi phí đào bảo vệ đƣờng lịmở vỉa nhỏ, thời gian xây dựng mỏ ngắn, áp dụng nƣớc tự nhiên vàkhơng cần trục tải cho phần trữ lƣợng nằm mức lòbằng Phƣơng pháp mở vỉa lòbằng đƣợc áp dụng rộng rãi cho mỏ hầm lò nƣớc ta Phƣơng pháp phù hợp với vỉa than đƣợc khai thác, nằm địa tầng dạng đồi núi Tuy nhiên, tƣơng lai không xa, cần phải khai thác phần trữ lƣợng nằm sâu dƣới đất, phải chuyển sang phƣơng pháp khác 1.2.2 Mở vỉa giếng nghiêng Khi mở vỉa giếng nghiêng cho vỉa than, giếng nghiêng cóthể đƣợc đào đá trụ hay đá vách vỉa đào dọc theo vỉa than Trên Hì nh - làsơ đồ mở vỉa giếng nghiêng cho vỉa than dốc thoải với giếng nghiêng đƣợc đào dọc theo vỉa than Ở đây, thứ tự đào đƣờng lò mở vỉa chuẩn bị nhƣ sau: khoảng ruộng than, từ nơi có địa hình thuận tiện để bố trímặt cơng nghiệp tiến hành đào đồng thời hai giếng nghiêng (1) vàphụ (2) Chúng đƣợc đào tới độ sâu tƣơng ứng với mức vận tải tầng thứ hai Tiếp theo xây dựng sân giếng (3) mức vận tải tầng thứ nhất, mức thơng giócủa tầng cần đào sân giếng đơn giản Từ sân giếng đào hai cánh lị dọc vỉa vận tải (4) vàthơng gió (5) tầng thứ Khi lò Khi đƣờng lị xun vỉa (giữa vỉa) khơng thể bố trísân giếng, ngƣời ta phải bố trísân giếng vùng đất đá phía ngồi vỉa, sân giếng códạng hình nút Hình - Sơ đồ sân giếng mở cụm vỉa c Trƣờng hợp mở nhiều vỉa khoảng cách vỉa lớn (Hì nh - 5) Hình - Sơ đồ sân giếng mở hai cụm vỉa Trong trƣờng hợp bố trísân giếng vỉa (Hì nh - 5, sân giếng làhình vịng hay hì nh nút Tuy nhiên sơ đồ sân giếng hì nh vịng (Hì nh - 5a) hợp lý Các sơ đồ sân giếng hì nh vịng (Hì nh - 5b) vàhì nh nút (Hì nh - 5c) có đƣờng lị vận tải vng góc với đƣờng lị xun vỉa, điều kiện khơng hợp lý vì: Khơng sử dụng đƣờng lị xun vỉa nhƣ nhánh đƣờng lòvận tải sân giếng, hệ thống đƣờng lòhầm trạm sân giếng phải xây dựng theo đƣờng phƣơng lớp đá, kết làm giảm độ bền vững cho chúng 4.3.1.2 Ảnh hưởng số lượng giếng đến sơ đồ cấu tạo sân giếng Trong trƣờng hợp sân giếng có2 giếng sơ đồ bố trísân giếng giống nhƣ phần 1, giếng dùng để trục tải khoáng sản đất đá, giếng dùng để trục tải vật liệu, ngƣời Trƣờng hợp sân giếng bố trí3 giếng sơ đồ sân giếng trở lên phức tạp (Hì nh - 6) 81 Hình - Sơ đồ sân giếng phục vụ cho giếng đứng 4.3.1.3 Ảnh hưởng dạng trục tải đến hì nh dạng cấu tạo sân giếng Phƣơng pháp trục tải giếng cóảnh hƣởng lớn đến cấu tạo hì nh dạng sân giếng Nếu sân giếng khơng bố trítrục tải thùng skí p thìsân giếng cócấu tạo đơn giản Nếu có bố trítrục tải thùng skí p thìtrong tổ hợp sân giếng phải có hệ thống hầm trạm đặc biệt để tiếp nhận khoáng sản đất đá (hầm quang lật), hầm bunke, hầm chứa thiết bị định lƣợng rót tải vàcác loại hầm trạm khác 4.3.1.4 Ảnh hưởng phương pháp vận tải sân giếng đến hì nh dạng cấu tạo sân giếng a- Trường hợp sử dụng gng cócấu tạo tháo tải từ đáy ( Hì nh - 7) Hình - Sân giếng hình nút sử dụng gng cócấu tạo tháo tải từ đáy Trong trƣờng hợp hình dạng sân giếng đơn giản hố, vìở có điều kiện vận tải đồn gng chun tải đồn gng hỗn hợp Trên Hì nh - giới thiệu sân giếng hì nh nút sử dụng gng cócấu tạo tháo tải từ đáy, sân giếng có hai giếng, giếng thùng skíp có thùng skíp dùng để trục tải khoáng sản đất đá, hầm dỡ tải khoáng sản 3, hầm dỡ tải đất đá nằm đƣờng lòvận tải vàgiếng thùng cũi dùng để trục tải vật liệu ngƣời b- Trường hợp sử dụng gng khung cứng (Hình - 8) Trong trƣờng hợp khơng nên sử dụng đồn gng hỗn hợp chở khống sản đất đá đá mà nên sử dụng đồn gng chun tải (chỉ chở thứ đất đá 82 khoáng sản) Để bố trícác hầm quang lật khống sản số vàhầm quang lật đất đá số cho giếng thùng skíp ngƣời ta tiến hành đào hai đƣờng lòvận tải số vàsố Hình - Sơ đồ sân giếng hì nh nút sử dụng gng khung cứng vận tải c- Trường hợp sử dụng băng tải hì nh dạng sân giếng đơn giản hơn, thực tế sân giếng thực nhiệm vụ vận chuyển đất đá phần nhỏ khống sản đào lị chuẩn bị than 4.3.2 Các sơ đồ công nghệ vận tải sân giếng Hiện ngƣời ta sử dụng sơ đồ công nghệ mở vỉa giếng, loại sân giếng chủ yếu phục vụ cho hai giếng đứng, sân giếng sử dụng chủ yếu hình vịng hình nút, phƣơng pháp vận tải chủ yếu goòng băng tải Các sơ đồ công nghệ vận tải sân giếng cóthể chia thành nhóm chủ yếu sau đây: Nhóm 1: Loại sân giếng có sơ đồ cơng nghệ vận tải gng khung cứng, đồn gng chun tải (Hình - 9) Hì nh - Sân giếng hình nút sử dụng thiết bị vận tải goòng khung cứng Đầu tầu kéo đồn gng theo nhánh có tải thùng skí p vàdừng lại trƣớc thiết bị đẩy số 9, sau qua ghi 10 đầu tầu chạy nhánh khơng tải đối diện với hầm quang lật khống sản số 7, nhờ thiết bị đẩy số đoàn gng cótải đƣợc đẩy gần vào hầm quay lật số đƣợc tháo tải, sau đầu tầu móc nối với gng khơng tải theo nhánh thùng cũi chạy khu vực chất tải Sơ đồ chuyển động đồn gng chở đất đá hồn tồn tƣơng tự sơ đồ chuyển động đồn gng chở khống sản Đồn gng chở đất đá đƣợc 83 đầu tầu kéo tới nhánh có tải thùng skíp đặt ghi số vàdừng lại, sau qua ghi số đầu tàu chạy nhánh không tải đối diện với hầm quang lật số 8, đồn gng chở đất đá đƣợc thiết bị đầy đẩy gần vào hầm quang lật số đƣợc tháo tải, sau đầu tầu móc nối với gng khơng tải theo nhánh thùng cũi chạy khu vực chất tải Đoàn goòng chở vật liệu từ khu vực khai thác chạy vịng theo nhánh có tải thùng skíp đặt ghi trở nhánh thùng cũi dừng lại hai ghi 12 và15 phí a trƣớc thùng cũi, đầu tầu qua ghi 15 theo nhánh vòng thùng cũi chạy phía đối diện móc nối với toa gng chở vật liệu, thiết bị chuyển đến khu vực cần thiết Đồn gng chở vật liệu đƣa lên mặt đất hai ghi 12 và15 đƣợc thiết bị đẩy 14 đẩy vào thùng cũi đƣa lên mặt đất Sơ đồ điều phối hình vịng hồn tồn giống nhƣ hình nút Nhóm 2: Loại sân giếng có sơ đồ cơng nghệ vận tải gng khung cứng, đồn gng cóthể hỗn hợp hay chun tải với cấu tạo “dốc ghi nghiêng dồn – phân loại gng” (Hì nh - 10) Hình - 10 Sơ đồ sân giếng với dốc ghi nghiêng dồn – phân loại goòng Đặc điểm có sử dụng dốc ghi nghiêng dồn – phân loại gng Đồn gng khung cứng làhỗn hợp chun tải, sân giếng hì nh vịng có cấu tạo từ đƣờng lòsong song 1- Nhánh thùng cũi; 2- Nhánh thùng skíp; 3,4- Hai nhánh vịng vƣợt Trong nhánh thùng skíp số có hai đƣờng xe, hai hầm quang lật khoáng sản hầm quay lật đất đá Sơ đồ chuyển động: Đồn gng có tải từ hai phí a khu vực khai thác qua đƣờng lò vòng số chuyển động đến thiết bị hãm số Nếu đồn gng chun tải chạy đến nhánh vận tải tƣơng ứng Nếu đồn gng hỗn hợp ngƣời điều phối tiến hành tháo rời gng vànhóm gng loại nhờ hệ thống ghi nghiêng dồn phân loại goòng để đƣa chúng đến nhánh thích hợp, đầu tầu sau cắt rời khỏi đồn gng qua đƣờng vịng số chuyển động phía đối diện Nhóm 3: Loại sân giếng cósơ đồ cơng nghệ vận tải cógng cấu tạo tháo tải từ đáy (Hì nh - 11) 84 Hình - 11 Sơ đồ sân giếng hì nh vịng với quy trì nh sử dụng gng cócấu tạo tháo tải từ đáy Đặc điểm gng có thiết bị tháo tải từ đáy đồn gng hỗn hợp hay chun tải Sân giếng có hai đƣờng chí nh song song với nhau, nhánh thùng skí p số nhánh thùng cũi số Trong nhánh thùng skí p số cóbố tríhai hầm làhầm dỡ tải đất đá số vàhầm dỡ tải khoáng sản số 4, hầm số ngƣời ta lắp thiết bị mở đóng đáy gng điều khiển từ xa, nhờ cóthiết bị ngƣời điều phối tiến hành tháo tải goòng trở đất đá qua cách cóchọn lọc, sau đồn gng đƣợc dỡ tải hồn tồn hầm dỡ tải khống sản số trừ goòng trở vật liệu Các goòng chở vật liệu thƣờng đặt cuối đầu đồn gng hỗn hợp đƣợc cắt rời khỏi đồn gng nhờ cơng tác điều phối hai ghi ghi 9, sau việc điều giống sơ đồ Nhóm 4: Sân giếng sử dụng băng tải để vận tải (Hì nh - 12) Đặc điểm: khoáng sản đƣợc chuyển đến sân giếng băng tải, đất đá khoáng sản từ q trình đào lị đƣợc chở vào sân giếng gng khung cứng Trong sân giếng khơng cóhệ thống bunke chứa khống sản, tồn hệ thống đƣợc thay hệ thống đƣờng lò băng tải và2, sân giếng đƣợc cấu tạo đƣờng lị song song nhánh thùng skíp nhánh thùng cũi Khoảng sản đƣợc vận chuyển goong khung cứng vào nhánh đƣờng lòthùng skip đƣợc thiết bị quang lật dỡ tải đổ vào băng tải tiếp tục đổ vào băng tải đƣờng lò băng tải và2 Còn vật liệu đƣợc điều phối đƣa đến nhánh thùng cũi Hình - 12 Sơ đồ vận tải sân giếng cósử dụng băng tải 85 Các loại sân giếng hình vịm, hình nút có nhiều đƣờng lị vận tải, đoạn gng nối nhau, giao cắt phức tạp tốn nhiều thời gian xây dựng Cho nên thực tế ngƣời ta đề xuất phƣơng án thiết kế sân giếng mặt cắt ngang lớn (Hì nh - 13) phƣơng án có nhiều ƣu điểm nhiên khơng phải lúc áp dụng đƣợc Hình - 13 Cấu tạo sân giếng nhiều đường xe 4.4 Thiết kế quy hoạch cấu tạo sân giếng nghiếng Khác với giếng đứng, giếng nghiêng cómột số đặc điểm sau: - Phƣơng tiện vận tải giếng nghiêng cóthể sử dụng băng tải khơng cần trục tải vàgng - Hệ thống hầm trạm phục vụ cho vận tải thùng skí p khơng tồn tại, hệ thống hầm trạm đơn giản hơn, nhỏ Dạng vàkiểu sân giếng nghiêng phụ thuộc vào vị trícủa giếng vỉa hay cụm vỉa vàsố lƣợng giếng Các đƣờng lòsân giếng thƣờng đƣợc đào vỉa, đá song song với đƣờng lò vận tải chí nh Tại mức vận tải mỏ có sử dụng giếng nghiêng mở vỉa, ngƣời ta tiến hành thiết kế vàxây dựng sân giếng nghiêng Trên Hì nh - 14 mơ tả giếng nghiêng có lắp ráp băng chuyền Giếng nghiêng phụ đƣợc lắp ráp thiết bị trục tải đƣờng ray nối với đƣờng lò vận chuyển đƣờng lò vòng Hầm quang lật đƣợc thiết kế đƣờng lò vòng xây dựng vùng khối đá hông vỉa với khoảng cách cho phía băng chuyền vận tải chí nh giếng nghiêng (mặt cắt A-A Hì nh - 14) ngƣời ta lắp ráp bun ke chứa với thiết bị tiếp liệu Hình - 14 Sơ đồ cấu tạo sân giếng nghiêng 86 Hầm biến đƣợc xây dựng hai giếng, cịn lại phí a bên giếng ngƣời ta xây dựng hầm trạm bơm 10 Trạm bơm 10 đƣợc nối với hầm điều phối 11 Trạm bơm đƣợc nối với hai nhánh 12 hầm chứa nƣớc Bên cạnh đƣờng lị vịng, ngƣời ta bố tríhầm điều khiển 13, cịn bên cạnh đƣờng lòcái, đoạn lòvòng vào giếng phụ ngƣời ta bố tríhầm cứu thƣơng 14 Tại số mỏ hầm lịvùng than Quảng Ninh, cơng tác mở vỉa đƣợc thực cặp giếng nghiêng Trên Hì nh - 15 giới thiệu sơ đồ cấu tạo sân giếng nghiêng mỏ than Mạo Khêtại mức “-80” Sân giếng phục vụ cho tồn cơng tác khai thác phục vụ khai thác cho toàn khu mỏ Giếng (băng tải) vàgiếng phụ (đƣờng ray) đƣợc nối với hai hệ thống lịvận chuyển phía đơng phía tây tổ hợp hầm trạm sân giếng nghiêng Gng có tải vàkhơng tải đƣợc điều phối đƣờng vịng vƣợt cótải vàkhơng tải sân giếng Các đoạn gng cótải chạy từ hai cánh khai thác phía đơng phía tây theo đƣờng lò điều phối tiến vào nhánh đƣờng hầm có tải phía phải hầm quang lật nằm phí a giếng băng tải Tại đây, gng cótải tiến hành dỡ tải hầm quang lật Hình - 15 Giới thiệu sơ đồ sân giếng nghiêng mỏ than Mạo Khê Ngoài ra, sân giếng cịn có số hầm trạm đặc thù khác phục vụ cho toàn mỏ: Hầm trạm biến áp trung tâm 7; tổ hợp hầm trạm bơm 8, hầm chứa nƣớc vàkho vật liệu nổ 10 Bên cạnh đó, để tạo điều kiện dễ dàng cho cơng tác điều phối gng lên xuống giếng phụ 2, sân giếng nghiêng mức -80 mỏ than Mạo Khê ngƣời ta thiết kế vàxây dựng nhánh phía tây 11 nhánh phía đơng 12 cho giếng phụ vận tải đƣờng xe ray Nƣớc mỏ trƣớc chảy vào hai hầm chứa nƣớc đƣợc làm (tách cặn) hầm lắng cặn 14 Máy bơm đặt hầm bơm trung tâm bơm nƣớc từ hầm chứa nƣớc lên mặt đất theo đƣờng ống đặt đƣờng lò đặt ống nƣớc 16 Giếng chí nh vàgiếng phụ nối thơng với qua đƣờng lònối 16 Trong sân giếng bên cạnh đƣờng lịvận chuyển ngƣời ta cịn thiết kế thi công đề pô tầu điện 17 87 Khi sử dụng phƣơng pháp mở vỉa cósử dụng giếng nghiêng, sân giếng cócấu tạo nhƣ Hình - 16 Giếng (giếng băng tải) làgiếng chí nh vận chuyển khống sản, giếng phụ (giếng đƣờng ray) làgiếng phục vụ vận chuyển đất đá, ngƣời, thiết bị; giếng phụ làgiếng chứa loại đƣờng ống dẫn, cáp dây Hình - 16 Cấu tạo sân giếng nghiêng sử dụng giếng Sân giếng đƣợc tạo thành đoạn lị vịng có bố tríhầm quang lật nằm phí a giếng 1, đồn gng hỗn hợp đồn gng chun tải chở than đất đá từ khu vực khai thác sân ga, sân ga có hệ thống ghi trao đổi goòng 4-4’, ….9-9’, goong đƣợc điều phối phân loại goong Nếu goong trở than đƣợc đƣa đến hầm quang lật để dỡ tải, sau than đƣợc băng tải giếng vận chuyển lên mặt đất, goong đất đá thải, vật liệu, chất thải đƣợc đƣa vào giếng số vàkéo lên mặt đất 4.5 Thiết kế tính tốn thông số chủ yếu giếng đứng Khi khai thác xuống sâu, để mở vỉa khai thác khoáng sản ngƣời ta thƣờng sử dụng hai giếng đứng Trong giếng (giếng thùng skip) đƣợc sử dụng để trục tải khống sản vàlối gióbẩn, giếng phụ (giếng thùng cũi) dùng để trục tải đất đá thải, vật liệu, máy móc thiết bị vàđƣa ngƣời lên xuống Khi thiết kế sân giếng cần ýnhững thông số chủ yếu sau đây: 4.5.1 Vị trí tương hỗ giếng Vị trígiếng đứng sơ đồ thiết kế quy hoạch tổng thể sân giếng đƣợc lựa chọn dựa vào điều kiện: - Sơ đồ bố tríga đƣờng sắt bề mặt giếng; - Vị trí, sơ đồ bố trítổ hợp cơng trì nh bề mặt, quan trọng làcác nhàchứa thiết bị trục tải vàtháo tải Trƣờng hợp vị trícủa ga đƣờng sắt vng góc với trục dọc thùng cũi, khoảng cách giếng song song với trục ga đƣờng sắt lấy 7080m, theo phƣơng vng góc với trục ga đƣờng sắt lấy 2025 m (Hì nh - 17a) Trƣờng hợp trục ga đƣờng sắt song song với trục dọc thùng cũi, khoảng cách giếng theo phƣơng vng góc với trục thùng cũi lấy 8590 m (Hì nh - 17b) 88 b) a) 1 70m 85 - 90m 20m 3 Hình - 17 Sơ đồ xác định vị trítương quan hai giếng đứng a- Trường hợp vị trícủa ga đường sắt vng góc với trục dọc thùng cũi b- Trường hợp trục ga đường sắt song song với trục dọc thùng cũi 1- Giếng (giếng thùng skí p); 2- Trục đường sắt ga mặt mỏ 3- Giếng phụ (giếng thùng cũi) 4.5.2 Hình dạng sân giếng Hình dạng sân giếng đƣợc chọn dựa vào sơ đồ mở vỉa, vị trígiữa vỉa khống sản cóích Hiện ngƣời ta thƣờng sử dụng sơ đồ hì nh nút vàhì nh vịng chúng cho phép sơ đồ vận tải liên tục sân giếng, sân giếng có độ nhẹ, cókhả bố tríhệ thống hầm trạm hợp lý Thực tế cho thấy, sân giếng dạng hì nh vịng đƣợc sử dụng nhiều sân giếng dạng hì nh nút, sân giếng hình nút có độ nhẹ, độ dài đƣờng lịvận tải ngắn, số lƣợng đoạn lònối đoạn lògiao cắt í t sân giếng dạng hình vòng Nhƣng sử dụng để mở vỉa cho cụm vỉa thìsân giếng hình nút nối với đƣờng lị xun vỉa để điều phối cơng tác vận tải đồn goong phức tạp so với hì nh vịng, sân giếng hình vịng đảm bảo khả thơng qua lớn vàloại bỏ đƣợc tƣợng dịng vận tải ngƣợc chiều 4.5.3 Dung lượng vận tải sân giếng Sức chứa nhánh cótải vàkhơng tải sân giếng phụ thuộc vào công suất khai thác mỏ hay mức khai thác, loại thiết bị vận tải đƣợc sử dụng để vận tải sân giếng Nói chung cơng suất khai thác mỏ tăng lên dung lƣợng vận tải sân giếng tăng lên, sử dụng gng cócấu tạo tháo tải từ đáy, có tốc độ chuyển động gng khơng lớn (0,51 m/s) cơng tác tháo tải thực trực tiếp hầm dỡ tải dung lƣợng vận tải nhánh thùng skí p lấy 0, chiều dài nhánh đƣợc xác định phụ thuộc vào cấu tạo sân giếng 89 Khi sử dụng goòng khung cứng, thiết bị quang lật dùng để điều phối dỡ tải goòng, dung lƣợng vận tải trƣờng hợp đƣợc chọn đủ để chứa 2530 gng, nghĩa đủ chứa 11,5 đồn goòng, dung lƣợng vận tải nhánh vànhánh vào thùng cũi đƣợc lấy vàphụ thuộc vào công suất khai thác mỏ, thay đổi khoảng từ 1520 goòng Dung lƣợng vận tải đƣờng lòthuộc giếng thùng cũi nhánh vận tải vào vànhánh vận tải cóthể chọn Trong trƣờng hợp này, dung lƣợng vận tải đƣờng lịcóthể đƣợc chọn từ giátrị công suất khai thác mỏ Trong trƣờng hợp sử dụng loại goong khung cứng, dung lƣợng vận tải nhánh vận tải vào nhánh vận tải trục tải thùng cũi lấy 1525 goong Khi mở vỉa than giếng đứng với trục tải thùng skip thùng cũi; đặc tí nh dịng vận tải chuyển động qua sân giếng phụ thuộc vào cƣờng độ vận tải than, đất đá, vật tƣ vật liệu Lƣợng đất đá phải trục tải thƣờng thay đổi giới hạn lớn 1020%; vật liệu thay đổi khoảng 38% tổng số lƣợng goong trở than chạy đến sân giếng Để đảm bảo cho tính độc lập tƣơng đối công tác vận tải dƣới ngầm công tác trục tải thùng skip, ngƣời thiết kế cần phải lƣu ý xác định dung tí ch hầm bunke phải đủ lớn để cóthể tiếp nhận đƣợc tồn lƣợng than, đất đá chuyển tới sân giếng 4.5.4 Bán kính đoạn lị vịng vận tải Bán kính đoạn lịvịng vận tải đƣợc xác định dựa vào cỡ đƣờng ray, chủng loại đầu tầu tốc độ chuyển động thiết bị vận tải Bán kí nh cong đƣờng lòvận tải đƣợc lấy 20m cho đƣờng xe cócỡ đƣờng 900mm vàbằng 12 m cho cỡ đƣờng 600 mm Trong đoạn lò nối goòng chuyển động với vận tốc 23 /oo Kích thƣớc vàcấu tạo rãnh nƣớc thiết kế giống nhƣ rãnh nƣớc bố trí đƣờng lòdọc vỉa vàxuyên vỉa 4.6 Thiết kế lựa chọn sơ khối lƣợng đƣờng lò, hầm trạm sân giếng 4.6.1 Khối lượng đường lò sân giếng Trong sân giếng tuỳ thuộc vào loại sân giếng màsố lƣợng đƣờng lịtrong sân giếng khác nhau, thơng thƣờng sân giếng có đƣờng lị vận tải thuộc nhánh có tải vànhánh khơng tải thùng skí p thùng cũi nhánh đƣờng lò thƣờng có chiều dài lấy 1,52 lần chiều dài đồn tầu, đoạn lị vịng thƣờng cóchiều dài từ 12 20 m, ngồi số giếng có đào đƣờng lị vịng để điều phối gng khơng tải khu vực khai thác, đƣờng lị thƣờng có tiết diện ngang đƣờng lòlấy 58 m2 đƣờng lịcómột đƣờng xe đƣợc lấy 816 m2 đƣờng lị có đƣờng xe Khối lƣợng đƣờng lò sân giếng thƣờng thay đổi lớn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Cơng suất khai thác mỏ, phƣơng pháp trục tải, sơ đồ vận tải, chủng loại thiết bị vận tải sử dụng, phƣơng pháp tháo tải goong, Theo thống kê thể tích đƣờng lị sân giếng đƣợc tí nh thông qua sản lƣợng mỏ nhƣ sau (Bảng - 1): Bảng - Khối lượng thể tí ch đường lịsân giếng tí nh theo sản lượng mỏ Sản lƣợng Thể tích đƣờng lịsân giếng (m3) (nghì n tấn/năm) Khơng kể buồng hầm 300600 30009000 600900 400012.000 9001200 700016.000 12001500 800020.000 4.6.2 Khối lượng hầm trạm đường lò phụ trợ sân giếng Trong giới hạn sân giếng ngồi đƣờng lịvận tải sân giếng cịn bố trímột loại hầm trạm đƣờng lò phụ trợ khác Ngƣời ta đào buồng hầm để phục vụ cho nhiều công việc, số lƣợng kích thƣớc buồng hầm phụ thuộc vào kích thƣớc vàsản lƣợng ruộng mỏ, cịn vị trícác buồng hầm phụ thuộc vào sơ đồ sân giếng Các hầm trạm sân giếng bao gồm: Hầm máy bơm, hầm nối sân giếng với giếng, tổ hợp hầm định lƣợng tháo rót tải, hầm sửa chữa tầu điện, hầm chứa thuốc nổ, hầm biến trung tâm, hầm chờ đợi, trạm cứu thƣơng, hầm chứa tầu điện cứu hoả, ga cho công nhân vào gng chở ngƣời Việc tính tốn kích thƣớc, tiết diện hầm đƣợc thể chƣơng Trên thực tế số hầm trạm sân giếng cóthể chọn khơng thay đổi vàkhơng phụ thuộc lớn vào công suất khai thác mỏ nhƣ hầm đợi, hầm chứa tầu điện cứu hỏa, hầm cứu thƣơng, hầm cấp cứu mỏ vàhầm chứa thuốc nổ Trong sân giếng hầm bơm trung tâm, hầm sửa chữa tầu điện vàtrạm biến áp ngầm trung tâm cóthể tí ch lớn Trên Bảng - giới thiệu số liệu thể tí ch hầm trạm đƣờng lịphụ trợ tùy thuộc vào cơng suất khai thác mỏ 92 Bảng - Khối lượng thể tí ch hầm trạm đường lòphụ trợ sân giếng tí nh theo sản lượng mỏ Cơng suất khai thác mỏ, T/ngày-đêm 10.000 11.0000 12.0000 13.0000 Thể tí ch hầm trạm, m 8.000 8.200 8.200 8.500 Thể tí ch đƣờng lịphụ trợ, m 1.100 1.100 1.100 1.300 Thể tí ch hầm trạm, m /T 0,8 0,75 0,69 0,65 ngày đêm Thể tí ch đƣờng lị phụ trợ, 0,1 0,1 0,1 0,1 m /T ngày đêm Để xác định sơ thể tích sân giếng, ngƣời thiết kế cóthể sử dụng số cơng thức thực nghiệm sau đây: Trên sở thực tế thiết kế, xây dựng mỏ vùng than Đôn-bax, viện sỹ A.X.Pôpôv đề xuất công thức: Vsg  450 a1T a1T  m i.u i.u (4 - 1) Trong đó: a1- Hệ số thể đặc tính mức độ khai thác không mỏ; T- Công suất khai thác hàng năm mỏ, T; u- Số lƣợng làm việc trục tải khoáng sản ngày; i- Số ngày làm việc năm GS.N.K Saphranov sở tổng kết thực tế thiết kế vàxây dựng mỏ đề xuất công thức: Vsg  12,5 A  400 , m3 (4 - 2) Trong đó: A- Công suất khai thác hàng năm mỏ, T TS.F.T Xkybin đƣa công thức: Vsg  A2 +0， 001 A , m3 (4 - 3) Trong đó: A- Cơng suất khai thác hàng năm mỏ, T Dễ dàng nhận thấy, cơng thức tí nh tốn khối lƣợng thể tí ch sân giếng trên, nhàkhoa học đề cập đến ảnh hƣởng công suất khai thác mỏ hàng năm Trong kết phân tí ch cho thấy hì nh dạng sân giếng không phụ thuộc vào công suất khai thác mỏ hàng năm, cịn phụ thuộc vào chủng loại thiết bị vận tải phƣơng pháp vận tải 4.7 Khả thông qua sân giếng Khả thông qua sân giếng làmột tiêu công nghệ quan trọng, đặc trƣng cho hiệu hoạt động toàn tổ hợp sân giếng Khả thơng qua sân giếng đƣợc tí nh theo khả trục tải giếng Khả thơng qua thực sân giếng cịn phụ thuộc vào thời gian vận hành tầu sân giếng Khoảng thời gian nhỏ lần vào giếng của gng đƣợc tí nh dựa theo đồ thị vận hành tầu sân giếng Trong tính tốn, vận tốc tầu sân giếng có tải đƣợc lấy là1 m/s, cịn với tầu khơng tải là1,5 m/s thời gian tháo lắp gng là20 s Khi cơng việc sân giếng tiến hành bình thƣờng khả thực vận tải P1 cần phải nhỏ khả thông qua giếng P có nghĩa P1 P (T/h) 93 Theo giáo sƣ Pocrovski, q trình tính tốn khả thông qua sân giếng mỏ khai thác than thƣờng sử dụng thông số đầu vào nhƣ sau: Tổng lƣợng than phải đƣợc vận tải lấy 1,1 lần so với lƣợng than thiết kế khai thác theo dự án; tổng lƣợng đất đá từ công tác đào mới, sửa chữa đƣờng lò chuẩn bị lấy 3035% so với lƣợng than khai thác theo dự án thiết kế; số lƣợng goòng chở vật tƣ, vật liệu, thiết bị lấy 10% tổng số goong vận tải than theo thiết kế; sử dụng ca trục tải than đất đá ngày; thời gian làm việc trục tải thùng cũi thùng skip lấy 18 ngày; thời gian làm việc thực tế mỏ năm lấy 260 ngày; hệ số làm việc không đồng vận tải vàtrục tải lấy 1,5 Khả thông qua giếng đứng đƣợc xác định theo cơng thức podkolzin N IA nhƣ sau: Pnd  60.T m.q  q   tb 1  (    d )  kvt  q1  (4 - 4) Trong đó: T- Tổng thời gian làm việc thiết bị vận tải goòng giờ; m- Tổng số lƣợng gng chở than đất đá theo tính tốn đồn gng; q- Sức chứa gng chở than, T; q1- Sức chứa goòng chở đất đá, T; - Hệ số tính đến lƣợng đất đá đƣa lên mặt đất (theo tỷ lệ trọng lƣợng với than); d- Hệ số mức độ chứa đất đá theo tổng khối lƣợng than, đất đá mỏ (theo tỷ lệ trọng lƣợng với than); tb- Khoảng thời gian giãn cách trung bì nh đồn gng chuyển động vào sân giếng Khoảng thời gian giãn cách trung bì nh đồn gng chuyển động vào sân giếng đƣợc xác định phƣơng pháp họa đồ sở xây dựng sơ đồ chuyển động đoàn goòng sân giếng Để xây dựng sơ đồ đó, tất tuyến đƣờng vận tải đồn goòng sân giếng đƣợc phân chia thành đoạn khác Sau xây dựng sơ đồ chuyển động đồn gng (có xét tới tồn cơng tác điều phối gng), ngƣời thiết kế cóthể xác định giátri thời gian giãn trung bình đồn gng chuyển động vào sân giếng Trên sở tí nh tốn cho cac mỏ với cơng suất khai thác tiêu chuẩn từ 1,5 triệu tấn/năm đến triệu tấn/năm, Viện thiết kế mỏ IUJGIPROSAKHT (Nga) đề xuất sử dụng số liệu tỷ lệ phần trăm (%) đoàn goong VĐ-4,0 chở than, đồn gng VĐ-2,5 chở đất đá (Bảng 4- 3).Tốc độ chuyển động đồn gng hỗn hợp qua hầm tháo tải than đất đá lấy 0,5m/s Từ đay, Viện thiết kế mỏ IUJGIPROSAKHT đề xuất chọn giátrị khoảng thời gian giãn cách trung bì nh đồn gng chuyển động vào sân giếng dao động khoảng từ 2,63 phút Bảng 4- số liệu tỷ lệ phần trăm (%) đồn gng VĐ-4,0 chở than, đồn gng VĐ-2,5 chở đất đá Đặc tí nh loại đồn gng Giátrị tỷ lệ gng Đồn goong chun chở than 50 Đồn goong hỗn hợp (gng chở than vàgoong chở đất đá) 25 Đồn goong hỗn hợp (gng chở than, goong chở đất đá 25 goòng chở nguyên vật liệu, thiết bị) 94 Câu hỏi ôn tập chƣơng Câu Phân tích vai trịvànhiệm vụ sân giếng cơng tác khai thác khống sản sử dụng phƣơng pháp mở vỉa giếng đứng vàgiếng nghiêng? Câu Liệt kêcác loại hình dạng sân giếng sở để lựa chọn sân giếng? Câu Phân tích yếu tố ảnh hƣởng đến hì nh dạng sân giếng? Câu Mơtả quy trình vận tải sơ đồ vận tải sân giếng? Câu Đánh giá khác biệt sân giếng đứng vàgiếng nghiêng Câu Tính tốn thơng số chủ yếu sân giếng đứng? Câu Tính sơ lƣợc khối lƣợng đƣờng lò, hầm trạm sân giếng? Câu Tính khả thơng qua sân giếng? 95