Đồ án xây dựng giếng đứng trường đại học Mỏ Địa chất

Đỗ Thành Đạt 1321070045

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ GIẾNG ĐỨNG
Nhóm: 02
Thiết kế xây dựng giếng đứng theo phương pháp khoan nổ mìn với các số liệu ban
đầu như sau:
- Công dụng của giếng: Giếng phụ vận chuyển người và thiết bị.
- Chiều sâu: 300(m).
- Tuổi thọ: 60(năm).
- Sản lượng mỏ: 700.000 (Tấn/năm); Sơ đồ đào giếng: nối tiếp.
- Hạng mỏ theo nguy cơ nổ khí, nổ bụi: II.
- Lượng nước chảy vào giếng: 8m3/h.
Giếng đào qua các lớp đất đá sau đây:

1 Lớp Xây dựng Công trình Ngầm A K58


Đỗ Thành Đạt 1321070045

CHƯƠNG Ⅰ: THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIẾNG ĐỨNG
Ⅰ.1: NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIẾNG ĐỨNG.
-

Cao độ gương giếng thay đổi trong suốt quá trình thi công.
Công tác nổ mìn đào giếng là một công việc khó khăn và nguy hiểm do diện

-

tích thi công thường chật hẹp, ẩm ướt, tiếng ồn lớn, khói bụi,…
Tiến độ đào đường thường thấp do đá thải phải di chuyển ra bãi, các thiết bị

thi công trước và sau mỗi lần nổ mìn phải di chuyển để tránh thiệt hại trong
Dung

STT Tên lớp đất đá

1

Đất phủ

trọng,

Hệ số Chiều
γ kiên

dầy

Góc
nghiêng

(T/m3)

cố (f)

lớp (m) của lớp (độ)

2,35

1

35

Ghi chú

200

quá trình nổ mìn, các thiết bị thi công bị giới hạn khả năng làm việc.
Hướng thi công theo phương thẳng đứng cho nên:
o Mọi vật đều hoạt động và có khả năng rơi theo hướng từ trên xuống dưới
o

do tác dụng của trọng lực gây mất an toàn trong thi công.
Mọi phương tiện thi công và vận chuyển đều hoạt động trong một khoảng
không gian giới hạn, do đó nếu con người và trang thiết bị muốn hoạt động

o

ở không gian khác thì cần di rời toàn bộ trang thiết bị cũ để lấy diện tích.
Các trang thiết bị hoạt động thẳng đứng nên để đảm báo an toàn 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 trọng lượng trục tải nhỏ hoặc trọng lượng trục

o

không đáng kể thì có thế không cần định hướng.
Do điều kiện khó khăn khi hoạt động ở các tầng hầm 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 đường định hướng

-

riêng.
Phương pháp thi công công tốt đồng nghĩa với việc không 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 dẫn đến


Đỗ Thành Đạt 1321070045

việc giảm hoạt động trong giếng đều có tác dụng 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 hạn chế những điểm
công tác trung gian.
Xuất phát từ những đặc điểm cơ bản trên cho thấy quá trình lựa chọn và thi
công giếng đứng rất phức tạp.
Ⅰ.2: LỰA CHỌN MẶT CẮT NGANG VÀ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ GIẾNG
ĐỨNG.
Ⅰ.2.1: Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang:
Việc lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang của giếng được tiến hành dựa trên 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…
Dựa vào nhiệm vụ và thời gian phục vụ của giếng thì giếng được chọn có mặt cắt
ngang hình tròn để đảm bảo độ ổn định cho giếng.
Ⅰ.2.2: Lựa chọn kết cấu chống giữ giếng đứng:
- Khi giếng có mặt cắt ngang hình chữ nhật, phần lớn chống bằng gỗ, đôi khi
chống bằng kim loại hặc Bê tông cốt thép.
- Khi giếng có mặt cắt ngang hình tròn, hình tang trống, hình chữ nhật với 4
cạnh cong lồi, hình elip thì chống bằng Bê tông, Bê tông cốt thép liền khối

hoặc lắp ghép.
- Giếng có mặt cắt ngàn hình tròn, tuổi thọ không lớn có thể chống bằng các
vòng thép lắp ghép uốn từ thép định hình. Trong trương hợp tuổi thọ hoặc áp
lực đất đá lớn thì giếng tròn 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 tông phun.
Ⅰ.3: LỰA CHỌN CỐT GIẾNG ĐỨNG.
Cốt giếng là hệ thống kết cấu không gian bố trí dọc theo toàn 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.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Cốt giếng bao gồm hai loại là Cốt giếng cứng và Cốt giếng mềm.
-

Cốt giếng cứng: bao gồm xà ngang, đường trượt ngăn thang, ngăn đường
ống. Cốt giếng cứng có thể làm bằng gỗ, thép, Bê tông cốt thép.
Cốt giếng cứng là loại cốt giếng sử dụng rộng rãi nhất trong các giếng mỏ do:
- Ưu điểm:
o Hạn chế (loại trừ) được dao động ngang của thùng trục khi nó di
chuyển trong giếng.
o Cho phép giảm bớt khe hở giữa các thùng trục.
o Cho phép sử dụng tại các giếng bị cong vênh.
- Nhược điểm:
o Quá trình đặt cốt thép phức tạp.
o Sức cản gió lớn.
o Thùng trục va đập vào mối và các thanh định hướng làm cho các

ngàm trượt chống mòn.
o Thời gian phục vụ của cốt giếng thấp, thùng trục có thể trượt khỏi
đường định hướng và đạp vào xà.
• 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 tác các lực tác dụng
khi thùng trục chuyển động và đặc biệt khi đứt cáp, cơ cấu dù hãm làm
việc thì toàn bộ trọng lượng của thùng trục và cơ cấu hãm sẽ tác dụng vào
xà ngang.
- Xà ngang chia làm hai loại là xà chính và xà phụ.
• Đường định hướng: Được cố định vào xà ngang, dùng để dẫn hướng cho
thùng trục chuyển động một chiều theo phương cho trước, giảm thiểu dao
động ngang. Yêu cầu của đường định hướng là một đường dẫn trơn liên tục
không có các mối nối làm cản trở chuyển động.
• Ngăn thang: Là nơi bố trí ngăn thang cho người lên xuống giếng. Thường
mang tính chất thoát hiểm.
• Thang: Hai thanh thang được 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 không nhỏ hơn 70⁰.
• Ngăn đường ống: Dùng để treo các đường ống và dây cáp dẫn dọc theo chiều
sâu của giếng.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

-

Cốt giếng mềm: Là hệ thống cốt giếng đơn giản nhất hay còn gọi là cốt giếng
không cần xà ngang. Ở đây chỉ có những sợi cáp thép đóng vai trò là đường
định hướng, một đầu cố định ở đáy giếng đầu kia kéo căng bằng tời trên mặt

đất. Dao động ngang của thùng trục lớn nên chỉ sử dụng để đào giếng và
không có chức năng trục tải.

Dựa vào yêu cầu thiết kế giếng phụ làm nhiệm vụ vận chuyển người và thiết bị nên
cốt giếng được chọn là cốt giếng cứng.
Ⅰ.4: Thiết kế mặt cắt ngang giếng đứng:
Hình dạng mặt cắt ngang giếng đứng phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khác
nhau như:
-

Thời gian phục vụ của giếng.
Lưu lượng nước ngầm dự báo trong quá trình xây dựng giếng đứng.
Tính chất của vật liệu, kết cấu chống giữ giếng.
Công suất khai thác của mỏ, tổ hợp công trình ngầm giếng đứng phải phục
vụ,…
Kích thước mặt cắt ngang của giếng được xác định bằng phương pháp họa 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 khoảng hở an toàn theo quy phạm. Sau khi đã
thiết kế thì diện tích mặt cắt ngang của giếng phải kiểm tra thỏa mãn điều kiện
thông gió.
I.4.1: Lựa chọn thùng cũi.
 Số người vận chuyển qua giếng trong một năm là:

Ag =

A.k
N

(1-1)

Trong đó: A- sản lượng của mỏ qua giếng trong một năm, A = 700.000
(tấn/năm)
N- số ngày làm việc trên một năm, N = 300 (ngày)
k- định mức người cần để khai thác 1000 tấn than là k = 7,5


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Ag =

700000.7,5
= 17500
300

Thay số vào công thức (1-1) ta được:
(người)



Tck = t1 + t 2

Thời gian một chu kỳ trục
(1-2)

t1 =

H
+ 25
vtb

Trong đó: t1- thời gian thùng trục chuyển động lên

xuống trong một chu kỳ:
(1-3)
Với: H- chiều sâu tối đa trục, H = 300 (m)
vtb

- vận tốc trung bình của thùng trục (m/s)

vtb =

vmax
(m / s)
1,5
(1-4)

Chiều sâu tối đa của giếng là H = 300m nên tốc độ tối đa
vtb =

Thay vào (1-4) ta được:
t1 =

Thay vào (1-3) ta được:

11,5
1,5

vmax

= 7,67 (s)

H
+ 25
vtb

= + 25 = 64 (s)

t2- thời gian để người ra vào thùng cũi, t2 = 20s
Thay t1 và t2 vào công thức (1-2) ta được:
Tck = 64 + 20 = 84 (s)
 Số lần trục tải trong một giờ:
ng = = = 43 (lần)
 Số người cần vận chuyển trong một lần trục là:

= 11,5 m/s


Đỗ Thành Đạt 1321070045

n = = = 20 (người)
Trong đó: 3- số ca làm việc trong một ngày
N- số ngày làm việc trong một năm, N= 300 (ngày).
Từ số người cần vận chuyển trong một lần trục là 20 người ta chọn loại thùng
cũi 2UKN 2,55-3 do Liên Xô cũ sản xuất có đặc tính như trong bảng:
Bảng 1: Đặc tính kỹ thuật của thùng cũi không lật.
Kiểu đường định hướng

Bố trí đường định hướng

Khoảng cách giữa các đường định hướng (mm)

Diện tích có ích sàn thùng m2

Số ng

Trên m

R 38

Một phớa

1500-1700

2,3x2

I.4.2: Chọn kích thước ngăn thang.
-

Góc nghiêng của thang 80⁰
Thang nhô lên xà 1m
Khoảng cách giữa các ngăn thang là 6250mm
Thang rộng 0,4m
Khoảng cách giữa các bậc thang 0,4m
Khoảng cách từ chân thang đến kết cấu chống giữ là 0,6m
Từ đó ta có kích thước ngăn thang là: 1520 x 1900 (mm)

Từ kích thước của thùng trục thì ta chọn được kích thước của giếng như sau:
-

Chiểu rộng thùng trục: 1022mm

Chiều dài thùng trục: 2550mm
Khoảng cách từ điểm xa nhất của thùng cũi đến kết cấu vỏ chống: 250mm
Khoảng cách từ thùng cũi đến xà chính: 150mm.
Xà chính sử dụng thép hộp có kích thước: 180x180mm
Đường định hướng sử dụng thép ray R-38
Xà phụ (xà ngăn thang) sử dụng thép hộp kích thước: 160x160mm
Độ kiên cố đất đá f =1 < 4 nên chọn chiều dày vỏ bê tông bảo vệ bằng 40cm.
Bằng phương pháp họa đồ ta xác định được đường kính D = 4047mm theo

quy chuẩn ta làm tròn đường kính giếng lên D = 4050mm.
Ta có các kích thước của giếng như hình vẽ:

11


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Hình 1: Kích thước sơ bộ của giếng
I.4.3: Kiểm tra thùng cũi theo điều kiện chở người.
Thời gian chở người lên xuống mỏ trong một ca (tn):

tn = (phút)
Trong đó: n - số người làm việc dưới ngầm trong 1 ca, n = 20 (người);
Tckn – thời gian một chu kỳ trục chở người lên xuống giếng
Tckn = t1 + t3 = 64 + 35 = 99 (s) (t3 là thời gian 1 lượt người ra vào
thùng cũi, 20 người trên 2 thùng nên t3 = 30 + 5 = 35 (s)).
S – diện tích có ích sàn thùng, S= 2,3 m2
Nc – số tầng thùng cũi, Nc = 2
Thay vào công thức ta được:

tn = = 86 (s) = 1’26s < 40’
Thỏa mãn điều kiện chở người.
I.4.4: Kiểm tra lại theo điều kiện thông gió.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

v=

A1 .q.k
60.µ .S c

Tốc độ gió trong giếng được tính theo công thức:
(1-6)

Trong đó:
A1 – sản lượng hàng ngày của mỏ;
A1 = A/N =700000/300 =2333,33 tấn/ngày
q – sản lượng gió cần thiết đưa vào khai thác cho 1 tấn
than/ngày-đêm;
q = 1,25 m3/phút
k – hệ số không cân bằng sản xuất, k =1,15
Sc – diện tích giếng trong vỏ chống
Sc = 2/4 = 3,14.(4,05)2/4 =12,9 (m2)
 - hệ số suy giảm diện tích do giếng có cốt, giếng tròn  =0,8
Thay số vào công thức:

v

= = 5,42 (m/s)

Tốc độ tối thiếu và tối đa theo quy phạm:
Vmax = 8 m/s
Vmin = 0,3 m/s
Vmin <

v

< Vmax

thỏa mãn điều kiện thông gió.

Ⅰ.5: Lựa chọn cổ giếng đứng:
Cấu tạo cổ giếng đứng được lựa chọn dựa trên những yếu tố chính sau:
- Chức năng của giếng vè mặt trục tải và thông gió.
- Tải trọng đứng của tháp giếng lên cổ giếng.
- Áp lực đất đá với tải trọng phụ của nhà giếng với 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.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Cấu tạo của cổ giếng thường bao gồm bốn dạng chính: dạng bậc, dạng vành, dạng
vành bậc và dạng đặc biệt.

Hình 2: Cấu tạo cổ giếng

Vì đất đặt cổ giếng là đất phủ có độ kiên cố nhỏ (f =1) nên cổ giếng được chọn là
dạng: Một vành – hai bậc với các đáy dạng mặt nón và vành đế dạng hai mặt nón.
Ⅰ.6: Cấu tạo đáy giếng đứng:
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 trục tải, đồng thời là nơi thu
nước chảy vào giếng trước khi dẫn vào cụm hầm bơm.
Chiều sâu đáy giếng phụ được xác định bởi công thức:
Hₚ = a + b + c + d
Trong đó: a- chiều cao đỗ thùng cũi: a= (n-1).ω

,m
(m)

Ở đây: n- số tầng của thùng cũi, n=2;
ω- chiều cao một tầng thùng cũi, thường chọn ω = 2m;
a = (2 – 1).2 = 2 (m)
b- chiều dài đoạn đường tự do (m), thường chọn b = (3÷10)m,
b = 6 (m)


Đỗ Thành Đạt 1321070045

c- chiều dài đoạn chứa dây cáp cân bằng và đặt ròng rọc của dây
cáp cân bằng (m), thường chọn c= (4÷6)m;
c = 5 (m)
d- chiều sâu bể chứa bùn, nước chảy vào giếng, thường chọn
d=3m.
Thay vào công thức ta được: Hp= 2+10+5+3 =20 (m).

1- Đường định hướng cứng
2- Ròng rọc luồn dây cáp cân bằng
5- Trạm bơm phụ

Hình 3: Sơ đồ xác định chiều sâu đáy giếng thùng cũi chở người với đường định
hướng cứng.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

CHƯƠNG Ⅱ: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG GIẾNG
ĐỨNG
Ⅱ.1: Mô tả các sơ đồ công nghệ khả thi khi thi công giếng đứng.
Sơ đồ công nghệ là sự phối hợp giữa các yếu tố kỹ thuật, trang thiết bị của
các nhóm công tác trên nhắm tiến hành thi công xây dựng giếng một cách hiệu
quả.
Giếng đứng được thi công theo các sơ đồ công nghệ khác nhau, việc phân
loại các sơ đồ công nghệ có thể dựa trên rất nhiều các yếu tố khác nhau chẳng
hạn như:
- Dựa vào loại công trình và trang thiết bị trên mặt đất phục vụ cho công
tác thi công giếng người ta chia ra:
+ Đào giếng sử dụng các công trình, trang thiết bị tạm thời
+ Đào giếng sử dụng các công trình, trang thiết bị cố định
+ Đào giếng sử dụng các công trình, trang thiết bị cố định và tạm thời.
- Dựa vào trình tự thực hiện hai công tác chủ yếu của một chu kỳ đào giếng
là công tác bốc đất đá và xây dựng vỏ chống cố định chia ra:
+ Đào giếng theo sơ đồ nối tiếp
+ Đào giếng theo sơ đồ song song
+ Đào giếng theo sơ đồ phối hợp song song
+ Đào giếng theo sơ đồ phối hợp nối tiếp

- Dựa vào thời gian đặt cốt giếng có thể chia ra:
+ Đặt cốt sau khi chống cố định cả chiều sâu của giếng
+ Đặt cốt đồng thời với chống cố định.
Ⅱ.2: Lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công giếng đứng.
Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ nào đó để xây dựng giếng được thực hiện
bằng cách so sánh các phương án về mặt chi phí thời gian và phương tiện xây dựng
giếng.
Đối với đề tài thi công giếng phụ vận chuyển người và thiết bị theo hướng từ
trên xuống dưới bằng phương pháp khoan nổ mìn và được chống cố định bằng bê
tông cốt thép với chiều dày 40cm. Ta chọn đào giếng theo sơ đồ nối tiếp với vỏ
chống cố định.
Ⅱ.3: Mô tả bản chất sơ đồ công nghệ.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Khác với lò bằng hay lò nghiêng, việc phân chia sơ đồ thi công dựa vào quan
hệ giữa đào chống tạm thời ở gương với việc xây dựng vỏ chống cố định theo
chiều dài của đoạn giếng (còn gọi là khâu hay khẩu).
Khâu là một đoạn của giếng được chia ra tho quy ước phục vụ cho công tác
đào, bốc đất đá và chống tạm thời.
Sơ đồ nối tiếp là sơ đồ mà công tác đào đất đá và chống tạm thời tại gương
giếng với thi công vỏ chống cố định được hoàn thành nối tiếp nhau trong từng
khâu. Theo sơ đồ này, người ta đào đất đá chống tạm thời ở gương giếng theo
chiều thừ trên xuống dưới cho hết chiều cao của một khâu đào quá một đoạn giếng
hoặc đào thêm một đoạn 4 ÷ 5 m thì dừng lại mà không xúc bốc đất đá; đào vành
đế đỡ, lắp cốp pha đổ bê tông vành đế. Sau đó tiếp tục đổ vỏ chống cố định theo
chiều từ dưới lên trên cho tới vành đế đỡ bên trên tiếp tục quay lại thi công khâu
tiếp theo thứ tự như trên.
Sơ đồ này có ưu điểm:

- Tổ chức thi công đơn giản
- Yêu cầu về trang thiết bị đào giếng nhỏ nhất
- Chỉ cần một máy trục phục vụ cho cả công tác đào lẫn công tác chống
cố định.
Điều kiện áp dụng: sơ đồ này ít được áp dụng, thường chỉ sử dụng để đào cổ
giếng, đào giếng qua các lớp đất đá mềm yếu, không ổn định, nhậm nước có sử
dụng phương pháp đặc biệt, đào giếng có chiều sâu lên đến 100m, chủ yếu là trong
giao thông ngầm thành phố.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

CHƯƠNG Ⅲ: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TÁC KHOAN NỔ
MÌN THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG
Ⅲ.1: Một số vấn đề tổng quan khi thiết kế nôt mìn giếng đứng.
Khi tổ chức thiết kế và tính toán công tác khoan nổ mìn thi công giếng đứng
cần chú ý đến những vấn đề sau:
 Nhân tố địa chất, địa hình: là nhân tố ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu quả nổ mìn,
biểu hiện ở những vấn đề sau:
- Tính chất vật lý của đá: Cường độ của đá (chống kéo, chống nén). Khối
lượng riêng, độ rỗng, độ ngậm nước, v.v… đều ảnh hưởng đến tiêu hao
thuốc nổ, vận tốc văng của đá.
- Kết cấu của đá: thành phần cấu tạo (tầng đá, vết nứt, tình hình phong hóa,
v.v…). Nhân tố này ảnh hưởng đến lượng tiêu hao thuốc nổ, hình dạng, độ
lớn của đất đá bị phá vỡ.
 Tính năng của thuốc nổ: do thành phần hóa học của các loại thuốc nổ khác
nhau nên các phản ứng trước và sau khi nổ cũng khác nhau dẫn đến tác dụng
nổ là khác nhau. Thuốc nổ có loại cháy chậm, loại kích thích nổ. Tính năng
mỗi loại khác nhau tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể để sử dụng cho phù
hợp.

 Lựa chọn loại thiết bị khoan: việc lựa chọn thiết bị khoan quyết định thời gian
khoan, chiều sâu lỗ khoan, đường kính lỗ mìn, năng suất nổ mìn, v.v… Lựa
chọn lỗ khoan phụ thuộc vào độ cứng của đất đá.
Tổ hợp các công tác khoan nổ mìn thi công giếng đứng gồm các công việc:
- Công tác khoan lỗ khoan;
- Công tác nạp mìn vào lỗ khoan;
- Công tác nổ mìn.
Công tác nổ mìn cần đảm bảo những yêu cầu sau:
-

Tạo nên mặt cắt ngang giếng đứng đúng theo yêu cầu thiết kế;
Phá vỡ đất đá thành cỡ hạt hợp lý;
Tạo điều kiện thuận lợi cho công tác xúc bốc đất đá sau nổ mìn;
Giảm chi phí khoan nổ mìn;
Giảm chi phí thuốc nổ.

Hiệu quả của công tác nổ mìn phụ thuộc vào các yếu tố:
-

Tính chất cơ lý của đất đá;
Chất lượng thuốc nổ;
Khả năng công phá của thuốc;
Lượng thuốc nổ đơn vị;


Đỗ Thành Đạt 1321070045

- Sơ đồ bố trí lỗ khoan;
- Chủng loại và số lượng của thiết bị khoan lỗ khoan…
Ⅲ.2: Lựa chọn thuốc nổ.

Khi lựa chọn thuốc nổ để đào giếng đứng cần thỏa mãn:
-

Chế độ khí bụi nổ của mỏ;
Có khả năng công nổ cao;
Mật độ lớn;
Có khả năng ổn định trong nước;
Ổn định về mặt hóa học;
Giá thành thấp,…

Tùy theo tính chất cơ lý của đất đá, lượng nước ngầm, loại mỏ về khí và bụi
nổ và các yếu tố khác mà tiến hành lựa chọn loại thuốc nổ sử dụng đào giếng cho
phù hợp.
Vì giếng đào qua các lớp đất đá khác nhau nên khi tính toán nổ mìn ta tính
cho lớp có chiều dày lớn nhất và có hệ số kiên cố cao nhất đó là lớp bột kết có hệ
số kiên cố (f) = 8 dày 160m nên thuốc nổ được chọn là thuốc nổ nhũ tương loại có
sức công phá mạnh PM-3151.
Một số đặc tính thuốc nổ nhũ tương PM-3151:
Bảng 2: Đặc tính thuốc nổ nhũ tương PM-3151
TT
Tên chỉ tiêu
1
Khả năng sinh công (Ps)
2
Khoảng cách truyền nổ
3
Khối lượng riêng (mật độ,)
4
Phương tiện kích nổ
5

Khả năng chịu nước
6
Thời hạn đảm bảo
7
Kích thước
8
Khối lượng thỏi
Ⅲ.3: Lựa chọn phương tiện nổ.

Giá trị
380
5
1,25
Nhạy với kíp số 8
≥ 12
3
Φ35x175
208

Đơn vị
cm3
cm
g/cm3
Giờ
Tháng
mm
g

Để kích nổ các lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn khi đào giếng ở những khu
vực có nguy cơ về nổ khí và nổ bụi, người ta thường sử dụng các kíp nổ điện tức

thời hoặc vi sai, với mức độ vi sai 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250ms. Các kíp tức
thời dùng để nổ các lỗ mìn tạo rạch, còn các kíp vi sai với bậc vi sai tương ứng
được áp dụng để nổ các lỗ phá hay lỗ biên.
Để kích nổ các lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn khi đào giếng ở những khu
vực không nguy cơ về nổ khí và nỏ bụi, người ta thường sử dụng các kíp nổ điện tứ
thời và nổ vi sai tương tự như trên.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Với việc lựa chọn thuốc nổ PM-3151 như trên, ta chọn phương tiện nổ là kíp
nổ phi điện vi sai KVD-8N. Kíp nổ được sử dụng rộng rãi trong khai thác than,
quặng đá. Dùng để gây nổ thuốc nổ mạnh, thuốc nổ nhũ tương, dây nổ các vật liệu
nổ khác nhau.
Bảng 3: Đặc tính kỹ thuật của kíp KVD-8N.
Đường
kính
kíp nổ
(mm)

Loại
kíp nổ

Chiều
dài kíp

Chiều
Điện
dài dây
trở (W)

dẫn (m)

Dòng
điện an
toàn
(A)

Dòng
điện
gây nổ
(A)

Cường
độ nổ

Kíp nổ
2; 4; 5;
điện vi
7,1
2÷3,2
0,18
1,2
6; 10
sai
Số vi
1
2
3
4
5

6
7
sai
Thời
gian vi
0
25
50
75
110
150
200
sai
(ms)
Ⅲ.4: Tính chi phí thuốc nổ và lượng thuốc nổ trong một lỗ mìn.

Số 8
8
250

Ⅲ.4.1: Chỉ tiêu thuốc nổ
Chỉ tiêu thuốc nổ (lượng thuốc nổ đơn vị) là khối lượng thuốc nổ cần thiết để
phá vỡ 1m3 đất đá ở trạng thái nguyên khối và được tính bằng kg/m3.
Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị được tính bằng công thức của Pocrovxki.MN:
(kg/m3)
Trong đó:
•

là lượng thuốc nổ chuẩn cần để đập phá 1m3 đá trong trường hợp nổ
văng tiêu chuẩn tức nổ để tạo thành một phiễu nổ sâu 1m và bán kính

phiễu nố 1m (r = w =1m) (phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá f). Có
thể lựa chọn giá trị của dựa trên thực nghiệm:f hoặc có thể chọn theo
bảng dưới đây:

Bảng 4: Bảng chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn q1 phụ thuộc vào các loại đá.
ST
T

Đặc điểm đất đá

Hệ số
kiên cố
(f)

q1
(kg/m3)


Đỗ Thành Đạt 1321070045

1

Sa thạch anh rất cứng, đá granit rất
cứng. Đá bazan và các loại đá hạt khác,
đá vôi, sa thạch và đá đôlômít rất cứng,...

10 15

1,3 1,5

2

Đá granít mịn, sa thạch anh, đá điôrít. Sa
thạch, đá vôi, đá gnai hạt nhỏ,...

6 8

1,0 1,2

3

Đá granit cứng sa thạch và đá vôi mịn.
Pirít, đá cẩm thạch và đá đôlômít cứng,...

4 5

0,7 0,9

4

Diệp thạch, sa thạch sét và diệp thạch
cứng, sa diệp thạch và sa thạch cát. Diệp
thạch sét cứng kể cả pirít. Sa thạch và đá
vôi mềm,...

3 4

0,5 0,6

Với f = 8 nên ta chọn q1 = 1,2 kg/m3.

•

là hệ số ảnh hưởng của đặc điểm cấu trúc của đất đá trên gương, giá trị
có thể xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc vào tính chất của đất đá.
Theo bài ta chọn = 1,4.
• là hệ số ảnh hưởng của mức độ nén ép đất đá, phụ thuộc vào số mặt tự
do, diện tích mặt cắt ngang của giếng,... Với = 1,2 ÷ 1,5 ta chọn = 1,4.
• là hệ số khả năng công nổ, tức là hệ số kể đến sự sai khác về khả năng
công nổ của loại thuốc mà ta sử dụng với thuốc nổ chuẩn.
Trong đó: - Theo Pocrovxki.MN ta có P =380cm3
- Ps sức công nổ của thuốc nổ sử dụng. Ở đây ta chọn loại
thuốc nổ PM-3151 với sức công phá 380cm3 vậy Ps = 380cm3.
• kd là hệ số ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc
Trong đó: dt là đường kính thỏi thuốc được sử dụng. dt =35mm
Ta có chỉ tiêu lượng thuốc nổ đơn vị được tính bằng:
(kg/m3)
Ⅲ.4.2: Lượng thuốc nổ trong một lỗ khoan
Ta có lượng thuốc nổ trên 1m chiều dài lỗ mìn được tính bằng công thức:
(kg/m)
Trong đó:


Đỗ Thành Đạt 1321070045

• dtt là đường kính thỏi thuốc đã chọn dtt = Ф35 mm
là hệ số nạp mìn. Theo bảng:
Bảng 5: Hệ số nạp mìn theo độ kiên cố (f) và đường kính thỏi thuốc (dtt).
Giá trị hệ số nạp mìn
Khi f = 3 ÷ 9
Khi f = 10 ÷ 20

Theo bài ra ta chọn = 0,5.

Đường kính thỏi thuốc nổ, mm
32, 36, 40
45
0,4 ÷ 0,5
0,35 ÷ 0,45
0,5 ÷ 0,65
0,45 ÷ 0,5

•

là mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc. Do thỏi thuốc sử dụng là PM3151
có = 1,25 g/cm3 = 1250 kg/m3.
• là hệ số nèn chặt thỏi thuốc khi nạp,
Vậy lượng thuốc nổ trên 1m chiều dài lỗ mìn là:

Ⅲ.5: Thiết kế kết cấu lượng thuốc nổ trong một lỗ mìn.
Kết cấu lượng thuốc nổ trong lỗ khoan được hiểu như là trình tự bố trí của các
thỏi thuốc và thỏi thuốc nổ chứa kíp thuốc nổ. Chiều dài nút mìn được xác định
thông qua hệ số nạp mìn “a”. Giá trị của hệ số này phụ thuộc vào đường kính thỏi
thuốc sử dụng dt và hệ số kiên cố f. Hệ số này được lựa chọn theo M.N.
Protodiaconov theo Bảng 5 ở trên.
Ⅲ.6: Tính số lượng lỗ khoan trên gương.
Số lượng lỗ khoan trên gương giếng phụ thuộc vào diện tích mặt cắt ngang
của gương, tính chất cơ lý của đất đá, loại và đặc tính thuốc nổ và hệ số nạp mìn.
Đối với đất đá có độ cứng f = 8 > 4 ta dùng phương pháp nổ mìn tạo biên.
 Số lỗ mìn tạo biên được xác định theo công thức:

Trong đó:

- Dg – đường kính ngoài của giếng, Dg = 4,85m;
- c – khoảng cách từ vòng lỗ mìn biên đến biên thiết kế:
+ c = 0,2 khi f = 6 ÷ 8
+ c = 0,15 khi f > 8
- bb – khoảng cách giữa các lỗ mìn biên. Hệ số b b được lựa chọn theo độ cứng
của đất đá:


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Bảng 6: Giá trị khoảng cách giữa các lỗ mìn biên.
Stt

Loại đất đá

f

bb(m)

Wb(m)

1

Cát kết, sỏi kết

4÷6

0,7 ÷ 0,65

0,7

0,93 ÷ 0,8

2

Cát kết đặc chắc

8÷9

0,6 ÷ 0.55

0,7

0,86 ÷
0,75

3

Đá vôi đặc chắc, granit

9 ÷ 12

0,55 ÷ 0,45

0,65

0,8 ÷ 0,7

Với f = 8, ta chọn được các thông số như sau: b b = 0,6m ; Wb = 0,7m ; c =
0,2 khoảng cách giữa các lỗ khoan tạo biên m = 1.

Số lỗ mìn tạo biên:
(lỗ)
Vậy chọn số lỗ mìn tạo biên là 24 lỗ.
 Số lỗ mìn phá và đột phá được xác định theo công thức:

Trong đó:
- q – lượng thuốc nổ đơn vị, q = 2,2 kg/m3;
- q0 – lượng thuốc nổ trung bình trong 1 lỗ mìn (kg). Chọn sơ bộ q0 = 1kg;
- S0 – diện tích tiết diện giếng do lỗ phá phụ trách (m2)
Số mìn phá và đột phá:
Vậy chọn số lỗ mìn đột phá là 34 lỗ.
Tổng số lỗ mìn trên gương là: N = Nb + Np,đp = 24 + 34 =58 (lỗ)
Ở tâm giếng ta khoan thêm một lỗ khoan đột phá tâm
Số lỗ mìn trên 1m2 gương giếng được xác định bằng công thức:

N = 59 lỗ.

Vậy số lỗ mìn trên 1m2 gương giếng là nlỗ = 3 lỗ.
Ⅲ.7: Lựa chọn đường kính lỗ khoan.
Đường kính lỗ khoan thường được chọn theo đường kính thỏi thuốc nổ (d tt) và
khoảng cách cho phép giữa thỏi thuốc và thành lỗ khoan. Thông thường đường
kính lỗ khoan phải lớn hơn đường kính thỏi thuốc từ 3 - 5 mm trong gương đá
và 5 - 8 mm trong gương than hoặc được xác định theo công thức:
dlm = ( 1,1 - 1,2 )dtt (mm)
Hiện nay đường kính lỗ khoan thường dùng là 36, 42, 45,... mm. Do thỏi
thuốc có dtt = 35 mm nên ta lựa chọn dlk = 42 mm.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Ⅲ.8: Tính chiều sâu lỗ khoan.
 Chiều sâu lỗ khoan là một thông số quan trọng nhất ảnh hưởng tới khối lượng công
việc, chi phí nhân công cho tất cả các công việc của một chuy kỳ đào giếng. Ngoài
ra, chiều sâu lỗ khoan còn ảnh hưởng tới các yếu tố:
• Chất lượng công tác khoan nổ mìn;
• Giá trị hệ số sử dụng lỗ mìn;
• Giá trị hệ số phá thừa tiết diện giếng;
• Lượng chi phí thuốc nổ;
• Đặc tính đập vỡ đất đá.
 Chiều sâu lỗ mìn phụ thuộc vào:
• Tính chất cơ lý của đất đá,
• Diện tích mặt cắt ngang đào của giếng,
• Chủng loại thiết bị khoan,
• Sơ đồ tổ chức công tác,
• Tốc độ đào giếng…
Theo kinh nghiệm, chiều sâu lỗ khoan được lựa chọn dựa theo diện tích mặt
cắt ngang của giếng, diện tích cắt ngang càng lớn thì chiều sâu lỗ khoan lớn. Chiều
sâu lỗ khoan có thể xác định dựa vào công thức: l lk = Dg. Với đường kính giếng là
Dg = 4,85m thì chiều sâu lỗ mìn hợp lý nằm trong khoảng llk=(2,425÷3,233)(m).
Chọn llk = 2,8 m.
Ⅲ.9: Thiết kế sơ đồ bố trí các lỗ mìn trên gương và hộ chiếu khoan nổ mìn.
Ⅲ.9.1: Thiết kế sơ đồ bố trí các lỗ mìn trên gương.
Việc bố trí lỗ mìn trên gương khi đào giếng phụ thuộc vào kích thước mặt cắt
ngang của gương giếng, tính chất cơ lý mà đất đá đào qua, tính chất phân lớp và
nứt nẻ của đất đá, góc dốc của vỉa, số lượng và đường kính lỗ mìn cũng như một
loạt các yếu tố khác.
Khi bố trí các lỗ mìn trong gương cần cố gắng để đảm bảo các yêu cầu sau:
• Hệ số sử dụng lỗ mìn cao;
• Phá vỡ toàn bộ đất đá trên suốt chiều sâu lỗ mìn đúng đường biên thiết kế và
đất đá vỡ nhiều hạt, do vậy không phải đập thêm và làm tơi phần dưới;

• Tạo biên chính xác cho tuyến giếng theo đúng kích thước thiết kế bảo đảm
hệ số thừa mặt cắt ngang μ ≈ 1;


Đỗ Thành Đạt 1321070045

• Tránh đất đá văng về một phía, tránh để lỗ mìn câm.
Khi nổ mìn toàn tiết diện, các lỗ mìn ở gương giếng thường bố trí thành 3
nhóm: nhóm đột phá, nhóm phá, nhóm biên.


Thiết kế nhóm lỗ mìn đột phá:
Ta chọn phương pháp đột phá hình phễu, để làm tăng hiệu quả công tác

khoan nổ mìn ta sử dụng thêm một lỗ mìn đột phá tâm. Các lỗ khoan đột phá sẽ
khoan giếng vào tâm một góc bằng 80⁰ và sâu hơn các lỗ mìn khác 250mm.
Chiều dài lỗ mìn đột phá lúc đó sẽ là:
Ở tâm giếng có khoan một lỗ mìn đột phá tâm với chiều dài lỗ mìn này
Thiết kế nhóm lỗ mìn phá:



Các lỗ mìn phá sẽ khoan thẳng đứng vuông góc với gương giếng. Khi đó
chiều dài lỗ phá bằng


Thiết kế lỗ mìn biên:
Các lỗ mìn biên sẽ khoan nghiêng ra phía ngoài biên một góc bằng 85⁰. Khi

đó, chiều dài lỗ mìn biên bằng:



Tính toán các vòng lỗ mìn trên gương và số lượng lỗ mìn trên các vòng:
Do đường kính thỏi thuốc sử dụng là = 35 mm, N = 59 lỗ nên theo kinh

nghiệm ta sẽ bố trí 4 vòng với tỉ lệ đường kính các vòng lỗ mìn theo kinh nghiệm
như sau:
•
•
•
•

Vòng 1: 0,35 . Dg = 0,35 . 4,85 = 1,7 (m)
Vòng 2: 0,54 . Dg = 0,54 . 4,85 = 2,6 (m)
Vòng 3: 0,7 . Dg = 0,7 . 4,85 = 3,4 (m)
Vòng 4: Dg – 2.c = 4,85 – 2 . 0,2 = 4,45 (m)
Tương ứng với 4 vòng trên thì số lượng lỗ mìn trên từng vòng sẽ tỷ lệ với

nhau: 1 : 2 : 3 : 4. Nhưng do số lượng lỗ mìn biên ta đã tính được bên trên nên chỉ
thiết kế các lỗ mìn phá và đột phá.
•

Ta có số lượng lỗ mìn biên Nb = 24 lỗ.


Đỗ Thành Đạt 1321070045

•
•

•

Số lượng lỗ mìn phá và đột phá Np,đp = 34 lỗ
Một lỗ khoan đột phá ở tâm giếng.
Vòng 1: Nhóm lỗ mìn đột phá
5,6 (lỗ). Chọn = 6 lỗ.
•
Vòng 2: Nhóm lỗ mìn phá
5,6 . 2 = 11,2 (lỗ). Chọn = 11 lỗ.
•
Vòng 3: Nhóm lỗ mìn phá
= 5,6 . 3 = 16,8 (lỗ). Chọn = 17 lỗ.
•
Vòng 4: Nhóm lỗ mìn biên: lỗ.
 Chi phí thuốc nổ cho một tiến độ và lượng thuốc nổ trong từng lỗ mìn
trên lý thuyết:
• Tổng chi phí thuốc nổ trên lý thuyết được tính toán theo công thức:
• Lượng thuốc nổ trung bình cho một lỗ khoan trên lý thuyết:
• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan đột phá theo lý thuyết:
• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan đột phá tâm theo lý thuyết:
• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan phá theo lý thuyết:
• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan biên theo lý thuyết:


Số lượng thỏi thuốc trong một lỗ mìn:
Khối lượng một thỏi thuốc là: mt = 208 g = 0,208 kg.
• Số thỏi thuốc trong lỗ mìn đột phá tâm:
. Chọn

• Số thỏi thuốc trong lỗ mìn đột phá:

. Chọn
• Số thỏi thuốc trong lỗ mìn phá:
. Chọn
• Số thỏi thuốc trong lỗ mìn biên:
. Chọn
 Chi phí thuốc nổ cho một tiến độ và lượng thuốc nổ trong từng lỗ mìn
trên thực tế:
• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan đột phá tâm thực tế:


Đỗ Thành Đạt 1321070045

• Lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan đột phá thực tế:
• Lượng thuốc nỗ cho một lỗ khoan phá thực tế:
• Lượng thuốc nỗ cho một lỗ khoan biên thực tế:
Theo đó chi phí nổ cho một tiến độ nổ trên thực tế là:

(chưa thỏa mãn).
Ta tăng số thỏi thuốc trong các nhóm: , , , Khi đó chi phí thuốc nổ thực tế là:

(thỏa mãn)
Kiểm tra lại với chiều dài lỗ khoan dùng cho nạp bua, với chiều dài thỏi thuốc
bằng 0,175m:
• Với lỗ mìn đột phá tâm:
• Với lỗ mìn đột phá:
• Với lỗ mìn phá:
• Với lỗ mìn biên:
Ta thấy chiều dài nạp bua của tất cả các lỗ khoan đều thảo mãn điều kiện:
chiều dài nạp bua không nhỏ hơn 1/3 chiều sâu lỗ mìn. Do đó lỗ mìn đảm bảo an
toàn khi nổ.



Hệ số nạp mìn thực tế trong từng lỗ mìn:

Ta có thỏi thuốc PM-3151 có 35, ltt = 0,175 m, mt = 208 g.
• Hệ số nạp mìn thực tế trong lỗ mìn đột phá tâm:
• Hệ số nạp mìn thực tế trong lỗ mìn đột phá:
• Hệ số nạp mìn thực tế trong lỗ mìn phá:
• Hệ số nạp mìn thực tế trong lỗ mìn biên:


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Ⅲ.9.2: Hộ chiếu khoan nổ mìn:

Hình 4: Hộ chiếu khoan nổ mìn


Đỗ Thành Đạt 1321070045

Hình 5: Sơ đồ đấu ghép mạng nổ
a . Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá tâm
Bua
Nguồn
điện

Một thỏi thuốc

Hình 6a: Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá tâm
b. Sơ đồ nạp thuốc trong lỗ mìn đột phá

Thỏi thuốc có
gắn kíp mìn