Nghiên cứu, đề xuất áp dụng giải pháp khoan ép nước tăng độ liên kết của than có tính mềm yếu, bở rời tại các vỉa than mỏ than khe chàm iii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN HUY NAM NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG GIẢI PHÁP KHOAN ÉP NƢỚC TĂNG ĐỘ LIÊN KẾT CỦA THAN CĨ TÍNH MỀM YẾU, BỞ RỜI TẠI CÁC VỈA THAN MỎ THAN KHE CHÀM III : Khai thác mỏ Ngành Mã số : 8520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐỖ ANH SƠN HÀ NỘI- 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Hà Nội, ngày tháng năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Huy Nam ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I MỤC LỤC II DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN KINH NGHIỆM ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP TĂNG ĐỘ LIÊN KẾT TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KHÔNG ỔN ĐỊNH THAN VÀ ĐẤT ĐÁ MỀM YẾU BỞ RỜI TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƢỚC .4 1.1 Tổng quan kinh nghiệm áp dụng giải pháp tăng độ liên kết điều kiện địa chất không ổn định, than đất đá mềm yếu bở rời giới 1.1.1 Phương pháp xi măng hóa 1.1.2 Phương pháp sét hóa 1.1.3 Phương pháp bitum hóa 1.1.4 Phương pháp đóng băng đất đá 1.1.5 Phương pháp hóa học 11 1.1.6 Phương pháp bơm ép nước 15 1.2 Tổng quan kinh nghiệm áp dụng giải pháp tăng độ liên kết điều kiện địa chất không ổn định, than đất đá mềm yếu bở rời Việt Nam 17 1.2.1 Phương pháp xi măng hóa 17 1.2.2 Phương pháp hóa chất 20 1.3 Nhận xét 23 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨC KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BƠM ÉP NƢỚC CHO ĐIỀU KIỆN VỈA 14.5 MỎ THAN KHE CHÀM III 25 2.1 Đặc điểm tính chất than mỏ Khe Chàm III 25 2.1.1 Đặc điểm thạch học than 25 2.1.2 Các tính chất than 25 iii 2.2 Thí nghiệm xác định số tính chất lý than vỉa 14-5 mỏ than Khe Chàm III để phục vụ công tác bơm ép nước 27 2.2.1 Lựa chọn vị trí lấy mẫu than 28 2.2.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định tính chất lý than vỉa 14-5 29 2.3 Phân tích ảnh hưởng số yếu tố tới độ bền khối than 46 2.3.1 Ảnh hưởng độ ẩm than tới lực dính kết 46 2.3.2 Ảnh hưởng thời gian đến lực dính kết khối than 48 2.3.3 Ảnh hưởng độ ẩm tới góc nội ma sát 48 2.3.4 Ảnh hưởng thời gian đến góc nội ma sát khối than 49 2.4 Hiện tượng lở gương khai thác, đào lò vỉa than mềm yếu, bở rời 49 2.4.1 Sự hình thành phân bố khu vực biến dạng khối than trước gương lò chợ 49 2.4.2 Các hình thức lở gương than 51 2.5 Cơ sở khoa học việc bơm ép nước phòng ngừa lở gương than 53 2.6 Áp dụng công nghệ bơm ép nước cho điều kiện vỉa 14.5 mỏ Khe Chàm III 56 2.7 Nhận xét 56 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ GIẢI PHÁP BƠM ÉP NƢỚC TĂNG ĐỘ LIÊN KẾT CỦA THAN TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA 14.5 MỎ THAN KHE CHÀM III VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP .57 3.1 Lựa chọn giải pháp bơm ép nước 57 3.1.1 Giải pháp bơm ép nước lỗ khoan ngắn 57 3.1.2 Giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình 58 3.1.3 Bơm ép nước lỗ khoan dài 59 3.2 Thiết kế giải pháp bơm ép nước 62 3.2.1 Lựa chọn khu vực thiết kế 62 3.2.2 Tính tốn xây dựng hộ chiếu bơm ép nước lỗ khoan trung bình lị chợ 14-5-1D 63 3.2.3 Tính tốn xây dựng hộ chiếu bơm ép nước lỗ khoan dài lò chợ 145-1D 67 3.2.4 Lựa chọn thiết bị khoan bơm ép nước 71 iv 3.2.5 Tính tốn tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ áp dụng giải pháp bơm ép nước 78 3.2.6 Xây dựng quy trình khoan bơm ép nước 78 3.2.7 Một số biện pháp kỹ thuật an toàn trình khoan bơm ép nước 84 3.3 Đánh giá kết áp dụng giải pháp bơm ép nước tăng độ liên kết than 88 3.3.1 Hiện trạng lò chợ trước thực công tác bơm ép nước 88 3.3.2 Đánh giá kết áp dụng giải pháp bơm ép nước tăng độ liên kết than91 3.3.3 Đánh giá kết áp dụng giải pháp bơm ép nước 96 3.4 Nhận xét 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 v CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Số Ký hiệu TT (Chữ viết tắt) KHCN TKV DAĐT Dự án đầu tư KT-KT Kinh tế - kỹ thuật XDCB Xây dựng TKKT-TDT QĐ HĐTLQG HTKT 10 TLĐ Thủy lực đơn 11 XDY Giá thủy lực di động loại XDY 12 TLDĐ Thủy lực di động 13 CGH Cơ giới hóa 14 TDTM Thăm dị tỷ mỷ 15 ĐCTV Địa chất thủy văn 16 ĐCCT Địa chất cơng trình 17 TCBV Tính chất bền vững 18 TCSĐ Tính chất sập đổ Ý nghĩa (chữ viết đầy đủ) Khoa học cơng nghệ Tập đồn Cơng nghiệp than - Khống sản Việt Nam Thiết kế kỹ thuật - Tổng dự toán Quyết đinh Hội đồng trữ lượng Quốc gia Hệ thống khai thác vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 - Các vị trí lấy mẫu than lị chợ 14-5-1D vỉa 14-5 29 Bảng 2.2 - Kết xác định độ ẩm tự nhiên mẫu than vỉa 14-5 38 Bảng 2.3 - Kết xác định khối lượng thể tích mẫu than vỉa 14-5 38 Bảng 2.4 - Kết xác định khối lượng riêng mẫu than vỉa 14-5 39 Bảng 2.5 - Kết tính tốn độ rỗng mẫu than vỉa 14-5 40 Bảng 2.6 - Kết thí nghiệm xác định hệ số thấm mẫu than vỉa 14-5 40 Bảng 2.7 - Kết thí nghiệm kháng cắt mẫu than với độ ẩm khác 42 Bảng 2.8 - Kết thí nghiệm kháng cắt mẫu than với thời gian khác 45 Bảng 3.1 - Điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ khu vực thiết kế 62 Bảng 3.2 - Đặc tính kỹ thuật máy khoan ZQST-35/2.0 72 Bảng 3.3 - Đặc tính kỹ thuật số máy khoan lỗ khoan dài 72 Bảng 3.4 - Đặc tính kỹ thuật máy bơm BRW200/31,5 74 Bảng 3.5 - Đặc tính kỹ thuật nút lỗ khoan FKSY-2.0 75 Bảng 3.6 - Tổng hợp thiết bị vật tư cho công tác bơm ép nước 76 lỗ khoan trung bình 76 Bảng 3.7 – Tổng hợp thiết bị vật tư phục vụ 01 đợt khoan bơm ép nước lỗ khoan dài 77 Bảng 3.8 - Bảng tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 14-5-1D áp dụng giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình 78 Bảng 3.9 - Tổng hợp mức độ lở gương trước bơm ép nước lò chợ 14-51D 89 Bảng 3.10 – Tổng hợp số tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 14-5-1D trước áp dụng giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình 90 Bảng 3.11 - Tổng hợp kết khoan bơm ép nước lỗ khoan trung bình vii 94 Bảng 3.12 - Tổng hợp kết khoan bơm ép nước lỗ khoan dài 94 Bảng 3.13 - Tổng hợp mức độ lở gương sau bơm ép nước 95 Bảng 3.14 - Tổng hợp số tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 14-5-1D sau áp dụng giải pháp bơm ép nước 95 Bảng 3.15 - So sánh mức độ lở gương trước sau bơm ép nước lò chợ 14-5-1D 97 Bảng 3.16 - Giá thành khai thác phân xưởng trước áp dụng giải pháp bơm ép nước lò chợ 14-5-1D 99 Bảng 3.17 - Giá thành khai thác phân xưởng sau áp dụng giải pháp bơm ép nước lò chợ 14-5-1D 100 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 - Phương pháp bơm ép vữa xi măng gia cường đất đá q trình đào lị bằng, lò nghiêng Hình 1.2 - Dây chuyền cơng nghệ bơm ép vữa xi măng gia cường trình đào lị lị nghiêng Hình 1.3 - Sơ đồ khoan bơm ép sét - xi măng sân giếng mức -960, mỏ Nagolchanskaya, Liên Xô (cũ) Hình 1.4 - Kết cấu lỗ khoan sử dụng phương pháp sét hóa Hình 1.5 - Phương pháp gia cố đất đá Bitum Hình 1.6 - Sơ đồ nguyên lý phương pháp đóng băng đất đá Hình 1.7 - Sơ đồ gia cường đất đá hóa chất 12 Hình 1.8 - Các linh phụ kiện cơng tác bơm ép hóa chất 13 Hình 1.9 - Gia cường gương lị chợ q trình khai thác 14 Hình 1.10 - Gia cường phạm vi ngã ba lò chợ với lò dọc vỉa 14 Hình 1.11 - Sơ đồ bố trí lỗ khoan bơm ép nước lị chợ 15 Hình 1.12 – Gương đào lị trước sau bơm ép nước mỏ Oa Bắc 16 Hình 1.13 - Phương pháp gia cố đất đá xi măng đào lò qua phay FA Công ty than Mạo Khê 18 Hình 1.14 - Phương pháp gia cố đất đá xi măng đào lò qua phay lò xuyên vỉa +131 khu Đông Vàng Danh, Công ty than Đồng Vông 19 Hình 1.15 - Hộ chiếu khoan lỗ khoan phục vụ bơm hóa chất 21 Hình 1.16 - Kết sau thực bơm hóa chất vị trí thi cơng 22 Hình 2.1 - Các mẫu than lấy từ khu vực lò chợ 14-5-1D vỉa 14-5 29 Hình 2.2 - Một số thiết bị thí nghiệm độ ẩm tự nhiên than 30 Hình 2.3 - Mẫu than thí nghiệm xác định khối lượng thể tích 31 Hình 2.4 - Mẫu than thí nghiệm xác định khối lượng riêng 32 Hình 2.5 - Dụng cụ đo hệ số thẩm thấu than 34 ix Hình 2.6 - Đồ thị mối quan hệ sức chống cắt áp lực pháp tuyến 36 Hình 2.7 - Máy thí nghiệm kháng cắt BU-23 36 Hình 2.8 - Các mẫu than với miền độ ẩm khác trước thí nghiệm 37 Hình 2.9 - Hệ số thấm mẫu than vỉa 14-5 vị trí khác 41 Hình 2.10 - Trạng thái số mẫu than sau đạt giới hạn kháng cắt 42 Hình 2.11 - Đồ thị mối quan hệ sức kháng cắt ứng suất pháp tuyến 44 Hình 2.12 - Đồ thị mối quan hệ sức kháng cắt ứng suất pháp tuyến 46 Hình 2.13 - Biểu đồ mối quan hệ độ ẩm thực tế lực dính kết 47 Hình 2.14 - Mối quan hệ lực dính kết thời gian 48 Hình 2.15 - Đồ thị mối quan hệ góc nội ma sát độ ẩm thực tế 48 Hình 2.16 - Mối quan hệ lực ma sát thời gian 49 Hình 2.17 - Các khu vực biến dạng khối than phía trước gương lị chợ 50 Hình 2.18 - Các hình thức lở gương than 51 Hình 2.19 -Mơ hình phân tích phá vỡ dạng cắt gương lị chợ 52 Hình 2.20 - Khả chịu tải vật chất dạng pha 54 Hình 2.21 - Phân bố áp lực tựa trước gương trước sau bơm ép nước 56 Hình 3.1 - Bơm ép nước lỗ khoan ngắn lỗ khoan trung bình 58 Hình 3.2 - Bơm ép nước lỗ khoan dài 59 Hình 3.3 - Bơm ép nước lỗ khoan dài rẻ quạt hỗn hợp 60 Hình 3.4 - Sơ đồ đường lò chuẩn bị lò chợ 14-5-1D 63 Hình 3.5- Sơ đồ nguyên lý giải pháp bơm ép nước 63 Hình 3.6- Hộ chiếu khoan bơm ép nước lỗ khoan trung bình 67 Hình 3.7 - Hộ chiếu khoan bơm ép nước lỗ khoan dài 71 Hình 3.8 - Máy khoan WDP-1C 73 Hình 3.9 - Nút lỗ khoan FKSY-2.0 74 Hình 3.10 - Ống chống nút bịt lỗ khoan 76 Hình 3.11 - Một số hình ảnh trình bơm ép nước vào vỉa than 93 91 *Nhận xét: Từ trạng cho thấy trước áp dụng giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình lị chợ 14-5-1D, điều kiện địa chất vỉa có nhiều thay đổi, than mềm yếu bở rời công tác khai thác lị chợ gặp nhiều khó khăn, cố lở gương tụt diễn thường xuyên làm ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng khai thác suất lao động Tại khu vực lò chợ 14-55, than thuộc loại mềm yếu bở rời gây khó khăn cho cơng tác khấu gương lị chợ, sản lượng than khai thác từ lò chợ thấp 3.3.2 Đánh giá kết áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc tăng độ liên kết than Q trình triển khai Cơng tác triển khai áp dụng giải pháp bơm ép nước tăng độ liên kết than lỗ khoan trung bình lị chợ 14-5-1D lỗ khoan dài lò chợ 14-5-5 vỉa 14-5 mỏ than Khe Chàm III thể qua công việc sau: - Chuẩn bị, tập kết vật tư thiết bị phục vụ công tác khoan bơm ép nước - Đào tạo, hướng dẫn lý thuyết công nghệ hướng dẫn áp dụng giải pháp thực tế trường - Theo dõi, tổng hợp kết triển khai áp dụng thực tế sản xuất Tổng hợp kết triển khai áp dụng giải pháp bơm ép nước a Công tác khoan Công tác khoan lỗ khoan bơm ép nước lò chợ 14-5-1D thực máy khoan khí nén cầm tay loại ZQS35/2.0 Trung Quốc, choòng khoan loại xoắn ruột gà có chiều dài m, mũi khoan có đường kính 42, khả khoan sâu tối đa máy khoan 10 m Lị chợ có chiều dài trung bình khoảng 105 m Trong đợt bơm ép nước gương lò chợ tiến hành khoan từ 16  22 lỗ, chiều dài lỗ khoan từ 4,0 ÷ 6,0 m, khoảng cách lỗ khoan 4,0 m, tổng số mét khoan đợt khoan từ 68 ÷ 118 92 m Trong tháng tùy thuộc vào mức độ lở gương tốc độ tiến gương lò chợ tiến hành khoan bơm ép nước gương lò chợ từ ÷ lần Tại lị chợ giới hóa khai thác 14-5-5 sử dụng máy khoan ZDY1200S để khoan lỗ khoan dài phục vụ công tác bơm ép nước Đây loại máy khoan thiết kế để sử dụng cơng tác khoan thăm dị, khoan tháo khí, tháo nước vỉa than, v.v Máy có khả khoan sâu tối đa 200 m Công ty sử dụng để khoan lỗ khoan tháo nước, thăm dò mỏ Khe Chàm I thời gian trước Do công tác chuẩn bị lị chợ giai đoạn đầu có thay đổi so với thiết kế (chiều dài lò chợ 115,5 m), mặt khác cố lở gương chủ yếu xảy nửa chiều dài lị chợ phía nên Công ty thay đổi hộ chiếu khoan cho phù hợp Thực tế lỗ khoan dài bố trí lị dọc vỉa thơng gió khoan xuống theo hướng dốc Để đảm bảo mức độ làm ẩm đồng đều, bố trí khoan thêm lỗ khoan trung bình nằm phạm vi 02 lỗ khoan dài Thống kê đến cho thấy khu vực lò chợ tiến hành 03 đợt bơm ép, đợt khoan 01 lỗ khoan dài với chiều dài lỗ khoan từ 87,0 ÷ 93,0 m, khoảng cách lỗ khoan dài 20 m 03 lỗ khoan trung bình với chiều dài lỗ khoan từ 4,0 ÷ 6,0 m b Công tác bơm ép nước Đối với giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình, sau kết thúc công tác khoan tiến hành đưa nút lỗ khoan vào lỗ khoan đấu nối với đường ống cấp nước từ máy bơm Mỗi lỗ khoan sử dụng nút có ống cao su tự trương nở Trung Quốc chế tạo để ngăn nước rị rỉ ngồi gương q trình bơm ép Trong thời gian đầu áp dụng, công tác bơm ép nước sử dụng thiết bị bơm ép trạm bơm dung dịch nhũ hóa hệ thống đường ống để vận hành hệ thống giá xích lị chợ Khi bơm ép thay dung dịch nhũ hóa nước đặt áp suất trạm bơm từ 2,5 ÷ 3,5 MPa Thời gian sau, chuyển sang dùng nguồn nước lấy từ đường ống nước cứu hỏa có áp suất khoảng 2,0 MPa để tiến hành bơm ép nước Trong đợt bơm ép nước 93 gương lò chợ, thường chia thành nhiều đoạn, đoạn bơm ép đồng thời từ ÷ 10 lỗ Lượng nước tiêu hao cho đợt bơm ép gương lò chợ khoảng 110 ÷ 175 m3, tương đương với lượng nước bơm ép cho lỗ khoan trung bình từ 7,0 ÷ 9,0 m3 Đối với giải pháp bơm ép lỗ khoan dài, sau khoan xong lỗ khoan, tiến hành đặt ống chống nhựa 50 vào lỗ khoan khoảng 2/3 chiều dài phía đáy lỗ khoan chống ống đục lỗ, 1/3 chiều dài lại phía miệng lỗ khoan chống ống khơng đục lỗ kết hợp với quấn hóa chất có tính trương nở xung quanh thành ống (đoạn ống chống có tác dụng nút bịt lỗ khoan) Khi bơm ép dùng ống cao áp kết nối ống chống lỗ khoan ống cấp nước từ máy bơm, có lắp đặt đồng hồ lưu lượng, áp suất van ngắt Khi bơm ép nước lỗ khoan dài đặt áp suất trạm bơm từ 8,0 ÷ 10,0 MPa Lượng nước bơm cho lỗ khoan khoảng 306 ÷ 354 m3 Một số hình ảnh trình triển khai áp dụng giải pháp bơm ép nước xem hình 3.11 Khoan lỗ khoan dài Đóng ống chống lỗ khoan dài Bơm ép lỗ khoan dài Bơm ép nước lỗ khoan trung bình Hình 3.11 - Một số hình ảnh trình bơm ép nƣớc vào vỉa than 94 Để có sở đánh giá kết áp dụng giải pháp bơm ép nước tăng độ liên kết than vỉa 14-5 mỏ than Khe Chàm III luận văn tiến hành tổng hợp kết khoan bơm ép nước; mức độ lở gương tụt xảy lị chợ thời gian trước sau bơm ép nước số tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ Kết tổng hợp thể bảng từ 3.11 ÷ 3.14 Bảng 3.11 - Tổng hợp kết khoan bơm ép nƣớc lỗ khoan trung bình TT Số lỗ Chiều dài Tổng số Tổng lƣợng khoan lỗ khoan mét khoan nƣớc tiêu (lỗ) (m) (m) thụ (m3) 21 4,0 ÷ 6,0 103 175 19 4,0 ÷ 6,0 95 163 198 338 Thời Đợt khoan gian (đợt) Tháng 10/2016 21 4,0 ÷ 6,0 112 148 Tháng 22 4,0 ÷ 6,0 118 167 11/2016 20 4,0 ÷ 6,0 106 164 336 479 Tháng 12/2016 Tháng 21 4,0 ÷ 6,0 112 156 17 4,0 ÷ 6,0 84 134 196 290 68 110 68 110 798 1217 16 4,0 ÷ 6,0 1/2017 Tổng 157 Bảng 3.12 - Tổng hợp kết khoan bơm ép nƣớc lỗ khoan dài TT Thời gian Chiều dài Tổng lƣợng lỗ khoan nƣớc tiêu thụ (m) (m3) Dài Dài Dài Đợt Số lỗ kho- khoan an (lỗ) (đợt) Tháng 8/2016 01 90 354 Tháng 9/2016 01 87 306 Tháng 10/2016 01 93 327 95 Bảng 3.13 - Tổng hợp mức độ lở gƣơng sau bơm ép nƣớc Thời gian TT theo dõi Tháng 8/2016 Tháng 8/2016 Tháng 9/2016 Tháng 9/2016 Tháng 10/2016 Tháng 10/2016 Phạm vi lở gƣơng Chiều sâu Thời gian xử lý lở gƣơng Vị trí 1: giá 07 ÷ giá 12 0,5 ÷ 0,6 m Sau 05 ca hồn thành Vị trí 2: giá 45 ÷ giá 48 0,4 ÷ 0,6 m chu kỳ khai thác Vị trí 3: giá 61 ÷ giá 64 0,5 ÷ 0,7 m với tiến độ 0,8 m Vị trí 1: giá 08 ÷ giá 11 0,6 ÷ 0,9 m Sau 06 ca hồn thành Vị trí 2: giá 50 ÷ giá 56 0,4 ÷ 0,5 m chu kỳ khai thác Vị trí 3: giá 72 ÷ giá 79 0,5 ÷ 0,6 m với tiến độ 0,8 m Vị trí 1: giá 22 ÷ giá 30 0,5 ÷ 0,7 m Sau 05 ca hồn thành Vị trí 2: giá 65 ÷ giá 70 0,5 ÷ 0,6 m Vị trí 1: giá 57 ÷ giá 62 0,4 ÷ 0,5 m Vị trí 2: giá 68 ÷ giá 72 0,5 ÷ 0,6 m Vị trí 1: giá 22 ÷ giá 37 0,7 ÷ 0,8 m Vị trí 2: giá 61 ÷ giá 72 0,6 ÷ 0,7 m Vị trí 1: giá 17 ÷ giá 25 0,5 ÷ 0,8 m Sau 05 ca hồn thành Vị trí 2: giá 35 ÷ giá 50 0,5 ÷ 0,6 m chu kỳ khai thác Vị trí 3: giá 61 ÷ giá 72 0,6 ÷ 0,8 m với tiến độ 0,8 m chu kỳ khai thác với tiến độ 0,8 m Sau 05 ca hoàn thành chu kỳ khai thác với tiến độ 0,8 m Sau 04 ca hoàn thành chu kỳ khai thác với tiến độ 0,8 m Bảng 3.14 - Tổng hợp số tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 14-5-1D sau áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc TT Tên tiêu Sản lượng than khai thác tháng Năng suất lao động Tốc độ tiến gương lò chợ tháng Đơn vị T T/công m Số lƣợng (NN ÷ LN)/TB 8.462 ÷ 12.908 10.112 3,2 ÷ 5,0 3,9 8,0 ÷ 11,2 10,4 96 Tên tiêu TT Số ca hoàn thành chu kỳ khai thác 0,8 m (tính khai thác bơm ép nước) Đơn vị Chi phí thuốc nổ cho 1000T than khai thác Kg Chi phí kíp nổ cho 1000T than khai thác Cái Chi phí gỗ cho 1000T than khai thác m3 Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000T than khai thác Chi phí nước cho 1000T than khai thác (NN ÷ LN)/TB 5÷8 ca Số lƣợng Kg m3 108,2 ÷ 112,6 110 358 ÷ 395 373 3,5 ÷ 6,8 5,2 100,2÷ 120,6 112 32 ÷ 55 38 3.3.3 Đánh giá kết áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc Đánh giá công tác khoan bơm ép nước Đối với công tác khoan lỗ khoan trung bình, thơng số chiều sâu, đường kính, góc khoan, v.v thực nghiêm túc theo hộ chiếu Mặt khác, máy khoan ZQS-3.5/2.0 để lỗ khoan trung bình thiết bị sẵn có Công ty công nhân vận hành thành thạo nên công tác khoan không gặp vướng mắc khó khăn lớn Tuy nhiên đợt bơm ép đầu tiên, than vỉa mềm yếu bở rời gặp cố sập thành lỗ khoan dẫn tới phải khoan lỗ khoan khác Thống kê cho thấy tỷ lệ lỗ khoan bị sập thành không lớn (mỗi đợt khoảng ÷ lỗ) nên mức độ ảnh hưởng khơng lớn đến tồn q trình bơm ép nước Đối với lỗ khoan dài trình thực cho thấy chiều sâu lỗ khoan lớn không gặp cố công tác khoan Các lỗ khoan sau khoan xong đóng ống chống để tiến hành bơm ép Trong cơng tác bơm ép nước, chủ yếu sử dụng thiết bị bơm ép 97 có mỏ, thực tế cho thấy cơng đoạn q trình bơm ép nước tương đối đơn giản trừ cơng tác đóng ống chống bơm ép nước lỗ khoan dài Để giảm bớt thời gian cho công tác bơm ép Công ty Đánh giá hiệu bơm ép nước với việc phòng chống lở gương Từ kết thống kê cho thấy trước áp dụng giải pháp bơm ép nước lò chợ 14-5-1D cố lở gương, tụt diễn tương đối thường xuyên Than trượt lở chủ yếu xảy phần nửa gương lị chợ, có vị trí lan đến đến chân gương khấu phạm vi lở gương chiếm khoảng 40 ÷ 60% chiều dài gương lò chợ, chiều sâu lở gương thường từ 1,0 ÷ 1,5 m, chiều cao tụt từ 0,5  0,8 m Thời gian để xử lý cố lở gương thường kéo dài nên sau ÷ 12 ca hoàn thành chu kỳ khai thác với tiến độ 0,8 m Sau áp dụng giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình để tăng độ liên kết than, tình trạng lở gương khu vực lò chợ giảm Từ thống kê bảng 3.15 cho thấy phạm vi lở gương chiều sâu lở gương sau bơm ép giảm so với trước bơm ép Như giải pháp bơm ép nước mang lại hiệu việc tăng độ liên kết than nên mức độ lở gương giảm Kết so sánh mức độ lở gương trước sau bơm ép nước lò chợ 14-5-1D xem bảng 3.15 Bảng 3.15 - So sánh mức độ lở gƣơng trƣớc sau bơm ép nƣớc lò chợ 14-5-1D TT Nội dung Phạm vi lở gương Trƣớc bơm ép nƣớc Chiếm khoảng 40 ÷ 60% Chỉ khoảng 10 ÷ 15% chiều dài gương lò chợ chiều dài gương lò chợ Thường từ 1,0 ÷ 1,5 m Chiều sâu lở gương chí có chỗ lên tới 2,0 ÷ 2,5 m Mức độ ảnh hưởng đến thời gian khai thác thường kỳ Sau bơm ép nƣớc Ảnh hưởng tới 50% thời gian sản xuất ca Giảm xuống khoảng 0,5 ÷ 0,8 m Ảnh hưởng khoảng 10 ÷ 15% thời gian sản xuất ca 98 Đánh giá so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ trước sau bơm ép nước vào vỉa than Trước áp dụng giải pháp bơm ép nước, lị chợ 14-5-1D khấu chống vùng có điều kiện địa chất khơng ổn định, phía gương lị chợ xuất phay phá, than mềm yếu bở rời, nên thường xuyên xảy lở gương tụt với phạm vi rộng chiều sâu lớn Để xử lý tượng lở gương trình khai thác, phân xưởng phải phải khấu tiến trước cột thuỷ lực đơn với xà gỗ sau tiến hành di chuyển giá xích vào vị trí khấu tiến trước, vị trí tụt phải xếp gỗ kích nóc, việc xử lý lở gương tụt làm chậm tốc độ tiến gương lò chợ Kết thống kê bảng 3.9 bảng 3.10 cho thấy cho thấy sau ÷ 12 ca tương đương ÷ ngày lị chợ hồn thành chu kỳ khai thác với tiến độ 0,8 m, tốc độ tiến gương lị chợ đạt khoảng 6,4 ÷ 8,0 m/tháng sản lượng khai thác đạt 8.117 ÷ 9.276 T/tháng, suất lao động đạt 2,8 ÷ 3,3 T/cơng Sau bơm ép nước lỗ khoan trung bình, tiêu cải thiện Theo kết thống kê bảng 3.13 3.14 cho thấy sau 1,5 ÷ 2,5 ngày hồn thành chu kỳ khai thác với tiến độ 0,8 m, tốc độ tiến gương lị chợ tăng lên 8,0 ÷ 11,2 m/tháng sản lượng khai thác tăng đạt từ 8.462 ÷ 12.908 T/tháng suất lao động đạt 3,2 ÷ 5,0 T/cơng Kết cho thấy sau bơm ép nước gương than ổn định hơn, phạm vi lở gương tụt giảm, tốc độ tiến gương đẩy nhanh, hệ số hoàn thành chu kỳ cao nên sản lượng khai thác suất lao động cải thiện so với trước bơm ép nước Tính tốn so sánh giá thành phân xưởng Để khẳng định hiệu giải pháp bơm ép nước, phần báo cáo tiến hành phân tích, tính tốn giá thành phân xưởng giai đoạn trước sau áp dụng giải pháp bơm ép nước Giá thành phân xưởng lị chợ 14-5-1D tính toán dựa tiêu đạt thời gian 99 trước sau bơm ép nước cụ thể sau: - Mức tiêu hao vật tư thực tế bao gồm: chi phí gỗ; chi phí thuốc kíp; chi phí lưới thép; điện năng, v.v Định mức tiêu hao thực tế chủng loại vật tư chủ yếu xây dựng sở tổng số chi phí vật tư sản lượng thực trình theo dõi - Năng suất lao động: Năng suất lao động trực tiếp bình qn tính tốn sở tổng sản lượng thực tổng số lao động trực tiếp tham gia sản suất - Các loại bảo hiểm: Được tính theo quy định hành nhà nước theo tỉ lệ phần trăm quỹ tiền lương thu nhập - Khấu hao TSCĐ: khấu hao TSCĐ theo Thông tư số 203/2009/TTBTC ngày 20/10/2009 - Chi phí khác tính theo thống kê chi phí thực tế Kết tính tốn giá thành phân xưởng thể bảng 3.16 3.17 Bảng 3.16 - Giá thành khai thác phân xƣởng trƣớc áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc lị chợ 14-5-1D TT Các yếu tố chi phí Đơn Đơn giá Định Thành tiền vị (đồng) mức/1000T (đồng/tấn) Tổng số 468.548 I Vật liệu Thuốc nổ kg 44.600 98,00 4.371 Kíp điện 11.540 360,00 4.154 Dây nổ m 850 1.779,00 1.512 Gỗ lò m3 910.000 9,00 8.190 Mũi khoan than 127.000 6,00 762 Choòng khoan than 350.000 5,00 1.750 Cầu máng cào 2.300.000 2,00 4.600 58.673 100 TT Các yếu tố chi phí Đơn Đơn giá Định Thành tiền vị (đồng) mức/1000T (đồng/tấn) Xích máng cào m 425.000 8,00 3.400 Đèn ắc quy lò 1.450.000 2,00 2.900 10 Chi phí dầu nhũ hóa lít 49.167 132,00 6.490 12 Lưới thép m3 25.000 454,00 11.350 13 Chi phí sửa chữa 1.771.292 1.150,00 1.540 14 Vật tư khác II Động lực Kwh 1.521 8.000 12.168 III Tiền lƣơng công 832.000 312,50 260.000 IV Các loại bảo hiểm đ 199.680 312,50 62.400 V Khấu hao đ 29.521.537 1.150 25.671 VII % 7.653 Chi phí khác Chi phí ăn định lượng Chi phí khác 49.636 65.000,00 312,50 20.313 29.324 Bảng 3.17 - Giá thành khai thác phân xƣởng sau áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc lò chợ 14-5-1D TT Các yếu tố chi phí Đơn Đơn giá Định Thành tiền vị (đồng) mức/1000T (đồng/tấn) Tổng số 395.632 I Vật liệu Thuốc nổ kg 44.600 110,00 4.906 Kíp điện 11.540 373,00 4.304 Dây nổ m 850 1.779,00 1.512 Gỗ lò m3 910.000 5,20 4.732 Mũi khoan than 127.000 6,00 762 Choòng khoan than 350.000 5,00 1.750 Cầu máng cào 2.300.000 2,00 4.600 Xích máng cào m 425.000 8,00 3.400 41.388 101 TT Các yếu tố chi phí Đơn Đơn giá Định Thành tiền vị (đồng) mức/1000T (đồng/tấn) Đèn ắc quy lị 1.450.000 2,00 2.900 10 Chi phí dầu nhũ hóa lít 49.167 112,00 5.507 12 Nước m3 2.000 38,00 76 13 Chi phí sửa chữa 1.771.292 1.150,00 1.540 14 Vật tư khác II Động lực Kwh 1.521 10.000 15.210 III Tiền lƣơng công 832.000 263,16 218.947 IV Các loại bảo hiểm đ 199.680 263,16 52.547 V Khấu hao đ 29.521.537 1.150 25.671 VII % 5.398 Chi phí khác Chi phí ăn định lượng Chi phí khác 41.869 65.000,00 263,16 17.105 24.763 Qua kết tính tốn cho thấy giá thành khai thác than lò chợ 145-1D trước áp dụng giải pháp bơm ép nước cố lở gương xảy thường xuyên nên mức tiêu hao vật tư gỗ, lưới thép, v.v cao, suất lao động thấp, giá thành phân xưởng lên tới 468.548 đồng/tấn Sau áp dụng giải pháp bơm ép nước, cố lở gương giảm, mức tiêu hao vật tư giảm, suất lao động tăng, giá thành khai thác than lò chợ 395.632 đồng/tấn giảm 72.916 đồng so với giá thành trước bơm ép Như giải pháp bơm ép nước mang lại hiệu mặt kỹ thuật lẫn kinh tế điều kiện vỉa 14-5 mỏ than Khe Chàm III 3.4 Nhận xét Qua kết áp dụng giải pháp bơm ép nước để tăng độ liên kết khối than vỉa 14-5 mỏ than Khe Chàm III cho thấy: - Trước áp dụng giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình điều kiện địa chất thay đổi mức độ lở gương diễn thường xuyên nên tốc 102 độ tiến gương lò chợ chậm, tiêu hao vật tư cho việc xử lý lở gương lớn, sản lượng khai thác đạt 8117 ÷ 9276 T/tháng, suất lao động đạt 2,8 ÷ 3,3 T/công Sau áp dụng giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình tượng lở gương giảm, sản lượng khai thác tăng lên đạt từ 8.462 ÷ 12.908 T/tháng, suất lao động đạt 3,2 ÷ 5,0 T/công Do sản lượng suất lao động tăng, chi phí vật tư giảm nên giá thành phân xưởng sau áp dụng giải pháp bơm ép nước giảm tới 72.916 đồng/tấn so với giá thành phân xưởng trước bơm ép nước Như khẳng định giải pháp bơm ép nước vào vỉa than có có hiệu việc phịng chống lở gương than góp phần nâng cao sản lượng, suất lao động giảm giá thành khai thác 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu luận văn rút số kết luận sau: Luận văn tiến hành tổng hợp kinh nghiệm phương pháp tăng độ liên kết điều kiện địa chất không ổn định, than đất đá mềm yếu bở rời giới nước, kết cho thấy: đào lò đá chủ yếu sử dụng phương pháp xi măng hóa, sét hóa, bitum hóa, đóng băng đất đá ngậm nước Trong khai thác đào lò than, vấn đề tăng độ liên kết gương than chủ yếu thực phương pháp hóa chất gần phương pháp bơm ép nước Trong phương pháp này, phương pháp bơm ép nước vào vỉa than để tăng độ liên kết than có hiệu chưa cao bơm ép hóa chất song có nhiều ưu điểm như: cơng tác thi cơng đơn giản, sử dụng thiết bị, vật tư sẵn có mỏ để thực hiện, giá thành thấp, góp phần cải tạo điều kiện môi trường làm việc, v.v Đã phân tích ngun nhân lở gương tụt đào lị khai thác vỉa than mềm yếu cho thấy tượng chủ yếu tác dụng trọng lượng thân áp lực mỏ lên khối than trước gương gây dạng phá hủy kéo cắt trước gương việc nghiên cứu giảm thiểu ảnh hưởng áp lực mỏ thay đổi tính chất lý khối than trước gương hai hướng nghiên cứu nhằm giảm cố lở gương than Việc bơm ép nước vào gương than giải pháp phòng ngừa lở gương có hiệu nước làm tăng tính dính kết, giảm độ dịn khối than nên nâng cao độ ổn định gương than Trên sở kết nghiên cứu sở khoa học việc bơm ép nước vào vỉa than để tăng liên kết than yếu tố ảnh hưởng, luận văn tiến hành thí nghiệm số tính chất lý than độ ẩm, độ bền kháng cắt than, v.v Kết thí nghiệm cho thấy bơm ép nước than đạt độ ẩm từ 17,14% ÷ 25,34% khoảng ÷ ngày cho độ bền cao Từ trạng kế hoạch khai thác đào lò vỉa 14-5 mỏ than Khe 104 Chàm III, luận văn lựa chọn thiết kế áp dụng hai giải pháp bơm ép nước lỗ khoan trung bình bơm ép nước lỗ khoan dài cho điều kiện lò chợ 14-5-1D Các giải pháp áp dụng thử nghiệm vào thực tế Kết áp dụng thử nghiệm khẳng định giải pháp bơm ép nước vào vỉa than đáp ứng yêu cầu khả phòng ngừa lở gương tụt nóc, ngồi việc áp dụng bơm ép nước vào vỉa than cịn góp phần nâng cao sản lượng khai thác, suất lao động cải thiện điều kiện làm việc Với kết đạt cho thấy giải pháp áp dụng rộng rãi vào sản xuất, góp phần nâng cao hiệu quả, an tồn khai thác vỉa có than mềm yếu bở rời Vì đề nghị quan có thẩm quyền nghiệm thu kết nghiên cứu đề tài, tạo sở pháp lý triển khai áp dụng rộng rãi kết nghiên cứu vào sản xuất 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Công (2010), Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu công nghệ thi cơng giếng đứng vùng trầm tích than Neogen khu vực Đồng Bằng Sông Hồng”, Viện KHCN Mỏ Nguyễn Ngọc Bích, Vũ Đình Phụng, Lê Thị Thanh Bình (2005), Đất xây dựng, địa chất cơng trình kỹ thuật cải tạo đất xây dựng, Nhà xuất xây dựng Trương Đức Dư, Đinh Văn Cường, Nguyễn Huy Nam nnk (2005), Kết triển khai áp dụng thử nghiệm hóa chất để gia cường khối đá q trình đào lị khai thác Công ty than Khe Chàm, Viện KHCN Mỏ Phạm Minh Đức (2012), Thiết bị công nghệ ngăn ngừa nước chảy qua thành giếng đứng thi công vùng đất đá bở rời, Thông tin Khoa học Công nghệ Mỏ Nghiêm Hữu Hạnh (2001), Cơ học đá, Nhà xuất giáo dục Nông Việt Hùng (2012), Thiết bị công nghệ ngăn ngừa nước chảy qua thành giếng đứng thi công vùng đất đá bở rời, Thông tin Khoa học Công nghệ Mỏ Trần Tuấn Ngạn (2011), Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu áp dụng tường chắn nhân tạo vật liệu hóa chất để cách ly khu vực cháy mỏ thay trụ than bảo vệ đường lò chuẩn bị”, Viện KHCN Mỏ Đào Hồng Quảng (2014), Nghiên cứu đề xuất áp dụng giải pháp gia cường khối đá nhằm nâng cao hiệu an tồn đào lị khai thác mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, Viện KHCN Mỏ Vật liệu hóa chất phục vụ cơng tác phịng chống hiểm họa nâng cao an toàn ngành mỏ, Schaum Chemia, Mikolow, Ba Lan - 2010