Đề tài nghien cuu KH về vấn đề làm giếng đứng

Báo cáo NCKH Sinh viên
Mục lục
Mở đầu……………………………………………………………………… …1
Chương I: Một số vấn đề về khai thác than hầm lò của nước ta hiện nay….2
1.1 Vai trò của ngành khai thác than trong nền kinh tế………………………… 2
1.2 Xu hướng phát triển của nghành khai thác mỏ, chuyển từ khai thác lộ thiên
sang khai thác hầm lò…………………………………………………………6
1.2.1.Xu hướng chuyển chuyển từ khai thác lộ thiên sang khai thác hầm
lò………………………………………………………………………………….6
1.2.2. Công nghệ khai thác than hầm lò………………………………… 8
1.3. Khai thác than hầm lò bằng giếng đứng và vai trò của vỏ giếng đứng nhiều
lớp khi khai thác ở độ sâu lớn………………………………………………… 13
1.3.1. Khai thác than hầm lò bằng giếng đứng………………………….13
1.3.2.Vai trò của vỏ giếng đứng nhiều lớp khi khai thác ở độ sâu lớn….18
Chương II: Cơ sở lý thuyết tính toán vỏ giếng đứng……………………… 19
2.1 Tính toán vỏ giếng đứng 1 lớp…………………………………………… 19
2.2 Tính toán vỏ giếng đứng 2 lớp…………………………………………… 20
2.3 Tính toán vỏ giếng đứng nhiều lớp…………………………………………23
Chương III: Ứng dụng cho tính toán giếng phụ của công ty than Hà Lầm.25
3.1 Điều kiện địa chất của hệ thống giếng đứng mỏ than Hà Lầm…………… 25
3.2 Công nghệ thi công giếng đứng…………………………………………….26
3.2.1. Thi công cổ giếng……………………………………………………… 27
3.2.2. Thi công thân giếng………………………………………………………27
3.2.3. Sơ đồ công nghệ thi công……………………………………………… 29
3.2.4. Nhân lực và tổ chức lao động…………………………………………….31
3.3 Tính toán cho giếng phụ trên mặt bằng 75 của công ty than Hà Lầm 31
Nguyễn Anh Tuấn Page 1
Báo cáo NCKH Sinh viên
3.3.1. Mặt bằng 75 công ty than Hà Lầm……………………………….31
3.3.2. Tính toán cho giếng phụ………………………………………….33
Kết Luận và kiến nghị…………………………………………………………40

Tài liệu tham khảo…………………………………………………………….42
Danh mục bảng biểu:
Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý đất đá vùng giếng phụ qua mỏ Hà Lầm.
Bảng 3.2: Lưu lượng nước dự kiến chảy vào giếng mỏ Hà Lầm ở độ sâu
300m.
Bảng 3.3: Dây chuyền thiết bị chủ yếu thi công giếng đứng Hà Lầm.
Bảng 3.4: Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào chống giếng chính, giếng gió tại mỏ than
Hà Lầm.
Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ thi công hỗn hợp nối tiếp tại giếng đứng Hà Lầm.
Bảng 3.6: Bảng tính áp lực đất cho giếng phụ mỏ than Hà Lầm.
Nguyễn Anh Tuấn Page 2
Báo cáo NCKH Sinh viên
Mở đầu
Ngành khai khoáng là ngành rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dấn và
chiếm tỉ trọng tương đối lớncủa nền sản xuất công nghiệp nặng. Hàng năm ngành
công nghiệp khai khoáng đặc biệt là công nghiệp khai thác than đã đóng góp một
phần rất lớn vào ngân sách nhà nước. Đồng thời còn tạo ra công ăn việc làm cho số
đông lực lượng lao động, góp phần làm ổn định nền kinh tế, chính trị vàtrật tự xã
hội.
Hiện nay ngành than đang chuyển từ khai thác lộ thiên sang khai thác hầm
lò, đặc biệt là khai thác than bằng giếng đứng. Khai thác bằng giếng đứng là
“bước ngoặt của ngành than” nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển từ nay đến năm
2020. Hiện nay các mỏ như Hà Lầm, Núi Béo, Khe Chàm, Thống Nhất đã tiến
hành thi công và sử dụng giếng đứng để khai thác than. Khi khai thác bằng
giếng đứng càng xuống sâu thì áp lực của đất đá lên thành giếng càng lớn. Nên
vỏ giếng phải đủ dày để chịu lực. Vì thế việc tính toán thi công vỏ giếng đứng
và “Nghiên cứu ứng dụng của vỏ giếng đứng nhiều lớp trong khai thác than
hầm lò ở độ sâu lớn” đóng vai trò quan trọng trong việc giúp mỏ chịu được áp
lực đất đá lớn và tiết kiệm được nguyên vật liệu xây dựng.
Do nhiều nguyên nhân khác nhau nên đề tài khoa học này không tránh khỏi

những thiếu sót. Kính mong được sự tham gia đóng góp của các thầy và các bạn
để bản đề tài hoàn thành tốt hơn nữa. Em xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ
hướng dẫn tận tình của Th.S Trần Mạnh Tiến để em hoàn thành đề tài khoa học
này.
Sinh viên thực hiên:
Nguyễn Anh Tuấn
Nguyễn Anh Tuấn Page 3
Báo cáo NCKH Sinh viên
CHƯƠNG I: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ KHAI THÁC THAN HẦM LÒ CỦA
NƯỚC TA HIỆN NAY.
1.1. Vai trò của ngành khai thác than trong nền kinh tế.
Ngành than là một ngành kinh tế hết sức quan trọng. Từ ngày vùng mỏ
được giải phóng (25/4/1955) Bác Hồ đã dành sự quan tâm đặc biệt đến ngành
than, Người đã nhiều lần về thăm cán bộ, công nhân viên tại vùng mỏ Quảng
Ninh và căn dặn: “Ngành sản xuất than như quân đội đánh giặc; toàn thể công
nhân cán bộ, phải có nhiệt tình cách mạng và tinh thần yêu nước rất cao, ý chí
quyết đánh quyết thắng rất vững, phải đoàn kết nhất trí. Phải có đầy đủ ý thức
làm chủ Nhà nước, làm chủ xí nghiệp, vượt qua mọi khó khăn nhằm vào mục
đích chung là sản xuất thật nhiều than cho Tổ quốc”.
Công nghiệp khai thác than ở Quảng Ninh
Nguyễn Anh Tuấn Page 4
Báo cáo NCKH Sinh viên
Hiện đại hóa đất nước, trước tiên phải hiện đại hoá nền công nghiệp vì công
nghiệp giữ mét vai trò chủ đạo trong nền kinh tế trí thức, hội nhập khu vực cũng
như thế giới để thành công trong công cuộc đi tắt đón đầu, đưa nước ta trở thành
một nước công nghiệp vào năm 2020. Như V.I. Lê Nin đã nói “Than là bánh
mú của công nghiệp”, khai thác than là một ngành công nghiệp khai khoáng hết
sức quan trọng và nặng nhọc có độ rủi ro cao. Mặc dù vậy, từ khi thành lập,
ngành than vẫn luôn là ngành gương mẫu, khai thác than phục vụ nhu cầu của
nền kinh tế quốc dân, nhu cầu sinh hoạt của nhân dân và xuất khẩu mang lại

nguồn ngoại tệ đáng kể cho đất nước.
Trong nhiều thập niên qua, ngành than đã từng bước phát triển đi lên, đạt
được rất nhiều thành tích to lớn, luôn luôn hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ của
Đảng, Nhà nước giao. Năm 1996, ngành than được Nhà nước phong tặng phần
thưởng cao quý Huân chương Sao Vàng. Năm 2005, ngành than tiếp tục được
phong tặng danh hiệu Anh hùng Lao động thời kỳ đổi mới. Tập đoàn Công
nghiệp Than - Khoáng sản (Vinacomin) là một trong ba tập đoàn kinh tế mạnh
cùng với Tập đoàn Dầu khí Việt Nam và Tập đoàn Điện lực Việt Nam có nhiệm
vụ đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia nhưng đến nay với nhiều lý do khác
nhau ngành than đang đứng trước những thách thức to lớn, khó vượt qua được
để tiếp tục giữ vững vị thế của mình.
Năm 2013, nền kinh tế thế giới suy thoái, kinh tế trong nước gặp rất nhiều
khó khăn, tuy vậy, lãnh đạo, cán bộ, công nhân viên ngành than đã tìm nhiều
biện pháp để vượt qua những khó khăn để đảm bảo sản lượng khai thác không bị
sụt giảm so với năm trước.
Tuy đạt được những thành tích nêu trên, nhưng các khó khăn và thách thức
của Vinacomin còn rất lớn. Một số, đồng chí lãnh đạo của Đảng, Nhà nước, đại
diện Ủy ban Kinh tế, UB Khoa học Công nghệ và Môi trường của Quốc hội, Hội
đồng Khoa học Công nghệ mỏ đã nhiều lần xuống thăm và làm việc, tổ chức các
cuộc hội thảo về vấn đề năng lượng để tìm cách tháo gỡ cho ngành than. Năm
2013, VEA tổ chức đi khảo sát các đơn vị thành viên của Vinacomin tại Quảng
Ninh và vùng Đông Bắc đã thấy được rất nhiều khó khăn, vướng mắc trong
ngành. Chúng tôi đã có kiến nghị lên Đảng, Nhà nước, Quốc hội và Chính phủ
Nguyễn Anh Tuấn Page 5
Báo cáo NCKH Sinh viên
để có những chủ trương, chính sách, cơ chế tháo gỡ cho ngành than. Tuy nhiên,
đến nay những khó khăn bất cập của ngành vẫn còn hiện hữu, nếu kéo dài tình
trạng này thì ngành than khó bứt phá lên được để đảm bảo nhiệm vụ được Đảng
và Chính phủ giao.
1.2.Xu hướng phát triển của nghành khai thác mỏ, chuyển từ khai thác lộ

thiên sang khai thác hầm lò.
1.2.1. Xu hướng chuyển chuyển từ khai thác lộ thiên sang khai thác hầm lò.
- Điều kiện khai thác của ngành than ngày càng khó khăn do các mỏ lộ
thiên đã cạn kiệt.
- Tất cả các khâu công nghệ trong khai thác lộ thiên đều chứa đựng yếu tố
ảnh hưởng xấu tới môi trường trong đó phải kể đến sự thay đổi bề mặt
địa hình, gây bụi, tiếng ồn, làm ô nhiễm nguồn nước, không khí v.v…
- Phần lớn các khâu công nghệ trong khai thác hầm lò thực hiện trong các
đường lò dưới lòng đất nên mức độ và phạm vi ảnh hưởng tới môi trường
thấp hơn so với khai thác than lộ thiên.
- Công nghệ khai thác sơ khai, chịu rủi ro về chính sách và môi trường của
ngành than mà hiện nay các doanh nghiệp chủ yếu khai thác than lộ
thiên.
Các mỏ than lộ thiên đang cạn kiệt và gây ô nhiễm môi trường
Nguyễn Anh Tuấn Page 6
Báo cáo NCKH Sinh viên
Trong khi theo dự kiến, đến năm 2014, TKV sẽ đóng cửa hoàn toàn các mỏ
than khai thác lộ thiên, nên đòi hỏi các doanh nghiệp phải đầu tư công nghệ, tập
trung khai thác than ở các hầm lò.
Các doanh nghiệp chuyển sang khai thác than hầm lò
Ngành than đang chủ trương chuyển hướng từ tăng trưởng nóng sang tăng
trưởng xanh, từ phát triển chiều rộng sang chiều sâu. Các mỏ lộ thiên vùng
Quảng Ninh cũng có xu hướng chuyển sang khai thác hầm lò. Khi nguồn than lộ
thiên ngày một cạn kiện, việc chuyển dịch này là điều tất yếu, vừa giúp tận thu
nguồn tài nguyên, vừa bảo đảm môi trường sinh thái. Nhằm chủ động trong thi
công, đẩy nhanh tiến độ xây dựng mỏ mới cũng như phát huy cao nhất năng lực
trong nước, ngành than đã thí điểm đầu tư xây dựng một số mỏ giếng đứng do
các đơn vị trong nước tự thiết kế, thi công và cung cấp thiết bị, có liên doanh
hoặc thuê nhà thầu phụ nước ngoài.
Nguyễn Anh Tuấn Page 7

Báo cáo NCKH Sinh viên
Trong tương lai gần, việc hình thành hệ thống các hầm lò khai thác than
ngày một xuống sâu là điều tất yếu, khi nguồn than lộ thiên ngày một cạn kiện.
Trong khi đó, nhu cầu than phục vụ sản xuất ngày càng tăng, chính vì vậy việc
đưa khoa học công nghệ hiện đại trong khai thác than hầm lò được Vinacomin
chú trọng để nâng cao sản lượng khai thác. Hiện tại, Vinacomin ứng dụng công
nghệ như: cột thủy lực; giá khung di động; dàn tự hàng Vinaalta; máy khấu
than… trong khai thác than hầm lò cho hiệu quả và độ an toàn cao.
1.2.2. Công nghệ khai thác than hầm lò.
a)Tình hình và hướng phát triển của khai thác than hầm lò ở Việt Nam.
Hiện nay, ngành khai thác than hầm lò Việt Nam còn khá lạc hậu so với các
nước tiên tiến. Công nghệ khấu than và đất đá ở các gương lò khai thác và
gương lò chuẩn bị chủ yêu là thủ công kết hợp với công tác khoan nổ mìn.
Trong các gương lò chợ dài các công tác nặng nhọc và tốn thời gian như chống
lò, điều khiển áp lực mỏ vẫn phải thao tác thủ công.
Tuy nhiên, cho đến nay ngành than hầm lò của nước ta đã cơ khí hóa và bán
cơ khí hóa được nhiều khâu quan trọng của mỏ. Việc vận tải than trong hầm lò
và ngoài mặt bằng đã được cơ khí hóa hoàn toàn, hầu hết các mỏ hầm lò đã
được trang bị tàu điện và goòng 1 đến 3 tấn, hoạt động trên cỡ đường 600-
900mm. Nhiều mỏ đã lắp đặt thành công hệ thống băng tải tự động và bán tự
động để vận chuyển than trong giếng nghiêng và trên mặt bằng. Nhiều loại máy
và thiết bị cố định chuyên dùng đã được cơ khí hóa và tự động hóa.
Từ năm 2002, Mỏ than Khe Chàm đã sử dụng máy khấu com-bai kết hợp
giá thủy lực di động và năm 2005 đưa vào thử nghiệm lò chợ cơ giới hóa đồng
bộ sử dụng máy khấu com-bai kết hợp dàn chống tự hành. Năm 2006, Công ty
than Dương Huy cũng áp dụng máy khấu kết hợp dàn chống, nhưng chỉ thời
gian ngắn, xét thấy không phù hợp, phải dừng lại. Năm 2007, Công ty than
Vàng Danh áp dụng thử nghiệm công nghệ khai thác bằng máy com-bai khấu và
dàn chống tự hành Vinaalta. Năm 2010, công nghệ này được áp dụng tại Công
ty than Nam Mẫu.

Nguyễn Anh Tuấn Page 8
Báo cáo NCKH Sinh viên
Khấu than bằng máy tại lò chợ của Công ty Than Khe Chàm.
Trong 4 đơn vị áp dụng thử nghiệm khai thác bằng máy, Than Khe Chàm
đạt hiệu quả cao nhất; Than Nam Mẫu tuy chưa đạt công suất thiết kế nhưng sản
lượng đang nhích dần; Than Vàng Danh chưa đạt hiệu quả như mong muốn, nếu
không muốn nói là thất bại; Than Dương Huy đưa vào thử nghiệm, nhưng gặp
vỉa không ổn định, nơi thì gặp đá, nơi gặp nước, lầy thụt, buộc phải đưa máy ra.
Sau đó, Công ty đã bán đầu máy khấu cho Than Khe Chàm. Đầu máy khấu này
hiện hoạt động rất tốt.
Nguyễn Anh Tuấn Page 9
Báo cáo NCKH Sinh viên
Lò chợ cơ giới hóa hoạt động khá hiệu quả ở công ty than Nam Mẫu
Ở Khe Chàm và Nam Mẫu - hai nơi mà lò chợ cơ giới hóa hoạt động khá
hiệu quả, tính ưu việt nổi trội khi khai thác bằng máy kết hợp dàn chống là năng
suất cao. Nếu so với khai thác bằng khoan nổ mìn sử dụng giá thủy lực di động
và giá khung di động, công suất tăng từ 1,5 đến 1,8 lần. Thậm chí, ở Khe Chàm,
lúc cao điểm, năng suất cao gần 4 lần so với lò chợ giá khung;lò chợ cơ giới hóa
Khe Chàm nhiều năm đạt năng suất kỷ lục cấp Tập đoàn.Mặt khác, việc áp dụng
cơ giới hóa trong lò chợ cho phép công nhân làm việc trong điều kiện tốt hơn, ít
nặng nhọc hơn do các khâu chính trong quy trình công nghệ được thực hiện
bằng thiết bị cơ giới hóa, và đảm bảo an toàn hơn các công nghệ khác. Tính ưu
việt nổi trội nữa là, số lượng công nhân làm việc trực tiếp tại gương lò chợ khi
áp dụng cơ giới hóa giảm từ 1,5 - 2 lần, nhưng năng suất lao động tăng hơn gấp
đôi; các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao hơn hẳn so với lò chợ thủ công.
Nguyễn Anh Tuấn Page 10
Báo cáo NCKH Sinh viên
• Những hạn chế:
- Trong quá trình áp dụng cơ giới hóa, vẫn còn một số tồn tại vướng mắc
dẫn đến chưa đạt được sản lượng theo thiết kế. Tại Than Vàng Danh và

Than Nam Mẫu, thời gian khai thác chiếm chưa đầy một nửa quỹ thời
gian sản xuất, còn lại là các sự cố gây ách tắc sản xuất. Nguyên nhân ảnh
hưởng của công tác áp dụng cơ giới hóa do điều kiện địa chất phức tạp,
chiều dài khai thác không lớn, ảnh hưởng đến công suất khai thác cũng
như hiệu quả đào lò. Ðặc biệt, ảnh hưởng của nước chảy vào lò chợ với
lưu lượng lớn gây đình trệ sản xuất.
- Các thiết bị cơ giới hóa chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài cho nên
chưa chủ động được về thiết bị. Vật tư, thiết bị chuyên dụng sử dụng
trong lò chợ cơ khí trong nước chưa chế tạo được. Mặt khác, trình độ tiếp
cận kỹ thuật cao của cán bộ, công nhân còn nhiều hạn chế, dẫn đến công
suất và năng suất lao động trong giai đoạn đầu áp dụng thử nghiệm chưa
cao.
Mỏ than Vàng Danh thử nghiệm công nghệ khai thác bằng máy com-
bai khấu và dàn chống tự hành Vinaalta chưa đạt hiệu quả cao
Nguyễn Anh Tuấn Page 11
Báo cáo NCKH Sinh viên
b) Mô hình công nghệ khai thác hầm lò:
- Đào lò chuẩn bị: Khoan nổ mìn  Xúc bốc đất đá
Chống đỡ lò bằng vật liệu thép, bê tông, gỗ
- Khai thác than:
Khấuthan Chống đỡ bằng vì sắt, gỗ,giá thuỷ lực Vận chuyển than ng
uyên(bằng tầu điện, băng tải)  Sàng tuyển, chế biến  Vận chuyển, tiêu
thụ than sạch.
- Khâu phụ trợ khác: thoát nước,làm đường, sửa chữa thiết bị
c) Ưu nhược điểm của khai thác than hầm lò.
- Ưu điểm:
+ Giúp tận thu nguồn tài nguyên, vừa bảo đảm môi trường sinh thái.
+ Sản lượng khai thác cao.
- Nhược điểm:
+ Điều kiện khắc nghiệt, thường xuyên tiềm ẩn các nguy cơ, rủi ro

đến tính mạng. Hiện nay, đa số các mỏ hầm lò đã xuống ở độ sâu
400-500m đòi hỏi người lao động phải làm việc với cường độ cao,
cũng như chịu đựng với môi trường khắc nghiệt. Hằng năm việc đào
lò để lấy than có tổng chiều dài lên tới 320km, tỷ lệ khai thác lộ
thiên đến nay còn rất ít. Trong đó có một số mỏ như Mạo Khê,
Dương Huy có khí metal (CH
4
, CO
2
) rất nguy hiểm và độc hại.
+ Những yếu tố có khả năng tác động xấu tới môi trường chủ yếu là là
m thay đổi mực nước ngầm,giảm nguồn tài nguyên nước,ảnh hưởng
đến môi trường sinh thái,cảnh quan thông qua việc sử dụng gỗ trụ m
ỏ,sụt lún địa hình,các khâu thoát nước,sàng tuyển,vận chuyển và tiê
u thụ
than làm ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí, nước.
Nguyễn Anh Tuấn Page 12
Báo cáo NCKH Sinh viên
1.3. Khai thác than hầm lò bằng giếng đứng và vai trò của vỏ giếng đứng
nhiều lớp khi khai thác ở độ sâu lớn.
1.3.1. Khai thác than hầm lò bằng giếng đứng.
a) Ðào lò giếng đứng - Bước ngoặt của ngành than.
Lò giếng đứng - "bước ngoặt công nghệ" của ngành Than
Ðể đáp ứng yêu cầu phát triển từ nay đến năm 2020, ngoài việc mở rộng,
nâng công suất khai thác xuống sâu các mỏ hiện có, ngành than còn đầu tư thăm
dò, thiết kế xây dựng và khai thác các mỏ mới. Công ty cổ phần Than Hà Lầm là
đơn vị đi đầu trong việc đổi mới công nghệ, đầu tư xây dựng mỏ giếng đứng.
Ngày 3-2-2009, công ty khởi công dự án, mở vỉa bằng ba giếng đứng ở độ sâu
300 m so mực nước biển (sâu nhất nước ta tính đến thời điểm này) với mức đầu
tư hơn 2.200 tỷ đồng, công suất khai thác 2,4 triệu tấn/năm, thời gian khai thác

Nguyễn Anh Tuấn Page 13
Báo cáo NCKH Sinh viên
khoảng 50 năm. Ngày 12-11-2009, đúng dịp kỷ niệm 73 năm Ngày truyền thống
công nhân mỏ - truyền thống ngành than, thợ mỏ Hà Lầm chính thức đặt chân
xuống độ sâu 300m, đánh dấu bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển ngành
than. Mỏ giếng đứng Hà Lầm có tầm chiến lược quan trọng trong sự phát triển
bền vững của công ty, tạo việc làm ổn định cho 4.300 đến 4.500 công nhân, nếu
không đến năm 2017, mỏ Hà Lầm ở độ sâu đến 50 m sẽ kết thúc.
Công ty cổ phần Than Núi Béo hiện đang khai thác lộ thiên với mức sản
lượng cao nhất Vinacomin (gần 6 triệu tấn/năm) và phần khai thác này dự kiến
sẽ chấm dứt sau năm 2015. Do vậy, việc xây dựng mới mỏ hầm lò Núi Béo
được gấp rút đẩy nhanh tiến độ, kịp duy trì sản lượng của công ty trong những
năm tới. Công ty đã khởi công dự án đầu tư mỏ hầm lò công suất hai triệu
tấn/năm, sâu 350m, sẽ xây dựng cơ bản trong bốn năm và khai thác 30 năm,
công nghệ tương đương các mỏ hiện đại của châu Âu. Ðây là dự án giếng đứng
đầu tiên do các đơn vị trong nước tự tổ chức, thiết kế, thi công và cung cấp thiết
bị. Dự án có tổng mức đầu tư hơn 5.300 tỷ đồng, do Viện Khoa học công nghệ
mỏ trực thuộc Vinacomin thiết kế, có sự tham gia của tư vấn LB Nga, Công ty
Xây dựng hầm lò 1 đảm nhiệm thi công. Các công đoạn sản xuất của mỏ Núi
Béo sẽ được cơ giới hóa đến mức cao nhất, sử dụng giàn chống Vinaalta và máy
khấu, giá khung di động, cột thủy lực đơn, máy đào lò com-bai, xe khoan tam-
rốc; vận tải than liên tục bằng băng tải, máng cào, Tập đoàn Vinacomin kỳ
vọng, dự án sẽ là tiền đề nâng cao trình độ quản lý của cán bộ, công nghệ chế
tạo thiết bị của các đơn vị cơ khí và nâng cao tay nghề công nhân đào lò, từ đó
làm cơ sở cho việc sau này tự triển khai các dự án than hầm lò trọng điểm khác.
Nguyễn Anh Tuấn Page 14
Báo cáo NCKH Sinh viên
Thi công xây dựng lò giếng đứng Núi Béo
Một dự án mở vỉa bằng giếng đứng khác của ngành than cũng đang được
triển khai là mỏ Khe Chàm II-IV, quy mô vượt xa mỏ Hà Lầm đang thực hiện,

công suất 3,5 triệu tấn/năm. Dự án do Công ty TNHH một thành viên Than Hạ
Long làm chủ đầu tư, nguồn vốn gần 12.600 tỷ đồng, sẽ khai thông xuống mức
500 m và dưới 500 m. Mỏ Khe Chàm II-IV cũng có công nghệ tương đương các
mỏ hiện đại của châu Âu, cơ giới hóa đến mức cao nhất các công đoạn sản xuất.
Công tác tư vấn, thiết kế và thi công cũng do các đơn vị trong ngành thực hiện.
Sau Hà Lầm, Núi Béo và Khe Chàm II-IV, sẽ có thêm một số mỏ khác thi
công giếng đứng, hiện đang trong quá trình thẩm định và phê duyệt dự án.
Nguyễn Anh Tuấn Page 15
Báo cáo NCKH Sinh viên
b) Hiện đại hóa mỏ hầm lò
Mười năm trước, Công ty Than Thống Nhất là đơn vị khai thác than hầm lò sản lượng thấp, chỉ khoảng hơn 300 nghìn tấn/năm. Hiện nay, Thống Nhất đã vươn lên ở tốp đầu trong các đơn vị khai thác hầm lò của ngành than, sản lượng gần hai triệu tấn/năm. Ðổi mới công nghệ, hiện đại hóa những đường lò, đó chính là cách làm của Than Thống Nhất. Vài năm trước, nhờ áp dụng công nghệ cơ giới hóa hiện đại, sản lượng khai thác than của công ty tăng vọt, bình quân từ 30 đến 40% mỗi năm. Năm 2005, công ty đạt "mốc son" một triệu tấn, hiện nay tăng lên 1,5 đến 1,7 triệu
tấn/năm.
Thống Nhất đã vươn lên ở tốp đầu trong các đơn vị khai thác hầm lò của ngành than
Ðầu những năm 2000, Công ty Than Nam Mẫu ra đời, đồng hành cùng con đường CNH, HÐH ngành than. Thợ mỏ Nam Mẫu khởi sự thành công sự nghiệp đổi mới của Vinacomin, được coi là "hiện tượng" trong nghề khai thác than hầm lò. Công ty vừa đưa vào sử dụng hệ thống băng tải than dài nhất nước ta (gần bảy km, công suất 1.120 tấn/giờ, tổng mức đầu tư khoảng 300 tỷ đồng), từng bước chấm dứt hình thức vận chuyển than bằng ô-tô, giảm ô nhiễm môi trường.
Nguyễn Anh Tuấn Page 16
Báo cáo NCKH Sinh viên
Hệ thống băng tải than công ty than Nam Mẫu
Tuy đã đạt được một số thành quả đáng khích lệ, nhưng bức tranh phát triển công nghệ sản xuất của Vinacomin trong 20 năm qua vẫn chưa đáp ứng được kỳ vọng, mới chỉ dựa vào mở rộng sản xuất chứ chưa đạt đến trình độ cao trong áp dụng khoa học công nghệ. Trong quá trình thử nghiệm cơ giới hóa khai thác tại một số mỏ than, thời gian khai thác chỉ chiếm chưa đầy một nửa quỹ thời gian sản xuất, còn lại bị cản trở do các sự cố gây ách tắc sản xuất. Ðể đáp ứng cho các lò chợ cơ giới hóa được hoạt động liên tục, công tác đào lò cần được đầu tư đồng bộ. Thế nhưng,
tiến độ đào lò ở nhiều mỏ còn rất chậm, chưa đáp ứng yêu cầu về diện sản xuất và ảnh hưởng kế hoạch sản lượng của các công ty. Ðây chính là rào cản khiến hàm lượng công nghệ trong khai thác than còn thấp.
Ðể duy trì và phát triển theo hướng hiện đại, các đơn vị trong Tập đoàn cần tiếp tục đẩy mạnh hơn nữa việc áp dụng cơ giới hóa khai thác và đào lò tại những khu vực có điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ phù hợp. Thực tiễn đã chứng minh, việc áp dụng cơ giới hóa trong đào lò và khai thác than hầm lò là cấp thiết trong giai đoạn hiện nay để đáp ứng yêu cầu tăng sản lượng khai thác, bảo đảm phát triển bền vững cho toàn ngành. Ngoài việc đề xuất Nhà nước có cơ chế khuyến khích doanh nghiệp đầu tư cả về nguồn lực và cơ sở vật chất trong nghiên cứu thiết kế, nội địa hóa chế
tạo các sản phẩm cơ khí và trang thiết bị cơ giới hóa, Vinacomin cần huy động nguồn vốn đầu tư xã hội cho các dự án cơ giới hóa khai thác và đào lò, tăng cường gắn kết giữa Tập đoàn, đơn vị tư vấn, nghiên cứu với các doanh nghiệp trong quá trình đầu tư và phát triển, hiện đại hóa các mỏ than, từng bước nâng cao năng lực khai thác than hầm lò.
1.3.2. Vai trò của vỏ giếng đứng nhiều lớp khi khai thác ở độ sâu lớn.
- Khi khai thác bằng giếng đứng xuống sâu có áp lực của đất đá lên thành
giếng tăng dần theo độ sâu. Càng xuống sâu áp lực càng lớn nên vỏ giếng
phải đủ dày để chịu lực.
- Do vỏ giếng đứng được làm từ bê tông, nên để chịu được áp lực thì vỏ
giếng phải có chiều dày lớn khiến cho tốn vật liệu xây dựng và quá trình
thi công mất nhiều thời gian.
- Vì thế vỏ giếng đứng nhiều lớp khi khai thác ở độ sâu lớn vẫn chịu được
áp lực đất đá lớn và tiết kiệm nguyên vật liệu xây dựng.

Nguyễn Anh Tuấn Page 17
Báo cáo NCKH Sinh viên
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VỎ GIẾNG ĐỨNG
Bài toán vỏ giếng đứng chịu tác dụng của áp lực đất đá xung quanh giếng là
bài toán tương đối phức tạp. Tuy nhiên, nếu coi đất đá xung quanh là bán không
gian vô hạn và đàn hồi thì ta có thể chuyển bài toán vỏ giếng đứng chịu tác dụng
của áp lực đất đá về bài toán phẳng: một đơn vị chiều dài của vỏ giếng chịu áp
lực đều bên ngoài bất lợi nhất. Đó là bài toán ống dày chịu tác dụng của áp lực
trong và ngoài. Trên đây là lý thuyết cở bản nhất tính toán ống chịu tác dụng của
áp lực ngoài.
2.1 Tính toán vỏ giếng đứng một lớp
Xét ống có bán kính trong là R
1
= a, bán kính ngoài R
2
= b, chịu áp lực đất
bên ngoài (P
a
= 0, P
b
= p )
Nguyễn Anh Tuấn Page 18
Báo cáo NCKH Sinh viên
a
b
p
Công thức tính ứng suất:
)1(
2
2

22
2
r
a
ab
pb
r
−
−
−=
σ
(2.1)
)1(
2
2
22
2
r
a
ab
pb
+
−
−=
θ
σ
(2.2)
Phương vị hướng tâm:







++−
−
−=
2
2
22
2
)1()1(
)( r
a
abE
prb
u
µµ
(2.3)
 Ta vẽ được biểu đồ ứng suất:
σ
φ
2pb
2
b - a
2 2
p(b + a )
b - a
2 2
2

2
p
σ
r
Áp dụng lý thuyết bền ứng suất tiếp cực đại:
)(
2
)1()1(
222
22
2
2
22
2
2
2
22
2
313
abr
apb
r
a
ab
pb
r
a
ab
pb
rtđ

−
=+
−
+−
−
−=−=−=
θ
σσσσσ
(2.4)
Nguyễn Anh Tuấn Page 19
Báo cáo NCKH Sinh viên
)(
2
22
2
max3
ab
pb
tđ
−
=→
σ
Khi r = a
Điều kiện bền:
[ ]
[ ]
σ
σ
p
a

b
ab
pb
2
1
)(
2
22
2
−
≥→≤
−
(2.5)
Bề dày của thành ống:
[ ]
)1
2
1
1
( −
−
=−=∆
σ
p
aab
(2.6)
Chú ý : Khi p thì điều này là không thể được.
2.2 Tính toán vỏ giếng đứng hai lớp.
δ
Nhận thấy điểm nguy hiểm nhất theo lý thuyết bền thứ 3 là điểm trong

thành ống, cho nên muốn tăng độ bền của ống, ta chế tạo ống 2 lớp sao cho
khoảng cách giữa mép ngoài của ống trong cách một khoảng với mép trong của
ống ngoài, để sao cho khi chịu lực xung quanh thì mép trong của ống bị chuyển
vị hướng tâm và đến một lúc nào đó sẽ áp vào ống trong gây ra áp lực p’. Áp lực
p’ này có thể xác định dựa vào phương trình biến dạng:
(u
1
) – u
2
= (2.7)
Trong đó: u
1
là chuyển vị hướng tâm của điểm mép ngoài ống trong;
u
2
là chuyển vị hướng tâm của điểm mép trong ống ngoài;
u
1
được xác định dựa vào bài toán ống chịu áp lực ngoài :
Nguyễn Anh Tuấn Page 20
Báo cáo NCKH Sinh viên
u
1
= - (2.8)
u
2
được xác định dựa vào bài toán ống chịu áp lực cả trong lẫn ngoài :
u
2
= (2.9)

Thay vào (2.7) ta có:
p’ = (2.10)
a
b
c
u
1
u
2
δ
Từ đó có thể xác định được ứng suất trong các ống:
- Đối với ống trong: (2.11)
σφ
2p'b
2
b - a
2 2
p'(b + a )
b - a
2 2
2
2
- Đối với ống ngoài:
p'
σ
r
=
= = (2.12)
 = Khi r=b
Nguyễn Anh Tuấn Page 21

Báo cáo NCKH Sinh viên
p'
b
c
p
Để ống làm việc có hiệu quả nhất thì :
= (2.13)
=
p’ = (2.14)
Thay vào ta được:
= (2.15)
Và khi đó tách ra được là:
= = (2.16)
Nếu bề dày thành ống không đổi thì các ứng suất chỉ phụ thuộc vào bán
kính trung gian b:
Để đạt cực tiểu thì: = 0 2bc
2
(2c
2
b
2
- a
2
c
2
- b
4
)- b
2
c

2
(4bc
2
-4b
3
) = 0
c
2
a
2
– b
4
= 0 b = (2.17)
Thay vào : = p (2.18)
Điều kiện bền: [ = [
c = ; b = = a (2.19)
Khi áp suất trong ống =
Thì b = a và c = 2a
2.3. Tính toán vỏ giếng đứng nhiều lớp.
Nếu áp dụng ống có nhiều lớp: người ta bố trí khoảng cách giữa các ống là
và p
1
, p
2
, p
n
lần lượt là áp lực tác động lên thành ống thứ 1,2, n
Khi đó có các phương trình biến dạng:
Nguyễn Anh Tuấn Page 22
Báo cáo NCKH Sinh viên

(2.20)
…
Điều kiện làm việc hợp lý:
(2.21)
Từ phương trình này ta giải ra được:
Từ đó tìm ra được ứng suất trên các ống -> tính được chiều dày của ống.
Nguyễn Anh Tuấn Page 23
Báo cáo NCKH Sinh viên
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CHO TÍNH TOÁN GIẾNG PHỤ Ở MẶT
BẰNG 75 – CÔNG TY THAN HÀ LẦM
3.1 Điều kiện địa chất của hệ thống giếng đứng mỏ than Hà Lầm.
Điều kiện địa chất khu vực tương đối phức tạp, gồm nhiều lớp đất đá như
đất đá thải, đất đá gốc phong hóa, cuội kết, cát kết, bột kết và sét kết. Độ cứng
của đất đá thay đổi trong phạm vi lớn, f = 2÷14. Kết quả báo cáo thăm dò địa
chất cho thấy, các giếng đào qua nhiều tầng chứa nước khác nhau (bảng 1, 2).
Ngoài ra, do tác động của việc khai thác lộ thiên và khai thác hầm lò giai đoạn
trước nên những tầng chứa nước đã có nhiều biến đổi, có khả năng ảnh hưởng
xấu tới việc thi công giếng.
Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý đất đá vùng giếng phụ qua mỏ Hà Lầm
Loại đất đá
Cường độ
kháng nén
(kg/cm
2
)
Cường độ
kháng kéo
(Kg/cm
2
)

Khối
lượng thể
tích
(g/cm
3
)
Khối
lượng
riêng
(g/cm
3
)
Lực dính
kết
(Kg/cm
2
)
Góc nội ma
sát
(độ)
Sạn kết 1375.63 110.98 2.57 2.66 415.23 33
o
56'
Cát kết 1171.92 104.24 2.63 2.70 364.89 34
o
04'
Bột kết 606.63 59.23 2.65 2.72 184.72 32
o
30'
Sét kết 353.26 32.86 2.58 2.67 92.82 29

o
40'
Bảng 3.2: Lưu lượng nước dự kiến chảy vào giếng mỏ Hà Lầm ở độ sâu
300m
Nguyễn Anh Tuấn Page 24
Báo cáo NCKH Sinh viên
Tên lỗ khoan
Hệ số
thẩm
thấu
(m/ng)
Độ dày tầng
chứa nước
(m)
Độ sau
rơi vị trí
nước (m)
Bán kính
ảnh
hưởng
(m)
Bán kính
công trình
(m)
Lưu lượng
nước chảy
vào giếng
(m
3
/h)

Giếng chính 0.0287 192 311 1861 2.5 46.96
Giếng phụ 0.0239 202 311 1700 3.25 42.5
Giếng gió 0.0194 183 285 1344 2.5 28.7
3.2. Công nghệ thi công giếng đứng.
Thi công giếng đứng thường chia thành 3 phần chính: phần cổ giếng và
đoạn độ mở công nghệ, phần thân giếng, phần đáy giếng với các lò nối. Cổ
giếng là đoạn mở đầu của giếng, nằm ngay trên bề mặt đất và có chiều dài nhỏ
nên có qui trình thi công khác với đoạn thân giếng. Phần thân giếng và đáy
giếng thường sử dụng chung một qui trình và dây chuyền thiết bị công nghệ do
thân giếng nằm ở độ sâu lớn.
Nguyễn Anh Tuấn Page 25