Giáo trình Thi công giếng đứng: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của giáo trình "Thi công giếng đứng" tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: các công tác phụ khi đào giếng đứng; công tác cung cấp khí nén; tính toán lập biểu đồ tổ chức chu kỳ và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thi công giếng đứng; đào giếng đứng bằng phương pháp khoan; đào sâu thêm giếng;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thi công giếng đứng: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

CHƯƠNG 4 CÁC CÔNG TÁC PHỤ KHI ĐÀO GIẾNG ĐỨNG 4.1. Thông gió khi đào giếng 4.1.1.Đặc điểm thông gió giếng đứng Thông gió khi đào giếng có nhiệm vụ hoà loãng bụi và các khí độc (sinh ra trong quá trình nổ mìn, các khí độc thoát ra từ vỉa trong quá trình thi công) xuống dưới nồng độ quy định và đưa ra khỏi giếng, cung cấp khí sạch bảo đảm hàm lượng không khí ở gương giếng theo đúng quy phạm (hàm lượng O2 20%; CO2  0,5% CO  0,01% theo thể tích, nhiệt độ không quá 260C, độ ẩm tương đối không lớn hơn 90%) Về mặt thông gió, giếng đang đào là một đường lò cụt và khác các đường lò khác ở chỗ: - Giếng đào theo phương thẳng đứng, quá trình đào thay đổi về cao độ nên trong giếng có sự chuyển động tự nhiên của không khí dưới tác dụng của trọng lực. Ngay cả khi không có quạt người ta cũng quan sát thấy ở thành giếng có dòng không khí đi xuống với tốc độ khoảng 0,20,3m/s, còn ở giữa giếng có dòng không khí đi lên với tốc độ 0,2 1m/s. - Lượng nước chảy vào giếng có tác dụng trung hoà hàng loạt khí độc (NO2, CO. ..) tạo thành sau khi nổ mìn. 4.1.2.Các sơ đồ thông gió giếng đứng Thông gió cho giếng khi đào vẫn mang đặc điểm thông gió cục bộ cho gương lò độc đạo. Lúc này, người ta có thể sử dụng một trong ba sơ đồ thông gió sau: + Thông gió đẩy (hình 4.1.a) + Thông gió hút + Thông gió hỗn hợp (hình 4.1.b) Trong ba sơ đồ này thì sơ đồ thông gió đẩy được sử dụng rộng rãi nhất vì đơn giản, hiệu quả thông gió nhanh, chiều khuyếch tán của gió bẩn cùng với chiều khuyếch tán của khí độc. Nhược điểm là tăng sức cản khí động học khi không khí chuyển động trong đường ống, trong các giếng sâu thì chiều dài và khối lượng của đường ống rất lớn(có thể đạt 40 60T hoặc hơn nữa).
a) b) Hình 4.1: Các sơ đồ thông gió khi thi công giếng đứng a,Sơ đồ thông gió đẩy b, Sơ đồ thông gió hỗn hợp 4.1.3. Thiết bị thông gió a.Máy quạt Khi đào giếng cũng như đào các đường lò khác, có hai chế độ thông gió: - Chế độ thông gió thứ nhất: thông gió tích cực sau khi nổ mìn, khoảng 30 phút (sau đó làm việc tiếp 2h). - Chế độ thông gió thứ hai: Thông gió thường trực trong suốt thời gian đào giếng. Để thông gió có thể sử dụng quạt chiều trục hoặc quạt ly tâm. Quạt chiều trục có năng suất lớn song hạ áp bị hạn chế. Quạt ly tâm có hạ áp lớn song khi vận hành lại gây tiếng ồn cho nên chỉ dùng để thông gió cho các giếng sâu. Để đảm bảo kinh tế có thể đấu song song hai quạt: một quạt dùng theo chế độ thứ nhất (quạt chính) quạt kia dùng theo chế độ thứ hai (quạt phụ). Giải pháp thông gió thường thấy hiện nay là dùng một quạt với hai chế độ tương ứng với hai tốc độ vận hành. b. Ống thông gió Khi đào giếng có thể dùng ống gió cứng hay ống gió mềm với đường kính 3001200 mm (thường dùng 300  800mm). Ống gió cứng làm bằng tôn gồm các đoạn dài 2 4m và nối với nhau bằng bu lông mặt bích và vòng đệm bằng cao su. Ống gió cứng được neo giữ vào thành giếng hoặc vào xà ngang. Ưu điểm của ống gió cứng là chắc chắn, độ bền cơ học cao, ít gây tổn thất gió. Nhược điểm là: - Khối lượng lớn;
- Dễ bị ăn mòn khi nước có tính axít ; - Tháo lắp và sửa chữa phức tạp. Hơn nữa khi sử dụng ống gió cứng thì việc nối dài ống gió phải thực hiện ở gương giếng. Ống gió mềm làm bằng vải bạt tráng cao su hoặc bằng vải sợi tổng hợp, gồm các đoạn dài 5m và 10 m, nối với nhau bằng ống nối kim loại và bu lông vòng. Ống nối có chiều dài 0,4m và đường kính bằng đường kính của ống gió. Ống gió mềm được treo trên hai dây cáp thả từ trên mặt đất xuống, đôi khi cũng được neo giữ vào vỏ chống giếng. Ưu điểm của ống gió mềm: - Khối lượng nhỏ, số lượng mối nối ít - Ít bị ăn mòn. Tuy nhiên cần chú ý, ống gió mềm có độ bền cơ học nhỏ nên dễ bị thủng, rách gây tổn thất gió. Khi sử dụng ống gió mềm, công tác nối dài ống gió có thể thực hiện ngay ở trên miệng giếng. b, c, a, Hình 4.2: Chi tiết treo và nối ống gió a - ống gió treo bằng dây cáp b - ống gió treo vào vỏ chống cố định c- chi tiết nối ống gió mềm Đường kính của ống gió chọn tuỳ thuộc vào chiều sâu và đường kính của giếng đứng, có thể chọn đường kính ống gió theo kinh nghiệm như bảng 4.1[2] Bảng 4.1: Chọn đường kính của ống gió theo kích thước của giếng đứng[2] Chiều sâu giếng đứng (m) Đường kính trong giếng đứng Đường kính ống gió (m) (m)
 350  6,0 500 400  650 6,5  7,0 700 700  1000 7,5  8,0 900 > 1000 7,5  8,0 1000  1200 Theo nguyên tắc an toàn miệng ống gió phải cách gương giếng một khoảng (l) không quá 15 m và xác định như sau: l = k. S d  15 m (4.1) Trong đó : k - Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ thông gió, theo kinh nghiệm khi áp dụng sơ đồ thông gió đẩy k = 6; khi áp dụng sơ đồ thông gió hút k = 3. Sg - Diện tích mặt cắt ngang khi đào của giếng (m2) 4.1.4.Tính chọn quạt Việc tính toán chọn quạt bao gồm: - Chọn sơ đồ thông gió; - Xác định lượng không khí cần thiết đưa vào gương; - Lựa chọn loại và đường kính ống gió; - Xác định hạ áp và năng suất cần thiết của quạt; - Chọn quạt. a. Lượng không khí cần thiết đưa vào gương để thông gió Lượng không khí cần thiết để đưa vào gương để thông gió có thể xác định theo - Lượng thuốc nổ nổ đồng thời lớn nhất; - Số người làm việc đông nhất tại gương giếng.  Lượng không khí cần thiết thông gió cho giếng đứng sau khi tiến hành công tác khoa nổ mìn có thể xác định theo công thức V.N.Varonhin [9]: 2 7,8 A.S c .H 2 .k 0 Q1  3 ; m3/phút t k u2 Trong đó: Sc- diện tích mặt cắt ngang giếng bên trong vỏ chống (m2). t- thời gian thông gió tích cực sau khi nổ mìn (phút); A- khối lượng thuốc nổ nổ đồng thời lớn nhất ở gương (kg); H- chiều sâu lớn nhất của giếng cần thông gió;m k0 - hệ số tính tới ảnh hưởng của nước làm giảm mức độ tập trung của khí và bụi nổ có thể chọn theo bảng 4.2[2] ku - hệ số tổn thất không khí trong đường ống; Đối với giếng có chiều sâu lớn, khi H > Hgh thì trong các công thức tính toán phải sử dụng giá trị Hgh tính theo công thức dưới đây thay cho giá trị H: 12,5. A.b.k t H gh  ;m S c .k u
Ở đây: b- lượng khí độc sinh ra khi nổ 1kg thuốc nổ, b= 40lít/kg khi nổ trong đá và b= 100lít/kg khi nổ trong than. kt – hệ số dòng chẩy rối, xác định phụ thuộc vào tỉ số L1/dn L1 - khoảng cách từ miệng ống gió tới gương(m); L1 = (1215)m dn - đường kính qui đổi của ống gió(m); dn = 1,5d d- đường kính thực tế của ống gió;m Bảng 4.2: Bảng lựa chọn hệ số k0 Stt Mức độ nước trong giếng Hệ số k 1 Giếng khô với chiều sâu bất kỳ vàgiếng ướt sâu tới 200m 1,0 2 Giếng ướt sâu trên 200m với lượng nước 6m /h 3 0,6 3 Giếng ướt sâu trên 200m với lượng nước 615 m3/h 0,3 4 Giếng ướt sâu trên 200m với lượng nước trên 15 m3/h 0,15 Giá trị của kt có thể lấy theo bảng 4.3. L1/dn 4,8 5,4 6,35 7,72 9,60 12,10 15,80 21,85 30,8 kt 0,3 0,335 0,395 0,460 0,529 0,60 0,672 0,747 0,810 Hệ số tổn thất không khí trong đường ống có thể xác định như sau: Qn ku  Qc Qn – lượng không khí quạt đưa vào đầu ống gió;m3/phút Qc – lượng không khí thoát ra tại cuối ống gió; m3/phút Đối với ống gió kim loại thì 2  d .H c . Rt .k c  ku     3l z  1    Ở đây: Hc – chiều dài tổng cộng của ống gió;m Rt – sức cản khí động học của đường ống, nó có thể xác định theo biểu thức sau đây: 6,5 .H c Rt  d 5  Rk  - hệ số sức cản khí động học của đường ống (N.s2/m4); đối với ống gió kim loại đường kính d= (0,41,2)m thì  = 0,00036 0,00025; lz – chiều dài của một đoạn ống gió;m kc – hệ số nối chặt; kc = 0,003 khi mối nối xấu; kc = 0,0005 khi nối chặt có gioăng cao su; Rk – sức cản khí động học của đường ống khi chuyển vuông góc từ quạt xuống giếng, giá trị của nó phụ thuộc vào đường kính thực tế của ống gió, có thể chọn theo bảng 4.4:
Rk(N.s2/m3) 0,79 0,58 0,3 0,17 0,11 0,07 0,03 d(m) 0,4 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 k0 – hệ số ngậm nước. Khi lưu lượng nước chảy vào giếng qn >1m3/h và chiều sâu giếng H  200m thì chọn k0 = 0,8; Khi Q =(16) m3/h và H200m thì k0 = 0,6; Khi Q =(615) m3/h thì k0 = 0,3; Khi Q>15m3/h thì k0 = 0,15;  Lượng không khí cần thiết thông gió cho gương giếng trong một đơn vị thời gian theo điều kiện số người làm việc lớn nhất trong gương, có thể xác định [9]: Q2 = 6.n.k; m3/phút Trong đó: n- số người làm việc lớn nhất trong gương giếng;người k – hệ số dự trữ; k= 1,151,25;  Lượng không khí cần thiết thông gió cho gương giếng trong một đơn vị thời gian tính theo điều kiện tốc độ gió nhỏ nhất; Q3 = 60.Vmin.Sc; m3/phút Trong đó: Vmin – tốc độ gió nhỏ nhất cho phép chuyển động trong giếng; theo quy phạm khi đào giếng lấy Vmin = 0,15m/s;  Năng suất của quạt gió được xác định trên cơ sở giá trị lớn nhất Qmax trong ba giá trị lưu lượng gió được xác định ở trên có tính đến hệ số tổn thất gió trong đường ống ku; Qquat = Qmax.ku; m3/phút Quạt gió được lựa chọn theo giá trị năng suất tính toán (Qquat) và hạ áp cần thiết của quạt là Hq, giá trị Hq có thể tính theo công thức: 2 Hq = Rt. Qquat ;mmcột nước. Dựa vào các giá trị của Qquat và Hquat, dựa vào các bảng tra hoặc chính xác hơn thì có thể chọn quạt theo đường đặc tính của quạt và đường ống(bảng 4.5)[9] ; Bảng 4.5. Các quạt chiều trục Quạt ly Chỉ tiêu tâm, VS- BM-4M BM-5M BM-6M BM-8M BM-12M 7 Năng suất,m /phút 3 120 190 340 600 1200 402 Hạ áp, Pa 1300 2100 2600 3200 3000 5750 Hệ số hiệu dụng 0,72 0,75 0,76 0,8 0,82 0,8 Công suất độnhg - 5-13 10-24 15-52 4-110 75 cơ,kW Kích thước cơ bản: 740 935 1050 1460 1900 1495 Dài;mm Rộng;mm 350 650 730 880 1350 1200 Cao;mm 560 670 750 100 1500 1430 Trọng lượng,kg 105 250 350 650 2000 1400
4.2. Thoát nước 4.2.1.Đặc điểm của thoát nước giếng đứng Khi xây dựng các giếng mỏ luôn luôn phải tiến hành thoát nước. Lượng nước ngầm chảy vào giếng lớn hay nhỏ phụ thuộc vào điều kiện địa chất thuỷ văn của các lớp đất đá đào qua, hệ số thấm, diện tích mặt cắt ngang giếng, khả năng cách nước của vỏ chống. Nước có thể chảy trực tiếp từ các lớp đất đá chứa nước hoặc là thấm qua thành giếng. Khi đào giếng lượng nước chảy vào giếng là một trong các yếu tố chính ảnh hưởng tới tiến độ thi công, năng suất lao động và chất lượng vỏ chống. Theo các kết quả nghiên cứu, khi lưu lượng nước (612) m3/h thì năng suất lao động giảm 10%; khi lưu lượng nước đến 20m3/h thì năng suất giảm 2530%, cứ tăng lưu lượng nước 1m3/h thì tốc độ đào giếng giảm 1%[9]. Nước thấm qua vỏ chống sẽ rửa lũa xi măng của các đoạn vỏ chống mới đổ làm giảm độ bền và độ cách nước của vỏ chống. Khi lưu lượng nước  8m3/h thì có thể đào giếng bằng các phương pháp thông thường, cũng có thể áp dụng phương pháp thông thường khi lưu lượng nước đạt (2025)m3/h, tuy nhiên lúc này thì năng suất lao đọng và tốc độ đào sẽ rất thấp. Trong trường hợp lưu lượng nước lớn như vậy cần sử dụng các phương pháp đào đặc biệt như đóng băng nhân tạo, bơm ép vữa(ximăng), hạ mực nước ngầm... Khi xây dựng giếng đứng có ba phương pháp thoát nước cơ bản:chuyển nước từ gương giếng lên bằng các thiết bị thoát nước, hứng nước chảy vào trạm bơm rồi bơm chuyển lên mặt đất, hạn chế lượng nước chảy vào giếng bằng cách ép vữa lấp đầy các khe nứt trong các lớp đá chứa nước bằng vữa ximăng, vữa đất sét, bitum, đóng băng nhân tạo... 1.Phương pháp thoát nước trực tiếp Thoát nước trực tiếp khi đào giếng có thể thực hiện bằng thùng tròn hoặc máy bơm. a. Thoát nước bằng thùng tròn Khi sử dụng phương pháp này nước được các máy bơm gương chạy khí nén bơm trực tiếp vào thùng tròn và chuyển lên mặt đất cùng với đất đá. Khi đó nước sẽ lấp đầy khoảng trống giữa các cục đất đá. Trong thời gian khoan và nạp mìn, xây dựng vỏ chống cố định nước sẽ được bơm từ gương vào các thùng tròn không chở đá. Lượng nước có thể đưa lên mặt đất bằng phương pháp này mà không làm giảm năng suất của thiết bị trục chuyển đất đá, có thể xác định theo công thức: Q = n.Vt.k1.k2 (m3/h) (4.7) Trong đó: n - số lần trục trong một giờ. Vt- dung lượng thùng tròn, hoặc dung lượng tổng cộng của thùng tròn được bốc đồng thời tại gương giếng (m3). k1 - hệ số chứa của thùng tròn, thường lấy k1 = 0,750,8 k2- hệ số tính đến thể tích các lỗ rỗng của đất đá rời do nổ mìn.
Đối với đất đá mềm .... k2 = 0,30,4. Đối với đất đá rắn cứng trung bình ...... k2= 0,40,5. Đối với đất đá rất rắn cứng ....... ...... k02= 0,50,6. Hình 4.3 : Sơ đồ bơm nước vào thùng tròn bằng máy bơm gương 1- ống dẫn khí nén 2- Ống thoát khí 3- Máy bơm gương 4- Ống dẫn nước. 5- Đất đá 6- Thùng tròn . Thoát nước bằng thùng tròn là phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất, nhưng chỉ áp dụng được khi lượng nước được đưa lên bằng thùng cùng với đất đá (W) lớn hơn lưu lượng nước chảy vào giếng (q) hay W > qn = 45 m 3/h; b. Thoát nước bằng máy bơm Khi lưu lượng nước ngầm chảy vào giếng lớn, qn > 6  8 m3/h, không thể thoát hết bằng thùng tròn được. Khi ấy, phải thoát nước bằng máy bơm. Có thể áp dụng một trong hai sơ đồ sau: + Sơ đồ thoát nước một bậc + Sơ đồ thoát nước nhiều bậc. - Sơ đồ thoát nước một bậc: Nước được máy bơm bơm trực tiếp từ gương giếng đưa lên mặt đất. Điều kiện để áp dụng sơ đồ thoát nước một bậc là: Hd  H; mcột nước Ở đây: Hđ - chiều cao đẩy lớn nhất của máy bơm; ; mcột nước H- chiều sâu lớn nhất của giếng khi đào;m Ưu điểm của sơ đồ thoát nước một bậc là: - Trang thiết bị đơn giản; - Tốn ít công phục vụ, trong nhiều trường hợp có thể tự động hoá việc thoát nước ở gương - Không tốn chi phí xây dựng bể trung gian và trang bị máy bơm trung gian, Nhược điểm: - Máy bơm gương nhanh hỏng do nước ở gương lẫn nhiều bùn cát, - Chiều cao thoát nước hạn chế, không sử dụng được cho các giếng sâu; Sơ đồ thoát nước này thường sử dụng máy bơm treo. Nếu giếng sâu tới 250 m, thường sử dụng máy bơm điện loại H- 50-12M; H; còn giếng sâu tới 400m, dùng máy bơm điện B-2 (hình 4.4). Đặc tính của các máy bơm do Nga sản xuất sử dụng khi đào giếng có thể tham khảo bảng 4.6:
Bảng 4.6. Công Chi Khối Năng áp lực Kích thước cơ bản,mm Loại máy suất phí khí lượng,kg suất, bơm, bơm cộng nén, m3/h Mpa Dài Rộng Cao cơ,kW m3/s Bơm treo phục vụ đào giếng H 35 1,5 28 - 3100 635 635 1450 H-50- 50 2,5 75 - 800 950 950 2565 12M Bơm gương chạy khí nén H-1M 25 0,4 - 0,1 490 450 300 30 ÁÀẫấÀậ-2 18 0,4 - 0,05 510 472 672 76 èÀậịềấÀ 15 0,04 - 0,015 270 260 275 12,8 Bơm trung gian trục ngang B-3C 50 3,6 100 - 5040 1020 992 2500 4MC 60 3,3 75 - - - - - 4HỉBM- 70 4,0 125 - 2738 1140 928 3095 7x6 ệHC-300 300 1,2 160 - - - - - Máy bơm treo thường có cả ống hút và ống đẩy. Ống hút bằng cao su dài 6,58 m và có đường kính bảo đảm tốc độ của nước không quá 2m/s. Đầu ống hút có hộp hút. Ống đẩy bằng kim loại có đường kính bảo đảm tốc độ nước không quá 3m/s. Máy bơm treo thường dùng ống có đường kính trong 100 mm, còn đối với máy bơm cố định thường dùng ống đẩy đường kính A=79 145mm. Các đoạn ống dài từ 49m, thành ống dày 47mm. Các đoạn ống kim loại nối với nhau bằng bulông mặt bích, giữa các mặt bích có vòng đệm cao su dày 3 5 mm. Máy bơm cùng với ống và cáp điện (cung cấp cho động cơ máy bơm) treo vào dây cáp rồi thả xuống giếng theo tiến gương của giếng, một đầu cáp buộc vào sàn dòng dọc, đầu kia buộc vào tang tời quay chậm. Ống thoát nước cũng thường treo bằng neo vào vỏ giếng cố định. Máy bơm treo cách gương một khoảng không quá chiều cao hút của bơm. - Sơ đồ thoát nước nhiều bậc Khi chiều sâu của giếng vượt quá chiều cao bơm của máy bơm treo thường dùng trong trường hợp thoát nước một bậc, áp dụng sơ đồ thoát nước nhiều bậc theo một trong hai phương án sau: Phương án 1: Dùng máy bơm gương bơm nước từ gương giếng lên độ cao 2560 m sau đó dùng máy bơm treo bơm trực tiếp hay qua vài đoạn bơm truyền lên mặt đất (hình 4.5)
a, b, Hình 4.4.Sơ đồ thoát nước một bậc a. Sơ đồ thoát nước một bậc 1- Ống hút 2- Ống đẩy b. Treo ống nước bằng dây cáp và mối nối giữa hai đoạn ống (bích, bulông và vòng đệm). - Phương án 2: Dùng máy bơm treo bơm hết chiều cao cột nước vào trạm bơm trung gian rồi dùng máy bơm trung gian đặt cố định bơm trực tiếp hay bơm chuyển tiếp qua vài trạm bơm trung gian lên mặt đất. Trong mỗi trạm bơm trung gian phải đặt hai máy bơm (một làm việc và một dự phòng) dung tích của bể trung gian được tính toán đủ để chứa lượng nước chảy vào giếng trong (12)h và thường lấy từ (812)m3. Bể trung gian phải có 2 ngăn. Trạm bơm trung gian bố trí ở cạnh giếng (hình 4.6).
Hình 4.5: Sơ đồ thoát nước bằng máy bơm
a, Hình 4.6: Sơ đồ thoát nước nhiều bậc sử dụng trạm bơm trung gian a-Sơ đồ thoát nước nhiều bậc b, b- Kết cấu trạm bơm trung gian c. Hứng nước Khi đào giếng có hai cách hứng nước: + Hứng nước rỉ qua vỏ giếng cố định. + Đón nước trực tiếp từ đất, đá ngậm nước vào vòng hứng nước. Để hứng nước rỉ qua vỏ giếng cố định sử dụng thiết bị hứng nước có kết cấu như hình 4.7. Thiết bị này gồm có: vòng hứng nước đặt vào vỏ chống, vòng chắn cao 180200mm nhô khỏi thành giếng và ống dẫn nước. Vòng hứng nước đặt dưới tầng ngậm nước. Nước chảy từ một hoặc hai vòng hứng nước vào bể nước của trạm bơm và từ đó dùng máy bơm bơm lên mặt đất.
1 Hình 4.7:Thiết bị đón nước 1- Lỗ khoan đón nước 2 2- Ống đón nước 3 3- Đoạn ống cao su 4 4- Ma tít 5 5- Vòng hứng nước Để đón nước trực tiếp từ các tầng ngậm nước, khoan một lỗ khoan với đường kính  =3040mm qua vỏ giếng vào tầng đất, đá ngậm nước, rồi lắp một ống kim loại  2030mm để đón nước. Đầu ngoài của ống kim loại nối với một đoạn ống cao su để dễ đặt vào vòng hứng nước (hình 4.7). d. Những trường hợp thoát nước đặc biệt khi đào giếng Để đơn giản hoá công tác thoát nước, giảm thiểu trang thiết bị thoát nước, khi đào đồng thời nhiều giếng gần nhau, nối các giếng với nhau bằng các lỗ khoan nghiêng về giếng đặt máy bơm. Giếng đặt máy bơm thường đặt ở cuối chiều dốc của vỉa, các lỗ khoan có đường kính  100mm, độ dốc đủ để nước tự chảy và chống bằng ống kim loại. Nước từ các vòng hứng nước của các giếng chạy theo ống thoát nước trong các lỗ khoan vào bể nước của trạm bơm hoặc vào đáy giếng, từ đó dùng máy bơm lên mặt đất (hình 4.8) Hình 4.8. Sơ đồ thoát nước trong trường hợp đào nhiều giếng đồng thời gần nhau 1,2- Lỗ khoan nghiêng 3- Vòng hứng nước 4- Trạm bơm trung gian 5- Bơm treo 6- Ống đẩy của máy bơm
Khi đào giếng có chiều sâu tới 50 m, nếu lưu lương nước lớn có thể sử dụng phương pháp hạ mực nước ngầm. 4.2.3. Năng suất máy bơm và công suất động cơ a. Năng suất máy bơm Có hai chế độ thoát nước: - Chế độ thoát nước thứ nhất: thoát nước gương giếng sau khi nổ mìn. - Chế độ thoát nước thứ hai: thoát nước bình thường ở gương giếng trong thời gian làm việc. a. Năng suất máy bơm xác định theo điều kiện thoát nước sau khi nổ mìn Khi đào giếng bằng phương pháp khoan nổ mìn, năng suất bơm thực tế phải tính để bơm hết lượng nước chảy vào giếng sau khi nổ mìn (khi nổ mìn bơm không hoạt động) trong một khoảng thời gian ngắn nhất để có thể nhanh chóng đưa giếng tiếp tục vào hoạt động, tức là : + Lưu lượng nước chảy vào trong giếng tính toán trong 1h: q1 = k.qn ; m3 (4.8) Trong đó: k- hệ số dự trữ hay là hệ số dòng chảy không đều, k = 1,3 1,5; qn- lưu lượng nước chảy trung bình vào giếng trong 1h;m3/h + Tổng lượng nước chảy vào giếng trong khoảng thời gian dừng bơm (t1+t2) và thời gian bơm hết nước t3 là : k qn .( t1 + t2 + t3); m3 Trong đó: t1 - thời gian kéo bơm lên khỏi gương giếng để nổ mìn (0,25  0,5);h t2 - thời gian thông gió và thả bơm xuống giếng (0,50,75);h t3 - thời gian để bơm hết lượng nước chảy vào trong giếng trong khoảng thời gian t1 và t2 (thời gian bơm không làm việc) ; t3 = 0,250,5;h + Một phần nước chảy vào giếng được chứa trong các lỗ rỗng của đống đá nổ mìn: q0(m3) q0 = Sg.l..knr.k0 (m3) (4.9) Trong đó:  .Dg 2 Sg- diện tích của gương giếng khi đào(m2) : S g  ;m2 4 Dg - đường kính của giếng khi đào (m). l - chiều sâu lỗ mìn trung bình (m).  - hệ số sử dụng lỗ mìn; knr – hệ số nở rời của đất đá; k0 - hệ số lỗ rỗng của đất đá do nổ mìn(chọn phụ thuộc vào f);  .Dg 2 Thay vào có : q0  .l..k nr .k 0 ; (m3) 4
Nếu gọi P1 là năng suất thực tế của máy bơm, điều kiện để bơm cạn nước tại gương giếng trong thời gian t3 là: k qn .( t1 + t2 + t3) – q0 = P1.t3 (4.10) kqn (t1  t 2  t 3 )  q0 P1  ; m3/h t3  .D g 2 k .q n (t1  t 2  t 3 )  k 0 .l. 0 .k nr P1  4 t3 (4.11) Trong đó: P1 - năng suất thực tế của bơm dùng để bơm nước sau khi nổ mìn; m3/h Nếu tổ chức thoát nước tốt: t1 = 0,25h ; t2 = 0,75h; t3 = 0,5h; giả sử đất đá đào qua thuộc loại rắn cứng trung bình có: k0 = 0,4; knr = 2; chọn  = 0,8, thay vào (4.11) ta được: 3,14.Dn2 1,5.q n .(0,25  0,75  0,25)  .0,8.2.0,4.l Ta có: P1  4 0,5 P1 = 5,25.qn – 1,0048.Dn2.l  5.qn- Dn2.l; (m3/h) 5q n  P1 Đây chính là cơ sở tính chiều sâu lỗ mìn theo điều kiện thoát nước lb  ; do đó Dn2 chiều sâu lỗ mìn phải đủ lớn để lượng nước giảm bớt lưu lượng nước ngầm trong giếng nhờ nước được chứa trong các khe nứt (l > lb). b. Năng suất máy bơm xác định theo điều kiện thoát nước bình thường tại gương giếng trong thời gian làm việc Lưu lượng nước tính toán chảy vào trong giếng: q1 = k.qn ; m3/h Trong đó: k- hệ số dự trữ hay là hệ số dòng chảy không đều, k = 1,3 1,5 Trường hợp không kể đến công tác khoan nổ, bơm cũ không thể làm việc liên tục 24/ 24h mà phải nghỉ để cho dầu mỡ, sửa chữa nhỏ. Giả sử bơm làm việc với thời gian t1 trong ngày ( thường t1 = 18 h) thì năng suất bơm trong 1h tính là: 24.k .q n P2  t1 Với k = (1,3 1,5) ta có P2 = (1,82)qn (4.12) - So sánh hai giá trị P1; P2 , chọn giá trị lớn để chọn máy bơm. + Chọn công suất của động cơ máy bơm: Công suất của động cơ máy bơm xác định theo công thức [2]:
1,1.P.H. N ; (kW) (4.13) 102. b .3600 Trong đó: P- năng suất tính toán của máy bơm chọn theo hai điều kiện trên (m3/h). H- cột nước của máy bơm (m). - trọng lượng riêng của nước (kg/m3). b - hiệu suất của máy bơm thường chọn b= (0,650,85) Chiều cao cột nước của máy bơm (H) xác định theo công thức: H= H h  H d  (m) (4.14) 0 Trong đó: Hh, Hđ - Chiều cao hút và chiều cao đẩy của máy bơm (m); 0 - hệ số sức cản của ống thoát nước thường chọn 0= 0,870,95. 4.3. Công tác cung cấp khí nén Khi đào giếng, khí nén cần cấp cho máy khoan, búa chèn, máy bốc ; ngoài ra khí nén còn dùng để đóng mở cửa giếng. Áp suất khí nén có ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất của các thiết bị thi công. Khi đào giếng thường sử dụng khí nén với áp suất 5 at. 4.3.1. Công suất của trạm khí nén Trạm khí nén đặt trên mặt đất, cấp khí nén qua đường ống thép xuống giếng. Từ các ổ điều hơi khí nén được dẫn theo các ống cao su mềm cấp cho các thiết bị. Khí nén sử dụng chủ yếu để phục vụ cho công tác khoan và bốc đất đá. Do vậy năng suất của trạm khí nén xác định theo nhu cầu khí nén tổng cộng khi khoan lỗ mìn hay bốc đất đá bằng các công thức: Qk = (qk + q0 + qt).n ; (m3/ph) (4.15) Qb = (qb+q0+qt).n ; (m3/ph) Ở đây: qk; qb nhu cầu khí nén của máy khoan và máy bốc đất đá, xác định theo công thức: qk = nk.qk, .k1k.k2k; (m3/ph) qb = nb.qb, .k1b.k2b; (m3/ph) Với nk; nb - số máy khoan hay máy bốc làm việc đồng thời trên gương qk,, qb, - nhu cầu khí nén của một máy khoan hay một máy bốc chạy bằng khí nén; m3/phút k1k,k1b - hệ số tổn thất khí nén; k1k = 1,15; k2k = 1,1 k2b,k2k - hệ số làm việc đồng thời của máy khoan hoặc máy bốc khí nén (chọn theo bảng 4.5).
q0 - nhu cầu khí nén của các khâu khác làm việc đồng thời với khoan hoặc bốc đất đá (m3/h ) q0 = q1 + q2 + q3 + q4 (m3/ph) Trong đó: q1, q2, q3, q4 - nhu cầu khí nén của các máy sử dụng khí nén, các van khí nén, các giá đỡ khí nén và các phân xưởng cơ khí. (m3/ph) qt - tổn thất khí nén trên đường ống dẫn, (m3/ph) n a  l. i 1 qt  ; (m3/ph) 60 Trong đó: a- tổn thất khí nén trung bình của đoạn ống dài một km trong một h (a ≤ 90120 m3/km.h)  l - chiều dài tổng cộng của ống dẫn khí nén (km). n- số giếng đào đồng thời. Bảng 4.7: Hệ số làm việc đồng thời của các máy Máy khoan làm k2k Máy bốc làm việc k2b việc đồng thời đồng thời 10 0,9 2 0,9 15 0,83 3 0,87 20 0,8 4 0,85 Công suất của một trạm khí nén (Q) là giá trị lớn nhất của hai giá trị Qk và Qb. 4.3.2. Máy nén khí Dựa vào Q để chọn lựa và xác định số máy nén khí. Trong quá trình chọn máy nén khí, cần tính đến cả giai đoạn đào lò bằng. Giữa máy nén khí và mạng khí nén có bể chứa khí nén với dung lượng bằng: V  1,6. Q ; (m3) (4.16) Ở đây: Q- công suất của trạm khí nén (m3/ph) Trong thời gian qua, khi đào giếng đứng người ta thường dùng máy nén khí loại 160B - 20/8 (Nga); hoặc các máy B300-2K ; B - 50/8 ; 55-B. 4.3.3. Ống dẫn khí nén Đường kính ống dẫn khí nén thường tính chọn dựa trên công thức kinh nghiệm: d  3,18 q ; cm (4.17) Trong đó : q - Lượng khí nén đi qua diện tích mặt cắt ngang của ống khí nén trong 1 phút (m3/ph) Ống dẫn khí nén treo bằng dây cáp hay treo vào vỏ giếng cố định giống như sơ đồ treo ống gió hoặc ống nước (hình 4.9)
Hình 4.9.Kết cấu treo ống dẫn khí nén 1- Dây cáp treo 2- Bánh đai 3- Cục đỡ bánh đai 4- Ống dẫn khí nén 5- Ổ điều hơi 4.4.Trục tải đào giếng Khi đào giếng thiết bị trục dùng để đưa người lên xuống, trục đất, đá lên, chuyển vật liệu xuống giếng và đôi khi dùng để trục nước lên. Các thiết bị trục tải đào giếng bào gồm: máy trục, tháp giếng, thùng tròn, thiết bị móc, cáp trục, cáp định hướng và cáp treo, hệ thống tín hiệu và thang cấp cứu, khung định hướng và khung căng. 4.4.1.Máy trục Đặc điểm của trục tải khi đào giếng là chiều sâu trục, tải trọng trục và tốc độ trục thường xuyên thay đổi theo tiến độ đào. Máy trục khi đào giếng phải cho phép dễ dàng thay đổi chiều sâu, tải trọng và tốc độ trục, dễ tháo lắp, di chuyển.
Hình 4.10: Sơ đồ trang bị trục tải đào giếng 1- Máy trục; 2- Cáp trục; 3-Tháp giếng; 4-Vành trục; 5- Thiết bị rỡ tải; 6-Cáp định hướng; 7-Khung định hướng; 8-Thiết bị móc; 9- Thùng tròn; 10- Sàn treo Khi đào giếng có thể sử dụng máy trục tạm thời hay máy trục cố định. Máy trục tạm thời chỉ sử dụng trong thời gian đào giếng và sẽ được thay thế bằng máy trục cố định trong thời kỳ chuyển tiếp từ đào giếng sang đào lò bằng, đồng thời với việc thay thế tháp trục. Việc sử dụng máy trục tạm thời cho phép giảm thời gian xây dựng mỏ nhờ rút ngắn được thời gian lắp ráp máy trục. Máy trục cố định chỉ sử dụng hợp lý khi đào giếng với máy trục với tang có bán kính thay đổi hay trục tải tăng ma sát. Khi đào giếng thường dùng máy trục với dây cáp tròn, tang nón và trụ nón với dây cáp dẹt. Máy trục có thể có một tang hoặc hai tang. Máy trục loại nhẹ có đường kính tang 23m, loại nặng 46m. (sẽ bổ sung bảng đặc tính) 2. Tháp đào giếng Tháp đào giếng dùng để bố trí các ròng rọc phục vụ cho việc treo các thiết bị, máy móc, các đường dây ống phục vụ cho việc đào giếng và thực hiện công tác trục. Tháp để đào giếng có thể sử dụng tháp cố định hoặc tháp tạm thời. Nếu dùng tháp cố định phục vụ cho việc đào giếng phải cải tạo đầu tháp và sàn vành cho phù hợp với yêu cầu bố trí các tời thi công. Các tháp tạm thời chỉ dùng trong thời gian đào giếng và thường là tháp lắp ráp từ những ống kim loại. Tháp có thể trang bị 1, 2, 3, 4 máy trục và dùng
để đào giếng có chiều sâu và đường kính nhất định. Tháp đào giếng có hai loại: tháp có thân và tháp không có thân. Đặc tính của một số loại tháp đào giếng có thể tham khảo trong bảng 4.8. Bảng 4.8.Đặc tính kỹ thuật của tháp đào giếng tạm thời Loại Kích thước của giếng Kích thước tháp (m) Trọng lượng tháp tháp Chiều sâu Đường kính Chiều cao Độ thách (tấn) (m) (m) (m) chân chống Tháp có thân I tới 150 4,5  6,5 16,0 14x14 42,0 II 150300 4,5  6,5 16,0 15x15 56,5 III 300600 5,5  7,5 19,0 15x15 79,8 IV 6001000 tới 8,0 22,0 15x15 77,6 Tháp không có thân I 200 4,5  6,0 16,34 10x10 31,0 II 400 5,56,5 16,34 12x12 38,5 III 600 5,5  6,5 17,44 12x12 45,3 IV 800 6,07,5 18,05 14x14 54,0 V 1000 7,58,0 18,54 14x14 61,2 3. Thùng trục đào giếng và phương pháp dỡ tải thùng trục a. Thùng trục đào giếng Thùng tròn khi đào giếng dùng chuyển đất đá lên mặt đất, đưa người lên xuống, thả vật liệu trang thiết bị. Về mặt kết cấu thùng tròn có dạng hình tang trống với hai đầu hơi thon để dễ dàng đi qua các cửa và hạn chế va đập. Thân thùng được làm bằng thép dày từ (8 10)mm, quai thùng làm bằng thép tròn đường kính (50 60)mm gắn bản lề với thân thùng. Để tránh dập tay công nhân trên miệng thùng phải hàn các vấu đỡ quai cao từ (60 80) mm. Theo phương pháp dỡ tải thùng tròn được chia làm hai loại: - Thùng tròn tự lật (hình 4.11) - Thùng tròn không tự lật (hình 4.12). Thùng tròn tự lật gồm thân thùng và quai, thân thùng là một ống hình trụ, đáy kín, hai đầu hơi thon, miệng thùng có 4 mấu để đỡ quai thùng, ở đáy thùng có hai chốt quay trong mặt quai (hình 4.11). Thùng tròn không tự lật khác với thùng tròn tự lật là không có chốt quay, không có hai vòng lật bố trí đối xứng nhau qua mặt quai (hình 4.12). b. Cách rỡ tải thùng tròn - Thùng tròn không tự lật: khi thùng tròn được kéo lên đến mức quy định thì dừng lại, công nhân móc dây cột vào vòng cột ở đáy thùng; thùng từ từ hạ xuống, nhưng đáy