luận văn thạc sĩ kỹ thuật đánh giá công nghệ khai thác vỉa dày thu hồi than nóc và đề xuất một số thông số hợp lý áp dụng cho công ty than thống nhất

Nội dung nghiên cứu.- Đặc điểm chung về mỏ than hầm lò thuộc Công ty than Thống Nhất quản lý.- Nghiên cứu tài liệu địa chất, điều kiện áp lực, nước ngầm khu Lộ Trí – Công tythan Thống Nh

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong nhiều năm qua, ngành khai thác than đã trở thành một trong nhữngnguồn lực quan trọng để phát triển kinh tế - xã hội, trong sự nghiệp công nghiệp hóa -hiện đại hóa đất nước Do vậy đòi hỏi ngành khai thác than nói chung và khai thácthan Hầm lò nói riêng luôn phải được duy trì và có sự đầu tư phát triển với quy môngày càng lớn, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng than trong nước và xuất khẩu Để đápứng chiến lược phát triển của ngành than về sản lượng trong những năm tới, đòi hỏicác mỏ than hầm lò phải mở rộng, nâng cao năng lực, áp dụng các nghiên cứu khoahọc kỹ thuật và công nghệ mới vào sản xuất, đảm bảo tạo được bước phát triển cao, cả

về năng suất lao động, công suất mỏ, tận thu tài nguyên triệt để và đặc biệt phải đảmbảo an toàn trong tất cả các khâu sản xuất

Công ty than Thống Nhất - TKV là một trong những đơn vị sản xuất than hầm

lò lớn của TKV Hiện nay, Công ty được giao quản lý và khai thác các dự án khai tháchầm lò lớn tại khu Lộ Trí: Dự án đầu tư khai thác hầm lò xuống sâu khu Lộ Trí lên 1.5triệu tấn/năm; Dự án khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí Tổng trữlượng tại các dự án mỏ do Công ty quản lý, tính đến đầu năm 2019 còn lại khoảng58,96 triệu tấn

Theo kế hoạch, trong những năm tới Công ty than Thống Nhất - TKV sẽ duy trìsản lượng than trên 2,0 triệu tấn/năm Đây là thách thức lớn đối với Công ty, đòi hỏitoàn bộ các khâu sản xuất, từ lập kế hoạch, điều hành sản xuất, vận tải, thông gió, thoátnước,v.v phải vận hành với cường độ cao Trong khi đó, các công nghệ khai thác thủcông đang áp dụng tại Công ty, chiếm 100%, đã đạt đến tới hạn về công suất và năngsuất lao động Việc duy trì lượng lớn công nhân làm việc trực tiếp, nặng nhọc trong

mỏ hầm lò góp phần làm tăng xác suất tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn Đồng thời, trongbối cảnh hiện nay, thu hút lao động hầm lò ngày càng khó khăn do sự phát triển củacác ngành nghề khác trong xã hội, đặt ra bài toán khó cho Công ty về tuyển dụng, giữchân người lao động giỏi, lành nghề

Xuất phát từ nhu cầu và kết quả thực tế nêu trên tác giả đã lựa chọn đề tài

“Đánh giá công nghệ khai thác vỉa dày thu hồi than nóc và đề xuất một số thông số hợp lý áp dụng cho Công ty than Thống Nhất” để làm luận văn thạc sĩ, chuyên ngành

khai thác mỏ

2 Mục tiêu của đề tài.

- Nghiên cứu ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng và hiệu quả công nghệ khai thácthan các điều kiện địa chất khoáng sàng than tại Công ty than Thống Nhất, đặc biệt ởcác khu vực có vỉa dày, dốc thoải

- Đánh giá công nghệ khai thác vỉa dầy thu hồi than nóc ở những lò chợ đang ápdụng.

- Đề xuất các thông số hợp lý áp dụng cho khu vực khai thác than vỉa dầy choCông ty than Thống Nhất, để tăng hiệu quả khai thác, giảm tỷ lệ tổn thất than

3 Nội dung nghiên cứu.

- Đặc điểm chung về mỏ than hầm lò thuộc Công ty than Thống Nhất quản lý

- Nghiên cứu tài liệu địa chất, điều kiện áp lực, nước ngầm khu Lộ Trí – Công tythan Thống Nhất

- Đánh giá công nghệ khai thác vỉa dầy thu hồi than nóc ở những lò chợ đang áp

dụng

- Đề xuất các thông số hợp lý áp dụng cho khu vực khai thác than vỉa dầy choCông ty than Thống Nhất, để tăng hiệu quả khai thác, giảm tỷ lệ tổn thất than

4 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn đã sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thu thập, thống kê, phân tích và tổng hợp số liệu;

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài

- Kết quả nghiên cứu của Luận văn được dựa trên cơ sở của khoa học thống kê

và phương pháp toán học xác suất, vì vậy đảm bảo độ tin cậy cao;

- Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn sâu sắc, vì sẽ góp phần đáng kể vàoviệc nâng cao năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm, giảm nguy cơ tai nạn laođộng;

- Đề xuất các thông số hợp lý áp dụng cho khu vực khai thác than vỉa dầy choCông ty than Thống Nhất, để tăng hiệu quả khai thác, giảm tỷ lệ tổn thất than

6 Cấu trúc của đề tài;

Luận văn bao gồm 4 chương:

- Chương 1: Tổng quan lịch sử hình thành đặc điểm chung về Công ty thanThống Nhất - KTV

- Chương 2: Đánh giá khả năng CGH và đặc điểm địa chất khu Lộ trí – Công tythan Thống Nhất - TKV

- Chương 3: Tổng quan tình hình khai thác các vỉa dày dốc thoải ở các mỏ hầm lòtrên Thế giới và Việt Nam;

Chương 4: Đề xuất một số thông số hợp lý áp dụng cơ giới hóa cho vỉa 6b khu II

Lộ trí – Công ty than Thống Nhất – TKV

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH KHAI THÁC CÁC VỈA DÀY DỐC THOẢI

Ở CÁC MỎ HẦM LÒ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Tình hình khai thác các vỉa dày, dốc thoải ở các mỏ hầm lò trên Thế giới

Hiện nay, các mỏ hầm lò tại một số nước có nền công nghiệp khai thác than pháttriển trên thế giới như Nga, Trung Quốc, Mỹ, Balan, Đức, Australia , việc áp dụngcác giải pháp công nghệ theo hướng cơ giới hoá trong khai thác than hầm lò đã vàđang rất phát triển đồng thời không ngừng được hoàn thiện trên cơ sở phát triển cácphương pháp chuẩn bị ruộng mỏ và hệ thống khai thác hợp lý, phương pháp điều khiển

đá vách kinh tế, các thiết bị cơ giới hoá khấu than phù hợp và có hiệu quả Tùy theođiều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ, một số sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa đặc trư-

ng đã được áp dụng bao gồm:

Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu toàn bộ chiều dày vỉa ápdụng cho các khu vực vỉa có chiều dày (chiều dày đến 10m), mức độ biến động vềchiều dày và góc dốc đến 18%, đá vách, đá trụ vỉa ổn định trung bình đến ổn định;chiều dài theo phương ≥ 200m Ưu điểm của sơ đồ công nghệ là sản lượng của các lòchợ đạt được cao, ví dụ như tại các nước Mỹ, Canađa, Úc sử dụng tổ hợp thiết bị cơgiới hóa khai thác cho vỉa than có chiều dày từ 7,0  10 m cho sản lượng khai thác đạt

từ 4,0 -:- 6,0 triệu T/năm, năng suất lao động đạt từ 12  60 tấn/công, tổn thất than nhỏ(5 -:- 10%) chủ yếu do mất mát trong các trụ bảo vệ lò dọc vỉa

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương khấu toàn bộ chiều dày vỉa

(7 ≤ m < 10; α ≤ 18o)

Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu than lớp vách (trải lưới), lớp trụ và hạtrần thu hồi than lớp giữa áp dụng trong điều kiện vỉa dày (m ≥ 7 mét), dốc thoải, đá vách khósập đổ Lò chợ lớp vách khai thác và phá hỏa cưỡng bức, lò chợ lớp trụ hạ trần thu hồi than.

Sơ đồ công nghệ này đã phát triển tương đối mạnh tại các nước thuộc Liên Xô, Đông Âu cũ

và Trung Quốc Ưu điểm của sơ đồ công nghệ là giải quyết được vấn đề điều khiển đá váchtrong khai thác vỉa dày có điều kiện đá vách khó sập đổ mà các lò chợ khai thác lớp trụ hạtrần than nóc không thực hiện được Nhược điểm là chi phí mét lò chuẩn bị cao, tổn thất thanlớn và chất lượng than giảm do đất đá đã phá hỏa của lò chợ vách tràn vào khi thu hồi thanlớp giữa của lò chợ trụ

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, lớp trụ hạ trần thu hồi than lớp giữa

(m ≥ 7,0 mét, α ≤ 18o)

- Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, cơ giới hóa khấu than lớp trụ và hạ trầnthan nóc tại các khu vực vỉa dày (m ≥ 7 mét) và dốc thoải (α ≤ 180) như thể hiện tại hình 1 Tạimột số nước như Slovakia, Ba Lan và gần đây nhất là Trung Quốc đã áp dụng rộng rãi côngnghệ khai thác này và cho sản lượng rất cao Ví dụ tại mỏ Đồng Tân Trung quốc, sau 9 năm ápdụng sơ đồ công nghệ này tại các vỉa có chiều dày 7 -:- 10m, góc dốc 3 -:- 80 đã cho sản lượngtăng từ 2.720 ngàn tấn năm 1994 lên 6.080 ngàn tấn năm 2002, năng suất lao động bình quântăng từ 2,8 ngàn tấn lên 14,3 ngàn tấn/người/năm Ưu điểm chính của công nghệ là đáp ứng rấttốt yêu cầu về sản lượng, năng suất lao động cao, hạn chế sự phụ thuộc của biến động chiều dày

vỉa, giảm chi phí mét lò chuẩn bị Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của công nghệ này là mức độtổn thất than tương đối lớn (thường dao động trong khoảng 20 -:- 30%)

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương hạ trần than nóc áp dụng cho vỉa

có m ≥ 7,0 mét, α ≤ 18o

1.2 Tình hình khai thác các vỉa dày, dốc thoải ở các mỏ hầm lò tại Việt nam

1.2.1 Công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải thu hồi than nóc áp dụng ở 1 số

mỏ hầm lò Việt Nam

Tại Việt Nam hiện nay, các mỏ hầm lò khi khai thác các vỉa dầy đốc thoải chủyếu vẫn sử dụng phương pháp khai thác cột dài theo phương - chia lớp và lò chợ hạtrần thu hồi than nóc, sử dụng cột chống thủy lực đơn, giá XDY hoặc GK để chống giữ

lò chợ Các Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu của các mỏ ( Bảng 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5)

Bảng 1.1 Bảng chỉ tiêu kinh kế kỹ thuật lò chợ cột thủy lực đơn

ST

Thống Nhất Khe Chàm

1 Chiều dày vỉa m 2.2 2.2 2.2

8 Trọng lượng thể tích của than T/m3 1.53 1.56 1.58

12 Công suất lò chợ Tấn/năm 130 000 125 000 120 000

13 Nhân lực lò chợ 1 ngày đêm người 118 125 118

15 Sản lượng lò chợ 1 ngày đêm Tấn 441 430 416

22 Chi phí khai thác 1 tấn than đồng/tấn 158 540 160 520 162 152

Bảng 1.2 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ giá khung, giá xích

ST

Vàng Danh

Nam Mẫu

Thống Nhất

Khe Chàm

4 Chiều dài khấu theo phương m 320 300 350 290

8 Trọng lượng thể tích của than T/m3 1.53 1.54 1.56 1.51

9 Hệ số kiên cố của than f 2- 2,5 1,5- 2 1,5- 2 1 - 2

10 Hệ số hoàn thành 1 chu kỳ ca 0.85 0.85 0.85 0.85

12 Công suất lò chợ T/năm 220 000 200 000 230 000 180 000

13 Nhân lực lò chợ 1 ngày đêm người 102 96 105 92

14 Năng suất lao động T/công 7.7 7.7 8.4 7.0

15 Sản lượng lò chợ 1 ngày đêm Tấn 781 742 882 647

17 Chi phí mét lò chuẩn bị m/103T 5.3 5.8 4.0 5.9

22 Chi phí khai thác 1 tấn than đ/tấn 132 550 134 450 131 640 135 680

Bảng 1.3 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ CGH đồng bộ

Lầm Nam Mẫu Khe Chàm

8 Trọng lượng thể tích của than T/m3 1,53 1.50 1.52

12 Công suất lò chợ Tấn/năm 600 000 300 000 350 000

15 Sản lượng lò chợ 1 ngày đêm Tấn 2 046 1 065 1 232

22 Chi phí khai thác 1 tấn than đồng/tấn 119 637 124 542 122 348

Bảng 1.4 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ giá TLDĐ XDY

STT Tên chỉ tiêu ĐVT Danh Vàng Nam Mẫu Thống Nhất Chàm Khe

8 Trọng lượng thể tích của than T/m3 1.53 1.65 1.60 1.67

9 Hệ số kiên cố của than f 2- 2,5 2- 2,5 2- 2,5 2- 2,5

10 Hệ số hoàn thành 1 chu kỳ ca 0.85 0.85 0.85 0.85

12 Công suất lò chợ Tấn/năm 180 000 200 000 150 000 190 000

13 Nhân lực lò chợ 1 ngày đêm người 125 127 125 130

15 Sản lượng lò chợ 1 ngày đêm Tấn 662 700 550 660

17 Chi phí mét lò chuẩn bị m/1000T 5.6 6.5 7.0 6.8

19 Tiến độ khai thác 1 ngày

Bảng 1.5 Tổng hợp

Tên chỉ tiêu ĐVT Danh Vàng Nam Mẫu Thống Nhất Chàm Khe

- Than theo Công nghệ "

1.2.2 Công nghệ khai thác bằng cơ giới hóa cho vỉa dày dốc thoải áp dụng tại Việt Nam;

Nghiên cứu lựa chọn và áp dụng công nghệ cơ giới hoá khai thác hầm lò nhằmnâng cao sản lượng, giảm giá thành sản xuất, giảm tổn thất tài nguyên và giảm thiểuảnh hưởng đến môi trường là một trong những định hướng cơ bản cho sự phát triểncủa ngành khai thác than hầm lò Việt nam Từ năm 2005, Công ty Than Khe Chàmđưa vào áp dụng thử nghiệm lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại vỉa 14-2 mức -55  -100

Lò chợ được trang bị trang bị vì chống tự hành cơ khí hóa ZZ-3200/16/26, máy khấuliên hợp MG-150/375-W, máng cào uốn SGZ-630/2x110 cùng các thiết bị phụ trợđồng bộ khác do Trung Quốc sản xuất

Hiện tại, Công ty TNHH MTV Than Khe Chàm đang áp dụng công nghệ khấuthan cơ giới hóa đồng bộ trên vào lò chợ 13.1A-4

Hình 1.4 Đoạn vì chống ZZ-3200/16/26

Hình 1.5 Máy liên hợp MG-150/375-W

Hình 1.6 Máng cào uốn SGZ-630/2x110Bảng 1.6 Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật lò chợ cơ giới hóa đồng bộ

tại Công ty TNHH MTV Than Khe Chàm - TKV năm 2010

và ZT3200/16/26

10 Sản lượng khai thác than một chu kỳ tấn/chu kỳ 1.688

16 Chi phí dầu pha nhũ hóa cho 1.000 tấn than kg/1.000 tấn 12,3

17 Chi phí nước sạch cho 1.000 tấn than m3/1.000 tấn 115

Từ năm 2006, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam triển khaii dự ánchế tạo và lắp ráp trong nước tổ hợp thiết bị lò chợ cơ giới hóa đồng bộ có khả năng thuhồi than nóc, liên doanh với Cộng hòa Séc Tổ hợp thiết bị này bao gồm vì chống tự hành

cơ khí hóa kiểu chắn - đỡ MVPN 3200 (liên doanh đặt mã hiệu là VINAALTA 2,0/3,15),máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E và các thiết bị đồng bộ khác đi kèm, Đoạn vì chốngVINAALTA 2,0/3,15 có cơ cấu cửa tháo và máng rót để có thể thu hồi lớp than nócxuống máng cào gương sau khi di chuyển vì chống

Hình 1.7 Đoạn vì chống VINAALTA 2,0/3,15

Hình 1.8 Máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E

Tổ hợp VINAALTA 2,0/3,15 đã được khai thác thử nghiệm tại nghiệm tại lòchợ vỉa 8, cánh Tây của Công ty Than Vàng Danh Quá trình khai khai thác thửnghiệm với dàn chống VINAALTA tại vỉa 8 đã được thực hiện qua hai giai đoạn:

- Từ tháng 12 năm 2007 đến tháng 4 năm 2008 Khi đó, dàn chống VINAALTA2,0/3,15 kết hợp với máy liên hợp MG 200-W1 và máng cào SGB-630/110 cùng một

số thiết bị đồng bộ khác của Trung Quốc

- Từ tháng 6 đến cuối tháng 9/2008, với sự kết hợp dàn chống VINAALTA2,0/3,15, máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E và máng cào DSS260 cùng các thiết bịđồng bộ khác của Cộng hòa Séc Bước đầu, kết quả khai thác thử nghiệm đã đạt được cácchỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khả quan

Hiện tại, dàn chống VINAALTA 2,0/3,15, máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E vàmáng cào DSS 260 cùng các thiết bị đồng bộ khác của Cộng hòa Séc đang được áp dụngkhai thác tại lò chợ II - 8 - 2 khu giếng Vàng Danh

Bảng 1.7 Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật lò chợ cơ giới hóa đồng bộ

tại Công ty Cổ phần Than Vàng Danh - Vinacomin

Nếu so sánh với công nghệ khai thác thủ công dùng phương pháp khoan nổ mìn vớigiá thủy lực di dộng có thu hồi than nóc trong cùng các điều kiện của vỉa 8, thì rất nhiềuchỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng đã được cải thiện đáng kể, cụ thể như:

- Sản lượng lò chợ tăng 1,7 lần;

- Chi phí nhân công tron lò chợ giảm 2,4 lần;

- Năng suất lao động tăng gần 4 lần;

- Tỷ lệ thu hồi than hạ trần tăng 10%;

- Giá thành phân xưởng giảm 9,2%;

- Tỷ suất lợi nhuận/doanh thu tăng 1,3 lần;

- Tỷ suất lợi nhuận/chi phí sản xuất tăng 1,5 lần

Tổ hợp thiết bị VINAALTA 2,0/3,15 có tính linh hoạt cao, có thể khai thác các vỉathan có chiều dày thay đổi với biên độ lớn, từ 2 đến 8 m, với góc dốc thay đổi từ 0  350

Nó cũng có thể áp dụng để khai thác các vỉa dày hơn 8 m khi chia vỉa thành các lớpnghiêng, khai thác các lớp với các sơ đồ có hoặc không thu hồi than nóc

Từ tháng 7 năm 2010, dàn chống VINAALTA 2,0/3,15, máy liên hợp 2V2P/R-450E và máng cào DSS 260 cùng các thiết bị đồng bộ khác của Cộng hòa Séccũng đã được áp dụng khai thác tại lò chợ lò chợ vỉa 6 tầng +155/+180 T.IIa-:- T.I - Công

MB12-ty Than Nam Mẫu - TKV

1.3 Hiện trạng công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải đã đang áp dụng tại Công ty than Thống Nhất – TKV;

Công ty than Thống Nhất đã áp dụng nhiều công nghệ chống giữ lò chợ:

- Công nghệ chống giữ lò chợ bằng giá thuỷ lực di động XDY-1T2/LY (từ tháng7/2003 đến 2010).

- Công nghệ chống giữ lò chợ bằng giá khung di động ZH1600/16/24Z (từ tháng12/2007 đến nay)

Hiện nay, Công ty đang áp dụng chủ yếu hai hệ thống khai thác sau:

- Hệ thống khai thác cột dài theo phương

- Hệ thống khai thác cột dài theo phương, chia lớp nghiêng

- Hệ thống khai thác chia lớp ngang - nghiêng

Hiện tại, Công ty đang áp dụng một số loại hình công nghệ khai thác sau:

- Hệ thống khai thác cột dài theo phương, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực diđộng, khấu than bằng khoan nổ mìn, phá hỏa toàn phần, hạ trần và thu hồi than nóc.(Áp dụng cho các khu vực vỉa dày  2,5 m, góc dốc vỉa đến 450, đất đá vách và trụ vỉabền vững từ trung bình trở lên)

- Hệ thống khai thác cột dài theo phương, chia lớp nghiêng, chống giữ lò chợbằng giá thủy lực di động, khấu than bằng khoan nổ mìn, phá hỏa toàn phần, hạ trần vàthu hồi than nóc (Áp dụng cho các khu vực vỉa dày  6,0 m, góc dốc vỉa đến 450, đất

đá vách và trụ vỉa bền vững từ trung bình trở lên)

- Hệ thống khai thác chia lớp ngang - nghiêng, chống giữ lò chợ bằng giá thủylực di động, khấu than bằng khoan nổ mìn, phá hỏa toàn phần, hạ trần và thu hồi thannóc (Áp dụng cho các khu vực vỉa dày  6,0 m, góc dốc vỉa 450, đất đá vách và trụvỉa ổn định)

- Hệ thống khai thác cột dài theo phương, chống giữ lò chợ bằng giá khung diđộng, khấu than bằng khoan nổ mìn, phá hỏa toàn phần, hạ trần và thu hồi than nóc.(Áp dụng cho các khu vực vỉa dày 3,0 m, góc dốc vỉa đến 350, đất đá vách và trụ vỉabền vững từ trung bình trở lên)

Xà thép L=2400, cột thuỷ lực đơn DZ-22 (Hoặc xà HDFBC -2400)

700

Xà thép L=2400 hoặc xà HDJB-1200 Kết hợp cột thuỷ lực đơn DZ-22

1000

Lò đầu 2400

700 700

Lò chân -

A A

B B

Lò đầu

Hỡnh 1.9 Sơ đồ cụng nghệ lũ chợ chống giữ bằng giỏ thủy lực di động XDY

Hình 1.10 Sơ đồ công nghệ lò chợ chống giữ bằng giá khung di động

ZH1600/16/24Z

800 1600

A A

TÊm ch¾n luång ph¸ ho¶ 1950

Khung treo

1150

Cét TL§ + xµ hép DFB-3600

800 1600 800

1600 800

VÞ trÝ ®ang thu håi than nãc

VÞ trÝ ®ang thu håi than nãc

VÞ trÝ ®ang thu håi than nãc

1150

800 1600 800

B B

VÞ trÝ ®ang thu håi than nãc

VÞ trÝ ®ang thu håi than nãc

1150

800 1600 800

Bảng 1.8 Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật chủ yếu của các công nghệ khai thác

Công nghệ khai thác

Cột dài theo phương, chống lò chợ bằng giá thuỷ lực di động và khấu than bằng phương pháp khoan

Chia lớp ngang nghiêng chống lò chợ bằng giá thuỷ lực di động và khấu than bằng phương pháp khoan nổ mìn

Cột dài theo phương chống lò chợ bằng giá khung di động và khấu than bằng phương pháp khoan nổ mìn

ZH1600/16/24Z

13 Nhân lực hoàn thành 1 chu kỳ người 68 68 16 120

1.4 Nhận xét

Qua phân tích hiện trạng công nghệ khai thác hiện nay đang áp dụng tại Mỏ ThanThống Nhất và các mỏ trên thế giới và Việt Nam cho thấy một số vấn đề sau:

- Mức độ cơ giới hóa cho các vỉa dầy dốc thoải tại Việt Nam thấp ( Hiện chỉ có hai

mỏ áp dụng, Khe Chàm 470 000/ 1280 000 chiếm 34.3 %, Nam Mẫu 240 000/ 2000 000chiếm 12% )

- Năng suất lò chợ áp dụng cơ giới hóa cao ( gấp 4 lần cột thủy lực đơn, 3 lần giáXDY và 2.5 - 3 Lần giá khung GK, ZH)

- Lao động làm việc trong lò chợ giảm, giá thành khai thác giảm đáng kể ( giảm 28

- Hiện nay để tăng công suất lò chợ mỏ than Thống Nhất thường áp dụng các sơ đồcông nghệ khai thác hết toàn bộ chiều dày vỉa Tuy nhiên tỷ lệ thu hồi than hạ trần rấtthấp, chỉ đạt từ 70%  75% do đó làm tăng tỷ lệ tổn thất Khối lượng than để lại các trụbảo vệ lớn cũng là nguyên nhân khiến cho hệ số tổn thất than lớn Do điều kiện địa chấtphức tạp, nhiều phay phá rất khó khăn trong công tác tập trung hóa sản xuất, khối lượngđường lò mở vỉa và chuẩn bị lớn

Do vậy để nâng cao sản lượng than hầm lò, tăng năng suất lao động, giảm các chiphí, nâng cao mức độ đảm bảo an toàn và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao độngthì vấn đề nâng cao mức độ cơ giới hóa trong khai thác than hầm lò ở đây là rất cần thiết.Qua việc tiến hành phân tích và đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện địa chất mỏcủa khu Lộ trí – Công ty than Thống Nhất – TKV và các điều kiện công nghệ cùng vớiviệc tổng hợp kinh nghiệm áp dụng công nghệ khấu than cơ giới hóa đồng bộ trên thế giới

và Việt Nam;

Theo đánh giá các lò chợ vỉa 6b, 5c, 4c, 3c khu Lộ Trí có khả năng cơ giới hóa, trên

cơ sở đó Luận văn đề xuất Lò chợ áp dụng cơ giới hóa là lò chợ lớp 2 (lớp trụ) vỉa 6b khu

II Lộ trí - lò chợ II-6b-1T lớp 2, mức khai thác từ -90  -40 để thiết kế sơ bộ;

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CƠ GIỚI HÓA VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU LỘ TRÍ

+ Phía Bắc giáp khoáng sàng than Khe Chàm, Khe Tam

+ Phía Đông giáp mỏ than Đèo Nai

+ Phía Nam giáp thành phố Cẩm Phả

+ Phía Tây giáp khoáng sàng Khe Sim (Theo đứt gãy F.B).

Với diện tích khoảng 5,5 km2, khoáng sàng than Lộ Trí - Cẩm Phả nằm phía Bắcdọc đường quốc lộ 18A, điều kiện giao thông thuận lợi, có đường ô tô nối liền với các thịtrấn và thành phố lớn trong cả nước

2.1.2 Ranh giới toạ độ khoáng sàng

Khoáng sàng than Lộ Trí - Cẩm Phả được chia thành ba phần và giao cho các Công

ty than Thống Nhất, Tổng Công ty Đông Bắc và Công ty than Đèo Nai quản lý, phần giaocho Công ty than Thống Nhất nằm trong giới hạn tọa độ:

X: 24.600  26.400Y: 425.400  427.800

2.1.3 Các điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội

lở trong mùa mưa Vì vậy, các lộ vỉa than chỉ xuất hiện tại các moong tầng, còn lại bị đáthải che lấp

Đặc điểm địa hình trên mặt khu mỏ là các moong, tầng khai thác, nên nước mặtkhông tồn tại lâu, hướng dòng chảy về phía Nam và Đông Nam Lộ Trí Nguồn nước mặttồn tại chủ yếu ở suối Hào Bắc, hồ BaRa nằm ở phía Bắc khu mỏ

2.1.3.2 Sông suối.

Do địa hình của khu Lộ Trí có dạng kéo dài, nên mạng sông suối có dạng songsong và bắt nguồn từ đường phân thuỷ của dãy núi Lộ Trí Dòng chảy theo hướng từ Bắcxuống Nam Địa hình có dạng sườn dốc, nằm sát bờ biển, nên suối chỉ có nước vào mùamưa Phía Đông Bắc có hồ Bara - đây là hồ nhân tạo do Pháp xây dựng để chứa nướcphục vụ công nghiệp và dân sinh

2.1.3.3 Khí hậu.

Khí hậu khu mỏ mang những nét đặc trưng của vùng nhiệt đới gió mùa Mùa mưathường từ tháng 5 đến tháng 9 (tháng 7 và tháng 8 thường có mưa to và bão, dông).Lượng mưa cao nhất trong tháng khoảng 1089 mm, lượng mưa lớn nhất trong mùa là

2850 mm (vào năm 1966) Số ngày mưa lớn nhất trong mùa là 103 ngày, lượng mưa lớnnhất trong năm là 3076mm

Mùa khô từ tháng 10 năm trước đến tháng 4 năm sau Số ngày mưa lớn nhất trongmùa khô là 68 ngày (vào năm 1967) Lượng mưa lớn nhất trong mùa khô 892mm (vàonăm 1976) Tháng 4 thường là tháng mưa nhiều nhất của mùa khô Nhiệt độ trung bìnhhàng năm từ 290  300C, cao nhất là 370C, lạnh nhất là 50 80C

2.1.3.5 Điều kiện kinh tế xã hội khu mỏ.

Khu Lộ Trí - Cẩm Phả nằm gần các khu Công nghiệp lớn của ngành than như: Nhàmáy tuyển than Cửa Ông, nhà máy cơ khí Cẩm Phả, Cơ khí Trung Tâm, Nhà máy chế tạophụ tùng ô tô, máy mỏ

Dân cư khu Lộ Trí - Cẩm Phả tập trung khá đông dọc đường 18A và thành phốCẩm Phả, phần đông là Công nhân của các mỏ khai thác than Ngoài ra, còn một phần nhỏ

là đồng bào Sán Rìu ở rải rác ven chân, sườn núi, chủ yếu canh tác nông nghiệp, lâmnghiệp là chính

2.1.4 Đặc điểm địa chất mỏ khu Lộ Trí.

Nằm trong dải chứa than Nam Cẩm Phả, khoáng sàng Lộ Trí có cấu trúc là mộtphần của phức nếp lõm Cẩm Phả Các vỉa than và nham thạch có phương cắm Bắc và chiacắt với khối Trung tâm bởi đứt gãy A-A Khu vực này có cấu tạo địa chất đặc biệt, điềukiện trầm tích của các vỉa than thay đổi liên tục trong phạm vi hẹp và được làm phức tạpbởi các nếp uốn và đứt gãy bậc cao

2.1.4.1 Địa tầng

Địa tầng chứa than khu mỏ Lộ Trí, bao gồm trầm tích hệ Trias thống thượng, bậcNori-Rêti - Hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg) phủ bất chỉnh hợp trên đá vôi có tuổi Carbonmuộn, Pecmi sớm (C3 - P1) (LK72 và LK1051) và trầm tích hệ Đệ tứ phủ lên trên nó

Trầm tích Cacbon - Pecmi phân bố ở phía Nam đứt gãy FMT, bị phủ bởi trầm tích

Đệ Tứ Thành phần thạch học chủ yếu là đá vôi ẩn tinh, màu xám, xám tro có ít sét silicdạng khối, vết vỡ dạng nửa vỏ sò Phần trên là dăm kết và cuội kết, thành phần của dăm

b Phụ hệ tầng Hòn Gai giữa (T3n - r)hg2

Các tài liệu của các giai đoạn tìm kiếm đến thăm dò tỉ mỉ đều chứng minh cột địatầng có chiều dày từ 700m  1000m bao gồm các đá chủ yếu như: cuội kết, sạn kết, cátkết, bột kết, sét kết, và các vỉa than Nằm trong địa tầng này có 5 vỉa, từ dưới lên trêngồm: vỉa mỏng (1), chùm vỉa Dày (2), vỉa Trung gian (3), chùm Vỉa G(4), vỉa H(5) Trong

đó, chùm vỉa Dày (2) và Vỉa G(4) có giá trị Công nghiệp

Qui luật trầm tích của các vỉa than khá phức tạp Chiều dầy địa tầng chứa than tăngdần từ Nam lên Bắc và từ Tây sang Đông Hệ số chứa than tập trung chủ yếu ở phầnTrung tâm (nếp lõm Lộ Trí) Càng lên phía Bắc địa tầng chứa than dầy lên nhưng chiềudầy các vỉa than bị vát mỏng dần

Về hình thái, vỉa Dày (2) có độ ổn định ở phần vách, Vỉa G (4) có độ ổn định ởphần trụ (biểu hiện rõ nhất của qui luật này ở phía Nam và trung tâm của nếp lõm Đông

Lộ Trí) Trong địa tầng chứa nhiều hoá đá thực vật bảo tồn tốt, thường phân bố trong các

đá hạt mịn ở phần vách các vỉa than

c Phụ hệ tầng Hòn Gai trên (T3n - r)hg3

Đây là phụ hệ tầng trên cùng, nằm chuyển tiếp trên vách Vỉa H(5) Diện phân bốhạn chế, nhỏ hẹp ở phần phía Bắc tiếp giáp với đứt gãy A-A Đặc điểm trầm tích của phụ

hệ tầng là đá hạt thô, nguồn gốc lục địa Thành phần thạch học bao gồm: Sạn kết, cuội kết,cát kết, bột kết Đặc tính phân bố không rõ ràng Các vỉa than ở phụ hệ tầng này không cógiá trị Công nghiệp, chủ yếu là những thấu kính nhỏ cả về phương vỉa và hướng dốc,nhiều chỗ chỉ là những vết vỉa như sét than Chiều dày của phụ hệ tầng này từ 250m 300m

Đất đá thuộc hệ Đệ tứ phân bố chủ yếu phần phía Bắc khoáng sàng, ở phần phíaNam chỉ rải rác ở một số nơi, do các tầng khai thác lộ thiên đã bóc đi hoặc đổ thải lên

Thành phần chủ yếu là cuội, sỏi, cát, sét và các vật chất thực vật, cấu tạo bở rời.Chiều Dày(2) đất đá từ 2 mét đến 10 mét, trung bình 7m, thường phủ không chỉnh hợptrên trầm tích Trias

2.1.4.2 Kiến tạo.

a Nếp uốn.

- Nếp lõm Tây đứt gẫy F. có trục chạy dọc theo đứt gẫy F., cánh Tây thoải, cánhĐông dốc Theo kết quả quan sát các phân Vỉa G(4) trong khai thác lộ thiên, thì cánhđông của nếp lõm này có chỗ dốc đứng, mặt trục nghiêng về Đông

- Nếp lõm Nam đứt gẫy F.C Là nếp lõm kéo theo của đứt gẫy F.C, mặt trục cắm vềphía Nam, đông nam Đối với chùm vỉa Dày (2), hai cánh của nếp lõm này tương đốithoải, độ dốc của cánh Nam dao động trong khoảng 10o 15o, cánh bắc 20o 25o

- Nếp lõm +18 nằm ở phía đông nam khu IVA, trục nếp lõm chạy theo phương á

vĩ tuyến Mặt trục hơi nghiêng về phía Bắc, hai cánh của nếp lõm thoải, độ dốc của haicánh chỉ dao động trong khoảng 15o 20o

- Nếp lõm 146-402 nằm ở phần Tây Lộ Trí, trong khoảng từ T.IB đến T.III, trụcnếp lõm chạy theo phương Đông Bắc-Tây Nam, có xu hướng chìm dần về phía Đông, haicánh của nếp lõm thoải, độ dốc của hai cánh chỉ dao động trong khoảng 10o 20o

- Nếp lồi Trung tâm khu IVA, chi phối toàn bộ cấu trúc địa chất khu IVA, trục nếpuốn chạy theo phương á vĩ tuyến, mặt trục gần thẳng đứng, hai cánh thoải 5 15o Nếp lồiTrung tâm có cấu tạo khá phức tạp do các đứt gẫy theo các phương khác nhau Mặt trụctương đối dốc, hơi nghiêng về Đông Nam, hai cánh của nếp lồi không đồng đều CánhNam dốc và phức tạp hơn cánh Bắc

- Nếp lồi Đèo Nai có trục theo hướng á kinh tuyến, cánh Tây của nếp lồi bị đứt gẫyAnfa cắt qua

b Đứt gãy.

Như đã trình bày, khu Lộ Trí có cấu tạo địa chất phức tạp Tuy nhiên, nếu coi đứtgãy F.A và F.MT là đứt gãy bậc I để hình thành các khối kiến tạo khu Lộ Trí thì có thểchia hệ thống đứt gãy theo các bậc, như sau:

- Đứt gãy F.B, F. là các đứt gãy bậc II có phương á kinh tuyến, chia khoáng sàng

Lộ Trí thành các khối Đông Khe Sim, khối Tây của Đông Lộ Trí và khối Đông của Đông

Lộ Trí

- Các đứt gãy FA1, F.P, F.C, F.Q là các đứt gãy nhỏ trong các khối Do hệ thốngđứt gãy phức tạp cả về tính chất và phương vị, làm cho địa tầng và các vỉa than có cấu tạorất phức tạp Nhìn chung các hệ thống đứt gãy nêu trên tương đối phù hợp kết quả thicông các công trình thăm dò và hiện trạng khai thác của các mỏ trong những năm gần đây

Tuy nhiên, do các công trình thăm dò dưới sâu còn thưa nên phần lớn các đứt gãythể hiện trên các tài liệu địa chất chủ yếu dựa vào cấu trúc, đặc điểm các vỉa than và hiệntrạng khai thác Đặc điểm các đứt gãy chủ yếu như sau:

c, Các đứt gãy thuận.

- Đứt gãy A là giới hạn phía Bắc của khoáng sàng Lộ Trí Trong các phương ánthăm dò, báo cáo địa chất từ trước đến nay, các thông tin về đứt gẫy A chưa được xácđịnh chính xác

- Đứt gãy thuận F.B chạy theo phương TB - ĐN, mặt trượt cắm về Đông bắc vớigóc dốc 700 75o Biên độ dịch chuyển hai cánh đứt gẫy không đều từ 20m  100m Đứtgãy thuận B được phát hiện trong quá trình thăm dò tỷ mỷ Đông Khe Sim và tìm kiếmTây Lộ Trí Đây là đứt gãy phân chia khối địa chất, là ranh giới tính trữ lượng dưới sâucủa khoáng sàng Lộ Trí và Đông Khe Sim Đứt gãy F.B được các LK.2613 và LK.146Đông Khe Sim khống chế

- Đứt gẫy thuận F. có phương á kinh tuyến (phương vị 34003500), mặt trượt cắmĐông, góc dốc biến đổi từ 700750, biên độ dịch chuyến theo hướng dốc từ 20  50m

- Đứt gẫy thuận F.P1 có phương Đông Bắc - Tây Nam cắm Nam - Đông Nam, gócdốc thay đổi từ 550 600, phát triển trong phạm vi T.IIA đến T.III Đứt gẫy F.P1 có biên

độ dịch chuyển từ 30m  40m Quá trình khai thác lộ thiên công trường +110 mỏ ThốngNhất phát hiện F.P1 là đứt gãy nhỏ, phát triển trong diện hẹp chiều dài chỉ khoảng 300m.Đầu phía Đông Bắc bị chặn bởi F.P, phía Tây Nam bị triệt tiêu dần

- Đứt gãy thuận C6 có phương Tây Bắc - Đông Nam cắm về phía Đông Bắc, có gócdốc trung bình 500 600, kéo dài từ đứt gãy A3 (Phía Bắc) đến đứt gãy N ở phía Nam, đớiphá huỷ nhỏ, cự ly dịch chuyển từ 20m  30m

- Đứt gãy thuận A4 có phương Đông Bắc - Tây Nam mặt trượt đứt gãy cắm Bắc,góc dốc trung bình 600, đới phá huỷ không rõ ràng, cự ly dịch chuyển từ 50m  65m, kéodài từ đứt gãy C.6 về phía Đông Bắc

- Đứt gẫy thuận MT có phương chạy TB - ĐN, từ Tây Lộ Trí đến khu Đông vàĐông Nam Mặt trượt của đứt gẫy cắm Đông Bắc với góc dốc 700750

- Đứt gẫy nghịch A1 có phương á vĩ tuyến mặt trượt cắm Bắc có độ dốc từ 750



80o FA1 là đứt gẫy lớn xuất hiện từ đứt gãy F.B giữa T.IA và T.I đến đứt gãy F.C, biên

độ dịch chuyển từ 100m  200m, đới phá huỷ từ 10m đến 15m

- Đứt gẫy nghịch A2 kéo dài từ đứt gãy  (khu vực T.VIII) phát triển về Đông gặpđứt gãy A (Đèo Nai) theo hướng Tây Nam-Đông Bắc, F.A2 có mặt trượt cắm Tây Bắc,góc dốc từ 600 650, đới phá huỷ không rõ ràng, cự ly dịch chuyển từ 50m  100m

- Đứt gãy nghịch A3cắm Bắc, góc dốc trung bình 600, kéo dài từ đứt gãy (T.VIII) về phía Đông, đới phá huỷ không rõ ràng, cự ly dịch chuyển từ 80m  140m

- Đứt gẫy nghịch F.P phát triển theo phương TB - ĐN mặt trượt cắm về phía TâyNam với góc dốc thay đổi từ 750800 Biên độ dịch chuyển thay đổi từ 30m  40m

- Đứt gẫy nghịch F.Q xuất hiện ở khu vực Tây Lộ Trí theo phương Tây Bắc - ĐôngNam mặt trượt đứt gãy cắm về phía Đông Bắc và kết thúc tại đứt gẫy F.C Góc dốc mặttrượt thay đổi từ 750  800, biên độ dịch chuyển thay đổi từ 30m  40m

2.1.5 Đặc điểm các vỉa than của khu Lộ Trí.

Kết quả nghiên cứu địa tầng chứa than và các công trình thăm dò đã xác định khu

mỏ Lộ Trí có 5 vỉa than, từ dưới lên các vỉa được ký hiệu là: Vỉa Mỏng (1), Dày (2), TG(3), G (4) và H(5) Trong đó, vỉa Dày (2), vỉa Trung gian (3) và vỉa G (4) là những vỉa cógiá trị Công nghiệp

Vỉa Dày(2): Lộ vỉa tồn tại chủ yêu phía Nam khu mỏ, có chiều dày biến thiên lớn

từ vài mét đến hàng trăm mét, mật độ chứa than tập trung lớn nhất ở nếp lõm Lộ Trí Cànglên phía Bắc địa tầng chứa than có xu hướng dày lên, nhưng mật độ chứa than giảm đi Để

thuận lợi cho công tác tính trữ lượng và thiết kế khai thác, vỉa Dày (2) được chia thành 6chùm vỉa, các chùm vỉa được đánh số từ 1 đến 6 theo thứ tự từ trụ đến vách Các chùm vỉalại chia ra các phân vỉa và ký hiệu các phân vỉa bằng chữ cái a, b, c Trên cùng là phânvỉa 6h dưới cùng là phân vỉa 1a, tổng cộng vỉa Dày (2) chia thành 28 phân vỉa

Vỉa TG (3):Vỉa Trung gian (3) phân bố khoảng giữa vỉa Dày (2) và vỉa G (4) Lộ

phân đoạn ở Tây nam khu mỏ từ phía Tây T.V đến qua TVA với tổng chiều dài khoảng380m, nằm trên, cách vỉa Dày (2) trung bình khoảng 45m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ0,23m (LK.TN52) ÷ 12,41m (CGH17), trung bình 2,88m Chiều dày riêng than thay đổi

từ 0,00m ÷ 10,53m (CGH17), trung bình 2,60m Vỉa có cấu tạo phức tạp, thường chứa 0đến 6 lớp đá kẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,00m ÷ 1,88m (CGH17) Góc dốc vỉa thay đổi từ

120÷ 550, trung bình 350 Vỉa TG có 27 công trình gặp vỉa Đá vách, trụ là bột kết, ít gặpsét kết

Vỉa G (4):Là vỉa có cấu tạo rất phức tạp, phân bố rông rãi trên toàn diện tích khu

mỏ Vỉa G(4) khu mỏ Lộ Trí tương ứng là chùm vỉa GI của vỉa G (4) khu Nam Cẩm Phả.Chùm vỉa GI bao gồm 4 tập vỉa: Tập vỉa GI.1, GI.2, GI.3, GI.4, mỗi tập vỉa được phânthành các phân vỉa mang số hiệu a, b, c , tổng cộng vỉa G (4) khu mỏ Lộ Trí có 3 phânvỉa, từ dưới lên gồm: GI.3a, GI.3b, GI.3c

Đặc điểm các vỉa và các phân vỉa, như sau:

Bảng 2.1 Tổng hợp đặc điểm các vỉa than khu mỏ Lộ Trí

Tên

vỉa

(độ) Toàn vỉa Riêng than Ch.dày (m) Số lớp kẹp

vỉa

(độ) Toàn vỉa Riêng than Ch.dày (m) Số lớp kẹp

2.1.6 Đặc điểm địa chất công trình.

Trầm tích chứa than bao gồm các loại đá cuội sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết đá sét

và các vỉa than Các lớp đá hạt thô có chiều dày lớn được phân bố ở phần phía Bắc

khoáng sàng

- Cuội, Sạn kết: Các lớp cuội, sạn kết chiếm tỷ lệ tương đối lớn tại khu mỏ, chiều

dày lớp từ vài mét đến vài chục mét, các lớp cuội sạn kết nằm xen kẽ trong cột địa tầnghạt thô có chiều dày lớn phía vách của chùm vỉa Dày(2) Thành phần nham thạch chủ yếugồm các mảnh vụn thạch anh có độ mài mòn trung bình Cấu tạo dạng khối, rắn chắc nứt

nẻ nhiều kích thước hạt từ 2,5  10mm, xi măng gắn kết là bột kết, silic và Xerixit

- Cát kết: Là loại nham thạch chiếm tỷ lệ lớn nhất trong khu mỏ, chiều dàythay đổi

từ vài mét đến vài chục mét, đôi chỗ dày40  50m Thành phần bao gồm các loại từ hạtmịn đến hạt thô, thành phần chính là thạch anh (70  80%), xi măng gắn kết là Xerixitđôi khi là Hydroxit sắt kiểu lấp đầy

- Bột kết:Cũng là loại đá chiếm tỷ lệ đáng kể trong khu mỏ, chiều dày các lớp biến

động từ 0,3  50m, thuộc loại đá hạt mịn Nhiều chỗ, bột kết cũng là vách trụ trực tiếpcủa các vỉa than Đá bột kết có mức độ nứt nẻ kém phát triển nên thuộc loại chứa nướckém

- Sét kết: Là loại đá được phân bố ít hơn so với các loại đá nửa cứng có mặt trong

mỏ và được phân bố chủ yếu ở vách trụ các vỉa than, lớp có chiều dầy từ 5  10cm, cóchỗ lớn hơn 20m Sét kết có mầu xám đen, phân lớp mỏng, chứa nhiều hoá thạch thực vật.Nhìn dưới kính hiển vi, các hạt thạch anh mịn chiếm 10%, xi măng gắn kết chủ yếu làkhoáng vật sét chiếm 90%, bởi thế khi được tiếp xúc với nước thông qua các khe nứt đãtrở nên mềm dẻo

Dung trọng (G/cm 3 )

Tỷ trọng (G/cm 3 )

Góc nội

ma sát ( 0 )

Lực dính kết(Ck)

2.95 - 1.342.58(125)

2.84 - 1.452.65(126)

340 - 25 0

290(2)

0.44-0.090.25(7)Cát

kết

2629 - 113

1033(344)

434-38.88138(112)

2.95 - 1.342.58(125)

2.84 - 1.452.65(126)

370 -20 0

270

7.13-0.702.39(69)Bột

kết

2301 - 30

554(345)

375 - 2984(97)

3.46 - 1.342.57(267)

6.66 - 1.402.68(267)

380 15’-160

240

0.9- 0.151.12(56) Sét

kết

520 - 148

322(12)

63 - 6363(1)

2.67 – 2.472.59(11)

2.77 - 2572.68(11)

360 30’-140

280

* Cấu tạo và tính chất đá vách, trụ các vỉa than.

Đá vách, trụ các vỉa than thường là các lớp bột kết, sét kết, cát kết, đôi chỗ là cáclớp sạn kết Các lớp đá này không ổn định, chỗ dày, mỏng khác nhau, đôi chỗ tạo thànhcác thấu kính Vách, trụ các vỉa than thường chia làm 3 lớp:

- Lớp vách - trụ giả: là lớp sét than có chiều dày không lớn từ 0.2 m  0.7 m ít gặpnhững lớp có chiều dày lớn hơn 1m Lớp này thường bị phá huỷ trong quá trình khai thácthan

- Lớp vách - trụ trực tiếp: là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm trên (vách), dưới (trụ)lớp sét than Có chiều dày từ 0.5  5m cá biệt có chỗ dày hơn 5m Vách trực tiếp bị pháhuỷ trong quá trình khai thác

- Lớp vách - trụ cơ bản: Là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc bền vữngkhó sập đổ

2.1.7 Đặc điểm địa chất thuỷ văn (ĐCTV)

2.1.7.1 Đặc điểm nước mặt.

Khu thăm dò nằm trên một phần sườn phía Nam của dãy núi kéo dài theo hướng vĩ tuyến từ Đèo Nai đến Khe Sim Độ dốc của mặt địa hình lớn, nên nước mưa được tháo đi nhanh chóng

Trong khu vực các suối đều là suối cạn, chỉ có nước trong những ngày mưa to đồngthời trong khu vực thăm dò nước mặt chỉ tồn tại dưới dạng các hồ nước và các moongkhai thác Nguồn nước ở khu Đông Lộ Trí chủ yếu do 2 nguồn cung cấp chính đó là: nướcmưa và nước hồ, các suối nhỏ và hệ thống dòng tạm thời chỉ có vào mùa mưa

* Đặc điểm khí tượng.

Khu vực nghiên cứu Cơ giới hóa nằm tại mỏ Đông Lộ Trí, nằm trong vùng nhiệtđới gió mùa, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, nước dưới đất chịu ảnh hưởng lớn dolượng mưa Lượng nước mưa hàng năm chi phối khá lớn đến sự phân bố nước mặt vàđộng thái nước dưới đất Nước mưa một phần nhỏ theo các dòng chảy đổ ra biển còn lại

do địa hình bị phân cắt mạnh do kiến tạo và do các tầng khai thác nên nước mưa thẩmthấu qua đất đá xuống dưới Vào mùa khô lượng nước mặt giảm nên lượng nước dưới đấtcũng giảm theo

* Hồ chứa nước.

Hồ Bara: là hồ nhân tạo nằm phía Đông Bắc cách khu khai thác IV-A của mỏThống Nhất khoảng 500m Khối lượng nước chứa trong hồ cao nhất khoảng 508.399m3,thấp nhất 146.584m3 Từ tháng 1 năm 1997 đến nay mực nước trong hồ giảm xuống còn ởmức +328.0m (tháng 3/1997), +330.25 (tháng 8/1997) Nguồn cung cấp nước chủ yếu cho

hồ Bara là nước mưa vì thế vào mùa mưa nếu không có đập tràn hạ thấp bớt mực nước thìmực nước trong hồ sẽ cao hơn Về mặt cấu trúc địa chất, khu vực hồ Bara là một cánh củanếp lõm có góc dốc cắm về hướng Bắc và Đông Bắc liên tục đến đứt gãy A-A nên áp lựccột nước trong hồ đổ dồn về phía Bắc, nước trong hồ ít ảnh hưởng tới các khu vực khaithác

* Nguồn nước biển.

Do khu Lộ Trí có địa thế gần biển nên vào thời điểm chiều cường nước biển chỉcách khu vực lò +13 khoảng 1500m  1800m Từ trước đến nay, chưa có công trìnhnghiên cứu bơm nước thí nghiệm, nên khi hạ thấp mực khai thác, khả năng nước biểnthẩm thấu vào các công trình khai đào hay không vẫn chưa thể có kết luận chính xác.Theo nhận định của các nhà địa chất thuỷ văn đã nghiên cứu khu vực này trong các báocáo địa chất trước đây thì nước biển có thể ngấm vào các hệ thống lò khai thác (do chênh

lệch lớn về mực nước sẽ tạo ra sự chênh lệch về Gradien thuỷ lực) Với vấn đề trên, trongquá trình khai thác xuống sâu cần có các công trình nghiên cứu thêm để có kết luận chínhxác.

Qua quá trình khai thác, nhất là đối với các moong khai thác lộ thiên đã làm thayđổi địa hình địa mạo nguyên thuỷ của bề mặt tạo thành các hỗ trũng lớn và hồ nước trênmặt Các đá dưới lòng moong bị nứt nẻ mạnh do nổ mìn tạo điều kiện cho sự thẩm thấucủa nước xuống sâu Đối với các moong khai thác của mỏ Đèo Nai, nguồn nước khôngđược lưu động, đất đá thải sẽ là tầng chứa nước để rồi thẩm thấu xuống tầng dưới liên tụckhông chỉ vào mùa mưa Với các công trường khai thác hầm lò, do ảnh hưởng của trọnglực và các tác nhân gây sụt lún và quá trình bắn mìn điều khiển vách sập xuống ở các lòchợ tạo điều kiện thuận lợi cho nước thấm qua các lớp cách nước đã bị huỷ hoại vào cáccông trình khai thác

2.1.7.2 Đặc điểm nước dưới đất.

Trong báo cáo tổng kết Đèo Nai - Lộ Trí năm 2012 và các báo cáo trước đã phânchia cũng như tính toán thông số của các phức hệ, hệ tầng chứa nước Trong phần này chỉxem xét những phức hệ có trong khu I, khu II, cụ thể như sau:

a Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Đệ Tứ (Q).

Trầm tích Đệ tứ chủ yếu phân bố hầu khắp khu mỏ, chiều dày trầm tích biến đổilớn Trên các sườn núi chiều dày từ 1,5m 2,5m, ở các thung lũng, ven suối chiều dày từ1,0m đến 5m Do chiều dày và mức độ chứa nước ở phần núi cao và đồng bằng khácnhau nên nước ở hai phần này cũng khác nhau Phần núi cao do địa hình cao và dốc, đất

đá chủ yếu là cuội, sỏi, sét và trên cùng là cát nhưng hàm lượng không cao nên nước íthoặc không tồn tại và nếu có cũng chỉ vào mùa mưa Phần phía Nam và ven suối đất đáchứa nước là cát hạt nhỏ, hạt trung, sạn, sỏi và lớp cuội nằm dưới cùng trực tiếp lên đágốc, mức độ xuất hiện điểm lộ không nhiều

Nhìn chung, phức hệ chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ của mỏ Đông Lộ Trí thuộcloại nghèo nước, các lớp chứa nước chỉ phân bố tập trung ở phần phía Nam khu mỏ Nướcmưa, nước mặt là nguồn cung cấp trực tiếp cho phức hệ chứa nước trầm tích Đệ Tứ Đốivới việc khai thác lộ thiên, phức hệ chứa nước này sẽ ảnh hưởng đến việc tháo khômoong, ngoài ra với khai thác hầm lò nước mặt có khả năng thẩm thấu nên cũng ảnhhưởng rất lớn đến lưu lượng nước chảy vào mỏ

Địa tầng gồm các đá chứa nước và cách nước nằm xen kẽ nhau không theo quyluật Nguồn cung cấp nước cho địa tầng này chủ yếu là nước mưa, được thấm qua các khenứt và thấm xuống sâu Do điều kiện trầm tích có sự thay đổi (càng về phía Đông các lớp

trầm tích càng dày so với phần phía Tây) không ổn định, các lớp cách nước và chứa nướcdạng thấu kính không duy trì liên tục nên nước trong địa tầng này được thông với nhautạo thành nước có đối lưu tự do (nước không áp), động thái nước biến đổi theo mùa Độchứa nước của địa tầng này không lớn.

Kết quả quan trắc bơm nước thí nghiệm LK410 và hai đợt bơm và đổ nước thínghiệm tại các LK411, LK1059 cho thấy địa tầng này có độ tàng trữ của nước kém

Công ty than Thống Nhất đã tính được hệ số thấm K = 0.3  0.5m/ngày đêm Nhưvậy, nước thấm qua vùng đã khai thác là rất lớn

Trong phạm vi thăm dò thấy rằng tầng này không lộ ra trên mặt Đất đá chứa nướcchiếm tỉ lệ 43% Các tài liệu về địa chất thủy văn trước đây đều khẳng định khả năng chứanước của tầng này là phong phú Nước dưới đất ở tầng này là nước có áp

Do trong khu vực xem xét hầu như không có công trình Bơm nước thí nghiệm nàonên báo cáo sử dụng hệ số thấm theo kết quả khảo sát đánh giá mức độ tàng trữ nước vàkhả năng gây bục nước phục vụ khai thác hầm lò dưới mức -35 khu Lộ Trí (do Công tyĐịa chất mỏ - Vinacomin lập, TKV phê duyệt năm 2014) là hệ số K = 0,278 m/ngày

Bảng 2.3 Bảng tổng hợp thành phần hóa học của nước ngầm

Chỉ tiêu phân tích Đơn vị

tính

Hàm lượng Trung bình Lớn nhất Nhỏ nhất

Chỉ tiêu phân tích Đơn vị

tính

Hàm lượng Trung bình Lớn nhất Nhỏ nhất

Lượng váng

Nước ngầm theo giá trị trung bình: pH = 4,3 thuộc nước axít, độ tổng khoáng hóa M

= 0,34g/l nước nhạt Độ cứng Đức 6,37 nước mềm, Nước nửa sủi bọt, rất ít cặn, cặn cứng,

ăn mòn, khả năng hấp thụ xà phòng từ 986,4  8832g/m3 Loại hình hóa học: Sun phátMagie Natri Kali

Kết quả thống kê theo dõi lưu lượng nước của các tầng khai thác của khu Lộ Trítrong những năm gần đây, từ năm 2013 đến 2015 (xem bảng 2.4)

Qua bảng 2.4 cho thấy: tính riêng trong năm 2015, lưu lượng nước thoát ra tính ởmức -140 về mùa khô khoảng 755 m3/h, còn về mùa mưa khoảng 878m3/h, lưu lượng lớnnhất khoảng 927 m3/h Như vậy lượng nước thoát ra tập trung ở mức -140 là rất lớn Tuynhiên, với trạm bơm hiện tại hoàn toàn đáp ứng với công tác bơm thoát nước tháo khô chokhu vực

* Đánh giá kết quả nghiên cứu ĐCTV - ĐCCT.

Qua kết quả nghiên cứu Địa chất thủy văn của báo cáo đã tổng hợp được những thông số cụ thể, như sau:

- Hệ số thấm trung bình cao K = 0,278 m/ngày đêm

- Nước ngầm tầng chứa than có độ pH chỉ từ 2,5  6,6, trung bình 4,3 Nước có độ

pH thấp này dễ gây ăn mòn bê tông và các vì chống sắt Tuy nhiên vẫn đủ điều kiện để ápdụng công nghệ Cơ giới hóa (Nằm trong phạm vi pH = 3,5  7) Khả năng ngấm nướcgây trương nở, hoá mềm khá mạnh đối với các đất đá có thành phần đất đá có chứa sét

Hiện tại Công ty than Thống Nhất đang đào lò XDCB mức -35 đến -140, lưu lượngnước chảy ra lớn nhất lên tới Q = 927m3/h gây khó khăn cho quá trình đào lò và khai thác

Hiện nay khu Lộ Trí đang áp dụng công nghệ khai thác lò chợ hạ trần sử dụng giákhung thủy lực di động (hoặc giá xích), mức độ ảnh hưởng của nước đến quá trình khaithác các lò chợ không nhiều

Tuy nhiên để khai thác các lò chợ cơ giới hóa sau này, Công ty cần phải tiếp tụckhảo sát thăm dò mức độ ảnh hưởng của nước đến các lò chợ, cần thiết phải tháo khô khuvực trước khi tiến hành khai thác các lò chợ

2.1.9 Phân loại mỏ theo cấp khí.

Trong diện tích thăm dò mỏ Lộ Trí đến mức sâu -38,60m đã xác nhận có đới khíphong hoá Bề mặt đới khí Mêtan xuất hiện ở mức -38,60m

Căn cứ kết quả xác định độ chứa khí Mêtan (CH4) của các vỉa than, sự biến đổi độchứa khí Mêtan theo độ sâu, kết quả xếp loại mỏ theo khí Mêtan hàng năm của Bộ CôngThương, dự kiến xếp loại nhóm mỏ theo cấp khí khu mỏ Lộ Trí theo mức sâu khai thácnhư sau:

Khai thác lò bằng từ lộ vỉa đến +11m xếp vào nhóm mỏ loại I theo cấp khí

Khai thác lò giếng từ +11m đến -300m dự kiến xếp nhóm mỏ loại II theo cấp khí.Khu mỏ Lộ Trí có cấu trúc địa chất phức tạp, các vỉa than bị uốn lượn tạo ra các hệthống nếp uốn và chủ yếu khai thác hầm lò, nên trong quá trình khai thác phải hết sức lưu

ý độ giàu khí ở các đỉnh nếp lồi Quá trình khai thác phải thường xuyên đo khí, thông gió,

đề phòng sự cố cháy, nổ khí và nhiễm độc do tích tụ khí cục bộ gây ra

Phần các phân vỉa của Lộ Trí dự kiến xếp nhóm mỏ loại II theo khí mỏ

2.2 Đánh giá khả năng cơ giới hóa khai thác khu Lộ trí – Công ty than Thống Nhất - TKV

2.2.1 Hiện trạng trữ lượng và khả năng CGH các vỉa than khu Lộ Trí

2.2.1.1 Tổng hợp trữ lượng và khả năng cơ giới hóa khai thác theo thiết kế của Dự

án hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí.

Theo thiết kế kỹ thuật của dự án hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí doCông ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư Mỏ & Công nghiệp lập, trữ lượng than địa chất của 27phân vỉa thuộc chùm vỉa Dày trong ranh giới mỏ phân theo tầng từ LV  - 600 có tổng

Tổng cộng 58.512.623 5.137.643 20.436.750 32.095.833 842.397

Theo thiết kế kỹ thuật của dự án khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu LộTrí, Công ty than Thống Nhất sẽ đầu tư 01 dây chuyền lò chợ cơ giới hóa đồng bộ ápdụng trong điều kiện (bảng 2.7)

Bảng 2.7 Điều kiện áp dụng cơ giới hóa khai thác mức -35 khu Lộ Trí

không có phay phá

Ngoài ra còn xem xét đến các yếu tố:

- Đá vách dễ sập đổ, không có hiện tượng vách treo Đá trụ ổn định từ trung bìnhtrở lên, không có hiện tượng trương nở, bùng nền

- Các lớp đá kẹp sử dụng để chia lớp khai thác: Chiều dày đá kẹp đủ lớn (khoảng

>1m), đá kẹp ổn định từ trung bình trở lên, không có hiện tượng trương nở, bùng nền khi

sử dụng làm trụ lớp khai thác

- Các lớp đá kẹp không sử dụng để chia lớp khai thác: Chiều dày lớp đá kẹp nhỏ (<0,5m đối với loại đá sét kết, bột kết và < 0,3m đối với loại cát kết), độ cứng f ≤ 4, hệ sốphần trăm đá kẹp (tỷ số phần trăm giữa tổng chiều dày đá kẹp trong lớp khai thác và chiềudày lớp khai thác) K < 20%, điều kiện thuận lợi cho CGH khai thác khi K < 10%

- Trường hợp đặc điểm đá kẹp không đảm bảo các điều kiện trên thì tùy thuộc vàomức độ và vị trí sẽ có những biện pháp xử lý khi áp dụng CGH

- Tầng -35/-140: trữ lượng địa chất huy động là 8,353 triệu tấn; trữ lượng côngnghiệp là 5,886 triệu tấn

- Tầng -140/-250: trữ lượng địa chất huy động là 1,846 triệu tấn; trữ lượng côngnghiệp là 1,313 triệu tấn Chi tiết trữ lượng của các lò chợ cơ giới hóa (bảng 2.8)

2.2.1.2 Trữ lượng có khả năng cơ giới

Theo Báo cáo kết quả thăm dò bổ sung, thăm dò phục vụ cơ giới hóa mỏ than LộTrí, Cẩm Phả, Quảng Ninh (trữ lượng và tài nguyên tính đến 31/12/2014) của Công ty Cổphần tin học Công nghệ Môi trường - Vinacomin lập năm 2015, Tổng trữ lượng và tàinguyên than trong ranh giới của Quyết định số 1122/QĐ-HĐQT, ngày 16/5/2008 của Hộiđồng Quản trị Tập đoàn V/v: Phê duyệt Quy hoạch điều chỉnh ranh giới các mỏ than củaTập đoàn là 95.627 nghìn tấn, trong đó: Cấp 121 là 17.161 nghìn tấn; Cấp 122 là 62.540nghìn tấn; Cấp 333 là 15.926 nghìn tấn (bảng 2.9)

Bảng 2.9 Tổng trữ lượng và tài nguyên than theo vỉa của khu Lộ Trí

TT Tên vỉa Cấp trữ lượng Cấp tài nguyên Tổng cộng

Bảng 2.11 Tổng hợp trữ lượng các khu vực có khả năng cơ giới hóa khai thác tại khu I và khu II

Góc dốc vỉa (độ) Trữ

lượng (ng.tấn)

Theo phương Theo chiều

dốc

Theo phương

Theo chiều dốc

TT Tên lò

chợ

Chiều dài lò chợ (m) Chiều

dày vỉa (m)

Góc dốc vỉa (độ) Trữ

lượng (ng.tấn)

Theo phương Theo chiều

dốc

Theo phương

Theo chiều dốc

So sánh trữ lượng và tài nguyên than của các lò chợ cớ khả năng cơ giới hóa trước

và sau khi thăm dò (bảng 2.13)

Bảng 2.13 Bảng so sánh trước và sau khi thăm dò các lò chợ CGH khu I Lộ Trí

Tên vỉa Trước thăm dò Tổng

(N.tấn)

Sau thăm dò Tổng

(N.tấn)

Chênh lệch (N.tấn)

Sau thăm dò

Tổng (N.

tấn)

Chênh lệch (N.tấn)

2.2.2 Đánh giá khả năng cơ giới hóa khai thác khu Lộ trí

2.2.2.1 Cơ sở và điều kiện quy hoạch các lò chợ có khả năng cơ giới hóa khu Lộ trí - Công ty than Thống Nhất.

Theo thiết kế kỹ thuật của Dự án khai thác hầm lò dưới mức -35 khu Lộ Trí Công

ty than Thống Nhất, các hệ thống khai thác áp dụng cho khu mỏ bao gồm: (1) Hệ thốngkhai thác cột dài theo phương chống lò bằng cột thuỷ lực đơn, áp dụng cho vỉa có chiềudày từ 1,2  2,5m, góc dốc đến 350 Khấu than bằng phương pháp khoan nổ mìn, điềukhiển đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần; (2) Hệ thống khai thác lò chợ giákhung di động khấu than lò chợ bằng khoan nổ mìn (hoặc HTKT lò chợ giá thuỷ lực diđộng liên kết bằng xích) áp dụng cho các khu vực vỉa dày, góc dốc đến 450; (3) Hệ thốngkhai thác cơ giới hoá đồng bộ thu hồi than nóc áp dụng cho những khu vực vỉa dày, gócdốc trung bình ≤ 250

Tổng hợp sản lượng hàng năm (từ năm 2014 đến 2018) khu Lộ trí Công ty thanThống Nhất theo các loại hình công nghệ khai thác của mỏ được thống kê ở bảng 2.15 Bảng 2.15 Tổng hợp sản lượng các loại hình công nghệ khai thác hàng năm khu Lộ trí