Đề tài nhằm thực hiện tốt công tác thiết kế hai giếng đứng của Dự án khai thác mỏ than hầm lò Núi Béo, đồng thời tiến tới làm chủ công tác thiết kế giếng đứng cho các dự án khai thác than hầm lò của Việt Nam trong thời gian tới.
Giếng đứng là công trình xây dựng ngầm được đào thẳng đứng từ mặt đất tới một độ sâu nhất định trong lòng đất. Giếng đứng được sử dụng để vận chuyển khoáng sản, người, thiết bị, vật tư, thông gió trong khai thác than và khoáng sản. Phụ thuộc vào vị trí tương ứng với khai trường mỏ giếng đứng có thể là các lò giếng trung tâm, các lò giếng cánh và các lò giếng cụm. Còn phụ thuộc vào công dụng chính, các lò giếng đứng được gọi là: giếng chính (vận tải than), giếng phụ (vận tải người và vật liệu), giếng thông gió (cấp gió sạch hoặc thoát gió thải),...
Tại các nước có nền công nghiệp khai khoáng phát triển, việc thiết kế giếng đứng đã có từ lâu đời và hoàn toàn tự chủ trên cơ sở các điều kiện thực tế của dự án. Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc thiết kế cũng như thi công giếng đứng chưa có nhiều kinh nghiệm, vẫn chưa có một đơn vị trong nước nào thực hiện được. Bên cạnh đó, các tiêu chuẩn, định mức để thiết kế xây dựng giếng đứng đều chưa có hoặc rất ít. Các tính toán mới chỉ được biết đến qua các giáo trình giảng dạy đại học hoặc một số công trình nghiên cứu khoa học, luận văn.
Giếng đứng là công trình xây dựng ngầm được đào thẳng đứng từ mặt đất tới một độ sâu nhất định trong lòng đất. (Ảnh: Vinacomin)
Năm 2009, được sự tin cậy của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam TKV, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ Vinacomin đã phối hợp với Công ty Cổ phần than Núi Béo lập Dự án đầu tư khai thác mỏ than hầm lò Núi Béo. Mỏ được khai thông bằng hai giếng đứng. Đồng thời, với việc thiết kế khai thác mỏ than hầm lò Núi Béo, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đã triển khai thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính toán thiết kế kết cấu chống giếng đứng mỏ than hầm lò Núi Béo”. Đề tài do ThS. Đặng Hồng Thắng làm chủ nhiệm.
Qua nghiên cứu các tiêu chuẩn thiết kế của các nước trên thế giới, Viện đã lựa chọn phương pháp, tiêu chuẩn thiết kế của Liên Xô cũ (XNIP-94-80) để áp dụng tính toán chiều dày vỏ chống giếng đứng cho mỏ Núi Béo. Việc xác định tiết diện ngang của lò giếng các mỏ hầm lò được tiến hành bằng phương pháp đồ giải. Sau đó, nhóm tác giả tiến hành kiểm tra tốc độ chuyển động của gió tương ứng theo lò giếng bằng các định mức và tiến hành tính toán chiều dày của vỏ chống, điều đó cho phép khả năng tính toán diện tích tiết diện ngang của lò giếng một cách tổng thể. Phương pháp này đã giúp xác định đường kính giếng chính và giếng phụ mỏ Núi Béo là 6,0m.
Dựa trên các yêu cầu của công tác chống giữ, vận chuyển, độ chống thấm nước và các yêu cầu của công tác tổ chức sản xuất khác, nhóm nghiên cứu lựa chọn vật liệu chống giữ giếng đứng là bê tông chống thấm M350B10 cùng các chất phụ gia hoá học khác để tăng độ đông cứng và tăng độ dẻo.
Đổ mẻ bê tông đầu tiên lò giếng mỏ hầm lò Núi Béo (Ảnh:http:doanhnghieptrunguong.vn)
Sau cùng, thiết kế đã được Công ty Cổ phần than Núi Béo phê duyệt và hoàn thành xây dựng. Trong quá trình thi công, do điều kiện địa chất thay đổi và để phù hợp hơn với điều kiện khí hậu, địa chất mỏ của Việt Nam, trình độ phương pháp thi công, phương án cung cấp nguyên vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đã phối hợp với chủ đầu tư và đơn vị thi công điều chỉnh thiết kế một số vị trí, kết cấu chiều dày vỏ chống giếng đứng phù hợp.
Theo đó, giếng đứng chính được điều chỉnh cốt cao ngã ba mức -50 xuống mức -54,5 do thay đổi vị trí vỉa than; Điều chỉnh cốt cao ngã ba mức -145 lên mức -140,5 và bổ sung kết cấu chống tạm bằng neo bê tông cốt thép do không gặp vỉa than; Điều chỉnh kết cấu chống giữ đoạn thân giếng chính qua đới đứt gãy mức -150 +-172 từ bê tông liền khối, chiều dày vỏ chống 350mm sang chống bê tông cốt thép, chiều dày vỏ chống 500mm; Điều chỉnh bổ sung chống tạm tổ hợp chất tải thùng skíp giếng chính bằng vi neo do lò có kích thước lớn để tăng mức độ an toàn cho quá trình thi công; Thiết kế thi công đào sâu thêm 4,4m đáy giếng chính để phục vụ thoát nước và chất dỡ tải thi công các đường lò sân ga mức -350.
Giếng đứng phụ được bổ sung biện pháp chống thấm nước mặt bằng bê tông xỉ than; Điều chỉnh kết cấu chống giữ đoạn thân giếng từ mức 113,4 +-132 do không phải thi công ngã ba mức -123 vì xây dựng lò chứa nước tập trung tại mức -350; Điều chỉnh bổ sung kết cấu chống tạm ngã tư mức -140 bằng vi neo bê tông cốt thép do đá có độ kiên cố thấp hơn dự kiến.
Một trong những hệ thống giếng đứng tại hầm lò mỏ Núi Béo (Ảnh: Vinacomin)
Đến nay, Công ty Cổ phần than Núi Béo đã thi công hai giếng đứng đảm bảo an toàn, chất lượng. Kết cấu vỏ chống bê tông chống giữ giếng đứng đảm bảo chịu lực công trình. Quá trình thực hiện thiết kế kết cấu chống giữ giếng đứng mỏ Núi Béo đã giúp các cán bộ tư vấn trong nước tiến tới làm chủ hoàn toàn công tác thiết kế giếng đứng khai thông các mỏ than hầm lò.
Ngoài ra, thông qua kết quả nghiên cứu đề tài, Viện Khoa học Công nghệ mỏ - Vinacomin đã tự chủ thiết kế giếng đứng thông gió mỏ Khe Chàm II-IV. Đến nay, giếng đứng thông gió mỏ Khe Chàm II-IV đã thi công xong và kết cấu đảm bảo chống giữ đất đá vây quanh.
Theo quy hoạch phát triển ngành than đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, xác định công tác đầu tư xây mới các mỏ hầm lò hiện đại có vai trò đặc biệt quan trọng nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất than phục vụ nền kinh tế đất nước. Theo quy hoạch, sản lượng than thương phẩm sẽ tăng nhanh, đạt khoảng 65 triệu tấn (năm 2020) và 75 triệu tấn (năm 2030), trong đó, sản lượng hầm lò chiếm tỷ lệ lớn. Do đó, trong những năm qua Vinacomin luôn chủ trương phát triển ngành than bền vững theo hướng đổi mới công nghệ, triển khai áp dụng cơ giới hóa các khâu, trong đó cơ giới hóa khai thác và đào chống lò đóng vai trò quan trọng. Các mỏ than đã có những bước tiến mạnh mẽ về khoa học - công nghệ trong khai thác và đào lò. |
Minh Khuê
