Luận án nghiên cứu xác định các thông số công nghệ hợp lý đối với lò chợ cơ giới hoá đồng bộ hạ trần thu hồi than ở vỉa dày thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động và hiệu quả khai thác.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NƠNG VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN MỘT SỐ THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ KHAI THÁC LỊ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 9520603 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2018 Cơng trình hồn thành tại: Bộ mơn Khai thác Hầm lò Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Đặng Vũ Chí, Trường Đại học Mỏ-Địa chất PGS TS Phùng Mạnh Đắc, Hội KHCN Mỏ Việt Nam Phản biện 1: PGS TS Trần Văn Thanh, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Phản biện 2: TS Trương Đức Dư , Hội KHCN Mỏ Việt Nam Phản biện 3: TS Trần Minh Nguyên, Công ty CP Tư vấn đầu tư Xây dựng mỏ Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi vào hồi 8h30 ngày tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Theo Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, tổng sản lượng khai thác than mỏ phấn đấu đến năm 2025 đạt 80 triệu Thực tế nay, mỏ than hầm lò khai thác điều kiện địa chất phức tạp, biến động lớn chiều dày góc dốc, nhiều phay phá kiến tạo hầu hết mỏ có xu hướng khai thác xuống sâu Do đó, việc tăng sản lượng khả giới hóa đồng mỏ khó khăn Trong điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh phức tạp nên đòi hỏi phải có nghiên cứu, đánh giá cụ thể việc lựa chọn thông số kỹ thuật thiết bị khai thác giới hóa phù hợp Do đó, nội dung nghiên cứu đề tài có ý nghĩa khoa học, thực tiễn quan trọng cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu xác định thông số công nghệ hợp lý lị chợ giới hố đồng hạ trần thu hồi than vỉa dày thoải nghiêng mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động hiệu khai thác Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: thơng số cơng nghệ lị chợ giới hóa đồng bộ, hạ trần thu hồi than (chiều cao lớp than hạ trần, bước thu hồi than hạ trần) - Phạm vi nghiên cứu: vỉa than có chiều dày 6m góc dốc nhỏ 350 thuộc mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Nội dung nghiên cứu a) Tổng quan kinh nghiệm khai thác lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng vỉa than dày, dốc thoải nghiêng nước giới b) Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố địa chất - kỹ thuật mỏ đến trình thu hồi than c) Hồn thiện số thơng số cơng nghệ khai thác lị chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng hạ trần thu hồi than vỉa than dày, dốc thoải nghiêng vùng Quảng Ninh d) Xác định thông số công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng hạ trần than vỉa dày, dốc thoải nghiêng điều kiện cụ thể Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tổng hợp: phân tích lý thuyết kết hợp với mơ hình phân tích số việc sử dụng phần mềm số PHASE 2, nghiên cứu đo đạc kết trường mỏ than Hà Lầm Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn đề tài a) Luận án góp phần bổ sung sở khoa học việc nghiên cứu, xác định thông số công nghệ khai thác hợp lý lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng hạ trần thu hồi than vỉa than dày, dốc thoải nghiêng b) Kết nghiên cứu luận án có đóng góp vào chương trình xây dựng hướng phát triển cơng nghệ giới hóa khai thác mỏ than hầm lị Việt Nam, giải khó khăn việc nâng cao hiệu quả, an toàn sản xuất Điểm luận án a) Xác định miền áp dụng bước thu hồi than hạ trần hợp lý lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng vỉa than dày, dốc thoải nghiêng b) Xác định miền áp dụng tỷ lệ khấu - hạ trần hợp lý lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng vỉa than dày, dốc thoải nghiêng Những luận điểm để bảo vệ a) Trong lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng bộ, thực tiễn cho thấy chiều dày vỉa nhỏ 13m việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần với bước khấu gương (rth = r) cho hiệu tốt Ngược lại, chiều dày vỉa lớn 13m việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần lần bước khấu gương (rth = 2r) mang lại hiệu b) Trong lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng bộ, tỷ lệ khấu-hạ trần theo thực nghiệm có tỉ lệ tương quan 1:2,5 khả thu hồi than hạ trần đạt giá trị tối ưu Khả thu hồi than cao tỷ lệ khấu-hạ trần lý tưởng 1:2,5 Cấu trúc luận án Luận án kết cấu gồm: phần mở đầu, chương, phần kết luận kiến nghị, trình bày 111 trang đánh máy khổ A4 210x217 mm với 42 bảng biểu, 77 hình vẽ biểu đồ 10 Các cơng trình khoa học liên quan đến luận văn cơng bố Tác giả luận án công bố 05 báo tạp chí chuyên ngành, 03 báo cáo hội nghị khoa học 01 cơng trình nghiên cứu hội đồng khoa học cấp CHƯƠNG TỔNG QUAN KINH NGHIỆM KHAI THÁC LỊ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HĨA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, dốc thoải nghiêng nước 1.1.1 Khái quát chung trữ lượng than vùng Quảng Ninh Bể than Quảng Ninh có diện tích khoảng 1.400km2, gồm ba khu vực: Cẩm Phả, Hịn Gai, ng Bí Than thuộc loại Antraxít, có chất lượng tốt Theo kết đánh giá, tính đến tháng 01/2015 trữ lượng than số mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh ước tính cịn lại liệt kê bảng 1.1 Bảng 1.1 Trữ lượng than mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh [1] Trữ lượng Trữ lượng vỉa dày, dốc TT Tên mỏ toàn mỏ, thoải đến nghiêng, Tỷ lệ % 1000 1000 Mạo Khê 74.909 2.789 3,7 Nam Mẫu 43.543 22.921 52,6 ng Bí 38.741 0,0 Vàng Danh 43.666 26.967 61,8 Hà Lầm 50.973 49.364 96,8 Núi Béo 64.474 51.777 80,3 Dương Huy 59.076 9.773 16,5 Quang Hanh 25.157 2.786 11,1 Thống Nhất 37.422 17.679 47,2 10 Hạ Long 94.666 64.834 68,5 11 Khe Chàm 72.935 23.482 32,2 12 Mông Dương 25.083 7.708 30,7 Tổng cộng 630.645 280.080 44,4 1.1.2 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu thu hồi 01 máng cào Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng Công nghệ CGH đồng hạ trần thu hồi than triển khai lị chợ II-8-2 khu giếng Vàng Danh từ tháng 01/2008 ÷ 12/2013 theo hai giai đoạn, đó: - Giai đoạn I (từ ngày 01/12/2007÷ 27/3/2008): lị chợ có chiều dài 45m, chiều dài theo phương khu khai thác 30m; chống giữ lò chợ 30 giàn chống tự hành Vinaalta, khấu than máy MG-200W1, vận tải máng cào SGB-620/110x2 sản xuất Trung Quốc thiết bị kèm tiếp nhận từ Công ty than Khe Chàm Sản lượng khai thác giai đoạn I 21.341 với số thơng số cơng nghệ chiều cao khấu gương 2,5m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 5,0m bước thu hồi than hạ trần 0,63m - Giai đoạn II (từ 16/6/2008 - 12/2013): lị chợ có chiều dài 120m, chống giữ 80 giàn chống Vinaalta, khấu than máy MB-450E, vận tải máng cào DSS-260/2x90 đồng thiết bị kèm Một số thơng số cơng nghệ giai đoạn là: chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 4,7m bước thu hồi than hạ trần 0,8m Từ kinh nghiệm Công ty than Vàng Danh, tháng 8/2010công nghệ giới hóa sử dụng giàn thu hồi 01 máng cào tiếp tục triển khai Công ty than Nam Mẫu với số thơng số cơng nghệ chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 3,9m bước thu hồi than hạ trần 0,8m Tổng thời gian áp dụng 59 tháng, 49 tháng lị chợ hoạt động, 10 tháng lị chợ chuyển diện tháo chuyển thiết bị Công nghệ triển khai 04 lò chợ (03 lò chợ vỉa 01 lò chợ vỉa 5), tổng sản lượng khai thác 665.336 Đánh giá kết áp dụng Kết áp dụng lị chợ giới hóa hạ trần mỏ Vàng Danh sau: sản lượng khai thác đạt từ 2.471 ÷ 24.640 tấn/tháng, trung bình 12.139 tấn/tháng; cơng suất lị chợ đạt từ 128.596 ÷ 163.476 tấn/nămm, trung bình 145.673 tấn/năm; NSLĐ đạt từ 3,6 ÷ 10,8 tấn/cơng, trung bình 9,5 tấn/cơng Tại mỏ Nam Mẫu sản lượng khai thác đạt từ 1.274 ÷ 36.540 tấn/tháng, trung bình 11.847 tấn/tháng; cơng suất lị chợ đạt từ 64.114 ÷ 204.201tấn/năm, trung bình 142.486tấn/năm; NSLĐ đạt từ 3,1 ÷ 11,3 tấn/cơng, trung bình 7,2 tấn/cơng Tỷ lệ tổn thất lị chợ giới hóa hạ trần sử dụng giàn thu hồi 01 máng cào Công ty than Vàng Danh từ 15 ÷ 20%, Cơng ty than Nam Mẫu 22,3 31,9%, tương ứng với tỷ lệ thu hồi than từ 68,1÷ 85,0, trung bình 76,6% Giá trị tương đương với tỷ lệ thu hồi lị chợ giá khung, giá xích hạ trần điều kiện Như vậy, nói bước đầu áp dụng thử nghiệm lò chợ chưa đạt hiệu thiết kế Điều chứng tỏ yếu tố địa chất, kích thước ruộng mỏ ảnh hưởng đến trình khai thác Ngoài ra, yếu tố thiết bị ảnh hưởng lớn, việc làm chủ thay thiết bị chưa cao dẫn tới ách tắc sản xuất Cơ cấu thu hồi than thiết bị chưa thật phù hợp tác động trực tiếp nên việc xác định thơng số kỹ thuật lị chợ 1.1.3 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu kết hợp với giàn chống thu hồi 02 máng cào Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng *Dây chuyền 1: Dây chuyền giới hóa triển khai lắp đặt lò chợ 11-1.14 vỉa 11.1 từ tháng 01 3/2015 hướng dẫn chuyên gia Trung Quốc với công suất thiết kế 600.000 tấn/năm Đặc điểm điều kiện địa chấtvỉa than khu vực lò chợ sau: chiều dày vỉa trung bình 6,8m, góc dốc vỉa trung bình 19 0, chiều dài lị chợ theo hướng dốc 108m, theo phương 420m Tổ hợp thiết bị gồm 67 giàn chống mã hiệu ZF4400/16/28, 06 giàn chống ngã ba lị đầu, lị chân, vị trí 03 giàn, mã hiệu ZFG 4800/18/28 kết hợp máy khấu dẫn động thủy lực MG150/375 W, 02 máng cào SGZ630/264.Một số thông số cơng nghệ lị chợ: chiều cao khấu gương 2,5m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 5,5m bước thu hồi than hạ trần 0,63m *Dây chuyền 2: Trên sở thành công dây chuyền lị chợ giới hóa vỉa 11, tháng 10/2016 Công ty than Hà Lầm tiếp tục đưa vào áp dụng dây chuyền cơng nghệ giới hóa đồng thứ hai lò chợ 7-2 vỉa với công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/năm Theo tài liệu địa chất, đặc điểm địa chất kỹ thuật khu vực lò chợ sau: chiều dày vỉa than thay đổi từ 2,35 ÷ 30,24mtrung bình 18,56m Góc dốc vỉa than thường ÷ 250 Trong phạm vi diện khai thác có 11 lỗ khoan, thay đổi chiều dày vỉa 16,21 ÷ 28,12m, trung bình 18,9mm, góc dốc vỉa thường ÷ 250; chiều dài lị chợ 154m, chiều dài theo phương lò chợ 750m, chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 15,07m bước thu hồi than hạ trần 0,63m Đánh giá kết áp dụng Theo thống kê sản lượng tháng cao đạt tới 83.946 tấn/tháng, suất lao động bình quân đạt tới 19,6 tấn/công Kết đạt do: (1) điều kiện vỉa than khu vực khai thác lò chợ thuộc loại thuận lợi chiều dày đến 17,87m, góc dốc chủ yếu 150; (2) cơng tác thu hồi máng cào sau đồng thời với trình khấu gương cho phép nâng cao sản lượng lò chợ; (3) mỏ xây dựng theo mơ hình mỏ đại với sản lượng chủ yếu từ giới hóa (tồn mỏ có 04 lị chợ, 02 lị chợ giới hóa chiếm 75% sản lượng năm), nên dây truyền vận tải thiết kế liên tục, đơn giản đồng với sản lượng phải thơng qua lị chợ giới hóa; (4) Các thiết bị đầu tư nên không xảy hỏng hóc nghiêm trọng phải dừng sản xuất lâu Cũng theo thống kê, tỷ lệ thu hồi than lị chợ giới hóa theo báo cáo Cơng ty than Hà Lầm đạt từ 65 ÷ 94,23%, trung bình 81,4% lị chợ giới hóa vỉa 11 với 86% lị chợ giới hóa vỉa Đạt điều công tác thu hồi than thực độc lập máng cào đặt lị phía phá hỏa, cho phép thu hồi tối đa than hạ trần, theo tăng tỷ lệ thu hồi than vỉa Đây lợi máng cào sau thu hồi triệt để than hạ trấn 1.2 Kinh nghiệm khai thác vỉa dày thoải đến nghiêng giới 1.2.1 Kinh nghiệm áp dụng sơ đồ hệ thống khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa (Hình 1.1) Hệ thống khai thác áp dụng mỏ than nhiều ước giới Cộng hòa Séc, Nam Tư, Nga, Bản chất sơ đồ công nghệ phân chia chiều dày vỉa thành nhiều lớp khai thác Điển hình mỏ thuộc bể than Kuzbass (Nga) áp dụng hệ thống khai thác: thu hồi than hạ trần chia lớp nghiêng Các tiêu kinh tế kỹ thuật đạt 24.000 tấn/tháng, suất lao động 20 tấn/cơng-ca, tỷ lệ tổn thất 25% Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống khai thác chia lớp nghiêng 1.2.2 Kinh nghiệm áp dụng hệ thống khai thác hạ trần thu hồi than Bản chất sơ đồ cơng nghệ thực khấu lớp trụ thu hồi than Trong hầu hết trường hợp lớp than hạ trần tự sập đổ tác động áp lực mỏ Nếu than bền vững không tự sập đổ người ta tiến hành phá sập cưỡng khoan nổ mìn lỗ khoan dài Hình 1.21 Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than Để thu hồi than lớp người ta áp dụng giải pháp công nghệ: phương án sử dụng tổ hợp giàn chống máng cào KTU, KNKM Nga, VHP-731 Hungary loại giàn khác phương án sử dụng thêm máng cào sau lò chợ (loại tổ hợp giàn chống máng cào) ví dụ tổ hợp OKPV-70, KM-81V (Nga), ZFS (Trung Quốc) loại khác Phương án máng cào gây bụi tháo than an toàn làm việc Mặt khác khơng có cửa thu hồi sau giàn gây nên tổn thất thu hồi than hạ trần lớn Phương án sử dụng hai máng cào cho hiệu thu hồi cao Tuy nhiên điều làm tăng đáng kể kích thước, trọng lượng tổ hợp giàn chống cịn phải có thêm máng cào sau làm phức tạp thêm kết cấu tổ hợp trình sử dụng, gây tải lên thiết bị đặt lò vận tải Sơ đồ công nghệ áp dụng nhiều mỏ than giới Điển hình mỏ Jinging N3 (Trung Quốc) khai thác vỉa dày tới 7m lò chợ dài 290m độ sâu 700m khai thác lớp dày 3m, than hạ trần 4m Than lớp tự phá hủy áp lực mỏ tháo vào máng cào sau Sản lượng khai thác lớn đạt đến 15.000 tấn/ngày 1.3 Kết luận Chương Trên sở kết nghiên cứu, chương luận án rút số kết luận sau: (1) Ngày mỏ hầm lò Việt Nam nước có công nghiệp khai thác than phát triển (Nga, Trung Quốc, Ba Lan, Nam Phi…) khai thác vỉa than dày - m thường sử dụng công nghệ khai thác sau: + Phân chia vỉa thành lớp nghiêng, lớp khai thác độc lập hệ thống khai thác cột dài theo phương Chiều dày lớp khấu từ 2,5 – 2,7 m, tới - m sử dụng tổ hợp giới (khấu lần không chia lớp) Phương pháp điều khiển đá vách phá hỏa toàn phần + Công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc; theo sơ đồ cơng nghệ vỉa than khấu lớp bám trụ với chiều dày từ 2,5 – 3,5 m, chiều dày lớp than hạ trần từ – 13 m Cố số trường hợp thu hồi than hạ trần đến 17 m (2) Các kết phân tích kinh nghiệm khai thác vỉa dày thoải nghiêng giới chiều dày vỉa lớn 10 – 12 m cần phải xem xét lựa chọn sơ đồ công nghệ cho phép giảm thiểu tổn thất khai thác Trong trường hợp tổn thất tăng thêm sử công nghệ chia lớp nghiêng để lại trụ cột, cịn sử dụng cơng nghệ khai thác lị chợ trụ hạ trần với máng cào gương dẫn đến tổn thất lượng than lớn trụ vỉa khơng gian khai thác phía sau lị chợ, hạn chế tổ hợp giàn chống sử dụng máng cào (3) Trong điều kiện vỉa dốc thoải nghiêng, chiều dày vỉa 10 -12 m việc áp dụng hệ thống khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa, khấu lớp vách- lớp trụ hạ trần thu hồi than lớp sử dụng tổ hợp giàn chống máng cào độc lập có hiệu cao nhiều lợi chiều dày lớp hạ trần nhỏ, giảm tổn thất Tuy nhiên, công tác chuẩn bị khai thác phức tạp, chi phí lớn Do đó, việc khai thác lị chợ hạ trần than cần nghiên cứu áp dụng với việc sở đánh giá ảnh hưởng điều kiện địa chất - kỹ thuật lựa chọn thông số công nghệ phù hợp nhằm tăng hiệu khai thác (4) Có phương án xác định độ lớn hợp lý góc trượt than hạ trần để giảm tổn thất q trình thu hồi than than lớp mối quan hệ ảnh hưởng đá vách - xuống khối than hạ trần, khối than hạ trần – với giàn chống không gian khai thác lò trợ CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT - KỸ THUẬT MỎ ĐẾN Q TRÌNH THU HỒI THAN NĨC 2.1 Quy luật dịch chuyển than Theo nhiều nghiên cứu rằng, dịch động khai thác nguyên phát sinh biểu áp lực mỏ, biểu áp lực tựa khai thác lò chợ dịch động khai thác lò chợ tạo nên Áp lực tựa phía trước khối than hình thành biến dạng khối than tiếp cận với bề mặt gương lò chợ, khối than bị nén ép phá hủy, hoàn toàn khả mang tải; vị trí phía trước cách xa gương lị chợ hơn, áp lực xung quang tăng nên cường độ giới hạn than tăng, khả mang tải khối than bước nâng cao, tạo nên phân bố ứng lực nội khối than phía trước gương hình thành vùng áp lực tựa Do áp lực áp lực tựa, than phân thành vùng (hình 2.1): vùng hồn chỉnh (I) (vùng biến dạng đàn hồi), vùng phát triển phá hủy (II) (vùng biến dạng dẻo), vùng phát triển nứt gãy (III) vùng sập đổ vỡ vụn (IV) Hình 2.1 Phân bố biến dạng than Sự tạo thành vùng phá hủy than lần đầu chủ yếu tác dụng áp lực tựa phía trước gương lị Khi tiếp cận với gương lị trở lại đá vách, điều có liên quan đến kết cấu đá vách, đặc biệt có quan hệ với cường độ bước phá hỏa Trong vùng điều khiển vách, chủ yếu tác dụng chống giữ nhiều lần giàn chống đá vách, mà 10 Hình 2.3 Ảnh hưởng chiều dày vỉa đến trình hạ trần than 2.2.4 Ảnh hưởng chiều rộng bước hạ trần Bước hạ trần thu hồi than khoảng cách dịch chuyển hai lần hạ trần than theo hướng dịch chuyển lị chợ Bước hạ trần than hợp lý phải phù hợp với chiều dày vỉa, loại giàn chống, góc sập đổ than Nếu bước hạ trần than q lớn (hình 2.4a), trần than dễ tự sập đổ tác dụng áp lực mỏ chiều cao sập đổ trần than tăng đất đá vách lẫn vào với than đằng sau vùng khai thác đến cửa tháo Dải than tổn th than, làm cho cửa tháo than đóng lại, làm tăng thêm tích đống than; bước hạ trần than nhỏ (hình 2.4c), việc lấy than hạ trần sập đổ luồng gương thực dễ dàng hạn chế chiều cao sập đổ trần than,đất đá đằng sau vùng khai thác xuống đến cửa tháo than trước than phía trên, phần than phía bị chặn lại (a) Bước hạ trần lớn (b) Bước hạ trần hợp lý vùng khai thác Đá phá hỏa Dải than tổn thất Dải than tổn thất Đá Đá phá phá hỏa hỏa Bướchạhạtrần trầnquá quálớn lớn (a)(a)Bước (b) (b) Bước Bướchạ hạtrần trầnhợp hợplýlý Dải than tổn thất Đá phá hỏa (c) Bước hạ trần nhỏ Hình 2.4 Tổn thất than bước hạ trần than 2.2.5 Ảnh hưởng khoảng cách cửa tháo than Quá trình tháo than hình thành “phễu” xuống than; khoảng cách cửa tháo than lớn, đường biên “phễu” không giao gây tổn thất than khoảng hai cửa tháo; lượng than bị tổn thất (c) Bước hạ trần nhỏ (c) Bước hạ trần nhỏ gây cản trở hạ xuống lưới thép; khoảng cách cửa tháo than nhỏ đá sập đổ sớm tràn vào cửa tháo, làm bẩn than tắc lối xuống than; than sập đổ nằm phía cao khơng lấy được, gây tổn thất than theo chiều dày vỉa 2.2.6 Ảnh hưởng góc nghiêng gương trần than Khả thu hồi than phụ thuộc nhiều vào góc nghiêng gương trần than (mặt trượt) Khi góc nghiêng gương trần than phía trước trần than bị phá hủy trước, dòng than sập đổ khoảng giàn Dải Dải than thantổn tổnthất thất Đá Đá phá phá hỏa hỏa 11 chống theo xà đuôi giàn chảy vào máng cào thu hồi giảm tổn thất Ngược lại góc nghiên trần than phía đá phá hỏa phần than bị phá hủy với q trình sập đổ vách trực tiếp, dòng than sập đổ lẫn phần vào đất đá phá hỏa khả thu hồi giảm 2.2.7 Ảnh hưởng giàn chống cấu thu hồi than Tác dụng giàn lị chợ hạ trần than không chống giữ, điều khiển áp lực mỏ, mà cịn có tác dụng điều khiển q trình sập đổ thu hồi than Hiện giàn chống thu hồi than sản xuất theo kiểu: giàn chống có cửa tháo than phía trên; cửa tháo cửa tháo than (phía sau) Trong ba loại loại giàn chống có cửa tháo than (phía sau) có khả thích ứng cao với cục than thu hồi kích thước lớn Khoảng cách từ gương khấu đến cửa tháo than tương đối xa, than phá hủy dầm vách kích thước lớn lay động dầm phá hỏa thuận lợi cho cho khối than phá hủy có lợi cho q trình tháo than; Máng cào thu hồi than nằm trụ vỉa nên cơng tác lị chợ khơng bị ảnh hưởng đến nhau; thời gian di chuyển giàn nhỏ, xảy tượng ách tắc cục than lớn (so với kiểu giàn khác); Công tác hạ trần than thực phía sau vị trí thấp nên phát sinh bụi trình tháo than; Khơng gian phá hỏa phía sau rộng có lợi cho q trình tháo than nâng cao hiệu thu hồi 2.2.8 Ảnh hưởng thông số góc dốc vỉa đến q trình thu hồi than Góc dốc vỉa có ảnh hưởng đến việc áp dụng sơ đồ cơng nghệ Góc dốc vỉa ổn định tương đối theo đường phương khai thác thuận lợi trình khai thác Tuy nhiên, nhiều trường hợp, hướng khấu lị chợ phải bố trí theo hướng dốc lên hay hướng dốc xuống để phù hợp với kích thước khu vực khai thác Khi khai thác vỉa theo hướng dốc lên khiến than thu hồi có xu hướng rơi vào khơng gian khai thác gây tổn thất sơ đồ gương khấu lên Ngược lại gương khấu có xu hướng cắm xuống tạo điều kiện thuận lợi cho thu hồi than hạ trần, nhiên giàn chống có xu hướng trơi dần phía gây khó khăn cho sản xuất 2.2.9 Ảnh hưởng thông số tốc độ tiến gương Tốc độ tiến gương nhanh dẫn đến tăng cường độ dịch chuyển đá vách mức độ hạ vách m chiều dài lò chợ giảm Tăng tốc độ tiến gương, nứt lẻ hình thành đá vách giảm nâng cao mức độ ổn định lị, nâng cao khả thu hồi than 2.2.10 Ảnh hưởng phương thức thu hồi than hạ trần 12 Lị chợ sử dụng cơng nghệ khai thác giới hóa hạ trần thu hồi than giới dùng cách thức hạ trần như: Hạ trần nhiều lần theo thứ tự liên tục giàn chống; hạ trần nhiều lần theo thứ tự so le giàn chống; hạ trần lần theo thứ tự liên tục giàn chống; hạ trần lần theo thứ tự so le giàn chống Tùy theo điều kiện chiều dày, góc dốc vỉa, kích thước lị chợ mà phương thức hạ trần có hiệu khác 2.2.11 Ảnh hưởng tỷ lệ khấu - hạ trần Tỷ lệ khấu - hạ trần tức tỷ số chiều cao khấu h1 chiều cao lớp than hạ trần h2 , (hình 2.5) Trước để xác định tỷ lệ khấu - hạ trần chủ yếu dựa hệ số rời rạc than K S để xác định chiều cao khấu Thường cho rằng, khai thác vỉa dày dày, chiều cao khấu lớn có lợi cho khả sập đổ tháo than nóc, tỷ lệ thu hồi chung lị chợ cao Hình 2.5 Quan (a) hệ tỷ lệ khấu - hạ trần Thông thường, vỉa than mềm yếu khả phá hủy sập đổ vách tốt, nhiên chống giữ hai đầu lò chợ tượng tụt lở gương phức tạp hơn, nên giảm nhỏ tỷ lệ khấu hạ trần Đối với vỉa cứng trung bình trở lên, cần tăng chiều cao khấu lên tăng khơng gian tháo hạ phía sau rộng lên, nâng cao tỷ lệ thu hồi than lị chợ 2.3 Kết luận Chương Trên sở kết tổng hợp nghiên cứu, chương luận án rút số kết luận sau: (1) Trong trình khai thác than hầm lị nói chung vỉa dày dốc thoải nói riêng có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu thu hồi than hạ trần như: mức độ phá huỷ kiến tạo, tính sập đổ đá vách vỉa, chiều dày vỉa khai thác, chiều rộng bước hạ trần, khoảng cách cửa tháo, góc nghiêng gương trần than, tổ hợp thiết bị giàn chống khí hóa…; (2) Mỗi yếu tố điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ có đặc điểm ảnh hưởng riêng chúng có liên quan với tác động đến hiệu khai thác, khả thu hồi than hạ trần mức độ an toàn lao động (3) Để nâng cao hiệu khai thác, việc xác định thông số công 13 nghệ hợp lý nhằm nâng cao sản lượng khai thác, tăng suất lao động, đảm bảo an toàn giảm thiểu tác động yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ yêu cầu đặt cho toàn ngành than Việt Nam nói chung định hướng nghiên cứu luận án nói riêng CHƯƠNG HỒN THIỆN MỘT SỐ THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ KHAI THÁC LỊ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HĨA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG VÙNG QUẢNG NINH 3.1 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu luận án công tác thu hồi than Tồn q trình khai thác phần than điều kiện địa chất ban đầu hạ xuống cửa tháo than chủ yếu chia làm hai giai đoạn là: trình phá hủy rạn vỡ trình tháo hạ Q trình phá hủy than hiệu sở thuận lợi cho việc tháo than, mà trình phá hủy chủ yếu ảnh hưởng ứng suất đất đá xung quanh Do nghiên cứu khả sập đổ than phải dựa quy luật phân bố ứng suất đá xung quanh lò chợ Trong chương này, luận án sử dụng mơ hình phần mềm số Phase 2, nghiên cứu ảnh hưởng bước thu hồi than hạ trần tỷ lệ khấu-hạ trần đến quy luật phân bố ứng suất biến dạng dẻo đá vách (bao gồm than nóc) 3.2 Xây dựng mơ hình tiến hành thí nghiệm mơ 3.2.1 Xây dựng mơ hình Mơ hình xây dựng địa chất thực tiễn lị chợ giới hóa vỉa 7, mỏ Hà Lầm Lò chợ khai thác độ sâu 250 350m, chiều dày vỉa 10 20m, vỉa tương đối ổn định, góc dốc vỉa xây dựng mơ hình 0 Tính chất đặc điểm khu vực khai thác bảng 3.1 Bảng 3.1 Các tham số địa chất đầu vào cho phân tích Số TT Tên tham số Trọng lượng thể tích đất đá Độ bền kéo khối đá Lực dính kết khối đá Góc ma sát khối đá Vách (cát kết) Giá trị Vách trực tiếp (bột kết) Vỉa Than 0,026 0,027 0,018 MN/m3 k c 0,5 0,7 MPa 1,0 2,0 0,2 MPa E 35 40 15 Độ 2000 3000 300 МPa 0,35 Ký hiệu Đơn vị Mô đun đàn hồi khối đá Hệ số Poisson khối đá 0,31 0,30 Góc dãn nở - Góc ma sát dư 35 10 Độ Lực dính kết dư Chiều rộng lị chợ Loại vật liệu re cre B - 30 10 11 0,5 Đàn-Dẻo 1,0 Đàn-Dẻo 0,1 2,5 Đàn-Dẻo MPa m - 12 Tiêu chuẩn sử dụng Hệ số ứng suất nguyên sinh - 13 14 Góc nghiêng phân lớp đá 15 Chiều dầy lớp đá Độ M-C - - - 3/1 1,0 1,0 1,0 - 0 Độ m 20-40m 7-20m 10m, 15m, 20m 14 3.2.2 Xác định phương án mơ hình Xây dựng mơ hình mô công nghệ khai thác cho vỉa dày bước thu hồi than hạ trần tỉ lệ khấu-hạ trần thay đổi.Lựa chọn chiều dày vỉa 10m, 15m 20m Các phương án thay đổi bước thu hồi than hạ trần tỷ lệ khấu - hạ trần sau: - Bước thu hồi than hạ trần (rth) phía sau lị chợ lật lượt lấy theo bước: rth = r, rth = 2r, rth = 3r (trong r bước tiến gương luồng khấu, lấy r = 0,63m) - Chiều cao lò chợ hay chiều cao luồng khấu cho chạy thay đổi từ 2,5m, 2,8m 3,2m tương đương với tỷ lệ khấu - hạ trần cho trường hợp: + Vỉa dày 10m: tỷ lệ 1:3; 1:2,5; 1:2,1; + Vỉa dày 15m: tỷ lệ 1:5; 1:4,3; 1:3,7; + Vỉa dày 20m: tỷ lệ 1:7; 1:6,1; 1:5,2 3.3 Phân tích, đánh giá kết mơ hình 3.3.1 Phân tích, đánh giá kết thay đổi bước thu hồi than hạ trần Trong trường hợp mô phỏng, xem xét vùng sập đổ than phía sau lị chợ tương ứng với bước thu hồi than hạ trần khác Bằng phần mềm số mơ tốn phân tích hình vẽ 3.1 a) Khi bước di chuyển lò chợ 0,63m b) Khi bước di chuyển lò chợ 1,26m c) Khi bước di chuyển lò chợ 1,89m Hình 3.1 Mơ hình mơ a) Phân bố chuyển vị tổng thể b) Các phần tử phá hủy than phía xung quanh khu vực lị chợ phía sau giàn chống lị chợ Hình 3.2 Phân bố chuyển vị vùng phá hủy than sau phân tích 15 120% 100% Tỷ lệ thu hồi 80% 60% 40% 20% 0% 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Chu kỳ thu hồi Bước thu hồi 0,63 Bước thu hồi 1,26 Bước thu hồi 1,89 Hình 3.3 Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than thay đổi bước hạ trần khác (vỉa dày 10m, chiều cao khấu 2,8m) 100% 90% Tỷ lệ thu hồi 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Chu kỳ thu hồi Bước thu hồi 0,63 Bước thu hồi 1,26 Bước thu hồi 1,89 Hình 3.4 Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than khi thay đổi bước hạ trần khác (vỉa dày 15m, chiều cao khấu 2,8m) 100% 90% 80% Tỷ lệ thu hồi 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Chu kỳ thu hồi Bước thu hồi 0,63 Bước thu hồi 1,26 Bước thu hồi 1,89 Hình 3.5 Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than khi thay đổi bước hạ trần khác (vỉa dày 15m, chiều cao khấu 3m) Kết tổng hợp trình chạy mơ hình tương ứng trường hợp chiều dày vỉa 10m, 15m, 20m tương ứng với bước thu hồi than hạ trần khác thể bảng 3.2 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp kết thu hồi than hạ trần Tỷ lệ thu hồi Chiều dày vỉa Bước thu hồi rth Bước thu hồi rth Bước thu hồi rth = r = 0,63m = r = 1,26m = r = 1,89m 10m 87% 74% 63% 15m 73% 83% 70% 20m 64% 84% 73% 16 100% Tỷ lệ thu hồi 90% 80% 79% 70% 60% 50% 40% 13m 10m 15m 20m Chiều dày vỉa Bước thu hồi rth = r = 0,63m Bước thu hồi rth = r = 1,26m Bước thu hồi rth = r = 1,89m Hình 3.6 Đồ thị biểu thị mối quan hệ tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng với chiều dày vỉa bước thu hồi than hạ trần 3.3.2 Phân tích, đánh giá kết thay đổi tỷ lệ khấu - thu hồi Ở trường hợp này, luận án mô xem xét vùng sập đổ phía sau giàn chống tỷ lệ chiều cao khấu gương chiều cao hạ trần than thay đổi Bằng phần mềm số mơ tốn phân tích hình vẽ 3.7 a) Khi chiều cao luồng b) Khi chiều cao luồng c) Khi chiều caoluồng khấu 2,5m khấu 2,8m khấu 3,2m Hình 3.7 Mơ hình mơ Bằng mơ phân tích phần mềm thay đổi chiều cao khấu than tương ứng với chiều dầy vỉa than Trên hình 3.10 mơ tả hình ảnh phân bố dịch chuyển ứng suất phân bố đất đá xung quanh gương lò chợ thay đổi chiều cao luồng khấu than a) Phân bố chuyển vị tổng thể b) Các phần tử phá hủy than phía xung quanh khu vực lị chợ phía sau giàn chống lị chợ Hình 3.8 Phân bố chuyển vị vùng phá hủy than xung quanh giàn chống 120% 100% Tỷ lệ thu hồi 80% 60% 40% 20% 0% 11 13 15 17 19 21 23 Chu kỳ thu hồi Tỷ lệ khấu 1:3 Tỷ lệ khấu 1:2,3 Tỷ lệ khấu 1:1,86 25 27 17 Hình 3.9 Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 10m 100% 90% 80% Tỷ lệ thu hồi 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Chu kỳ thu hồi Tỷ lệ khấu 1:5 Tỷ lệ khấu 1:4 Tỷ lệ khấu 1:3,4 Hình 3.10 Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 15m 90% 80% 70% Tỷ lệ thu hồi 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Chu kỳ thu hồi Tỷ lệ khấu 1:7 Tỷ lệ khấu 1:5,67 Tỷ lệ khấu 1:4,47 Hình 3.11 Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 20m 100% Tỷ lệ thu hồi 90% 80% 70% 60% y = -0,0006x4 + 0,0123x3 - 0,0883x2 + 0,2142x + 0,6854 50% 40% 1:2,1 1:2,5 1:3 1:3,7 1:4,3 1:5 1:5,2 1:6,1 1:7 Tỷ lệ khấu-hạ trần Hình 3.12 Mối quan hệ tỷ lệ khấu-hạ trần thu hồi than Thơng qua kết phân tích cho thấy, quan hệ tỷ lệ khấu-hạ trần thu hồi than phi tuyến tính Khi tỷ lệ khấu-hạ trần lớn hớn 1:2,5, tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần giảm mà tỷ lệ thu hồi than giảm, tỷ lệ khấu-hạ trần nhỏ 1:2,5 tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần tăng mà tỷ lệ thu hồi than giảm Theo kết phân tích mơ hình tỷ lệ than thu hồi cao vị trí có tỷ lệ khấu-hạ trần 1:2,5 3.4 Kết luận Chương (1) Khi chiều dày vỉa trường hợp nhỏ 13m việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần với bước khấu gương (r th = r) cho hiệu tốt Ngược lại, chiều dày vỉa trường hợp lớn 13m 18 việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần lần bước khấu gương (r th = 2r) mang lại hiệu (2) Khi tỷ lệ khấu-hạ trần lớn 1:2,5, tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần giảm mà tỷ lệ thu hồi than giảm, tỷ lệ khấu-hạ trần nhỏ 1:2,5 tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần tăng mà tỷ lệ thu hồi than giảm Tùy thuộc vào loại chống khí hóa lựa chọn mà tỷ lệ than thu hồi cao tỷ lệ khấu-hạ trần 1:2,5 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CƠNG NGHỆ KHAI THÁC LỊ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI V7 MỎ THAN HÀ LÀM 4.1 Khái quát chung điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu Khu vực lựa chọn nghiên cứu thuộc lị chợ giới hóa vỉa mỏ than Hà Lầm có: chiều dài theo phương KKT: Lp = 300m; chiều dài theo hướng dốc lò chợ: Lhd = 154m; chiều dày vỉa trung bình: M = 19,5m; góc dốc vỉa trung bình: = 100; tổng trữ lượng địa chất khoảng: Z = 1.400.000 tấn; đá vách, trụ thuộc loại sập đổ ổn định trung bình 4.2 Công nghệ khai thác 4.2.1 Công tác khấu than Cơng tác khấu than lị chợ sử dụng máy khấu tang tương đương mã hiệu MG300/730WD; chiều cao khấu 1,7 ÷ 3,4m; chiều sâu cắt 630mm; tổng cơng suất lắp máy 730kW; điện áp 1140V; tốc độ kéo 08,7m/phút 4.2.2 Cơng tác chống giữ lị chợ Cơng tác chống giữ lò chợ sử dụng giàn chống mã hiệu ZF8000/20/32; lực cản làm việc giàn chống 8000KN; khoảng cách tâm giàn chống 1,5m; chiều cao giàn chống 2,0÷3,2m 4.2.3 Cơng tác điều khiển áp lực mỏ Công tác điều khiển áp lực mỏ thực theo phương thức phá hỏa toàn phần Đất đá vách tự sập đổ với trình sập đổ trần than sau chu kỳ khấu 4.3 Kết áp dụng thử nghiệm 4.3.1 Hồn thiện thơng số bước thu hồi than hạ trần Thơng số lị chợ áp dụng thử nghiệm Bảng 4.1 Bảng thông số vị trí lị chợ áp dụng thử nghiệm 19 TT Chỉ tiêu Chiều dài theo phương (m) Chiều dày trung bình Góc dốc lị chợ trung bình (độ) Chiều dài lị chợ (m) Trữ lượng (T) Chiều cao khấu gương (m) Bước thu hồi than hạ trần Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m) Giá trị IIK-60÷ IIK-75 IIK-75÷ IIK-90 IIK-90÷ IIK-105 21,7 21,7 76.694 154 76.694 19,9 10 70.244 2,8 rth=r=0,63m rth=2r=1,26m rth=3r=1,89m 18,9 18,9 17,1 Kết áp dụng thử nghiệm Tổng hợp kết áp dụng thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần khác từ IIK-60 đến IIK-105 lò chợ giới hóa vỉa mỏ than Hà Lầm thể hình 4.1 4.000,0 3.500,0 Sản lượng, 3.000,0 2.500,0 2.000,0 1.500,0 1.000,0 500,0 0,0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Số ngày khai thác Bước thu hồi rth=r=0,63m Bước thu hồi rth=2r=1,26m Bước thu hồi rth=3r=1,89m Hình 4.1 Biểu đồ biểu thị mối tương quan sản lượng khai thác lò chợ thay đổi bước thu hồi than hạ trần khác Từ biều đồ hình 4.5 thấy rằng, với điều kiện vỉa có chiều dày lớn tương đương khoảng 20m, việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần rth = 2r = 1,26m (bước thu hồi than hạ trần hai lần bước khấu gương) cho sản lượng cao hẳn so với hai trường hợp lại 90,0 80,0 y = -13,477x + 59,485x + 19,938 70,0 Tỷ lệ % 60,0 50,0 40,0 30,0 y = 11,675x - 51,62x + 70,25 20,0 10,0 0,0 rth=r=0,63m rth=2r=1,26m rth=3r=1,89m Bước thu hồi Tỷ lệ thu hồi than (%) Tổn thất chung (%) Hình 4.2 Biểu đồ biểu thị mối tương quan tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với bước thu hồi than hạ trần Tỷ lệ tổn thất than tương ứng xác định gần theo phương trình: y = 11,675x2 - 51,62x + 70,25 Trong đó: y - tỷ lệ tổn thất; x - bước thu hồi than hạ trần 4.3.2 Hồn thiện thơng số tỷ lệ khấu-hạ trần Thơng số lị chợ áp dụng thử nghiệm Bảng 4.2 Bảng thơng số vị trí lị chợ áp dụng thử nghiệm 20 T T Chỉ tiêu Giá trị Chiều dài theo phương (m) Chiều dày trung bình Góc dốc lị chợ trung bình (độ) Chiều dài lị chợ (m) Trữ lượng (T) Chiều cao khấu gương (m) Bước thu hồi than hạ trần Tỷ lệ khấu-hạ trần Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m) IIK105÷ IIK120 IIK120 ÷ IIK135 IIK135 ÷ IIK150 19,9 18,7 18,7 10 70.244 154 66.091 66.091 2,5 2,8 3,2 rth=2r=1,26m 1:6,95 1:5,68 1:4,84 17,4 15,9 15,5 Kết áp dụng thử nghiệm Tổng hợp kết áp dụng thử nghiệm khai thác lò chợ giới hóa vỉa mỏ than Hà Lầm theo tỷ lệ khấu-hạ trần khác từ IIK-105 đến IIK150 thể hình 4.3 6.000,0 Sản lượng, 5.000,0 4.000,0 3.000,0 2.000,0 1.000,0 0,0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Số ngày khai thác Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 Hình 4.3 Biểu đồ biểu thị mối tương quan sản lượng khai thác lò chợ thay đổi tỷ lệ khấu-hạ trần Từ biều đồ hình 4.3 thấy rằng, với điều kiện vỉa có chiều dày lớn khoảng 20m tỷ lệ khấu-hạ trần nhỏ (tức chiều cao khấu gương lớn) sản lượng khai thác cao Tuy nhiên, xét mức độ ổn định lò chợ khai thác tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m) tốt Mặc dù lò chợ khai thác với tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 cho sản lượng cao lại không ổn định hay bị lở gương lò chợ dẫn đến ách tắc sản xuất 90,0 80,0 70,0 y = -7,5x + 27,5x + 54 Tỷ lệ % 60,0 50,0 40,0 30,0 y = 6,3504x2 - 23,805x + 40,813 20,0 10,0 0,0 1:6,95 1:5,68 1:4,84 Tỷ lệ khấu-hạ trần Tỷ lệ thu hồi than (%) Tổn thất chung (%) Hình 4.4 Biểu đồ biểu thị mối tương quan tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với tỷ lệ khấu-hạ trần Tỷ lệ tổn thất than tương ứng xác định gần theo phương trình: y = 6,3504x2 - 23,805x + 40,813 Trong đó: y- tỷ lệ tổn thất; x - tỷ lệ khấu-hạ trần 21 4.4 Kết luận Chương (1) Trong điều kiện chiều dày vỉa lớn (20m) bước thu hồi than hạ trần hợp lý lần bước khấu gương lò chợ (r th = 2r) tối ưu Với thiết bị, cấu thu hồi giàn chống áp dụng bước thu hồi than lớn hay nhỏ cho tỷ lệ than thu hồi thấp (2)Với đặc điểm than vỉa mỏ Hà Lầm, đồng thời phù hợp với thiết bị khấu - chống lị chợ tỷ lệ khấu-hạ trần hợp lý 1:5,68 (tương ứng với chiều cao khấu gương 2,8m) Theo nguyên tắc chiều cao khấu gương lớn tỷ lệ tổn thất giảm, nhiên trường hợp chiều cao khấu gương lớn dẫn đến tượng lở gương lò chợ, lò chợ ách tắc sản xuất dẫn đến tổn thất lại nhiều KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Tại nhiều nước giới, việc sử dụng thiết bị giới hóa đồng khai thác lị chợ vỉa than dày, dốc thoải nghiêng áp dụng phổ biến dần hồn thiện để tối ưu hóa Khi sử dụng tổ hợp thiết bị khí hóa đồng mang lại hiệu kinh tế cao trình khai thác, thu hồi than hạ trần, nâng cao sản lượng khai thác, tăng suất đảm bảo an toàn lao động, tận thu tối đa tài nguyên Trong 10 năm trở lại ngành than bước đưa thiết bị giới hóa vào phục vụ khai thác số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Mặc dù bước đầu áp dụng hạn chế định đáp ứng yêu cầu định hướng phát triển ngành Tuy vậy, lò chợ giới hóa chưa có cơng trình đánh giá cụ thể tính phù hợp thơng số cơng nghệ ảnh hưởng đến khả thu hồi than hạ trần Đây vấn đề cấp thiết cần đầu tư nghiên cứu giải mục tiêu cho ngành than hoàn thiện bước đồi với đặc thù riêng công nghệ Tỷ lệ tổn thất than q trình thu hồi than sử dụng đồng thiết bị giới hóa lị chợ vỉa than dày, dốc thoải nghiêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Chiều dày vỉa, góc dốc vỉa, bước thu hồi than hạ trần, tỷ lệ khấu - hạ trần, kết cấu giàn chống,.v.v Với phạm vi nghiên cứu, phầm mềm kỹ thuật số, luận án xác định hai thơng số là: (1) bước hạ trần; (2) tỷ lệ khấu-hạ trần, cụ thể sau: -Trong điều kiện nói chung, với điều kiện cụ thể khai thác vỉa mỏ than Hà Lầm chiều dày vỉa nhỏ 13m việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần với bước khấu gương (r th = r) cho hiệu tốt Ngược lại, chiều dày vỉa lớn 13m việc áp dụng bước thu hồi than hạ 22 trần lần bước khấu gương (r th = 2r) mang lại hiệu - Với tỷ lệ khấu-hạ trần, tham số đầu vào lý tưởng tỷ lệ khấuhạ trần tương ứng 1:2,5 cho kết tốt Khi tỷ lệ tăng lên hay giảm tỷ lệ thu hồi than giảm dần Kết tính tốn, áp dụng thực tế lị chợ giới hóa vỉa (chiều dày vỉa ≈20m, góc dốc vỉa trung bình 10 0) cho thấy tỷ lệ tổn thất than trình thu hồi than hạ trần nhỏ (15%) bước thu hồi than hạ trần hai lần bước khấu gương (rth = 2r = 1,26m) Đồng thời, tỷ lệ tổn thất than nhỏ tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (tương ứng với chiều cao khấu gương 2,8m phù hợp với giàn chống tại) Điều cho thấy sử dụng thiết bị giới hóa đồng với hai thơng số cơng nghệ theo đề xuất luận án phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật vỉa vỉa mỏ than Hà Lầm Tuy nhiên, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, đặc tính vỉa than đá vách-trụ vỉa, thiết bị đồng áp dụng lò chợ mà điều chỉnh tỷ lệ cho phù hợp với vỉa than dày, dốc thoải vùng Quảng Ninh nói chung Kiến nghị: Tác giả luận án xin kiến nghị quan có thẩm quyền xem xét, cho phép áp dụng kết nghiên cứu vào thực tế sản xuất, tư vấn, nghiên cứu, giảng dạy 23 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Nông Việt Hùng, Trần Xuân Hà, Nguyễn Thị Thu Hương, “Nghiên cứu, đánh giá công nghệ đào lị, khai thác giảm thiểu ảnh hưởng đến mơi trường định hướng phát triển giới hóa mỏ than vùng Quảng Ninh ”, Hội nghị Khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ XXIV , tr 253 - 260 Nông Việt Hùng nnk (số 5/2012), “Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp đào chống lò tiết diện lớn phương pháp đặc biệt qua vùng địa chất phức tạp”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số - 2012, tr 18 - 22 Nông Việt Hùng, Trần Phúc Định, Võ Thành Trung (số 6/2014), “Kết nghiên cứu áp dụng kíp nổ vi sai phí điện mỏ hầm lị vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số - 2014, tr 39 - 42 Nông Việt Hùng, Nguyễn Văn Dũng, Phùng Mạnh Đắc (số 4/2016), “Nghiên cứu mối quan hệ tương tác khối đá vách giàn chống lị chợ giới hóa hạ trần mỏ hầm lị vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số - 2016, tr - Nơng Việt Hùng, Phùng Mạnh Đắc, Đặng Vũ Chí (số 2/2017), “Ảnh hưởng tham số địa chất-kỹ thuật mỏ đến chiều cao vùng phá hủy lớp than hạ trần vỉa dày, dốc thoải nghiêng”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số - 2017, tr 1–4 Nông Việt Hùng (số 2/2016), “Sự ảnh hưởng áp lực mỏ lị chợ giới hóa hạ trần vỉa than dày, dốc thoải, nghiêng xuống sâu mỏ hầm lò Quảng Ninh”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số - 2016, tr 91 - 94 Nông Việt Hùng, Phùng Mạnh Đắc, Nguyễn Cơng Chính, Nguyễn Hải Trung, “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng cấu trúc đá vách trụ vỉa ảnh hưởng đến giới hóa khai thác hạ trần than số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ XXV, tháng 8- 2016, tr 337 - 352 Nông Việt Hùng, (số 8/2016) “Nghiên cứu đánh giá số sơ đồ cơng nghệ giới hóa khai thác vỉa dày dốc thoải đến nghiêng hạ trần than mỏ hầm lị vùng Quảng Ninh”, Thơng tin khoa học Công nghệ mỏ, số - 2016, tr 13-19 Nơng Việt Hùng, Phùng Mạnh Đắc, Đặng Vũ Chí, “Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ khai thác lị chợ giới hóa đồng hạ trần than mơ hình số có xem xét đến tham số điều kiện vỉa dày, dốc thoải nghiêng”, Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ XXVI, tháng - 2017, tr 131 - 136 10 Nông Việt Hùng, Trần Đức Thắng, Phạm Ngọc Thiệp, “Tổng quan số tổ hợp máy đào lò tiên tiến giới phù hợp với điều kiện địa 24 kỹ thuật mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Hội thảo khoa học toàn quốc, tháng 8-2015, tr 94 -101 11 Nông Việt Hùng nnk, “Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác để tiết kiệm tài nguyên số mỏ than hầm lò Quảng Ninh”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số 1-2018, tr.40-43 ... KINH NGHIỆM KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, dốc thoải nghiêng nước... ngành than Việt Nam nói chung định hướng nghiên cứu luận án nói riêng CHƯƠNG HỒN THIỆN MỘT SỐ THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI... số thơng số cơng nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị giới hóa đồng hạ trần thu hồi than vỉa than dày, dốc thoải nghiêng vùng Quảng Ninh d) Xác định thông số công nghệ khai thác lị chợ sử dụng