Đề tài Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hoá khai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ độc lập cấp Nhà n−ớc Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hoá khai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng ninh Cơ quan chủ quản đề tài Cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài : Bộ Khoa học và Công nghệ : Viện Khoa học Công nghệ Mỏ : TS. Nguyễn Anh Tuấn 7004 20/10/2008 Hà Nội, tháng 12 năm 2007 Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ độc lập cấp Nhà n−ớc Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hoá khai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng ninh Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài TS. Nguyễn Anh Tuấn Hà Nội, tháng 12 năm 2007 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ- TKV 2 Tham gia thực hiện đề tài TT Họ và tên Học vị Chức vụ cơ quan công tác Chức danh trong đề tài 1 Phùng Mạnh Đắc Tiến sỹ Phó Tổng giám đốc Tập đoàn CN than khoáng sản Việt Nam Thành viên đề tài 2 Nguyễn Anh Tuấn Tiến sỹ Viện tr−ởng Viện KHCN Mỏ Chủ nhiệm đề tài 3 Đỗ Mạnh Phong Tiến sỹ Tr−ờng Đại học Mỏ địa chất Hà Nội Thành viên đề tài 4 Tr−ơng Đức D− Tiến sỹ Phó Viện tr−ởng Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 5 Nguyễn Đình Thống Thạc sỹ Tr−ởng phòng Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 6 Nhữ Việt Tuấn Kỹ s− Tr−ởng phòng Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 7 Lê Thanh Ph−ơng Thạc sỹ Tr−ởng phòng Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 8 Vũ Tuấn Sử Cử nhân Tr−ởng phòng Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 9 Trần Tuấn Ngạn Thạc sỹ Phó Tr−ởng phòng Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 10 Đặng Hồng Thắng Thạc sỹ Phó Tr−ởng phòng Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 11 Đào Hồng Quảng Thạc sỹ Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 12 Ngô Văn Sĩ Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 13 Nguyễn Văn Hậu Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 14 Hoàng Thị Tuyển Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 15 Ngô Thanh Tùng Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 16 Trần Minh Tiến Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 17 Đào Ngọc Hoàng Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 18 Nguyễn Bá Trung Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 19 Phạm Trung Nguyên Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 20 Tạ Đăng Đại Kỹ s− Nghiên cứu viên Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài 22 Đinh Văn C−ờng Kỹ s− Nghiên cứu viên Thành viên đề tài Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ- TKV 3 Viện KHCN Mỏ 23 P. Ph. Savtrenko Tiến sỹ KHKT Giám đốc C.ty Công nghệ máy Mỏ – LB Nga Thành viên đề tài 24 I. Ph. Travin Tiến sỹ Kỹ s− tr−ởng Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga Thành viên đề tài 25 V.A Bernaski Kỹ s− Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga Thành viên đề tài 26 A.V Zueva Kỹ s− Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga Thành viên đề tài 27 E.X. Palagin Kỹ s− Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga Thành viên đề tài 28 I.X. Xolopi Kỹ s− Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga Thành viên đề tài 29 G.Đ. Mikhailov Kỹ s− Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga Thành viên đề tài 30 Phạm Văn Mật Kỹ s− Giám đốc Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 31 Nguyễn Tiến Ph−ợng Kỹ s− Phó giám đốc Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 32 Nguyễn Văn Trịnh Kỹ s− Phó giám đốc Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 33 Khuất Mạnh Thắng Kỹ s− Phó giám đốc Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 34 Nguyễn Quốc Trung Kỹ s− Phó giám đốc Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 35 Nguyễn Trọng Bình Kỹ s− TP Kỹ thuật Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 36 Đinh Quang Minh Kỹ s− TP Cơ điện Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 37 Nguyễn Văn Nam Kỹ s− TP An toàn Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 38 Nguyễn Thế Dùng Kỹ s− Địa chất tr−ởng Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 39 Nguyễn Văn Đại Kỹ s− TP.Trắc địa - Địa chất Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài 40 Lại Bá Tình Kỹ s− Quản đốc PXKT1 Công ty than Vàng Danh Thành viên đề tài Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ- TKV 4 Các báo cáo khoa học thuộc đề tài 1 Đánh giá trữ l−ợng than và điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ các khu vực vỉa dày, dốc trên 45° vùng Quảng Ninh 2 Nhiệm vụ kỹ thuật thiết kế “Tổ hợp thiết bị KDT-1 khai thác vỉa dày, dốc bằng công nghệ chia lớp ngang, g−ơng khấu ngắn, kết hợp thu hồi than nóc trong điều kiện khoáng sàng than Việt Nam” 3 Thiết kế các ph−ơng án kỹ thuật “Tổ hợp thiết bị KDT-1 khai thác vỉa dày, dốc bằng công nghệ chia lớp ngang, g−ơng khấu ngắn, kết hợp thu hồi than nóc trong điều kiện khoáng sàng than Việt Nam” 4 Thiết kế kỹ thuật “Tổ hợp thiết bị KDT-1 khai thác vỉa dày, dốc bằng công nghệ chia lớp ngang, g−ơng khấu ngắn, kết hợp thu hồi than nóc trong điều kiện khoáng sàng than Việt Nam” 5 Báo cáo nghiên cứu khả thi “áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng tổ hợp dàn tự hành KDT-1 kết hợp máy đào lò AM-50 tại khu vực dày dốc vỉa 7 Tây Vàng Danh - Công ty than Vàng Danh” 6 Thiết kế kỹ thuật “áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng tổ hợp dàn tự hành KDT-1 kết hợp máy đào lò AM-50 tại khu vực dày dốc vỉa 7 Tây Vàng Danh - Công ty than Vàng Danh” 7 Báo cáo tổng hợp “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa dày, dốc trên 45° bằng tổ hợp dàn tự hành KDT-1 kết hợp máy đào lò AM-50 tại khu vực dày dốc vỉa 7 Tây Vàng Danh, Công ty than Vàng Danh” 8 H−ớng dẫn “áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác trong điều kiện vỉa dày có góc dốc α > 45o tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh” 9 Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hóa khai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh” Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ- TKV 5 Mục lục Trang Mở đầu 7 Ch−ơng I: Đánh giá tổng hợp trữ l−ợng và điều kiện khai thác các khu vực vỉa dày, dốc trên 45° vùng Quảng Ninh 10 I Tổng hợp trữ l−ợng các khu vực vỉa dày, dốc trên 45° vùng Quảng Ninh 10 II Đánh giá tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ 11 III Kết luận 16 Ch−ơng II: Đề xuất sơ đồ công nghệ và đồng bộ thiết bị cơ giới hóa vỉa dày dốc trong điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh 18 I Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng cơ giới hoá trong điều kiện vỉa dày, dốc tại các n−ớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển 18 II Tổng quan tình hình áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày dốc tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 39 III Đề xuất sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác các vỉa dày dốc trên 45° cho các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh 48 IV Kết luận 54 Ch−ơng III: Thiết kế kỹ thuật tổ hợp thiết bị KDT-1 khai thác vỉa dầy, dốc bằng công nghệ chia lớp ngang, g−ơng khấu ngắn, kết hợp thu hồi than nóc trong điều kiện khoáng sàng than Việt Nam 56 I Nhiệm vụ kỹ thuật thiết kế tổ hợp KDT-1 57 II Thiết kế các ph−ơng án kỹ thuật 91 III Thiết kế kỹ thuật tổ hợp KDT-1 91 IV Lựa chọn và cung ứng đồng bộ tổ hợp thiết bị KDT-1 94 V Kết luận 94 Ch−ơng IV: Lựa chọn thông số kỹ thuật sơ đồ công nghệ và đồng bộ thiết bị khai thác áp dụng thử nghiệm 95 I Lựa chọn khu vực thử nghiệm 95 II Lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác 96 III Lựa chọn công nghệ đào chống lò chuẩn bị 97 IV Lựa chọn đồng bộ vật t− thiết bị cơ giới hoá khai thác 99 V Khai thông và chuẩn bị khu vực thử nghiệm 101 VI Công tác tổ chức sản xuất 103 VII Tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 103 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ- TKV 6 VIII Tính toán hiệu quả kinh tế 107 Ch−ơng V: Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác cơ giới hóa vỉa dày, dốc tại vỉa 7 Tây Vàng Danh Công ty than Vàng Danh 108 I Đánh giá công tác áp dụng thử nghiệm 108 II Đánh giá quá trình làm việc của tổ hợp thiết bị 112 III Nghiên cứu hoàn thiện các thông số cơ bản của sơ đồ công nghệ cơ giới hóa bằng dàn chống KDT-1 118 IV Đánh giá hiệu quả kinh tế áp dụng thử nghiệm dàn chống KDT-1 tại vỉa 7 Tây Vàng Danh 130 V Kết luận 131 Ch−ơng VI: H−ớng dẫn áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa dày dốc trên 45° và quy hoạch chuẩn bị các khu vực theo sơ đồ công nghệ lựa chọn 136 I H−ớng dẫn áp dụng công nghệ cơ giới hóa Khai thác vỉa dày dốc trên 45° 136 II Quy hoạch chuẩn bị các khu vực khoáng sàng dày, dốc theo sơ đồ công nghệ lựa chọn 139 III Kết luận 152 Kết luận và kiến nghị 153 Tài liệu tham khảo 160 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV 7 Lời Mở đầu Trong các năm vừa qua, ngành Than đã tập trung giải quyết vấn đề cơ giới hóa khai thác các vỉa có góc dốc đến 35o. Hàng loạt các công trình áp dụng thử nghiệm đã đ−ợc tiến hành tại các mỏ than hầm lò nh− Khe Chàm, D−ơng Huy và Vàng danh theo các mô hình bán cơ giới sử dụng máy khấu liên hợp kết hợp giá thủy lực di động, mô hình cơ giới hóa đồng bộ bằng máy liên hợp kết hợp dàn chống tự hành và dàn chống tự hành có kết cấu hạ trần than nóc. Công suất khai thác đạt đ−ợc của các lò chợ dao động từ 200.000 ữ 500.000 T/năm đồng thời đạt đ−ợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và các thông số kỹ thuật đề ra của thiết kế thử nghiệm và khẳng định đ−ợc chỗ đứng trong sản xuất than hầm lò ở điều kiện địa chất ổn định, vỉa có góc dốc thoải nhỏ hơn 35o. Đồng thời với vấn đề cơ giới hóa khai thác trong các g−ơng lò chợ dài, đã triển khai hàng loạt các dự án áp dụng cơ giới hóa đào lò nhằm nâng cao năng lực đào lò chuẩn bị phục vụ khai thác. Đây là những yếu tố quan trọng trong việc phát triển áp dụng cơ giới hóa trong điều kiện địa chất phức tạp bằng các sơ đồ công nghệ g−ơng lò ngắn. Trong các năm vừa qua, Viện KHCN Mỏ đã phối hợp với các Công ty khai thác than hầm lò triển khai nghiên cứu các sơ đồ công nghệ khai thác g−ơng lò ngắn trong điều kiện địa chất phức tạp và vỉa có góc dốc vỉa > 45o nh− công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng, công nghệ khai thác vỉa dốc bằng các lỗ khoan dài, v.v. nhằm thay thế công nghệ khai thác buồng, nâng cao mức độ an toàn lao động và hiệu quả kinh tế. Các sơ đồ công nghệ khai thác trên đã đáp ứng yêu cầu sản xuất trong giai đoạn hiện nay, tuy nhiên các công đoạn chính nh− chuẩn bị và khai thác vẫn thực hiện bằng ph−ơng pháp thủ công nên ch−a đáp ứng đ−ợc sản l−ợng và năng suất lao động cao. Một thực tế là điều kiện địa chất các vỉa than mỏ hầm lò rất phức tạp, đặc biệt phức tạp về điều kiện góc dốc vỉa (α > 45o), chiều dày vỉa và chiều dài theo ph−ơng khu khai thác, gây những khó khăn trong việc phát triển công nghệ cơ giới hóa khấu than. Các phạm vi áp dụng công nghệ theo yếu tố điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ thay đổi theo từng vỉa, từng khu vực khoáng sàng, do vậy vấn đề đặt ra là phải Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV 8 nghiên cứu công nghệ cơ giới hóa phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp cụ thể của từng mỏ theo h−ớng phát triển đa dạng các loại hình công nghệ cơ giới hóa trong các sơ đồ công nghệ khai thác. Xuất phát từ các kết quả nghiên cứu khai thác trong điều kiện vỉa dày, dốc trên 45o vùng Quảng Ninh, cần thiết phải có một đề tài nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ khai thác theo h−ớng áp dụng cơ giới hóa phù hợp nhằm nâng cao sản l−ợng khai thác, năng suất lao động, mức độ an toàn lao động và giảm tổn thất than khai thác. 1. Cơ quan chủ trì thực hiện đề tài: Viện Khoa học Công nghệ Mỏ. 2. Chủ nhiệm đề tài: Tiến sỹ Nguyễn Anh Tuấn. 3. Các cơ quan và tập thể chuyên gia phối hợp chính: Công ty than Vàng Danh, Tr−ờng Đại học Mỏ địa chất Hà Nội, Viện thiết kế mỏ Giprougol (Liên Bang Nga), Công ty OAO “Liên hiệp công nghệ chế tạo máy” (OAO”OMT”), Công ty REMAG (Ba Lan) và một số tập thể, cá nhân khác tham gia thực hiện. 4. Mục tiêu đề tài: - Xây dựng sơ đồ công nghệ khai thác với dây chuyền thiết bị cơ giới hoá phù hợp trong điều kiện vỉa dày, dốc trên 45o vùng Quảng Ninh. - áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa có lựa chọn và hoàn thiện các thông số kỹ thuật để nâng cao sản l−ợng khai thác, năng suất lao động, mức độ an toàn lao động và giảm tổn thất than. 5. Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu đánh giá sự ảnh h−ởng của điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ các vỉa than dày, dốc trên 45o ở các mỏ hầm lò đến khả năng áp dụng các sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác. - Nghiên cứu xây dựng sơ đồ công nghệ và lựa chọn đồng bộ thiết bị và thiết kế hoàn thiện cho phù hợp áp dụng cho một số điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ đặc tr−ng trong điều kiện vỉa dày, dốc trên 45o ở các mỏ hầm lò. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV 9 - Nghiên cứu áp dụng thử nghiệm sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa khai thác trong điều kiện vỉa dày, dốc. - Nghiên cứu hoàn thiện các thông số kỹ thuật cơ bản sơ đồ thử nghiệm công nghệ khai thác cơ giới hóa trong điều kiện vỉa dày, dốc. - Xây dựng h−ớng dẫn áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác trong điều kiện vỉa dày, dốc mỏ hầm lò Quảng Ninh 6. Ph−ơng pháp nghiên cứu: - Ph−ơng pháp thống kê, phân tích và đánh giá tổng hợp nhằm phân tích, đánh giá trữ l−ợng than, điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ gắn với phạm vi áp dụng của công nghệ. - Ph−ơng pháp phân tích so sánh hiệu quả kinh tế – kỹ thuật các ph−ơng án công nghệ. - Ph−ơng pháp khảo sát và quan trắc đo đạc dịch động, biến dạng và áp lực mỏ tại hiện tr−ờng nhằm khẳng định và hoàn thiện các thông số cơ bản của sơ đồ công nghệ và đề xuất các giải pháp xử lý kỹ thuật trong quá trình khai thác. 7. Thông tin, ấn phẩm: Trong quá trình triển khai đề tài, các nội dung và kết quả nghiên cứu mới đã đ−ợc thông tin trên các tạp chí “Than – Khoáng sản Việt Nam”, tạp chí “Công nghiệp Mỏ” và Thông tin “Khoa học Công nghệ Mỏ”. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu đã đ−ợc công bố trong các hội nghị tổng kết kỹ thuật ngành Than và hội thảo Khoa học Công nghệ Mỏ Việt Nam. Nhóm đề tài cám ơn sự hợp tác của các chuyên gia trong và ngoài ngành hỗ trợ đề tài trong quá trình triển khai thực hiện, của cán bộ công nhân trực tiếp tham gia áp dụng thử nghiệm công nghệ khai thác cơ giới hóa trong điều kiện vỉa dày, dốc tại Công ty than Vàng Danh. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 10 Ch−ơng I Đánh giá trữ l−ợng than và điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ các khu vực vỉa dày, dốc trên 45° vùng Quảng Ninh ________________________________________________ I. Tổng hợp trữ l−ợng than các khu vực vỉa dày, dốc trên 45° vùng quảng ninh Hiệu quả khai thác phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố ảnh h−ởng đến công nghệ sử dụng, trong đó điều kiện địa chất và kỹ thuật mỏ là hai yếu tố quyết định đến việc lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác. Đề tài đã tiến hành đánh giá 9 khu vực trữ l−ợng vỉa dày, dốc trên 45° đặc tr−ng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh với tổng trữ l−ợng địa chất 116.564,9 nghìn tấn (xem bảng I.1). Bảng tổng hợp trữ l−ợng vỉa dày dốc vùng Quảng Ninh Bảng I.1 Số TT Tên khoáng sàng hoặc công ty Tên vỉa than Mức đánh giá Trữ l−ợng (103 T) Tỷ lệ phần trăm 1 Mạo Khê- Tràng Khê 6; 7; 8; 9; 9A; 9B -150 ữ LV 30.013,00 25,75 2 Vàng Danh 4; 5; 6; 7; 8 -150 ữ +260 13.389,20 11,49 3 Than Thùng - Yên Tử 4; 5; 6; 6A, 7; 7trụ, 8 -350 ữ +290 36.535,50 31,34 4 Suối Lại - Hòn Gai 10 (7); 11(8); 14(10) -150 ữ LV 10.116,30 8,68 5 Hà Lầm 8; 9; 10; 12; 13; 14 -140 ữ +200 11.348,20 9,74 6 Hà Ráng - Đá Bạc 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 -100 ữ +200 9.254,10 7,94 7 Ngã Hai 5; 7 -150 ữ +150 1.284,70 1,10 8 D−ơng Huy 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14 +40 ữ -350 3.809,80 3,27 9 Mông D−ơng H(10); II(11) -250 ữ +0 814,10 0,70 Tổng cộng 116.564,90 100,00 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 11 Qua bảng tổng hợp trữ l−ợng theo các phạm vi đánh giá tại các khoáng sàng than vùng Quảng Ninh cho thấy: trữ l−ợng các khu vực vỉa dày dốc tập trung lớn nhất tại khoáng sàng Than Thùng - Yên Tử (chiếm 31,34 %) và Mạo Khê - Tràng Khê (chiếm 25,75 %). Tiếp đến là các khoáng sàng Vàng Danh (11,49 %), Hà Lầm (9,74 %); Hòn Gai - Suối Lại (8,68 %), Hà Ráng (7,94 %)… Đây là các khu vực khoáng sàng cần −u tiên xem xét lựa chọn và đầu t− áp dụng công nghệ cơ giới hoá khai thác. II. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực vỉa dày, dốc trên 45° vùng quảng ninh Trên cơ sở đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ và tổng hợp trữ l−ợng các khu vực vỉa dày dốc trên 45°, đề tài tập trung giới hạn vào giải quyết một số phạm vi yếu tố địa chất cơ bản bao gồm: - Chiều dày vỉa: Đây là một trong những thông số ảnh h−ởng trực tiếp đến việc lựa chọn công nghệ khai thác và các thông số của sơ đồ công nghệ, ph−ơng pháp khấu than, năng suất của thiết bị khấu... Để lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá hợp lý cho các khu vực vỉa dày dốc, đề tài phân chia các khu vực thành các miền chiều dày thuộc phạm vi m = 3,5 ữ 6,0 m; phạm vi m = 6,01 ữ 10,0 m và phạm vi m > 5,0 m (hình I.1). 51,18 32,02 16,80 0 10 20 30 40 50 60 3,5 - 6,0 6,01 - 10,0 > 10,0 G iớ i h ạn c h iề u d ày v ỉa , m Tỷ lệ phần trăm so với tổng trữ l−ợng, % Hình I.1. Mối t−ơng quan giữa chiều dày vỉa với tổng trữ l−ợng vỉa dày dốc Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 12 Qua biểu đồ mối t−ơng quan giữa chiều dày vỉa với tổng trữ l−ợng các khu vực vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh cho thấy, chiều dày vỉa tập trung lớn nhất ở giới hạn vỉa dày 3,5 ữ 6,0 m chiếm 51,18 % và vỉa dày 6,01 ữ 10,0 m chiếm 32,2 % tổng cân đối trữ l−ợng các vỉa dày dốc vùng Quảng Ninh. Nhóm vỉa thuộc loại dày hơn 10 m chiếm 16,8 % tổng trữ l−ợng, tập trung chủ yếu tại khoáng sàng Hà Lầm, Hòn Gai và Hà Ráng. - Góc dốc vỉa: Cũng nh− chiều dày vỉa, góc dốc vỉa là yếu tố quan trọng ảnh h−ởng đến việc lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác và ph−ơng tiện thiết bị khai thác. Với mục đích nhằm lựa chọn các khu vực trữ l−ợng có khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hoá khai thác, đề tài tiến hành lựa chọn các khu vực có góc dốc lớn hơn 45° và phân loại trên cơ sở phạm vi góc dốc vỉa đặc tr−ng theo các giới hạn 45 ữ 55° và trên 55o. Kết quả đánh giá thể hiện trên hình I.2. 45 - 55 48,37% > 55 51,63% Hình I.2. Mối t−ơng quan giữa góc dốc vỉa với tổng trữ l−ợng vỉa dày dốc Qua kết quả đánh giá theo yếu tố góc dốc vỉa cho thấy, trữ l−ợng các vỉa dốc tập trung chủ yếu t−ơng đối đồng đều giữa phạm vi góc dốc 45 ữ 55o chiếm 48,37 % và phạm vi góc dốc trên 55o chiếm 51,63 % tổng trữ l−ợng địa chất các vỉa dày, dốc trong cân đối đánh giá. Trong việc xác định phạm vi áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác, tổ hợp yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa đóng vai trò quan trọng nhất trong các yếu tố điều kiện địa chất. Kết quả đánh giá tổng hợp mối quan hệ giữa trữ l−ợng than và tổ hợp yếu tố chiều dày vỉa và góc dốc vỉa thể hiện trên hình I.3. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 13 3, 5 - 6, 0 6, 01 - 1 0, 0 > 1 0, 0 45 - 5 5 > 5 5 24,03 16,55 11,06 27,16 15,47 5,74 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 T ỷ lệ p h ần t ră m s o v ớ i tổ n g t rữ l− ợ n g , % Góc dốc vỉa, độ Chiều dày vỉa, m Hình I.3. Mối t−ơng quan giữa chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ l−ợng vỉa dày dốc Phân tích mối t−ơng quan giữa chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ l−ợng vỉa dốc cho thấy tỷ lệ phần trăm trữ l−ợng tập trung tại các khu vực có chiều dày 3,5 ữ 6,0 m, góc dốc 45 ữ 55° chiếm 27,16 %; tập trung tại các khu vực Than Thùng - Yên Tử (12,5 %), Mạo Khê (4,9 %), D−ơng Huy (2,9 %), Hà Ráng (2,3 %), Vàng Danh (1,4 %), Quang Hanh (1,1 %)… Phạm vi chiều dày vỉa 3,5 ữ 6,0 m, góc dốc lớn hơn 55° chiếm 24,03 %; tập trung tại các khoáng sàng Mạo Khê (13,4 %), Than Thùng - Yên Tử (4,1 %), Vàng Danh (3,8 %) và Hà Ráng (2,7 %). Phạm vi chiều dày 6,01 ữ 10,0 m, góc dốc lớn hơn 55° chiếm 16,55 % tập trung tại các khoáng sàng Mạo Khê (7,5 %), Vàng Danh (4,6 %), Than Thùng - Yên Tử (2,4 %), Hà Ráng (1,5 %) và Hà Lầm (0,5 %). Phạm vi chiều dày vỉa 6,01 ữ 10,0 m, góc dốc 45 ữ 55° chiếm 15,47 % tập trung tại các khu vực Than Thùng- Yên Tử (12,2 %), Vàng Danh (1,7 %), Hòn Gai (1,1 %) và D−ơng Huy (0,4 %). Phạm vi chiều dày vỉa lớn hơn 10 m chiếm ít nhất, trong đó phạm vi góc dốc vỉa 45 ữ 55° chiếm 5,74 % và phạm vi góc dốc lớn hơn 55° chiếm 11,06 %. Một trong các yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả khi áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá là kích th−ớc khoáng sàng. Chiều dài theo ph−ơng và theo độ dốc của khoáng sàng ảnh h−ởng lớn đến thời gian lắp đặt, vận hành, tháo dỡ và di chuyển đồng bộ thiết bị cơ giới hóa, điều này ảnh h−ởng đến hiệu quả Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 14 kinh tế khi áp dụng cơ giới hóa khai thác. Mối t−ơng quan giữa chiều dài theo ph−ơng, chiều dài theo độ dốc của khoáng sàng với tỷ lệ phần trăm trữ l−ợng địa chất các vỉa dốc thể hiện trên hình I.4 và hình I.5. < 300 5,20% 301 - 800 39,11% > 800 55,70% Hình I.4. Mối t−ơng quan giữa phạm vi giới hạn chiều dài theo ph−ơng khu vực khai thác với tổng trữ l−ợng vỉa dày dốc 21,58 19,81 8,81 49,79 0,00 15,00 30,00 45,00 60,00 T ỷ lệ p h ần t ră m s o v ớ i tổ n g t rữ l− ợ n g , % 200 m Chiều dài theo độ dốc khu vực khai thác, m Hình I.5. Mối t−ơng quan giữa giới hạn chiều dài theo độ dốc khu vực khai thác với tổng trữ l−ợng vỉa dày dốc Qua biểu đồ phân tích, cho thấy các khu vực vỉa dày, dốc trên 45o vùng Quảng Ninh phần lớn có chiều dài theo ph−ơng lớn hơn 800 m chiếm tỷ lệ 55,7 % giới hạn từ 300 ữ 800 m và d−ới 300 m chiếm tỷ lệ phần trăm t−ơng ứng 39,11 % và 5,2 % so với tổng trữ l−ợng địa chất các vỉa dốc. Theo h−ớng dốc, các khu vực chủ yếu có chiều dài lớn hơn 200 m (chiếm 49,79 %) chiều dài nhỏ hơn 100 m chiếm 21,58 % và 100 ữ 150 m chiếm 19,61 %. Đây là một yếu tố t−ơng đối thuận lợi để áp dụng các mô hình cơ giới hóa trong điều kiện vỉa dày dốc vùng Quảng Ninh. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 15 Kết quả nghiên cứu đánh giá các yếu tố về đất đá vách, trụ các vỉa dày, dốc trên 45o vùng Quảng Ninh ảnh h−ởng đến lựa chọn công nghệ cơ giới hoá khai thác các vỉa dày dốc thể hiện trên hình I.6, hình I.7 và hình I.8. KÔĐ 35,66% ÔĐTB 45,82% ÔĐ 18,52% Hình I.6. Phân loại trữ l−ợng vỉa dày dốc theo đá vách trực tiếp DSĐ 17,11% SĐTB 73,19% KSĐ 9,70% Hình I.7. Phân loại trữ l−ợng vỉa dày dốc theo đá vách cơ bản BV 22,83% KBV 29,58% BVTB 47,59% Hình I.8. Phân loại trữ l−ợng vỉa dày dốc theo đá trụ trực tiếp Qua các biểu đồ trên cho thấy, phần lớn các khu vực đều có đá vách trực tiếp là bột kết phân bố đều, đôi chỗ là các thấu kính sét kết, sét than phân bố không đều, thuộc loại không ổn định (chiếm 35,66 %) đến ổn định trung bình Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 16 chiếm 45,82 % so với tổng trữ l−ợng đánh giá, có những khoáng sàng phần lớn các vỉa than đều có lớp vách giả nh− Đông Bắc - Ngã Hai, Mạo Khê - Tràng Khê… Đá vách cơ bản tại các khu vực vỉa dày dốc chủ yếu thuộc loại dễ sập đổ chiếm 17,11 % đến sập đổ trung bình chiếm 73,19 % trữ l−ợng địa chất đ−a vào đánh giá. Đá trụ vỉa chủ yếu thuộc loại bền vững trung bình chiếm 47,59 %, không bền vững chiếm 29,58 % và bền vững chiếm 22,83 % tổng trữ l−ợng đánh giá. Các yếu tố điều kiện đá vách và trụ vỉa gây ảnh h−ởng đến lựa chọn công nghệ khai thác cơ giới hoá trong điều kiện vỉa dày dốc vùng Quảng Ninh. III. Kết luận Đề tài đã tiến hành đánh giá tổng hợp trữ l−ợng và đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực vỉa có chiều dày lớn hơn 3,5 m; góc dốc lớn hơn 45° vùng Quảng Ninh bao gồm 9 khoáng sàng: Mạo Khê - Tràng Khê, Vàng Danh, Than Thùng - Yên Tử, Suối Lại - Hòn Gai, Hà Lầm, Hà Ráng, Quang Hanh (khoáng sàng Đông Bắc Ngã Hai), D−ơng Huy và Mông D−ơng theo các mức khai thác và thăm dò địa chất với tổng trữ l−ợng địa chất các vỉa dày dốc đ−ợc xem xét đánh giá là 116.564,90 nghìn tấn. Qua kết quả đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực vỉa dày dốc vùng Quảng Ninh cho thấy các khoáng sàng dày dốc trên 45° vùng Quảng Ninh t−ơng đối thuận lợi áp dụng công nghệ cơ giới hoá khai thác với những khu vực khoáng sàng có điều kiện áp dụng đặc tr−ng sau: - Các khu vực có chiều dày 3,5 ữ 6,0 m, góc dốc 45 ữ 55° chiếm 27,16 %; tập trung tại các khu vực Than Thùng - Yên Tử (12,5 %), Mạo Khê (4,9 %), D−ơng Huy (2,9 %), Hà Ráng (2,3 %), Vàng Danh (1,4 %), v.v. - Các khu vực có chiều dày vỉa 3,5 ữ 6,0 m, góc dốc lớn hơn 55° chiếm 24,03 %; tập trung tại các khoáng sàng Mạo Khê (13,4 %), Than Thùng - Yên Tử (4,1 %), Vàng Danh (3,8 %) và Hà Ráng (2,7 %). - Các khu vực có chiều dày 6,01 ữ 10,0 m, góc dốc lớn hơn 55° chiếm 16,55 % tập trung tại các khoáng sàng Mạo Khê (7,5 %), Vàng Danh (4,6 %), Than Thùng - Yên Tử (2,4 %), Hà Ráng (1,5 %) và Hà Lầm (0,5 %). Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 17 - Các khu vực có chiều dày vỉa 6,01 ữ 10,0 m, góc dốc 45 ữ 55° chiếm 15,47 % tập trung tại các khu vực Than Thùng- Yên Tử (12,2 %), Vàng Danh (1,7 %), Hòn Gai (1,1 %) và D−ơng Huy (0,4 %). - Các khu vực có chiều dày vỉa lớn hơn 10 m góc dốc vỉa 45 ữ 55° chiếm 5,74 % và chiều dày vỉa lớn hơn 10,0 m, góc dốc lớn hơn 55° chiếm 11,06 %. Các khu vực vỉa dày dốc vùng Quảng Ninh phần lớn có chiều dài theo ph−ơng lớn hơn 800 m chiếm tỷ lệ 55,7 %, giới hạn chiều dài theo ph−ơng từ 300 ữ 800 m và d−ới 300 m chiếm tỷ lệ phần trăm t−ơng ứng 39,11 % và 5,2 % so với tổng trữ l−ợng địa chất các vỉa dốc. Theo h−ớng dốc, các khu vực chủ yếu có chiều dài lớn hơn 200 m chiếm 49,79 %, chiều dài nhỏ hơn 100 m chiếm 21,58 % và 100 ữ 150 m chiếm 19,61 %. Đây là một yếu tố t−ơng đối thuận lợi để áp dụng các mô hình cơ giới hóa trong điều kiện vỉa dày dốc vùng Quảng Ninh. Phần lớn các khu vực đều có đá vách trực tiếp là bột kết phân bố đều, đôi chỗ là các thấu kính sét kết, sét than phân bố không đều, thuộc loại không ổn định chiếm 35,66 % đến ổn định trung bình chiếm 45,82 % so với tổng trữ l−ợng đánh giá, có những khoáng sàng phần lớn các vỉa than đều có lớp vách giả nh− Đông Bắc - Ngã Hai, Mạo Khê - Tràng Khê… Đá vách cơ bản tại các khu vực vỉa dày dốc chủ yếu thuộc loại dễ sập đổ chiếm 17,11 % đến sập đổ trung bình chiếm 73,19 % trữ l−ợng địa chất đ−a vào đánh giá, đá trụ vỉa chủ yếu thuộc loại bền vững trung bình chiếm 47,59 %, không bền vững chiếm 29,58 % và bền vững chiếm 22,83 % tổng trữ l−ợng đánh giá. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 18 Ch−ơng II đề xuất sơ đồ công nghệ và đồng bộ thiết bị cơ giới hóa khai thác vỉa dày, dốc trên 45o vùng quảng Ninh ______________________________________________________ I. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng cơ giới hoá trong điều kiện vỉa dày, dốc tại các n−ớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển Cũng nh− ở Việt Nam, trên thế giới vỉa dày dốc chiếm một tỷ lệ đáng kể trong tổng số trữ l−ợng than của các n−ớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển. Ví dụ ở Rumani trữ l−ợng các vỉa dày dốc chiếm 90%, Bungari chiếm 50%... Mặc dù trong giai đoạn hiện nay trình độ cơ giới hoá của các n−ớc trên thế giới rất cao, đã có những lò chợ cơ giới hoá đồng bộ và tự động hoá hoàn toàn, nh−ng mức độ cơ giới hoá khai thác các vỉa dày, dốc vẫn còn hạn chế. Tại Liên Xô (cũ), vùng Kudơbac khai thác cơ giới hoá tại các vỉa dốc chiếm 10%, vùng Đônbát chiếm khoảng 35%. I.1. Hệ thống khai thác vỉa dày dốc Theo tính chất của các hệ thống và phạm vi áp dụng có thể phân chia các hệ thống khai thác vỉa dày dốc thành hai loại: + Các hệ thống khai thác toàn bộ chiều dày vỉa bao gồm các hệ thống chủ yếu: - Hệ thống khai thác bằng giàn chống - Hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng - Hệ thống khai thác buồng - Hệ thống khai thác chia cột theo độ dốc sử dụng máy c−a than hoặc sử dụng lỗ khoan dài + Các hệ thống khai thác chia lớp - Hệ thống khai thác bằng dàn dẻo Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 19 - Hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng, lớp bằng - Hệ thống khai thác sử dụng chèn lò Tuy nhiên trong mỗi hệ thống khai thác chính có từ 5 ữ 10 công nghệ, đồng bộ thiết bị khai thác khác nhau. Theo xu h−ớng hiện nay, tại các n−ớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển trên thế giới th−ờng sử dụng các hệ thống khai thác sau: I.1.1. Các hệ thống khai thác dạng buồng + Hệ thống khai thác buồng: đ−ợc áp dụng phổ biến ở Liên Xô (cũ) đối với khoáng sàng có điều kiện địa chất phức tạp, nhiều phay phá. Các thông số của hệ thống khai thác: chiều dài buồng từ 30 ữ 50 m, chiều rộng buồng 4,0 ữ 6,0 m, chiều rộng trụ bảo vệ giữa các cột 4,0 ữ 5,0 m (th−ờng đ−ợc thu hồi khi khấu dật). Các công việc khai thác đ−ợc tiến hành đồng thời trong một buồng. Nh−ợc điểm cơ bản của hệ thống là thông gió cho khu vực khai thác rất khó khăn, do không cơ giới hoá xúc bốc than trong buồng và khi khấu thu hồi trụ than bảo vệ nên tốc độ tiến g−ơng và chiều dài buồng khấu bị hạn chế. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt thấp, tổn thất than 28 ữ 35%. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình II.1. 50 m 8 ữ12 m 20 ữ 30 m 8 ữ12 m 8 ữ 12 m 8-12 m a b b mặt cắt a - a a 50 m 3 ữ 6 m 20 ữ 3 0 m 20 ữ 3 0 m 8 ữ12 m 8 ữ12 m 2 m 2 m 8 ữ12 m 3 ữ 6 m mặt cắt b - b α > 35° Th−ợng cột Dọc vỉa vận tải Dọc vỉa thông gió Th−ợng buồng Th−ợng cột Th−ợng buồng Th−ợng cột Th−ợng cột Dọc vỉa thông gió Dọc vỉa thông gió Dọc vỉa phân tầng Dọc vỉa phân tầng Hình II.1. Sơ đồ công nghệ khai thác buồng Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 20 + Hệ thống khai thác buồng - l−u than: đ−ợc áp dụng rộng rãi ở bể than Kuzơbat (Liên Xô cũ) trong những điều kiện vỉa dầy từ 5,0 ữ 6,0 m (với các vỉa có chiều dày không ổn định), góc dốc α > 450, đá vách thuộc loại bền vững. Công tác chuẩn bị buồng khấu than bằng cách đào các lò th−ợng. Công việc khấu than tiến hành bằng cách khoan nổ mìn theo h−ớng dốc từ d−ới lên hoặc từ các lò th−ợng buồng. Than đ−ợc giữ lại và tháo từ từ, sau đó tiến hành công tác hạ vách. Trong ruộng mỏ trình tự chuẩn bị và khai thác nh− sau: Một buồng chuẩn bị, kế tiếp là buồng khấu than, tiếp theo là buồng l−u than sau đó là buồng tháo than và phá hoả đá vách. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình II.2. Hình II.2. Sơ đồ công nghệ khai thác buồng - l−u than + Hệ thống khai thác buồng - lò th−ợng chéo: đ−ợc áp dụng thử nghiệm ở Liên Xô (cũ) trong điều kiện vỉa có chiều dày 5,2 m, góc dốc 70 ữ 800, vách trực tiếp là đá dễ sập đổ. Bản chất của hệ thống là ở chỗ tầng đ−ợc chuẩn bị khai thác bằng các lò th−ợng đào chéo 40 ữ 500 với lò dọc vỉa tầng. Các th−ợng nối với nhau bằng các lò liên lạc (phỗng) tạo thành các cột nhỏ kích th−ớc: cao 10 ữ 12 m và rộng 7 ữ 8 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 21 m. Tất cả các đ−ờng lò đ−ợc đào bám trụ vỉa. Công tác khấu than độc lập trong các cột nhỏ theo h−ớng từ trên xuống với khoảng cách v−ợt tr−ớc của các cột trên và d−ới là 15 ữ 20 m. Than đ−ợc khấu bằng ph−ơng pháp khoan nổ mìn. Phía d−ới cột than nổ mìn đặt c−ợc chắn bảo vệ, đảm bảo cho công nhân luôn luôn ở trong vị trí an toàn để điều chỉnh tháo than. So với hệ thống chia lớp nghiêng, hệ thống khai thác bằng các lò th−ợng chéo cho các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao hơn, sản l−ợng trung bình ngày đêm, năng suất lao động tăng từ 1,6 ữ 1,8 lần, chi phí gỗ giảm ba lần. Hệ thống khai thác lò th−ợng chéo đảm bảo an toàn cho công nhân khai thác, bởi vì tất cả các công đoạn trong công tác khấu than đều thực hiện trong khu vực có vì chống của các đ−ờng lò chuẩn bị. Nh−ợc điểm chính của hệ thống là khối l−ợng các đ−ờng lò chuẩn bị lớn (tới 47 m/1000 T), tổn thất than cao. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình II.3. Hình II.3. Sơ đồ công nghệ khai thác buồng - lò th−ợng chéo I.2. Các hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng + Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng kết hợp với máy khoan đ−ờng kính lớn (PSO): ra đời đã lâu và đ−ợc áp dụng phổ biến tại Liên Xô (cũ) để khai thác các vỉa dày dốc trong điều kiện địa chất phức tạp. Tuy nhiên công nghệ áp dụng hiệu quả cho các vỉa than có chiều dày 3,0 ữ 8,0 m, góc dốc > 45°, vách vỉa bền vững trung bình đến bền vững. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 22 Hệ thống khai thác đ−ợc chuẩn bị bằng cách theo chiều dốc chia khu vực thành các tầng khai thác và trong mỗi tầng theo ph−ơng chia thành các cột. Việc khai thác trong mỗi cột của tầng đ−ợc thực hiện bằng cách đào các lò dọc vỉa phân tầng bám trụ đến hết chiều dài một cột khai thác. Khoảng cách giữa các lò dọc vỉa phân tầng phụ thuộc vào khả năng khoan bắn, nổ mìn khai thác ở mỗi lò dọc vỉa phân tầng. Công tác vận tải, thông gió trong quá trình đào lò dọc vỉa phân tầng sử dụng các lỗ khoan đ−ờng kính lớn. Việc khai thác trong mỗi cột đ−ợc tiến hành theo từng dải bằng cách khoan nổ mìn lần l−ợt từng dải ở mỗi lò dọc vỉa phân tầng. Than nổ ra ở mỗi dải của lò dọc vỉa phân tầng tự tr−ợt trên trụ vỉa xuống chân buồng, đ−ợc rót lên thiết bị vận tải chân và đ−a ra ngoài. Công suất khai thác khu vực đạt 5,0 ữ 6,0 nghìn tấn/năm, năng suất lao động phân x−ởng 8 ữ 15 tấn/công, tổn thất than 35 ữ 45%. Cơ giới hoá quá trình khai thác bằng cách sử dụng các máy com bai đào lò chuẩn bị hoặc sử dụng thuỷ lực để khai thác. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình II.4. 1m 50 m Lò dọc vỉa thông gió 3m 2m 30 ữ 40 m 6 ữ 8 m Lỗ khoan khai thác Lỗ khoan th−ợng Phỗng tháo than Lò dọc vỉa phân tầng Lò dọc vỉa vận tải Lò dọc vỉa thông gió Lỗ khoan khai thác 6 ữ 8 m α > 35° Mv 6 ữ 8 m 4 ữ 6 m 6 ữ 8 m 4 ữ 6 m 30 ữ 4 0 m 4ữ 6m 6 ữ 8 m 6 ữ 8 m a a Lò dọc vỉa phân tầng Lò dọc vỉa phân tầng Lò dọc vỉa phân tầng Lò dọc vỉa phân tầng Th −ợ n g c h ia c ộ t Lò dọc vỉa vận tải mặt cắt a - a Hình II.4. Sơ đồ công nghệ khai thác bằng lò dọc vỉa phân tầng kết hợp với máy khoan đ−ờng kính lớn (PSO) + Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá lò dọc vỉa phân tầng sử dụng máy combai đào lò: Công tác chuẩn bị khai thác đ−ợc tiến hành bằng cách từ lò dọc vỉa vận tải đào cặp th−ợng trung tâm cách nhau 10 ữ 20 m nối thông với lò dọc vỉa thông gió. Sau đó từ th−ợng trung tâm mở các lò dọc vỉa phân tầng cách nhau 6,0 ữ 8,0 m tới biên giới khai thác của khai tr−ờng. Công tác đào lò và khấu than hạ trần đ−ợc thực hiện bằng các máy com bai đào lò. Việc di chuyển máy combai giữa Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 23 các phân tầng đ−ợc thực hiện bằng cách thi công các th−ợng chéo giữa các phân tầng đảm bảo cho máy khấu có thể tự di chuyển đ−ợc (hình II.5). 5ữ 6m Sơ đồ hệ thống khai thác sử dụng 2 máy combai Sơ đồ hệ thống khai thác sử dụng 4 máy combain A 10 m 10 m Mặt cắt A - A c c 5ữ 6m 5ữ 6m A C Mặt cắt b - b Mặt cắt c - c 5 - 6 m >35° Máy đào lò Hình II.5. Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá lò dọc vỉa phân tầng sử dụng máy combai đào lò + Hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan dài: Tại các n−ớc nh−: Nga, Thụy Điển, Pháp, Trung Quốc, Ba Lan... đã tiến hành khai thác các vỉa than dày dốc đứng theo sơ đồ hệ thống phá nổ dọc vỉa phân tầng bằng các lỗ khoan dài. Trong công nghệ này, theo đ−ờng ph−ơng vỉa, khoáng sàng than đ−ợc chia thành các cột khai thác bởi các lò th−ợng cột đào bám trụ vỉa. Trong phạm vi mỗi cột khai thác, đào các lò dọc vỉa phân tầng cách nhau 8 ữ 30 m. Trình tự khai thác khấu giật từ biên giới về lò th−ợng và theo các phân tầng từ trên xuống d−ới. Công tác khấu than thực hiện bằng việc nổ các lỗ mìn dài đ−ợc khoan từ lò dọc vỉa phân tầng. Than phá nổ đ−ợc cơ giới hóa xúc bốc lên thiết bị vận tải ở lò dọc vỉa để vận chuyển ra lò th−ợng cột phía tr−ớc. Công nghệ khai thác trên đơn giản, cho sản l−ợng và năng suất cao, hiệu quả lớn, nh−ng phức tạp trong vấn đề nạp nổ. Tại Thụy Điển ng−ời ta dùng hơi ép nạp thuốc nổ dạng bột vào trong lỗ khoan. Tại Ba Lan và Pháp, sử dụng các giải pháp và ph−ơng tiện nạp mìn đặc biệt cho các lỗ khoan dài. ở Trung Quốc tiến hành nạp mìn bằng ph−ơng pháp thủ công. Tại Ba Lan hiện nay đã áp dụng phổ biến công nghệ khai Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 24 thác sử dụng lỗ khoan dài đối với các vỉa dốc và cơ giới hoá hoàn toàn từ khâu đào chống lò chuẩn bị đến việc khoan, nạp nổ mìn và chống tăng c−ờng lò chuẩn bị. Công nghệ khai thác phá nổ dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan dài đ−ợc áp dụng cho các vỉa than dày 3,5 ữ 10 m, góc dốc α > 35°, nh−ng hiệu quả khi vỉa có chiều dày 3,5 ữ 6,0 m; góc dốc α > 35°; đá vách vỉa bền vững trung bình đến bền vững. Công nghệ khai thác này thích ứng đ−ợc với điều kiện địa chất mỏ phức tạp. Ưu điểm của hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng là năng suất lao động cao (tăng 1,5 ữ 2,5 lần so với khai thác chia lớp nghiêng), chi phí gỗ thấp. Nh−ợc điểm của hệ thống khai thác là khối l−ợng chuẩn bị lớn, tổn thất than cao (tới 50%), nguy cơ cháy nội sinh cao ở các vỉa than có tính tự cháy. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình II.6. Lò dọc vỉa đá Lò th−ợng cột Lò th−ợng vận tải, thông gió Lò DV phân tầng Lò DV phân tầng Lò dọc vỉa đá Lò DV thông gió Lò DV vận tải mặt cắt a - a 8 ữ 30 m 8 ữ 30 m Mv 8 ữ30 m 8 ữ 3 0 m Lò dọc vỉa đá Lò DV phân tầng Lò DV phân tầng Lò DV vận tải Lò DV đá Lò XV đá Lò DV thông gió Lò DV đá Lò XV đá A 80 ữ1 20 m 100 ữ150 m 300 ữ600 m A Hình II.6. Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan dài I.1.3. Hệ thống khai thác bằng dàn chống cứng Công nghệ khai thác bằng dàn chống cho các vỉa than dốc đã đ−ợc áp dụng rộng rãi tại các n−ớc thuộc SNG và các n−ớc khác nh−: Bungari, Tiệp khắc, Ba Lan, Triều Tiên, Trung Quốc, v.v. Công tác chuẩn bị tiến hành chia tầng khai thác thành các cột khấu theo độ dốc. Phía trên các cột khấu lắp đặt dàn chống tạo thành mặt phẳng chống đỡ đất đá phía trên để công nhân làm việc d−ới dàn. Dàn dịch chuyển theo độ dốc từ lò thông gió xuống lò vận tải của tầng. Vỉa than đ−ợc khấu hết toàn bộ chiều dày cùng một lúc. Chiều dài của cột khấu theo chiều cao của Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 25 tầng 80 ữ 100 m hay một phân tầng 40 ữ 50 m, chiều ngang của cột khấu theo ph−ơng là chiều dài dàn chống thông th−ờng 24, 30, 36 m, giữa các cột theo ph−ơng để lại trụ bảo vệ dày 1,5 ữ 2,0 m. Để chuẩn bị khu khai thác, đào lò thông gió và vận tải của tầng, giữa hai mức vận tải và thông gió nối với nhau bằng các th−ợng đi lại và rót than, d−ới dàn giữa các th−ợng đầu và th−ợng cuối dàn nối với nhau bằng lò nối phục vụ đi lại và thông gió. Dàn lắp ráp ở lò thông gió bằng vì chống riêng. Khi lắp ráp d−ới dàn tạo một rãnh để ng−ời đi lại và thông gió. Sau khi lắp ráp xong, tạo gối đệm bằng nổ mìn, phá vỡ đất đá trên dàn và điều khiển đ−a dàn về vị trí làm việc, tựa vào trụ than ở phía trụ và vách vỉa. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình II.7. Dàn chống cứng Lò dọc vỉa vận tải Th−ợng chia cột Lỗ khoan ĐKL Cúp thông gió Cúp thông gió+đi lại 6ữ86ữ8 2 ữ 4m 24 ữ 30m Cúp thông gió+đi lại Hình II.7. Sơ đồ công nghệ khai thác bằng dàn chống cứng Tùy theo điều kiện góc dốc vỉa ng−ời ta chế tạo ra các loại dàn chống khác nhau, tổng hợp các loại hình công nghệ khai thác bằng dàn chống có thể chia ra làm hai nhóm chính: - Nhóm thứ nhất: Dàn chống không có đế tr−ợt đ−ợc sử dụng để khai thác vỉa có góc dốc α > 55°. Dàn đ−ợc cấu tạo từ các dầm bằng gỗ, sắt, dạng thẳng hoặc cong đ−ợc ghép lại với nhau bằng một hay nhiều lớp tạo thành dàn không phân mảng hoặc dàn phân mảng, cấu tạo th−ờng có nhiều lớp (hình II.8). Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 26 > 5 5° b, Dàn chống dạng chữ Γ 130 ° a, Dàn chống không phân mảng > 5 5° Hình II.8. Sơ đồ g−ơng khai thác bằng dàn chống cứng với α > 55° - Nhóm thứ hai: Dàn chống có đế tr−ợt đ−ợc sử dụng để khai thác những vỉa có góc dốc α < 55°. Dàn chống đ−ợc cấu tạo từ các dầm thẳng hoặc cong, bằng gỗ hoặc sắt ghép lại thành mảng dàn chính che chắn đất đá phá hỏa, dịch chuyển dàn nhờ bổ sung thêm hệ thống kết cấu chân đế phía trụ (hình II.9). Dàn KC e. Công nghệ khai thác dƯới dàn bằng sức nƯớc 40 -: - 5 5° c. Dàn chống có đế trƯợt khai thác vỉa dày trung bình d. Dàn tự hành khai thác than bằng thiết bị cơ giới hoá 40 -: - 5 5° Hình II.9. Sơ đồ g−ơng khai thác bằng dàn chống cứng với α < 55° Hệ thống khai thác sử dụng dàn chống th−ờng đ−ợc áp dụng trong điều kiện vỉa có chiều dày 1,5 ữ 15,0 m, thuộc loại từ t−ơng đối ổn định đến ổn định. Kinh nghiệm vùng mỏ Kuzơbat áp dụng phổ biến và có hiệu quả cao ở vỉa dày 3,0 ữ 6,0 m. Vỉa có góc dốc từ 40 ữ 90° (áp dụng phổ biến và có hiệu quả khi độ dốc vỉa trên 55°. Đối với vỉa có góc dốc nhỏ hơn 550 dàn chống có bố trí thêm đế tr−ợt ở phía trụ). Khu vực vỉa có góc dốc thuộc loại ổn định trở lên. Đá trụ vỉa từ bền vững trung bình trở lên. Đối với vỉa có độ dốc nhỏ hơn 55°, đất đá trụ không có hiện t−ợng tr−ơng nở bùng nền, trựơt nền. Đá vách từ ổn định trung bình đến ổn định. Than có độ cứng trung bình. Tr−ờng hợp than quá cứng phải dùng l−ợng thuốc mìn lớn để phá trụ, điều đó dễ ảnh h−ởng đến kết cấu của dàn. Than mềm khó duy trì đ−ợc gối tựa ở trụ và vách sau mỗi lần đào rãnh nổ mìn d−ới dàn. Tuy nhiên tính chất cơ học của than không phải là những ảnh h−ởng mang tính chất quyết định. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 27 Đặc biệt tại Trung Quốc áp dụng nhiều dạng dàn chống, đồng thời cải tiến sơ đồ đào lò chuẩn bị, công nghệ khấu và tháo lắp dàn.v.v, nhằm giảm chi phí công tác đào th−ợng dốc giảm vật liệu làm dàn bằng công nghệ khai thác dàn chống mềm lò chợ xiên chéo (hình II.10). Công tác chuẩn bị đ−ợc tiến hành t−ơng tự nh− đối với hệ thống khai thác cột dài theo ph−ơng. a Cúp vận chuyển vật liệu, thu hồi vì chống Cúp phục vụ ng−ời đi lại Lò nối chân chợ Cúp đang đào lò dọc vỉa vận tải Cúp đã đào xong Cúp tải than 5m lò dọc vỉa thông gió a Dàn chống mềm mặt cắt a - a 6m 0,25 0,25 1, 4 3,2 2,7 1m β Hình II.10. Sơ đồ công nghệ khai thác bằng dàn chống mềm I.1.4. Hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng, lớp bằng Hệ thống khai thác đ−ợc áp dụng đối với các vỉa có góc dốc lớn hơn 35° nh−ng càng đạt hiệu quả cao khi góc dốc càng lớn, chiều dày vỉa lớn hơn 6,0 m, vỉa biến động chiều dày, góc dốc bất kỳ. Đất đá vách và trụ vỉa từ bền vững trung bình trở lên. Công tác chuẩn bị đ−ợc tiến hành bằng cách chia khu vực khai thác thành hai cánh, mỗi cánh chia tầng thành các phân tầng với chiều cao 6,0 ữ 8,0 m, bằng các lò dọc vỉa bám trụ (hoặc bám vách). Hệ thống khai thác đ−ợc chuẩn bị bằng một đ−ờng lò dọc vỉa đối với tr−ờng hợp vỉa có chiều dày nhỏ hơn 10,0 m và bằng hai đ−ờng lò (bám vách và bám trụ) đối với tr−ờng hợp vỉa có chiều dày lớn hơn 10,0 m. Việc đào các đ−ờng lò dọc vỉa phân tầng đ−ợc thực hiện bằng máy combai đào lò hoặc thủ công. Để đảm bảo thuận lợi trong quá trình thông gió, vận tải và đi lại, lò dọc vỉa phân tầng các mức đ−ợc nối thông với nhau bằng các lò nối thông gió. Các lò nối cách nhau theo ph−ơng 80 ữ 100 m. Sau khi đào xong lò dọc vỉa phân tầng tiến hành đào cúp mở lò chợ để khai thác phân tầng đó; cúp mở lò chợ nằm ngang (hoặc nghiêng) và đ−ợc đào từ lò dọc vỉa phân tầng sang Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 28 vách vỉa (hoặc trụ vỉa). Tại th−ợng khởi điểm, tiến hành lắp đặt vì chống để chống giữ g−ơng khai thác. Công tác khai thác đ−ợc tiến hành khấu giật từ biên giới khai thác cánh về th−ợng trung tâm. Chiều cao phân tầng (6,0 ữ 8,0 m) đ−ợc khấu g−ơng với chiều cao cho phép (2,0 ữ 3,0 m) tuỳ thuộc vào thiết bị chống giữ và khấu g−ơng, phần than còn lại sẽ tiến hành hạ trần thu hồi than nóc qua lò chợ. Công tác thông gió đ−ợc tiến hành bằng cách sử dụng quạt thông gió cục bộ đối với tr−ờng hợp chuẩn bị bằng một đ−ờng lò và bằng hạ áp chung trong tr−ờng hợp bố trí hai đ−ờng lò chuẩn bị. Công tác vận tải tại lò dọc vỉa phân tầng đ−ợc sử dụng máng cào hoặc băng tải. Hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng, lớp bằng xem hình II.11. mặt cắt a - a (tr−ờng hợp M >10m) B 70 ữ 100m ≥20m A A Các th−ợng cột 70 ữ 100m 70 ữ 100m 70 ữ 100m 70 ữ 100m mặt cắt b - b (Tr−ờng hợp M <10m) 70 ữ 100m 70 ữ 100m B Mv H p t H t mặt cắt b - b (tr−ờng hợp M >10m) H p t H p t Lò dọc vỉa phân tầng Lò dọc vỉa phân tầng Lò dọc vỉa phân tầng Lò dọc vỉa thông gió Lò dọc vỉa vận tải Mv H p t H p t H p t mặt cắt a - a (trƯờng hợp m<10m) Hình II.11. Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng, lớp bằng I.4.5. Sơ đồ công nghệ khai thác sử dụng chèn lò và máy com bai đào lò Hệ thống khai thác đ−ợc áp dụng đối với các vỉa có góc dốc 60 ữ 90°, chiều dày vỉa 3,0 ữ 4,0 m, đá vách trụ vỉa than thuộc loại bền vững trung bình, lực cản cắt của than nhỏ hơn 250 KG/cm. Công tác chuẩn bị đ−ợc tiến hành bằng cách chia tầng khai thác với chiều cao 80 ữ 120 m thành các cột có chiều rộng 400 m. Trong mỗi cột, từ lò dọc vỉa đá mức thông gió đào cúp xuyên vỉa tại trung tâm của cột và từ lò dọc vỉa đá mức vận tải đào cúp xuyên vỉa vận tải tại biên giới hai cánh của cột. Tại trung tâm cột đào th−ợng thông gió, vận chuyển nối thông mức vận tải và thông gió chia cột Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 29 thành hai cánh. Công tác khai thác đ−ợc tiến hành bằng máy com bai đào lò và theo chiều dốc lò chợ từ d−ới lên bằng cách đào lò khởi điểm sát lò dọc vỉa vận tải. Sau khi khai thác hết một luồng khấu tiến hành chèn đá từ trên xuống và máy combai chuyển sang khấu cánh đối diện. Các lò th−ợng vận chuyển than, thông gió và thoát n−ớc đ−ợc hình thành trong quá trình khai thác. Hệ thống khai thác có −u điểm là độ an toàn cao, tổn thất than nhỏ (7 ữ 10%), sản l−ợng khai thác 60 ữ 65 T/ngày.đêm, năng suất lao động 13,0 T/công. Tuy nhiên hệ thống khai thác còn tồn tại nh−ợc điểm là vật liệu và kỹ thuật chèn lò phải đảm bảo nghiêm ngặt để máy com bai không bị lún nền trong quá trình di chuyển. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình II.12. Mặt cắt A - A A 8-12 m 7m 6-10 m 8° 400m Mặt cắt b - b 60 - 90° 3-4 m 3-4 m 80 -1 20 m 200m200m A B B Th−ợng thông gió vận chuyển trung tâm Trụ bảo vệ Cúp xuyên vỉa Cúp xuyên vỉa Cúp xuyên vỉa Trụ bảo vệ Th−ợng tháo than Th−ợng tháo than Lò dọc vỉa thu n−ớc Hình II.12. Sơ đồ công nghệ khai thác chèn lò sử dụng máy combai I.2. Đồng bộ thiết bị cơ giới hoá trong các hệ thống khai thác vỉa dày dốc Nh− trên đã tổng quát, hiện nay trên thế giới khả năng áp dụng cơ giới hoá đối với các vỉa dày dốc còn hạn chế và gặp nhiều khó khăn. Phần lớn các sơ đồ công nghệ khai thác vẫn sử dụng khoan nổ mìn. Cơ giới hoá khấu than trong các sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc đ−ợc thực hiện phần lớn trong công tác Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 30 đào lò. Trong khai thác một số sơ đồ công nghệ đã sử dụng máy com bai đào lò, còn máy com bai khấu than dạng lò chợ dài đ−ợc áp dụng rất ít trong một số hệ thống khai thác chia lớp khi vỉa có chiều dày rất lớn. Trong các sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc sử dụng khoan nổ mìn, cơ giới hoá đ−ợc thực hiện tại khâu vận tải bằng cách sử dụng hệ thống vận tải liên tục gồm máng cào và băng tải. Đối với công tác khoan nổ mìn, trên thế giới đang phát triển theo h−ớng thay thế các máy khoan điện bằng các máy khoan khí ép hoặc thuỷ lực, công tác nạp mìn sử dụng máy nạp mìn chạy khí nén. Ví dụ tại Ba Lan trong công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan dài, đồng bộ thiết bị chủ yếu thực hiện bao gồm máy khoan kiểu đứng VPS-01, trạm bơm thuỷ lực và thiết bị nạp, nổ mìn NP-1. Máy khoan kiểu đứng VPS-01 (hình II.13) chạy bằng thuỷ lực, có khả năng khoan khoan sâu tới 40 m trong than hoặc đá mềm. Máy khoan đ−ợc chế tạo theo kiểu lắp ráp từng bộ phận; trọng l−ợng máy nhỏ; cần khoan có thể tháo lắp dễ dàng. Đặc tính kỹ thuật máy khoan VPS-01 xem bảng II.1. Đặc tính kỹ thuật của máy khoan VPS-01 Bảng II.1 TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Số l−ợng 1 Kiểu động cơ - Thuỷ lực 2 Đ−ờng kính lỗ khoan mm 28 ữ 100 3 Công suất động cơ kW ≤ 13 4 Mô men quay (với áp lực 17,5 MPa) N.m 101; 195; 240; 300 5 Lực khoan kN 4; 6,2; 9 6 Tốc độ khoan m/phút 0 ữ 8 7 Chiều dài máy khoan mm 2400 ữ 4200 8 Loại dầu thuỷ lực - HSC 9 áp lực làm việc MPa 17 10 Trọng l−ợng máy kg 42 ữ 85 11 Trọng l−ợng bộ phận phân bổ áp lực kg 23 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 31 Hình II.13. Máy khoan VPS- 01 Trạm bơm thuỷ lực (hình II.14) dùng để cung cấp nguồn thuỷ lực cho máy khoan hoạt động. Đặc tính kỹ thuật máy bơm thuỷ lực, xem bảng II.2. Đặc tính kỹ thuật của máy bơm thuỷ lực Bảng II.2 Số l−ợng TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Kiểu BM2 K Kiểu BM2 kd 1 L−ợng dầu lít Vmax = 240 2 áp lực làm việc MPa Pmax = 17 3 Vòng quay động cơ điện vòng/phút 1450 4 Công suất động cơ điện kW 15; 18,6; 22 2x(15;18,6;22) 5 Năng suất bơm tối đa lít/phút 54;66;79 2x(54;66;79) 6 Trọng l−ợng máy không kể dầu kg 575 870 7 Kích th−ớc (dài x cao x rộng) mm 2300x800x900 3050x800x900 Hình II.14. Máy bơm thuỷ lực Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 32 Thiết bị nạp, nổ mìn: gồm máy nạp mìn NP- 1 (xem hình II.15) và ống mềm PVC kiểu Alpha 444. Máy nạp mìn NP- 1 sử dụng khí nén đẩy các thỏi thuốc mìn theo ống PVC Alpha 444 vào trong lỗ khoan. Thuốc nổ đ−ợc nạp vào trong đ−ờng ống theo kiểu phân đoạn. Kích nổ thuốc mìn trong lỗ khoan bằng dây nổ và máy bắn mìn. Hình II.15. Thiết bị nạp thuốc nổ sử dụng khí ép NP-1 Đối với các hệ thống khai thác chia lớp khi chiều dài lò chợ lớn sử dụng các thiết bị đồng bộ cơ giới hoá nh− các g−ơng lò chợ dài từ máy khấu, vật liệu chống giữ đến hệ thống vận tải… Ph−ơng pháp cơ giới hoá khấu than đ−ợc phát triển theo từng giai đoạn phát triển, sơ khai từ ph−ơng pháp cơ giới sử dụng búa chèn trong các g−ơng khai thác tiến đến sử dụng các máy khai thác nh− máy đánh rạch, máy bào than và máy khấu combai. Hiện nay trên thế giới, các ph−ơng pháp cơ giới hóa trên vẫn đang đ−ợc sử dụng tại các khu vực khai thác. Đối với các g−ơng lò chợ chia lớp trong hệ thống khai thác vỉa dày dốc th−ờng sử dụng máy khấu combai (hình II.16) trong nhiều phạm vi áp dụng điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ khác nhau. a) b) Hình II.16. Hình ảnh máy combai có tang khấu theo cạnh g−ơng lò (a) và máy combai có tang khấu trực diện g−ơng lò (b) Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 33 Tuy nhiên trong hai loại máy khấu nêu trên, loại máy khấu có tang khấu theo cạnh g−ơng lò (a) ít đ−ợc áp dụng do chiều dài của máy khấu lớn nên khi áp dụng đòi hỏi các vỉa phải có chiều dày rất lớn đảm bảo khi chia lớp bằng hoặc ngang nghiêng, chiều dài lò chợ tối thiểu phải lớn hơn 25 ữ 30 m. Do vậy loại máy khấu có tang khấu trực diện (b) hay đ−ợc sử dụng. Loại máy nêu trên đ−ợc sử dụng phổ biến tại các n−ớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển nh− Đức (máy VM-E của hãng DBT); Trung Quốc (máy MS- 950); Nga… Các máy khấu có tang khấu trực diện khi áp dụng đối với các g−ơng lò chợ có chiều dài ngắn th−ờng đ−ợc kết hợp với các máng cào uốn góc 90° giữa g−ơng lò chợ và lò dọc vỉa (hình II.17). Hình II.17. Hình ảnh máy combai và máng cào uốn Cùng với ph−ơng pháp khấu than, ph−ơng tiện chống giữ g−ơng khai thác đ−ợc phát triển phù hợp với trình độ phát triển kỹ thuật khai thác than hầm lò, từ các ph−ơng pháp chống giữ truyền thống bằng vì chống gỗ tiến đến kim loại hóa chống giữ g−ơng khấu than và cơ giới hóa các ph−ơng tiện chống giữ g−ơng khấu than. Với tiến độ phát triển công nghệ cơ giới hóa khai thác hầm lò, tại các n−ớc có nền công nghiệp than phát triển nh− Mỹ, úc, CHLB Nga, Trung Quốc, Ba Lan, v.v. đ−a vào sử dụng với các thiết bị cơ giới hóa khấu than (máy bào than, máy khấu combai) bằng các ph−ơng tiện chống giữ chủ yếu nh− vì neo trong sơ đồ g−ơng khấu ngắn, dàn chống tự hành trong sơ đồ g−ơng khấu dài. Ngoài ra, ở mức độ cơ giới ph−ơng tiện chống giữ thấp hơn sử dụng các vì chống thủy lực (cột chống thủy lực đơn, giá thủy lực di động), các ph−ơng tiện chống giữ này Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 34 đ−ợc sử dụng trong các điều kiện địa chất phức tạp có chiều dài theo ph−ơng khu khai thác ngắn, trữ l−ợng cân đối có khả năng cơ giới hóa của khu vực khai thác nhỏ. Loại hình chống giữ này đ−ợc phát triển nhiều ở Trung Quốc, CHLB Nga. Trên hình II.18 thể hiện một số hình ảnh ph−ơng tiện chống giữ g−ơng khai thác. Hình II.18. Cột chống thủy lực đơn (a), giá thủy lực di động (b) và dàn tự hành (c) Tại các n−ớc có nền công nghiệp than phát triển, nhằm khai thác các vỉa than đã đ−a vào sử dụng các dàn cơ giới hóa khai thác lò chợ với các vì chống thủy lực, các dàn này cho phép cơ giới hóa đồng bộ các quá trình khấu than, chống giữ và điều khiển đá vách, vận tải than g−ơng khai thác, di chuyển máng cào g−ơng, cung cấp điện và hệ thống chống bụi cho các vỉa có độ dốc đến 45o và chiều dày vỉa từ 0,9 ữ 6,3 m. Dàn chống có vai trò chống giữ và che chắn không gian lò chợ, đồng thời còn là điểm tựa để dịch chuyển máng cào theo tiến độ khấu g−ơng. Có thể coi dàn chống là một thiết bị thủy lực, có khả năng tự di chuyển, khả năng chịu tải lớn và linh hoạt trong chống giữ với mức độ an toàn v−ợt trội so với các loại vì chống tr−ớc nó. Với việc sử dụng dàn tự hành chính là đã thực hiện cơ giới hóa hoàn toàn khâu chống giữ trong lò chợ. Theo ph−ơng pháp tác dụng t−ơng hỗ với nóc lò và cách bảo vệ không gian lò chợ, các dàn chống đ−ợc chia thành bốn loại: kiểu đỡ, kiểu chắn, kiểu chắn- đỡ và kiểu đỡ- chắn. Nhờ những tính năng −u việt trên đây, dàn chống tự hành đã đ−ợc chế tạo và sử dụng rất rộng rãi trên thế giới, nhất là các n−ớc có công nghiệp khai thác than phát triển nh− Nga, Mỹ, Đức, Ba lan, Trung Quốc... Dàn chống kiểu chắn sử dụng trong điều kiện đất đá vách mềm yếu tải trọng không cao và độ sâu khai thác nhỏ, sử dụng phù hợp trong khai thác lớp khấu của vỉa dày. ở các vỉa mỏng khi tiết diện không gian g−ơng khấu nhỏ th−ờng sử dụng dàn chống kiểu đỡ. Các dàn chống hỗn hợp kiểu chắn- đỡ hoặc đỡ- chắn đ−ợc lựa chọn áp dụng tuỳ thuộc bởi điều kiện mỏ a) b) c) Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 35 địa chất, ph−ơng pháp khai thác và vận tải than theo lò chợ. Đối với các hệ thống khai thác vỉa dày dốc, ở mức cơ giới hoá cao th−ờng sử dụng các dàn chống tự hành có kết cấu thu hồi than hạ trần. Hiện nay về cơ bản dàn chống có kết cấu thu hồi than hạ trần đ−ợc chế tạo theo hai kiểu hỗn hợp chắn - đỡ hoặc đỡ - chắn; đồng thời cũng có t−ơng ứng hai loại cửa sổ thu hồi than. Loại cửa sổ thu hồi than bố trí phía trên (gần nóc lò chợ), sử dụng một máng cào trong lò chợ. Loại cửa sổ thu hồi than bố trí phía d−ới (sát nền lò chợ) sử dụng hai máng cào (hình II.19) a) b) Hình II.19. Dàn chống có kết cấu thu hồi than hạ trần ở nóc (a), và ở nền lò chợ (b) Một số chủng loại dàn chống cơ giới phổ biến hiện nay đ−ợc thiết kế và chế tạo tại Trung Quốc và các n−ớc khác trên thế giới thể hiện trên bảng II.3, II.4. Để đảm bảo các diện chuẩn bị cho các lò chợ cơ giới hóa khai thác, cần đẩy nhanh tốc độ đào chống lò chuẩn bị trong than và trong đá bằng cách đ−a vào áp dụng các thiết bị cơ giới hóa nh− máy combai đào lò, máy khoan, thiết bị bốc xúc cơ giới, đồng bộ chuyển tải, v.v. với tốc độ đào lò đá đạt 100 ữ 150 m/tháng và lò than 200 ữ 250 m/tháng. Ngoài ra trong một số hệ thống khai thác g−ơng lò ngắn đã sử dụng máy com bai đào lò trong việc khấu g−ơng khai thác. Một số chủng loại máy combai đào lò phổ biến hiện nay đ−ợc thiết kế và chế tạo trên thế giới thể hiện trên bảng II.5. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 36 Đặc tính kỹ thuật một số loại dàn chống cơ giới đ−ợc sản xuất và chế tạo tại Trung Quốc Bảng II.3 Giá trị đối với loại dàn chống Tên chỉ tiêu ZFS6200/18/35 ZZP3600/17/33 ZF4600/17/28H ZF2800/16/24 ZF4800/17/28H Chiều cao chống giữ (min - max), mm 1800 ữ 3500 1700 ữ 3300 1700 ữ 2800 1600 ữ 2400 1700 ữ 2800 Chiều rộng chống giữ, mm 1410 ữ 1580 1430 ữ 1600 1430 ữ 1600 1200 ữ 1340; 1400 ữ 1570 1430 ữ 1600 Khẩu độ lắp đặt dàn chống, mm 1500 1500 1500 1250; 1500 1500 Sức chịu tải của dàn chống, KN 6200 3600 4600 2800 4800 Loại kết cấu chống Dàn bốn cột chống Dàn bốn cột chống Dàn bốn cột chống Dàn bốn cột chống Dàn bốn cột chống Lực dịch chuyển, KN: trong đó: Dàn chống 578 454 552 235 631 Máng cào g−ơng 223 178 246 116 305 Chiều dày vỉa, m 6,0 ữ 10,0 < 5,0 1,7 ữ 2,8 (hạ trần đến 10,0) 1,6 ữ 2,4 5,0 ữ 15,0 Góc dốc vỉa, độ ≤ 20o ≤ 20o áp dụng hạ trần khi góc dốc < 25o; cần có cơ cấu chống tr−ợt khi góc dốc > 25o áp dụng hạ trần khi góc dốc < 28o; cần có cơ cấu chống tr−ợt khi góc dốc > 28o khi góc dốc lớn cần có cơ cấu chống tr−ợt Khối l−ợng dàn chống, KG 21600 11400 16300 8100 ữ 8700 16500 Số l−ợng máng cào trong g−ơng lò chợ, cái 2 2 2 2 2 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 37 Đặc tính kỹ thuật một số loại dàn chống cơ giới đ−ợc sản xuất và chế tạo tại các n−ớc khác Bảng II.4 Giá trị đối với loại dàn chống Tên chỉ tiêu ДT1 МКЮ.4В-17/ 30 M138VPT BMV 1M MVPN 3200 N−ớc sản xuất SNG SNG SNG Slovakia Slovakia Loại kết cấu chống Dàn bốn cột chống Dàn bốn cột chống Dàn bốn cột chống Dàn hai cột chống Dàn hai cột chống Chiều cao khấu, mm 1660 ữ 2650 1700 ữ 3000 2300 ữ 3500 2000 ữ 3170 2000 ữ 3200 Sức kháng tải trên diện tích 1 m2 chống giữ, KN/m2 350 ữ 505 1000 1200 Sức chịu tải của dàn chống, KN 2000 8000 12000 3200 3200 Khẩu độ lắp đặt dàn chống, m 1,2 1,5 2,0 1,5 1,5 Lực dịch chuyển, KN: Dàn chống 960/1280 610 1005 390 Máng cào g−ơng 250 - 613 250 Kích th−ớc cơ bản của dàn chống, mm: Chiều cao (min - max) 1660 ữ 2650 1700 ữ 3000 2300 ữ 3500 2000 ữ 3170 1700 ữ 3500 Chiều rộng 1200 1450 - - 1500 Chiều dài - - - - - Khối l−ợng dàn chống, KG 6000 18500 32000 12670 12000 Số l−ợng máng cào trong g−ơng lò chợ, cái 2 2 2 1 1 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 38 Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số loại máy combai đào lò Bảng II.5 Đặc tính kỹ thuật cơ bản Mã hiệu máy N−ớc sản xuất Độ cứng giới hạn của đất đá, Mpa Tổng công suất các động cơ, KW Công suất động cơ đầu cắt, KW Chiều cao thân máy, mm Khối l−ợng, T KПY SNG 100 370 160 1600 52 KCП32 SNG 100 190 110 1900 45 П220 SNG 120 305 2 x 110 1500 50 П110 SNG 100 195 2 x 55 1400 39 4ПП2M (KП3) SNG 80 225 110 2100 45 AM75 Ba Lan, áo 100 287/342 160/200 1450 50 RH45 Anh 120 300/400 150/200 1500 50 ET210-Q CHLB Đức 120 360 200 2300 53 KПД SNG 80 262 110 1350 35 KCП22 SNG 70 165,2 75 1600 28,4 AM45 Ba Lan, áo 70 172 100 1200 20 AM50 Ba lan, áo 80 155 100 1645 24 AM 65 Ba lan, áo 100 223 132 1680 36 AM 85 Ba lan, áo 100 418 300 2150 75 AM 105 Ba lan, áo 100 471 300 2350 120 RH25 Anh 70 165 82 1920 25,4 1ГПКС SNG 70 110 55 1500 21 KП20Б SNG 80 180 90 1300 25 S100 Trung Quốc 100 145 100/60 1800 25 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 39 II. Tổng quan tình hình áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày dốc tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Tại Việt Nam, việc nghiên cứu lựa chọn và áp dụng các công nghệ khai thác vỉa dày dốc đã đ−ợc nhà n−ớc và Tổng công ty than Việt Nam (nay là Tập đoàn Công nghiệp than - khoáng sản Việt Nam) đặt ra từ rất lâu. Hàng loạt các đề tài liên quan đến khai thác vỉa dày dốc đã đ−ợc thực hiện và rất nhiều các công nghệ đã đ−ợc triển khai áp dụng trong thực tế sản xuất từ các kết quả nghiên cứu nh−: Đề tài cấp nhà n−ớc 12a - 01 giai đoạn 1981 ữ 1985 “Nghiên cứu công nghệ khai thác vỉa dày dốc α > 35° vùng Quảng Ninh”; Đề tài cấp nhà n−ớc 12a - 02 - 07 giai đoạn 1986 ữ 1990 “Nghiên cứu công nghệ khai thác vỉa dày dốc α > 35° các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”; Đề tài cấp nhà n−ớc KC - 03 - 03 giai đoạn 1991 ữ 1995 “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hầm lò và lộ thiên trong điều kiện địa chất phức tạp”. Trong giai đoạn này Viện KHCN Mỏ đã phối hợp với các mỏ than Hầm lò vùng Quảng Ninh triển khai áp dụng hàng loạt các công nghệ khai thác vỉa dày dốc trong thực tế sản xuất, trong đó một số sơ đồ công nghệ khai thác hiện nay đang đ−ợc áp dụng phổ biến để khai thác các vỉa dày dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. II.1. Công nghệ khai thác vỉa dày dốc Công nghệ khai thác buồng (buồng, buồng th−ợng, lò dọc vỉa phân tầng - hình II.20, hình II.21): Giai đoạn tr−ớc đây các công nghệ khai thác buồng đ−ợc sử dụng chủ yếu để khai thác tất cả các vỉa dày dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh: Vàng Danh, Mạo Khê, Uông Bí, Quang Hanh và Mông D−ơng... Ưu điểm của công nghệ là chi phí giá thành của một tấn khai thác thấp hơn so với các công nghệ khai thác khác. Có khả năng khai thác tại các khu vực không thể áp dụng công nghệ khai thác lò chợ dài. Nh−ợc điểm của công nghệ là có tổn thất than lớn (45 ữ 50%). Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản đạt đ−ợc trong quá trình áp dụng các công nghệ khai thác buồng: Sản l−ợng khai thác trung bình 1 ngày đêm 100 ữ 120 T, công suất khai thác 30.000 ữ 40.000 T/năm, năng suất lao động trực tiếp 4,0 ữ 5,0 T/công.ca, chi phí thuốc nổ 300 ữ 400 kg/1000T, chi phí Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 40 kíp nổ 700 kíp/1000T, chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 T than khai thác 30 ữ 40 m, chi phí gỗ cho 1000 T than khai thác 30 ữ 35 m3, tổn thất than 45 ữ 50 %. Th −ợ ng c hí nh Lò nối Máng cào Máng cào Lò DV thông gió Lò nối Th −ợ ng c hí nh Lò dọc vỉa vận tải Th −ợ ng c hé o Lò nối Th −ợ ng c hí nh Th −ợ ng c hí nh Lò dọc vỉa vận tải Khai thác th−ợng chéo Khai thác th−ợng chính Th −ợ ng c hé o Lò dọc vỉa thông gió 40 ữ 50 m 12 ữ 14 m 12 ữ 14 m 10.0 ữ 12.0 m 50 m 12 ữ 14 m Th−ợng chéo 12 ữ 14 m 12 ữ 14 m Th−ợng chéo 10.0 ữ 12.0 m Hình II.20. Sơ đồ công nghệ khai thác buồng - lò th−ợng chéo áp dụng tại Công ty than Vàng Danh, Mạo Khê và một số mỏ hầm lò khác 2200 φ160 ữ180 1800 700 30° C−ợc điều tiết than 1 000 Lò dọc vỉa phân tầng Lò c úp Vòng 3 Lỗ khoan Vòng 2 Vòng 1 10 0 0 Lò dọc vỉa phân tầng Lò c úp 3000 67 00 C−ợc điều tiết than khoan nổ mìn khai thác ở lò cúp B B mặt cắt b - b 830 0 CC khoan nổ mìn bắn rút lò dọc vỉa phân tầng E 60 ° 55 00 36 00 29 00 8000 8000 7000 55 00 29 00 mặt cắt E - E 67 00 2 60 ° 4 3 830 0 d 30° 1 φ160 ữ180 d Đá kẹp dày 0.5 m Đá kẹp dày 0.5 m Vách ngăn E Hình II.21. Sơ đồ công nghệ khai thác buồng cúp áp dụng tại công ty than Mạo Khê và một số mỏ hầm lò khác Xuất phát từ tình hình thực tế áp dụng các công nghệ khai thác dạng buồng nêu trên cho thấy: các công nghệ khai thác dạng buồng đ−ợc áp dụng phổ biến tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh bởi vì sơ đồ công nghệ đơn giản, đầu t− ban đầu ít mà mang lại hiệu quả kinh tế cao, mặt khác nó lại phù hợp với các khu vực có Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 41 điều kiện địa chất phức tạp mà ở đó công nghệ khai thác lò chợ áp dụng không có hiệu quả. Bản chất của các công nghệ là an toàn trong khai thác vì không có ng−ời làm việc trong không gian khai thác, song do ch−a nắm vững điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ, ch−a có đủ các tài liệu kỹ thuật cùng với sự vi phạm quy trình công nghệ nên đã gây nên mất an toàn trong khai thác. Cũng vì những lý do trên ngành than đã có chủ tr−ơng hạn chế công nghệ khai thác khấu buồng và thay thế vào đó là các công nghệ khai thác an toàn, hiệu quả hơn. Công nghệ khai thác chia lớp bằng: áp dụng ở mỏ Hà Lầm, Tân Lập và một số mỏ khác (hình II.22). Công nghệ khai thác đ−ợc áp dụng để khai thác các vỉa dày dốc có điều kiện địa chất phức tạp. Công nghệ khai thác này có −u điểm là có khả năng khai thác các vỉa dày dốc trong điều kiện địa chất phức tạp, khối l−ợng đào các lò th−ợng dốc ít, an toàn trong khai thác. Nh−ợc điểm: năng suất lao động thấp, lò chợ chống bằng vì chống gỗ và cũi lợn gỗ nên công tác thu hồi khó khăn. Số l−ợng đào các đ−ờng lò chuẩn bị nhiều. Tổn thất than trong khai thác lớn nhất là trong công tác thu hồi than hạ trần. Công nghệ khai thác đ−ợc áp dụng tại vỉa 14 Tây phay K mỏ Hà Lầm. Chiều dày vỉa biến đổi từ 11,82 ữ 30,0 m; góc dốc vỉa 25 ữ 40°. Khu vực áp dụng thử nghiệm đầu tiên tại phân tầng +7 ữ +12 với chiều cao khấu g−ơng lò chợ 2,2 m, chiều dày lớp than hạ trần 2,8 m; khấu g−ơng bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng gỗ, giữa các phân tầng khai thác đ−ợc ngăn cách bằng l−ới thép. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đạt đ−ợc nh− sau: chiều dài lò chợ 50 ữ 70 m; sản l−ợng khai thác 420 T/chu kỳ; năng suất lao động 3,0 T/công; chi phí thuốc nổ 73 kg/1000T; chi phí gỗ 30 m3/1000T; chi phí l−ới thép 500 kg/1000T; tỷ lệ thu hồi than hạ trần 75 ữ 80%. Vị trí các cửa tháo than Nóc giả (L−ới B-40) Dọc vỉa thông gióDọc vỉa vận tải 2, 2 m 2, 8 m 4 m 4 m 4 m 1,2m1,2m 68 m Hình II.22. Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp bằng ở Công ty than Hà Lầm Trong những năm gần đây công nghệ khai thác này đã đ−ợc áp dụng nhiều ở các Công ty khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh, đây là công nghệ Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 42 mang tính khả thi cao và dễ có khả năng áp dụng cơ giới hoá trong khai thác. Để mở rộng áp dụng cho loại hình công nghệ này cần phải nghiên cứu áp dụng các loại vì chống có sức kháng tải cao để chống giữ g−ơng lò chợ nh− các loại vì chống thuỷ lực, dàn tự hành... Nghiên cứu sử dụng l−ới thép và nóc giả nhân tạo để tăng khả năng thu hồi than nóc đặc biệt là nghiên cứu xác định chiều cao hạ trần hợp lý để đảm bảo khai thác, hạ trần thu hồi than hiệu quả và an toàn. Công nghệ khai thác bằng dàn chống: Công nghệ khai thác bằng dàn chống cứng đã đ−ợc nghiên cứu và đ−a vào áp dụng trong thực tế những năm tr−ớc đây ở Công ty than Vàng Danh, Mạo Khê. Tại Công ty than Vàng Danh đã áp dụng công nghệ dàn chống cứng phân mảng tại vỉa 8 vách Tây Vàng Danh giai đoạn 9/1991 ữ 12/1991 (hình II.23). 3000 700700700700700700 8000 6000 6000 6000 6000 10 .0 - 1 5. 0m 1000 50 00 900 B A B mặt cắt a - a A mặt cắt b - b Hình II.23. Sơ đồ công nghệ khai thác dàn chống cứng không phân mảng áp dụng tại vỉa 8 Tây Vàng Danh Sản l−ợng than 47 T/ngày đêm; chi phí thuốc nổ 355 kg/1000 T; chi phí gỗ 20 m3/1000 T; chi phí mét lò chuẩn bị 58,3 m/1000 T; năng suất công nhân lao động trực tiếp 3,9 T/công. Tổng sản l−ợng khai thác đ−ợc từ công nghệ đạt 11.100 tấn, tỷ lệ tổn thất than 54,69%. Tuy nhiên do điều kiện áp dụng công nghệ Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 43 đòi hỏi các khu vực phải có độ biến động chiều dày và góc dốc nhỏ nên khi áp dụng trong thực tế sản xuất khó khăn cho công tác điều khiển hạ dàn dẫn đến sản l−ợng khai thác và năng suất lao động thấp, tỷ lệ tổn thất than lớn. Từ tháng 02/2001 ữ 04/2004 Công ty than Vàng Danh đã áp dụng công nghệ dàn chống mềm tại vỉa 8 dốc khu Tây Vàng Danh (hình II.24) nhằm thay thế công nghệ dàn chống cứng phân mảng và công nghệ khấu buồng. Hình II.24. Sơ đồ vị trí khu vực khai thác bằng dàn chống mềm tại vỉa 8 dốc- Tây Vàng Danh Sản l−ợng than khai thác đ−ợc khi áp dụng công nghệ là 25.100 tấn, tổn thất than 31%. So với công nghệ khai thác bằng dàn chống cứng phân mảng, công nghệ khai thác bằng dàn chống mềm đã giải quyết đ−ợc vấn đề giảm tổn thất than. Tuy nhiên các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt đ−ợc thấp: sản l−ợng khai thác 50 T/ngày đêm, năng suất lao động 1,55 T/công chi phí thuốc nổ 395 kg/1000 T; chi phí mét lò chuẩn bị 57 m/1000 T. Mặt khác cũng nh− các công nghệ khai thác bằng dàn chống nói chung để công tác hạ dàn đ−ợc thuận lợi đều phải đòi hỏi vỉa than có độ biến động chiều dày, góc dốc nhỏ. Đá vách đá trụ thuộc loại bền vững trung bình trở lên. Than thuộc loại cứng không bị tụt đổ trong quá trình hạ dàn. Do vậy trong điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh, công nghệ khai thác bằng dàn chống chỉ có thể áp dụng tại một số ít khu vực có điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ thuận lợi. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 44 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng kết hợp với máy khoan đ−ờng kính lớn (PSO): đã áp dụng ở Công ty than Mông D−ơng (hình II.25), Vàng Danh. Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng áp dụng hiệu quả cho các vỉa than có chiều dày 3 ữ 8 m, góc dốc > 45°, vách vỉa bền vững trung bình đến bền vững. Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản đạt đ−ợc của công nghệ nh− sau: sản l−ợng ngày đêm 120 T/ng.đêm, công suất khai thác 35.000 T/năm, năng suất lao động 3,50 T/công, chi phí gỗ cho khai thác 25 m3/1000 T, tổn thất than 35 %. Hình II.25. Vị trí khai thác bằng công nghệ lò dọc vỉa phân tầng kết hợp máy khoan đ−ờng kính lớn (PSO) áp dụng tại Công ty than Mông D−ơng Công nghệ khai thác chia lớp ngang - nghiêng: Giai đoạn gần đây, các Công ty than Hầm lò vùng Quảng Ninh (Vàng Danh, Mạo Khê, Uông Bí, Hà Lầm, Hòn Gai, Hạ Long, Quang Hanh, Mông D−ơng…) đã áp dụng đại trà công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng, lớp bằng và lò dọc vỉa phân tầng sử dụng vì chống thuỷ lực để khai thác các vỉa dày dốc. Nhìn chung công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng, lớp bằng và lò dọc vỉa phân tầng đã giải quyết đ−ợc vấn đề lựa chọn công nghệ hợp lý đối với các vỉa dày dốc trong điều kiện hiện nay của các Công ty than Hầm lò nh− tăng sản l−ợng khai thác, năng suất lao động, giảm chi phí gỗ và tăng mức độ an toàn lao động… Sản l−ợng từ các loại hình công nghệ này chiếm 13,57 % tổng sản l−ợng khai thác hầm lò. Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản đạt đ−ợc với chiều dày vỉa 3,5 ữ 8,0 m; góc dốc vỉa lớn hơn 45o; chiều dài theo ph−ơng 150 ữ 700 m; công suất khai thác một phân tầng 40.000 ữ 50.000 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 45 T/năm; năng suất lao động 2,5 ữ 4,0 T/ng−ời.ca; chi phí mét lò chuẩn bị 20 ữ 30 m/1000T; chi phí thuốc nổ 100 ữ 150 kg/1000T; tổn thất than 20 ữ 30%. B A 78 00 L−ới thép L−ới thép 22 00 56 00 1600 1600 >20.000 A mặt cắt a -a Lò chợ giá thuỷ lực Lò chợ giá thuỷ lực 22 00 48 00 Lò dv phân tầng số 1 Lò dv phân tầng số 2 Lò chợ giá thuỷ lực Lò dv phân tầng số 2 70 00 Lò dv vận tải tầngTh−ợng cột B 70 00 mặt cắt b - b 60° 8200 Hình II.26. Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng sử dụng vì chống thuỷ lực áp dụng tại hầu hết các Công ty khai thác than hầm lò 65 m Lò xuyên vỉa đá +364 Lò dọc vỉa +370 Lò dọc vỉa +376 Lò dọc vỉa +382 82.5 m Lò xuyên vỉa đá +364 Lò dọc vỉa +370 Lò dọc vỉa +376 Lò dọc vỉa +382 Lò th−ợng +364 ữ +382 Lò dọc vỉa +364 mặt cắt I - I 64 00 64 00 100 m 82.5 m 64 00 70° 3500 6 m 6 m 6 m iI iI Lò xuyên vỉa đá +364 70° 64 00 Lò dọc vỉa +3643500 64 00 mặt cắt II - II 64 00 Lò th−ợng +364 ữ +382 I I Lò dọc vỉa +376 Lò dọc vỉa +382 Lò dọc vỉa +370 Lò dọc vỉa +364 Hình II.27. Hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng bắn rút Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 46 II.2. Tình hình áp dụng cơ giới hoá tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Các mỏ than hầm lò hiện nay chủ yếu là sản xuất thủ công với ph−ơng pháp khấu than bằng khoan nổ mìn, trình độ cơ giới hoá ở mức độ thấp tập trung chủ yếu ở khâu vận tải và bốc rót than. Các khâu công nghệ chính nh− đào lò khấu than, chống giữ lò chợ ch−a đ−ợc cơ giới hoá ở mức độ cần thiết. Một vài năm trở lại đây, các mỏ hầm lò đã phát triển áp dụng các loại cột chống thủy lực thay thế cột chống gỗ và đạt kết quả tốt. Tuy nhiên, về bản chất công nghệ vẫn là khoan nổ mìn thủ công. Nhu cầu đổi mới công nghệ khai thác trong các lò chợ từ công nghệ khoan nổ mìn sang công nghệ khấu than bằng máy là một trong các nhu cầu cấp bách hiện nay của các mỏ than hầm lò. Công nghệ cơ giới hóa đặc tr−ng bởi tính liên tục và đồng bộ cao trong dây chuyền sản xuất cho phép tăng tr−ởng đáng kể các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Chính vì vậy, trong vài năm gần đây Tập đoàn Công nghiệp than - khoáng sản Việt Nam đã đẩy mạnh và triển khai ch−ơng trình áp dụng cơ giới hoá trong khai thác than Hầm lò nhằm mục đích tăng công suất khai thác và hiện đại hoá ngành than. Tuy nhiên ch−ơng trình còn đang ở giai đoạn khởi đầu và mới giải quyết đ−ợc phần nào trong tất cả các công tác của quá trình khai thác. Công tác áp dụng cơ giới hoá đào chống lò chuẩn bị đã đ−ợc các Công ty than hầm lò đẩy mạnh bằng việc đầu t− mua sắm các máy combai đào lò trong than (đa phần sử dụng các máy đào lò của hãng REMAG nh−: AM- 45, AM- 50…) và các xe khoan tự hành thi công các đ−ờng lò trong đá (Tamrock…). Hiện nay các máy com bai đào lò trong than đã đ−ợc sản xuất và lắp đặt tại Việt Nam với sự hợp tác của hãng REMAG - Ba Lan. Với việc áp dụng cơ giới hoá đào chống lò đã góp phần tăng đáng kể tốc độ đào chống lò chuẩn bị diện khai thác với tốc độ 200 ữ 300 m/tháng đối với lò trong than và 100 ữ 150 m/tháng đối với đ−ờng lò trong đá. Công tác xúc bốc vận tải đã đ−ợc quan tâm chú trọng, các mỏ đang dần thay đổi vận tải than bằng xe goòng sang vận tải than bằng hệ thống liên tục gồm máng cào và băng tải. Công tác xúc bốc mới chỉ đ−ợc cơ giới hoá trong đào chống lò đá ở một số nơi bằng việc sử dụng các máy xúc bốc (máy xúc lật sau Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 47 1ΠΠH- 5, máy xúc lật hông LBS- 500…). Còn trong khai thác và đào lò than không sử dụng máy com bai thì vẫn phải thực hiện bằng thủ công. Công tác khấu than và chống giữ lò chợ mới chỉ áp dụng cơ giới hoá tại một số mỏ trong công nghệ khai thác lò chợ dài bằng việc sử dụng máy khấu combai kết hợp vì chống thuỷ lực. Công nghệ cơ giới hoá khấu than bằng máy liên hợp khai thác (máy khấu Combain) kết hợp với cột chống thủy lực đơn, lần đầu tiên đ−ợc áp dụng thử nghiệm tại vỉa 8 Cánh Gà mỏ Vàng Danh trong giai đoạn những năm cuối của thập kỷ 70. Công trình đ−ợc tiến hành trong thời gian hai năm 1978 - 1979, tuy nhiên do điều kiện địa chất biến đổi phức tạp, dây chuyền sản xuất không đồng bộ cho nên mặc dù có sự hỗ trợ kỹ thuật tích cực của các chuyên gia Liên Xô (cũ) nh−ng việc thử nghiệm không đem lại kết quả nh− mong muốn. Với chủ tr−ơng đẩy mạnh áp dụng cơ giới hóa nhằm nâng cao sản l−ợng khai thác, năng suất lao động và hiệu quả sản xuất, đặc biệt cải thiện điều kiện lao động của ng−ời công nhân, Tập đoàn Công nghiệp than khoáng sản Việt Nam đã chỉ đạo đ−a vào áp dụng thử nghiệm tại Công ty than Khe Chàm hệ thống khai thác cơ giới hóa bằng máy khấu combai MG- 200- W1 kết hợp giá thuỷ lực di động XDY - JF/Lr/T2/120JZ. Kết quả áp dụng thành công: cho công suất lò chợ đạt 200.000 T/Năm, năng suất lao động 6 ữ 7 T/công, giá thành khai thác giảm 10.000 ữ 15.000 đ/T so với khấu thủ công chống cột thuỷ lực đơn. Từ kết quả đạt đ−ợc trong thực tế và với ph−ơng châm nâng cao hơn nữa mức độ cơ giới hóa khai thác, Công ty than Khe Chàm đã tiếp tục đầu t− áp dụng dây chuyền cơ giới hóa đồng bộ bằng máy khấu combai MG- 150/375W và dàn chống tự hành ZZ 3200/16/26. Qua giai đoạn thử nghiệm đầu tiên (tháng 6/2005 ữ 11/2005) cho thấy kết quả đạt đ−ợc t−ơng đối khả quan với công suất lò chợ khoảng 400.000 T/năm, năng suất lao động 11,7 tấn/công. Ngoài ra một số Công ty than Hầm lò khác cũng đang tiến hành đầu t− dây chuyền bán cơ giới hoá hoặc cơ giới hoá đồng bộ trong công nghệ khai thác cột dài theo ph−ơng nh− D−ơng Huy, Quang Hanh, Đông Bắc… và trong công nghệ khai thác lò chợ cột dài theo ph−ơng hạ trần than nóc nh− Vàng Danh, Nam Mẫu, Thống Nhất, Hà Lầm… Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 48 III. đề xuất sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá các vỉa dày, dốc trên 450 cho các mỏ than hầm lò vùng quảng Ninh Qua đánh đặc điểm điều kiện địa chất mỏ vùng Quảng Ninh, nghiên cứu tình hình khai thác cơ giới hoá vỉa dày dốc ở n−ớc ngoài, tổng hợp kinh nghiệm áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá ở trong n−ớc và đồng thời xuất phát từ khả năng, trình độ công nghệ khai thác... của chúng ta hiện nay, đề tài đề xuất các sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá vỉa dày dốc phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ phức tạp vùng Quảng Ninh nh− sau: III.1. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá lò chợ ngắn khấu than bằng máy combai, chống giữ bằng vì thuỷ lực hoặc dàn tự hành Một trong những biểu hiện sự phức tạp của điều kiện địa chất mỏ vùng Quảng Ninh là chiều dài theo ph−ơng khu khai thác ngắn. Nếu thực hiện cơ giới hoá khai thác lò chợ dài thì đầu t− lớn trong khi phải chuyển diện sản xuất nhiều lần nên hiệu quả khai thác giảm hoặc có thể không hiệu quả. Để phù hợp với điều kiện nêu trên đề tài đề xuất áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá lò chợ ngắn. Sơ đồ này phù hợp với các vỉa than dốc, chiều dày rất lớn ở khu vực Hòn Gai, Hà Lầm khi chia thành các lớp khấu bằng. Những đặc điểm cơ bản của sơ đồ công nghệ khai thác nh− sau: + Công tác chuẩn bị: Tại vỉa dày dốc, sẽ phân chia chiều dài theo h−ớng dốc vỉa thành các phân tầng có chiều cao 8 ữ 10 m. Trong mỗi phân tầng tiến hành chuẩn bị theo sơ đồ cột dài theo ph−ơng bao gồm lò dọc vỉa thông gió, lò dọc vỉa vận tải và lò cắt làm g−ơng khởi điểm. Lò thông gió và vận tải đ−ợc bố trí theo h−ớng thẳng để tạo điều kiện cho việc lắp đặt các thiết bị vận chuyển liên tục cũng nh− giữ lò chợ có chiều dài ổn định nhằm hạn chế việc phải tháo bớt hoặc bổ sung thêm thiết bị trong quá trình khai thác. Chiều dài lò chợ trong sơ đồ này th−ờng nhỏ hơn 50 m. + Công tác khai thác: Thực hiện theo trình tự phân tầng trên khấu tr−ớc, phân tầng d−ới khấu sau hoặc khấu 2 phân tầng đồng thời theo hình thức đuổi nhau có dãn cách theo ph−ơng lớn hơn 20 m. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 49 Khấu than g−ơng trong lò chợ bằng máy combai, chống giữ g−ơng khai thác bằng giá thuỷ lực hoặc dàn chống tự hành có kết cấu hạ trần than nóc. Tại lò chợ ngắn của sơ đồ chia lớp bằng, chiều dày lớp than hạ trần lớn hơn vài lần so với lớp than hạ trần ở lò chợ vỉa dày thoải. Hạ trần lớp than nóc lò chợ bằng tự sập đổ do tự trọng bản thân lớp than; tr−ờng hợp trần than cứng, khó tự sập có thể thực hiện công tác khoan nổ mìn làm sập c−ỡng bức. Than hạ trần đ−ợc thu hồi qua cửa tháo đã bố trí trong kết cấu dàn chống. Có hai loại dàn chống dùng trong công nghệ cơ giới hoá có thu hồi than nóc khi phân chia theo kiểu kết cấu cửa thu hồi than: loại có cửa thu hồi than đóng mở bằng thanh tr−ợt và loại có cửa thu hồi than bằng cửa sổ đóng mở. Đối với loại dàn chống có cửa thu hồi than bằng thanh tr−ợt, cửa thu hồi đ−ợc đặt tại phía đuôi của xà dàn chống; việc đóng mở cửa thực hiện bằng cách điều khiển các thanh tr−ợt dọc theo xà thu hồi của dàn chống. Loại dàn chống thu hồi than qua cửa sổ thì cửa thu hồi đ−ợc bố trí cách đuôi dàn chống một khoảng nhất định và cửa đ−ợc đóng mở nhờ tấm chắn đ−ợc nâng lên hay hạ xuống. Quá trình khai thác lò chợ theo trình tự: khấu g−ơng, dịch chuyển vì chống, hạ trần và thu hồi than. + Công tác vận tải: Than khấu từ g−ơng đ−ợc vận tải bằng máng cào đi đồng bộ với máy khấu. Với dàn chống có cửa thu hồi than bằng thanh tr−ợt cần sử dụng 2 máng cào vận tải than đặt ở phía sát g−ơng và phía sát phá hoả. Với dàn chống thu hồi than qua cửa sổ chỉ cần sử dụng 1 máng cào vận tải cả than khấu g−ơng và than hạ trần. Than từ máng cào lò chợ rót sang máng cào chuyền tải rồi đến thiết bị vận tải liên tục đặt tại lò dọc vỉa và đổ ra th−ợng vận tải, đến hệ thống vận tải chung của mỏ. Vật liệu, thiết bị đ−ợc vận chuyển theo hệ thống chung của mỏ rồi trục theo lò th−ợng, sau đó vận chuyển theo lò dọc vỉa đến lò chợ. + Công tác thông gió: Thông gió theo sơ đồ thông gió chung của mỏ, t−ơng tự nh− đối với hệ thống khai thác cột dài theo ph−ơng: gió sạch vào lò dọc vỉa vận tải, thông gió cho lò chợ, sau đó gió thải theo lò dọc vỉa thông gió ra th−ợng thông gió trung tâm rồi đ−ợc hút ra ngoài. + Mạng hạ tầng kỹ thuật khác: cung cấp điện theo mạng của mỏ. Cung cấp n−ớc cho lò chợ phục vụ chống bụi và làm mát thiết bị cơ giới hoá khai thác. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 50 N−ớc thải từ lò chợ đ−ợc thoát theo ph−ơng pháp chảy tự nhiên theo rãnh n−ớc ở nền lò kết hợp bơm thoát n−ớc cục bộ. Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác cơ giới hoá lò chợ ngắn khấu than bằng máy combai, chống giữ bằng dàn chống tự hành thể hiện trên hình II.28. 10 .0 00 25 00 75 00 mặt cắt a - a aa bb 25 00 10 .0 00 75 00 mặt cắt b - b >1 0. 00 0 Cột thủy lực đơn + xà khớpCột thủy lực đơn + xà hộp Lò dọc vỉa vận tải Lò dọc vỉa thông gióCột thủy lực đơn + xà khớp Máy khấu loại nhẹ Dàn chống 50 .0 00 ữ 10 0. 00 0 >4 5° Lò dọc vỉa thông gió Lò dọc vỉa trung gian Th−ợng thông gió Lò dọc vỉa vận tải Th−ợng vận tải Lò dọc vỉa trung gian c c mặt cắt c - c >1 0.0 00 10 .0 00 10 .0 00 10 .0 00 10 .0 00 10 .0 00 Hình II.28. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá lò chợ ngắn III.2. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá chia lớp ngang nghiêng hoặc lớp bằng, sử dụng máy combai tạo diện khai thác, chống giữ g−ơng bằng vì thuỷ lực hoặc dàn tự hành Đối với các vỉa dốc có chiều dày vỉa từ 5 ữ 10 m, ổn định chiều dày và góc dốc vỉa, chiều dài khu khai thác t−ơng đối lớn, đề xuất áp dụng sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác chia lớp ngang nghiêng hoặc lớp bằng với việc chuẩn bị Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 51 bằng một đ−ờng lò phục vụ chung công tác vận tải và thông gió (hình II.29). Đồng bộ thiết bị sử dụng bao gồm: khấu than g−ơng bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng giá thuỷ lực di động hoặc dàn tự hành, đào lò chuẩn bị bằng máy combai đào lò. Sơ đồ công nghệ khai thác này có thể áp dụng cho nhiều mỏ hầm lò nh− Vàng Danh, Hà Lầm, Nam Mẫu, Khánh Hoà... Những đặc điểm cơ bản của sơ đồ công nghệ khai thác nh− sau: R anh giới bảo vệ suối 80° 80° 6 1800 Lò xuyên vỉa thông gió +260 90-100m 360m Khu vực đã khai thác Th−ợng trong đá +122 ữ +260 Lò dọc vỉa phân tầng Phay FM +244 +236 +220 +228 +212 +204 +180 +16430° +156 +172 +188 +140 +148 +134 Lò xuyên vỉa +122 +196 +252 CL +256 Moong Lộ thiên +195 120012001200 70 0 80 0 Dàn tự hành KDT-1 85 00 90° 30 00 55 00 75° 25 00 650 7500 54321 20m Mặt cắt c-c 8000 Các cúp nối xuyên vỉa 80 00 80 00 75° 83 00 Lò xuyên vỉa vận tải Lò dọc vỉa phân tầng 1300 35 00 75 00 40 00 Mặt cắt b-b 10 00 1200 10 00 Lò dọc vỉa thông gió mức +260 Lò dọc vỉa mức +122 Lò th−ợng đào trong đá Hình II.29. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá chia lớp ngang nghiêng hoặc lớp bằng sử dụng dàn chống tự hành Công tác chuẩn bị: Khu vực khai thác có thể là một cánh hoặc đ−ợc chia thành hai cánh (nếu chiều dài theo ph−ơng lớn). Tại cánh hoặc khu khai thác bố trí lò th−ợng thông gió vận tải. Theo h−ớng dốc vỉa tiến hành chia tầng thành các phân tầng với chiều cao phân tầng 8,0 ữ 12 m bằng các lò dọc vỉa đào bám trụ hoặc bám vách vỉa. Việc đào các đ−ờng lò dọc vỉa phân tầng đ−ợc thực hiện bằng máy combai đào lò. Để đảm bảo thuận lợi trong quá trình thông gió, vận tải và đi lại, lò dọc vỉa phân tầng các mức đ−ợc nối thông với nhau bằng các lò nối cách nhau theo ph−ơng 80 ữ 100 m. Sau khi đào xong lò dọc vỉa phân tầng tiến hành đào cúp khởi điểm mở lò chợ ở biên giới để khai thác phân tầng đó; cúp mở lò chợ đào bằng hoặc ngang nghiêng từ lò dọc vỉa phân tầng sang vách hoặc trụ vỉa. Tại cúp khởi điểm, tiến hành lắp đặt dàn chống tự hành hoặc vì thuỷ lực để chống giữ g−ơng khai thác. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 52 + Công tác khai thác: Trong phạm vi cột khai thác, thực hiện khai thác theo trình tự phân tầng trên khấu tr−ớc, phân tầng d−ới khấu sau hoặc khấu 2 phân tầng đồng thời theo hình thức đuổi nhau có dãn cách theo ph−ơng lớn hơn 20 m. Tại mỗi phân tầng, tiến hành khấu giật từ biên giới cánh khai thác về phía th−ợng thông gió - vận tải. Khấu than g−ơng trong lò chợ bằng máy combai có tang khấu trực diện g−ơng lò hoặc khoan nổ mìn. Chống giữ g−ơng khai thác bằng giá thuỷ lực hoặc dàn chống tự hành có kết cấu hạ trần thu hồi than nóc. Trong sơ đồ công nghệ khai thác này, chiều dày lớp than hạ trần lớn. Việc lựa chọn chiều dày lớp than hạ trần phụ thuộc nhiều yếu tố nh− chiều dày vỉa, góc dốc vỉa, tính chất cơ lý của than, sức kháng tải của loại vì chống sử dụng v.v.. Trong cùng điều kiện vỉa than, nếu sử dụng vì chống có sức kháng tải thấp thì chiều cao phân tầng nhỏ, nếu sử dụng vì chống có sức kháng tải cao thì chiều cao phân tầng lớn hơn. Việc hạ trần lớp than nóc lò chợ bằng tự sập đổ do tự trọng bản thân lớp than; tr−ờng hợp trần than cứng, khó tự sập có thể thực hiện công tác khoan nổ mìn làm sập c−ỡng bức. Than hạ trần đ−ợc thu hồi qua cửa tháo đã bố trí trong kết cấu dàn chống. Quá trình khai thác lò chợ theo trình tự: khấu g−ơng, dịch chuyển vì chống, hạ trần và thu hồi than. + Công tác thông gió: sử dụng hệ thống thông gió bằng quạt gió cục bộ với ống gió. Ph−ơng pháp thông gió đẩy để cấp gió sạch cho g−ơng khai thác. + Công tác vận tải: than khai thác từ g−ơng khấu theo máng cào lò chợ đổ sang máng cào tại lò dọc vỉa phân tầng, qua cúp nối xuống băng tải ở lò dọc vỉa phân tầng d−ới, qua th−ợng thông gió - vận tải rót xuống thiết bị của hệ thống vận tải chung rồi đ−a ra cửa lò. Vật liệu, thiết bị đ−ợc vận chuyển theo hệ thống chung của mỏ rồi trục theo lò th−ọng, sau đó vận chuyển theo lò dọc vỉa đến lò chợ. + Mạng hạ tầng kỹ thuật khác: cung cấp điện theo mạng chung của mỏ. Cung cấp n−ớc cho lò chợ phục vụ chống bụi và làm mát thiết bị cơ giới hoá đào lò và khai thác. N−ớc thải từ lò chợ đ−ợc thoát theo ph−ơng pháp chảy tự nhiên theo rãnh n−ớc ở nền lò kết hợp bơm thoát n−ớc cục bộ. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 53 III.3. Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác lò dọc vỉa phân tầng khấu than bằng nổ mìn các lỗ khoan dài, chống giữ g−ơng bằng dàn tự hành Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, sử dụng máy combai đào lò kết hợp lỗ khoan dài (hình II.30) đối với các khu vực vỉa có chiều dày 3,5 ữ 6,0 m (có thể áp dụng tại hầu hết các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh). Đồng bộ thiết bị cơ giới hoá sử dụng dàn chống tự hành kết hợp các thiết bị khoan và nạp nổ. Sơ đồ công nghệ khai thác này đơn giản, cho sản l−ợng và năng suất cao, hiệu quả lớn; tuy nhiên trong công nghệ có sự phức tạp ở vấn đề nạp nổ. Những đặc điểm cơ bản của sơ đồ công nghệ khai thác nh− sau: Hình II.30. Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác lò dọc vỉa phân tầng khấu than bằng nổ mìn các lỗ khoan dài, chống giữ g−ơng bằng dàn tự hành + Công tác chuẩn bị: theo đ−ờng ph−ơng vỉa, khoáng sàng than đ−ợc chia thành các cột khai thác bởi các lò th−ợng cột đào bám trụ vỉa. Trong phạm vi mỗi cột khai thác, đào các lò dọc vỉa phân tầng cách nhau 8 ữ 30 m. Việc đào các đ−ờng lò dọc vỉa phân tầng đ−ợc thực hiện bằng máy combai đào lò. Để đảm bảo thuận lợi trong quá trình thông gió, vận tải và đi lại, lò dọc vỉa phân tầng các mức đ−ợc nối thông với nhau bằng các lò nối cách nhau theo ph−ơng 80 ữ 100 m. Sau khi đào xong lò dọc vỉa phân tầng tiến hành lắp đặt dàn chống tự hành tại lò dọc vỉa phân tầng ở vị trí biên giới khai thác của cột để chống giữ g−ơng khai thác. + Công tác khai thác: Trong phạm vi cột khai thác, thực hiện khai thác theo trình tự phân tầng trên khấu tr−ớc, phân tầng d−ới khấu sau hoặc khấu 2 phân tầng đồng thời theo hình thức đuổi nhau có dãn cách theo ph−ơng lớn hơn 20 m. Tại mỗi phân tầng, tiến hành khấu giật từ biên giới khai thác về phía lò Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 54 th−ợng cột. Trong sơ đồ công nghệ khai thác này, chiều dày lớp than hạ trần rất lớn. Việc lựa chọn chiều dày lớp than hạ trần phụ thuộc vào khả năng của các thiết bị khoan và nạp nổ. Công tác khấu than thực hiện bằng việc nổ các lỗ mìn dài đ−ợc khoan từ lò dọc vỉa phân tầng lên trần than. Chống giữ g−ơng khai thác bằng dàn chống tự hành. Quá trình khai thác thực hiện theo trình tự: dịch chuyển vì chống, khoan và nạp nổ các lỗ khoan dài để hạ trần và thu hồi than. + Công tác thông gió: sử dụng hệ thống thông gió bằng quạt gió cục bộ với ống gió. Ph−ơng pháp thông gió đẩy để cấp gió sạch cho g−ơng khai thác. + Công tác vận tải: Than phá nổ hạ trần đ−ợc cơ giới hóa xúc bốc lên thiết bị vận tải ở lò dọc vỉa để vận chuyển ra lò th−ợng cột phía tr−ớc. Từ lò th−ợng cột, than đ−ợc rót xuống thiết bị của hệ thống vận tải chung rồi đ−a ra cửa lò. Vật liệu, thiết bị đ−ợc vận chuyển theo hệ thống chung của mỏ rồi trục theo lò th−ọng, sau đó vận chuyển theo lò dọc vỉa đến lò chợ. + Mạng hạ tầng kỹ thuật khác: cung cấp điện theo mạng của mỏ. Cung cấp n−ớc cho g−ơng khai thác phục vụ chống bụi và làm mát thiết bị cơ giới hoá đào lò. N−ớc thải từ lò chợ đ−ợc thoát theo ph−ơng pháp chảy tự nhiên theo rãnh n−ớc ở nền lò kết hợp bơm thoát n−ớc cục bộ. Trong các sơ đồ công nghệ khai thác nêu trên cần xem xét áp dụng tối đa khả năng cơ giới hoá bằng cách đào lò chuẩn bị sử dụng máy com bai, vận tải bằng hệ thống liên tục (máng cào, băng tải), chống giữ lò chợ bằng dàn tự hành có kết cấu thu hồi than hạ trần, xem xét nghiên cứu nâng cao chiều cao phân tầng khai thác (chiều dày lớp than hạ trần) bằng cách sử dụng máy khoan khí ép, nạp nổ mìn bằng khí ép, đ−a vào áp dụng các thiết bị thông gió cục bộ và đ−ờng ống gió với l−u l−ợng lớn... IV. Kết luận Trong những năm qua, để khai thác các vỉa dày dốc, các Công ty than hầm lò vùng Quảng Ninh đã áp dụng nhiều loại hình công nghệ khai thác. Có thể khẳng định rằng, các loại hình công nghệ khai thác vỉa dày dốc ở trên thế giới đã đ−ợc nghiên cứu, đề xuất lựa chọn và đ−a vào áp dụng ở trong các mỏ hầm lò của Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 55 Việt Nam, song mức độ cơ giới hoá còn thấp chủ yếu vẫn là thủ công khoan nổ mìn. Để phát triển áp dụng mở rộng các loại hình công nghệ trên cần phải tiến hành nghiên cứu hoàn thiện các thông số của sơ đồ công nghệ, đồng thời nghiên cứu các giải pháp trong quá trình đào chống các đ−ờng lò chuẩn bị theo h−ớng cơ giới hoá để nâng cao tốc độ đào chống lò. Nghiên cứu nâng cao mức độ cơ giới hoá khấu than trong lò chợ và công tác vận tải. Trên cơ sở đó xem xét lựa chọn các sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác vỉa dày dốc sau: - Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác chia lớp bằng đối với các khu vực vỉa có chiều dày lớn hơn 10,0 m (Hà Lầm, Hòn Gai) đ−ợc chuẩn bị bằng hai đ−ờng lò dọc vỉa thông gió, vận tải riêng biệt. - Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác chia lớp ngang nghiêng hoặc lớp bằng với việc chuẩn bị bằng một đ−ờng lò thông gió, vận tải chung áp dụng cho các khu vực vỉa có chiều dày 6,0 ữ 10,0 m (có thể áp dụng tại hầu hết các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh). - Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, sử dụng máy combai đào lò kết hợp lỗ khoan dài đối với các khu vực vỉa có chiều dày 3,5 ữ 6,0 m (có thể áp dụng tại hầu hết các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh). Trong các sơ đồ công nghệ khai thác nêu trên cần xem xét áp dụng tối đa khả năng cơ giới hoá bằng cách đào lò chuẩn bị sử dụng máy com bai, vận tải bằng hệ thống liên tục (máng cào, băng tải), chống giữ lò chợ bằng dàn tự hành có kết cấu thu hồi than hạ trần, xem xét nghiên cứu nâng cao chiều cao phân tầng khai thác (chiều dày lớp than hạ trần) bằng cách sử dụng máy khoan khí ép, nạp nổ mìn bằng khí ép, đ−a vào áp dụng các thiết bị thông gió cục bộ và đ−ờng ống gió với l−u l−ợng lớn... Việc phát triển công nghệ cơ giới hoá khai thác vỉa dày dốc cần đ−ợc thực hiện bằng con đ−ờng chuyển giao công nghệ từ n−ớc ngoài và b−ớc đầu là thử nghiệm áp dụng ở một trong các mỏ có điều kiện địa chất thuận lợi, từ đó sẽ nghiên cứu phát triển áp dụng ở các mỏ khác. Quá trình thực hiện cần sử dụng các kết quả nghiên cứu đã có và các kinh nghiệm thực tiễn trong quá trình áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác g−ơng lò chợ dài. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 56 Ch−ơng III thiết kế kỹ thuật tổ hợp thiết bị kDt-1 khai thác vỉa dầy, dốc bằng công nghệ chia lớp ngang, g−ơng khấu ngắn, kết hợp thu hồi than nóc trong điều kiện khoáng sàng than Việt Nam ______________________________________________________ Trên cơ sở đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khoáng sàng than thuộc loại dày dốc trên 45° vùng Quảng Ninh, đặc tính kỹ thuật các thiết bị cơ giới hóa khai thác vỉa dày dốc trên thế giới và kinh nghiệm khai thác vỉa dày dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Viện KHCN Mỏ đã phối hợp với Viện thiết kế máy mỏ Mátxcơva (GIPROUGLEMASH) và viện “TEXGORMAS” - CHLB Nga nghiên cứu thiết kế tổ hợp thiết bị KDT-1 áp dụng trong sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác g−ơng lò ngắn phù hợp với điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ vùng Quảng Ninh. Các nguồn tài liệu đ−ợc sử dụng để thiết kế bao gồm: 1. Kinh nghiệm nhiều năm ứng dụng tổ hợp cơ giới kiểu KM81 và KM130 đối với điều kiện địa chất các vỉa than của Liên Xô tr−ớc đây và của các n−ớc khác, bao gồm điều kiện khai thác vỉa dầy kết hợp thu hồi than lớp vách cũng nh− công nghệ khai thác than tại g−ơng sử dụng ph−ơng pháp khoan nổ mìn. 2. Các tài liệu thực tế khai thác công nghiệp ứng dụng vì chống cơ giới kiểu M81, M130, M145. 3. Các tài liệu thực tế khai thác công nghiệp đối với máng cào loại “KM 81.02.5M” và “CП 202” 4. Các thông tin của n−ớc ngoài về hoạt động khai thác của tổ hợp cơ giới đ−ợc áp dụng tại các lò chợ ngắn và dài kết hợp thu hồi than lớp vách hoặc lớp giữa. 5. Đánh giá đặc điểm diều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vùng Quảng Ninh. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới ho ákhai thác các vỉa dày, dốc trên 45° tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Viện Khoa học công nghệ Mỏ - TKV 57 I. Nhiệm vụ kỹ thuật thiết kế tổ hợp KDT-1 I.1. Mục đích và điều