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

bộ giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất trịnh minh hoi Nghiên cứu đề xuất phơng án tổ chức thi công cặp giếng đứng Dự án khai thác hầm lò dới mức -150 mỏ Mạo Khê luận văn thạc sĩ kỹ thuật h nội - 2015 giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất trịnh minh hoi Nghiên cứu đề xuất phơng án tổ chức thi công cặp giếng đứng Dự án khai thác hầm lò dới mức -150 mỏ Mạo Khê Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm Mà số: 60580204 luận văn thạc sĩ kỹ thuật ngời hớng dẫn khoa học: TS Lê Đình Tân h nội - 2015 i LờI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan l công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn l trung thực v cha đợc công bố công trình no khác Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận văn Trịnh Minh Hoài năm 2015 ii danh mục ký hiệu, chữ viết tắt TT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ QCVN Quy chn ViƯt Nam TCVN Tiªu chn Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam iii MỤC LỤC LêI CAM §OAN i danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH VẼ vi më ®Çu Ch−¬ng 1: Tỉng quan tình hình thi công giếng đứng v phơng pháp thi công giếng đứng giới v ViÖt Nam 1.1 Kh¸i niƯm chung vỊ giÕng ®øng 1.1.1 Kh¸i niƯm chung 1.1.2 CÊu t¹o giÕng đứng khai thác khoáng sản (giếng mỏ) 1.1.3 Các dạng mặt cắt ngang thân giếng 1.2 Tỉng quan t×nh hình thi công v phơng pháp thi công giếng đứng trªn thÕ giíi 1.2.1 T×nh hình thi công giếng đứng giới 1.2.2 phơng pháp thi công giếng đứng đợc áp dụng nớc tiên tiến 1.3 Tình hình thi công giếng đứng Việt Nam 1.3.1 Tình hình thi công giếng đứng Việt Nam 1.3.2 Các phơng pháp thi công đợc áp dụng Việt Nam 1.4 NhËn xÐt ch−¬ng 11 Ch−¬ng 2: Cơ sở lựa chọn phơng pháp thi công giếng ®øng 12 2.1.Các yếu tố ảnh hởng đến lựa chọn phơng pháp thi công giếng đứng 12 2.1.1 Các điều kiện tự nhiên 12 2.1.2 Các điều kiện kinh tế - xà hội 22 2.2 Các phơng pháp thi c«ng giếng đứng 24 2.2.1 Phân loại phương pháp thi công 24 iv 2.3 VËt liÖu, kết cấu chống giữ giếng đứng 30 2.3.1 VËt liƯu, kÕt cÊu chèng gi÷ t¹m thêi 30 2.3.2 Vật liệu, kết cấu chống giữ cố định 30 2.4 Giải pháp đánh giá lựa chọn phơng pháp thi công giếng đứng hợp lý cho điều kiện khác 31 2.4.1 Các tiêu để so sánh lựa chọn phơng pháp thi c«ng vμ c«ng nghƯ thi c«ng giÕng: 31 2.4.2 Giải pháp lựa chọn phơng pháp thi công giếng 34 2.5 NhËn xÐt ch−¬ng 34 ch−¬ng 3: lựa chọn phơng án thi công cặp giếng đứng dự án đầu t khai thác hầm lò dới mức -150 mỏ than mạo khê 35 3.1 Lựa chọn phơng án thi công giếng 35 3.1.1 La chọn sơ đồ c«ng nghƯ thi c«ng 35 3.2 Tổ chức thi công xây dựng giếng 40 3.2.1 Tr×nh tù thi c«ng 40 3.2.2 Tính toán công tác dây chuyền công nghệ 45 3.2.3 Chế độ lm việc v biên chế lao động 74 3.3 Các công tác bảo đảm thi c«ng giÕng 77 3.3.1 Quy định chung 77 3.3.2 BiƯn ph¸p an toμn ®μo chèng giÕng 79 3.3.3 Công tác an ton, phòng cháy chữa cháy 83 3.3.4 KÕt luËn 84 KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ 85 Tμi liÖu tham kh¶o 87 v DANH MỤC BẢNG BIỂU B¶ng 2.1 Ranh giíi má theo hƯ täa ®é nhμ n−íc 1972 12 B¶ng 2.2 Ranh giíi má theo hƯ täa ®é qc gia VN -2000 13 Bảng 2.3 Tổng hợp kết thí nghiệm tính chất lý đá 15 Bảng 2.4 Tổng hợp kết thí nghiệm tính chất lý đá 18 Bảng 2.5 Kết tính lu lợng nớc chảy vo giếng 22 Bảng 2.6 Bảng tiêu kinh tế - kü thuËt 32 Bảng 3.1: Khối lợng thi công đoạn cổ giếng v đoạn độ mở công nghệ 36 Bảng 3.2: Trang thiết bị thi công cổ giếng v thân giếng giếng đến mét 60 37 Bảng 3.3 Tổng hợp trang thiết bị thi công thân giếng v phụ 38 B¶ng 3.4 LËp chiÕu khoan nỉ mìn thi công cổ giếng phụ v thân giếng đến mÐt thø 60 49 B¶ng 3.5 LËp hộ chiếu khoan lỗ nổ mìn thi công cổ giếng v 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 53 Bảng 3.8 Tính toán suất cần thiết máy trục tải (giếng phụ) 57 Bảng 3.9 Tính toán suất cần thiết máy trục tải (giếng chính) 57 Bảng 3.10 Tính toán số lần trục tải (giếng phụ + giếng chính) 58 Bảng 3.11 Tính toán suất trục (giếng phụ + giếng chính) 58 Bảng 3.12 Lợng gió tính theo số ngời lm việc đồng thời lớn 59 Bảng 3.13 L−ỵng giã tÝnh theo u tè bơi 60 Bảng 3.14 Lợng gió tính theo lợng thuốc nổ đồng thời lớn 61 Bảng 3.15 Lợng gió tính theo độ thoát khí Mêtan 62 Bảng 3.16 Bảng tổng hợp nhu cầu thông gió giếng v giÕng phơ 63 B¶ng 3.17 B¶ng bè trÝ lao ®éng trùc tiÕp 75 vi DANH MC HINH V Hình 1.1 Cấu tạo giếng đứng khai thác khoáng sản Hình 1.2 Một số hình dạng mặt cắt ngang giếng Hình 1.3 Tổ hợp máy khoan giếng đứng D-35 Hình 1.4 Giếng đứng mỏ than Hμ LÇm Hình 1.5 Giếng đứng mỏ than Núi Béo Hình 1.6 Đo cổ giếng máy xúc bánh xích gầu ngợc Hình 1.7 Thi công đoạn thân giÕng sư dơng th¸p giÕng 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 kim loại lắp ghép đúc sẵn 31 Hình 3.1 Bố trí dọi t©m giÕng 73 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí rọi t©m giÕng 74 mở đầu Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài (ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn ): Hiện tình hình khai thác than vùng mỏ Quảng Ninh mức nông đà dần gần hết trữ lợng, nên Tập đon than khoáng sản Việt Nạm đà định hớng cho mỏ sang khai thác mức sâu Việc xây dựng giếng đứng l vấn đề phải triển khai cÊp thiÕt, nh−ng kinh nghiƯm, tỉ chøc thi công v thiết bị thi công giếng đứng nớc hạn chế, đòi hỏi việc nghiên cứu phơng án tổ chức thi công cần thiết Do đó, nghiên cứu đề xuất phơng án tổ chức thi công giếng đứng lĩnh vực khai thác khoáng sản dới lòng đất, đề xuất áp dụng giải pháp khoa học công nghệ tiên tiến đợc áp dụng thi công giếng đứng phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất thủy văn, địa chất công trình v kinh tế xà hội khu vực áp dụng lĩnh vực xây dựng hầm lò khai thác khoáng sản có sử dụng giếng đứng đáp ứng đợc nhu cầu cấp thiết Tập đon công nghiệp than, khoáng sản Việt Nam - TKV với tiêu chí: Nâng cao hiệu kinh tế, giảm thời gian xây dựng mỏ mới, đảm bảo chất lợng v tuổi thọ công trình định hớng chuyển dần hình thức khai thác từ lộ thiên sang khai thác hầm lò; bảo đảm, trì an ninh lợng, tăng sản lợng khai thác, thân thiện với môi trờng l vấn ®Ị cã ý nghÜa thùc tiƠn vμ khoa häc Đối tợng nghiên cứu Đối tợng nghiên cứu: Đề xuất phơng án tổ chức thi công cặp giếng đứng dự án Khai thác hầm lò dới mức -150 mỏ Mạo Khê Phạm vi nghiên cứu: Trên địa bn tỉnh Quảng Ninh Cụ thể cho cặp giếng đứng mở vỉa mỏ Mạo Khê Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan tình hình thi công xây dựng giếng ®øng n−íc vμ ngoμi n−íc, tõ ®ã ®¸nh gi¸ trạng công trình giếng đứng Việt Nam, nghiên cứu lập phơng án tổ chức thi công xây dựng giếng đứng áp dụng cho mở vỉa mỏ than hầm lò giai đoạn 2015 đến 2025 cho vùng mỏ Quảng Ninh Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan phơng pháp thi công giếng đứng - Nghiên cứu cách lựa chọn phơng pháp thi công giếng đứng phù hợp đặc điểm vùng mỏ - Tổ chức thi công cặp giếng đứng Dự án khai thác hầm lò dới mức -150 mỏ Mạo Khê Phơng pháp nghiên cứu Sử dụng phơng pháp nghiên cức tổng hợp, kết hợp thu thập số liệu v ti liệu để đánh giá, tính toán, lập v lựa chọn phơng án tổ chức thi công áp dơng cho tõng ®iỊu kiƯn thĨ cđa tõng má 74 Thnh lò TIM Lò Hình 3.2 Sơ đồ bố trí rọi tâm giếng Trong đó: Atk: l khoảng cách khống chế trắc địa thông báo theo phơng nh hình vẽ Rtk : Bán kính thiết kế thnh giếng theo biện pháp thi công - Hê thống dây tời phải đợc đo đạc v thả vị trí quy định, đầu dây dọi phải đợc treo nặng với khối lợng thích hợp - Hệ thống cốt giếng đợc truyền thớc thép theo phơng thẳng đứng, đánh dấu thnh lò, cự ly 10m/ cụm mốc 3.2.3 Chế độ làm việc biên chế lao ®éng ChÕ ®é lμm viÖc giê/ca, mét ngμy lμm việc ca, thời gian lm việc 26 ngy công/tháng Biên chế lao động theo phần công việc dự kiến bao gồm: Lao động mặt v lao động gơng thi công 75 Bảng 3.17 Bảng bè trÝ lao ®éng trùc tiÕp TT Néi dung BËc thợ bình quân Số lợng (ngời) Giếng Giếng phụ 5,5/7 1 Phục vụ đổ thải mặt - Vận hnh máy ô tô chở đá đổ th¶i (1x4/7) - Trùc sμn dì t¶i (2x4/7) 4/7 2 - Tín hiệu tời trục, gác cửa lò (1x4/7) 4/7 1 HƯ thèng têi, trơc - VËn hμnh trơc t¶i chÝnh (1x6/7) 6/7 1 5/7 2 6/7 1 4/7 1 4/7 1 4/7 1 4/7 1 5/6 6 VËn hnh tời nâng hạ cốp pha, tời nâng hạ sn thao tác, loại tời phụ trợ nh tời - treo rọi, tời treo bơm, tời cứu hộ, tời treo ống gió, tời treo dây cầu mìn (1x4/7+1x5/7) - Vận hnh cẩu trục bánh xích - sức nâng 65 T (1x6/7) - TÝn hiƯu vËn chun d−íi giÕng (1x4/7) Hệ thống sàn công tác thoát hiểm - Trực tín hiệu sn công tác (1x4/7) - Trực sn công tác, vận hnh bơm, đóng mở van cấp nớc, khí nén (1x4/7) Đào máy đào bánh xích - Vận hnh máy đo bánh xích (1x4/7) Trao đổi thùng, gom nớc, sửa biên đo (2x4/6+4x5/6) Đào búa căn, xúc gom thủ công 76 - Vận hnh búa (4x5/6) Trao đổi thùng, gom nớc, sửa vách (2x4/6) Đào xúc máy gầu ngoặm - Vận hnh máy đo gầu ngoặm (1x6/7) - Trao đổi thùng, gom nớc, sửa biên đo (2x4/6+4x5/6) Khoan lỗ mìn - Vận hnh búa khoan (2x4/6+4x5/6) - Phơc vơ khÝ nÐn, n−íc vμ di chun khoan (2x4/6) Nạp nổ mìn, thông gió cảnh giới - Nạp nổ mìn (4x5/6) - Vận chuyển vật liệu nổ vμ phơc vơ nỉ m×n (2x4/6) 5/6 4 4/6 2 6/7 1 5/6 6 5/6 6 4/6 2 5/6 4 4/6 2 Chống tạm chống cố định - Lắp đặt chống tạm (2x4/6+4x5/6) 5/6 6 - Phun bê tông (2x4/6+4x5/6) 5/6 6 - Lắp đặt cốt thép (2x4/6+4x5/6) 5/6 6 - Đổ v bảo dỡng bê t«ng (2x4/6+4x5/6) 5/6 6 5/6 6 5/7 2 4,5/7 2 10 - Khoan thăm dò khí nớc Bốc xếp, vận chuyển thiết bị (2x4/6+4x5/6) Lắp đặt v tháo dỡ máy khoan Vận hnh máy khoan thăm dò (1x4/7+1x5/7) 77 - Phục vụ khí nén, nớc vμ di chun khoan (2x4/7) 4/7 2 Tỉng céng: lao động trực tiếp thi công giếng (không kể lao ®éng phơc vơ vμ qu¶n lý) GiÕng chÝnh: 16 ng−êi x ca = 48 ng−êi GiÕng phô: 16 ng−êi x ca = 48 ng−êi Tæng : 96 ng−êi (cha kể dự phòng, quản lý, phục vụ v sửa chữa) b) Thời gian thi công đo chống giếng Thời gian thi công đo chống giếng bao gồm: - Thời gian chuẩn bị giai đoạn (Xây dựng hệ thống phục vụ thi công nh: Nh công nhân, hệ thèng khÝ nÐn, cung cÊp ®iƯn, cÊp n−íc, kho vËt t, kho phụ tùng sửa chữa, ); - Thi công xây dựng cổ giếng v phần thân giếng đến chiều sâu 60 m - Lắp đặt hệ thống trang thiết bị đồng thi công nh: Tháp giếng, nh trục, ®Êu nèi c¸c hƯ thèng phơc vơ, , vËn hμnh thiết bị - Thi công xây dựng giếng đứng v đờng lò tiếp giáp Đối với giếng dự kiến: Thời gian thi công cổ giếng tháng, thân giếng tháng, đờng lò nối tiếp giáp tháng Thời gian xây dựng giếng 14 tháng (Tổng thời gian thi công 21 tháng gồm: công việc chuẩn bị tháng, lắp đặt hệ thống thi công tháng, xây dựng giếng 14 tháng) Đối với giếng phơ dù kiÕn: Thêi gian thi c«ng cỉ giÕng tháng, thân giếng tháng, đờng lò nối tiếp giáp tháng Thời gian xây dựng giếng phụ 18 tháng (Tổng thời gian thi công 25 tháng gồm: công việc chuẩn bị tháng, lắp đặt hệ thống thi công tháng, xây dựng giếng 18 tháng) 3.3 Các công tác bảo đảm thi công giếng 3.3.1 Quy định chung Trong trình thi công đo chống giếng, đơn vị thi công phải thực theo quy trình, quy phạm, biện pháp kĩ thuật an ton đo 78 chống lò nh nớc ban hnh v tuân thủ thông số kỹ thuật thiết kế vẽ thi công - Hng ca, tr−íc bè trÝ ng−êi vμo lμm viƯc nhÊt thiÕt phải thông gió, cử ngời đo kiểm tra hm lợng khÝ CH4, CO2 ë g−¬ng giÕng, kiĨm tra kÜ tht bản, không đảm bảo đợc điều kiện an ton tuyệt đối không đợc bố trí ngời vo lm việc , đồng thời có biện pháp đa gơng giếng trở lại trạng thái an ton míi bè trÝ ng−êi vμo lμm viƯc Trong ca s¶n xuất, trờng hợp no hm lợng khí CH4, CO2 vợt hm lợng cho phép phải dừng sản xuất, đồng thời đa ngời lên mặt đất Đồng thời đơn vị thi công phải áp dụng biện pháp tích cực để giảm hm lợng khí CH4, CO2 giới hạn quy định Chỉ hm lợng khí CH4, CO2 nhỏ giới hạn cho phép đợc đa ngời xuống lm việc trở lại - Trớc công nhân vo lm việc phải qua sát kỹ nơi lm việc v nắm đợc hm lợng khí độc, hại vị trí lm, phải củng cố khu vực thi công đảm bảo chắn, an toμn tut ®èi míi tiÕn hμnh lμm viƯc - Cấm công nhân tự ý lm công việc không đợc phân công, cấm ngủ giếng Cấm tự ý vận hnh thiết bị điện v đóng ngắt thiết bị điện không đợc giao nhiệm vụ, cấm mang c¸c vËt liƯu dƠ ch¸y, c¸c chÊt kÝch thÝch xng giếng - Tất thiết bị sử dụng hầm lò phải đảm bảo tiêu chuẩn phòng nổ theo quy định, quy phạm, an ton điện hầm lò theo QCVN:012011/BCT Bộ công nghiệp đà ban hnh Trong trình vận hnh thiết bị phải tuyệt đối tuân theo quy trình vận hnh v bảo thiết bị - Thực quy định công tác cấp cứu v sử lý tai nạn, có tai nạn, cố xảy phải nhanh chóng cấp cứu, báo cho ngời có trách nhiệm biết để giải kịp thời - Quạt gió dự phòng phải đảm bảo luôn t sẵn sng hoạt động Các thiết bị điện phải đảm bảo tính phòng nổ, đợc kiểm định đảm 79 bảo chất lợng v thờng xuyên thực công tác kiểm tra bảo dỡng theo quy định - Thực tín hiệu cẩu trục, tời trục hoạt động: Tại vị trí miệng giếng v gơng giếng phải có hệ thống thông tin, điện thoại liên lạc 3.3.2 Biện pháp an toàn đào chống giếng 3.3.2.1 Công tác chuẩn bị, củng cố - Chuẩn bị đẩy đủ dụng cụ cần thiết để phục vụ thi công: Choòng chọc, cờ lê, xẻng xúc, búa lò - Vận chuyển vật t vật dụng cần thiết: Vì chống, chèn, gông, giằng, gỗ văng 3.3.2.2 Công tác khoan gơng làm lỗ khoan - Chuẩn bị búa khoan đảm bảo hoạt động tèt ( 04 bóa lμm viƯc vμ 02 bóa dù phòng) - Phân công ngời khoan gơng tơng ứng với bậc thợ đợc đo tạo v phải có thợ phụ - Khoan gơng đảm bảo hộ chiếu quy định chiều di v góc nghiêng để đảm bảo hiệu sau nổ mìn Khi khoan phải khoan từ tâm giếng ngoi biên Khoan đợc lỗ no phải dùng nêm gỗ bịt lại - Nghiêm cấm trờng hợp trèo ngồi lên búa khoan khoan - Khi lm lỗ khoan ống khí nén, tất ngời di chuyển tránh hớng lỗ khoan để tránh đá dăm nhỏ lỗ khoan bắn vo mặt 3.3.2.3 Công tác nạp nổ mìn - Sử dụng v qu¶n lý vËn chun vËt liƯu nỉ ph¶i thùc hiƯn theo quy định QCVN 02:2008/BCT Quy chuẩn kỹ tht qc gia vỊ an toμn b¶o qu¶n, vËn chuyển, sử dụng v tiêu huỷ vật liệu nổ Công nghiệp - Trớc nạp nổ mìn phải nghiêm túc thực quy phạm an ton nổ mìn nh−: kiĨm tra hμm l−ỵng CH4 NÕu hμm l−ỵng CH4 > 1% không đựơc phép nạp nổ mìn, phải tiến hnh thông gió, no hm lợng CH4