Thiết kế thi công đào mở rộng phần thân giếng điều áp nhà máy thủy điện theo hướng từ trên xuống dưới bằng phương pháp khoan nổ mìn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
XÂY DỰNG GIẾNG ĐỨNG
Giáo viên hướng dẫn:
ĐẶNG VĂN KIÊN

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Văn Đạt
MSSv: 1221070034
Lớp: XD Công Trình Ngầm_ k57

Năm 2016
ĐỒ ÁN MÔN HỌC

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

THIẾT KẾ GIẾNG ĐỨNG

Đề số 5:
Thiết kế thi công đào mở rộng phần thân giếng điều áp nhà máy thuiy

điện theo hướng từ trên xuống dưới bằng phương pháp khoan nổ mìn v ới
các số liệu như sau:
Dg

-

Đường kính đào

-

Gia cố tạm bằng neo bê tông cốt thép 22, dài L=3,2m, bố trí 16
thanh/1 vòng so le nhau khoảng cách các vòng neo 2m kết hợp v ới bê
tông phun lưới thép dày 10cm;
Vỏ chống cố định bằng bê tông cố định dày 0,4m;

-

= 12,0m:

φ

m3

-

stt

1

Lượng nước chảy vào riếng trong thời gian đào: 3 /h

Tại trung tâm giếng có khoan giếng dẫn đào trước bằng máy khoan
Robbins với đường kính 2,4m giếng đào qua các lớp đất đá sau đây:

Tên lớp
đất đá
Đá phong
hóa

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Dung trọng
γ

(t/m3)

Hệ số
kiên cố
f

1,9

2

2

Chiều
dầy
lớp,
(m)
20

RMR

Ghi
chú

41

Chứa
nước

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

CHƯƠNG I
THIẾT KẾ KĨ THUẬT GIẾNG ĐỨNG

I

ĐẠI CƯƠNG VỀ GIẾNG :

Trong quá trình khai thác các m ỏ khoáng s ản ở đ ộ sâu l ớn hay
các công trình ngầm thì giếng là một trong nh ững công trình quan tr ọng b ậc
nhất. Giếng có nhiều công dụng khác nhau:
- Giếng chính mỏ than: chủ yêu dùng để vận chuy ển than và
đất đá dưới mỏ ra ngoài.

- Giếng phụ: chủ yếu dùng để vận chuyển người, vật liệu và
trang thiết bị từ mặt đất xuống dưới mỏ.
- Giếng gió: chủ yếu để phục vụ cho việc công tác thông gió,
nhằm đưa lượng gió sạch từ trên mặt đất xuống dưới mỏ cung cấp oxi cho
con người và làm giảm lượng khí mê tan phòng ngừa cháy n ổ.
- Giếng điều áp: dùng để điều hòa áp suất của dòng nước chảy
vào tuabin của nhà máy thủy điện để tránh hiện tượng mất cân bằng của
áp lực nước của dòng chảy không đều gây hiện tượng các tuabin có th ể
quay nhanh chậm không đầy nhau và hoa mòn tuabin.
- Giếng cáp: dùng để dẫn đường cáp từ phần ngầm lên m ặt đất.
Tùy theo công dụng và đặc điểm địa chất, giếng có chiều sau và đi qua cá
lớp đấy đá khác nhau từ mềm yếu đếnvững chắc, chứa nước hoặc không
chứa nước. Với yêu cầu của đề bài, thiết kế xây dựng giếng chính đào qua
lớp đất đá có các tính chất cơ lý khác nhau, có hệ số kiến c ố từ 1 đến 5 v ới
độ nghiêng của vỉa trung bình là
khai đào 3
1.1

m3

180

. Lượng nước chảy vào giếng trong khi

/h. Quy trình các bước thiết kế cụ thể như sau:

NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIẾNG ĐỨNG:
Những yêu cầu cơ bản khi thiết kế giếng đứng là:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

3

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

-

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Đảm bảo về các yêu cầu kỹ thuật (thực hiện được chức năng của
một giếng điều áp của nhà máy thủy điện)
Đảm bảo tuân thủ đầy đủ các quy định an toàn của bộ xây d ựng.
Đảo bảo về khả năng thi công và thực hiện cao.
Đảo bảo khả năng độ bền và tuổi thọ của công trình được ổn định
trong công tác khai đào.
Đảm bỏa về điều kiện kinh tế (tiết kiệm và sử dụng hợp lý nguồn
vốn đầu tư)
Giảm thiếu lãng phí sức lực nhận công vật tư đến mức tối đa.
Đảo bảo an toàn lao động trong khi thi công và cả toàn bộ th ời gian
thì công khi mỏ khai thác song, tránh dủi do thiệt h ại đ ến m ước th ấp
nhất về người và thiết bị máy móc.

1.2 LỰA CHỌN HÌNH DẠNG MẶT CẮT NGANG VÀ KẾT CẤU
CHỐNG GIỮ GIẾNG ĐỨNG:
1.2.1.Chọn hình dạng mặt cắt ngang giếng:
Giếng đứng thường có tiết diện ngang hình tròn, hình ch ữ nh ật
cạnh thẳng, hình chữ nhật cạnh cong (dạng thang trống), hình elip tùy

thuộc vào tính chất các lớp đất đá mà giếng phải đào qua. Để thuận ti ện
cho công tác thì công giếng qua các lớp đất đá có hệ số kiên c ố khác nhau ta
chọn tiết diện hình tròn.
Giếng có mặt cắt ngang hình tròn chịu áp lực của đát đá tốt h ơn
và hệ số mức cản động nhỏ hơn các giếng có tuổi thọ trên 15 năm. Các
giếng mỏ có mặt cắt ngang hình tròn.
Giếng có mặt cắt ngang hình chữ nhật áp dụng có lợi trong đất
đá cứng trung bình và với tuổi thọ tối đa của giếng là 15 năm. Các giếng
thăm dò thường có mặt cắt ngang hình chữ nhật.
Tùy thuộc vào điều kiện đại chất, địa chất thủy văn, tính chất
cơ lý của đấy đá mà giếng đào qua, thời gian tồn tại của giếng, chiều sâu và
công dụng của giếng, tính chất vật liệu và kết cấu chống mà ta có thể xác
định được mắt cắt của từng giếng cho phù hợp.
1.2.2.Chọn vật liệu chống giếng:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

4

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

m3

Dưa vào lượng chảy vào giếng là 3 /h thì ta chọn vật liệu
chống giữ là bê tông liền khối và chống tạm bằng thép lòng máng d ạng vòm

có thể linh hoạt giữa các khớp và vòm chống.
Hoặc kết cấu chống bằng neo có thể sử dụng cho kết cấu
chống tạm hoặc chống cố định. Kết cấu chống bằng bê tông phun là loại
hết cấu chống tạm có hiệu quả hơn hản so với cá kết cấu choogns khá do
đặc tính tám các vết nứt trong đất đá và bảo vệ tạm th ời mặt lộ công trình
ngầm sau khi khai đào. Tạo được vỏ chống nhận tạo xung quanh biên công
trình ngầm. Khả năng cơ giới hóa ca và ngăn chặn được đ ất đá ròi xu ống
công trình.
1.3 Lựa chọn cốt giếng đứng:
1.3.1 Sơ đồ đặt cốt giếng:
Ch ọn s ơ đ ồ đ ặt cốt gi ếng n ối ti ếp cho t ừng t ầng khai thác. Theo
sơ đồ này việc đặt xà từ trên xuống dưới bằng giá treo bốn tầng còn vi ệc
đặt đường định hướng từ dưới lên bằng giá treo. Cả hai công việc đặt xà và
đặt đường định hướng đều tiến hành nối tiếp cho đến hết chiều sâu tầng
khai thác.
1.3.2 Tổ chức công tác đặt cốt giếng:
Trang bị sử dụng giá treo bốn tầng.
•

Đào hốc xà:

Khi đạt xà, phải chôn xà vào vỏ chống cố định do vật phải đào
hốc chôn xà. Khoảng cách cần chú ý giữa các hốc xà bằng khoảng cách gi ữa
các tầng xà. Sử dụng búa chèn để đào hốc, kích thước đảm bảo cho xà vào
÷

dễ dàng, chiều sâu hốc xà là từ 35 40 cm.
•

Đặt xà:

Kiểm tra các v ị trí h ốc xà theo thi ết k ế, đâu tiên ta th ả và đ ặt xà
biên của đường định hướng, đặt xà cho ngăn đào thêm ở tầng khai thác trên
và dây ống. Kiểm tra vị trí xà bằng dây dọi, th ước thăng bằng, th ước chu ẩn
ngang, thước chuẩn đứng. Sau đú chèn chặt xà vào hốc xà bằng v ữa bê tông
đông cứng nhanh với Mác cao hơn 200.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

5

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

•

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Treo đường định hướng:

Người ta th ả vào giếng đồng th ời vài thanh ray b ằng cáp tr ục và
thiết bị móc đặc biệt, đầu dưới của thanh ray có lắp ống trụ.
Các đường định h ướng t ới m ức c ần gá vào xà thì chuy ển chúng t ừ
móc treo dây cáp trục sang móc dây cáp cần trục quay trong giá treo. Đ ặt
đường định hướng vào vị trí cần treo. Kiểm tra bằng dây dọi và th ước
chuẩn.
•

Dựng ngăn đào thêm:

Dựng đồng th ời v ới vi ệc đ ặt xà và treo đ ường đ ịnh h ướng nh ờ
sàn treo và giá treo. Sàn ngăn bố trí ở các tầng xà cách nhau không quá 8m
800

để độ dốc không quá
(so với phương nằm ngang), đầu ngăn nhô khỏi
sàn quá 1m rồi sau dựng ngăn tiếng hành từ giá treo.
•

Lắp đường ống dẫn:

Lắp sau khi đ ặt xà và treo lên đ ường đ ịnh h ướng. Sau đó ki ểm
tra chất lượng đường ống.
Nhưng đối với giếng điều áp có chức năng điều áp, điều hào
năng lượng nước khi đó mở của van nhằm làm cho áp lực dòng nước tăng
giản từ từ tránh hiện tượng sôi thủy lực làm ăn mòn tubin. Nh ưng v ậy gi ếng
điều áp không có chức năng trục tải nên sẽ không có cốt giếng.
1.4 Thiết kế mặt cắt ngang giếng đứng:
Tùy thuộc vào điều kiền địa chất, điều kiện địa chất thủy văn,
tính chất cơ lý của các lớp đất đá mà giếng đào qua, th ời giantoonf t ại chi ều
sâu và công dụng của giếng, tính chất vật liệu và kết cáu chống... thì ta có
thể thiết kế giếng có các hình dạng và kích thước khác nhau.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

6

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ GIAI ĐOẠN CHUẨN BỊ XÂY DỰN GIẾNG ĐIỀU ÁP
2.1 Các công tác trong giai đoạn chuẩn b ị xây dựn gi ếng đ ứng:
2.1.1Công tác chắc địa mỏ:
Công tác trắc dịa mỏ đóng vai trò rất quan trọng trong qua trình xây
dựng giếng. Khi thi công ta cần xác định cụ thể được tâm của giếng, tr ục th ằng
và mặt cắt của giếng.
Phương pháp xác định tậm phụ thuộc vào độ chính xác của yêu cầu.
±

Thông thường, tâm giếng được xác định với độ chính xác 5cm. Để xác định
tâm giếng cần có hai điển cơ bản, có điểm thứ 3 đẻ kiểm tra.
Sau khi xác định được tâm giếng ta xác định trục của giếng. Mỗi m ột
chục của giếng thường được đánh dấu (mốc) từ hai hoặc đa điểm ra h ẳn phía
ngoài xa mà không sợ bị sê dịch trong quá trình thi công. Các đi ểm cách nhau
trong khoảng từ 15-25m, điểm gần tâm giếng thì khoảng cách c ủa nó không
được quá 8-10m, điểm cuối không được vượt quá khỏi vùng xây d ựng.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

7

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

2.1.2 Công tác thăm dò thủy văn:
Công tác thăm dò thủy văn rất quan trọng trong quá trình cây d ựng
giếng bởi vì nó quyết định sử dụng phương pháp thì công giếng nào là h ợp lý.
Công tác thủy văn cần xác định các điểm cụ thể sau:
-

Xác định chiều sâu lớp đất đá chứa nước.
Xác định chiều dày lớp đất đá ngậm nước.
Xác định chiều cao cột nước
Xác định đặc điểm của nước ngâm
Xác định hệ số thẩm thấu từng lớp có nước
Xác định khả năng dòng nước chảy vào giếng.
Tính chất hóa học của nước.
Muốn xác định cần khoan một vòng các lỗ khoan xung quanh gi ếng cách
÷

÷

khoan có đường kính 50 70mm và cách nhau từ 50 60m.
2.1.3 mặt bằng thi công và công tác làm đất:
Trước khi tiến hành thì công giếng trên bề mặt của giếng ph ải làm các
việc sau:
+ San gạt mặt bằng thì công, công tác này có th ể th ực hiện trong quá
trình thì công, song phải có kế hoạch cụ thể.

+ Xây dựng hàng rào và chiếu sáng khu xây dựng.
+ Cung tấp nước sinh hoạt, nước công nghiệp và n ước ch ữa cháy, ngu ồn
nước có thể lầy từ nguồn cấp nước của khi vực hoặc nguồn n ước t ự b ơm.
+ Hệ thống điện thoại
+ Xây dựn nhà tạm thời để phục vụ cho công việc thì công và xây các
chân giữ tháp.
+ Chuẩn bị lắp đặt cá nhà máy móc và thiết bị khác có liên quan tới thì
công giếng.
2.2 Mô tả công nghệ xây dựng đoạn giếng kỹ thuật

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

8

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Đoạn giếng kỹ thuật được xem như tổ hợp của 1 đoạn giếng đứng nối trực
tiếp với cổ giếng và 1 đoạn thuộc cổ giếng nhằm đảm bảo cho quá trình xây
dựng giếng đứng có thể bắt đầu tiến hành theo công nghệ thi công cụ thể.
Chiều dài đoạn giếng kỹ thuật thường được chọn 30-40m trong sơ đồ công
nghệ phối hợp thi công giếng đứng. Trong sơ đồ công nghệ song song sử dụng
khiêng đào- vỏ kim loại bảo vệ để thi công giếng đứng, chiều dài đoạn giếng kỹ
thuật lấy 50-60m. Người ta dùng chính thiết bị thi công cổ giếng để thi công
luôn đoạn giếng kỹ thuật.
2.3 Tính thời gian của giai đoạn chuẩn bị xây dựng giếng:

Thời gian của giai đoạn chuẩn bị cây dựng giếng đứng phụ thuộc vào
các yếu tố sau đây




Công suất khai thác của tổ hợp công trình ngầm
Số lượng và độ sâu của giếng được xây dựng
Đặc điểm địa hình và mức độ phát triển kinh tế văn hóa- xã hội khu

vực xây dựng
 Khoảng cách từ mặt bằng xây dựng giếng đứng đến mạng lưới
giao thông quốc gia.
 Các nguồn cung cấp nước và năng lượng.
Một trong những hướng có thể nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho công
tác thuộc giai đoạn chuẩn bị xây dựng giếng là việc sử dụng tối đa nhà và các
công trình cố định trong quá trình xây dựng.

CHƯƠNG III
LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG GIẾNG ĐỨNG

3.1 Mô tả các sơ đồ công nghệ khả thi xây dựng giếng đứng.
Sơ đồ công nghệ là sự phối hợp giữa các yếu tốt kỹ thuật, trang thi ết b ị
của cá nhóm công tác trên nhằm tiến hành thi công xây d ựng giếng một cách
hiệu quá. Sau đây là ba sơ đồ công nghệ khả thi trong xây d ựng gi ếng đ ứng là :
3.1.1 Sơ đồ thi công nối tiếp
ĐỒ ÁN MÔN HỌC

9

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Sơ đồ thì công nối tiếp là sơ đồ mà công đào phá đất, đào và ch ống t ạm
thời vào gương giếng với thì công vỏ chống cố định được hoàn thành n ối tiếp
nhau trong từng khâu. Theo sơ đồ này người ta đào đât đá, đá ch ống t ạm th ời ở
gương giếng theo chiều từ trên xuống dưới cho hết chiều cao một khâu và đào
qua một giai đoạn giếng (khoảng một tiếng độ) hoặc đào thêm một đoạn 45m thì dừng lại mà không xúc bốc đất đá.
Sau đó đào vành đế đỡ, lắp dựng cốp pha đổ bê tông vành đ ế. Tiếp t ục
đổ vỏ chống cố định theo chiều từ dưới lên trên cho tới vành đế đỡ bên trên,
và tiếp đục quay lại thi công khâu tiếp theo.
Để hạn chế một phần các nhược điểm trên này người ta th ường sử dụng
neo bê tông phun làm vỏ chống tạm thời khi đào giếng theo s ơ đồ n ối tiếp.
Sơ đồ này ít được áp dụng thường chỉ sử dụng đào cổ giếng, đào các
giếng quá các lớp đất đá mềm yếu, không ổn định ngậm nước có s ử d ụng
phương pháp đặc biệt, đào các giếng có chiều sâu đến 100m, ch ủ y ếu là trong
giao thông ngầm của thành phố.
3.1.2 Sơ đồ thi công song song:
Sơ đồ này giếng cũng được chia thành từng khâu, công tác đào phá đất đá và
chống tạm được tiến hành ở 2 khâu liền kề. Khi đào theo sơ đồ này để đảm bảo
cho công tác đào chống giếng 1 cách nhịp nhàng và đều đặn, tiến độ chống cố
định ở khâu trên phải bằng tiến độ đào chống tạm ở khâu dưới.
Sơ đồ đào giếng song song với vỏ chống tạm thời.
Theo sơ đồ này công tác đào chống tạm thời (gỗ, khung thép hoặc neo kết
hợp với bê tông phun)tiến hành theo chiều từ trên xuống dưới, chống cố định
bằng bê tông, bê tông cốt thép liền khối sử dụng các ván di động và tiến hành

theo chiều từ dưới lên trê.
Sơ đồ đào giếng song song với vỏ chống tạm thời thường sử dụng để đào
giếng có chiều sâu tối thiểu 250m, đường kính tối thiểu là 4,5m. Tốc độ đào
giếng có thể đạt tới 200m/tháng. Hiện nay trên thế giới chỉ có (5-8)% số giếng
trên thế giới sử dụng công nghệ này.
Đào giếng song song với vỏ bảo hiểm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

10

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Theo sơ đồ này thí việc đào đất đá và chống cố định đ ược tiến hành
đồng thời theo chiều từ trên xuống, nhưng phải dùng vỏ bảo hiểm ( vỏ bảo
hiểm ở đây đóng vai trò là vỏ chống tạm cho đoạn giếng gần gương.
Vỏ bảo hiểm thường có đường kính nhỏ hơn đường kính đào c ủa gi ếng
từ 0,2-0,6m, chiều cao từ 15-25m, và được treo bằng các dây cáp dòng t ừ trên
mặt đất hay từ sàn treo xuống. Chiều cao của vỏ bảo hiểm đ ược l ựa chon ph ụ
thuộc vào chiếu cao của khâu giếng khi đào.
3.1.3 Sơ đồ thì công phối hợp nối tiếp
Với sơ đồ này công tác đào bốc đất đá và xây d ựng vỏ ch ống c ố đ ịnh
được hoàn thành nối tiếp hoặc phối hợp từng phần với nhau trong 1 ti ến đ ộ
đào với chiều cao từ 3-5m. Ở đây khi đào giếng không sử d ụng k ết c ấu ch ống
tạm thời, còn vỏ chống cố định được đổ ngay mỗi chu kỳ nh ờ sử d ụng cốp pha

di động.
3.2 Lựa chọn sơ đồ công nghệ xây dựng giếng đứng
Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công giếng đứng được tiến hành trên cơ sở
so sánh các phương án kỹ thuật khác nhau theo các đại lượng chi phí thời gian
và các thiết bị để xây dựng giếng đứng.
Đối với mỗi sơ đồ sẽ có các công thức tính toán thời gian trực tiếp thi công giếng
đứng khác nhau. Vì ta chưa có số liệu cụ thể nên chưa thể tính được.
Trên thực tế giếng được xây dựng bằng sơ đồ công nghệ phối hợp với 1 tổ hợp cơ
giới hóa các quá trình công nghệ xây dựng chính. Tuy nhiên tại những độ sâu
lớn của giếng đứng (800-1500m) và trong môi trường đất đá tương đối bền
vững nên sử dụng sơ đồ công nghệ song song với khiên đào- vỏ bảo vệ
Sơ đồ công nghệ nối tiếp sử dụng để xây dựng các giếng đứng có chiều sâu không
lớn (100m).
3.3 Mô tả bản chất sơ đồ công nghệ xây dựng giếng đứng đã ch ọn
Bản chất của sơ đồ đào giếng phối hợp nối tiếp:
-

Sơ đồ này công tác đào bốc đất đá và xây dựng vỏ chống cố định được

hoàn thành nối tiếp hoặc phối hợp từng phần với nhau trong 1 tiến độ đào
2,35m

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

11

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

-

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Khi đào giếng không sử dụng kết cấu chống tạm thời, còn vỏ chống cố định

được đổ ngay trong mỗi chu kỳ nhờ sử dụng cốp pha di động.
- Trong thực tế khi sử dụng sơ đồ phối hợp nối tiếp, sau khi nổ mìn người ta
chỉ xúc bốc khoảng (60-70%) lượng đá nổ ra ở gương, sau đó san gạt mặt nên
gương để hạ cốp pha di động tiến hành xây dựng vỏ chống cố định bằng bê tông
cốt thép có sử dụng chất phụ gia động cứng nhanh.
- Phần đất đá còn lại sẽ được xúc bốc ngay sau khi thi công phần vỏ chống
cố định của 1 tiến độ.Phần đất đá này để lại làm nhiệm vụ là lớp đệm cho cốp
pha di động, tạo khoảng cách giãn cách giữa gương đào giếng với vỏ chống cố
định tránh nứt nẻ vỏ chống khi nổ mìn. đồng thời xúc bốc lượng đất đá còn lại
này cũng đủ để bê tông của vỏ chống cố định có đủ thời gian rắn chắc

CHƯƠNG IV
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TÁC KHOAN NỔ MÌN
THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG

4.1 Một số vấn đề thiết kế tổng quan.
Công tác khoan nổ mìn được tiến hành khi công tác khoan doa mở rộng đã
hoàn thành. Căn cứ vào điều kiện địa chất và tiết diện đào của giếng điều áp, chọn
phương án thi công giếng điều áp theo sơ đồ nối tiếp toàn phần, công tác đào và gia
cố tạm theo hướng từ trên xuống, phương pháp này có ưu điểm:
+ Tốc độ đào giếng nhanh.
+ Công tác phá đá bằng khoan nổ mìn đạt hiệu quả.
+ Công tác xúc bốc và vận chuyển đất đá đơn giản.

+ Công tác thoát nước và thong gió đơn giản.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

12

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

4.2 Lựa chọn thuốc nổ.
Là lựa ch ọn loại thuốc n ổ P113 đ ường kính 32mm, do công ty hóa
chất mỏ Việt Nam sản xuất với thông số kỹ thuật như sau:
STT

Thông số kỹ thuật

Trị số

1

Sức công nổ P, cm3

2

Đường kính thỏi thuốc, mm

32

3

Chiều dài thỏi thuốc, mm

220

4

Trọng lượng một gói thuốc, kg

0,2

5

Tỷ trọng thuốc nổ, g/cm3

1,1-1,25

6

Độ nhạy va đập

Không

7

Khả năng chịu nước

Tốt

8

Thời gian bảo quản

6 tháng

320 ÷ 330

4.3 Lựa chọn phương tiện nổ:
Phương thức nổ: sử dụng kíp điện vi sau để gây n ổ
Là loại kíp, kể từ khi có dòng điện chạy qua, kíp sẽ nổ sau th ời gian tính
0

/ 00

bằng phần ngàn giây (
giây hoặc ms). Thời gian chậm nổ là do phía trước
thuốc nổ nhóm 1 có chất cháy chậm visai. Tùy thuộc vào l ượng ch ất cháy
chậm nổ vi sai dài hay ngắn. Số kipd điện vi sai l ấy theo th ời gian ch ậm n ổ khi
có dòng điện chạy qua, thường là số 0:0ms, số 1: 25ms, số 2: 50ms, s ố 3:75ms,
số 4: 100ms, số 5: 150ms, số 6: 200ms, số 7: 250ms. S ố vi sai đ ược ghi trên
tem gắn vào dây kíp, ghi ở vỏ hộp kíp và được dập số chìm ở đáy kíp.
Kíp điện vì sai được sử dụng rộng rãi ở mọi lĩnh vực nổ mìn khi s ử d ụng
phương pháp điều khiển nổ vi sai hoặc sử dụng hỗn h ợp v ới các ph ương ti ện
nổ khác.
Bảng 4-3a: Thông số cơ bản của kíp đi ện vi sai (đ ược s ử d ụng ở Vi ệt Nam)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

13

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

STT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Nước sản xuất
Thông số

Nga

Ấn Độ

Fe mạ Cu

Nhôm

8

8

1

Vật liệu làm vỏ

2

Cường độ nổ

3

Đường kính ngoài, mm

7,2

7,2

4

Đường kính trong, mm

6,3

6,4

5

Chiều dài kíp, m m

72

60

6

Chiều dài dây dẫn, m

2

4

7

Điện trở toàn phần,

1,8 - 3

1,8 – 2,3

8

Dòng điện an toàn, A

0,18

0,18

9

Dòng điện đảm bảo nổ, A

1,2

1,2

Ω

10 Số vi sai

Từ 1 ÷ 13

11 Thời gian vi sai

25/50/75/100/125/150/200/250/
325

Bảng 4-3b. Thông số cơ bản của các kíp điện vi sai an toàn ( ở Việt Nam)
Nước sản
STT

xuất

Trung

Ấn

Anh

Quốc

Độ

Đồng

Đồng

Đồng

Thông số
1

Vật liệu làm vỏ

2

Cường độ nổ

8

8

8

3

Đường kính ngoài, mm

7,2

7,2

7,2

4

Chiều dài kíp, mm

60

60

60

5

Chiều dài dây dẫn, m

3,6

2

2

6

Điện trở toàn phần, Ω

2 ÷ 3(3-5)

3÷6

3÷6

7

Dòng điện an toàn, A

0,18

0,18

0,18

8

Dòng điện đảm bảo nổ, A

1,2

1,2

1,2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

14

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

9

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Số vi sai

1÷5

1÷5

1÷5

=> Ta chọn kíp điện vi sai an toàn KVD -8Đ do Bộ Quốc Phòng, vì nó có
thể phân đợt nổ các lỗ mìn trên gương nhằm tăng hiệu quả công tác khoan n ổ
mìn và giảm chấn động đến các khối đá xung quanh giếng.
4.4 Tính chiều sâu lỗ khoan trung bình:
Chiều sâu lỗ khoan được xác định theo công thức:
1 2
l =  ÷ ÷.Dg
2 3

Tuy nhiên ta thương chọn chiều sâu lỗ khoan mà khi nổ ra thì tiến độ nổ
bằng một số nguyên lần bước chống để đảm bảo cho các chu kỳ có khội
lượng công việc là như nhau:

l - dựa vào bước chống: l =

lbc
η

(f<4)

Trong đó:
Lbc – chiều dài bước chống 2 m
η

= 0,85 – 0,9 nên ta chọn

=>

l=

lbc
η

=

2
0,85

η

= 0,85

= 2,5 m

4.5 Tính chi phí thuốc nổ và lượng thuốc nổ trong m ột lỗ mìn
Lượng thuốc nổ trong một lỗ mìn:
Lượng thuốc nổ cho một nỗ mìn được tính theo công th ức:
q = q1.fc.vc.e.kđ

(kg/m3)

trong đó:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

15

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

q1

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

- chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn, với đất đá có hệ số kiên cố

f= 2 => q1= 0,4
fc – hệ số cấu trúc của đá trong gương lò, fc = 1,4
vc – hệ số ảnh hưởng của mức độ nén ép đất đá, ph ụ thuộc
vào số mặt tự do. Khi gương có 2 mặt thoáng tự do thì v = 1,2 – 1,5. V ậy
khi đó chọn v = 1,4

kđ – hệ số ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc k đ=
π.

Với Sg được xác định như sau: Sg =

d g2

−π

4

d d2 π
= (122 − 2, 42 )
4 4

32 32
=
=1
d t 32

= 108,5(m2)

e- hệ xét tới sức công nổ:
e=

380 380
=
= 1,19
P
320

Với p = 320 sức công phá của thuốc n ổ P113
Thay vào công thức:
q = q 1.fc.vc.e.kđ = 0,4.1,4.1,4.1,19.1= 0,93

(kg/m 3)

Cách tính chi phí thuốc nổ:
Chi phí thuốc nổ: là lượng thuốc nổ tiêu hao để nổ đ ồng th ời th ể tích đ ất
đá trên gương trong một chu kỳ đào giếng, Q (kg)
Q = q.S g L

; (kg)

Trong đó:
L – chiều sâu lỗ mìn trung bình khi đào giếng; (m)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

16

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

Sg

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

-- diện tích đào của gương giếng;

m2

q – lượng thuốc nổ đơn vị
Q = q.Sg.l = 0,93.108,5.2,5 = 252,26 (kg)

4.6 Thiết kế kết cấu lượng thuốc nổ trong nỗ khoan

4.7 Tính số lượng lỗ khoan trên gương
Theo giáo sư Pocrovski.MN ta có công thức sau khi biết được trọng
lượng đường kính và chiều dài thỏi thuốc:
N = = 221,99 lỗ,

ta chọn 222 lỗ

Trong đó:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

17

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

q- lượng thuốc nổ đơn vị, q = 0,93 kg/m 3
Sg – diện tích gương đào giếng Sg= 108,5(m2)
a – hệ số nạp mìn; a= 0, 5 (f=2, có RMR = 41, đường kính thỏi thuốc
d= 32mm lên ta chọn a= 0,5 theo bảng 4.7)
lth – chiều dài thỏi thuốc; lth= 0,22m.
mth – trọng lượng của thỏi thuốc, mth= 0,2kg.
Bảng 4.7. Hệ số nạp thuốc a tại các mỏ không nguy hiểm về khí nổ và bụi nổ.
T

T
1
2

Đường kính
bao thuốc nổ,
mm
28 – 40
45

Giá trị hệ số nạp thuốc “a” khi giá trị của hệ số
kiên cố thay đổi
<3
3 – 10
10 – 20
0,3 – 0,45
0,5 – 0,6
0,5 – 0,7
0,35 – 0,45
0,45 – 0,5

.

4.8 Chọn đường kính lỗ khoan:
- Đường kính lỗ khoan phải lớn hơn đường kính thỏi thuốc khoảng 3÷5 mm tại gương
đào là đá.
- Tại giếng cần thi công sử dụng thuốc nổ P113 có đường kính thỏi thuốc d=32mm
nên đường kính lỗ khoan là: dk= d + 5mm = 37mm.

4.9 Thiết kế sơ đồ bố trí các lỗ mìn trên gương và hộ chiếu khoan

nổ mìn.
Sơ đồ bố trí các lỗ mìn trên gương:
Đường kính các vong lỗ mìn và số lượng các lỗ mìn trong vòng
+ Giếng có mặt cắt ngang hình tròn các lỗ mìn được bố trí trên các vòng
tròn đồng tâm với giếng theo thứ tự tủ tâm giếng ra: vòng lỗ tạo rạch, các
vòng lỗ phá, vòng lỗ biên (do tại tâm giếng có khoang dẫn h ước đào trước v ới
đường kính 2,4m nên đã tạo mặt thoáng, không cần vồng l ỗ tạo r ạch n ữa)
+ Khi dt= 32 mm các vòng lỗ tròn theo kinh nghiệm chọn 3 vòng
+ Đường kính mỗi vòng là:
• Vòng 1: không có vòng đột phá
• Vòng 2: 0,43.Dg = 0,43.12 = 5,16 m
• Vòng 3: 0,6. Dg = 0,6.12 = 7,2
m
ĐỒ ÁN MÔN HỌC

18

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

•
•

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Vòng 4: 0,76. Dg = 0,76.12 = 9,12 m
Vòng 5: 0,93.Dg = 0,93 .12 = 11,16 m

+ Giá trị tỉ lệ giữ các lỗ mìn tính cho từng vòng lỗ mìn được tính theo t ỷ
lệ 1:2:3:4:5
Số lượng lỗ mìn trong một vòng sẽ là:
-

Ta bỏ nỗ mìn đột phá số lượng nỗ mìn có trong vòng phá th ứ nh ất (N v1)
kể từ tâm ra vì tại tâm giếng có khoang dẫn hướng đào tr ước v ới đ ường
kính 2,4m . Ta tính tiếp các vòng tiếp theo:

Vòng phá 2: Nv2 =

Vòng phá 3: Nv3 =

Vòng phá 4: Nv4 =

Vòng biên 5: Nb5 =

222
2+3+ 4 +5
222
2+3+ 4 +5
222
2+3+ 4 +5

. 2 = 33,71 => chọn 32

lỗ

. 3 = 47,57 => chọn 48

lỗ

. 4 = 63,42 => chọn 63

lỗ

222
2+3+ 4 +5

.5 = 79,28 => chọn 79

lỗ

Chi phí thuốc nổ cho một tiến độ và lượng thuốc nổ trong từng lỗ mìn
trên lý thuyết:
Lượng thuốc nạp trung bình cho một lỗ khoan:
qtb =

Q 252, 26
=
= 1, 2
N
222

(kg)

Ta có lượng thuốc nạp trong mỗi lỗ khoan:
+ Nhóm phá : qp=qtb= 1,2 (kg)
+ Nhóm biên: qb= 0,9.qtb= 0,9.1,2 = 1 (kg)
Số lượng thỏi thuốc nạp trong mỗi loại lỗ khoan ( khi trọng l ượng

của thuốc G=0,2 kg)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

19

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

qp

+ Nhóm phá: np=

+nhóm biên: nb=

G

=

1, 2
0, 2

qb
1
=
G 0, 2

= 6

= 5

(thỏi)

(thỏi)

Chi phí thuốc nổ cho một tiến độ và lượng thuốc nổ trong t ừng l ỗ
mìn trên thực tế:
Ta có lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan phá, lỗ khoang biên trên th ực
tế:
qp= np . mth = 6 . 0,2 = 1,2

kg

qb= nn . mth = 5. 0,2 = 1

kg

ta có chi phí thuốc nổ cho một tiến độ nổ trên th ực tế là:
Qtt = q p .( N v 2 + N v 3 + N v 4 ) + qtb .N v 5 = 1, 2.(32 + 48 + 63) + 1.79 =

250,6 (kg)

Do Qtt < Q cho nên là chọn mỗi một lỗ mòn đột phá tăng lên m ột th ỏi
+ Nhóm phá: np= 6+1 = 7

(thỏi)

+nhóm biên: nb= 5+1 = 6

(thỏi)

Chi phí thuốc nổ cho một tiến độ và lượng thuốc nổ trong t ừng l ỗ
mìn trên thực tế:
Ta có lượng thuốc nổ cho một lỗ khoan phá, lỗ khoang biên trên th ực
tế:



qp= np . mth = 7 . 0,2 = 1,4

kg

qb= nn . mth = 6 . 0,2 = 1,2

kg

Ta có chi phí thuốc nổ cho một tiến độ nổ trên thực tế là:
Qtt = q p .( N v 2 + N v 3 + N v 4 ) + qtb .N v 5 = 1, 4.(32 + 48 + 63) + 1, 2.79 =

295 (kg)

Vậy Qtt > Q nên thỏa mãn được điều kiện nạp được thuốc.
Giá trị hệ số nạp mìn thực tế trong từng lỗ mìn:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

20

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Ta có thỏi thuố P113 có

φ 32

, lth= 0,22 m, mth= 0,2 kg

Hệ số nạp mìn thực tế trong lỗ mìn phá:

ap =

7.0, 22
2,5

= 0,616

Hệ số nạp mìn thực tế trong lỗ mìn biên:

ap=

6.0, 22
2,5

= 0,528

Bảng 4.9a: Bảng lý lịch các lỗ mìn.
S

Nhóm

Số

Chiều Góc nghiêng của

T

Lỗ

Hiệu

Dài

T

Mìn

Lỗ

Lỗ

Hướng

mìn

Mìn

Tâm

Lỗ mìn (độ)

Chiều

Lượng

Trình

sâu

Thuốc

Tự

Hương Lỗ
Biên

Mìn

(m)
1

4

Nổ

Một lỗ
Mìn (kg)

1 ÷ 32

2,5

90

-

2,5

1,4

2

33÷80

2,5

90

-

2,5

1,4

3

Nhóm
Phá

3

Kíp

Nhóm
Phá

2

Nạp Trong Nổ

Loại

Nhóm
phá

KVD
-8Đ

81÷143

2,5

90

-

2,5

1,4

4

-

85

2,5

1,2

5

Nhóm
biên

144÷222 2,51

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

21

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Hộ chiếu khoan nổ mìn:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

22

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Bảng 4.9b: Sơ đồ bố trí lỗ mìn
Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
ĐỒ ÁN MÔN HỌC

23

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

- Tiến độ đi gương sau một chu kỳ:
lck = l .

η

= 2,5 . 0,85 = 2,125 (m)

l – chiều sâu trung bình của lỗ khoan
η

- hệ số sử dụng lỗ mìn 0,85

- Khối lượng đất đá nguyên khối đào ra sau một chu kì:
Vck = Sg . lck .

µ

= 108,5 . 2,125 . 1,04 = 239,78 (m 3)

Sg – Diện tích đầu của gương giếng là 108,5 (m)
µ

- hệ số thừa tiết diện bằng 1,04

Bảng 4.9c: Bảng tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thu ật khoan n ổ mìn:
STT

3

Chỉ tiêu
Hạng mỏ:
- Về khí
- V ề b ụi
Diện tích mặt cắt ngang của giếng
- Diện tích mặt cắt ngang bên trong
khung chống (St)
- Diện tích mặt cắt ngang đào thực tế
(Sđtt)
- Diện tích mặt cắt ngang đào theo
thiết kế (Sg)
Hệ số kiên cố của đất đá (f)

4

Máy khoan

5
6
7
8
9
10
11
12

Mũi khoan
Choòng khoan
Số lỗ mìn trong một chu kỳ (N)
Chiều sâu lỗ mìn (llk)

Hệ số sử dụng lỗ mìn (Ƞ)
Tiến độ chu kỳ (l0)
Lượng thuốc nổ cho 1 chu kỳ
Lượng kíp mìn cho một chu kỳ
Trong đó: kíp tức thời

1

2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(BYKC-2M)

24

Đơn vị

Số lượng

m2

94,985

m2
m2

108,5

-

2

Máy

02

Lỗ
m
m
Kg

222
2,5
0,85
2,125
295

kíp

-

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT

13

KHOA XÂY DỰNG---BỘ MÔN XDCT NGẦM

Kíp vi sai
Khối lượng đất đá rời do nổ mìn trong
1 chu kỳ

kíp

222

m3

239,78

4.10 chọn thiết bị khoan lỗ khoan
Để đào phần thân giếng ta sử dụng phương pháp khoan nổ mìn. Lên ta
cần thiết bị khoan để khoan tại gương giếng ta sử dụng loại thi ết b ị khoan
BYKC-2M. Mũi khoan dùng loại có đầu mũi là h ợp kim c ương. Choong khoan là
loại dào 900÷1200 mm
Các thông số kỹ thuật của máy khoan BYKC-2M đ ược th ể hi ện qua b ảng
4.10
Bảng 4.10: bảng các thông số kỹ thuật của máy khoan BYKC-2M
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10

Tên chỉ tiêu
Số lượng máy khoan
Chiều sâu lỗ mìn lớn nhất
Hành trình đẩy đầu khoan lớn nhất mm
Lực đẩy, kN
Tiêu hao khí nén
Góc nghiêng cho phép của máy khoan, độ
Khoảng cách giữa các lỗ mìn mm
Kích thước của thiết bị trạng thái di chuyển
Cao m
Đường kính vòng tựa (m)
Trọng lượng thiết bị, T
Đường kính trong của giếng, m

BYKC-2M
2
2,4
2700
10,8
33
20
600 ÷ 800
5,86
1,4
7,2
4,5 ÷ 8

4.11 Mô tả các công tác chính trong công ngh ệ khoan n ổ mìn thi
công giếng đứng (phương pháp khoang nổ mìn định vị và khoang các l ỗ
khoag trên gương, nạp và nổ mìn...)
Các công tác chính trong một chu kỳ thi công giếng bằng ph ương pháp
khoan nổ mìn bao gồm:
+ Đưa người lên xuống
+ Củng cố, bơm nước
ĐỒ ÁN MÔN HỌC

25

NGUYÊN VĂN ĐẠT – MSSV:1221070034