ĐỒ án thiết kế đường lò

STT TÊN HÌNH VẼ TRANG4 Mặt cắt địa chất đoạn giếng nghiêng chính lựa chọn thiết kế 18 7 Mặt cắt ngang giếng với đầy đủ kích thước 30 10 Sơ đồ tính toán áp lực đất đá tác dụng lên công tr

PHẦN I KHÁI QUÁT CHUNG 2

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ DỰ ÁN MỎ SUỐI LẠI THUỘC CÔNG TY THAN HÒN GAI 2

1.1 Điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế xã hội 2

1.1.1 Vị trí địa lý 2

1.1.2 Đặc điểm địa hình 4

1.1.3 Đặc điểm khí hậu 4

1.1.4 Đặc điểm giao thông 4

1.2 Đặc điểm địa chất khu vực mỏ 4

1.2.1 Đặc điểm địa chất công trình 4

1.2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 6

1.3 Trữ lượng than địa chất 9

1.3.1 Tài liệu sử dụng lập dự án 9

1.3.2 Chỉ tiêu và phương pháp tính trữ lượng 9

1.3.3 Ranh giới và đối tượng tính trữ lượng, tài nguyên 9

1.3.4 Kết quả tính trữ lượng, tài nguyên 10

1.4 Công suất khai thác, tuổi thọ mỏ 10

1.4.1 Công suất khai thác thiết kế 10

1.4.2 Tuổi thọ mỏ 11

1.5 Sơ đồ quy hoạch cấu tạo hệ thống khu mỏ 11

1.5.1 Phương án khai thông 11

1.5.2 Phương án thoát nước cho mỏ 12

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH MỎ THAN SUỐI LẠI 13

2.1.1 Công dụng của giếng nghiêng chính 13

2.1.2 Vị trí 13

2.2 Sơ đồ quy hoạch cấu tạo hệ thống giếng chính 13

2.3 Các điều kiện về xây dựng khu vực giếng chính 15

PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHO GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH 19

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH 19

1.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế quy hoạch tuyến giếng nghiêng chính 19

1.2 Thiết kế quy hoạch giếng nghiêng chính theo mặt cắt dọc 19

1.3 Thiết kế quy hoạch giếng nghiêng chính trên bình đồ 21

1.4 Thiết kế quy hoạch cấu tạo những đoạn công trình ngầm đặc trưng 21

1.5 Lựa chọn thiết bị vận tải và tính toán sơ bộ vận tải trong giếng 21

1.5.1 Lựa chọn thiết bị vận tải 21

1.5.2 Tính toán sơ bộ vận tải trong giếng 22

1.6 Xác định kích thước tiết diện ngang của giếng 25

1.6.1 Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang của giếng 25

1.6.2 Xác định kích thước ngang của giếng 26

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ LỰA CHỌN VẬT LIỆU, TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỐNG TẠM VÀ CHỐNG CỐ ĐỊNH CHO GIẾNG 31

2.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế vật liệu, kết cấu chống giữ cho giếng chính .31

2.2 Lựa chọn vật liệu, kết cấu chống giữ cho công trình 31

2.3 Tính toán kích thước khai đào giếng nghiêng chính 32

2.4 Tính toán áp lực tác dụng lên công trình 34

2.4.1 Tính toán áp lực nóc 35

2.4.3 Tính toán nội lực tác dụng lên khung chống 38

2.4.4 Tính toán tấm chèn 47

PHẦN III THIẾT KẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM 51

CHƯƠNG 1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CHO ĐOẠN GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH 51

1.1 Những yêu cầu cơ bản về công tác lựa chọn sơ đồ thi công 51

1.2 Mô tả khái quát một số sơ đồ thi công khả thi cho đoạn giếng 51

1.2.1 Sơ đồ thi công nối tiếp 51

1.2.2 Sơ đồ thi công song song 52

1.2.3 Sơ đồ thi công phối hợp 52

1.3 So sánh lựa chọn sơ đồ thi công hợp lý 53

1.4 Lựa chọn sơ đồ đào 53

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÀO PHÁ ĐẤT ĐÁ 55

2.1 Lựa chọn phương pháp đào phá đất đá tại gương 55

2.2 Lựa chọn thiết bị khoan lỗ mìn 55

2.2.1 Lựa chọn máy khoan 55

2.3 Thuốc nổ và phương tiện nổ 56

2.3.1 Thuốc nổ 56

2.3.2 Phương tiện nổ 56

2.4 Các thông số khoan nổ mìn 57

2.4.1 Chỉ tiêu thuốc nổ 57

2.4.2 Đường kính lỗ khoan 59

2.4.3 Số lỗ mìn trên gương 59

2.4.4 Chiều sâu lỗ mìn 62

2.4.6 Bố trí các lỗ mìn trên gương 68

2.4.7 Sơ đồ đấu kíp 69

2.4.8 Thiết kế phân bố lỗ mìn trên gương 69

2.5 Công tác nạp và nổ mìn 70

2.5.1 Tổ chức công tác khoan và nạp mìn 70

2.5.2 Biện pháp an toàn 70

2.6 Hộ chiếu khoan nổ mìn 71

CHƯƠNG 3 CÔNG TÁC THÔNG GIÓ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH 73

3.1 Các yêu cầu thông gió 73

3.2 So sánh, lựa chọn sơ đồ thông gió hợp lý 73

3.2.1 Sơ đồ thông gió đẩy 73

3.2.2 Sơ đồ thông gió hút 73

3.2.3 Sơ đồ thông gió hỗn hợp 74

3.3 Tính toán các thông số thông gió 74

3.3.1 Tính toán lưu lượng gió cần thiết 74

3.4 Tính toán năng suất và hạ áp quạt 77

3.4.1 Tính toán năng suất quạt 77

3.4.2 Tính toán hạ áp quạt 78

3.4.3 Công suất động cơ 78

3.5 Lựa chọn ống gió và tổ chức thông gió 79

3.5.1 Lựa chọn ống gió và bố trí ống gió 79

3.5.2 Tổ chức thông gió 79

CHƯƠNG 4 XÚC BỐC ĐẤT ĐÁ SAU KHI KHOAN NỔ MÌN 81

4.2 Lựa chọn trang thiết bị xúc bốc đất đá hợp lý 81

4.3 Tính toán các thông số xúc bốc và năng suất xúc bốc của thiết bị 82

4.3.1 Tính toán lượng đất đá cần phải xúc trong một chu kỳ 82

4.3.2 Tính toán số lượng goòng 83

4.3.3 Kiểm tra khả năng kéo của tời trục 83

4.3.4 Tính toán chọn máy trục 85

4.4 Thiết kế tổ chức xúc bốc đất đá 87

CHƯƠNG 5 VẬN CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG 88

5.1 So sánh lựa chọn phương án vận tải đá tại gương 88

5.2 Lựa chọn trang thiết bị vận tải 88

5.3 Công tác trao đổi goòng và thiết bị vận tải 89

CHƯƠNG 6 CHỐNG TẠM THỜI VÀ CHỐNG SƠ BỘ KHU VỰC GẦN GƯƠNG THI CÔNG 90

6.1 Mục đích, ý nghĩa và các yêu cầu cơ bản của công tác chống tạm và chống sơ bộ khu vực gần gương thi công 90

6.2 So sánh lựa chọn phương án chống tạm thời cho công trình 90

6.3 Thiết kế, thi công kết cấu chống tạm 90

CHƯƠNG 7 CHỐNG CỐ ĐỊNH CHO CÔNG TRÌNH 92

7.1 Mục đích, ý nghĩa và các yêu cầu cơ bản của công tác chống cố định 92

7.2 So sánh, lựa chọn trang thiết bị chống cố định 92

7.3 Thiết kế tổ chức công tác chống cố định 92

CHƯƠNG 8 CÁC CÔNG TÁC PHỤ TRONG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG ĐOẠN THÂN GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH 95

8.1 Những yêu cầu về công tác phụ trợ trong quá trình thi công giếng 95

8.1.2 Công tác lắp đặt đường xe tạm và cố định 95

8.1.3 Công tác chiếu sáng, thông tin liên lạc 96

8.1.4 Công tác trắc đạc 96

8.1.5 Công tác an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi trường 97

PHẦN IV KINH TẾ VÀ TỔ CHỨC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 98

CHƯƠNG 1 TỔ CHỨC CÔNG TÁC XÂY DỰNG CHO CÔNG TRÌNH 98

1.1 Các yêu cầu về tổ chức xây dựng giếng chính 98

1.2 So sánh, lựa chọn biểu đồ tổ chức chu kỳ 98

1.2.1 Lựa chọn biểu đồ tổ chức chu kỳ hợp lý 98

1.3 Lập biểu đồ tổ chức chu kỳ 99

1.3.1 Xác định khối lượng các công việc 99

1.3.2 Số người – ca cần thiết để hoàn thành từng công việc 99

1.3.3 Thời gian hoàn thành từng công việc trong một chu kỳ 101

1.3.4 Biểu đồ tổ chức chu kỳ 103

CHƯƠNG 2 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT 105

2.1 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản, giá thành xây dựng đoạn giếng .105

2.1.1 Tốc độ thi công 105

2.1.2 Năng suất của đội thợ 106

2.2 Giá thành xây dựng công trình 106 KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

STT TÊN BẢNG BIỂU TRANG

7 Tính chất cơ lý đất đá dọc tuyến xây dựng giếng 16

11 Đặc tính kỹ thuật của tà vẹt bê tông cốt thép 25

15 Đặc tính kỹ thuật của máy khoan P63 - B 56

17 Đặc tính kỹ thuật của máy kích nổ KVP – 1/100M 57

20 Đặc tính kỹ thuật của máy cào đá P – 60B 82

22 Thông số kỹ thuật của máy trục JK – 2,5/20A 86

23 Thông số kỹ thuật của cầu băng chuyền – chuyền tải PLL – 1 89

26 Chi phí đào chống cố định cho 1 m chiều dài công trình 108

27 Tổng dự toán giá trị 1 m chiều dài công trình 108

STT TÊN HÌNH VẼ TRANG

4 Mặt cắt địa chất đoạn giếng nghiêng chính lựa chọn thiết kế 18

7 Mặt cắt ngang giếng với đầy đủ kích thước 30

10 Sơ đồ tính toán áp lực đất đá tác dụng lên công trình ngầm 35

11 Sơ đồ tính toán nội lực xuất hiện trong khung chống 38

13 Mặt cắt khung chống thép linh hoạt về kích thước chế tạo từ

21 Sơ đồ tổ hợp tải trọng tác dụng lên tấm chèn 47

MỞ ĐẦU

Ngày nay, với nhiều quốc gia trên thế giới khoáng sản là nguồn đem lại nguồn lợi vô cùng to lớn và đóng vai trò chính trong nền kinh tế quốc dân Với nhiều điều kiện thiên nhiên ưu đãi, Việt Nam là quốc gia có nguồn khoáng sản dồi dào và phong phú Nguồn lợi của khoáng sản đem lại là vô cùng to lớn Chính vì thế mà việc khai thác khoáng sản luôn được Đảng và Nhà nước hết sức quan tâm

Ở Việt Nam, trải qua nhiều thập kỷ khai thác, trữ lượng khoáng sản bề mặtđang giảm dần, đòi hỏi chúng ta phải mở rộng phương thức khai thác xuống sâu trong lòng đất Như vậy, việc xây dựng các công trình phục vụ cho việc mở vỉa, tiếp cận vỉa ở sâu trong lòng đất là vấn đề hết sức quan trọng

Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn trên, kết hợp với những kiến thức đãđược trang bị sau một thời gian học tập tại trường Đại học Mỏ - Địa chất, chuyênngành Xây dựng công trình ngầm và mỏ, em đã được Bộ môn Xây dựng CTN &

Mỏ và GS.TS Võ Trọng Hùng giao thực hiện đề tài:“ Thiết kế, thi công thân giếng nghiêng chính đoạn từ mức -30 đến mức -150 mỏ than Suối Lại – Công ty than Hòn Gai”.

Với sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Xây dựng CTN & Mỏ, các anh chị kỹ sư thuộc công ty CPTVĐT Mỏ và Công nghiệp và đặc biệt là sự giúp đỡ của GS.TS Võ Trọng Hùng em đã hoàn thành đề tài

Tuy nhiên, với lượng kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm làm việc thực tế chưa có nhiều nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô giáo, cùng toàn thể bạn bè đồng nghiệp

để bản đồ án được hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 06 tháng 06 Năm 2015

Sinh viên

Đỗ Quang Vinh

PHẦN I KHÁI QUÁT CHUNG CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ DỰ ÁN MỎ SUỐI LẠI THUỘC

CÔNG TY THAN HÒN GAI 1.1 Điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế xã hội

1.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực lập dự án khai thác hầm lò phần mở rộng thuộc mỏ Suối Lại nằm trên địa phận phường Hà Khánh thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh Cách trung tâm thành phố Hạ Long 8 km về phía Đông Bắc, có ranh giới địa

lý như sau:

+ Phía Bắc là đứt gẫy FK,

+ Phía Nam giáp khu mỏ Hà Lầm,

+ Phía Tây giáp khu mỏ Cái Đá (một mỏ đang khai thác cùng khoáng sàng Suối Lại),

+ Phía Đông giáp khu Bắc Bàng Danh (một mỏ đang khai thác thuộc khoáng sàng Suối Lại)

Vị trí mốc ranh giới và tổ chức khai thác theo các điểm mốc toạ độ nêu trong bảng 1.1 (theo hệ toạ độ VN 2000)

Hình 1.1 Bản đồ ranh giới vị trí mỏ Suối Lại

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Khu vực lập dự án mỏ Suối Lại nói chung thuộc loại địa hình núi thấp đếntrung bình, phần trung tâm cao hơn cả, có đỉnh cao nhất là 230m và thấp dần theohướng Bắc Nam

1.1.3 Đặc điểm khí hậu

Khu vực lập dự án mỏ than Suối Lại nằm phía Đông Bắc Việt Nam nên khí hậu mang đặc trưng chung của vùng thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình trong năm từ 20  26oC, có ngày nhiệt độ đến 38oC

1.1.4 Đặc điểm giao thông

Điều kiện giao thông rất thuận lợi cả về giao thông đường thuỷ và đường bộ:

- Đường bộ: Phía Tây có tuyến đường tỉnh lộ 337 từ thành phố Hạ Long đi qua Cầu Bang, Hoành Bồ…Phía Nam có hệ thống đường ôtô, đường dân sinh đi lại các khu khai thác

- Đường thủy: Có sông Diễn Vọng (sông Cửa Lục), cảng Quốc tế nước sâu Cái Lân thuận lợi cho tầu, Xà lan lưu thông

1.2 Đặc điểm địa chất khu vực mỏ

1.2.1 Đặc điểm địa chất công trình

a Đất đá trầm tích Đệ Tứ và tầng đá thải:

- Đất đá Đệ Tứ: đa phần diện tích đã được phủ bởi tầng đá thải, chỉ còn một phần nhỏ diện tích ở phía bắc khu mỏ, thành phần chủ yếu là cát, sạn, sỏi lẫnsét, mức độ liên kết yếu, chúng chịu tác động mạnh mẽ của các hoạt động xâm thực bào mòn do dòng mặt, dòng chảy tạm thời về mùa mưa gây nên

- Tầng đá thải: Có chiều dày trung bình 3  10 m, cá biệt có chỗ đến 43,10

m (LK, BB26), thành phần gồm các tảng, hòn đá cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết

và sét kết kích thước không đồng đều, sắp xếp rất hỗn độn Đây là sản phẩm do

quá trình đổ thải trong quá trình khai thác lộ thiên từ năm 1982 đến nay của Xí nghiệp 917 và các Xí nghiệp khác, tầng này chưa ổn định, có nhiều hang hốc nhỏ, chính vì vậy khi xây dựng các công trình trên mặt mỏ cần chú ý.

b Đất đá trong tầng chứa than (T3 n-r hg2)

Đất đá của tầng chứa than gồm: Cát kết, bột kết, sét kết, sạn kết, sét than

và các vỉa than, chúng nằm xen kẽ nhau Đặc điểm tính chất cơ lý như sau:

Cuội kết và sạn kết: Thành phần chủ yếu là các hạt thạch anh, được gắn kết bằng xi măng silic rất bền vững, có chỉ tiêu cơ lý như sau:

Bảng 1.2 Chỉ tiêu cơ lý đá cuội kết và sạn kết

Dungtrọng(g/cm3)

Tỷtrọng(g/cm3)

Lực dínhkết(KG/cm2)

Góc nội

ma sát(độ)

Dungtrọng(g/cm3)

Tỷtrọng(g/cm3)

Lực dính kết(KG/cm2)

Góc nội

ma sát(độ)

- Bột kết: Màu xám tro, xám đen, thành phần chủ yếu là các khoáng vật

sét và các hạt thạch anh hạt mịn, được gắn kết bằng keo silíc rắn chắc Cấu tạo phân lớp dày, đôi nơi dạng khối đặc xít, thường nằm gần vách trụ các vỉa than Kết quả phân tích các chỉ tiêu cơ lý phản ảnh như sau:

Bảng 1.4 Chỉ tiêu cơ lý đá bột kết

Tỷtrọng(g/cm3)

Lực dính kết(KG/cm2)

Góc nội

ma sát(độ)

Dungtrọng(g/cm3)

Tỷtrọng(g/cm3)

Lực dính kết(KG/cm2)

Góc nội

ma sát (độ)

1.2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn

a Những nét chính về địa chất thủy văn

Khu mỏ suối lại có điều kiện ĐCTV rất phức tạp, các hệ thống nước mặt rất phong phú Phần phía Bắc và Tây bắc khu Suối Lại là sông Diễn Vọng và được nối với vịnh Cuốc Bê Khi nước thủy triều lên cao nước biển ảnh hưởng trực tiếp đến các moong khai thác nằm ở địa hình thấp khu thăm dò Và ảnh hưởng trực tiếp đến các cao trình khai thác than tiếp giáp với vịnh Cuốc Bê

Trong khu Suối Lại rải rác có một số moong khai thác cũ, chúng có diện tích từ

2000 đến 20000 m2, sâu từ 5 � 10 m Diện tích các moong khai thác cũ bị thu hẹp dần do đổ thải và lắng đọng đất đá thải do các dòng nước mưa cuốn theo chảy vào moong Một số moong khai thác cũ đã được đổ thải đầy Do đó về mừa mưa lượng nước trên mặt ảnh hưởng rất nhanh đến nước dưới đất, ảnh hưởng trực tiếp và gây khó khăn đến quá trình khai thác mỏ hầm lò

Do ảnh hưởng mạnh của các quá trình kiến tạo địa chất nên đất đá trongđịa tầng bị nứt nẻ mạnh, cà nát dập vỡ, đặc biệt trong vùng hoạt động của đới đứt gãy Fk Các vật chất bị cà nát trộn lẫn nhau có thành phần chủ yếu lá sét Xung quanh lớp sét này phần lớn là đá hạt thô nên khả năng chứa nước cao Các tầng chứa nước bị kẹp giữa hai tầng cách nước và nằm trong cấu tạo của nếp lõm Mối quan hệ mật thiết giữa nước mặt và nước ngầm của khu mỏ làm cho tầng chứa nước càng phong phú nước khi về mùa mưa và khi thuỷ triều dâng cao Miền cung cấp phong phú, nước ngấm qua các lớp đá chứa nước nứt

nẻ và qua các cửa sổ địa chất thuỷ văn cung cấp vào bồn chứa nước nếp lõm, nước được dồn về phía trục nếp lõm và qua đứt gãy Fk và dồn về cánh nếp lõm phía đông bắc Nước bị ứ đọng lại ở phía cánh nếp lồi phía đông bắc, nước có thể chỉ ngấm sang với một lượng nhỏ Và trữ lượng còn lại được tàng tích trong các đới nứt nẻ của bồn chứa nước nếp lõm khi nước dồn về cuối bồn mà không có mặt thoáng thoát nước và bị ứ đọng lại nên tạo thành 1 bồn nước áp lực Do đó khi khoan thủng qua tầng cách nước đã tạo ra mặt thoáng

lý tưởng và đẩy nước phun lên miệng lỗ khoan

Trong quá trình thi công khoan thăm dò từ năm 2008 đến nay, một số côngtrình khoan đã gặp nước áp lực, cụ thể như sau:

Các lỗ khoan gặp nước có áp phân bố chủ yếu ở phía bắc đứt gãy F.K : GK87: 2,5l/s (131160m), GK.88: 1,5l/s  8l/s, (91135; 314385; 405); GK77:1,2l/s; SL04: 1,7 l/s (476m)

Với điều kiện địa chất thuỷ văn trên đã và sẽ gây rất nhiều khó khăn cho công tác thi công các lỗ khoan trong khu vực thăm dò, đặc biệt là các công trình

lò khai thác cần có kế hoạch phòng tránh và sử lý khi thi công qua các khu vực này.

b Dự tính lượng nước chảy vào khai trường

* Lượng nước chảy vào khai trường được tính theo phương pháp giếng lớn của XV Troianxki kết hợp với công thức của J Dupuit

Lượng nước chảy vào “giếng lớn” xác định theo công thức như sau:

+ F: Diện tích khai trường: F = 2080544 m2

+ H: Chiều cao cột nước tháo khô tương ứng, m

Qmưa(tb mùa mưa) Qmax

Qtbnăm

Ghi chú:

Kết quả được tính trên cơ sở:

+ Lưu lượng dòng chảy vào mỏ được tính toán ở bảng trên trong điều kiệnđảm bảo san lấp tốt các vùng khe nứt trên mặt, đồng thời lưu lượng dòng chảy vào mỏ được tính toán ở đây không bao gồm các tình huống đột xuất, như bục

nước từ các túi nước cục bộ Việc xác định các túi nước, đề phòng các sự cố bục nước cần phải có đầu tư nghiên cứu, và có phương án đề phòng.

+ Q trung bình năm được tính trên cơ sở: Trung bình của lượng nước thường xuyên chảy vào mỏ 5 tháng mùa khô, lượng nước thường xuyên chảy vào

1.3.2 Chỉ tiêu và phương pháp tính trữ lượng

- Chỉ tiêu tính trữ lượng tài nguyên than khu lập dự án mở rộng mỏ Suối Lại được tính toán theo Quyết định số 157/QĐ-HĐTL/CT của Hội đồng Đánh giá Trữ lượng Khoáng sản ngày 19/05/2008 với các chỉ tiêu chính:

- Đối với khai thác hầm lò:

+ Chiều dày than tối thiểu  0,80, m;

+ Độ tro kể cả độ tro làm bẩn  40 %

1.3.3 Ranh giới và đối tượng tính trữ lượng, tài nguyên

- Ranh giới tính trữ lượng, tài nguyên

Ranh giới khu lập dự án khai thác hầm lò phần mở rộng mỏ Suối Lại (giai đoạn I): Tính theo giới hạn bởi các mốc tọa độ ở bảng 1.1

Ranh giới dưới sâu tính từ LV đến -350 m

- Đối tượng tính trữ lượng, tài nguyên:

Đối tượng tính trữ lượng, tài nguyên là 8 vỉa than: từ vỉa 6 đến vỉa 13

1.3.4 Kết quả tính trữ lượng, tài nguyên

Trữ lượng, tài nguyên từ LV đến ĐTT theo báo cáo: “Kết quả TDBS đến ngày 30-9-2012 khu mỏ Suối Lại Đã được Tổng Giám đốc Tập đoàn công nghiệpthan-KSVN thông qua theo QĐ số: 2581/QĐ-Vinacomin ngày 10-12-2012” có

tổng trữ lượng, tài nguyên là: 141 873, 40 nghìn tấn, trong đó:

- Phần trữ lượng, tài nguyên than từ LV  -350: 103 970,40 nghìn tấn;

- Phần trữ lượng, tài nguyên than từ -350  ĐTT (-750): 37 903,00 nghìn tấn

1.4 Công suất khai thác, tuổi thọ mỏ

1.4.1 Công suất khai thác thiết kế

Công suất thiết kế của dự án khai thác hầm lò phần mở rộng mỏ Suối Lại (giai đoạn I) được xác định trên cơ sở:

- Trữ lượng tài nguyên của khu mỏ;

- Khả năng bố trí các khu khai thác đồng thời: Do cấu tạo địa chất của khoáng sàng, khai trường của mỏ được chia làm 04 khu có thể tiến hành khai thác đồng thời;

- Năng lực sản xuất cũng như khả năng điều hành quản lý của Công ty than Hòn Gai – TKV;

- Phù hợp với quy hoạch ngành và quy hoạch vùng

Căn cứ vào những yếu tố nêu trên, lựa chọn công suất của dự án khai thác hầm lò phần mở rộng mỏ Suối Lại (giai đoạn I) là 700 ngàn tấn/năm (theo than nguyên khai).

1.4.2 Tuổi thọ mỏ

Trên cơ sở trữ lượng công nghiệp, sản lượng khai thác hàng năm, tuổi thọ của mỏ từ LV  -160 là 15 năm (kể cả thời gian dao động và tắt dần)

1.5 Sơ đồ quy hoạch cấu tạo hệ thống khu mỏ

1.5.1 Phương án khai thông

Khai thông bằng giải pháp đào sâu thêm giếng nghiêng phụ hiện có từ mức -50 ÷ -160 và đào mới một giếng nghiêng chính từ mức + 32 ÷ -188

- Giếng nghiêng chính: Từ vị trí có tọa độ X = 435041,20; Y =

2322460,06; β = 80036’06’’ tiến hành đào mới giếng chính từ mức +32 ÷ -188, góc dốc α = 210, chiều dài L = 617 m;

- Giếng nghiêng phụ: Xén từ cửa lò + 32÷ -50 sau đó tiến hành đào sâu thêm giêng đến mức -160 tiết diện Sđ = 11,1 m2 với góc dốc α = 230 chiều dài 294 m; chống xén mở rộng 218 m đoạn lò giếng -50 ÷ +32

Sau khi đào xong các giếng tiến hành đào hệ thống sân ga, hầm trạm, lò chứa nước mức -160 đảm bảo thông qua công suất mỏ 700 ngàn tấn/năm

Từ hai đầu sân ga mức -160 tiến hành đào lò xuyên vỉa vận tải chính khai thông cho toàn bộ khai trường mỏ: Lò xuyên vỉa số 1 mức -160 với chiều dài L =203m khai thông cho khu I và khu II Từ sân ga mức -160 tiến hành đào lò xuyênvỉa số 2 mức -160 với chiều dài L= 156 m khai thông cho khu III và khu IV

Ngoài các đường lò khai thông như trên đề án còn sử dụng lại hệ thống các đường lò mức -50 đã được thi công theo thiết kế trong đề án “Khai thác hầm

lò dưới mức +20 Công trường Giáp khẩu - Công ty than Hòn Gai” làm lò thông gió và vận chuyển vật liệu phục vụ khai thác tầng -50 ÷ -160

1.5.2 Phương án thoát nước cho mỏ

Nước từ lò chợ, các đường lò sẽ chảy theo rãnh thoát nước ra lò dọc vỉa vận tải của tầng, xuống lò vận tải chính, chảy ra lò xuyên vỉa và chảy ra sân giếng, xuống lò chứa nước Tại đây nước sẽ được máy bơm bơm lên mặt

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH

MỎ THAN SUỐI LẠI 2.1 Công dụng, vị trí, sự cần thiết phải thiết kế xây dựng giếng nghiêng chính

2.1.1 Công dụng của giếng nghiêng chính

Giếng nghiêng chính được mở tại vị trí mặt bằng sân công nghiệp mức +32 xuống mức -188 có công dụng chính là vận tải than, thoát khí bẩn…vv

Dự án mở rộng khai thác mỏ Suối Lại giai đoạn I được thiết kế với công suất khai thác hàng năm là 700 nghìn tấn/năm Như vậy giếng nghiêng chính sẽ được thiết kế với các trang thiết bị đảm bảo thực hiện đúng kế hoạch theo công suất vận tải thiết kế hàng năm là 700 nghìn tấn/năm

2.3 Các điều kiện về xây dựng khu vực giếng chính

Theo tài liệu địa chất khu vực, dự kiến tuyến giếng chính sẽ đi qua các lớp đất đá không đồng nhất, có điều kiện địa chất vô cùng phức tạp, có các phay phá, đứt gãy Đất đá trong phạm vi xây dựng giếng chính chủ yếu gồm những loại như sau:

 Cát kết:

Có màu xám sáng, xám tro đến xám đen, hạt thô đến mịn, cấu tạo khối, đôi chỗ phân lớp do thay đổi độ hạt, độ hạt thay đổi từ 0,05  0,1 cm, thành phần chủ yếu là thạch anh, sét, thứ yếu là xerixit, muscovit Xi măng là sét, silíc dạng

cơ sở, đá khá rắn chắc Cát kết phân bố rộng rãi trong khu

 Bột kết:

Có màu xám đen đến đen, độ hạt trung bình đến mịn, cấu tạo khối đến phân lớp mỏng, đá tương đối rắn chắc, thường chứa các mặt trượt cục bộ Thành phần chủ yếu là thạch anh, sét chứa xerixit, clorit, muscovit Bột kết chiếm phần lớn trong cột địa tầng, chiều dày lớp thay đổi từ vài mét đến vài chục mét, thường

ở vách trụ của vỉa than, có chứa hoá đá thực vật

 Sạn kết:

Có màu xám tối đến xám sáng, cấu tạo khối, dòn Thành phần hạt vụn thường là thạch anh, silic lẫn ít mảnh đá quăczit màu xám đen với cỡ hạt từ 0,5  1,25 cm Sạn kết ít gặp trong cột địa tầng, tập trung chủ yếu ở Bắc Bàng Danh (từV.7 đến V.11) và khối phía nam, thường ở dạng lớp và thấu kính, chiều dầy thay đổi 5  10 m, đôi chỗ được thay thế bằng cát kết hạt thô

Hình 2.3 Mặt cắt địa chất đoạn giếng nghiêng chính lực chọn thiết kế

từ mức -30 � -150

PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHO GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO GIẾNG NGHIÊNG CHÍNH 1.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế quy hoạch tuyến giếng nghiêng chính

Công trình cần thiết kế là Giếng nghiêng chính được mở từ vị trí mặt bằngsân công nghiệp mức +32 đến mức -188, góc dốc α = 210, trong dự án mở rộng nâng cao năng suất khai thác mỏ Suối Lại (Giai đoạn I)

Trong quá trình nghiên cứu các tài liệu địa chất về toàn bộ khu vực mỏ Suối Lại nói chung, cũng như nghiên cứu mặt cắt địa chất đoạn qua Giếng

nghiêng chính Em nhận thấy, điều kiện địa chất dọc tuyến giếng nghiêng chính tương đối phức tạp, giếng đi qua nhiều lớp đất đá khác nhau đòi hỏi người thiết

kế phải có những thay đổi kịp thời để đảm bảo quá trình thi công cũng như vận hành công trình được đảm bảo an toàn Tuy nhiên, với giới hạn cũng như yêu cầunội dung kiến thức của một bản đồ án tốt nghiệp nên em xin được lựa chọn thiết

kế một đoạn thân giếng nghiêng chính từ mức -30 đến -150, đoạn thân giếng được lựa chọn đi qua hai lớp đá chính là cát kết (f=8) và bột kết (f=6)

Khi thiết kế, xây dựng công trình cần chú ý tới mặt cắt ngang sử dụng, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về thông gió, vận tải và thời gian sử dụng của công trình

Công trình phải được thiết kế với chi phí xây dựng là nhỏ nhất, thời gian xây dựng là ngắn nhất để có thể sớm đưa công trình vào phục vụ sản xuất

1.2 Thiết kế quy hoạch giếng nghiêng chính theo mặt cắt dọc

Giếng nghiêng chính là công trình được thiết kế xây dựng với công dụng chủ yếu là vận tải than từ sân ga lên tới mặt bằng sân công nghiệp Trên dọc tuyến giếng nghiêng chính sẽ bố trí các công trình phụ trợ cho quá trình xây dựngcũng như quá trình sản xuất

Cửa giếng là nơi tập kết khoáng sản từ mức khai thác vận chuyển lên, cửa giếng bố trí các công trình phục vụ, bố trí các trang thiết bị phục vụ cho sản xuất

Dọc tuyến tùy theo yêu cầu sẽ bố trí các đường lò nối, các ga, các đường lò chứa nước.

Hình 1.1 Trắc dọc giếng nghiêng chính mức -32 � -188

Tỷ lệ 1:1000

1.3 Thiết kế quy hoạch giếng nghiêng chính trên bình đồ

Giếng nghiêng chính trong hệ thống công trình ngầm là công trình có lối thông trực tiếp trên mặt đất Cửa giếng là nơi tiếp nhận than, là nơi bố trí các công trình phụ trợ, các trang thiết bị phục vụ cho quá trình xây dựng công trình

Trên toàn bộ tuyến giếng sẽ bố trí các công trình phụ trợ, các đường lò nốigiữa hai giếng, các ga, các đường lò chứa nước, bunke quang lật…vv

1.4 Thiết kế quy hoạch cấu tạo những đoạn công trình ngầm đặc trưng

Tại mức -49, -87, -124 ta bố trí các đường lò nối số 1, 2, 3 Tại mức -157

bố trí đường lò nối giếng chính với sân ga

Tại khu vực lân cận đáy giếng đặt bơm thoát nước và quạt gió cục bộ phục

vụ thông gió thoát nước khu vực đáy giếng

1.5 Lựa chọn thiết bị vận tải và tính toán sơ bộ vận tải trong giếng

1.5.1 Lựa chọn thiết bị vận tải

Công trình cần thiết kế, thi công là giếng nghiêng chính +32 � -188, góc dốc α = 210 Giếng nghiêng chính được thiết kế với nhiệm vụ chính là vận tải than từ sân ga lên mặt bằng sân công nghiệp

Như vậy để đảm bảo công tác vận tải được thuận lợi và mang lại hiệu quả cao nhất ta phải lựa chọn thiết bị vận tải phù hợp với các điều kiện kỹ thuật và các yêu cầu vận tải

Dựa trên các điều kiện về góc dốc α = 210, chiều dài giếng chính L = 617

m Như vậy hoàn toàn phù hợp để sử dụng băng tải làm thiết bị vân tải chính Vậy nên ta lựa chọn thiết bị vận tải lắp đặt cho giếng chính là băng tải

Ngoài ra ta cũng lắp đặt thêm hệ thống đường xe để phục vụ cho vận chuyển đất đá thải, trang thiết bị phục vụ trong quá trình thi công giếng và sau khi thi công xong được xe sẽ được sử dụng để kiểm tu băng tải

1.5.2 Tính toán sơ bộ vận tải trong giếng

Với công nghệ vận tải chính là băng tải nên ta sẽ tính toán sơ bộ vận tải trong giếng chính như sau:

a Tính toán năng suất băng tải giếng chính

Năng suất yêu cầu của băng tải trong một giờ được tính toán theo công thức sau [4]:

k: Hệ số làm việc không đồng đều của băng tải, chọn k = 1,5;

N: Số ngày làm việc trong một năm, chọn N = 300 ngày;

n: Số giờ làm việc của băng tải trong một ngày, n = 18 giờ;

Q: Năng suất vận tải qua giếng trong vòng một năm, Q = 700000

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật băng tải 2LU - 100

ST

3 Chiều dài cực đại Khi góc dốc bé nhất m 1140

5 Chiều cao tối đa khung đỡ băng tải mm 1060

b Kiểm tra băng tải

- Kiểm tra chiều rộng băng tải theo năng suất vận tải:

h tt

Btt: Chiều rộng băng tải tính toán theo năng suất vận tải;

Qh: Năng suất vận chuyển trung bình trong một giờ của băng tải,

k : Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của băng tải, khi α=210 thì k β= 0,9;

� Thay các hệ số vào công thức (1.2) ta được:

Như vậy B < Bch � Loại băng tải lựa chọn là phù hợp với cỡ hạt

- Kiểm tra công suất động cơ điện của băng tải:

k: Hệ số dự trữ công suất, k = 1,25;

η: Hiệu suất truyền động cơ khí, η= 0,9;

N1: Công suất chạy không tải, N1 = 0,038.L.V;

L: Chiều dài băng tải, L = 617 m;

V: Vận tốc băng tải, V = 2 m/s;

N2: Công suất khắc phục sức cản khi có tải, N2 = 0,00015.Q.L;

Q: Sản lượng chuyển qua băng tải, Q = 700000 Tấn/năm;

N3: Công suất nâng vật liệu lên độ cao H, 3

Q.H

N =

367 ;H: Chiều cao nâng vật liệu từ mức -188 tới mức +32, H = 220 m;

� Thay các hệ số vào công thức (1.4) ta được:

N = (0,038.617.2+0,00015.700000.617+ ) = 495600

(W);Như vậy N = 495,6 < Nmax = 500 kw � Loại băng tải lựa chọn phù hợp với công suất động cơ

Kết luận:

Sau khi kiểm tra băng tải theo cả ba điều kiện trên ta nhận thấy loại băng tải 2LU – 100 được lựa chọn là phù hợp để áp dụng vào vận tải trong giếng nghiêng chính

c Lựa chọn thiết bị lắp đặt băng tải, vận chuyển vật liệu, thiết bị phục vụ quá trình thi công giếng nghiêng chính

Để phục vụ cho việc lắp đặt, kiểm tu băng tải và vận chuyển vật liệu máy móc, thiết bị ta bố trí thêm hệ thống trục tải đường xe bên cạnh tuyến băng tải Ta

sử dụng đường xe có sử dụng ray P – 24, đặc tính kỹ thuật của ray P – 24 cho trong bảng 1.2, tà vẹt bê tông cốt thép trong bảng 1.4

Ta lựa chọn loại goòng vận tải là VB – 4 với các đặc tính kỹ thuật cho trong bảng 1.3

Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của ray P – 24

5 Mô men quán

tính

Bảng 1.3 Đặc tính kỹ thuật của goòng VB – 4

Bảng 1.4 Đặc tính kỹ thuật của tà vẹt bê tông cốt thép

1.6 Xác định kích thước tiết diện ngang của giếng

1.6.1 Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang của giếng

Việc lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang công trình hợp lý chính là một trong những giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểu tối

đa khối lượng công tác đào, chống Khi thi công công trình trong đất đá có độ bền lớn, nếu lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang hợp lý thì có thể không cần phải lắp đặt kết cấu chống giữ cho công trình Việc lựa chọn hình dạng, tiết diện mặt cắt ngang cho công trình phụ thuộc vào các yếu tố chủ yếu như sản lượng mỏ, áp lực mỏ… Trên thực tế, việc lựa chọn mặt cắt ngang giếng nghiêng chính có thể dựa vào những kinh nghiệm sau:

- Khi chỉ chịu áp lực nóc là chủ yếu, nên lựa chọn mặt cắt ngang giếng có dạng hình vòm tường thẳng;

- Khi cả áp lực nóc và hông đều lớn, nên lựa chọn mặt cắt ngang có dạng hình vòm tường cong;

- Khi chịu áp lực từ mọi phía với cường độ gần như nhau, ta nên lựa chọn mặt cắt ngang giếng dạng hình tròn hoặc hình móng ngựa có vòm ngược;

- Khi áp lực không đều nhưng đối xứng ở nóc và nền, ta nên lựa chọn hìnhdạng elip có trục dài theo phương có áp lực lớn;

- Nếu các đường lò chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng thanh thẳng hoặc thanh kim loại thẳng thì hợp lý nhất là chọn mặt cắt ngang dạnghình thang, hình chữ nhật hay hình đa giác

Nếu xét về độ ổn định thì mặt cắt ngang hình tròn có độ ổn định lớn nhất.Ngoài ra việc lựa chọn mặt cắt ngang công trình còn phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá xung quanh công trình, thời gian tồn tại của công trình Do yêu cầu phục vụ của công trình, việc bố trí các thiết bị làm việc và điều kiện địa chất khu vực công trình thi công qua ta chọn hình dạng mặt cắt ngang công trình

có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt

1.6.2 Xác định kích thước ngang của giếng

a Xác định kích thước mặt cắt ngang sử dụng giếng

Kích thước mặt cắt ngang sử dụng của giếng phụ thuộc vào công dụng củacông trình, ở đây giếng nghiêng chính có nhiệm vụ chính là vận tải than, đảm bảođiều kiện thông gió… Do đó việc lựa chọn kích thước giếng dựa trên cơ sở kích

thước, số lượng các trang thiết bị bố trí trong giếng và các khoảng cách an toàn theo quy định an toàn lao động trong mỏ hầm lò

Thiết bị bố trí trong giếng gồm có băng tải băng tải, xe goòng dùng để lắp đặt, kiếm tu băng tải và vận chuyển vật liệu, trang thiết bị phục vụ quá trình thi công

Theo GS.TS Võ Trọng Hùng [6] sơ đồ xác định kích thước mặt cắt

ngang giếng cho như hình sau (hình 1.2)

Hình 1.2 Sơ đồ xác định kích thước giếng (Tỷ lệ 1:100)

Ta có:

B: Chiều rộng sử dụng của giếng;

bbt: Chiều rộng khung lắp băng tải, tại vị trí cao nhất, bbt = 1350 mm;

bg: Chiều rộng lớn nhất của thùng goòng, bg = 1050 mm;

btv: Chiều dài của tà vẹt, btv =1200 mm;

BN: Chiều rộng lối người đi tính ở mức HN = 1800, BN = 700 mm;

m: Khoảng cách an toàn tính từ điểm cao nhất băng tải tới tường, theo quyđịnh an toàn m = 200;

P1: Khoảng cách an toàn giữa hệ thống băng tải và hệ thống goòng, theo quy định an toàn, nên ta chọn P1 = 400 mm;

P2: Khoảng cách từ điểm ngoài cùng lối người đi lại (chân tà vẹt) tới thùng

goòng,

tv g 2

ht: Chiều cao tường, lựa chọn sơ bộ chiều cao tường, ht = 1000 mm;

A: Tổng chiều rộng thiết bị tính tại điểm cao nhất của thiết bị cao nhất cộng với các khoảng cách an toàn của thiết bị,

A = bbt + bg +P1 = 1350 + 1050 + 400 = 2800 mm;

a: Chiều cao từ đỉnh tường (chân vòm) tới điểm cao nhất của lối người đi lại, a = HN – ht = 1800-1000 = 800 mm;

hbt: Chiều cao của hệ thống băng tải, hbt = 1750 mm;

b: Chiều cao từ đỉnh tường (chân vòm) tới điểm cao nhất của thiết bị vận tải, b = hbt – ht = 1750 – 1000 = 750 mm;

hr: Chiều cao ray, chọn ray R – 24 nên hr = 107 mm;

htv: Chiều dày tà vẹt, htv = 160 mm;

hdx: Chiều cao đường xe,

hdx = hr + tv

1 h

3 =

1

107 160 160 3

2 2 2 2

Như vậy, bán kính sử dụng của vòm là Rsd = 2040 mm;

� Chiều rộng sử dụng của công trình là: Bsd = 2 Rsd = 2.2040 = 4080 mm;

� Chiều cao sử dụng của công trình là:

Hsd = Rsd + ht = 2040 +1000 = 3040 mm

b Xác định diện tích sử dụng của giếng

Giếng nghiêng chính được thiết kế có dạng tường thẳng, vòm bán nguyệt Các thông số về chiều cao tường, chiều rộng giếng, bán kính vòm đã được tính toán và lựa chọn ở mục “a”

3,14.2,04

S = 4,08.1 + = 10,6

c Kiểm tra diện tích sử dụng theo điều kiện thông gió

- Vận tốc gió trong giếng nghiêng chính là:

m sd

A qV=

Trong đó: