Nguyên nhân hiện tượng bục nước vào lò chợ và giải pháp phòng ngừa khi khai thác vỉa than dưới khu vực moong lộ thiên đã kết thúc khai thác

Bài viết Nguyên nhân hiện tượng bục nước vào lò chợ và giải pháp phòng ngừa khi khai thác vỉa than dưới khu vực moong lộ thiên đã kết thúc khai thác phân tích những nguyên nhân nước chảy vào lò chợ và hiện tượng bục nước. Trên cơ sở đó, bài báo đề xuất một số giải pháp kỹ thuật và công nghệ nhằm ngăn ngừa hiện tượng bục nước vào lò chợ khi tiến hành khai thác dưới khu vực moong lộ thiên.

NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NGUYÊN NHÂN HIỆN TƯỢNG BỤC NƯỚC VÀO LÒ CHỢ VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA KHI KHAI THÁC VỈA THAN DƯỚI KHU VỰC MOONG LỘ THIÊN ĐÃ KẾT THÚC KHAI THÁC Vũ Trung Tiến Trường Đại học Mỏ - Địa chất Email: vutrungtien@humg.edu.vn TÓM TẮT Trong trình khai thác lị chợ nằm moong lộ thiên (dưới rìa moong trực tiếp đáy moong) kết thúc khai thác xảy tượng nước chảy vào lò chợ bục nước vào lò chợ Hiện tượng xảy dẫn đến nguy tiềm ẩn rủi ro an tồn lị chợ làm hư hại chống, thiết bị, máy móc đe dọa tính mạng người lao động Đồng thời, lò chợ phải tạm dừng hoạt động để khắc phục hậu quả, làm gián đoạn dây chuyền công nghệ khai thác ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh mỏ cho tồn Cơng ty Trong trường hợp khai thác lò chợ nằm moong lộ thiên sâu, tượng bục nước xảy làm ngập toàn mỏ gây nên thiệt hại nặng nề Thông qua nghiên cứu thực tế khai thác lò chợ khu vực moong lộ thiên số mỏ vùng Quảng Ninh, báo phân tích nguyên nhân nước chảy vào lò chợ tượng bục nước Trên sở đó, báo đề xuất số giải pháp kỹ thuật công nghệ nhằm ngăn ngừa tượng bục nước vào lò chợ tiến hành khai thác khu vực moong lộ thiên Kết nghiên cứu báo làm sở để số mỏ vùng Quảng Ninh triển khai áp dụng vào thực tế đảm bảo an tồn khai thác lị chợ khu vực moong lộ thiên kết thúc khai thác Từ khóa: lị chợ, moong lộ thiên, tượng bục nước, cơng nghệ khai thác ĐẶT VẤN ĐỀ Quá trình khai thác than phương pháp khai thác lộ thiên hình thành nên moong khai thác Khi hoạt động khai thác moong kết thúc, tùy thuộc vào kích thước vị trí moong, người ta tiến hành tính tốn lựa chọn phương pháp nhằm phục hồi môi trường khu vực moong Nếu moong có diện tích nhỏ vừa, san lấp, đổ thải đất đá vào moong, moong lớn, nhiều trường hợp người ta gia cố bờ mỏ để giữ lại moong dùng cho mục đích khác cải tạo thành hồ chứa nước tưới tiêu , dân sinh, chăn nuôi Tuy nhiên, theo nghiên cứu tính tốn, lượng nước tích chứa moong kết thúc khai thác lớn kết thúc khai thác san lấp Phía khu vực moong cịn phần than vỉa than cần khai thác Việc khai thác vỉa than đặt vấn đề cần giải quyết, là, khai thác than hầm lị khu vực moong kết thúc khai thác Khi khai thác than hầm lò khu vực moong kết thúc khai thác tiềm ẩn nhiều nguy an toàn, đặc biệt vấn đề bục nước liên quan đến nguồn nước chứa moong khai thác Nguy hiểm cố tượng bục nước vào lò chợ, tượng diễn bất ngờ, khó lường trước, mà vấn đề an toàn cho người thiết bị lị chợ bị ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính mạng thiệt hại nặng nề kinh tế Bục nước vào lò chợ tượng nước ập (chảy) vào lị chợ có kèm theo bùn lầy, nước vào lị chợ làm cho chống khả chống giữ (mất trụ vách), tượng gây sập đổ cục chống loạt chống làm cho lị chợ sập đổ hoàn toàn, điều dẫn đến tiềm ẩn nguy hiểm khơng dự báo trước Tồn mỏ bị trì trệ, gián đoạn sản xuất kinh doanh, phải khắc phục cố thời gian tương đối dài Ở Quảng Ninh có nhiều mỏ tiến hành khai thác vỉa than nằm đáy moong rìa moong khai thác lộ thiên kết thúc, mỏ than Hà Lầm, mỏ than Núi Béo, mỏ than Thống Nhất (Khu Lộ Trí), mỏ than Khe Chàm II-IV (Công ty than Hạ Long), mỏ than Dương Huy, mỏ than Mông Dương Trong lương lai, phần than moong lộ thiên mỏ Hà Tu, mỏ Đèo Nai, mỏ Cọc Sáu, mỏ Tây Nam Đá Mài…cũng cần CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 39 THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG khai thác Độ sâu khai thác vỉa than nằm moong lộ thiên thường từ 100 ÷ 200m (đáy moong lộ thiên mỏ Núi Béo kết thúc mức -135m) chí có nơi đến mức -300m (ví dụ đáy moong lộ thiên mỏ Cọc Sáu) Khi khai thác vỉa than nằm moong lộ thiên sâu cơng trình mỏ hầm lị Vì vậy, có cố nước xảy q trình khai thác gặp rủi ro tượng bục nước vào mỏ gây ngập tồn mỏ, có lị chợ Việc tìm giải pháp khai thác hợp lý cho lò chợ, vỉa than nằm khu vực moong lộ thiên tốn vơ phức tạp khó khăn, liên quan đến nhiều yếu tố ảnh hưởng điều kiện địa chất thủy văn, địa chất cơng trình, kỹ thuật cơng nghệ khai thác áp dụng, trình độ quản lý, nhân lực vận hành lò chợ Xuất phát từ vấn đề thực tế nêu trên, đồng thời thông qua nghiên cứu tìm hiểu thực tế khai thác số mỏ vùng Quảng Ninh, báo phân tích nguyên nhân ảnh hưởng cố nước chảy vào lò chợ, tượng bục nước lò chợ Trên sở đưa giải pháp tổng hợp nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng nước moong lộ thiên vào lò chợ Kết nghiên cứu báo tiền đề cho mỏ than có sở lập giải pháp khai thác vỉa than nằm khu vực moong lộ thiên nhằm ngăn ngừa cố ảnh hưởng nước, đảm bảo an toàn trình khai thác NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Một số lưu ý khai thác lò chợ nằm khu vực moong lộ thiên kết thúc khai thác Khi tiến hành khai thác lò chợ nằm khu vực moong lộ thiên, cần có số lưu ý sau đây: + Điều kiện địa chất – mỏ phức tạp: Đối với moong lộ thiên có kích thước nhỏ vừa, sau kết thúc khai thác, phần lớn moong san lấp loại đất đá thải, lớp đất đá thay đổi tính chất lý kết cấu Vì vậy, vỉa than nằm khu vực moong, lớp đất đá vách trụ nó, cần phải tính đến ảnh hưởng lớp đất đá thải moong Hình H.1 ví dụ điển hình mặt cắt tuyến lị chợ nằm khu vực moong lộ thiên vỉa 14 kết thúc khai thác mỏ than Núi Béo, bên vỉa than khai thác hầm lò thuộc mỏ than Hà Lầm, có vỉa 11 [2] 40 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI H.1 Mặt cắt tuyến IV-IV thể vỉa 11 nằm moong lộ thiên đổ thải mỏ than Hà Lầm + Điều kiện địa chất thủy văn thay đổi, khó dự báo: Khi moong lộ thiên có diện tích nhỏ vừa san lấp đổ thải, thực tế cho thấy, việc tính tốn dự báo điều kiện địa chất thủy văn moong không đơn giản Nhiều ý kiến cho rằng, moong lộ thiên kết thúc khai thác san lấp, đổ thải lượng nước tích chứa moong khơng đáng kể Tuy nhiên, tiến hành thăm dò khảo sát cách tỷ mỉ có kết hồn tồn ngược lại, lượng nước tích chứa moong lớn Một phần kỹ thuật chèn lấp vật liệu (đất đá thải) moong chưa đáp ứng yêu cầu, làm cho khoảng rỗng để lại moong tồn tại, tạo điều kiện cho nước tích chứa moong Một phần nguyên nhân moong kết thúc khai thác, thường lò khu vực thấp, nên lượng nước từ nhiều nguồn chảy tập trung về, đặc biệt mùa mưa, lượng nước chảy tập trung vào khu vực moong không nhỏ Đối với moong lộ thiên có diện tích độ sâu lớn chứa khối lượng nước lớn Nếu việc xử lý đáy moong khơng tốt việc bơm nước không đạt yêu cầu, nước chảy vào mỏ nằm độ sâu đáy moong qua khe nứt dẫn nước Điều dẫn đến rủi ro ngập mỏ bục nước + Lò chợ ln chủ động phịng ngừa cố liên quan đến ảnh hưởng nước moong lộ thiên: Đi kèm với quy trình cơng nghệ khai thác lập theo phương án lựa chọn, để khai thác lò chợ giải pháp an toàn cho người tồn thiết bị lị chợ có cố nước xảy Hướng dẫn cho người lao động ứng phó với cố bục nước xảy lò chợ cần thiết, phổ biến bước thực an toàn chủ động gặp cố Đồng thời cho họ NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG hiểu khó khăn phức tạp khai thác lò chợ khu vực moong khai thác nhằm tăng cường, chủ động tích cực việc thực biện pháp an toàn + Tuân thủ tuyệt đối giải pháp công nghệ khai thác lựa chọn: Khai thác lò chợ khu vực moong lộ thiên vấn đề khó khăn, phức tạp Do đó, giải pháp cơng nghệ cho lị chợ tính toán, so sánh tỷ mỉ để đảm bảo kỹ thuật Việc áp dụng giải pháp vào thực tế sản xuất cần đạo theo dõi sát sao, cán kỹ thuật cần hướng dẫn người lao động thực theo giải pháp công nghệ lựa chọn Theo tìm hiểu thực tế, lị chợ nằm khu vực moong khai thác đa dạng cách thức vị trí mỏ hầm lị Vì thế, thơng số cơng nghệ lị chợ thiết kế để phù hợp cho điều kiện lò chợ nhằm đảm bảo an tồn Trong lị chợ, chiều cao khấu thay đổi, chiều dày vỉa lớn, tỷ lệ thu hồi than điều chỉnh nhằm hạn chế ảnh hưởng áp lực đến vùng đất đá xung quanh khu vực khai thác, giảm mức độ ảnh hưởng vùng phá hủy vùng nứt nẻ lên phía khu vực moong lộ thiên 2.2 Nguyên nhân tượng bục nước vào lị chợ moong lộ thiên Có nhiều ngun nhân dẫn đến lò chợ bị ảnh hưởng nước từ moong lộ thiên Mức độ ảnh hưởng nước moong vào lò chợ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Do đó, q trình khai thác, cần phải tiến hành theo dõi, đánh giá làm rõ nguyên nhân nguồn nước chảy vào lò chợ, sở đề xuất giải pháp ngăn ngừa kịp thời cố xảy liên quan đến nước khu vực moong lộ thiên 2.2.1 Tính tốn lượng nước khu vực moong chưa đúng, chưa chuẩn xác Một nguyên nhân làm cho nước chảy vào lị chợ lượng nước khu vực moong lộ thiên tính tốn chưa đúng, chưa đánh giá xác nguồn nước chảy vào khu vực moong, nước tập trung vị trí khu vực moong Trong q trình đào lị, khai thác lị chợ tạo nên áp lực vùng ảnh hưởng lớn dẫn đến bục nước vào đường lò vào lò chợ Vì vậy, việc tính tốn lượng nước, đánh giá toàn điều kiện địa chất thủy văn moong cách xác cần thiết, thơng qua xác định được: - Tổng thể toàn điều kiện địa chất thủy văn khu vực khai thác lò chợ khu vực moong lộ thiên kết thúc khai thác; - Nhu cầu cần tiến hành thăm dò bổ sung thêm vấn đề liên quan đến địa chất thủy văn moong lộ thiên, xác định đới chứa nước, đứt gãy…; - Tính tốn, dự báo lượng nước tích chứa moong lộ thiên, nguồn dẫn nước vào moong lộ thiên xác hơn, đầy đủ hơn; - Tính tốn, bố trí trạm quan trắc địa chất thủy văn hợp lý moong lộ thiên 2.2.2 Hệ thống tháo khô moong lộ thiên chưa hợp lý Moong lộ thiên kết thúc khai thác vị trí mà nguồn nước tập trung vào Do đó, lượng nước tập trung moong lớn Vì vậy, cần phải tính tốn lưu lượng nước moong lộ thiên xác, sơ sở đó, cần phải bố trí hệ thống tháo khô moong lộ thiên cách hợp lý, kịp thời Nếu phát hiện, hệ thống đường ống, lỗ khoan bị tắc, bơm hỏng cần phải có biện pháp khắc phục để khơng ảnh hưởng đến q trình tháo khô moong trường hợp moong san lấp Đối với moong lộ thiên phép chứa nước cần tính tốn xác lượng nước chứa giải pháp thoát nước phù hợp 2.2.3 Xác định vùng ảnh hưởng khai thác từ lò chợ đến đáy moong lộ thiên chưa Khi lò chợ nằm moong lộ thiên, để tiến hành khai thác diễn an toàn, điều cần thiết phải xác định khoảng cách vùng ảnh hưởng từ lò chợ lên đến đáy moong Trên sở tính tốn chiều cao vùng sập đổ, vùng nứt nẻ xung quanh khu vực khai thác theo tiến độ dịch chuyển lò chợ, so sánh với khoảng cách từ lò chợ đến đáy moong lộ thiên nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng khai thác lị chợ đến moong lộ thiên Hình H.2 thể chiều cao vùng ảnh hưởng khai thác lò chợ mỏ hầm lò, với phương pháp điều khiển áp lực mỏ phá hỏa toàn phần [9] Tổng chiều cao vùng ảnh hưởng khai thác lò chợ xác định phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, phức tạp Thực tế rằng, tùy thuộc vào chiều cao khai thác, tính chất lý đất đá xung quanh khu vực khai thác lò chợ, phương pháp điều khiển áp lực mỏ…mà tổng chiều cao vùng ảnh hưởng vài chục mét, hàng trăm mét, trăm mét, chí lớn CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 41 THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG H.2 Các vùng dịch chuyển biến dạng khối đá phía khu vực khai thác điều khiển đá vách phá hỏa toàn phần: – Vùng sập đổ; – Vùng nứt nẻ; – Vùng sụt lún 2.2.4 Đất đá xung quanh khu vực lò chợ loại mềm yếu, bở rời Trong số trường hợp, đất đá xung quanh khu vực khai thác lò chợ loại đất đá mềm yếu, bở rời, dễ bị phá hủy Các loại đất đá thường chịu áp lực kém, nước khu vực moong dễ chảy vào lò chợ, làm ảnh hưởng đến trình khai thác 2.2.5 Hệ thống lỗ khoan thăm dị, nước mỏ chưa hiệu Việc bố trí lỗ khoan thăm dị nước, nước khu vực khai thác cần thiết nhằm mục đích vừa thăm dị vừa thực tháo nước từ moong xuống Các lỗ khoan thường bố trí khoan từ đường lị xung quanh khu vực lị chợ lên phía đáy moong Do moong lộ thiên đổ thải lâu thành phần hạt mịn lắng đọng đáy moong nhiều, khoan lỗ khoan vào phần đáy moong, đáy lỗ khoan gặp lớp đất đá hạt mịn tương đối dày nên lỗ khoan khoan không nước Cơng tác khoan thăm dị, tháo nước lị gặp số khó khăn địa tầng đá cứng nên dễ bị gãy mũi khoan, kẹt chòong Khi khoan qua vỉa than bị sập thành lỗ khoan phải khoan doa lại liên tục chống ống Khi khoan lên khu vực đáy moong gặp lớp bùn lắng đọng phải sục rửa đáy lỗ khoan Các công việc nhiều thời gian nên ảnh hưởng lến đến hiệu hệ thống nước moong 2.2.6 Tính tốn bước phá hỏa đá vách chưa hợp lý Bước phá hỏa đá vách hay bước gãy đá vách xác định cách hợp lý có ý nghĩa lớn liên quan đến mức độ ảnh hưởng nước chảy vào lị chợ Trường hợp tính tốn lựa chọn bước gãy đá vách không khơng 42 CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI ảnh hưởng đến việc điều khiển áp lực lò chợ mà làm giảm hiệu công tác ngăn ngừa nước chảy vào lò chợ khai thác moong lộ thiên 2.3 Giải pháp tổng hợp nhằm ngăn ngừa cố bục nước vào lò chợ nằm khu vực moong lộ thiên Trên sở xác định nguyên nhân nước chảy vào lị chợ, cần nhanh chóng đề xuất lập giải pháp nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng nước vào lò chợ, hạn chế thấp nguy dẫn đến tượng bục nước vào lò chợ Dưới số giải pháp tổng thể nhằm ngăn ngừa tượng nguy hiểm xảy 2.3.1 Một số giải pháp kỹ thuật + San lấp moong lộ thiên đất đá thải Trong trường hợp moong lộ thiên kết thúc khai thác có diện tích nhỏ vừa, người ta tiến hành san lấp moong Các moong có diện tích nhỏ vừa phù hợp với việc san lấp thường việc khai thác lộ vỉa, phần vỉa than nông (như mỏ than Hà Lầm, mỏ than Núi Béo, mỏ than Mông Dương, mỏ than Dương Huy, mỏ than Mạo Khê…) Trước tiến hành san lấp, cần phải lập phương án đổ thải moong lộ thiên hợp lý, ý đến vật liệu đổ thải phương pháp đổ thải Trong trình đổ thải cần phải chèn lấp chặt lớp đất đá, tránh khoảng trống lớp, điều cần thiết, đất đá đổ thải moong chèn lấp chặt hạn chế nước từ nguồn tập trung, tạo thành ổ chứa nước, gây nguy hiểm cho đường lò lò chợ bên khu vực moong lộ thiên Tuy nhiên, thực tế cho thấy, có trường hợp moong lộ thiên với diện tích lớn, sâu rộng nên sau kết thúc khai thác khơng thể san lấp hồn tồn Do đó, tiến hành khai thác mỏ hầm lị, vỉa than khu vực moong lộ thiên sâu vậy, cần phải có giải pháp kỹ thuật cơng nghệ hợp lý cụ thể đảm bảo cho mỏ hoạt động an toàn trình khai thác + Lắp đặt hệ thống bơm tháo khơ moong lộ thiên Tính tốn lượng nước chứa moong, sở bố trí lựa chọn hệ thống bơm để tháo khô moong cách hiệu Song song với việc tháo khô moong lộ thiên từ mặt, khu vực lò chợ cần bố trí hệ thống nước, thăm dị nước từ đường lị lên phía đáy moong Trong thực tế số mỏ, việc bố trí lỗ khoan không ý muốn, không thực khoan theo yêu cầu thiết kế được, gãy choòng NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG khoan, than mềm yếu, đất đá bở rời, tắc lỗ khoan Các trường hợp cần khắc phục giải pháp kỹ thuật phù hợp để công tác tháo nước từ lị đạt hiệu Hiện nay, việc bố trí lỗ khoan để tháo nước từ lò thực nhiều mỏ để tháo nước mang lại kết tương đố tốt Việc bố trí lỗ khoan tháo nước thực nhiều vị trí từ đường lò, phương pháp thực mỏ than Hà Lầm, mỏ than Mông Dương, mỏ than Dương Huy… Trên Hình H.3 thể ví dụ mặt cắt bố trí lỗ khoan từ đường lị lên phía đáy moong lộ thiên khai thác lò chợ khu vực moong 790 mỏ than Mông Dương khăn khu vực moong vùng đất đá thải Trên Hình H.4 ví dụ điển hình cho việc bố trí trạm quan trắc mực nước khu vực moong lộ thiên đổ thải mỏ than Hà Lầm Trong khu vực moong, có ba lỗ khoan bố trí, khoảng cách lỗ khoan tính tốn đảm bảo cho việc quan trắc Trong lỗ khoan lắp đặt thiết bị chuyên dụng để cập nhật lượng nước theo thời gian định Trên sở lượng nước cập nhật từ thiết bị, cán chuyên môn theo dõi đánh giá thay đổi lượng nước khu vực moong lộ thiên, từ có giải pháp hợp lý thoát nước moong lộ thiên kịp thời hiệu LK.QTHL02 +69.688 LK.QTHL01 +61.673 LK.QTHL03 +40.107 Vị trí đỉnh vách taluy moong cũ đất đá đổ thải hạt mịn bị nén chặt tạo bờ cách nước 327m H.3 Mặt cắt hồn cơng lỗ khoan KD -377 BS tháo nước từ lị mỏ than Mơng Dương + Bố trí hệ thống trạm quan trắc địa chất thủy văn khu vực moong lộ thiên Việc bố trí lắp đặt trạm quan trắc nước khu vực moong lộ thiên nhằm theo dõi mực nước thường xuyên moong, cập nhật lượng nước theo thời gian, hàng giờ, hàng ngày nhằm đưa giải pháp kịp thời có phát lượng nước moong thay đổi bất thường Để lắp đặt trạm quan trắc, cần phải tiến hành khoan lỗ khoan từ bề mặt bãi thải đến đáy moong, số lỗ khoan tùy thuộc vào diện tích moong Sau đó, tính tốn lắp đặt thiết bị vào lỗ khoan để theo dõi lượng nước, tùy thuộc vào loại thiết bị lắp đặt mà số liệu cập nhật tự động thủ công Hiện nay, hệ thống quan trắc lắp đặt mỏ than Hà Lầm (hệ thống quan trắc gồm lỗ khoan) Để việc đánh giá điều kiện địa chất thủy văn moong có hiệu tốt, mỏ khác Núi Béo, Hịn Gai, Mơng Dương, Dương Huy…cũng cần lắp đặt hệ thống quan trắc nước khu vực moong mỏ Hà Lầm làm Tuy nhiên, việc khoan lỗ khoan khu vực moong gặp nhiều khó 420 m H.4 Mặt cắt bố trí lỗ khoan quan trắc mực nước khu vực moong vỉa 14 kết thúc khai thác mỏ than Hà Lầm 2.3.2 Một số giải pháp công nghệ + Tính tốn kích thước trụ bảo vệ hợp lý khai thác lị chợ nằm rìa moong lộ thiên Trước tiến hành khai thác lò chợ nằm cạnh rìa moong lộ thiên, cần tính tốn kích thước trụ than bảo vệ cách hợp lý nhằm đảm bảo vừa tiết kiệm tài nguyên than, vừa đảm bảo an tồn cho cơng tác khai thác, hạn chế ảnh hưởng nước moong vào khu vực lị chợ [1] H.5 Xác định kích thước trụ bảo vệ Ltr khai thác lò chợ nằm cạnh rìa moong lộ thiên + Xác định vùng ảnh hưởng khai thác lò chợ đến đáy moong lộ thiên Trong trường hợp lò chợ nằm trực tiếp đáy CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 43 THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG moong lộ thiên, lúc việc tính tốn vùng ảnh hưởng áp lực khai thác lò chợ đến khu vực đất đá xung quanh cần thiết quan trọng, điều định đến mức độ ảnh hưởng nước từ moong chảy vào lò chợ, mức độ an tồn cho q trình khai thác lị chợ Vùng ảnh hưởng khai thác lò chợ đến khu vực đất đá xung quanh xác định tổng chiều cao vùng sập đổ, vùng nứt nẻ vùng sụt lún lò chợ dịch chuyển tương ứng theo phương Hiện có số phương pháp để xác định chiều cao vùng ảnh hưởng này, mơ hình mơ số coi phương pháp có hiệu quả, cơng cụ tốt để mơ tả q trình sập đổ đất đá vách lị chợ dịch chuyển theo phương tương ứng Thông qua số phần mềm, thành lập mơ hình số mơ phỏng, phần mềm UDEC 2D dùng ứng dụng phổ biến Trên sở phân tích thơng tin điều kiện địa chất khu vực lò chợ, địa chất mặt cắt tuyến, lỗ khoan thăm dị, tính chất lý đất đá khu vực lò chợ cho đầu vào phần mềm UDEC 2D để thành lập mơ hình số Từ phân tích kết từ mơ hình, theo tiến độ dịch chuyển lị chợ, phân tích chiều cao vùng sập đổ, vùng nứt nẻ vùng sụt lún cách tương đối hiệu [8] Trên Hình H.6 ví dụ cho việc xác định chiều cao vùng sập đổ, vùng nứt nẻ vùng sụt lún cho lò chợ khai thác khu vực moong mơ hình dùng phần mềm UDEC 2D Qua đó, tính tốn tổng chiều cao vùng ảnh hưởng khai thác lò chợ dịch chuyển theo phương tương ứng, điều làm sở cho việc xác định đánh giá nguy lượng nước chảy từ moong lộ thiên vào lò chợ H.6 Quá trình hình thành vùng sập đổ nứt nẻ đá vách khai thác lò chợ phần mềm mô số UDEC 2D + Lựa chọn thông số công nghệ khai thác phù hợp Các thông số liên quan đến vùng ảnh hưởng trình khai thác lị chợ chiều cao khấu 44 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI chiều cao thu hồi than (tỷ lệ thu hồi than) Tùy thuộc vào khoảng cách thực tế từ lò chợ lên đến đáy moong lộ thiên, tùy thuộc vào hình thức vị trí lò chợ so với moong lộ thiên mà xác định chiều cao khấu chiều cao thu hồi than phù hợp Từ thực tế cho thấy rằng, diện khai thác lò chợ (theo phương) nằm khu vực moong lộ thiên, chiều cao khấu chiều cao thu hồi phải điều chỉnh, số trường hợp không phép thu hồi, lúc cần phải chấp nhận tổn thất than để đảm bảo an tồn cho lị chợ vượt qua moong Sau đó, chiều cao khấu chiều cao thu hồi nâng lên theo tiến độ lị chợ Q trình địi hỏi trình độ người thợ thời gian, cần cán kỹ thuật hướng dẫn theo dõi vận hành lò chợ nhằm mang lại hiệu tốt + Lựa chọn phương pháp điều khiển đá vách hợp lý Để hạn chế ảnh hưởng nước vào lị chợ q trình khai thác khu vực moong lộ thiên, phương pháp điều khiển áp lực mỏ lị chợ khâu ảnh hưởng khơng nhỏ Phương pháp điều khiển áp lực mỏ lò chợ ảnh hưởng đến trình sập đổ than lớp đất đá xung quanh khu vực lò chợ, điều định đến mức độ ảnh hưởng lượng nước chảy vào khu vực lị chợ Trong q trình khai thác, lò chợ dịch chuyển theo phương, việc xác định bước gãy vách trực tiếp vách hợp lý quan trọng trường hợp điều khiển áp lực mỏ phương pháp phá hỏa tồn phần, điều góp phần vào việc hạn chế nước chảy vào khu vực lò chợ khai thác [4] + Bố trí hệ thống đường lị chuẩn bị phù hợp Bố trí hệ thống đường lị khu vực moong lộ thiên vấn đề cần thiết Trên sở tính tốn áp lực tác dụng lên đường lị, lựa chọn loại hình kết cấu chống phù hợp, đường lò phải thường xuyên trì bảo dưỡng hàng năm nhằm thay kết cấu chống bị hư hỏng ăn mịn Ngồi ra, cần phải tính đến vị trí đào tiết diện đào phù hợp nhằm ngăn ngừa tượng nước bục nước từ moong lộ thiên xuống đường lò Trong thực tế xảy số trường hợp đường lò bị ảnh hưởng nước làm thiệt hại nặng nề kinh tế, thiệt hại người Một phần đường lị bố trí chưa hợp lý, chịu áp lực kém, chống khơng phù hợp, tu sửa chữa không kịp thời, phần cơng tác thăm dị, dự báo địa chất thủy văn cịn chưa xác Do đó, để cơng tác khai thác khu vực NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG moong lộ thiên an toàn hiệu cần ý đến việc bố trí hệ thống đường lị phù hợp [7] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trên sở phân tích ngun nhân nước chảy vào lò chợ, nguy gây nên tượng bục nước, qua kết áp dụng số giải pháp kỹ thuật công nghệ nêu báo vào thực tế mang lại hiệu đánh giá bước đầu tương đối tốt Điều minh chứng việc áp dụng công nghệ thông tin vào việc giải tốn thực tế có triển vọng, cụ thể việc áp dụng phần mềm UDEC 2D lập mơ hình mơ q trình sập đổ đá vách, tính tốn chiều cao sập đổ, nứt nẻ sụt lún theo tiến độ theo phương lị chợ Trên sở đó, tính tốn lập giải pháp khai thác cho lò chợ mỏ than Hà Lầm lị chợ mỏ than Mơng Dương, kết sau: - Tính tốn trụ bảo vệ cho lị chợ vỉa L7 cánh Tây nằm cạnh rìa moong lộ thiên 790 mỏ than Mông Dương, với chiều dài trụ than tính tốn để lại 50m, chiều cao lớp khấu 2,2m; tỷ lệ thu hồi than 50% [6] - Tính tốn khoảng cách vùng ảnh hưởng khai thác lò chợ vỉa 11 mỏ Hà Lầm đến đáy moong lộ thiên, với công nghệ khai thác giới hóa đồng bộ, chiều cao lớp khấu 2,2m, tỷ lệ thu hồi than nâng cao dần theo tiến độ lò chợ, sau lò chợ khấu vượt qua đáy moong lộ thiên vỉa 14 [3;5] KẾT LUẬN Bài báo phân tích sáu nguyên nhân liên quan đến tượng bục nước vào lò chợ vào mỏ tiến hành khai thác than khu vực moong kết thúc khai thác Trên sở nguyên nhân gây nên tượng bục nước, báo giải pháp tổng thể nhằm ngăn ngừa cố liên quan đến tượng bục nước vào lò chợ vào mỏ (trong trường hợp khai thác mỏ hầm lị mỏ moong lộ thiên sâu) Trong đó, bao gồm ba giải pháp kỹ thuật năm giải pháp công nghệ Ba giải pháp kỹ thuật liên quan đến toán địa chất thủy văn, thoát nước mỏ, năm giải pháp cơng nghệ liên quan đến tính tốn kích thước trụ than bảo vệ, tổng chiều cao vùng sập đổ khai thác than khu vực moong lộ thiên, thông số công nghệ khai thác, điều khiển áp lực bố trí chống giữ đường lị khu vực moong lộ thiên kết thúc khai thác Việc tìm giải pháp khai thác hợp lý điều kiện cụ thể cho lò chợ mỏ toán cần thiết nhằm tiết kiệm tài nguyên than, đồng thời ngăn ngừa cố tượng bục nước vào lò chợ nhằm đảm bảo an tồn q trình khai thác Trên sở kết nghiên cứu báo đề xuất, gồm giải phải kỹ thuật, giải pháp cơng nghệ, nhà thiết kế mỏ lựa chọn áp dụng để tính tốn cho điều kiện mỏ, lò chợ cụ thể Dựa số liệu thu thập thông tin địa chất, xác định chiều cao khoảng cách an toàn, kích thước trụ than bảo vệ hợp lý khu vực moong lộ thiên, giải pháp thoát nước tháo khô mỏ phù hợp nhằm đảm bảo an tồn q trình khai thác lị chợ khu vực đáy rìa moong lộ thiên kết thúc khai thác❏ TÀI LIỆU THAM KHẢO Phòng KCM, (2019) Báo cáo tóm tắt đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Mông Dương khu vực vỉa L7 cánh Tây Công ty than Mông Dương, 35 trang Phịng KCM, (2019) Báo cáo tóm tắt đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Hà Lầm khu vực vỉa 11 Công ty Cổ phần than Hà Lầm Phịng KCM, (2019) Thiết kế vẽ thi cơng lị chợ giới hóa vỉa 11 báo cáo đánh giá khai thác lị chợ giới hóa đồng Công ty Cổ phần than Hà Lầm Qian Minggao, (2011) Strata Control and sustainable coal mining Chine University of Mining and Technology Press Vũ Trung Tiến, Phạm Đức Hưng, Đỗ Anh Sơn (2020) Giải pháp khai thác đảm bảo an tồn cho lị chợ vỉa 11 moong lộ thiên Công ty Cổ phần than Hà Lầm – Vinacomin Tạp chí Bộ Cơng Thương, số 43, tr.50- 53 Pham Duc Hung, Le Tien Dung, Nguyen Van Quang, (2020) Safe exploitation solution and reduction of resources loss for the L7 Seam at the West Wing area of the 790 Open Pit site of the Mong Duong Coal Mine Journal of the Polish Mineral Engineering 1(2), 231 -238 江理全，徐金海，屠世浩，张东升，(2004)。矿业工程概论。 中国矿业大学出版社 钱鸣高，缪协兴，许家林，(2003)。岩层控制的关键层理论。中国矿业大学出版社 钱鸣高，石平五，(2003)。矿山压力与岩层控制。中国矿业大学出版社 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 45 THƠNG GIĨ, AN TỒN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI THE CAUSES OF WATER CRACKING PHENOMENON IN THE FACE AND PREVENTION SOLUTIONS WHEN COAL SEAM EXPLOITATION UNDER THE OPEN PIT MINE AREA WHICH HAS FINISHED EXPLOITATION Vu Trung Tien ABSTRACT In the process of face exploiting under the open pit mine (under the edge or directly at the open pit mine) which has finished exploitation, it may occur that water flows into the face or the phenomenon of water cracking This phenomenon will lead to potential risks of unsafety in the face such as damage to equipment, machinery, and life threatening workers At the same time, the face had to temporarily stop operating to overcome the consequences, so disrupting the technological chain, affecting production and business for the whole Company In the case of face exploiting under the depp open pit mine, the phenomenon of water cracking will flood the entire mine, causing very heavy damage Through the studying of the actual face exploitation of some mines under the open pit mine in Quang Ninh, the article analyzes the causes of water flowing into the face and the phenomenon of water cracking On that basis, the article proposes a number of technical and technological solutions to prevent the phenomenon of water cracking into the face when exploiting it under the open pit mine area The research results of the article can serve as a basis for a number of mines in Quang Ninh to deploy and apply in practice to ensure safety when face exploiting under open pit mine area that has finished exploitation Keywords: face, open pit mine, phenomenon of water cracking, exploitation technology Ngày nhận bài: 9/7/2021; Ngày gửi phản biện: 10/7/2021; Ngày nhận phản biện: 25/8/2021; Ngày chấp nhận đăng: 10/2/2022 Trách nhiệm pháp lý tác giả báo: Các tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm số liệu, nội dung công bố báo theo Luật Báo chí Việt Nam 46 CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 ... phía khu vực moong lộ thiên 2.2 Nguyên nhân tượng bục nước vào lò chợ moong lộ thiên Có nhiều ngun nhân dẫn đến lị chợ bị ảnh hưởng nước từ moong lộ thiên Mức độ ảnh hưởng nước moong vào lò chợ. .. nguyên nhân liên quan đến tượng bục nước vào lò chợ vào mỏ tiến hành khai thác than khu vực moong kết thúc khai thác Trên sở nguyên nhân gây nên tượng bục nước, báo giải pháp tổng thể nhằm ngăn ngừa. .. nguyên nhân ảnh hưởng cố nước chảy vào lò chợ, tượng bục nước lò chợ Trên sở đưa giải pháp tổng hợp nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng nước moong lộ thiên vào lò chợ Kết nghiên cứu báo tiền đề cho mỏ than