Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật đào lò thượng trong vỉa than dốc nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT Lấ MINH THUN nghiên cứu đề xuất giảI pháp kỹ thuật đào lò thợng vỉa than dốc nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động Ngành : Khai thác mỏ Mã số : 60520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trương Đức Dư TS Vũ Trung Tiến HÀ NỘI - 2014 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2014 Tác giả luận văn Lê Minh Thuấn Mục lục Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, biểu ®å Më ®Çu Ch−¬ng 1: đặc điểm điều kiện địa chất khu vực vỉa than dốc nhu cầu đào chống lò thợng vỉa than dốc mỏ hầm lò vùng Qu¶ng Ninh 1.1 Tỉng quan vỊ trữ lợng đặc điểm điều kiện địa chất vỉa than dốc nghiêng đến dốc đứng mỏ than hầm lò vùng quảng ninh 1.1.1 Tæng hợp trữ lợng than khu vực vỉa dốc 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo vỉa than dốc mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh .7 1.1.3 Điều kiện địa chất thủy văn, công trình 1.1.4 KiÕn t¹o 1.1.5 KhÝ má 10 1.2 nhu cầu đào chống lò thợng vỉa than dốc mỏ than hầm lò vùng Qu¶ng Ninh 10 1.2.1 Các sơ đồ công nghệ khai thác ¸p dơng cho vØa than dèc vïng Qu¶ng Ninh .10 1.2.1.1 Sơ đồ công nghệ giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc sử dụng tổ hỵp 2ANSH 11 1.2.1.2 Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng .13 1.2.2 Đánh giá nhu cầu đào chống lò thợng sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dốc mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh 15 1.3 ảnh hởng đặc điểm địa chất đến công tác đào lò thợng vỉa than dốc 17 1.4 nhËn xÐt 19 Ch−¬ng 2: Nghiên cứu, đề xuất sơ đồ công nghệ đào lò thợng vỉa than dốc sử dụng máy khoan đờng kÝnh lín 20 2.1 tæng quan kinh nghiệm áp dụng công nghệ đào lò thợng vỉa than dốc giới nớc 20 2.1.1 Kinh nghiệm đào lò thợng vỉa than dốc sử dụng máy khoan đờng kính lớn thÕ giíi 20 2.1.2 Kinh nghiệm đào lò thợng vỉa than dốc sử dụng máy khoan đờng kính lớn mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh .27 2.2 nhận xét giải pháp đào lò thợng dốc sử dụng máy khoan đờng kính lớn 40 2.3 đề xuất sơ đồ công nghệ đào lò thợng vỉa than dốc sử dụng máy khoan ®−êng kÝnh lín 41 2.3.1 Phân tích yếu tố ảnh hởng đến việc lựa chọn công nghệ đồng thiết bị đào lò thợng vỉa than dốc 41 2.3.2 Đề xuất công nghệ đào lò thợng vỉa than dốc sử dụng máy khoan ®−êng kÝnh lín 45 2.3.3 Lùa chän máy khoan đồng thiết bị sơ đồ công nghệ đào chống lò thợng vỉa than dốc 47 2.4 nhËn xÐt 49 Chơng 3: Thành lập giảI pháp đào lò thợng vỉa than dốc sử dụng máy khoan đờng kính lớn cho điều kiƯn má thĨ .51 3.1 lùa chän khu vùc thiết kế đào lò thợng sử dụng lỗ khoan đờng kÝnh lín 51 3.2 kh¸I qu¸t chung khu má vµ khu thiÕt kÕ 51 3.3 chế độ làm việc, công suất thiÕt kÕ 53 3.3.1 Chế độ làm việc 53 3.3.2 C«ng suÊt thiÕt kÕ 53 3.4 Công tác chuẩn bị khu vực thiết kế ¸p dơng 53 3.4.1 C«ng t¸c khai th«ng 53 3.4.2 Công tác chuẩn bị 54 3.5 Các giải pháp kỹ thuật công nghệ 55 3.5.1 Lùa chän m¸y khoan ®−êng kÝnh lín .55 3.5.2 Công nghệ đào lò thợng nối sử dụng máy khoan ®−êng kÝnh lín 55 3.5.3 ThiÕt kÕ thi công khoan lỗ khoan đờng kính lớn 57 3.5.4 Thiết kế thi công đào chống lò thợng nối phơng pháp mở rộng lỗ khoan đờng kÝnh lín .62 3.5.5 Tính toán số tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ đào lò thợng nối sử dụng máy khoan đờng kính lớn 69 3.5.6 TÝnh to¸n gi¸ thành đào lò thợng nối sử dụng máy khoan đờng kÝnh lín .74 3.6.Cung cÊp ®iƯn trang bị điện 75 3.6.1 Ngn cung cÊp ®iƯn 75 3.6.2 C¸c thiết bị điện khu vực áp dụng 75 3.6.3 TÝnh to¸n tỉn thÊt điện áp đến điểm tiêu thụ xa .77 3.6.4 An toàn điện 77 3.7 C¸c công tác phụ trợ khác 78 3.7.1 Công tác thông gió 78 3.7.2 Công tác vận tải 78 3.7.3 Cung cÊp nớc thải nớc 79 3.7.4 Các biện pháp an toàn vƯ sinh c«ng nghiƯp .80 3.8 Tổ chức quản lý sản xuất bố trí lao động 81 3.8.1 Sơ đồ quản lý s¶n xuÊt 81 3.8.2 Biên chế lao động 81 3.8.3 Năng suất lao động 82 3.9 nhËn xÐt 82 Kết luận kiến nghị 84 Tµi liƯu tham kh¶o 87 Danh mục bảng TT Bảng 1.1 B¶ng 1.2 B¶ng 1.3 B¶ng 1.4 B¶ng 1.5 T£N BảNG Các mỏ hầm lò phạm vi đánh giá trữ lợng than vỉa dốc Bảng tổng hợp trữ lợng than theo miền chiều dày góc dốc vỉa vùng Quảng Ninh Lu lợng nớc chảy vào khu mỏ Các tiêu loại nham thạch mỏ Mạo Khê Các tiêu loại nham thạch mỏ Vàng Danh TRANG 9 Sản lợng lò chợ áp dụng công nghệ khai thác chia Bảng 1.6 lớp ngang nghiêng dọc vỉa phân tầng năm 2012 16 công ty than Mạo Khê Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Một số tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ đào chống lò thợng cho khai thác sử dụng dàn chống 2ANSH Một số tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ đào chống lò thợng nối Một số vụ tai nạn xảy lò thợng mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Thông số kỹ thuật số loại máy khoan đờng kính lớn 30 32 35 48 Bảng 3.1 Biểu đồ tổ chức thi công lỗ khoan đờng kính lớn 61 Bảng 3.2 Biểu đồ bố trí nhân lực khoan lỗ khoan đờng kính lớn 61 Bảng 3.3 Bảng thông số kỹ thuật đờng lò 62 Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật khoan ZQS-35 64 Bảng 3.5 Đặc tính thuốc nổ NTLT 64 Bảng 3.6 Bảng lý lịch lỗ mìn 67 Bảng 3.7 Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào lò thợng nối 68 Bảng 3.8 Biểu đồ bố trí nhân lực đào chống lò thợng nối 68 Bảng 3.9 Bảng tổng hợp số tiêu kinh tế kỹ thuật đào lò thợng nối sử dụng máy khoan đờng kính lớn 73 Bảng 3.10 Bảng phụ tải điện 75 Bảng 3.11 Chi phí điện 76 Bảng 3.12 Bảng liệt kê trang thiết bị 76 Bảng 3.13 Các thông số kỹ thuật đoạn dây điện 77 Bảng 3.14 Biên chế lao động làm việc dây chuyền công nghệ 82 Bảng 3.15 Bảng suất lao động 82 Danh mục hình vẽ, biểu đồ tt Hình 1.1 Hình 1.2 Tên hình vẽ, biểu đồ Phân bố trữ lợng theo tổ hợp yếu tố góc dốc chiều dày vỉa Sơ đồ đờng lò chuẩn bị lò chợ giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc sử dụng tổ hợp 2ANSH trang 12 Sơ đồ đờng lò chuẩn bị hệ thống khai thác chia lớp Hình 1.3 ngang nghiêng dọc vỉa phân tầng áp dụng hầu hết 14 công ty khai thác hầm lò vùng Quảng Ninh Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Khoan lỗ khoan đờng kính lớn máy khoan CBU3M Khoan lỗ khoan đờng kính lớn máy khoan BPM-2 Mở rộng lỗ khoan đờng kính lớn chống giữ tạo lò thợng Đào lò thợng sử dụng thiết bị khoan toàn tiết diện theo sơ đồ khoan hai giai đoạn 22 23 24 26 Đào lò thợng sử dụng thiết bị khoan toàn tiết Hình 2.5 diện(51R- hing ROBBINS) theo sơ đồ khoan giai 27 đoạn Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hộ chiếu chống lò thợng khởi điểm sơ đồ sử dụng tổ hợp dàn chống 2ANSH Hộ chiếu chống lò thợng nối( thợng bloc) Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng kết hợp máy khoan đờng kính lớn(PSO) Mông Dơng Hệ thống khai thác vỉa dốc sử dụng dàn chống cứng mỏ Vàng Danh 29 32 36 37 Hình 2.10 Hình 2.11 Đào lò thợng vỉa than dốc mở rộng lỗ khoan đờng kính lớn 500mm mỏ Vàng Danh Hệ thống khai thác dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan đờng kính lớn mỏ than Đồng Vông 38 39 Hình 2.12 Máy khoan 2-04 49 Hình 3.1 66 Sơ đồ bố trí lỗ mìn gơng Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, vỉa than dốc nghiêng dốc đứng vùng Quảng Ninh thờng đợc khai thác sơ đồ công nghệ lò dọc vỉa phân tầng chia lớp ngang nghiêng Trong sơ đồ công nghệ khai thác này, khoảng 60 đến 100 m lại có lò thợng cột hay thợng bloc khai thác Việc đào chống lò thợng vỉa than đợc thực giải pháp thủ công: phá gơng khoan nổ mìn, chống lò chống gỗ thép, vận tải than tự trợt lò, vận chuyển vật liệu lên gơng sức ngời, thông gió quạt cục với ống gió Công tác đào lò thợng nh mô tả cho suất tốc độ đào lò thấp, đặc biệt trình thi công tiềm ẩn nguy gây an toàn lao động nh: việc lại công nhân lò thợng dốc gặp khó khăn, cần phải bố trí bậc (hoặc dầm nền) tay vịn; than đá có trôi trợt với tốc độ lớn, va đập vào chống; mang vác vật liệu theo hớng ngợc chiều từ dới lên nặng nhọc xảy trợt ngi, nguy hiểm; gơng lò dễ tích tụ khí mê tan yêu cầu thông gió không đảm bảo Các vấn đề khó khăn đào lò thợng dốc thực tế xảy tai nạn lao động đào lò thợng dốc Bên cạnh đó, khối lợng đào lò thợng vỉa than dốc hàng năm lớn Vấn đề đặt yêu cầu phải nghiên cứu áp dụng giải pháp kỹ thuật đào lò thợng vỉa than dốc Do đó, tác giả lựa chọn đề tài: Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật đào lò thợng vỉa than dốc nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động với mục đích đáp ứng yêu cầu nêu Mục tiêu đề tài Đề xuất đợc giải pháp kỹ thuật đào lò thợng vỉa than dốc phù hợp với điều kiện mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh nhằm giảm bớt nặng nhọc nâng cao mức độ an toàn lao động 94 Phụ lục 95 Phơ lơc 96 Phơ lơc 08 C¸c biện pháp kỹ thuật an toàn a Công tác an toàn trình khoan lỗ khoan đờng kính lớn Trong trình khoan lỗ khoan đờng kính lớn cần lu ý số điểm sau: - Định vị máy khoan: trớc khoan, máy khoan phải đợc lắp đặt, định vị chắn lò dọc vỉa mức dới cột bích tăng cờng để đảm bảo máy không bị xê dịch trình khoan - Đặt góc độ khoan máy: góc độ khoan máy phải phù hợp với góc dốc vỉa vị trí khoan để đề phòng trờng hợp máy khoan khoan lên vách vào trụ vỉa - Kiểm tra máy trớc khoan: Sau lắp đặt hoàn chỉnh máy vị trí khoan, cần kiểm tra chạy thử không tải máy khoan Khi máy khoan chạy ổn định đợc thực công tác khoan - Trong trình khoan, công nhân vận hành máy khoan phải khoan từ từ thờng xuyên quan sát hoạt động máy Nếu có tợng nh: máy chạy có tiếng kêu bất thờng máy khoan vào đá cứng phải dừng máy khoan Kiểm tra lại máy khoan cập nhật tình trạng máy khoan, điều kiện cho phép đợc tiếp tục khoan - Khi máy khoan làm việc ngời phận không đợc phép đứng gần khu vực máy hoạt động Khi khoan, mũi khoan gần đến vị trí gơng lò thợng, thợ khoan phải có nhiệm vụ cảnh báo cho ngời biết để đề phòng, vị trí ngời quan sát lò thợng phải cách gơng từ 20 ữ 30m - Sau khoan xong tiến hành củng cố đồng thời cợc tạm miệng lỗ khoan, tránh tợng ngời vật t thiết bị trợt xuống lỗ khoan 97 - Khi máy khoan ngừng làm việc dừng để sửa chữa phải ngắt toàn nguồn điện vào máy để đảm bảo an toàn đồng thời treo biển báo ngời biết b Công tác an toàn trình đào thợng Đào lò thợng phải đợc thi công theo hộ chiếu vẽ thi công đợc phê duyệt Tuyệt đối tuân thủ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn khai thác than hầm lò QCVN 01: 2011/BCT (ban hành kèm theo Thông t số 03/2011/TT-BCT ngày 15 tháng 12 năm 2011 Bộ trởng Bộ Công thơng) biện pháp an toàn Công ty ban hành trình đào lò chuẩn bị Trong trình thi công đào lò thợng phải lu ý đặt đậy miệng lỗ khoan bớc thực công việc Bắt giằng liên kết, đánh văng chuyền chống phải đầy đủ đảm bảo chắn Từng ca, tổ đào lò thiết phải có thợ bậc trở lên (ít ngời gơng) Khi mở ngi ba phải đánh khuôn, củng cố tăng cờng chắn vị trí điểm mở Khi bắt mép mở lò tuyệt đối không đợc bắn mìn mà phải cuốc thủ công để tạo gơng Trớc nạp nổ mìn, phải kiểm tra tình trạng gơng đào lò khí, nồng độ khí cho phép đợc nạp, nổ mìn Sau nổ mìn thực thông gió thời gian tối đa 30 phút, thợ mìn vào kiểm tra chất lợng nổ mìn tình trạng gơng lò, xử lý tình trạng sau nổ mìn, kiểm tra nồng độ khí đảm bảo an toàn cho công nhân vào vị trí làm việc Trờng hợp có mìn câm thợ mìn phải xử lý dới đạo trực tiếp cán huy nổ mìn Trong trình nạp, nổ mìn có thợ mìn chuyên trách đợc sử dụng bảo quản thuốc, kíp nổ, ngời không làm nhiệm vụ phải tập kết vị trí an toàn hộ chiếu quy định cử ngời gác lối vào vị trí nạp mìn 98 Sau nổ mìn phá gơng, than tự chảy qua lỗ khoan đờng kính lớn xuống lò dọc vỉa phân tầng dới, đờng lò dọc vỉa phân tầng dới ngời lại qua vị trí có lỗ khoan đờng kính lớn tải than đợc phép phía bên thành chắn (luồng không đặt máng cào) Trờng hợp sau nổ mìn, xảy tợng cục than hộp to, (hoặc đá) che lấp miệng lỗ khoan không cho than tự chảy xuống lò dọc vỉa phân tầng dới, cho ngời vào gơng dùng búa choòng để xử lý Công nhân thực công việc phải ngời có kinh nghiệm, trình vào gơng xử lý cố phải sử dụng dây an toàn Tại lò dọc vỉa phân tầng dới, nghiêm cấm ngời vào vị trí rót than từ lỗ khoan xuống máng cào lò dọc vỉa tải than Chỉ cho phép ngời vào xúc dọn than lên máng cào đậy chắn miệng lỗ khoan vị trí gơng lò thi công phía Tuy nhiên, trớc thực công việc yêu cầu phải kiểm tra kỹ mức độ ổn định thành lỗ khoan trình xúc dọn phải ý quan sát đề phòng than xung quanh lỗ khoan trợt lở rơi xuống vị trí làm việc Trong trình thi công, vật t thiết bị đợc đặt gọn gàng, cô buộc chắn Khi phải tháo đậy miệng lỗ khoan để thực công tác nạp, nổ mìn, sửa gơng công nhân sử dụng đai an toàn buộc ngang hông, đầu đợc buộc phía Sau tải hết than, đặt lại đậy miệng lỗ khoan, nghiêm cấm thực công tác khác lỗ khoan đờng kính lớn cha đợc che chắn đảm bảo Trong trình vận chuyển vật liệu từ xuống, cần có phối hợp nhịp nhàng ngời điều khiển ngời báo tín hiệu, vật liệu phải đợc chằng buộc chắn, không để xẩy tình trạng để vật liệu tự trôi trợt theo hớng dốc làm xô lệch chống Trong trình đào thợng, khu vực phải đợc thông gió thờng xuyên, đặc biệt lu ý đầu ca Đầu ca gơng lò thợng phải tiến hành đo 99 kiểm tra hàm lợng khí, hàm lợng khí nằm giới hạn cho phép, cho công nhân vào vị trí làm việc Trờng hợp trình đào lò, gặp cố không đảm bảo yêu cầu thông gió phải dừng công việc, ngời phải nhanh chóng di chuyển luồng gió Sau khắc phục xong cố, tiến hành thông gió, đồng thời đo kiểm tra hàm lợng khí, hàm lợng khí đạt yêu cầu cho phép công nhân vào vị trí làm việc 10 Trong trình đào thợng trắc địa, địa chất phải thờng xuyên kiểm tra đo đạc hớng xác định khoảng cách gơng thợng với lò dọc vỉa phân tầng để có cách xử lý phù hợp 11 Trong trình thi công gặp cố xảy có dấu hiệu an toàn phải báo cho tổ trởng cán trực ca biết để có hớng giải kịp thời 100 Phụ lục 09 Bảng Tổng hợp chi phí thiết bị Đào lò thợng vỉa than dốc máy khoan ®−êng kÝnh lín, S®=4,5 m2, Sc=3,8 m2, qua than f=1-2, độ dốc 54o, chống thép CBII-17, bớc chống 0,5m/vì ĐVT: 1000 đ Mà hiệu TT Tên thiết bị (hoặc tơng ĐVT SL Đơn giá đơng) A Chi phí mua thiết bị I Máy khoan Khoan điện Khởi ®éng tõ bé BGA2M QJZ80N/380(660) Nót bÊm BZA1-5/36-3 II Trạm bơm thuỷ lực Bơm thuỷ lực HIII-10 Khởi động từ QJZ- Thuế Giá trị sau thuế GTGT thuÕ 2,828,480 282,848 3,111,328 2,052,000 205,200 2,257,200 c¸i 1,996,592 1,996,592 199,659 2,196,251 c¸i 55,350 55,350 5,535 60,885 c¸i 58 58 64 596,480 59,648 656,128 bé 80/380(660) Giá trị trớc 544,576 544,576 54,458 599,034 51,250 51,250 5,125 56,375 101 Nót bÊm BZA1-5/36-2 ống cao áp KJR16210/5000 III Trạm bơm nớc Máy bơm nớc Khởi động từ Nút bấm B chi phí lắp đặt thiết bị 7BG-3,6/160 QJZBZA1-5/36-2 tổng cộng 54 54 59 c¸i 120 600 60 660 180,000 18,000 198,000 bé 80/380(660) c¸i c¸i 128,696 128,696 12,870 141,566 c¸i 51,250 51,250 5,125 56,375 c¸i 54 54 59 34,371 3,437 37,808 2,862,851 286,285 3,149,136 102 Phụ lục 10 Bảng dự toán tổng hợp Đào lò thợng vỉa than dốc máy khoan ®−êng kÝnh lín, S®=4,5 m2, Sc=3,8 m2, qua than f=1-2, độ dốc 540, chống thép CBII-17, bớc chống 0,5m/vì ĐVT: 1m lò TT Khoản mục chi phí Ký hiệu cách tính Giá trị, đ I Chi phí trực tiÕp T=VL+NC+M+TT 19,235,829 Chi phÝ vËt liÖu (VL) VL = VLo + CLvl 11,187,288 - Vật liệu theo đơn giá VLo 11,187,288 - Chênh lệch vật liệu CLvl Chi phí nhân công (NC) - Nhân công theo đơn giá NC0 5,525,811 580,260 - Nhân công điều chỉnh NCđc = 9,523 x NCđg 5,525,811 Chi phí máy thi công (M) M = M1 + Mđc 1,348,712 - Máy thi công M1 355,517 - Máy thi công theo đơn giá M0 402,592 Mđc = 2,467x Mđg 993,195 - Máy thi công điều chỉnh NC = NCđc Trực tiếp phÝ kh¸c (TT) TT = 6,5% x (VL+NC+M) 1,174,018 103 II Chi phÝ chung (C) III IV C = 7% x T 1,346,508 Thu nhËp chÞu th tÝnh tr−íc TL =(T+C) x 6% 1,234,940 Giá trị dự toán xây lắp tr−íc thuÕ Gtt = T+C+TL 21,817,277 GTGT = Gtt x 10% 2,181,728 Gst= Gtt+GTGT 23,999,005 Thuế giá trị gia tăng (GTGT) Giá trị dự toán xây lắp sau thuế (Gst) 104 Phụ lục 11 Bảng Dự toán chi tiết Đào lò thợng vỉa than dốc máy khoan đờng kÝnh lín, S®=4,5 m2, Sc=3,8 m2, qua than f=1-2, ®é dốc 54o, chống thép CBII17, bớc chống 0,5m/vì ĐVT: 1m lò TT Mà Nội dung hiệu ĐVT Định mức KL Đơn giá, đ VL NC Thành tiền, đ MTC Tổng cộng A Khoan I Vận chuyển máy khoan vào m VL NC MTC 11,187,288 580,260 758,109 32,528 20,736 356,019 lß 069.343 VËn chun b»ng têi trơc giếng nghiêng: cung độ L1=250m Vận chuyển tích đờng lò 069.253 xuyên vỉa + lò dọc vỉa đá, cung độ 3.5 34,699 10,940 675 213 3.5 31,285 5,249 608 102 3.5 34,184 9,628 665 187 tÊn L2=1250m Vận chuyển tời trục lò th069.323 ợng đá: cung độ L1=130m, góc dốc 450, f