Thiết kế kĩ thuật tổ chức thi công đoạn cổ giếng nghiêng chính khe tam công ty than dương huy vinacomin

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngànhkhai thác khoảng sản nói chung và ngành khai thác than nói riêng cũng có nhữngmức tăng trưởng vượt bậc do đó trữ lượng than ngày càn

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 5

PHẦN I: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 6

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ ĐỊA CHẤT KHU MỎ 6

1.1 Đặc điểm kinh tế - xã hội 6

1.1.1 Vị trí địa lý khu mỏ 6

1.1.2 Địa hình, sông suối, khí hậu và xã hội khu mỏ 8

1.1.2.1 Địa hình 8

1.1.2.2 Hệ thống sông suối 8

1.1.2.3 Khí hậu 8

1.1.3 Kinh tế, giao thông 9

1.1.3.1 Kinh tế 9

1.1.3.2 Giao thông 9

1.2 Cấu trúc địa chất khu mỏ 9

1.2.1 Địa tầng 9

1.2.2 Kiến tạo địa chất 10

1.4 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình 11

1.4.1 Đặc điểm địa chất thủy văn 11

1.4.1.1 Đặc điểm khí tượng thủy văn 11

1.4.1.2 Đặc điểm nước trên mặt 11

1.4.1.3 Đặc điểm nước dưới đất 12

1.4.2 Đặc điểm địa chất công trình 13

1.5 Đặc điểm khí mỏ xây dựng giếng 16

1.5.1 Thành phần hoá học các loại khí 16

1.5.2 Đặc điểm phân bố 16

1.5.3 Đánh giá sự ảnh hưởng của khí mỏ 16

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO GIẾNG NGHIÊNG 18

2.1 Các đặc điểm chung của giếng nghiêng 18

2.1.1 Chức năng, nhiệm vụ, chiều dài và thời gian tồn tại của giếng nghiêng 18

2.1.1.1 Chức năng và nhiệm vụ 18

2.1.1.2 Thời gian tồn tại của giếng 18

2.1.1.3 Điều kiện địa chất khu vực bố trí công trình 20

2.1.2 Điều kiện địa chất khu vực cổ giếng nghiêng đi qua 20

2.2 Thiết kế quy hoạch giếng ngiêng chính 20

2.2.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế quy hoạch giếng nghiêng chính 20

2.3 Thiết bị vận tải 21

2.3.1 Lựa chọn thiết bị vận tải 21

2.3.2 Tính toán khả năng thông qua của thiết bị vận tải 22

2.4 Lựa chọn hình dạng, xác định kích thước tiết diện sử dụng của giếng 26

2.4.1 Lựa chọn hình dạng sử dụng của giếng nghiêng 26

2.4.2 Tính toán xác định kích thước, tiết diện sử dụng của giếng 27

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ CHO GIẾNG NGHIÊNG 31 3.1 Đánh giá sơ bộ độ ổn định của khối đá bao quanh giếng 31

3.2 Lựa chọn kết cấu chống phù hợp dựa trên các đánh giá các chỉ tiêu của khối đá quanh giếng 33

3.3 Tính toán các loại kết cấu chống đã chọn sơ bộ 34

3.3.1 Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên cổ giếng 34

3.3.1.1 Tính toán áp lực tác dụng lên nóc giếng 34

3.3.1.2 Tính toán áp lực tác dụng lên hông giếng 37

3.3.1.3 Tính toán áp lực tác dụng lên nền giếng 38

3.3.2 Tính toán nội lực trong khung chống 40

3.3.3 Tính toán xác định kích thước kết cấu chống 45

3.3.4 Tính toán tường chắn ở cửa giếng 47

3.3.5 Tính toán đoạn cong chuyển tiếp 50

PHẦN II THIẾT KẾ THI CÔNG 51

CHƯƠNG 4: TỔ CHỨC THI CÔNG ĐÀO CHỐNG CỔ GIẾNG 51

4.1 Lựa chọn phương pháp đào và sơ đồ đào 51

4.2 Công tác khoan nổ mìn 52

4.2.1 Lựa chọn thiết bị, phương tiện phục vụ công tác khoan nổ mìn 52

4.2.1.1 Lựa chọn thiết bị đào 52

4.2.1.2 Phương tiện phục vụ công tác khoan nổ mìn 52

4.2.2 Tính toán các thông số khoan nổ mìn 55

4.2.2.1 Chỉ tiêu thuốc nổ 55

4.2.2.2 Đường kính lỗ khoan 56

4.2.2.3 Tổng số lỗ mìn trên gương 56

4.2.2.4 Chiều sâu lỗ mìn 58

4.2.3 Hộ chiếu khoan nổ mìn 65

4.2.3.1 Sơ đồ bố trí các lỗ mìn trên gương 65

4.2.3.3 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khoan nổ mìn 65

4.2.3.4 Công tác khoan, nạp và nổ mìn 66

4.2.3.5 Công tác nổ mìn và xử lý sau nổ mìn 66

4.3 Công tác thông gió và an toàn gương 67

4.3.1 Lựa chọn sơ đồ thông gió 67

4.3.2 Tính toán thông gió 68

4.3.3 Công tác an toàn gương 70

4.4 Công tác xúc bốc, vận tải đất đá 71

4.4.1 Lựa chọn phương pháp và thiết bị xúc bốc 71

4.4.2 Tính toán xúc bốc, vận tải 72

4.5 Công tác chống giữ 79

4.5.1 Kết cấu và biện pháp chống tạm sau nổ mìn 79

4.5.2 Kết cấu và hộ chiếu chống cố định cho giếng nghiêng 82

4.6.1 Công tác thoát nước 84

4.6.2 Giải pháp thoát nước 85

4.6.3 Tính toán chọn máy bơm 86

4.6.3.1 Lưu lượng nước của trạm bơm 86

4.6.3.2 Áp lực sơ bộ của máy bơm 86

4.6.3.3 Chọn máy bơm 87

4.6.4 Tính chọn đường ống dẫn 87

4.6.4.1 Tính chọn đường kính ống đẩy 87

4.6.4.2 Tính chọn đường ống hút 87

4.7 Cung cấp khí nén 88

4.7.1 Nhu cầu tiêu thụ khí nén 88

4.7.2 Tính lượng khí nén tiêu thụ 88

4.7.3 Chọn máy nén khí 89

4.8 Cung cấp điện, chiếu sang 89

4.8.1 Nguồn cung cấp điện 89

4.8.2 Chiếu sáng 89

4.8.3 An toàn điện 89

4.9 Công tác nối dài ống gió, ống khí nén 90

4.10 Các biện pháp an toàn 90

4.10.1 Trước khi thi công giếng chính phải làm hoàn chỉnh các công việc sau:90 4.10.2 Trong khi thi công giếng 90

4.11 Thiết lập biết đồ tổ chức chu kì đào chống cổ giếng 91

4.11.1 Cơ sở thành lập biểu đồ tổ chức chu kỳ 91

4.11.2 Thành lập biểu đồ tổ chức chu kỳ đào chống 92

4.11.3 Thành lập biểu đồ tổ chức chu kỳ chống cố định 97

4.11.3.1 Xác định khối lượng công việc trong một chu kỳ chống 97

4.11.3.2 Bố trí nhân lực 98

4.11.3.3 Tính thời gian hoàn thành công việc 99

PHẦN III: CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT ĐÀO CỔ GIẾNG 101

CHƯƠNG 5: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT ĐÀO CỔ GIẾNG 101

5.1 Giá thành xây dựng 1m cổ giếng nghiêng 101

5.2 Tiến độ thi công 104

5.3 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thi công cổ giếng 105

KẾT LUẬN 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đòi hỏi nhu cầu tiêu thụnăng lượng ngày càng lớn Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngànhkhai thác khoảng sản nói chung và ngành khai thác than nói riêng cũng có nhữngmức tăng trưởng vượt bậc do đó trữ lượng than ngày càng giảm, cần phải mở rộngkhai thác xuống những độ sâu lớn hơn.

Giếng nghiêng chính công ty than Dương Huy được xây dựng để phục vụ việcnâng cao sản lượng khai thác của toàn mỏ, có nhiệm vụ vận chuyển lượng than khaithác từ các mức -123 lên +40

Sau thời gian học tập tại trường Đại Học Mỏ - Địa Chất, chuyên ngành XâyDựng công trình ngầm và mỏ, được sự giúp đỡ của cơ sở thực tập là công ty DươngHuy và tập thể thầy giáo trong bộ môn Xây Dựng Công Trình Ngầm và Mỏ, đặcbiệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Tuấn Minh, em đã hoàn thành bản

đồ án: Thiết kế kĩ thuật - tổ chức thi công đoạn cổ giếng nghiêng chính Khe Tam công ty than Dương Huy - Vinacomin

Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót,

em rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đồ án được hoànthiện hơn

Hà Nội, ngày… tháng … năm 2015

Sinh viên

Vũ Trọng Hiến

PHẦN I: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ ĐỊA CHẤT KHU MỎ

1.1 Đặc điểm kinh tế - xã hội

1.1.1 Vị trí địa lý khu mỏ

Mỏ Khe Tam thuộc xã Dương Huy, thµnh phè Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh,cách trung tâm thµnh phè Cẩm Phả khoảng 8 km về phía Tây Bắc Mỏ than nằmbên trái đường quốc lộ 18A từ Hạ Long đi Móng Cái

- Ranh giới toạ độ lập báo cáo:

+ Theo hệ toạ độ VN-2000, kinh tuyến trục 1050, múi chiếu 60:

X: 23 26059.19  23 30864.89Y: 732 465.43  735 626.28+ Theo hệ toạ độ HN 1972, kinh tuyến trục 1080:

X = 27.200  30.500

Y = 421.500  424.700

Mỏ than Khe Tam - Công ty than Dương Huy - TKV được giới hạn bởi cácmốc toạ độ như sau:

- Ranh giới địa chất

+ Phía Bắc là đứt gẫy Bắc Huy

+ Phía Nam là đứt gẫy A-A

+ Phía Tây là tuyến thăm dò T.I

+ Phía Đông là tuyến thăm dò T.VI

Diện tích toàn khu mỏ là 8.3km2

1.1.2 Địa hình, sông suối, khí hậu và xã hội khu mỏ.

1.1.2.1 Địa hình

Mỏ than Khe Tam là những đồi núi nối tiếp nhau, ngăn cách phía Nam là dãynúi Khe Sim có độ cao nhất +344m Phần trung tâm và Đông Bắc là hệ thống núichạy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc, đỉnh cao nhất là Bao Gia (+306.6m) Độ

cao giảm dần từ Nam lên Bắc, thoải dần tới thung lũng Dương Huy, phía Tây khu

mỏ và tiếp cận tới vùng đất trũng Ngã Hai Độ cao thấp nhất là khu vực Tây BắcLép Mỹ +25m, độ cao trung bình địa hình từ +150m đến +250m

1.1.2.2 Hệ thống sông suối

Giữa các dãy núi phía Nam và trung tâm là thung lũng Khe Tam Dọc theo cácthung lũng là các hệ thống suối lớn, các suối này bắt nguồn từ miền đồi Khe Simchảy về trung tâm (theo hướng Đông) rồi chảy ra suối Khe Chàm (theo hướng Tây)chảy ra suối Lép Mỹ Ngoài ra còn một số hệ thống suối phía Đông Bắc, Tây Bắc,xuất phát từ sườn núi Bao Gia và Đông Bắc, chảy về vùng Dương Huy Những hệthống suối này có nước chảy thường xuyên, vào mùa mưa thường gây ra ngập lụt ởmột số nơi

1.1.2.3 Khí hậu

Khu mỏ thuộc vùng nhiệt đới, chia làm hai mùa rõ rệt, độ ẩm cao Mùa mưakéo dài từ tháng 4 tới tháng 10, mưa nhiều nhất vào tháng 8, tháng 9 Lượng mưacao nhất trong ngày lên tới 268 mm/ngđ (Ngày 14/6/1974), lượng mưa trung bình144mm/ngđ Mùa khô kéo dài từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau

Nhiệt độ cũng thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ lên đến 370C - 380C (tháng

7, 8 hàng năm), mùa Đông nhiệt độ hạ xuống thấp từ 80C đến 150C, đôi khi xuống

20C đến 30C Độ ẩm trung bình về mùa khô từ 65% - 80%

1.1.3 Kinh tế, giao thông

1.1.3.1 Kinh tế

Trong vùng hiện nay dân cư chủ yếu là cán bộ công nhân viên của các công ty

và xí nghiệp khai thác than Ngoài ra còn có người Sán Riu, Sán Chỉ Sống lâu đờibằng sản xuất nông, lâm nghiệp

1.1.3.2 Giao thông

Mạng lưới giao thông trong vùng khá phát triển, có đường bê tông từ ngoàiCẩm Phả đi qua Khe Tam đến Khe Chàm, Cao Sơn, Cọc Sáu… Cơ sở hạ tầng vàđiều kiện giao thông thuận tiện, đáp ứng tốt cho công tác thăm dò và khai thác mỏ

1.2 Cấu trúc địa chất khu mỏ

Mỏ Khe Tam là một phần của trầm tích chứa than vùng Cẩm Phả Do vậy vềđặc điểm cấu trúc địa chất đều mang những nét chung, tương đồng của vùng CẩmPhả Kết quả nghiên cứu địa tầng của các tài liệu trước đây đã xác định địa tầngtrầm tích khu mỏ Khe Tam gồm các trầm tích của giới Mezozoi và Cenozoi, đặcđiểm địa tầng khu mỏ Khe Tam đã được nghiên cứu khá chi tiết và đã được trìnhbày trong các báo cáo địa chất của các giai đoạn trước Trong báo cáo này, xin được

hệ thống lại như sau

1.2.1 Địa tầng

Địa tầng mỏ than Dương Huy gồm đất đá thuộc hệ Triat, thống thượng, bậcNori (T3n) và các trầm tích đất phủ Đệ tứ (Q), chiều dày địa tầng khoảng 1400m,gồm các lớp đất đá, các vỉa than nằm xen kẽ nhau Căn cứ vào mức độ ổn định, đặcđiểm các vỉa than, chia địa tầng khoáng sàng Dương Huy thành các tập vỉa, từ dướilên trên như sau:

Tập vỉa 1 (T 3 n-rhg 1 ): Bao gồm các vỉa than từ trụ vỉa 2a trở xuống, vỉa than

có chiều dày, chất lượng, diện phân bố không liên tục, không ổn định Khoảng cáchgiữa các vỉa thay đổi từ 30  50m

Tập vỉa thứ 2 (T 3 n-rhg 2

2 ): Từ trụ vỉa 8  vỉa 2a, các vỉa than này có giá trịcông nghiệp với chiều dày, chất lượng, diện phân bố khá ổn định Khoảng cách cácvỉa thay đổi từ 58  100m

Tập vỉa thứ 3 (T 3 n-rhg 3

2 ): Từ vỉa 14  vỉa 8, các vỉa than trong tập này ổn

định nhất so với các tập vỉa khác Chiều dày trung bình của các vỉa than thay đổitrong phạm vi không lớn, từ 1.93 (V10)  2.95 (V11) Tập vỉa thứ 3, chứa các vỉathan có triển vọng trữ lượng lớn nhất

Tập vỉa thứ 4 (T 3 n-rhg 4 ): Từ vỉa 14  vỉa17, các vỉa than có chiều dày, cấu

tạo và chất lượng thay đổi bất thường Khoảng cách địa tầng giữa các vỉa than thayđổi trong phạm vi lớn từ 30  130m

1.2.2 Kiến tạo địa chất

Khai trường mỏ than Khe Tam nằm trong cấu tạo nếp lõm lớn Dương Huy,thuộc khối Trung tâm Cẩm Phả, được giới hạn bởi hai đứt gẫy lớn có phương vĩtuyến là đứt gẫy A - A’ ở phía Nam và đứt gãy Bắc Huy ở phía Bắc Hướng pháttriển chính của cấu tạo theo phương Đông - Tây Dọc theo trục nếp uốn phát triểnnhiều đứt gẫy, phân cắt cấu tạo thành nhiều khối nhỏ Hệ thống đứt gãy ở mỏ KheTam ảnh hưởng nhiều đến công tác khai thông chuẩn bị và khai thác của mỏ Cácđứt gãy chính có ảnh hưởng tới công tác khai thác đã được phát hiện trong các giaiđoạn thăm dò và được kiểm chứng trong quá trình khai thác gồm:

Đứt gãy thuận B - B: Nằm ở Trung tâm khu mỏ, phạm vi giữa đứt gãy Bắc

Huy và F4 Phương đứt gãy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, là ranh giới giữa haiphân khu Đông Bắc và Trung tâm Mặt trượt cắm về phía Tây nam, với góc dốc  =

80  850, biên độ dịch chuyển theo mặt trượt là 200  250m, đới huỷ hoại rộng 15

 20m và gây ảnh hưởng tương đối lớn ở hai cánh, các vỉa than bị thay đổi nhiều vềthế nằm và chất lượng

Đứt gãy thuận C - C: Xuất hiện ở phân khu Bao Gia, trong phạm vi từ đứt gãy

F4 đến đứt gãy Bắc Huy, phát triển theo phương Bắc - Nam Đứt gãy này cắm TâyNam, độ dốc 700  750, biên độ dịch chuyển từ 30  50m

Đứt gãy nghịch F 2: Xuất hiện ở khu Đông Bắc giữa đứt gẫy Bắc Huy và FB,phát triển theo phương vĩ tuyến, chếch về Đông Bắc, hướng cắm về Nam, góc dốcmặt trượt 750 800, biên độ dịch chuyển từ 100m  150m, đới huỷ hoại rộng 15m

 20m

Đứt gãy thuận F 3 : Xuất hiện ở phân khu Đông Bắc, có vị trí nằm ở phía Nam

và song song với đứt gãy F2 Hướng cắm Nam với góc dốc  = 75  800 Biên độdịch chuyển theo mặt trượt là 150  180m, đới huỷ hoại rộng 15  20m

Đứt gãy thuận F 4 : Vị trí nằm ở Trung tâm khu mỏ, là ranh giới gữa khu Trung

tâm và khu Nam Phương đứt gãy theo phương vĩ tuyến, phát triển liên tục trongkhu mỏ, mặt trượt nghiêng về phía Nam, với góc dốc  = 70  750 Đới huỷ hoạirộng từ 15  20m Biên độ dịch chuyển theo mặt trượt từ 70  100m

1.4 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình

1.4.1 Đặc điểm địa chất thủy văn

1.4.1.1 Đặc điểm khí tượng thủy văn

Khu mỏ than Khe Tam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 có lượng mưa chiếm 78,0  97,7%

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau thường có lượng mưa nhỏ chỉchiếm từ 2.3  22% lượng mưa cả năm Tháng có lượng mưa lớn nhất là 1126,1mmvào tháng 8/1995 và cũng là tháng có lượng mưa trong ngày lớn nhất 250mm

Lượng mưa hàng năm thay đổi từ 1280,10mm (năm 1991) đến 2817,80mm(năm 1994) điều này ảnh hưởng lớn đến điều kiện ĐCTV - ĐCCT cũng như quátrình khai thác của khu mỏ

1.4.1.2 Đặc điểm nước trên mặt

Địa hình khu mỏ Khe Tam cao ở phần phía Nam và thấp dần về phía namtrung tâm sau đó lại cao dần về Tây Bắc và Đông Bắc Cao nhất là đỉnh Bao Gia302,37m, Thấp nhất là khu vực suối Léc Mỹ ở phía Tây Nam 25,7m và khu mặtbằng phía Bắc 20,67m

Do địa hình khu mỏ bị chia cắt mạnh tạo nên mạng sông suối dày đặc Songđáng kể nhất là hệ thống suối phía Đông Bắc, phía Tây Nam và phía Đông Nam khumỏ.

Kết quả quan trắc lâu dài tại trạm số 9 (sơ bộ) suối lớn Khe Tam cho thấy lưulượng nhỏ nhất 0.692 l/s (tháng 1 và 2 năm 1994), lưu lượng nước lớn nhất khi đotại trạm bằng ván là 405.13 l/s (6/1965) vào mùa mưa lưu lượng lớn phải đo bằngphao lưu lượng lên tới 927l/s Hệ số biến đổi lưu lượng theo tháng quan trắc lơnnhất là 128 (năm 1965) nhỏ nhất là 9.9 (năm 1964) Hệ số biến đổi lưu lượng trongnăm quan trắc lớn nhất là 315 (1965) nhỏ nhất là 192 (1964) Sự biến đổi lưu lượngtrong năm quan trắc tại hệ thống suối lớn không nhiều do có nhiều miền cung cấp,còn các suối nhỏ khác hệ số biến đổi lưu lượng rất lớn vì mùa khô không có nguồncung cấp

1.4.1.3 Đặc điểm nước dưới đất

Địa tầng chứa than của khoáng sàng Dương Huy có các tầng chứa nước chủyếu như sau:

a Tầng chứa nước thứ nhất: Gồm các lớp đá chứa nước nằm giữa các vỉa thanV.17  V.13, có tỷ lưu lượng từ 0,005  0,0181 l/ms, hệ số thấm K = 0,0094 0,0238 m/ngđ

b Tầng chứa nước thứ hai: Gồm các lớp đá chứa nước nằm giữa các vỉa thanV.12  V.9, tỷ lưu lượng từ 0,0012  0,00491 l/ms

c Tầng chứa nước thứ ba: Gồm các lớp đá chứa nước nằm giữa các vỉa thanV.8  V.5, tỷ lưu lượng từ 0,0012  0,0241 l/ms, hệ số thấm K từ 0,002  0,014m/ ngđ

Nước trong các đứt gãy: Hệ số thấm nhỏ hơn nhiều so với đất đá bình thườngkhác (đứt gãy F.A có K = 0,0043m/ngđ, đứt gãy F.B, K = 0,006m/ngđ), đứt gãy BắcHuy có K = 0,00227m/ngđ

Tính chất hoá học của nước:

Nước dưới đất chủ yếu mang tính kiềm và là loại BicacbonátNatri - Canxihoặc Bicacbonát Canxi - Natri Tổng độ khoáng hoá thay đổi từ 0,037  0,65g/l Hệ

số ăn mòn Kk thay đổi từ -5,993  0,161, nước không ăn mòn kim loại là chủ yếu.

Hệ số sủi bọt F thay đổi từ 0,445  97,18 chủ yếu là nước không sủi bọt Nướckhông ăn mòn Sunfat luôn nhỏ hơn 25mg/l Trong quá trình khai thác than phảnứng oxy hoá xẩy ra, nước bị axit hoá độ pH của nước thải trong quá trình khai thácdao động từ 4  6, khả năng ăn mòn kim loại sẽ xảy ra

1.4.2 Đặc điểm địa chất công trình

Do các lớp đất đá của mỏ nằm ở độ sâu khác nhau lên chúng có cơ lý tínhcũng khác nhau, đồng thời chúng còn chịu ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiênhay nước ngầm Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá tại khu mỏ được xem tại bảng

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá

Tên đá

C.độ K.nén

(kG/cm2)

C.độK.kéo(kG/cm2)

Dungtrọng(g/cm3)

Tỷ trọng(g/cm3)

Gócnội masát(0)

Lực dínhkết(kG/cm2)

Đặc điểm địa chất công trình vách trụ vỉa than:

Vách - trụ vỉa than gồm các loại đá được sắp xếp theo thứ tự Sát vách, trụ vỉathan thường gặp trong quá trình khai thác là sét than, sét kết, bột kết tiếp đến là cátkết

Lớp vách - trụ giả: Là lớp sét than có chiều dày không lớn từ 0,2  0,7m ítgặp những lớp có chiều dày lớn hơn 1m Lớp vách giả thường bị khai thác lẫn trongquá trình khai thác than

+ Lớp vách - trụ trực tiếp: Là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm trên (vách), dưới(trụ) lớp sét than Có chiều dày từ 0,5  5m, cá biệt có chỗ dày hơn 5m.

+ Lớp vách - trụ cơ bản: Là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc bềnvững khó sập đổ Đặc điểm đá vách, trụ các vỉa than có giá trị công nghiệp cụ thểnhư sau:

Bảng 1.3 Thông số chỉ tiêu cơ lý đá vách, trụ vỉa than.

-250

-150 -200

-250

-150 -200

GiÕng nghiªng chÝnh +40 -:- -123

-100 -50 0

-100

0 -50

50 100

Cuéi kÕt

SÐt kÕt

C¸t kÕt S¹n kÕt Bét kÕt

Than bÈn Than

ghi chó

- Khí Nitơ (N2): Hàm lượng thay đổi từ 2,90  99,68% Nguồn gốc từ khí quyểnngấm xuống ở trạng thái hoà tan.

- Khí Mêtan (CH4): Hàm lượng thay đổi từ 0,00  87,09% Độ chứa khí tự nhiênthay đổi từ 0,003  8,435 m3/TKC Nguồn gốc chủ yếu là sản phẩm của quá trình biếnchất

- Khí Hyđrô (H2): Hàm lượng thay đổi từ 0,00  54,03% Độ chứa khí tự nhiên thay đổi

từ 0,000  1,268 m3/TKC Nguồn gốc hiện nay chưa được nghiên cứu

- Khí CacbuyaHyđrô nặng (CnH2n+2): Chủ yếu là mêtan (C2H6) Hàm lượng thay đổi

từ 0,05  4,00%, trung bình 1,40% Nguồn gốc hiện nay chưa được nghiên cứu

1.5.2 Đặc điểm phân bố

Địa tầng khu mỏ có hai đới khí chủ yếu như sau:

Đới khí phong hoá: Gồm đới khí Cacbonic - Nitơ và đới khí Nitơ - Mêtan: Chủ yếuphân bố từ bề mặt đến mức +50m

Đới Mêtan: Chủ yếu phân bố từ mức +50 trở xuống

Nhìn chung khí Nitơ (N), Cacbonic (CO2) có hàm lượng giảm dần theo chiều sâu,ngược lại khí cháy nổ (H2 + CH4) tăng dần theo chiều sâu Đặc điểm phân bố các loại khítheo đường phương vỉa chưa có đủ tài liệu để đánh giá

1.5.3 Đánh giá sự ảnh hưởng của khí mỏ

- Khu Dương Huy có khí độc, khí cháy nổ, đặc biệt là hàm lượng khí cháy nổ (CH4+H2) tương đối cao

- Khí cháy, nổ có đặc điểm tăng dần theo chiều sâu, phân bố tập trung ở vị trí đỉnhcác nếp lồi Vì vậy khi khai thác đến gần những vị trí trên cần thiết phải có những giảipháp đề phòng thích hợp.

- Mức khai thác lò bằng từ +38 lên lộ vỉa chủ yếu nằm trong đới khí phong hoá, cóthể xếp vào loại mỏ có độ chứa khí cấp II

- Mức khai thác lò giếng từ mức +38 xuống đến -150 chủ yếu nằm trong đới Mêtan

có thể xếp vào loại mỏ có độ chứa khí cấp II

- Mức khai thác lò giếng từ -150 xuống -350 chủ yếu nằm trong đới mêtan có thểxếp vào loại mỏ cấp III hoặc cao hơn

Tuy vậy ở các địa cấp nêu trên cần đề phòng những trường hợp cục bộ có cấp khícao, cần đề phòng hiện tượng phụt khí Sulfua

THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO GIẾNG NGHIÊNG 2.1 Các đặc điểm chung của giếng nghiêng

2.1.1 Chức năng, nhiệm vụ, chiều dài và thời gian tồn tại của giếng nghiêng

dự kiến là 1,5 triệu tấn/1 năm

2.1.1.2 Thời gian tồn tại của giếng

Công trình, thiết bị thi công sẽ bố trí phù hợp tối đa cho việc sử dụng khai thác, sửdựng giếng với thời gian tồn tại là khoảng 30 năm

Giếng nghiếng chính được mở từ điểm có tọa độ và độ dốc như sau:

X = 270,00

Y = 422,300

Z = + 40

β = 150

1 Barie chắn Tời JIB- 25

goòng

goòng Barie chắn

Tời -JTB 800x600 Quạt cục bộ

Hố thu n ớc 4

Đi bãi xả đá

V=3m3 Goòng chứa n ớc

bình f = 6.

2.1.2 Điều kiện địa chất khu vực cổ giếng nghiêng đi qua

Theo tài liệu địa chất khu vực dự kiến sẽ đi qua các lớp đất đá không đồngdạng, không hợp nhất, có điều kiện địa chất phức tạp, có các phay phá, đứt gãy, độcứng của đá có đoạn f = 5 ÷ 6, có đoạn từ 8 ÷ 11, trung bình từ 7 ÷ 9 Đá có dạngbột kết, cát kết và sét kết Độ liên kết vững chắc khi cổ giếng đào qua những vùngđiều kiện địa chất ổn định Còn khi giếng đào qua những vùng địa chất phức tạp,không ổn định thì thường đất đá có dạng mềm yếu trượt nở Theo dự báo cổ giếng

sẽ đi qua những vùng có điều kiện địa chất phức tạp không ổn định

Các tính chất cơ lý của đá gốc mà giếng sẽ đào qua được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Tính chất cơ lý của đất đá dọc tuyến cổ giếng

2.2 Thiết kế quy hoạch giếng ngiêng chính

2.2.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế quy hoạch giếng nghiêng chính

- Để đảm bảo sử dụng giếng nghiêng được an toàn thì khi thiết kế phải chú ýcác yêu cầu sau:

Đảm bảo đủ điều kiện thông gió cho toàn bộ hệ thống giếng nghiêng chuẩn bị

và khai thác bên dưới Đồng thời có hệ số dự trữ cho các phương án mở rộng khaithác tiếp theo

Đảm bảo cho quá trình vận chuyển không bị gián đoạn, cản trở.

2.3 Thiết bị vận tải

2.3.1 Lựa chọn thiết bị vận tải

- Công suất mỏ theo than nguyên khai là 1.500.000 tấn/năm Với độ dốc củagiếng là 16º Để đảm bảo cho việc vận tải than cho giếng ta bố trí băng tải để vậntải

- Nhiệm vụ: Băng tải giếng nghiêng chính có nhiệm vụ vận tải than qua giếngnghiªng møc -100 (cho giai ®o¹n I) vµ møc -250 (cho giai ®o¹n II) ThiÕt kÕ tuyÕnb¨ng t¶i giÕng nghiªng chÝnh gåm 2 b¨ng t¶i cho 2 giai ®o¹n: B¨ng t¶i sè 1 tõ møc -

119 lªn tr¹m sµng song møc +40 ®Çu t giai ®o¹n I, b¨ng t¶i sè 2 tõ -265 lªn -119 ®Çu

t cho giai ®o¹n II

Chế độ làm việc theo chế độ chung của ngành:

+ Số ngày làm việc một năm: 300 ngày

+ Số ca làm việc trong ngày: 3 ca

+ Số giờ làm việc trong ca: 8 giờ

-Công suất thiết kế: 1.500.000 tấn/năm

2.3.2 Tính toán khả năng thông qua của thiết bị vận tải

Sản lượng chuyển qua Q = 1.500.000 T/năm

- N¨ng suÊt yªu cÇu cña b¨ng t¶i trong 1h:

Trong đó: Sản lượng chuyển qua Q = 1.500.000 T/năm

k - Hệ số làm việc không đều của bẳng tải, k = 1,5

N - Số ngày làm việc trong năm, N = 300 ngày

N = C.T; C - Số ca làm việc trong ngày, C = 3 ca

T - Số giờ làm việc trong ca, T = 5h

500;T/ h300.3.5

h

Với Qh = 500 T/h Sơ bộ chọn băng tải B1000 với đặc tính cho ở bảng 2.2

* Kiểm tra băng tải

- Kiểm tra chiều rộng của băng tải theo năng suất vận tải:

.k.k

Q B

Qh = 500 t/g - Năng suất vận chuyển trung bình của băng tải trong 1 giờ.

V = 2,0m/s - Tốc độ của băng tải

 = 0,95 T/m3 - Khối lợng riêng của than nguyên khai

k = 550 - Hệ số năng suất (với băng tải 3 con lăn lòng máng  = 200)

K = 0,98 - Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng theo tuyến của băng tải khi

Như vậy B = 0,59m < Bch = 1m Vậy chiều rộng băng tải thỏa món

Kiểm tra chiều rộng băng theo cỡ hạt lớn nhất:

B = 2a + 200 = 2x300 + 200 = 800mm

a - Là cỡ cục than lớn nhất, a = 300mm

- Kiểm tra cụng suất động cơ điện của băng tải:

 - Hiệu suất truyền động cơ khớ ,  = 0,9;

N1 - là cụng suất chạy khụng tải : N1 = 0,038;

L - là chiều dài băng tải, L = 200m

V - là vận tốc của băng tải V = 2m/s

N2 - là cụng suất khắc phục sức cản khi cú tải , N2 = 0,00015.Q.L

Q - Sản lượng chuyển qua, Q = 1.500.000 tấn;

N3 - là cụng suất để nõng vật lờn độ cao H, N 3 = Q.H/367

H - chiều cao nõng vật liệu từ mức -123 đến +40, H = 163m

Thay số vào ta xác định được công suất động cơ của băng tải.

Vậy chọn băng tải cao su lòng máng B =1000mm, có 3 con lăn lòng máng nghiêng

- Chọn thiết bị lắp đặt băng tải và vận chuyển vật liệu, máy móc thiết bị

Để phục vụ cho việc lắp đặt và kiểm tra băng tải và vận chuyển vật liệu, máymóc thiết bị ta bố trí hệ thống trục tải đường goòng 900mm bện cạnh tuyến băngtải Đường xe được lắp đặt bằng ray R -24 có đặc tính kĩ thuật cho ở bẳng 2.3

Bảng 2.3 Đặc tính kĩ thuật của ray R-24

Để phục vụ cho việc vận tải người và thiết bị xuống để lắp đặt và kiểm tra băng tảilên ta chỉ cần chọn loại goòng 3 tấn với các đặc tính kĩ thuật cho ở bảng 2.4

Loại goòng Vận tải

2.4 Lựa chọn hình dạng, xác định kích thước tiết diện sử dụng của giếng

2.4.1 Lựa chọn hình dạng sử dụng của giếng nghiêng

Việc lựa chọn hình dạng sử dụng của giếng nghiêng hợp lý chính là một trongnhững giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểu khối lượngcông tác đào Trong đá có độ ổn định cao, nếu chọn được hình dạng mặt cắt hợp lýthì có thể không phải chống Trên thực tế, việc lựa chọn mặt cắt ngang của giếngnghiêng thường dựa trên những kinh nghiệm sau:

- Khi chỉ chịu áp lực nóc là chủ yếu, nên chọn có dạng hình vòm, tường thẳng

- Khi cả áp lực nóc và hông đều lớn, nên chọn hình vòm tường cong

- Khi có áp lực từ mọi phía với cường độ gần như nhau, nêm chọn mặt cátngang hình tròn hoặc hình móng ngựa có vòm ngược

- Khi áp lực không đều, nhưng đối xứng ở nóc và nền, thì nên chọn dạng elip

có trục dài theo phương có áp lực lớn

- Nếu giếng nghiêng chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng thanhthẳng hoặc thanh kim loại thẳng thì hợp lý nhất là chọn mặt cắt ngang dạng hìnhthang, hình chữ nhật hay hình đa giác

- Nếu xét về độ ổn định thì mặt cắt ngang hình tròn là ổn định nhất

Việc lựa chọn mặt cắt ngang ghiếng nghiêng chính còn phụ thuộc vào tínhchất cơ lý của đất đá xung quanh đường, thời gian tồn tại của mỏ….

Do yêu cầu phục vụ của giếng, việc bố trí thiết bị làm việc và điều kiện địa chất khu vực giếng đào qua đã chọn hình dạng tiết diện giếng có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt.

2.4.2 Tính toán xác định kích thước, tiết diện sử dụng của giếng

Xác định diện tích mặt cắt ngang sử dụng của giếng:

Hình 2.2 Sơ đồ xác định tiết diện ngang giếng giếng nghiêng chính

Chiều rộng của giếng được xác định trên cơ sở xác định kích thước của cáctrang thiết bị bố trí trong giếng và các khoảng cách an toàn Các trang thiết bị chính

bố trí trong giếng gồm có: Hệ thống băng tải, hệ thống tời MDK để vận chuyểnngười…

Vậy chiều rộng của giếng ứng với chiều cao nhất của thiết bị vận tải bố trítrong giếng được xác định dựa trên công thức sau :

B1 = m + n + A1 + p + A2; m (2-4)Trong đó:

B1 - Chiều rộng của giếng ứng với chiều cao nhất của thiết bị bố trí trong giếng;

m - Khoảng cách từ thiết bị vận tải tới giếng nghiêng ở mức cao nhất của thiết bịvận tải (phía không bố trí lối người đi lại), m ≥ 200 mm, ta lấy m = 200 mm;

p - Khoảng cách an toàn giữa hệ thống đường xe goòng và hệ thống băng tải;

p = 450 mm;

A1 - Bề rộng lớn nhất của khung đỡ băng tải, A1 = 1350 mm ;

A2 - Bề rộng lớn nhất của đường xe goòng : A 2 = 1320 mm;

n - Chiều rộng lối người đi lại tính ở mức chiều cao của thiết bị vận tải, được xácđịnh theo công thức :

Trong đó:

n’ - Bề rộng lối người đi lại tính từ mép thiết bị vận tải đến khung chống ở độ cao1800mm, n’ ≥ 700mm; ta chọn n’ = 700 mm ;

hn - Chiều cao lối người đi lại tính từ lớp đá lát đường, hn = 1800mm;

h - Chiều cao lớn nhất của thiết bị goòng, h = 1300 mm ;

hr - Khoảng cách từ mức đá lát đến đỉnh đường ray,đối với ray R - 24 lấy hr =160mm;

n’’ - Khoảng cách từ mép ngoài chiều rộng giếng nghiêng ứng với chiều cao nhấtcủa thiết bị bố trí trong giếng đến tường của giếng, n ’’ được xác định như sau :

n’’ = ( h + h1d + hr- ht).tg2 (2-7)Trong đó :

ht - Chiều cao tường, sơ bộ chọn ht = 1000 mm;

h1d - bề dày đá lát tường, h1d = 140 mm;

2

 - Góc chuyển từ phần thẳng của cột sang phần cong,2 lấy trong giới hạn từ 10º

- 20º, ở đây lấy 2 = 13º (vì càng gần tường góc càng nhỏ);

=>n’’ = (1300 + 140 + 160 - 1000) tg 13º = 140mm;

Vậy B = 4220 + 2.140 = 4500mm

Vậy giếng nghiêng được thiết kế có các kích thước như sau :

Chiều rộng bên trong giếng : B = 4500 mm ;

Chiều cao tường : ht = 1000mm;

* Kiểm tra tiết diện theo điều kiện thông gió

Vận tốc gió bên ngoài giếng:

, /.60

q - Lượng không khí cần thiết cung cấp cho 1 tấn than chuyển qua, với mỏ hạng

I về khí mỏ ta có q = 1m3/phút;

- Hệ số suy giảm diện tích mặt cắt ngang của giếng,  = 1;

N - Số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày;

Vậy diện tích mặt cắt ngang thỏa mãn điều kiện thông gió

Các kích thước mặt cắt ngang được thể hiện trên hình 2.3:

Hình 2.3 Kích thước mặt cắt ngang bên trong giếng nghiêng

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ CHO GIẾNG NGHIÊNG

3.1 Đánh giá sơ bộ độ ổn định của khối đá bao quanh giếng

- Đánh giá chất lượng khối đá xung quanh giếng theo các chỉ tiêu : RQD,RMR

- Phương pháp đánh giá theo RQD

RQD là chỉ tiêu được xác định bằng tỉ số giữa tổng chiều dài của các thỏi lỗkhoan có chiều dài ≥ 100mm trong lỗ khoan với chiều dài của lỗ khoan đó đượckhoan bằng mũi khoan kim cương

(3-1)Trong đó: – chiều dài của mỗi thỏi lỗ khoan ≥ 100mm

L – chiều dài lỗ khoan khảo sát, mm

Bảng 3.1 Các tham số phân loại khối đá theo Bieniawski

và các biện pháp gia cố hợp lý cho từng nhóm đã phân loại

Công trình cần thiết kế đào qua lớp đất đá có hệ số kiên cố f = 6÷8, RMR =

50, (đá loại II, là loại đá trung bình) Với giá trị RMR = 50 thì thời gian ổn địnhkhông chống vào khoảng 92h tương ứng với khẩu độ không chống là 4,9m Vậygiếng đào qua khối đá tương đối ổn định và có thời gian ổn định không cần chốnglớn

Hình 3.1 Phân loại khối đá theo Bieniawski năm 1978

3.2 Lựa chọn kết cấu chống phù hợp dựa trên các đánh giá các chỉ tiêu của khối đá quanh giếng

Việc tính toán, lựa chọn kết cấu vỏ chống cố định cho giếng trên từng đoạn cụthể phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình khu vực

- Áp lực đất đá xung quanh tác dụng lên vỏ chống

- Hiệu quả kinh tế và tính khả thi

Việc lựa chọn loại vỏ chống cố định cho giếng dựa vào các điều kiện, thông số sau:

- Tính chất cơ lý của đất đá, liên kết giữa các khối đá xung quanh

- Đặc điểm địa chất chông trình, địa chất thủy văn khu vực công trình đi qua

- Thời gian tồn tại của công trình

- Đơn giản, dễ thi công

Kết luận: Giếng nghiêng chính Khe Tam được thiết kế phục vụ cho công táckhai thác than, thời gian tồn tại là 32 năm; lựa chọn kết cấu chống cho công trìnhgồm bê tông liền khối lưu vì, khung chống thép cho phù hợp với đặc điểm riêng củatừng đoạn giếng

Với cổ giếng thiết kế ta chống tạm bằng thép SVP-27 với bước chống là 0,5m/

vì và chống cố định bằng bê tông liền khối

3.3.1 Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên cổ giếng

Sơ đồ tính toán áp lực lên cổ giếng do công trình nằm gần mặt đất, đất đá bịphong hóa nở rời nên ta chọn theo giả thuyết của Bierbaumer trên hình 3.1;

Hình 3.2 Sơ đồ tính toán áp lực đất đá tác dụng lên phần cổ giếng

3.3.1.1 Tính toán áp lực tác dụng lên nóc giếng

Theo giả thuyết của Bierbaumer (áp lực cho các giếng ngiêng nằm gần mặtđất) thì áp lực nóc trên 1m dài giếng nghiêng được xác định theo công thức sau:

Q - Trọng lượng của khối đá ABCD, giả sử lấy 1m dọc theo giếng nghiêng thì

Q được tính theo công thức:

Hình 3.3 Sơ đồ tính toán chiều dài đoạn cổ giếngTheo hình 3.3 (với góc dốc sườn đồi là 400, góc dốc của giếng là 160) ta cóchiều dài đoạn cổ giếng là 25,3m.

Để tính áp lực nóc tác dụng lên nóc công trình ta tìm cực trị của đồ thị hàm số:

Do giếng chính nghiêng một góc 160 nên Qn tính toán ở trên được phân thành

2 phần, một phần vuông góc với trục giếng, một phần song song với trục của giếng

Ta thấy rằng thành phần vuông góc với trục của giếng chính là tải trọng nóc tácdụng vào vỏ chống ký hiệu là Pn và được xác định theo công thức:

Với đoạn cổ giếng, chống tạm bằng thép SVP-27, sau đó đổ bê tông liền khốiM200 Vậy khi tính nội lực trước hết là tính cho kết cấu khung thép, sơ bộ chọnbước chống là 0,5m; vậy áp lực tác dụng lên kết cấu chống tạm là:

qn = 17,3.0,5 = 8,65 T/vì

3.3.1.2 Tính toán áp lực tác dụng lên hông giếng

Theo giả thuyết của Tximbarevich thì áp lực hông đối với giếng được xác địnhtheo công thức:

0 2 1

H - Chiều sao nguy hiểm nhất tính từ nóc hầm đến đỉnh núi, H = 13m;

h - Chiều cao công trình, h = 3,6m;

3.3.1.3 Tính toán áp lực tác dụng lên nền giếng

Sơ đồ tính toán áp lực nền như hình

Hình 3.4 Sơ đồ áp lực nềnTheo Tximbarevich thì:

B - Chiều rộng giếng khi đào, B = 5,2 m;

h - Chiều cao giếng khi đào, h = 3,6 m;

3.3.2 Tính toán nội lực trong khung chống

Sơ đồ tính toán nội lực thể hiện trên hình

Hình 3.5 Sơ đồ tính toán nội lực trong khung chống

* Tính phản lực gối tựa

Kết cấu vì chống hai khớp như trên là một kết cấu siêu tĩnh bậc 1, tức là cómột ẩn số thừa Để giải được bài toán ta thay ẩn số thừa bằng lực X như sơ đồ trên.Phản lực thẳng đứng tại các gối tựa:

∑Y VA = V B = qn.a = qn.r, T

Để tính phản lực nằm ngang tại gối tựa, ta sử dụng phương pháp tính chuyển

vị đơn vị của cơ học kết cấu để tính Kết quả tính phản lực ngang theo công thức: