Giáo trình thi công giếng đứng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
BỘ MÔN XÂY DỰNG MỎ VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM

GIÁO TRÌNH
THI CƠNG GIẾNG ĐỨNG

BIÊN SOẠN: Ths. PHẠM QUANG THÀNH

Quảng Ninh – 2017


CHƯƠNG 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GIẾNG ĐỨNG

Mở đầu
Giếng đứng là tên gọi chung của các cơng trình ngầm có trục vng góc hoặc
gần vng với phương nằm ngang, có độ sâu lớn hơn nhiều so với diện tích mặt cắt
ngang. Giếng đứng được xây dựng với nhiều mục đích khác nhau: thăm dị và khai
thác thác khống sản có ích, thả vật liệu, điều áp trong xây dựng thuỷ điện ngầm,
thơng gió cho các đường hầm giao thơng có chiều dài lớn...Tuỳ theo cơng dụng mà
giếng đứng có cấu tạo và trang bị bên trong khác nhau, ví dụ với các giếng khai thác
khống sản có ích thì phải trang bị hệ thống cốt giếng phục vụ cho trục tải, với các
giếng điều áp phải trang bị thêm họng cản...Giếng đứng thường có tuổi thọ lớn, đào
qua nhiều lớp đất đá có tính chất cơ lý khác nhau, có mức độ ngậm nước khác nhau.
Bởi vậy, giếng thường được chống bằng các loại vỏ chống kiên cố, chống thấm nước
như bê tông, bê tông cốt thép liền khối. Tuy nhiên, trong trường hợp đào qua đất đá
kiên cố ổn định giếng có thể chỉ cần gia cố bằng neo, bê tông phun. Ở đây cũng cần
phân biệt giếng đứng với giếng mù. Cả giếng đứng và giếng mù đều có phương thẳng
đứng hoặc gần như thẳng đứng, giếng đứng được đào trục tiếp từ trên mặt đất xuống;
còn giếng mù được đào từ một đường lò trung gian xuống, như vậy nó khơng có lối
thơng trực tiếp với mặt đất.

Cơng nghệ đào giếng đứng có nhiều điểm giống với cơng nghệ đào các đường
hầm nằm ngang, tuy nhiên khi thi công giếng đứng cần chú ý những điểm khác biệt
sau:
- Cao độ gương giếng thay đổi liên tục trong suốt q trình thi cơng
- Cơng tác nổ mìn đào giếng là một cơng việc khó khăn và nguy hiểm do diện tích thi
cơng thường chật hẹp, ẩm ướt, tiếng ồn lớn.
- Tiến độ đào thường thấp do đá thải phải di chuyển các thiết bị thi công trước và sau
mỗi lần nổ mìn, các thiết bị thi cơng bị giới hạn về khả năng làm việc
- Hướng thi công theo phương thẳng đứng cho nên:
+ Mọi vật đều hoạt động và đều có khả năng tự rơi theo hướng từ trên xuống dưới sức
hút của trọng gây mất an toàn cho thi công
+ Mọi phương tiện thi công và vận chuyển đều hoạt động trong một khoảng không
giới hạn. Do đó, nếu con người và trang thiết bị muốn hoạt động trong khơng gian của
trang thiết bị khác thì phải ngừng toàn bộ hoạt động của trang thiết bị cũ và di chuyển
trang thiết bị cũ sang chỗ khác.
+ Cũng vì các trang thiết bị vận tải hoạt động theo phương thẳng đứng cho nên để đảm
bảo an tồn thì người ta phải thực hiện định hướng cho phương tiện; phương tiện đó
phải hoạt động trong phạm vi cố định được định vị bằng hệ thống đường định hướng
(cứng hoặc mềm). Chỉ khi tốc độ trục tải nhỏ hoặc trọng lượng trục khơng đáng kể thì
có thể khơng cần định hướng.


+ Do điều kiện khó khăn khi hoạt động ở các tầng công tác trung gian (phần giao nhau
giữa giếng và các tầng khai thác) nên các vật chuyển động và các phương tiện vận tải
đều phải giảm tốc độ và có đoạn đường định hướng riêng. Xuất phát từ các đặc điểm
cơ bản trên cho thấy quá trình thi công giếng rất phức tạp.
Phương pháp thi công không tốt đồng nghĩa với việc khơng sử dụng hết diện tích mặt
cắt ngang giếng và công suất của các trang thiết bị dẫn đến việc giảm tốc độ đào giếng,
kéo dài thời gian thi công. Hầu hết các trang thiết bị hoạt động trong giếng phải có các
tính năng đặc biệt: Do diện tích mặt cắt ngang có hạn mà chiều sâu giếng rất lớn cho

nên khi trục tải người ta cố gắng hạn chế việc thay đổi tốc độ trục tải và đặc biệt là cần
hạn chế những điểm công tác trung gian.
1.1.Công dụng của giếng đứng
Giếng đứng được sử dụng nhiều trong lĩnh vực:
- Cơng nghiệp khai thác khống sản (giếng chính, giếng phụ, giếng gió...)
- Phục vụ cho cơng tác thăm dị địa chất (giếng thăm dị)
- Phục vụ cho công tác điều áp trong các nhà máy thuỷ điện ngầm(giếng điều áp)
- Phục vụ cho công tác thơng gió trong thời gian sử dụng các cơng trình ngầm
giao thơng có chiều dài lớn(giếng thơng gió).
•Trong khai thác mỏ giếng đứng được xây dựng nhằm mục đích để mở vỉa khai thác
khống sản ích dưới sâu như vận chuyển khống sản có ích và đất đá thải từ dưới
ngầm lên mặt đất, đưa người thiết bị lên xuống mỏ, cung cấp vật liệu năng lượng, gió
sạch, thốt gió bẩn (hình 1.1)
• Trong cơng tác khảo sát thăm dị giếng được xây dựng phục vụ cho việc khảo sát
thăm dò tỉ mỉ các cấu tạo địa chất, xác định chi tiết đặc tính khống sàng, khống sản
có ích (giếng thăm dị).
• Trong lĩnh vực thuỷ điện giếng đứng được xây dựng nhằm mục đích điều áp điều
hồ năng lượng nước khi đóng mở cửa van nhằm làm cho áp lực dịng nước tăng giảm
từ từ tránh hiện tượng sơi thuỷ lực làm ăn mòn cánh tuabin hoặc va đập gãy cánh
tuabin của máy phát điện (giếng điều áp, giếng áp lực..) hình 1.2.
• Trong xây dựng các đường hầm giao thơng có chiều dài lớn, giếng đứng được xây
dựng để phục vụ cho cơng tác thơng gió theo sơ đồ thơng gió dọc trung tâm.
Trên thế giới, từ trước đến nay giếng đứng đã được xây dựng rất nhiều phục vụ
cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực khai thác khoáng sản.
Chẳng hạn ở Nga có mỏ than sâu trên 1000m, Ba Lan có mỏ sâu 1050m, ở Nam Phi có
mỏ vàng sâu tới 3170m mở vỉa bằng giếng đứng.


Đường lị

Tháp giếng

Chân tầng
Giếng gió
Khai thác ngược lên
Thùng skíp

Thùng cũi
Máy
ơ
Ga chất tải
thùng skip
Đáy giếng

Vỉa khống sản

Hình 1.1.Sơ đồ sử dụng giếng phục vụ cho việc khai thác mỏ
Giếng điều áp
Đường ống
Nhà máy thuỷ
đệ

Hầm dẫn
ướ

Giếng điều áp
Nhà máy thuỷ
điện

Giếng

Giếng áp
áp lực
lực

Hầm dẫn nước
Giếng áp lực

Hình 1.2.Sử dụng giếng điều áp trong tổ hợp cơng trình ngầm thuỷ điện
Ở nước ta, dưới thời Pháp thuộc số giếng đứng được xây dựng không nhiều.
Để phục vụ cho công tác khai thác than ở mỏ Mông Dương, người Pháp đã đào giếng


đứng sâu hơn 100m, tại mỏ than Làng Cẩm – Thái Nguyên cũng đã đào một giếng với
chiều sâu khoảng 80m. Sau khi hồ bình lập lại, nhờ có sự giúp đỡ của Liên Xô, chúng
ta đào thêm một giếng đứng để khôi phục và mở rộng mỏ than Mông Dương. Hiện nay
do sản lượng khai thác than lộ thiên ngày càng cạn kiệt, trước những yêu cầu cấp bách
về sản lượng đòi hỏi chúng ta phải tăng sản lượng khai thác hầm lò. Tuy nhiên do độ
sâu khai thác tại các mỏ đều lớn dẫn đến việc mở vỉa và khai thác bằng phương án lò
bằng, giếng nghiêng gặp khó khăn và gần như khơng thể thực hiện được. Trong thời
gian tới một số cơng than hầm lị vùng Quảng Ninh tiến hành khai thác bằng giếng
đứng chẳng hạn như: năm 2009 Công ty than Hà Lầm sẽ tiến hành đào ba giếng (chính,
phụ, giếng gió....) với độ sâu trung bình 400m. Ngồi ra, cơng ty than Mơng Dương có
dự án đào giếng đứng xuống mức -250. Bởi vậy, việc xây dựng các giếng đứng đối với
ngành khai thác mỏ đặc biệt là khai thác than đang là một thách thức rất lớn cần được
tìm hiểu nghiên cứu một cách nghiêm túc.
Trong giai đoạn hiện nay, phục vụ cho cơng cuộc hiện đại hố, điện khí hố đất
nước một loạt các dự án xây dựng các nhà máy thuỷ điện ngầm đã và đang được triiển
khai: Hồ Bình, Yaly, Cần Đơn, Đại Ninh, Nậm chiến...Trong các dự án đó ln ln
có mặt giếng điều áp.
Số liệu các giếng điều áp đã được thi công trong lĩnh vực thuỷ điện có thể tham

khảo trên bảng 1.1.
Bảng 1.1.Một số các giếng điều áp đã xây dựng trong thời gian qua
Cơng trình
Chiều sâu
Đường
Ghi chú
giếng (m)
kính giếng
(m)
Yaly
154
14,3
Giếng điều áp số 1 và 2
600
6,0
Giếng dẫn nước vào tua bin N1- 4
Nà Lơi
102
2,4
Giếng điều áp
Quảng Trị
50
5,2
Giếng điều áp
A Vương
94,5
10
Giếng điều áp
Đồng Nai 4
50

10
Giếng điều áp
Nậm Chiến
430
4,64
Giếng điều áp
Bản Cốc
105
2,4
Giếng điều áp
Cửa Đạt
26
12
Giếng điều áp
Trong thời gian tới, với nhu cầu về năng lượng ngày càng lớn đặc biệt là điện
năng thì số lượng các dự án thuỷ điện được xây dựng ngày càng lớn, do vậy số lượng
các giếng điều áp được xây dựng sẽ tăng không ngừng.
Trong giai đoạn hiện nay, việc xây dựng hệ thống giao thơng hiện đại và an
tồn đặc biệt là hệ thống giao thông đô thị đang được nghiên cứu và triển khai với
phương án được ưu tiên là sử dụng hệ thống giao thông ngầm. Trong hệ thống đó địi


hỏi một số lượng lớn các giếng đứng với vai trị là giếng thơng gió. Bởi vậy việc
nghiên cứu kỹ thuật và giải pháp thi cơng các giếng thơng gió cũng mang tính cấp thiết.
1.2.Đặc điểm cấu tạo, phương pháp xác định hình dạng kích thước mặt cắt ngang
giếng mỏ
1.2.1.Cấu tạo của giếng mỏ
Tuỳ theo công dụng và chức năng của giếng mà giếng có cấu tạo khác nhau, có
nghĩa là một giếng thủy điện sẽ có cấu tạo khác so với một giếng mỏ và thăm dò , hoặc
ngay trong một giếng mỏ thì giếng chính sẽ có cấu tạo khác giếng phụ. Đối với một

giếng mỏ, khi thi cơng giếng thường chia giếng ra nhiều đoạn, trong đó có các đoạn cơ
bản:
+ Cổ giếng.
+ Thân giếng.
+ Đáy giếng.
+ Phần lị nối giữa giếng và lị bằng (hình1.3)
Trong đó:
* Cổ giếng: là phần trên cùng của giếng được đào trực tiếp từ trên mặt đất xuống.
Thông thường cổ giếng được thiết kế và xây dựng đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Cao hơn mức lũ lớn nhất trong lịch sử ở địa phương ít nhất 50cm (tần xuất 100 năm).
+ Mức cổgiếng cao hơn mức  0 thiết kế khoảng 5cm đảm bảo nước, vật liệu rời ở bên
bờ khó vượt qua cổ giếng nhờ đó đảm bảo an tồn trong khi thi cơng.
+ Vị trí dưới cùng của cổ giếng đảm bảo 2 yêu cầu cơ bản:
- Vành đế đỡ cuối cùng của cổ giếng nằm trong tầng đá gốc ổn định ít nhất là
3m.
- Bảo đảm bố trí được các rãnh gió, rãnh cáp...trong phạm vi cổ giếng
Vì hai u cầu này cho nên cổ giếng có thể có chiều cao thay đổi từ 460 m tùy
từng điều kiện cụ thể. Trong trường hợp lớp đá gốc nằm lộ trên mặt đất thì chiều sâu
của cổ giếng được tính từ trên mặt đất xuống điểm nằm cách đáy của cửa máng cuối
cùng 1,5m.
* Phần thân giếng: Thân giếng là một hoặc một số đoạn giếng cơ bản nối cổ giếng
với đáy giếng hoặc nối các tầng công tác với nhau.
Vì thân giếng nằm cách xa mặt đất nên ảnh hưởng của các lớp đất đá phía trên
khơng đáng kể hay bằng 0. Nó chỉ chịu ảnh hưởng tầng đất địa phương hay xung
quanh nó là chính. Để đảm bảo chức năng hoạt động thì thân giếng cần phải đáp ứng
được hai yêu cầu cơ bản:
- Chịu được áp lực đất đá và nước ngầm xung quanh.
- Làm chỗ tựa cho các kết cấu, trang bị bên trong giếng.
Các kết cấu trong giếng phải kể đến hai kết cấu cơ bản: vỏ chống và hệ thống cốt
giếng. Thân giếng thường có mặt cắt ngang hình trịn hoặc hình chữ nhật

Hình 1.3.Ví dụ về kết cấu
giếng phụ trong mỏ
1- Máng điều nhiệt;
2- Đáy giếng ;
3- Lò nối;
4- Hầm bơm nước trung gian
5-Vành đế đỡ;
6-Vỏ chống cố định cổ giếng;
7- Cổ giếng

* Đáy giếng: là đoạn dưới cùng của giếng nằm thấp hơn mức công tác thấp nhất (mức
khai thác thấp nhất). Tại đây phải bố trí một số trang thiết bị để hãm thùng trục, tiếp
nhận hàng rơi vãi, cuộn cáp cân bằng của trục tải, ngoài ra đáy giếng cũng là nơi thu
nước để dẫn vào cụm hầm bơm.
1.2.2.Xác định hình dạng mặt cắt ngang của giếng đứng
Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, điều kiện địa chất thuỷ văn, tính chất cơ lý
của các lớp đất đá mà giếng đào qua, thời gian tồn tại, chiều sâu và cơng dụng của
giếng, tính chất của vật liệu và kết cấu chống... mà giếng có hình dạng, kích thước
khác nhau.

Hình1.4.Một số hình dạng của giếng được sử dụng trong thực tế


Trong thực tế: giếng đứng thường có mặt cắt ngang là hình trịn (hình 1.4a);
hình chữ nhật (hình 1.4b); hình tang trống (hình 1.4c); hình chữ nhật với bốn cạnh
cong lồi (hình 1.4d); hình elip (hình 1.4e).
Trong các loại mặt cắt trên:
+ Giếng có mặt cắt ngang là hình trịn chịu áp lực của đất đá tốt hơn và hệ số sức cản

khí động học nhỏ hơn (trừ giếng chống bằng tubing) với tuổi thọ của giếng trên 15
năm. Các giếng mỏ thường có mặt cắt ngang hình trịn.
+ Giếng có mặt cắt ngang là hình chữ nhật áp dụng có lợi trong đất đá cứng trung bình
với tuổi thọ tối đa của giếng 15 năm. Các giếng thăm dò thường có mặt cắt ngang hình
chữ nhật.
+ Giếng có mặt cắt ngang hình chữ nhật với bốn cạnh lồi, hình elíp và hình tang trống
chỉ áp dụng trong trường hợp phục hồi hoặc mở rộng giếng.
- Về khả năng sử dụng hợp lý diện tích mặt cắt ngang thì giếng có mặt cắt ngang hình
chữ nhật là hợp lý nhất. Tỉ số giữa diện tích mặt cắt ngang với diện tích mặt cắt ngang
hữu ích(có thể sử dụng được) của giếng phụ thuộc vào hình dạng và được xác định
theo kinh nghiệm như sau (Bảng 1.2) [2]:
Bảng 1.2.Hệ số sử dụng mặt cắt ngang của giếng(Stk/Ssd) [2]:
1
Hình chữ nhật
1,00
2
Hình tang trống
1,15
3
Hình chữ nhật với 4 cạnh lồi
1,22
4
Hình elíp
1,27
5
Hình trịn
1,30
Việc lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang của giếng được tiến hành dựa trên một số các
yếu tố như:
+ Đặc tính cơ lý của đất đá: độ kiên cố (f), độ ổn định và độ ngậm nước của đất đá +

Tuổi thọ và chức năng của giếng..
-Vật liệu chống giếng: được chọn tuỳ thuộc vào hình dạng mặt cắt ngang của giếng,
đặc tính cơ lý của đất đá xung quanh giếng, cơng dụng và tuổi thọ của giếng:
+ Khi giếng có mặt cắt ngang hình chữ nhật, phần lớn chống bằng gỗ, đơi khi chống
bằng kim loại (hình 1.5) hoặc bê tơng cốt thép [2]

Hình 1.5.Kết cấu chống giếng chống bằng vòng thép


+ Khi giếng có mặt cắt ngang hình trịn, hình tang trống, chữ nhật với 4 cạnh cong lồi,
hình elip chống bằng bê tông, bê tông cốt thép liền khối hoặc lắp ghép.
+ Giếng có mặt cắt ngang hình trịn, tuổi thọ khơng lớn cịn có thể chống bằng các
vịng thép lắp ghép uốn từ thép định hình (hình1.5). Trong trường hợp tuổi thọ hoặc
áp lực đất đá lớn thì giếng trịn có thể sử dụng vỏ chống tubing bê tông cốt thép và
tubing kim loại.
+ Khi đất đá rắn cứng ổn định, ít nứt nẻ có thể sử dụng neo, bê tơng phun.
1.2.3. Xác định kích thước mặt cắt ngang của giếng mỏ
Kích thước mặt cắt ngang giếng mỏ được xác định bằng phương pháp hoạ đồ
trên cơ sở số lượng, kích thước và cách bố trí các thùng trục cũng như các trang thiết
bị khác trong giếng có kể đến các khoảng hở an toàn theo quy phạm. Sau khi đã thiết
kế thì diện tích mặt cắt ngang của giếng phải kiểm tra và thoả mãn điều kiện thơng gió.
Trình tự xác định kích thước tiết diện ngang của giếng mỏ như sau:
a. Xác định diện tích mặt cắt ngang giếng theo khả năng trục tải
Kích thước thùng trục được xác định căn cứ vào tải trọng của thùng trục, phụ
thuộc vào chiều sâu của mỏ, công suất hàng năm, công dụng và công suất của thiết bị
trục cũng như công tác tổ chức chung.
+ Chọn thùng trục : Có thể xác định tải trọng của thùng trục (Qt) theo cơng thức gần
đúng (1.1):
Qt =

Ag
ng

(T)

(1.1)

Trong đó:
Ag – năng suất hàng giờ của trục tải (T/h);

Ag 

 .k . A
(T .N )

(T/h)

(1.2)

ng – số lần trục trong một giờ:

ng 

3600
(chuyến/h)
tck

(1.3)

Ở đây

 - hệ số tính tới khối lượng đất đá cần trục lên so với khống sản có ích
 = 1,3  1,5 ; nếu trục tải chuyên trục khống sản,  = 1;
k- hệ số làm việc khơng đều của trục tải, k = 1,15 1,5;
A –sản lượng hàng năm của mỏ (T/năm)
T– thời gian trục khoáng sản của trục tải trong 1 ngày đêm (h).
N – số ngày làm việc trong một năm , N = 300 ngày;
tck – thời gian của một chu kỳ trục (s).
Thay các tham số ở công thức (1.1) và (1.2) vào cơng thức (1.3) ta có:


Qt 

 .k. A.t ck
(3600.T .N )

(T)

(1.4)

Thời gian của một chu kỳ trục bằng:
(1.5)
tck = ( t1 + t2 ), (s)
Ở đây: t1- thời gian chuyển động của thùng trục trong một chu kỳ trục (s)
t2 – thời gian chất và dỡ tải đồng thời(s).
Thời gian t1 có thể xác định theo công thức gần đúng sau:
t1 

H
 25; s
vtb

(1.6)

Với : H – chiều sâu trục tối đa;m
vtb – tốc độ chuyển động trung bình của thùng trục (m/s)
vtb =

vmax
(1,2  1,5)

Với vmax – tốc độ chuyển động tối đa của thùng trục (m/s), chọn theo
quy phạm an toàn:
- Nếu trục hàng vmax  0,8 H (m/s)
- Nếu trục người, tốc độ chuyển động tối đa của thùng trục phụ thuộc vào chiều
sâu trục (H), nhưng không được vượt quá các giá trị trong bảng 1.3:
Bảng 1.3.Bảng xác định vận tốc cho phép dựa trên chiều sâu trục H(m)
H (m)
20
30
40
50
75
100 200
300
 400
vmax (m/s) 3,5 4,3 5,0 5,6 6,9
8,0
10,5
11,5 13,0
Thời gian t1 cũng có thể xác định theo cơng thức thực nghiệm như sau:

Trường hợp chất và dỡ tải đồng t1  2,5 H ; ( s ) thời, với thùng skíp trọng tải 6T
chọn t2 = 8s, thùng skíp có trọng tải hơn 6T chọn t2 = 10s.
- Thể tích của thùng trục : V1 

Qt



;m3

Với  - trọng lượng thể tích của hàng chứa trong thùng trục; T/m3
Từ cơ sở Vt chúng ta chọn loại thùng trục có thể tích lớn hơn gần nhất;
b.Kiểm tra thùng cũi theo điều kiện chở người
Trường hợp thùng cũi vừa chở đất đá,vừa chở người, sau khi chọn thùng cũi theo
điều kiện chở khoáng sản cần phải kiểm tra theo điều kiện chở người. Thời gian chở
người lên xuống mỏ trong một ca (tn) không được vượt quá 40 phút và xác định theo
cơng thức (1.7):

tn 
Trong đó:

N c .t ckn
n

(phút)

(1.7)


Nc - số người làm việc dưới ngầm trong 1 ca (người);

tckn - thời gian một chu kỳ trục chở người lên xuống giếng (phút);
tckn = t1 + t3 , (phút);
n - Số người mỗi lần thùng cũi chở được: n = 5. S. nt , (người),
Ở đây:
5 - Số người đứng trên 1m2 sàn thùng cũi;
S - diện tích sàn thùng cũi (m2);
nt - số tầng thùng cũi
t3 - thời gian 1 lượt người ra vào thùng cũi phụ thuộc vào số người và được xác
định theo bảng 1.4. Nếu thùng cũi nhiều tầng, thời gian mỗi lần dịch chuyển thùng
cũi để cho người ra vào thùng cũi được cộng thêm 5s.
Bảng 1.4.Bảng xác định thời gian t3
Số người

5

10

15

20

Thời gian t3(s)

15

20

25

30

c.Kích thước ngăn thang và các khoảng cách an tồn
- Kích thước ngăn thang (xác định theo quy phạm) dựa trên cơ sở kích thước của sàn
thang. Cửa sàn thang có chiều dài khơng dưới 0,7m và chiều rộng không dưới 0,6m.
Khung thang cách thành giếng không dưới 0,6m. Thang có độ dốc khơng lớn hơn 700
với các bậc thang khơng cách nhau q 40cm.
- Kích thước các ngăn dây ống phụ thuộc vào số lượng, đường kính và khoảng cách
các đường dây ống.
- Khe hở giữa các thùng trục với vỏ giếng cố định chọn theo nguyên tắc an tồn:
+ Khe hở giữa các xe gng trong thùng cũi và giữa các xe gng với thành thùng cũi
khơng nhỏ hơn 50mm đối với xe gng dung tích tới 1T và khơng nhỏ hơn 65mm đối
với xe gng dung tích trên 1T.
- Khoảng cách an tồn giữa các thùng trục phụ thuộc vào kích thước của xà, đường
định hướng, mấu trượt và khe hở giữa đường định hướng với vấu trượt.
- Khe hở giữa vấu trượt với đường định hướng kim loại không quá 5mm, với đường
định hướng bằng gỗ khơng q 10mm.
d.Xác định sơ đồ bố trí thùng trục
- Căn cứ vào loại và số lượng các loại thùng trục mà ta bố trí các thùng trục
trong giếng theo các sơ đồ phù hợp (sơ đồ trong giếng thùng skip;sơ đồ trong giếng
thùng cũi; sơ đồ giếng thùng skip –cũi).
- Sơ đồ bố trí cốt giếng (đường trượt, xà ngang, ngăn thang) được lựa chọn phụ
thuộc vào công dụng của giếng và sơ đồ bố trí thùng trục.
e. Xác định kích thước tối thiểu của diện tích mặt cắt ngang sử dụng của giếng
Xác định đường bao gần đúng, kích thước tiết diện sử dụng được xác định theo
phương pháp hoạ đồ. Tất cả các phần của tiết diện ngang giếng như: thiết bị trục tải,


cốt giếng, ngăn thang các khoảng cách an toàn được vẽ theo một tỉ lệ nhất định, rồi tìm
những điểm biên xa nhất để vẽ đường bao gần đúng theo hình dạng tiết diện ngang
của giếng đã chọn. Đo kích thước tiết diện ngang của giếng và làm tròn tới 0,5m, sau

đó chọn theo tiết diện ngang định hình(mẫu) của giếng đứng. Để tiện cho việc tiêu
chuẩn hoá các thiết bị thi công cũng như các trang thiết bị vận tải mà ở các nước công
nghiệp mỏ tiên tiến người ta thường sử dụng các thiết kế mẫu cho mặt cắt ngang các
giếng có đường kính 4,5 m8,5m với bước đường kính là 0,5m. Để tiện cho việc lựa
chọn các trang thiết bị thi cơng ta nên chọn đường kính giếng bằng đường kính giếng
mẫu lớn hơn gần nhất.
f. Kiểm tra diện tích mặt cắt ngang bên trong vỏ chống giếng theo điều kiện thơng
gió
Kích thước mặt cắt ngang bên trong vỏ giếng giếng (Str) được kiểm tra theo điều
kiện thơng gió bằng cơng thức (1.8):
v

Q
 vcp
(60.S tr . )

(m/s)

(1.8)

Trong đó:
v - tốc độ chuyển động của của dịng khơng khí trong giếng (m/s)
Q – Lưu lượng gió đi qua giếng (m3/phút);

Q

A.q.k
; m3/phút
N

Ở đây:
A- sản lượng khai thác chuyển qua giếng trong một năm;T/năm
q- lượng khơng khí cần thiết cần phải đưa vào mỏ để khai thác 1tấn
than trong 1 ngày-đêm, phụ thuộc vào hạng mỏ về khí và bụi nổ:
Với mỏ hạng 0 : q= 1m3/phút;
Với mỏ hạng 1 : q= 1,25 m3/phút;
Với mỏ hạng 2 : q= 1,5 m3/phút;
Với mỏ hạng 3 và siêu hạng thì q được chọn theo tính tốn cụ thể.
k- hệ số an tồn, k= 1,15 1,45.
 - hệ số giảm diện tích tiết diện ngang bên trong vỏ giếng cố định do cốt giếng,
đối với giếng có tiết diện ngang hình chữ nhật,  = 0,7, đối với giếng có tiết diện
ngang hình tròn ,  = 0,8;
vcp - tốc độ chuyển động cho phép của dịng khơng khí trong giếng (m/s)
Theo ngun tắc an tồn, tốc độ chuyển động của dịng khơng khí trong giếng
trục người và hàng khơng q 8m/s, trong giếng trục hàng không quá 12m/s và trong
giếng không trang bị trục không quá 15m/s.
1.2.4.Cấu tạo cổ giếng mỏ


Cổ giếng là phần trên cùng của giếng được đào trực tiếp từ trên mặt đất xuống
qua tầng đất phủ tơi rời và có thể ngậm nước. Cổ giếng thường có các cơng dụng sau:
- Làm móng cho tháp giếng và các cơng trình trên mặt;
- Là nơi bố trí các cửa máng hoặc các lò nối kỹ thuật dẫn xuống mỏ;
- Là nơi bố trí các cửa an tồn chống cháy;
- Một phần trọng lượng của các thiết bị đào sau này cũng treo vào cổ giếng.
Chính vì vậy mà chiều dày của vỏ chống cổ giếng thường rất lớn. Cổ giếng thường
được chống bằng các vật liệu có độ bền cao, có khả năng cách nước. Chiều dày vỏ
chống cổ giếng được xác định theo các tính tốn chuyên môn.
Cấu tạo cổ giếng đứng được lựa chọn dựa trên những yếu tố chính sau:
- Chức năng của giếng về mặt trục tải và thơng gió.

- Tải trọng đứng của tháp giếng lên cổ giếng.
- Áp lực của đất đá với tải trọng phụ của nhà giếng và các phương tiện vận tải
chuyển động gần cổ giếng, tác dụng theo phương nằm ngang lên cổ giếng. Mặt
ngoài vỏ chống của cổ giếng phía trên có từ 13 bậc, phía dưới có vành đế bậc trên
thường cao hơn 11,5m, bậc giữa cao 0,6m và bậc dưới cao 0,40,8m. Vành đế
của cổ giếng phải đặt vào lớp đất, đá gốc, thấp hơn gianh giới giữa lớp đất đá gốc
và lớp đất đá xốp từ 23m.
Các lò nối với cổ giếng thường có tiết diện ngang hình chữ nhật, hình vịm, đơi
khi hình elíp. Diện tích tiết diện ngang của lị dẫn gió 420m2 tuỳ thuộc vào lưu lượng
khơng khí đưa xuống giếng hoặc thốt khỏi giếng. Nóc của lị dẫn gió cách giếng
37m. Diện tích tiết diện ngang của những lị đặt các đường dây ống tuỳ thuộc vào số
lượng và kích thước của các đường dây ống.
- Lị đặt ống thốt nước có diện tích tiết diện ngang 1,54m2.
- Lị đặt ống dẫn khí nén 11,5m2 và cách cổ giếng 23m.
- Lị đặt cáp điện 0,81m2, nóc lị cách cổ giếng 12m.
Theo nguyên tắc an toàn, ở cổ giếng của giếng dẫn gió sạch phải trang bị cửa
chống cháy bằng kim loại. Cửa phải nhẹ và kín nhưng đảm bảo cho thùng trục đi qua
cổ dễ dàng. Cửa chống cháy đặt ở độ cao 0 hoặc thấp hơn nền lò dẫn gió từ 0,51m.
Vỏ chống của cổ giếng thường bằng bê tông cốt thép.
Trong thực tế xây dựng mỏ của ngành công nghiệp than của các nước tiên tiến đã
sử dụng nhiều loại kết cấu cổ giếng đứng khác nhau. Sự khác nhau cơ bản của kết cấu
cổ giếng là do những yếu tố chính như:
- Nhiệm vụ của giếng (trục hàng, thơng gió …) và hình dạng mặt cắt ngang của
chúng.
- Vật liệu chế tạo vỏ chống (bê tông hay bê tông cốt thép đổ liền khối).
- Độ lớn của tải trọng thẳng đứng do các cơng trình kỹ thuật tựa lên cổ giếng tác
dụng vào và hình dạng của các cơng trình này.
- Điều kiện thế nằm và tính chất cơ lý của đất đá xung quanh cổ giếng.

Phương pháp được chọn để đào giếng (phương pháp thông thường hay phương
pháp đặc biệt) và sơ đồ tổ chức các công tác đào và tiến hành chống cố định cổ
giếng.
Trong một chừng mức nào đó, hình dạng tiết diện ngang giếng đứng cũng ảnh
hưởng đến kết cấu cổ giếng đứng. Trong thực tế xây dựng mỏ, mặt cắt ngang của cổ
giếng thường đồng dạng với mặt cắt ngang của thân giếng (ngay cả khi tiết diện ngang
của thân giếng là hình chữ nhật thì cổ giếng của nó thường được xây dựng theo dạng
đường cong chứ không phải vuông góc).
Vật liệu vỏ chống gây ảnh hưởng đáng kể đến kết cấu cổ giếng đứng. Chẳng hạn
khi các điều kiện khác như nhau các kết cấu cổ giếng chống bằng bê tơng cốt thép đổ
liền khối sẽ có các kích thước ngang nhỏ hơn đồng thời độ bền lớn hơn (đặc biệt theo
ứng suất nén và kéo) so với kết cấu cổ giếng chống bằng bê tông liền khối. Vỏ chống
cổ giếng bằng bê tông đổ liền khối thường được sử dụng trong đất đá ổn định hơn; cịn
bê tơng cốt thép thường sử dụng trong vùng đất đá yếu ngậm nước, không ổn định.
Ảnh hưởng cơ bản đến kết cấu cổ giếng và kích thước ngang của chúng là tải trọng
thẳng đứng tác dụng lên vỏ chống cổ giếng, điều kiện thế nằm và tính chất cơ lý của
đất đá xung quanh cổ giếng. Với xu hướng sử dụng các tháp giếng bằng thép và bê
tông cốt thép không có chân chống nghiêng tải trọng tải trọng tác dụng lên cổ giếng sẽ
tăng lên một cách đáng kể. Kích thước mặt cắt ngang của vỏ chống cổ giếng cũng như
chân đế của chúng do các cơng trình tựa lên vỏ chống cổ giếng truyền cho. Tải trọng
càng lớn, các kích thước ngang của vỏ chống cổ giếng và chân đế của chúng sẽ phải
càng lớn.
Điều kiện thế nằm và tính chất cơ lý của đất đá với mức độ đáng kể, sẽ quyết định
việc lựa chọn vật liệu làm vỏ chống cổ giếng. Chẳng hạn theo [1] nếu đất mặt là lớp
đất nén chặt (đất sét, đất á sét) và dưới chúng là đất đá không ổn định (cát ngậm nước
có tính chảy…) thường chọn kết cấu cổ giếng dạng bậc. Ngược lại nếu đất mặt là lớp
đất đá yếu còn bên dưới chúng là đất nén chặt và đôi khi là các đá liên kết, thường sử
dụng kết cấu cổ giếng dạng vòng. Khi đất đá mềm yếu không ổn định nằm suốt từ mặt
đất đến một độ sâu đáng kể người ta thường sử dụng kết cấu kiểu hỗn hợp bậc - vòng.
Phương pháp đào giếng đứng cũng gây ra những ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc

vỏ chống cổ giếng, bởi vì có một số phương pháp đặc biệt (đóng băng nhân tạo, đào
trong buồng khí nén) lại yêu cầu xây dựng cổ giếng đặc biệt.
Cùng trong điều này, sơ đồ tổ chức công tác được chọn để xây dựng cổ giếng bằng
phương pháp thông thường cũng gây ra một ảnh hưởng nhất định đến kết cấu cổ giếng.
Cấu tạo của cổ giếng bao gồm bốn dạng chính: dạng bậc, dạng vành, dạng vành
bậc và dạng đặc biệt. Trên bảng 1.5 trình bầy đặc điểm cấu tạo và điều kiện áp dụng
của các loại cổ giếng.
-


Loại kết cấu
giếng
Một bậc với đáy
phẳng

Một bậc với đáy
dạng mặt nón
Hai mặt với đáy
phẳng

Hai bậc với các
đáy dạng mặt
nón.

Ba bậc với các
đáyphẳng
Ba bậc với các
đáy dạng mặt
nón

Hai bậc với đáy
dạng mặt nón và
một đáy phẳng.

Bảng 1.5. Một số loại kết cấu cổ giếng phổ biến [1]
Sơ đồ kết cấu
Điều kiện áp dụng
Nhóm 1: Các cổ giếng dạng bậc
Khi các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cổ
giếng đứng tương đối nhỏ; khi có các lớp đất
cứng chặt nằm sát mặt đất; khi khơng có các
cửa máng trong vỏ chống cổ giếng, khi đáy cổ
giếng không nằm sâu quá 35 m dưới mặt đất
và khi diện tích tiết diện ngang giếng tương
đối nhỏ (đường kính bên trong khoảng
5,56m);
Khi tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cổ
giếng lớn trung bình; khi các lớp đất cứng
chắc nằm sát mặt đất; khi khơng có các cửa
máng trong vỏ chống cổ giếng; khi đáy dưới
cùng của cổ giếng không nằm sâu quá
3,55m kể từ mặt đất và khi diện tích tiết diện
ngang giếng tương đối nhỏ (đường kính bên
trong khoảng 5,56m).
Khi tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cổ
giếng khá lớn, khi có các lớp đất yếu nằm sát
mặt đất; khi khơng có các cửa máng trong vỏ
chống cổ giếng; khi đáy dưới cùng của cổ
giếng không nằm sâu quá 5,06,0m kể từ mặt
đất và khi diện tích tiết diện ngang tương đối

nhỏ (đường kính sử dụng 5,56m).
Cũng trong điều kiện áp dụng như đối với
các đáy phẳng và dạng mặt nón và khi đất đá
phân lớp mỏng với các đặc tính khác nhau
trong đó một số cho phép tạo thành mặt trượt.

Nhóm 2 - Các cổ giếng dạng vành


Một vành với
dạng vành đế
hai mặt nón

Khi tải trọng thẳng đứng bất kỳ tác dụng lên cổ
giếng; với đường kính giếng bất kỳ; khi có các
cửa máng thơng gió; điều hoà nhiệt độ và các
cửa máng khác trong vỏ chống cổ giếng; khi có
các lớp đất đá bền vững nằm ở độ sâu 615m
kể từ mặt đất và khi có khả năng đặt đáy của
vành đế trong các lớp kể trên.

Một vành với
vành đế dạng
một mặt nón
Hai vành với
dạng vành đế
hai mặt nón

Khi các tải trọng thẳng đứng tương đối nhỏ và
trung bình; khi đường kính giếng bất kỳ; khi có

các cửa máng trong vỏ cổ giếng; và khi xây
dựng cổ giếng trong đất đá khơng có khả năng
mang tải lớn lắm.

Nhóm 3 - Các cổ giếng dạng vành bậc
Một vành – bậc với đáy bậc
Cùng điều kiện áp dụng như đối
phẳng và vành đế dạng hai
với các kết cấu cổ giếng một vành
mặt nón
và với các lực lên chúng của các
cơng trình kỹ thuật nhỏ; nằm
Một vành bậc với đáy dạng
ngồi giới hạn tiết diện ngang
mặt nón và vành đế dạng hai
phần ống trụ của cổ giếng.
mặt nón.
Một vành – hai bậc với các
đáy bậc phẳng và vành đế
dạng hai mặt nón.
Một vành – hai bậc với các
đáy bậc dạng mặt nón và
vành đế dạng hai mặt nón.

Các cổ giếng có đường
kính bên trong nơng
hơn thân giếng
Các cổ giếng có hành
lang bao quanh chúng
để bố trí thiết bị.

Với bất kỳ tải trọng thẳng đứng
tác dụng lên cổ giếng; khi có các
cửa máng thơng gió và điều hồ
nhiệt độ trong vỏ chống cổ giếng
và khi xây dựng cổ giếng trong
đất đá mềm yếu.

Nhóm 4: Các cổ giếng dạng đặc biệt
Cùng trong các điều kiện như đối với cổ
giếng nhóm 1, 2,3 khi đào giếng bằng
khoan giếng, đào với vỏ chống chìm dẫn
và vỏ giếng đứng đào dưới áp lực khí nén
với buồng công tác di động.
Cũng trong các điều kiện như các cổ
giếng nhóm 2, khi đào bằng phương pháp


đóng băng đất đá.

Ghi chú: Các đáy phẳng của cổ giếng được áp dụng trong đất đá khơng có khuynh
hướng hình thành mặt trượt.
Các đáy phẳng dạng mặt nón của cổ giếng được áp dụng trong đất đá có khuynh hướng
hình thành mặt trượt.
1.2.5.Cấu tạo đáy giếng mỏ
Đáy giếng là phần giếng nằm thấp hơn mức công tác thấp nhất (mức khai thác
dưới cùng). Đáy giếng là nơi bố trí đoạn đường hãm thùng trục, là nơi bố trí cơ cấu thu
hồi hàng rơi vãi, là nơi bố trí cuộn cáp cân bằng của trục tải, đồng thời là nơi thu nước
chảy vào giếng trước khi dẫn vào cụm hầm bơm.
Đối với giếng có trang thiết bị trục tải, loại trục tải có ảnh hưởng đến chiều sâu

của đáy giếng. Ví dụ: theo quy phạm kỹ thuật đối với giếng chuyên trục người, chiều
sâu đáy giếng phải chọn sao cho dưới vị trí thấp nhất của thùng cũi cịn có một đoạn
đường tự do ngắn nhất h = 1,5v cho máy trục khơng có điều chỉnh tốc
độ hoặc h = v - cho máy trục có điều chỉnh tốc độ.
Ở đây : v- tốc độ lớn nhất cho phép khi đưa người lên xuống (m/s).
Nhưng h không được nhỏ hơn 3m và không lớn hơn 10m.
Để hãm thùng trục khi thùng trục xuống quá mức quy định thì đường định
hướng thuộc đoạn đường tự do phải khép lại hoặc tăng chiều dầy đường định hướng
sao cho mức độ thu hẹp khoảng cách giữa hai đường định hướng không nhỏ hơn 2%
trên chiều dài 5m cho mỗi đường định hướng.
a- Chiều sâu đáy giếng trong trường hợp giếng trang bị thùng cũi
Đối với giếng thùng cũi, tuỳ thuộc vào số tầng của thùng cũi và việc sử dụng
dây cáp cân bằng, đáy giếng thường sâu 520m. Chiều sâu đáy giếng phải tính tốn
sao cho thùng cũi khi thả xuống khơng bị dìm vào bể nước ở đáy giếng.
+ Trường hợp có dây cáp cân bằng phải xác định vị trí đường định hướng khép lại ở
đáy giếng và ở tháp giếng sao cho đảm bảo khả năng hãm thùng cũi khi chuyển lên
hoặc xuống.
Trên hình 1.7a, giới thiệu kích thước chính của đáy giếng trong trường hợp trục
hàng và người bằng thùng cũi theo đường định hướng cứng.
Toàn bộ chiều sâu đáy giếng được xác định theo công thức:
lc = a+b+c + d; (m)
(1.9)
Trong đó:
a- chiều cao đỗ thùng cũi (m): a= (n-1). (m)
Ở đây:
n- số tầng của thùng cũi;
 - chiều cao một tầng thùng cũi, thường chọn  = 2m;


b- chiều dài đoạn đường tự do (m);

(m)
b = (1 1,5).v
tuy nhiên thường chọn b = (310)m, tuỳ thuộc vào tính tốn.
c- chiều dài đoạn chứa dây cáp cân bằng và đặt ròng rọc của dây cáp cân
bằng(m), thường chọn c = (23)m;
d- chiều sâu bể chứa bùn, nước chảy vào giếng, thường chọn d= 3m.
Trong đoạn đường tự do b, đường định hướng khép lại một đoạn dài (2,55)m kể từ
chân đường định hướng.
+ Trong trường hợp dùng dây cáp định hướng (hình1.6) thường chọn giá trị
c = (4 6) m để gá chặt và kéo căng cáp định hướng. Chiều dài c phải đảm bảo mặt
dưới của trọng vật kéo căng cách mặt nước ở đáy giếng không dưới 1,5m.
+ Trường hợp thùng cũi chuyên trục hàng, thì các đại lượng a,c và d xác định tương tự
như trên, còn chiều dài đoạn đường tự do b = (35)m.
a,

b,

a

a

4

b

b

1
2

3

5

c

2

d

d

c

c

5

Hình 1.6..Sơ đồ xác định chiều sâu đáy giếng thùng cũi
a, Giếng trang bị thùng cũi để chở người với đường định hướng cứng
b, Giếng trang bị thùng cũi để chở hàng với dây cáp định hướng
1- Đường định hướng cứng
2- Ròng rọc luồn dây cáp cân bằng
3- Trọng vật kéo căng dây cáp định hướng
4- Dây cáp định hướng
5- Trạm bơm phụ
b. Chiều sâu đáy giếng trong trường hợp giếng trang bị thùng skíp


Trong trường hợp giếng trang bị thùng skíp (hình 1.7), chiều sâu đáy giếng

bằng:
2
8

a

3

1

Hình 1.7.Sơ đồ xác định chiều sâu đáy giếng
thùng skíp
12345678-

Thùng skíp
Quang lật
Hầm định lượng chất tải
Dàn thanh bảo hiểm
Buồng hứng hàng rơi
Thùng tròn dùng để trục hàng rơi
Ròng rọc luồn dây cáp cân bằng
Đường định hướng

20 m

7
4
5

6

d c3

c’
c2 c1 c

b

c,

lk = a+b+c + c1 + c2 + c3 + d (m)

(1.10)

Trong đó:
a- chiều cao đổ thùng skíp (m);
b- chiều dài đoạn đường tự do (m);
c- chiều dài đoạn chứa dây cáp cân bằng và đặt ròng rọc của dây cáp cân bằng
(m) thường c1 = 2  3m;
c1 - khoảng cách từ mép dưới ròng rọc của dây cáp cân bằng đến dàn bảo hiểm
thường chọn c1 = 2m;
c2 – chiều cũio đoạn buồng hứng hàng rơi vãi để đưa lên tầng tiếp giao thường
c2 = 5 m;
c3 - đoạn chứa thùng tròn đưa hàng rơi vãi lên tầng tiếp giao thường c3 = 2 m;
d- chiều sâu bể chứa bùn, nước chảy vào đáy giếng(m);
Trường hợp dùng dây cáp định hướng, đại lượng c phải đảm bảo gá chặt và kéo
căng dây cáp định hướng.
Đáy giếng thùng skíp sâu hơn đáy giếng cũi và thường bằng 2040m, tuỳ thuộc
vào kích thước thùng skíp, thiết bị rót hàng và hứng hàng rơi vãi.
1.2.6.Cốt giếng mỏ

Cốt giếng là hệ thống kết cấu khơng gian bố trí dọc theo tồn bộ chiều sâu của
giếng có độ cứng, độ đàn hồi nhất định và có kể đến độ cong cho phép của giếng để


đảm bảo cho thùng trục chuyển động an toàn và ổn định với tốc độ và tải trọng cho
phép.
Cốt giếng bao gồm hai loại cốt giếng cứng và cốt giếng mềm.
a. Cốt giếng cứng bao gồm: xà ngang, đường trượt ngăn thang và ngăn đường
ống. Cốt giếng cứng có thể làm bằng gỗ, bằng thép hoặc bê tông cốt thép. Cốt giếng
gỗ hiện nay hầu như khơng cịn được sử dụng nữa.
Cố giếng cứng là loại cốt giếng được sử dụng rộng rãi nhất trong các giếng mỏ
do một số ưu nhiểm sau:
+ Ưu điểm:
- Hạn chế (loại trừ) được dao động ngang của thùng trục khi nó chuyển động
trong giếng
- Cho phép giảm bớt khe hở giữa các thùng trục
- Cho phép sử dụng tại các giếng bị cong vênh
+Nhược điểm:
- Quá trình đặt cốt phức tạp
- Sức cản gió lớn
- Thùng trục va đập vào mối nối vào các thanh định hướng làm cho các ngàm
trượt chóng mịn
- Thời gian phục vụ của cốt giếng thấp, thùng trục có thể trượt khỏi đường
trượt (đường định hướng) va đập vào xà
Tuy nhiên nếu lựa chọn đúng tiết diện ngang cho giếng và xà có thể loại bỏ
được các nhược điểm nêu trên. Kết cấu của hệ thống cốt giếng:
 Xà ngang là các thanh nằm ngang cắm chặt vào vỏ chống của giếng, đây là hệ thống
mang tải chủ yếu của cốt giếng, xà ngang chịu các lực tác dụng khi thùng trục chuyển
động và đặc biệt khi đứt cáp, cơ cấu dù hãm làm việc thì tồn bộ trọng lượng của
thùng trục và cơ cấu hãm sẽ tác dụng vào xà ngang. Tuỳ theo công dụng xà ngang

được chia làm hai loại:
- Xà chính: Dùng để cố định đường định hướng, xà chính có hai đầu cắm vào
vỏ chống giếng. Xà có chiều dài gần bằng đường kính giếng gọi là xà ngang
chính trung tâm.
- Xà phụ: Dùng để lắp ráp ngăn thang và cố định các loại ống dẫn cáp dẫn
khác. Một đầu của xà phụ được ngàm vào vỏ chống giếng, còn đầu kia liên
kết với xà chính.
Các xà nằm trên một mặt phẳng nằm ngang được gọi là một tầng xà. Khoảng
cách giữa hao tầng xà theo phương thẳng đứng được gọi là chiều cao một tầng xà và
thường chọn bằng 24m. Trong trường hợp đường định hướng làm bằng thanh ray tiêu
chuẩn chiều dài 12,5m thì chiều cao một tầng xà tương ứng là 3,125m hay 4,168m.
Kết cấu của xà thường dùng hai loại :
- Dầm thép chữ I và dầm thép tiết diện hình hộp kín.


Xà phụ thường được làm bằng các dầm thép chữ I số 14, 16. Xà có tiết diện
hình hộp so với các xà chữ I có ưu điểm như:
Mơ men chống uốn trên mặt phẳng nằm ngang tăng lên từ 3,6 4,7 lần khi có
cùng trọng lượng. Vì vậy cho phép tăng tốc độ trục tải, giảm sức cản khí động học
xuống từ 2,2  2,4 lần, thời gian phục vụ của xà cũng hơn 1,22 lần bởi vì thép chữ I
bị ăn mòn ở tất cả các mặt, còn thép hình hộp chỉ ăn mịn các mặt phía ngồi . Do đó,
trên thực tế thép hình hộp có hiệu quả cao hơn.
Bên cạnh xà bằng kim loại trên thực tế người ta cịn sử dụng xà bằng bê tơng
cốt thép, nó được sử dụng khi nước ngầm trong giếng có đặc tính ăn mịn kim loại cao.
Ngồi ra xà bê tơng cốt thép có ưu điểm nữa là giá thành thấp hơn so với xà bằng kim
loại.
 Các đường định hướng được cố định vào xà ngang, dùng để dẫn hướng cho thùng
trục chuyển động một chiều theo một phương cho trước, giảm thiểu các dao động
ngang. Yêu cầu của đường định hướng phải là một đường dẫn hướng trơn liên tục
khơng có các mối nối giữa chừng cản trở chuyển động của thùng trục. Đường trượt

thường được làm bằng thép P43, P48 hoặc thép hộp. Liên kết của xà ngang với đường
trượt có thể xem trên hình 1.8
-

Hình 1.8. Liên kết giữa xà ngang và đường trượt.
 Ngăn thang là nơi bố trí thang cho người lên xuống giếng thường mang tính chất
thốt hiểm. Một trong hai giếng của mỏ có thể khơng cần trang bị ngăn thang nếu như
giếng đó có hai trục tải được cung cấp điện từ hai nguồn độc lập. Ngăn thanh được
cách ly với các ngăn khác bằng các lưới đồng. Ngăn thang gồm có :
- Xà ngăn thang thực chất là các xà phụ, một đầu liện kết với xà chính, một đàu ngàm
vào vỏ chống giếng.
- Sàn thang làm thằng thép tấm dày (8  10)mm, bề mặt có tạo gờ chống trơn tăng ma
sát. Trên sàn thang có cửa sàn, cửa phải có kích thước tối thiểu: dài 0,7m, rộng 0,6m.


- Thang: hai thanh cái thang làm bằng thép cứng(thường là thép ống), với khoảng cách
giữa hai thanh cái không nhỏ hơn 0,4m. Thang được đặt với góc dốc khơng lớn hơn
700. Khoảng cách giữa hai bậc thang không lớn hơn 0,4m.
 Ngăn đường ống dùng để treo các đường ống vào dây cáp dẫn dọc theo chiều sâu của
giếng. Ngăn đường ống có thể gồm các xà phụ và các ốc kẹp cáp. Để tiện cho việc sửa
chữa thì ngăn đường ống khơng cần bao bọc.(nên có hình vẽ)
b.Cốt mềm là hệ thống cốt giếng đơn giản nhất hay cịn gọi là hệ thống cốt
giếng khơng xà ngang. Ở đây chỉ gồm các sợi cáp thép đóng vai trị là đường định
hướng, một đầu cố định ở đáy giếng đầu kia kéo căng bằng tời đặt trên mặt đất. Hệ
thống cốt giếng mềm khơng có chức năng bảo hiểm thùng trục khi đứt cáp, dao động
ngang của thùng trục khi chuyển động rất lớn cho nên chỉ sử dụng khi đào giếng hoặc
sử dụng tại các giếng khơng có chức năng trục tải.
1.3.Cấu tạo giếng điều áp
Giếng điều áp thường có các dạng cấu tạo như sau:
a. Giếng điều áp kiểu viên trụ (hình 1.9).

Hình.1.9. Sơ đồ giếng điều áp kiểu viên trụ
Giếng điều áp kiểu viên trụ là một giếng đứng hoặc giếng nghiêng có tiết diện
khơng thay đổi. Kiểu này có cấu tạo đơn giản dễ thi cơng, tính tốn thiết kế cũng đơn
giản. Nhược điểm cơ bản nhất là ở chế độ ổn định khi dòng chảy qua giếng tổn thất
thuỷ lực cục bộ ở chỗ nối tiếp đường hầm có thể lớn, đồng thời dung tích giếng lớn,
thời gian dao động kéo dài. Giếng điều áp viên trụ được áp dụng tại các nhà máy thuỷ
điện có cột nước thấp, mực nước thượng lưu ít thay đổi.
b.Giếng điều áp kiểu viên trụ có họng cản ( hình 1.10)
Thực chất đây là giếng điều áp kiểu viên trụ nhưng có một màng cản ở đáy
giếng để tăng thêm tổn thất thuỷ lực khi dòng chảy vào và ra khỏi giếng. Màng cản có
thể dưới dạng họng cản hoặc lưới cản...làm tăng tổn thất thuỷ lực khi dịng chảy qua
nó do đó giảm được biên độ dao động dẫn đến giảm được dung tích giếng và làm cho
dao động mực nước trong giếng tăng nhanh. Giếng điều áp loại này được ứng dụng tại
các nhà máy thuỷ điện có cột nước trung bình và mực nước thượng lưu ít thay đổi.


Hình.1.10. Sơ đồ giếng điều áp kiểu viên trụ có họng cản
c.Giếng điều áp kiểu hai ngăn(hình 1.11)
Giếng điều áp kiểu này gồm hai buồng điều áp và một giếng đứng nối với nhau,
buồng trên có tiết diện lớn hơn nhiều so với tiết diện giếng đứng. Nguyên lý làm việc
của giếng này như sau:

Hình.1.11.Sơ đồ giếng điều áp kiểu hai ngăn
Khi thay đổi phụ tải mức nước trong giếng dao động nhưng vì giếng đứng nhỏ
nên mực nước trong giếng thay đổi rất nhanh làm cho thời gian dao động giảm. Nhưng
nếu chỉ với tiết diện giếng đứng thì biên độ dao động rất lớn vì vậy khi mực nước
trong giếng dao động đến cao độ nhất định do tiết diện được mở rộng rất nhiều ở
buồng trên hoặc buồng dưới nên biên độ sẽ không tăng nhanh được nữa. Như vậy
giếng điều áp loại này đã giảm được thời gian dao động mà lại hạn chế được biên độ

dao động mực nước trong giếng.
Với cấu tạo hợp lý như vậy nên dung tích giếng điều áp kiểu này nhỏ hơn nhiều
so với giếng điều áp kiểu viên trụ. Nhưng nhược điểm cơ bản là cấu tạo phức tạp,
thường thích hợp với việc đặt ngầm trong đất. Giếng điều áp kiểu này thường cũng
thích hợp với trường hợp cột nước cao mực nước hồ chứa thay đổi lớn khi đó chỉ việc
kéo dài phần giếng đứng .
d.Giếng điều áp kiểu có máng tràn (hình 1.12)


Hình.1.12.Sơ đồ giếng điều áp kiểu có máng tràn
Ngun lý làm việc của giếng tương tự như trườn hợp 3, nhưng ngăn trên có
đường tràn nước. Kiểu này có ưu điểm là hồn tồn có thể khống chế được mức nước
cao nhất của giếng nhưng có nhược điểm là mất một phần nước qua máng tràn.
e.Giếng điều áp có lõi trong (hình 1.13)

Hình 1.13.Giếng điều áp kiểu có lõi trong
Kiểu này cịn có tên gọi là kiểu kép hay sai phân, gồm có một giếng đứng ở
trong và ngăn giếng bên ngồi, ở đáy giếng đứng có các lỗ thơng với ngăn ngoài,
nhưng các lỗ này nhỏ khi mực nước dao động, nước khơng thốt từ giếng đứng ra
ngồi kịp nên cột nước thay đổi nhanh tạo ra hiệu quả giống như kiểu 3, sau đó nước
mới chảy dần qua lỗ thơng để mực nước trong giếng và ngăn ngồi bằng nhau. Ở kiểu
này khi mực nước lên cao khỏi miệng giếng đứng thì tràn ra ngăn ngồi, do đó mà
khống chế được độ cao lớn nhất của mực nước tuỳ theo sức chứa của ngăn ngoài.
Giếng điều áp kiểu này thường được áp dụng trong tất cả các trường hợp khi giếng để
hở trên mặt đất.
f. Giếng điều áp kiểu nén khí hoặc nửa nén khí (hình 1.14. a)
Trong giếng điều áp kiểu nén khí khơng khí trong buồng điều áp trên mặt
thống được ngăn cách với khơng khí bên ngồi. Trong q trình dao động mức nước

trong buồng điều áp, áp suất khơng khí sẽ thay đổi theo hướng cản trở lại dao động, do
đó khi dao động mực nước sẽ bị áp lực khơng khí làm cho biên độ dao động giảm dần.
Kiểu này có thể không cần làm giếng cao và giảm được dung tích rất nhiều. Nhược
điểm là trong quản lý phải bổ sung để duy trì thể tích khơng khí trong buồng điều áp bị
hao hụt do cuốn theo nước trong quá trình vận hành. Kết cấu buồng điều áp phải bền
vững chịu được áp lực thay đổi của khơng khí và phải rất kín để khơng khí khơng thốt
ra ngồi.

a)
b)
Hình 1.14.Sơ đồ giếng điều áp kiểu nén khí hoặc nửa nén khí
h. Giếng điều áp kiểu nửa nén khí (hình 1.14.b)
Là loại vừa dùng dung tích buồng điều áp, vừa dùng khơng khí trong khi làm
việc. Khơng khí trong buồng điều áp được nối với khơng khí bên ngồi bằng đường
ống tiết diện nhỏ, áp lực khơng khí trong buồng điều áp bằng tổn thất khi khơng khí di
chuyển trong ống nối và như vậy có tác dụng giảm biên độ dao động của mực nước
trong giếng nhưng hiệu quả không bằng giếng điều áp kiểu nén khí hồn tồn. Ưu
điểm là khơng cần bổ xung khơng khí trong q trình vận hành nhưng thể tích giếng
lại địi hỏi phải lớn hơn. Các loại giếng kiểu nén khí và nửa nén khí thích hợp với vùng
có động đất vì kích thước nhỏ nhẹ.
Như vậy qua các kết cấu cơ bản của giếng điều áp có thể thấy đặc điểm chung
về cấu tạo là:
- Khơng có cổ giếng hoặc nếu có thì kết cấu cũng đơn giản.
- Khơng có đáy giếng;
- Phần quan trọng nhất của giếng điều áp là họng cản cần được thiết kế và thi công cẩn
thận để bảo đảm chức năng điều áp;
- Giếng điều áp khơng có chức năng về trục tải nên khơng có cốt giếng.
1.4. Các phương pháp xây dựng giếng và các giai đoạn xây dựng mỏ
Khi mở vỉa bằng giếng đứng, phần trên của giếng đứng thường đào qua lớp đất
phủ tơi vụn với chiều dày thay đổi từ một vài mét đến hàng chục thậm chí hàng

trăm mét. Lớp phủ có thể là khơ ráo nhưng thường là ngậm nước có áp hoặc khơng có
áp với áp lực thủy tĩnh khác nhau. Lưu lượng nước càng tăng thì việc xây dựng giếng
trong vùng đất đá này càng khó khăn hơn.