Phân tích đánh giá điều kiện địa chất mỏ khu cánh bắc mức 80 + 150 và đề xuất công nghệ khai thác hợp lý cho điều kiện vỉa 9b cánh bắc mức 80 + 150 công ty than mạo khê

Nhận xét Qua đánh giá tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất các khu vực của các vỉa than trong giới hạn từ mức -150/lộ vỉa thuộc khu cánh Bắc Công ty than Mạo Khê quản lý cho thấy: Các vỉ

Trường đại học Mỏ - địa chất

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học Mỏ - địa chất

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS Trần văn thanh

Hà Nội - 2014

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc, do chÝnh t¸c gi¶ thùc hiÖn vµ ch­a tõng ®­îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c

Hµ néi, ngµy 16 th¸ng 10 n¨m 2014

T¸c gi¶ luËn v¨n

Giang Trung Léc

Mục lục

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

trữ lượng các vỉa than mỏ than mạo khê

4

1.1.1 Đặc điểm địa chất khu mỏ Mạo Khê 4 1.1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình 9

lý cho điều kiện vỉa 9b cánh bắc mức -80 ữ -150 công ty

36

than mạo khê

3.1 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ khai thác trong điều kiện vỉa dày, dốc

thoải đến nghiêng tại các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển

36

3.2 Kinh nghiệm khai thác than trong điều kiện vỉa dày, dốc thoải đến

nghiêng vùng quảng ninh

39

3.2.1 Đối với các vỉa có chiều dày trung bình, góc dốc thoải đến dốc

nghiêng ( m ≤ 3,5mét,  ≤ 350), áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác toàn

bộ chiều dày vỉa

39

3.2.2 Đối với các vỉa có chiều dày, góc dốc thoải đến dốc nghiêng (m 

3,5mét,  ≤ 350), áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ trụ hạ trần

40

3.2.3 Đối với các vỉa có chiều dày trung bình m  3,5mét, góc dốc 350 

≤ 450, áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác toàn bộ chiều dày vỉa

3.4.2 Đặc điểm điều kiện địa chất khu vực lò chợ thiết kế 46

3.4.10 Sơ đồ hệ thống vận tải khu vực lò chợ thiết kế 81

3.4.12 Sơ đồ thông gió khu vực lò chợ thiết kế 85 3.4.13 Tính toán thông gió cho khu vực lò chợ thiết kế 85 3.4.14 So sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ lựa chọn với công

nghệ hiện mỏ đang áp dụng

91

Danh mục các bảng biểu

Trang Bảng 1.1 Đặc điểm cấu tạo của các vỉa than cánh Bắc mỏ than Mạo Khê 6 Bảng 1.2 Đặc điểm cấu tạo của các vỉa than cánh Nam mỏ than Mạo Khê 7

Bảng 1.4 Tổng hợp lưu lượng nước chảy vào mỏ sau 10 năm 11 Bảng 1.5 Các chỉ tiêu cơ bản các loại nham thạch 12 Bảng 1.6 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than trong phạm vi đánh giá mỏ

Mạo Khê

13

Bảng 1.7 Tổng hợp trữ lượng than theo các yếu tố chiều dày và góc dốc 14 Bảng 1.8 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than khu cánh Bắc 18 Bảng 2.1 Tổng hợp sản lượng khai thác bằng các loại hình công nghệ 28 Bảng 2.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản đạt được của các loại hình

công nghệ

28

Bảng 2.3 Điều kiện địa chất áp dụng cột thủy lực đơn + xà khớp 31 Bảng 2.4 Điều kiện địa chất áp dụng giá thủy lực di động 33

Bảng 3.2 Các chỉ tiêu chất lượng than trong khu vực cánh Bắc 49 Bảng 3.3 Bảng khối tích các đường lò chuẩn bị trong khu vực áp dụng 54 Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật giá khung thủy lực di động ZHF 1600/16/24 60 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp thiết bị vật tư chống giữ lò chợ 67

Bảng 3.7 Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò chợ 72 Bảng 3.8 bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ thiết kế 80

Bảng 3.11 Bảng liệt kê thiết bị phục vụ công tác vận tải 84 Bảng 3.12 Đặc tính kỹ thuật của quạt YBT-52-2 90 Bảng 3.13 Bảng liệt kê thiết bị phục vụ công tác thông gió cho đào lò chuẩn

bị

91

Danh mục các bản vẽ

Trang Hình 1.1 Mối tương quan trữ lượng có khả năng khai thác theo yếu tố chiều

dày và góc dốc các vỉa than

15

Hình 1.2 Mối tương quan trữ lượng có khả năng khai thác theo yếu tố chiều

dày và góc dốc vỉa khu cánh Bắc

18

Hình 2.1 Sơ đồ khai thông chuẩn bị khu vực cánh Bắc 22

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ khai thác toàn bộ chiều dày vỉa, sử dụng vì chống

Hình 3.1 Một số loại vì chống thủy lực chống giữ gương khai thác 38

Hình 3.2 Một số loại dàn chống tự hành chống giữ gương khai thác 38

Hình 3.3 Hình ảnh máy combai khấu than (a) và máy bào than (b) 39

Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu toàn bộ chiều

dày vỉa

40

Hình 3.5 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hà trần 40

Hình 3.6 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, điều khiển đá vách

bằng phương pháp phá hỏa toàn phần, chống giữ bằng giá khung thủy lực di

động (dạng phân thể)

45

Hình 3.7 Sơ đồ khai thông chuẩn bị khu vực lựa chọn công nghệ 50

Hình 3.8 Sơ đồ công nghệ khai thác sử dụng giá khung thủy lực di động 57

Hình 3.9 Giá khung thủy lực di động ZHF 1600/16/24 59

Hình 3.10 Quy cách liên kết giá khung sử dụng liên kết mềm 59

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý làm việc của giá khung trong lò chợ 62

mở ĐầU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công ty than Mạo Khê là một trong số các Công ty khai thác bằng phương pháp hầm lò lớn của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam Hiện nay, Công ty đang khai thác các lò chợ ở cả hai cánh: cánh Bắc và cánh Nam ở cánh Bắc, công ty đang khai thác phần còn lại của tầng -80  -25, khấu tận thu tầng -25  +30 và đào lò chuẩn bị, khai thác tầng -150  -80 ở cánh Nam, công

ty đang khai thác tận thu tầng 80  lộ vỉa và chuẩn bị để khai thác tầng 150 

-80 Công suất khai thác phần hầm lò đạt khoảng trên 1,6 tr.tấn/năm và sẽ tăng lên với các năm tiếp theo để đáp ứng sản lượng của Tập đoàn giao

Đánh giá chung cho thấy: các công nghệ khai thác đang được áp dụng tại Công ty cùng với nó là công tác đào lò chuẩn bị, công tác vận tải, thông gió đã

đáp ứng được với sản lượng theo yêu cầu hiện tại Song với các năm tiếp theo,

điều kiện địa chất mỏ có nhiều biến động phức tạp, hiện trường khai thác ngày càng xuống sâu và phát triển ra hai cánh của ruộng mỏ, diện khai thác phân tán, với công nghệ đào lò cũng như khai thác hiện tại khó có thể đáp ứng được với nhu cầu sản xuất của mỏ Đây là một trong những khó khăn đối với Công ty

Trên cơ sở hiện trạng thực tế trên, học viên lựa chọn đề tài: “ Phân tích đánh giá

Khê” nhằm nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý góp phần khai thác

hiệu quả và an toàn trong điều kiện địa chất vỉa 9B cánh Bắc thuộc Công ty than Mạo Khê

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý góp phần khai thác hiệu quả và an toàn trong điều kiện địa chất vỉa 9B cánh bắc thuộc Công ty than Mạo Khê

3 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: là lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý cho điều kiện

địa chất vỉa 9B cánh Bắc mức -150 đến -80 Công ty than mạo Khê

4 Phạm vi và nội dung nghiên cứu

- Khảo sát, thu thập các tài liệu thực tế trong khai thác tại một số mỏ hầm

lò vùng than Quảng Ninh;

- Đánh giá tổng hợp trữ lượng tài nguyên và điều kiện địa chất kỹ thuật khu cánh Bắc mỏ than Mạo Khê;

- Đánh giá hiện trạng khai thác vỉa 9B cánh Bắc tại công ty than Mạo Khê;

- Đề xuất công nghệ khai thác và đào lò hợp lý cho điều kiện địa chất vỉa 9B cánh Bắc thuộc Công ty than Mạo Khê;

- Thiết kế sơ bộ giải pháp công nghệ đã đề xuất lựa chọn;

5 Phương pháp nghiên cứu:

- Thu thập tài liệu, số liệu;

- Phương pháp thống kê, phân tích;

- Phương pháp giải tích;

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- ý nghĩa khoa học : Phân tích đánh giá điều kiện địa chất mỏ khu cánh Bắc mức -80 -150 và đề xuất công nghệ khi thác hợp lý cho điều kiện vỉa 9B cánh Bắc mức -80  -150 Công ty than Mạo Khê

- ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn là cơ sở để tiếp tục áp dụng công nghệ khai thác lò chợ trụ hạ trần áp dụng giá khung thủy lực di động cho các vỉa than có góc dốc đến 450 tại Công ty than Mạo Khê và áp dụng công nghệ này cho các vỉa than dày dốc đến 450 ở Việt Nam

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 3 chương, 95 trang, bao gồm 15 hình vẽ và 26 bảng biểu (có danh mục kèm theo)

Tác giả để tài xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường đại học Mỏ -

Địa chất, Ban lãnh đạo Khoa Mỏ, Phòng Đại học và Sau đại học, Tập thể các thầy giáo trong Bộ môn Khai thác hầm lò và đặc biệt là PGS.TS Trần Văn

Thanh đã dành nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này

Chương 1 Phân tích đánh giá điều kiện địa chất mỏ và trữ lượng

các vỉa than mỏ than mạo khê

1 đánh giá điều kiện địa chất khu mỏ

1.1.1 Đặc điểm địa chất khu mỏ Mạo Khê

* Địa tầng

Toàn bộ khu mỏ có cấu trúc dạng nếp lồi không hoàn chỉnh Đứt gãy FA trùng với mặt trục nếp lồi, được lấy làm ranh giới phân chia 2 khối: khối Bắc và khối Nam Khối Bắc gồm toàn bộ địa tầng cánh Bắc, khối Nam gồm địa tầng cánh Nam từ vỉa 3

đến vỉa 14

* Địa tầng khối Bắc

Địa tầng khối Bắc bao gồm 3 tập than

Tập than dưới (T3n- rhg21); là phần địa tầng từ trụ vỉa 2 trở xuống có chứa các vỉa than từ vỉa 1 trở xuống

Tập than giữa (T3n - rhg22); là phần địa tầng từ trụ vỉa 2 đến trụ vỉa 18 và chứa các vỉa than từ vỉa 2 đến vỉa 17

Tập than trên (T3n - rhg23); là phần địa tầng từ vỉa 18 đến vỉa 27

* Địa tầng khối Nam

Bao gồm toàn bộ các thành tạo chứa than nằm kẹp giữa đứt gãy FA ở phía Bắc,

Đông Bắc và đứt gãy FB ở phía Nam Trầm tích ở khu vực này mang tính phân nhịp Thành phần gồm các đá vụn thô: sạn kết  3,5%, cát kết  46% và đá sét kết  10%, sét than và than  10%

Các vỉa than, các đá tạo đơn nghiêng cắm về phía Nam khá dốc: từ 45  60

có chỗ 70  80 Trong tập có 13 vỉa than, trong đó có các vỉa tham gia tính trữ lượng gồm vỉa 6, 7, 8, 8a, 9, 9a, 10 Các vỉa than đa số có chiều dày trung bình đến

mỏng, một số phần vỉa thuộc loại vỉa dày Các vỉa duy trì khá liên tục nhưng mức độ

ổn định kém Quy luật chung là theo hướng cắm từ Tây sang Đông, chiều dày vỉa giảm có nơi vỉa mỏng không còn than Phần lộ vỉa, vỉa thường dày hơn và các lớp kẹp tách mỏng hơn Theo hướng cắm về phía Đông, các lớp than có xu hướng cách xa nhau, tạo sự tách vỉa

* Kiến tạo

Các yếu tố kiến tạo khu Mạo Khê bao gồm: nếp lồi Mạo Khê, các đứt gãy bậc

I khống chế quá trình tạo than, và 2 hệ thống đứt gãy phân tầng phía Bắc và phía Nam

- Nếp uốn: Khu mỏ có cấu trúc dạng nếp lồi, về phía Tây, mặt trục của nếp lồi

đồng thời là đứt gãy FA Phạm vi phát triển của nếp lồi từ tuyến IX về phía Đông

- Đứt gãy: Các đứt gãy bậc I khống chế quá trình tạo than và là ranh giới phía Bắc và phía Nam khu mỏ bao gồm đứt gãy FTL, F18, FB Đứt gãy phân tầng phía Bắc bao gồm một loạt đứt gãy thuận: F340, FCB, F11, F129 Hệ thống đứt gãy phân cắt địa tầng khối Nam gồm: F57, F10, FA

* Đặc điểm cấu tạo các vỉa than

Toàn bộ khu mỏ gồm có 51 vỉa than, cánh Bắc 38 vỉa và cánh nam 13 vỉa Trong đó: cánh Bắc có 11 vỉa có giá trị công nghiệp, bao gồm vỉa 3, 5, 6, 7, 8, 9, 9b

và vỉa 10 Cánh Nam có 8 vỉa có giá trị công nghiệp bao gồm vỉa 6, 7, 8, 8a, 9, 9a, 9b

và vỉa 10

Đặc điểm cấu tạo các vỉa than xen bảng 1.1, 1.2

* Đặc điểm chung về cấu tạo đá vách và đá trụ của các vỉa than

Đá vách: Do điều kiện cấu tạo trầm tích nhịp điển hình nên vách vỉa thường

tồn tại một tập đá yếu, kém bền vững (vách giả)

- Nằm trực tiếp lên vách vỉa là tập đá gồm sét kết, sét kết than xen kẹp các lớp than mỏng Tập đá này thường dày từ 0,2  1,7m, đôi chỗ ở vách vỉa 9b, vỉa10 chiều dày của tập đá yếu lên tới 2,5  4,3m Đây là tập đá dễ bị tách chẽ, sập lở, trượt tiếp xúc trong quá trình khai thác Tuy nhiên, tập đá yếu lại phân bố không đều nhiều chỗ nằm trực tiếp lên vách vỉa là tập bột kết dày tương đối bền vững

- Nằm trên tập đá yếu là tập bột kết màu xám đen cấu tạo phân lớp mỏng, với chiều dày từ 2,0  7,0m nứt nẻ mạnh, tập đá này thường xẩy ra hiện tượng sập lở theo dạng kéo theo

- Trên tập bột kết là tập cát kết màu xám phân lớp dày Đây là tập đá cấu tạo tương đối vững chắc, nứt nẻ trung bình, khó sập lở với chiều dày chung từ 5,0  15,0m, ổn định

Đá trụ:

- Nằm trực tiếp dưới trụ vỉa than là một tập đá mềm yếu gồm sét kết, sét kết than kẹp các lớp than mỏng Chiều dày của tập đá yếu từ 0,5  2,2m và thường gây nên hiện tượng bùng nền, lún nền, trượt tiếp xúc Tuy nhiên, tập đá yếu thường phân

bố không đều, đôi chỗ nằm trực tiếp dưới trụ vỉa là tập bột kết dày, tương đối ổn định

- Nằm dưới tập đá yếu là tập bột kết phân lớp mỏng với chiều dày cả tập từ 1,6

 13,5m, đôi chỗ dày tới 30m Xen kẹp trong tập bột kết là các lớp sét than hoặc các vỉa than mỏng, các thấu kính than dày duy trì không liên tục, đôi chỗ đạt chiều dày khai thác Điều kiện cấu tạo như vậy làm phức tạp thêm phần dưới trụ vỉa ở một số vỉa than

Cấu tạo tập đá nằm giữa hai phân lớp than

Trong một số vỉa than được cấu tạo thành 2 phân lớp, phân lớp vách và phân lớp trụ Kẹp giữa hai lớp đó là một tập đá gồm sét kết, bột kết hoặc cát kết mỏng

Tập đá này dày từ 0,63  12,7m trung bình khoảng 2  4m Đây là tập đá dễ bị sập

lở khi khai thác phân lớp trụ

1.1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình

* Đặc điểm địa chất thủy văn

- Nước mặt: Nước mặt tập trung chủ yếu ở các suối chính và trong các moong khai thác

Các suối chính như: Văn Lôi, Bình Minh, Tràng Bạch, các suối này lòng dốc

và rộng, có nhiều suối nhánh, khi có mưa nước tập trung rất nhanh, một số đoạn của suối Văn Lôi, suối Bình Minh đã bị sụt lún làm nước suối chảy trực tiếp xuống hầm, vào mùa khô ít mưa lòng suối thường khô cạn

Các hồ, moong khai thác lộ thiên tập trung chủ yếu ở cánh Nam khu mỏ, bao gồm các hồ: Văn Lôi, Cơ khí mỏ, nhà sàng Pháp , nhà sàng, moong vỉa 10, Củ Chi,

Đoàn Kết, Vạn Tường Về mùa khô lượng tích nước giảm dần, có hồ cạn khô Tổng dung tích nước các hồ khoảng: 215.000m3

- Nước dưới đất:

+ Nước trong trầm tích đệ tứ: phân bố chủ yếu ở khu đồi thuộc cánh Nam Nước trong tầng này ảnh hưởng trực tiếp tới việc mở cửa lò và khai thác nông, song

phạm vi phân bố nhỏ, chiều dày mỏng nên chỉ có nước tạm thời

+ Nước trong trầm tích Neogen: phân bố chủ yếu ở khu vực T.Id chiều dày từ

30 đến 300 mét, càng xa T.Id chiều dày càng tăng lên Thành phần nham thạch chủ yếu là sét pha hạt mịn, cát pha sét, phần lớn ở dạng bán keo kết Nếu khai thác ở tầng này cần đề phòng tích cực không bị nước và cát chảy vào

+ Nước trong địa tầng trên than: tầng này nằm ở phía Bắc của ranh giới thăm

dò Thành phần nham thạch chủ yếu là cuội kết, sạn kết và cát bột kết xen kẽ ở phần thung lũng và sườn núi phía Bắc đường phân thủy thường gặp nước phun

+ Nước trong địa tầng chứa các vỉa than: đá chứa trong địa tầng chứa than gồm cuội kết, cát kết, sạn kết và một phần bột kết bị phong hóa sét than, sét kết, bột kết có cấu tạo khối thuộc vách trực tiếp của vỉa than tạo thành các lớp cách nước ổn định Các thông số Địa chất thủy văn (ĐCTV) chủ yếu của địa tầng chứa than khối Bắc và khối Nam, xem bảng 1.3

Bảng 1.3 Các thông số địa chất thủy văn

đề phòng sự cố bục nước Mỏ cần có biện pháp chủ động để quản lý các dạng sự cố này bằng các phương pháp thăm dò dự báo

Kết quả nghiên cứu cho thấy: hệ số biến đổi lưu lượng (Hbd) thay đổi từ 3,20

đến 4,60, trung bình là 3,25 Hệ số biến đổi lưu lượng được tính trên cơ sở tỷ số chênh lệch giữa Qtb mùa mưa và Qtb mùa khô

Tuy nhiên, ở cánh Nam do ảnh hưởng của các túi nước tích tụ trong các lò cũ

đã khai thác từ thời thuộc Pháp nên số liệu thống kê cho thấy chênh lệch lưu lượng giữa giá trị max trong mùa mưa và giá trị mùa khô đã đạt tới 13 lần

Việc tăng lưu lượng và tác động trực tiếp của nước mưa đến lưu lượng nước chảy vào mỏ do nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là do quá trình khai thác đã phá

vỡ cân bằng tự nhiên, các lớp nham thạch bị nứt nẻ làm xuất hiện hệ thống khe nứt

hở, do đó nước ngầm ngày càng chịu tác động trực tiếp hơn với nước mặt và vũ lượng Do vậy, khi có mưa lớn và mưa dài ngày, lưu lượng dòng chảy vào mỏ thường tăng đến giá trị cực đại Lượng dòng chảy tăng do nước mưa bổ cập trực tiếp

và thời điểm đạt max giảm theo chiều sâu khai thác

Các thông số đưa vào tính toán và kết quả tính toán lưu lượng nước chảy vào

mỏ Mạo Khê sau 10 năm khai thác và với các điều kiện như đã nêu, xem bảng 1.4

Bảng 1.4 Tổng hợp lưu lượng nước chảy vào mỏ sau 10 năm

Z T/tĩnh (m)

H (m)

F

Q mùa khô

mùa mưa

Khi mở lò khai thác, hoặc xây dựng công trình dân sinh, cần khảo sát tỷ mỷ vì độ bền của lớp phủ Đệ tứ rất kém, độ hạt và độ bở rời không đồng đều, vì thế rất

dễ gây xói lở khi gặp nước

Đặc điểm địa chất công trình của các lớp đá trong trầm tích chứa than

Khối Bắc ít bị chia cắt bởi hoạt động kiến tạo, nham thạch có độ bền cao hơn khối Nam đến 1,4 lần

Khối Bắc có cấu tạo đơn giản, ít bị chia cắt bởi kiến tạo, nên độ bền cơ học tương đối cứng

Tổng hợp các chỉ tiêu cơ bản của các loại nham thạch trong trầm tích chứa than mỏ Mạo Khê, xem bảng 1.5

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu cơ bản các loại nham thạch

Theo Quyết định về việc xếp loại mỏ theo khí Mê tan trong những năm gần

đây của Bộ trưởng Bộ Công thương, các vỉa than khai thác tại Công ty than kể từ mức -150 đến lộ vỉa thuộc Công ty than Mạo Khê quản lý có độ thoát khí trung bình 15,3 m3/T.ng.đ và được xếp loại mỏ thuộc siêu hạng về độ xuất khí mê tan

Cụ thể, trong quá trình khai thác mỏ các năm trước đây đã xảy ra nhiều vụ cháy, nổ khí gây thiệt hại về người và tài sản Do vậy, khi khai thác phần trữ lượng của mỏ cần phải đặc biệt lưu ý và thực hiện tốt chế độ thông gió và quản lý khí để hạn chế đến mức thấp nhất khả năng sự cố có thể xảy ra

1.2 Đánh giá trữ lượng các vỉa than mỏ than Mạo Khê

Tổng hợp trữ lượng các vỉa than trong phạm vi đánh giá của mỏ Mạo Khê, xem bảng 1.6

Bảng 1.6 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than trong phạm vi đánh giá mỏ Mạo Khê

-150  Lộ vỉa -150  Lộ vỉa

Từ bảng tổng hợp trữ lượng than trong phạm vi đánh giá, cho thấy: Tổng trữ

lượng có khả năng khai thác từ mức -150/lộ vỉa của toàn mỏ là 32.512 ng.tấn, trong

đó: cánh Bắc là 26.967,9 ng.tấn, cánh Nam là 5.544,1 ng.tấn (trữ lượng này được tính

theo chiều dày của toàn vỉa và trọng lượng thể tích kể cả đá kẹp)

Trên cơ sở kết quả đánh giá tổng hợp, đề tài tiến hành phân tích xác định mối

tương quan giữa các yếu tố điều kiện địa chất, điều kiện kỹ thuật mỏ và phân loại các

khu vực khoáng sàng nhằm lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý cho từng điều kiện

địa chất cụ thể Các yếu tố địa chất cơ bản bao gồm:

1 Chiều dày vỉa: Đây là một trong những thông số ảnh hưởng trực tiếp đến

việc lựa chọn công nghệ khai thác và các thông số của sơ đồ công nghệ Để lựa chọn

sơ đồ công nghệ khai thác hợp lý, đề tài phân chia các khu vực thành các miền chiều

dày theo phạm vi m = 0,8  1,2 mét; m = 1,2 3,5 mét; và m > 3,5 mét

2 Góc dốc vỉa: Cũng như chiều dày vỉa, góc dốc vỉa là yếu tố quan trọng ảnh

hưởng đến việc lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác và phương tiện thiết bị khai thác

Phân loại trên cơ sở phạm vi góc dốc vỉa đặc trưng theo các giới hạn: α ≤ 150; α = 15

 350; α = 35  450; α > 450

3 Tổ hợp yếu tố chiều dày và góc dốc: Trong việc xác định phạm vi áp dụng

các sơ đồ công nghệ khai thác, tổ hợp hai yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa là một

trong các yếu tố quan trọng để lựa chọn công nghệ

Ngoài ra, đề tài cũng xem xét một số yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn công

nghệ cơ giới hóa khai thác như độ biến động về chiều dày, góc dốc, tỷ lệ đá kẹp, điều

kiện đá vách và đá trụ vỉa

Kết quả đánh giá mối tương quan giữa trữ lượng than và tổ hợp chiều dày, góc

dốc vỉa xem bảng 1.7 và biểu đồ hình 1.1

Bảng 1.7 Tổng hợp trữ lượng than theo các yếu tố chiều dày và góc dốc

Hình 1.1: Mối tương quan trữ lượng có khả năng khai thác

theo yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa

Phân tích mối tương quan giữa tổ hợp chiều dày và góc dốc vỉa với tổng trữ

lượng của các vỉa than trong phạm vi đánh giá tại khoáng sàng Mạo Khê cho thấy,

các vỉa than chủ yếu có góc dốc trên 150, chiều dày trên 0,8m, cụ thể như sau:

+ Trữ lượng có khả năng khai thác các khu vực vỉa có chiều dày từ 0,8  1,2 m

là 1.809,6 ng.tấn, chiếm 5,6% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ

lượng các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 442,7 ng.tấn, chiếm 1,4%, góc dốc

vỉa 35  45 là 728,4 ng.tấn, chiếm 2,2% và góc dốc vỉa trên 45 là 638,5 ng.tấn,

chiếm 2,0%

+ Trữ lượng địa chất các khu vực vỉa có chiều dày từ 1,2  3,5mlà lớn nhất

18.905,9 ng.tấn, chiếm 58,2% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ

lượng các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 7.687,9 ng.tấn, chiếm 23,6%, góc

dốc vỉa 35  45 là 4.049,7 ng.tấn, chiếm 12,3% và góc dốc vỉa trên 45 là 7.168,3

ng.tấn, chiếm 22,0%

+ Trữ lượng địa chất các khu vực vỉa có chiều dày lớn hơn 3,5 mlà 11.796,6 ng.tấn, chiếm 36,3% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ lượng các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 4.183,1 ng.tấn, chiếm 12,9%, góc dốc vỉa 35  45 là 952,7 ng.tấn, chiếm 2,9% và góc dốc vỉa trên 45 là 6.660,8 ng.tấn, chiếm 20,5% 1.3 đánh giá trữ lượng khu cánh bắc

Công ty than Mạo Khê hiện đang khai thác ở hai khu: cánh Bắc và cánh Nam Cánh Bắc đang khai thác phần còn lại của tầng -80  -25, khấu tận thu tầng -25  +30 và đào lò chuẩn bị, khai thác tầng -150  -80 ở cánh Nam, Công ty đang khai thác tận thu tầng -80  lộ vỉa và chuẩn bị để khai thác tầng -150  -80 Trong đó khu vực vỉa thuộc cánh Nam chủ yếu là vỉa dốc, khu vực cánh Bắc tập trung chủ yếu các vỉa có góc dốc đến 45 độ từ xuyên vỉa Tây Bắc I đến xuyên vỉa mở rộng và một phần khu Tây xuyên vỉa Tây Bắc I bao gồm các vỉa: 6, 7, 8, 9 và 9b có điều kiện địa chất như sau:

Vỉa 6: Khu vực vỉa có giới hạn từ XV.TBI  T.VII Vách và trụ vỉa chủ yếu là

sét kết, đôi chỗ là lớp bột kết, vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp, trong vỉa có từ 0  3 lớp kẹp, thành phần lớp kẹp là sét kết và sét kẹp than mỏng tương đối mềm yếu Vỉa than được phân thành hai phân lớp: phân lớp vách và phân lớp trụ

Phân lớp vách: có chiều dày thay đổi từ 1,55  4,59 m, trung bình 3,7 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 25  360, trung bình 290 Phân lớp vách có từ 0  3 lớp kẹp và có chiều dày thay đổi từ 0  1,48m Thành phần đá kẹp chủ yếu là sét kết và sét than Phân lớp trụ: có chiều dày thay đổi từ 1,48  3,82 m, trung bình 2,5 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 25  360, trung bình 290 Phân lớp trụ có từ 0  1 lớp kẹp và có

chiều dày thay đổi từ 0  0,87m Thành phần đá kẹp chủ yếu là sét kết và sét than Vỉa 7: Khu vực vỉa có giới hạn từ T.VA  XV.ĐBI Vách và trụ vỉa chủ yếu là

sét kết, bột kết, vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp, trong vỉa có từ 0  2 lớp kẹp, thành

phần lớp kẹp là sét kết và sét kẹp than mỏng tương đối mềm yếu Vỉa than được phân thành hai phân lớp: phân lớp vách và phân lớp trụ

Phân lớp vách: có chiều dày thay đổi từ 0,8  1,69 m, trung bình 1,4 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 32  370, trung bình 330 Phân lớp vách có từ 0 lớp kẹp

Phân lớp trụ: có chiều dày thay đổi từ 0,8  7,58 m, trung bình 3,8 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 28  370, trung bình 320 Phân lớp trụ có từ 0  2 lớp kẹp và có chiều dày thay đổi từ 1,13  2,54m Thành phần đá kẹp chủ yếu là sét kết và sét than

Vỉa 8: Khu vực vỉa có giới hạn từ XV.TBII  F.11, vỉa có chiều dày thay đổi từ

1,15  3,75 m, trung bình 1,6 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 24  430, trung bình 280 Vách và trụ vỉa chủ yếu là sét kết đôi chỗ là bột kết, cấu tạo vỉa tương đối phức tạp trong vỉa có từ 0  2 lớp kẹp và có chiều dày thay đổi từ 0  0,38m Thành phần đá kẹp chủ yếu là sét kết và sét than

Vỉa 9: Khu vực vỉa có giới hạn từ XV.TBII  XV.ĐBI Vách và trụ vỉa chủ yếu

là sét kết, bột kết, vỉa có từ 0  1 lớp kẹp, thành phần lớp kẹp là sét kết và sét kẹp than mỏng tương đối mềm yếu Vỉa than được phân thành hai phân lớp: phân lớp vách và phân lớp trụ

Phân lớp vách: có chiều dày thay đổi từ 0,8  7,7 m, trung bình 2,4 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 18  450, trung bình 300 Phân lớp vách có từ 0  1 lớp kẹp với chiều dày thay đổi từ 0  0,66m Thành phần đá kẹp chủ yếu là sét kết, sét kẹp than mỏng Phân lớp trụ: có chiều dày thay đổi từ 1,18  1,88 m, trung bình 1,62 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 20  330, trung bình 230 Phân lớp trụ có từ 0 lớp kẹp

Vỉa 9B: Khu vực vỉa có giới hạn từ T.IIA  T.VIA, vỉa có chiều dày thay đổi từ 2,63

 5,18 m, trung bình 3,4 m Góc dốc vỉa thay đổi từ 19  310, trung bình 240 Đá vách trực tiếp trên vỉa than là lớp sét kết đôi chỗ là lớp sét than phân bố không đều chiều dày 1,46m, lớp trên là bột kết dày từ 2,31  9,62 m, trung bình 7,6m Chiều dày trung bình lớp đá vách trực tiếp là 9,06m Vách kém ổn định đến ổn định trung bình Đá trụ

trực tiếp là lớp bột kết chiều dày trụ từ 3,39  8,62 m bền vững trung bình Đôi chỗ

trực tiếp dưới trụ là sét kết dày 0,83 m kém bền vững

Kết quả đánh giá mối tương quan giữa trữ lượng than và tổ hợp chiều dày, góc dốc vỉa khu cánh Bắc xem bảng 1.8 và biểu đồ hình 1.2

Bảng 1.8 Tổng hợp trữ lượng than theo các yếu tố chiều dày và góc dốc khu cánh Bắc

+ Trữ lượng có khả năng khai thác các khu vực vỉa có chiều dày từ 0,8  1,2 m

là 1.171,1 ng.tấn, chiếm 6,5% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ lượng các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 442,7 ng.tấn, chiếm 2,5%, góc dốc vỉa 35  45 là 728,4 ng.tấn, chiếm 4,0% và góc dốc vỉa trên 45 là 638,5 ng.tấn, chiếm 2,0%

+ Trữ lượng địa chất các khu vực vỉa có chiều dày từ 1,2  3,5mlà lớn nhất 11.737,6 ng.tấn, chiếm 65,0% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ lượng các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 7.687,9 ng.tấn, chiếm 42,6%, góc dốc vỉa 35  45 là 4.049,7 ng.tấn, chiếm 22,4%

+ Trữ lượng địa chất các khu vực vỉa có chiều dày lớn hơn 3,5 mlà 12.313,7 ng.tấn, chiếm 68,2% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ lượng các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 4.183,1 ng.tấn, chiếm 23,2%, góc dốc vỉa 35  45 là 952,7 ng.tấn, chiếm 31,8%

1.4 Nhận xét

Qua đánh giá tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất các khu vực của các vỉa than trong giới hạn từ mức -150/lộ vỉa thuộc khu cánh Bắc Công ty than Mạo Khê quản lý cho thấy: Các vỉa than có điều kiện địa chất rất phức tạp, chiều dày và góc dốc vỉa biến động lớn, đặc biệt đối với chiều dày vỉa (chiều dày biến đổi theo từng vỉa, từng khu vực khoáng sàng và trong phạm vi nhỏ)

Ngoài ra, trong các khu vực các vỉa than đá vách và đá trụ trực tiếp hầu hết thuộc loại kém ổn định và không bền vững

Kết quả đánh giá cũng cho thấy, khả năng cơ giới hóa khai thác của các khu vực rất hạn chế, chỉ có một phần trữ lượng không đáng kể Đây là những khó khăn lớn đối với Công ty trong việc nghiên cứu áp dụng các loại hình công nghệ khai thác để nâng cao công suất năng suất lò chợ

Chương II Hiện trạng khai thác khu cánh bắc mỏ than mạo khê

2.1 mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ

Theo thiết kế kỹ thuật của “Dự án đầu tư mở rộng sản xuất của Công ty than Mạo Khê - Công suất 1,6 tr.tấn/năm” (điều chỉnh), để khai thác phần trữ lượng của

mỏ dưới mức mặt bằng sân công nghiệp (cụ thể từ mức -150  -25), công tác khai thông được tiến hành như sau:

Tại mặt bằng sân công nghiệp Mạo Khê mở một cặp giếng nghiêng Trung tâm mức +17 Miệng giếng nghiêng chình mức +17, miệng giếng nghiêng phụ mức +14,45 Giếng nghiêng chính dài 590 m, với góc dốc 16030’ đặt băng tải để chở than, giếng nghiêng phụ dài 389 m, với góc dốc 250 trang bị trục tải để chở người, thiết bị, vật liệu, đất đá thải, cùng với các hệ thống sân ga hầm trạm Lò giếng được chia làm hai tầng: tầng I, mức -25/-80, tầng II, mức -80/-150

Khai thông tầng I, mức -80/-25: Căn cứ vào điều kiện địa chất mỏ như phay

phá, điều kiện áp dụng của các công nghệ khai thác, khoáng sàng được chia thành các khu: Tây Bắc I (TBI), Tây Bắc II (TBII), Đông Bắc I (ĐBI) để khai thác cho cánh Bắc, khu Đông Nam I (ĐNI), Đông Nam II (ĐNII), và Tây Nam I (TNI) cho cánh Nam

Đối với cánh Bắc: Lò xuyên vỉa TBI mức -80 đào đến vỉa 9b, từ xuyên vỉa đào các lò dọc vỉa vận tải trong đá, than của các vỉa đến tận biên giới khu khai thác (phù hợp với phương pháp khấu đuổi từ xuyên vỉa Trung tâm đến biên giới khai trường)

Từ lò dọc vỉa đá mức -80 của vỉa 8 cánh Tây đào đến biên giới khu (giữa tuyến thăm

dò II & III) và mở xuyên vỉa TBII-1 tới vỉa 9b, sau đó tiếp tục đào lò dọc vỉa đá 9b mức -80 tới tuyến thăm dò Ic, mở xuyên vỉa TBII-2 Từ các xuyên vỉa này tiến hành

đào các lò dọc vỉa đá đi theo vỉa than Từ lò dọc vỉa đá mức -80 của vỉa 8 cánh Đông (điểm đầu sân ga mức -80 phía Đông) đào đến biên giới khu giữa tuyến thăm dò VII

và VIII, sau đó mở xuyên vỉa ĐBI-1 về phía Bắc đến vỉa 9b Tùy theo chiều dài theo phương vỉa vỉa mà từ xuyên vỉa này tiến hành đào các lò dọc vỉa đá như vỉa 3, vỉa 6

hoặc lò dọc vỉa trong than khấu dật Các khu có chiều dài theo phương thay đổi từ 500m đến 1000m, cá biệt có chỗ dài hơn

được chia làm 3 khu: TBI, TBII và khu ĐBI

Công tác chuẩn bị: theo trình tự khai thác, các khu vực vỉa được huy động

khai thác trước là các khu vực vỉa có trữ lượng chắc chắn va điều kiện địa chất thuận lợi (về chiều dày, góc dốc, chất lượng than), còn các khu vực khác được huy động sau Trong một cụm vỉa đối với cùng một mức: vỉa nằm bên trên khai thác trước, vỉa nằm dưới khai thác sau Tuy nhiên, tùy thuộc vào cấu trúc địa chất và khoảng cách giữa các vỉa mà có thể khai thác vỉa dưới trước nếu không ảnh hưởng đến lò chợ vỉa trên Trong một vỉa, tầng trên khai thác trước, tầng dưới khai thác sau Các khu vực

có trữ lượng gần trụ bảo vệ đường lò và các công trình được bố trí khai thác sau

Trên cơ sở đó, đối với một tầng về tổng thể, khai thác khấu đuổi từ Trung tâm (xuyên vỉa TBI) về hai cánh của mỏ TBII và ĐBI đối với cánh Bắc Khai thác TNI,

ĐNII và ĐNI đối với cánh Nam

Đánh giá chung công tác khai thông, chuẩn bị khai trường

Trên cơ sở hiện trạng sơ đồ khai thông chuẩn bị tại Công ty than Mạo Khê, cho thấy: điều kiện địa chất trong khu vực rất phức tạp, chiều dày và góc dốc biến

động rất lớn Than và các lớp đá sát vỉa thành phần chủ yếu là sét kết có tính trương

nở khi gạp nước gây nên hiện tượng bùng nền Do vậy, công tác khai thông và chuẩn

bị để khai thác ở các tầng sử dụng lò xuyên vỉa phân khu và dọc vỉa đá để phục vụ công tác vận tải, thông gió là phù hợp Phương án khai thông này đã được Công ty kiểm chứng qua các tầng khai thác trước đây

Tuy nhiên, do điều kiện địa chất mỏ quá phức tạp (về chiều dày, góc dốc, phay phá, khí và nước mỏ), chiều dài theo phương khai thác của mỏ lớn (từ tuyến thăm dò

Id đến tuyến IXa) khoảng 5,5 km, nên công tác đào lò cũng như việc bảo dưỡng duy

tu các đường lò chuẩn bị gặp rất nhiều khó khăn Từ đó ảnh hưởng rất lớn đến công tác chuẩn bị diện sản xuất cũng như kế hoạch khai thác của các tầng

C2 C3

C1

C3

C4

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7

0.73-163.32 354.02 MK860

4.81-159.61

71.39

MK890

1 0.8 8()-4.14161.75MK831

3.72

713

3.2664.84 147.76

2.40-198.08

485

4.7125.99 130.77 522

2.26

-145.34 400.31 358

1.01-161.52 319.11

1 7-V

2.35

-41.35 16A

170.67 TK18 T.TR? C

L ò DV đá

mứ

c -25

L ò DV V8

n g mức

L ò

DV đ 9b T ây

L ò DV

n g mứ 0

-200 -250

Đ ờng l ò bằng đào trong than

Đ ờng l ò bằng đào trong đá

Đ ờng l ò nghi êng đào trong đá

Đ ờng l ò bằng dự k i ến đào trong than

Đ ờng l ò bằng dự k i ến đào trong đá

Đ ờng l ò nghi êng dự ki ến đào trong than

Đ ờng l ò nghi êng dự ki ến đào trong đá

Đ ờng l ò nghi êng đào trong than

- Bên trái : Số hiệu lỗ khoan

- Bên phải : T rên: +297 98 - Độ cao tuyệt đối miệng lỗ khoan

- Dưới : +136.54 - Đ ộ c ao tuy ệt đối trụ vỉa tính trữ lượng

Đ ường đồng đẳng trụ vỉa than

Đ ường ranh gi ới hình trữ lượng

T ên đứt gẫy v à c ánh hạ đứt gẫy

Gi ếng t hăm dò đị a chất và số hiệu Tuyến thăm dò và s ố hi ệu

đã nghiên cứu và đưa vào áp dụng trong thực tế sản xuất của mỏ rất nhiều các loại hình công nghệ:

- Đối với các khu vực vỉa than có chiều dày trung bình, góc dốc thoải đến dốc nghiêng, Công ty áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng vật liệu gỗ hoặc vì chống thủy lực (cột thủy lực đơn kết hợp với xà khớp)

- Đối với các khu vực vỉa than dày, góc dốc thoải đến dốc nghiêng, Công ty áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khai thác bằng lò chợ trụ hạ trần hoặc chia lớp các lớp đều có hạ trần, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển

đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng vật liệu gỗ hoặc vì chống thủy lực (giá thủy lực di động hoặc giá khung thủy lực di động)

Hiện nay, Công ty đang áp dụng chủ yếu các loại hình cơ bản sau:

- Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng vì chống thủy lực (cột thủy lực đơn DZ-22 kết hợp với xà khớp HDJB-1000)

- Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khai thác bằng lò chợ trụ hạ trần, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động

Ngoài ra, đối với các khu vực có điều kiện địa chất phức tạp, nhỏ lẻ không phù hợp với việc áp dụng các sơ đồ công nghệ trên, Công ty còn áp dụng các công nghệ khai thác khác như: công nghệ đào lò lấy than, công nghệ khai thác lò chợ chống gỗ, song không nhiều

Bản chất của các loại hình công nghệ nêu trên áp dụng ở Mạo Khê như sau:

1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng vì chống thủy lực (cột thủy lực đơn DZ-22 kết hợp với xà khớp HDJB-1000)

- Công tác chuẩn bị: Khu vực khai thác áp dụng được chuẩn bị theo sơ đồ hệ thống khai thác cột dài theo phương bằng các đường lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa

thông gió Tại biên giới khu vực đào lò thượng nối giữa lò dọc vỉa vận tải với lò dọc vỉa thông gió để làm thượng khởi điểm khai thác lò chợ

- Công tác khai thác: Lò chợ được chống giữ bằng cột chống thủy lực đơn DZ-

22 và xà khớp HDJB-1000 Hộ chiếu chống giữ lò chợ có chiều rộng tối đa 4 luồng, tối thiểu 3 luồng (chiều rộng mỗi luồng 1,0 m) Khoảng cách các hàng vì chống theo

độ dốc 0,8 m, theo phương 1,0 m, chèn lò bằng lưới thép Chống tăng cường luồng phá hỏa bằng một hàng gánh tăng cường (cột thủy lực đơn và thìu gỗ) kết hợp cũi lợn

gỗ Khoảng cách các cũi lợn theo độ dốc 4,0 m Khấu than bằng khoan nổ mìn, tiến

độ luồng khấu 1,0 m Các công việc trong một chu kỳ khai thác được tiến hành như sau: Lò chợ được chia ra thành các đoạn khấu, mỗi đoạn có chiều dài nhỏ hơn 8m tương đương 10 hàng vì chống (chiều dài mỗi đoạn khấu tùy thuộc điều kiện đá vách trực tiếp lò chợ Vách ổn định chiều dài mỗi đoạn khấu lớn, vách không ổn định chiều dài mỗi đoạn khấu nhỏ) Sau khi khoan nổ mìn khấu gương, sửa gương, nóc lò thực hiện công tác trải lưới, lên xà chống tạm giữ nóc lò chợ Công tác lên xà được thực hiện từ trên xuống dưới theo chiều dốc lò chợ của mỗi đoạn khấu Sau khi lên xà xong, tiến hành tải than hạ nền lò chợ và đào lỗ chân cột để dựng cột chống Công tác dựng cột được tiến hành từ dưới lên trên theo chiều dốc lò chợ của mỗi đoạn khấu (cột chống trong mỗi vì được bố trí cách đầu xà phía gương lò chợ 0,3 0,4m) Sau khi khấu chống xong toàn bộ chiều dài lò chợ, tiến hành công tác sang máng (máng trượt hoặc máng cào) Công tác sang máng được tiến hành từ dưới lên theo chiều dốc

lò chợ Sau khi sang máng xong toàn bộ lò chợ, thực hiện công tác chuyển hàng gánh tăng cường, chuyển cũi lợn sang luồng mới thực hiện công tác phá hỏa Công việc cũng được thực hiện từ dưới lên theo chiều dốc lò chợ (có thể chia lò chợ thành các

đoạn để tiến hành công việc, sao cho khoảng cách mỗi vị trí làm việc lớn hơn 30m và không nhiều hơn hai đoạn) Sau khi thực hiện xong công tác chuyển hàng gánh tăng cường, chuyển cũi lợn toàn bộ lò chợ, đá vách trực tiếp tự sập đổ, hoàn thành chu kỳ khai thác Trường hợp đá vách không tự sập đổ, phải tiến hành khoan phá nổ cưỡng bức để đá vách sập đổ Các chu kỳ khai thác tiếp theo được thực hiện tương tự

- Công tác vận tải: Than khai thác từ lò chợ được vận tải qua máng trượt hoặc máng cào lò chợ xuống máng cào ở lò dọc vỉa vận tải, qua máng cào cúp xuyên vỉa phía trước rồi đổ lên goòng ở lò dọc vỉa đá cùng mức, được kéo ra sân ga giếng chính rồi đưa lên mặt bằng sân công nghiệp

- Công tác thông gió: Thông gió cho lò chợ theo sơ đồ thông gió chung của

mỏ Gió sạch qua giếng phụ, giếng chính qua lò xuyên vỉa của khu vực, qua lò dọc vỉa đá mức vận tải, sau đó qua các cúp xuyên vỉa, lò dọc vỉa chân chợ lên thông gió cho lò chợ Gió thải từ lò chợ qua lò dọc vỉa mức thông gió, qua cúp xuyên vỉa, qua lò dọc vỉa đá, lò xuyên vỉa đá cũng mức, qua thượng thông gió

được quạt hút ra ngoài

Lc

800 800

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ khai thác toàn bộ chiều dày vỉa, sử dụng vì chống thủy lực

đơn kết hợp với xà khớp

2 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khai thác bằng lò chợ trụ hạ trần, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động

- Công tác chuẩn bị: Khu vực khai thác áp dụng được chuẩn bị tương tự như khai thác lò chợ sử dụng cột chống thủy lực đơn, chỉ khác là hệ thống đường lò chuẩn

bị của lò chợ gồm: lò dọc vỉa vận tải, lò dọc vỉa thông gió, lò thượng khởi điểm dược

đào bám trụ vỉa

- Công tác khai thác: Lò chợ được chống giữ bằng giá thủy lực di động loại XDY Hộ chiếu chống giữ lò chợ có chiều rộng tối đa 3,060 m, tối thiểu 2,260 m Khoảng cách các vì chống theo độ dốc 1,0 m, chèn lò bằng lưới thép Khấu than bằng khoan nổ mìn, tiến độ luồng khấu 0,8 m Các công việc trong một chu kỳ khai thác

được tiến hành như sau: Lò chợ được chia ra thành các đoạn khấu, mỗi đoạn có chiều dài nhỏ hơn 8m tương đương 8 vì chống (chiều dài mỗi đoạn khấu tùy thuộc tính chất của lớp than nóc lò chợ Than cứng chiều dài mỗi đoạn khấu lớn, than nóc mềm chiều dài mỗi đoạn khấu nhỏ hơn) Sau khi khoan nổ mìn khấu gương, sửa gương, nóc lò thực hiện công tác trải lưới, đẩy dầm tiến gương chống tạm giữ nóc (công việc

được tiến hành từ trên xuống theo chiều dốc lò chợ của mỗi đoạn) Sau đó, tiến hành tải than hạ nền lò chợ và đào lỗ chân cột để di chuyển giá chống Việc di chuyển

được tiến hành từ dưới lên trên ở mỗi đoạn lò chợ Đầu tiên kiểm tra, bơm chất tải bổ sung cho các cột của vế xà làm trụ (vế xà phải theo hướng tiến gương) Sau đó rút dầm tiến gương của vế xà trái, dỡ tải các cột chống thuỷ lực của vế xà đó đồng thời di chuyển về xà trái theo tiến độ Sau khi tới vị trí dịch chuyển (theo hộ chiếu), chất tải cho các cột chống thuỷ lực của vế xà vừa chuyển Sau khi di chuyển xong vế xà bên trái, tiến hành di chuyển xà bên phải Việc di chuyển được tiến hành tương tự như đối với xà bên trái Sau khi hoàn tất công việc di chuyển một giá thuỷ lực tiến hành di chuyển giá thuỷ lực tiếp theo, công việc tiến hành cho đến khi hết phân đoạn lò chợ cần di chuyển Sau khi khấu và di chuyển giá thuỷ lực được một hoặc hai luồng (0,8

 1,6 m, tuỳ thuộc vào chiều dày lớp than thu hồi và độ cứng của trần than) tiến hành công tác thu hồi than nóc Việc thu hồi than nóc được tiến hành từ dưới chân lò chợ lên đến đầu lò chợ Có thể tiến hành chia lò chợ thành các đoạn để thu hồi nhưng khoảng cách tối thiểu giữa các đoạn thu hồi phải lớn hơn 20,0 m Công tác thu hồi than nóc bao gồm các công việc sau: làm cửa tháo than (Dùng kéo cắt lưới thép tạo cửa tháo than có kích thước cao 0,5 m, rộng 0,6 m, ở vị trí lưới cách nền lò 0,2  0,3

m, theo chiều dốc cách 2,0 m cắt một cửa tháo) Việc thu hồi than nóc được tiến

hành lần lượt tại từng cửa tháo từ dưới lên theo chiều dốc của mỗi đoạn thu hồi Công tác thu hồi than ở một cửa tháo kết thúc khi đá phá hoả ở lớp vách chèn lấp hết cửa tháo than, sau đó chuyển lên tháo ở cửa tiếp theo, công việc tiến hành tương

tự cho đến hết đoạn thu hồi và cho toàn bộ lò chợ Sau khi thu hồi xong than hạ trần, tiến hành công tác di chuyển máng trượt (hoặc máng cào, kết thúc công tác di chuyển máng hoàn thành một chu kỳ khai thác (khấu, chống, thu hồi) Chu kỳ tiếp theo được tiến hành các công việc tương tự Công tác vận tải và thông gió cho lò chợ

được thực hiện tương tự như khai thác lò chợ sử dụng vì chống thủy lực đơn

Lc

3,5m -:- 7m

Bảng 2.1 Tổng hợp sản lượng khai thác bằng các loại hình công nghệ

Lò chợ CGH

Lò chợ GTL

Lò chợ

Lò chợ N.nghiêng

Đào lò lấy than

Tổng than K.Thác

Lò chợ GTL

Lò chợ TLĐ

Lò chợ N.nghiêng

2.3 Đánh giá hiện trạng khai thác

Trong phần này, đề tài tiến hành phân tích, đánh giá kết quả áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác Kết quả đánh giá được tổng hợp như sau:

1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng vì chống thủy lực (cột thủy lực đơn DZ-22 kết hợp với xà khớp HDJB-1000)

Công nghệ khai thác này đã được Công ty áp dụng từ năm 1999, thời kỳ đầu Tập

đoàn đưa vào áp dụng trong các mỏ hầm lò Việt Nam Đến nay, sau gần 15 năm áp dụng đã trở thành công nghệ khai thác truyền thống của Công ty, hàng năm số lò chợ hoạt động bằng loại hình công nghệ này từ 3  4 lò chợ Đánh giá một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản của Công nghệ cho thấy (xem bảng 2.3, 2.4):

- Về sản lượng và năng suất lao động của công nhân khai thác lò chợ: Công

suất khai thác trung bình các lò chợ chống giữ bằng cột thủy lực đơn - xà khớp của Công ty đạt 160.000 tấn/năm Năng suất lao động bình quân đạt từ 3  4,5 tấn/công

So với các lò chợ áp dụng công nghệ khai thác chống giữ bằng cột thủy lực đơn - xà khớp với điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ tương tự tại một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh với công suất là 120 140 ng.tấn/năm và năng suất 2,5  5,37 tấn/công, thì công suất khai thác và năng suất lao động tại Công ty đạt được là khá cao

- Về các chỉ tiêu khác: chi phí dầu nhũ hóa, chi phí gỗ, chi phí lưới thép, chi phí

thuốc nổ, chi phí kíp nổ và tỷ lệ tổn thất than nhìn chung cao hơn so với thiết kế của

dự án ban đầu đặt ra và tương đương với các mỏ hầm lò khác trong cùng điều kiện Tuy nhiên, với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế của công nghệ khai thác áp dụng tại mỏ

- Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ khai thác:

+ Ưu điểm nổi bật của loại hình công nghệ này là vì chống có tính cơ động cao, nhẹ nhàng và thuận tiện cho công tác vận chuyển, lắp đặt hay tháo dỡ trong lò chợ, chi phí đầu tư ban đầu cho dây chuyền công nghệ không quá lớn Đặc biệt trong điều kiện địa chất phức tạp như: Chiều dày và góc dốc vỉa biến động theo cả đường phương và theo hướng dốc (vỉa không ổn định); hiện trạng khu vực lò chợ khai thác thực tế nhỏ, dạng hình học phức tạp và trữ lượng ít, các công nghệ khác áp dụng

không hoặc kém hiệu quả thì việc khai thác với chống giữ lò chợ bằng cột thủy lực

đơn - xà khớp mang lại hiệu quả kinh tế tương đối tốt

+ Nhược điểm: Vì chống cột thủy lực đơn xà khớp về bản chất là loại vì chống

đơn chiếc, không có liên kết cột chống với xà vì chống hay liên kết giữa các vì chống với nhau do vậy tính ổn định kém hơn so với các loại vì chống tổ hợp (giá thủy lực, giá khung) Cũng do đặc điểm là loại vì chống đơn chiếc nên các thao tác trong quá trình chống giữ chủ yếu thực hiện bằng thủ công, chi phí nhân lực và thời gian cho công tác chống giữ lò chợ lớn.Cột thủy lực đơn - xà khớp không thích hợp trong các sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần than nóc, khi chiều dày vỉa biến động, lớn hơn chiều cao chống giữ của cột thủy lực đơn (dùng loại cột DZ - 22 hoặc DZ - 25) khi

đó, thường đưa lò chợ về khấu bám trụ hoặc bám vách vỉa, dẫn đến tổn thất tài nguyên và xảy ra các sự cố như: tụt nóc do nóc lò là lớp than (khấu bám trụ) hoặc nún nền lò chợ do nền lò là than mềm yếu (khi khấu bám trụ) gây mất an toàn trong sản xuất

Trên cơ sở phân tích các ưu nhược điểm và tồn tại của công nghệ, phân tích đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đã đạt được trong thực tế khai thác tại Công ty, có thể kết luận việc áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, chống giữ lò chợ bằng cột thủy lực đơn xà khớp về cơ bản là phù hợp với đặc điểm điều kiện địa chất mỏ cũng như xu hướng áp dụng công nghệ chung tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh hiện nay

Đối với Công ty than Mạo Khê, khi khai thác lò chợ bằng loại hình công nghệ này có nhiều điểm thuận lợi, trong đó thuận lợi chính và cơ bản là: đây là công nghệ truyền thống và phù hợp với điều kiện địa chất, lớp vỉa của Công ty than Mạo Khê

Đội ngũ công nhân lành nghề sử dụng thành thục công tác khấu chống bằng cột thuỷ lực đơn và xà khớp Khó khăn cơ bản của mỏ là: khu vực khai thác ngày càng xuống sâu, mỏ có khí nổ siêu hạng và có nhiều nguy cơ về bục nước từ các lò khai thác cũ

Do vậy, trong quá trình triển khai tiếp cần phải theo dõi hoàn thiện quy trình, hộ chiếu khai thác để nâng cao hơn nữa mức độ an toàn và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ Đồng thời Công ty cũng cần phải tiếp tục nghiên cứu thay thế công nghệ

này với khu vực vỉa có điều kiện thuận lợi theo hướng cơ giới hóa để nâng cao công suất, năng suất lao động và nâng cao mức độ an toàn trong quá trình khai thác lò chợ

- Điều kiện áp dụng của công nghệ:

Trên cơ sở đánh giá kết quả và các kinh nghiệm đúc kết được trong quá trình triển khai thực tế tại Mạo Khê, tổng hợp lại cho thấy: Công nghệ khai thác lò chợ sử dụng cột chống thủy lực đơn và xà khớp được áp dụng trong các điều kiện, xem bảng 2.3 Ngoài ra, trong điều kiện đặc biệt như góc dốc vỉa lớn, đá vách trực tiếp và

đá vách cơ bản cứng vững, khó sập đổ cần phải có các giải pháp đặc biệt về công nghệ

Bảng 2.3 Điều kiện địa chất áp dụng cột thủy lực đơn + xà khớp

2 Độ ổn định về chiều dày ổn định trung bình đến ổn định

2 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khai thác bằng lò chợ trụ hạ trần, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động

Công nghệ khai thác này đã được Công ty áp dụng từ năm 2006, từ thời điểm đó

đến nay, hàng năm Công ty có một lò chợ hoạt động bằng loại hình công nghệ này

Đánh giá một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản của Công nghệ cho thấy (xem bảng 2.1, 2.2):

- Về sản lượng và năng suất lao động của công nhân khai thác lò chợ: Công

suất khai thác trung bình các lò chợ chống giữ bằng giá thủy lực di động của Công ty

đạt 120 ng.tấn/năm Năng suất lao động bình quân đạt trên 7,0 tấn/công So với các lò chợ áp dụng công nghệ khai thác chống giữ bằng giá thủy lực di động với điều kiện

địa chất kỹ thuật mỏ tương tự tại một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh với công suất là 120 140 ng.tấn/năm và năng suất 3,0 5,0 tấn/công, thì công suất khai thác

và năng suất lao động tại Công ty đạt được là tương đối tốt đặc biệt là năng suất lao

động vượt so với thiết kế đặt ra 6,2 T/công

- Về các chỉ tiêu khác: chi phí dầu nhũ hóa, chi phí gỗ, chi phí lưới thép, chi phí

thuốc nổ, chi phí kíp nổ thấp hơn so với thiết kế của dự án ban đầu đặt ra, còn tỷ lệ tổn thất than cao hơn Tuy nhiên, với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế của công nghệ khai thác áp dụng tại mỏ

- Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ khai thác:

+ Ưu điểm nổi bật của loại hình công nghệ này là vì chống có tính cơ động cao,

tự di chuyển, nhẹ nhàng và thuận tiện cho công tác vận chuyển, lắp đặt hay tháo dỡ trong lò chợ so với các loại vì chống sau này áp dụng cho công nghệ khai thác có hạ trần như giá khung và dàn chống tự hành Chi phí đầu tư ban đầu cho dây chuyền công nghệ không quá lớn Đặc biệt trong điều kiện địa chất phức tạp như: Chiều dày

và góc dốc vỉa biến động theo cả đường phương và theo hướng dốc (vỉa kém ổn định) vẫn có thể khác phục và khai thác cho hiệu quả kinh tế tương đối tốt

+ Nhược điểm: Giá chống thủy lực di động không có liên kết khung, liên kết giữa các vì chống với nhau bằng dây xích nên khi góc dốc lò chợ ở giới hạn trên của

điều kiện áp dụng  = 30  350, trong công tác di chuyển vì chống giữ lò chợ dễ xảy

ra bị chồng xà giá gây khó khăn cho công tác khai thác lò chợ (đặc biệt khi nóc, nền

lò chợ kém ổn định)