Đồ án thiết kế giếng đứng

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: St t đất đáTên lớp Dungtrọng,  T/m3 Hệ sốkiên cốf Chiềudày lớpm Gócnghiên

Chơng i: thiết kế kỹ thuậtI.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:

St

t đất đáTên lớp

Dungtrọng,

 (T/m3)

Hệ sốkiên cố(f)

Chiềudày lớp(m)

Gócnghiêngcủa lớp(độ)

I.2 Cấu tạo giếng

I.2.1 Cấu tạo cổ giếng

Đây là giếng chính trục tải khoáng sản cho nên cổgiếng có máng cáp tải trọng tác dụng lên cổ giếng lớn nên

ta chọn loại cổ giếng dạng Vành- bậc

Chiều dày lớp đất phủ là 15 m cho nên chiều cao cổgiếng là Lc = 15 (m) để vành đế đỡ cổ giếng đặt trênlớp 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 nốivới đờng lò bằng bằng hệ thống hầm định lợng chất tải Tạichỗ tiếp giao có bộ cánh cổng chất tải tự động

I.2.3 Đáy giếng

Đáy giếng nằm thấp hơn mức khai thác cuối cùng Đáygiếng là nơi thu hồi hàng rơi vãi nên tại đây có cơ cấu thuhồi hàng rơi, thu nớc, bố trí cuộn 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 45năm cho nên vật liệu chống giếng là bê tông hoặc bê tôngcốt 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 phơngtiện vận tải ở đây là thùng Skíp

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

k - định mức ngời cần để khai thác 1000 tấn than là

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

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

(1- 4)

Trong đó:

N

k A

22500300

5,7.900000

)/(5,1

max m s v

vmax - vËn tèc tèi ®a cña thïng trôc tÝnh theo c«ngthøc:

3 - sè ca lµm viÖc trong 1 ngµy

t - thêi gian trôc ngêi trong c¶ 3 ca t = 1,5h ⇒ sè lÇn trôc lµ

8,0

)/(4,85,1

65,12

s m

)(7520

ck g

T

4875

.3

22500

=

t A

Bài tập lớn xây dựng Giếng Đứng Bộ môn xây dựng Ngầm & Mỏ

ng-đờng kính cáp

 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

cơ cấu tr Ư ợ t của thù ng cũi

1476 1900

1520

R 2234

150

147 250

I.4.3 Kiểm tra lại theo điều kiện thông gió

Tốc độ gió trong giếng đợc tính theo công thức:

60

1à

=

)/(7,59,15.8,0.60

15,1.25,1.3000

s m

đá mà giếng đào qua để xác định lớp đá bị phá huỷtheo công thức:

Trong đó:

 - 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 ()

Ta lại có lớp đất phủ có Rn = 3 (kG/cm2) = 30 (T/m2) Ta thấy

t < Rn vậy lớp đất phủ vẫn đủ chịu lực

+ Xét lớp 3 là bột kết có  = 0,45

⇒

⇒

Ta lại có lớp bột kết có Rn = 15 (kG/cm2) = 150 (T/m2) Tathấy t > Rn vậy lớp bột kết bị phá huỷ

−

=

1

19,016,01

16,0

σ

786,044,01

44,0

.52,2.786,0

σ

)/(9,476110

.65,2.818,0

σ

818,045,01

45,0

=

=

λ

⇒

Ta lại có lớp than có Rn = 1,2 (kG/cm2) = 12 (T/m2) Ta thấy t

> Rn vậy lớp than bị phá huỷ

 Tính áp lực

+ Tính cho lớp thứ hai

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 = 80o 32

328090

.93.52,22

90

p

o o

528290

.93.52,22

90

p

o o

.110.65,293

2 2

2 3

m T tg

tg h h p

o o

Cờng độ tại đáy lớp thứ 4 :

Vì giếng đào qua các lớp đất đá nghiêng cho nên khitính toán ta phải nhân 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

=

(1-7)

1

q R

R R

d

k k

)(33,015,108.2900

900

25,

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 chắn làm kết cấu chống tạm thời vỏ chống tạmthực ra là một ống có chiều cao (18ữ 25)m có đờng kínhnhỏ hơn đờng kính giếng là (20 ữ 30)m đợc chế tạo từthép lá dày ( 8 ữ 10)mm, vỏ đợc treo bởi 4 hoặc 6 sợi cápvào tời đặt trên mặt đất hoặc trên sàn treo

Theo phơng pháp này thì sàn treo bên trên vỏ chắnngời ta tiến hành lắp ván khuôn trợt để đổ bê tông theochiều từ trên xuống dới còn ở gơng giếng 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 loạithiết bị khoan BYKC-2 Mũi khoan dùng loại K2Y có đầu mũi

ép(kN)Khi hơi ép: 5 at

6 at

7 at

56,057,1

5 Số máy khoan làm việcđồng thời 4

8 choòng khoan (Nm)Môn men quay của 250

9 Tốc độ quay của choòngkhi khoan (vòng/ph) 130

14 Lợng tiêu thụ hơi ép(m3/ph) 3036

15 Số ngời phục vụ thiết bị

16 kích thớc khi vận chuyển:chiều cao (m)

đờng kính (m)

51,6

4 Công suất của van hơi ép với ápsuất 5at kJ 23,7

5 áp lực mở cánh gầu bằng van hơi

6 Năng suất trung bình khi bốc đấtđá rời m3/h 15

7 Đờng kính của gầu: Khi đóng

6860

Bảng 2-2: Đặc tính kỹ thuật của máy bốc KC-3

7 Đờng kính của quai thùng mm 70

Bảng 2-3: Đặc tính kỹ thuật thùng tròn

II.3 Khoan nổ mìn

II.3.1 Phơng tiện nổ, thuốc nổ và phơng pháp nổ

Loại thuốc nổ mà ta chon để thi công giếng là thuốc

nổ(ms)

Điệntrởkíp(Ω)

Đờngkínhngoàicủakíp(mm)

Chiềudàikíp(mm)

Dòng

điệnantoàn(A)

Dòng

điệngâynổ,(A)

q1- chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn, với đất đá có hệ

số kiên cố f = 8 thì q1 = 0,1.f = 0,1.8 = 0,8 (kg/m3)

fc- hệ số cấu trúc của đá trong gơng lò, fc = 1,3 v- hệ số sức cản của đá đợc xác định theo côngthức khi đào gơng có một mặt tự do:

=

v

41,123,21

5,6

=

=

v

056,1360

380

380

P e

Thay số vào công thức (2-1) ta đợc:

q = 2.0,8 1,3.1,41.1,056 = 3,1 (kg/m3)

dk= db + (48) = 35 + 7 = 42 (mm)Trong đó:

dt- đờng kính thỏi thuốc, dt=35 mm

Số lợng lỗ mìn trên gơng đợc tính theo công thức:

Chiều sâu lỗ mìn đợc xác định nh sau:

(2-4)Trong đó:

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

′

−

=

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

75,05,05

083,0.738

=+

Lợng thuốc nạp trong mỗi loại lỗ khoan:

Nhóm đột phá: qđp = 1,1.qtb = 1,1.1,45 = 1,6 (kg)Nhóm phá: qp = qtb = 1,45 (kg)

Nhóm biên: qb = 0,9.qtb = 0,9.1,45 = 1,3 (kg)

Số lợng thỏi thuốc nạp trong mỗi loại lỗ khoan (khi trọnglợng mỗi gói thuốc G = 0,208 kg):

Nhóm đột phá: nđp = qđp/G = 1,6/0,208 = 7,5 (thỏi)Nhóm phá: np = qp/G = 1,45/0,208 = 7 (thỏi)Nhóm biên: nb = qb/G = 1,3/0,208 = 6 (thỏi)

Kiểm tra lại chiều dài lỗ khoan dùng cho nạp bua.Với chiềudài của một 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

Lb = lb- nf.lth = 1,92 - 6.0,175 = 0,9 (m)

Ta thấy chiều dài nạp bua của tất cả các lỗ khoan đềuthoả mãn điều kiện: chiều dài nạp bua không nhỏ hơn 1/3chiều sâu của lỗ mìn Do đó các lỗ mìn đảm bảo antoàn khi nổ

Ta chọn sơ đồ đấu kíp nối tiếp vì sơ đồ này đơngiản Khi đó dòng điện trong mạch chính bằng cờng độtrong 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

n _ số kíp nổ, lấy bằng số lỗ mìn, n = 63 kíp

r _điện trở của một kíp, r = 3 Ω

)(8,575

,0

250.0175,0

650

n R

U i

+

=+

=

=

Vậy I = 3,3A > 1A(dòng diện đảm bảo nổ )→Thoả mãn quyphạm an toàn về dòng điện khởi nổ.

Vì mặt cắt ngang của giếng là hình tròn cho nên ta

bố trí các lỗ mìn ở trên gơng theo các vòng tròn đồngtâm, số vòng lỗ và số lỗ trong một vòng theo tỷ lệ nh sau:

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:

1 lç(kg)

Gãc nghiªng lç

u dµin¹pbua

HÖsèn¹p

Thøtùnæ

Híngt©m

Híngbiªn

1 3

4

5 2 9 10 11

32 33 16

17 18 19 20

63 62

61 60 59 58 57 56 55

50 49 48

47 46

45 44

80°

68°

5200

Thực hiện khoan các lỗ mìn do đội thợ khoan thực hiện.Các lỗ mìn biên phải do thợ bậc cao đảm nhận Các lỗ mìnphải đợc khoan đúng nh hộ chiếu khoan lỗ mìn.

Trớc khi nạp các thỏi thuốc vào lỗ khoan phải tiến hànhthông lỗ khoan, rửa sạch bằng khí nén Sau đó nạp dầntừng thỏi thuốc Thỏi thuốc đợc chuẩn bị trên mặt đất,trong “buồng nạp mìn” và phải đợc kiểm tra độ dẫn điệncủa kíp Thỏi có kíp vận chuyển xuống gơng phải hết sứccẩn thận

Trình tự nạp từng thỏi thuốc một, thỏi có kíp đợc nạp đầutiên( kích nổ ngịch) Sau khi nạp thuốc song tiến hành nạpbua mìn, bua mìn làm bằng đất đồi hoặc đất sét vàcát tỷ lệ 1:2

Khi nạp mìn đầu kíp điện soi, kiểm tra lại toàn bộ theo

hộ chiếu khoan nổ mìn, 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

Đào giếng ta áp dụng sơ đồ thông gió đẩy vì sơ đồnày đơn giản, đảm bảo 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 điềukiện sau:

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

3 t

2 t

1

.S

.A.H

t

S.13,0

P k

(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 giảmmức độ tập trung 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 vảicao su)

dq _ đờng kính của quạt, dq = 0,6 m

3

d o p

5

5,6

q

d L

22,56

,0

00025,

0.250.5,

=

R

12,1122,5.10

250.6,0.005,0.3

6,0.106,29.25030

15,89

13,

Dựa vào giá trị của Qq = 313 (m3/phút), H = 126,4 (mmcột nớc), ta chọn đợc loại quạt thông gió khi đào lò là VSO-0.6, đặc tính kĩ thuật của máy nh sau:

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 ta tiến hành đa gơng vào trạng thái an toàn.Trớc hết đội trởng cán bộ kỹ thuật và thợ nổ mìn cùng nhauvào 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 tìnhtrạng đất đá ở nóc, hông, gơng lò Các tảng đá om, đátreo, đá mỏi phải đợc chọc xuống hết Các viên đá trên kếtcấu chống phải đợc gạt xuống Các vì chống dần gơng bịxô 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 đợccoi là an toàn cà mới đợc chính thức đa thợ vào làm việc ởgơng 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 vòngchống tạm nên ta có công thức tính năng suất xúc bốc thực

tế của máy bốc nh sau:

;m3/h

2 1

2 1

1

t v k

h l

p n

h p

h l

l P

t n

α

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 đápha 2, n1 = 4 ngời

pn _ năng suất lao động của công nhân, pn = 2,5 (cómáy)

II.5.2 Vận chuyển đất đá

Đất đá đợc máy bốc xúc vào thùng tròn và đợc máytruch cố định trục lên mặt đất Máy xúc đợc treo trên tời

đặt ở tầng dới cùng của sàn treo Định hớng cho thùng trụcdùng loại cáp đờng kính 22m, một đầu buộc vào khungcăng đầu kia treo vào tời đặt trên mặt đất

Đất đá trục lên trên mặt đất đổ vào sàn đổ quamáng rót vào ô tô chờ hứng 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 nêncông tác chống tạm đợc thực hiện bằng vỏ chắn có chiềudài từ 18m đến 25m chúng đợc treo giữ bằng các cáp thép

đợc nối từ mặt đất hoặc từ sàn treo Khi ta đào hết chiềudài của vỏ chắn thì sàn treo bên trên bắt đầu lắp cốppha trợt đổ bê tông cho vỏ giếng theo chiều từ trên xuốngdới và ở gơng bên dới vẫn tiếp tục đào bốc đất đá

)/(

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

=

−+

+

−

=

T _ số giờ trong một ngày, T = 24 giờ

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

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 vàbơm nớc đọng ở gơng 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,

1

P

)(5,136

,0.102.3600

1100.250.804,9.1,1

kw

b

H P N

η

γ

.102.3600

1,

=

II.8.Đặt cốt giếng

công tác đặt cốt giếng bao gồm các công tác nh đào hốc

xà, đặt xà, treo đờng định hớng, lắp đờng ống dẫn,

Chọn sơ đồ đặt cốt giếng nối tiếp cho từng tầngkhai thác Theo sơ đồ này việc đặt xà từ trên xuống dớibằng giá treo bốn tầng còn việc đặt đờng định hớng từ d-

ới lên bằng giá treo Cả hai công việc đặt xà và đặt đờng

định hớng đều tiến hành nối tiếp cho đến hết chiều sâutầng khai thác

đào hốc, kích thớc đảm bảo cho xà vào dễ dàng, chiềusâu hốc xà là 35ữ40 cm

* Đặt xà:

Kiểm tra của vị trí hốc xà theo thiết kế, đầu tiên tathả và đặt xà biên của đờng định hớng, đặt xà cho ngăn

đào thêm ở tầng khai thác trên và dây ống Kiểm tra vị trí

xà bằng dây dọi, thớc thăng bằng , thớc chuẩn ngang, thớcchuẩn đứng Sau đó chèn chặt xà vào hốc xà bằng vữa bêtông đông cứng nhanh với mác cao hơn 200

* Treo đờng định hớng:

Ngời ta thả vào giếng đồng thời vài thanh ray bằng cáptrục và thiết bị móc đặc biệt, đầu dới của thanh ray cólắp ống trụ

Các đờng định hớng tới mức cần gá vào xà thì chuyểnchung từ móc treo dây cáp trục sang móc dây cáp cần trucquay trong giá treo Đặt đờng định hớng vào vị trí cầntreo Kiểm tra bằng dây dọi và thớc chuẩn

* Dựng ngăn đào thêm:

Dựng đồng thời với việc đặt xà và treo đờng định ớng nhờ sàn treo và giá treo

h-* Lắp đờng ống dẫn:

Lắp sau khi đã đặt xà và treo đờng định hớng Sau

đó kiểm tra chất lợng đờng ống

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

Stt Loại xà

Chiều dàimột xà(m)

Số lợngxà

Để thắp sáng cho gơng giếng dùng loai đèn pha loại

ánh sáng 600 còn dọc theo chiều sâu giếng cứ 12m ta lạilắp một ngọn điện 100 W

II.9.2 Thông tin liên lạc

Để liên lạc giữa gơng giếng với sàn treo và mặt đấtdùng bóng điện màu và hệ thống bộ đàm để liên lạc giúpcho hoạt động của giếng là liên tục và an toàn

II.9.3 Thang cấp cứu

Khi đào giếng ta dùng loại thang di động đợc treobằng tời có tốc độ trục vào khoảng 0,5 m/s