Nghiên cứu và đề xuất sơ đồ công nghệ khai thác hợp lý cho vỉa dày, dốc đứng công ty than mạo khê

đường kính lớn kết hợp nổ mìn trong các lỗ khoan dài 2.1.5 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng kết hợp với máy khoan đường kính lớn PSO... Để khai thác vỉa dày, dốc đứng Công ty tha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TSKH: Lê Như Hùng

Tôi xin cam đoan luận văn cao học này là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Các tài liệu, số liệu được nêu trong luận văn là trung thực Các luận điểm và các kết quả nghiên cứu chưa từng được công bố trong bất

cứ công trình nào khác

Hà nội, ngày 15 tháng 08 năm 2014

Tác giả luận văn

Đỗ Duy Khải

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan

1.1 Đặc điểm địa chất khoáng sàng than Mạo Khê 4

1.1.3 Lịch sử công tác địa chất khai thác mỏ 5

1.2 Đặc điểm địa chất các vỉa dày dốc đứng Mạo Khê 18

1.3 Đánh giá đặc điểm địa chất khu vực vỉa dày dốc đứng

1.3.3 Chỉ tiêu, phương pháp và biên giới tính trữ lượng 21

Chương 2

CÔNG NGHỆ KHAI THÁC ĐÃ VÀ ĐANG ÁP DỤNG

ĐỂ KHAI THÁC CÁC VỈA DÀY DỐC ĐỨNG Ở MẠO KHÊ

25

2.1 Các sơ đồ công nghệ đã và đang áp dụng cho các vỉa dày

2.1.1 Công nghệ khai thác buồng - lò thượng chéo 25 2.1.2 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phá nổ phân tầng 27 2.1.3 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan 28

đường kính lớn kết hợp nổ mìn trong các lỗ khoan dài

2.1.5 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO) 33 2.1.6 Công nghệ khai thác gương lò chợ bậc chân khay 35 2.1.7 Công nghệ khai thác bằng tổ hợp dàn tự hành KDT -1 36

2.2 Công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng khi khai thác vỉa

2.2.1 Công nghệ khai thác dàn chống cứng không phân mảng 37

2.2.2 Sơ đồ công nghệ chia lớp ngang nghiêng sử dụng cột thuỷ

3.2 Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thuỷ lực di động. 54

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dày lớp than hạ trần và xác

định chiều dày lớp than hạ trần hợp lí 59 3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dày lớp than hạ trần 59 3.3.2 Xác định chiều dày lớp than hạ trần hợp lí 62

3.4 Tính toán lại một số chỉ tiêu công nghệ khi áp dụng công

nghệ khấu than bằng giá thủy lực di động cho vỉa 7 Tây 67 3.5 Đề xuất công nghệ khai thác hợp lí cho vỉa 7 Tây của mỏ than Mạo Khê. 72

DANH MỤC CÁC BẢNG

không phân mảng áp dụng tại Mạo Khê

39

dày dốc tại Việt Nam

44

lớp ngang nghiêng tại Quảng Ninh

45

Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật của cột thuỷ lực đơn DZ -22 và xà hộp 52

Bảng 3.2 Bảng chỉ tiêu KTKT của công nghệ khai thác 53

Bảng 3.5 Bảng đặc tính kỹ thuật của GTLDĐ XDY-1T2/LY 57 Bảng 3.6 Bảng chỉ tiêu KTKT của công nghệ khai thác 58 Bảng 3.7 Chiều cao lớp than đệm tối đa khi độ cứng than f = 1 63 Bảng 3.8 Bảng so sánh các chỉ tiêu KTKT đạt được của sơ đồ công

nghệ trước hoàn thiện và sau hoàn thiện

72

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác buồng - lò thượng chéo 27 Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phá nổ phân tầng 28 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ lò dọc phân tầng sử dụng lỗ khoan

đường kính lớn kết hợp nổ mìn trong lỗ khoan dài

lêi cam ®oan

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

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực có chiều dày lớn hơn 3,5m; góc dốc lớn hơn 450 vùng Quảng Ninh bao gồm 9 khoáng sàng: Mạo Khê – Tràng Khê, Vàng Danh, Than Thùng – Yên Tử, Suối Lại – Hòn Gai, Hà Lầm, Hà Ráng, Quang Hanh( Khoáng sàng Đông Bắc Ngã Hai), Dương Huy và Mông Dương theo các mức khai thác và thăm dò địa chất với tổng trữ lượng địa chất các vỉa dày dốc được xem xét đánh giá là 116.564,90 nghìn tấn

Công ty than Mạo Khê là một trong những đơn vị khai thác hầm lò có sản lượng hàng năm khá lớn trong Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam Hiện nay, các vỉa dày, dốc có trữ lượng đáng kể trong tổng trữ lượng than của Công ty than Mạo Khê Để khai thác vỉa dày, dốc đứng Công

ty than Mạo Khê đã và đang áp dụng công nghệ khai thác buồng, lò dọc vỉa phân tầng, chia lớp ngang nghiêng sử dụng cột thuỷ lực đơn kết hợp với xà hộp và sử dụng giá thuỷ lực di động Tuy nhiên hiệu quả áp dụng các hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng trên cho năng suất lao động chưa cao, chưa đáp ứng được yêu cầu

Vì vậy, việc “ Nghiên cứu và đề xuất sơ đồ công nghệ khai thác hợp

lí cho vỉa dày, dốc đứng mỏ than Mạo Khê ” là một vấn đề mang tính cấp

bách nhằm giảm tổn thất than và tăng sản lượng khai thác than, tăng năng suất lao động

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu các sơ đồ công nghệ hiện đang sử dụng cho các vỉa dày, dốc đứng tại Quảng Ninh, Công ty than Mạo Khê và đề xuất công nghệ

khai thác hợp lí nhằm nâng cao sản lượng khai thác, nâng cao năng suất lao động và giảm tổn thất than trong quá trình khai thác

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các vỉa than dày dốc đứng vùng Quảng Ninh

4 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá điều kiện địa chất của các vỉa dày, dốc đứng vùng than Quảng Ninh

- Phân tích đánh giá các sơ đồ công nghệ đã và đang áp dụng cho các vỉa dày dốc đứng vùng than Quảng Ninh

- Phân tích đánh giá hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng sử dụng cột thủy lực đơn kết hợp với xà hộp va hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực di động

- Đề xuất công nghệ khai thác cho vỉa 7 Tây Công ty than Mạo Khê + Xác định chiều dày lớp than hạ trần hợp lí

+ Tính toán lại các chỉ tiêu KTKT

+ Đề xuất công nghệ cho vỉa 7 Tây

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp đánh giá tổng hợp

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp phân tích tổng hợp

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6.1- Ý nghĩa khoa hoc:

- Phương pháp luận đánh giá kết quả áp dụng thử nghiệm sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng để khai thác vỉa dày dốc đứng

7 Những điểm mới của luận văn:

Luận văn hoàn thiện một số các thông của sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng: Chiều cao lớp than đệm của hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng nên lấy trong khoảng 3,5  4,6 m để đảm bảo tiết kiệm tài nguyên và có lợi về mặt kinh tế Ngoài ra, hiện nay do giá than tiêu thụ trên thế giới đang tăng với xu hướng có lợi nên chiều dầy lớp than hạ trần nên giảm để giảm tổn thất khi khai thác

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, Luận văn gồm 3 chương gồm:

- Chương 1 Đặc điểm địa chất khoáng sàng than Mạo Khê

- Chương 2 Các công nghệ khai thác đã và đang áp dụng để khai

thác các vỉa dày, dốc đứng ở vùng than Quảng Ninh

- Chương 3 Lựa chọn công nghệ khai thác hợp lí cho vỉa dày dốc đứng tại vỉa 7 Tây của mỏ than Mạo Khê và xác định lại chiều cao hạ trần hợp lí

Chương 1

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHOÁNG SÀNG THAN MẠO KHÊ

1.1 Đặc điểm địa chất khoáng sàng than Mạo khê

1.1.1 Vị trí địa lý, ranh giới toạ độ

Khoáng sàng than Mạo Khê nằm trong huyện Đông Triều - tỉnh Quảng Ninh cách thành phố Hạ Long khoảng 60 km về phía Tây

Khoáng sàng than nằm cách thị trấn Mạo Khê 2km về phía bắc bên trái đường quốc lộ 18 từ Hà Nội đi Hạ Long

Nằm trong giới hạn tọa độ ( Hệ toạ độ nhà nước năm 1972)

1.1.2 Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội khu mỏ

Địa hình khoáng sàng than Mạo Khê: nằm gọn trong bối tà kéo dài từ Kim sen đến thị xã Uông Bí theo hướng Tây - Đông Cánh Bắc của hướng tà các vỉa than nằm trên các sườn núi cao từ + 100 trở lên, cánh Nam nằm trên các sườn đồi thấp thoải có độ cao từ + 80 trở xuống

Trong khoáng sàng có hai hệ thống suối chính như sau:

Hệ thống suối chảy gần vuông góc với các vỉa than, các suối này thường bắt nguồn từ các dãy núi cao hai bên hướng tà chứa than Suối thường dốc, lưu lượng nhỏ và thay đổi theo mùa

Khí hậu thuộc vùng nhiệt đới , độ ẩm cao chia làm hai mùa rõ rệt Mùa mưa kéo dài từ tháng tư tới tháng 10 mưa nhiều nhất là tháng 8 tháng 9 Tháng 8 năm 1973 lượng mưa cao nhất trong ngày lên tới 374,90 mm Mưa

nhiều gây ngập lụt ở khu mỏ ngập đến độ cao + 31 m, thời gian ngập lụt kéo dài chừng 2-3 ngày Lượng nước được thoát ra chủ yếu bằng hệ thống suối theo phương của vỉa đổ ra sông Đá Vách Mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước tới tháng 3 năm sau

Nhiệt độ cũng thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ lên đến 370C -380C (tháng 7,8 hàng năm) mùa Đông nhiệt độ thấp thường từ 80C đến 150C đôi khi xuống 20C đến 3 0C

Khoáng sàng than Mạo Khê nằm sát ngay thị trấn Mạo Khê, bên kia sông Đá Bạch là nhà máy xi măng Hoàng Thạch Khu mỏ có vị trí giao thông rất thuận lợi đường bộ nối liền khu mỏ với các tỉnh Hải Dương, Bắc Ninh, Hải Phòng và thủ đô Hà Nội Đường sắt nối liền mỏ đi Hà Nội, Bắc Ninh và thành phố Hạ Long

1.1.3 Lịch sử công tác địa chất khai thác mỏ

1.1.3.1 Công tác nghiên cứu địa chất

Khoáng sàng than Mạo Khê được phát hiện và thăm dò, khai thác từ thời Pháp thuộc, nhưng tài liệu thăm dò, khai thác để lại hầu như không đầy đủ Công tác thăm dò tiến hành có hệ thống từ sau hoà bình lập lại Các báo cáo địa chất đã lập trong phạm vi khoáng sàng than Mạo Khê gồm :

1.“ Báo cáo thăm dò tỷ mỷ tuyến III – VII mỏ than Mạo Khê” năm 1963

do đoàn địa chất 33- Tổng cục địa chất thành lập

2.“ Báo cáo thăm dò tỷ mỷ -400 ” năm 1970 do đoàn địa chất thăm dò 2A- Tổng cục địa chất thành lập, tác giả Đỗ Chí Uy Có khối lượng 106.913,91 m/520 lỗ khoan và 29936 m3 hào

3 “ Báo cáo kết quả thăm dò mỏ phụ Tràng Bạch ” năm 1979, tác giả Nguyễn Trọng Khiêm – XN Thăm dò than II thành lập

4 “Báo cáo địa chất kết quả thăm dò bổ sung mức – 150 cánh Nam Mạo Khê (tuyến III đến tuyến IX) năm 1986 do XN Thăm dò than II thành lập với khối lượng 3.075m/ 45 LKm

5 “Báo cáo địa chất kết quả thăm dò bổ sung mức +30 khu Tràng Khê II ( T.IX đến T.XIII) của XN.Thăm dò than II thành lập năm 1988 Có khối lượng 2750,3m/ 18 LK

6 Các báo cáo thông tin của XN Địa chất 906 thành lập trong các năm

1982 đến năm 1988 cho từng diện hẹp của khoáng sàng

7 “Báo cáo trung gian thăm dò địa chất đến mức – 150 khu Mạo Khê” do XN.địa chất 906 thành lập năm 1994

1.1.3.2 Công tác khai thác mỏ

Đồng thời với việc thăm dò, mỏ than Mạo Khê cũng được khai thác từ thời Pháp thuộc bằng phương pháp lộ thiên và hầm lò Từ ngày hoà bình lập lại đến nay mỏ được khôi phục và khai thác các vỉa than cánh Bắc khu 56 bằng phương pháp hầm lò

Từ năm 1963 , căn cứ kết quả thăm dò, qui mô trữ lượng và nhu cầu than trong nước, mỏ đã chủ động mở rộng khai thác sang khu Bình Minh, khu

58, Tràng Khê và một số các vỉa than cánh Nam, khu Tự Lực I

Sản lượng khai thác từ năm 1958 đến nay đạt khoảng 28 triệu tấn

1970, các tác giả xếp địa tầng khu mỏ vào hệ Triat thống trên, bậc Nori-Reti Trong báo cáo lập bản đồ địa chất khu vực 1:25.000 dải Phả Lại-Bãi Cháy,

Lê Kính Đức (và các tác giả sau đó) xếp địa tầng khu Mạo Khê vào địêp Hòn Gai giữa(T3n–rhg2)

Phía Bắc F-TL, tác giả báo cáo năm 1970 xếp các trầm tích lục nguyên (sét kết màu vàng, nâu đỏ, tím gan gà) vào bậc Lađini(T2l) Trong báo cáo lập bản đồ 1:25.000 dải Phả Lại – Bãi Cháy, Lê Kính Đức xếp một phần phụ địêp Hòn Gai trên (T3n-r hg3 ) còn chủ yếu xếp vào hệ Devon(D?)

Ở phía Nam F-18, tác giả báo cáo 1970 xếp các trầm tích đá vôi nguồn gốc biển vào C3-P1; Năm 1974, Lê Kính Đức (trong báo cáo nêu trên) xếp chúng vào điệp Hạ Long( C-T1hl) Các trầm tích sét màu đỏ ở phía Tây khu

mỏ, báo cáo 1970 xếp vào Đệ tam (N) Năm 1974 Lê Kính Đức xếp chung vào tầng Tiêu Giao (Ntg)

Các trầm tích sét màu đỏ, loang lổ phân bố ở một số đồi thấp ở phía Nam khu mỏ trước đây tác giả xếp chúng vào Đệ tam; báo cáo năm 1994 xác định chúng thuộc trầm tích Đệ tứ (Q4)

Các báo cáo địa chất chia cấu trúc khu mỏ ra hai cánh Đứt gãy F.A trùng với mặt trục nếp lồi được lấy làm mặt phân chia cánh Bắc và cánh Nam Theo báo cáo năm 1994 các tác giả đã liên hệ tập vỉa 1 cánh Bắc vào tập vỉa 3 cánh Nam, từ đó chia địa tầng khu mỏ ra hai khối: khối Bắc và khối Nam Ranh giới phiân chia hai khối là F.A Khối Bắc gồm toàn bộ địa tầng cánh Bắc cũ và phần địa tầng cắm Nam của tập vỉa 3 Nam cũ Khối Nam chỉ còn phần địa tầng cắm Nam từ vỉa 3 đến vỉa 14 ( giáp đứt gãy F.B)

Địa tầng khối Bắc

Tập chứa than dưới (T 3 n-r hg 1 )

Tập chứa than dưới lộ ra từ tuyến X về phía Đông, phía Bắc từ trụ vỉa

2, phía Nam từ trụ vỉa 4 cũ hoặc sát phay F.A đất đá và các vỉa than tạo thành cấu trúc nếp lồi không hoàn chỉnh Theo báo cáo trung gian 1994 các tác giả đông danh lại các vỉa 1 Bắc vào vỉa 3 Nam; 1b Bắc vào 2 Nam;1d Bắc vào 1a

Nam…Ba cặp vỉa này có các yếu tố giống nhau về chiều dày,chất lượng than, đặc điểm đá vách, trụ vỉa, thành phần các đá nằm giữa hai vỉa than; theo đó các yếu tố vật lý cũng tương đồng về điện trở suất (k), cường độ phóng xạ tự nhiên (I)…Tuy nhiên giữa hai tập vỉa 1Bắc và 3 Nam cũng có yếu tố không tương đồng như số lượng của tập vỉa 1 Bắc nhiều hơn và có sự phân nhánh Các vỉa than của tập và ở cùng một cánh đã được liên hệ, nối vỉa một cách chắc chắn, khó có sự chênh lệch vỉa

Địa tầng tập than dưới dày > 1000m, đặc trưng bởi trầm tích nhịp không hoàn chỉnh Đá chủ yếu là sét, bột, cát kết hạt mịn sẫm màu, ít cát kết hạt thô, các vỉa và thấu kính than Coi toàn bộ địa tầng chứa than tập vỉa 1 là trầm tích bậc một thì các trầm tích cát kết hạt thô và một ít sạn kết phân bố từ vách vỉa 1 đến trụ vỉa 2 là kết thúc của nhịp bậc 1

Các vỉa than trong tập vỉa có chiều dày mỏng đến trung bình, độ duy trì

ổn định của vỉa kém, tính nhịp trầm tích không rõ (nhịp không hoàn chỉnh) Khoảng cách các vỉa than từ 18m đến 70m; theo hướng cắm khoảng cách giữa các vỉa thu hẹp dần, nhất là cụm vỉa 1 cánh Bắc ở tâm nếp lồi, chiều dày các vỉa than lớn, mật độ chứa than cao Tâp chứa than dưới đã xác định có trên 14 vỉa than, trong đó có 6 vỉa đạt chiều dày công nghiệp gồm: V1, 1 trụ, 1b, 1c, 1ctrụ, 1d

Tập chứa than giữa (T 3 n-r hg 2 2 )

Phân bố rộng và chiếm phần lớn diện tích khối Bắc, kéo dài suốt từ Tây sang Đông Giới hạn dưới là trụ vỉa 2, giới hạn trên là trụ vỉa 18, tổng chiều dày của tập là 1170m, chứa 17 vỉa than, trong đó có 9 vỉa than đạt chiều dày công nghiệp, gồm: vỉa 3,5,6,7,8,9,9b,10, 12 Là đối tượng khai thác chính Trầm tích của tập mang tính nhịp khá hoàn chỉnh, bắt đầu là trầm tích hạt thô sạn hoặc cuội kết, chuyển dần đến cát kết hạt thô, trung đến mịn, bột kết, sét kết , kết thúc là các vỉa than hoặc sét than; sau đó là quá trình ngược

lại Tỷ lệ các loại đá: sạn và cuội kết chiếm 40%, cát kết chiếm 30%, bột kết chiếm 20%, sét kết chiếm 5%, than 5%

Các vỉa than thuộc loại có chiều dày mỏng đến trung bình, duy trì tương đối liên tục, nhưng không ổn định về chiều dày Các vỉa than có quy luật chung là chiều dày vát mỏng dần từ Tây sang Đông và từ lộ vỉa xuống sâu theo hướng cắm (trừ vỉa 12) Cấu tạo các vỉa than thuộc loại tương đối phức tạp đến phức tạp Mức độ biến đổi trong không gian thuộc loại không ổn định

Tập chứa than giữa được liên hệ định danh tương đối chắc chắn qua các công trình thăm dò Việc liên hệ tập than giữa các khối nhỏ (phần cắt bởi F.cb, F.11, F.129 và các đứt gãy nhỏ khác) hoàn toàn có cơ sở ở đây có một loạt tầng, tập hợp đá, vỉa than chuẩn, đó là nhịp vỉa 11 duy trì suốt từ Tây sang Đông, Vỉa 9 trụ, vỉa 6 có hai phần vỉa luôn đi sát nhau, vỉa 7 có hai phần vỉa phân nhánh tách xa dần về phía Đông

Tập chứa than trên (T 3 n-r hg 2 )

Là phần địa tầng kế tiếp nằm chỉnh hợp lên tập than giữa, bắt đầu từ vỉa

 trung, sạn, cuội kết phân bố ở khoảng giữa hai vỉa than, cá biệt chúng nằm trực tiếp trên vách vỉa than Đá bột, sét kết chiếm < 25% và thường phân bố ở trụ vỉa

Các vỉa than trong tập thuộc loại có chiều dày mỏng và không ổn định, cấu tạo vỉa từ đơn giản đến phức tạp

Từ đứt gãy F.129 đến tuyến XV, tập chứa than trên được liên hệ nối vỉa tương đối chắc chắn đặc biệt là vỉa 18 và vỉa 24 có chiều dày lớn hơn và duy trì liên tục hơn các vỉa giữa

Phần Tây F.129, tập chứa than trên có khả năng phân bố ở rìa cận Bắc khu mỏ đến sông Trung Lương

Địa tầng khối Nam

Bao gồm toàn bộ các thành tạo chứa than nằm kẹp giữa hai đứt gãy F.A ở phía Bắc và đứt gãy F.B ở phía Nam, được xếp vào phụ điệp Hòn Gai giữa (T3 n-rhg2)

Trầm tích mang tính nhịp Thành phần gồm các đá vụn thô: Cuội sạn kết chiếm 3,5%, cát kết chiếm 46%, bột kết chiếm 30%, sét kết chiếm 10%, sét than và than chiếm 10%

Các vỉa than cắm đơn nghiêng về phía Nam với góc dốc từ 450  600,

có nơi từ 700  800 Trong tập có 13 vỉa than, trong đó có 08 vỉa than tham gia tính trữ lượng gồm: vỉa 6,7,8,8a,9,9a,9b,10 Các vỉa than đa số thuộc loại vỉa

có chiều dày trung bình đến mỏng, một số phần vỉa thuộc loại dày Các vỉa than duy trì khá liên tục, nhưng mức độ ổn định kém, càng về phía Đông chiều dày vỉa giảm, có nơi vát mỏng, không còn than, cũng như vậy đối với từ

lộ vỉa đến xuống sâu theo hướng cắm các lớp than có xu hướng tách ra xa, tạo sự tách vỉa

Các vỉa than khối Nam thuộc loại vỉa có chiều dày không ổn định, cấu tạo vỉa tương đối phức tạp đến rất phức tạp (có vỉa đến 20 lớp kẹp)

Khoảng cách các vỉa than từ 50 đến 136 m

1.1.5 Kiến tạo

1.1.5.1.Nếp lồi: Nếp lồi Mạo Khê

Đỉnh của nếp lồi chúc về phía Tây, về phía Đông hai cánh được nâng cao dần và mở rộng Các báo báo đều cho rằng có cấu trúc nếp lồi chứ không phải

là nếp lồi do hai cánh không đối xứng Về địa tầng chưa có cơ sở để liên hệ đồng danh các vỉa than hai bên cánh với nhau Mặt trục của nếp lồi đồng thời

là đứt gãy F.A, phân chia khoáng sàng than ra hai khối cấu tạo

Khu vực từ tuyến IX về phía Đông, qua kết quả thăm dò đã cho phép liên

hệ định danh được tập vỉa 1 Bắc vào tập vỉa 3 Nam cũ Như vậy ở khu vực này thực sự có cấu trúc nếp lồi, nhưng không hoàn chỉnh do cánh Nam bị cắt xén bới đứt gãy F.A

Về phía Đông cánh Nam tập vỉa than dưới (vỉa3 cũ) bị uốn cong tạo thành nếp lõm không hoàn chỉnh cắm về phía Tây

1.1.5.2.Đứt gãy

Các đứt gãy bậc 1 F.TL; F.B; F.18 khống chế quá trình tạo than và là ranh giới phía Bắc, Nam khoáng sàng đã được các báo cáo mô tả kỹ.báo cáo này không mô tả lại

Tương ứng với hai cấu trúc khoáng sàng Bắc và Nam có hai hệ thống đứt gãy cơ bản, hai hệ thống này được phân chia bởi đứt gãy F.A

+ Đứt gãy F.A:

Là đứt gãy lớn, phân chia khu mỏ ra hai khối cấu tạo, do vậy đới phá huỷ, đớí ảnh hưởng lớn từ 50 đến 100m Mặt cắt quan sát rõ nhất là thành lò Tràng Khê I mức +30, tại đây thế nằm các lớp đất đá bị xáo trộn liên tục, nhiều mặt trượt và đứt gãy nhỏ đi kèm, nhưng không có dăm kết kiến tạo Độ dốc từ

700- 800

1 Các đứt gãy địa tầng khối Bắc

Hầu hết là đứt gãy thuận cắm Bắc, Đông Bắc, được phân ra hai loại chính:

- Các đứt gãy có biên độ dịch chuyển lớn, phân chia các tập vỉa than ra các trường mỏ khác nhau, đó là các đứt gãy: F.340; F.11; F.129 Trong đó F.11 có biên độ dịch chuyển đứng lớn từ 100 – 250m F.129 có biên độ dịch chuyển ngang lớn từ 200m – 300m

- Hệ thống đứt gãy nhỏ hơn, có biên độ dịch chuyển từ 10m – 30m: Gồm các đứt gãy F.cb; F.280; F.424; F.433; F.15

- Ngoài ra còn có các đứt gãy nhỏ đi kèm đã phát hiện ra trong quá trình khai thác mỏ, các đứt gãy này không thể phát hiện được bằng các công trình khoan, hào thăm dò

- Hệ thống các đứt gãy nghịch cắm Bắc có phương gần vĩ tuyến bao gồm các đứt gãy: F.D; F.C

- Hệ thống đứt gãy thuận cắt chéo và có hướng cắm đồng chiều với hướng cắm của vỉa than gồm đứt gãy: F.57; F.10 ( cả hai đứt gãy trên theo báo cáo

năm 1970 là đứt gãy nghịch hướng cắm Đông Bắc)

3 Phân chia khoáng sàng than theo các khối cấu trúc

Trên cơ sở cấu tạo địa chất khoáng sàng than Mạo Khê, các nhà địa chất đã chia trường mỏ Mạo Khê ra thành các khối cấu trúc - khai thác chủ yếu như sau:

- Khối V: bao gồm toàn bộ tập than dưới, được chia ra hai khối phụ, phần cắm Bắc (gồm tập vỉa 1 Bắc cũ), phần cắm nam (tập vỉa 3 Nam cũ) Khối này khai thác bằng giếng là phù hợp

+ Khối Nam: Được chia ra hai khối nhỏ:

- Khối VI: Từ T.Id đến F.10 trữ lượng than tập trung

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: 215 000 m3

- Đặc điểm 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.Iđ 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 thuỷ thường gặp nước phun

+Nước trong địa tầng chứa các vỉa than: Đá chứa nước trong địa tầng chứa than gồm cuội kết, cát kết, sạn kết và một phần bột kết bị phong hoá 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 ĐCTV chủ yếu của địa tầng chứa than khối Bắc và khối Nam được thể hiện trên bảng 1.1

Bảng1 1 Các thông số ĐCTV của tầng than khối Bắc và khối Nam

Nước trong hệ thống khai thác lò nghiêng: Hệ thống đường lò khai thác

cũ nằm dưới mực xâm thực địa phương, đã ngừng sản xuất, không thoát nước

tự nhiên được nên thường tích tụ lượng nước khá lớn

Trong những năm qua, nhiều lộ vỉa than được khai thác bằng phương pháp lộ thiên, sau khai thác không được san lấp moong Ngoài ra hệ thống lò khai thác cũ của người Pháp không được cập nhật đầy đủ do vậy, trong quá trình khai thác, cần 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

Bảng1.2 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

Z thuỷ tĩnh (m)

H (m)

F (m 2 )

Q TB mùa khô (m 3 / h)

Q TB

mùa mưa (m 3 /h)

K Max (m 3 /h)

của các lớp đá trong trầm tích chứa than khối Nam có cấu tạo phức tạp bị chia cắt mạnh do đó độ bền cơ học bị giảm nhiều

1.1.7 Đặc điểm địa chất công trình

Tính chất cơ lý của đá

Chiều dày của các lớp đá biến đổi theo phương, theo diện tích và theo độ sâu Giữa khối Bắc và khối Nam có sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ đất đá và tính chất cơ lý (Xem bảng dưới)

Nhóm dưới từ vách vỉa 11 đến v24 Chiều dày 524m Tên đá Tỷ lệ(%) Tên đá Tỷ lệ(%) Tên đá Tỷ lệ(%) Cuội kết Sạn kết Bắc 15.0

Cát thô đến trung

30.0

Bột kết 32.0 Bột kết Bắc

Bột kết Nam

23.0 30.0

Bột kết 29.0

Sét kết 9.0 Sét kết Bắc

Sét kết Nam

6.8 10.0

Than 4.0

Tính chất cơ lý của các lớp đá cũng có sự khác biệt nhau rất rõ ràng :

Khối Bắc đá có độ bền cao hơn khối Nam đến 1.4 lần

Dung trọng (G/cm3)

Tỷ trọng (G/cm3)

Góc nội

ma sát (0)

Lực dính kết (KG/cm2) Sạn, cát

kết

2161- 220

1190.5

289-190 239.5

2.68 – 2.56 2.62

2.75 –2.67 2.71

370-300

340

155- 87

121 Bột kết 1193 – 227

710

218 – 155 166.5

2.97 – 2.33 2.65

2.86 –2.36 2.61

320-290

300

131 – 70 100.5 Sét kết 597 –138

367.5

306 – 168

237

2.61 – 1.5 2.01

2.67- 2.53 2.6

390-340

360

120 – 59 89.5

Ghi chú : Các giá trị trên Max – Min

Trung bình Riêng các lớp sét than phân bố rất hạn chế trong khoáng sàng Chúng nằn trực tiếp trên vách, trụ vỉa than, có chiều dày từ 0.2 – 2 m Sét than mầu xám đen, mềm, bở dùng tay bóp được, khi gặp nước dễ trương nở Lớp này thường bị lấy cùng lúc với quá trình khai thác than

Đặc điểm địa chất công trình vách trụ vỉa than

Vách - trụ vỉa than thường là các loại đá được sắp xếp theo thứ tự Sát vách vỉa than thường là sét than, sét kết, bột kết tiếp đến là cát kết

Vách - trụ vỉa than là hệ tầng đất đá trên và dưới vỉa than Chiều dày của vách được xác định gấp 10 lần chiều dày của than, khi vỉa than cắm <450 và bằng 5 lần khi có chiều dày lớn

Chiều dày của trụ lấy trong khoảng 3 lần chiều dày vỉa

Vách – trụ vỉa than chia làm 3 lớp

- Lớp (vách- trụ) giả

- Lớp (vách - trụ) trực tiếp

- Lớp (vách – trụ) cơ bản

+ Lớp vách - 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 vách - trụ trực tiếp: Là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm trên (vách), dưới (trụ) lớp sét than 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 - trụ cơ bản: Là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc bền vững khó sập đổ Độ bền kháng kéo từ 700 – 900Kg/cm2 hoặc lớn hơn

1.1.8 Độ xuất khí và xếp hạng mỏ

Theo quyết định số 1081/QĐ-BCN của Bộ công nghiệp ngày 27/4/2006

về việc sắp xếp loại mỏ theo độ suất khí mê tan, Công ty than Mạo khê được xếp loại siêu hạng về độ thoát khí CH4 tương đối là 15,2m3/T ng - đêm

1.2 Đặc điểm địa chất các vỉa than dày, dốc đứng Mạo Khê

Phần vỉa dày dốc đứng trong khoáng sàng than Mạo Khê phân bố tại 7 vỉa và được đánh số thứ tự như sau: V6 đông, V7 Tây cánh Bắc, V8 Cánh Nam, V9 Tây, V9 Cánh Nam và V10 Cánh Nam, V9a Cánh Nam

vỉa, khu vực giáp phay F.340 đang khai thác lộ vỉa đến mức +2, vỉa 9 tây là vỉa than có cấu tạo phức tạp, sự phức tạp được thể hiện rõ về sự biến đổi về chiều dày, độ dốc cũng như sự thay đổi về đường phương Phần từ phay F.Q đến phay F.340 mức -25/+30 chiều dày vỉa than tương đối ổn định, chiều dài nghiêng theo hướng dốc 65m, chiều dày vỉa trung bình 7,46m, góc dốc trung bình 570, song có sự biến đổi lớn về đường phương của vỉa từ 50 đến 100 và

có thể lớn hơn 200 tạo thành những điểm uốn cục bộ, chất lượng than tương đối tốt, độ cứng của than f = 1÷2, phân lớp vừa đến mỏng, có xen kẹp nhiều lớp mỏng Acgilit, độ tro trung bình Ak = 24,26% Vách trực tiếp là sét màu đen, phân lớp mỏng đôi khi không rõ phân lớp, rắn chắc, chiều dày từ 1,5 ÷

2,5m, f = 1,5 ÷ 2,5 Vách cơ bản là Alevrôlít mầu xám đen, phân lớp mỏng, cấu tạo rắn chắc, chiều dày từ 25 ÷ 30m, f = 4÷5 Trụ giả gồm các lớp xen kẹp than mỏng, chiều dày trung bình 1,5 ÷ 2,5m, f = 2 ÷ 2,5 Trụ trực tiếp là sét kết màu đen, phân lớp mỏng, có chiều dày từ 1,08 ÷ 4m, f =2 ÷ 3

Vỉa 6 Đông mở rộng có cấu tạo ổn định, chiều dày trung bình 7,1m, vỉa

có cấu tạo hai lớp đặc trưng: Trong đó lớp vách có chiều dày từ 2,74 ÷ 5,96m, trung bình 3,38m, lớp trụ có chiều dày trung bình 3,72m, đặc điểm địa chất vỉa 6 Đông mở rộng có góc dốc tăng dần về phía Đông từ 400 ÷ 600 Vách trực tiếp là sét kết có chiều dày từ 3,0m đến 6,0m, phân lớp mỏng từ 0,08 đến 1,2m, vách trực tiếp mền có độ cứng f = 3÷4 Vách cơ bản là bột kết có chiều dày từ 6,0m đến 8,0m màu xám phân lớp từ mỏng đến trung bình, phần tiếp giáp với lớp sét kết có chiều dày phân lớp nhỏ từ 0,1m đến 0,3m, càng xa vách chiều dày phân lớp càng xa dần từ 0,5m đến 0,8m, vách cơ bản có độ cứng f = 5÷6 Trụ vỉa là lớp sét kết mền khi gặp nước dễ trương nở và gây ra hiện tượng bùng nền, tiếp đến là lớp bột cát kết phân lớp từ trung bình đến dày

Vỉa 7 Tây cách Bắc tầng -80/-25 có cấu tạo phức tạp, số lớp đá kẹp có

từ 2 ÷ 10 lớp, thành phần đá kẹp là Acgilít kẹp than mỏng tương đối mềm yếu, chiều dày đá kẹp thay đổi từ 0,15 ÷ 0,98m, đặc biệt tới 1,97m (cúp 7 mức -25), Vỉa 7 Tây chia lớp không rõ ràng, song cơ bản được chia làm 2 lớp, chiều dày vỉa thay đổi từ 5,01m đến 10,75m, trung bình 7,11m, góc dốc vỉa thay đổi tương đối lớn từ 300 ÷ 600 , trung bình là 540 Vách trực tiếp là Alevrolit đôi khi có lớp Acgilít phân lớp mỏng xen kẹp đá Alevrolit tương đối rắn độ cứng f = 4÷6, phân lớp vừa độ nứt nẻ cao, chiều dày biến đổi từ 2,6m đến 21,4m, trung bình 11m Vách cơ bản là sa thạch phân lớp từ dày đến trung bình, rắn chắc f = 7÷8, chiều dày biến đổi từ 40m đến 60m, trung bình

là 50m Trụ vỉa là Acgilít xen kẹp các vỉa than mỏng, tương đối mềm yếu,

chiều dày từ 1,2m đến 6,0m, trung bình là 2,07m, đặc điểm gặp nước dễ trương nở, bùng nền

Vỉa 6 Tây xuyên vỉa đã khai thác từ mức + 30 lên lộ vỉa, khu vực thiết kế

tầng - 25/+30 là cánh tây xuyên vỉa mức -25, có chiều dài theo phương 800m ( Đoạn 250m từ xuyên vỉa mức -25 và đoạn từ mét thứ 550 đến mét thứ 800

đã tổ chức khai thác than bằng công nghệ khai thác buồng thượng ), chiều dài trung bình theo hướng dốc 65m, chiều dầy vỉa than trung bình là 7,2m; góc dốc vỉa trung bình 550.Than vỉa 6 Tây có chất lượng than tương đối tốt, độ cứng của than f = 1  2, đặc tính của than chủ yếu là than cám màu ánh kim, phân lớp vừa đến phân lớp mỏng, có xen kẹp nhiều lớp mỏng Acgilit Độ tro trung bình Ak =15,57% ,có lớp vách giả là Acgilít + than dầy trung bình 1m, Vách trực tiếp là Alêvrolit, đôi khi có Acgilit phân lớp mỏng xen kẹp Alevorolit tương đối rắn, độ nứt nẻ cao, chiều dầy biến đổi từ 10,5 đến 20,6mét trung bình

là 12m,Vách cơ bản là sa thạch phân lớp dầy từ 45m  80m, trung bình 60m,độ cứng f = 6  11, Trụ trực tiếp là Acgilit xen kẹp than mỏng, chiều dầy trung bình 1,5m Đặc điểm lớp trụ Acgilit là phân lớp mỏng, tương đối mềm, gặp nước dễ trương nở, tách lớp gây bùng nền

1.3 Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các khu vực vỉa dày dốc khoáng sàng than Mạo Khê

Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các khu vực dày dốc tại khoáng sàng than Mạo Khê mức cao – 400 ÷ LV với trữ lượng 121.195121 tấn, chiếm 41,1 % tổng trữ lượng khoáng sàng than Mạo Khê

Trữ lượng than địa chất khoáng sàng than Mạo Khê

1.3.1 Đối tượng tính trữ lượng

Là các vỉa than :

Cánh Bắc: 24; 23; 22; 18; 12; 10; 9b; 9; 8; 7; 6; 5; 3 (13 vỉa)

Cánh Nam: 10; 9b; 9a; 9; 8; 8a; 7; 6 (8 vỉa)

Cụm vỉa 1 cánh Bắc: 1d; 1c trụ; 1c; 1b; 1; 1 trụ (6 vỉa)

Tổng cộng: 27 vỉa than được tính trữ lượng

1.3.2 Ranh giới tính trữ lượng

- Ranh giới trên mặt :

Phía Bắc là Lộ vỉa vỉa 24 Phía Tây tính đến tuyến I D Phía Nam tính đến đứt gãy B - B Phía Đông tính đến tuyến XV( như theo ranh giới tính trữ lượng của “Báo cáo trung gian thăm dò địa chất đến mức -150m khu Mạo Khê - Quảng Ninh” năm 1994

- Ranh giới dưới sâu tính đến -400

Hiện trạng khai thác của mỏ lấy đến 31 tháng 12 năm 2004

1.3.3 Chỉ tiêu, phương pháp và biên giới tính trữ lượng

Chỉ tiêu tính trữ lượng áp dụng theo quy định của UB kế ho Nhà nước số: 167/UB-CN ngày 16/7/1977 cụ thể: Chiều dầy tối thiểu tính trữ lượng đối với khai thác hầm lò là: m  0.80 mét, độ tro tối đa: AK  40 %

Trữ lượng của vỉa được tính trên bản đồ trụ vỉa, và tính theo phương pháp sêcăng

1.3.4 Kết quả tính trữ lượng

Kết quả tính trữ lượng than địa chất toàn khoáng sàng Mạo Khê, xem bảng 1.5

1 trụ 00 2371576 00 2371576 1b 5096513 12957221 00 18053734

1 2783324 21077283 00 23860607 Cộng Cụm

vỉa I

9219148 47900435 3954114 61073697

10 483419 4618496 1491840 6593755 9b 5439309 9371174 522215 15332698 9a 5701521 10675109 2165509 18542139

9 7231623 7624509 3400571 18256703

8 3461727 11381468 1564503 16407698 8a 812256 2404774 382358 3599388

7 638579 3271051 00 3909630

6 813974 1183550 2397213 4394737 Cộng cánh

Nam

24582408 50530131 11924209 87036748 Tổng cộng

F.340; Phía Đông: Giới hạn đã khai thác phần dốc nghiêng (Tuyến IIIA); Phía Nam: Mức +30; Phía Bắc: Mức -25 Đảm bảo nâng cao công suất khai thác, mức độ an toàn lao động và đáp ứng nhu cầu đổi mới công nghệ khai thác than hầm lò theo hướng hiện đại hoá

Chương 2 CÁC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC ĐÃ VÀ ĐANG ÁP DỤNG ĐỂ KHAI

THÁC CÁC VỈA DÀY, DỐC ĐỨNG Ở QUẢNG NINH

2.1 Các sơ đồ công đã và đang áp dụng cho các vỉa dày, dốc đứng tại vùng than Quảng Ninh

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu lựa chọn và áp dụng các công nghệ khai thác vỉa dày dốc đã được nhà nước và Tổng công ty than Việt Nam (nay là Tập đoàn Công nghiệp than - khoáng sản Việt Nam) đặt ra từ rất lâu Trong giai đoạn này Viện KHCN Mỏ đã phối hợp với các mỏ than Hầm lò vùng Quảng Ninh triển khai áp dụng hàng loạt các công nghệ khai thác vỉa dày dốc trong thực tế sản xuất: Công nghệ khai thác buồng (Vàng Danh, Mạo Khê, Quang Hanh…); công nghệ khai thác bằng dàn chống mềm (Vàng Danh); công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng (Mạo Khê, Mông Dương…); và phần lớn là áp dụng công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng sử dụng vì chống thuỷ lực (Vàng Danh, Mạo Khê, Nam Mẫu, Hòn Gai, Hà Lầm, Hạ Long, Quang Hanh, Dương Huy, Mông Dương…) Các sơ đồ công nghệ khai thác hiện nay là phù hợp với đặc điều kiện địa chất và đã giải quyết được vấn

đề khai thác các vỉa dày dốc cho các công ty than Hầm lò, góp một phần sản lượng đáng kể trong tổng sản lượng than khai thác chung của các Công ty

2.1.1 Công nghệ khai thác buồng - lò thượng chéo

Công nghệ khai thác buồng lò thượng áp dụng hiệu quả cho các vỉa than dày, góc dốc lớn hơn 45, vách vỉa bền vững trung bình đến bền vững Khu vực khai thác cũng được chia thành các cột khai thác Chiều dài theo hướng dốc (chiều cao tầng) phụ thuộc vào khả năng mở thượng, thường từ 40  50 mét Chiều dài theo phương của mỗi cột phụ thuộc vào bước sập đổ của đá vách cơ bản Việc khai thác trong mỗi cột bằng cách mở các thượng chính chia cột thành các cột nhỏ hơn, khoảng cách các thượng chính phụ thuộc theo

bước sập đổ của đá vách trực tiếp Do vỉa dốc các thượng chính này có thể đào xiên bám trụ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thi công thượng khai thác giữa các thượng chính bằng cách mở các lò thượng chéo, khoảng cách các thượng chéo theo chiều dốc vỉa phụ thuộc vào khả năng khoan bắn mìn khai thác ở mỗi thượng chéo Số lượng các thượng chéo chính là số lượng các buồng thượng chéo giữa các thượng chính Than đào lò từ các thượng chéo, thượng chính trự trượt trên nền lò xuống lò vận tải Việc khai thác trong mỗi thượng chính được tiến hành theo hai giai đoạn

Giai đoạn I: Khai thác ở các thượng chéo, bằng cách bắn rút dần các

thượng chéo, thượng chéo phía trên bắn trước, tháo rút hết than sau đó đào bắn rút tháo than ở thượng chéo thứ 2 đến khi hết các thượng chéo trong khoảng cách giữa hai thượng chính

Giai đoạn II: Khai thác ở thượng chính bằng cách bắn rút dần

từng đoạn thượng chính trên phía lò thông gió xuống, số đoạn bắn ở thượng công nghệ thường quy định bằng khoảng cách giữa hai thượng chéo trên thượng chính

Than khai thác được từ việc bắn rút ở các buồng thượng chéo, thượng chính được tháo và tự trượt trên nền thượng chéo, thượng chính xuống rót vào thiết bị vận tải đặt ở lò vận chuyển đưa ra ngoài Sơ đồ công nghệ hình vẽ 2.1

­î

chÐo

Th­

g c nh

Lß däc vØa vËn t¶i

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác buồng - lò thượng chéo

Xuất phát từ tình hình thực tế áp dụng các công nghệ khai thác dạng buồng nêu trên (công nghệ khai thác buồng, buồng lò thượng và lò dọc vỉa phân tầng) cho thấy: các công nghệ khai thác dạng buồng được áp dụng phổ biến tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh bởi vì sơ đồ công nghệ đơn giản, đầu tư ban đầu ít mà mang lại hiệu quả kinh tế cao, mặt khác nó lại phù hợp với các khu vực có điều kiện địa chất phức tạp mà ở đó công nghệ khai thác

lò chợ áp dụng không có hiệu quả Bản chất của các công nghệ là an toàn trong khai thác vì không có người làm việc trong không gian khai thác

2.1.2 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phá nổ phân tầng

Đặc điểm của hệ thống khai thác lò chợ dọc vỉa phân tầng là khai thác theo đường phương, tầng được chia thành các khu khai thác và theo hướng dốc được chia thành các phân tầng ngắn và ngăn cách giữa chúng là các lò dọc vỉa phân tầng, kích thước theo độ dốc của phân tầng phụ thuộc vào công nghệ và thiết bị khấu than Khi khai thác bằng khoan nổ mìn thường từ 5 đến

7 mét Các phân tầng có thể được khấu đồng thời nhiều phân tầng, khấu toàn

bộ các phân tầng hoặc khấu nối tiếp các phân tầng.Khoảng cách giữa gương giữa hai phân tầng liền kề từ 20 đến 30 mét Công nghệ khấu than thường áp

dụng bằng khoan nổ mìn nhờ các lỗ khoan dài được khoan từ các lò dọc vỉa phân tầng

Điều kiện áp dụng hệ thống khai thác này là các vỉa than có chiều dày

từ 3 ÷ 6m, góc dốc từ 450 đến 600, vách trực tiếp ổn định trung bình trở lên, trụ bền vững trung bình trở lên

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phá nổ phân tầng

1- Lò dọc vỉa phân tầng; 2- Lò thượng trung gian;

3- Các lỗ mìn phá nổ phân tầng thu hồi than

Áp dụng hệ thống khai thác này có ưu điểm sau:

+ Công nghệ khấu than đơn giản, năng suất lao động cao

+ Chi phí gỗ nhỏ, tính linh hoạt cao và có thể áp dụng được cho điều kiện địa chất phức tạp và không ổn định

- Nhược điểm:

+ Tỷ lệ đất đá lẫn trong than lớn trong quá trình tháo than

+ Khối lượng lò chuẩn bị lớn

2.1.3 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan đường kính lớn kết hợp nổ mìn trong các lỗ khoan dài

- Công tác chuẩn bị: Trong khu vực tầng khai thác được chia thành các cột, chiều dài mỗi cột theo phương từ 80 - 100 m Trong mỗi cột được chia ra thành các phân tầng khai thác bằng các lò dọc vỉa phân tầng, chiều cao phân tầng 8 - 30 m tuỳ theo tình trạng của đá vách và độ ổn định của vỉa than (chiều dày và góc dốc vỉa) Đối với vỉa 7b, vỉa 5 khu Đông Vàng Danh thuộc loại tương đối ổn định, áp dụng thử nghiệm cho trường hợp chiều cao phân tầng khoảng 20m Sau thời gian áp dụng điều kiện vỉa cho phép sẽ thực hiện nâng chiều cao phân tầng khai thác

- Công tác khai thác: Công tác khai thác được thực hiện bằng việc khai thác lần lượt các cột từ biên giới của khu vực theo hướng khấu dật Trong mỗi cột khai thác đồng thời hai phân tầng đuổi nhau, khoảng cách đuổi nhau giữa hai phân tầng đảm bảo không nhỏ hơn 20m (phân tầng trên khai thác trước, phân tầng dưới khai thác sau) Công việc được tiến hành như sau: Trước khi khai thác ở phân tầng trên, tiến hành khoan các lỗ khoan đường kính lớn bằng máy khoan БГА2М từ lò dọc vỉa phân tầng phía dưới lên lò dọc vỉa phân tầng phía trên Đường kính lỗ khoan khi khoan lên 500 mm, đường kính lỗ khoan khi doa xuống 850 mm (Lưu ý: các lỗ khoan đường kính lớn của phân tầng dưới nằm so le với các lỗ khoan của phân tầng trên) Khoảng cách giữa các lỗ khoan theo phương là 8,0m, thứ tự khoan các lỗ khoan đường kính lớn theo hướng khấu của lò dọc vỉa phân tầng Ở phân tầng trên sau khi khoan xong hai

lỗ khoan đường kính lớn và bắt đầu tiến hành khoan lỗ thứ ba mới được đưa phân tầng này vào khai thác Khai thác than trong mỗi dải khấu được tiến hành bằng việc khoan nổ trong các lỗ khoan dài có đường kính lỗ khoan 76 mm theo các dải dọc suốt chiều cao phân tầng (trừ 4,0 m chiều dài lỗ khoan tiếp giáp với lò dọc vỉa phân tầng phía dưới làm trụ than bảo vệ) Số lượng các lỗ khoan trong dải khấu được xác định cụ thể theo tính chất, độ cứng của than Tiến hành nổ đồng thời các lỗ mìn trong một dải khấu, cùng với việc khoan nổ

mìn trong dải khấu tiến hành khoan, phá nổ luôn cả phần than của trụ bảo vệ lò dọc vỉa của phân tầng trên nằm trong giới hạn khai thác của dải khấu đang khai thác Than phá nổ ở mỗi dải khấu được tháo qua phỗng tháo xuống lò dọc vỉa phân tầng (phỗng tháo được bố trí ở vị trí của các lỗ khoan đường kính lớn đoạn tiếp giáp với lò dọc vỉa phân tầng) Trong khi tháo than của dải khấu, thực hiện công tác khoan các lỗ khoan khai thác của dải khấu tiếp theo tiếp giáp với dải khấu đang tháo than Khi khai thác xong phân tầng trên, tiến hành khai thác đến phân tầng dưới theo chiều dốc vỉa

- Công tác thông gió: Khu vực được thông gió bằng sơ đồ thông gió chung (có thể bằng phương pháp thông gió hút hoặc thông gió đẩy) Thông gió trong quá trình đào lò chuẩn bị ở các lò dọc vỉa phân tầng của các cột được thông gió bằng phương pháp thông gió đẩy sử dụng quạt cục bộ và ống gió vải

để cung cấp gió sạch cho gương Thông gió trong quá trình khai thác được thực hiện như sau: Ở phân tầng trên (của cặp phân tầng khai thác đồng thời) được thực hiện thông gió theo sơ đồ thông gió chung Gió sạch được lấy từ mạng gió chung ở ngoài thượng cột qua lò dọc vỉa của phân tầng khai thác tiếp giáp phía dưới, qua lỗ khoan đường kính lớn 850 mm tiếp giáp với gương khấu để thông gió cho phân tầng trên Gió thải được thoát ra qua lò dọc vỉa phân tầng trên ra thượng cột và qua lò dọc vỉa thông gió ra ngoài Ở phân tầng dưới (của cặp phân tầng khai thác đồng thời) được thông gió bổ sung bằng quạt cục bộ và ống gió vải Gió sạch được quạt cục bộ đặt phía trước lỗ khoan thông gió cho phân tầng trên cung cấp cho gương khấu, gió thải được đẩy ngược trở lại qua lỗ khoan đường kính lớn lên phân tầng trên và hoà vào mạng gió chung của hai phân tầng

- Công tác thoát nước: Khu vực áp dụng nằm trên mức thông thủy, nước trong hầm lò được thoát tự nhiên trên hệ thống rãnh của các đường lò

Hình 2.3 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan đường

kính lớn kết hợp nổ mìn trong các lỗ khoan dài

1- Lò dọc vỉa phân tầng; 2 - thượng blốc;

3 - Lỗ khoan đường kính lớn; 4- phỗng tháo than

2.1.4 Hệ thống khai thác buồng - lưu than

Hệ thống khai thác buồng - lưu than được áp dụng tương đối rộng rãi ở trên thế giới cũng như ở Việt Nam trong các điều kiện vỉa dày từ 5  14 m, chiều dày vỉa không ổn định, góc dốc vỉa  > 450, đá vách vỉa thuộc loại bền vững

Bản chất của công nghệ khai thác như sau: Để chuẩn bị khai thác người

ta chia tầng thành các phân tầng ngắn được ngăn cách bởi các lò dọc vỉa phân tầng, chiều cao theo độ dốc của phân tầng nằm trong khoảng 20  25 m, chiều dài của blốc nằm trong khoảng 50  60 m Khoảng cách giữa các đường lò dốc theo phương từ 8  12 m Các đường lò dốc này (thường là bám trụ vỉa) được đào thông thẳng lên đến lò dọc vỉa thông gió Sơ đồ chuẩn bị đường lò được thể hiện trên hình 2.4