Đồ án xây dựng giếng đứng trường đại học Mỏ Địa chất

Đồ án xây dựng giếng phụ vận chuyển người và thiết bị bằng phương pháp khoan nổ mìn. Tính toán lựa chọn đường kính giếng dựa vào hệ số kiên cố của đất đá, tính toán chiều sâu lỗ mìn, thuốc nổ, đào xúc bốc đất đá,...

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ GIẾNG ĐỨNG

Nhóm: 02Thiết kế xây dựng giếng đứng theo phương pháp khoan nổ mìn với các số liệu banđầu như sau:

- Công dụng của giếng: Giếng phụ vận chuyển người và thiết bị

- Chiều sâu: 300(m)

- Tuổi thọ: 60(năm)

- Sản lượng mỏ: 700.000 (Tấn/năm); Sơ đồ đào giếng: nối tiếp.

- Hạng mỏ theo nguy cơ nổ khí, nổ bụi: II

- Lượng nước chảy vào giếng: 8m3/h

Giếng đào qua các lớp đất đá sau đây:

1 Lớp Xây dựng Công trình Ngầm A K58

CHƯƠNG : Ⅰ THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIẾNG ĐỨNG.1:

Ⅰ NH ỮNG YÊU CẦU CƠ B ẢN THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIẾNG ĐỨNG.

- Cao độ gương giếng thay đổi trong suốt quá trình thi công

- Công tác nổ mìn đào giếng là một công việc khó khăn và nguy hiểm do diệntích thi công thường chật hẹp, ẩm ướt, tiếng ồn lớn, khói bụi,…

- Tiến độ đào đường thường thấp do đá thải phải di chuyển ra bãi, các thiết bịthi công trước và sau mỗi lần nổ mìn phải di chuyển để tránh thiệt hại trong

quá trình nổ mìn, các thiết bị thi công bị giới hạn khả năng làm việc

- Hướng thi công theo phương thẳng đứng cho nên:

o Mọi vật đều hoạt động và có khả năng rơi theo hướng từ trên xuống dưới

do tác dụng của trọng lực gây mất an toàn trong thi công

o Mọi phương tiện thi công và vận chuyển đều hoạt động trong một khoảngkhông gian giới hạn, do đó nếu con người và trang thiết bị muốn hoạt động

ở không gian khác thì cần di rời toàn bộ trang thiết bị cũ để lấy diện tích

o Các trang thiết bị hoạt động thẳng đứng nên để đảm báo an toàn thì người

ta phải thực hiện định hướng cho phương tiện, phương tiện đó phải hoạtđộng trong phạm vi cố định được định vị bằng hệ thống đường định hướng(cứng hoặc mềm) Chỉ khi trọng lượng trục tải nhỏ hoặc trọng lượng trụckhông đáng kể thì có thế không cần định hướng

o Do điều kiện khó khăn khi hoạt động ở các tầng hầm công tác trung gian(phần giao nhau giữa giếng và các tầng khai thác) nên các vật chuyển động

và các phương tiện vận tải đều phải giảm tốc độ và có đường định hướngriêng

- Phương pháp thi công công tốt đồng nghĩa với việc không sử dụng hết diệntích mặt cắt ngang giếng và công suất của các trang thiết bị dẫn đến việc giảmtốc độ đào giếng, kéo dài thời gian thi công Hầu hết các trang thiết bị dẫn đến

STT Tên lớp đất đá

Dung trọng, γ

(T/m 3 )

Hệ số kiên

cố (f)

Chiều dầy lớp (m)

Góc nghiêng của lớp (độ)

Ghi chú

việc giảm hoạt động trong giếng đều có tác dụng đặc biệt Do diện tích mặtcắt ngang có hạn mà chiều sâu giếng rất lớn cho nên khi trục tải người ta cốgắng hạn chế việc thay đổi tốc độ trục tải và đặc biệt hạn chế những điểmcông tác trung gian.

Xuất phát từ những đặc điểm cơ bản trên cho thấy quá trình lựa chọn và thicông giếng đứng rất phức tạp

.2: LỰA CHỌN MẶT CẮT NGANG VÀ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ GIẾNG

- Tuổi thọ và chức năng của giếng…

Dựa vào nhiệm vụ và thời gian phục vụ của giếng thì giếng được chọn có mặt cắtngang hình tròn để đảm bảo độ ổn định cho giếng

.2.2: Lựa chọn kết cấu chống giữ giếng đứng:

- Giếng có mặt cắt ngàn hình tròn, tuổi thọ không lớn có thể chống bằng cácvòng thép lắp ghép uốn từ thép định hình Trong trương hợp tuổi thọ hoặc áplực đất đá lớn thì giếng tròn có thể sử dụng vỏ chống Tubing Bê tông cốtthép và Tubing kim loại

- Khi đất đá rắn cứng ổn định, ít nứt nẻ có thể sử dụng neo, Bê tông phun

Cốt giếng bao gồm hai loại là Cốt giếng cứng và Cốt giếng mềm.

- Cốt giếng cứng: bao gồm xà ngang, đường trượt ngăn thang, ngăn đường

ống Cốt giếng cứng có thể làm bằng gỗ, thép, Bê tông cốt thép

Cốt giếng cứng là loại cốt giếng sử dụng rộng rãi nhất trong các giếng mỏ do:

- Ưu điểm:

o Hạn chế (loại trừ) được dao động ngang của thùng trục khi nó dichuyển trong giếng

o Cho phép giảm bớt khe hở giữa các thùng trục

o Cho phép sử dụng tại các giếng bị cong vênh

xà ngang

- Xà ngang chia làm hai loại là xà chính và xà phụ

• Đường định hướng: Được cố định vào xà ngang, dùng để dẫn hướng chothùng trục chuyển động một chiều theo phương cho trước, giảm thiểu daođộng ngang Yêu cầu của đường định hướng là một đường dẫn trơn liên tụckhông có các mối nối làm cản trở chuyển động

• Ngăn thang: Là nơi bố trí ngăn thang cho người lên xuống giếng Thườngmang tính chất thoát hiểm

• Thang: Hai thanh thang được làm bằng thép cứng (thường là thép ống), vớikhoảng cách giữa hai thanh cái không nhỏ hơn 0,4m Thang được đặt với gócdốc không nhỏ hơn 70 ⁰

• Ngăn đường ống: Dùng để treo các đường ống và dây cáp dẫn dọc theo chiềusâu của giếng

- Cốt giếng mềm: Là hệ thống cốt giếng đơn giản nhất hay còn gọi là cốt giếng

không cần xà ngang Ở đây chỉ có những sợi cáp thép đóng vai trò là đườngđịnh hướng, một đầu cố định ở đáy giếng đầu kia kéo căng bằng tời trên mặtđất Dao động ngang của thùng trục lớn nên chỉ sử dụng để đào giếng vàkhông có chức năng trục tải

Dựa vào yêu cầu thiết kế giếng phụ làm nhiệm vụ vận chuyển người và thiết bị nêncốt giếng được chọn là cốt giếng cứng

.4: Thiết kế mặt cắt ngang giếng đứng:

Ⅰ

Hình dạng mặt cắt ngang giếng đứng phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khácnhau như:

- Thời gian phục vụ của giếng

- Lưu lượng nước ngầm dự báo trong quá trình xây dựng giếng đứng

- Tính chất của vật liệu, kết cấu chống giữ giếng

- Công suất khai thác của mỏ, tổ hợp công trình ngầm giếng đứng phải phụcvụ,…

Kích thước mặt cắt ngang của giếng được xác định bằng phương pháp họa đồtrên cơ sở số lượng, kích thước và cách bố trí các thùng trục cũng như các trangthiết bị khác trong giếng có kể đến khoảng hở an toàn theo quy phạm Sau khi đãthiết kế thì diện tích mặt cắt ngang của giếng phải kiểm tra thỏa mãn điều kiệnthông gió

I.4.1: Lựa chọn thùng cũi.

 Số người vận chuyển qua giếng trong một năm là:

N

k A

5,7.700000

Trong đó: t1- thời gian thùng trục chuyển động lênxuống trong một chu kỳ:

=

tb v

H t

= + 25 = 64 (s)t2- thời gian để người ra vào thùng cũi, t2 = 20sThay t1 và t2 vào công thức (1-2) ta được:

n = = = 20 (người)Trong đó: 3- số ca làm việc trong một ngày

N- số ngày làm việc trong một năm, N= 300 (ngày)

Từ số người cần vận chuyển trong một lần trục là 20 người ta chọn loại thùng

cũi 2UKN 2,55-3 do Liên Xô cũ sản xuất có đặc tính như trong bảng:

Bảng 1: Đặc tính kỹ thuật của thùng cũi không lật.

Kiểu đường định hướng Bố trí đường định hướng Khoảng cách giữa các đường định hướng (mm) Diện tích có ích sàn thùng m 2 Số người

Trên một tầng

R 38 Một phớa 1500-1700 2,3x2 11

I.4.2: Chọn kích thước ngăn thang.

- Góc nghiêng của thang 80⁰

- Thang nhô lên xà 1m

- Khoảng cách giữa các ngăn thang là 6250mm

- Thang rộng 0,4m

- Khoảng cách giữa các bậc thang 0,4m

- Khoảng cách từ chân thang đến kết cấu chống giữ là 0,6m

Từ đó ta có kích thước ngăn thang là: 1520 x 1900 (mm)

Từ kích thước của thùng trục thì ta chọn được kích thước của giếng như sau:

- Đường định hướng sử dụng thép ray R-38

- Xà phụ (xà ngăn thang) sử dụng thép hộp kích thước: 160x160mm

- Độ kiên cố đất đá f =1 < 4 nên chọn chiều dày vỏ bê tông bảo vệ bằng 40cm

Bằng phương pháp họa đồ ta xác định được đường kính D = 4047mm theoquy chuẩn ta làm tròn đường kính giếng lên D = 4050mm

Ta có các kích thước của giếng như hình vẽ:

Hình 1: Kích thước sơ bộ của giếng

I.4.3: Kiểm tra thùng cũi theo điều kiện chở người.

Thời gian chở người lên xuống mỏ trong một ca (tn):

tn = (phút)Trong đó: n - số người làm việc dưới ngầm trong 1 ca, n = 20 (người);

Tckn – thời gian một chu kỳ trục chở người lên xuống giếngTckn = t1 + t3 = 64 + 35 = 99 (s) (t3 là thời gian 1 lượt người ra vàothùng cũi, 20 người trên 2 thùng nên t3 = 30 + 5 = 35 (s))

S – diện tích có ích sàn thùng, S= 2,3 m2

Nc – số tầng thùng cũi, Nc = 2Thay vào công thức ta được:

tn = = 86 (s) = 1’26s < 40’

Thỏa mãn điều kiện chở người

I.4.4: Kiểm tra lại theo điều kiện thông gió.

S

k q A

v

60

1

µ

=

Tốc độ gió trong giếng được tính theo công thức:

(1-6)Trong đó:

A1 – sản lượng hàng ngày của mỏ;

A1 = A/N =700000/300 =2333,33 tấn/ngày

q – sản lượng gió cần thiết đưa vào khai thác cho 1 tấnthan/ngày-đêm;

q = 1,25 m3/phút

k – hệ số không cân bằng sản xuất, k =1,15

Sc – diện tích giếng trong vỏ chống

Cấu tạo cổ giếng đứng được lựa chọn dựa trên những yếu tố chính sau:

- Chức năng của giếng vè mặt trục tải và thông gió

- Tải trọng đứng của tháp giếng lên cổ giếng

- Áp lực đất đá với tải trọng phụ của nhà giếng với các phương tiện vận tảichuyển động gần cổ giếng, tác dụng theo phương nằm ngang lên cổ giếng.Mặt ngoài vỏ chống của cổ giếng phía trên có từ 1÷3 bậc, phía dưới có vành

đế bậc trên thường cao hơn 1÷1,5m, bậc giữa cao 0,6m và bậc dưới cao0,4÷0,8m Vành đế của cổ giếng phải đặt vào lớp đất, đá gốc, thấp hơn gianhgiới giữa lớp đất đá gốc và lớp đất đá xốp từ 2 ÷ 3m

Cấu tạo của cổ giếng thường bao gồm bốn dạng chính: dạng bậc, dạng vành, dạng

vành bậc và dạng đặc biệt.

Hình 2: Cấu tạo cổ giếng

Vì đất đặt cổ giếng là đất phủ có độ kiên cố nhỏ (f =1) nên cổ giếng được chọn làdạng: Một vành – hai bậc với các đáy dạng mặt nón và vành đế dạng hai mặt nón

.6: Cấu tạo đáy giếng đứng:

Ⅰ

Đáy giếng là phần giếng nằm thấp hơn mức công tác thấp nhất (mức khai thácdưới cùng) Đáy giếng là nơi bố trí đoạn đường hãm thùng trục, là nơi bố trí cơ cấuthu hồi hàng rơi vãi, là nơi bố trí cuộn cáp cân bằng trục tải, đồng thời là nơi thunước chảy vào giếng trước khi dẫn vào cụm hầm bơm

Chiều sâu đáy giếng phụ được xác định bởi công thức:

H = a + b + c + d ,mₚ

Trong đó: a- chiều cao đỗ thùng cũi: a= (n-1).ω (m)

Ở đây: n- số tầng của thùng cũi, n=2;

ω- chiều cao một tầng thùng cũi, thường chọn ω = 2m;

a = (2 – 1).2 = 2 (m)b- chiều dài đoạn đường tự do (m), thường chọn b = (3÷10)m,

b = 6 (m)

c- chiều dài đoạn chứa dây cáp cân bằng và đặt ròng rọc của dâycáp cân bằng (m), thường chọn c= (4÷6)m;

c = 5 (m)d- chiều sâu bể chứa bùn, nước chảy vào giếng, thường chọnd=3m

Thay vào công thức ta được: Hp= 2+10+5+3 =20 (m)

CHƯƠNG : Ⅱ LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG GIẾNG

ĐỨNG 1: Mô tả các sơ đồ công nghệ khả thi khi thi công giếng đứng.

Ⅱ

Sơ đồ công nghệ là sự phối hợp giữa các yếu tố kỹ thuật, trang thiết bị của các nhóm công tác trên nhắm tiến hành thi công xây dựng giếng một cách hiệu quả.

Giếng đứng được thi công theo các sơ đồ công nghệ khác nhau, việc phân loại các sơ đồ công nghệ có thể dựa trên rất nhiều các yếu tố khác nhau chẳng hạn như:

- Dựa vào loại công trình và trang thiết bị trên mặt đất phục vụ cho công tác thi công giếng người ta chia ra:

+ Đào giếng sử dụng các công trình, trang thiết bị tạm thời

+ Đào giếng sử dụng các công trình, trang thiết bị cố định

+ Đào giếng sử dụng các công trình, trang thiết bị cố định và tạm thời.

- Dựa vào trình tự thực hiện hai công tác chủ yếu của một chu kỳ đào giếng

là công tác bốc đất đá và xây dựng vỏ chống cố định chia ra:

+ Đào giếng theo sơ đồ nối tiếp

+ Đào giếng theo sơ đồ song song

+ Đào giếng theo sơ đồ phối hợp song song

+ Đào giếng theo sơ đồ phối hợp nối tiếp

- Dựa vào thời gian đặt cốt giếng có thể chia ra:

+ Đặt cốt sau khi chống cố định cả chiều sâu của giếng

Đối với đề tài thi công giếng phụ vận chuyển người và thiết bị theo hướng từtrên xuống dưới bằng phương pháp khoan nổ mìn và được chống cố định bằng bêtông cốt thép với chiều dày 40cm Ta chọn đào giếng theo sơ đồ nối tiếp với vỏchống cố định

.3: Mô tả bản chất sơ đồ công nghệ.

Ⅱ

Khác với lò bằng hay lò nghiêng, việc phân chia sơ đồ thi công dựa vào quan

hệ giữa đào chống tạm thời ở gương với việc xây dựng vỏ chống cố định theochiều dài của đoạn giếng (còn gọi là khâu hay khẩu)

Khâu là một đoạn của giếng được chia ra tho quy ước phục vụ cho công tácđào, bốc đất đá và chống tạm thời

Sơ đồ nối tiếp là sơ đồ mà công tác đào đất đá và chống tạm thời tại gươnggiếng với thi công vỏ chống cố định được hoàn thành nối tiếp nhau trong từngkhâu Theo sơ đồ này, người ta đào đất đá chống tạm thời ở gương giếng theochiều thừ trên xuống dưới cho hết chiều cao của một khâu đào quá một đoạn giếnghoặc đào thêm một đoạn 4 ÷ 5 m thì dừng lại mà không xúc bốc đất đá; đào vành

đế đỡ, lắp cốp pha đổ bê tông vành đế Sau đó tiếp tục đổ vỏ chống cố định theochiều từ dưới lên trên cho tới vành đế đỡ bên trên tiếp tục quay lại thi công khâutiếp theo thứ tự như trên

Sơ đồ này có ưu điểm:

- Tổ chức thi công đơn giản

- Yêu cầu về trang thiết bị đào giếng nhỏ nhất

- Chỉ cần một máy trục phục vụ cho cả công tác đào lẫn công tác chống

cố định

Điều kiện áp dụng: sơ đồ này ít được áp dụng, thường chỉ sử dụng để đào cổgiếng, đào giếng qua các lớp đất đá mềm yếu, không ổn định, nhậm nước có sửdụng phương pháp đặc biệt, đào giếng có chiều sâu lên đến 100m, chủ yếu là tronggiao thông ngầm thành phố

CHƯƠNG : Ⅲ THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TÁC KHOAN NỔ

MÌN THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG 1: Một số vấn đề tổng quan khi thiết kế nôt mìn giếng đứng.

- Kết cấu của đá: thành phần cấu tạo (tầng đá, vết nứt, tình hình phong hóa,v.v…) Nhân tố này ảnh hưởng đến lượng tiêu hao thuốc nổ, hình dạng, độlớn của đất đá bị phá vỡ

 Tính năng của thuốc nổ: do thành phần hóa học của các loại thuốc nổ khácnhau nên các phản ứng trước và sau khi nổ cũng khác nhau dẫn đến tác dụng

nổ là khác nhau Thuốc nổ có loại cháy chậm, loại kích thích nổ Tính năngmỗi loại khác nhau tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể để sử dụng cho phùhợp

 Lựa chọn loại thiết bị khoan: việc lựa chọn thiết bị khoan quyết định thời giankhoan, chiều sâu lỗ khoan, đường kính lỗ mìn, năng suất nổ mìn, v.v… Lựachọn lỗ khoan phụ thuộc vào độ cứng của đất đá

Tổ hợp các công tác khoan nổ mìn thi công giếng đứng gồm các công việc:

- Công tác khoan lỗ khoan;

- Công tác nạp mìn vào lỗ khoan;

- Công tác nổ mìn

Công tác nổ mìn cần đảm bảo những yêu cầu sau:

- Tạo nên mặt cắt ngang giếng đứng đúng theo yêu cầu thiết kế;

- Phá vỡ đất đá thành cỡ hạt hợp lý;

- Tạo điều kiện thuận lợi cho công tác xúc bốc đất đá sau nổ mìn;

- Giảm chi phí khoan nổ mìn;

- Giảm chi phí thuốc nổ

Hiệu quả của công tác nổ mìn phụ thuộc vào các yếu tố:

- Tính chất cơ lý của đất đá;

- Chất lượng thuốc nổ;

- Khả năng công phá của thuốc;

- Lượng thuốc nổ đơn vị;

Tùy theo tính chất cơ lý của đất đá, lượng nước ngầm, loại mỏ về khí và bụi

nổ và các yếu tố khác mà tiến hành lựa chọn loại thuốc nổ sử dụng đào giếng chophù hợp

Vì giếng đào qua các lớp đất đá khác nhau nên khi tính toán nổ mìn ta tínhcho lớp có chiều dày lớn nhất và có hệ số kiên cố cao nhất đó là lớp bột kết có hệ

số kiên cố (f) = 8 dày 160m nên thuốc nổ được chọn là thuốc nổ nhũ tương loại có

sức công phá mạnh PM-3151.

Một số đặc tính thuốc nổ nhũ tương PM-3151:

Bảng 2: Đặc tính thuốc nổ nhũ tương PM-3151

4 Phương tiện kích nổ Nhạy với kíp số 8

.3: Lựa chọn phương tiện nổ.

Ⅲ

Để kích nổ các lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn khi đào giếng ở những khuvực có nguy cơ về nổ khí và nổ bụi, người ta thường sử dụng các kíp nổ điện tứcthời hoặc vi sai, với mức độ vi sai 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250ms Các kíp tứcthời dùng để nổ các lỗ mìn tạo rạch, còn các kíp vi sai với bậc vi sai tương ứngđược áp dụng để nổ các lỗ phá hay lỗ biên

Để kích nổ các lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn khi đào giếng ở những khuvực không nguy cơ về nổ khí và nỏ bụi, người ta thường sử dụng các kíp nổ điện tứthời và nổ vi sai tương tự như trên

Với việc lựa chọn thuốc nổ PM-3151 như trên, ta chọn phương tiện nổ là kíp

nổ phi điện vi sai KVD-8N Kíp nổ được sử dụng rộng rãi trong khai thác than,quặng đá Dùng để gây nổ thuốc nổ mạnh, thuốc nổ nhũ tương, dây nổ các vật liệu

(mm)

Chiều dài kíp

Chiều dài dây dẫn (m)

Điện trở (W)

Dòng điện an toàn (A)

Dòng điện gây nổ (A)

• là lượng thuốc nổ chuẩn cần để đập phá 1m3 đá trong trường hợp nổvăng tiêu chuẩn tức nổ để tạo thành một phiễu nổ sâu 1m và bán kínhphiễu nố 1m (r = w =1m) (phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá f) Cóthể lựa chọn giá trị của dựa trên thực nghiệm:f hoặc có thể chọn theo bảng dưới đây:

Bảng 4: Bảng chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn q1 phụ thuộc vào các loại đá.

ST

Hệ số kiên cố (f)

q 1 (kg/m 3 )

1 cứng Đá bazan và các loại đá hạt khác, Sa thạch anh rất cứng, đá granit rất

đá vôi, sa thạch và đá đôlômít rất cứng, 10 15 1,3 1,5

2 Đá granít mịn, sa thạch anh, đá điôrít Sa thạch, đá vôi, đá gnai hạt nhỏ, 6 8 1,0 1,2

3 Pirít, đá cẩm thạch và đá đôlômít cứng, Đá granit cứng sa thạch và đá vôi mịn. 4 5 0,7 0,9

4

Diệp thạch, sa thạch sét và diệp thạch cứng, sa diệp thạch và sa thạch cát Diệp thạch sét cứng kể cả pirít Sa thạch và đá

vôi mềm,

3 4 0,5 0,6

Với f = 8 nên ta chọn q1 = 1,2 kg/m3

• là hệ số ảnh hưởng của đặc điểm cấu trúc của đất đá trên gương, giá trị

có thể xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc vào tính chất của đất đá.Theo bài ta chọn = 1,4

• là hệ số ảnh hưởng của mức độ nén ép đất đá, phụ thuộc vào số mặt tự

do, diện tích mặt cắt ngang của giếng, Với = 1,2 ÷ 1,5 ta chọn = 1,4

• là hệ số khả năng công nổ, tức là hệ số kể đến sự sai khác về khả năngcông nổ của loại thuốc mà ta sử dụng với thuốc nổ chuẩn

Trong đó: - Theo Pocrovxki.MN ta có P =380cm3

- P s sức công nổ của thuốc nổ sử dụng Ở đây ta chọn loạithuốc nổ PM-3151 với sức công phá 380cm3 vậy P s = 380cm3

• k d là hệ số ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc

Trong đó: d t là đường kính thỏi thuốc được sử dụng d t =35mm

Ta có chỉ tiêu lượng thuốc nổ đơn vị được tính bằng:

• dtt là đường kính thỏi thuốc đã chọn dtt = Ф35 mm

là hệ số nạp mìn Theo bảng:

Bảng 5: Hệ số nạp mìn theo độ kiên cố (f) và đường kính thỏi thuốc (dtt).

Giá trị hệ số nạp mìn 32, 36, 40Đường kính thỏi thuốc nổ, mm45

• là hệ số nèn chặt thỏi thuốc khi nạp,

Vậy lượng thuốc nổ trên 1m chiều dài lỗ mìn là:

.5:

Ⅲ Thiết kế kết cấu lượng thuốc nổ trong một lỗ mìn

Kết cấu lượng thuốc nổ trong lỗ khoan được hiểu như là trình tự bố trí của cácthỏi thuốc và thỏi thuốc nổ chứa kíp thuốc nổ Chiều dài nút mìn được xác địnhthông qua hệ số nạp mìn “a” Giá trị của hệ số này phụ thuộc vào đường kính thỏithuốc sử dụng dt và hệ số kiên cố f Hệ số này được lựa chọn theo M.N

Protodiaconov theo Bảng 5 ở trên.

.6: Tính số lượng lỗ khoan trên gương.

Ⅲ

Số lượng lỗ khoan trên gương giếng phụ thuộc vào diện tích mặt cắt ngangcủa gương, tính chất cơ lý của đất đá, loại và đặc tính thuốc nổ và hệ số nạp mìn.Đối với đất đá có độ cứng f = 8 > 4 ta dùng phương pháp nổ mìn tạo biên

 Số lỗ mìn tạo biên được xác định theo công thức:

Trong đó:

- Dg – đường kính ngoài của giếng, Dg = 4,85m;

- c – khoảng cách từ vòng lỗ mìn biên đến biên thiết kế:

+ c = 0,2 khi f = 6 ÷ 8

+ c = 0,15 khi f > 8

- bb – khoảng cách giữa các lỗ mìn biên Hệ số bb được lựa chọn theo độ cứngcủa đất đá:

Bảng 6: Giá trị khoảng cách giữa các lỗ mìn biên.

1 Cát kết, sỏi kết 4 ÷ 6 0,7 ÷ 0,65 0,7 0,93 ÷ 0,8

2 Cát kết đặc chắc 8 ÷ 9 0,6 ÷ 0.55 0,7 0,86 ÷0,75

3 Đá vôi đặc chắc, granit 9 ÷ 12 0,55 ÷ 0,45 0,65 0,8 ÷ 0,7Với f = 8, ta chọn được các thông số như sau: bb = 0,6m ; Wb = 0,7m ; c =0,2 khoảng cách giữa các lỗ khoan tạo biên m = 1

Số lỗ mìn tạo biên:

(lỗ)

Vậy chọn số lỗ mìn tạo biên là 24 lỗ

 Số lỗ mìn phá và đột phá được xác định theo công thức:

Trong đó:

- q – lượng thuốc nổ đơn vị, q = 2,2 kg/m3;

- q0 – lượng thuốc nổ trung bình trong 1 lỗ mìn (kg) Chọn sơ bộ q0 = 1kg;

- S0 – diện tích tiết diện giếng do lỗ phá phụ trách (m2)

Số mìn phá và đột phá:

Vậy chọn số lỗ mìn đột phá là 34 lỗ

Tổng số lỗ mìn trên gương là: N = Nb + Np,đp = 24 + 34 =58 (lỗ)

Ở tâm giếng ta khoan thêm một lỗ khoan đột phá tâm N = 59 lỗ

Số lỗ mìn trên 1m2 gương giếng được xác định bằng công thức:

Vậy số lỗ mìn trên 1m2 gương giếng là nlỗ = 3 lỗ

.7: Lựa chọn đường kính lỗ khoan.

Ⅲ

Đường kính lỗ khoan thường được chọn theo đường kính thỏi thuốc nổ (d tt ) và khoảng cách cho phép giữa thỏi thuốc và thành lỗ khoan Thông thường đường kính lỗ khoan phải lớn hơn đường kính thỏi thuốc từ 3 - 5 mm trong gương đá

và 5 - 8 mm trong gương than hoặc được xác định theo công thức:

d lm = ( 1,1 - 1,2 )d tt (mm)

Hiện nay đường kính lỗ khoan thường dùng là 36, 42, 45, mm Do thỏi thuốc có d tt = 35 mm nên ta lựa chọn d lk = 42 mm.

.8: Tính chiều sâu lỗ khoan.

Ⅲ

 Chiều sâu lỗ khoan là một thông số quan trọng nhất ảnh hưởng tới khối lượng côngviệc, chi phí nhân công cho tất cả các công việc của một chuy kỳ đào giếng Ngoài

ra, chiều sâu lỗ khoan còn ảnh hưởng tới các yếu tố:

• Chất lượng công tác khoan nổ mìn;

• Giá trị hệ số sử dụng lỗ mìn;

• Giá trị hệ số phá thừa tiết diện giếng;

• Lượng chi phí thuốc nổ;

• Đặc tính đập vỡ đất đá

 Chiều sâu lỗ mìn phụ thuộc vào:

• Tính chất cơ lý của đất đá,

• Diện tích mặt cắt ngang đào của giếng,

• Chủng loại thiết bị khoan,

• Sơ đồ tổ chức công tác,

• Tốc độ đào giếng…

Theo kinh nghiệm, chiều sâu lỗ khoan được lựa chọn dựa theo diện tích mặtcắt ngang của giếng, diện tích cắt ngang càng lớn thì chiều sâu lỗ khoan lớn Chiềusâu lỗ khoan có thể xác định dựa vào công thức: llk = Dg Với đường kính giếng là

Dg = 4,85m thì chiều sâu lỗ mìn hợp lý nằm trong khoảng llk=(2,425÷3,233)(m) Chọn llk = 2,8 m

.9: Thiết kế sơ đồ bố trí các lỗ mìn trên gương và hộ chiếu khoan nổ mìn.

Khi bố trí các lỗ mìn trong gương cần cố gắng để đảm bảo các yêu cầu sau:

• Tránh đất đá văng về một phía, tránh để lỗ mìn câm.

Khi nổ mìn toàn tiết diện, các lỗ mìn ở gương giếng thường bố trí thành 3nhóm: nhóm đột phá, nhóm phá, nhóm biên

 Thiết kế nhóm lỗ mìn đột phá:

Ta chọn phương pháp đột phá hình phễu, để làm tăng hiệu quả công tác

khoan nổ mìn ta sử dụng thêm một lỗ mìn đột phá tâm Các lỗ khoan đột phá sẽkhoan giếng vào tâm một góc bằng 80 và sâu hơn các lỗ mìn khác 250mm.⁰

Các lỗ mìn biên sẽ khoan nghiêng ra phía ngoài biên một góc bằng 85 Khi⁰

đó, chiều dài lỗ mìn biên bằng:

 Tính toán các vòng lỗ mìn trên gương và số lượng lỗ mìn trên các vòng:

Do đường kính thỏi thuốc sử dụng là = 35 mm, N = 59 lỗ nên theo kinhnghiệm ta sẽ bố trí 4 vòng với tỉ lệ đường kính các vòng lỗ mìn theo kinh nghiệmnhư sau:

• Ta có số lượng lỗ mìn biên Nb = 24 lỗ

• Tổng chi phí thuốc nổ trên lý thuyết được tính toán theo công thức:

• Lượng thuốc nổ trung bình cho một lỗ khoan trên lý thuyết:

• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan đột phá theo lý thuyết:

• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan đột phá tâm theo lý thuyết:

• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan phá theo lý thuyết:

• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan biên theo lý thuyết:

 Số lượng thỏi thuốc trong một lỗ mìn:

Khối lượng một thỏi thuốc là: mt = 208 g = 0,208 kg

• Số thỏi thuốc trong lỗ mìn đột phá tâm:

• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan đột phá thực tế:

• Lượng thuốc nỗ cho một lỗ khoan phá thực tế:

• Lượng thuốc nỗ cho một lỗ khoan biên thực tế:

Theo đó chi phí nổ cho một tiến độ nổ trên thực tế là:

(chưa thỏa mãn)

Ta tăng số thỏi thuốc trong các nhóm: , , , Khi đó chi phí thuốc nổ thực tế là:

(thỏa mãn)Kiểm tra lại với chiều dài lỗ khoan dùng cho nạp bua, với chiều dài thỏi thuốcbằng 0,175m:

.9.2:

Ⅲ Hộ chiếu khoan nổ mìn:

Hình 4: Hộ chiếu khoan nổ mìn

Hình 5: Sơ đồ đấu ghép mạng nổ

a Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá tâm

Hình 6a: Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá tâm

b Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá

Thỏi thuốc có gắn kíp mìnBua

Nguồn

điện

Một thỏi thuốc

Hình 6b: Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá

c Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn phá

Hình 6c: Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn phá

d Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn biên

Hình 6d: Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn biên

Thỏi thuốc có gắn kíp mìn Một thỏi thuốc

BuaNguồn

điện

Góc nghiêng của lỗ mìn (độ)

Chiề

u sâu lỗ mìn (m)

Lượn g thuốc nạp trong

1 lỗ mìn (kg)

Lượn g thuốc nổ nạp cho cả nhóm mìn

Loại kíp nổ

Trìn

h tự nổ

.10: Chọn thiết bị khoan lỗ khoan

Ⅲ

Với việc lựa chọn đường kính lỗ khoan dlk = 42mm, khoan trong lớp bột kết

có độ cứng f = 8 ta chọn phương pháp khoan tay, lựa chọn máy khoan tay CMƂY4với một số đặc tính sau:

Diện tích mặt cắt ngang của giếng

- Diện tích mặt cắt ngang bên trong khung

- Diện tích mặt cắt ngang đào thực tế (Sđtt) m2

- Diện tích mặt cắt ngang đào theo thiết kế

Ⅲ Các công tác chính trong công nghệ khoan nổ mìn thi công giếng đứng.

 Đánh dấu và khoan lỗ mìn: khoan lỗ mìn là một trong những công tác khó khănnhất của một chu kỳ đào giếng, thường chiếm khoảng (25÷30)% thời gian chu kỳ