ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG MỎ THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG

Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Thiết kế và thi công giếng đứng
Đề số 17
Thiết kế xây dựng giếng đứng theo phơng pháp khoan nổ mìn với các số liệu ban
đầu nh sau:
- Công dụng của giếng: Giếng chính trục tải than
- Chiều sâu: 300m
- Sản lợng than khai thác: 800 000 ( tấn/năm ) .Sơ đồ đào giếng :phối hợp
song song
- Tuổi thọ của giếng: 70 năm
- Hạng mỏ theo nguy cơ nổ khí, nổ bụi: II
- Lợng nớc chảy vào giếng: 6 m3/h
Giếng đào qua các lớp đất đá sau đây:
Tên lớp
STT đất đá
1
2
3
4

Đất phủ
Sét kết
Cát kết
Than

Dung trọng,
(t/m3)
2,35

2,45
2,3
2,32

Hệ số
Chiều Góc nghiêng
kiên cố dày lớp
của lớp
(f)
(m)
(độ)
1
20
10
5
50
10
8
195
10
2
30
10

Ghi
chú

Chơng I
SV: nguyễn huy hiệp

1

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ
Thiết kế kĩ thuật

1.1. Đại cơng về giếng:
Trong quá trình khai thác các mỏ khoáng sản ở độ sâu lớn hay các công
trình ngầm thì giếng là một trong những công trình quan trọng bậc nhất. Giếng có
nhiều công dụng khác nhau:
- Giếng chính mỏ than: chủ yếu dùng để vận chuyển than và đất đá.
- Giếng phụ mỏ than: chủ yếu dùng để vận chuyển ngời, vật liệu và trang
thiết bị.
- Giếng gió: chủ yếu dùng để phục vụ công tác thông gió.
- Giếng điều áp : dùng để điều hoà áp suất dòng nớc chảy vào tuôcbin nhà
máy thuỷ điện để tránh hiện tợng sôi thuỷ lực gây ăn mòn cánh tuốcbin.
- Giếng cáp: dùng để dẫn đờng cáp từ phần ngầm lên mặt đất.
Tuỳ theo công dụng và đặc điểm địa chất, giếng có chiều sâu và đi qua các lớp đất
đá khác nhau từ mềm yếu đến vững chắc, chứa nớc hoặc không chứa nớc. Với yêu
cầu của đề bài, thiết kế xây dựng giếng chính đào qua 4 lớp đất đá có các tính chất
cơ lý khác nhau, có hệ số kiên cố từ 1 đến 8 với độ nghiêng của vỉa trung bình 10 0.
Lợng nớc chảy vào giếng trong khi đào 6m 3/h. Thời gian tồn tại của giếng lâu dài
70 năm.Giếng có độ sâu là 300 m. Quy trình các bớc thiết kế cụ thể nh sau:
1.2. Chọn hình dạng và vật liệu chống giếng:
1.2.1.Chọn hình dạng mặt cắt ngang giếng:
Giếng đứng thờng có tiết diện ngang hình tròn, hình chữ nhật cạnh thẳng,

hình chữ nhật cạnh cong (dạng tang trống), hình elip,tuỳ thuộc vào tính chất các
lớp đất đá mà giếng phải đào qua. Để thuận tiện cho công tác thi công giếng qua
các lớp đất đá có hệ số kiên cố khác nhau ta chọn tiết diện hình tròn.
1.2.2.Chọn vật liệu chống giếng:
Giếng tồn tại trong vòng 70năm và lợng nớc chảy vào giếng là 6 m3/h. Vậy
nên ta chọn vật liệu chống gĩ là bê tông liền khối, chống tạm bằng thép lòng máng
dạng vòm.
1.3. Xác định kích thớc mặt cắt ngang thân giếng:
Dựa vào phơng pháp hoạ đồ ta xác định đợc mặt cắt ngang giếng : mặt cắt
ngang giếng phải đảm bảo bố trí hết các thiết bị nh thing trục, ngăn thang, các
loại dây cáp ống, cốt giếng và các khoảng cách an toàn. Sau khi xác định mặt
cắt ngang giếng ta làm tròn với hệ số là 0,5.
a) Xác định dung tích thùng trục:
Vt =

Ag
ng

(T)

Trong đó :Vt- dung tích thùng trục
Ag- năng suất yêu cầu hàng giờ trục tải tính bằng T/h
Ag =

Ak
TN

SV: nguyễn huy hiệp

(T/h)

2

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

A- sản lợng của mỏ chuyển qua giếng trong 1 năm A=
800000T/năm
T- thời gian trục tải làm việc trong 1 ngày đêm
T= 20 h
k- hệ số làm việc không đều của trục tải thông thờng k=
1,2
- hệ số kể đến khối lợng đất đá cần trục thêm có lẫn
trong khoáng sản
= 1,3
N- số ngày làm việc trong năm N= 300 ngày
Ag =

800000.1,2.1,5
= 208
20.300

(T)

ng số lần trục tải trong 1 giờ
ng =

3600
Tck

Tck- thời gian của 1 chu kì trục
Tck= t1 + t2 (s)
t1- thời gian thùng trục chuyển động trong 1 chu kì
t1 =

H
+ 25
vtb

(s)

H- chiều sâu tối đa tính từ vị trí dỡ tải đến vị trí sâu
nhất của
giếng H= h +5 =305 (m)
h- chiều sâu của giếng h= 300 m
5m- chiều cao dỡ tải
vtb- vận tốc trung bình của thùng trục m/s
vtb =

v max
1,5

(m/s)

vmax- vận tốc chuyển động tối đa của thùng trục
m/s

vmax= 0,8 H = 0,8 305 =13,97
vtb =
t1 =

13,97
= 9,31
1,5

305
+ 25 = 58
9,31

(m/s)

(m/s)
(s)

t2- thời gian chất và dỡ tải
do giếng sâu 300 m nên ta chọn sơ đồ trục tải hai đầu
cáp t2=6
Tck = 58 + 6 = 64
(s)
ng =

3600
= 52,9
64

SV: nguyễn huy hiệp

(chuyến/h)

3

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Vt =

Ag

=

Bộ môn XDCTN & Mỏ
208
= 3,7
52,9

ng
3,7
= 4,84
Hay Vt =
0,85.0,9

(T)

(m3)

0,85- khối lợng riêng của than t/m3
0,9 hệ số chất đầy của thùng
Chọn thùng skip không lật ding trong giếng đứng do Liên Xô sản xuất
loại 2SN5-1 có các thông số sau: - Chiều rộng thùng r=1540
- Chiều dài l=1850
- Dung tích V=5 m3 (hai thùng)

b

r

c

r
n

a

l

D

m

Hình 1.1: Sơ đồ xác định kích thớc mặt cắt ngang giếng.
a- chiều rộng ngăn thang a= 700
b- khoảng cách từ thùng đến cốt giếng b=300
c- khoảng cách giữa hai thùng, chọn c= 685
D- đờng kính trong của giếng
r- chiều rộng thùng r= 1540

l- chiều dài thùng l=1850
m- khoảng cách từ thùng tới vỏ chống m=300
n- hình chiếu của m lên trục vuông góc với chiều dài thùng
n= 2 m=424

SV: nguyễn huy hiệp

4

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bµi tËp lín: GiÕng §øng

Bé m«n XDCTN & Má

300

1540

685
1540
424

1850
700

300

H×nh 1.2 :KÝch thíc mÆt c¾t ngang giÕng (tØ lÖ 1/25)

SV: nguyÔn huy hiÖp

5

Líp xd CTN &má k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

A
l

C

D

B

Hình 1.3: Sơ đồ xác định đờng kíng giếng
l 1850
=
= 925
2
2
CD = a + b + +c + 2r + n = 700 + 300 + 685 + 2.1540 + 424 = 5189
AC =

AD 2 = AC 2 + CD 2

Theo hệ thức lợng trong tam giác vuông có
BD =

AD 2 AC 2 + CD 2 925 2 + 5189 2
=
=
= 5254
CD
CD
5189

BD= Dt- đờng kính trong của giếng, theo nguyên tắc thiết kế ta chọn
Dt=5500
1.4.

Kiểm tra theo điều kiện thông gió:
Diện tích sử dụng bên trong vỏ chống là
1
1
S c = d 2 = .3,14.5,5 2 = 23,74
4
4

(m2)

Tốc độ gió trong giếng:
v=

Ang qk
60 àS c

(m/s)

Trong đó v-tốc độ chuyển động của dòng không khí m/s
Ang- sản lợng ngày của mỏ Ang=2667 T
k- hệ số cân bằng sản xuất k= 1,2
q- lợng không khí cần thiết cung cấp cho 1 T than khai
thác mỏ hạng II q=1,25 m3/ph
SV: nguyễn huy hiệp

6

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

à - hệ số suy giảm vận tốc do giếng có cốt, giếng có mặt
cắt ngang hình tròn nên à =0,8
2667.1,25.1,2
v=
= 3,5 m/s < [ v ] = 8 m/s
60.0,8.23,74

Vậy mặt cắt ngang giếng thoả mãn điều kiện thông gió
1.5. Tính toán vỏ chống thân giếng:

1.3.1.Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên thành giếng:
áp lực đất đá tác dụng lên vỏ giếng xác định theo công thức của Ximbarevich:
. áp lực trên cùng của lớp đất đá thứ i là :
90 0 i
Pin = ( 1.h1 + 2.h2 + . . .+ n-1.hn-1 ). tg2 (
) , (T/m2)
2

. áp lực ở đáy lớp thứ i là:
90 0 i
Piđ =( 1.h1 + 2.h2 + . . .+ n.hn ). tg2 (
), (T/m2)
2

Trong đó:



1,

2, , n : trọng lợng riêng của lớp đá thứ 1,2,,n.

Đơn vị T/m2
h1, h2, , hn : chiều dày lớp đá thứ 1,2,,n. Đơn vị m
i
: góc ma sát trong của lớp đá thứ i. Đơn vị độ
Ta có thứ tự áp lực cho từng độ sâu nh sau:
1. Đất phủ: 1 = 2,35 T/m3; h= 20m; 1= arctg(f1)=arctg(1)= 450
Pn1= 0
0

0
0
2 90 1
2 90 45



h
.
tg
=
P = 11
)=8,06 (T/m2)
2,35.20.tg (
2
2


3
2. Sét kết: 2 = 2,6 T/m ; h= 140m; 2 = arctg(f2)=arctg(5)=78,690
0
0
0
2 90 2
= 2,35.20.tg2( 90 78,69 ) = 0,46 (T/m2)
Pn2= 1h1 .tg
2
2

1
đ

0
2 90 2

(

h
+

h
).
tg
P = 11 2 2

2


2
đ

0
0

= (2,35.20+ 2,45.50). tg2( 90 78,69 )
2

=1,66
(T/m2)
3. Cát kết: 3 = 2,3 T/m3; h=195 m; 3 = arctg(f3)=arctg(8)= 82,870

0
0
90 0 3
= (2,35.20+ 2,45.50). tg2( 90 82,87 )
P = ( 1 h1 + 2 h2 ).tg
2
2


2

3
n

=0,65 (T/m2)

90 0 3

2



2
P3đ = ( 1 h1 + 2 h2 + 3 h3 ).tg

SV: nguyễn huy hiệp

7

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

=(2,35.20+ 2,45.50+2,3.150). tg2(

90 0 82,87 0
)
2

=2 (T/m2)
4. Than: 4 = 2,32 T/m3 ; h= 30 m; 4 = arctg(f4)=arctg(2)= 63,40
90 0 4
P = ( 1 h1 + 2 h2 + 3 h3 ).tg
2

2

4
n

=(2,35.20+ 2,45.50+2,3.150). tg2(
=28,75

90 0 63,4 0
)
2

(T/m2)

0
2 90 4

(

h
+

h
+

h
+

h
).
tg
P = 1 1 2 2 3 3 4 4

2

4
đ





90 0 63,4 0
=(2,35.20+ 2,45.50+2,3.150+2,32.30). tg (
)
2
2

=35,23 (T/m2)
Biểu đồ phân bố áp lực sẽ là đờng gấp khúc :

0
20m
0,46

8,08

50m
1,66
0,65

195m

SV: nguyễn huy hiệp

8
2

18m

Lớp xd CTN &mỏ k48
28,75
35,23


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Hình 1.4: Sơ đồ phân bố áp lực
Tỷ lệ 1: 2000
Đơn vị T/m2
Bảng 1. bảng tính áp lực lên vỏ giếng đứng
STT

1.

Tên
lớp

3.

Đất

phủ
Sét
Kết
Cát

4.

kết
Than

2.

Dung
trọng

Hệ
số

Chiều
dày

Góc
nghiêng

Góc
ma sát

áp lực (T/m2)

2,35

1

20

10

45

ở vách
lớp
0

ở trụ
lớp
8,06

2,45

5

50

10

78,69

0,46

1,66

2,3

8

195

10

82,87

0,65

2

2,32

2

18

10

63,4

28,75

35,23

Trong điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp, các lớp đất đá nghiêng... có thể xuất

hiện áp lực tác dụng không đều lên vỏ chống giếng. Để kể đến hiện tợng này, ta
thêm hệ số biến đổi tải trọng w, tra bảng với phơng pháp đào giếng thông thờng, độ

SV: nguyễn huy hiệp

9

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

nghiêng của vỉa nhiều, đát đá liên kết chặt thì w= 1,1 . Do đó, giá trị của áp lực tác
dụng lên thành giếng kể đến góc ngiêng của vỉa là: P=Ps.w
Bảng 2. Bảng tính áp lực lên vỏ giếng đứng
(Tính đến ảnh hởng độ nghiêng của vỉa)
áp lực lớn nhất (T/m2)
1.
2.
3.
4.

Đất phủ
Sét kết
Cát kết
Than

ở vách lớp

ở trụ lớp

0
0,5
0,72
31,6

8,86
1,825
2,2
38,75

Với cờng độ áp lực tác dụng lên thành giếng nh trên ta có biểu đồ áp lực nh
sau:
Lúc đó, phần áp lực thêm do vỉa nghiêng tác dụng P=Ps.w

Psmax

Hình 1.5. Sơ đồ áp lực không đều lên thành giếng
Tỉ lệ :1/100
1.3.2.Tính toán chiều dày vỏ chống giếng:
Theo Lamê, chiều dày vỏ chống giếng đợc xác định dựa vào điều kiện ứng suất nén
của loại vật liệu làm vỏ chống, tính theo công thức:


n
d = R 1
1 , cm
n 2q

Trong đó: n - ứng suất nén cho phép của vật liệu làm vỏ chống.
SV: nguyễn huy hiệp

10

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

R1 Bán kính trong của giếng R1= 2,75m
q - áp lực ngang tác dụng lên thân giếng.
q = w.Pmax=1,1.35,23 = 38,75 (T/m2) = 3,875 (kG/cm2)
Chọn bê tông mác 200 làm vỏ chống giếng thì Rn =90 kG/cm2.
[ n ] = m.Rn
Trong đó: Rn cờng độ chịu nén của bê tông.
m hệ số điều kiện làm việc, m=0,4.
[ n ] = 0,7.90 = 36 kG/cm2


36
d = 275
1 35(cm)
36 2.3,875
Lấy d = 35 cm để đảm bảo an toàn và phù hợp với trình độ thi công.
1.3.3. Kiểm tra ứng suất của vỏ chống bê tông đoạn thân giếng (Theo ứng
suất nén tại 2 mép vỏ chống):

6.e


1,2 = t max 1 + . 1

3
d

Trong đó :
- hệ số biến đổi tải trọng , = 0,05
e độ lệch tâm do sự phân bố áp lực không đều gây ra đợc xác định theo
công thức :
ro .
e =
3
4 . ro . q


6 1 +
. 1
3
3
E . d

Trong đó:
ro bán kính tâm tiết diện vỏ chống ,m
ro = Ro + d/2 = 2,75 + 0,35/2 = 2,925 (m)
e=

2,925.0,05
= 0,025(m)
3
0,05 4.( 2,925) .38,75

6.1 +
.1
3
2.10 6.(0,35) 3


Trong đó:
E mô đun đàn hồi của vật liệu làm vỏ chống , E = 2.106 T/m2
2
R1 .q
t max = 2 . 2
, T / m2
2
R1 Ro
t max ứng suất tiếp cực đại , T/m2
R1 bán kính tiết diện bên ngoài vỏ chống , m
R1 = Ro + d = 2,75 + 0,35 = 3,1 (m)
SV: nguyễn huy hiệp

11

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

t max = 2

( 3,1) 2 . 38,75
= 365( T / m 2 )
2
2
( 3,1) ( 2,75 )

Nh vậy:
0 , 05
6 . 0 , 025

= 397,8( T / m 2 )
1 = 364 1 +
1 +
3
0, 2

0 , 05
6 . 0 , 025

= 93 ( T / m 2 )
2 = 354 1 +
1
3
0, 2

Thay các giá trị vào công thức 1,2 ta có:
Điều kiện bền là :
1 m . [ nutt ]
2 m . [ ntt ]
ở đây : m hệ số điều kiện làm việc của vỏ chống , m = 0,4
[ nutt ] ứng suất nén khi uốn tính toán của bê tông , với bê tông mác 200
thì [ nutt ] = 1125 ( T/m2 )

[ ntt ] ứng suất nén tính toán của bê tông , với bê tông mác 200
[ ntt ] = 900 ( T/m2 )
Thay các giá trị vào điều kiện bền ta đợc:
1 = 397,8 T/m2 < m . [ nutt ] = 0,4 . 1125 = 450 T/m2
2 = 93 T/m2 < m . [ ntt ] = 0,4 . 900 = 360T/m2
Vậy chiều dày vỏ chống do = 0,35 m thoả mãn điều kiện bền theo ứng suất nén .
- Theo ứng suất cắt :

max =

ro . q .

2

d 4

max =

ro . q
Eo . d 2

, T / m2

2,925.38,75. 0 , 05
2
=
16
,
25
T
/
m
( 2,925 ) 2 .38,75
0 ,35 4
2.10 6. ( 0 ,35 ) 2

Điều kiện bền theo ứng suất cắt là : max m . [ cH ]
Trong đó:
m hệ số điều kiện làm việc của vỏ chống m = 0,4
[ ctt ] ứng suất cắt cho phép của bê tông , với bê tông mác 200 thì
[ ctt ] = 150 T/m2
max = 16,25 T/m2 < m . [ ctt ] = 0,4 . 150 = 60 T/m2, thoả mãn.
1.6.

Cổ giếng:

SV: nguyễn huy hiệp

12

Lớp xd CTN &mỏ k48

Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Theo yêu cầu của đầu bài, chiều sâu của lớp đất phủ có hệ số kiên cố f=1 là
20m công dụng của giếng là giếng chính. Do vậy, ta thiết kế cổ giếng theo kiểu
vành bậc : gồm 2 bậc và 1 vành đế đỡ đặt ở độ sâu 22m. Vành đế đỡ đợc đặt vào
lớp đá cứng vững có f= 5.
1.4.1.Tính toán chiều dày cổ giếng:
Nhận chiều dày nhỏ nhất của vỏ chống cổ ở phần đáy bậc với đỉnh vành đế
đỡ bằng chiều dày vỏ chống giếng.
Chiều dày bậc trên cùng của cổ gếng đợc tính theo công thức:
D 02
Ptt
D
+ d 0 ( D0 + d 0 ) +
0
'
4
2
. .Rd

dm =

,m

Trong đó:
Do- đờng kính bên trong vỏ chống (5,5m)
d0- chiều dày vỏ chống thân giếng (0,35m)

Ptt- tải trọng lớn nhất tác dụng thẳng đứng do tháp giếng tác dụng và
tự trọng của cổ giếng.
Ptt = àP + Q
(Tấn)
- hệ số vợt tải ( =1,2)
P- trọng lợng của tháp P =800 tấn.
Q- trọng lợng bản thân của miệng giếng sơ bộ
lấy Q=500 tấn.
Ptt = 1,2.800 + 500 = 1460 (tấn)
-hệ số kể đến độ lệch tâm của điểm đặt lực =0,7
Rđ-Sức bền tính toán của đất đá khi nén mà đáy bậc miệng giếng tựa
lên Rđ=k.Rd=0,7.25 = 17,5 t/m2.
k- hệ số giảm bền do quá trình đào đổ thi công, k=0,7
Rd-giới hạn bền tính toán của đất khi nén mà đáy bậc tạo ra
Rd=25T/m2.
Thay các giá trị cụ thể ta đợc:
dm =

5,5
1460
5,5
+ 0,35 ( 5,5 + 0,35) +

= 3,68m
4
0,7.3,14.17,5
2

1.4.2.Chiều sâu và kết cấu cổ giếng:
*Chiều cao bậc 1 đợc tính theo công thức:

H= ms .hp
Trong đó:
ms- hệ số tính đến việc hạ thấp nền cổ giếng so với mặt đất,
ms= 2.
hp- chiều cao mực nớc để đảm bảo nớc không chảy vào giếng.
hp=1,5 m.
Nh vậy:
H= 2.1,5= 3,5 m
Chiều sâu bậc 1 bố trí trong lòng đất 3m và nhô lên khỏi mặt đất 0,5m.
SV: nguyễn huy hiệp

13

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

*Chiều cao bậc 2 (tính từ mặt đất đến đáy bậc thứ 2):
H=H+n.h
Trong đó:
n- hệ số ảnh hởng của đáy cổ giếng đến các đoạn vỏ chống giếng phía dới,
n=2.
h- chiều cao bậc thứ 2
h= (dm1-dm2) tg 1 , m
Trong đó:
dm1- chiều dày bậc 1, dm1=3,68m.
dm2- chiều dày bậc 2,

dm2=

d m1 d
3,68 0,35
+d =
+ 0,35 = 2m
2
2

h= (3,68-2) tg 450=1,68m

Nh vậy:
H= 3,5 +2.1,68 = 6,86m
Kết cấu cổ giếng nh sau:

SV: nguyễn huy hiệp

14

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Hình 1.6: Kết cấu cổ giếng.
Tỉ lê :1/50
1.7.

Vành đế đỡ: Vì đào theo sơ đồ phối hợp song song nên không cần xây
vành đế đỡ
1.8. Lò nối kỹ thuật:
Theo yêu cầu của đề bài là thiết kế giếng chính, nh vậy sẽ có lò nối kỹ thuật
nối thông với mặt đất.
Hình dạng tiết diện ngang của lò nối kỹ thuật có dạng hình vòm bán nguyệt
tờng thẳng đợc chống cố định bằng bê tông liền khối mác 200, chiều dày vỏ chống
d=0,2 m kích thớc tiết diện ngang bên trong vỏ chống nh sau:
Chiều rộng đào Bđ =2400 mm
Chiều cao đào Hđ =1700 mm.
Chiều cao vòm hv=1m
Diện tích sử dụng Ssd= 2,69 m2
Diện tích đào Sđ = 3,61 m2
Vị trí mở lò nối kỹ thuật ở độ sâu 7m kể từ mặt đất đến nền lò.
1.7.Đáy giếng:
1.7.1. Kết cấu đáy giếng:
Đáy giếng chống bằng bê tông liền khối chiều dày 0,4 m. Đáy giếng có nhiệm vụ
là nơi tập trung nớc và bùn chảy vào giếng để bơm lên.
Toàn bộ chiều sâu của đáy giếng đợc xác định theo công thức:
L=a+b+c+d,
m
Trong đó:
a- Chiều cao thùng a=0.
b- Chiều dài đoạn tự do, b=4m.
c- Chiều dài đoạn chứa cáp cân bằng,c=3m.
d- Chiều sâu chứa bùn nớc chảy vào, d=3m
Nh vậy:
L= 4+3+3=10 m

SV: nguyễn huy hiệp

15

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

1 - Đờng định hớng
2 Thùng trục
3 Ròng rọc cân bằng
4 Rốn nớc
5 Hầm bơ
Hình 1.7:: Kết cấu đáy giếng
Tỉ lệ : 1/50

SV: nguyễn huy hiệp

16

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Hình 1.8: Mặt cắt dọc giếng

Tỷ lệ 1:150

SV: nguyễn huy hiệp

17

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Chơng II
Thi công giếng
2.1. Chọn sơ đồ thi công
Ta chọn sơ đồ thi công giếng ở đây là sơ đồ phối hợp song song.Thực chất của sơ
đồ này là sơ đồ song song dùng vỏ chắn làm kết cấu chống tạm thời. Vỏ chắn thực
chất là 1 ống có chiều cao từ 18-25 m có đờng kính nhỏ hơn đờng kính giếng khi
đào 20 cm vỏ chắn chế tạo từ thép lá d= 8-10 mm, m=12-15 T, vỏ đợc treo bằng 46 sợi cáp, vào tời đặt trên sàn treo hoặc trên mặt đất.
Theo phơng pháp này ở sàn treo bên trên vỏ chắn tiến hành tháo vỏ chống tạm
(nếu có), lắp ván khuôn trợt để đổ bê tông theo chiều từ trên xuống, ở gơng giếng
dới tầng bảo vệ vỏ chắn thì tiếp tục đào phá đất đá.
Trình tự thi công cổ giếng.
Vì đất đá ở khu vực cổ giếng f=1 nên công việc khấu đất thực hiện bằng máy xúc
CK-350 và máy bốc KC-3. Đất phần bậc đợc máy xúc xúc lên ô tô chở ra bãi thải.
Sau khi xúc xong ta tiến hành xây dựng vỏ chống cố định cho phần bậc. Khi đổ bê
tông cho bậc ta sử dụng ván khuôn di động, sau khi chống cố định xong bậc ta tiến
hành đặt khung không và khung này đợc đặt trên vỏ chống cố định. Công việc đào
cổ giếng còn lại trên cơ sở sử dụng tháp và máy trục. Công việc khấu đất ở gơng

giếng đợc thực hiện bằng phơng pháp thủ công và bằng máy bốc KC-3, Đất đợc
vẩn chuyển lên bằng các thùng tròn tự lật đổ vào bunke trên mặt đất. Cổ giếng
chống tạm bằng thép chữ I N018, khoảng cách giữa các vòng chống là 0,8 m. Các
vòng chống đợc treo lên các móc treo bằng thép có dạng chữ S uốn từ thép tròn
20. Phần vành đế đỡ của cổ giếng đợc đào bằng khoan nổ mìn và bùa chèn khí
nén. Sau khi đào chống phần cổ giếng đội thợ tiến hành thi công vỏ chống cố định
bằng bê tông mác 200.Bê tông đợc trộn theo đờng ống dẫn bê tông đổ vào ván
khuôn.Bê tông đợc đổ liên tục thành từng lớp mỗi lớp không quá 30cm và đợc đầm
kỹ trong ván khuôn. Công tác thoát nớc cho gơng thực hiện bằng bơm treo và
thông gió cho gơng nhờ quạt và sơ đồ thông gió đẩy.
Thi công thân giếng.
Để phá vỡ đất đá phần thân giếng ta dùng phơng pháp khoan nổ mìn, với diện tích
đào là :
5,5
D
Sđ = à . .( 0 + d)2 = 1,05. .( +0,35 )2 = 31,68 (m2)
2
2
à - hệ số thừa tiết diện à = 1,05

Ta chọn phơng pháp thi công toàn tiết diện.
2.2. Công tác khoan nổ mìn
2.2.1. Chọn thiết bị khoan:

SV: nguyễn huy hiệp

18

Lớp xd CTN &mỏ k48

Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Để khoan các lỗ khoan tại gơng giếng ta sử dụng loai thiết bị khoan là PR-19
gồm 6 chiếc, 5 chiếc làm việc,1 chiếc dự phòng.Các thông số kỹ thuật của máy
khoan cầm tay chạy bằng khí nén loại PR-19 do Liên Xô cũ sản xuất.
Bảng: Đặc tính kỹ thuật của máy khoan PR -19:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Các chỉ liêu kỹ thuật
Năng lợng đập
Tần số đập trong một phút
Mô men quay
Chi phí khí nén
Đờng kính mũi khoan
Chiều sâu lỗ khoan
Chiều dài máy khoan
áp lực khí nén khi làm việc
Trọng lợng máy

Thông số
4,5
1800 - 1900
135
2,5
36 - 40
3
5
23

Đơn vị
daNm
Lần/phút
daNcm
m3/phút
mm
m
mm
daN/cm2
kg

2.2.2.Phơng tiện nổ , thuốc nổ và phơng pháp nổ.
Giếng đào trong đất đá có f = 5 và f = 8. Mỏ có khí nổ hạng II nên ta chọn loại
thuốc nổ Amonit phá đá AD-1 có các đặc tính sau:
Mật độ 0,95- 1,1 g/cm3.
Khả năng công nổ P=350 -360 cm3.
Đờng kính thỏi thuốc d= 32 mm.
Chiều dài thỏi thuốc l= 200 mm.
Trọng lợng thỏi thuốc G= 0,2 kg

Để kích nổ lợng thuốc trong lỗ mìn, sử dụng kíp nổ điện vi sai thông thờng EDKZ
số 1, 2, 3 do Liên Xô.Sử dụng máy nổ mìn KVP-1/100M.
Loại

Mã hiệu
đặc điểm

Kíp
điện
vi sai
thờng

EDKZ
Số 1
Số 2
Số 3
Số 3

Đặc tính của kíp nổ EDKZ
Thời
Điện trở
Dòng
gian
của kíp
điện
chậm nổ
( )
đảm bảo
à
( s)

nổ (mA)
5
30
50
70

1,8-3,0
1,8-3,0
1,8-3,0
1,8-3,0

1,0
1,0
1,0
1,0

Đờng kính
ngoài của
kíp (mm)

Chiều
dài
kíp
(mm)

7,2
7,2
7,2
7,2

72
72
72
72

Phơng pháp nổ là vi sai ,kích nổ nghịch.

SV: nguyễn huy hiệp

19

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

- Các thông số khoan nổ mìn tại các lớp đất đá có hệ số kiên cố giống nhau thì
giống nhau. Riêng trong than có f= 2 nên ta có thể đào trong than mà không
dùng khoan nổ mìn.Do vậy ta phải tính toán các thông số khoan nổ mìn cho
từng lớp đất đá.
a) Các thông số khoan nổ mìn
Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị:
Theo giáo s NM. Pacropski chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị đợc tính theo công thức:
Với giếng đứng.
q= q1. fc.e.v1.kd
;kg/m3
Trong đó:
v1- hệ số nén ép phụ thuộc số mặt tự do của gơng nổ:

v1 =

6,5
Sd

=

6,5

= 1,155

31,68

q1- chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn, với đất đá có hệ số kiên cố f=5 thì q 1=0,5
(kg/m3). f=8 thì q1= 0,8 (kg/m3).
fc- hệ số cấu trúc của đá trong gơng lò , fc=1,4 .
e- hệ xét tới sức công nổ.
e1 =

380 380
=
= 1,09
P
350

(P- Sức công phá của loại thuốc nổ ta dùng)
kd- Hệ số ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc kd= 0.95
Nh vậy:Lợng thuốc nổ đơn vị với f=5 là
q5=0,5. 1,4. 1,09.1,155 .0,95= 0,83 (kg/m3)
Lợng thuốc nổ đơn vị với f=8 là:

q8= 0,8.1,4.1,09.1,155.0,95=1,34(kg/m3)
*Đờng kính lỗ khoan:
dk= dt+(48) =32+8= 40 mm
Trong đó: dt- đờng kính thỏi thuốc, dt=32mm.
*Số lợng lỗ mìn trên gơng: số lợng lỗ mìn trên gơng đợc tính theo công thức:
N=

1,27.q.S d
.d b2 .a..k n

;lỗ

Trong đó:
q- Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị.
Sd - Diện tích tiết diện bên ngoài khung chống (Sd=31,68 m2).
kn- hệ số làm chặt bao thuốc, kn= 0,9
- mật độ thỏi thuốc.
dt-đờng kính thỏi thuốc
a-hệ số nạp mìn a=0,6
Nh vậy với f=5

SV: nguyễn huy hiệp

20

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

N5 =

1,27.0,83.31,68
= 55 (lỗ)
1100.0,032 2.0,6.0,9

N8 =

1,27.1,34.31,68
= 88 (lỗ)
1100.0,032 2.0,6.0,9

Với f=8

Chiều sâu lỗ mìn vì đào giếng theo sơ đồ phối hợp song song nên:
Nt n /
Tck
+ t tg + t f
nn

l=
N S d k r
+
kv
P

( m)

Trong đó:
k- số máy khoan làm việc đồng thời k=5
Tck- Thời gian 1 chu kì đào giếng Tck=8h
N- tổng số lỗ mìn trên gơng, N5=55 lỗ , N8=88 lỗ.
- hệ số sử dụng lỗ mìn, =0,85.
Sđ- diện tích tiết diện đào. Sd=31,68 m2
tn/-thời gian nạp 1 lỗ mìn tn= 58 s =0,016h
nn- số ngời tham gia nạp mìn nn=4 ngời
ttg- thời gian thông gió ttg= 0,5 h
tf- thời gian làm các công tác phụ tf= 0,5 h
v-tốc độ khoan định mức v=30m/ngca
P- năng suất xúc bốc trung bình P= 12m3/h
kr-hệ số nở rời của đất đá kt=1,5
Thay các giá trị cụ thể ta có:
55.0,016

8
+ 0,5 + 0,5
4

= 1,8m
l5 =
55 31,68.0,85.1,5
+
5.30

12
88.0,016

8
+ 0,5 + 0,5
4

= 1,68m
l8 =
88 31,68.0,85.1,5
+
5.30
12

Chọn l5= 1,8 m
l8= 1,7 m
b) Hộ chiếu khoan nổ mìn
Nh vậy, chiều dài lỗ mìn tại các nhóm nh sau: với f=5:
Nhóm đột phá khoan nghiêng góc 800 hớng vào tâm và có độ dài:
lđp= (1,8+0,2)/sin 800=2 m

SV: nguyễn huy hiệp

21

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

Nhóm lỗ mìn phá khoan vuông góc với mặt gơng và có chiều dài bằng chiều
sâu lỗ mìn:
lp=l=1,8 m
Nhóm lỗ mìn biên khoan nghiêng một góc 850 hớng ra biên và có chiều dài:
lb=l/sin 850=1,8 m
Khoảng cách từ miệng lỗ mìn biên đến chu vi thiết kế là ab:
ab=lb.cos 850=0,156 m
*Tính toán lợng thuốc nổ:
Chi phí thuốc nổ cho một chu kì đào:
Q= q.Sd.l (kg)
Q5 = 0,83.31,68.1,8 = 47,33 kg.
Q8 = 1,34.31,68.1,7 = 72,17 kg.
Lợng thuốc nổ trung bình cho 1 lỗ mìn:
Gọi là lợng thuốc nạp trung bình trên 1m chiều dài lỗ khoan, thì lợng thuốc nổ
cần phải nạp trong mỗi lỗ khoan.
qtb=.l (kg)
=0,785.db2.a.kn.=0,785.(0,032)2.0,6.0,95.1100 = 0,5(kg/m)
kn- hệ số nén chặt thuốc kn= 0,95
qtb5= 0,5.1,8=0,9(kg/m)
qtb8= 0,5.1,7=0,85 (kg/m)
Trọng lợng thuốc nổ cho 1 lỗ mìn:
Nhóm đột phá:
qdp5= 1,2.qtb5=1,2.0,9=1,08kg/lỗ
qdp8= 1,2.qtb8=1,2.0,85=1,02 kg/lỗ
Nhóm phá:
qp5=qtb5=0,9 kg/lỗ
qp8=qtb8=0,85 kg/lỗ
Nhóm biên:

qb5=0,85.qtb5=0,85.0,9=0,765 kg/lỗ
qb8=0,85.qtb8=0,85.0,85=0,72 kg/lỗ
Số thỏi thuốc nạp trong lỗ khoan:
Nhóm đột phá:
Ndp5=qdp5/G= 1,08/ 0,2 = 5,5 thỏi/lỗ
Ndp8=qdp8/G= 1,02/ 0,2 = 5thỏi/lỗ
Nhóm phá:
Np5=qp5/G =0,9/ 0,2 = 4,5 thỏi/lỗ.
Np8=qp8/G =0,85/ 0,2 = 4thỏi/lỗ.
Nhóm biên:
Nb5=qb5/G = 0,765/ 0,2 = 4 thỏi/lỗ.
SV: nguyễn huy hiệp

22

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ
Nb8=qb8/G = 0,72/ 0,2 =3,5 thỏi/lỗ.

Trong đó: G- trọng lợng 1 thỏi thuốc ,G =0,2 kg.
Số lỗ mìn trên gơng:
*)Số lỗ biên:
P

+) Nb5 = b
5

P-chu vi biên lò P=2 (R1-0,1)=2.3,14.(3,1-0,1)=19,47 m
0,1- độ thụt lùi mũi khoan vào trong do công nghệ khoan
b5 -khoảng cách giữa các lỗ biên ,
b5= 0,01 + 1,9Wb - 1,05Wb2
Wb5 -Đờng cản ngắn nhất từ lỗ khoan tạo biên đến lỗ khoan vòng phá
ngoài cùng.
Wb5 =

a b . b 5
q b 5 .m

ab -hệ số nạp trong lỗ tạo biên ab=0,6
b5 -Lợng thuốc nổ trung bình nạp trên 1(m) dài lỗ biên,
b5 = 0,5 kg/m;
m-hệ số gần ,m=1
qb5 -lợng thuốc nổ đơn vị tính cho các lỗ biên ,
qb5 = 0,765(kg/m3)
Wb5=

0,6.0,5
=0,626 (m)
0,765.1

b5= 0,01 + 1,9.0,626 - 1,05.0,6262 = 0,787 m
Thay số vào ta đợc:
Nb5 =

19,47
=25 (lỗ)
0,787

Chọn Nb5 =25 lỗ
P

+) Nb8 = b
8
P-chu vi biên lò P=2 R1=2.3,14.3,1=19,47 m
b8 -khoảng cách giữa các lỗ biên ,
b8= 0,01 + 1,9Wb - 1,05Wb2
Wb8 -Đờng cản ngắn nhất từ lỗ khoan tạo biên đến lỗ khoan vòng phá
ngoài cùng.
Wb8 =

a b . b8
q b8 .m

ab -hệ số nạp trong lỗ tạo biên ab=0,6
b8 -Lợng thuốc nổ trung bình nạp trên 1(m) dài lỗ biên,
SV: nguyễn huy hiệp

23

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

b8 = 0,5 kg/m;

m-hệ số gần ,m=1
qb8 -lợng thuốc nổ đơn vị tính cho các lỗ biên ,
qb8 = 0,72(kg/m3)
Wb8=

0,6.0,5
=0,645 (m)
0,72.1

b8= 0,01 + 1,9.0,645 - 1,05.0,6452 = 0,8 m
Thay số vào ta đợc:
Nb8 =

19,47
=24 (lỗ)
0,8

Chọn Nb8 =24 lỗ
*)Số lỗ đột phá : chọn số lỗ đột phá là 4 lỗ, rạch phá tách bố trí theo vòng tròn
cách nhau 0,5 m
*)Số lỗ mìn phá : Np5 = N5 Nb5 Nđp = 55 25 4 =26 lỗ
Np8 = N8 Nb8 Nđp =88 24 4 =60 lỗ
+)Wp5 =

a p . p 5
q p 5 .m

ap -hệ số nạp trong lỗ phá ab=0,6
p5 -Lợng thuốc nổ trung bình nạp trên 1(m) dài lỗ phá,
p5 = 0,5 kg/m;

m-hệ số gần ,m=1
qp5 -lợng thuốc nổ đơn vị tính cho các lỗ phá,
qp5 = 0,9(kg/m3)
Wp5=
+)Wp8 =

0,6.0,5
=0,577 (m)
0,9.1

a p . p 8
q p 8 .m

ap -hệ số nạp trong lỗ phá ab=0,6
p8 -Lợng thuốc nổ trung bình nạp trên 1(m) dài lỗ phá,
p8 = 0,5 kg/m;
m-hệ số gần ,m=1
qp8 -lợng thuốc nổ đơn vị tính cho các lỗ phá,
qp8 = 0,85(kg/m3)
Wp8=

0,6.0,5
=0,594 (m)
0,85.1

*Sơ đồ đấu kíp điện:
Để nổ các lỗ mìn chọn sơ đồ đấu kíp song song với mạng dây ăng ten.
Nguồn điện đợc kích nổ lấy từ mạng điện thế 220V hay 380V.
SV: nguyễn huy hiệp

24

Lớp xd CTN &mỏ k48


Bài tập lớn: Giếng Đứng

Bộ môn XDCTN & Mỏ

*Sơ đồ bố trí lỗ mìn trên gơng:
Bảng đặc tính lỗ mìn f=5
TT lỗ
Chiều
1 lỗ
Toàn
Chiều
Chiếu
mìn
dài lỗ
(kg)
bộ
dài bua
bằng(0)
mìn(m)
(kg)
(m)
1-4
2
1,1
4,4

0,9
80
5-30
1,8
1
26
0,8
90
31-55
1,8
0,8
20
1
85
Khối lợng thuốc nổ sử dụng đồng thời:
Q5= 4,4+26+20=50,4kg
Bảng đặc tính lỗ mìn f=8
TT lỗ
Chiều
1 lỗ
Toàn
Chiều
Chiếu
mìn
dài lỗ
(kg)
bộ
dài
bằng
mìn(m)

(kg)
bua(m)
(0)
1-4
1,9
1
4
0,9
80
5-64
1,7
0,8
48
0,9
90
65-88
1,7
0,7
16,8
1
85
Khối lợng thuốc nổ sử dụng đồng thời:
Q8= 4+48+16,8=68,8 kg

SV: nguyễn huy hiệp

25

Mã hiệu số
kíp visai

Số 1
Số 2
Số 3

Mã hiệu số kíp
visai
Số 1
Số 2
Số 3

Lớp xd CTN &mỏ k48