Phần 1 của giáo trình Kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò cung cấp cho học viên những nội dung về: lịch sử khai thác than ở Việt Nam; khái quát địa chất và trắc địa mỏ; đào chống lò; mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ;... Mời các bạn cùng tham khảo!
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS NGUYỄN VĂN THẢN (CHỦ BIÊN) ThS HỒ TRUNG SỸ KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ QUẢNG NINH 2018 MỞ ĐẦU 1.Lịch sử khai thác than Việt Nam Khai thác than Việt Nam có từ lâu đời Trước người Pháp thăm dò khai thỏc thi người Việt Nam phát khai thác đồng thời cho người nước thuê khai thác Đầu kỷ 19 người dân vùng An Hải (Hải Phịng) tình cờ phát hịn đá đen bén lửa cháy rực Họ nhặt dùng bán cho xưởng rèn gọi hịn đá đen chình than đá Quan nhà Nguyễn biết việc dâng sớ xin vua Minh Mạng cho thuê nhân công lập công trường khai thác từ đó, khơng biết nhiều than trình khai thác mỏ than nên triều đình nhà Nguyễn cho người nước thuê khai thác Người Ngô Nguyên Thành ( người Mãn Thanh) vào năm 1878 với thời hạn khai thác 40 năm mỏ than Quảng Yên Sau người Trung Quốc, người Pháp, người Đức sang xin thuê khai thác Tháng năm 1883 Pháp đem quân từ Nam Kỳ đánh chiếm Bắc kỳ lần thứ chiếm toàn vùng mỏ Quảng Ninh Ngày 26 tháng năm 1884 Pháp buộc triều đình nhà Nguyễn bán khu mỏ Hịn Gai – Cẩm Phả với tổng diện tích khoảng 21.932 cho nhà tư sản Pháp với giá 100.000 đồng tiền Đơng Dương Sau mỏ than khác bị nhượng bán Cuối kỷ 19 loạt công ty Pháp thành lập quyền khai thác Sản lượng khai thác than ngày tăng nhanh, than khai thác chủ yếu xuất bán cho Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Malaysia cuối chuyển Pháp Sau đại chiến giới thứ Pháp đẩy mạnh khai thác than nước thuộc địa với gạo cao su, bên cạnh Cơng ty lớn tập đồn tư cịn có mỏ số tư lẻ như; Macgot, Etsperang Phìa tư sản Việt Nam có Bạch Thái Bưởi, Phạm Kim Bảng cộng tác với tư Pháp mở mỏ mở mỏ Lê Thị Tam (mỏ Jan Quảng Yên), Nguyễn Hữu Thu (mỏ Mùa xn ng Bí) Năm 1930 -1933 giai đoạn khủng hoảng tư giới, sản lượng than giảm 68% so với sản lượng than năm 1929 Một số Cơng ty có quy mơ khai thác nhỏ lẻ phải hợp lại Năm 1940-1945 Đại chiến giới lần thứ hai nên nhiều nơi phải đình sản xuất như: mỏ Mạo Khê, Đông Triều, Vàng Danh, Đồng Đăng Năm 1944 mỏ Mông Dương thiếu điện bơm nước dẫn đến ngập mỏ phải ngừng lại Cơng ty SFCT trì sản xuất Hịn Gai Cẩm Phả Sau giải phóng miền Bắc giai đoạn khôi phục phát triển mỏ than ba năm đầu (1955-1957) Xí nghiệp than Hồng Gai sở tiếp quản tiến hành khôi phục mỏ Hà Tu, mỏ Hà Lầm, mỏ Đèo Nai mỏ Mạo Khê Công nhân số thợ lò cũ niên xung phong Cuối năm 1955 với giúp đỡ Liên Xô (cũ) ngành than nhận viện trợ số ôtô, máy xúc Kết sau năm khôi phục sản xuất khoảng 2.795.000 than Cuối năm 1950 đầu năm 1960 loạt Công ty than quốc doanh thành lập, số xí nghiệp nhỏ lẻ nâng cấp trở thành Công ty than Năm 1965 sản lượng than khai thác tăng lên khoảng 4.231.100 than Những năm chiến tranh phá hoại đế quốc Mỹ sản xuất than bị giảm sút, đến năm 1968 sản xuất khoảng 2.291.400 than Ngày 27-1-1973, hiệp định Pari Việt Nam kí kết, ngành than khôi phục lại cũ Năm 1987 sản xuất than đạt khoảng 6.428.900 than tiêu thụ khoảng 5.785.300 Năm 1989 thời gian sa sút ngành khai thác than giai đoạn thời gian độ chuyển qua kinh tế thị trường Nhu cầu tiêu dùng than nước giảm với tình hình khai thác kinh doanh than trái phép Giai đoạn thời kỡ Liên Xô tan rã, giúp đỡ Liên Xô khơng cịn Năm1991 sản xuất than khoảng 4,3 triệu Đến năm 1993 ngành than bắt đầu phục hồi, nhu cầu tiêu thụ than nước bắt đầu tăng lên kể than xuất Tháng 12 năm 1994 thành lập Tổng công ty than Việt Nam thay đổi mạnh mẽ chế quản lý, than đạt sản lượng khoảng 10,8 triệu than xuất gần triệu than Than Việt Nam xuất sang nước như: Bỉ, Hà Lan, Pháp, Hàn Quốc, Nhật Bản, Braxin, Cuba Tình hình định hƣớng phát triển ngành than Việt Nam 2.1 Quan điểm phát triển a) Phát triển ngành than sở khai thác, chế biến, sử dụng có hiệu tiết kiệm nguồn tài nguyên than nước; đóng góp tìch cực vào việc bảo đảm an ninh lượng quốc gia đáp ứng tối đa nhu cầu than phục vụ nghiệp phát triển kinh tế - xã hội đất nước; bảo đảm việc xuất, nhập hợp lý theo hướng giảm dần xuất thông qua biện pháp quản lý kế hoạch biện pháp điều tiết khác phù hợp với chế thị trường có quản lý Nhà nước cam kết quốc tế Việt Nam b) Phát triển ngành than bền vững, hiệu theo hướng đồng bộ, phù hợp với phát triển chung ngành kinh tế khác Phát huy cao độ nội lực (vốn, khả thiết kế, chế tạo thiết bị nước v.v…) kết hợp mở rộng hợp tác quốc tế, trước hết lĩnh vực nghiên cứu, triển khai, ứng dụng công nghệ tiến thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng than; đầu tư thoả đáng cho công tác bảo vệ môi trường, an toàn lao động, quản trị tài nguyên, quản trị rủi ro khai thác than c) Đẩy mạnh hoạt động điều tra, thăm dò, đánh giá trữ lượng than nhằm chuẩn bị sở tài nguyên vững cho phát triển ổn định, lâu dài ngành; kết hợp đẩy mạnh hoạt động đầu tư nước ngồi lĩnh vực thăm dị, khai thác để bổ sung nguồn than cho nhu cầu nước d) Sớm hính thành thị trường than cạnh tranh, hội nhập với khu vực giới, đa dạng hoá phương thức đầu tư kinh doanh ngành than đ) Phát triển ngành than gắn liền với bảo vệ, cải thiện mơi trường, cảnh quan vùng than; đóng góp tìch cực vào nghiệp phát triển kinh tế - xã hội củng cố an ninh, quốc phòng địa bàn, đặc biệt vùng than Quảng Ninh, đảm bảo an toàn sản xuất 2.2 Chiến lược phát triển Phát triển ngành than Việt Nam trở thành ngành công nghiệp phát triển, có sức cạnh tranh cao, có trính độ công nghệ tiên tiến so với khu vực tất khâu thăm dò, khai thác, sàng tuyển, chế biến, sử dụng than, đủ khả đáp ứng nhu cầu nước bảo đảm an ninh lượng quốc gia 2.3 Mục tiêu phát triển a) Về thăm dò than: Phấn đấu đến năm 2010 thăm dò, đánh giá xong phần tài nguyên nằm mức - 300m bể than Đơng Bắc, thăm dị tỷ mỉ phần tài nguyên bể than đồng sơng Hồng; đến năm 2015 thăm dị, đánh giá xong phần tài nguyên bể than đồng sông Hồng Đẩy mạnh cơng tác thăm dị gia tăng trữ lượng than xác minh nâng cấp trữ lượng có để bảo đảm đủ trữ lượng than tin cậy huy động vào khai thác giai đoạn 2008 - 2025 b) Về khai thác than: Bể than Đông Bắc mỏ than khác (ngoài bể than đồng sông Hồng) phấn đấu đạt sản lượng than khoảng 48 - 50 triệu vào năm 2010; 60 - 65 triệu vào năm 2015; 70 - 75 triệu vào năm 2020 80 triệu vào năm 2025 Bể than đồng sông Hồng giai đoạn đến năm 2010, đầu tư thử nghiệm số dự án với công nghệ khai thác truyền thống phương pháp hầm lị cơng nghệ khì hố than, than hoá lỏng để làm cho việc đầu tư phát triển sau năm 2010 c) Về sàng tuyển chế biến than: Phấn đấu đến năm 2015 phát triển chế biến than theo hướng đa dạng hóa sản phẩm (nhiên liệu đốt trực tiếp, than dùng cho luyện kim, khì hóa than, nhiên liệu lỏng từ than, ngun liệu cho cơng nghiệp hố chất v.v…) d) Về bảo vệ môi trường: Phấn đấu đến năm 2010 ngăn chặn việc gây ô nhiễm môi trường ô nhiễm nguồn nước; đến năm 2015 cải thiện tiêu chình mơi trường khu vực nhạy cảm (đô thị, khu dân cư, điểm du lịch v.v…), mỏ phải đáp ứng tiêu chuẩn môi trường; đến năm 2020 đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn mơi trường tồn địa bàn vùng mỏ đ) Về thị trường than: Chuyển mạnh hoạt động ngành than theo chế thị trường hội nhập với thị trường khu vực quốc tế có điều tiết Nhà nước 2.4 Định hướng phát triển a) Về cơng tác thăm dị, khai thác than nước: Tiếp tục đẩy mạnh việc đổi cơng nghệ cơng tác thăm dị, khai thác với phương châm tập trung, đồng Đẩy mạnh công tác thăm dò gia tăng trữ lượng than xác minh nâng cấp trữ lượng than có; than khu vực thềm lục địa cần sử dụng triệt để tài liệu địa chất trình tìm kiếm, thăm dị dầu khì để tổng hợp, đánh giá sơ tiềm than lập kế hoạch cho bước Việc cấp phép thăm dò, tổ chức khai thác theo quy định Luật Khoáng sản Thực cơng tác đầu tư cho thăm dị, khai thác, chế biến kinh doanh than theo quy hoạch Chấm dứt tính trạng khai thác, chế biến, kinh doanh than trái pháp luật Khuyến khìch địa phương có điểm than trữ lượng nhỏ đầu tư thăm dò, khai thác để phục vụ cho nhu cầu chỗ; trọng cơng tác thăm dị, khai thác than bùn để làm nhiên liệu phân bón b) Về cơng tác thăm dị, khai thác than nước ngồi; Tăng cường đầu tư cho cơng tác thăm dị, khai thác than nước ngồi; lựa chọn khu vực có tiềm trữ lượng điều kiện khai thác thuận lợi nước bạn Lào, Campuchia, châu Phi v.v… để thăm dò, khai thác nhập than Việt Nam xây dựng chỗ tổ hợp Than - Điện, Than - Xi măng v.v theo hính thức tự đầu tư hợp tác đầu tư với cơng ty địa phương, cơng ty nước ngồi khác phù hợp với quy định nước sở c) Về công nghệ khai thác than Khai thác than phương pháp hầm lò: Quy hoạch, thiết kế xây dựng mới, cải tạo mở rộng mỏ có theo hướng tập trung, công suất lớn với dây chuyền cơng nghệ đồng đại; tối ưu hóa sản lượng để đảm bảo khai thác ổn định lâu dài Sử dụng loại vật liệu mới, ví chống thuỷ lực thay cho ví chống gỗ kim loại; ví neo, ví neo kết hợp phun bê tơng, bê tông phun v.v để chống giữ bảo vệ đường lò điều kiện địa chất mỏ cho phép Tiếp tục hồn thiện quy trính cơng nghệ khai thác giới hóa vỉa dốc thoải Nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ thìch hợp để nâng cao hiệu khai thác vỉa dày dốc nghiêng dốc đứng; nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác hợp lý phần trữ lượng than mức -300 m bể than Quảng Ninh, bể than đồng sông Hồng Khai thác than phương pháp lộ thiên: Phát triển mở rộng mỏ lộ thiên có theo hướng nâng cao hệ số bóc giới hạn; nâng cao tối đa lực khai thác phù hợp với quy hoạch đổ thải, vận tải, thoát nước bảo vệ cảnh quan môi trường Đổi đồng đại hóa thiết bị dây chuyền khai thác theo hướng đưa vào sử dụng thiết bị động có cơng suất lớn, phù hợp với điều kiện quy mô mỏ Tối ưu hóa tiêu thơng số kỹ thuật hệ thống khai thác áp dụng; nghiên cứu ứng dụng hệ thống khai thác chia lớp đứng, công nghệ khai thác chọn lọc khai thác vỉa mỏng; công nghệ đổ thải bãi thải tạm bãi thải Đối với công nghệ cần phải áp dụng giải pháp kỹ thuật quản lý tiến để giảm thiểu tỷ lệ tổn thất khai thác, giảm tiêu hao lượng d) Về sàng tuyển chế biến than; Đầu tư đổi công nghệ để nâng cao hiệu nhà máy tuyển có; xây dựng thêm nhà máy tuyển với công nghệ đáp ứng tối đa ổn định cho nhu cầu thị trường nước, nâng cao giá trị sử dụng tài nguyên than tăng cường bảo vệ môi trường Đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng công nghệ chế biến than, bao gồm: chế biến than dùng cho luyện kim, khì hố than, than hóa dầu v.v… nhằm đa dạng hố sản phẩm từ than đ) Về phát triển sở hạ tầng phục vụ ngành than: Thực việc phân luồng vận chuyển than theo khu vực thông qua việc gắn mỏ, vùng than với hộ tiêu thụ lớn khu vực phù hợp với quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, quy hoạch phát triển đô thị phát triển sở hạ tầng khu vực có hoạt động khai thác than Phát huy tối đa lực hệ thống vận tải có; tăng cường hính thức vận tải đường sắt, băng tải liên hợp ôtô - băng tải; giảm tối đa hính thức vận tải ơtơ để giảm thiểu ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh Cải tạo, xây dựng cụm cảng tập trung có quy mơ, cơng suất lớn có thiết bị rót bước xoá bỏ dần bến rót than có quy mơ nhỏ lẻ, cơng nghệ lạc hậu; mở rộng bến cảng, nạo vét luồng lạch để tăng cường khả rót than cảng chình e) Về cơng tác an tồn bảo vệ mơi trường; Tăng cường công tác tuyên truyền, giáo dục phổ biến kiến thức an toàn lao động bảo vệ môi trường đến cán bộ, công nhân viên Tranh thủ nguồn vốn trong, nước, tổ chức quốc tế, nguồn vốn tài trợ khác dành cho mơi trường; kết hợp với chình quyền địa phương nhanh chóng khắc phục tồn nhiễm mơi trường khai thác than nhiều năm để lại, đặc biệt môi trường, cảnh quan vịnh Hạ Long Xây dựng kế hoạch lộ trính dài hạn với giải pháp đồng nhằm khắc phục bước giải tốt vấn đề môi trường hoạt động khai thác than, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường Việt Nam, khu vực giới; Kiểm sốt chặt chẽ q trính thực quy trính, tiêu chuẩn kỹ thuật an tồn mơi trường thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến sử dụng than Trong trính triển khai dự án cụ thể, chủ đầu tư phải lập báo cáo đánh giá tác động mơi trường, trính duyệt theo quy định hành Chú trọng đầu tư trang thiết bị công nghệ đại, mức độ tự động hóa cao nhằm đề phòng loại trừ cố mỏ Hiện đại hóa quân hóa Trung tâm cấp cứu mỏ chuyên nghiệp, trang bị đầy đủ trang thiết bị cấp cứu cá nhân cho công nhân, đặc biệt cơng nhân hầm lị để hạn chế đến mức thấp tai nạn lao động g) Về sử dụng than: Khuyến khìch đầu tư hợp tác quốc tế lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng công nghệ tiên tiến chế biến sử dụng than nhằm nâng cao giá trị sử dụng than, tiết kiệm tài nguyên bảo vệ môi trường, như: công nghệ sử dụng than sạch, huyền phù than nước, chế biến than dùng cho luyện kim, cơng nghệ khì hóa than, than hóa dầu v.v Ưu tiên phát triển dự án có cơng nghệ sử dụng than tiết kiệm, hiệu quả; dự án sử dụng than cục, cám chất lượng cao than có chất lượng thấp h) Về giá than; Giá than cần xác định phù hợp với chế thị trường để hội nhập với thị trường khu vực giới; Nhà nước điều tiết giá than thông qua chình sách thuế cơng cụ quản lý khác 2.5 Một số giải pháp thực Chiến lược a) Về tổ chức: Ban hành mới, sửa đổi, bổ sung, hoàn chỉnh văn quy phạm pháp luật hành để tạo hành lang pháp lý thuận lợi cho quản lý, khai thác, chế biến, kinh doanh than phát triển ngành than theo chế thị trường có quản lý Nhà nước Tiếp tục đẩy mạnh cổ phần hố cơng ty sản xuất than, tiến tới hính thành thị trường than theo hướng đa dạng hóa sở hữu phương thức sản xuất, kinh doanh than b) Về tài chình: Đẩy mạnh việc huy động vốn từ thành phần kinh tế ngồi nước thơng qua hính thức hợp tác, liên doanh, liên kết, cổ phần hoá doanh nghiệp v.v… Khuyến khìch doanh nghiệp ngành than huy động vốn thơng qua thị trường chứng khốn (phát hành trái phiếu, cổ phiếu, trái phiếu quốc tế), vay thương mại để đầu tư phát triển dự án ngành than Bố trì vốn ngân sách nguồn vốn ưu đãi khác cho cơng tác điều tra, tím kiếm nguồn tài nguyên than lập Quy hoạch phát triển ngành than Nhà nước hỗ trợ phần kinh phì từ ngân sách nhà nước cho chương trính nghiên cứu có hiệu quả, trường đào tạo nghề ngành để phát triển nguồn nhân lực cho ngành than; hỗ trợ doanh nghiệp ngành than vay vốn tìn dụng nhà nước, vốn ODA, vốn Quỹ Bảo vệ môi trường Việt Nam huy động nguồn vốn khác để thực dự án xử lý môi trường c) Về đầu tư: Đẩy nhanh tiến độ đầu tư cơng trính mỏ than thơng qua việc đa dạng hố hình thức đầu tư để phát huy tối đa nguồn lực, nâng cao hiệu đầu tư Tiếp tục hồn thiện sách thu hút đầu tư nước ngồi vào thăm dị, khai thác bể than đồng sông Hồng khu vực -300 m bể than Quảng Ninh Khuyến khìch mở rộng đầu tư phát triển dự án thăm dò, khai thác than nước d) Giải pháp phát triển nguồn nhân lực: Tập trung đào tạo, nâng cao trính độ đội ngũ cán bộ, cơng nhân kỹ thuật có; đào tạo bổ sung cho khâu thiếu, yếu; xây dựng lực lượng cán bộ, công nhân ngành than mạnh chất lượng để làm chủ cơng nghệ, thiết bị tiên tiến Phát triển khối trường chuyên ngành than, phấn đấu xây dựng trường đạt tiêu chuẩn quốc tế Bố trì liên thơng bậc học: đại học, cao đẳng, trung học công nhân kỹ thuật; xây dựng chương trính chuẩn thống ngành than đào tạo lĩnh vực chuyên sâu Lựa chọn kỹ sư giỏi có triển vọng đưa nước ngồi đào tạo nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển ngành than Ban hành chình sách ưu đãi, khuyến khìch thu hút lao động có chun mơn kỹ thuật cao vào làm việc ngành than đ) Giải pháp khoa học - công nghệ: Phát huy nội lực kết hợp với mở rộng hợp tác quốc tế nghiên cứu khoa học, ứng dụng công nghệ tiên tiến thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến sử dụng than; nghiên cứu, tiếp thu chuyển giao công nghệ tiên tiến giới để không ngừng nâng cao công tác an toàn, giảm tổn thất than giảm thiểu ô nhiễm môi trường Đẩy mạnh phát triển ứng dụng công nghệ thông tin quản trị tài nguyên than, quản trị môi trường, quản lý kỹ thuật an toàn điều hành sản xuất theo hướng đại Ứng dụng cơng nghệ điều khiển tự động hóa số dây chuyền cơng nghệ, cơng tác kiểm sốt an tồn mơi trường mỏ Tập trung nghiên cứu giải pháp công nghệ hợp lý để khai thác có hiệu vỉa, vùng than có điều kiện địa chất phức tạp; nghiên cứu giải pháp ổn định bờ mỏ, giải pháp tổng thể quy hoạch đổ thải, vận tải, thoát nước cho mỏ lộ thiên, giải pháp nâng cao cơng tác an tồn cho mỏ hầm lò; triển khai nghiên cứu ứng dụng công nghệ than sạch, công nghệ sử dụng than cục, cám chất lượng cao than chất lượng thấp Trích “Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2015 định hướng đến năm 2025 Thủ tướng Chính phủ số 89/2008QĐ-TTg” Giáo trình KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ biên soạn dựa đề cương chi tiết học phần thông qua môn KHAI THÁC HẦM LỊ Trường Đại học Cơng Nghiệp Quảng Ninh duyệt bao gồm chương sau Chương KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT - TRẮC ĐỊA MỎ Chương ĐÀO CHỐNG CÁC HẦM LÒ Chương CHUẨN BỊ VÀ MỞ VỈA RUỘNG THAN Chương HỆ THỐNG KHAI THÁC RUỘNG THAN Chương QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ KHAI THÁC TRONG LỊ CHỢ Chương THƠNG GIĨ THỐT NƯỚC MỎ HẦM LÒ Cuốn sách tài liều học tập giảng dạy cho sinh viên ngoại ngành đồng thời tài liệu tham khảo cho sinh viên số chuyên ngành khai thác mỏ Kết cấu chương học phần chuyên ngành tóm tắt chắt lọc cô đọng để sinh viên biết hiểu khái quát kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò Trong trình biên soạn, tham khảo tài liệu, in ấn viết giáo trình khơng thể tránh khỏi khiếm khuyết mong bạn đọc đồng nghiệp có đóng góp q báu để giáo trình KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ HẦM LỊ hồn thiện Trân trọng cảm ơn quý bạn đọc NHÓM TÁC GIẢ CHƢƠNG KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT VÀ TRẮC ĐỊA MỎ 1.1 KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT MỎ 1.1.1 Trái đất 1.1.1.1 Hình dạng, kích thước trái đất Trong thời cổ đại: theo trường phái Pi-ta-go cho rằng: đất có dạng vật chất hồn hảo nên hình dạng hình dạng hồn hảo hình cầu Chính A-rix-tơt (thế kỉ thứ IV trước Công nguyên) lần đưa chứng khoa học hình cầu Trái đất ông quan sát tượng nguyệt thực Thế đến kỉ XVII từ sau chuyến biển vòng quanh giới (1619 -1621) Ma-gel-lan người ta thật tin Trái đất có dạng hình cầu Thế kỉ XVII phát hình dạng Trái đất khơng phải hình cầu hồn hảo mà khối cầu dẹt hai cực (E-llip soid) chứng minh qua thí nghiệm Ri-cher (1672), xích đạo đồng hồ quay chậm Pa-ri ngày 2'28'' bán kính xìch đạo lớn Kết luận: khối cầu Trái đất khơng phải khối cầu hồn hảo mà khối cầu dẹt hai cực (E-llíp soid) Thế kỉ thứ XIX Su-bent (Nga) phát hình El-lip Trái đất khơng dẹt hai cực mà cịn dẹt xìch đạo Độ dẹt xìch đạo nhỏ khoảng 1/30.000 đường kính Trái đất Từ trái đất cú hình bầu dục trịn xoay (e-llipsoid) Bán kính xìch đạo lớn bán kính hai cực Số liệu tin cậy nhà trắc địa học F.N Kraxopxki (Nga) tím với nhà khoa học nước xác định nhiều lần Các số liệu đo tình chình xác kìch thước Trái đất cơng bố năm 1942 là: Hình 1.1 Hình dạng kích thước trái đất Bán kình xìch đạo a = 6.378,160 km Bán kính cực b = 6.356,777 km Độ dẹt cực: (a- b) /a = 1/ 298 hay 21,36 km Độ dẹt xìch đạo: 1/ 30.000 hay 213 m Chiều dài đường xìch đạo (chu vi): 40.075,7 km Chiều dài vịng kinh tuyến: 40.008,5 km Diện tích bề mặt Trái đất: 510.100.634 km2 Thể tích: 1083.316.780.000 km3 1.1.1.2 Cấu tạo trái đất a)Cấu tạo bên Nghiên cứu thay đổi sóng địa chấn lan truyền lòng trái đất người ta biết Trái đất có cấu trúc gồm nhiều lớp Lớp vỏ trái đất: Vỏ Trái đất lớp vỏ mỏng bao bọc bên ngồi Trái đất có độ dày dao động từ 5km (ở đại dương) đến 70km (ở lục địa) Thành phần vật chất lớp vỏ trái đất chủ yếu gồm hy-đrơ, si-líc, nhơm, sắt, can-xi, na-tri Lớp vỏ trái đất có cấu tạo khơng đồng có hai kiểu là: Kiểu vỏ lục địa: có cấu tạo gồm ba tầng tầng trầm tích, gra-nít ba-zan Kiểu vỏ đại dương: có cấu tạo hai tầng tầng trầm tích ba-zan, tầng trầm tích mỏng Ngồi cịn có kiểu vỏ chuyển tiếp thường quan sát thấy khu biển rời lục địa biển nội địa Vỏ trái đất chiếm khoảng 15% thể tích khoảng 1% trọng lượng trái đất có vai trị quan trọng thiên nhiên đời sống người Lớp man-ti: Dưới vỏ Trái đất độ sâu 2900km lớp man-ti (còn gọi bao man-ti) Lớp gồm hai tầng Càng vào sâu, nhiệt độ áp suất lớn nên trạng thái vật chất bao man-ti có thay đổi quánh dẻo tầng rắn tầng Vỏ Trái đất phần lớp man-ti (đến độ sâu 1000km) vật chất trạng thái cứng người ta thường gộp vào gọi chung thạch Thạch di chuyển lớp mềm bao man-ti mảng mặt nước Nhân Trái đất: Nhân Trái đất lớp dày khoảng 3.470km Ở nhiệt độ áp suất lớn so với lớp khác, từ 2.900 km đến 5.100km nhân ngoài, nhiệt độ khoảng 5.0000 C, áp suất từ 1,3 đến 3,5 triệu atmotphe, vật chất tồn trạng thái lỏng Từ 5100 km đến 6370 km nhân trong, áp suất từ 1,3 đến 3,5 triệu atmotphe vật chất trạng thái rắn Thành phần vật chất chủ yếu nhân Trái đất kim loại nặng ni-ken (Ni), sắt (Fe) nên gọi nhân NiFe Hình 1.2 Cấu tạo bên trái đất b) Cấu tạo bên trái đất Cấu tạo bên trái đất phân chia sau Khí quyển: lớp khơng khí bao bọc bên ngồi trái đất, thể tích khí lớn nhiều lần thể tích trái đất , lớp khí dày khoảng 1000km từ độ cao 5km trở lên khơng khí ngày lỗng Thành phần khí khơng khí Thuỷ quyển: Là kho chứa nước vô tận trái đất 10 Đối với cụm vỉa dốc thoải điều kiện cho phép giếng bố trì than trường hợp vỉa cặp giếng nghiêng bố trí vỉa cùng, vỉa liên hệ với nhờ đường lò xuyên vỉa tầng số giếng gió bẩn số cho vỉa hình vẽ Để giảm tối thiểu khối lượng lị xun vỉa tầng người ta áp dụng phương pháp mở vỉa mức Mở vỉa giếng nghiêng vỉa cuối với lò xuyên vỉa Trong trường hợp việc đào lị chuẩn bị phải đào thêm cặp lò thượng cặp lò hạ vỉa 3.6.3 Các sơ đồ mở vỉa giếng đứng 3.6.3.1 Sơ đồ mở vỉa giếng đứng cho vỉa dốc thoải sân ga mức (lị xun vỉa chính) ruộng than chia tầng a Sơ đồ mở vỉa hình 3.10 Hình 3.10 Sơ đồ mở vỉa giếng đứng cho vỉa dốc thoải sân ga mức (lò xuyên vỉa chính) – ruộng than chia tầng 1,2 cặp giếng đứng; 3- sân giếng; 4- lò xuyên vỉa; 5- lò dọc vỉa vận chuyển chính; 6tc , 6tp – cặp lị thượng; 6hc , 6hp – cặp lò hạ; 71- lò dọc vỉa vận tải tầng1; 72 - lò dọc vỉa vận tải tầng2; 7/ - lị dọc vỉa thơng gió; 8- lị xuyờn vỉa thơng gió; 8/ -lị gió 72 b Thứ tự đào lò mở vỉa chuẩn bị Ở trung tâm ruộng mỏ, từ mặt đất người ta đào hai giếng đứng cách khoảng từ 30 – 50m (khoảng cách hai giếng phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực) giếng chình (trong bố trì thùng Skìp để vận tải than cịn có tên giếng Skíp), giếng phụ (trong bố trì thùng cũi để vận tải vật liệu, thiết bị, đất đá thải chở người cịn có tên giếng thùng cũi) Đến mức mở sân ga dừng lại đào sân ga số nối liền giếng với nhau, từ sân ga đào xuyên vỉa số đến gặp vỉa than từ đào lị dọc vỉa vận chuyển số (chia ruộng than làm hai phần: Phần than lị thượng (nằm phía mức lị dọc vỉa vận chuyển số 5) phần than lị hạ (nằm phìa mức lị dọc vỉa vận chuyển số 5) Để chuẩn bị khai thác phần than lò thượng: Người ta đào sân ga chân thượng cặp lò thượng số 6t gồm: 6tc thượng (vận tải than) 6tp thượng phụ (vận tải vật liệu, thiết bị lại ), trung tâm nối từ dọc vỉa vận chuyển chình đến biên giới phía ruộng mỏ (mức thơng gió ) Ở mức thơng gió người ta đào dọc vỉa thơng gió số cho tầng Từ người ta đào lị xun vỉa số nối từ đến giếng số (hoặc giếng thông gió 8’ nối từ lên mặt đất) Dọc theo hướng dốc cặp thượng 6t người ta chia phần than lò thượng thành tầng lò dọc vỉa vận chuyển tương ứng 7t1,7t2,7t3 , tầng 1, 2, 3, phần than lò thượng khai thác theo thứ tự từ xuống; Trong trình khai thác phần than lị thượng người ta chuẩn bị cho phần than lò hạ theo thứ tự: Đào sân ga đầu lò hạ cặp lò hạ số 6h gồm: 6hc – hạ 6hp – hạ phụ, trung tâm nối từ dọc vỉa vận chuyển chình đến biên giới phìa ruộng mỏ Dọc theo hướng dốc cặp hạ 6h người ta chia phần than lũ thượng thành tầng lò dọc vỉa vận chuyển tương ứng 7h1,7h2,7h3, tầng 1, 2, 3, phần than lò hạ khai thác theo thứ tự từ xuống Để thơng gió cho phần than lị hạ; mức vận chuyển người ta đào cầu gió số để gió thải cánh trái lị hạ phụ đào kéo dài lị hạ phụ lên phìa đoạn (ab) đoạn lò (bc) nối giếng phụ số c Sơ đồ vận tải, thông gió Sơ đồ vận tải: Ở phần than lị thượng Than từ lò chợ xuống lò dọc vỉa vận chuyển tầng 7t1 qua lị thượng 6tc xuống dọc vỉa vận chuyển xuyên vỉa sân ga mức số vào thùng Skíp giếng chình đưa - Vật liệu: Từ vào thùng cũi giếng phụ vào sân ga mức số qua xuyên vỉa vào dọc vỉa vận chuyển lên lị thượng phụ 6tp qua dọc vỉa thơng gió tầng cung cấp cho lị chợ Ở phần than lò hạ Than từ lò chợ xuống dọc vỉa vận chuyển tầng 7h1 qua lị hạ 6hc lên dọc vỉa vận chuyển xuyên vỉa sân ga mức số vào thùng Skíp giếng đưa ngồi Vật liệu: Từ vào thùng cũi giếng phụ vào sân ga mức số vào xuyên vỉa vào dọc vỉa vận chuyển xuống lị hạ phụ 6hp vào dọc vỉa thơng gió tầng 7h cung cấp cho lị chợ Sơ đồ thơng gió: Ở phần lị thượng Gió từ ngồi trời vào giếng vào sân ga mức số vào xuyên vỉa qua dọc vỉa vận chuyển lên thượng 6tc qua dọc vỉa vận chuyển tầng 7t1 lên thơng gió cho lị chợ (gió thải) từ lị chợ lên dọc vỉa thơng gió tầng số xun vỉa thơng gió (hoặc giếng thơng gió 8’) qua rãnh gió, quạt gió ngồi Ở phần lị hạ Gió từ ngồi trời vào giếng vào sân ga qua xuyên vỉa vào dọc vỉa vận chuyển xuống lị hạ 6hc vào dọc vỉa vận chuyển tầng số 7h2 lên thơng gió cho lị chợ (gió thải) từ lị chợ lên lị dọc vỉa thơng gió tầng số 7h1 qua 73 lò hạ phụ 6hp vào lị dẫn gió thải cho lị hạ (abc) qua giếng phụ qua rãnh gió, quạt gió d Ưu, nhược điểm điều kiện ứng dụng Ưu điểm: Các đường lò mở vỉa sau đào xong tồn suốt trình sản xuất cơng tác mở vỉa khai thác bị ảnh hưởng lẫn Thời gian đưa mỏ vào sản xuất tương đối sớm Nhược điểm: Thi cơng đào lị, cơng tác thơng gió, nước, vận tải cho phần than lị hạ khó khăn Điều kiện ứng dụng: Sơ đồ áp dụng mỏ có sản lượng khơng lớn Có thể áp dụng để mở vỉa cho cụm vỉa số vỉa cụm (từ – vỉa) Chiều dài theo hướng dốc vỉa không lớn 3.6.3.2 Sơ đồ mở vỉa giếng đứng cho vỉa dốc thoải sân ga nhiều mức Trong trường hợp chiều dài theo hướng dốc ruộng mỏ lớn người ta bố trí sân ga nhiều mức (chiều cao mức xác định nhiều phương pháp: phương pháp định mức, phương pháp giải tích dựa sở tổng chi phì để khai thác than nhỏ Các sân ga phục vụ khai thác phần trữ lượng ruộng mỏ phía nó, khắc phục nhược điểm khai thác phần than lò hạ cùa sơ đồ mở vỉa giếng đứng cho vỉa dốc thoải sân ga mức để nghiên cứu Các mức chia có kìch thước tương đối nhau, mức thường bố trí từ – tầng a Sơ đồ mở vỉa hình 3.11 Hình 3.11 Sơ đồ mở vỉa giếng đứng cho vỉa dốc thoải sân ga nhiều mức1,2- cặp giếng đứng; 31 , 32 ,3- sân ga mức; 41 , 42- lò xuyên vỉa mức; 51 , 52, 71- lò dọc vỉa mức; 8- lị xuyờn vỉa thơng gió; 8/- lị gió b.Thứ tự đào lò mở vỉa chuẩn bị: Trong giai đoạn đầu: Để đưa mức vào khai thác, công tác mở vỉa chuẩn bị (sơ đồ mạng đường lị) hồn tồn giống sơ đồ mở vỉa giếng đứng cho vỉa dốc thoải sân ga mức phần than lò thượng Các giai đoạn tiếp sau: Khi đưa mức vào khai thác, người ta đào sâu thêm giếng đến giới hạn (mức vận chuyển) mức 2, đào sân ga cho mức số 32, đào xuyên vỉa vận chuyển cho mức số 42, đào dọc vỉa vận chuyển cho mức số 52 (Tương tự mức 1) Đảm bảo cho khai thác xong mức 1, cơng tác mở 74 vỉa chuẩn bị cho mức hoàn thành (đảm bảo cho công tác khai thác liên tục) Cứ giới hạn ruộng mỏ Khi khai thác mức than vận chuyển sân ga mức đưa ngồi c Sơ đồ vận tải thơng gió Sơ đồ vận tải; than từ lị chợ thơng qua thiết bị vận tải đưa xuống lò dọc vỉa vận tải tầng , qua lò thượng vận tải đến lò dọc vỉa vận tải 51 tàu điện đưa qua xuyên vỉa 41 tập kết sân ga 31 ngồi mặt đất thơng qua giếng Vật liệu từ đưa qua giếng phụ đến xuyên vỉa thơng gió đến dọc vỉa 71 tập kết đầu lò thượng 61 , 62 cung cấp cho lị chợ khai thác Sơ đồ thơng gió; gió từ qua giếng 1,2 xuống sân giếng 31 qua xuyên vỉa 41 vào dọc vỉa 51 lên thượng thông gió 6tp vào lị dọc vỉa vận tải tầng sau thơng gió cho lị chợ Gió bẩn từ cuối lị chợ đưa lên lị dọc vỉa thơng gió 71 qua lị xun vỉa thơng gió đưa ngồi lị gió 8/ d Ưu, nhược điểm ứng dụng Ưu điểm: Công tác thông gió thuận tiện Khắc phục nhược điểm khai thác phần than lị hạ, thi cơng đào lị nước, vận tải thơng gió đơn giản Nhược điểm; Chiều dài giếng lớn, chi phì đào giếng, bảo vệ giếng, chi phí vận tải, thơng gió nước tăng Khối lượng đào lò xuyên vỉa đá lớn, đặc biệt góc dốc vỉa nhỏ chiều dài lò xuyên vỉa tầng dài Trong trình khai thác mức phải đào sâu thêm giếng để mở vỉa chuẩn bị cho mức tổ chức thi công phức tạp, công việc dễ gây ảnh hưởng lẫn Điều kiện ứng dụng: Ruộng mỏ có kìch thước lớn, đặc biệt kich thước theo hướng dốc, điều kiện địa chất khơng ổn định chuẩn bị ruộng than chia khoảnh Dùng vỉa có góc dốc α ≤ 250 Chú ý: Trong trường hợp khai thác cụm vỉa, từ sân ga mức người ta đào đường lò xuyên vỉa đến gặp tất vỉa, mức vỉa người ta đào cặp lò thượng để đưa vỉa vào khai thác, thứ tự khai thác tiến hành từ xuống (tầng trước, vỉa trước; tầng sau, vỉa sau, tầng khai thác đồng thời nhiều vỉa để tăng sản lượng cho mỏ) 3.6.3.3 Sơ đồ mở vỉa giếng đứng cho cụm vỉa dốc đứng sân ga kết hợp (lò xuyên vỉa) tầng Các vỉa dốc đứng thường mở vỉa giếng đứng với lò xuyên vỉa tầng (trên tầng bố trí sân ga để vận tải riêng) Các vỉa đốc đưng khơng thể bố trí sân ga theo mức, mức có nhiều tầng (ít hai tầng), bố trí thượng vận tải khó thi cơng, khó bảo vệ an toàn Chỉ số trường hợp cá biệt sản lượng mỏ nhỏ, người ta mở vỉa giếng nghiêng a.Sơ đồ mở vỉa hình 3.12 Khi giếng đào đá trụ chiều dài đường lị xuyên vỉa lớn chi phì cho đào lò vận tải than lớn so với trường hợp giếng đào xuyên qua vỉa than Nhưng tổn thất than để lại làm trụ bảo vệ giếng lị xun vỉa nhỏ Ngồi chi phí bảo vệ cặp lị giếng nhỏ đồng thời khơng bị ngừng sản xuất cải tạo, sửa chữa bảo vệ giếng (đặc biệt cần ý đặc điểm khai thác vỉa dày) b Thứ tự đào lò mở vỉa chuẩn bị 75 Ở trung tâm ruộng mỏ, từ mặt đất người ta đào hai giếng đứng cách khoảng từ 30 – 50m (Khoảng cách hai giếng phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực) giếng số (trong bố trì thùng Skìp để vận tải than cịn có tên giếng Skip), giếng phụ số (trong bố trì thùng cũi để vận tải vật liệu, thiết bị, đất đá thải chở người cịn có tên giếng thùng cũi), đến mức vận chuyển tầng thứ dừng lại đào sân giếng tầng 1, Từ giếng, mức vận chuyển thơng gió đào xun vỉa vận chuyển số xun vỉa thơng gió số đến gặp vỉa than Các lò xuyên vỉa gọi lị xun vỉa tầng Từ vị trí xun vỉa gặp vỉa than, người ta đào dọc vỉa vận chuyển số dọc vỉa thơng gió số Hình 3.12 Mở vỉa giếng đứng lị xun vỉa tầng cho vỉa đơn a) Giếng đào qua vỉa than b) Giếng đào đá trụ Cách lò xuyên vỉa vận chuyển từ 15 20m người ta đào lò cắt số nối từ để làm luồng khấu cho lò chợ (nếu khấu đuổi), lị cắt số đào biên giới (nếu khấu giật) Trụ than bảo vệ để lại hai lò cắt ban đầu dùng để bảo vệ lị xun vỉa tầng Trong q trình khai thác tầng thứ người ta đào sâu thêm giếng đến mức vận chuyển tầng thứ đào sân ga vận chuyển cho tầng 2, chuẩn bị cho tầng II tương tự tầng I đảm bảo kết thúc công tác khai thác tầng thứ thi công tác mở vỉa chuẩn bị cho tầng hoàn thành đưa tầng vào khai thác Khi dó, đường lò xuyên vỉa vận chuyển dọc vỉa vận chuyển tầng thứ trở thành đường lị thơng gió cho tầng thứ II Khi khai thác vỉa dốc đứng chiều cao tầng thường chọn khoảng 75 ÷ 150m Khi xác định chiều cao tầng cần xét đến yếu tố liên quan: Khi chiều cao tầng nhỏ số tầng ruộng mỏ nhiều, số mét lò xuyên vỉa, số sân giếng, số mét lò dọc vỉa nhiều làm tổng chi phí, đào lị, bảo vệ đường lò lớn ngược lại Khi chiều cao tầng lớn khó khăn q trình điều khiển áp lực mỏ lị chợ, than bị vỡ vụn tự trượt xuống chân lò chợ thiết bị vận tải lò dọc vỉa vận chuyển tầng, làm giảm chất lượng than, tăng nồng độ bụi bầu khơng khí mỏ, gây khó khăn cơng tác thơng gió Đồng thời, gây khó khăn việc lại, làm việc cơng nhân lị chợ cơng nhân vận chuyển vật liệu chống mức độ an toàn lao động cơng nhân c Hệ thống vận tải, thơng gió sơ đồ mở vỉa 76 Sơ đồ hệ thống vận tải: Than từ lò chợ số tự trượt xuống dọc vỉa vận chuyển tầng số (máng cào) xuyên vỉa vận chuyển số (máng cào) - sân giếng - giếng số (Skíp) - Vật liệu: từ trời (thùng cũi) - giếng phụ số - sân ga mức thơng gió - xun vỉa thơng gió số - dọc vỉa thơng gió số - lị chợ số Sơ đồ hệ thống thơng gió: Gió từ ngồi trời vào giếng số - sân giếng mức vận chuyển - xuyên vỉa số - rẽ hai nhánh hai cánh tầng số 5- thông gió cho lị chợ số - trở thành gió thải theo lị dọc vỉa thơng gió số – lị xun vỉa thơng gió số - giếng phụ số - rãnh gió - quạt thơng gió - ngịai d Ưu, nhược điểm ứng dụng Ưu điểm: Sớm đưa mỏ vào khai thác, thời gian than nhanh, vốn đầu tư xây dựng ban đầu Các đường lị mở vỉa nằm đá phì bảo vệ giảm Trong mỏ khơng phải đào đường lị dốc Vận tải tầng dùng loại thiết bị tổ chức công tác vận tải đơn giản Sơ đồ mạng đường lị đơn giản, sơ đồ thơng gió đơn giản Nhược điểm: Phải liên tục đào sâu thêm giếng xuống tầng khai thác tầng tổ chức thi cơng phức tạp Số lị đào đá nhiều Thời gian tồn tầng ngắn Điều kiện áp dụng: Dùng ruộng mỏ vỉa có góc dốc lớn α > 350 Mỏ có sản lượng khơng lớn Vỉa than đá trụ tương đối ổn định 3.6.4 Xác định vị trí giếng 3.6.4.1 u cầu chung vị trí đặt cửa lị mở vỉa Vị trì đặt cửa lị giếng phải nằm vùng địa chất ổn định để tránh dùng biện pháp đặc biệt để xử lý đất Có đủ diện tích bề mặt để bố trí sân cơng nghiệp cho mỏ Có địa hình tương đối phẳng chi phí san gạt để xây dựng mặt sân công nghiệp nhỏ dốc biên giới để thoát nước mặt Tổn thất than làm trụ bảo vệ Có cốt cao cao mực nước lũ hàng năm vào thời điểm có nước lũ lớn năm có nước lũ lớn 0,5m mực nước ngầm 7m Giảm khối lượng đào lị mở vỉa giảm chi phí q trình khai thác mỏ 3.6.4.2 Vị trí giếng mở vỉa cho vỉa Giả sử ruộng mỏ có chiều dài theo phương S, vị trí mở lò mở vỉa (giếng gặp vỉa than) A Khi ruộng mỏ chia làm hai cánh: Cánh trái có chiều dài theo phương là: x trữ lượng qtr; cánh phải có chiều dài theo phương là: S – x trữ lượng qp Thì tổng công vận tải trữ lượng mỏ giếng mỏ A P Vậy: P = qtr S x x + qp 2 ; tấn.mét Để tổng công vận tải mỏ mỏ nhỏ (tức P min) thỡ đạo hàm cơng vận tải theo qng đường vận tải P’(x) = dP dx =0 tức là: P’(x) = q qtr - p =0 2 77 hay qtr = qp Như vị trí lị mở vỉa phải bố trí trung tâm trữ lượng (trữ lượng hai cánh phải nhau) chi phí vận tải phương án nhỏ Ngồi giếng bố trí trung tâm, ruộng mỏ chia làm cánh chiều dài đường lò dọc vỉa, thời gian khai thác tầng ngắn chi phí bảo vệ lị, chi phí thơng gió giảm 3.6.4.3 Vị trí giếng mở vỉa cho cụm vỉa Bằng phương pháp đồ thị người ta xác định vị trì để bố trí giếng khai thác cụm vỉa sau: Giả sử: Ruộng than mở vỉa giếng đứng cho vỉa, có trữ lượng cơng nghiệp (khối lượng cần vận tải) vỉa tương ứng là: q1, q2, q3, q4; (tấn) khoảng cách vỉa (dọc theo lị xun vỉa vận chuyển chính) là: l1, l2, l3, (mét) (Như hình vẽ) Mặt đất phẳng chiều sâu từ mặt đất đến lò xuyên vỉa điểm Vì vậy, vị trí giếng từ mặt đất đến lị xun vỉa khơng ảnh hưởng đến chi phí vận tải, chi phí bảo vệ lị, chi phí thơng gió giếng Vị trí giếng hợp lý nơi mà đảm bảo chi phí theo lò xuyên vỉa sân giếng nhỏ nhất: Ta lập hệ trục tọa độ xoy với tỷ lệ định: Trục tung (oy) biểu diễn công vận tải, trục (ox) biểu diễn quãng đường vận tải theo lị xun vỉa tương ứng Ta xét tổng cơng vận tải vận tải khối lượng vị trì khác để so sánh: Giả sử giếng đặt vị trí 1: Hình 3.13 Biểu đồ xác định vị trí giếng hợp lý - Cơng vận tải khối lượng q4 là: R4 = q4.(l1+ l2+ l3) ; tấn.km - Công vận tải khối lượng q3 là: R3 = q3.(l1+ l2) ; tấn.km - Công vận tải khối lượng q2 là: R2 = q2.l1 ; tấn.km - Công vận tải khối lượng q1 là: R1 = q1.0 = ; tấn.km - Cộng giá trị công vận tải ta đường gấp khúc q4,3,2,b3 Giá trị q1b3 tổng cơng vận tải khống sản theo lị xun vỉa Tương tự; giả sử giếng đặt vị trí 4: - Cơng vận tải khối lượng q1 là: R’1 = q1.(l1+ l2+ l3) ; tấn.km - Công vận tải khối lượng q2 là: R’2 = q2.(l2+ l3) ; tấn.km ’ - Công vận tải khối lượng q3 là: R = q3.l3 ; tấn.km - Công vận tải khối lượng q4 là: R’4 = q4.0 = ; tấn.km 78 Cộng giá trị công vận tải ta đường gấp khúc q1,2,3,a3 Giá trị q4a3 tổng cơng vận tải khống sản theo lị xun vỉa Cộng hai đường gấp khúc ta đường biểu diễn tổng cơng vận tải khống sản tồn mỏ vị trì tương ứng khác Từ đồ thị ta xác định vị trí bố trí giếng hợp lý theo xun vỉa đảm bảo cơng vận tải nhỏ 3.6.4.4 Sơ đồ bố trí giếng ruộng than Một công việc quan trọng việc thiết kế mỏ lựa chọn vị trí giếng ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài đường lị vận chuyển, ảnh hưởng chi phì đào lị, bảo vệ lị, thơng gió vận tải tổn thất than q trình bảo vệ Vị trí giếng phụ thuộc vào điều kiện địa hình, tính chất lý đất đá mà giếng đào qua Người ta phân sơ đồ bố trí giếng sau: Hình 3.14 Sơ đồ bố trí giếng giếng phụ ruộng mỏ a).Vị trí hai giếng trung tâm.b).Vị trí giếng trung tâm- cạnh c).Vị trí giếng trung tâm- sườn a Sơ đồ bố trí hai giếng trung tâm Hai giếng bố trí trng tâm ruộng mỏ, nối liền với sân ga mức khai thác, liên hệ với vỉa than lò xuyên vỉa Ưu điểm: Khi đào đường lò chuẩn bị thơng gió thuận lợi Các cơng trình mặt tập trung nên khối lượng cơng trình mặt không lớn Khi phải đào sâu thêm giếng, sửa chữa cải tạo giếng sử dụng giếng cịn lại đảm nhận phần nhiệm vụ Nhược điểm: Khi khai thác trữ lượng thuộc phần than lị thượng gió thải phải theo thượng xuống để giếng phụ (trái với chiều hướng gió theo quy định) để khắc phục nhược điểm người ta phải đào thêm xun vỉa mức thơng gió để dẫn gió thải Tổn thất than để lại làm trụ bảo vệ giếng lớn b Sơ đồ bố trí giếng trung tâm cạnh Giếng bố trí trung tâm, giếng phụ bố trí biên giới phía ruộng mỏ Sơ đồ thường dùng mỏ có sản lượng nhỏ khả thơng qua giếng khơng lớn c Sơ đồ bố trí giếng trung tâm sườn Giếng bố trí trung tâm kết hợp với hai giếng phụ biên giới phía hai cánh Sơ đồ dùng cho mỏ sản lượng nhỏ, hàm lượng khí lớn Hai sơ đồ bố trí giếng trung tâm cạnh, bố trí giếng trung tâm sườn có chung ưu nhược điểm sau 79 Ưu điểm: Chiều sâu giếng phụ nhỏ Khi khai thác phần than lị thượng gió chiều quy định Chế độ làm việc quạt gió ổn định bị thay đổi (đặc biệt sơ đồ bố trí giếng trung tâm sườn) khai thỏc phần than lò thượng Tổn thất than để lại làm trụ bảo vệ giếng nhỏ Nhược điểm: Các cơng trình sân mặt cơng nghiệp khơng tập trung phải xây dựng trạm quạt miệng giếng phụ, diện tích sân cơng nghiệp lớn Thơng gió q trình mở vỉa khó khăn Khi khai thác phần than lị hạ phải trì đường lị dẫn gió thải nằm phần than lị thượng để khai thác phí bảo vệ lò thượng giai đoạn lớn Để khắc phục nhược điểm sơ đồ bố trí giếng nêu Hiện mở than hầm lò người ta thường kết hợp hai sơ đồ là: Sơ đồ bố trí hai giếng trung tâm bố trí thêm giếng trung tâm cạnh sơ đồ bố trí hai giếng trung tâm bố trí giếng thêm hai sườn Hình 3.15 Các phương án bố trí giếng mở vỉa a) Mở vỉa ba giếng (hai giếng trung tâm giếng gió cạnh) b) Mở vỉa hai giếng trung từm lũ xuyờn vỉa thụng giỳ 3.6.5 Các sơ đồ mở vỉa lò 3.6.5.1 Đặc điểm chung Mở vỉa lò sử dụng rộng rãi khai thác khống sàng nằm khu vực có địa hình đồi núi cao Tuỳ thuộc vào nằm vỉa than so với sườn dốc địa hình, lị đào lị dọc vỉa, lị xuyên vỉa, hay lò bán xuyên vỉa (đường lị hợp với đường phương vỉa với góc khác nhau) Nếu đường phương vỉa vng góc với sườn dốc địa hình lị đào dọc theo đường phương vỉa mở vỉa lò dọc vỉa Nếu đường phương vỉa song song với sườn dốc địa hình lị đào vng góc với phương vỉa mở vỉa lò xuyên vỉa Mở vỉa lò phương pháp mở vỉa đơn giản nhất, có lợi mặt kinh tế, đơn giản mặt kỹ thuật, dễ thi cơng cơng trình mỏ, dễ bố trí cơng trình sân cơng nghiệp, kết cấu cơng trình đơn giản, vận tải dễ dàng, nước tự nhiên Khi chọn ví trí mở cửa lị cần phải đáp ứng yêu cầu sau: Vị trí từ lò đến vỉa than ngắn để giảm chi phì đào lị Ở vị trí cửa lị phải có diện tìch đủ lớn để bố trí cơng trình mặt sân cơng nghiệp mỏ, phục vụ cho cơng tác khai thác Cửa lị phải bố trì cao mức nước lũ khu vực năm có nước lũ lớn vào thời nước lũ lớn (Số liệu thống kê vũng 20 25 năm) 0,5 mét Đất đá sườn dốc phía vị trí mở cửa lị phải ổn định khơng có tượng sạt lở Nền đất để bố trí mặt sân công nghiệp phải ổn định để xây dựng cơng trình khơng phải sử lý móng phương pháp đặc biệt làm tăng chi phì đầu 80 tư Cửa lị phải gần đường giao thơng nối với mạng lưới giao thơng quốc gia Ngồi ra, cửa lị phải bố trí mức có cốt cao cho phần lớn trữ lượng ruộng mỏ nằm phía mức lũ nhiều 3.6.5.2 Mở vỉa lò xuyên vỉa mức a Sơ đồ mở vỉa hình 3.12 Hình 3.12 Mở vỉa lò xuyên vỉa mức 1- Lò xuyên vỉa vận tải; 2- lị xun vỉa thơng gió; 3- lò dọc vỉa vận tải; 4,5- cặp lò thượng; 6- lị dọc vỉa vận tải; 7- lị dọc vỉa thơng gió; 9- lị chợ b Thứ tự đào lị mở vỉa chuẩn bị Từ mặt địa hình mức mặt sân cơng nghiệp người ta đào lị xuyên vỉa vận tải số xuyên vỉa thông gió số (ở biên giới phía ruộng mỏ) vào gặp vỉa than Tại vị trí giao lò xuyên vỉa với vỉa, người ta đào lị dọc vỉa vận chuyển số Sau từ lị dọc vỉa vận chuyển chính, từ đó; đào lị thượng thượng phụ đến mức thơng gió tầng thứ Từ lị thượng này, mức vận chuyển mức thơng gió tầng thứ (biên giới phía ruộng mỏ), người ta đào lò dọc vỉa vận chuyển tầng lị dọc vỉa thơng gió hai cánh Tuỳ thuộc vào hướng khấu than tầng mà lị cắt ban đầu bố trí trung tâm biên giới ruộng mỏ 81 c sơ đồ vận tải thơng gió Sơ đồ vận tải; Than từ lò chợ đưa xuống lò dọc vỉa vận chuyển tầng số máng cào máng trượt theo lò dọc vỉa vận chuyển tới lị thượng để rót xuống lị dọc vỉa vận chuyển chở theo lị xun vỉa vận chuyển ngồi Thơng gió: Gió theo lị xun vỉa vận chuyển số vào lị dọc vỉa vận chuyển vỉa Từ gió theo thượng lên lị dọc vỉa vận chuyển tầng để vào thơng gió cho lị chợ Gió bẩn theo lị dọc vỉa thơng gió tầng mà lị xun vỉa thơng gió để ngồi 3.6.5.3 Sơ đồ mở vỉa lò xuyên vỉa mức (áp dụng khu Tây Vàng Danh từ mức + 135 lên lộ vỉa) hình 3.13 Đặc điểm địa chất khu vực Vàng Danh : Đá trụ đá vách vững Theo thiết kế Liên Xô cũ khu Vàng Danh mở vỉa lị xun vỉa số mức +135 Khi gặp vỉa than tiến hành đào lò dọc vỉa than số đào sân ga chân thượng cho vỉa Từ sân ga chân thượng tiến hành đào cặp thượng trung tâm từ dọc vỉa vận chuyển chình đến tận lộ vỉa cho vỉa (Thượng số thượng đường ray dùng để vận chuyển người vật liệu Thượng số thượng vận tải than có đặt quạt hút cho vỉa) Hình 3.13 Sơ đồ mở vỉa lị xuyên vỉa mức mỏ Vàng Danh 1- Lị xun vỉa vận chuyển +135; 2- Lị dọc vỉa vận chuyển +135; 3,4- Cặp lị thượng trung tâm từ +135 lên lộ vỉa; 5- Lò dọc vỉa thơng gió tầng 1; 6- Lị dọc vỉa vận chuyển tầng Với sơ đồ mở vỉa có số ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: Mặt sân công nghiệp tập trung thuận lợi cho việc đầu tư Nhược điểm: Cơng tác thơng gió phức tạp phải tính tốn thơng gió cho sơ đồ liên hợp quạt hút đặt song song xa Do công nghệ khai thác Việt Nam thấp chủ yếu thủ cơng bán giới hố nên thời gian tồn thượng lớn, dẫn đến chi phí bảo vệ thượng cao Bố trí sản xuất tầng hoạt động đồng thời trở lên phức tạp Để khắc phục nhược điểm mỏ Vàng Danh mở thêm lị xun vỉa mức +260 cơng tác vận tải phân tầng sử dụng mặt +260 Khi sơ đồ mở vỉa trở thành sơ đồ mở vỉa lò xuyên vỉa hai mức 3.6.5.4 Mở vỉa lò xuyên vỉa nhiều mức (xuyên vỉa tầng áp dụng mỏ Mạo Khê) hình 3.14 82 Các vỉa than dốc đứng, vỉa có hướng dốc trùng hướng dốc sườn dốc địa hình người ta mở vỉa lò xuyên vỉa nhiều mức xuyên vỉa tầng Ở phương án này, ruộng mỏ chia thành tầng theo hướng dốc, để mở vỉa cho tầng thứ nhất, từ mặt đất người ta đào lò xuyên vỉa vận chuyển mức vận chuyển lị xun vỉa thơng gió mức thơng gió tầng thứ vào gặp vỉa than Từ lò xuyên vỉa người ta đào đường lò dọc vỉa vận chuyển số lị dọc vỉa thơng gió số (của tầng 1) cho vỉa hai cánh ruộng mỏ Tuỳ theo hệ thống khai thác sử dụng (khấu giật hay khấu đuổi) mà có lị dọc vỉa vận chuyển dọc vỉa thơng gió đào tới biên giới ruộng mỏ hay đào trước khoảng cách định Từ đào lị cắt hai cánh đưa tầng vào khai thác Than từ lò chợ vận chuyển xuống lò dọc vỉa vận chuyển theo lò xuyên vỉa tầng ngồi Gió theo lị xun vỉa vận chuyển số vào lò dọc vỉa vận chuyển số để vào thơng gió cho lị chợ Gió bẩn từ lị chợ lị dọc vỉa thơng gió lị xun vỉa mà ngồi Hình 3.14 Mở vỉa lị nhiều mức (từng tầng) 1- Lò xuyên vỉa vận tải; 2- lò xuyên vỉa thơng gió; 3-lị dọc vỉa vận tải tầng; 4- lị dọc vỉa thơng gió tầng Đặc điểm địa chất vỉa than Mạo Khê lớp đá trụ vỉa than argilit than có chiều dày từ ÷ 10m Khi ngậm nước bị giảm bền, trương nở thể tích bùng nền, đường lị dọc vỉa tầng bố trí than thời gian tồn dài khó trì Với sơ đồ mở vỉa lò xuyên vỉa tầng, lò xuyên vỉa bố trí trung tâm khu khai thác, lị xun vỉa đào từ mặt đất đến gặp vỉa than, cách trụ vỉa khoảng 20 ÷ 25m, người ta đào đường lò dọc vỉa tầng đá trụ Từ dọc vỉa đá 50 ÷ 80m, người ta đào lò xuyên vỉa ngắn (cúp xuyên vỉa) nối từ dọc vỉa đá đến gặp vỉa than Tiến hành đào đường lò dọc vỉa than nối liền hai cúp, đoạn lò tồn thời gian ngắn (chính thời gian lị chợ khấu từ cúp đến cúp kia) Với hệ thống mở vỉa cơng tác vận tải, thơng gió thực tầng hoàn toàn độc lập Công tác vận tải thuận lợi công tác thơng gió phức tạp tầng tiến hành khai thác đồng thời Phải xây dựng cửa lị mặt phụ để tiếp nhận khống sản khai thác tầng kho vật liệu, thiết bị phục vụ cho khai thác tầng 83 3.6.5.5 Ưu điểm phương pháp mở vỉa lò Mở vỉa lị có ưu điểm là: Vốn đầu tư xây dựng nhỏ, chi phí sản xuất thấp, sớm đưa mỏ vào sản xuất, sơ đồ vận chuyển, thơng gió, nước đơn giản Các cơng trình sân cơng nghiệp có kết cấu đơn giản, chi phí xây dựng cơng trình nhỏ Với sơ đồ mở vỉa có số ưu nhược điểm sau: Hình 3.14 Sơ đồ mở vỉa lị xun vỉa tầng mỏ than Mạo Khê 1- Lò xuyên vỉa vận tải; 2- lị xun vỉa thơng gió; 3- lò dọc vỉa vận tải đá; 4- lò dọc vỉa thơng gió đá; 5- lị dọc vỉa vận tải than; 6- lị dọc vỉa thơng gió than Ưu điểm: Mặt sân công nghiệp tập trung thuận lợi cho việc đầu tư bố trí cơng trình Dễ thay đổi thơng số sơ đồ mở vỉa, chuẩn bị hệ thống khai thác phù hợp với cơng nghệ lị chợ Nhược điểm: Cơng tác thơng gió phức tạp phải tình tốn thơng gió cho sơ đồ liên hợp quạt hút đặt song song xa 3.6.6 Lựa chọn phƣơng án mở vỉa hợp lý 3.6.6.1 Đặt vấn đề Để mở vỉa cho ruộng mỏ cụ thể sử dụng nhiều cách khác nhau, cách gọi phương án Mỗi phương án mở vỉa có thơng số khác nhau, tiêu Kinh tế - Kỹ thuật khác Một phương án mở vỉa hợp lý phương án có lợi kinh tế, có tính khả thi đảm bảo kỹ thuật an tồn theo tiêu chuẩn tối ưu lựa chọn Việc lựa chọn phương án mở vỉa hợp lý cứ: Tổng chi phí xây dựng giai đoạn (phương pháp tình tổng cộng), thời gian than nhanh (thời gian đưa mỏ vào sản xuất sớm), thời hạn thu hồi vốn đầu tư, lợi nhuận (lói suất) khai thỏc làm tiêu chuẩn tối ưu để so sánh Trong thực tế thường sử dụng phương pháp tính tổng cộng 3.6.6.2 Lựa chọn phương án mở vỉa hợp lý phương pháp tính tổng cộng Tính tổng vốn đầu tư xây dựng chi phí sản xuất kinh doanh cho phương án đem so sánh Phương án có tổng chi phí nhỏ phương án có lợi mặt kinh tế Nếu tổng chi phí phương án chênh lệch < 10% coi tương đương với mặt kinh tế, chọn phương án có ưu mặt kỹ thuật, thời gian than nhanh, thuận tiện cho việc phát triển mỏ tương lai 84 Chi phí đầu tư xây dựng gồm: Chi phí xây dựng cơng trình sân cơng nghiệp, chi phí đào đường lị mở vỉa chuẩn bị như: Giếng, sân ga hầm trạm, lò xuyên vỉa, lò dọc vỉa, lò thượng, lò hạ Chi phí sản xuất kinh doanh bao gồm: Chi phí bảo vệ đường lị, chi phí vận tải, chi phí nước, chi phí thơng gió Trình tự bước tiến hành so sánh lựa chọn phương án mở vỉa hợp lý: Bước 1: Dựa vào yêu cầu điều kiện cụ thể lập phương án mở vỉa áp dụng mơ tả chúng; xác định tham số phương án Để giảm bớt khối lượng tình tốn người ta thường chọn phương án đưa so sánh Bước 2: Vẽ hệ thống mạng đường lò mở vỉa chuẩn bị, ghi đầy đủ ký hiệu, kích thước phương án Bước 3: Xác định chi phí, tiêu, định mức tập hợp số liệu so sánh Bước 4: Lập bảng so sánh lựa chọn phương án mở vỉa hợp lý Trình tự tiến hành lập phương án mở vỉa cho mỏ: Thu thập tài liệu, số liệu, thông tin, Các số liệu điều kiện Mỏ - Địa chất phục vụ cho thiết kế mỏ bao gồm: Vị trí địa lý, địa hình, đặc điểm chung khai trường, kìch thước theo phương, theo hướng dốc, trữ lượng địa chất ruộng mỏ, chiều sâu khai thác, số lượng vị trí khống sản, lớp đá kẹp, độ chứa nước; đặc điểm yếu tố sản trạng vỉa than: Chiều dày, góc dốc, khoảng cách vỉa, độ chứa khí tự nhiên, chất bốc, thành phần than, độ tro, lực kháng cắt, tính tự cháy than, độ chứa khí mê tan, mức độ nguy hiểm khí; tư liệu đá vây quanh: Thành phần thạch học, độ kiên cố, chiều dày đá vách, trụ ( trực tiếp ) Các vẽ: Bản đồ địa hình địa chất mỏ tỷ lệ : 1000 : 2000, bình đồ tính trữ lượng vỉa tỷ lệ bình đồ đồng đẳng trụ vỉa than đồ đồng đẳng vách, mặt cắt địa chất đặc trưng Những số liệu thu thập từ báo cáo thăm dò địa chất số liệu thiếu chúng không đưa phương án thiết kế mỏ Độ tin cậy thông tin Mỏ - Địa chất cho phép xây dựng sơ đồ cơng nghệ hợp lý mà cịn sở để xác định quy mô sản xuất, vốn đầu tư xây dựng tiêu kinh tế - kỹ thuật mỏ Các thông tin Kỹ thuật sản xuất Công nghệ cần thiết cho thiết kế mỏ thông tin chung bao gồm Các tham số sơ đồ mở vỉa chuẩn bị, hệ thống khai thác, thơng gió, vận tải, gương lò khai thác, tham số mỏ, tổ hợp công nghệ sân công nghiệp, hệ thống cung cấp lượng, tiết diện đường lò, tham số thiết bị, định mức thiết kế cơng nghệ, quy phạm an tồn Các tư liệu giới hố, tự động hố q trình sản xuất, định mức tiêu có dự báo tới phát triển xí nghiệp tương lai Các thông tin kinh tế - xã hội bao gồm: Những thông tin đặc trưng cho giá trị nguồn dự trữ lao động, nguồn vật liệu, nguồn cung cấp lượng, hiệu sử dụng chúng định mức hao phí, nguồn cung cấp nước, giao thơng vận tải, vị trí cơng trình xí nghiệp có liên quan Các tham số chi tiết cho việc thực công tác xây dựng lắp đặt, đơn giá vật tư thiết bị cần mua sắm phục vụ cho trình sản xuất, nguồn tiêu thụ sản phẩm, giá bán sản phẩm v.v Những tư liệu sở tất tính tốn tiêu kinh tế - kỹ thuật thiết kế mỏ Các tiêu đánh giá chất lượng môi trường, mức độ ảnh hưởng trình khai thác đến mơi trường nước, khơng khí, bụi, cảnh quan biện pháp khắc phục 85 Lập phương án mở vỉa; Xác định sơ công suất mỏ: A; (tấn/năm), tuổi mỏ: T; (năm), sở trữ lượng công nghiệp mỏ Lập phương án phân chia ruộng mỏ, ranh giới tầng, khoảnh sở chiều dày, độ dốc vỉa, chiều dài theo đường phương,theo hướng dốc Đồng thời vào chiều dài lò chợ dự kiến (phụ thuộc vào khả cơng nghệ khấu than lị chợ) Xác định vị trí bố trí cửa lị lị mở vỉa xác định giai đoạn xây dựng mỏ, hai yếu tố liên quan mật thiết với Cơ sở để xác định điều kiện địa hình, địa chất khả vốn đầu tư Xác định vị trí bố trì đường lị chuẩn bị, sở độ ổn định tính chất lý than, đá vách đá trụ, thời gian tồn đường lị Việc bố trí lị phải đạt u cầu sau: Các đường lị phải có chiều dài ngắn Các đường lò phải qua vùng đất đá ổn định, trường hợp qua phay phải qua nơi hẹp Thuận lợi cho q trình thi cơng đường lị (cơng nghệ đào, thơng gió cục dễ) Phương án mở vỉa phải thuận tiện cho công tác thơng gió vận tải Vẽ hồn chỉnh phương án mở vỉa lên bình đồ vỉa: đồ mở vỉa (bản đồ khai thông) Xác định tham số mở vỉa chuẩn bị, định mức, đơn giá, chi phì 86 ... Nối dài ống khí nén, m Khối lượn g công việc Số ngươ i làm việc, ngườ i Thời gian hoàn thàn h, phút - 10 15 18 18 - - 11 0 90 90 30 30 2 90 11 0 10 Ca 10 11 12 Có hai loại biểu đồ tổ chức chu kỳ... phạm kỹ thuật khai thác hầm lò than diệp thạch 18 - TCN - - 2006 Các vỉa than chia sau - Vỉa mỏng, chiều dày nhỏ 0,7 m - Vỉa mỏng, chiều dày từ 0, 71 đến 1, 2 m - Vỉa dày trung bình, chiều dày từ 1, 21. .. đến năm 2 015 định hướng đến năm 2025 Thủ tướng Chính phủ số 89/2008QĐ-TTg” Giáo trình KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ biên soạn dựa đề cương chi tiết học phần thông qua mơn KHAI THÁC HẦM LỊ Trường