Phần 2 của giáo trình Kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: hệ thống khai thác; quy trình công nghệ trong lò chợ; thông gió và thoát nước mỏ hầm lò;... Mời các bạn cùng tham khảo!
CHƢƠNG HỆ THỐNG KHAI THÁC 4.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4.1.1 Hệ thống khai thác Hệ thống khai thác thuật ngữ kỹ thuật, phản ánh mối quan hệ gương lò khai thác (gương lò chợ) với gương lò chuẩn bị tầng (hay dải) theo không gian thời gian Ví dụ: Hệ thống khai thác liền gương, hệ thống khai thác chia cột dài theo phương số trường hợp tên hệ thống khai thác gắn kèm với số khâu công nghệ đặc thù (hệ thống khai thác chia cột dài theo phương phá hỏa đá vách ) 4.1.2 Lò chợ (lò khai thác) Là nơi trực tiếp lấy khống sản có ích lịng đất đóng góp sản lượng chủ yếu mỏ; tuỳ theo khơng gian lị chợ phân ra: Lị chợ ngắn: Là khơng gian khai thác phát triển theo khu vực đó; khu vực khai thác để lại trụ than bảo vệ để giảm bớt khối lượng chống giữ lò chợ (buồng, cột ) Lị chợ dài: Khơng gian khai thác chạy dài theo tuyến 4.1.3 Gƣơng lị chợ Là phần lộ vỉa than lò chợ, nơi trực tiếp khấu than Gương lò chợ nơi để thực công tác tách phá than khỏi trạng thái nguyên khối vỉa than (một số hệ thống khai thác than quặng khơng có gương lị chợ) 4.1.4 Luồng khai thác (luồng sát gƣơng) Là khoảng khơng gian lị chợ tiếp giáp với gương lị chợ, nơi để cơng nhân làm việc thực quy trình cơng nghệ thi cơng: Khấu than, chống lị, nơi bố trí thiết bị vận tải, thiết bị khấu than 4.1.5 Luồng bảo vệ Là khoảng khơng gian lị chợ tiếp giáp phía sau luồng khai thác, dùng để tập kết vật liệu thực khâu quy trình cơng nghệ khác Ở luồng chống giữ hàng chống đặc biệt để đảm bảo cho đất đá khơng sập đổ tràn vào khơng gian lị chợ 4.1.6 Khấu than Là tập hợp tất biện pháp kỹ thuật để tách than khỏi trạng thái nguyên khối gương lò thành trạng thái bở rời để vận tải, hướng khấu khấu theo phương, theo hướng dốc, (khấu từ xuống từ lên ) 4.1.7 Điều khiển áp lực mỏ Là tập hợp tất biện pháp kỹ thuật nhằm khống chế giá trị áp lực mỏ phạm vi định tác dụng lên cột chống lị chợ 4.1.8 Vách giả Là lớp đất đá có chiều dầy không lớn (từ vài centimet đến vài chục centimet), nằm sát phía vỉa than thường bị sập đổ đồng thời, sau khấu than (nó bị bóc lộ) Vách giả thường than bẩn sét than (một số vỉa khơng có vách giả) 4.1.9 Vách trực tiếp 87 Là lớp đất đá nằm trực tiếp phía vỉa than lớp vách giả, vách trực tiếp tương đối dễ sập đổ, thường sét kết (Argilit) bột kết (Alêvrôlit) phân lớp mỏng 4.1.10 Vách Là lớp đất đá nằm phía vách trực tiếp, thường bột kết phân lớp dầy cát kết (sa thạch) Bước sập đổ tương đối lớn; thường lớn - lần bước sập đổ vách trực tiếp, trình thiết kế cần phân định vách trực tiếp vách 4.1.11 Công nghệ khai thác Là thuật ngữ mô tả mối quan hệ thiết bị với kỹ thuật công tác tổ chức trình sản xuất lị chợ theo khơng gian thời gian 4.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG KHAI THÁC Tùy thuộc vào điều kiện địa chất mỏ công nghệ khấu than khác nên có nhiều cách phân loại hệ thống khai thác khác Các sở để phân loại hệ thống khai thác dựa vào yếu tố: - Theo chiều dày vỉa than: Vỉa than dày chia thành lớp, vỉa mỏng khơng chia lớp khấu lần hết tồn chiều dầy vỉa - Theo chiều dài lò chợ: Hệ thống khai thác lò chợ dài hệ thống khai thác lò chợ ngắn (như buồng, cột ngắn ) - Theo trình tự đào lị chuẩn bị khu khai thác hướng tiến lò chợ, theo cách phân hệ thống khai thác liền gương, hệ thống khai thác chia cột dài theo phương, hệ thống khai thác chia cột dài theo hướng dốc - Theo hướng khấu lò chợ phân hệ thống khai thác có hướng khấu phương hay khấu than theo hướng dốc vỉa v.v Do hoàn thiện q trình cơng nghệ khai thác xuất hệ thống khai thác với phương án hệ thống khai thác Vì việc phân loại hệ thống khai thác khơng hồn tồn cố định Do việc phân loại mang tính chất tương đối Căn vào yếu tố: Sản trạng vỉa, chiều dày, góc dốc cơng nghệ khấu than lò chợ Căn vào mối quan hệ, thời gian không gian gương lò chợ với lò chuẩn bị phân thành nhóm có cách phân loại sau đây: 4.2.1 Phân loại theo kích thƣớc lị chợ Hệ thống khai thác lị chợ dài: Kìch thước lị chợ chạy dài, thẳng theo tuyến (Tuyến lị chợ bố trí thẳng dọc theo hướng dốc, theo phương vỉa xiên chéo với hướng dốc vỉa) Hệ thống khai thác lò chợ ngắn (lò chợ buồng, lò chợ cột) 4.2.2 Phân loại theo yếu tố nằm vỉa Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa mỏng, trung bình: Khi chiều dầy vỉa không lớn người ta khai thác lần hết toàn chiều dầy vỉa người ta chia ra: Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa mỏng, trung bình - dốc thoải đến dốc nghiêng Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa mỏng, trung bình - dốc đứng Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa dày: Nhóm hệ thống khai thác vỉa dầy chia lớp Nhóm hệ thống khai thác vỉa dầy không chia lớp 4.2.3 Phân loại theo vị trí tƣơng quan gƣơng lị chợ với lò chuẩn bị 88 - Hệ thống khai thác liền gương (lò chuẩn bị tầng đào đồng thời với q trình khai thác lị chợ hay nói cách khác hai gương lị ln tồn gần nhau) - Hệ thống khai thác chia cột (lò chuẩn bị tầng đào trước chia vỉa than thành cột chạy dài theo phương theo hướng dốc trước khai thác lị chợ) Ngồi phân loại hệ thống khai thác theo hướng khấu lò chợ: Lò chợ khấu theo phương, theo hướng dốc số trường hợp tên hệ thống khai thác gắn với số khâu cơng nghệ đặc thù (ví dụ: Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng lò, khấu than máy liên hợp, phá hỏa toàn phần đá vách.) 4.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CÔNG TÁC KHAI THÁC 4.3.1 Nhóm yếu tố tự nhiên Đây nhóm có ảnh hưởng quan trọng đến q trình khai thác ruộng than bao gồm 4.3.1.1 Hình dạng Ruộng mỏ cú hình dạng hay khơng đều, đơn giản phức tạp Khi hình dạng khác ảnh hưởng tới việc lựa chọn hệ thống khai thác khác để áp dụng cho phù hợp 4.3.1.2 Chiều dày vỉa Theo chiều dày vỉa chia thành vỉa có chiều dày mỏng đến vỉa dày Chiều dày vỉa có ảnh hưởng lớn tới cơng tác đào lị, chống giữ, điều khiển áp lực mỏ sử dụng thiết bị khấu than, chiều cao lò chợ Căn vào chiều dày vỉa xác định thứ tự chuẩn bị hệ thống khai thác, cường độ dịch chuyển sập đổ đất đá vách Khi khai thác vỉa mỏng đường lò chuẩn bị phải đào vừa than vừa đá Khi khai thác vỉa dày khoảng trống khai thác lớn, độ dịch chuyển đất đá phìa mạnh nên cơng việc chống lị điều khiển áp lực mỏ phức tạp, vỉa dày tổn thất than lớn người ta áp dụng hệ thống khai thác như: Hệ thống khai thác vỉa dày chia lớp Hệ thống khai thác vỉa dày không chia lớp (khai thác lần hết toàn chiều dày vỉa) Chiều dày tối thiểu vỉa để khai thác xác định theo quốc gia cho vùng than riêng (tùy thuộc vào điều kiện kinh tế, kỹ thuật công nghệ khai thác ) 4.3.1.3 Góc dốc vỉa Theo góc dốc vỉa chia thành từ vỉa thoải đến vỉa dốc đứng Góc dốc vỉa có ảnh hưởng tới việc lựa chọn hệ thống khai thác, phương tiện giới khấu than, phương pháp vận chuyển than lò chợ, hình dạng kìch thước lị chợ hình thức chống giữ điều khiển áp lực mỏ lị chợ Góc dốc lị chợ lớn áp lực tác dụng lên cột chống nhỏ, an toàn cần phải có hệ thống khai thác cho phù hợp bố trớ lò chợ xiên chéo Sự biến động chiều dày góc dốc vỉa cản trở quan trọng cho công tác khai thác làm tổn thất than lớn cho trình khai thác 4.3.1.4 Cấu tạo vỉa độ kiên cố than Cấu tạo vỉa phức tạp cơng nghệ khấu than phức tạp đồng thời độ tro than nguyên khai tăng Độ kiên cố than ảnh hưởng tới việc lựa chọn phương pháp, thiết bị khấu than, suất làm việc thiết bị khấu than Nếu độ kiên cố than 89 nhỏ khấu than thủ cơng Nếu độ kiên cố than lớn khoan nổ mìn máy combain Tuy nhiên vỉa than có cấu tạo phức tạp, khấu toàn chiều dày vỉa làm tăng độ tro than, giảm phẩm chất than Nhưng điều kiện cho phép người ta lợi dụng lớp đá kẹp để làm lớp ngăn cách chia vỉa dày thành lớp để khai thác 4.3.1.5 Tính chất lý đá vách đá trụ Tính chất lý đá vách ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị áp lực mỏ tác dụng lên cột chống lò chợ phương pháp điều khiển áp lực mỏ Tính chất đá trụ ảnh hưởng tới việc bố trì đường lị chuẩn bị biện pháp an tồn thi cơng lị chợ, mức độ lún cột chống, ảnh hưởng đến khả thu hồi cột chống luồng bảo vệ 4.3.1.6 Hàm lượng chứa khí mỏ vỉa than Hàm lượng chứa khí mỏ vỉa than khả tàng trữ loại khí mỏ tính đơn vị trữ lượng Hàm lượng chứa khí vỉa than ảnh hưởng tới thứ tự khai thác, việc đào đường lò chuẩn bị biện pháp kỹ thuật an tồn q trình khai thác ảnh hưởng tới khâu khác trình khai thác than Hàm lượng khí mỏ ảnh hưởng trực tiếp đến cơng tác thơng gió, sở để lựa chọn phương pháp thơng gió, lưu lượng gió đưa vào mỏ, vận tốc gió đường lị, diện tích tiết diện đường lị dẫn gió Ngồi hàm lượng khí mỏ vỉa than cịn tiềm ẩn nguy xảy cố mỏ như: cháy, nổ khí, khả than khí Hàm lượng chứa khí vỉa than có quan hệ mật thiết thường tỷ lệ thuận với chiều sâu khai thác Khi khai thác xuống sâu nhiều khả vỉa có hàm lượng chứa khì cao so với mức gần địa hình 4.3.1.7 Độ sâu khai thác Khi độ sâu khai thác tăng độ chứa khí tự nhiên tăng, nhiệt độ lòng đất tăng gradien địa nhiệt, lưu lượng nước ngầm lớn: Nó ảnh hưởng trực tiếp tới phương pháp thơng gió điều hồ vi khí hậu, nước tháo khơ mỏ Ngồi độ sâu khai thác lớn kích thước trụ bảo vệ lớn, áp lực mỏ tăng 4.3.1.8 Tính tự cháy than Tính tự cháy than xác định yếu tố địa chất, hàm lượng chất bốc thành phần hoá học than, khả xy hóa than, yếu tố kỹ thuật Tính tự cháy than (khả xảy cháy nội sinh) ảnh hưởng lớn đến công tác điều khiển đá vách, thứ tự khai thác đào lò chuẩn bị Khả than tự cháy thường xuất vùng có để lại trụ than bảo vệ bị sập đổ, nơi than bị nứt nẻ nhiều khơng khí dễ rị qua để oxy hố Bởi khai thác vỉa than có tính tự cháy phải chọn hệ thống khai thác có tổn thất than (khơng có có trụ bảo vệ) sử dụng chèn khoảng trống lị chợ khai thác đẩy nhanh tiến độ gương lị chợ, tránh rị gió qua khu vực khai thác 4.3.1.10 Khoảng cách vỉa than Trong ruộng mỏ có nhiều vỉa khoảng cách vỉa than ảnh hưởng tới thứ tự khai thác vỉa Việc khai thác vỉa ảnh hưởng tới vỉa khác ruộng mỏ Đặc biệt khai thác vỉa cụm vỉa có vỉa nằm gần nhau, than có tính tự cháy hay khả than khì lưu lượng nước ngầm mỏ lớn 4.3.2 Nhóm yếu tố kỹ thuật kinh tế 90 4.3.2.1 Yếu tố kỹ thuật Bao gồm thông số mở vỉa, phương pháp chuẩn bị (phân chia) ruộng mỏ, trang thiết bị kỹ thuật, trình độ tổ chức quản lý, cán bộ, trình độ tay nghề cơng nghệ ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống khai thác công nghệ khai thác lò chợ 4.3.2.2 Yếu tố kinh tế Vốn đầu tư xây dựng ban đầu ìt thường áp dụng cho hệ thống khai thác liền gương, công nghệ khai thác thủ công bán giới hoá Giá thành khai thác than, giá bán than, thị trường tiêu thụ Ngoài nguồn cung cấp nguyên vật liệu, thiết bị, lượng ảnh hưởng lớn tới công tác khai thác 4.4 HỆ THỐNG KHAI THÁC ÁP DỤNG CHO VỈA MỎNG, TRUNG BÌNH, DỐC THOẢI DỐC NGHIÊNG Đặc điểm nhóm hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa mỏng trung bình chiều dày vỉa khơng lớn (mv< 3,5m), người ta tiến hành khai thác lần hết toàn chiều dày vỉa Khi khai thác vỉa mỏng trung bình áp dụng hệ thống khai thác sau đây: 4.4.1 Hệ thống khai thác liền gƣơng - tầng lò Hệ thống khai thác liền gương tầng lò hệ thống khai thác mà tầng có chiều dài theo hướng dốc tầng khơng lớn đủ để bố trí lị chợ gương lò chuẩn bị đào đồng thời với q trình khai thác lị chợ 4.4.1.1 Sơ đồ hệ thống khai thác Hình 4.1 Hệ thống khai thác liền gương - tầng lò 1,2 cặp lò thượng; 3- lị dọc vỉa vận tải; 4- lị dọc vỉa thơng gió; 5- lị cắt; 6- lị song song chân;7- họng sáo tháo than; 8- lò song song đầu; 9- họng sáo thơng gió; 10- lị xun vỉa thơng gió; 5/ - lò chợ 4.4.1.2.Thứ tự đào lò chuẩn bị 91 Từ cặp thượng trung tâm 1, phụ mức vận chuyển tầng người ta đào lò dọc vỉa vận chuyển số 3, mức thơng gió đào lị dọc vỉa thơng gió tầng số Để chuẩn bị đưa tầng vào khai thác cách thượng trung tâm khoảng 10 - 15m (bằng chiều dài theo phương trụ bảo vệ thượng) người ta đào thượng cắt số nối từ lò dọc vỉa vận chuyển số đến lị dọc vỉa thơng gió số làm luồng khấu đầu cho lò chợ 5’ Trước đưa lò chợ vào khai thác người ta đào song song chân cách lò số khoảng chiều dài theo hướng dốc trụ bảo vệ lò dọc via vận chuyển Nối lò số với lò số họng sáo tháo than số Tiếp theo người ta đào lò song song đầu số 8, nối với họng sáo thơng gió số Hướng khấu lò chợ tiến hành từ trung tâm biên giới ruộng mỏ, trình khai thác lị chợ, gương lị chuẩn bị đào đồng thời với trình khai thác vượt trước gương lò chợ khoảng định Khi khai thác tầng lị dọc vỉa vận chuyển bảo vệ giữ lại làm lò dọc vỉa thơng gió cho tầng tiếp theo, hết biên giới phìa ruộng mỏ Khoảng vượt trước gương lò chuẩn bị so với gương lò chợ phụ thuộc vào thiết bị vận tải bố trí lị chuẩn bị Lị dọc vỉa thơng gió vượt trước lị chợ khơng nhỏ 10m Nếu vận tải lò song song chân máng cào khoảng cách vượt trước tối thiểu lớn lần khoảng cách hai họng sáo tháo than Nếu vận tải tàu điện lò dọc vỉa vận tải, khoảng vượt trước từ gương lị dọc vỉa vận tải đến họng sáo tháo than phải lớn 1,5 đến lần chiều dài đoàn tàu lớn đảm bảo cho việc thi cơng đào lị dọc vỉa vận tải thuận lợi 4.4.1.3 Sơ đồ công nghệ Vận tải: Than từ lò chợ 5’ xuống lò song song chân số qua họng sỏo xuống lò dọc vỉa vận tải số lên thượng chinh số Vận tải vật liệu: Vật liệu từ ngồi qua lị dọc vỉa thơng gió số qua họng sáo thơng gió số 9, vào lị song song đầu số xuống lò chợ 5’ Thơng gió: Gió từ lị thượng số vào lò dọc vỉa vận tải tầng số qua họng sáo tháo than số lò song song chân số lên thơng gió cho lị chợ số 5’, gió bẩn qua song song đầu số lên họng sáo thơng gió số lên lị dọc vỉa thơng gió số ngồi 4.4.1.4 Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng Ưu điểm: Thời gian than nhanh Chi phì đầu tư ban đầu nhỏ Khi đào lị chuẩn bị việc thơng gió cục tương đối dễ dàng chiều dài đường lò độc đạo ngắn Nhược điểm: Tổn thất than lớn phải để lại nhiều trụ bảo vệ Các đường lị chuẩn bị nằm khu vực khai thác phí bảo vệ đường lị dọc vỉa lớn Cơng tác khai thác đào lị chuẩn bị tầng thi công đồng thời nên ảnh hưởng lẫn nhau, dễ ách tắc sản xuất công tác tổ chức sản xuất phức tạp, khơng có điều kiện bổ sung thêm cho tài liệu địa chất trình đào lị Tổn thất gió qua vùng khai thác nhiều chất lượng gió cung cấp cho lị chợ giảm, dễ gây cháy mỏ (nếu than có tính tự cháy) Số lị chuẩn bị tính cho 1000 than khai thác lớn Phạm vi ứng dụng: Vỉa dốc thoải, nghiêng (góc dốc vỉa v 350 thuận lợi nhất), vỉa mỏng dày trung bình (chiều dày vỉa mv 2,5 m với chiều cao khấu lị chợ) Vỉa có điều kiện địa chất ổn định, thăm dị kỹ lưỡng Than khơng có tính tự 92 cháy Đá vách tương đối mềm yếu dễ điều khiển đá vách phá hoả Chiều dài theo phương ruộng mỏ không lớn (S 2000m) Mỏ có vốn đầu tư nhỏ, cần sớm than 4.4.2 Hệ thống khai thác liền gƣơng, tầng chia thành phân tầng Khi chiều dài theo hướng dốc tầng lớn lị chợ khơng đủ đảm bảo điều kiện kỹ thuật an toàn người ta chia tầng dải thành phân tầng để khai thác Thông thường tầng người ta chia thành hai phân tầng để khai thác Hệ thống khai thác chiều dài rộng mỏ theo phương lớn người ta chia thành khu khai thác Trong khu khai thác đào cặp thượng riêng phục vụ cho việc khai thác khu 4.4.2.1.Sơ dồ thứ tự đào lị chuẩn bịhình 4.2 Từ cặp thượng 1, thượng phụ mức vận chuyển tầng người ta đào lò dọc vỉa vận chuyển 3, mức thơng gió đào lị dọc vỉa thơng gió Để phân chia tầng thành hai phân tầng người ta đào dọc vỉa trung gian (dọc vỉa phân tầng 5) Đào thượng cắt số 6, từ lò cắt chuyển thành lị chợ Để trì bảo vệ lò trung gian số người ta để trụ than bảo vệ hai phía xếp dải đá chân hai phía (dải đá có chiều rộng theo độ dốc - 12 m), việc khấu than từ trung tâm thượng biên giới thượng, lò chợ tiến trước lò chợ khoảng cách từ 10 - 20m Lò dọc vỉa phân tầng nằm vùng hai phìa khai thác nên chịu áp lực lớn, chi phí bảo vệ tăng Vì gương lị dịch chuyển theo phương khoảng cách từ 150 - 300m người ta đào cặp thượng trung gian 1’ vµ 2’ khu phìa sau khai thác nhờ cặp thượng phụ 1’ vµ 2’ sau bỏ dọc vỉa trung gian khu phìa trước 4.4.2.2, Sơ đồ cơng nghệ Vận tải: Than từ lò chợ song song chân qua họng sáo xuống lò dọc vỉa phân tầng số thượng trung gian 1’ xuống lò dọc vỉa vận chuyển số thượng số vận chuyển ngồi Than từ lị chợ qua họng sáo song song chân xuống lò dọc vỉa vận tải số qua thượng số ngồi Vật liệu: vật liệu vào lị dọc vỉa thơng gió số qua họng sáo song song đầu 7’ vào lò chợ số Vật liệu từ xuống thượng trung gian số 2’ xuống lò dọc vỉa phân tầng số qua họng sáo song song chân vào lò chợ số Thơng gió: Nếu điều kiện an tồn cho phép người ta dùng sơ đồ thơng gió nối tiếp có luồng gió bổ sung từ thượng 1’ Gió vào lị dọc vận tải số nhánh lên thượng trung gian số 1’ vào lò dọc vỉa phân tầng số qua họng sáo song song chân phân tầng lên thơng gió cho lị chợ trên, đồng thời gió từ dọc vỉa vận tải số qua họng sáo song song chân phân tầng lên thơng gió cho lị chợ số lên tiếp lị chợ Gió từ lị chợ qua song song đầu họng sáo phân tầng qua lò dọc vỉa số ngồi Nếu điều kiện khơng cho phép người ta phải thơng gió độc lập cách mở thêm đường lị dọc vỉa trung gian 5’ nằm cách phìa lò dọc vỉa trung gian làm lò dẫn gió thải cho lị chợ phân tầng Tại vị trì thượng 2’ gặp dọc vỉa phải bố trí cầu gió 4.4.2.3 Ưu nhược điểm phạm vi áp dụng Ưu điểm: Khối lượng đào lị ban đầu dẫn tới vốn đầu tư ban đầu nhỏ Thời gian than nhanh đồng vốn nhanh quay vịng để đầu tư vào sản xuất Cơng tác thơng gió vận tải ban đầu đơn giản Nhược điểm: Tổn thất than lớn phải để lại nhiều trụ bảo vệ Rị gió qua vùng khai thác lớn Chi phí bảo vệ đường lị lớn đường lị nằm khu vực khai thác 93 Cơng tác tổ chức sản xuất khó khăn có nhiều vị trì đồng thời làm việc Có thể dẫn tới ách tắc sản xuất Phạm vi áp dụng: Dùng cho vỉa dốc thoải, chiều dày vỉa chiều cao lị chợáp dụng với vỉa có hàm lượng khì độc lớn hệ thống khai thác khơng có lị độc đạo chiều dài đường lị cụt nhỏ Hình 4.2 Hệ thống khai thác liền gương tầng chia phân tầng1,2, Cặp lò thượng khu vực khai thác;3- Lò dọc vỉa vận tải; 4- Lị dọc vỉa thơng gió; 5- Lị dọc vỉa phân tầng; 6T – Lò chợ phân tầng trên; 6D- Lò chợ phân tầng dưới; 7, 7- Lò song song 4.4.3 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phƣơng tầng lò Hệ thống khai thác cột dài theo phương tầng lò hệ thống khai thác mà tầng có chiều dài theo hướng dốc tầng khơng lớn đủ để bố trí lị chợ đường lò chuẩn bị tầng (lò dọc vỉa vận chuyển, lị dọc vỉa thơng gió) đào trước vào khai thác lò chợ chia vỉa thành cột than chạy dài theo phương vỉa Hướng khấu tầng tiến hành từ biên giới trung tâm (khấu giật) Hệ thống khai thác cột dài có vài đặc điểm sau: Cơng việc khấu than lị chợ cơng việc đào đường lị chuẩn bị khơng bị ảnh hưởng lẫn nhau, lò chợ bắt đầu khấu than thỡ việc đào lị chuẩn bị kết thúc Do tổ chức sản xuất đơn giản 4.4.3.1 Sơ đồ hệ thống khai thác hình 4.3 4.4.3.2 Thứ tự đào lị Từ cặp thượng trung tâm (thượng chình 1, thượng phụ 2) mức vận chuyển tầng người ta đào lò dọc vỉa vận chuyển 3, mức thơng gió đào lị dọc vỉa thơng gió Hai đường lị đào tới biên giới ruộng mỏ, sau đào lị cắt số nối từ đến để làm luồng khấu đầu tiờn cho lò chợ số 5’ Để đưa lò chợ vào khai thác, người ta đào lò song song chân (cách lò dọc vỉa vận tải số khoảng chiều cao nghiêng trụ bảo vệ lò dọc vỉa vận chuyển), đào họng sáo tháo than nối từ đến Lò chợ tiến hành khai thác từ biên giới đến trung tâm ruộng mỏ Trong trình khai thác tầng người ta chuẩn bị cho tầng tương tự chuẩn bị tầng trên, lò dọc vỉa vận chuyển tầng bảo vệ giữ lại làm lị thơng gió cho tầng đào thêm lò dọc vỉa vận 94 chuyển tầng dưới, lò cắt Đảm bảo cho tầng kết thúc khai thác tầng cơng việc chuẩn bị hồn tất cơng tác khai thác liên tục Hình 4.3 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng lò 1,2- cặp lò thượng; 3- lò dọc vỉa vận tải tầng; 4- lò dọc vỉa thơng gió; 5- lị cắt; 5‟- lị chợ tầng; 6- lị song song;7- họng sáo 4.4.3.3.Sơ đồ cơng nghệ Vận tải than: Than từ lị chợ 5’ thơng qua thiết bị vận tải đưa xuống lò song song chân qua họng sáo tháo than xuống lò dọc vỉa vận tải số vận chuyển qua thượng số Vận tải vật liệu: Vật liệu từ ngồi vào lị dọc vỉa thơng gió số xuống lị chợ số 5.’ Thơng gió: Gió từ thượng số vào lị dọc vỉa vận tải số qua họng sáo số vào lị song song chân số lên thơng gió cho lị chợ 5’ lên lị dọc vỉa thơng gió số 4.4.3.4 Ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng Ưu điểm: Chi phí bảo vệ đường lị nhỏ so với hệ thống khai thác liền gương đường lị nằm khối than ngun, khơng phải bảo vệ lị thơng gió phía sau lị chợ khai thác Tổn thất than ìt so với hệ thống khai thác than liền gương Công tác vận tải thơng gió vào khai thác đơn giản, khơng bị rị gió qua cỏc khu vực khai thác Việc đào đường lò chuẩn bị tiến hành trước vào khai thác lò chợ góp phần bổ sung thêm tài liệu địa chất khu vực, tạo diều kiện chủ động trình khai thác sau Công tác tổ chức sản xuất đơn giản Tạo điều kiện khì Mêtan trước vào khai thác Dễ cách ly có cố cháy mỏ xảy Số lị chuẩn bị tính cho 1000 than khai thác giảm.; Nhược điểm: Vốn đầu tư ban đầu lớn phải đào khối lượng đường lò chuẩn bị ban đầu nhiều Thời gian than chậm Cơng tác thơng gió đào lị chuẩn bị khó khăn chiều dài đường lị độc đạo cần thơng gió cục dài.; Phạm vi áp dụng: Vỉa dốc thoải, nghiêng (góc dốc vỉa v 350 thuận lợi nhất), vỉa mỏng dày trung bình (chiều dày vỉa mv 2,5m với chiều cao khấu lò chợ) Đá vách tương đối mềm yếu, dễ sập đổ (dễ điều khiển đá vách phá hỏa tồn phần) Mỏ có sẵn vốn đầu tư xây dựng Chiều dài theo phương ruộng mỏ không lớn (S 2000m) 95 4.4.4 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phƣơng tầng chia phân tầng Khi chiều dài tầng lớn không đảm bảo khai thác hết tầng tiến hành chia tầng thành phân tầng Trong hệ thống khai thác dọc theo phương ruộng mỏ người ta phân thành khu khai thác khu khai thác thường bố trí cặp thượng khu phân thành phương án sau 4.4.4.1 Hệ thống khai thác cột dài theo phương chia tầng thành phân tầng vận tải than lò thượng trung tâm a Sơ đồ thứ tự đào lị chuẩn bị hình 4.4 Thứ tự: Xuất phát từ lò dọc vỉa vận chuyển số dọc vỉa thơng gió tầng số chia thành ruộng khấu (khu khai thác) Có chiều dài theo phương từ 600 - 800m, trung tâm đào hai ba cặp lò thượng Từ lò thượng trung tâm tiến hành đào lò dọc vỉa phân tầng số 13 hai phía Các lị chợ phân tầng mở từ hai bên biên giới ruộng khấu, gương lò chợ phân tầng vượt trước gương lò chợ phân tầng Hình 4.4 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng chia phân tầng vận chuyển than thượng trung tâm 1,2 –cặp thượng khu vực khai thác ; 3- lò dọc vỉa vận tải ; 4- lị dọc vỉa thơng gió ; 5- lị dọc vỉa trung gian ;6- lò song song chừn ; 7- lò chợ phân tầng ; 9- lò chợ phân tầng b Công tác khác Vận tải: Than từ lò chợ số số xuống lò song song chân phân tầng qua họng sáo xuống lò dọc vỉa phân tầng than vận chuyển cặp thượng trung tâm 1, xuống lò dọc vỉa vận tải tầng Đối vớ lò chợ 7’ 9’ xuống lò song song chân qua họng sáo xuống lò dọc vỉa vận tải tầng Thơng gió: Gió từ lò xuyên vỉa vào lò dọc vỉa vận tải tầng Đối với phân tầng gió từ lò dọc vỉa qua họng sáo qua lò song song chân lên thơng gió cho lị chợ Gió từ lò chợ lên lò dọc vỉa vận tải lên lò chợ phân tầng Với lò chợ Gió qua thượng phìa trước lên dọc vỉa phân tầng vào lị chợ thơng gió Gió bẩn từ lò chợ qua song song đầu họng sáo lên lị dọc vỉa thơng gió ngồi 96 trữ lượng than đạt 450 triệu Các mẫu than khu vực lấy lên có chất lượng cao: Nhiệt trị từ 6.022- 6.641 kcal/kg, tỉ lệ chất bốc cao (42 – 48 %), hàm lượng lưu huỳnh thấp (≈ 0,5 %), độ tro trung bình (≈ 11 %), v.v Mặc dù đánh giá sơ bộ, khẳng định nước ta có trữ lượng than khổng lồ lịng đồng sơng Hồng Trong số điều kiện định, Việt Nam tích lũy số kinh nghiệm thực tế công nghệ khai thác than hầm lò truyền thống Tuy nhiên, kinh nghiệm Việt Nam khai thác hầm lị vùng than Quảng Ninh khơng thể áp dụng cho việc khai thác than vùng Đồng sông Hồng Dự án khai thác than vùng đồng sơng Hồng có nhiều ưu quan trọng, chất lượng than hoàn toàn phù hợp cho nhu cầu phát điện công nghệ truyền thống công nghệ đại tiên tiến nhất, đảm bảo hiệu suất lượng cao, thành phần lý hoá chất lượng than vỉa thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ KHT (kể việc khí hố than vỉa khì hố than sau khai thác), cho phép nâng cao giá trị sử dụng than Với cơng nghệ có nhiều ưu mơi trường nêu nên nghiên cứu sớm đưa công nghệ khai thác KHT đại vào áp dụng khai thác mỏ than vùng Đồng sông Hồng, nước ta đảm bảo vấn đề an ninh lượng dài lâu đảm bảo mơi trường 170 CHƢƠNG THƠNG GIĨ VÀ THỐT NƢỚC MỎ HẦM LỊ 6.1.Khơng khí mỏ 6.1.1 Đặc điểm khơng khí mỏ thành phần chủ yếu khơng khí mỏ 6.1.1.1 Đặc điểm khơng khí mỏ Khơng khí mỏ hỗn hợp học khí trời loại khì độc, khí cháy, bụi sinh q trình khai thác mỏ Về thực chất khơng khí mỏ khí trời vào mỏ bị thay đổi thành phần hàm lượng Sự thay đổi thành phần: Do xuất loại khì độc, khí cháy, nổ, bụi mỏ số chất khí khác Sự thay đổi hàm lượng: Hàm lượng O2 giảm; khí CO2,, khì độc, khí cháy, nổ tăng 6.1.1.2 Các thành phần chủ yếu khơng khí mỏ Xung quanh trái đất có bầu khí dày hàng trăm km thành phần khí hỗn hợp nhiều loại khí O2, N2, CO2, khì trơ Khì có tầm quan trọng đặc biệt sống sinh vật trái đất chắn để ngăn cách tia xạ có hại vũ trụ Là mơi trường điều hồ nhiệt độ nước trái đất cung cấp Oxy cho trình sống động vật a.Khí ơxy (O2) Chiếm 20,99% thể tích khí trời Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị Tỷ trọng 1,105 ìt hồ tan nước(5% theo thể tích nhiệt độ 00C) Ôxy cần thiết để trì sống người, hàm lượng O2 18% người làm việc điều kiện thiếu ô xy Khi hàm lượng O2 = 12% người phải thở gấp Khi hàm lượng O2 = 9% người bị ngất chết Nếu hàm lượng O2 = 3% người bị chết Quy phạm an tồn quy định hàm lượng ơxy khơng khí lị có có người khơng thấp 21% (về thể tích) b- Khí nitơ (N2) Chiếm 78% thể tích khí trời Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, tan nước Tỷ trọng so với khơng khí 0,97 N2 khơng độc nhưngN2 gây ngạt thở c- Khí cacbonic (CO2) Chiếm 0,04 0,05% thể tích khí trời Là chất khí khơng màu, khơng mùi vị chua Tỷ trọng so với khơng khí 1,52 Hồ tan nhiều nước 00C với áp suất khí trời 760 mmHg thí 1lìt nước hồ tan 1,8 lít CO2 Khí CO2 khơng trì cháy thở Khí CO2 gây độc nhẹ gâu ngạt chủ yếu, gây buồn ngủ, lao động nặng thể chưa thải hết CO2 gây đau bắp Quy phạm an toàn quy định hàm lượng CO2 mỏ: đào phục hồi lò đổ CO2 1,0% (về thể tích); Luồng gió thải cánh, tồn mỏ CO2 0,75% (về thể tích); nơi làm việc, lị độc đạo, luồng gió thải khu khai thác CO2 0,5% (về thể tích) d- Các loại khí trơ Gồm loại khí Hêly, Acgon, Krupton chiếm hàm lượng khoảng 1% thể tích khí trời, không ảnh hưởng tới hoạt động sống sinh vật 6.1.1.3 Hơi nước Là trạng thái tồn độc lập nước khơng khí Hơi nước tồn khơng khí gọi độ ẩm khơng khì Thường có ba loại - Độ ẩm tuyệt đối, ký hiệu d Là số gam nước có 1m3 khơng khí - Độ ẩm bão hồ ký hiệu D Là lượng nước lớn tồn 1m3 khối không khí 171 - Độ ẩm tương đối ký hiệu Được tính cơng thức = d 100 (%) Căn vào độ ẩm D tương đối để phân chia khơng khí thành loai ; 40 khơng khí khơ; = 40 60 khơng khí khơ; = 60 80 khơng khì bính thường; = 100 khơng khí bão hồ 6.1.2 Các chất khí độc khí có hại mỏ, phân cấp mỏ 6.1.2.1 Các chất khí độc khí có hại mỏ Do người thiết bị làm việc, nước vi sinh vật phân hủy chất hữu tạo CO2, H2S (sunfuahiđrơ)nổ mìn: Khói mìn hỗn hợp nhiều khí CO; CO2; SO2 ơxìt ni tơ NO; NO2; N2O3 tàng trữ khí CO2, CH4 vỉa than a- Khí ơxít cácbon; CO Là chất khí khơng màu khơng mùi, khơng vị; ìt tan nước; tỷ trọng so với khơng khí 0,967; cháy với ơxi có lửa màu xanh; hàm lượng khơng khí từ 12,5 75 tạo nên hỗn hợp nổ, nhiệt độ bốc cháy từ 630 810oC; hàm lượng 30 nổ mạnh Ơxít cácbon khí độc xâm nhập vào thể người tác dụng với Hêmôglôbin (Hb) làm chức vận chuyển O2 hồng cầu Hàm lượng khoảng 0,5% người chết sau vài thở Thực tế thấy hêmơglơbin máu dễ hố hợp với ơxít bon gấp 250 300 lần so với ôxi Hb + CO = HbCO HbO2 + CO = HbCO + O2 Nguồn phát sinh CO mỏ: Do cháy mỏ, nổ khí, nổ bụi, nổ mìn, hoạt động động đốt , q trình xy hóa than Quy phạm an tồn quy định hàm lượng CO 0,0017 (về thể tích); Hoặc CO 20 mg/m3 khơng khí b- Khí sunfuahydro; H2S Là chất khí khơng màu, mùi trứng thối, vị ngọt; tỷ trọng so với khơng khí 1,92; dễ hồ tan nước; dễ cháy nổ; hàm lượng từ 4,5 45 tạo nên hỗn hợp nổ , nhiệt độ bốc cháy 370oC.; Sunfuahydro độc tác động nên liêm mạc mắt hệ hô hấp nguồn phát sinh H2S mỏ bao gồm: Sự phân huỷ gỗ chất hữu cơ, phân huỷ quặng perít sunfua canxi Quy phạm an tồn quy định hàm lượng H2S 0,0007 (về thể tích); Hoặc CO 10mg/m3 khơng khí c- Khí sunpuarơ; SO2 Là chất khì khơng màu, mùi lưu huỳnh cháy, vị cay, tỷ trọng so với khơng khí 2,22, dễ hồ tan nước Khí SO2 độc ăn mịn mạnh niêm mạc mắt hệ hơ hấp, gây bệnh phù phổi Nguồn phát sinh SO2 mỏ: Do cháy mỏ, nổ mìn; Quy phạm an tồn quy định hàm lượng SO2 0,00038 (về thể tích) ; Hoặc CO 10mg/m3 khơng khí d- Các oxyt nitơ; NO, NO2 Khí NO khí khơng màu, ìt tan nước; tỷ trọng so với khơng khí 1,34; dễ tác dụng với xi tạo thành NO2 Khí NO2 khí màu vàng, khơng mùi, khơng vị, tan nhiều nước; tỷ trọng so với khơng khí 1,57; khí độc tác dụng lên niêm mạc mắt hệ hô hấp; với hàm lượng 0,006 gây chết người Nguồn gốc phát sinh nổ mìn cân O2 dương; Quy phạm an toàn quy định: NO 0,0001 (về thể tích; Hoặc NO 2mg/m3 khơng khí; NO2 0,00025 (về thể tích); Hoặc NO2 5mg/m3 khơng khí e- Khí Mêtan, CH4 Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị Tỷ trọng so với khơng khí 0,554, tan nước, khí nhẹ dễ khuyếch tán, thường tập trung lị điểm cao lị Khí CH4 khơng độc đặc biệt nguy hiểm khả cháy hàm lượng đạt từ 5% giới hạn nổ CH4 từ 15, nổ mạnh 9,5, nổ sinh nhiệt độ cao, áp 172 suất lớn, phá huỷ tồn hệ thống đường lò mỏ Nguồn gốc thành tạo tàng trữ vỉa than Quy phạm an toàn quy định hàm lượng CH4 sau : lò gương lò chợ gương lò chuẩn bị CH4 1 (về thể tích); luồng gió thải cánh tồn mỏ CH4 0,75 (về thể tích); luồng gió CH4 0,5 (về thể tích); Tích tụ cục gương khấu, lò độc đạo CH4 2 (về thể tích) h- Bụi mỏ Là hạt đất đá, than lơ lửng khơng khí khoảng thời gian định, khoảng thời gian phụ thuộc vào kìch thước, trọng lượng hạt bụi, độ ẩm khơng khí tốc độ gió Nếu bụi than có hàm lượng chất bốc từ > 10 bụi có tính nổ, nổ bụi nguy hiểm có tính nổ lặp phá huỷ tồn mỏ Bụi nguyên nhân gây bệnh bụi phổi, bệnh mắt Nguồn gốc phát sinh: Do nổ mìn, khấu than, nổ khí mêtan, nổ bụi than Quy phạm an tồn quy định: Nếu bụi than có tính nổ thì: [N ] 20g/m3 khơng khí; Nếu bụi đá chứa SiO2 thì: [N ] 2g/m3 khơng khí; Nếu bụi xỉ than thì; [N ] g/m3 khơng khí; Nếu bụi than t thì: [N ] 10 g/m3 khơng khí 6.1.2.2 Phân cấp mỏ Khí CH4, CO2 nguyên nhân gây thay đổi thành phần khơng khí mỏ tàng trữ vỉa than Để đánh giá mức độ nguy hiểm tàng trữ khí vỉa than người ta tiến hành phân cấp mỏ Chỉ tiêu phân cấp mỏ số m3 khí CH4 CO2 tính cho than khai thác ngày đêm; ký hiệu qCH4, qCO2 ; qCH4 = ICH4/ASL ( m3 CH4/Tấn than-ngày đêm.) qCO2 = ICO2 /ASL ( m3 CO2/Tấn than-ngày dêm.) Trong : ICH4 , ICO2 độ khí tuyệt đối khí CH4, CO2 ngày đêm ICH4 = 24 x60 xQmax 1.mCH 41 Qmax n mCH n 100 ICO2 = 24 x60 xQmax (n1 no ) Qmax n (nn no ) 100 Qmax- Lưu lượng gió lớn đo luồng gió thải; m3/phút Qmax = V.S V- Vận tốc gió đo luồng gió thải; m/phút.; S - Diện tích tiết diện đường lị nơi đo; m2 ; mCH4- Hàm lượng CH4 đo luồng gío thải; .; n, n0- Hàm lượng khí CO2 đo luồng gió thải luồng gió sạch; n0 = 0,04 0,05.; 100 - mẫu số % hàm lượng chất khí Asl- sản lượng khai thác ngày đêm mỏ ; tấn/ngày đêm; n – Số lần đo ; Từ kết xác định trên, mỏ phân cấp sau Bảng phân cấp mỏ Cấp mỏ qCH4TB(m3/T.than-ngày đêm) qCO2TB(m3/T.than-ngày đêm I 15 , xì khí Mỏ khí than khí than 173 khí than Ý nghĩa công tác phân cấp mỏ: Căn vào việc phân cấp mỏ để lựa chọn sơ đồ mở vỉa, hệ thống khai thác, quy trình cơng nghệ, sơ đồ phương pháp thơng gió, hính thức vận tải, phương pháp đào lò lựa chọn thiết bị phù hợp với cấp mỏ Căn vào cấp mỏ để xây dựng quy trình quy phạm an toàn, đề chế độ nghỉ ngơi, bồi dưỡng cho cơng nhân phù hợp 6.1.3 Vai trị nhiệm vụ cơng tác thơng gió 6.1.3.1 Vai trị cơng tác thơng gió Cơng tác thơng gió giữ vai trị quan trọng trình khai thác mỏ hầm lị ảnh hưởng trực tiếp có tính định tới cơng tác an tồn bảo hộ lao động Nếu thực tốt cơng tác thơng gió góp phần trì sức khoẻ người lao động, giảm chi phí bảo hiểm xã hội, xố mặc cảm nghề nghiệp Góp phần bảo vệ tài sản nhà nước trước cố mỏ hầm lị 6.1.3.2 Nhiệm vụ cơng tác thơng gió Cung cấp lượng ơxi tối thiểu mà quy phạm an toàn cho phép để người thiết bị làm việc bình thường Hồ lỗng loại khì độc, khí cháy, nổ, bụi tới giới hạn an tồn cho phép đưa chúng khỏi mỏ Cải thiện điều kiện vi khí hậu đường lị mỏ, tạo nên môi trường làm việc phù hợp với tâm sinh lý người lao động Cùng với công tác cấp cứu nhanh chóng giải cố mỏ 6.2 CƠNG TÁC THƠNG GIĨ MỎ HẦM LỊ 6.2.1 Thơng gió cho tồn mỏ 6.2.1.1.Đặc điểm Thơng gió cho tồn mỏ cơng việc phức tạp khó khăn trình sản xuất mỏ, đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng gió yêu cầu cho hộ tiêu thụ Đảm bảo cho mỏ hoạt động bính thường Lưu lượng gió yêu cầu lưu lượng đảm bảo cung cấp lượng ôxy hàm lượng tối thiểu để người làm việc bính thường Đồng thời hịa lỗng loại khì độc, khí nổ bụi tới hàm lượng an toàn cho phép đưa chúng khỏi mỏ Lưu lượng gió yêu cầu tiêu kỹ thuật quan trọng cơng tác thơng gió mỏ Tất cơng tác tình tốn, điều chỉnh nhằm mục đìch đảm bảo lưu lượng yêu cầu cho hộ tiêu thụ cho toàn mỏ 6.2.1.2 Các phương pháp thơng gió cho tồn mỏ Xét mỏ có sơ đồ thơng gió hình vẽ, áp suất khơng khí cửa lị có giá trị giá trị áp suất khí trời Pa Muốn để gió chuyển động từ mặt cắt I-I đến mặt cắt II-II thí điều kiện là: - Hạ áp tĩnh : ht 1-2 = P1- P2 > xảy trường hỵp sau: P2= Pa th× P1 > Pa Phương pháp thơng gió đẩy; P1 = Pa P2 < Pa Phương pháp thơng gió hút.; P1 > Pa th× P2 < Pa Phương pháp thơng gió liên hợp Hình 6.1 Sơ đồ thơng gió cho tồn mỏ 174 Trong đó: ht 1-2- Hạ áp suất tĩnh luồng gió từ mặt cắt I-I đến II-II; P1- ¸p suất tĩnh khơng khí I-I; P2- áp suất tĩnh khơng khí II-II Từ kết qủa ta có số phương pháp thơng gió sau: a-Phương pháp thơng gió đẩy Hình 6.2 Sơ đồ thơng gió đẩy cho tồn mỏ; 1- quạt gió, 2- rãnh gió, 3- cửa gió Khí trời sau qua quạt tiếp nhận lượng quạt, áp suất tăng tới P1 đưa vào mỏ Trên đường dịch chuyển áp suất giảm dần tới P2 = Pa; đặc điểm: Quạt đặt luồng gió áp suất khơng khí điểm đường lị mỏ có giá trị lớn áp suất khí trời Pa; Về hạ áp tồn phần luồng gió mỏ sau: htp Ptp Pa mà Ptp Pt hv Do đó: htp Pt Pa hv ht hv Ưu điểm: Số lượng quạt sử dụng ít, phần lớn mỏ sử dụng quạt đặt trung tâm ruộng mỏ; dễ xây dựng, lắp đặt cơng trình thơng gió Có thể giảm chi phí xây dựng bản; Dễ điều chỉnh phân phối gió; Gió qua quạt nên tăng tuổi thọ độ bền quạt; Tận dụng động luồng khơng khí mỏ, Nhược điểm: áp suất khơng khì đường lị lớn áp suất khí trời, nên khả CH4 CO2 khó khăn Ví lý quạt ngừng hoạt động áp suất khơng khí lị giảm, có khả hàm lượng CH4 CO2 tăng nhanh gây nguy hiểm cho cơng tác an tồn Khi độ sâu khai thác lớn, giá trị áp suất đường lị lớn nhiều áp suất khí trời không phù hợp với tâm sinh lý người Phạm vi áp dụng; áp dụng cho tất mỏ quặng, mỏ than với chiều sâu khai thác < 200 m; mỏ cấp I độ xuất khí CH4 b Phương pháp thơng gió hút Hình 6.3 Sơ đồ thơng gió hút cho tồn mỏ; 1- quạt gió, 2- rãnh gió, 3- cửa gió 175 Phương pháp thơng gió mà quạt làm việc tạo phía sau áp suất nhỏ áp suất khí trời Trong đường lị điểm có áp suất nhỏ áp suất khí trời độ giảm áp suất từ Pa đến P2 gọi h¹ áp suât mỏ h = Pa- P2 Đặc điểm: Gió bẩn qua quạt; áp suất khơng khì đường lị mỏ nhỏ áp suất khí trời Hạ áp tồn phần luồng gió Ưu điểm: Do áp suất khơng khì đường lị nhỏ áp suất khí trời nên khả khì CH4 CO2 thuận lợi, hạn chế khả tìch tụ khí Khi khai thác độ sâu lớn áp suất khơng khì đường lị nhỏ áp suất khí trời Tạo mơi trường phù hợp tâm lý người Nhược điêm: Gió bẩn qua quạt làm làm giảm tuổi thọ quạt Với sơ đồ thơng gió sườn, quạt đặt biên giới ruộng mỏ làm tăng chi phì xây dựng Các công tác vận hành, điều chỉnh, kiểm tra khó khăn Điều kiện ứng dụng: áp dụng cho tất mỏ đặc biệt mỏ khai thác độ sâu lớn c Phương pháp thông gió liên hợp Hình 6.4 Sơ đồ thơng gió liên hợp đẩy - hút cho toàn mỏ; 1- quạt đẩy, 2- quạt hút; 3-cửa gió, 4- rãnh quạt Với phương pháp thơng gió phần đường lị có áp suất lớn áp suất khí trời quạt đẩy tạo nên Một phần đường lị có áp suất nhỏ áp suất khí trời quạt hút tạo nên, hạ áp mỏ sau: h P1 P2 Hình 6.5 Quạt gió mỏ hầm lị 176 điểm: Hạ áp chung mỏ phân thành hai thành phần tương ứng với quạt đẩy quạt hút Làm cho độ chênh áp khơng khí ngồi trờivà đường lị giảm Hạn chế rị gió mặt đất đường lò vùng khai thác Nhược điểm: Cần nhiều quạt gió, Khó khăn việc điều chỉnh gió có nhiều quạt hút Phạm vi áp dụng; áp dụng cho mỏ có chiều dài đường lị lớn 6.2.2 Thơng gió cục bộ(xem chƣơng 2) 6.3 CƠNG TÁC THỐT NƢỚC MỎ HẦM LỊ 6.3.1 Đại cƣơng cơng tác nƣớc mỏ hầm lị Khi khai thác khống sản nằm lịng đất phương pháp hầm lị, thường có nước thâm nhập vào đường lò; lượng nước phụ thuộc vào yếu tố sau: Điều kiện địa chất cơng trính địa chất thuỷ văn mỏ Phương pháp độ sâu khai thác Khí hậu khu vực khai thác Trong mỏ hầm lị có ba ngồn nước chảy vào mỏ đường lịß 6.3.1.1 Nước ngầm Là nước từ lớp đất đá chảy vào đường lị, loại nước thường chứa số chất hồ tan, nước mỏ cịn có tính axit, kiềm nên ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ thiết bị sử dụng hầm lò 6.3.1.2 Nước mặt Là nguồn nước từ ao, hồ, kênh, rạch, sơng, ngịi, mương, máng thấm qua lớp đất đá, qua đường nứt nẻ chảy vào mỏ 6.3.1.3 Nước công nghiệp Là nước phục vụ cho trình làm việc mỏ nước để khoan, chống bụi, phục vụ cho trạm nạp điện cho ắc quy 6.3.2.Các phƣơng pháp thoát nƣớc mỏ Tùy theo loại cơng trình phục vụ, cơng dụng lĩnh vực ứng dụng người ta phân hình thức nước thành hai nhóm:- Thốt nước cố định (thốt nước chình) sử dụng thời gian dài để để đươ nước mỏ khỏi đường lị q trình khai thác - nước di động ( nước đào lị nước khu vực, dùng để đưa nước khỏi đường lò ngang, nghiêng, thẳng đứng đào lò khai thác 6.3.2.1.Thốt nước Trạm nước mỏ trạm nước đường lị nghiêng cần trang bị tổ hợp máy bơm Năng suất tổ hợp máy bơm phải đảm bảo bơm lưu lượng nước bính thường ngày đêm suốt 20 Khi có hai máy bơm làm việc đồng thời số lượng bơm hầm cần phải lớn (hai bơm làm việc hai bơm thay ca bơm dự phòng) Trong điều kiện làm việc hầm lò người ta xây dựng hố tập trung nước hầm bơm Hố tập trung nước trạm nước gồm hai đường lị trở lên Dung tích hố tập trung nước tính lưu lượng bính thường cịn mỏ mà nước có tính axit lưu lượng nước 10giờ Trạm nước có hai đường ống, đường ống làm việc đường ống dự trữ; đường ống phải lựa chọn cho cho lượng nước bính thường ngày đêm qua ìt 20 Các đường ống dẫn hầm bơm cần lắp đặt để tổ hợp máy bơm làm việc với đường ống số đường ống - Cột nước cần thiết để bơm nước ống động tạo ra, giá trị cột nước xác định chiều cao bơm nước lên thông số đường ống mạng máy bơm Cột nước toàn phần bỏ qua khác áp suất khí là: H = Hthb+Hsc= Hh + Hd m Ưu 177 Trong đó: Hthb chiều cao cột nước thiết bị, m; Hsc cột nước để khắc phục sức cản nước chuyển động ống, m ; Hh chiều cao hút nước, m; Hd chiều cao đẩy nước, m; đẳng thức H sc l v2 T ,m d t 2g Trong đó: T hệ số tình đến sức cản ma sát với thành ống, l chiều dài tổng cộng đường ống, m; dt đường kính đường ống, m ; v tốc độ chuyển động nước ống m/s; g gia tốc trọng trường m/s2 Tốc độ chuyển động nước ống xác định theo công thức v 4Qb 3600d t ,m / s Năng suất yêu cầu tổ hợp máy bơm Qb để bơm lưu lượng nước bính thường tính theo cơng thức: Qb Q.24 ,m / h 20 - Q lưu lượng nước chảy trạm nước mỏ, m3/h; Tổng cơng suất điện tổ hợp máy bơm xác định theo công thức Qb H W= , KW 102. Trong đó: hiệu suất máy bơm 6.3.1.2 Thốt nước đào đường lị chuẩn bị a- Thốt nước đào đường lò Người ta thường dùng phương pháp thoát nước tự chảy, nước thu rãnh nước theo dọc đường lị có độ dốc độ dốc đường lò từ 5%o, Tùy theo độ ổn định đất đá hơng lị, thời gian tồn đường lị, vật liệu làm rãnh nước có loại rãnh nước sau: Rãnh không chống, rãnh bêtông cốt thép đổ chỗ đúc sẵn, rãnh gỗ; tiết diện ngang rãnh hình chữ nhật, hình thang Diện tích tiết diện ngang phụ thuộc vào lưu lượng nước chảy qua Trên rãnh nước thường có nắp vừa để ngăn khơng cho đất đá rơi vào đồng thời làm lối lại Từ 10 20m chỗ tiếp nối đặt giếng kiểm tra, nước có nhiều hạt rắn 75150m đào giếng lắng cặn sâu đáy rãnh nước từ 0,4 0,7m b- Thoát nước đào đường lò nghiêng hay thẳng đứng Khi đào đường lị nghiêng hay thẳng đứng cơng việc nước đặc trưng thay đổi giá trị lưu lượng dịng nước Khi tình đến đặc điểm cơng tác nước, suất thiết bị thoát nước lấy từ 1,5 2,0 lần giá trị lượng nước dịng chảy; để nước áp dụng sơ đồ sau: - Làm khơ trực tiếp gương lị cách dùng máy bơm nhẹ loại sách tay, bơm nước vào thùng chuyển đất đá; - Bơm trực tiếp nước giếng lên mặt đất cách dùng máy bơm 400m , lưu lượng nước 25m3/h , - Dùng bơm nước từ giếng vào thùng chứa đặt chiêù cao an tồn, sau dùng bơm khác bơm nước từ thùng lên mặt đất (sơ đồ hai bậc ) - Sơ đồ thoát nước nhiều bậc kết hợp sơ đồ bậc hai bậc với hầm bơm trung gian, sơ đồ áp dụng đào giếng có chiều sâu lớn./ 178 6.3.3 Các cơng trình thiết bị nƣớc mỏ 6.3.3.1 Các cơng trình nước Khi khai thác khống sản chứa ìt nước người ta dùng đường lị làm cơng trính tháo nước ngầm để làm khơ ruộng mỏ, đường lò người ta trang bị thiết bị nước thơng thường, rãnh thoát nước ngầm rãnh tháo nước, giếng tập trung nước, bơm hút nước, hệ thống thoát nước khu vực trung tâm a.Các lỗ khoan hạ mực nước ngầm (cơng trình lấy nước) Dùng để đưa nước khỏi tầng chứa nước máy bơm sâu Các lỗ khoan làm nước cho số tầng chứa nước Cấu tạo lỗ khoan đường kính phụ thuộc vao chiều sâu, số lượng tầng cần thoát nước, thành phần đất đá, lưu lượng kìch thước bơm theo thiết kế Thơng thường đường kính phần đầu lỗ khoan lấy 720 325 mm phần cuối từ 325 121 mm b.Các lỗ khoan thoát nước Dùng để tháo nước khỏi tầng chứa nước phía xuống tầng phìa nằm thấp trụ vỉa Cấu tạo lỗ khoan tương tự lỗ khoan hạ mực nước ngầm c Rãnh thoát nước ngầm Được xây dựng đường lò dùng để tiêu nước cho lò vỉa cơng tác, để nước theo đường lị d Các giếng nước (các giếng hạ mực nước) Được đào phía lị sâu từ 13 m nữa.Từ giếng người ta tiến hành bơm nước để giảm áp cho tầng chứa nước nằm đáy lò, nhờ thiết bị bơm nước có suất lớn lưu lượng nước chảy vào giếng 1015% Giếng nước dùng để tập trung nước đến từ đường lị theo ác rãnh nước Ngồi để hạ mực nước ngầm tháo khô ruộng mỏ người ta dùng lỗ khoan lọc, ống lọc suốt, ống lọc cắm 179 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Công Nghiệp “Quy phạm kỹ thuật khai thác hầm lò than diệp thạch-18-TCN-52006” Hà Nội năm 2006 [2] Bộ Công Thương “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an tồn khai thác than hầm lị, QCVN 01:2011/BCT, Hà nội, năm 2011 [3] Đặng Văn Cương, Giáo trình”Mở vỉa khai thác than hầm lị” Trường đại học Mỏ Địa chất, nhà xuất Giao thông vận tải- Hà Nội 1998 [4] Sổ tay tóm tắt cán kỹ thuật mỏ Người dịch Nguyễn Xuân Hùng , Thanh HiếuNhà xuất Khoa họcvà Kỹ thuật-Hà nội 1971(dịch theonguyeen tiếng Nga) [5] Trần Văn Huỳnh, Đặng Văn Cương; Giáo trình”cơng nghệ khai thác hầm lị”, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, năm 1993 [6]Trần Văn Huỳnh, Đỗ Mạnh Phong,Thái hồng Phương, Trần Văn Thanh, Giáo trình”mở vỉa khai thác khống sàng dạng vỉa”, Trường Đại học Mỏ-Địa chất,Hà nội năm 2002 [7]Vũ Đình tiến, Trần Văn Thanh; Giáo trình “cơng nghệ khai thác hầm lị” Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội năm 2005 [8] Vũ Đình Tiến ,”Cơ sở khai thác mỏ hầm lị”, Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà nội năm 2008 [9]Burtracov A.S “công nghệ khí hóa tự động hóa q trình khai thác than hầm lò(tiếng Nga), Nhiedra-Matxcova-1986 [10]Phạm Ngọc Huynh,Nguyễn Văn Vớ, Phạm Đức Thang, Giáo trình”Mở vỉa khai thác than hầm lị” Trường Đại học cơng nghiệp Quảng Ninh năm 2013 [11]Đỗ Mạnh Phong, Vũ Đình Tiến” Áp lực mỏ hầm lị”, Nhà xuất Giao thơng vận tải, hà nội năm 2008 [12]Vũ Mạnh Hùng,Tạ văn Kiên, Đặng Văn Hải, Giáo trình „Cơng nghệ khai thác than hầm lị” Trường Đại học cơng nghiệp Quảng Ninh năm 2014 [13] Nguyễn Thu Hường, Bài giảng” Địa chất mỏ” Trường Đại học công nghiệp Quảng Ninh năm 2012 [14]Đặng Văn Kiên, Bài giảng “Đào chống lò” Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Hà nội năm 2006 [15]Bộ môn khai thác hầm lị, Bài giảng”Thơng gió mỏ hầm lị” Trường Đại học công nghiệp Quảng Ninh năm 2010 [16 ]Bộ môn trắc địa, Bài giảng “Trắc địa mỏ” Trường Đại học công nghiệp Quảng Ninh năm 2010 [17]Trần Văn Thanh, Giáo trình” Cơng nghệ khí hóa khai thác than hầm lị”Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội năm 2000 [18] số tư liệu mạng Internet giai đoạn 2012-2018 180 MỤC LỤC Nội dung Trang Mở đầu Lịch sử khai thác than Việt Nam 2 Tính hính định hướng phát triển ngành than Việt Nam Chƣơng 1:KHÁI QUÁT VỀ ĐỊA CHẤT VÀ TRẮC ĐỊAMỎ 1.1 Khái quát địa chất mỏ 1.1.1 Trái đất 1.1.2 Hiện tượng kiến tạo 10 1.2 Khái quát trắc địa mỏ 16 1.2.1 Khái niệm phân loại 16 1.2.2 Các hệ tọa độ trắc địa 16 1.2.3 Bản đồ, bính đồ, mặt cắt địa chất 18 1.2.4 Tỷ lệ đồ 18 1.2.5 Các phương pháp biểu diễn đường địa hình 19 Chƣơng 2: ĐÀO CHỐNG LỊ 22 2.1 Chống giữ lò lò nghiêng 22 2.1.1 Vỏ chống đường lị 22 2.1.2 Xác định hình dạng, kìch thước tiết diện ngang đường lò 22 2.1.3 Chống lò gỗ 26 2.1.4 Chống lò kim loại 28 2.1.5 Vì chống bê tơng, bê tơng cốt thép 31 2.2 Đào lò vào đất đá rắn đồng 35 2.2.1 Khái niêm 35 2.2.2 Công tác khoan nổ mìn 35 2.3 Đào lị vào đất đá mềm đồng 43 2.3.1 Khái niệm 43 2.3.2 Xây dựng đoạn cửa lò 43 2.3.3 Các phương pháp đào lò 44 2.4 Đào lị vào đất đá khơng đồng 46 2.4.1 Khái niệm 46 2.4.2 Các phương pháp đào lò 46 181 Chƣơng MỞ VỈA VÀ CHUẨN BỊ RUỘNG MỎ 48 3.1 Mỏ ruộng mỏ 48 3.1.1 Quá trình thành tạo than 48 3.1.2 Khái niệm mỏ ruộng mỏ 51 3.2 Trữ lượng, công suất, tổ thất, tuổi mỏ 51 3.2.1 Trữ lượng mỏ 51 3.2.2 Công suất, tổn thất, tuổi mỏ 57 3.3 Các phương pháp chuẩn bị ruộng than 58 3.3.1 Khái niệm 58 3.3.2 Chia tầng 58 3.3.3 Chia khoảnh 59 3.4 Các cơng trình mỏ hầm lị 60 3.4.1 Khái niệm 60 3.4.2 Phân loại đường lị theo vị trí khơng gian 61 3.4.3 Phân loại đường lị theo nhiệm vụ 63 3.5 Hướng khấu tầng, dải khoảnh 63 3.5.1 Hướng khấu đuổi 63 3.5.2 Hướng khấu giật 64 3.5.3 Các thông số chuẩn bị ruộng than 65 3.6 Các phương pháp mở vỉa ruộng than 66 3.6.1 Khái niệm, yếu tố ảnh hưởng đến công tác mở vỉa 66 3.6.2 Các sơ đồ mở vỉa ruộng than giếng nghiêng 67 3.6.3 Các sơ đồ mở vỉa ruộng than giếng đứng 71 3.6.4 Xác định vị trí giếng 76 3.6.5 Các sơ đồ mở vỉa lò 79 3.6.6 Lựa chọn phương án mở vỉa hợp lý 83 Chƣơng HỆ THỐNG KHAI THÁC 86 4.1 Một số khái niệm 86 4.2 Phân loại hệ thống khai thác 87 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác khai thác 88 4.4 Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa mỏng, trung bình, dốc thoải dốc 90 nghiêng 182 4.4.1 Hệ thống khai thác liền gương tầng lò 90 4.4.2 Hệ thống khai thác liền gương tầng chia phân tầng 92 4.4.3 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng lò 93 4.4.4 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng chia phân tầng 95 4.5 Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa mỏng, trung bình, dốc đứng 98 4.5.1 Hệ thống khai thác liền gương lò chợ bậc chân khay 98 4.5.2 Hệ thống khai thác gương lò chợ xiên chéo 102 4.5.3 Các thơng số lị chợ dài 103 4.6 Hệ thống khai thác vỉa dày 105 4.6.1 Hệ thống khai thác vỉa dày chia lớp nghiêng phá hỏa đá vách 107 4.6.2 Hệ thống khai thác vỉa dày chia lớp 108 4.6.3 Hệ thống khai thác giàn chống cứng 110 Chƣơng QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TRONG LỊ CHỢ 114 5.1 Áp lực mỏ lò chợ 114 5.1.1 Khái niệm, yếu tố ảnh hưởng 114 5.1.2 Các phương pháp nghiên cứu áp lực mỏ lò chợ 514 5.1.3 Giả thuyết áp lực vòm cân giáo sư Protodiaconop 115 5.1.4 Giả thuyết áp lực dầm công sơn 117 5.1.5 Giả thuyết áp lực lăng trụ trượt 120 5.2 Chống giữ lò chợ 121 5.2.1.Khái niệm, u cầu, phân loại chống lị chợ 121 5.2.2 Chống giữ lị chợ chống đơn 122 5.2.3 Chống giữ lị chợ chống khì hóa 129 5.3 Điều khiển đá vách lị chợ 135 5.3.1 Khái niệm, phân loại đá vách 135 5.3.2 Điều khiển đá vách phương pháp phá hỏa toàn phần 138 5.3.3 Điều khiển đấ vách phương pháp chèn lò 143 5.3.4 Các phương pháp điều khiển đá vách khác 145 5.4 Các quy trình cơng nghệ lị chợ 148 5.4.1 Quy trình cơng nghệ khấu than thủ cơng kết hợp khoan nổ mìn 148 5.4.2 Quy trình cơng nghệ giới hóa khấu than đồng 153 5.4.3 Quy trình cơng nghệ khấu than lị chợ máy bào than 158 183 5.4.4 Quy trình cơng nghệ khấu than lò chợ cưa than 163 5.4.5 Quy trình cơng nghệ khấu than lị chợ sức nước 164 5.4.6 Quy trình cơng nghệ khấu than lị chợ khí than hóa 165 Chƣơng THƠNG GIĨ VÀ THỐT NƢỚC MỎ HẦM LỊ 170 6.1 Khơng khí mỏ 170 6.1.1 Đặc điểm khơng khí mỏ, thành phần khơng khí mỏ 170 6.1.2 Các chất khì độc, khí có hại mỏ hầm lị 171 6.1.3 Vai trị nhiệm vụ cơng tác thơng gió mỏ 173 6.2 cơng tác thơng gió mỏ hầm lị 173 6.2.1 Thơng gió cho tồn mỏ 173 6.2.2 Thơng gió cục 176 6.3 Cơng tác nước mỏ hầm lị 176 6.3.1 Đại cương cơng tác nước mỏ hầm lị 176 6.3.2 Các phương pháp nước mỏ hầm lị 176 6.3.3 Các cơng trình thiết bị nước mỏ hầm lị 178 Tài liệu tham khảo 179 184 ... khai thác 2t B 2v 3't 3'v 5t B-B B 5v 6 0- 80 m 3- th¸ng Hình 4. 12 Hệ thống khai thác vỉa dầy chia lớp nghiêng phá hỏa đá vách 1-Lò dọc vỉa vận tải phía trụ; 2- lị dọc vỉa thơng gió phía trụ ; 2- ... thống khai thác cột dài theo độ dốc dùng giàn chống cứng 1-Dọc vỉa thơng gió; 2- dọc vỉa vận tải;3-lị hào;4,5 lị thượng;6-họngsáo mở rộng; 7- lò khai thác dàn; 8- lò nối; 9- trụ bảo vệ; 1 0- thượng... lượng nước ngầm mỏ lớn 4.3 .2 Nhóm yếu tố kỹ thuật kinh tế 90 4.3 .2. 1 Yếu tố kỹ thuật Bao gồm thông số mở vỉa, phương pháp chuẩn bị (phân chia) ruộng mỏ, trang thiết bị kỹ thuật, trình độ tổ chức