Nghiên cứu một số giải pháp công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và bảo vệ môi trường cho các mỏ than lộ thiên lớn vùng cẩm phả quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -  - TRẦN BÁ BÌNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN LỚN VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -  - NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN LỚN VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH Chuyên ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60520603 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Bùi Xuân Nam HÀ NỘI – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn Thạc sỹ “Nghiên cứu số giải pháp công nghệ nhằm nâng cao hiệu khai thác bảo vệ môi trường cho mỏ than lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả- Quảng Ninh” cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu luận văn Thạc sỹ đƣợc sử dụng trung thực Kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội,ngày tháng năm 2015 Tác giả luận văn Trần Bá Bình MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KỸ THUẬT CỦA CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN LỚN VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH 1.1 Đặc điểm địa chất kỹ thuật mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 1.1.1 Mỏ than Đèo Nai 1.1.2 Mỏ than Cọc Sáu 1.1.3 Mỏ than Cao Sơn 1.2 Thực trạng sử dụng ĐBTB mỏ than lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả Quảng Ninh 11 1.2.1 Đánh giá trạng sử dụng ĐBTB mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 11 1.2.2 Đánh giá thực trạng tổ hợp ĐBTB mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 15 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ TRÊN CÁC MỎ LÔ THIÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 18 2.1 Phƣơng hƣớng phát triển công nghệ, thiết bị mỏ lộ thiên giới 18 2.1.1 Phƣơng hƣớng phát triển công nghệ, thiết bị khâu chuẩn bị đất đá 18 2.1.2 Phƣơng hƣớng phát triển cơng nghệ, thiết bị khâu xúc bóc 23 2.1.3 Phƣơng hƣớng phát triển công nghệ, thiết bị khâu vận tải thải đá 32 2.2 Phƣơng hƣớng phát triển công nghệ - thiết bị mỏ lộ thiên Việt Nam 34 2.2.1 Phƣơng hƣớng phát triển công nghệ, thiết bị khâu chuẩn bị đất đá 34 2.2.2 Phƣơng hƣớng phát triển công nghệ, thiết bị khâu xúc bóc 35 2.2.3 Phƣơng hƣớng phát triển công nghệ, thiết bị khâu vận tải thải đá 36 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN LỚN VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH 37 3.1 Nghiên cứu lựa chọn đồng thiết bị hệ thống khai thác hợp lý cho mỏ than lớn vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 37 3.1.1 Nghiên cứu lựa chọn thiết bị khoan phù hợp với điều kiện quy mô mỏ 37 3.1.2 Nghiên cứu lựa chọn thiết bị xúc bốc phù hợp với điều kiện khai thác quy mô công suất mỏ 44 3.1.3 Tính tốn lựa chọn thơng số HTKT phù hợp với điều kiện tự nhiên ĐBTB có cơng suất lớn 52 3.2 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ phá vỡ đất đá tiên tiến cho mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 58 3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ phá vỡ đất đá phƣơng pháp không cần khoan - nổ mìn 58 3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khoan nổ - mìn tầng cao phù hợp với đồng thiết bị có cơng suất lớn 62 3.2.3 Nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ khoan - nổ mìn tiên tiến phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn phức tạp mỏ khai thác xuống sâu 64 3.3 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải phù hợp cho mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 69 3.3.1 Phân tích điều kiện khai thác, đặc điểm kích thƣớc hình học mỏ, điều kiện vận tải 69 3.3.2 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải phù hợp với điều kiện khai thác mỏ 72 3.4 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ đổ thải hợp lý trình khai thác mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 88 3.4.1 Lựa chọn công nghệ đổ thải giải pháp kỹ thuật hợp lý đổ thải bãi thải ngoài, đáp ứng yêu cầu cải tạo, phục hồi môi trƣờng 88 3.4.2 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ giải pháp kỹ thuật hợp lý đổ thải bãi thải 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐBTB Đồng thiết bị ĐCCT Địa chất cơng trình ĐCTV Địa chất thủy văn HSB Hệ số bóc HTKT Hệ thống khai thác LT Lộ thiên MXTG Máy xúc tay gàu MXTLGN Máy xúc thủy lực gầu ngƣợc Ng.đ Ngày - đêm NPV Giá trị thực Vinacomin Tập đồn cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các tiêu biên giới khai trƣờng mỏ than Đèo Nai Bảng 1.2 Các tiêu biên giới khai trƣờng mỏ Cọc Sáu Bảng 1.3.Các tiêu biên giới khai trƣờng mỏ Cao Sơn 10 Bảng 1.4 Các thông số HTKT mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả 10 Bảng 1.5 Các tổ hợp ĐBTB bóc đất đá mỏ 15 Bảng 1.6 Các tổ hợp ĐBTB khai thác than mỏ 16 Bảng 1.7 Hiện trạng thông số HTKT mỏ 16 Bảng 2.1 Năng suất máy xới phụ thuộc vào Ve đất đá, m3/năm 22 Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật số máy xúc tay gàu lớn 24 Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật số máy bốc hãng Komatsu 26 Bảng 2.4 Những MXTL kỷ lục 28 Bảng 2.5 Đặc tính kỹ thuật số MXTLGN cỡ lớn 28 Bảng 2.6 Đặc tính kỹ thuật số số máy phay cắt giới 32 Bảng 2.7 Những ô tô tải siêu lớn ngành mỏ giới 33 Bảng 2.8 Đặc tính kỹ thuật số ô tô tải cỡ lớn 33 Bảng 3.1 Đƣờng kính lỗ khoan phụ thuộc vào chiều cao tầng 38 Bảng 3.2 Phân loại đá mỏ theo độ khó khoan, khó nổ 39 Bảng 3.3 Đƣờng kính lỗ khoan phụ thuộc vào dung tích gầu xúc 41 Bảng 3.4 So sánh đặc tính kỹ thuật hiệu máy khoan thuỷ lực xoay cầu 43 Bảng 3.5 Lựa chọn máy khoan mỏ 44 Bảng 3.6 Hệ số nở rời đất đá gầu xúc theo cỡ hạt trung bình 45 Bảng 3.7.Hệ số xúc đầy gầu theo điều kiện xúc 45 Bảng 3.8 Hệ số xúc đầy gầu theo loại đất đá 46 Bảng 3.9 Dung tích gàu xúc hợp lý với thông số tuyến công tác 49 Bảng 3.10.Quan hệ tỷ lệ Vo/E hợp lý với dung tích gàu xúc 49 Bảng 3.11 Giá trị Vo qo ô tô với dung tích gàu xúc theo cự ly vận tải 50 Bảng 3.12 Tổ hợp ĐBTB có cơng suất lớn phù hợp với mỏ 50 Bảng 3.13 Đồng thiết bị máy xúc - ô tô mỏ than lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 51 Bảng 3.14 Chiều cao tầng theo thiết bị sử dụng góc dốc sƣờn tầng 52 Bảng 3.15 Chiều cao tầng phù hợp với ĐBTB mỏ 53 Bảng 3.16 Chiều rộng dải khấu phụ thuộc vào bán kính xúc máy xúc 53 Bảng 3.17 Chiều rộng dải khấu theo điều kiện nổ mìn 54 Bảng 3.18 Chiều rộng dải khấu theo điều kiện nổ mìn 54 Bảng 3.19 Chiều rộng dải khấu phù hợp với điều kiện mỏ 54 Bảng 3.20 Bmin phụ thuộc chiều rộng đống đá nổ mìn đƣờng vận tải 55 Bảng 3.21 Bmin phụ thuộc chiều rộng đống đá nổ mìn đƣờng vận tải 56 Bảng 3.22 Bmin áp dụng dải khấu cụt 56 Bảng 3.23 Bmin áp dụng dải khấu cụt 56 Bảng 3.24 Chiều dài blốc xúc đảm bảo đủ khối lƣợng mỏ nổ mìn 57 Bảng 3.25 Chiều rộng đai vận tải (phụ thuộc vào thiết bị vận tải) 57 Bảng 3.26 Thông số HTKT phù hợp với tổ hợp ĐBTB công suất lớn mỏ 58 Bảng 3.27 So sánh giá thành tổ hợp 61 Bảng 3.28 Phân loại thiết bị làm tơi học ĐBTB sử dụng 61 Bảng 3.29: So sánh tỷ lệthành phần cỡ hạt sử dụng nổ mìn tầng cao khác 63 Bảng 3.30 Các thông số số loại thuốc nổ dùng để nổ mìn nạp túi nilon 66 Bảng 3.31 Hiệu kinh tế - kỹ thuật máy khoan thủy lực xoay cầu 67 Bảng 3.32 Các thơng số nổ mìn áp dụng điều kiện ngập nƣớc mỏ f = 10-12; nứt nẻ cấp III - IV, đƣờng kính lỗ khoan D = 230-250 mm 68 Bảng 3.33 Các thơng số nổ mìn áp dụng điều kiện ngập nƣớc mỏ f = 10-12; nứt nẻ cấp III - IV, đƣờng kính lỗ khoan D= 200 mm 68 Bảng 3.34 Các thông số nổ mìn áp dụng điều kiện ngập nƣớc mỏ f = 10-12; nứt nẻ cấp III - IV, đƣờng kính lỗ khoan D = 150-165 mm 68 Bảng 3.35 Các thơng số nổ mìn áp dụng điều kiện ngập nƣớc mỏ f = 10-12; nứt nẻ cấp III - IV, đƣờng kính lỗ khoan D = 127 mm 69 Bảng 3.36 Công suất tuyến băng 74 Bảng 3.37 So sánh lựa chọn phƣơng án vận tải đất đá 75 Bảng 3.38 Đặc tính kỹ thuật máy nghiền có khả áp dụng cho mỏ 79 Bảng 3.39 Đặc tính kỹ thuật tuyến băng tải mỏ 79 Bảng 3.40 Các thông số kỹ thuật hệ thống băng tải than mỏ Cao Sơn 81 Bảng 3.41 Cung độ vận tải ô tô đơn mỏ Cọc Sáu 83 Bảng 3.42 Cung độ vận tải liên hợp ô tô- trục tải mỏ Cọc Sáu 84 Bảng 3.43 Năng suất trục tải trục nâng mức +15 85 Bảng 3.44 Năng suất trục tải trục nâng mức -60 -120 86 Bảng 3.45 Các tiêu phƣơng án 87 82 a Khu Đông Nam Từ năm 2011- 2012 khối lƣợng đổ thải 4,72 triệu m3 đƣợc đổ bãi thải tạm Tả Ngạn, cung độ trung bình 2,5 km Thời gian khai thác kết thúc nên áp dụng ô tô đơn nhƣ b Khu Bắc phay B Thời gian khai thác từ năm 2020÷2033, tổng khối lƣợng 125,46 triệu m3 chủ yếu đƣợc đổ vào bãi thải khu Thắng Lợi, cung độ vận tải trung bình từ 1,6÷3,0km Theo đặc điểm hinhg học mỏ vị trí khai trƣờng, đất bóc đƣợc đổ từ tầng sang ngang chiều cao nâng tải thấp từ 50÷100m Vì vậy, kiến nghị phƣơng án vận tải đất đá ô tô đơn thần hợp lý c Khu Thắng Lợi Với khối lƣợng đất bóc 495,58 triệu m3, thao kế hoạch khai thác kế hoạch đổ thải: Thời gian khai thác từ năm 2011÷2025, năm bó từ 27÷41 triệu m3, đất đá chủ yếu đƣợc đổ ra: - Bãi thải Đông Cao Sơn khối lƣợng 442,7 triệu m3, cung độ vận tải trung bình từ 3,75÷6,0km, chiều cao nâng tải H= 150÷450m - Bãi thải tạm Tả Ngạn khối lƣợng 21,68 triệu m3, cung độ 2,5÷3,3km - Bãi thải Đơng Bắc Cọc Sáu khối lƣợng 31,45 triệu m3, cung độ nâng tải 2÷3,0km, chiều vao nâng tải H = 50m Bãi thải Đông Cao Sơn, Khu Thắng Lợi đất đá bóc đổ 520,85 triệu m3, với cung độ trung bình tầng sâu từ 6÷10km, thời gian khai thác 14 năm Căn vào điều kiện khai thác mỏ Cọc Sáu, đề tài kiến nghị vận áp dụng hình thức vận tải đất đá liên hợp ô tô- trục tải Để có sở khoa học lựa chọn, đề tài so sánh phƣơng án vận tải: Ơ tơ đơn phƣơng án liên hợp ô tô- trục tải, tính tốn số tiêu kỹ thuật để so sánh * Tính tốn phƣơng án vận tải tô- trục tải Khối lƣợng đất đá dự kiến áp dụng vận tải liên hợp ô tô - trục tải cung độ vận tải ô tô đơn xem bảng 3.41 83 Bảng 3.41 Cung độ vận tải ô tô đơn mỏ Cọc Sáu Tầng Khối lƣợng đất bóc, 103m3 L, km V i x Li +45 11.797 6,08 71725,76 +30 10.213 6,18 63116,34 +15 9.386 6,39 59976,54 ±0 8.627 6,47 55816,69 -15 8.348 6,62 55263,76 Cộng 48.371 -30 8.505 6,70 56983,50 -45 8.748 6,90 60361,20 -60 7.408 7,10 52596,80 -75 7.191 7,28 52350,48 -90 6.158 7,90 48648,20 Cộng 30.010 -105 5.088 8,64 43960,32 -120 3.634 8,80 31979,20 -135 2.464 8,97 22102,08 -150 1.661 9,00 14949,00 Cộng 12.847 -165 496 9,18 4553,28 -180 162 9,36 1516,32 -195 104 9,54 992,16 -210 86 9,72 835,92 -225 56 9,90 554,4 -240 40 10,08 1600 -255 20 10,26 205,2 Cộng 964 305899,09 270.940,18 112.990,60 10.257,28 Ltb, km 6,32 7,13 8,80 10,6 Từ bảng 3.40 thấy, cung độ vận tải tăng dần theo chiều sâu khai thác Để bảo đảm hệ thống trục tải làm việc có hiệu dự kiến vận chuyển đất đá từ tầng +45÷ -255m Khối lƣợng đất đá từ tầng +45÷ -255 dự kiến áp dụng vận tải trục tải 100 triệu m3 Căn vào khối lƣợng tầng bảng 3.40, đề tài xác định tầng đặt trạm chuyển phƣơng án ô tô - trục tải tầng +15; -60; -120 Cung độ trung bình áp dụng hình thức vận tải liên hợp xem bảng 3.41 84 Bảng 3.42 Cung độ vận tải liên hợp ô tô- trục tải mỏ Cọc Sáu Tầng Đất bóc V(103m3) Cung độ L (km) V i Li Ltb +45 11.7971 1,61 18.993,17 +30 10.213 1,53 15.625,89 +15 9.386 1,40 ±0 8.627 1,32 11.387,64 -15 8.348 1,29 10.768,92 Cộng 48.371 69.916,02 -30 8.505 0,96 8.164,8 -45 8.748 0,93 8.135,64 -60 7.408 0,91 6.741,28 -75 7.191 0,86 6.184,26 -90 6.158 0,82 5.049,56 Cộng 38.010 -105 5.088 0,68 3.459,84 -120 3.634 0,63 2.289,42 -135 2.464 0,54 1.330,56 -150 1.661 0,51 847,11 Cộng 12.847 -165 496 0,68 337,28 -180 162 0,68 110,16 -195 104 0,5 52 -210 86 0,6 51,6 -225 56 0,65 36,4 -240 40 0,7 28 -255 20 0,75 15 Cộng 964 Chiều dài Chiều dài Tổng tuyến trục, km mặt, km cung độ vận tải 12.140,4 34.275,54 7.926,93 630,44 1,45 0,32 3,0 4,77 0,90 0,48 3,0 4,38 0,62 0,6 3,0 4,22 0,65 0,76 3,2 4,61 Qua bảng 3.41 3.42 thấy rằng: áp lực vận tải liên hợp nên cung độ toàn giảm dần từ 4,77 km xuống cịn 4,22 km Trong cung độ phƣơng án ô tô đơn lại tăng dần từ 6,32 km đến 8,8 km Căn chiều cao nâng tải, mặt mỏ, đặc tính hệ thống trục tải, chọn hệ 85 thống vận tải liên hợp phối hợp với ô tô đơn vận tải đất đá từ tầng +45 trở xuống Để đảm bảo khối lƣợng vận tải liên hợp lớn đồng với tải trọng ô tô sử dụng mỏ, chọn hệ thống trục tải có tải trọng thùng 42 kết thợp với ô tô 42 * Vị trí đặt tuyến trục tải Căn q trình phát triển cơng trình mỏ, địa hình khu vực nhƣ cốt cao đổ thải, dự kiến đặt tuyến trục song song bờ Bắc khai trƣờng mỏ Bố trí mức trạm chuyển tuyến trục - Tuyến trục 1: Mức trạm chuyển đặt khai trƣờng tầng +15 mức +150, góc nghiên tuyến αt = 26,560, q trình khai thác kéo dài xuống tầng sâu Chiều dài tuyến trục 390m - Tuyến trục 2: Mức trạm chuyển đặt khai trƣờng tầng -60 mức 120, góc nghiên tuyến αt = 26,560, chiều dài tuyến trục 504m 624m * Năng suất trục tải - Tuyến trục (trạm chuyển mức +15) Năng suất máy trục đƣợc xác định theo: Qh  3600 G , tấn/h Tck (3.26) Trong đó: Tck - Thời gian chu kỳ xúc làm việc (xác định theo biểu đồ vận tốc trục tải), h; G - Tải trọng thùng trục tải đƣợc lựa chọn tải trọng ô tô, Năng suất trục tải, trục nâng đƣợc thể bảng sau: - Năng suất tuyến trục 1: Trạm chuyển mức +15 Bảng 3.43 Năng suất trục tải trục nâng mức +15 TT Chỉ tiêu Đơn vị Trục 42T Trục tải skip 30T 42T Trạm chuyển mức +15 Chiều dài tuyến trục m 390 390 390 Tốc độ lớn m/s 7 Thời gian chu kỳ s 124,87 124,87 207 Số chuyến chuyến 29 29 17,3 Tải trọng thùng trục 30 42 42 Năng suất t/h 865 1213 730 Năng suất ca t/ca 5190 7280 4006 86 Năng suất ngày Năng suất năm 10 Năng suất tính tốn t/ngày 15570 21840 12018 t/năm 4671000 6552000 3605400 1796538 2520000 1386692 1800000 2500000 1380000 m /năm m /năm Năng suất tuyến trục 2: Trạm chuyển mức -60 mức -120 Bảng 3.44 Năng suất trục tải trục nâng mức -60 -120 TT Chỉ tiêu Đơn vị Trục Trục tải skip 30T 42T 42T Trạm chuyển mức -60 Chiều dài tuyến trục 504 504 504 Tốc độ lớn m/s 7 Thời gian chu kỳ s 140 140 258 Số chuyến chuyến 26 26 14 Tải trọng thùng trục 30 42 42 Năng suất t/h 780 1092 588 Năng suất ca t/ca 4680 6552 3528 Năng suất ngày t/ngày 14040 19656 10584 Năng suất năm t/năm 4212000 5896800 317522 m3/năm 1620000 2268000 1221230 m3/năm 1600000 2200000 1200000 m3/n 800000 1100000 600000 624 624 624 7 10 Năng suất tính tốn Năng suất trạm trạm hoạt động đồng thời m Trạm chuyển -120 Chiều dài tuyến trục m Tốc độ lớn m/s Thời gian chu kỳ s 157 157 273 Số chuyến chuyến 23 23 13 Tải trọng thùng trục 30 42 42 Năng suất t/h 690 966 554 Năng suất ca t/ca 4140 5796 3324 Năng suất ngày t/ngày 12420 17388 9972 87 Năng suất năm Năng suất tính tốn t/năm 3726000 5216000 2991600 1433000 2006300 1150600 1400000 2000000 1150000 m /năm m /năm Năng suất trạm m /năm 700000 1000000 575000 Năng suất trục dùng trạm dỡ m3/năm 1500000 2100000 1175000 đồng thời Công suất vận chuyển tuyến trục chọn loại 42 2,6 triệu m3/năm, nên khối lƣợng so sánh phƣơng lấy theo cơng suất trục Kết tính tốn tiêu phƣơng án vận tải ô tô đơn liên hợp ô tô - trục tải bảng 3.44 Từ kết bảng 3.45 cho thấy phƣơng án có giá trị tiêu thấp phƣơng án 1: - Cung độ vận tải giảm: 2,2 km; - Số lƣợng ô tô 42 giảm: xe; - Khối lƣợng vận tải giảm: 26.312.000 tkm/năm; - Chiều cao nâng tải giảm 210m, giảm chiều cao nâng tải giảm chi phí nhiên liệu giảm giá thành vận tải chung chi phí nhiên liệu, vật liệu cho vận tải ô tô chiếm tỷ lệ lớn giá thành Bảng 3.45 Các tiêu phương án PA Hình thức vận tải PA1 Ơ tơ đơn PA2 Liên hợp: Ơ tơ-trục tải Cung độ vận tải, km Số ô tô 42 tấn, K.lƣợng vận tải, 103T.km Chiều cao nâng tải, m 6,7 52 80.132 270 4,5 45 53.820 60 -2,2 -7 -26.312 210 Từ kết nhƣ chọn hình thức vận tải ô tô - trục tải loại 42 để giảm giá thành vận tải, từ tăng hiệu khai thác Hệ thống trục tải chọn có đặc tính kỹ thuật: Mã hiệu 2JK-5, động điện tuyến trục 1: YR-2500-6/1430, công suất định mức: 2500kW, điện áp sử dụng 6kV, động điện tuyến trục có cơng suất định mức: 2x1600kW, điện áp sử dụng 6kV Đƣờng kính tang D=6000mm Đƣờng kính puli: 3500mm 88 Vận tải than Từ năm 2013 khu Đông Nam kết thúc khai thác, Công ty tăng cƣờng khai thác khu Thắng Lợi có cự ly vận tải chiều cao leo dốc ô tô chở than thăng lên Do cần phải chuyển máng than xuống khu vực tập trung trữ lƣợng than để giảm cự ly vận tải ô tô, áp dụng phƣơng án vận tải tối đa băng tải nhằm giảm giá thành vận tải than Tận dụng tối đa thiết bị tuyến băng có sẵn cịn kho Công ty để giảm vốn đầu tƣ ban đầu 3.4 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ đổ thải hợp lý trình khai thác mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 3.4.1 Lựa chọn công nghệ đổ thải giải pháp kỹ thuật hợp lý đổ thải bãi thải ngoài, đáp ứng yêu cầu cải tạo, phục hồi môi trường 3.4.1.1 Hiện trạng cơng tác đổ thải bãi thải ngồi mỏ Từ năm 2011 đến kết thúc khai thác lộ thiên vùng Cẩm Phả, tổng khối lƣợng đất đá thải toàn vùng khoảng 3.091 triệu m3 bao gồm mỏ Đèo Nai, Cọc Sáu, Cao Sơn Tây Nam Đá Mài Toàn khối lƣợng đƣợc đổ bãi thải ngồi Đơng Cao Sơn, Bàng Nau, Đơng Bắc Cọc Sáu, Khe Sim, Nam Khe Tam bãi thải trong: Thắng Lợi, Bàng Nâu, Gầm Cao Sơn, Khe Chàm II Hiện nay, việc đổ thải cụm mỏ gặp nhiều khó khăn phức tạp thiếu diện đổ thải, mỏ đổ chung bãi thải Đông Cao Sơn Trong năm tới mỏ cần phải nhanh chóng làm thủ tục xin cấp phép thuê đất để đổ thải bãi thải Bắc Bàng Nâu Nam Khe Tam đáp ứng đƣợc nhu cầu khai thác 3.4.1.2 Phương pháp đổ thải Đối với công tác đổ thải mỏ lộ thiên tùy theo cơng nghệ thiết bị khai thác áp dụng công nghệ nhƣ: - Công nghệ đổ thải kết hợp với ô tô máy ủi; - Công nghệ đổ thải máy xúc tay gầu; - Công nghệ đổ thải máy xúc tải; - Công nghệ đổ thải máy công xôn, băng tải di động 3.4.1.3 Ảnh hưởng bãi thải ngồi đến mơi trường Tác động chủ yếu đất đá thải gây sạt lở đất bồi lấp hạ nguồn Về mùa mƣa bãi thải cao bị xói mịn mạnh động nƣớc chảy tràn sƣờn dốc bãi thải, tạo thành khe rãnh hố sâu rộng từ 2÷5m, đất đá bùn bị trơi theo nƣớc mƣa di chuyển xuống phía hạ lƣu gây bồi lấp dịng chảy, sơng suối… 89 Đất đá thải chiếm dụng diện tích lớn thảm thực vật nguyên nhân chủ yếu gây nhiễm mơi trƣờng khơng khí khu vực 3.4.1.4 Các giải pháp kỹ thuật đổ thải đáp ứng công tác cải tạo, phục hồi môi trường Nhiệm vụ chung đặt công tác đổ thải là: Sau kết thúc đổ thải phải tạo môi trƣờng cảnh quan cho bãi thải, thân thiện với môi trƣờng, không gây tác động xấu đến môi trƣờng Để đáp ứng yêu cầu đó, đề tài nghiên cứu lựa chọn giải pháp kỹ thuật đổ thải tạo điều kiện thuận lợi cho công tác cải tạo, phục hồi môi trƣờng nhƣ sau: - Trong q trình đổ thải bãi thải ngồi cần thực theo thiết kế Mặt tầng thải phải đảm bảo độ dốc chiều rộng thiết kế nhằm tạo điều kiện thuận lợi thực biện pháp chống xói mòi - Xây dựng tuyến đê bao chắn bãi thải vừa ngăn đất đá trơi, vừa hƣớng dịng chảy khơng để ảnh hƣởng đến khu vực dƣới chân bãi thải - Những khu vực kết thúc đổ thải tiến hành trồng xanh, đảm bảo ổn định bờ bãi thải tạo cảnh quan khu vực - Xây mƣơng nƣớc bao quanh chân bãi thải, giai đoạn đầu làm chức hố lắng đọng đất đá trƣớc cho nƣớc ngồi khu vực Sau thảm thực vật phát triển, đất đá khơng bị xói mong, cải tạo thành hồ sinh thái để tôn tạo cảnh quan cho khu vực Một số nguyên tắc phòng chống tƣợng xói mịn, bồi lấp đất đá thải làm sạt nở tầng thải, gây ảnh hƣởng đến khu vực xunh quanh cần đƣợc áp dụng nhƣ: - Ngăn cản lực xung kích giọt nƣớc mƣa rơi xuống mặt đất gây nên xói mịn mặt, với ngun tắc tạo lớp thực vật che phủ mặt sƣờn dốc bãi thải cố định - Hạn chế tiêu dòng chảy tập trung mặt sƣờn bãi thải, cách làm thay đổi bề mặt địa hình, biến mặt dốc dài liên tục thành dốc ngắn gián đoạn để cắt đứt dòng chảy phân tán dòng chảy tập trung lớn thành dòng chảy nhỏ hay dòng chảy mặt - Làm giảm vận tốc dòng chảy, giữ lắng đọng bùn cát dòng chảy cách bạt thoải sƣờn dốc, tạo hố bậc tiêu dọc theo dòng chảy, tạo nhiều vật chắn dịng chảy cơng trình thực vật Trong điều kiện mỏ, sử dụng giải pháp chống xói lở trôi 90 lấp đất đá từ bãi thải, làm ảnh hƣởng tới công tác cải tạo, phục hồi môi trƣờng sau - Mặt bãi thải đổ tạo độ dốc 3÷5% vào trong; - Trong q trình đổ thải tạo đê bao dọc theo mép tầng thải Đê khơng có tác dụng đảm bảo an tồn cho tơ đổ thải, mà cịn ngăn dịng nƣớc chảy xuống sƣờn tầng thải; - Đổ thải thành tầng, tầng không cao 50 m Trên mặt tầng đào hào, đổ đống đá để tiêu nƣớc mặt chặn bồi lấp; - Sau trận mƣa lớn, tùy theo khối lƣợng bối lấp tầng thải mà tiến hành san gạt phục hồi tác dụng tiêu nƣớc chống trôi lấp mƣơng đá đổ đống * Nhận xét: Các bãi thải mỏ lộ thiên hình thành mở rộng từ nhiều năm trƣớc, nguồn gây ô nhiễm lớn môi trƣờng, cảnh quan Việc đổ thải bãi thải ngồi đáp ứng u cầu cải tạo, phục hồi mơi trƣờng yêu cầu cấp thiết nhằm khắc phục ảnh hƣởng xấu, tác động trực tiếp đến môi trƣờng cảnh quan khu vực Các mỏ áp dụng công nghệ đổ thải ô tô + máy ủi, năm tới mỏ Đèo Nai, Cao Sơn áp dụng phần đất đá vận tải băng tải áp dụng cơng nghệ đổ thải máy dỡ tải + máy ủi Đối với bãi thải ngồi lựa chọn chiều cao tầng từ 20÷30m, nhằm giảm thiểu ảnh hƣởng đá lăn đến cơng trình dƣới chân bãi thải Để giảm thiểu ảnh hƣởng bãi thải ngồi đến mơi trƣờng xung quanh, cần phải áp dụng số giải pháp công nghệ nhƣ: - Xây dựng tuyến đê mƣơng nƣớc bao quanh chân bãi thải, hƣớng dịng chảy vào hố xử lý môi trƣờng; - Tại khu vực kết thúc đổ thải trồng xanh để hạn chế xói mịn sạt lở bãi thải; - Tạo đê ngăn theo mép tầng thải, nhằm ngăn dòng chảy tràn xuống sƣờn tầng; - Căn vào tính chất lý đất đá thải bãi thải lựa chọn thông số bãi thải phù hợp 91 3.4.2 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ giải pháp kỹ thuật hợp lý đổ thải bãi thải 3.4.2.1 Hiện trạng đổ thải bãi thải mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh Hiện nay, số khu vực khai trƣờng mỏ kết thúc khai thác, nên thƣờng dùng làm nơi đổ bãi thải bãi thải tạm nhƣ: bãi thải Tả Ngạn Cọc Sáu, bãi thải khu Đông Bắc Cao Sơn, bãi thải Tây phay K… 3.4.2.2 Khả đổ bãi thải mỏ - Khu Tả Ngạn - Cọc Sáu: Có thể dùng làm bãi thải với khối lƣợng đổ thải 26,4 triệu m3 Bãi thải khu Đông Thắng Lợi với dung tích 278,7 triệu m3 - Khu vực Vỉa - Đèo Nai: Khi kết thúc khai thác dùng làm bãi thải cho khu vỉa Chính mở rộng Khu vực Nam Lộ Trí đƣợc dùng làm bãi thải cho mỏ Đèo Nai - Khu vực mỏ Cao Sơn đƣợc dùng làm bãi thải cho mỏ Cao Sơn với khối lƣợng tới 213,1 triệu m3 3.4.2.3 Công nghệ giải pháp kỹ thuật hợp lý đổ thải khu vực phía cịn tài ngun khai thác hầm lị Trình tự đổ thải - Đối với bãi thải phải đổ theo phân tầng, trình tự đổ thải từ dƣới lên - Đối với khu vực đổ thải không ảnh hƣởng đến cơng trình lân cận cho phép đổ thải tầng cao, trình tự đổ thải từ xuống dƣới từ tầng bóc đất khai trƣờng bên cạnh ngang sang mức đổ thải tƣơng ứng - Khi bắt đầu đổ thải hầu hết khu vực khai trƣờng phải đổ theo chu vi bãi thải Ơ tơ đổ thải từ mặt tầng xung quanh khai trƣờng đổ dọc theo tầng bóc đất Các bãi thải đổ theo phân tầng phải bảo vệ cơng trình lân cận đổ theo chu vi Công nghệ đổ thải Công nghệ đổ thải đất đá vào bãi thải nhƣ sau: - Trƣớc đổ thải thi công giếng thu nƣớc, khu vực đáy moong phải đƣợc bơm cạn nƣớc nạo vét toàn lớp bùn lắng đất đá thải đảm bảo mặt sạch, sau tiến hành đổ đất đá thải - Đất đá thải đổ thải dƣới đáy moong đƣợc lựa chọn loại đá cục có đƣờng 92 kính từ 0,5÷0,7 m, nhằm tạo bồn chứa nƣớc dƣới đáy moong - Quá trình đổ thải từ thấp lên cao, đổ thải từ đáy moong lên dần đến mức thoát nƣớc tự chảy theo lớp ht = 2-4m kết hợp với lu lèn chặt - Ơ tơ đổ thải trực tiếp xuống sƣờn tầng với 70% khối lƣợng đất đá chứa thùng xe, 30% khối lƣợng lại đổ mặt bãi thải dùng máy ủi, gạt xuống sƣờn tầng thải Trên tuyến thải chia làm khu vực, khu vực có chiều dài từ 25÷30m, bao gồm: Khu vực máy ủi làm việc, khu vực ô tô đổ thải, khu vực tiến hành đổ thải san gạt Để đảm bảo an tồn, vị trí mép bãi thải phải xây dựng đê an tồn với kích thƣớc: - Cao 0,5 m; - Bề rộng chân đê an toàn: cotg 350; - Khoảng cách từ mép dƣới thùng xe đổ mặt đê n = 0,5m; - Khoảng cách từ mép dƣới thùng xe đổ trục sau xe l (l = 1,5m xe 55 tấn); - Góc nghiên mặt tầng thải 2-3%; Các giải pháp kỹ thuật hợp lý đổ thải bãi thải khu vực dƣới tài nguyên khai thác hầm lị bao gồm: - Lấp hồn tồn moong lộ thiên đến mức thoát nƣớc tự chảy, với độ dốc nghiêng bề mặt bãi thải i= 2÷3% theo hƣớng thoát nƣớc tự nhiên khu vực - Ngăn chặn nƣớc mặt khu vực lân cận cấp cho khu vực đổ thải hệ thống mƣơng thoát nƣớc mặt xung quanh bãi thải từ mức thoát nƣớc tự chảy trở lên - Tạo lớp ngăn cách chống thấm toàn bề mặt bãi thải màng chống thấm nhằm cách bãi thải với nƣớc mƣa - Xây dựng giếng thu nƣớc điểm tập trung nƣớc đáy moong thoát nƣớc cƣỡng bơm chìm - Xây dựng hệ thống rãnh nƣớc mặt xung quanh bãi thải 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình nghiên cứu, đánh giá trạng khai thác, kế hoạch sản xuất năm tới mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh tổng quan mỏ lộ thiên giới rút kết luận sau: Phần lớn mỏ giới đạt đến trình độ giới hóa đại hóa mức tiên tiến Hầu hết mỏ áp dụng thiết bị tiên tiến sản xuất nhƣ: ĐBTB có cơng suất lớn, động, nhiều mỏ áp dụng loại thiết bị tiên tiến để khai thác bảo vệ môi trƣờng Hiện mỏ Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu đầu tƣ loại thiết bị khai thác có cơng suất lớn Để giảm chi phí khoan nổ - mìn, chi phí phụ trợ, giảm cung độ vận tải, điều hịa hệ số bóc cần áp dụng cơng nghệ khoan - nổ mìn tầng cao Đối với mỏ Cao Sơn, Cọc Sáu số khai trƣờng gần khu dân cƣ cơng trình cơng nghiệp cần áp dụng công nghệ phá vỡ đất đá giới (máy xới, đầu đập thủy lực, máy xúc tay gầu có trang bị gầu tích cực) Đối với mỏ Đèo Nai, Cao Sơn áp dụng công nghệ vận tải liên hợp tơ băng tải có máy nghiền bãi thải Bàng Nâu, Khe Tam để vận tải phần đất đá thải Để giảm thiểu ảnh hƣởng bãi thải ngồi đến mơi trƣờng xung quanh, cần áp dụng giải pháp công nghệ nhƣ: Đổ thải với chiều cao tầng từ 20÷30 m, xây dựng tuyến đê mƣơng thoát nƣớc bao quanh chân bãi thải, hƣớng dòng chảy vào hố xử lý môi trƣờng, khu vực kết thúc đổ thải trồng xanh để hạn chế xói mịn, sạt lở bãi thải Trong trình đổ thải cần giảm thiểu ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái áp dụng giải pháp: Phun nƣớc dập bụi, kiểm soát nƣớc chảy tràn, tạo hố tiêu lắng Kiến nghị Các mỏ than lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh đóng góp vai trị quan trọng vào nghiệp phát triển ngành khai thác than Việt Nam 94 Để đáp ứng yêu cầu sản lƣợng, nâng cao hiệu khai thác mỏ, đề tài có số ý kiến nhƣ sau: Cần lựa chọn loại máy xới phù hợp, nhằm giảm thiểu ảnh hƣởng đến cơng trình lân cận đảm bảo kế hoạch sản lƣợng mỏ Nghiên cứu công nghệ khoan nổ - mìn, xác định cỡ hạt hợp lý vận tải liên hợp ô tô - băng tải Nghiên cứu cơng nghệ đổ thải bãi thải ngồi để giảm ảnh hƣởng tới môi trƣờng, giải pháp hạn chế ảnh hƣởng nƣớc tích đọng bãi thải khu vực phía dƣới cịn khai thác hầm lò 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhữ Văn Bách, Bùi Xuân Nam (2007), “Công nghệ khai thác mỏ lộ thiên đáp ứng yêu cầu phát triển ngành mỏ Việt Nam giai đoạn 2006-2010 tƣơng lai”,Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số 1, Hội Khoa học công nghệ mỏ Việt Nam Hà Nội Tr 10-12 Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam (2006), “Khai thác mỏ lộ thiên Việt Nam - Những thời thách thức tƣơng lai”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số chuyên đề KTLT Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Tr 510 Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Anh Tuấn (2009), “Khai thác khoáng sản rắn phương pháp lộ thiên”,Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam (2010), “Những thành tựu chủ yếu cơng nghiệp nổ mìn giới từ cuối kỷ XX”,Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ số 4, Hội Khoa học công nghệ mỏ Việt Nam, Hà Nội Tr 12-15 Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Phụ Vụ (2010), “Những công nghệ tiên tiến khai thác mỏ lộ thiên”, Bài giảng cao học Chuyên ngành Khai thác Mỏ, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Phụ Vụ (2010), “Bảo vệ môi trường phát triển bền vững khai thác mỏ lộ thiên”, Bài giảng cao học Chuyên ngành Khai thác Mỏ, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Bùi Xuân Nam, Hồ Sĩ Giao (2004), “Đặc điểm ô tô siêu trọng sử dụng ngành mỏ”.Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số 2, Hội Khoa học công nghệ mỏ Việt Nam Hà Nội Tr 25-27 Bùi Xuân Nam (2006), “Đặc điểm hãng sản xuất máy xúc thuỷ lực tiếng giới”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số 4, Hội Khoa học công nghệ mỏ Việt Nam, Hà Nội Tr 40-42 Bùi Xuân Nam (2006), “Về phƣơng pháp lựa chọn đồng xúc bốc - vận tải mỏ lộ thiên”,Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT mỏ toàn 96 quốc lần thứ 17., Hội Khoa học công nghệ mỏ Việt Nam, Đà Nẵng - Việt Nam Tr 201-205 10 Bùi Xuân Nam, Nguyễn Phụ Vụ, “Các phương pháp chuẩn bị đất đá giới khai thác mỏ lộ thiên”, Bài giảng cao học Chuyên ngành Khai thác Mỏ, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, 2010 11 Đỗ Ngọc Tƣớc, Bùi Xuân Nam (2011), “Xác định vị trí chuyển tải hợp lý sử dụng công nghệ vận tải liên hợp mỏ lộ thiên”, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ số 6, Hội Khoa học công nghệ mỏ Việt Nam, Hà Nội Tr 3032 12 Đỗ Ngọc Tƣớc, Lê Xuân Thu, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Phụ Vụ (2008), “Công nghệ khai thác bờ mỏ bị biến dạng tác dụng khoan-nổ mìn khai thác ngầm”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 18, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, Tr.136-141 13 Trần Mạnh Xuân (2010) “Một số vấn đề thiết kế mỏ lộ thiên” (Bài giảng cao học ngành Khai thác mỏ), Trƣờng ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội 14 Tài liệu kỹ thuật mỏ Đèo Nai, Cọc Sáu, Cao Sơn, 2005-2012 ... tiêu đề tài Nâng cao hiệu khai thác bảo vệ môi trƣờng cho mỏ than lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Các mỏ than lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh (Đèo Nai,... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -  - NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN LỚN VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG... mỏ than lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 1.2.1 Đánh giá trạng sử dụng ĐBTB mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh Hiện nay, khâu cơng nghệ khai thác lộ thiên mỏ than lộ thiên vùng Quảng