ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ - GIẾNG PHỤ TRỤC TẢI

Thành phần công việc của chu kỳ đào Thi công giếng theo sơ đồ phối hợp song song là sơ đồ dùng vỏ chắnlàm kết cấu chống tạm thời vỏ chống tạm thực ra là một ống có chiều cao18ữ 25m có đờ

I.1 Những điều cần biết khi thiết kế

Thiết kế xây dựng giếng phụ trục tải ngời và thiết bị

Chiều sâu: 250 (m)

Tuổi thọ: 45 (năm)

Sản lợng mỏ: 900.000 (tấn/năm)

Sơ đồ đào giếng: phối hợp song song

Hạng mỏ theo nguy cơ nổ khí, nổ bụi: I

Lợng nớc chảy vào giếng: 8,17 (m3/h)

Giếng đào qua các lớp đất đá sau đây:

I.2 Cấu tạo giếng

I.2.1 Cấu tạo cổ giếng

Đây là giếng chính trục tải khoáng sản cho nên cổ giếng có mángcáp tải trọng tác dụng lên cổ giếng lớn nên ta chọn loại cổ giếng dạngVành- bậc

Chiều dày lớp đất phủ là 15 m cho nên chiều cao cổ giếng là Lc = 15(m) để vành đế đỡ cổ giếng đặt trên lớp cát kết f = 4 vững chắc

Chiều dày tối thiểu cổ giếng: 0,5 m

I.2.2 Chỗ giao nhau giữa giếng với lò bằng

Đây là giếng chính trục tải khoáng sản nên giếng nối với đờng lòbằng bằng hệ thống hầm định lợng chất tải Tại chỗ tiếp giao có bộ cánhcổng chất tải tự động

I.2.3 Đáy giếng

Đáy giếng nằm thấp hơn mức khai thác cuối cùng Đáy giếng là nơithu hồi hàng rơi vãi nên tại đây có cơ cấu thu hồi hàng rơi, thu nớc, bố trícuộn cáp cân bằng (cáp đuôi) Giếng skíp nên chiều sâu đáy là 50 m

I.3 Vật liệu và kết cấu chống giếng

Giếng chính trục tải khoáng sản với thời gian tồn tại 45 năm cho nênvật liệu chống giếng là bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối

Hình dạng mặt cắt ngang là hình tròn

I.4 Xác định kích thớc mặt cắt ngang giếng

Đây là giếng chính trục tải khoáng sản nên phơng tiện vận tải ở đây

A - sản lợng của mỏ qua giếng trong một năm, A = 900.000(tấn/năm)

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

k - định mức ngời cần để khai thác 1000 tấn than là k = 7,5

H - chiều sâu tối đa trục, H = 250 (m)

vtb - vận tốc trung bình của thùng trục (m/s)

3 - số ca làm việc trong 1 ngày

t - thời gian trục ngời trong cả 3 ca t = 1,5h ⇒ số lần trục là ng = 48 +24 =72(lần)

22500300

5,7.900000

)/(5,1

max m s

v

)/(65,12250.8,0

8,0

)/(4,85,1

65,12

s m

)(7520

.3

22500

=

t A

Từ số ngời cần vận chuyển trong một lần trục ta chọn loại thùng cũi loại2UKN 4 - 4 do Liên Xô cũ sản xuất đặc tính nh trong bảng.

 Khoảng cách giữa các bậc thang 0,4m

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

Từ đó ta có kích thớc của ngăn thang là : 15201900

Từ kích thớc của thùng trục thì ta chọn thì ta chọn đợc kích thớc của giếng

nh sau:

Chiều rộng của thùng trục: B = 1476 (mm)

Khoảng cách từ điểm xa nhất của thùng cũi đến kết cấu vỏ chống:

m = 250mm

Khoảng cách từ xà chính đến thùng cũi : n = 150mm

Khoảng cách từ thùng cũi đến xà chính h = 147mm

Từ các kích thớc của các thiết bị, kích thớc ngăn thang và các khoảng cách

an toàn ta xác định đợc bán kính của giếng bằng phơng pháp hoạ đồ Ta có

R = 2234mm vậy đờng kính giếng là: D = 4468mm ta làm tròn đờng kính giếng theo quy chuẩn là D = 4500mm ta có các kích thớc của giếng nh hìnhvẽ:

I.4.3 Kiểm tra lại theo điều kiện thông gió

Tốc độ gió trong giếng đợc tính theo công thức:

(1-6)

c

S

k q A v

60

Trong đó:

A1 - sản lợng hàng ngày của mỏ, A1 = A/N = 900000/300 = 3000

q - lợng gió cần thiết đa vào khai thác cho 1 tấn than/ ngày- đêm

 - trọng lợng thể tích của lớp đất đá kiểm tra, T/m3

h - chiều sâu của vỉa kiểm tra, m

 - hệ số đẩy ngang tính theo hệ số poát xông ()

15,1.25,1.3000

s m

−

=

1

19,016,01

16,0

σ

786,044,01

44,0

=

−

=

λ

Cờng độ tại nóc: Do lớp trên không bị phá huỷ nên ta có:

Cờng độ tại đáy lớp thứ 2 có các thông số: γ = 2,53; h = 93; ϕ = arctg6 =

.52,2.786,0

σ

)/(9,476110

.65,2.818,0

σ

818,045,01

45,0

σ

35,062,01

26,0

328090

.93.52,22

90

p

o o

528290

.93.52,22

90

p

o o

2 2

2 3

m T tg

tg h h p

o o

7

+ Tính cho lớp thứ t

Cờng độ tại lớp mặt lớp thứ 4 : γ = 2,45; h = 20; ϕ = arctg1 = 45o

Cờng độ tại đáy lớp thứ 4 :

Vì giếng đào qua các lớp đất đá nghiêng cho nên khi tính toán ta phảinhân với hệ số không cân bằng áp lực (w), ta lấy w = 1,1 Từ đó ta có:

.110.65,293

2 2

4 2

3 3 2 2 4

m T tg

tg h h

p

o o

.20.45,2110.65,293.52

,

2

2

90

2 2

4 2

4 4 3 3 2 2 4

m T tg

tg h h

h p

o o

=

P4’

Pmax

Hình 1.2: Sơ đồ áp lực lên thành giếng đứng

Tỷ lệ: 1:100

I.5.2 Tính chiều dày vỏ chống

Vì vỏ chống giêng có dạng tròn nên ta áp dụng công thức của Lamê:

(1-7)

Trong đó:

R1 - bán kính trong của giếng: R1 = D/2 = 4,5/2 = 2,25 (m)

Rk - độ bền nén tính toán của vật liệu xây vỏ chống Bê tông sử dụngchống giếng có mác 200 nên ta lấy: Rk = Rn = 90 (kG/cm2) = 900 (T/m2)

q - tải trọng tính toán tác dụng theo phơng nằm ngang lên vỏ chốnggiếng, T/m2

q = pmax = 108,5 (T/m2)

Thay số vào công thức (1-7) ta đợc:

để tiện cho thi công và tính toán ta lấy d = 0,35m = 35cm

Chơng ii: tổ chức thi công thân giếng

II.1 Thành phần công việc của chu kỳ đào

Thi công giếng theo sơ đồ phối hợp song song là sơ đồ dùng vỏ chắnlàm kết cấu chống tạm thời vỏ chống tạm thực ra là một ống có chiều cao(18ữ 25)m có đờng kính nhỏ hơn đờng kính giếng là (20 ữ 30)m đợc chếtạo từ thép lá dày ( 8 ữ 10)mm, vỏ đợc treo bởi 4 hoặc 6 sợi cáp vào tời đặttrên mặt đất hoặc trên sàn treo

Theo phơng pháp này thì sàn treo bên trên vỏ chắn ngời ta tiến hànhlắp ván khuôn trợt để đổ bê tông theo chiều từ trên xuống dới còn ở gơnggiếng ngời ta tiếp tục đào bốc đất đá

II.2 Chọn thiết bị thi công

II.2.1 Chọn thiết bị khoan

Để khoan các lỗ khoan tại gơng giếng ta sử dụng loại thiết bị khoanBYKC-2 Mũi khoan dùng loại K2Y có đầu mũi là hợp kim cứng

Các thông số kỹ thuật của máy khoan BYKC-2 Đợc thể hiện qua bảng

1

q R

R R

d

k k

)(33,015,108.2900

900

25,

9 Tốc độ quay của choòng khikhoan (vòng/ph) 130

Stt Chỉ số Đơn vị BY-1u

7 Đờng kính của gầu: Khi đóng

Bảng 2-2: Đặc tính kỹ thuật của máy bốc KC-3 II.2.3 Chọn thùng tròn

Chọn loại thùng tròn BP-2,0 Các đặc tính kỹ thuật cho trong bảng 2- 3

Loại thuốc nổ mà ta chon để thi công giếng là thuốc nổ PM-3151 các

Bảng 2-4 : Thông số kĩ thuật của thuốc nổ PM-3151

Phơng tiện nổ ta sử dụng kíp nổ vi sai EDKZ các đặc tính kỹ thuật nh trongbảng

Bảng 2-5: Đặc tính kỹ thuật kíp nổ vi sai EDKZ

Điệntrở kíp(Ω)

Đờng kínhngoài củakíp(mm)

Chiềudàikíp(mm)

Dòng

điện antoàn(A)

Dòng

điệngây nổ,(A)

Vì giếng đào qua các lớp đất đá khác nhau nên khi tính toán nổ mìn

ta tính cho lớp có chiều dày lớn nhất và có hệ số kiên cố cao nhất đó là lớpbột kết có f = 8 và có chiều dày 110m

thức:

q = 2.q1 fc.v.e1 (kg/m3) (2-1)Trong đó:

q1- chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn, với đất đá có hệ số kiên cố f = 8thì q1 = 0,1.f = 0,1.8 = 0,8 (kg/m3)

v- hệ số sức cản của đá đợc xác định theo công thức khi đào gơng

dt- đờng kính thỏi thuốc, dt=35 mm

Sđ - Diện tích tiết diện bên ngoài khung chống, Sđ = 21,23 m2

 - mật độ thỏi thuốc.Với thuốc nổ PM-3151 thì  = 1250 kg/m3

db -đờng kính thỏi thuốc, db = 0,035 m

=

v

41,123,21

5,6

=

=

v

056,1360

380

380

P e

k d a

S q N

b

d

27,1

2

∆

=

732,1.035,0.1250.5,0

23,21.1,3.27,1

t t n

t N T

l

t d

f tg n ck

.η

′

−

=

Trong đó:

Tck - Thời gian 1 chu kì đào giếng, lấy bằng hai ca Tck= 8 giờ

N - tổng số lỗ mìn trên gơng, N = 73

t’ - thời gian nạp một lỗ mìn, 5 phút = 0,083 giờ

nn - số ngời tham gia nạp mìn, nn = 5

ttg - thời gian thông gió, ttg = 0,5 giờ

tf - thời gian làm các công tác phụ khác, tf = 0,75 giờ

k - số máy khoan làm việc đồng thời, k = 4

Các lỗ này đợc khoan xiên 1 góc 800hớng về tâm và nhóm này nằm giữa

g-ơng giếng là vòng đầu tiên từ tâm ra

+ Nhóm lỗ mìn phá:

Là nhóm kế tiếp nhóm mìn đột phá Khoan thẳng đứng vuông góc mặt

g-ơng Nhóm này gồm hai vòng lỗ mìn bên ngoài vòng đột phá Lấy chiều sâukhoan bằng chiều sâu trung bình lỗ mìn

75,05,05

083,0.738

=+

thỏi thuốc bằng 0,175 m

Lb = lđp - nđp.lth = 2,1 – 7,5.0,175 = 0,8 (m) Với lỗ phá

Lb = lf - nf.lth = 1,9 – 7.0,175 = 0,7 (m) Với lỗ tạo biên

Ta chọn sơ đồ đấu kíp nối tiếp vì sơ đồ này đơn giản Khi đó dòng

điện trong mạch chính bằng cờng độ trong dây kíp

Tức là:

Trong đó:

U _ hiệu điện thế , V

ρ _ Điện trở suất của dây đồng, ρ =17500 Ωm

L _ chiều dài dây dẫn chính, l =250 m

S _ tiết diện ngang dây dẫn, chọn loại có S = 0,75 mm2

Số lỗ trong mỗi vòng: 1 : 2 : 3,5 : 6 : 8

Đờng kính vòng lỗ: (0,2: 0,4 : 0,6 : 0,8 : 0,95)Dg

Trong đó:

Dg _ đờng kính giếng khi đào, Dg = 5,2 m

Vậy số lỗ mìn trong mỗi vòng nh sau:

,0

250.0175,0

650

n R

U i

+

=+

=

=

- Tiến độ gơng sau một chu kỳ đào

Góc nghiêng lỗ (độ ) Chiềudài

nạpbua

Hệsốnạp

Thứ

tự nổHớng tâm Hớng biên

Trớc khi tiến hành khoan các lỗ mìn dùng thớc chuẩn dây dọi xác định tâm

giếng và đánh dấu các lỗ bằng sơn màu sáng hoặc cọc ghim Đa dụng cụ

64

1 3

4

5 2 9 10 11

32 33 16

17 18 19 20

63 62

61 60 59 58 57 56 55 54

50 49 48

47 46

45 44

80°

68°

5200

khoan và ống dẫn khí nén xuống gơng rồi nối ống dẫn với máy khoan qua ổchiếu hơi Máy khoan thả xuống gơng bằng thùng tròn Ngoài ra, phải cóphụ tùng tháo lắp mũi khoan

Thực hiện khoan các lỗ mìn do đội thợ khoan thực hiện Các lỗ mìn biênphải do thợ bậc cao đảm nhận Các lỗ mìn phải đợc khoan đúng nh hộ chiếukhoan lỗ mìn

Trớc khi nạp các thỏi thuốc vào lỗ khoan phải tiến hành thông lỗ khoan, rửasạch bằng khí nén Sau đó nạp dần từng thỏi thuốc Thỏi thuốc đợc chuẩn bịtrên mặt đất, trong “buồng nạp mìn” và phải đợc kiểm tra độ dẫn điện củakíp Thỏi có kíp vận chuyển xuống gơng phải hết sức cẩn thận

Trình tự nạp từng thỏi thuốc một, thỏi có kíp đợc nạp đầu tiên( kích nổngịch) Sau khi nạp thuốc song tiến hành nạp bua mìn, bua mìn làm bằng

đất đồi hoặc đất sét và cát tỷ lệ 1:2

Khi nạp mìn đầu kíp điện soi, kiểm tra lại toàn bộ theo hộ chiếu khoan nổmìn, trục ngời và thiết bị lên độ cao an toàn rồi mới nổ mìn

II.4 Thông gió đa gơng vào trạng thái an toàn

II.4.1 Chọn sơ đồ thông gió

Đào giếng ta áp dụng sơ đồ thông gió đẩy vì sơ đồ này đơn giản, đảmbảo thông gió tốt và kinh tế

II.4.2 Tính toán thông gió và chọn quạt

Tính lợng gió cần thiết cần đa vào giếng theo các điều kiện sau:

+ Lợng không khí cần thiết theo điều kiện nổ mìn:

(m3/s)

Trong đó:

St - Diện tích sử dụng của giếng, St = 15,89 m2

t - thời gian thông gió sau khi nổ mìn, t = 30 phút

A- khối lợng thuốc nổ đồng thời, A = 106,29 kg

H- chiều sâu của giếng cần thông gió, H = 250 m

k- hệ số iakusin kể tới ảnh hởng của nớc làm giảm mức độ tậptrung khí nổ, k = 0,6

p - hệ số tổn thất không khí tính theo công thức:

Trong đó:

kp _ hệ số nối chặt đờng ống, kp = 0,005 (ống cao su)

do _ đờng kính ống gió, do = 0,6 m

L _ chiều dài đờng lò, L = 250 m

ld _ chiều dài một đoạn ống, ld = 10 m

R_ sức cản khí động học của đờng ống

(3-13)

 _ hệ số sức cản khí động học,  = 0,00025 (ống vải cao su)

dq _ đờng kính của quạt, dq = 0,6 m

Thay số vào công thức (3-13) ta đợc:

3 t

2 t

1

.S

.A.H

t

S.13,0

3

d o p

5

5,6

q

d L

22,56

,0

00025,

0.250.5,

=

R

n - số công nhân lớn nhất làm việc đồng thời ở gơng , lấy n =15.

6 - m3/phút- lợng không khí cần thiết để cung cấp cho một côngnhân ở gơng giếng theo quy phạm làm việc

Dựa vào giá trị của Qq = 313 (m3/phút), H = 126,4 (mm cột nớc), ta chọn

đợc loại quạt thông gió khi đào lò là VSO-0.6, đặc tính kĩ thuật của máy nhsau:

250.6,0.005,0.3

6,0.106,29.25030

15,89

13,

10 Chiều rộng mm 1450

Bảng2-7 Đặc tính kĩ thuật của quạt ly tâm VSO-0.6

II.4.3 Đa gơng vào trạng thái an toàn

Sau khi nổ mìn gơng lò đợc thông gió tích cực trong 30 phút Thì tatiến hành đa gơng vào trạng thái an toàn Trớc hết đội trởng cán bộ kỹ thuật

và thợ nổ mìn cùng nhau vào gơng quan sát và đánh giá kết quả nổ mìn,phát hiện và sử lý mìn câm nếu có

Ngoài ra ta phải tiến hành kiểm tra đánh giá tình trạng đất đá ở nóc,hông, gơng lò Các tảng đá om, đá treo, đá mỏi phải đợc chọc xuống hết.Các viên đá trên kết cấu chống phải đợc gạt xuống Các vì chống dần gơng

bị xô đổ do nổ mìn phải đợc kích đẩy trở lại vị trí ban đầu

Chỉ khi hoàn thành các công tác trên gơng lò mới đợc coi là an toàn

cà mới đợc chính thức đa thợ vào làm việc ở gơng lò

II.5 Xúc bốc và vận chuyển đất đá

II.5.1 Năng suất máy bốc

Giếng đào theo sơ đồ nối tiếp và có sử dụng vòng chống tạm nên ta

có công thức tính năng suất xúc bốc thực tế của máy bốc nh sau:

;m3/h

Trong đó:

l _ chiều sâu lỗ mìn, l = 1,9m

 _ hệ số sử dụng lỗ mìn,  = 0,85

h2 _ chiều cao đất đá ở pha 2, h2 = 0,3 m

p1 _ năng suất kỹ thuật máy bốc, p1 = 30 m3/h

1 _ hệ số kể đến năng suất thay đổi ở pha 1,  = 0,8

n1 _ số công nhân tham gia công tác xúc bốc đất đá pha 2, n1 = 4 ời

ng-pn _ năng suất lao động của công nhân, pn = 2,5 (có máy)

2 1

2 1

1

t v k

h l

p n

h p

h l

l P

t n

α

)/(

17

015,0.2.9,0

3,085,0.9,15,2.4

3,08

,0.30

3,085,0.9,1

85,0.9,1

3 h m

=

−+

+

−

=

trục lên mặt đất Máy xúc đợc treo trên tời đặt ở tầng dới cùng của sàn treo.

Định hớng cho thùng trục dùng loại cáp đờng kính 22m, một đầu buộc vàokhung căng đầu kia treo vào tời đặt trên mặt đất

Đất đá trục lên trên mặt đất đổ vào sàn đổ qua máng rót vào ô tô chờhứng tải ở dới máng ôtô đợc chất đầy tải rồi vận chuyển đất đá ra bãi thải

II.6 Chống giếng

Vì giếng thi công theo sơ đồ phối hợp song song nên công tác chốngtạm đợc thực hiện bằng vỏ chắn có chiều dài từ 18m đến 25m chúng đợctreo giữ bằng các cáp thép đợc nối từ mặt đất hoặc từ sàn treo Khi ta đàohết chiều dài của vỏ chắn thì sàn treo bên trên bắt đầu lắp cốp pha trợt đổ bêtông cho vỏ giếng theo chiều từ trên xuống dới và ở gơng bên dới vẫn tiếptục đào bốc đất đá

T _ số giờ trong một ngày, T = 24 giờ

t _ thời gian làm việc của máy bơm trong một ngày, t = 20 giờ

q _ lu lợng nớc chảy vào giếng, q = 8,17 m3/h

Thay số vào ta đợc:

P1 = 8,17.24/20 = 9,804 (m3/h)

Năng suất của máy bơm sau khi kéo máy lên trong quá trình nổ mìn:

Trong đó:

k1 _ hệ số dòng nớc chảy vào giếng không đều, k1 = 1,3

t1 _ thời gian kéo máy bơm lên và nổ mìn, t1 = 0,25 h

t2 và t3 _ thời gian thông gió, thả máy bơm xuống và bơm nớc đọng ởgơng giếng, t2 = t3 = 0,5 h

Q _ lợng nớc trong lỗ hổng của đất đá

3

3 2 1 1 2

5,0

5,05,025,017,8.3,

η

γ.102.3600

1,

=

b _ hiệu suất của máy bơm, b = 0,6

Thay số vào ta đợc:

II.8.Đặt cốt giếng

công tác đặt cốt giếng bao gồm các công tác nh đào hốc xà, đặt xà, treo

đ-ờng định hớng, lắp đđ-ờng ống dẫn,

Chọn sơ đồ đặt cốt giếng nối tiếp cho từng tầng khai thác Theo sơ

đồ này việc đặt xà từ trên xuống dới bằng giá treo bốn tầng còn việc đặt ờng định hớng từ dới lên bằng giá treo Cả hai công việc đặt xà và đặt đờng

đ-định hớng đều tiến hành nối tiếp cho đến hết chiều sâu tầng khai thác

Khối lợng công tác đặt xà và ngăn thang cho trong bảng sau:

)(5,136

,0.102.3600

1100.250.804,9.1,1

kw

Để thắp sáng cho gơng giếng dùng loai đèn pha loại ánh sáng 600.còn dọc theo chiều sâu giếng cứ 12m ta lại lắp một ngọn điện 100 W

II.9.2 Thông tin liên lạc

Để liên lạc giữa gơng giếng với sàn treo và mặt đất dùng bóng điệnmàu và hệ thống bộ đàm để liên lạc giúp cho hoạt động của giếng là liêntục và an toàn

II.9.3 Thang cấp cứu

Khi đào giếng ta dùng loại thang di động đợc treo bằng tời có tốc độtrục vào khoảng 0,5 m/s

Thang gồm 20 bậc nối với nhau bằng ba ống chịu tải cách nhau 0,6

m Mỗi bậc rộng 0,3 m có ghế ngồi cho một ngời, hai móc vịn và ba thanhbảo hiểm Khoảng cách giữa các bậc 0,9 m bậc trên có bảo hiểm Chiều dàithang 20 bậc là 19 m

II.10 Tổ chức chu kỳ công tác

Đào giếng theo sơ đồ nối tiếp và đặt cốt sau khi đào chống tạm thời

và cố định theo sơ đồ nối tiếp cả chiều sâu của giếng Nh vậy ta phải lập 3biểu đồ tổ chức chu kỳ công tác trong đó bao gồm:

- Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào và chống tạm

- Biểu đồ tổ chức chu kỳ chống cố định

- Biểu đồ tổ chức chu kỳ đặt cốt giếng

II.10.1 Khối lợng các công việc trong một chu kỳ nó gồm các công việc sau:

II.10.2 Tổ chức chu kỳ chống cố định

 Khối lợng công việccủa chu kỳ đào chống cố định gồm có:

- Đa ngời lên xuống

- Di chuyển sàn treo

- Di chuyển vỏ chắn

- Tháo, di chuyển cốp pha trợt

- Đổ bê tông

Xác định số ngời ca cần thiết để hoàn thành từng công việc

Việc đổ bê tông cố định cho vỏ giếng đợc thi công theo sơ đồ phốihợp song song nên đợc thi công cùng với quá trình thi công xúc bốc của g-