Đánh giá hiện trạng và nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật, công nghệ khai thác hợp lý cho các vỉa than có góc dốc trên 45 thuộc cánh bắc công ty tnhh mtv than mạo khê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -o0o LÊ QUANG PHỤC ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ CHO CÁC VỈA THAN CÓ GÓC DỐC TRÊN 450 THUỘC CÁNH BẮC CÔNG TY TNHH MTV THAN MẠO KHÊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI- 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -o0o LÊ QUANG PHỤC ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ CHO CÁC VỈA THAN CĨ GĨC DỐC TRÊN 450 THUỘC CÁNH BẮC CƠNG TY TNHH MTV THAN MẠO KHÊ Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN VĂN THANH HÀ NỘI- 2013 Lêi cam ®oan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực, tác giả thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Quang Phục MỤC LỤC Nội dung TT Trang Trang phụ bìa Chương 1.1 1.2 1.3 Lời cam đoan Mục lục Các ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Tổng hợp trữ lượng than điều kiện địa chất mỏ khu cánh Bắc mỏ than Mạo Khê Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Mạo Khê Tổng hợp trữ lượng vỉa than điều kiện địa chất mỏ khu vực cánh Bắc Công ty than Mạo Khê Nhận xét 12 12 18 26 2.1 Hiện trạng khai thác vỉa than dốc 45 Công ty than Mạo Khê Hiện trạng công tác khai thông chuẩn bị khai trường 2.2 Hiện trạng khai thác vỉa dốc 30 2.2.1 Đối với vỉa có chiều dày trung bình, góc dốc 450 33 2.2.2 Đối với khu vực vỉa dày, góc dốc 450 48 Nhận xét 56 Chương 2.3 28 28 3.1.1 Đề xuất giải pháp kỹ thuật công nghệ khai thác vỉa dốc 450 thuộc Công ty than Mạo Khê Đối với sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, chống giữ tăng cường gương khai thác giá thủy lực di động XDY cho điều kiện vỉa dày trung bình, góc dốc 450 Đề xuất giải pháp chống giữ lò dọc vỉa phân tầng 3.1.2 Đề xuất giải pháp nâng cao chiều cao phân tầng khai thác 60 3.1.3 Đánh giá 70 Chương 3.1 58 58 59 3.2 3.2.1 3.2.2 Đối với sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng cho điều kiện vỉa dày, góc dốc 450 Đề xuất giải pháp chống giữ lò dọc vỉa phân tầng nâng cao chiều cao phân tầng khai thác Đề xuất giải pháp chống giữ lò chợ ngang nghiêng 71 71 73 77 3.3.1 Đánh giá Đối với sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, giới hóa đồng sử dụng tổ hợp giàn chống 2ANSH Đề xuât thay đổi biểu đồ tổ chức sản xuất lò chợ 3.3.2 Đề xuất giải pháp khắc phục cố trình khai thác 81 3.3.3 Đánh giá 88 3.4 Nhận xét 89 Kết luận kiến nghị 90 Danh mục cơng trình công bố tác giả 93 Tài liệu tham khảo 95 3.2.3 3.3 77 79 CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Số TT Ký hiệu (Chữ viết tắt) Ý nghĩa (chữ viết đầy đủ) KHCN Khoa học công nghệ TNHH Trách nhiệm hữu hạn MTV Một thành viên Vinacomin KT-KT Kinh tế - kỹ thuật DVPT Dọc vỉa phân tầng PT HTKT Hệ thống khai thác PGS.TS Phó giáo sư, tiến sỹ 10 GTL 11 ĐCTV Địa chất thủy văn 12 ĐCCT Địa chất cơng trình 13 TCBV Tính chất bền vững 14 TCSĐ Tính chất sập đổ Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam Phân tầng Giá thủy lực DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Nội dung Trang Bảng 1.1 Đặc điểm cấu tạo vỉa than cánh Bắc phay FA mỏ Mạo Khê 14 Bảng 1.2 Các thông số địa chất thủy văn khu mỏ 17 Bảng 1.3 Tổng hợp tiêu nham thạch mỏ Mạo Khê 18 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng tổng hợp trữ lượng vỉa than phạm vi đánh giá thuộc cánh Bắc mỏ Mạo Khê Bảng tổng hợp trữ lượng vỉa than theo miền chiều dày vỉa Bảng tổng hợp trữ lượng vỉa than theo miền góc dốc vỉa Tổng hợp trữ lượng than theo yếu tố chiều dày góc dốc Thống kê sản lượng, nhân cơng chi phí lị chợ giới hóa khai thác cột thứ Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò dọc vỉa phân tầng (ở PT) Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lị dọc vỉa phân tầng (Bố trí cho phân tầng khai thác đồng thời) 22 23 24 25 31 35 35 Tổng hợp mổ số tiêu kinh tế - kỹ thuật sơ đồ Bảng 2.4 công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng áp dụng mỏ than 36 Mạo Khê Bảng 2.5 Bảng 2.6 Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất lò chợ áp dụng giàn 2ANSH Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò chợ áp dụng giàn 2ANSH 42 42 Tổng hợp số tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ Bảng 2.7 giới hóa vỉa dốc sử dụng tổ hợp giàn chống tự hành 43 2ANSH Bảng 2.8 Bảng 2.9 Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò chợ chia lớp ngang nghiêng phân tầng Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò chợ chia lớp ngang nghiêng (bố trí cho ba phân tầng khai thác đồng thời) 51 51 Tổng hợp số tiêu kinh tế kỹ thuật đạt Bảng 2.10 sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng áp dụng 52 mỏ than Mạo Khê năm gần Một số tiêu kinh tế kỹ thuật cơng nghệ khai Bảng 2.11 thác lị chợ chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực 53 Công ty than Mạo Khê từ 2009  2011 Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật máy khoan VPS-01 63 Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật bàn điều khiển NOVA-13 63 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật trạm bơm thủy lực 64 Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật lựa chọn kíp vi sai phi điện an toàn 65 Bảng 3.5 Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò dọc vỉa phân tầng 69 Bảng 3.6 Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lị dọc vỉa phân tầng 69 Bảng tiêu kinh tế - kỹ thuật cơng nghệ khai thác lị Bảng 3.7 DVPT sau đề xuất so với công nghệ cũ (2 phân tầng khai thác 70 đồng thời) Bảng 3.8 Bảng 3.9 Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò chợ chia lớp ngang nghiêng (khai thác đồng thời hai phân tầng) Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò chợ chia lớp ngang nghiêng (hai phân tầng đồng thời) 75 75 Bảng tiêu kinh tế - kỹ thuật công nghệ khai thác chia Bảng 3.10 lớp ngang nghiêng sau đề xuất so với công nghệ cũ (2 phân 76 tầng khai thác đồng thời) Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất lò chợ áp dụng giàn 2ANSH (đề xuất) Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lị chợ áp dụng giàn 2ANSH (đề xuất) Một số tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ theo biểu đồ tổ chức hoàn thiện theo thực tế áp dụng 80 81 88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Nội dung TT Trang Hình 1.1 Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than theo chiều dày 23 Hình 1.2 Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than theo góc dốc 24 Hình 1.3 Mối tương quan trữ lượng có khả khai thác theo yếu tố chiều dày góc dốc vỉa Hình 1.4 Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa dốc 450 Cánh Bắc Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Sơ đồ trạng khai thông chuẩn bị khu vực mỏ Mạo Khê Tỷ lệ phân bố sản lượng lò chợ khai thác mỏ Mạo Khê Sơ đồ cơng nghệ khai thác lị dọc vỉa phân tầng chống tăng cường gương khai thác giá thủy lực di động Sơ đồ công nghệ giới hóa sử dụng tổ hợp giàn chống 2ANSH Hình 2.5 Một số hình ảnh trình triển khai áp dụng 25 26 30 31 36 40 41 Sơ đồ cơng nghệ khai thác, lị dọc vỉa phân tầng khai thác Hình 2.6 chia lớp ngang nghiêng, chống tăng cường gương khai thác 50 giá thủy lực di động Hình 3.1 Hộ chiếu chống lị dọc vỉa phân tầng trước sau đề xuất 60 Hình 3.2 Máy khoan kiểu đứng VPS-01 chạy hệ thuỷ lực 62 Hình 3.3 Trạm bơm thủy lực kiểu AG-16/63Z 64 Hình 3.4 Cấu tạo kíp vi sai phi điện an tồn hầm lị 65 Hình 3.5 Chi tiết thỏi thuốc nổ thít chặt dây dút trước nạp Hình 3.6 Nguyên lý đấu nối mạng nổ lỗ mìn hạ trần Hình 3.7 Hộ chiếu khoan nổ mìn lỗ khoan dài sử dụng kíp vi sai phi điện sơ đồ cơng nghệ khai thác lị dọc vỉa phân tầng Hình 3.8 Hộ chiếu khoan nổ mìn lỗ khoan dài sử dụng kíp vi sai phi 67 67 68 72 điện sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng Hình 3.9 Hình 3.10 Hộ chiếu khai thác chống lò sử dụng giá thủy lực di động XDY Hộ chiếu khai thác chống lò sử dụng cột thủy lực đơn, xà hộp 73 74 Hình 3.11 Tổng hợp thời gian sản xuất lị chợ giới hóa 2ANSH 78 Hình 3.12 Phân tích cố thiết bị đồng giới hố 2ANSH 79 Hình 3.13 Xử lý cố -Trường hợp giàn chống khó di chuyển 82 Hình 3.14 Xử lý cố - Trường hợp lở gương rỗng lị chợ 83 Hình 3.15 Xử lý cố - Trường hợp yếu khó dựng chống tạm thượng giữ hậu 84 Hình 3.16 Xử lý cố - Trường hợp thượng giữ hậu bị luồng lại 86 Hình 3.17 Hộ chiếu xử lý tạo luồng lại lò thượng vận tải 87 80 khấu chống chu kỳ kéo dài Thông thường ngày đêm khấu chống chu kỳ với tiến độ 0,63 m, có thời điểm thuận lợi khấu chống  chu kỳ Công tác chống giữ lị thượng thơng gió giữ hậu thực chậm, lý do: Đá vách trực tiếp, than lị dễ tụt lở, việc lên xà cho lị thượng hậu phải tiến hành từ công tác khấu gương lò chợ Mặt khác, lò thượng tháo than, thượng thơng gió bị lở, nén phải củng cố, chống xén nhiều nên ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ tiến gương lò chợ Dựa sở kinh nghiệm xử lý cố khai thác lò chợ khả khai thác lò chợ thực tế, luận văn đề xuất xây dựng biểu đồ tổ chức sản xuất lò chợ sau: Một chu kỳ sản xuất khai thác lò chợ sử dụng tổ hợp 2ANSH, bao gồm cơng việc chính: Khấu, di chuyển giàn chống giữ gương lị chợ; Chống giữ thượng thơng gió phía sau lị chợ; Bảo dưỡng tổ hợp thiết bị Bố trí sản xuất ca thực xong chu kỳ khai thác: hai ca thực công tác khấu gương, di chuyển giàn chống Trong ca khai thác bố trí khấu hai luồng lị chợ, tiến độ luồng 0,63 m Ca thứ ba chống giữ lị thượng thơng gió, bảo dưỡng thiết bị giàn chống, loại bỏ củng cố thượng tháo than Biểu đồ tổ chức sản xuất bố trí nhân lực hồn thiện xem bảng 3.11, 3.12 Bảng 3.11: Biểu đồ tổ chức chu xuất lịkú chợ ápxt dụng giàn 2ANSH (đề xuất) biĨu ®åkỳ tổsn chứC chu sản Bảng 3.1 Tên công việc Khấu than Chống giữ th-ợng thông gió Hạ, di chuyển dàn chống, kiểm tra củng cố lò chợ, chuẩn bị khấu luồng Bảo d-ỡng thiết bị, dàn chống Loại bỏ th-ợng tháo than Xếp hàng cột, củng cố th-ợng tháo than loại bỏ th-ợng th¸o than Tc(giê) ca IIi CA Ii CA I Ký hiÖu 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 tt Lc(m) 25 50m 81 Bảng 3.12: Biểu đồ bố trí nhân khai tháclùc lị khai chợth¸c áp dụng giàn 2ANSH (đề xuất) biểulc đồ bố trí nhân Bảng 3.2 Thời gian thực chu kỳ Nhân lực tt Tên công việc Ca I Ca II Ca III KhÊu, di chuyển dàn chống (vận hành tổ hợp dàn chống 2ANSH) Sửa g-ơng lò chợ 2 - Ca II Ca III 2 - 2 Củng cố lò chợ Chống giữ lò th-ợng thông gió 4 - Xếp cũi lợn lò thông gió - - Củng cố lò th-ợng th¸o than - - 3 Ca I 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 12 VËn chun vËt liƯu - - 2 Thợ điện 1 Rót than lò vận tải 2 - 10 Vận hành trạm bơm nhũ t-ơng Vận hành tời manơ 1 - 11 12 1 Bảo d-ỡng tổ hợp dàn chống - - 13 Chỉ đạo sản xuất 1 2 14 Tæng céng 16 16 16 48 3.3.2 Đề xuất giải pháp khắc phục cố q trình khai thác Trường hợp giàn chống khó di chuyển: Trong q trình khai thác di chuyển tổ hợp giàn chống để chống giữ lò chợ, sau di chuyển giàn chống phụ sang luồng mới, tiến hành di chuyển giàn chống chính, song việc di chuyển giàn chống khơng thực Ngun nhân: Do yếu vị trí di chuyển lị chợ bị rỗng q trình khấu gương phải xếp cũi kích làm cho giàn chống phụ chất tải chưa đảm bảo làm trụ vững để di chuyển (kéo) giàn sang luồng kích di chuyển giàn bị cố hỏng hóc Giải pháp khắc phục xử lý: Kiểm tra kích di chuyển giàn chống Nếu kích hỏng khơng khắc phục phải thay Sau đó, thực cơng tác di chuyển giàn chống - Thực chất tải tiếp cho giàn phụ, đoạn lị có giàn cần di chuyển (5m), sau thực cơng tác di chuyển giàn Trường hợp khơng di chuyển được, thực cách sau: Dùng xích máng cào, liên kết giàn chống phụ liền kề giàn cần di chuyển với thân guồng bào Sau đó, thực di chuyển giàn kích di chuyển, xem hình 3.13 82 Dàn chống đà di chuyển Dàn chống cần di chuyển Xích máng cào nối dàn chống phụ guồng bào Dàn chống phụ mặt cắt A - A 28 50 28 50 12 60 13 00 42 mặt cắt A - A -:m 2,2 m 2,2 50° 2,0 -:- 50° 2,0 Hình 3.13 Xử lý cố -Trường hợp giàn chống khó di chuyển Trường hợp lị chợ bị lở gương, rỗng nóc: Sau khấu, gương lị chợ bị lở; lị chợ bị tụt mức độ khác Nguyên nhân: Gương lị chợ khơng vng ke với hướng dốc vỉa; Tốc độ tiến gương lò chợ chậm, làm tăng áp lực luồng gương; Than gương lò chợ mềm yếu; Tại gương lò xuất biến động địa chất cục Biện pháp phòng ngừa xử lý: Đảm bảo lị chợ khấu vng ke theo hướng dốc vỉa điều chỉnh tốc độ tiến gương phù hợp với thiết kế; Thực quy trình, hộ chiếu khai thác - Chèn kích nóc, cược gương gỗ Khi lị chợ bị lở gương, tụt phải kịp thời đánh chống tạm (xà gỗ - cột thuỷ lực đơn), sau xếp cũi chèn kích chắn Cũi xếp cho cũi nằm dọc gương lị chợ để đảm bảo di chuyển chống luồng xà giàn đỡ toàn cũi (xem hình 3.14) + Khi gương lị chợ có biến động địa chất, đặc biệt phần gương phía lị, tuỳ trường hợp cụ thể mà áp dụng giải pháp phù hợp như: Cuốc tạo gương thay đổi hướng khấu gương chợ theo hướng khấu dải than từ đến lị chợ hay khấu 1/2 phần than gương phía lị chợ 83 13 00 64 Hiện trạng lò chợ bị lở g-ơng, tụt lò chợ Dàn chống Dàn chống phụ -:- 50° 2,0 2,2 m 13 00 40 Dùng choòng chọc cuốc chim, chọc cuốc tỉa g-ơng lò, vận hành guồng bào tải than, gỗ tròn gỗ xẻ xếp cũi kích lò, đánh gánh tăng c-ờng cột tlđ + đoản gỗ giữ cũi Dàn chèng phơ Dµn chèng chÝnh -:- 50° 2,0 2,2 m 13 00 40 di chuyển dàn chống giữ g-ơng lò chợ tháo cột thủy lực đơn gánh tăng c-ờng Dàn chống Dàn chống phụ -:- 2,2 m 50° 2,0 Hình 3.14 Xử lý cố - Trường hợp lở gương rỗng lị chợ Trường hợp lị chợ yếu, chống giữ xà tạm thượng thơng gió khó khăn (lị thượng giữ hậu): Sau khấu di chuyển tổ hợp giàn chống sang luồng mới, lị chợ vị trí lị thượng giữ hậu bị tụt Công tác lên xà giữ tạm lị thượng thường xun thực khó khăn 84 Nguyên nhân: - Đá vách lò chợ mềm yếu - Tốc độ khấu gương lò chợ chậm Giải pháp khắc phục: - Tăng tốc độ khấu gương lò chợ - Thực cơng tác lên xà lị thượng thơng gió đồng thời với q trình khấu chống gương lị chợ (khơng thực cơng tác lên xà tạm) Công việc thực theo bước sau: Khấu gương lò chợ theo tiến độ Sau khấu gương, lên tồn số lượng xà chống thượng theo tiến độ gương khấu Các xà xếp liền xà hộ chiếu chống cho lị thượng, xà giữ gánh (xà gánh gỗ cột gánh sử dụng cột thủy lực đơn) Sau lên xà xong, di chuyển giàn chống giữ gương lò chợ Theo tiến độ di chuyển giàn chống, xà phía sau giàn tiếp tục giữ gánh, sau thực cơng việc chống cho lị thượng, xem hình 3.15 mặt cắt A - A (khi giá ch-a di chuyển) Chồng pin th-ợng Hàng vách ngăn Thang gỗ A Tấm chắn ngăn đất đá phá hỏa Gánh tăng c-ờng đỡ xà chống Cũi lợn Xà chống th-ợng lên tiến tr-ớc g-ơng Hàng vách ngăn 71 91 ống kẽm 12 đỡ xà th-ợng 28 50 Gánh tăng c-ờng 20 00 - :- 22 00 mặt cắt A - A (khi giá đà di chuyển luồng khấu) Xà chống th-ợng giữ hậu lên tr-ớc Chồng pin th-ợng Hàng vách ngăn 1080 A 1160 860 Guồng bào 1ASHM Gánh tăng c-ờng đỡ xà chống Xà chống th-ợng lên tiến tr-íc g-¬ng 71 91 28 50 20 0- :- 22 00 Hình 3.15 Xử lý cố - Trường hợp yếu khó dựng chống tạm thượng giữ hậu 85 Trường hợp lò thượng giữ hậu bị luồng lại: Lò chợ sau lắp đặt, tiến hành khai thác (cụ thể khấu cột 3) hàng pin ngăn đất đá phá hỏa thượng giữ hậu cột khai thác trước bị xô dạt làm thu hẹp tiết diện luồng lại Nguyên nhân: lị than đất đá mềm yếu dễ tụt lở; Do lò chợ đưa vào khai thác, đất đá phá hỏa phía sau lị chợ chưa sập đổ để lấp đầy phần không gian khai thác Lị thượng thơng gió chống giữ chưa chịu áp lực đá vách áp lực đá vách chưa tác động Khi đất đá vách sau lò chợ sập đổ đột ngột, tác động vào thành thượng vào chắn đá phía sau gây xơ dạt chống, cũi Biện pháp khắc phục: - Củng cố toàn chiều dài đoạn lị thượng gồm chống cũi lợn ngăn chắn luồng lại - Mở thêm luồng thượng hậu để lò thượng giữ hậu có hai luồng cho vận chuyển để phục vụ công tác lại - Công tác mở rộng thượng luồng thực từ xuống theo chiều dốc thượng Công việc tiến hành sau: + Đánh gánh đỡ hàng xà thượng hậu phía thành lị cần mở rộng + Tháo cột chống thượng hậu phạm vi có gánh đỡ Dùng búa chèn cuốc thủ công tách phá phần than theo yêu cầu, theo thứ tự từ xuống từ vách xuống trụ + Dựng chống cho đoạn thượng cần mở rộng Sau chống 3m, đánh gánh tăng cường xếp cũi lợn cố định ngn lung 86 Lò th-ợng thông gió sau xử lý mở rộng Hiện trạng lò th-ợng thông gió bị nén, hẹp Lò dọc vỉa thông gió Lò dọc vỉa thông gió Ray treo gia c-ờng Đất đá tràn vào lối lại C 1380