Nghiên cứu đề xuất phương án tổ chức thi công cặp giếng đứng tại dự án khai thác hầm lò dưới mức 150 mỏ mạo khê

Do đó, nghiên cứu đề xuất phương án tổ chức thi công giếng đứng trong lĩnh vực khai thác khoáng sản dưới lòng đất, đề xuất áp dụng các giải pháp khoa học công nghệ tiên tiến được áp dụng

LêI CAM §OAN

T«i xin cam ®oan ®©y lμ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lμ trung thùc vμ ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè trong bÊt

kú c«ng tr×nh nμo kh¸c

Hµ Néi, ngµy 9 th¸ng 4 n¨m 2015

T¸c gi¶ luËn v¨n

TrÞnh Minh Hoµi

danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

TT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

3 TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

MỤC LỤC

LờI CAM ĐOAN i

danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC HèNH VẼ vi

mở đầu 1

Chương 1: Tổng quan về tình hình thi công giếng đứng vμ các phương pháp thi công giếng đứng trên thế giới vμ ở Việt Nam 3

1.1 Khái niệm chung về giếng đứng 3

1.1.1 Khái niệm chung 3

1.1.2 Cấu tạo giếng đứng khai thác khoáng sản (giếng mỏ) 3

1.1.3 Các dạng mặt cắt ngang thân giếng 5

1.2 Tổng quan tình hình thi công vμ phương pháp thi công giếng đứng trên thế giới 6

1.2.1 Tình hình thi công giếng đứng trên thế giới 6

1.2.2 các phương pháp thi công giếng đứng được áp dụng ở các nước tiên tiến 6

1.3 Tình hình thi công giếng đứng ở Việt Nam 6

1.3.1 Tình hình thi công giếng đứng ở Việt Nam 6

1.3.2 Các phương pháp thi công được áp dụng ở Việt Nam 8

1.4 Nhận xét chương 1 11

Chương 2: Cơ sở lựa chọn các phương pháp thi công giếng đứng 12

2.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp thi công giếng đứng 12

2.1.1 Các điều kiện tự nhiên 12

2.1.2 Các điều kiện kinh tế - xã hội 22

2.2 Các phương pháp thi công giếng đứng 24

2.2.1 Phõn loại phương phỏp thi cụng 24

2.3 Vật liệu, kết cấu chống giữ giếng đứng 30

2.3.1 Vật liệu, kết cấu chống giữ tạm thời 30

2.3.2 Vật liệu, kết cấu chống giữ cố định 30

2.4 Giải pháp đánh giá lựa chọn phương pháp thi công giếng đứng hợp lý cho các điều kiện khác nhau 31

2.4.1 Các chỉ tiêu cơ bản để so sánh lựa chọn phương pháp thi công vμ công nghệ thi công giếng: 31

2.4.2 Giải pháp lựa chọn phương pháp thi công giếng 34

2.5 Nhận xét chương 2 34

chương 3: lựa chọn phương án thi công cặp giếng đứng tại dự án đầu tư khai thác hầm lò dưới mức -150 mỏ than mạo khê 35

3.1 Lựa chọn phương án thi công giếng 35

3.1.1 Lưa chọn sơ đồ công nghệ thi công 35

3.2 Tổ chức thi công xây dựng giếng 40

3.2.1 Trình tự thi công 40

3.2.2 Tính toán các công tác trong dây chuyền công nghệ 45

3.2.3 Chế độ lμm việc vμ biên chế lao động 74

3.3 Các công tác bảo đảm trong thi công giếng 77

3.3.1 Quy định chung 77

3.3.2 Biện pháp an toμn khi đμo chống giếng 79

3.3.3 Công tác an toμn, phòng cháy chữa cháy 83

3.3.4 Kết luận 84

Kết luận vμ kiến nghị 85

Tμi liệu tham khảo 87

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ nhμ nước 1972 12

Bảng 2.2 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ quốc gia VN -2000 13

Bảng 2.3 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đá 15

Bảng 2.4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đá 18

Bảng 2.5 Kết quả tính lưu lượng nước chảy vμo giếng 22

Bảng 2.6 Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật 32

Bảng 3.1: Khối lượng thi công đoạn cổ giếng vμ đoạn độ mở công nghệ 36

Bảng 3.2: Trang thiết bị thi công cổ giếng vμ thân giếng mỗi giếng đến mét 60 37

Bảng 3.3 Tổng hợp trang thiết bị thi công thân giếng chính vμ phụ 38

Bảng 3.4 Lập hộ chiếu khoan nổ mìn thi công cổ giếng phụ vμ thân giếng đến mét thứ 60 49

Bảng 3.5 Lập hộ chiếu khoan lỗ nổ mìn thi công cổ giếng chính vμ thân giếng đến mét thứ 60 50

Bảng 3.6 Lập hộ chiếu khoan lỗ nổ mìn thi công thân giếng phụ 52

Bảng 3.7 Lập hộ chiếu khoan lỗ nổ mìn thi công thân giếng chính 53

Bảng 3.8 Tính toán năng suất cần thiết máy trục tải (giếng phụ) 57

Bảng 3.9 Tính toán năng suất cần thiết máy trục tải (giếng chính) 57

Bảng 3.10 Tính toán số lần trục tải trong một giờ (giếng phụ + giếng chính) 58

Bảng 3.11 Tính toán năng suất trong một giờ trục (giếng phụ + giếng chính) 58

Bảng 3.12 Lượng gió tính theo số người lμm việc đồng thời lớn nhất 59

Bảng 3.13 Lượng gió tính theo yếu tố bụi 60

Bảng 3.14 Lượng gió tính theo lượng thuốc nổ đồng thời lớn nhất 61

Bảng 3.15 Lượng gió tính theo độ thoát khí Mêtan 62

Bảng 3.16 Bảng tổng hợp nhu cầu thông gió giếng chính vμ giếng phụ 63

Bảng 3.17 Bảng bố trí lao động trực tiếp 75

DANH MỤC HINH VẼ

Hình 1.1 Cấu tạo giếng đứng khai thác khoáng sản 4

Hình 1.2 Một số hình dạng mặt cắt ngang giếng 5

Hình 1.3 Tổ hợp máy khoan giếng đứng D-35 7

Hình 1.4 Giếng đứng mỏ than Hμ Lầm 8

Hình 1.5 Giếng đứng mỏ than Núi Béo 8

Hình 1.6 Đμo cổ giếng bằng máy xúc bánh xích gầu ng−ợc 9

Hình 1.7 Thi công đoạn thân giếng khi sử dụng tháp giếng 10

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ nối tiếp xây dựng giếng đứng 25

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ song song xây dựng giếng đứng 27

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ phối hợp xây dựng giếng đứng 28

Hình 2.4 Chống giếng bằng tấm kim loại lắp ghép đúc sẵn 31

Hình 3.1 Bố trí dọi tâm giếng 73

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí rọi tâm giếng 74

Do đó, nghiên cứu đề xuất phương án tổ chức thi công giếng đứng trong lĩnh vực khai thác khoáng sản dưới lòng đất, đề xuất áp dụng các giải pháp khoa học công nghệ tiên tiến được áp dụng trong thi công giếng đứng phù hợp với từng điều kiện địa hình, địa chất thủy văn, địa chất công trình vμ kinh tế xã hội của mỗi khu vực áp dụng trong lĩnh vực xây dựng hầm lò khai thác khoáng sản

có sử dụng giếng đứng đáp ứng được nhu cầu cấp thiết hiện nay của Tập đoμn công nghiệp than, khoáng sản Việt Nam - TKV với tiêu chí: Nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm thời gian xây dựng mỏ mới, đảm bảo chất lượng vμ tuổi thọ công trình trong định hướng chuyển dần hình thức khai thác từ lộ thiên sang khai thác hầm lò; bảo đảm, duy trì an ninh năng lượng, tăng sản lượng khai thác, thân thiện với môi trường lμ vấn đề có ý nghĩa thực tiễn vμ khoa học

2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Đề xuất phương án tổ chức thi công cặp giếng

đứng tại dự án Khai thác hầm lò dưới mức -150 mỏ Mạo Khê

Phạm vi nghiên cứu: Trên địa bμn tỉnh Quảng Ninh Cụ thể cho cặp giếng đứng mở vỉa mỏ Mạo Khê

3 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về tình hình thi công xây dựng giếng đứng trong nước vμ ngoμi nước, từ đó đánh giá hiện trạng các công trình giếng đứng tại

Việt Nam, nghiên cứu lập phương án tổ chức thi công xây dựng giếng đứng áp dụng cho mở vỉa các mỏ than hầm lò giai đoạn 2015 đến 2025 cho vùng mỏ Quảng Ninh

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp thi công giếng đứng

- Nghiên cứu cách lựa chọn phương pháp thi công giếng đứng phù hợp các đặc điểm vùng mỏ

- Tổ chức thi công cặp giếng đứng của Dự án khai thác hầm lò dưới mức -150 mỏ Mạo Khê

5 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cức tổng hợp, kết hợp thu thập số liệu vμ tμi liệu để đánh giá, tính toán, lập vμ lựa chọn phương án tổ chức thi công áp dụng cho từng điều kiện cụ thể của từng mỏ

Chương 1 Tổng quan về tình hình thi công giếng đứng vμ các phương pháp thi công giếng đứng trên thế giới vμ ở

Việt Nam

1.1 Khái niệm chung về giếng đứng

1.1.1 Khái niệm chung

Giếng đứng lμ tên gọi chung của các công trình ngầm có phương thẳng

đứng, có chiều dμi lớn hơn nhiều so với kích thước mặt cắt ngang vμ có lối thông trực tiếp ( hoặc không trực tiếp) với mặt đất

Giếng đứng được xây dựng với nhiều mục đích khác nhau: thăm dò vμ khai thác khoáng sản có ích, vận tải người vμ vật liệu, thông gió, thoát nước,

điều áp trong xây dựng thủy điện ngầm, thông gió cho các đường hầm giao thông có chiều dμi lớn Tùy theo công dụng mμ giếng đứng có cấu tạo vμ trang bị bên trong khác nhau Với các giếng khai thác khoáng sản có ích thì

được bố trí cốt giếng phục vụ trục tải, với các giếng điều áp trong thủy điện ngầm thì được bố trí họng cản

Giếng đứng thường có tuổi thọ lớn, khả năng sử dụng xuyên suốt chiều dμi

dự án Giếng đứng được đμo qua nhiều lớp đất đá có tính chất cơ lý khác nhau,

có mức độ ngậm nước khác nhau Bởi vậy, giếng thường được chống bằng các loại vỏ chống kiên cố, khả năng chống thấm cao như vỏ chống bê tông, bê tông cốt thép liền khối Tuy nhiên, trong trường hợp đμo qua các lớp đất đá ổn định cao, ít chịu ảnh hưởng bởi yếu tố nước ngầm thì có thể sử dụng kết cấu chống neo, bê tông phun, bê tông phun sợi thép, hoặc neo kết hợp bê tông phun

1.1.2 Cấu tạo giếng đứng khai thác khoáng sản (giếng mỏ)

Tùy theo công dụng vμ vμ chức năng mμ giếng đứng có cấu tạo khác nhau, một giếng điều áp thủy điện thì có cấu tạo khác so với một giếng khai thác khoáng sản, hoặc ngay trong giếng mỏ thì giếng chính có cấu tạo khác so với giếng phụ Đối với một giếng mỏ thường được chia ra lμm các đoạn khác nhau: cổ giếng, thân giếng vμ đáy giếng

4 2 1

Hình 1.1 Cấu tạo giếng đứng khai thác khoáng sản 1- Kết cấu cổ giếng đứng; 2 - Thân giếng đứng; 3 - Hầm nối giếng đứng với các công trình ngầm tại mức khai thác; 4 - Miền đáy giếng đứng;

1.1.2.1 Cấu tạo phần cổ giếng

Lμ phần trên cùng của giếng được đμo trực tiếp từ mặt đất xuống Cổ giếng được thiết kế vμ xây dựng đảm bảo các yêu cầu sau:

- Miệng giếng cao hơn mức lũ lớn nhất trong lịch sử ở địa phương ít nhất 50cm (trong 100 năm trở lại);

- Mức cổ giếng cao hơn mức  0 thiết kế từ 10  20 cm đảm bảo nước mặt, vật liệu rời khó đi vμo không gian giếng gây mất an toμn vμ cản trở thi công, vận hμnh giếng

- Ngoμi ra cổ giếng đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

+ Vμnh đế đỡ cuối cùng của cổ giếng nằm trong tầng đá gốc ổn định;

+ Bảo đảm bố trí được rãnh gió, rãnh cáp, rãnh chứa hệ thống ống kỹ thuật trong phạm vi cổ giếng

Chiều dμi cổ giếng phụ thuộc các điều kiện cụ thể, thông thường từ 6 

40m ở Việt Nam đa phần địa hình đồi núi nên các giếng mỏ được bố trí ở những vùng có tầng đất đá phủ mỏng Một số giếng mỏ vùng Quảng Ninh có chiều dμi cổ giếng từ 10  30m

1.1.2.2 Cấu tạo phần thân giếng

Lμ một hoặc một số đoạn cơ bản nối cổ giếng với đáy giếng hoặc nối các tầng công tác với nhau

Thân giếng nằm các xa mặt đất nên ảnh hưởng của các lớp đá phía trên không đáng kể Nó chỉ chịu ảnh hưởng của các tầng đất đá bao quanh Để đáp ứng chức năng hoạt động thì thân giếng cần phải đáp ứng được hai yêu cầu cơ bản sau:

- Chịu được áp lực đất đá vμ nước ngầm xung quanh;

- Lμm chỗ tựa cho các kết cấu, trang bị bên trong giếng

1.1.2.3 Cấu tạo phần đáy giếng

Lμ đoạn dưới cùng của giếng nằm thấp hơn mức công tác thấp nhất ( mức khai thác thấp nhất) Tại đây phải trang bị một số trang thiết bị để hãm thùng trục, tiếp nhận hμng rơi vãi, cuộn cáp cân bằng của trục tải, ngoμi ra đáy giếng còn lμ nơi thu nước để dẫn vμo hầm bơm

1.1.3 Các dạng mặt cắt ngang thân giếng

Hình 1.2 Một số hình dạng mặt cắt ngang giếng [1]

Tùy thuộc vμo điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, tính chất cơ lý của các lớp đất đá mμ giếng đμo qua, thời gian tồn tại, chiều sâu vμ công dụng của giếng, tính chất của vật liệu vμ kết cấu chống, bố trí thiết bị bên trong giếng mμ giếng có hình dạng, kết cấu chống đỡ vμ kích thước khác nhau Hình dạng mặt cắt ngang của giếng có thể lμ hình ê líp (hình 1.2a), hình vuông (hình 1.2c), hình chữ nhật cạnh lồi (hình 1.2d) vμ đặc biệt lμ hình tròn (hình 1.2b)

1.2 Tổng quan tình hình thi công và phương pháp thi công giếng

đứng trên thế giới

1.2.1 Tình hình thi công giếng đứng trên thế giới

Với tính năng sử dụng rộng rãi của giếng đứng như ngμy nay thì công nghệ thi công đã đạt đến mức độ phát triển cao, hiện đại nhằm đáp ứng yêu cầu thi công trong các điều kiện địa chất phức tạp, tốc độ thi công cao, khả năng xuống sâu lớn Một số mỏ quặng tại Donesk chiều sâu đạt tới 1600m, mỏ kim cương Nam Phi đạt trên 1200m, mỏ than tại vùng Donbass từ 1000  1200m,

1.2.2 các phương pháp thi công giếng đứng được áp dụng ở các nước tiên tiến

Một số phương pháp thi công giếng đứng thông dụng hiện nay:

a) Theo công nghệ vận tải đất đá:

- Đμo từ trên xuống không có hầm dẫn phía dưới: đất đá được xúc bốc

vμ vận chuyển lên trên miệng giếng;

- Đμo từ trên xuống có hầm dẫn: Đất đá được tháo tải qua lỗ khoan

đường kính lớn thông với hầm dẫn phía dưới

b) Theo công nghệ đμo phá đất đá:

- Đμo bằng phương pháp khoan nổ mìn;

- Đμo bằng máy xúc thủy lực gầu ngược, máy xúc gầu nhóp;

- Đμo bằng tổ hợp máy khoan giếng

1.3 Tình hình thi công giếng đứng ở Việt Nam

1.3.1 Tình hình thi công giếng đứng ở Việt Nam

Tại Việt Nam giếng đứng lμ một dạng công trình ngầm đã được đưa vμo

sử dụng trong các lĩnh vực:

Hình 1.3 Tổ hợp máy khoan giếng đứng D-35

- Khai thác khoáng sản: Giếng đứng mỏ than Mông Dương, mỏ than Núi Béo, mỏ than Khe Chμm II-IV, mỏ than Mạo Khê;

- Thủy điện: Các giếng điều áp thủy điện ngầm như thủy điện Hòa Bình, thủy điện Ialy, thủy điện Hμm Thuận, thủy điện Đa-Mi, Buôn Kớp,

Ngoμi hai lĩnh vực trên, trong tương lai sẽ có các công trình giếng đứng phục vụ trong các lĩnh vực khác như giếng thông gió cho các hầm giao thông, quân sự

1.3.2 Các phương pháp thi công được áp dụng ở Việt Nam

Các giếng mỏ thường được chia thμnh 2 giai đoạn thi công:

Hình 1.4 Giếng đứng mỏ than Hμ Lầm

Hình 1.5 Giếng đứng mỏ than Núi Béo

Giai đoạn 1: Xây dựng phần cổ giếng vμ độ mở công nghệ, thiết bị thi công

chủ yếu bao gồm thiết bị nâng di động, máy xúc thủy lực, Thông thường ở giai

đoạn nμy một phần cổ giếng nằm trong vùng đất đá phủ, đất đá thải hoặc lớp đất

đá mềm yếu sẽ được tiến hμnh đμo hμo đến lớp đá gốc, sau đó thi công đμo chống tạm đến hết phạm vi vμnh đế đỡ cổ giếng Công tác thi công vỏ chống cố định

được tiến hμnh từ dưới lên Phần hμo sẽ được lấp song song với thi công vỏ chống

cố định Nếu chiều dμi đoạn cổ giếng đủ lớn từ 20  40m, thì chuyển sang giai

đoạn xây dựng tháp giếng thi công xuống sâu (đoạn cổ giếng đóng vai trò đoạn thay đổi công nghệ hay còn gọi “đoạn độ mở công nghệ”), nếu chiều dμi đoạn cổ giếng chưa đủ lớn sẽ tiến hμnh thi công đμo chống tiếp đến độ sâu yêu cầu

Hình 1.6 Đμo cổ giếng bằng máy xúc bánh xích gầu ngược

Giai đoạn 2: Xây dựng phần thân giếng, phần nμy được thi công sau

khi đã lắp đặt tháp giếng, các hệ thống tời nâng hạ cố định, trạm dỡ tải, sμn che miệng giếng, sμn thao tác, các đường ống công nghệ, Thông thường đoạn thân giếng sẽ được thi công theo sơ đồ công nghệ nối tiếp từng phần, đμo chống tạm sau đó chống cố định hoμn thiện một chu kỳ

Các giếng điều áp thuộc công trình thủy điện thường được chia thμnh các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Đμo hầm ngang phía dưới giếng đứng dự kiến đμo;

Hình 1.7 Thi công đoạn thân giếng khi sử dụng tháp giếng

Giai đoạn 2: Sử dụng trạm khoan với đường kính lỗ khoan nhỏ tiến hμnh khoan theo phương thẳng đứng đến đáy tại vị trí hầm dẫn phía dưới sau đó lắp mũi khoan đường kính lớn hơn doa ngược từ dưới lên hết chiều dμi giếng, có thể sử dụng phương pháp khoan nổ mìn đμo từ trên xuống sử dụng lỗ khoan đường kính lớn lμm

đường tháo tải nếu đường kính giếng lớn Công tác xúc bốc, vận tải đất đá thải tiến hμnh bên trong phạm vi hầm ngang

1.4 Nhận xét chương 1

Các công trình xây dựng giếng đứng ở nước ta hiện nay chủ yếu tập trung trong lĩnh vực thủy điện, giao thông vμ phổ biến nhất lμ trong lĩnh vực khai thác mỏ Mặc dù đi sau về công nghệ thi công, tuy nhiên chúng ta lại được thừa hưởng nhiều thμnh quả vμ kinh nghiệm quý báu trong lĩnh vực xây dựng giếng đứng mμ nhiều nước trên thế giới đã phải mất nhiều thời gian nghiên cứu, thực nghiệm vμ xây dựng nên Hơn thế nữa, nhu cầu sử dụng các công trình giếng đứng trong nước chỉ ở độ sâu trung bình, lμ cơ hội lớn để có thể thực nghiệm với tính chủ động cao, đem lại lợi ích cho nước nhμ Vì vậy, việc nghiên cứu các phương án tổ chức thi công giếng đứng nói chung phù hợp với các điều kiện ở Việt Nam lμ rất cần thiết để cơ sở triển khai các dự

án xây dựng có hiệu quả

Chương 2 Cơ sở lựa chọn các phương pháp thi công giếng đứng

2.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp thi công giếng đứng

2.1.1 Các điều kiện tự nhiên

2.1.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên, địa hình, thủy văn

a) Vị trí địa lý

Mỏ Mạo Khê thuộc huyện Đông Triều, Tỉnh Quảng Ninh nằm cách thị trấn Mạo Khê 2km về phía Bắc Ranh giới quản lý mỏ than Mạo Khê được xác định trên cơ sở:

- Quyết định số 1873/QĐ-HĐQT ngμy 08 tháng 8 măm 2008 của Hội

đồng quản trị Tập đoμn Công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam về việc giao thầu quản lý, bảo vệ ranh giới mỏ, tμi nguyên trữ lượng than vμ tổ chức khai thác than cho Công ty TNHH MTV than Mạo Khê-TKV;

- Ranh giới mỏ được giới hạn bởi các mốc ranh giới theo hệ tọa độ Nhμ nước 1972, kinh tuyến trục 1080, múi chiếu 30 Chi tiết xem trên bảng 2.1;

- Ranh giới mỏ được giới hạn bởi các mốc ranh giới theo Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000, kinh tuyến trục 107045’, múi chiếu 30 Chi tiết xem trên bảng 2.2

Bảng 2.1 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ nhμ nước 1972

STT

khai thác (m)

Diện tích

mỏ (km 2 ) Tên mốc

LV đến mức cao -400m

Bảng 2.2 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ quốc gia VN -2000

STT

khai thác (m)

Diện tích

mỏ (km 2 ) Tên mốc

LV đến mức cao -400m

b) Địa hình, sông suối vμ giao thông

Toμn bộ mỏ Mạo Khê lμ vùng đồi núi thấp bị bμo mòn Các dãy núi có phương kéo dμi từ Đông sang Tây Độ cao của địa hình trong khu mỏ từ +15m

đến +503m, điểm cao nhất ở đỉnh núi Cao Bằng (ở T.IX) Do địa hình dốc, nên khi có mưa rμo, nước mưa tập trung rất nhanh, dễ tạo thμnh lũ Theo quan trắc, lưu lượng nước lũ cao nhất của suối Trμng Bạch có thể đạt đến 30m3/s , suối Đoμn Kết lưu lượng có thể đạt đến 15m3/s Sông Đá Bạch chảy qua phía Nam vμ cách khu Mạo Khê 4km, hướng dòng chảy từ Tây sang Đông, đến Quảng Yên rồi đổ ra biển

Trong khu mỏ có các hồ tự nhiên hoặc hồ hồ tạo hình thμnh từ các moong khai thác lộ thiên Các hồ nước tập trung chủ yếu ở cánh Nam khu mỏ, bao gồm các hồ: Văn Lôi, Cơ khí mỏ, nhμ sμng Pháp, nhμ sμng, moong vỉa 10,

Củ Chi, Đoμn kết, Vạn Tường Về mùa khô lượng tích nước giảm dần Tổng dung tích nước các hồ vμo mùa mưa có thể đạt trên 5 triệu m3

Quốc lộ số 18 chạy dọc phía Nam vμ cách trung tâm mỏ 2km Từ khai trường mỏ đến cảng Bến Cân (sông Đá Bạch) có đường ôtô để vận chuyển than

180C, độ ẩm không khí 80%, hướng gió chính lμ Đông vμ Đông Nam Đặc

điểm của mùa lμ nóng ẩm;

- Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, lượng mưa ít có tháng không mưa, nhiệt độ không khí trung bình ngμy 200C, nhiệt độ không khí trung bình đêm 110C, độ ẩm không khí 60%, hướng gió chính Bắc vμ Đông Bắc Đặc điểm của mùa lμ khô hanh, lạnh;

- Nhiệt độ cũng thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ lên đến 370C -380C (tháng 7, 8 hμng năm) mùa Đông nhiệt độ thấp thường từ 80C đến 150C đôi khi xuống 20C đến 30C

2.1.1.2 Điều kiện địa chất công trình

a).Đặc điểm địa chất công trình giếng chính:

LK.BS(GC)-01 được thi công dọc theo hμnh trình giếng với chiều sâu 445m Nham thạch gặp được theo tiến trình của lỗ khoan đi qua bao gồm: Đất phủ, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than, than bẩn vμ than (kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đá của LK.BS(GC)-01 theo bảng 2.3) Cụ thể như sau:

- Đất phủ: Tổng chiều dμy 4,1m, chiếm 0,92% địa tầng lỗ khoan, trong

đó bao gồm: Đất phủ Đệ tứ mμu nâu đỏ đến vμng nhạt, loang lổ Thμnh phần gồm sét, cát lẫn dăm sạn Lớp đất nμy ở trạng thái ướt sẽ mềm dẻo, ở trạng thái khô sẽ cứng Đây lμ sản phẩm phong hóa của lớp đá gốc nằm dưới ;

- Đá sạn kết: Tổng chiều dμy các lớp cuội, sạn kết lμ 191,3 m, chiếm 42,99% địa tầng lỗ khoan Sạn kết có mμu xám đến xám sáng, hạt nhỏ đến hạt

trung, cấu tạo phân lớp dμy, đôi chỗ cấu tạo khối Thμnh phần chủ yếu lμ thạch anh, xi măng gắn kết lμ silic Các khe nứt phát triển với chiều dμi đa phần 10-30cm độ mở vμi milimet vật chất lấp nhét thường lμ các vật liệu cứng (canxít, thạch anh) tuy nhiên chúng không kéo dμi hết lớp đá Độ bền cơ học của mẫu từ trung bình đến khá cá biệt có chỗ rất kém Trong khối đá ở mức độ rất xấu, xấu

đến khá Mức độ mất nước trong quá trình khoan từ ít đến trung bình;

Bảng 2.3 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đá

617,6-1.478,1 841,10(29)

430,6-727,1 553,51(22) 312,4(1)

70,6-107,4 80,98(29)

41,2-74,5 63,35(22) 50,4(1)

2,61-2,76 2,65(29)

2,60-3,10 2,66(22) 2,46(1)

2,67-2,80 2,70(29)

2,67-3,14 2,72(22) 2,59(1)

120,0-241,0 151,60(29)

75,0-152,0 108,77(22) 69,5(1)

- Đá cát kết: Tổng chiều dμy các lớp cát kết lμ 114,8 m, chiếm 25,89 %

địa tầng lỗ khoan Cát kết thuộc loại cát kết hạt mịn, trung, đôi chỗ hạt thô mμu xám, xám đen, xám tro Phân lớp vừa đến dμy Trên mẫu xuất hiện các khe nứt có độ mở 1-2 mm, đôi chỗ đến 5 mm, chúng được lấp nhét bởi vật liệu cứng (thạch anh, can xít), hoặc vật liệu mềm (sét mịn), một số đoạn khe nứt

không có vật liệu lấp nhét Nứt nẻ phát triển không liên tục, không có chiều hướng phát triển kéo dμi ra khỏi lớp đá khác, chỉ tồn tại trong lớp Bề mặt nhám gồ ghề, đôi chỗ uốn lượn Cát kết đa phần lμ bền vững Trong quá trình

khoan mức độ mất nước vừa phải ;

- Đá bột kết: Tổng chiều dμy các lớp bột kết lμ 78,9 m, chiếm 17,64 %

địa tầng lỗ khoan Bột kết chủ yếu có thμnh phần hạt mịn, đôi chỗ hạt vừa, mμu xám đến xám đen, cấu tạo phân lớp mỏng đến vừa, đôi chỗ phân lớp dμy Nứt

nẻ xuất hiện trên mẫu có độ mở 0,5-2,0 mm được lấp nhét bởi sét Bề mặt các

khe nứt nhẵn Trong quá trình khoan, khi đi qua các lớp bột kết ít mất nước;

- Đá sét kết: Tổng chiều dμy các lớp sét kết lμ 39,9 m, chiếm 7,26 % địa tầng lỗ khoan Sét kết có mμu xám đen đến đen, hạt mịn Cấu tạo phân lớp mỏng, mặt phân lớp láng bóng Mẫu đá có chỗ bị vò nhμu ngậm nước mềm

bở, độ bền vững kém, đôi chỗ có lẫn các vật chất than Mức độ liên kết của sét

kết trong khối đá ở mức độ rất xấu đến xấu ;

- Than, than bẩn vμ sét than: Tổng chiều dμy các lớp than, than bẩn vμ sét than lμ 16,0 m, chiếm 5,30% địa tầng lỗ khoan Chúng có mμu đen, cấu tạo phân lớp mỏng, mẫu vỡ vụn

*Đánh giá chất lượng khối đá giếng đứng chính:

Dọc theo địa tầng lỗ khoan đều tồn tại các khối đá có chất lượng từ rất xấu đến chất lượng khá, cụ thể như sau:

- Khối đá có chất lượng rất xấu: Bao gồm tất cả các loại đá có trong địa tầng lμ: đất phủ, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than, than bẩn vμ than Tổng chiều dμy của các lớp đá nμy lμ 213,1 m, chiếm 47,89 % cột địa tầng lỗ khoan;

- Khối đá có chất lượng xấu: Bao gồm hầu hết các loại đá có trong địa tầng lμ: sạn kết, cát kết vμ bột kết Tổng chiều dμy của các lớp đá nμy lμ 209,5

m, chiếm 47,08 % cột địa tầng lỗ khoan;

- Khối đá có chất lượng trung bình: Bao gồm một số các loại đá có trong địa tầng lμ: sạn kết, cát kết vμ bột kết Tổng chiều dμy của các lớp đá nμy lμ 22,4 m, chiếm 5,03 % cột địa tầng lỗ khoan

b) Đặc điểm địa chất công trình giếng phụ:

LK.BS(GP)-02 được thi công dọc theo hμnh trình giếng với chiều sâu 470m Nham thạch gặp được theo tiến trình của lỗ khoan đi qua bao gồm: Đất đá thải, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than, than bẩn vμ than (kết quả thí nghiệm tính chất

cơ lý đá của LK.BS(GC)-01 được thể hiện tại bảng 2.4) Cụ thể :

- Đất đá thải: Tổng chiều dμy 6,2m chiếm 1,32% trong đó bao gồm: cuội sạn, cát kết, bột kết, sét kết ;

- Đá sạn kết: Tổng chiều dμy các lớp cuội, sạn kết lμ 242,5 m, chiếm 51,60% địa tầng lỗ khoan Sạn kết có mμu xám đến xám sáng, hạt nhỏ đến hạt trung, đôi chỗ có hạt thô, cấu tạo phân lớp dμy, đôi chỗ cấu tạo khối, rắn chắc Thμnh phần chủ yếu lμ thạch anh, xi măng gắn kết lμ silic Các khe nứt phát triển với chiều dμi đa phần từ 10cm đến 30cm độ mở vμi mm vật chất lấp nhét thường lμ các vật liệu cứng (canxít, thạch anh) hoặc vật liệu mềm (thạch cao) tuy nhiên chúng không kéo dμi hết lớp đá Độ bền cơ học của mẫu từ trung bình đến khá cá biệt có chỗ rất kém Trong khối đá ở mức độ rất xấu, xấu đến

khá Mức độ mất nước trong quá trình khoan từ ít đến trung bình;

- Đá cát kết: Tổng chiều dμy các lớp cát kết lμ 80,9 m, chiếm 17,21 %

địa tầng lỗ khoan Cát kết thuộc loại cát kết hạt mịn, hạt trung, đôi chỗ hạt thô mμu xám, xám đen, xám tro, phân lớp vừa đến dμy Trên mẫu xuất hiện các khe nứt có độ mở trung bình từ 1-2 mm, đôi chỗ đến 5mm, chúng được lấp nhét bởi vật liệu cứng (thạch anh, can xít), hoặc vật liệu mềm (thạch cao, sét mịn), một số đoạn khe nứt không có vật liệu lấp nhét Nứt nẻ phát triển không liên tục, không có chiều hướng phát triển kéo dμi ra khỏi lớp đá khác, chỉ tồn tại trong lớp Bề mặt nhám gồ ghề, đôi chỗ uốn lượn Cát kết đa phần lμ bền vững Trong quá trình khoan mức độ mất nước vừa phải;

- Đá bột kết: Tổng chiều dμy các lớp bột kết lμ 92,8 m, chiếm 19,74 %

địa tầng lỗ khoan Bột kết chủ yếu có thμnh phần hạt mịn, đôi chỗ hạt vừa, mμu xám đến xám đen, cấu tạo phân lớp mỏng đến vừa, đôi chỗ phân lớp dμy

Nứt nẻ xuất hiện trên mẫu có độ mở từ 0,5-2 mm được lấp nhét bởi sét, lμ thạch cao Bề mặt các khe nứt nhẵn Trong quá trình khoan, khi đi qua các lớp

bột kết ít mất nước ;

- Đá sét kết: Tổng chiều dμy các lớp sét kết lμ 13,8 m, chiếm 2,94 % địa tầng lỗ khoan Sét kết có mμu xám đen đến đen, hạt mịn Cấu tạo phân lớp mỏng, mặt phân lớp láng bóng Mẫu đá có chỗ bị vò nhμu ngậm nước mềm

bở, độ bền vững kém, đôi chỗ có lẫn các vật chất than Mức độ liên kết của sét

kết trong khối đá ở mức độ rất xấu đến xấu ;

+ Than, than bẩn vμ sét than: Tổng chiều dμy các lớp than, than bẩn vμ sét than lμ 33,8 m, chiếm 7,19 % địa tầng lỗ khoan Chúng có mμu đen, cấu tạo phân lớp mỏng, mẫu vỡ vụn

Bảng 2.4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đá

154-1.284 836,83(18)

83-1.284 508,35(20) 305(1)

13-144 83,44(18)

8-130 48,95(20) 35(1)

2,60-2,75 2,66(18)

2,00-2,69 2,60(20) 2,67(1)

4

Tỷ trọng: Ä (g/cm 3 ) (Min - Max)

TB (SLM)

2,70-2,77 2,74(47)

2,69-2,78 2,74(18)

2,63-2,78 2,71(20) 2,70(1)

24-114 84,33(18)

16-114 57,35(20) 43(1)

29-39 35,94(18)

28-39 33,25(20) 34(1)

* Đánh giá chất lượng khối đá giếng đứng phụ:

Dọc theo địa tầng lỗ khoan đều tồn tại các khối đá có chất lượng từ rất xấu đến chất lượng tốt, cụ thể như sau:

- Khối đá có chất lượng rất xấu: Bao gồm tất cả các loại đá có trong địa tầng lμ: đất phủ, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than, than bẩn vμ than Tổng chiều dμy của các lớp đá nμy lμ 264,5 m, chiếm 56,28 % cột địa tầng lỗ khoan;

- Khối đá có chất lượng xấu: Bao gồm hầu hết các loại đá có trong địa tầng lμ: sạn kết, cát kết vμ bột kết vμ sét kết Tổng chiều dμy của các lớp đá nμy lμ 84,7 m, chiếm 18,02 % cột địa tầng lỗ khoan;

- Khối đá có chất lượng trung bình: Bao gồm một số các loại đá có trong địa tầng lμ: sạn kết, cát kết bột kết vμ sét kết Tổng chiều dμy của các lớp đá nμy lμ 100,7 m, chiếm 21,43 % cột địa tầng lỗ khoan;

- Khối đá có chất lượng tốt: Bao gồm một số loại đá có trong địa tầng lμ cát kết vμ bột kết Tổng chiều dμy của các lớp đá nμy lμ 18,9 m, chiếm 4,02% cột địa tầng lỗ khoan;

- Khối đá có chất lượng tốt: Lμ lớp đá bột kết với chiều dμy lμ 1,2 m, chiếm 0,26 % cột địa tầng lỗ khoan

c) Phân loại mỏ theo cấp khí:

Trong diện tích thăm dò mỏ Mạo Khê đến mức sâu cao -651m (Cánh Bắc), -701m (Cánh Nam) đã xác nhận có đới khí phong hoá vμ đới khí Mêtan Bề mặt đới khí Mêtan xuất hiện ở mức -102,30m (cánh Nam), +47,60m (cánh Bắc)

Căn cứ vμo qui định phân loại mỏ theo cấp khí (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toμn trong khai thác than hầm lò QCVN 01:2011/BCT Ban hμnh kèm theo Thông tư số 03/2011/TT-BCT ngμy 15 tháng 02 năm 2011 của

Bộ Công thương; Công văn số 2201/BCT-ATMT ngμy 17/3/2009 của Bộ Công Thương về việc đồng ý bổ sung căn cứ xếp loại mỏ theo độ chứa khí tự nhiên), kết quả xác định độ chứa khí tự nhiên (CH4) của các vỉa than, sự biến đổi độ chứa khí tự nhiên theo độ sâu, tham khảo kết quả xếp loại mỏ hμng năm ở cơ

sở sản xuất, dự báo xếp nhóm mỏ theo cấp khí khu mỏ Mạo khê theo mức sâu khai thác như sau:

- Phần khai thác lò bằng từ lộ vỉa đến +30m xếp vμo nhóm mỏ loại II theo cấp khí (độ chứa khí CH4 lớn nhất đạt 3,01cm3/gkc);

- Phần khai thác lò giếng từ +30m đến -80m dự kiến xếp nhóm mỏ loại

II theo cấp khí (độ chứa khí CH4 lớn nhất đạt 3,62cm3/gkc), cánh Nam chỉ tương ứng nhóm mỏ loại I theo cấp khí (độ chứa khí CH4 lớn nhất đạt 0,18cm3/gkc);

- Phần khai thác lò giếng từ -80m đến -400m dự kiến xếp nhóm mỏ loại III đến siêu hạng theo cấp khí (độ chứa khí CH4 lớn nhất đạt đến 11,17cm3/gkc), cánh Nam chỉ tương ứng nhóm mỏ loại II theo cấp khí (độ chứa khí CH4 lớn nhất đạt 3,65cm3/gkc)

2.1.1.3 Đặc điểm nước dưới đất

a) Tầng chứa nước Đệ tứ (Q)

Đây lμ tầng chứa nước phân bố rộng khắp khu mỏ Tầng chứa nước nμy nằm trong các tầng đất phủ vμ đất đá thải có chiều dμy 4-6m, chúng có khả năng chứa, lưu thông nước rất tốt vμ có quan hệ chặt chẽ với nước mưa

b) Phức hệ chứa nước khe nứt trong trầm tích chứa than tuổi T3 n-r hg

Vị trí hai lò giếng nằm chủ yếu trong phức hệ chứa nước khe nứt trong trầm tích chứa than tuổi T3n-r hg Đặc điểm nham thạch ở từng lò giếng như sau: Giếng chính: Tổng chiều dμy các lớp đá chứa nước (đá cát kết, đá sạn kết, đá cuội kết) chiếm 68,9% tổng chiều dμi giếng Tổng số các lớp đá chứa nước lμ 24 lớp, trong đó lớp dμy nhất lμ 43,7m, lớp nhỏ nhất lμ 1,3m

Giếng phụ: Tổng chiều dμy các lớp đá chứa nước (đá cát kết, đá sạn kết,

đá cuội kết) chiếm 68,8% tổng chiều dμi giếng Tổng số các lớp đá chứa nước

lμ 23 lớp, trong đó lớp dμy nhất lμ 110,6m, lớp nhỏ nhất lμ 2,0m

Các lớp sạn kết dự kiến gặp trong quá trình thi công hai giếng chủ yếu

lμ sạn kết thạch anh, xi măng gắn kết lμ silic Đá có mμu xám sáng, cấu tạo phân lớp dμy đến cấu tạo khối Các khe nứt có độ mở từ các vết chân chim đến

vμi mm có chỗ đến 4-5 mm Các khe nứt thường được lấp đầy bằng vật liệu cứng lμ canxít, thạch anh, đôi chỗ vật chất sét, thạch cao Như vậy, vật chất lấp nhét sẽ gây cản trở cho quá trình chứa vμ lưu thông nước ngầm Ngoμi ra, trong khối đá cũng gặp nhiều các khe nứt mở, đây lμ điều kiện rất thuận lợi cho quá trình tμng trữ vμ lưu thông nước

Trong quá trình thi công hai giếng sẽ gặp các đá hạt mịn (bột kết, sét kết)

có chiều dμy từ trung bình đến mỏng, chúng được coi lμ các lớp cách nước

c) Đặc điểm nham thạch vμ mức độ chứa nước ở đới dập vỡ vμ đứt gãy Thực tế cho thấy vật chất của đới phá huỷ quyết định đến khả năng chứa nước của chúng Tại LK.BS(GC)-01 từ mét 93,7 đến mét 120,6 gặp các

đá bị dập vỡ, phá hủy hoμn toμn Trong các mẫu có nhiều các ổ thạnh anh vμ canxit mμu trắng Các đá bị phá hủy hoμn toμn nên hệ thống các khe nứt lμ không xác định được Do đó, đây sẽ lμ một đới có khả năng chứa nước cao, quan hệ thủy lực tốt

d) Lưu lượng nước chảy vμo hai lò giếng

Lượng nước chảy vμo giếng được tính theo công thức tỷ lưu lượng trên 1m lò:

R M H KM

, m3/(m.ng) (2.1)

Trong đó :

q : Lượng nước trên một mét giếng, m3/mng;

K : Hệ số thấm của đất đá;

M : Chiều dμy tầng chứa nước mμ công trình cắt qua, m;

H: Chiều cao cột nước tháo khô, m;

R : Bán kính ảnh hưởng:

S : Trị số hạ thấp mực nước, m

Theo báo cáo kết quả thăm dò ĐCCT-ĐCTV hai giếng đứng mỏ than Mạo Khê thì lựa chọn các thông số địa chất thủy văn được lựa chọn để tính toán lưu lượng nước chảy vμo lò giếng như sau:

Mực nước thủy tĩnh trong khu vực 2 giếng: Ztt = -1.5 (m)

Để đảm bảo an toμn hệ số thấm trung bình lấy theo kết quả bơm đo tại giếng chính: Ktb-175 = 0.003 vμ Ktb-400 = 0.0028

Bảng 2.5 Kết quả tính lưu lượng nước chảy vμo giếng

Cốt cao

Hệ số thấm

K (m/ng)

Chiều dầy tầng chứa nước M (m)

Mực hạ thấp S (m)

Bán kính phễu hạ thấp mực nước R (m)

Tỷ lưu lượng

q (m)

Lượng nước dự báo chảy vμo giếng (m3/ng)

địa phương

2.1.2.2 Tình hình phát triển hạ tầng kỹ thuật khu vực

Thị trấn Mạo Khê được Bộ Xây dựng công nhận lμ đô thị loại IV, có hệ thống giao thông đi lại thuận tiện, lμ điểm cửa ngõ đi các tỉnh Hải Phòng, Hải Dương, Hμ Nội Các khu công nghiệp lớn, khu đô thị đang được xây dựng sẽ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế khu vực

2.1.2.5 Trình độ kỹ thuật lực lượng thi công

Hầu hết các đơn vị sản xuất than hầm lò thuộc Tập đoμn Công nghiệp than khoáng sản Việt Nam - TKV đều có các đơn vị đμo lò bao gồm các CBCNV được đμo tạo bμi bản, nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực xây dựng mỏ, thường xuyên được đμo tạo, tham quan học tập ở các nước bạn nắm bắt kịp thời công nghệ mới Tập đoμn than khoáng sản Việt Nam - TKV có các dự án lớn mở vỉa bằng giếng đứng như: Dự án Núi Béo công suất thiết kế 2 triệu tấn than/năm, Dự án Khe Chμm II-IV công suất thiết kế 3 triệu tấn than/năm, Dự

án Mạo Khê công suất 2,5 triệu tấn than/năm

Ngoμi ra còn có các đơn vị trong nước cũng có đủ khả năng thi công xây dựng giếng đứng như Tổng công ty Sông Đμ, Công ty Cavico Việt Nam

đứng bao gồm:

- Công tác phá vỡ đất đá;

- Công tác xúc bốc đất đá;

- Công tác chống giữ tạm thời;

- Công tác thi công kết cấu chống giữ cố định

Tùy thuộc vμo thời điểm, trình tự thực hiện các công tác đμo phá đất đá, chống giữ tạm thời vμ chống giữ cố định có thể phân chia thμnh 3 sơ đồ công nghệ thi công đμo chống giếng đứng như sau:

- Sơ đồ công nghệ thi công đμo chống nối tiếp;

- Sơ đồ công nghệ thi công đμo chống song song;

- Sơ đồ công nghệ thi công đμo chống phối hợp

Ngoμi 3 sơ đồ công nghệ thi công đμo chống phổ biến nêu trên, hiện nay trên thế giới đang áp dụng các sơ đồ công nghệ thi công giếng đứng có lắp ráp cốt giếng đồng thời, sơ đồ công nghệ song song xây dựng giếng đứng

sử dụng khiên đμo - vỏ kim loại bảo vệ Mỗi sơ đồ công nghệ thi công đμo chống giếng đứng phải được xem xét kỹ lưỡng trong những điều kiện thực tế khác nhau về địa chất, điều kiện nước ngầm, điều kiện kinh tế, nhân lực, năng lực thiết bị hiện có, trình độ tổ chức vμ tiến độ yêu cầu phần xây dựng giếng trong lịch tổng tiến độ dự án

2.2.2.1 Sơ đồ công nghệ thi công nối tiếp

Tại sơ đồ nμy, toμn bộ chiều dμi giếng đứng được phân chia thμnh các khâu (các đoạn) giếng Công tác phá vỡ đất đá, xúc bốc, chống tạm được tiến

hμnh hoμn thiện trên suốt đoạn giếng sau đó tiến hμnh chống giữ cố định Các công việc chính đ−ợc thực hiện nối tiếp nhau, hoμn thiện từng khâu sau đó mới thi công khâu tiếp theo

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ nối tiếp xây dựng giếng đứng [1]

a - Đμo phá đất đá; b - Thi công kết cấu chống giữ cố định; 1 - Sμn treo; 2 - Kết cấu chống giữ tạm thời; 3 - Vμnh đế đỡ; 4 - Kết cấu chống giữ cố định

vòng chống tạm thời (nếu môi trường đất đá ổn định, thμnh giếng không bị phá phủy, sập lở) Công tác thi công kết cấu chống giữ cố định được thực hiện

từ kết cấu sμn treo nhiều tầng

Chiều cao của một khâu giếng đứng được chọn tùy thuộc vμo mức độ

ổn định vμ góc nghiêng của các lớp đất đá mμ giếng đứng phải đμo qua Kinh nghiệm thực tế cho thấy, trong khối đá ổn định phân lớp ngang, giá trị trung bình chiều cao của một khâu giếng đứng bằng 30  40m Còn trong khối đá có mức độ ổn định trung bình vμ phân lớp dốc, giá trị nμy bằng 15  20m

Trong sơ đồ công nghệ thi công đμo chống nối tiếp, khi môi trường đất

đá ổn định, có thể không cần phải sử dụng kết cấu chống giữ tạm thời trong quá trình thi công giếng đứng

Sơ đồ công nghệ nμy có các ưu điểm sau:

- Đặc tính đơn giản tổ chức các công tác thi công;

- Nhu cầu nhỏ nhất về các loại trang thiết bị thi công cần phải bố trí trong giếng đứng

Các nhược điểm của sơ đồ công nghệ nμy:

- Tốc độ thi công thấp do thường xuyên phải ngừng các công tác đμo phá đất đá vμ công tác thi công kết cấu chống giữ;

- Chi phí thời gian lớn cho công tác lắp ráp hoặc tháo dỡ kết cấu chống tạm thời;

Do các nhược điểm trên đây, hiện nay sơ đồ công nghệ nối tiếp chủ yếu

được sử dụng trong các trường hợp sau:

- Xây dựng cổ giếng vμ đoạn độ mở công nghệ;

- Xây dựng giếng đứng trong môi trường đất đá không ổn định, ngậm nước với quy trình áp dụng các phương pháp thi công đặc biệt;

- Xây dựng các giếng đứng có chiều sâu nhỏ (không lớn hơn 100m) [1]

2.2.2.2 Sơ đồ công nghệ thi công song song

Trong sơ đồ công nghệ thi công đμo chống song song, các công tác đμo phá đất đá - chống tạm vμ thi công kết cấu chống giữ cố định được tiến hμnh

đồng thời tại 2 khâu giếng đứng liền kề Khâu dưới tiến hμnh công tác đμo chống tạm theo hướng từ trên xuống, ở khâu liền kề công tác chống cố định

- Sơ đồ công nghệ song song với kết cấu khiên đμo - vỏ kim loại bảo vệ

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ song song xây dựng giếng đứng [1]

1- sμn treo; 2 - Kết cấu chống giữ cố định; 3 - Khung kéo căng; 4 - Kết cấu chống giữ tạm thời; 5 - Thùng tròn; 6 - Máy xúc gương

2.2.2.3 Sơ đồ công nghệ thi công phối hợp

Trong sơ đồ công nghệ phối hợp xây dựng giếng đứng, công tác đμo phá đất đá vμ công tác thi công kết cấu chống giữ cố định sẽ được thực hiện nối tiếp nhau hay một phần song song với nhau trong khu vực gần gương thi công giếng đứng trên độ cao bằng giá trị một bước tiến gương Toμn bộ quá trình thi công giếng đứng mμ không sử dụng đến kết cấu chống giữ tạm thời

Trong sơ đồ công nghệ thi công phối hợp xây dựng giếng với quy trình chống giữ bằng bê tông liền khối bao gồm các bước sau:

- Khoan gương vμ nạp mìn;

- Di chuyển sμn treo vμ các thiết bị thi công khác lên một khoảng an toμn tính từ gương thi công giếng (thông thường từ 40  60m);

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ phối hợp xây dựng giếng đứng [1]:

a - Thi công kết cấu chống giữ cố định bê tông liền khối; b - Thi công kết cấu chống giữ cố định bằng tu-bin; c - Xúc bốc đất đá vμ thi công kết cấu chống giữ cố định; 1 - Đường ống dẫn vật liệu bê tông; 2 - Sμn treo; 3 - Máy xúc bốc

đất đá; 4 - Kết cấu cốp - pha đi động

- San gạt đất đá trên gương tạo mặt phẳng;

- Hạ vμ điều chỉnh kết cấu cốp pha đi động vμo vị trí thích hợp;

- Đổ bê tông;

- Xúc bốc toμn bộ đất đá còn lại trong gương thi công

Tiếp theo, toμn bộ các công tác thi công trong một chu kỳ sẽ được lặp lại theo trình tự trên

Trong quá trình thi công giếng đứng theo sơ đồ công nghệ nμy với quy trình chống giữ bằng tu-bin, đất đá trong gương giếng được xúc bốc theo từng khẩu độ đúng bằng chiều cao của từng vòng vỏ chống, các vòng chống tu-bin

được lắp ráp theo hướng từ trên xuống

Các ưu điểm của sơ đồ nμy:

- Công tác tổ chức thi công xây dựng đơn giản;

- Đảm bảo mức độ cơ giới hóa cao;

- Độ an toμn cao hơn so với sơ đồ thi công song song

- Tốc độ thi công giếng ở mức trung bình

2.3 Vật liệu, kết cấu chống giữ giếng đứng

Công dụng chủ yếu của vỏ chống giếng lμ giữ cho thμnh giếng khỏi bị biến dạng hoặc phá hủy, bảo toμn được các kích thước cơ bản mặt cắt ngang giếng vμ giữ cho giếng luôn luôn ở trạng thái lμm việc ổn định

Yêu cầu cơ bản đối với kết cấu chống giữ giếng lμ: chịu được các loại tải trọng vμ áp lực tác dụng lên kết cấu chống Vật liệu lμm vỏ chống phải phù hợp với thời gian sử dụng giếng, chiếm ít không gian vμ dễ huy động, giá thμnh rẻ

2.3.1 Vật liệu, kết cấu chống giữ tạm thời

Tùy thuộc vμo điều kiện địa chất, các sơ đồ công nghệ áp dụng để lựa chọn kết cấu chống giữ tạm thời phù hợp Các dạng kết cấu chống tạm thông dụng đang được áp dụng rộng rãi gồm:

- Bê tông phun;

- Bê tông phun kết hợp lưới thép hoặc sợi thép;

- Neo (neo cơ học, neo chất dẻo cốt thép, neo bê tông cốt thép, neo bê tông cáp thép ;

- Neo kết hợp lưới thép;

- Bê tông phu kết hợp lưới thép;

- Neo lưới thép kết hợp bê tông phun;

- Khung chống tạm bằng kim loại kết hợp lưới thép

2.3.2 Vật liệu, kết cấu chống giữ cố định

Để chống giữ cố định giếng có thể sử dụng vỏ chống bê tông liền khối,

bê tông cốt thép liền khối, các tấm tubin bê tông cốt thép, tấm tu-bin kim loại

đúc sẵn

Hình 2.4 Chống giếng bằng tấm kim loại lắp ghép đúc sẵn

Kết cấu chống giữ bằng bê tông vμ bê tông cốt thép liền khối được sử dụng rộng rãi nhất nhờ khả năng dễ dμng trong thi công, tăng liên kết giữa vỏ chống với biên đμo, có thể lựa chọn độ bền cho vỏ chống, khả năng chống xâm nhập nước ngầm tốt, giá thμnh rẻ

Trong một số trường hợp khi mμ điều kiện địa chất ổn định, thời gian sử dụng giếng ngắn thì kết cấu chống tạm có thể được sử dụng lμm kết cấu chống giữ cố định

2.4 Giải pháp đánh giá lựa chọn phương pháp thi công giếng đứng hợp lý cho các điều kiện khác nhau

2.4.1 Các chỉ tiêu cơ bản để so sánh lựa chọn phương pháp thi công

và công nghệ thi công giếng:

- Nhóm các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: Điều kiện đia chất, địa chất thủy văn, tiến độ thi công, loại thiết bị sử dụng; tính thuận lợi, khó khăn đối với điều kiện mỏ áp dụng,

- Chỉ tiêu kinh tế: giá thμnh thực hiện 1m giếng, tổng giá thμnh toμn bộ chiều dμi giếng

- Tính an toμn trong thi công xây dựng vμ vận hμnh giếng

Bảng 2.6 Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật STT Tên chỉ tiêu Phương án 1 - Thi

công theo sơ đồ công nghệ nối tiếp

Phương án 2 - Thi công theo sơ đồ công nghệ phối hợp

Phương án 3 - Thi công theo sơ đồ công nghệ song song

1 Phạm vi áp

dụng theo độ

sâu giếng

Không hạn chế, nên sử dụng khi H<100m

6 Điều kiện địa

chất áp dụng

- Sử dụng trong

điều kiện đất đá

tương đối ổn định, phải gia cố trước khi đμo qua đất đá

yếu, kém bền

- Chiều cao lưu không lớn, h 

- Phạm vi sử dụng rộng rãi, không cần gia cố trước khi

đμo qua đất đá yếu, trừ trường hợp phay phá đứt gãy

- Chiều cao lưu không nhỏ, h  5m,

- Sử dụng trong

điều kiện đất đá tương đối ổn định, phải gia cố trước khi đμo qua đất đá yếu, kém bền

- Chiều cao lưu không lớn, h 