Nghiên cứu phương pháp xử lý nước ngầm trong thi công giếng đứng tại các mỏ than vùng đông bắc tỉnh quảng ninh

Do các công trình giếng đứng có thời gian tồn tại trong suất đời của cả dự án mỏ, công tác đào chống giếng đứng nằm dưới mực nước biển có độ axit cao vì vậy hạn chế lượng nước ngầm chảy

TRẦN DUY HỌC

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM TRONG THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG TẠI CÁC MỎ THAN

VÙNG ĐÔNG BẮC TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014

o0o

TRẦN DUY HỌC

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM TRONG THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG TẠI CÁC MỎ THAN

VÙNG ĐÔNG BẮC TỈNH QUẢNG NINH

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm

Mã số: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS ĐÀO VĂN CANH

HÀ NỘI - 2014

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2014

Trần Duy Học

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Danh mục các hình vẽ

Danh mục các bảng biểu

1.1 Vai trò của giếng đứng……… 4

1.1.1 Các khái niệm chung về giếng đứng……… 4

1.1.2 Phân loại giếng đứng……… 4

1.2 Giếng đứng phục vụ khai thác khoáng sản (giếng mỏ)……… 8

1.2.1 Cấu tạo giếng……… 8

1.2.2 Hình dạng mặt cắt ngang giếng đứng……… 10

1.3 Các phương pháp và công nghệ thi công giếng đứng……… 11

1.3.1 Phương pháp đào giếng thông thường……… 12

1.3.2 Phương pháp đặc biệt (đóng băng nhân tạo) ……… 14

1.3.3 Thi công bằng phương pháp khoan giếng……… 17

1.4 Ưu nhược điểm khai thông bằng giếng đứng……… 20

1.4.1 Ưu điểm……… 20

1.4.2 Nhược điểm……… 21

1.5 Khai thông mở vỉa bằng giếng đứng hiện nay……… 21

1.6 Những vấn đề khó khăn trong quá trình thi công giếng đứng………… 22

1.6.1 Đào giếng đứng có nước ngầm……… 23

1.6.2 Đào giếng đứng qua các vùng phay phá, đứt gãy, túi khí, túi nước 25 1.6.3 Trang thiết bị thi công đồng bộ giếng đứng……… 26

1.6.4 Trình độ tay nghề vận hành thiết bị thi công và tổ chức sản xuất… 26

1.6.5 Các vấn đề khác……… 27

1.7 Nhận xét chương 1……… 29

2.1 Điều kiện địa chất 32

2.1.1 Địa tầng……… 32

2.1.2 Kiến tạo 36

2.1.3 Các điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn 36

2.1.4 Tính chất cơ lý đá 38

2.2 Các yếu tố khác 43

2.2.1 Diện tích giếng đào 43

2.2.2 Chiều sâu giếng đào 44

2.2.3 Công tác khảo sát 45

2.2.4 Điều kiện khí hậu, cung cấp năng lượng 46

2.3 Đánh giá về yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng thi công giếng đứng……… 47

2.3.1 Ảnh hưởng đến tiến độ 47

2.3.2 Ảnh hưởng đến chất lượng vỏ chống 48

2.3.3 Ảnh hưởng đến các kết cấu lắp đặt trong quá trình vận hành… 49

2.4 Xác định nước ngầm khi thi công giếng đứng… 49

2.4.1 Cơ sở xác định nước ngầm 49

2.4.2 Tính toán xác định nước ngầm… 49

2.5 Nhận xét chương 2 52

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG GẶP NƯỚC NGẦM VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KHI THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG GẶP NƯỚC NGẦM TẠI MỎ THAN MẠO KHÊ 54 3.1 Các phương pháp thi công giếng đứng trong điều kiện địa chất phức tạp, nước ngầm……….….……… 54

3.1.1 Phương pháp thoát nước……… ……… 54

3.2 Nghiên cứu áp dụng khi thi công giếng đứng gặp nước ngầm tại mỏ

than Mạo Khê 67

3.2.1 Khái quát về công trình và cặp giếng đứng mỏ Mạo Khê 67

3.2.2 Nghiên cứu giải pháp khi thi công giếng đứng gặp nước ngầm tại mỏ than Mạo Khê……… 75

3.3 Nhận xét chương 3 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

* Kết luận 86

* Kiến nghị 87

Tài liệu tham khảo 88

Phụ lục 90

1 Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hệ thống giếng đứng 5

2 Hình 1-2 Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt ga và giếng thông gió Hà Nội metro 7

3 Hình 1-3 Một số hình ảnh giếng đứng trong hệ thống giao thông 7

5 Hình 1-5 Giếng điều áp tại công trình thủy điện Buoonkuốp 8

6 Hình 1-6 Xây dựng cổ giếng đứng tại mỏ than Hà Lầm, Núi Béo 9

7 Hình 1-7 Lò nối ngã ba tiếp giáp thành giếng phụ 11

8 Hình 1-8 Các dạng hình dáng mặt cắt giếng đứng 11

10 Hình 1-10 Thi công khoan lỗ mìn và xúc bốc trong giếng 13

11 Hình 1-11 Mô tả làm việc ổn định phía trước gương đào của TBM 15

12 Hình 1-12 Các ống đóng băng nhân tạo bên trên đường hầm 15

13 Hình 1-13 Thi công giếng đứng theo phương pháp đông cứng 16

14 Hình 1-14 Sơ đồ nguyên lý hoạt động tổ hợp khoan giếng đứng 18

15 Hình 1-15 Sơ đồ nguyên lý và thi công giếng kín từ các hầm ngang 18

16 Hình 1-16 Sơ đồ nguyên lý và thiết bị thi công giếng đứng 19

17 Hình 1-17 Tổ hợp khoan giếng đứng từ trên xuống 20

18 Hình 1-18 Nước ngầm ảnh hưởng đến thi công giếng đứng 25

19 Hình 1-19 Nước ngầm ảnh hưởng đến kết cấu vận hành giếng đứng 25

20 Hình 2-1 Thi công cổ giếng chính mỏ than Khe Chàm II-IV 44

21 Hình 3-1 Sơ đồ hạ mực nước ngầm bằng khoan lỗ khoan thoát nước 54

22 Hình 3-2 Thay đổi độ bền của đất đá theo nhiệt độ 58

23

Hình 3-3 Mối quan hệ giữa độ bền của cát khi đóng băng với hàm

24 Hình 3-4 Sự phụ thuộc tốc độ nước, khoảng cách lỗ khoan 59

25 Hình 3-5 Sơ đồ sự tạo thành của khối đóng băng 61

26 Hình 3-6 Giới hạn sử dụng xi măng hóa cát, sỏi, sét 62

29 Hình 3-9 Sơ đồ mặt bằng mặt cắt giếng đứng bố trí lỗ khoan 83

1 Bảng 2-1 Đặc điểm cấu tạo phân lớp các loại đá khu vực Uông Bí 33

2 Bảng 2-2 Đặc điểm cấu tạo phân lớp các loại đá khu vực Hòn Gai 34

3 Bảng 2.3 Đặc điểm cấu tạo phân lớp các loại đá tại khu vực Cẩm Phả 35

4 Bảng 2-4 Đặc điểm phân lớp các loại đá khu vực

5 Bảng 2-5 Độ bền nén trung bình của các loại đá vùng Quảng Ninh 37

6 Bảng 3-1 Tính chất cát, sỏi thành phần hạt và bán kính ảnh hưởng 55

7 Bảng 3-2 Hệ số lọc của lớp đá K xác định theo Kusakina J.P 57

8 Bảng 3-3 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đá 70

9 Bảng 3-4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đá 72

10 Bảng 3-5 Bảng tính lưu lượng nước chảy vào các lò giếng 74

11 Bảng 3-6 Độ dày tường chắn phản áp và áp lực bơm vữa 79

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Căn cứ Quyết định số 60/QĐ-TTg ngày 09 tháng 01 năm 2012 của Thủ tướng Chính phủ: Phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030; Mục tiêu phát triển về sản lượng than thương phẩm toàn ngành trong các giai đoạn như sau: Năm 2015 (55 đến 58 triệu tấn), năm 2020 (60 đến 65 triệu tấn), năm 2025 (từ 66 đến

70 triệu tấn), năm 2030 (trên 75 triệu tấn) [7] Thực trạng hiện nay với khoảng 30 mỏ than hầm lò đang khai thác nhưng chỉ chiếm từ 50% đến 52% sản lượng khai thác than toàn nghành, các mỏ than lộ thiên sẽ phải giảm sản lượng và ngừng hoạt động vào năm 2020 đặt ra bài toán khó khăn trong Tập đoàn công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam về nâng cao giải pháp khai thác than hầm lò Trên cơ sở đánh giá thăm dò tỷ mỉ khoáng sàng vùng Đông Bắc, Tập đoàn công nghiệp Than – Khoáng sản đã chỉ đạo các đơn vị thành viên nghiên cứu phương án khai thác hầm lò đến đáy tầng than dưới mức – 500 nhằm đạt hiệu quả tốt nhất Do vậy việc khai thác than hầm lò dưới mức -500 đối với dự án mở rộng, cải tạo hoặc dự án mới cần đi sâu nghiên cứu khai thông mở vỉa bằng các giếng đứng

Hiện tại có 02 mỏ than đang vận tải bằng giếng đứng là Mỏ than Mông Dương và mỏ than Hà Lầm, mỏ than Núi Béo và mỏ than Khe Chàm II-IV đang đào giếng, mỏ than Mạo Khê đang chuẩn bị thực hiện Giếng phụ tại mỏ than Mông Dương được Liên Xô thiết kế, thi công và đưa vào vận hành năm 1982; mỏ than Hà Lầm được Trung Quốc thiết kế, thi công và đưa vào hoạt động năm 2012; mỏ than Núi Béo, Khe Chàm II-IV do Giproskhakht (Liên bang Nga) và Viện khoa học công nghệ mỏ thiết kế, đơn

vị thi công là Công ty Xây dựng mỏ hầm lò 1 phối hợp với nhà thầu Ucraina Các công trình đã và đang thực hiện chưa có tổng kết đánh giá về

công tác xử lý nước ngầm trong thi công giếng đứng, các Quy chuẩn và quy phạm liên quan đến công tác thi công giếng đứng còn thiếu

Do các công trình giếng đứng có thời gian tồn tại trong suất đời của cả

dự án mỏ, công tác đào chống giếng đứng nằm dưới mực nước biển có độ axit cao vì vậy hạn chế lượng nước ngầm chảy vào trong giếng để không ảnh hưởng đến kết cấu và thiết bị hoạt động là một việc rất cần thiết Việc nghiên cứu xử lý nước ngầm trong quá trình thi công giếng đứng là việc làm

cụ thể không chỉ đẩy nhanh tiến độ đào chống giếng đứng mà còn nhằm ổn định lâu dài cho công tác vận tải trong giếng đối với các dự án đang triển khai và sẽ triển khai trong các năm tiếp theo

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu lựa chọn được phương pháp xử lý nước ngầm phù hợp trong thi công giếng đứng tại các mỏ than vùng Đông Bắc tỉnh Quảng Ninh

3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận văn là các giếng đứng thi công qua địa tầng chứa nước

Phạm vi nghiên cứu của đề tài luận văn: Đoạn địa tầng giếng đứng

có nước ngầm chảy mạnh vào giếng khi thi công tại các mỏ than vùng Đông Bắc

4 Nội dung nghiên cứu

Đề tài luận văn đề cập tổng quan về giếng đứng, đi sâu nghiên cứu giếng đứng trong ngành khai thác khác mỏ

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công giếng đứng, phân tích yếu tố chính gây khó khăn trong thi công giếng đứng

Đề xuất giải pháp xử lý nước ngầm trong thi công giếng đứng tại mỏ than Mạo Khê

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đề tài luận đã nghiên cứu lựa chọn được phương pháp xử lý nước ngầm phù hợp trong thi công giếng đứng tại các mỏ than vùng Đông Bắc

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Vấn đề và kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn là tài liệu tốt cho các đơn vị quản lý, thiết kế, thi công giếng đứng trong điều kiện mỏ hầm lò

6 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: Thu thập

số liệu, phân tích đánh giá, nghiên cứu lý thuyết và khảo sát hiện trường

7 Cấu trúc của luận văn

Cấu trúc luận văn bao gồm: Phần Mở đầu, 3 chương (29 hình vẽ và 11 bảng biểu), Phần Kết luận và Kiến nghị

Luận văn hoàn thành được sự giúp đỡ của các đồng nghiệp, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ và công nghiệp - Vinacomin, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin, Công ty cổ phần than Núi Béo, Công ty cổ phần than Hà Lầm, Công ty Xây dựng mỏ hầm lò 1, Viện nghiên cứu thiết kế Nam Kinh – Tập đoàn công trình than Trung Quốc, Công ty Xây dựng số 5 than Trung Quốc và đặc biệt là sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Đào Văn Canh

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đào Văn Canh đã dành rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Xây dựng Công trình và Mỏ, các bạn đồng nghiệp, các Công ty trong Tập đoàn công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam, các công ty thiết kế và xây dựng nước ngoài đã giúp đỡ tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIẾNG ĐỨNG 1.1.Vai trò của giếng đứng

1.1.1 Các khái niệm chung về giếng đứng

Giếng đứng là công trình ngầm thẳng đứng có độ sâu lớn hơn nhiều lần

so với kích thước của mặt cắt ngang và có lối thống trực tiếp (hoặc không trực tiếp) với mặt đất

Thông thường giếng đứng được sử dụng để làm lối thống tổ hợp công trình ngầm với mặt đất hoặc với một mức sử dụng thấp hơn (hoặc cao hơn) để thỏa mãn nhiều công dụng khác nhau trong thời gian chuẩn bị xây dựng, xây dựng và khai thác tổ hợp công trình ngầm [1]

1.1.2 Phân loại giếng đứng

Giếng đứng có nhiều loại nhưng khi phân loại giếng đứng người ta thường căn cứ vào mục đích sử dụng của giếng và có thể phân loại thành các nhóm sau:

- Giếng đứng phục vụ khai thác khoáng sản

- Giếng đứng trong hệ thống giao thông và tàu điện ngầm thành phố

- Giếng đứng trong các nhà máy thủy điện ngầm

- Giếng đứng trong hệ thống công trình ngầm đặc biệt và quân sự

a) Giếng đứng phục vụ khai thác khoáng sản

Trong khai thác khoáng sản người ta sử dụng giếng đứng làm nhiệm vụ

mở vỉa, vận tải, thông gió cho toàn bộ mỏ hầm lò hoặc cho từng khu khai thác Tại các mỏ khai thác hầm lò giếng đứng có các công dụng như sau:

- Mở vỉa khoáng sản có ích

- Trục tải khoáng sản đất đá từ phần ngầm lên mặt đất

- Trục tải người, vật tư, vật liệu và đưa thiết bị lên xuống mỏ

- Dẫn truyền một lượng không khí sạch, đào thoát không khí bẩn cần thiết để thông gió cho công trình ngầm và hệ thống công trình ngầm

- Bơm, thoỏt nước ngầm trong mỏ

- Sử dụng để chuẩn bị cỏc gương thi cụng mới nhằm đẩy nhanh tiến độ xõy dựng cỏc đường hầm, trạm

- Sử dụng để xõy dựng cụng trỡnh ngầm cú cụng dụng đặc biệt

7 8 9

12

13

14

15

Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hệ thống giếng đứng

1 Kết cấu cổ giếng; 2 Kết cấu thõn giếng, 3 Xà ngang trong giếng; 4 Đường định hướng; 5 Vành đế đỡ; 6 Hầm nối giếng đứng và khu vực sõn ga;

7 Hệ thống dầm xà đỡ thiết bị đỏy giếng; 8 Sàn đỡ thiết bị thoỏt nước đỏy giếng; 9 Đỏy giếng; 10 Kết cấu thựng Cũi; 11 Nhà che miệng giếng; 12 Thỏp cố định; 13 Puly trục tải; 14 Cỏp trục; 15 Nhà đặt mỏy trục

Mỏ hầm lũ đang sản xuất phải cú ớt nhất hai lối thoỏt riờng biệt thụng ra mặt đất để đi lại hoặc vận chuyển người Mỗi mức khai thỏc phải cú ớt nhất hai lối thoỏt thụng lờn mức trờn để đi lại hoặc vận chuyển người Cỏc lối lờn mặt đất phải làm cỏch nhau ớt nhất là 30m (nghĩa là mỗi mỏ hầm lũ phải cú tối thiểu 2 giếng):

- Giếng thứ nhất (giếng chính) sử dụng để đưa khoáng sàng lên mặt đất

- Giếng thứ 2 (giếng phụ) dùng để trục tải người, vật liệu, dẫn truyền gió sạch để thông gió cho phần ngầm và thỏa mãn các yêu cầu khác [8], [10]

b) Giếng đứng trong hệ thống giao thông và tàu điện ngầm thành phố

+ Giếng đứng trong hệ thống giao thông: trong hệ thống hầm đường sắt và hầm ô tô, giếng đứng thường được sử dụng với các công dụng sau đây:

- Dùng để mở gương thi công cho các đường hầm có chiều dài lớn

- Dùng để thông gió, vận tải, lắp đặt các đường ống, đường cáp dẫn các loại + Giếng đứng trong hệ thống đường hầm giao thông dưới sông – biển có các công dụng sau đây:

- Các giếng đứng thông gió cho toàn bộ hệ thống đường hầm

- Giếng đứng làm đường nối vận tải cho xe ô tô chạy từ 2 bờ xuống đường hầm ngầm dưới sông biển

- Giếng đứng dùng để vận tải lắp đặt các đường ống, đường cáp dẫn các loại phục vụ cho quá trình xây dựng, sử dụng các hệ thống đường hầm dưới sông biển

+ Giếng đứng trong hệ thống tàu điện ngầm thành phố

Trong hệ thống tàu điện ngầm thành phố giếng đứng thường được sử dụng với các công dụng sau đây:

- Phục vụ cho quá trình thi công các công trình trong hệ thống tàu điện ngầm thành phố

- Thông gió cho ga tàu điện ngầm thành phố, cho các đường hầm nối giữa các ga và toàn bộ hệ thống tàu điện ngầm thành phố

- Lắp đặt các đường ống, đường cáp dẫn các loại phục vụ cho quá trình xây dựng, sử dụng cho hệ thống tàu điện ngầm thành phố

- Vận chuyển hành khách giữa các tầng trong cùng một ga tàu điện ngầm thành phố và nối ga tàu điện ngầm với mặt đất

Hình 1-2: sơ đồ mặt bằng, mặt cắt ga và giếng thông gió hà nội metro

Hình 1-3: giếng đứng trong hệ thống giao thông

c) Giếng đứng trong cỏc nhà mỏy thủy điện ngầm

Thụng thường cỏc nhà mỏy thủy điện được xõy dựng chủ yếu theo

phương ỏn lộ thiờn Tuy nhiờn trong những điều kiện cụ thể phương ỏn này khụng phải là giải phỏp hiệu quả nếu xột tổng thể chỉ tiờu kinh tế kỹ thuật Trong những trường hợp đú, người ta cú thể sử dụng phương ỏn xõy dựng nhà mỏy thủy điện ngầm

Trong hệ thống nhà mỏy thủy điện ngầm, giếng đứng được sử dụng với cỏc cụng dụng sau:

- Phục vụ cho quỏ trỡnh thi cụng hệ thống cụng trỡnh ngầm tiết diện lớn: hầm gian mỏy, hầm gian biến thế (cỏc đường hầm thủy điện)

- Làm giếng giao thụng cỏp, giếng thụng giú cho cỏc hầm trạm tiết diện lớn

- Làm giếng điều ỏp trong hệ thống tuyến năng lượng của nhà mỏy thủy điện ngầm

2

Hình 1-4: sơ đồ đặt tháp điều áp

1 Giếng điều ỏp phớa thượng lưu, 2 Giếng điều ỏp phớa hạ lưu, 3 Nhà mỏy thủy điện, 4 Đường hầm dẫn nước, 5 Đường ống ỏp lực dẫn nước vào turbin

Hình 1-5: giếng điều áp tại công trình thủy điện buôn kuốp

d) Giếng đứng trong hệ thống cụng trỡnh ngầm đặc biệt và quõn sự

Trong hệ thống cụng trỡnh ngầm đặc biệt và cụng trỡnh ngầm quõn sự, giếng đứng sử dụng với cỏc cụng dụng sau đõy:

- Phục vụ cho quỏ trỡnh thi cụng hệ thống cụng trỡnh ngầm quõn sự (vận tải, thụng giú, thoỏt nước, cung cấp năng lượng)

- Giếng đứng thụng giú cho hệ thống và từng cụng trỡnh ngầm riờng lẻ

- Giếng đứng nối giữa cỏc tầng kiến trỳc – cụng trỡnh ngầm trong lũng đất và nối toàn bộ hệ thống cụng trỡnh ngầm đặc biệt với mặt đất

1.2 Giếng đứng phục vụ khai thỏc khoỏng sản (giếng mỏ)

1.2.1.Cấu tạo giếng

a) Cổ giếng

Là một phần của giếng đứng kết từ mặt đất tới lớp đất đá gốc (để có thể

bố trí vành đế đỡ vào lớp đất đá gốc, vành đế đỡ: tăng sự ổn định ngăn ngừa

sự trượt rơi kéo đứt hệ thống vỏ chống, càng ít càng tốt vì khó khăn phức tạp trong thi công, bắt buộc phải có ở bên dưới cổ giếng ở trong đá gốc, bên trên

lò nối 10 ÷ 15 m) nhưng không quá 30 m, nếu đất đá gốc nằm ngay trên mặt đất thì cổ giếng tính tới độ sâu thấp hơn nền lò dẫn gió 2 m, nhưng không dưới 10 m

H×nh 1- 6: X¢Y DùNG Cæ GIÕNG §øng t¹i má than hµ lÇm, NóI BÐO

b) Thân giếng

Là phần giếng nằm dưới vành đế đỡ của cổ giếng đến trên mức cửa nối của sân giếng dưới cùng

c) Đáy giếng

Là phần giếng nằm thấp hơn mức khai thác cuối cùng, có chiều sâu từ

15 ÷ 75 m, có chức năng: Tập trung nước, bố trí cuộn cáp cân bằng trục tải,

bố trí cơ cấu hàng rơi vãi

d) Các chỗ giao nhau

Cửa nối là phần công trình nối giếng đứng với các đường lò nối và hầm trạm của sân giếng

H×nh 1-7: Lß NèI NG· BA TIÕP GI¸P THµNH GIÕNG PHô

Các ưu nhược điểm của các loại hình dáng tiết diện giếng:

Hình 1- 8: các dạng hình dáng mặt cắt giếng đứng

a Hỡnh chữ nhật, b Hỡnh trũn, c Hỡnh elip, d Hỡnh xoan Túm lại tựy thuộc vào điều kiện địa chất cụng trỡnh, điều kiện địa chất thủy văn, tớnh chất cơ lý của cỏc lớp đất đỏ nơi giếng đào qua, thời gian tồn tại, chiều sõu và cụng dụng của giếng, tớnh chất của vật liệu và kết cấu chống,

mà giếng cú hỡnh dạng và kớch thước khỏc nhau

Kớch thước mặt cắt ngang của giếng đứng được xỏc định bằng phương phỏp họa đồ trờn cơ sở số lượng, kớch thước và cỏch bố trớ cỏc thựng trục cũng như cỏc trang thiết bị khỏc trong giếng cú kể đến cỏc khoảng hở an toàn theo quy phạm Trong cụng tỏc thiết kế sau khi đó thiết kế sơ bộ diện tớch mặt cắt ngang của giếng theo phương phỏp họa đồ (kớch thước thựng Cũi, Skip, kớch thước ngăn thang, cỏc khoảng cỏch an toàn) phải kiểm tra và thỏa món điều kiện thụng giú

1.3 Cỏc phương phỏp và cụng nghệ thi cụng giếng đứng

Thi cụng giếng đứng hiện này trờn thế giới cú cỏc phương phỏp như sau:

- Thi cụng bằng phương phỏp thụng thường

- Thi cụng bằng phương phỏp đặc biệt (đúng băng nhõn tạo)

- Thi cụng bằng phương phỏp khoan giếng

Phương pháp thông thường sử dụng khi đào giếng qua đất đá cững vững ít nước Có thể sử dụng máy bơm bơm nước trực tiếp lên mặt đất (Q < 8

1.3.1 Phương pháp đào giếng thông thường

Việc đào giếng theo hướng từ trên xuống bao gồm các công đoạn chính như sau:

Hình 1-9: các sơ đồ đào giếng

a) Sơ đồ đào nối tiếp, b) Sơ đồ đào song song, c) Sơ đồ đào hỗn hợp

Hình 1-10: thi công khoan lỗ mìn và xúc bốc trong giếng

* Sơ đồ đào nối tiếp

Bản chất của sơ đồ này là giếng được đào theo từng đoạn, trong từng đoạn thỡ khoan nổ mỡn và xỳc đất đỏ xong rồi mới chống cố định bằng vỏ chống bờ tụng Như vậy trong sơ đồ đào nối tiếp cỏc cụng việc được tiến hành nối tiếp trong một đoạn giếng

* Sơ đồ đào song song

Bản chất của sơ đồ này là công việc xúc bốc đất đá và chống cố định được tiến hành song song ở hai đoạn giếng liền nhau (song song ở hai đoạn)

* Sơ đồ đào hỗn hợp

Bản chất của sơ đồ này là công việc bốc xúc đá giếng được tiến hành đồng thời với công việc chống cố định trong một đoạn giếng Như vậy trong

sơ đồ này các công việc đào và chống hỗn hợp trong một đoạn giếng

1.3.2 Phương pháp đặc biệt (đóng băng nhân tạo)

Phương pháp này được sử dụng từ đầu thế kỷ 19 xây dựng đường lò đào qua đất đá chứa nước và cát Bản chất của phương pháp là biến đất đá, cát

từ trạng thái mềm yếu, chứa nước thành trạng thái rắn cứng liên kết chắc có

độ bền cao Vùng đất đá được đóng băng có thể coi như rắn cứng và do đó có thể tiến hành việc khai đào bình thường được thể hiện qua hình 1-15, hình 1-

16 và hình 1-17 dưới đây

Công nghệ thi công bằng phương pháp này khá phức tạp, khâu chuẩn bị cho thi công nhiều, tiến độ khá nhanh Nội dung thi công chính gồm: san phẳng mặt bằng thi công, khoan lỗ để đông cứng, lắp đặt thiết bị đông cứng

và trạm đông cứng, đông cứng địa tầng xung quanh giếng Sau đó tiến hành công tác đào giếng và xây vỏ chống giếng Công nghệ thi công tại gương sử dụng máy xúc có kích thước phù hợp xúc đất đá Khi giếng đào vượt qua địa tầng dễ bở rời sẽ ngừng đông cứng, khi đất đá tại gương ổn định tiến hành thi công bằng phương pháp thông thường Phương pháp thi công đóng băng nhân tạo có chi phí cho công trình khá cao, không cho phép xây dựng giếng đứng với tốc độ cao và không thể đảm bảo an toàn tuyệt đối cho toàn bộ quá trình thi công

Hình 1-11: a mô tả việc phía tr-ớc g-ơng đào của tbm,

b Buồng làm việc hoàn thành với tbm trong đất

Buồng làm việc

Hình 1-13: thi công giếng đứng theo ph-ơng pháp đông cứng

1 Mỏy bơm nước mặn, 2 Nồi cất,3 Mỏy phõn li dung dịch amụni hyđrụxớt,

4 Mỏy nộn khớ amụniac, 5 Mỏy làm lạnh trung gian, 6 Mỏy phõn li amoniac dầu, 7 Mỏy tập trung dầu, 8 Mỏy làm ngưng tụ, 9 Mỏy chứa dung dịch amoniac, 10 Mỏy phõn li khụng khớ, 11 Bơm nước làm lạnh, 12 Vũng phối hợp, tập trung dung dịch, 13 ống đụng cứng, 14 Vỏch đụng cứng, 15 Vỏch giếng, 16 Lỗ quan trắc thuỷ văn, 17 Lỗ đo nhiệt độ

1.3.3 Thi công bằng phương pháp khoan giếng

Phương pháp khoan giếng đứng được sử dụng trong những điều kiện 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 sử dụng được phương pháp khoan nổ mìn Công nghệ khoan giếng đứng cho phép cơ giới hóa 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 lỗ khoan có đường kính đến 3,6 m trong môi trường đất đá với hệ số kên cố đến 6 (f 6) Công tác khoan giếng đứng đường kính từ 2  2,5 m có thể được thực hiện trong môi trường đất đá có hệ

số kiên cố đến 12 (f 12)

Đối với công nghệ khoan giếng hiện này có hai loại tổ hợp được sử dụng gồm tổ hợp khoan từ dưới lên trên và khoan từ trên xuống dưới

* Tổ hợp khoan từ dưới lên trên

Điều kiện áp dụng thi công cho các giếng điều áp trong thủy điện, giếng thông gió trong các đường hầm giao thông, giếng đứng trong khai thác khoáng sản…

Nguyên lý thực hiện khi có mặt bằng vị trí đặt máy và mức đáy giếng

đã có cùng hệ thống hầm dẫn Sau khi khảo sát và khoan dẫn từ ví trí dự kiến lắp đặt máy đến vị trí đáy giếng, tiến hành lắp đặt bệ máy, lắp đặt choòng và lắp đặt mâm doa theo sơ đồ 1-18 dưới đây

Điều kiện kỹ thuật gồm: giếng hở thi công từ mặt đất và giếng kín thi công từ các hầm ngang, mức tầng dưới cùng đã có hầm ngang lối thông để vận chuyển đất đá

Hình 1-14: sơ đồ nguyên lý hoạt động tổ hợp khoan giếng

Hình 1-15: sơ đồ và thi công giếng kín từ các hầm ngang

Mỏy khoan phớa trờn

Đầu cắt

mở rộng

* Tổ hợp khoan từ trờn xuống dưới

Phương phỏp khoan giếng đứng toàn tiết diện, phương phỏp khoan giếng đứng cú quy trỡnh rỳt lừi khoan ỏp dụng cho cỏc loại đất đỏ Nguyờn tắc hoạt động sử dụng cỏc mõm cắt, đầu cắt để cắt đất đỏ tại gương, sử dụng trong mụi trường đất đỏ cú độ kiờn cố trung bỡnh và đất đỏ rắn cứng

Hình 1-16: sơ đồ nguyên lý và thiết bị thi công giếng đứng

Hình 1-17: tổ hợp khoan giếng đứng từ trên xuống

1.4 Ƣu nhƣợc điểm khai thụng bằng giếng đứng

1.4.1 Ưu điểm

- So với giếng nghiờng thỡ chiều dài giếng nhỏ nhất (thực tế cỏc mỏ đang sử dụng giếng nghiờng khai thỏc: giếng chớnh đặt băng tải vận tải than

cú gúc dốc 160, giếng phụ trục tải người và vật liệu cú gúc dốc 230 Một số

mỏ than cú sản lượng thụng qua trung bỡnh ≤ 500 nghỡn tấn/năm thỡ giếng chớnh cú gúc dốc tới 230

và giếng phụ đạt tới 250)

- Khả năng thông qua về công tác vận tải qua giếng đứng phụ so với giếng nghiêng phụ là liên tục và lớn

- Trụ than bảo vệ giếng nhỏ (khi giếng đào trong vùng chứa than)

- Bố trí mặt bằng phù hợp vị trí mở giếng sẽ đảm bảo chiều dài các đường lò khai thông nhỏ

- An toàn trong vận tải người qua giếng

1.4.2 Nhược điểm

- Tổ chức thi công phức tạp so với giếng nghiêng

- Khó khăn về cung cấp thiết bị thi công, thiết bị vận tải (do trong nước chưa chế tạo, nhập khẩu là chủ yếu)

- Các quy định về hướng dẫn thi công, lắp đặt, vận hành giếng đứng trong nước còn thiếu nhiều chỗ phải sử dụng các tiêu chuẩn nước ngoài

- Công tác vận hành, sửa chữa phức tạp

1.5 Khai thông mở vỉa bằng giếng đứng hiện nay

Việc khai thông mở vỉa để khai thác khoáng sản bằng giếng đứng đã được tiến hành từ thế kỷ thứ XIX Hiện nay trên thế giới hầu hết việc khai thác các tài nguyên khoáng sản (đặc biệt là khai thác than) đều được mở vỉa bằng giếng đứng do các tài nguyên khoáng sản nằm sâu trong lòng đất (công tác khai thông bằng giếng đứng phù hợp với công nghệ khai thác khi chia tài nguyên thành các tầng từ 100 đến 150 m, giếng đứng được đào một lần đến đáy tầng than)

Khai thác than hầm lò bằng giếng đứng ở Trung Quốc chiếm trên 70% sản lượng hàng năm (Khoảng 2 tỷ tấn/ 3.5 tỷ) Hàng năm tại Trung Quốc đào mới khoảng 400 giếng đứng Nhiệm vụ này được giao cho các tổng công ty xây dựng thuộc Tập đoàn công trình quốc tế than Trung Quốc Tốc độ đào giếng đứng tại Trung Quốc đã đạt tới bình quân 100 m/tháng, kỷ lục trên 400 m/tháng Độ sâu giếng bình quân 700 m, nhiều mỏ đã vận hành giếng sâu trên

1000 m

Giếng đứng còn được sử dụng nhiều tại Ucraina, Nga, Nam Phi, Balan,

và nhiều nước khác trên thế giới Các lò giếng phần lớn ở độ sâu trên 700 m, thậm chí có mỏ sâu trên 3000 m (khai thác kim cương, vàng tại Nam Phi)

Tại Việt Nam, mỏ than Mông Dương là mỏ khai thác hầm lò đầu tiên

sử dụng giếng đứng để mở vỉa Tại đây có hai giếng đứng: giếng chính có độ sâu -105 m, giếng phụ có độ sâu -115 m

Tiếp sau mỏ than Mông Dương là mỏ than Hà Lầm có khai thông mở vỉa bằng ba giếng đứng gồm: Giếng chính có độ sâu -420 m, giếng phụ có độ sâu -405 m và giếng gió -337 m Tháng 4 năm 2009 bắt đầu khởi công xây dựng ba giếng đứng và đến thời điểm hiện tại đã đào các đường lò xuyên vỉa mức -300 và vận tải đất đá đào lò thông qua giếng đứng phụ và giếng gió

Những thành công ban đầu trong công tác khai thông, mở vỉa bằng giếng đứng trong ngành khai thác than đã mở ra xu hướng mới khi các dự án phải xuống sâu dưới mức -300 so với mực nước biển Hai dự án khai thác mỏ than hầm lò khai thông bằng giếng đứng đã và đang triển khai thi công là dự

án Núi Béo có công suất 2 triệu tấn/năm, Khe Chàm II-IV có công suất 3,5 triệu tấn/năm Ngoài ra trong năm 2014 sẽ tiến hành thi công cặp giếng đứng tại công trình khai thác dưới mức -150 mỏ than Mạo Khê; các dự án Khánh Hòa, đồng bằng Sông Hồng và một số dự án khai thác hầm lò bằng giếng đứng sẽ được tiến hành trong những năm tiếp theo

1.6 Những vấn đề khó khăn phức tạp trong quá trình thi công giếng đứng

Thi công giếng đứng đối với ngành khai thác mỏ tại Việt Nam hiện nay

là việc vô cùng khó khăn mặc dù chúng ta đã đưa vào vận hành một số mỏ bằng giếng đứng và đang thi công một số dự án có khai thông bằng giếng đứng Những vấn đề khó khăn như sau:

- Đào giếng đứng gặp nước ngầm

- Đào giếng đứng qua các vùng phay phá, đứt gãy, túi khí, túi nước

- Trang thiết bị thi công đồng bộ giếng đứng

- Trình độ tay nghề vận hành thiết bị thi công và tổ chức sản xuất

- Các vấn đề khác

1.6.1 Đào giếng đứng gặp nước ngầm

Đối với ngành than nước ta, thi công đào giếng mỏ trong vùng trầm tích than, nhất là trầm tích vùng Đồng bằng sông Hồng và trầm tích ven biển vùng than Quảng Ninh, khi chưa có nhiều kinh nghiệm về công nghệ và sử dụng trang thiết bị thi công trong lĩnh vực này là một vấn đề rất khó khăn

Điều kiện địa kỹ thuật mỏ, điều kiện địa chất - thuỷ văn tại các vùng Quảng Ninh, Đồng bằng sông Hồng không chỉ phức tạp do quá trình hình thành mà còn chịu tác động lớn của điều kiện khí hậu, địa lý Miền Bắc nước ta nằm trong vùng nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều, lượng mưa hàng năm trung bình từ vài trăm đến hàng ngàn mm, là nguồn nước chủ yếu chảy vào mỏ trong quá trình khai thác và đào sâu giếng Đất đá trầm tích, bồi tụ lấp đầy thường có nguồn gốc do nước di chuyển từ nơi khác đến với các kích thước hạt khác nhau, tạo thành các lớp địa chất không đồng nhất Quá trình biến động của vỏ Trái đất, tạo nên các đứt gãy kiến tạo, quá trình nguội dần của vỏ Trái đất, cộng với sự tác động của công nghệ do con người làm phát sinh nứt nẻ, gây mất ổn định của đất đá Tất cả những biến động do tự nhiên và của con người làm cho nước liên thông giữa bề mặt và trong lòng đất, tạo nên khó khăn khi thi công giếng đứng khai thông các khoáng sàng nằm sâu trong lòng đất [2]

Hàng năm, ngành khai thác than phải đầu tư số tiền hàng nghìn tỷ đồng

để khoan thăm dò bổ sung đánh giá trữ lượng một cách tỷ mỷ phục vụ lập dự

án Nguồn tài nguyên từ mực nước biển lên đến đầu lộ vỉa không còn, bắt buộc phải đầu tư khai thác xuống sâu Các dự án khi xem xét đầu tư đều đánh giá hiệu quả khi khai thác đến đáy tầng than mức -500 Nguy cơ mất an toàn

lao động càng lớn khi càng khai thác xuống sâu bằng phương pháp hầm lò, các con số thống kê của 10 năm qua như sau:

Số vụ tai nạn, số người chết và bị thương do tai nạn lao động trong ngành than tăng gần gấp đôi, một phần do tình hình khai thác có phức tạp hơn nhiều so với trước Nếu như năm 2001, có 15 công nhân tử nạn vì tai nạn lao động thì năm 2013 là 30 người Năm 2006 là năm có số công nhân tử nạn nhiều nhất là 50 người; năm 2002 là 37 người; năm 2007 là 36 người; các năm 2008 và 2013, ngành than đều có 34 thợ lò tử nạn Ngoài số người chết, tai nạn lao động còn khiến hàng trăm người bị thương nặng hằng năm Theo báo cáo của Vinacomin, năm 2013, toàn ngành than để xảy ra 522 vụ tai nạn lao động, làm 289 người bị thương nặng, 217 người bị thương nhẹ Trong khi

đó, 416 vụ tai nạn lao động năm 2012, ngoài cướp đi sinh mạng của 34 công nhân, còn làm 215 người bị thương nặng và 177 người bị thương nhẹ Thống

kê các vụ tai nạn lao động trong 10 năm qua cho thấy, phần lớn số vụ tai nạn đều xảy ra ở dưới hầm lò, với nguyên nhân gây tử vong như: Nổ khí mêtan, ngạt khí, khí độc, bục nước, đổ lò, đá rơi, vận hành các thiết bị cơ điện Các con số được nêu trên để khẳng định trong ngành khai thác than hầm lò luôn tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây mất an toàn lao động

Đối với công tác đào giếng đứng, công tác đánh giá điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn là hoàn toàn chính xác trên cơ sở thiết đồ lỗ khoan giếng Tầng chứa nước, cấp độ và lưu lượng nước ngầm đã được tổng kết trong báo cáo địa chất khoan thăm dò tuyến giếng Các nguyên nhân còn lại như tụt lở vách, bục nước, đá rơi trong công tác thi công sẽ được xử lý ngay tại gương lò Do đó xử lý nước ngầm trong thi công là điều kiện khó khăn nhất trong công tác đào giếng, nếu không xử lý triệt để nó là nguyên nhân chính gây mất an toàn lao động, làm giảm tiến độ thi công, ảnh hưởng đến chất lượng vỏ chống giếng đứng và tăng chi phí xây dựng công trình

và các thành phần phong hóa khi khai đào các công trình ngầm qua khu vực này gây sập đổ, tai nạn trong khi thi công Thay đổi điều kiện địa chất bất thường khi thi công công trình ngầm trong đất đá bão hòa nước, phía trước gương công trình ngầm có thể bị tụt lở hoặc sập đổ gây ách tắc, nguy hiểm đến kết cấu chống và người lao động

Nguyên nhân này cũng gây khó khăn trong công tác thi công giếng đứng, trên tài liệu khoan địa chất công trình trong nhiều đoạn đã không lấy được mẫu khoan Do đó trong công tác thi công đối với các mức không lấy được mẫu khoan cần phải thường xuyên khoan vượt trước xác định tầng đất đá đó

b) Đào giếng đứng qua các túi khí, túi nước

Tầng chứa than mà giếng đứng đào qua chứa khí độc hại gây mất an toàn lao động, đồng thời các đới chứa nước tích tụ trong hang hốc là nguy cơ tiềm ẩn Việc khoan tiến trước (khoan vượt trước) rút khí và thăm dò túi nước

là việc phải thực hiện thường xuyên khi thi công giếng đứng

1.6.3 Trang thiết bị thi công đồng bộ giếng đứng

Tổ hợp hệ thống thi công giếng đứng bao gồm:

- Máy trục trục tải người thi công và đất đá

- Tháp giếng thi công

- Tổ hợp máy tời thi công (tời dẫn hướng thiết bị trục, tời giữ sàn treo thi công, tời giữ cốp pha, …)

- Tổ hợp máy khoan, cốp pha, máy khoan phun ép vữa, máy trắc địa trong giếng

Đối với các tổ hợp nêu trên trong nước có thể sản xuất trên cơ sở mua công nghệ bản quyền của nước ngoài, tuy nhiên để sản xuất các trang thiết bị

đó mà chỉ dùng một số lần thì theo tính toán của các chuyên gia việc thuê các trang thiết bị đó còn thấp hơn nhiều so với chế tạo trong nước

1.6.4 Trình độ tay nghề vận hành thiết bị thi công và tổ chức sản xuất

Cũng như các công việc khác, công tác thi công đào chống và lắp đặt giếng đứng là công việc được thực hiện thường xuyên để nâng cao trình độ tay nghề, vận hành thuần thục thiết bị, tuy nhiên các công việc đó là rất khó đối với các mỏ than hầm lò Chuẩn bị cho các dự án có khai thông vận hành bằng giếng

đứng, hàng năm Tập đoàn công nghiệp than – Khoáng sản có kế hoạch đưa cán

bộ công nhân viên ra nước ngoài học tập kinh nghiệm của các nước tiên tiến tại các nước như: Liên Bang Nga, Ucraina, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản Năm

2007, Tập đoàn công nghiệp Than – Khoáng sản đã đưa 50 cán bộ và công nhân của 02 Công ty Xây dựng mỏ hầm lò 1 và hầm lò 2 sang Trung Quốc để đào tạo công tác đào giếng đứng; tuy nhiên thành quả đạt được không nhiều, chủ yếu là

đi tham quan xem xét chứ không được đào tại một cách bài bản Hiện tại các cán

bộ công nhân Công ty Xây dựng mỏ hầm lò1 đang phối hợp thi công cặp giếng đứng tại mỏ than Núi Béo; tuy nhiên phần thực hiện chính về các công việc đều

do các chuyên gia người Ucraina thực hiện

Việc tổ chức sản xuất theo đặc thù nghề nghiệp, theo quy định của từng Quốc gia Đối với ngành than hầm lò việc tổ chức sản xuất vẫn theo quy định

03 ca làm việc mỗi ca 7 giờ trong đó có 30 phút nghỉ giữa ca Hình thức giao khoán sản phẩm trong công tác thi công giếng đứng chưa thực hiện được như xây dựng hệ thống các đường lò khác mà lý do chủ yếu là Định mức và đơn giá công việc chưa có trong các Định mức được ban hành Việc áp dụng các Định mức và đơn giá nước ngoài về nhân công không phù hợp với Việt Nam

do năng suất lao động và tay nghề khác nhau Thi công giếng đứng tại mỏ than Hà Lầm do Nhà thầu Trung Quốc thực hiện là giao khoán sản phẩm, mỗi đội được phân công làm chỉ một công việc trong công đoạn, bắt buộc phải hoàn thành công đoạn đó Ví dụ khi thi công khoan nổ mìn với tiến độ 3.6 mét trong đá có cường độ kháng nén từ 50  60 MPa chỉ mất 3 đến 4 giờ đồng

hồ, trong đá có cường độ kháng nén từ 100  120 MPa mất 12 đến 14 giờ

1.6.5 Các vấn đề khác

a) Trình độ quản lý

Trưởng ban quản lý dự án hoặc Giám đốc Công ty là người điều hành tổng thể các công việc liên quan đến giếng đứng từ công tác chuẩn bị đến

hoàn thành đưa vào sử dụng, khối lượng công việc rất lớn đòi hỏi phải đầu tư nhiều công sức và thời gian Do trang thiết bị trong giếng đứng có khối lượng rất lớn mà chủ yếu thiết bị phải nhập khẩu từ nước ngoài nên cần phải xây dựng kế hoạch chi tiết từ công việc thiết kế, cung cấp thiết bị, thi công xây dựng lắp đặt và vận hành Ngoài ra còn rất nhiều các thủ tục khác liên quan cần phải được xem xét một cách tỷ mỉ chi tiết

Đến thời điểm hiện tại khi giếng đứng Hà Lầm đã đưa vào vận hành, 02

dự án có khai thông giếng đứng là mỏ than Núi Béo và Khe Chàm II-IV đều tồn tại các vấn đề liên quan đến trình độ quản lý làm chậm tiến độ công trình

và tổn thất rất lớn về lợi ích kinh tế

b) Thiết bị lắp đặt để vận hành cố định trong giếng

Thiết bị lắp đặt vận hành cố định trong giếng bao gồm các trang thiết bị sau:

- Máy trục tải cố định (hệ thống tang trục, động cơ, điều khiển, …);

- Tháp giếng cố định (hệ thống dẫn hướng Puly);

- Hệ thống xà ngang, thanh dẫn hướng, cáp trục, cáp cân bằng;

- Hệ thống các đường ống cấp và thoát nước, cung cấp điện và thông tin liên lạc lắp đặt trong giếng

Hiện nay trong Quy chuẩn và các Quy phạm trong ngành khai thác khoáng sản của công tác vận hành giếng đứng còn thiếu, trong các nội dung được nêu chủ yếu liên quan đến vận hành sửa chữa thiết bị máy trục và cáp trục Không có các hướng dẫn quy định về công tác lắp đặt trong giếng, tiêu chuẩn sử dụng các kết cấu, về công tác sửa chữa định kỳ thường xuyên, quy phạm nghiệm thu về công tác đào giếng, độ lệch tâm cho phép phù hợp lắp đặt vận hành, …

Trong các Quy chuẩn, tiêu chuẩn ngành vẫn chủ yếu sử dụng tiêu chuẩn của Liên Bang Nga trong vận hành giếng đứng Thực tế hiện tại có rất nhiều tiêu chuẩn của các nước áp dụng trong thiết kế, thi công và vận hành giếng

đứng Khi sử dụng thiết bị vận hành giếng đứng của nước khác cần phải phù hợp đối với quy định đó Việc sử dụng tiêu chuẩn nước ngoài để đưa ra bộ Quy chuẩn ngành phù hợp là việc rất cần thiết mà chúng ta chưa làm được

Quản lý nhà nước chưa đưa ra được tiêu chí chung cho một dự án đối với khai thông giếng đứng về: Đơn giá xây dựng giếng, giá trị thiết bị vận hành giếng đứng, tiêu chuẩn trong công tác thi công xây dựng lắp đặt giếng đứng, tiêu chuẩn nghiệm thu cho phép vận hành các thiết bị đặc thù

Các Chủ đầu tư sử dụng vốn ngân sách nhà nước còn gây lãng phí; yếu kém về quản lý, buông lỏng trách nhiệm thẩm tra các thành phần công việc trong dự án, đẩy trách nhiệm tới các Nhà thầu

Các nhà thầu Thiết kế, cung cấp thiết bị, thi công của nước ngoài liên kết làm giá gói thầu Các nhà thầu trong nước yếu kém mọi mặt về các công tác liên quan đến giếng đứng và còn nhiều vấn đề khác nữa

1.7 Nhận xét chương 1

Đến thời điểm hiện tại trong ngành khai thác khoáng sàng (khai thác than) đã có hai dự án vận hành bằng giếng đứng; mỏ than Mông Dương đưa giếng đứng vào hoạt động từ những năm 1982 do Liên Xô thiết kế và thi công, giếng đứng Hà Lầm do Trung Quốc thiết kế thi công đưa vào hoạt động năm 2012 và 02 dự án đang triển khai đào giếng đứng là mỏ than Núi Béo và Khe Chàm II-IV Tuy nhiên thi công giếng đứng vẫn là một công việc khó khăn cho các Chủ đầu tư, cán bộ quản lý và công nhân Việt Nam Mỗi công đoạn trong công tác thi công giếng đứng là một đề tài để nghiên cứu, đánh giá tổng kết đúc rút cho các dự án khai thác hầm lò không chỉ khu vực vùng Đông Bắc Quảng Ninh, khu vực Đồng Bằng Sông Hồng mà còn nhiều khu vực khác trong cả nước Trong chương 1 của luận văn đã đề cập tổng quát về giếng đứng gồm:

- Các phương pháp thi công giếng đứng

- Các sơ đồ thi công giếng đứng

- Những vấn đề khó khăn phức tạp trong thi công giếng đứng

Với phương pháp thi công giếng đứng thông thường nhưng khi thi công gặp địa tầng chứa nước là những vấn đề khó khăn nhất trong quá trình công nghệ

CHƯƠNG 2 NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TIẾN ĐỘ VÀ CHẤT LƯỢNG THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG TẠI CÁC MỎ THAN

VÙNG ĐÔNG BẮC TỈNH QUẢNG NINH

Trong thi công công trình ngầm đặc biệt là thi công giếng đứng có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng thi công, có thể liệt kê như sau:

- Điều kiện địa chất (Địa tầng; kiến tạo; điều kiện địa chất công trình, thủy văn; tính chất cơ lý đá)

- Các yếu tố ảnh hưởng khác (Diện tích giếng đào; chiều sâu giếng đứng; công tác khảo sát; các điều kiện về vị trí giếng, thời tiết, cung cấp năng lượng…)

Đối với điều kiện địa chất vùng Đông Bắc tỉnh Quảng Ninh tương đối phức tạp, trầm tích chứa than vùng Quảng Ninh nhìn chung mang tính trầm tích nhịp điển hình Phân bố xa vỉa than là các tập đá hạt thô như cuội kết, sạn kết, cát kết Càng gần vỉa than là các tập đá hạt vụn mịn như bột kết, sét kết Nằm trực tiếp lên vách, trụ vỉa than là các tập sét kết, sét kết than với chiều dày từ 0,510 m Đặc trưng cấu tạo trầm tích nhịp như vậy được lặp đi lặp lại liên tục theo sự phân bố của các vỉa than Ranh giới giữa các nhịp trầm tích là các vỉa than, có nơi lên tới 61 nhịp tại khu vực Uông Bí (mỏ Tràng Bạch) nhưng cũng có mỏ chỉ có 2 nhịp tại khu vực Cẩm Phả (mỏ Đèo Nai) Do điều kiện cấu tạo thành lớp, phân lớp nên khả năng bền vững theo bề mặt tiếp xúc lớp thường rất yếu dễ bị tách chẻ Đặc biệt là trong các loại đá hạt vụn mịn như bột kết, sét kết nên tính chất cơ lý của đá cũng biến đổi mạnh ngay trong cùng một lớp, phân lớp trầm tích

Do phân bố khoáng sàng không đồng đều, trong cùng khu vực sự thành tạo các vỉa than có sự khác biệt rất lớn về chiều dày và góc dốc của vỉa Chính các yếu tố đó ảnh hưởng đến khó khăn trong công tác thiết kế như: bố trí mặt bằng sân công nghiệp, chiều sâu giếng đứng, diện tích giếng đào Khi điều kiện khoáng sàng thuận lợi việc mở giếng đứng có thể tiến hành ngay trung