Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ tại công ty than khe chàm

Công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ đang áp dụng tại Công ty than Khe Chàm đã đạt được kết quả nhất định, có thể mở ra phương hướng mới để khai thác các

NGUYỄN XUÂN THÁI

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC

KHOAN NỔ MÌN SỬ DỤNG GIÀN CHỐNG TỰ HÀNH LOẠI NHẸ

TẠI CÔNG TY THAN KHE CHÀM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội -2014

NGUYỄN XUÂN THÁI

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC

KHOAN NỔ MÌN SỬ DỤNG GIÀN CHỐNG TỰ HÀNH LOẠI NHẸ

TẠI CÔNG TY THAN KHE CHÀM

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 60520603

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Phùng Mạnh Đắc

Hà Nội -2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phùng Mạnh Đắc Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực chưa từng được ai công bố trong công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2014

Tác giả luận văn

Nguyễn Xuân Thái

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ÁP DỤNG CÔNG

NGHỆ KHAI THÁC KHOAN NỔ MÌN SỬ DỤNG GIÀN

1.2 Tình hình áp dụng công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử

dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 ở Công ty

than Khe Chàm

16

1.2.1 Khái quát về dự án đầu tư áp dụng giàn chống tự hành

loại nhẹ ZZ 1800/ 16/ 24 tại Công ty than Khe Chàm

16

1.2.2 Đặc điểm địa chất khu vực áp dụng 20

1.2.3 Sơ đồ công nghệ khấu than và tổ hợp thiết bị 22 1.2.4 Đặc tính các thiết bị của dây chuyền công nghệ 25 1.2.5 Sơ đồ hiện trạng khấu than lò chợ 13.1 - 3 28 1.2.6 Quy trình công nghệ và tổ chức sản xuất lò chợ 13.1- 3 30 1.2.7 Các thông số kỹ thuật của lò chợ 32 1.2.8 Sản lượng và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 13.1- 3 32 1.2.9 Những hạn chế và các vấn đề cần hoàn thiện 34

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN

CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ KHOAN NỔ MÌN SỬ

DỤNG GIÀN CHỐNG TỰ HÀNH LOẠI NHẸ

37

2.1 Hoàn thiện sơ đồ bố trí các đường lò chuẩn bị theo hướng

không để lại trụ bảo vệ

37

2.1.1 Khái quát chung về công nghệ khai thác không để lại

trụ bảo vệ

37

2.1.2 Cơ sở khoa học của phương pháp khai thác không để

lại các trụ bảo vệ đường lò

39

2.1.3 Các nghiên cứu khoa học cơ sở để chuyển sang công

nghệ khai thác than không để lại trụ bảo vệ

42

2.1.3 Sơ đồ bố trí đường lò và tính toán chống giữ 44

2.2 Hoàn thiện biểu đồ tổ chức sản xuất và bố trí nhân lực 52

2.3 Hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật xử lý các sự cố thường gặp 54 2.3.1 Giải pháp khấu chống khi thay đổi chiều dày vỉa, tụt

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ

THUẬT LÒ CHỢ KHOAN NỔ MÌN SỬ DỤNG GIÀN TỰ

HÀNH LOẠI NHẸ

59

3.2.2 Năng suất lao động trực tiếp trong lò chợ 62 3.2.3 Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than 62 3.2.4 Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than 63 3.2.5 Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than 63 3.2.6 Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than 64 3.2.7 Chi phí gỗ cho 1000 tấn than khai thác 65 3.2.8 Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than 67 3.2.9 Chi phí lưới thép cho 1000 tấn than khai thác 68 3.2.10 Tổn thất than do công nghệ 69 3.2.11 Bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 13.1 - 3

của phương án hoàn thiện công nghệ với trước khi hoàn thiện

70

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Đặc tính kỹ thuật của các loại giàn chống 11

Bảng 1.2 Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ sử dụng giàn

chống tự hành ZZ1800/16/24 tại Mỏ than Tây Ngựa - Liễu Dương - Liêu Linh - Trung Quốc:

Bảng 3.1 Bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 13.1- 3

của phương án hoàn thiện công nghệ với trước khi hoàn thiện

70

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ sử dụng giàn chống

tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 tại Mỏ than Tây Ngựa - Liễu Dương - Liêu Linh - Trung Quốc

15

Hnh 1.2 Sơ đồ các đường lò chuẩn bị vỉa 13.1 23

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ sử dụng giàn chống

tự hành loại nhẹ

24

Hình 1.4 Giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 25 Hình 1.5 Sơ đồ hiện trạng khấu than tại lò chợ 13.1 - 3 vỉa 13.1 29

Hình 1.6 Biểu đồ tổ chức sản xuất và bố trí nhân lực đang áp

dụng tại lò chợ 13.1 – 3

31

Hình 2.1 Sơ đồ dịch chuyển của địa tầng khi khai thác vỉa than 41

Hình 2.2 Đồ thị thay đổi trị số và tốc độ lún của vách trong lò

Hình 2.4 Sơ đồ tính áp lực đá vách trực tiếp lên các vì chống và

vì chống bảo vệ lò dọc vỉa vận tải mức -150

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh chủ yếu áp dụng công nghệ khai thác bằng phương pháp khoan nổ mìn thủ công, chống giữ bằng cột thủy lực đơn, giá thủy lực di động, giá khung di động Các công nghệ chống giữ này tuy đã cải thiện hơn so với công nghệ chống gỗ hoặc cột chống ma sát nhưng vẫn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn ở lò chợ, chưa cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân, chưa tập trung hóa được sản xuất

Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số 60/QĐ- TTg ngày 09 tháng 01 năm 2012 đến năm 2020 đạt 60 ÷ 65 triệu tấn/năm Cùng với việc tăng sản lượng khai thác, vấn đề nâng cao an toàn lao động, hiệu quả sản xuất Công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ đang áp dụng tại Công ty than Khe Chàm đã đạt được kết quả nhất định, có thể mở ra phương hướng mới để khai thác các vỉa than có chiều dày trung bình, độ dốc thoải đến nghiêng (<30o) Tuy nhiên đây là mô hình công nghệ mới áp dụng thử nghiệm lần đầu còn một số vấn đề cần tập trung nghiên cứu hoàn thiện để xác định phạm vi áp dụng tại Công ty than Khe Chàm cũng như có thể mở rộng cho các mỏ khác có điều kiện tương tự

Chính vì vậy việc Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ tại Công ty than Khe Chàm là hết sức cần thiết và cấp bách

Do vậy đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác khoan nổ

mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ tại Công ty than Khe Chàm” mang

tính cần thiết, đáp ứng yêu cầu về mặt an toàn lao động, cải thiện điều kiện

làm việc, góp phần gia tăng sản lượng của ngành than trong giai đoạn hiện nay và tương lai

2 Mục đích nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Xác định phạm vi áp dụng của loại hình công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24, điều kiện các vỉa than Công ty than Khe Chàm

- Hoàn thiện công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 tại Công ty than Khe Chàm

- Phạm vi nghiên cứu là các vỉa than thuộc Công ty than Khe Chàm

3 Nội dung nghiên cứu

- Phân tích đánh giá điều kiện áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 và khả năng phát triển loại hình công nghệ này tại Công ty than Khe Chàm

- Đánh giá hiện trạng áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 tại Công ty than Khe Chàm

- Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 tại Công ty than Khe Chàm

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp thống kê phân tích

- Phương pháp thực nghiệm

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Xác định phạm vi áp dụng công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 tại Công ty than Khe Chàm

- Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng kết quả nghiên cứu của luận văn là tài liệu tham khảo và áp dụng cho các mỏ than khai thác hầm lò vùng Quảng Ninh trong thời gian tới

6 Cơ sở tài liệu

- Tài liệu địa chất các vỉa than của Công ty than Khe Chàm

- Tài liệu hiện trạng khai thác Công ty than Khe Chàm

- Thiết kế kỹ thuật thi công Hệ thống giàn tự hành loại nhẹ tại Công ty than Khe Chàm

- Các tài liệu áp dụng giàn tự hành loại nhẹ tại Công ty than Khe Chàm

- Tài liệu tham khảo tại Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ và Công nghiệp - Vinacomin

- Tài liệu tham khảo tại Viện khoa học công nghệ Mỏ - Vinacomin

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm: Phần mở đầu, 03 chương, kết luận; có 9 bảng biểu và 13 hình vẽ Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phùng Mạnh Đắc

Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Phòng Đại học và sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm

lò, Công ty than Khe Chàm - Vinacomin, Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ

và Công nghiệp - Vinacomin, Viện khoa học công nghệ Mỏ - Vinacomin Đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Đặc biệt là sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.TS Phùng Mạnh Đắc và các thầy giáo trong Bộ môn Khai thác Hầm lò, trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và người thân đã tạo điều kiện, động viên giúp

đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Trong những năm qua các công ty khai thác than hầm lò của Trung Quốc

đã đưa vào sử dụng công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24

Giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 do Công ty trách nhiệm hữu hạn cơ giới hóa than Sơn Đông - Trung Quốc nghiên cứu chế tạo, là loại giàn chống có nhiều ưu điểm nổi trội so với giá thủy lực di động, giá khung di động đã được áp dụng tại các mỏ than hầm lò của Trung Quốc

1.1.1 Nguyên lý làm việc của giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24

Xà và cột chống là một kết cấu chỉnh thể chiều rộng 920mm chiều dài 3500mm, chiều cao 2400mm, diện tích chống đỡ đạt trên 90%, nên loại giàn chống ZZ1800/16/24 có thể sử dụng ở lò chợ có nóc yếu, không bị hiện tượng rơi nóc và không cần phải trải lưới

- Trước khi dịch chuyển giàn chống sang luồng mới cần phải di chuyển máng cào nhờ kích đẩy của giàn chống Kích đẩy có một đầu chốt cố định vào thân máng cào, đầu còn lại được liên kết cố định vào giàn chống Công tác đẩy máng cào được thực hiện từ trên xuống dưới theo chiều dốc lò chợ

- Sau khi di chuyển máng cào sang luồng mới, tiến hành công tác di chuyển giàn chống (di chuyển lần lượt dứt điểm từng giàn chống một) Việc điều khiển di chuyển giàn chống theo trình tự sau:

+ Thu tấm chắn gương;

+ Hạ thấp giàn chống xuống từ 10  20cm;

+ Di chuyển giàn chống sang luồng mới;

+ Nâng chất tải cho giàn chống

- Có thể đồng thời sử dụng hai cần điều khiển hạ và di chuyển giàn (phải điều khiển hạ giàn trước và di chuyển sau) Khi giàn tự hành bắt đầu di chuyển, đưa tay điều khiển hạ giàn vào vị trí giữa làm cho giàn di chuyển lên một tiến độ Trong quá trình di chuyển giàn, còn có thể đồng thời điều khiển kích đẩy cạnh giúp giàn tự đứng thẳng; mặt khác có thể đề phòng giàn bị nghiêng và đảm bảo khoảng hở giữa hai giàn thu hẹp lại

1.1.2 Đặc tính kỹ thuật của các loại giàn chống

Giàn chống tự hành cơ giới hóa đồng bộ ZZ3200/16/26, giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24, Giá thủy lực di động dạng khung ZH1600/ 16/24Z

Bảng 1.1 Đặc tính kỹ thuật của các loại giàn chống

1 2 3 4 5 6

7 Bước tiến của giàn chống mm 700 800 800

8 Số cột thuỷ lực của giàn Cái 4 4 4

9 Tải trọng ban đầu KN 2532 1544 950

17 Phương thức thao tác Trên giàn chống Trên giàn chống Trên giàn chống

1.1.3 Đặc điểm khu vực sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 ở Trung Quốc và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được

Với đặc tính kỹ thuật của giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 áp dụng cho các vỉa than có chiều dày từ 1,6 ÷ 2,4m với góc dốc ≤ 300

, có đặc điểm kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, cường độ chống giữ lớn, áp suất đối với trụ vỉa nhỏ, an toàn cho người lao động, cơ cấu đẩy máng cào linh hoạt Ngoài ra giàn chống tự hành còn có những ưu điểm:

Kết cấu đơn giản, liên kết chặt chẽ, trọng lượng 3,5 tấn/giàn chống so với các giàn chống có cường độ chống giữ tương đương thì trọng lượng của giàn ZZ1800/16/24 nhẹ hơn 2 - 3 tấn, phụ tùng của giàn chống nhẹ, các chi tiết có kích thước nhỏ dễ tháo rời để đưa xuống lò cũng như lắp đặt dễ dàng trong lò chợ

Công tác vận hành đơn giản, duy tu bảo dưỡng dễ dàng, tháo lắp đơn giản, thay thế phụ tùng nhanh chóng khi có hỏng hóc, khoảng cách điều khiển nóc ngắn do vậy nâng cao cường độ chống giữ hữu hiệu

Giàn tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 được đưa vào sử dụng tại Mỏ than Tây Ngựa - Liễu Dương - Liêu Linh - Trung Quốc với các điều kiện như sau:

- Điều kiện địa chất: Khu vực áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 có chiều dày vỉa từ 1,6 ÷ 3,8m trung bình 2,4m Góc dốc vỉa thay đổi từ 10 ÷ 260

trung bình 130 Khu vực áp dụng thuộc loại ổn định về chiều dày, cấu tạo vỉa đơn giản, hệ số chứa than trung bình của vỉa 90% Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết

- Công tác chuẩn bị diện sản xuất: Các lò chợ được chuẩn bị theo hệ thống cột dài theo phương, khấu than bằng khoan nổ mìn theo hướng từ biên giới về trung tâm ruộng mỏ, trong quá trình khai thác có để lại trụ bảo vệ đường lò dọc vỉa vận tải nhằm sử dụng lại đường lò làm thông gió cho các lò chợ phía dưới Trong lò chợ được tiến hành khai thác từ trên xuống dưới theo hướng dốc của lò chợ

Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 tại Mỏ than Tây Ngựa - Liễu Dương - Liêu Linh - Trung Quốc xem hình 1.1

- Quy trình công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 tại Mỏ than Tây Ngựa - Liễu Dương - Liêu Linh

- Trung Quốc được thực hiện theo các bước như sau: Kiểm tra củng cố lò chợ, khoan lỗ mìn khấu gương lò chợ, nạp nổ mìn khấu gương lò chợ, sửa gương, nâng tấm chắn gương giữ tạm nóc lò chợ, tải than, hạ nền lò chợ, di chuyển máng cào sang luồng mới, di chuyển giàn, chống giữ gương lò chợ, kiểm tra giàn chống, bảo dưỡng thiết bị

- Tổ chức sản xuất: Thời gian làm việc trong một ngày được chia làm 3 ca/ngày, số ca hoàn thành một chu kỳ sản xuất là 3 ca, một ca làm việc 8 giờ Bảng 1.2 Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ sử dụng giàn chống tự hành ZZ1800/16/24 tại Mỏ than Tây Ngựa - Liễu Dương - Liêu Linh - Trung Quốc

4 Trọng lượng thể tích của than Tấn/ m3

1,55

6 Chiều dài trung bình theo phương khu khai thác m 550

8 Tiến độ khai thác một ngày đêm m 2,4

10 Sản lượng khai thác lò chợ ngày đêm Tấn/ng.đ 1145

12 Năng suất lao động trực tiếp Tấn/ng -ca 9,5

+0

2

1 3

4

5

6 6

7

7 9

10

8

9 8

1.2.4 Những ưu điểm, tính phù hợp của việc sử dụng giàn chống loại nhẹ ZZ1800/16/24

- Kết cấu giàn chống đơn giản, các chi tiết có kích thước nhỏ dễ tháo rời cũng như lắp đặt dễ ràng trong lò chợ

- Công tác vận hành đơn giản, duy tu bảo dưỡng dễ dàng

- Giảm đầu tư so với giàn chống tự hành cơ giới hóa đồng bộ

- Năng suất lao động cao

- An toàn hơn so với giá thủy lực di động dạng khung

- Cơ cấu đẩy màng cào linh hoạt

- Phù hợp với các vỉa có chiều dày trung bình và góc dốc nhỏ

1.2 Tình hình áp dụng công nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 ở Công ty than Khe Chàm

1.2.1 Khái quát về dự án đầu tư áp dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ 1800/16/24 tại Công ty than Khe Chàm

- Mục tiêu của dự án: Việc đầu tư áp dụng thử nghiệm hệ thống giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 chống giữ cho các lò chợ nhằm giải quyết các vấn đề sau:

Áp dụng tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ khai thác than hầm lò

Cải thiện điều kiện lao động của công nhân khai thác tại lò chợ (an toàn

và sạch hơn)

Tăng năng suất lao động của công nhân khai thác ở lò chợ

Giảm giá thành khai thác than tại Công ty

Nâng cao khả năng thu hồi than trong lò chợ tại các khu vực không có khả năng áp dụng cơ giới hoá đồng bộ, các khu vực áp lực lớn không sử dụng được cột thuỷ lực đơn

- Địa điểm áp dụng đầu tiên tại lò chợ 13.1 - 3 vỉa 13.1 mức -115  -150 khu Trung Tâm - Công ty than Khe Chàm

Khu vực lò chợ áp dụng thử nghiệm đầu tiên vỉa có chiều dày từ 1,7 

3,4m trung bình 2,2m, góc dốc thay đổi từ 80 180 trung bình 140

Trong vỉa có từ 1  2 lớp kẹp, chiều dày các lớp kẹp từ 0,18  0,56m, trung bình 0,45m; Vách sát vỉa than chủ yếu là bột kết, một số nơi là sét kết, sét than dày từ 0,5  1,7m

Lớp bột kết phân bố đều theo phương khai thác, từ thượng khởi điểm đến tuyến T.XIIB (L = 345m) dày từ 1  3 m, từ T.XIIB đến giới hạn dừng khai thác lò chợ chiều dày tăng dần lên đến 9,2m

Vách vỉa than thuộc loại sập đổ trung bình, cường độ kháng nén trung bình ntb = 448 kG/cm2, tỷ trọng = 2,73 T/m3

Trụ trực tiếp là tập bột kết dày từ 1,1  20m, trung bình 10,3m tạo thành tập trụ bền vững, đồng nhất, đôi chỗ có sự phân bố của lớp cát kết dày 4,7 

37,5m Trụ bền vững

Lò chợ được chuẩn bị theo sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than bằng khoan nổ mìn với chiều cao khấu 2,2m, chống giữ bằng giàn tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24, vận tải than trong lò chợ bằng máng cào SGZ-630/150 được gia công cho phù hợp với dàn chống

- Khu vực dự kiến áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than bằng khoan nổ mìn sử dụng dàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 là vỉa 13.1, vỉa 12 khu Trung Tâm mỏ Khe Chàm

Chiều dài theo phương của các lò chợ từ 450 ÷ 620m, chiều dài theo hướng dốc từ 135 ÷ 150m, góc dốc trung bình các lò chợ từ 8 ÷ 140, độ sâu khai thác từ mức -100 ÷ - 225m, trữ lượng than dự kiến khai thác được tại các

lò chợ là 1,3 triệu tấn

Sau khi kết thúc khai thác tại lò chợ 13.1 - 3 mức -115 ÷ -150 vỉa 13.1 giàn tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 được chuyển tới lắp đặt và khai thác tại các lò chợ: 13.1 - 5 mức -150  -175, lò chợ 13.1 - 4 mức -150  -170; lò chợ

12 - 3 vỉa 15 mức -195  - 225

Trên cơ sở dự án đầu tư đã được Công ty than Khe Chàm phê duyệt, cần giải quyết các nội dung chính trong dây chuyền công nghệ khai thác bao gồm: tính toán xây dựng hộ chiếu khai thác và chống giữ lò chợ; tính toán kiểm tra

các khâu công nghệ phụ trợ (thông gió, vận tải, cấp - thoát nước, cung cấp điện ), xây dựng các giải pháp kỹ thuật an toàn, quy trình vận chuyển, lắp đặt, vận hành, tháo dỡ dây chuyền thiết bị

- Tổng mức đầu tư của Dự án đầu tư áp dụng giàn chống tự hành loại

nhẹ ZZ1800/16/24 tại Công ty than Khe Chàm là: 63,35 tỷ đồng

- Công tác khai thác lò chợ tiến hành như sau: tách phá than khỏi gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng giàn tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24, cung cấp dung dịch nhũ hóa cho các giàn tự hành loại nhẹ sử dụng trạm bơm dung dịch BRW200/31,5 và thùng chứa dung dịch XR200/16

+ Công tác vận tải than: Vận tải than trong lò chợ bằng máng cào

SGZ- 630/150, than từ lò chợ 13.1- 3 rót vào máng cào SGB620/40 tại lò dọc

vỉa mức -145 qua phỗng rót than rót lên máng cào đặt tại dọc vỉa mức - 150 ra băng tải tại lò thượng thông gió - vận tải vỉa 13.1 mức -100÷ -225 rót vào máng cào mức -190 ÷ -200 qua phỗng rót than vỉa 13.1 xuống băng tải tại lò giếng chính, theo hệ thống băng tải giếng chính lên mặt bằng +32

+ Công tác vận tải vật tư, thiết bị: Thiết bị vật liệu được vận chuyển và

tập kết tại mặt bằng sân công nghiệp +32 bằng ôtô, bốc xếp lên các tích chuyên dùng, được tời trục thả xuống ga chân trục mức -100 , được đẩy bộ vào lò dọc vỉa thông gió vỉa 13.1 mức - 100, sau đó được tời trục thả xuống lò dọc vỉa thông gió lò chợ vỉa 13.1- 3 mức -115 và được vận chuyển bằng thủ

công vào lò chợ 13.1 - 3

+ Công tác thông gió: Thông gió cho khu vực lò chợ bằng phương pháp

thông gió hút Gió sạch đi vào từ giếng phụ trục tải xuống sân ga -225 qua lò xuyên vỉa mức -225 lên giếng chính băng tải qua phỗng lên thượng thông gió

- vận tải vỉa 13.1 mức -200 ÷ -100, vào lò dọc vỉa vận tải lò chợ 13.1 - 3 mức -150 lên lò chợ Gió thải từ lò chợ qua lò dọc vỉa thông gió lò chợ 13.1 - 3 mức -115ra lò thượng thông gió - vận tải mức -200  - 100, qua lò dọc vỉa thông gió vỉa 13.1, ra lò xuyên vỉa từ vỉa 14.2 sang vỉa 13.1 và được trạm quạt gió chính hút ra ngoài trời

+ Hệ thống cung cấp điện: Hiện tại vỉa 13.1 khu Trung Tâm - Công ty

than Khe Chàm được cấp điện bởi 01 TBA 400kV- 6/0,69 hiện có đặt tại lò xuyên vỉa 14.2 sang vỉa 13.1 mức - 100 cấp cho các phụ tải tại khu vực này

+ Cung cấp nước: Nước cung cấp cho trạm bơm dung dịch nhũ hóa

phục vụ chống giữ lò chợ sử dụng hệ thống đường ống cấp nước từ mặt bằng cửa lò bằng mức +32 khu khu trung tâm

+ Thoát nước: Nước ở lò chợ chảy xuống rãnh nước lò dọc vỉa vận tải lò

chợ 13.1 - 3 mức -150, tự chảy theo độ dốc của đường lò qua lò thượng thông gió - vận tải vỉa 13.1 mức -225 ÷ -100 và qua giếng nghiêng xuống lò xuyên vỉa trung tâm mức -225 và chảy theo hệ thống rãnh nước về lò chứa nước mức -225 và được bơm lên mặt bằng mức + 32

+ Cảnh báo khí mê tan: Để đảm bảo an toàn trong khai thác, phòng ngừa

cháy nổ khí cần phải lắp đặt hệ thống cảnh báo khí mê tan Thiết bị cảnh báo

sẽ báo động và cắt điện trong lò khi nồng độ khí mêtan vượt quá giá trị cho phép, các thiết bị đầu đo phục vụ công tác cảnh báo do Công ty đã tiến hành đầu tư lắp đặt đồng bộ với hệ thống tổng thể của cả mỏ

+ Thông tin liên lạc: Được trang bị đồng bộ với dây chuyền thiết bị

nhằm nâng cao năng lực điều hành, chỉ đạo sản xuất và góp phần nâng cao năng suất và tốc độ khai thác

1.2.2 Đặc điểm địa chất khu vực áp dụng

- Điều kiện địa chất: Khu vực áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng

giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 gồm các vỉa 13.1, vỉa 12 khu Trung Tâm có đặc điểm như sau:

+ Vỉa 13.1: Có chiều dày vỉa biến đổi từ 7,22 ÷ 0,52m trung bình 2,52m Vỉa có cấu tạo từ đơn giản đến rất phức tạp, thuộc loại vỉa tương đối ổn định

về chiều dày Độ dốc 30 630, trung bình 260, hệ số chứa than trung bình của vỉa 86%, độ tro trung bình 16,45% Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, ít gặp lớp sét kết

+ Vỉa 12: Có chiều dày vỉa biến đổi từ 0,38  8,4 m, trung bình 2,12m Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp, chiều dày không ổn định, hệ số chứa than

trung bình của vỉa 93%, độ tro trung bình 18,55% Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, ít gặp lớp sét kết

- Đặc điểm, chất lượng vỉa than: Than của mỏ Khe Chàm thuộc loại than Antraxit đen dòn có các đặc tính hoá kỹ thuật chủ yếu sau:

+ Độ ẩm làm việc (WLV) thay đổi từ 3,34 ÷ 9,39 trung bình 6,36%

+ Độ tro khô (Ak) thay đổi từ 6,70 ÷ 23,83 trung bình 14,5 %

+ Chất bốc cháy (Vch) thay đổi từ 5,20 ÷ 8,60 trung bình 6,90%

+ Hàm lượng lưu huỳnh (Sch) thay đổi từ 0,5 ÷ 0,7 trung bình 0,6% + Nhiệt lượng cháy (Qch) thay đổi từ 7699 ÷ 8666 trung bình 8250 Kcal/kg

- Đặc điểm cơ lý đá vách, đá trụ của các vỉa than, mức độ ổn định của chúng ảnh hưởng đến quá trình khai thác: Vách - trụ vỉa than các loại đá được sắp xếp theo thứ tự là sét than, sét kết, bột kết tiếp đến là cát kết

+ Vách vỉa than là phần đất đá nằm trên vỉa than Chiều dày của vách vỉa được xác định lớn hơn 10 lần chiều dày của than, khi vỉa than có góc dốc <

450 và bằng 5 lần khi có chiều dày lớn Vách vỉa than được chia làm 3 lớp:

Lớp vách giả là lớp sét than có chiều dày không lớn từ 0,2  0,7m ít gặp những lớp có chiều dày lớn hơn 1m Lớp này thường bị phá huỷ trong quá trình khai thác than

Lớp vách trực tiếp là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm trên vách giả có chiều dày từ 0,5  5m cá biệt có chỗ dày hơn 5m Vách trực tiếp bị phá huỷ trong quá trình khai thác

Lớp vách cơ bản là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc bền vững khó sập đổ

+ Trụ vỉa than là phần đất đá nằm dưới vỉa than Chiều dày của trụ lấy trong khoảng 3 lần chiều dày vỉa Vách - trụ vỉa than chia làm 3 lớp:

Lớp trụ giả là lớp sét than có chiều dày không lớn từ 0,2  0,7m ít gặp những lớp có chiều dày lớn hơn 1m Lớp này thường bị phá huỷ trong quá trình khai thác than

Lớp trụ trực tiếp là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm dưới lớp sét than Có chiều dày từ 0,5  5m cá biệt có chỗ dày hơn 5m

Lớp trụ cơ bản là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc

1.2.3 Sơ đồ công nghệ khấu than và tổ hợp thiết bị

- Công tác chuẩn bị diện sản xuất: Các đường lò chợ 13.1 - 3 được chuẩn

bị theo hệ thống cột dài theo phương với các đường lò dọc vỉa thông gió mức -115, lò dọc vỉa vận tải mức -150, lò song song chân mức -145, phỗng rót than, chiều dài lò chợ 13.1- 3 là 135m

Sơ đồ các đường lò chuẩn bị vỉa 13.1 xem hình 1.2

- Công tác khấu chống lò chợ: Khu vực áp dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 khấu than lò chợ với chiều cao 2,2m tách phá than khỏi gương bằng khoan nổ mìn theo hướng từ biên giới về trung tâm ruộng mỏ Trong quá trình khai thác có để lại trụ bảo vệ đường lò

Chống giữ lò chợ bằng giàn tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 phù hợp dùng trong góc dốc vỉa ≤ 300, góc dốc làm việc theo phương ≤ 100

, cấu tạo gồm 4 cột và một xà, có 1 tấm lật gương, khi chống giữ trong lò chợ khai thác thường kỳ không phải trải lưới nóc

Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24 xem hình 1.3

1.97 -97.09

+99.47

2540

F8 -97.3

-170

2.09

3.77

2.81 1.45

1.88 4.53

-112.71

+92.71

-92.1 40.7

-121.99 +71.41 -175.27

-119.27 +19.94 -118.63

1.41 1.91

2.09

-149.8 +116.88

-146.24 -147.11

-158.58 + 81.44 -152.84

KC60

2.16

+115.94 -118.16

+68.02 -158.42

-130

-90

-110

-110 -120

-140 -130

MÆt c¾t a - a

MÆt c¾t b - B

135

Lß song song ch©n lß chî 13.1-3 møc -145 1,0

1,4 0,88

a

a

b b

c

MÆt c¾t d - d

MÆt c¾t c - c c

1

3,5

14°

2 1 4 3

6 5

8 7

10 9 12 11

14 13

2,

3,5 1,4

Cét TL§ + xµ DFB - 2600 chèng t¨ng c-êng

Lß däc vØa th«ng giã lß chî 13.1-3 møc -115

Lß däc vØa th«ng giã lß chî 13.1-3 møc -115 Cét TL§ + xµ DFB - 2600 chèng t¨ng c-êng

Cét TL§ + xµ DFB - 2600 chèng t¨ng c-êng

M¸ng cµo

Lß song song ch©n lß chî 13.1-3 møc -145 Cét TL§ + xµ DFB - 2600 chèng t¨ng c-êng

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ

Cùng với giàn chống tự hành loại nhẹ, đồng bộ thiết bị đi kèm trong dây truyền lò chợ áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ bao gồm:

- Giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24

- Thùng chứa dung dịch nhũ hoá XR200/16

- Trạm bơm dung dịch nhũ hoá BRW200/31,5

- Cột thuỷ lực đơn bơm dịch ngoài DW-25

- Máng cào SGZ-630/150

Hình 1.4 Giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Trị số

5 Bước tiến của tấm đỡ gương mm 800

13 Góc dốc làm việc theo phương độ  10

14 Khoảng cách tâm chống giữa 2 giàn mm 1000

Bảng 1.4 Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa dung dịch nhũ hoá XR200/16

1 Dung tích thùng (dung tích làm việc) lít 1600

4 Kích thước ngoài: dài x rộng x cao mm 2658 x 902 x 1215

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Trị số

2 Lưu lượng định mức lít/phút 200

5 Áp suất điều chỉnh của van

an toàn khi xuất xưởng Mpa 34,7 -36,8

6

Áp suất điều chỉnh của van

trút tải khi xuất xưởng Mpa 31,5

7

Van trút tải khôi phục áp

suất làm việc

Tương đương (75  85)% áp suất điều chỉnh van trút tải

8 Dung dịch làm việc Dung dịch (gồm nước trung

tính với 5% dầu nhũ hoá) Bảng 1.6 Đặc tính kỹ thuật của cột thuỷ lực đơn bơm dịch ngoài DW-25

3 Chiều cao tối thiểu cột mm 1700

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Trị số

1.2.5 Sơ đồ hiện trạng khấu than lò chợ 13.1 - 3

Lò chợ 13.1 - 3 áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ, bắt đầu đưa vào khai thác từ tháng 11 năm 2012, lò chợ 13.1-3 khai thác được 280m chiều dài theo phương, hiện nay lò chợ 13.1-3 vẫn đang hoạt động ổn định

Hình 1.5 Sơ đồ hiện trạng khấu than tại lò chợ 13.1 - 3 vỉa 13.1

1.88 4.53

-112.71

+92.71

-92.1 40.7

-121.99 +71.41 -175.27

+ 62.44

-119.27 +19.94 -118.63

1.41 1.91

2.09

-149.8 +116.88

-146.24 -147.11

-158.58 + 81.44 -152.84

KC60

2.16

+115.94 -118.16

+68.02 -158.42

-130

-90

-110

-110 -120

-140 -130

-170 -180

Hình 1.5 Sơ đồ hiện trạng khấu than tại lò chợ 13.1 - 3 vỉa 13.1

1.2.6 Quy trình công nghệ và tổ chức sản xuất lò chợ 13.1 - 3

- Quy trình công nghệ:

Các công việc thực hiện trong một chu kỳ khai thác lò chợ 13.1- 3 được thực hiện theo các bước như sau: Kiểm tra củng cố lò chợ, khoan lỗ mìn khấu gương lò chợ, nạp nổ mìn khấu gương lò chợ, sửa gương, nâng tấm chắn gương giữ tạm nóc lò chợ, tải than, hạ nền lò chợ, di chuyển máng cào lò chợ sang luồng mới, di chuyển giàn, chống giữ gương lò chợ, kiểm tra giàn chống, bảo dưỡng thiết bị

TT Tên công việc Ký hiệu

Chiều dài (m)

Thời gian thực hiện một chu kỳ

Sửa nóc, nâng tấm đỡ g-ơng giữ tạm nóc lò chợ

8 Di chuyển máng cào lò chợ sang luồng mới

9 Di chuyển giàn chống sang luồng mới

10 Nghiệm thu cuối ca

11 Kiểm tra, bảo d-ỡng thiết bị

90

45

0 105

60 120

75

30

15 67,5

Di chuyển máng cào, dàn chống trong lò chợ sang luông mới

Chuẩn bị vật t- và củng cố đầu ca tr-ớc khi vào vị trí làm việc

36

12

108

12 12

1.2.7 Các thông số kỹ thuật của lò chợ

Khu vực áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ tại Công ty than Khe Chàm là lò chợ 13.1 - 3 thuộc vỉa 13.1 khu Trung Tâm từ mức -150 ÷ -115

Các thông số kỹ thuật của lò chợ 13.1 - 3 như sau:

- Góc dốc vỉa trung bình:  = 120

- Chiều dài lò chợ: L= 135m

- Chiều dài theo phương: Lp = 480m

- Tiến độ một luồng khấu: r= 0,8m

- Trọng lượng thể tích của than:  = 1,6 T/m3

- Độ kiên cố của than: f = 2

- Chiều cao khấu gương lò chợ: mk = 2,2m

1.2.8 Sản lƣợng và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ 13.1 - 3

- Sản lƣợng lò chợ 13.1 - 3

Một trong những mục tiêu quan trọng nhất của việc áp dụng công nghệ khoan nổ mìn sử dụng giàn chống tự hành loại nhẹ đó là nâng cao sản lượng khai thác và đảm bảo an toàn lao động

Qua thực tế sản xuất của lò chợ 13.1 - 3 cho thấy, sản lượng bình quân đạt được trong thời gian khai thác ổn định là 14 000 tấn/tháng, có tháng đạt sản lượng 15 900 tấn

Sản lượng khai thác đạt được trong một ngày đêm có những thời điểm đạt 700 ÷ 800 tấn/ngày (trung bình 580 tấn/ngày)

Năng suất lao động trực tiếp đạt 5,6 tấn/người - ca, cao hơn năng suất lao động bình quân gần 1 tấn/người - ca qua đó đã giảm được đáng kể giá thành khai thác

Bảng 1.8 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật các lò chợ Công ty than Khe Chàm

(Lò chợ sử dụng Giàn chống tự hành cơ giới hóa đồng bộ ZZ3200/16/26, giàn chống tự hành loại nhẹ ZZ1800/16/24, Giá thủy lực di động dạng khung ZH1600/16/24Z)

1 Chiều dày via trung bình m 2,4 2,2 2,4

2 Chiều cao khấu gương m 2,4 2,2 2,4

3 Góc dốc vỉa trung bình Độ 6 14 20

4 Trọng lượng thể tích của than T/m3 1,6 1,6 1,6

5 Chiều dài lò chợ trung bình m 132 135 140

6 Chiều dài theo phương khu

7 Chiều rộng luồng khấu m 0,63 0,8 0,8

8 Tiến độ khai thác ngày đêm m 3,78 1,6 1,6

10 Sản lượng khai thác than một

11 Số ca hoàn thành một chu kỳ Ca 3 3 3

12 Số ca làm việc một ngày đêm Ca 3 3 3

13 Hệ số hoàn thành chu kỳ Ca 0,8 0,9 0,95

18 Năng suất lao động trực tiếp T/ng.ca 23,2 5,6 6,8

19 Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn

Trong quá trình khai thác phải đào lò song song chân luôn tiến trước gương lò chợ, củng cố, chống xén đường lò dọc vỉa vận tải do để lại các trụ bảo vệ đường lò nhằm giữ lại đường lò dọc vỉa vận tải trên để làm lò thông gió cho tầng khai thác tiếp theo, dẫn tới tổn thất tài nguyên trong quá trình khai thác, tổ chức khai thác và đào lò chuẩn bị không thuận lợi về nạp nổ mìn, thông gió, vận tải

+ Tổ chức sản xuất trong lò chợ 13.1 - 3: Công nghệ khai thác áp dụng tại lò chợ 13.1 - 3 là công nghệ khấu than bằng khoan nổ mìn sử dụng giàn chống ZZ1800/16/24 kết hợp với vận tải máng cào SGZ - 630/150

Máng cào vận tải than trong lò chợ được gắn liền với dàn chống, như vậy sau khi máng cào dịch chuyển sang luồng mời thì dàn chống mới dịch chuyển, công tác này được thực hiện trên chiều dài lò chợ 1015m để máng cào tạo độ cong đảm bảo điều kiện làm việc

Trong biểu đồ tổ chức chu kì và bố trí nhân lực lò chợ 13.1 - 3:

Công tác nạp mìn, nổ mìn và thông gió sử dụng thời gian là 3 tiếng trong khoảng thời gian trên không được phép làm những công việc khác trong lò chợ, không có công nhân làm những công việc khác làm tăng thời gian chết Chính vì điều này các công việc khác trong lò chợ bị chậm lại và làm giảm năng suất lao động

Công tác khấu than trong một luồng tiến gương là 0,8m tuy nhiên không được bố trí trong một ca mà phải mất 1,5 ca mới hoàn thành một luồng khấu Dẫn tới máng cào, giàn chống và gương khai thác không thằng hàng ảnh hưởng rất lớn tới công tác vận tải than, chống giữ và năng suất trong lò chợ Việc chia thành từng phân đoạn khai thác là 7,5m cũng chưa được phù hợp bởi khoảng cách mỗi giàn chống là 1m cả khoảng hở

Bố trí công nhân làm công việc khoan lỗ mìn gương và nạp nổ mìn chưa hợp lý sử dụng 4 công nhân làm việc trong thời gian 3 tiếng, thời gian còn lại trong ca không được bố trí các công việc khác

- Các vần đề cần hoàn thiện:

Từ những hạn chế nêu trên tác giả đưa ra các vần đề cần hoàn thiện như sau:

+ Hoàn thiện sơ đồ các đường lò chuẩn bị

+ Hoàn thiện biểu đồ tổ chức sản xuất và bố trí nhân lực