Nghiên cứu dđề xuất công nghệ đào phù hợp cho phần thân giếng đứng tại dự án khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức 150 mỏ than mạo khê công ty than mạo khê

Các công tác thi công giếng đứng bằng phương pháp khoan nổ mìn có thể chia làm ba nhóm: - Nhóm công tác chính: đào đất đá, xây dựng vỏ chống và đặt cốt giếng - Nhóm công tác phụ: trục tả

trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c

Hµ Néi, ngµy th¸ng n¨m 2014

T¸c gi¶ luËn v¨n

NguyÔn TiÕn §Þnh

Lời cam đoan

1.5.3 Các sơ đồ công nghệ thi công giếng đứng bằng phương pháp

khoan nổ mìn

19

1.6.3 Thi công kết cấu chống giữ bê tông liền khối nhờ cốp pha

di động

30

Chương 2 - Tổng quan về dự án “Khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -150 mỏ than Mạo Khê Công ty

than Mạo Khê”

34

2.4 Một số thiết bị sử dụng đào giếng đứng tại mỏ Mạo Khê do Công t

Cổ phần tư vấn đầu tư mỏ và công nghiệp đề xuất

3.4 C«ng t¸c chèng t¹m 77

Bảng 1.2 Thành phần cấp phối bê tông 29

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đất đá 39

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đất đá 42

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đất đá 47

Bảng 2.4: Bảng tính năng kỹ thuật của một số loại tháp trục do Liên - 51

Bang Nga sản xuất Bảng 2.5: Bảng đặc tính kỹ thuật của thùng tròn tự dỡ tải BPX do Liên - 53

Bang Nga sản xuất Bảng 2.6 Đặc tính kỹ thuật máy khoan chùm FJD-6G (YGZ-70) 56

Bảng 2.7 Đặc tính kỹ thuật máy chất tải kiểu gầu ngoạm 57

Bảng 3.1 Tổ hợp thiết bị công chủ yếu giếng chính 61

Bảng 3.2 Bảng thiết kế khoan phun bê tông xử lý nước trong giếng 62

Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ AH1 65

Bảng 3.4 Bố trớ lỗ mỡn đột phỏ trong giếng chớnh 68

Bảng 3.5 Năng suất xúc bốc của công nhân tham gia pha xúc bốc thứ hai 72

Hình 1.2 Giếng đứng Mông Dương 9

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo quy hoạch phát triển nghành than giai đoạn 2015 -:- 2025 đã được phê duyệt tổng sản lượng than sạch trong nước (chưa tính than đồng bằng sông Hồng) phải đạt theo lộ trình sau: năm 2010: 48 ữ 50 triệu tấn; năm 2015:

60 ữ 65 triệu tấn; năm 2020: 70 ữ 75 triệu tấn; năm 2025: trên 80 triệu tấn Muốn đạt được mục tiêu theo quy hoạch đã đề ra, ngành than phải cải tạo các

mỏ hầm lò cũ, xây dựng các mỏ hầm lò mới nằm ở các độ sâu lớn trong các

địa tầng có điều kiện địa chất phức tạp hơn trong khi khai thác lộ thiên giảm dần Do đó việc lựa chọ phương án công nghệ thi công giếng đứng tại mỏ Mạo khê là rất cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đề tài nghiên cứu đề xuất sơ đồ công nghệ đào chống thân giếng đứng chính tại mỏ than Mạo Khê nhằm khắc phục những khó khăn về trang thiết bị thi công, tổ chức hợp lý các khâu trong công tác thi công, đẩy nhanh tốc độ

đào lò, giảm tổng mức đầu tư xây dựng cơ bản, tăng năng suất lao động

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu sơ đồ công nghệ phù hợp thi công phần thân giếng đứng chính

mỏ Mạo Khê

Phạm vi của đề tài chỉ đề cập đến sơ đồ công nghệ thi công và tổ chức thi công trong phạm vi của phần thân giếng đứng chính

4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Đề tài đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

+ Phương pháp khảo sát hiện trường, thu thập, phân tích và tổng hợp số liệu

+ Phương pháp phân tích đánh giá thực nghiệm

5 Nội dung của đề tài

Nghiên cứu, phân tích đặc điểm địa chất, điều kiện thực tế của mỏ Mạo

Khê

Đánh giá các công nghệ đào chống giếng đứng đã và đang được áp dụng

tại Việt Nam và trên thế giới

Phân tích những yếu tố trên từ đó đề xuất sơ đồ công nghệ đào chống hợp

lý đoạn thân giếng đứng chính mỏ Mạo Khê

đào phù hợp cho phần thân giếng đứng tại dự án Khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -150 mỏ than Mạo Khê Công ty than Mạo Khê ” góp phần giải

quyết những vấn đề đã nêu

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Hiện nay tại Việt Nam, các dự án đầu tư khai thác than xuống sâu bằng phương pháp mở vỉa giếng đứng đang dần đóng vai trò chủ đạo nhưng công nghệ đào chống giếng đứng vẫn gặp rất nhiều khó khăn về trang thiết bị cũng như các công tác tổ chức thi công

Dựa trên các yếu tố về điều kiện địa chất - kỹ thuật của mỏ Mạo Khê, những đánh giá ưu nhược điểm của các công nghệ đào giếng được đánh giá

để lựa chọn công nghệ đào giếng đứng hiệu quả cho mỏ than Mạo Khê

Các sơ đồ công nghệ đào giếng hợp lý sẽ giúp cho công tác đào chống giếng đứng tại mỏ Mạo Khê thoả mãn yêu cầu về tiến độ đào lò và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho dự án, giảm thời gian và chi phí xây dựng công trình Vì vậy đề tài có ý nghĩa thực tiễn và mang tính khoa học

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận - kiến nghị nội dung của luận văn gồm 3 chương:

- Chương 1 - Tổng quan về giếng đứng trên thế giới và việt nam

Chương 2 Tổng quan về dự án “khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức

-150 mỏ mạo than khê công ty than Mạo Khê ”

- Chương 3 - Đề xuất sơ đồ công nghệ đào chống phần thân giếng đứng chính mỏ than Mạo Khê

Luận văn được hoàn thành ngoài sự nỗ lực của bản thân còn có sự giúp

đỡ của các đồng nghiệp, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Công ty than Mạo Khê, Khoa Xây Dựng, Bộ môn Xây dựng công trình Ngầm và Mỏ, Công ty cổ phần Tư vấn Đầu tư mỏ và Công nghiệp - Vinacomin và đặc biệt sự giúp đỡ nhiệt tình, quý báu của TS Nguyễn Bình

Tác giả xin chân thành cảm ơn tới TS Nguyễn Bình đã dành nhiều thời gian, sự quan tâm và giúp đỡ trong suốt quá trình làm luận văn này

Tác giả xin trân trọng cảm ơn!

Chương 1 Tổng quan về giếng đứng trên thế giới và việt nam 1.1 Xu hướng mở vỉa bằng giếng đứng ở Việt Nam

Hiện nay các mỏ than hầm lò ở Việt Nam ngày càng phải mở rộng và khai thác xuống sâu hơn, để có sản lượng than đảm bảo cho an ninh năng lượng quốc gia và xuất khẩu Khi xuống càng sâu việc mở vỉa bằng giếng nghiêng sẽ gây khó khăn rất lớn cho công tác xây dựng mỏ cũng như quá trình khai thác sản xuất của mỏ do chiều dài của của giếng sẽ rất lớn, càng xuống sâu chiều dài giêng nghiêng càng lớn, chiều dài các đường lò xuyên vỉa càng lớn, càng khó khăn khi đặt giếng nghiêng đúng vào trọng tâm trữ lượng ruộng

mỏ Khả năng bục nước, bục khí tăng cao, đào sâu thêm giếng nghiêng là rất khó khăn thậm chí là không thể Vì vậy mở vỉa bằng giếng đứng là một yêu cầu cấp bách và tất yếu cần thiết của các mỏ khi khai thác ở độ sâu lớn nhằm khắc phục những khó khăn vừa nêu khi mở vỉa bằng giếng nghiêng

1.2 Phương pháp mở vỉa bằng giếng đứng

Giếng đứng được hiểu là công trình ngầm thẳng đứng có chiều sâu lớn hơn rất nhiều so với các kích thước hạn chế của mặt cắt ngang và có lối thông trực tiếp với mặt đất Giếng đứng bao gồm các bộ phận chính như sau: cổ giếng, thân giếng, các mức tiếp giao và đáy giếng Giếng đứng có các công dụng chủ yếu sau: trục tải khoáng sản và đất đá, trục tải người, vật liệu, thiết bị, thông

gió, thoát nước

1.2.1 ưu điểm của phương pháp

- Khắc phục được những nhược điểm của phương pháp mở vỉa bằng giếng nghiêng Chiều dài giếng nhỏ hơn nhiều so với giếng nghiêng khi độ sâu như nhau Kết cấu vỏ chống chỉ phải chịu áp lực hông của đất đá, cùng với chiều

dài của giếng đứng nhỏ nên giảm được tối đa chi phí xây dựng cũng như duy

tu bảo dưỡng

- Vị trí của giếng được đặt tại trung tâm của ruộng mỏ, sân ga chân giếng

được bố trí tại trung tâm của các khu khai thác, do đó chiều dài các đường lò xuyên vỉa và dọc vỉa được rút ngắn, thuận lợi cho việc vận tải và thông gió khi thi công, giảm chi phí tiêu hao nhiên liệu trong quá trình sản xuất

- Mạng gió trở nên dễ tính toán hơn, tổn thất gió theo chiều dài lò cũng giảm do chiều dài lò giảm, thoát nước dễ dàng hơn

- Ngoài những ưu điểm về mặt kỹ thuật, nếu chỉ tính riêng phí đào giếng

đứng cũng nhỏ hơn so với đào giếng nghiêng nếu chiều sâu tầng khai thác lớn hơn 300m Khi mức khai thác càng xuống sâu thì ưu điểm khi mở vỉa bằng giếng đứng càng lớn

Hình 1.1: Sơ đồ mở vỉa bằng giếng đứng

1.2.2 Nhược điểm của phương pháp

- Vị trí của giếng được đặt tại trung tâm các vỉa khoáng sản, phần trụ bảo

vệ giếng và các công trình trên bề mặt lớn, gây tổn thất tài nguyên lớn

- Trình độ thi công hiện nay chưa đáp ứng được những yêu cầu phức tạp và khó khăn khi đào giếng, do đó chi phí xây dựng giếng đứng cao hơn so với giếng nghiêng khi hai giếng có cùng diện tích mặt cắt ngang và cùng chiều sâu nhỏ hơn 300m Các công việc diễn ra trong một diện tích nhỏ, tiếng ồn và

độ ẩm cao, thường nguy hiểm bởi vì khi nổ mìn đất đá văng lên gây nguy hiểm cho người và các trang thiết bị trong giếng Ngoài ra, trong khi di chuyển người và thiết bị theo phương thẳng đứng thường khó khăn hơn

- Phải đầu tư nhiều trang thiết bị thi công mới do nhiều loại thiết bị hiện có của các đơn vị thi công chưa thực hiện được việc đào giếng đứng Để nâng cao tốc độ đào giếng thường đòi hỏi phải cơ giới hóa được công tác khoan và công tác xúc bốc trục tải đất đá, đồng thời tổ chức các công tác khác một cách hợp

lý, đất đá bị phá vỡ sau khi nổ mìn phải có kích thước phù hợp với việc xúc bốc

1.3 Hiện trạng giếng đứng trên thế giới

Tại Liên Xô (cũ), trong kế hoạch năm năm lần thứ 11 - 12 thì hàng năm ngành mỏ đó đào trung bình 22 000 mét lò giếng đứng, trong đó 80 ữ 90% là

xây dựng mới và 10 ữ 20% là phần đào sâu thêm

Phương pháp đào lò phổ cập nhất thường được sử dụng là phương pháp khoan nổ mìn theo sơ đồ phối hợp 95 ữ 98% sau đó tiến hành lắp đặt cốt giếng

Trong ngành công nghiệp khai thác than, đào lò bằng combai chỉ chiếm từ

10 ữ 15% toàn bộ khối lượng đào lò giếng Khi đào lò bằng phương pháp combai thì tốc độ kỹ thuật trung bình đối với đào các lò giếng mỏ là 57,7

khác giá thành đào lò lớn gấp 2 - 3 lần so với giá thành đào lò trung bình khi đào lò bằng phương pháp khoan nổ mìn

Trong 10 - 15 năm gần đây tại Liên Xô(cũ) chủ yếu sử dụng công tác đào

lò giếng bằng phương pháp khoan nổ mìn

Trên thế giới người ta đã tiến hành thi công các giếng đứng có đường kính

và chiều sâu lớn Cụ thể như tại Pháp giếng đứng mỏ than hầm lò có đường kính trong 10m và chiều sâu đạt đến 1.109m Tại Cộng hòa liên bang Đức giếng đứng có chiều sâu tới 1.545m đây là giếng có chiều sâu lớn nhất tại ngành mỏ Châu Âu Tại Mỹ - giếng đứng của mỏ khai thác quặng bạc có chiều sâu là 2.348m Tại mỏ vàng Valritphe của Nam Phi người ta đó đào một giếng đứng có chiều sâu 2.300m

Để xây dựng các lò giếng đứng đối với các mỏ khai thác bằng công nghệ hầm lò trên thế giới thì sử dụng nhiều các tháp giếng cao dạng cột dài kiểu kết cấu dạng hở được giảm nhẹ về trọng lượng của kết cấu Kinh nghiệm tại Cộng hòa liên bang Đức và Pháp đã sử dụng các kết cấu che chắn bằng kim loại nhẹ đối với các tháp giếng cao dạng cột dài đó cho thấy điều này đó nâng cao được tốc độ xây dựng, mà ngay cả cải thiện được chất lượng đối với công trình về mặt kiến trúc - nghệ thuật xây dựng

Đào các lò giếng sử dụng phương pháp khoan nổ mìn, đa phần sử dụng theo sơ đồ cụng nghệ đào lò song song sử dụng vỡ chống tạm Vì chống tạm thường dùng các thanh neo kết hợp với lưới thép và bê tông phun Khoan các

lỗ khoan nổ mìn được thực hiện bằng các trạm khoan chuyên dụng và các máy khoan đơn

Tại USA đã tiến hành thiết kế và đào lò giếng có đường kính trong là 5,48m, chiều sâu 2.348,5m Chiều dày vỏ chống bằng bê tông đổ liền khối là 305mm Tốc độ đào lò tính toán là 2,75 m/ngày đêm, có tính đến các thời kỳ lắp đặt và tháo dỡ thiết bị là 1,22 một/ngày đêm Các công tác đào lò được

tiến hành theo biểu đồ liên tục Sau khi đạt đến chiều sâu 915m đó tiến hành lắp đặt thiết bị trục tải cố định

Tại mỏ quặng “Arizonan” đó thiết kế và đào giếng đứng có đường kính 5,5m, sâu 2.350m bằng phương pháp khoan nổ mìn với tốc độ đào lò trung bình là 155,6 m/tháng Các công việc được tiến hành bằng 4 tổ đội, 5 ngày làm việc trong tuần với thời gian là 40 giờ

Tại mỏ khai thác quặng của USA đã đào lò giếng có đường kính trong 7,62m sâu 1.554m Các loại đá mỏ chủ yếu gồm đá bazan xen kẹp các dải đá trầm tích Lò giếng được chống giữ bằng vỏ chống bằng bê tông được đổ liền khối, chiều dày vỏ chống là 300mm Các xà ngang được xây dựng bằng các dầm kim loại được mạ kẽm Khu vực cổ giếng có chiều sâu 15m được đào bằng phương pháp đông lạnh (đóng băng) [11], [12]

1.4 Hiện trạng giếng đứng ở Việt Nam

đầu tiên vào năm 1934, trong cuộc khai thác thuộc địa ở Việt Nam

Giếng đứng Mông Dương ban đầu được đào với đường kính 6m, sâu hơn 100m Năm 1944, hệ thống khai thác giếng đứng ở Mông Dương bị ngừng trệ

do Nhà máy điện Cọc Năm bị phá huỷ Giếng đứng Mông Dương bị ngập nước, không sản xuất được một thời gian dài

Năm 1965, Chính phủ ta có chủ trương khôi phục lại mỏ Mông Dương Năm 1966, công việc đào giếng đứng mới thực sự được tiến hành Khi đó,

giặc Mỹ đánh phá miền Bắc ác liệt lên việc phục hồi giếng đứng gặp nhiều khó khăn giếng bị ngập nước trở lại Năm 1969 giếng đứng mới thực sự được cải tạo Đến tháng 12 -1982, khu vực cánh tây Mông Dương mới cho ra lò tấn than đầu tiên

Hình 1.2: Giếng đứng MôngDương

1.4.2 Giếng đứng Khe Chàm II-IV

Dự án đầu tư khai thác công trình khai thác mỏ Khe Chàm II-IV được khai thông bằng 3 giếng đứng kết hợp với các lò xuyên vỉa ở 2 tầng khai thác Tầng khai thác từ mức -60/-350 và mức khai thác dưới -350/-500, trong đó giếng Chính được đào từ mức +35/-350 sâu 535m, giếng Phụ đào từ mức +95/150 sâu 255m Dự án có công suất thiết kế 3,5 triệu tấn than/năm, trữ lượng công nghiệp của mỏ trên 74 triệu tấn Công trình có tổng số 13 lò chợ trong đó 2 lò chợ là cơ giới hóa

Mỏ Khe Chàm II-IV được thiết kế với tiêu chuẩn sạch, hiện đại tiết kiệm tài nguyên, được thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu, áp dụng cơ giới hóa đồng

bộ trong khai thác Các hệ thống vận tải, thông gió, thoát nước, quan trắc tập trung, tổ hợp các công trình trên mặt được cơ giới hóa và tự động hóa tối đa Khu xử lý nước thải được thiết kế hiện đại đảm bảo nước thải sau xử lý có thể tái xử dụng, đủ điều kiện xả thải ra môi trường

Đơn vị thi công hạng mục giếng đứng ở dự án này là Công ty xây dựng mỏ Hầm lò I Hiện tại tiến độ của công trình đang thi công được 25m phần cổ giếng của giếng chính

Hình 1.3: Thi công giếng đứng chính Khe Chàm II-IV

1.4.3 Giếng đứng Hà Lầm

Công suất thiết kế mỏ than Hà Lầm là 2.4 trệu tấn/năm Khai trường mỏ

được khai thông bằng 3 giếng đứng đào từ mặt bằng sân công nghiệp xuống Giếng chính dùng để trục than nguyên khai, trong giếng bố trí 2 thùng skíp mỗi cái 16 tấn, trang bị thanh dẫn hướng thùng skíp bằng thép hợp kim và

thép Căn cứ vào năng lực yêu cầu cần thông qua giếng, công nghệ vận tải qua giếng, giếng đứng chính có đường kính bên trong vỏ chống 5m được đào từ mặt bằng mức +75 xuống mức -345 Chiều dài của giếng là 420m

Giếng phụ dùng để trục đá thải, người, thiết bị và vật liệu Giếng phụ có

đường kính bên trong vỏ chống 6.5m, được đào từ mặt bằng mức +75 xuống mức -330 Chiều dài của giếng là 405m

Giếng gió dùng để thông gió, cứu hộ người và vật liệu Giếng gió có đường kính bên trong vỏ chống 5m được đào từ mặt bằng mức +29 xuống mức -303, giếng có chiều dài giếng 332m

Hiện tại 3 giếng đứng đứng Hà Lầm đã đào xong và đang hoạt động phục

vụ công tác đào các lò xuyên vỉa mức -300

Hình 1.4: Giếng gió tại mỏ than Hà Lầm

1.4.4 Giếng đứng Núi Béo

Mỏ hầm lò Núi Béo có công suất thiết kế 2 triệu tấn/năm đây là mỏ hầm lò giếng đứng do các đơn vị trong nghành than tự thiết kế và thi công Dự án này

do Viện Khoa học Công nghệ mỏ làm tư vấn thiết kế và Công ty xây dựng mỏ

chiều dầy vỏ chống bê tông cốt thép Từ khu vực phân tầng sẽ xây dựng hệ thống sân ga, các đường lò xuyên vỉa tại các mức -140, -350

Khai trường được chia thành 5 khu khai thác với 6 lò chợ công suất

400-600 nghìn tấn/năm Các công đoạn sản xuất của mỏ Núi Béo sẽ được cơ giới hóa đến mức cao nhất sử dụng dàn chống tự hành máy khấu, máy Combai đào

lò, xe khoan, vận tải than bằng máng cào

Hiện tại giếng đứng chính đã đào đến mức -170, giếng đứng phụ đang đào

đến mức -260 Trong công trường thi công giếng đứng có 100 công nhân Việt Nam và 50 chuyên gia Ukraina làm việc

Hình 1.5: Thi công phần cổ giếng đứng tại mỏ than Núi Béo

1.5 Công nghệ đào chống giếng đứng

1.5.1 Thi công giếng đứng bằng sử dụng tổ hợp các thiết bị đào giếng

Phương pháp khoan giếng đứng sử dụng tổ hợp thiết bị nhằm mục đích cơ giới hóa các công tác thi công giếng đứng làm tăng năng suất lao động, giảm tối đa số người làm việc trong giếng đứng Phương pháp khoan giếng đứng

sử dụng rất hiệu quả trong những điều kiện địa chất nhất định Phương pháp này đạt hiệu quả cao nhất khi thi công giếng đứng trong môi trường đất đá yếu ngậm nước, khi không thể sử dụng được phương pháp khoan nổ mìn Công nghệ khoan giếng đứng cho phép cơ giới và tự động hóa gần như toàn

bộ quá trình xây dựng giếng đứng (ngoài công tác khoan phun gia cố, gia cường) Trên thực tế người ta đã thiết kế và chế tạo những tổ hợp thiết bị khoan có đường kính đến 3,6m trong môi trường với hệ số kiên cố

f ≤ 6, khoan giếng có đường kính đến 2 ữ 2,5m với đất đá có hệ số độ kiên cố

f ≤ 12, khoan toàn tiết diện giếng với đất đá có hệ số độ kiên cố f ≤ 3 Với đất

đá f > 3 người ta sẽ sử dụng phương pháp khoan lấy lõi.[2]

- Khoan toàn tiết diện

- Khoan lấy lõi

- Khoan hỗn hợp

1.5.1.1 Phương pháp khoan giếng đứng toàn tiết diện

Để khoan giếng đứng toàn tiết diện người ta sử dụng tổ hợp khoan UZTM của Liên bang Nga Trước khi khoan giếng cần phải xây dựng phần cổ giếng

đứng đến độ sâu 20 ữ 30m và tiến hành lắp đặt các thiết bị thi công cần thiết

Tổ hợp này có cấu tạo bao gồm các bộ phận chính:

1- Tháp khoan: có dạng chóp bốn mặt dùng để treo thiết bị khoan và đảm bảo cho các công tác phụ trợ thi công

2- Phần bệ (đế) được bố trí phía trong tháp khoan có tác dụng bố trí trong chúng các thiết bị thi công chủ yếu và phụ trợ

3- Mũi khoan

4- Cần khoan

5- Thiết bị mở rộng

6- Cần cẩu dạng công xôn quay bố trí phía trong tháp khoan

Quá trình khoan giếng đứng bằng tổ hợp khoan UZTM chia thành hai giai

đoạn Giai đoạn thứ nhất tiến hành khoan lỗ khoan dẫn hướng với đường kính tới độ sâu lớn hơn độ sâu cuối cùng của giếng đứng một khoảng bằng 5 ữ 8m Giai đoạn thứ hai người ta tiến hành mở rộng lỗ khoan dẫn hướng đến đường kính thiết kế theo hai cách sau:

- Mở rộng ngay tới tiết diện thiết kế khi khoan chúng trong điều kiện đất

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của tổ hợp khoan giếng đứng UZTM.[2]

Đặc tính kỹ thuật của các tổ hợp khoan giếng

đứng

Chủng loại tổ hợp khoan UZTM-6,2 UZTM-8,75

Công suất tiêu thụ đồng thời, kW 1500 1800

Điều kiện áp dụng: phương pháp khoan giếng đứng toàn tiết diện áp dụng chủ yếu trong môi trường đất đá không ổn định và có hệ số kiên cố f < 3

1.5.1.2 Phương pháp khoan giếng có quy trình rút lõi khoan

Để thực hiện phương pháp này người ta sử dụng tổ hợp UKB: UKB-3,6; UKB-3,6r; UKB-5u Tổ hợp này có cấu tạo bao gồm các bộ phận chính:

1- Tháp khoan

2- Hê thống palăng

3- Máy tời trục

4- Cột ống khoan

5- Kết cấu mũi khoan có quy trình rút lõi

6- Sàn công tác chuyển dịch che phủ cổ giếng đứng

7- Các máy bơm bùn

Với tổ hợp UKB-3,6 trong quá trình đất đá trên gương giếng sẽ bị phá hủy nhờ các dao phay cắt đá chỉ trong giới hạn của một vòng rãnh thẳng đứng rộng 0,26m Phần lõi khoan còn lại dạng cột có ciều cao đến 5,3m và đường kính bằng 3,1m sẽ được đưa lên mặt đất Trước khi tiến hành trục tải tại khu vực đất đá rắn cứng trung bình lõi khoan được cắt gọt bằng dao phay cắt ở phần đáy lõi khoan Sau đó lõi khoan sẽ được cố định vào các tay gạt kéo rút

ra được của mũi khoan Còn trong đất đá mền yếu lõi khoan sẽ được cố định nhờ thiết bị cắt gọt dạng cáp Các tay gạt kéo rút cắt gọt và dây cáp cắt gọt sẽ

được kéo rút nhờ các kích thủy lực

Với các hợp khoan UKB-3,6r, UKB-5u cũng có cơ cấu hoạt động tương tự như tổ hợp UKB-3,6 nhưng được cải tiến ưu việt hơn khả năng khoan giếng với đường kính lớn hơn.[2]

Điều kiện áp dụng: áp dụng trong môi trường đất đá có hệ số kiên cố trung bình và đất đá rắn cứng

1.5.1.3 Phương pháp khoan giếng hỗn hợp

Đây là phương pháp khoan kết hợp giữa khoan lấy lõi và khoan toàn tiết diện Do đó các tổ hợp thiết bị khoan sẽ được trang bị chủ yếu các bộ phận công tác khoan lấy lõi và các bộ phận công tác khoan toàn tiết diện dưới dạng các cơ cấu phụ nối thêm vào mũi khoan lấy lõi hoặc các cơ cấu mở rộng Trong phương pháp này một phần đất đá sẽ được vận chuyển lên mặt

đất dưới dạng lõi khoan còn phần đất đá còn lại sẽ được phá hủy và đưa lên

mặt đất nhờ dung dịch thau rửa khoan

Công nghệ khoan hỗn hợp gồm 3 chủng loại sau:

+ Toàn bộ giếng đứng sẽ được hoan trong một pha

+ Toàn bộ mặt cắt ngang giếng đứng sẽ được khoan trong nhiều pha theo phương pháp thứ nhất

+ Toàn bộ mặt cắt ngang giếng đứng sẽ được khoan trong nhiều pha

theo phương pháp thứ hai.[2]

1.5.2 Thi công giếng đứng bằng phương pháp khoan nổ mìn

Thi công giếng đứng bằng phương pháp khoan nổ mìn thường khó khăn hơn so với thi công các đường lò nằm ngang, nằm nghiêng do:

+ Các công việc diễn ra trong một diện tích nhỏ, tiếng ồn và độ ẩm cao + Các công việc thường nguy hiểm bởi vì khi nổ mìn thường dẫn đến việc

đất đá băng văng lên gây nguy hiểm cho người và các trang thiết bị trong

giếng Ngoài ra, trong khi di chuyển người và thiết bị theo phương thẳng đứng thường khó khăn hơn

+ Tiến độ đào giếng thường nhỏ hơn do các công tác khoan, xúc bốc trục tải thực hiện khó khăn hơn

Để nâng cao tốc độ đào giếng thường đòi hỏi phải cơ giới hóa được công tác khoan và công tác xúc bốc trục tải đất đá, đồng thời tổ chức các công tác khác một cách hợp lý, đất đá bị phá vỡ sau khi nổ mìn phải có kích thước phù hợp với việc xúc bốc

Đối với giếng có mặt cắt ngang lớn thì người ta thường tiến hành đào chia bậc để tận dụng không gian giếng và tổ chức chu kỳ thi công một cách hợp lý

Điều kiện áp dụng: Thi công giếng đứng bằng phương pháp khoan nổ mìn

được sử dụng trong điều kiện đá, đất rắn cứng trung bình trở lên, giếng có diện tích và độ sâu bất kỳ Mức độ đầu tư ban đầu không cao Vị trí xây dựng giếng tại những khi vực không thuận lợi cho việc di chuyển máy móc thiết bị lớn

1.5.2.1 Các giải pháp tiến hành nổ mìn thi công giếng đứng

Để tiến hành thi công giếng bằng phương pháp khoan nổ mìn thì trước tiên

từ điều kiện địa chất thu được, tính toán các thông số và lập bộ chiếu khoan nổ mìn, trên cơ sở đó ta tiến hành lập biện pháp tổ chức thi công giếng đứng và lập biểu đồ tổ chức chu kỳ

Khi tiến hành nổ mìn cho giếng đứng thường được tiến hành theo ba giải pháp khác nhau:

gió được tiến hành trên một nửa mặt cắt ngang của giếng, đất đá sau khi nổ mìn được bắn văng xuống mặt cắt ngang còn lại (thấp hơn), nhờ đó tạo ra

được độ chênh cao thuận tiện cho thoát nước khi cần thiết

Công tác nổ mìn được thực hiện tương tự như nổ mìn chia bậc nhỏ cho

công trình ngầm với một mặt tự do phụ thứ hai

Công tác khoan thường được thực hiền bằng tổ hợp máy khoan tay chạy bằng năng lượng khí nén

Nhược điểm của giải pháp này là chia gương theo bậc do đó thời gian thực hiện các công tác phụ kéo dài dẫn đến làm giảm tốc độ xây dựng giếng

Điều kiện áp dụng: Sử dụng cho các giếng có diện tích mặt cắt ngang rất

lớn hoặc đất đá yếu, việc nổ toàn mặt cắt ngang gặp nhiều khó khăn không có các thiết bị có năng suất lớn

b Giải pháp nổ hình xoắn ốc

Giải pháp này được sử dụng lần đầu tiên tại Thụy Điển, phù hợp khi đào theo hướng từ trên xuống dưới với dạng một hình xoắn ốc, chiều cao của bậc phụ thuộc vào đường kính của giếng và khối lượng đất đá tự dự kiến nổ ra Trong mỗi đợt nổ, một mặt cắt hình xoắn ốc được nổ với một góc đủ lớn để sử dụng thời gian cần thiết nhằm tiến hành hoàn thiện các công việc trong một

Các thông số khoan nổ mìn và biện pháp tổ chức thực hiện các công tác khoan nổ mìn là đơn giản, không đòi hỏi người thợ có quá nhiều kinh nghiệm Cuối cùng sự phá vỡ đất đá luôn được duy trì trong phần sâu nhất, tạo điều kiện các thiết bị vận tải làm việc với năng suất cao

c Giải pháp nổ toàn mặt cắt ngang

Giải pháp nổ toàn mặt cắt ngang được sử dụng phổ biến trong đào giếng không chỉ phù hợp với cho các mặt giếng có hình chữ nhật mà còn phù hợp cho các giếng có mặt cắt ngang hình tròn

Với giải pháp này, có nhiều cách bố trí các lỗ mìn trên gương giống như khi đào các đường lò và đường hầm nằm ngang, để nổ mìn trước tiên cần tạo

ra một bề mặt thoáng cùng với một số các lỗ mìn ( nhóm đột phá) trừ khi đã

có một lỗ khoan đường kính lớn hoặc sử dụng phương pháp đào mở rộng Gương được mở cùng với một số loại đột phá chẳng hạn như đột phá hình

- Thông gió và đưa giếng vào trạng thái an toàn

- Bốc xúc và trục tải đất đá trên gương

Các công tác thi công giếng đứng bằng phương pháp khoan nổ mìn có thể chia làm ba nhóm:

- Nhóm công tác chính: đào đất đá, xây dựng vỏ chống và đặt cốt giếng

- Nhóm công tác phụ: trục tải, thoát nước, thông gió, chiếu sáng và thông tin tín hiệu

- Nhóm các công tác phụ trợ: vận chuyển vận liệu, kho bãi, sửa chữa cơ khí, cung cấp năng lượng, cấp thoát nước, dịch vụ sinh hoạt

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

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

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

(Các công trình, trang thiết bị ở đây bao gồm tháp giếng, nhà trục, máy trục ) 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 có thể chia ra:

+ Đào giếng theo sơ đồ nối tiếp

+ Đào giếng theo sơ đồ song song

+ Đào giếng theo sơ đồ phối hợp

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

+ Đặt cốt giếng song song với đào giếng

+ Đặt cốt giếng nối tiếp với đào giếng

a Sơ đồ thi công nối tiếp

Theo sơ đồ này toàn bộ chiều sâu của giếng được chia thành các khâu(các

đoạn) giếng Công tác đào phá đất đá - chống tạm và công tác thi công kết cấu chống giữ trong sơ đồ này được tiến hành theo trình tự nối tiếp nhau trong cùng một khâu giếng gần gương thi công

Chiều cao của một khâu giếng đứng được lựa chọ tùy thuộc vào mức độ ổn

định và góc nghiêng của các lớp đất đá giếng đứng phải đào qua Theo kinh nghiệm thực tế cho thấy trong khối dá ổn định phân lớp ngang giá trị trung bình chiều cao của một khâu giếng đứng bằng 30 ữ 40m, còn trong khối đá có mức độ ổn định trung bình phân lớp dốc giá trị này bằng 15 ữ 20m

Đầu tiên người ta tiến hành đào phá đất đá chống giữ tạm thời cho toàn bộ khâu giếng đứng theo hướng từ phía trên xuống phía dưới Tại thời điểm kết thúc công tác đào phá đất đá chống tạm, trên độ cao đã chọn của khâu người

ta sẽ tiến hành thi công vành đế đỡ Sau đó bằng từng đốt một từ phía dưới lên phía trên người ta sẽ thi công kết cấu chống giữ cố định cho đến khi chúng liên kết chặt chẽ với kết cấu chống giữ cố định ở khâu giếng đứng phía trên Việc chống giữ cố định được tiến hành với quy trình công nghệ tháo dỡ dần các vòng chống tạm thời Công tác thi công kết cấu chống giữ cố định được thực hiện từ kết cấu sàn treo nhiều tầng

Sơ đồ này có ưu điểm là tổ chức các công tác thi công đơn giản, yêu cầu nhỏ nhất về trang thiết bị thi công cần phải bố trí trong giếng đứng

Nhược điểm cơ bản như: Tốc độ thi công thấp do thường xuyên phải ngừng công tác đào phá đất đá và công tác thi công kết cấu chống giữ, mất nhiều thời gian cho công tác lắp ráp và dỡ bỏ kết cấu chống giữ tạm thời, mất nhiều thời gian cho các công tác phụ trợ thi công

Để hạn chế một phần các nhược điểm trên ngày nay người ta thường sử dụng neo bê tông phun làm vỏ chống tạm thời khi đào giếng theo sơ đồ nối tiếp

Điều kiện áp dụng: Sơ đồ này ít được áp dụng thường chỉ sử dụng đào cổ giếng, đào các giếng qua các lớp đất đá mềm yếu, không ổn định ngậm nước

có sử dụng phương pháp đặc biệt, đào giếng có chiều sâu không lớn hơn 100m Sơ đồ này chủ yếu sử dụng khi xây dựng các loại giếng đứng kỹ thuật trong thành phố

b Sơ đồ thi công song song

Trong sơ đồ này các công tác đào phá đất đá - chống tạm và thi công kết cấu chống giữ cố định được tiến hành đồng thời tại hai khâu giếng đứng liền

kề Khâu dưới tiến hành công tác đào chống tạm theo hướng từ phía trên xuống phía dưới Khâu trên liền kề tiến hành cong tác chống cố định theo hướng từ phía dưới lên phía trên

Khi đào giếng theo sơ đồ song song để đảm bảo cho công tác đào chống giếng thực hiện một cách nhịp nhàng và đều đặn, tiến độ chống cố định ở khâu trên phải bằng tiến độ đào chống tạm thời ở khâu dưới

Sơ đồ thi công song song có hai phương án: đào giếng song song với chống tạm thời tháo lắp từ các vòng thép hình chữ “C” và đào giếng song song với kết cấu khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ

* Đào giếng song song với chống tạm thời tháo lắp từ các vòng thép hình chữ “C”

Theo sơ đồ này các công tác thi công ban đầu cho giếng đứng sẽ được tiến hành theo trình tự: lắp ráp kết cấu khung(kéo) căng tại vị tiếp nối giữa hai khâu giếng đứng, lắp nối các dây cáp định hướng vào khung kéo căng, che phủ khung (kéo) căng bằng một lớp gỗ bảo vệ Sau đó trong khâu giếng đứng tại gương thi công phía dưới sẽ thực hiện công tác đào phá đất đá và thi công kết cấu chống giữ tạm thời Tại khâu phía trên sẽ tiến hành thi công kết cấu chống giữ cố định cho giếng đứng Công tác tháo dỡ kết cấu chống giữ tạm thời và thi công kế cấu chống giữ cố định sẽ được tiến hành từ sàn treo hai

tầng Trong giếng đứng sẽ bố trí hai thiết bị trục tải độc lập phục vụ cho công tác thi công tại hai tầng của sàn treo

Theo sơ đồ này công thi công giếng đứng sẽ được tổ chức sao cho đến thời

điểm hoàn thành công tác đào phá đất đá tại khâu phía dưới thì các công tác thi công tác thi công kết cấu chống giữ cố định ở phía trên cũng phải được kết thúc

Sơ đồ này có những ưu điểm: công tác đào phá đất đá - chống tạm và công tác thi công kết cấu chống giữ cố định sẽ được tiến hành song song với nhau, tăng tốc độ thi công giếng đứng trungbình thêm 20 ữ 25% so với sơ đồ công nghệ nối tiếp

Nhược điểm của sơ đồ: phức tạp trong quá trình tổ chức xây dựng do phải tiến hành các công tác thi công tại hai mức giếng khác nhau, tổ chức thi công

ở hai mức giếng khác nhau gây ra những nguy hiểm cho quá trình thực hiện toàn bộ các công tác thi công, mất nhiều thời gian ngừng nghỉ với công tác thi công do phải di chuyển sàn treo trong giếng, kết cấu khung sàn kéo căng với lớp gỗ lát che phủ phía trong và sàn treo sẽ làm phức tạp thêm công tác trục tải

và biểu đồ chuyển động của thùng trục.[2]

Điều kiện áp dụng: Sơ đồ đào giếng song song với vỏ chống tạm thời thường sử dụng để đào giếng có chiều sâu tối thiểu 250m đường kính tối thiểu 4.5m Tốc độ đào giếng có thể đạt tới 200m/tháng Hiện nay có khoảng 5ữ8%

số giếng trên thế giới được đào theo sơ đồ này

* Đào giếng song song với kết cấu khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ

Theo sơ đồ này vai trò của kết cấu chống giữ tạm thời tại khâu giếng gần gương thi công sẽ do khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ đảm nhiệm Trong gần gương thi công sẽ tiến hành các công tác đào phá đất đá còn phía trên khiên

đào - vỏ kim loại bảo vệ Từ sàn treo ba tầng người ta sẽ tiến hành công tác thi công kết cấu chống giữ cố định cho giếng đứng Để thực hiện nhiệm vụ này phía trên khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ sẽ lắp ráp một vòng chịu lực (vòng

đáy) có dạng kết cấu lanh tô Kết cấu cốp-pha sẽ được hạ xuống phía trên vòng chịu lực Sau đó tiến hành đổ vật liệu bê tông vào phía sau cốp pha và

đầm kỹ chúng Kết cấu cốp-pha và vòng chịu lực sẽ được treo trên những dây cáp độc lập và định vị trong giếng nhờ các ống lót định hướng trong cốp pha Kết cấu chống giữ cố định được thi công theo tong đốt có chiều cao bằng

3 ữ 4m với quy trình tạo “các mối nối nguội” giữa đốt kết cấu chống giữ mới với đốt kết cấu chống giữ đã được thi công trước đó

Toàn bộ các công tác thi công trong giếng đứng được tiến hành dưới sự bảo vệ của kết cấu khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ và sàn treo Chiều cao của khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ thay đổ trong khoảng 15 ữ 20m Gía trị chiều cao khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ được lựa chọn tùy thuộc vào chiều cao của khâu giếng đã lựa chọn và các yêu cầu đảm bảo thực hiện an toàn công tac khoan nổ mìn trong gương thi công

Sơ đồ này có ưu điểm: đảm bảo tính độc lập hoàn toàn cho các công tác

đào phá đât đá và thi công kết cấu chống giữ cố định, giảm được số lượng các công tác phụ trợ thi công so với sơ đồ thi công song song thông thường, đảm bảo được mức độ cơ giới hóa cao cho những công đoạn thi công phức tạp nhất trong quá trình thi công giếng đứng

Sơ đồ này có nhược điểm: các thiết bị treo trong giếng rất phức tạp, cần một số lượng lớn tời trục đặt trên mặt đất và một số lượng lớn dây cáp treo trong giếng, sơ đồ này chủ yếu áp dụng trong môi trường đất đá ổn định bền vững, kết cấu khiên đào - vỏ kim loại bảo vệ có thể bị kẹt trong giếng vì hiện tượng tróc lở đất đá tại hông giếng

Sơ đổ thường áp dụng để đào giếng đứng có chiều sâu H = 800ữ1500m và trong đất đá ổn định với hệ số kiên cố f ≤ 6.[2]

c Sơ đồ thi công phối hợp

Trong sơ đồ này công tác đào phá đất đá và 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 trên độ cao bằng giá trị một bước tiến gương 3 -:- 5m Toàn bộ quá thi công được tiến hành không có quy trình sử sử dụng kết cấu chống giữ tạm thời Các công tác ở gương đào được hoàn thành theo trình tự sau:

+ Khoan và nạp các lỗ mìn

+ Nâng sàn treo hoặc các trang thiết bị khác lên độ cao an toàn rồi tiến hành nổ mìn

+ Thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn

+ Hạ sàn treo và bốc xúc đất đá trên một đoạn với chiều sâu bằng chiều cao của ván khuôn

+ San phẳng mặt nền gương, hạ và định tâm ván khuôn

+ Đổ bê tông vào sau ván khuôn

+ Bốc xúc toàn bộ phần đất đá còn lại ở gương đào

Trong thực tế khi sử dụng sơ đồ phối hợp nối tiếp, sau khi nổ mìn người ta chỉ bốc xúc khoảng 60ữ70% lượng đất đá nổ ra ở gương, sau đó san gạt mặt nền gương để hạ cốp pha di động tiến hành xây dựng vỏ chống cố định bằng

bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối có sử dụng phụ gia đông cứng nhanh Trong trường hợp chống giếng bằng tubing thì chiều sâu cần bốc xúc đất đá phải căn cứ vào chiều cao của một tấm tubing 1ữ1.5m

Phần đất đá còn lại sẽ được bốc xúc sau khi đã thi công xong phần vỏ chống cố định của một tiến độ Phần đất đá để lại sẽ được bốc xúc sau khi đã thi công xong phần vỏ chống cố định của một tiến độ Phần đất đá để lại này làm nhiệm vụ là lớp đệm cho cốp pha di động, tạo khoảng cách giãn cách giữa gương đào giếng với vỏ chống cố định tránh nứt nẻ vỏ chống khi nổ mìn

Đồng thời, thời gian bốc xúc lượng đất đá còn lại này cũng đủ để bê tông của

vỏ chống cố định có đủ thời gian rắn chắc, đủ độ bền theo yêu cầu

Ưu điểm của sơ đồ này là tất cả các công tác đều thực hiện trực tiếp ở gương giếng vì vậy có thể đơn giản hóa việc tổ chức công tác và nâng cao

được tính an toàn, bảo đảm cơ khí hóa cao các quá trình đào giếng cơ bản, đơn giản hóa việc trang bị cho giếng

Nhược điểm của sơ đồ này là tăng số lượng mối nối nguội giữa các đoạn

vỏ chống khi xây dựng vỏ chống cố định bằng các tiến độ riêng biệt do đó làm giảm khả năng cách nước của vỏ chống, vỏ chống cố định dễ bị nứt nẻ khi nổ mìn ở gương, sơ đồ này không cho phép tiến hành song song hoàn toàn hai công đoạn chính về đào phá đất đá-chống giữ tạm thời và thi công kết cấu chống giữ cố định cho giếng đứng Ngoài ra với sơ đồ này thì không phối hợp hoàn toàn được công tác xúc bốc đất đá và dựng vỏ chống cố định

Sơ đồ này sử dụng có hiệu quả nhất khi sử dụng vỏ chống tạm hoặc vỏ chống cố định bằng bê tông phun Khi đó, công tác phun bê tông sẽ được thực hiện từ trên xuống dưới theo chiều cao 1ữ1.5m, công tác bốc xúc đất đá và phun bê tông sẽ được thực hiện phối hợp từng phần với nhau Sơ đồ này đã đạt tốc độ đào giếng 65ữ75m/tháng Hiện nay hơn 95% số lượng giếng đứng sử dụng sơ đồ công nghệ phối hợp để thi công

d Đào giếng đứng với đặt cốt giếng song song

Đặt cốt giếng đứng thường tiến hành sau khi chống cố định toàn bộ chiều sâu của giếng, nhưng cũng có thể tiến hành đặt cốt giếng đồng thời với công tác chống cố định Đào giếng đứng theo sơ đồ nối tiếp, song song và phối hợp,

đều có thể tiến hành đặt cốt giếng đồng thời

Muốn đặt cốt giếng gương giếng phải tiến hành cách miệng giếng một khoảng

đủ lớn để có thể đặt cốt giếng (thường dài hơn chiều dài một thanh ray là 12.5m) và đã chống cố định

Theo sơ đồ này công tác đặt cốt giếng là một phần của chu kỳ đào giếng Sơ đồ này rất kinh tế, vì các trang thiết bị đào giếng treo ở cốt giếng nên giảm

số dây cáp trong giếng và tời trên mặt đất để treo các trang thiết bị đào giếng Thời gian chuyển tiếp từ đào giếng sang đào lò bằng rất ngắn, song khi thi công rất phức tạp dễ cản trở lẫn nhau và mức độ an toàn không cao Tốc độ

đào giếng theo sơ đồ này có thể đạt 80m/tháng Trong những năm gần đây, người ta đã sử dụng rộng rãi ván khuôn nhảy bước, với loại ván khuôn này trong kết cấu của ván khuôn đã chừa sẵn các hốc xà Các hốc xà này vừa có tác dụng định vị sàn treo khi di chuyển vừa bớt các các nguyên công đục hốc

xà khi đặt cốt

e Đào giếng đứng với đặt cốt giếng nối tiếp

Theo sơ đồ này sau khi đã đào và chống cố định hết chiều sâu của giếng theo chiều từ trên xuống dưới người ta tiến hành đặt cốt giếng theo chiều ngược lại từ dưới lên trên Công tác đặt cốt lúc này được thực hiện trong thời

kỳ từ đào giếng đứng sang đào lò bằng Công tác tổ chức đặt cốt lúc này rất

đơn giản vì được tiến hành độc lập, tuy nhiên lại kéo dài thời gian của thời kỳ chuyển tiếp.[6]

1.6 Công nghệ thi công kết cấu bê tông liền khối giếng đứng

1.6.1 Đặc điểm kết cấu chống giữ cố định giếng đứng

Chức năng chủ yếu của kết cấu chống giữ giếng đứng bao gồm:

+ Giữ ổn định cho đất đá tại tường hông giếng đứng

+ Loại bỏ các hiện tượng đất đá sụt lở

+ Bảo đảm kích thước hình học của tiết diện giếng theo thiết kế

+ Đảm bảo trạng thái hoạt động tốt cho giếng đứng

Các loại kết cấu chống giữ giếng đứng phải đảm bảo các yêu cầu:

- Kết cấu giếng đứng phải có khả năng tiếp nhận được áp lực tác động từ phía đất đá hông

- Loại bỏ những giá trị biến dạng, nứt lẻ, đứt vỡ và các hiện tượng phá hủy khác của đất đá

- Vật liệu kết cấu chống giữ phải đảm bảo thời gian tồn tại tương ứng với thời gian tồn tại của giếng

- Kết cấu chống giữ phải chiếm phần diện tích nhỏ nhất trong mặt cắt ngang giếng đứng

- Có mức độ chống thấm đủ lớn Kết cấu chống giữ giếng đứng phải đảm

đứng có chiều sâu không lớn hơn 800m

- Tường hông giếng đứng phải được thi công hoàn toàn thẳng đứng Độ lệch so với phương thẳng đứng tại vị trí sâu nhất của giếng đứng không vượt quá ±50mm cho kết cấu chống bê tông và ±30mm cho kết cấu chống bằng tubin

- Công nghệ thi công kết cấu chống giữ giếng đứng phải đảm bảo các diều kiện cơ giới hóa cao nhất cho quá trình thi công và mức độ chi phí lao động nhỏ nhất

Hiện nay kết cấu chống giữ giếng đứng chủ yếu là kết cấu bê tông liền khối Hiện nay vật liệu bê tông liền khối sử dụng để chống giữ giếng đứng trong ngành khai thác than chiến đến 90 ữ 95%

Kết cấu bê tông liền khối được sử dụng rộng rãi hơn các loại vật liệu chống khác vì nó có nhiều ưu điểm nổi trội sau:

- Mối liên kết chặt chẽ của vật liệu bê tông liền khối với đất đá tường hông giếng đứng

- Thời gian tồn tại lâu dài

- Có khả năng chống cháy

- Có đặc tính chống thấm và độ bền chống ăn mòn cao khi thành phần vật liệu được đúng và công tác thi công chặt chẽ theo các yêu cầu của công nghệ thi công

- Đảm bảo khả năng cơ giới hóa cao cho quá trình thi công kết cấu chống giữ

- Bề mặt nhẵn phía trong của tường hông kết cấu chống giữ đảm bảo giá trị sức cản khí động học là nhỏ nhất

đá khu vực giếng đào qua

giếng đứng có cấp phối tỷ lệ theo bảng sau:

Thông thường người ta sẽ thêm vào thành phần bê tông những phụ gia tạo nên các tính chất như đông cứng nhanh, tăng độ dẻo, chống thấm

b) Trình tự công việc đổ bê tông

Trình tự các công tác thi công kết cấu chống giữ giếng đứng bằng vật liệu

bê tông liền khối:

- Chuẩn bị hỗn hợp vật liệu vữa bê tông

- Vận chuyển hỗn hợp vật liệu vữa bê tông đến vị tí thi công

- Vận chuyển hỗn hợp bê tông trong giếng đứng

- Đổ hỗn hợp vật liệu vữa bê tông vào không gian phía sau cốp pha

tại các nhà máy bê tông phục vụ đồng thời cho một số hạng mục công trình xây dựng khác nhau hoặc tại cụm máy thiết bị chuẩn bị hỗn hợp vật liệu bê tông nằm trực tiếp gần giếng đứng Từ các nhà máy bê tông, hỗn hợp bê tông

sẽ được trở đến các vị trí sử dụng trong các ôtô tự đổ hoặc trong các ôtô đặc biệt vận chuyển bê tông có thùng trộn

Thời gian vận chuyển vật liệu bê tông từ nhà máy đến giếng đứng phụ thuộcvào thành phần và độ linh động của hỗn hợp vật liệu bằng 10 ữ 14mm, thời gian vận chuyển chúng không quá 20 phút còn trong các ôtô đặc biệt chở

bê tông không vượt quá 35 phút Nếu nhà máy bê tông quá xa so với vị trí giếng đứng thì phải xây dựng trạm trộn bê tông bên cạnh giếng đứng

Các máy trộn bê tông có thể sử dụng loại máy trộn hoạt động theo chu kỳ hoặc hoạt động liên tục.[2]

1.6.3 Thi công kết cấu chống giữ bê tông liền khối nhờ cốp pha di động

Để thi công kết cấu chống giữ bê tong liền khối hiện nay người ta sử dụng nhiều chủng loại kết cấu cốp pha di động khác nhau

- Cốt pha di động có cấu tạo dạng hình “cánh cửa”

- Cốt pha di động có cấu tạo chia thành nhiều đoạn

- Cốp pha di động có cấu tạo tấm đáy và không có tấm đáy

- Cốp pha di động tự hành

- Cốt pha di động có cấu tạo bóc tách thủ công và bóc tách cơ giới khỏi kết cấu chống giữ

* Kết cấu chống giữ bê tông liền khối trong sơ đồ thi công phối hợp được

thi công theo trình tự sau:

- Xúc bốc đất đá nổ rời trong gương thi công trên độ cao bằng chiều cao cốt pha

- San phẳng phần đất đá nổ rời còn lại trên gương

- Bóc tách cốp pha khỏi kết cấu chống giữ bê tông từ trước

- Hạ dần cốp pha vào vị trí của bước đổ mới cho kết cấu chống giữ bê tông

- Lắp đặt vi chỉnh, căn chỉnh và định vị cốp pha chuẩn xác theo phương thẳng đứng nhờ dây dọi trung tâm và các dây dọi hông vào đúng vị trí đổ của bước chống mới

- Luồn các đường ống mền dẫn bê tông vào các hộp chứa của cốp pha và tiến hành bơm hỗn hợp vật liệu bê tông vào không gian phía sau cốp pha Việc đổ bê tông vào không gian phía sau cốp pha được tiến hành theo nhiều lớp với chiều cao tong lớp bằng 50 ữ 70cm với quy trình đầm nén kỹ khối đổ bằng các loại đầm thích hợp Thời điểm kết thúc đổ vật liệu bê tông lên đúng độ cao của cốp pha cần phải tiến hành thực hiện mối nối nguội giữa khối đổ mới và khối đổ cũ, làm vệ sinh công nghiệp cho đường ống dẫn bê tông và tiếp tục xúc bốc nốt phần đất đá nổ rời còn lại phía dưới khối đỏ vừa mới hoàn thành

* Trong các sơ đồ công nghệ nối tiếp và song songthi công giếng đứng thì

công tác thi công kết cấu chống giữ bê tông liền khối sẽ được thực hiện từ phía dưới lên phía trên theo trình tự sau:

- Từ phần phía dưới của khâu giếng sẽ tiến hành tháo dỡ và đưa lên mặt đất một hoặc hai vòng chống tạm thời

- Tiếp đó từ sàn treo công tác người ta tiến hành lắp ráp kết cấu cốp pha

Trong những khu vực đất đá mền yếu không ổn định để loại trừ hiện tượng

đẩy trồi của đất đá trong thời gian thi công kết cấu chống giữ cố định người ta giữ lại kết cấu chống tạm và tiến hành đổ bê tông liền khối phủ trùm ra phía ngoài kết cấu chống tạm

1.6.4 Thi công kết cấu chống giữ bê tông liền khối nhờ cốp pha kim loại tháo lắp và cốp pha gỗ

kim loại tháo lắp và cốp pha gỗ để thi công kết cấu chống giữ bê tông liền khối theo hướng từ phía dưới lên phía trên trong các sơ đồ thi công nối tiếp và sơ đồ thi công song song cho giếng đứng

Trình tự công tác thi công vỏ chống bê tông liền khối từ phía dưới lên phía trên thực hiện theo trình tự sau:

- Cùng với việc đào sâu giếng đứng người ta sẽ tiến hành đào phá đất đá tại khu vực phía dưới vành đế đỡ Trong môi trường đất đá dễ sụt lở thì trong vòng đế đỡ sẽ lắp đặt một hoặc hai vòng chống giữ tạm thời

- Khu vực phía dưới vành đế đỡ sẽ thực hiện hai vụ nổ mìn Trong đố đất

đá sau loạt vụ nổ mìn thứ hai sẽ không được xúc bốc mà để lại và được san phẳng trên gương giếng đứng

- Thi công kết cấu đáy cốp pha

- Dỡ bỏ kết cấu chống giữ tạm thời của vành đế đỡ

- Lắp cốp pha và đổ bê tông vào vành đế đỡ

- Hạ sàn treo hoặc khung căng xuống đến vị trí vành đế đỡ