Nghiên cứu, đề xuất các sở đồ công nghệ khai thác hợp lý trữ lượng tài nguyên vỉa dày dốc dưới các công trình công nghiệp và dân dụng khu cánh nam công ty than mạo khê

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ Hình 1.1 Tỷ lệ trữ lượng nằm trong và ngoài ranh giới trụ bảo vệ các công trình bề mặt cánh Nam 23 Hình 1.2 Tỷ lệ trữ lượng các loại trụ bảo vệ nằm trong

-o0o -

PHÙNG VIỆT BẮC

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

KHAI THÁC HỢP LÝ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN VỈA DÀY DỐC DƯỚI CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP VÀ DÂN DỤNG

KHU CÁNH NAM CÔNG TY THAN MẠO KHÊ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI- 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-o0o -

PHÙNG VIỆT BẮC

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

KHAI THÁC HỢP LÝ TRỮ LƯỢNG TÀI NGUYÊN VỈA DÀY DỐC DƯỚI CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP VÀ DÂN DỤNG

KHU CÁNH NAM CÔNG TY THAN MẠO KHÊ

Chuyên ngành: Khai thác Mỏ

Mã số: 60.53.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN ANH TUẤN

HÀ NỘI- 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, do chính tác giả thực hiện và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Phùng Việt Bắc

Chương 1 Đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất trữ lượng mỏ và phân

loại các công trình cần bảo vệ tại Cánh Nam - Mạo Khê 12

1.1 Đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất mỏ khu vực Cánh Nam

1.2

Đánh giá tổng hợp trữ lượng các vỉa than nằm dưới các công

trình cần bảo vệ tại khu vực Cánh Nam - Công ty than Mạo

Khê

20

Chương 2 Tổng quan kinh nghiệm và điều kiện an toàn khai thác, các

2.1 Kinh nghiệm khai thác các vỉa than dưới các công trình cần

2.2 Kinh nghiệm khai thác dưới các công trình cần bảo vệ tại Việt

2.3 Điều kiện an toàn khi khai thác dưới các công trình cần bảo vệ

Chương 3 Nghiên cứu đề xuất các giải pháp công nghệ khai thác các

vỉa than dưới các công trình cần bảo vệ khu Cánh Nam -

Công ty than Mạo Khê

Chương 4 Thiết kế công nghệ khai thác chèn lò áp dụng cho các vỉa

than dày dốc khu Cánh Nam - Công ty than Mạo Khê 80

4.4 Công tác chèn lò - điều khiển đá vách 87

4.8 Tổ chức quản lý sản xuất và bố trí lao động 99

Danh mục công trình đã công bố của tác giả 110

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số chỉ tiêu cơ, lý trung bình của đá vách, trụ 20 Bảng 1.2 Tổng hợp trữ lượng các vỉa than khu vực Cánh Nam Công

Bảng 1.3 Phân bố trữ lượng nằm trong các trụ bảo vệ 35

Bảng 1.4 Phân bố trữ lượng trong trụ bảo vệ bề mặt của các vỉa than

Bảng 1.5 Phân chia trữ lượng theo tổ hợp yếu tố chiều dày và góc

Bảng 4.1 Khối tích các đường lò chuẩn bị của một cột khai thác 84 Bảng4.2 Bảng tính thể tích của vật liệu gỗ chống lò một lớp khấu 89 Bảng 4.3 Tổng hợp một số thiết bị cần thiết khai thác lò chợ 92

Bảng 4.5 Bảng bố trí nhân lực sản xuất cho hai gương khấu lò chợ 95 Bảng 4.6 Biểu đồ tổ chức sản xuất trong một ngày đêm 96 Bảng 4.7 Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò chợ 96 Bảng 4.8 Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản của lò chợ thiết kế 100 Bảng 4.9 Chi phí điện năng cho 1 tấn than khai thác 101

Bảng 4.11 Năng suất lao động của khu vực áp dụng thiết kế 102

Bảng 4.18 Cân bằng sản phẩm và doanh thu bán than 111

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Tỷ lệ trữ lượng nằm trong và ngoài

ranh giới trụ bảo vệ các công trình bề mặt cánh Nam 23 Hình 1.2 Tỷ lệ trữ lượng các loại trụ bảo vệ nằm trong

ranh giới các công trình bề mặt cánh Nam 24 Hình 1.3 Mối tương quan giữa tổ hợp chiều dày, góc dốc vỉa với

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác bậc chân khay sử dụng chèn

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ chèn lò từng phần áp dụng cho các vỉa

dốc với chiều dày mỏng và dày trung bình 29 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ xiên chéo chia bậc

chân khay, điều khiển đá vách bằng chèn lò toàn phần 30 Hình 2.4 Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác toàn bộ

chiều dày vỉa chèn lò theo hướng từ dưới lên 32

36

Hình 2.8 HTKT cột dài theo độ dốc, khai thác chia lớp nghiêng từ

trên xuống khấu các lớp chèn lò theo thứ tự từ dưới lên 37

Hình 2.9

Sơ đồ thi công khối chèn bằng phương pháp tự chảy khi khai thác vỉa dày trung bình, dốc đứng theo hệ thống khai thác cột dài theo phương

40

Hình 2.10 Sơ đồ dỡ tải vật liệu chèn lò tại đầu gương lò chợ 41

Hình 2.11 Sơ đồ chèn lò tự chảy theo hệ thống khai thác liền gương

Hình 2.12 Sơ đồ đào lò dọc vỉa có khấu mở rộng đá vách và chèn lò

Hình 2.13 Sơ đồ thi công chèn lò bằng máy tời cào khi đào lò dọc

Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý của trạm thiết bị trộn vật liệu chèn 50

Hình 2.17 Sơ đồ công nghệ chuẩn bị vật liệu chèn khi chèn lò bằng

Hình 2.18 Tổ hợp chứa vật liệu chèn cát 52 Hình 2.19 Tổ hợp công nghệ chèn thuỷ lực ở mỏ hầm lò lớn 53

Hình 2.22 Sơ đồ công nghệ chèn lò bằng khí nén trong gương lò

Hình 2.23 Sơ đồ xác định độ sâu an toàn khai thác tập vỉa 61 Hình 2.24 Sơ đồ xác định vùng ảnh hưởng nguy hiểm đến đối

Hình 2.25 Sơ đồ để đánh giá khả năng đi lò chuẩn bị trong vùng ảnh

Hình 2.26 Sơ đồ xác định độ sâu khai thác an toàn tập vỉa than 68 Hình 3.1 Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác toàn bộ

chiều dày vỉa chèn lò theo hướng từ dưới lên 72 Hình 3.2 Công tác khấu, chống và điều khiển đá vách bằng chèn lò

Hình 3.3 Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp

Hình 3.4 Công tác khấu, chống và điều khiển đá vách bằng chèn lò

Hình 3.5 HTKT cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp ngang -

nghiêng với chèn lò theo thứ tự từ dưới lên 76 Hình 3.6 Công tác khấu, chống và điều khiển đá vách bằng chèn lò 76

Hình 3.8 Phương pháp chèn lò toàn phần sử dụng nhiều loại vật

Hình 4.1

Sơ đồ đường lò khu vực thiết kế đề xuất áp dụng thử nghiệm tại vỉa 9a mức -80 -150 khu Đông Nam - Cánh Nam- Công ty than Mạo Khê

84

Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ khai thác áp dụng thiết kế 86

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Để tiến hành khai thác các vỉa than dưới các công trình cần bảo vệ trên mặt địa hình, một số nước có nền công nghiệp than phát triển đã nghiên cứu khai thác để lại các dải trụ bảo vệ cho từng vỉa tương ứng cho mỗi công trình bề mặt Việc xây dựng trụ bảo vệ cho các công trình bề mặt dựa trên cơ sở khoa học về dịch động đất đá xảy

ra trong quá trình khai thác mỏ Hiện tại có nhiều phương pháp xây dựng trụ bảo vệ khác nhau của các nước như: Nga, Ba Lan, Mỹ Tại Ba lan, việc điều khiển đá vách khi khai thác các vỉa than dày nằm dưới khu vực dân cư sinh sống được tiến hành bằng phương pháp chèn lò hay phương pháp lún đều Tại Australia, việc bảo vệ các công trình trên bề mặt bằng việc để lại các trụ bảo vệ bằng than giữ vách trong quá trình khai thác Tại CHLB Đức, để bảo vệ các công trình trên bề mặt đã sử dụng hệ thống khai thác buồng cột

Ở Việt Nam, hầu hết các mỏ hầm lò sử dụng giải pháp để lại trụ than bảo vệ các công trình trên mặt đất Tương tự như ở nước ngoài, các giải pháp kỹ thuật cũng được xác định dựa trên cơ sở khoa học về dịch động đất đá xảy ra trong quá trình khai thác mỏ Giải pháp để lại trụ than bảo vệ các công trình trên mặt đất về cơ bản đáp ứng tốt yêu cầu đặt ra Tuy nhiên, việc để lại trụ than cũng đồng nghĩa với việc gây thất thoát, lãng phí tài nguyên rất lớn, mức độ tổn thất tăng dần theo chiều sâu khai thác

Khoáng sàng khu vực cánh Nam do Công ty than Mạo Khê quản lý và khai thác bao gồm các vỉa than: vỉa 6, 7, 8, 8a, 9, 9a và vỉa 10 Các vỉa than cánh Nam có điều kiện: chiều dày vỉa biến động từ mỏng đến dày, góc dốc của vỉa lớn, thay đổi

từ 45 đến 650, tương đối ổn định Địa hình khu vực trong giới hạn khai thác cánh Nam có đặc điểm, gồm: hồ Cầu Cuốn, hồ Ba Cọc, hồ Nội Hoàng và suối Bình Minh, suối Đoàn kết, suối Tràng Bạch, suối Yên Thọ, những moong khai thác lộ các vỉa và khu vực dân cư sinh sống, giới hạn phía Nam của khu vực có đường điện quốc gia 110kV cần được bảo vệ

Theo đánh giá phần trữ lượng nằm trong các khu vực cần bảo vệ của các vỉa than thuộc cánh Nam là 23.240 nghìn.tấn Do vậy, việc nghiên cứu lựa chọn các giải

pháp công nghệ để khai thác tận thu phần tài nguyên này là rất cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

- Nâng cao khả năng khai thác nguồn tài nguyên than dưới các trụ bảo vệ, giảm tổn thất tài nguyên, tăng hiệu quả sản xuất than hầm lò cho Công ty Than Mạo Khê, góp phần ổn định xã hội

- Góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác than hầm lò Việt Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các sơ đồ, phương án công nghệ khai thác chèn lò cho vỉa than dày dốc khu Cánh Nam - Công ty than Mạo Khê

- Phạm vi nghiên cứu là các khu vực vỉa than dày dốc từ mức -400  LV phần trữ lượng dưới các công trình công nghiệp và dân dụng khu Cánh Nam - Công

ty than Mạo Khê

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Đánh giá, tổng hợp điều kiện địa chất trữ lượng mỏ tại khu vực Cánh Nam - Công ty than Mạo Khê

- Tổng quan kinh nghiệm về các giải pháp công nghệ khai thác các vỉa than dưới các công trình cần bảo vệ của nước ngoài và Việt Nam

- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp công nghệ khai thác dưới các công trình công nghiệp và dân dụng cho vỉa than dốc đứng khu vực Cánh Nam - Công ty than Mạo Khê

- Thiết kế công nghệ khai thác cho các vỉa than dày dốc ở khu Cánh Nam - Công ty than Mạo Khê

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp

- Phương pháp thống kê phân tích

- Phương pháp thực nghiệm

6 Ýnghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Phân tích, đánh giá đúng thực trạng của công nghệ khai thác chèn lò các vỉa than dốc đứng ở Công ty than Mạo Khê nói riêng và trong nước nói chung, sau đó lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác hợp lý cho các vỉa than dày dốc đứng phần vỉa dưới các công trình công nghiệp và dân dụng ở khu vực Cánh Nam - Công ty Than Mạo Khê

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn là cơ sở để áp dụng các loại hình sơ đồ công nghệ khai thác bằng chèn lò cho từng điều kiện vỉa than dốc đứng, nhằm khai thác có hiệu quả nhất ở khoáng sàng than khu vực Cánh Nam - Công ty Than Mạo Khê nói riêng, các công trình bảo vệ trên bề mặt nói chung

7 Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn

+ Cơ sở tài liệu

- Tài liệu địa chất khoáng sàng than Cánh Nam - Công ty Than Mạo Khê

- Sơ đồ mở vỉa, chuẩn bị chung cho khoáng sàng Than Mạo Khê

- Các loại hình sơ đồ công nghệ khai thác bằng chèn lò các vỉa than dốc đứng

đã áp dụng tại Công ty than Mạo Khê

- Tài liệu kết quả áp dụng của các loại hình sơ đồ công nghệ khai thác các vỉa than dốc đứng tại một số Công ty trong Tập đoàn than - Khoáng sản Việt Nam

- Tài liệu tham khảo của Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất và một số tài liệu được biên dịch từ nước ngoà1

+ Cấu trúc luận văn

Cấu trúc của luận văn gồm phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận Nội dung của luận văn được trình bày trong 111 trang đánh máy vi tính khổ A4 với 18 bảng, 41 hình Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Nguyễn Anh Tuấn

Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Phòng Đào tạo và Sau đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm lò, Ban lãnh đạo Công ty than Mạo Khê, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ

đã giúp đỡ 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 TS Nguyễn Anh Tuấn và các thầy giáo trong Bộ môn khai thác hầm lò, trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồng thời tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn đối với 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

CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀPHÂN LOẠI CÁC CÔNG TRÌNH CẦN BẢO VỆ TẠI CÁNH NAM CÔNG TY THAN MẠO KHÊ

1.1.ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MỎ KHU VỰC CÁNH NAM MẠO KHÊ

1.1 Vị trí địa lý, địa hình khu mỏ

Khu vực đánh giá thuộc cánh Nam của khoáng sàng than Mạo Khê nằm về phía Nam đứt gãy lớn FA-A và được phân bố trong phạm vi:

- Phía Bắc là đứt gãy FA-A;

- Phía Nam là đường điện cao thế 110 KV Phả Lại - Uông Bí;

- Phía Tây gần tuyến thăm dò T.ID;

- Phía Đông gần tuyến thăm dò T.IX;

Bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng gồm các đồi thoải bị bào mòn, phong hoá Nơi cao nhất ở mức +70 m và nơi thấp nhất ở mức +14 m Do điều kiện khai thác

lộ vỉa và các lò giếng khai thác cũ của Pháp nên trên bề mặt địa hình đã hình thành nhiều moong lộ thiên chứa nước và các bãi thải cũ đã bị san gạt vùi lấp Thảm thực vật nghèo nàn gồm các đồi bạch đàn và ruộng vườn

1.2 Giao thông vận tải

Địa hình trong phạm vi đánh giá có đường sắt chở than từ cửa lò chạy cắt qua các vỉa than cánh Nam và phân bố gần song song với tuyến thăm dò T.3 Ngoài

ra trong khu mỏ có các đường ô tô chạy từ phía các cửa lò ra để vận chuyển than và các loại vật liệu khác

Phía Nam của khu mỏ là đường sắt Quốc gia chạy từ Kép đến Bãi Cháy và quốc lộ 18A

Tàu hoả và ô tô là các phương tiện vận tải chính để chở than và vật tư phục

vụ khai thác ở mỏ

Đặc biệt ở phần phía Nam gần sát khu vực đánh giá có đường điện cao thế

110 KV Phả Lại - Uông Bí chạy gần sát phần lộ vỉa của vỉa 10

1.3 Suối, ao hồ

1.3.1 Các suối chính

Trong khu vực đánh giá có một số suối lớn, nhỏ chảy qua Các suối đều bắt nguồn từ dãy núi cao phía Bắc chảy theo hướng gần Bắc - Nam và đổ vào sông Đá Bạch Các suối đều có nước thường xuyên và chảy cắt qua các vỉa than

Suối Bình Minh được tạo thành từ 3 nhánh suối nhỏ là nhánh suối chảy gần tuyến T.II, nhánh suối chảy giữa tuyến T.IIA và T.III và suối Bình Minh Các nhánh suối chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam cắt qua các vỉa than Cánh Nam Nước suối phụ thuộc vào lượng nước mưa trong năm nên thay đổi rất lớn Lưu lượng lớn nhất (QMax) là: 28.930 l/giây và nhỏ nhất (QMin) là: 0  905 l/giây Ngày 19/5/1987 tại vị trí lộ vỉa 9 trong phạm vi lò cũ của Pháp, lòng suối bị tụt tạo thành hố sâu đến

8 m

Suối Đoàn kết phân bố gần tuyến T.VIII chảy theo hướng từ Bắc xuống Nam cắt qua các vỉa than cánh Nam Lòng suối rộng từ 1,5  2 m nước chảy quanh năm

1.3.2 Hồ, moong chứa nước

Trong phạm vi khu vực đánh giá các hồ chứa nước được hình thành là do các moong khai thác cũ của Pháp tạo nên

Hồ Cơ khí mỏ có dung tích vào khoảng 36.500 m3 nay đã bị san lấp một phần

Hồ Ba Cọc nằm ở gần tuyến T.VI sâu khoảng 1,45  2,88 m Hồ này nằm ở biên giới phía Nam nên ít ảnh hưởng đến khu khai thác

Các moong khai thác lộ vỉa than của các vỉa: 10, 9A, 9b, 9, 8 của Cánh Nam mỏ Mạo khê, hiện nay một số đã bị san lấp bằng đất đá thải Do vậy rất có thể là những nơi chứa nước ngầm sau những trận mưa lớn và có khả năng ảnh hưởng đến quá trình khai thác than ở dưới sâu

1.4 Đặc điểm cấu, kiến tạo khu vực

Cánh Nam nằm về phía Nam của đứt gãy FA-A và được phân bố trong phạm

vi từ đứt gãy FA-A đến FB Cấu tạo chung nằm trên cánh Nam của nếp lồi chính chạy theo phương Đông - Tây mà trục nếp lồi là đứt gãy FA-A Các vỉa than có hướng cắm chung là Nam, Tây Nam với góc dốc từ 550  800

Đứt gãy FA-A là đứt gãy lớn chạy theo phương Đông - Tây với đới phá huỷ

50  100 m và góc dốc từ 700 800 Đứt gãy FA-A là ranh giới để phân chia khu mỏ thành hai khối cánh Bắc và khối cánh Nam

Đứt gãy thuận F57 phân bố ở phía Tây và chạy theo phương TB - ĐN có hướng cắm Tây Nam với cự ly dịch chuyển 40 m  60 m và góc dốc 600 800

Đứt gãy nghịch FC phân bố ở phía Nam khu mỏ và chạy theo phương TB -

ĐN kéo dài từ T.IV  T.VIII, có hướng cắm Đông Bắc với cự ly dịch chuyển 15 

25 m và góc dốc 600 800

Đứt gãy thuận FB phân bố ở phía Nam khu mỏ và là ranh giới giữa địa tầng chứa than và không chứa than

1.5 Lịch sử nghiên cứu địa chất khu mỏ

Khoáng sàng than Mạo Khê được phát hiện và khai thác từ thời Pháp nhưng tài liệu lưu giữ hầu như không còn Công tác thăm dò có hệ thống từ ngày hoà bình lập lại

- Báo cáo thăm dò tỷ mỷ từ tuyến T.III  T.VII, do Đoàn địa chất 33 Tổng cục Địa chất lập năm 1963

- Báo cáo thăm dò tỷ mỷ đến mức - 400 m, do Đoàn Địa chất 2A Tổng cục Địa chất thành lập năm 1970

- Báo cáo kết quả thăm dò bổ sung mức -150m thuộc cánh Nam mỏ Mạo Khê (từ T.III  T IX), do XN thăm dò than II thành lập năm 1988

- Báo cáo trung gian thăm dò địa chất mức -150m khu Mạo Khê do XN Địa chất 906 thành lập năm 1994

- Báo cáo cơ sở dữ liệu Địa chất Than Việt Nam, Công ty phát triển Tin học

và Môi trường lập, năm 2002

- Báo cáo kết quả công tác đo địa hình vỉa 9, 9A, 10 Cánh Nam và đào hào thăm dò khai thác V9, V9A cánh Nam mỏ Mạo Khê, do XN địa chất - Trắc địa Đông Triều thuộc Công ty Địa chất mỏ thành lập năm 2004

1.6 Đặc điểm hiện trạng bề mặt địa hình ở khu cánh Nam

Trên phạm vi cánh Nam của khoáng sàng than mạo Khê, ở một số vỉa than

đã được khai thác từ thời Pháp, đến nay những tài liệu còn lưu giữ rất hạn chế Do vậy, chiều sâu đã được khai thác hầm lò ở các vỉa than chỉ mang tính chất dự đoán đến cốt cao -50m hoặc -63m ở vỉa V9A, vỉa 9 và phân bố trong phạm vi từ tuyến T.IVA T VII

Tại một số vị trí lộ vỉa của các vỉa than đã được khai thác lộ thiên mang tính chất tận thu nên không có quy hoạch Nhiều vị trí hiện tại đã bị san gạt, đổ thải hoặc xây dựng mặt bằng công nghiệp

Với đặc điểm cấu tạo địa chất như đứt gãy, uốn nếp, đặc điểm phân bố mạng suối lớn hoặc vị trí đào giếng mức -80m đã phân chia khu mỏ cánh Nam thành 3 khối chính

1.6.1 Khối Tây Nam

Khối Tây Nam phân bố từ tuyến T.ID đến T.II Trên bề mặt địa hình khối này

đã được quy hoạch thành làng xóm, dân cư với việc trồng nhiều loại cây ăn quả, ruộng vườn

1.6.2 Khối giữa

Khối giữa phân bố từ T.II đến T.V Trên phạm vi từ gần lộ vỉa 10 trở xuống phía Nam là khu dân cư đông đúc, nhà cửa kiên cố và có đường điện cao thế chạy qua Từ phần lộ vỉa 9B trở lên phía Bắc nhiều vỉa than đã được Pháp khai thác xuống sâu đến -50m

1.6.3 Khối Đông Nam

Khối Đông Nam phân bố từ T.V đến T.IX Trên phạm vi từ lộ vỉa 9A trở xuống phía Nam là khu dân cư, ruộng lúa và hoa màu Phần vỉa 9 theo tài liệu có thể Pháp đã khai thác hầm lò đến -32m và có nơi đến -63m

Phần từ T.VII đến T.IX, một số vỉa như: vỉa 9, 8, 8A đang được thiết kế khai thác lộ thiên đến độ sâu -29m hoặc -40m

1.7 Đặc điểm cấu tạo địa chất các vỉa than cánh Nam

Cánh Nam mỏ Mạo Khê phân bố từ tuyến T.ID đến T.IX và tạm chia thành 3 khối Cấu tạo chung của các vỉa có hướng cắm Nam, Tây Nam theo thứ tự từ trên xuống dưới là: vỉa 10, 9B, 9A, 9, 8, 8A, 7, 6 và phân bố từ trên mặt đến độ sâu -80m

1.7.1 Khối Tây Nam

Phân bố từ T.ID T.II gồm: 4 vỉa than là vỉa 10, 9B, 9A, 9

Vỉa 10 phần lộ vỉa phân bố gần đường điện cao thế 110 KV và chạy gần song song đường phương vỉa Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 2,41  19,79m, trung bình 7,47m thuộc loại vỉa dày Vỉa cấu tạo phức tạp có từ 1  15 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ 0,3  4,06m, trung bình 1,46m và thuộc loại rất không ổn định theo chiều dày Góc dốc của vỉa thay đổi từ 540 650, trung bình 610

Vỉa 9B phần lộ vỉa phân bố trong khu dân cư Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 1,59  9,61m, trung bình 6,35m thuộc loại vỉa dày Vỉa cấu tạo phức tạp có từ 1  6 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,25  2,37m, trung bình 0,86m thuộc loại không ổn định theo chiều dày Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 48  660 trung bình 570

Vỉa 9a phần lộ vỉa phân bố trong khu dân cư Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 0,81  6,84m, trung bình 4,51m thuộc loại vỉa dày Vỉa cấu tạo phức tạp có từ 1  3 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,2  1,98m, trung bình 0,89m thuộc loại rất không ổn định theo chiều dày Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 51  700, trung bình 600

Vỉa 9 phần lộ vỉa phân bố trong khu dân cư, vỉa 9 cấu tạo thành 2 phân vỉa là lớp vách và lớp trụ

+ Lớp vách có chiều dày từ: 1,2  6,68m, trung bình 2,95m, thuộc loại vỉa dày trung bình

+ Lớp trụ có chiều dày từ: 1,35  7,04m, trung bình 2,65m thuộc loại vỉa dày trung bình

Vỉa 9 có cấu tạo phức tạp thuộc loại rất không ổn định theo chiều dày Chiều dày tập đá kẹp giữa lớp vách và lớp trụ từ: 0,82  3,1m Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 43  570, trung bình 530

1.7.2 Khối giữa

Phân bố từ T.II  T.V (phần giếng) trong khối này có 6 vỉa than gồm: vỉa 10,

9B, 9A, 9, 8, 8A tham gia tính trữ lượng

Vỉa 10 phần lộ vỉa phân bố trong khu dân cư và gần đường điện cao thế 110

KV Phả Lại - Uông Bí Trên mặt địa hình có moong khai thác lộ thiên dài khoảng 370m và sâu đến mức -10m nhưng nay đã bị lấp một phần Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 1,05  9,75m, trung bình 5,25m, thuộc loại vỉa dày và rất không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ: 1  15 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,27  2,9m,

trung bình 0,95m vỉa thuộc loại rất không ổn định Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 55

 620, trung bình 590

Vỉa 9B phần lộ vỉa phân bố trên đồi cây Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 0,68 

6,65m, trung bình 2,98m, thuộc loại vỉa dày trung bình và rất không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ: 1 3 lớp đá kẹp với với chiều dày đá kẹp từ 0,15  2,29m, trung bình 0,72m Góc dốc thay đổi từ: 58 800, trung bình 630

Vỉa 9A phần lộ vỉa trên đồi cây và một phần đã được khai thác hầm lò đến độ sâu -50m Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 3,36  9,03m, trung bình 7,51m Vỉa thuộc loại vỉa dày và rất không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ 3  9 lớp đá kẹp, với chiều dày đá kẹp từ: 0,32  3,98m, trung bình 1,76m Góc dốc của vỉa thay đổi từ:

60  800 trung bình 640

Vỉa 9 phần lộ vỉa nằm trên đồi cây và gần kho mìn 56 Trên mặt địa hình có moong khai thác cũ dài khoảng 20m nhưng đã lại san lấp Một số lò cũ đã khai thác đến mức -25 m có nơi đến -50 m (gần T.IV) Vỉa9 cấu tạo thành 2 phân vỉa:

+ Lớp vách có chiều dày từ: 3,04  5,2m, trung bình 3,88m, thuộc loại vỉa dày không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ: 1  5 lớp đá kẹp, với chiều dày đá kẹp từ: 0,13  2,65m, trung bình 1,29m

+ Lớp trụ có chiều dày từ: 1,65  3,42m, trung bình 2,82m, thuộc loại vỉa dày trung bình không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ:1  3 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,3  0,93m, trung bình 0,47m

Chiều dày tập đá kẹp giữa 2 lớp than vách và trụ từ: 0,8  3,7m Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 59  700, trung bình 620

Vỉa 8 phần lộ vỉa phân bố trên đồi cây và một phần là mặt bằng sân công nghiệp 56 Vỉa 8 cấu tạo thành 2 phân vỉa

+ Lớp vách có chiều dày từ: 1,31  2,2m, trung bình 1,76m Vỉa cấu tạo đơn giản có từ: 1  2 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp trung bình 0,13m được xếp loại ổn định

+ Lớp trụ có chiều dày từ:3,99  13,18m, trung bình 6,57m, thuộc loại vỉa dày và rất không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ 1  6 lớp đá kẹp với chiều dày

đá kẹp từ 0,26  2,70m, trung bình 1,33m Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 55  660, trung bình 620 Chiều dày tập đá kẹp giữa hai lớp vách và trụ từ: 3,8  10,0m

Vỉa 8A, phần lộ vỉa nằm gần khu vực mặt bằng sân công nghiệp 56 và được khai thác một phần trong quá trình san gạt mặt bằng Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 0,92  2,02m, trung bình 1,57m thuộc loại vỉa trung bình và không ổn định Cấu tạo vỉa đơn giản có từ: 1  5 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp trung bình khoảng 0,15 m Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 55  700, trung bình 600

1.7.3 Khối Đông Nam

Khối Đông Nam phân bố từ T.V  T.IX gồm 8 vỉa than được đánh số từ trên xuống là vỉa: 10, 9B, 9A, 8, 8A, 7, 6

Vỉa 10, phần lộ vỉa phân bố trong phạm vi khu dân cư đông đúc và gần đường điện cao thế 110 KV Trên mặt địa hình có nhiều hồ ao và ruộng lúa, vườn cây Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 0,95  5,19m, trung bình 2,74m thuộc loại vỉa dày trung bình và rất không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ 1  6 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,22  1,24m, trung bình 0,45m Góc dốc của vỉa thay đổi từ:

44  600, trung bình 520

Vỉa 9B, phần lộ vỉa nằm trong khu vực dân cư đông đúc với nhiều vườn cây, ruộng lúa Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 0,96  7,94m, trung bình 3,36m thuộc loại vỉa dày trung bình và biến động rất mạnh Cấu tạo vỉa phức tạp có từ 1  6 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,15  1,31m, trung bình 0,51m Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 58  670, trung bình 620

Vỉa 9A, phần lộ vỉa nằm trong khu vực dân cư, ruộng lúa, ao hồ nhỏ Vỉa 9Ađược tách thành 2 phân vỉa, có chỗ Pháp đã khai thác đến -45, -50m

+ Lớp vách có chiều dày từ: 1,39  6,68m, trung bình 4,27m thuộc loại vỉa dày và rất không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp có từ: 1  12 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,27  4,24m, trung bình 1,46m

+ Lớp trụ có chiều dày từ: 1,44  6,94m, trung bình 3,68m thuộc loại vỉa dày Cấu tạo vỉa phức tạp có từ: 1  7 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ 0,2  1,91m, trung bình 0,8m Góc dốc của vỉa từ: 60  800, trung bình 650

Tập đá kẹp giữa 2 phân vỉa có chiều dày từ: 0,67  8,2m

Vỉa 9, theo tài liệu phần lộ vỉa, Pháp đã khai thác đến –32m (từ T.V  T.VIA)

và hệ thống lò cũ đã khai thác đến –63m (T.VIA T.VIIA)

Vỉa 9 được tách ra thành 2 phân vỉa

+ Lớp vách có chiều dày từ: 0,95  6,67m, trung bình 3,83m thuộc loại vỉa dày và biến động mạnh Vỉa cấu tạo phức tạp có từ: 1  4 lớp đá kẹp với chiều dày

đá kẹp từ: 0,22  1,38m, trung bình 0,51m

+ Lớp trụ có chiều dày từ: 1,0  6,09m, trung bình 3,21m thuộc loại vỉa dày trung bình và biến động rất mạnh Cấu tạo vỉa phức tạp có từ: 1  5 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,12  2,75m, trung bình 0,95m

Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 55  750, trung bình 610

Tập đá kẹp giữa hai phân vỉa dày từ: 0,8  7,5m

Vỉa 8, phần lộ vỉa đã được khai thác đến mức +25m Riêng từ T.VIIA đến T.IXA hiện tại đang khai thác lộ thiên đến mức -40m Vỉa 8 được tách thành hai phân vỉa

+ Lớp vách có chiều dày từ: 0,68  2,19m, trung bình 1,54m thuộc loại vỉa dày trung bình và biến động mạnh Vỉa cấu tạo đơn giản có từ: 1  2 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,12  0,5m, trung bình 0,18m

+ Lớp trụ có chiều dày từ: 3,0  6,76m, trung bình 4,48m thuộc loại vỉa dày,

ổn định Vỉa cấu tạo phức tạp có từ: 1  2 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ: 0,15 

2,08m, trung bình 1,36m

Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 50  650, trung bình 590

Tập đá kẹp giữa hai phân vỉa dày từ: 0,5  6,0m

Vỉa 8A, phần lộ vỉa chưa được khai thác Riêng đoạn từ T.VIIA T.IXA hiện tại đang thiết kế khai thác lộ thiên đến mức +50 m Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 0,64  3,04m, trung bình 1,44m thuộc loại vỉa dày trung bình và rất không ổn định Vỉa cấu tạo đơn giản ít lớp kẹp với chiều dày đá kẹp trung bình khoảng 0,1m

Vỉa 7, trước đây chưa bị Pháp khai thác, sau này ở một số vị trí được mở moong khai thác lộ vỉa nhưng chiều dày không lớn nên đã ngừng Phần từ T.VIA

T.IX vỉa bị vát mỏng nhất là phần từ mức 0 trở xuống Chiều dày của vỉa từ: 0,54

 3,32m, trung bình 1,54m thuộc loại vỉa dày trung bình và rất không ổn định Cấu tạo vỉa phức tạp Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 58  670, trung bình 630

Vỉa 6, phần lộ vỉa ở một số vị trí đã khai thác lộ vỉa trong phạm vi hẹp Chiều dày của vỉa thay đổi từ: 0,8  3,75m, trung bình 1,82m thuộc loại vỉa dày trung bình và rất không ổn định Góc dốc của vỉa thay đổi từ: 57  700, trung bình 610

1.8 Đặc điểm cấu tạo đá vách, đá trụ vỉa

Phần lớn các vỉa than ở cánh Nam khoáng sàng Mạo Khê có cấu tạo đá vách,

đá trụ thuộc loại đá yếu kém bền vững

Vách vỉa: nằm trực tiếp trên vỉa thường có lớp sét kết xen kẹp sét kết than và các lớp than mỏng tạo nên tập có chiều dày từ: 0,2  2,2m dễ sập lở, tách chẽ trong quá trình khai thác, tiếp đến là tập bột kết phân lớp với tổng chiều dày từ: 8  25m

đá cứng ổn định trung bình Nhiều chỗ xen kẹp trong bột kết là các lớp cát kết mỏng Tiếp theo bột kết là tập cát kết phân lớp dày đến bền vững

Trụ vỉa: nằm trực tiếp dưới vỉa là tập đá yếu gồm: sét kết xen kẹp các thấu kính sét than với tổng chiều dày từ: 0,21  1,8m Tiếp theo tập đá yếu là tập bột kết phân lớp mỏng đến trung bình với tổng chiều dày từ: 14  20m Phân bố dưới bột kết là tập cát kết hạt mịn đến hạt trung với tổng chiều dày từ: 5  30m Đá thuộc loại bền vững

Một số chỉ tiêu cơ, lý trung bình của đá vách, trụ

- Lưu huỳnh (S) từ: 0,11  2,12%, trung bình 0,56%

1.10 Khả năng ảnh hưởng của nước đến công tác khai thác mỏ

Cánh Nam phân bố trong điều kiện địa hình thấp, phần lớn thuộc các tà thấp hoặc khu dân cư, đồng ruộng, vườn cây nên việc khai thác than sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước mặt, nước trong vùng phá huỷ của hệ thống lò cũ

1.10.1 Nước mặt

Nước mặt tồn tại ở trong các suối, các hồ, moong khai thác Về mùa khô lượng nước mặt giảm xuống, có nhiều hồ bị khô cạn, nhưng về mùa mưa nước ở các suối dâng cao 15.000 m3 (moong vỉa 10) đến 472.000m3 (hồ Vạn Tường) Nước mưa là nguồn nước mặt cung cấp chính cho địa tầng than cánh Nam

1.10.2 Nước dưới đất

a, Nước trong tầng đệ tứ (Q): Do địa hình cánh Nam thấp, nên lớp đất phủ

dày và chủ yếu gồm cát, cát pha sét với chiều dày từ 2 đến 15m nên tạo nên tầng chứa nước trên mặt Hệ số thấm (K) biến đổi từ 0,145 đến 0,76m/ng.đ với tỷ lưu lượng (q) từ 0,000016 đến 0,172 l/ms

b, Nước trong hệ thống lò khai thác cũ: Trong phạm vi khu vực cánh Nam đã được khai thác từ thời Pháp, diện khai thác rộng Trong các vỉa than như: vỉa 10, 9b,

9, 8a, 8 khai thác đến cốt cao từ -25 đến -87m có nới đến cốt cao -114m Tuy nhiên, tài liệu về hệ thống lò cũ còn lại rất hạn chế nên khó xác định vị trí cụ thể ở mỗi vỉa than Hệ thống lò cũ đều phân bố dưới mức thông thuỷ nên đều bị ngập nước hoàn toàn Bề mặt địa hình phân bố trên hệ thống lò cũ sẽ bị sụt lún, nứt nẻ nhiều Các moong khai thác lộ vỉa cũng tạo nên các hồ chứa nước nhỏ Về mùa mưa nước sẽ ngấm xuống và tích đọng lại trong các đới phá huỷ của hệ thống lò cũ với lượng lớn, nguồn nước này chính là nhân tố gây nên các quá trình bục nước

c, Nước trong tầng than: Theo kết quả bơm nước thí nghiệm cho thấy khả năng tàng trữ nước của địa tầng chứa than rất hạn chế, điều này ít gây trở ngại trong quá trình khai thác Nước có tính ăn mòn bê tông và sắt thép

Theo các tài liệu hiện có thấy rằng khả năng ảnh hưởng trực tiếp của nước đến công tác khai thác than hầm lò là do nước tồn tại trong các hệ thống lò khai thác

cũ và nước mặt gây nên

1.11 Đặc điểm khí mỏ

Theo Quyết định về việc xếp loại mỏ theo khí mê tan năm 2011 của Bộ Công Thương số 983/QĐ-BCT ngày 06/3/2012, các vỉa than thuộc cánh Nam từ mức -150

 Lộ vỉa được xếp loại siêu hạng.Đây là điều kiện khó khăn về khí mỏ bởi vậy trong quá trình đào lò cũng như khai thác khu vực cần phải đặc biệt lưu ý và đề phòng sự

cố cháy nổ khí có thể xảy ra

1.2.ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP TRỮ LƯỢNG CÁC VỈA THAN NẰMDƯỚI CÁC CÔNG TRÌNH CẦN BẢO VỆ TẠI KHU VỰC CÁNH NAM CÔNG TY THAN MẠO KHÊ

1.2.1 Các tài liệu cơ sở phục vụ công tác đánh giá

1 Báo cáo Địa chất, kết quả công tác thăm dò khai thác mỏ than Mạo Khê, Uông Bí - Quảng Ninh (Công ty Địa chất và khai thác khoáng sản TVN)

2 Báo cáo trung gian thăm dò địa chất mức -150m khu Mạo Khê do XN Địa chất 906 thành lập năm 1994

3 Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu lựa chọn và áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày dốc mức -80 cánh Nam Mạo Khê

4 Báo cáo cơ sở dữ liệu Địa chất Than Việt Nam, Công ty phát triển Tin học

và Môi trường lập, năm 2002

5 Báo cáo kết quả công tác đo địa hình vỉa 9, 9A, 10 Cánh Nam và đào hào thăm dò khai thác V9, V9A cánh Nam mỏ Mạo Khê, do XN địa chất - Trắc địa Đông Triều thuộc Công ty Địa chất mỏ thành lập năm 2004

6 Thiết kế kỹ thuật của “Báo cáo đầu tư mở rộng sản xuất Công ty than Mạo Khê công suất 1,6 triệu tấn /năm”- Công ty cổ phần Tư vấn Đầu tư mỏ và Công nghiệp - Vinacomin lập năm 2009

1.2.2 Phương pháp đánh giá

Đánh giá tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ theo phương pháp đánh giá của Viện VNIMI, thứ tự đánh giá được tiến hành theo từng khu vực của các trụ bảo vệ

1.2.2.1 Các yếu tố đánh giá

1) Chiều dày và mức độ biến động chiều dày của vỉa

+ Chiều dày của vỉa mmin , mtb , mmax , mi

mtb =

n

m

n i i



 1 ;

mmin - Chiều dày vỉa nhỏ nhất trong giới hạn của hình đánh giá(mét);

mmax - Chiều dày vỉa lớn nhất trong giới hạn của hình đánh giá(mét);

mtb - Chiều dày vỉa trung bình trong giới hạn của hình đánh giá(mét);

mi - Chiều dày của vỉa tại điểm thứ i (mét);

n - Số điểm đo

+ Mức độ biến động về chiều dày của vỉa

Đặc trưng bằng hệ số được tính theo công thức:

%100.1

)

tb

n i

tb i

m

m n

m m

Trong đó:m - Hệ số thay đổi chiều dầy (%)

Ứng với những giá trị của m xác định mức độ thay đổi chiều dầy của vỉa, sau đó phân loại vỉa theo các loại: Vỉa có chiều dầy ổn định, ổn định trung bình và không ổn định

Khi m< 15% - Vỉa đơn giản ít biến động (ổn định);

15% <m< 35% - Vỉa tương đối phức tạp (ổn định trung bình);

m> 35% - Vỉa biến động lớn (không ổn định)



 1



;

min - Góc dốc vỉa nhỏ nhất trong giới hạn của hình đánh giá(độ);

max - Góc dốc vỉa lớn nhất trong giới hạn của hình đánh giá(độ);

tb - Góc dốc vỉa trung bình trong giới hạn của hình đánh giá(độ);

i - Góc dốc vỉa tại điểm thứ i (độ);

n - Số điểm đo

+ Mức độ biến động về góc dốc

Đặc trưng bằng hệ số được tính theo công thức:

% 100 1

)

tb

n i

tb i

n V

Trong đó: - Hệ số thay đổi góc dốc (%)

Căn cứ xác định giá trị của  phân loại vỉa theo các loại; ổn định, tương đối

ổn định và không ổn định

Khi < 15% - Vỉa ổn định;

15% << 35% - Vỉa tương đối ổn định;

> 35% - Vỉa không ổn định

1.2.3 Kết quả đánh giá

Kết quả đánh giá tổng hợp trữ lượng nằm trong các trụ bảo vệ của các vỉa

than khu vực cánh Nam Công ty than Mạo Khê, bảng 1.2, hình 1.5 Phân bố trữ

lượng nằm trong các loại trụ bảo vệ, bảng 1.3, hình 1.6

Tổng hợp trữ lượng các vỉa than khu Cánh Nam Công ty Than Mạo Khê

Tr÷ l-îng n»m trong trô b¶o vÖ c¸c c«ng tr×nh (10 3 TÊn)

Tr÷ l-îng n»m ngoµi c¸c trô b¶o

vÖ (10 3 TÊn)

BM 2

§iÖn

220 kV Suèi

BM 3

Suèi

§oµn kÕt

Suèi Trµng Khª

Suèi Trµng B¹ch

§iÖn

6 kV

§iÖn 110 kV

3214,3

1710,3 105,8 1024,0 41,9

§øt g·y

Tr÷ l-îng n»m trong c¸c trô b¶o vÖ (10 3 T)

Khu d©n c- GiÕng nghiªng

Lß cò mong lé thiªn

Hå Ba Cäc

Hå CÇu Cuèn

Tr÷ lîng n»m trong c¸c TBV 27632,2 ng.TÊn (37%)

Phân bố trữ lượng nằm trong các loại trụ bảo vệ

Tr÷ l-îng n»m ngoµi c¸c trô b¶o

GiÕng nghiªng

Lß cò mong lé thiªn C¸c hå §øt g·y

Tr÷ l-îng n»m trong c¸c trô b¶o

Tr÷ l-îng n»m trong trô b¶o vÖ c¸c c«ng tr×nh (10 3 TÊn)

C¸c suèi 8%

C¸c ®ường ®iÖn 49%

Khu d©n cu 8%

Hình 1.2 Tỷ lệ trữ lượng các loại trụ bảo vệ nằm trong ranh giới các công trình bề mặt cánh Nam

Tuy nhiên trong tổng trữ lượng nằm trong các trụ bảo vệ của các vỉa than khu

vực cánh Nam, trữ lượng nằm trong trụ bảo vệ của các phay phá, đứt gẫy địa chất

và trụ bảo vệ giếng và sân ga giếng không đề cập khai thác Do vậy, trữ lượng của

các vỉa than nằm trong các trụ bảo vệ các công trình bề mặt của khu vực cánh Nam

còn lại là: 23240,6 ng.tấn, xem bảng 1.4

Phân bố trữ lượng trong trụ bảo vệ bề mặt của các vỉa than khu Cánh Nam

Công ty Than Mạo Khê

ph©n bè Tr÷ l-îng trong trô b¶o vÖ bÒ mÆt cña c¸c vØa than

khu C¸nh Nam c«ng ty than m¹o khª

Suèi Trµng Khª

Suèi Trµng B¹ch

§iÖn

6 kV

§iÖn 110 kV

§iÖn 220 kV

Khu d©n c-

3009,6

VØa 9b 112,0 28,3 59,5 42,3

1024,0 58,0 1710,3

Lß cò mong lé thiªn

Hå Ba Cäc

Hå CÇu Cuèn

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

tương quan giữa các yếu tố điều kiện địa chất, điều kiện kỹ thuật mỏ phục vụ việc

lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý đối với phần trữ lượng của các khu vực cần

bảo vệ.Tổng hợp trữ lượng giới hạn giải quyết một số phạm vi 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, phân chia các khu vực thành các miền chiều

dày theo phạm vi m  3,5 mét; phạm vi m = 3,5  5,0 mét; phạm vi m > 5,0 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 góc dốc

đến 45 và góc dốc > 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 yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa là mọt trong

các yếu tố đóng vai trò quan trọng nhất trong các yếu tố điều kiện địa chất Kết quả

đánh giá tương quan giữa trữ lượng than và tổ hợp chiều dày, góc dốc vỉa xem bảng

1.5 và biểu đồ hình 1.7

Phân chia trữ lượng theo tổ hợp theo yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa

Tr÷ l-îng (103 T)

a ≤ 45

a > 45

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

ChiÒu dµy vØa, m

Hình 1.3 Mối tương quan giữa tổ hợp chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng nằm

trong các trụ bảo vệ

Phân tích mối tương quan giữa tổ hợp chiều dày và góc dốc vỉa với tổng trữ lượng của các vỉa than nằm trong các trụ bảo vệ các công trình bề mặt của khu vực cánh Nam, cho thấy:

- Trữ lượng nằm trong các trụ bảo vệ có điều kiện góc dốc đến 45 là 2.293,3 ng.tấn, chiếm 9,9%, trong đó: chiều dày vỉa m  3,5 mét là 489,2 ng.tấn, chiếm 2,1

%; chiều dày vỉa 3,5 < m  5,0 mét là 200,2 ng.tấn, chiếm 0,9 %; chiều dày vỉa m > 5,0 mét là 1603,9 ng.tấn, chiếm 6,9 %

- Trữ lượng nằm trong các trụ bảo vệ có điều kiện góc dốc lớn hơn 45 là 20.947,3 ng.tấn, chiếm 90,1%, trong đó: chiều dày vỉa m  3,5 mét là 7.492,3 ng.tấn, chiếm 32,2 %; chiều dày vỉa 3,5 < m  5,0 mét là 5.663,5 ng.tấn, chiếm 24,4

%; chiều dày vỉa m >5,0 mét là 7.791,5 ng.tấn, chiếm 33,5 %

Như vậy phần lớn trữ lượng nằm trong các trụ bảo vệ là các khu vực vỉa than

có điều kiện góc dốc lớn hơn 450 Đây là một trong những khó khăn lớn trong việc

đề xuất lựa chọn các loại hình công nghệ để khai thác tận thu phần trữ lượng này 1.3 NHẬN XÉT

Trên cơ sở yêu cầu của đề tài, nội dung của chương đã khái quát được điều kiện địa chất khu vực, đánh giá phân loại trữ lượng cần bảo vệ Cánh Nam Công ty than Mạo Khê với các nội dung chính như sau:

1 Kể tên các các công trình cần bảo vệ gồm: Khu dân cư, các sân công nghiệp mỏ, các ao hồ lớn, các bãi thải nhỏ, các mặt bằng được san lấp, các moong khai thác lộ vỉa, các suối có nước quanh năm, đường điện cao thế và các đường ôtô, đường sắt, băng tải than Qua đó, phân loại ra được các đối tượng cần bảo vệ trên

bề mặt Từ đó ta có được các điều kiện là cơ sở nghiên cứu, đánh giá tiếp theo

2 Nội dung của chương đã chỉ ra được phương pháp xác định ranh giới cũng như chiều sâu khai thác với từng công trình và kết quả trữ lượng dưới các công trình trên bề mặt cần bảo vệ

3 Từ kết quả trữ lượng dưới các công trình trên mặt với các tiêu chí về chiều dày và góc dốc, đề tài đã đánh giá và chỉ ra được phần lớn trữ lượng nằm trong các trụ bảo vệ (chiếm 90,1 %) là các khu vực vỉa than có điều kiện góc dốc lớn hơn 450, chiều dày vỉa thay đổi từ m≤3,5m và 3,5 <m≤ 5,0 m và chiều dày vỉa m>5,0 m Với điều kiện khí mỏ được xếp loại siêu hạng

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN KINH NGHIỆM VÀ ĐIỀU KIỆN AN TOÀN KHAI THÁC,

CÁC VỈA THAN DƯỚI CÁC CÔNG TRÌNH CẦN BẢO VỆ

2.1 KINH NGHIỆM KHAI THÁC CÁC VỈA THAN DƯỚI CÁC CÔNG TRÌNH CẦN BẢO VỆ CỦA NƯỚC NGOÀI

Kinh nghiệm khai thác hầm lò phía dưới các đối tượng cần bảo vệ trên mặt đất nhằm tránh hư hại do ảnh hưởng được thực hiện theo hai nhóm giải pháp chính sau:

- Nhóm biện pháp kỹ thuật công nghệ khai thác

- Nhóm giải pháp gia cường kết cấu các công trình cần bảo vệ

2.1 Biện pháp kỹ thuật công nghệ khai thác

Biện pháp kỹ thuật khai thác để bảo vệ công trình dựa trên cơ sở áp dụng các phương pháp khai thác đặc biệt như: khai thác với điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò, khai thác một phần chiều dày vỉa hoặc một số vỉa trong cụm vỉa, để lại các trụ than bảo vệ, bố trí hợp lý các lò khai thác và trình tự khai thác, vv

2.1.1.1 Giải pháp công nghệ khai thác cột dài theo phương chèn lò cho các khu vực vỉa dốc có chiều dày mỏng và trung bình

Đối với các vỉa than dốc có chiều dày mỏng và trung bình khi áp dụng phương pháp chèn lò tự chảy sẽ giảm đáng kể khối lượng và thời gian gia công vật liệu chèn, đồng thời đơn giản hóa công tác tổ chức các công việc chèn lò

Khi khai thác các vỉa than dốc, với mục đích đơn giản hoá quá trình khai thác

và tăng mức độ an toàn trong thi công, đề xuất áp dụng các công nghệ khai thác liền gương hoặc cột dài theo phương với gương lò chợ chéo hoặc bậc chân khay để tạo góc dốc giả nhằm giảm độ dốc của lò chợ Mặt khác khi tạo bậc chân khay (hình 2.1), vị trí thao tác khấu than được che chắn là trần than, nâng cao mức độ an toàn lao động

Với sơ đồ công nghệ khai thác chia bậc chân khay, gương lò chợ được chia thành các bậc chân khay có chiều dài theo độ dốc 10  20 m, chiều dài theo phương bằng 1 bước khấu (1,0  1,8 m), công tác khấu gương trong một bậc chân khay được thực hiện theo hướng từ dưới lên Sau khi khấu than hết một luồng tiến hành thực hiện công tác chèn lò Vật liệu chèn được cung cấp vào vị trí chèn bằng tự chảy trên nền lò chợ hoặc máng trượt Công tác chèn lò được thực hiện theo thứ tự

từ dưới lên đầu lò chợ

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác bậc chân khay sử dụng chèn lò

Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng cũng như tính chất bền vững của đá vách

hoặc đá trụ người ta có thể thực hiện chèn lò toàn phần hoặc từng phần Phương án

chèn lò từng phần được thực hiện bằng cách tạo các dải đá chèn theo phương (hình

2.2a) hoặc theo độ dốc vỉa (hình 2.2b) Tuy nhiên, khi chèn lò bằng phương pháp tự

chảy thì việc thi công các dải đá chèn theo độ dốc sẽ dễ thi công hơn và thời gian

chuẩn bị cho công tác chèn lò cũng giảm đi so với tạo các dải đá chèn theo phương

vỉa do việc chèn lấp đầy nóc lò có không gian nhỏ hơn

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ chèn lò từng phần áp dụng cho các vỉa dốc

với chiều dày mỏng và dày trung bình

a - Tạo các dải đá chèn theo phương vỉa; b- Tạo các dải đá chèn theo độ dốc vỉa

Bản chất của sơ đồ công nghệ trên là điều chỉnh phương thức tạo góc

nghiêng lò chợ xiên chéo thành phương thức bậc chân khay Công tác chuẩn bị khai

thác được thực hiện bằng cách thi công các đường lò dọc vỉa thông gió, dọc vỉa vận

tải tới biên giới khai trường và khép kín khu vực bằng thượng khởi điểm lò chợ

Thượng khởi điểm được thi công bám trụ vỉa và tạo với đường phương vỉa một góc

khoảng 30  350 (góc giả của lò chợ trong quá trình khai thác) Tuy nhiên độ dốc

giả của lò chợ còn phụ thuộc vào loại than và chất liệu của máng trượt Máng trượt

nhựa do nhẹ và trơn nên hay được sử dụng và khi đó góc dốc giả lò chợ có thể giảm

xuống 20  25 Chiều dài lò chợ được duy trì 60  120 m và bố trí chia thành các

bậc chân khay với chiều dài 6  10 m (với chân lò vượt trước) Gương lò được khấu

than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng vì gỗ thìu ngang, không gian phía sau

gương được chèn nấp bằng đá chèn có kích thước 50 x 50 mm Chiều rộng mặt bậc

chân khay 1,8  2,4 m Khi khấu than tiến hành nổ mìn tại mặt bậc chân khay theo

hướng từ trên xuống dưới Khoảng cách các vì chống gỗ nhỏ hơn 1,2 m, khoảng

cách giữa các cột chống trong một vì (tại một xà gỗ) nhỏ hơn 1,8 m Khoảng cách

từ mặt đá chèn tới gương khấu đảm bảo chiều rộng nhỏ hơn 5,5 m và lớn hơn 2,4 m

Than trong quá trình khai thác lò chợ tự trượt trên máng trượt theo độ dốc lò chợ

xuống máng cào ở lò dọc vỉa vận tải chân chợ Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ

xiên chéo chia bậc chân khay thể hiện trên hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ xiên chéo chia bậc chân khay,

điều khiển đá vách bằng chèn lò toàn phần

Vật liệu chèn không gian đã khai thác là đá chèn được gia công từ ngoài mặt

bằng nhờ hệ thống nghiền đá (đá đào lò, hoặc tận dụng đá thải của nhà máy tuyển),

sau đó chất tải lên xe goòng loại 2 m3, có thể lật nghiêng được khi dỡ tải Đoàn xe

chứa vật liệu chèn được tàu điện kéo vào đầu lò chợ Sau khi khấu xong một luồng

(1,8  2,4 m) tiến hành chèn lò Xe goòng được lật nghiêng đi để đổ vật liệu chèn

xuống lò chợ Đá chèn tự chảy vào vị trí chèn theo độ dốc Trình tự chèn các bậc

chân khay từ trên xuống dưới theo độ dốc lò chợ Tại chân của mỗi bậc chân khay

sẽ sử dụng các tấm gỗ và lưới tạo thành mặt cược Đá chèn bị chặn lại, điền đầy

khoảng không gian cần chèn; khi đá chèn đã tạo bề mặt ổn định ở mỗi bậc chân

khay tiến hành làm mặt cược cho chân khay phía dưới Tiếp theo, đặt máng trượt

lên bề mặt lớp đá chèn đã ổn định của chân khay phía trên; đá chèn tiếp tục đổ xuống sẽ trượt theo máng trượt, chảy vào vị trí cần chèn ở chân khay phía dưới Khi chân khay này đã chèn, sẽ lại lập mặt cược cho chân khay dưới, đặt nối dài máng trượt lên bề mặt đá chèn và tiếp tục chèn các chân khay tiếp theo Cách thức chèn tương tự như trên cho đến chân khay cuối cùng tiếp giáp với nóc lò dọc vỉa vận tải (để đẩy nhanh tốc độ chèn có thể làm các mặt cược trước ở mỗi chân khay của toàn tuyến lò chợ) Để thực hiện công tác chèn ở nóc lò dọc vỉa vận tải, trước khi chèn sẽ dùng bạnh gỗ hoặc tấm chèn bê tông lát kín xung quanh khung chống của đường lò

để ngăn vật liệu chèn

Công nghệ khai thác trên có ưu điểm là mức độ an toàn cao khi khai thác vỉa than có độ dốc lớn Công nhân thi công đứng trên bậc chân khay là than nên dễ thi công các thao tác Vốn đầu tư thiết bị ít, độ ổn định của các đường lò cao Do thi công khoan nổ mìn ở các bậc chân khay nên hiệu quả nổ mìn được cải thiện (do tăng số mặt thoáng) Dễ dàng điều chỉnh số lượng bậc chân khay khấu than tuỳ thuộc vào chiều dài lò chợ và số lượng công nhân làm việc Ngoài ra do vận chuyển

đá chèn bằng máng trượt trên nền của đất đá chèn luồng trước theo hướng từ trên xuống dưới nên chất lượng chèn được nâng cao (độ nèn chặt) và công nhân thao tác bớt nặng nhọc hơn so với phương án chèn từ dưới lên trên nền lò chợ

2.1.1.2 Giải pháp công nghệ khai thác cột dài theo độ dốc chèn lò cho các khu vực vỉa dốc chiều dày trung bình và vỉa dày

1.Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác toàn bộ chiều dày vỉa kết hợp với chèn lò theo hướng từ dưới lên

Được áp dụng để khai thác các vỉa than có chiều dày từ 1,5  3,5 m, góc dốc

từ 50  75o Đá vách và đá trụ của vỉa tương đối ổn định trở lên Độ bền vững của than không dưới trung bình

Bản chất của sơ đồ công nghệ khai thác như sau:

Công tác chuẩn bị: khu vực được chia thành các tầng khai thác, chiều dài theo hướng dốc của tầng từ 95  120 m, bởi hệ thống các lò dọc vỉa đá và lò xuyên vỉa ở hai mức vận tải và thông gió (có thể là lò xuyên vỉa và lò dọc vỉa than) Trong mỗi tầng, theo phương được chia thành từng cột bởi các lò thượng thông gió (2) đào bám trụ vỉa Chiều dài theo phương của mỗi cột khoảng 150 m Sơ đồ công nghệ khai thác, xem hình 2.4

Công tác khai thác: Khai thác toàn bộ chiều dày vỉa kết hợp với chèn lò toàn phần theo hướng từ dưới lên Việc khai thác trong mỗi cột được tiến hành như sau: Khấu lần lượt các dải theo chiều dốc có gương lò chợ dài từ 5  15 m kể từ lò thượng cột thông gió (2) (trong một cột khấu dật đồng thời từ hai cánh về trung tâm) Khấu gương bằng công nghệ khoan nổ mìn, chống giữ không gian lò chợ bằng vì chống gỗ Trong quá trình khai thác, chống giữ hình thành lò dọc vỉa thông gió (4), lò dọc vỉa vận tải (5) mất đi theo tốc độ tiến gương Sau khi khai thác xong một dải, tiến hành công tác chèn giữ vách Vật liệu chèn được chuẩn bị từ ngoài mặt bằng đưa vào chèn cho lò chợ qua đường lò của mức thông gió, qua lò thượng thông gió của cột Sau khi chèn xong, hình thành lò thượng vận tải (6) của cột, giữ

lại lò dọc vỉa thông gió (4) để làm lò vận tải cho khấu dải tiếp theo Tùy theo điều

kiện đá vách và tính chất của than, chọn bước chèn cho phù hợp: thông thường

bước chèn khi độ bền vững của khối than nhỏ, đá vách lò chợ yếu thì bước chèn

giảm xuống có thể từ 4  6 m.Ở các vỉa chiều dày không lớn, khối than nguyên bền

vững, đá vách lò chợ bền vững thì bước chèn tăng đến 12 mét và lớn hơn Để nâng

cao công suất khu vực có thể khai thác đồng thời 2  3 cột, tương đương với 1 6

gương lò chợ cùng một lúc

Công tác vận tải: than khai thác gương lò chợ mỗi dải tự trượt trên nền lò

máng cào ở lò dọc vận tải (5), ở dải đầu tiên than được chuyển ra lò xuyên vỉa tầng

(7), ở các dải khấu tiếp theo than được đổ xuống thượng vận tải (6) qua lò xuyên vỉa

tầng (7) đưa ra ngoài Vật liệu chèn (tùy theo phương pháp chèn lò) được đưa qua lò

dọc vỉa đá (3), qua lò xuyên vỉa (1), lò thượng thông gió (2) vào lò chợ

Công tác thông gió: gió sạch từ lò dọc vỉa đá (8) qua lò xuyên vỉa (7) lên

thượng thông gió (6) dọc vỉa vận tải (5) thông gió cho lò chợ Gió thải theo lò dọc

vỉa thông gió (4) thượng thông gió (2) qua lò xuyên vỉa (1) dọc vỉa đá (3) ra ngoài

Công tác thoát nước: nước trong khu khai thác được chảy qua lò dọc vỉa vận

tải (5), ra thượng vận tải (6), lò xuyên vỉa (7), lò dọc vỉa đá (8) về hầm chứa nước,

sau đó được bơm lên mặt bằng (Đối với chèn lò bằng phương pháp thủy lực, phần

lớn nước được thoát qua khối đá chèn của các dải khai thác phía dưới về hầm chứa

nước Sau đó được tận dụng lại để vận chuyển vật liệu chèn)

Hình 2.4 Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác toàn bộ chiều dày vỉa chèn lò theo hướng từ dưới lên

2 Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp nghiêng từ dưới

lên với chèn lò (Đối với vỉa có chiều dày > 3,5m)

Được áp dụng để khai thác các vỉa than có chiều dày >3,5 m, góc dốc từ 50 

75o Đá vách và đá trụ của vỉa tương đối ổn định trở lên Độ bền vững của than

không dưới trung bình

Bản chất của sơ đồ công nghệ khai thác như sau:

Công tác chuẩn bị: khu vực được chia thành các tầng khai thác, chiều dài theo hướng dốc của tầng từ 95  120 m, bởi hệ thống các lò dọc vỉa đá và lò xuyên vỉa ở hai mức vận tải và thông gió (có thể là lò xuyên vỉa và lò dọc vỉa than) Trong mỗi tầng, theo phương được chia thành từng cột bởi các lò thượng thông gió (2) đào bám trụ vỉa Chiều dài theo phương của mỗi cột khoảng 150 m Sơ đồ công nghệ khai thác, xem hình 2.5

Công tác khai thác: Trong một cột, theo chiều dày, vỉa được chia thành các các lớp khai thác, mỗi lớp có chiều dày ≤ 3,5 m Khai thác lớp bám trụ trước, sau đó khai thác các lớp tiếp theo Việc khai thác, chèn lò; vận tải; thông gió và thoát nước trong mỗi lớp được tiến hành tương tự như công nghệ khai thác toàn bộ chiều dày vỉa kết hợp với chèn lò toàn phần theo hướng từ dưới lên

Hình 2.5 Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp nghiêng từ dưới

lên với chèn lò (Đối với vỉa có chiều dày > 3,5m)

3 Hệ thống khai thác cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp ngang nghiêng

hơn)

Được áp dụng để khai thác các vỉa than có chiều dày từ 3,5 5,5 m hoặc lớn hơn, góc dốc từ 50  75o Đá vách và đá trụ của vỉa tương đối ổn định trở lên Độ bền vững của than không dưới trung bình

Bản chất của sơ đồ công nghệ khai thác như sau:

Công tác chuẩn bị: khu vực được chia thành các tầng khai thác, chiều dài theo hướng dốc của tầng từ 95  120 m, bởi hệ thống các lò dọc vỉa đá và lò xuyên vỉa ở hai mức vận tải và thông gió Trong mỗi tầng, theo phương được chia thành từng cột bởi các lò thượng thông gió (2) đào bám vách vỉa Chiều dài theo phương của mỗi cột khoảng 150 m Sơ đồ công nghệ khai thác, xem hình 2.6

Công tác khai thác: Khai thác chia lớp ngang nghiêng kết hợp với chèn lò toàn phần từ dưới lên theo hướng dốc Chiều dày mỗi lớp không được lớn hơn 3,5m Việc khai thác trong mỗi lớp được tiến hành như sau: Từ biên giới hai cánh của cột mở lò khởi điểm của lớp (lò nối giữa lò dọc vỉa vận tải bám trụ với lò

thượng cột bám vách) Sau đó, khấu dật lò chợ từ biên giới về trung tâm cột Chiều dài lò chợ của lớp tùy thuộc vào chiều dày vỉa, góc dốc lò chợ được xác định phụ thuộc chính vào phương pháp chèn lò Khi khai thác các vỉa dày dốc bằng chia lớp ngang nghiêng với chèn lò bằng thủy lực, góc nghiêng của lớp bằng 30 350 Khi chèn lò tự chảy, do sự chuyển động của vật liệu kém hơn, để lấp đầy khoảng không gian đã khai thác, thì tốt nhất góc nghiêng của lớp bằng 450 Khấu gương bằng công nghệ khoan nổ mìn, chống giữ không gian lò chợ bằng vì chống gỗ Trong quá trình khai thác, chống giữ hình thành lò dọc vỉa thông gió (4), lò dọc vỉa vận tải (5) mất

đi theo tốc độ tiến gương Sau khi khai thác xong một lớp, tiến hành công tác chèn

lò Vật liệu chèn được chuẩn bị từ ngoài mặt bằng đưa vào chèn cho lò chợ qua đường lò của mức thông gió, qua lò thượng thông gió của cột (2) Sau khi chèn xong, hình thành lò thượng vận tải (6) của cột, tạo lò vận tải mới (5) cho khấu lớp tiếp theo Tùy theo điều kiện đá vách và tính chất của than, chọn bước chèn cho phù hợp cũng tương tự như công nghệ khai thác toàn bộ chiều dày vỉa kết hợp với chèn

lò toàn phần theo hướng từ dưới lên Để nâng cao công suất khu vực có thể khai thác đồng thời 2  3 cột, tương đương với 1 6 gương lò chợ cùng một lúc

Công tác vận tải: than khai thác gương lò chợ mỗi lớp tự trượt trên nền lò máng cào ở lò dọc vận tải (5), ở dải đầu tiên than được chuyển ra lò xuyên vỉa tầng (7), ở các dải khấu tiếp theo than được đổ xuống thượng vận tải (6) qua lò xuyên vỉa tầng (7) đưa ra ngoài Vật liệu chèn (tùy theo phương pháp chèn lò) được đưa qua lò dọc vỉa đá (3), qua lò xuyên vỉa (1), lò thượng thông gió (2) vào lò chợ

Công tác thông gió: gió sạch từ lò dọc vỉa đá (8) qua lò xuyên vỉa (12) lên thượng thông gió (9) dọc vỉa vận tải (5) thông gió cho lò chợ Gió thải theo lò dọc vỉa thông gió (4) thượng thông gió (2) qua lò xuyên vỉa (1) dọc vỉa đá (3) ra ngoài

Công tác thoát nước: nước trong khu khai thác được chảy qua lò dọc vỉa vận tải (5), ra thượng (9), lò dọc vỉa (13), lò xuyên vỉa (12), lò dọc vỉa đá (8) về hầm chứa nước, sau đó được bơm lên mặt bằng (Đối với chèn lò bằng phương pháp thủy lực, phần lớn nước được thoát qua khối đá chèn của các dải khai thác phía dưới

về hầm chứa nước Sau đó được tận dụng lại để vận chuyển vật liệu chèn)

Hình 2.6 HTKT cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp ngang nghiêng với chèn lò

theo thứ tự từ dưới lên (Đối với vỉa có chiều dày 3,5  5,5m)

4 HTKT cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp bằng khấu than bằng máy combai với chèn lò theo thứ tự từ trên xuống (Đối với vỉa có chiều dày 3,5  15m)

Được áp dụng để khai thác các vỉa than có chiều dày từ 3,5 15 m, góc dốc

từ 50  75o Đá vách và đá trụ của vỉa tương đối ổn định trở lên Độ bền vững của than không dưới trung bình

Bản chất của sơ đồ công nghệ khai thác như sau:

Công tác chuẩn bị: khu vực được chia thành các tầng khai thác, chiều cao tầng khoảng 90 m, bởi hệ thống các lò dọc vỉa đá và lò xuyên vỉa ở hai mức vận tải

và thông gió Trong mỗi tầng, theo phương được chia thành từng cột bởi các lò thượng (5) đào bám trụ vỉa Chiều dài theo phương của mỗi cột khoảng 100  125

m Sơ đồ công nghệ khai thác, xem hình 2.7

Công tác khai thác: Khai thác chia lớp ngang nghiêng kết hợp với chèn lò toàn phần từ trên xuống theo hướng dốc Chiều dày mỗi lớp không được lớn hơn 3,0m Tùy thuộc vào điều kiện địa chất mỏ, sử dụng 3 phương án khai thác như sau: Khai thác các vỉa than với chiều dày từ 3,5 đến 5 mét Khai thác các vỉa than với chiều dày từ 5 đến 10 mét Khai thác các vỉa than với chiều dày từ 10 đến 15 mét

Phương án 1: để khai thác vỉa với chiều dày từ 3,5 mét đến 5 mét tiến hành bằng hai máy conbain, một máy khai thác ở dải (3), một máy được tháo, lắp tại khám lắp ráp (4) Máy conbain thứ nhất, khấu dải đến biên của khu vực khấu, sau

đó được tháo ra, máy thứ hai bắt đầu khai thác và chu kỳ công tác lại lặp lại

Phương án 2: để khai thác các vỉa than có chiều dày từ 5 đến 10 mét Một lớp khấu chia làm hai dải khấu, khấu xong dải khấu vách rồi khấu đến dải khấu trụ Các dải khấu theo sơ đồ vòng tròn (hai chiều), quay máy conbain ở biên giới của cột

Phương án 3: để khai thác các vỉa với chiều dày từ 10 đến 15 mét Một lớp khấu chia làm ba dải khấu, khấu xong dải khấu trụ, đến dải khấu giữa rồi dải khấu vách Để khai thác dải sử dụng hai máy khấu, một máy làm việc và máy thứ hai ở giai đoạn tháo và lắp

Khấu xong dải nào tiến hành chèn lò ngay dải đó, độ nghiêng hoặc độ nâng của đường lò khấu ≤ 3o

Công tác vận tải: than khai thác từ gương lò chợ được máy khấu vận chuyển lên máng cào, đổ xuống thượng vận tải (5), sau đó được vận chuyển qua lò xuyên vỉa (6) lò dọc vỉa đá (8) ra ngoài Vật liệu chèn được vận chuyển qua lò dọc vỉa đá (7), lò xuyên vỉa 1, qua lò thượng (5) chèn cho các dải

Công tác thông gió: gió sạch vào lò vỉa đá (8) qua lò xuyên vỉa (6) lên thượng thông gió vận tải (5), được quạt gió đẩy vào cung cấp cho gương khấu Gió thải được thoát ra ngoài theo thượng lên (5) lên lò xuyên vỉa (1) lò dọc vỉa đá (7) ra ngoài

Công tác thoát nước: nước trong khu khai thác được chảy theo dải khấu (3)

lò thượng (5), lò xuyên vỉa (6), lò dọc vỉa đá (8) về hầm chứa nước, sau đó được bơm lên mặt bằng (Đối với chèn lò bằng phương pháp thủy lực, phần lớn nước

được thoát qua khối đá chèn của các dải khai thác phía dưới về hầm chứa nước Sau

đó được tận dụng lại để vận chuyển vật liệu chèn)

Hình 2.7a Đối với vỉa có chiều dày 3,5  5m

Hình 2.7b Đối với vỉa có chiều dày 5  10m

Hình 2.7c Đối với vỉa có chiều dày 10  15m Hình 2.7 HTKT cột dài theo độ dốc khai thác chia lớp bằng khấu than bằng máy combai với chèn lò theo thứ tự từ trên xuống

5 HTKT cột dài theo độ dốc, khai thác chia lớp nghiêng từ trên xuống khấu các lớp chèn lò theo thứ tự từ dưới lên

Được áp dụng để khai thác các vỉa than có chiều dày từ 1,5  3,5 m, góc dốc

từ 50  75o Đá vách và đá trụ của vỉa tương đối ổn định trở lên Độ bền vững của than không dưới trung bình

Bản chất của sơ đồ công nghệ khai thác như sau:

Công tác chuẩn bị: khu vực được chia thành các tầng khai thác, chiều dài theo hướng dốc của tầng từ 95  120 m, bởi hệ thống các lò dọc vỉa đá và lò xuyên vỉa ở hai mức vận tải và thông gió (có thể là lò xuyên vỉa và lò dọc vỉa than) Trong mỗi tầng, theo phương được chia thành từng cột bởi các lò thượng thông gió (2) đào theo lớp vỉa Chiều dài theo phương của mỗi cột khoảng 150 m Sơ đồ công nghệ khai thác, xem hình 2.8

Công tác khai thác: Trong một cột, theo chiều dày, vỉa được chia thành các các lớp khai thác, mỗi lớp có chiều dày ≤ 3,5 m Khai thác lớp bám vách trước, sau

đó khai thác các lớp tiếp theo Việc khai thác, chèn lò; vận tải; thông gió và thoát nước trong mỗi lớp được tiến hành tương tự như công nghệ khai thác toàn bộ chiều dày vỉa kết hợp với chèn lò toàn phần theo hướng từ dưới lên

Hình 2.8 HTKT cột dài theo độ dốc, khai thác chia lớp nghiêng từ trên xuống khấu

các lớp chèn lò theo thứ tự từ dưới lên

6 Một số thông số kinh tế - kỹ thuật

Trong các phương án khác nhau để khấu than và điều khiển vách bằng chèn

lò, đối với các vỉa dày với góc dốc > 500 và chiều dày lớn hơn 5 mét, sản lượng khai thác được, xem bảng 2.1

Bảng 2.1

Phương án khấu than

Số gương khấu đồng thời

Sản lượng trong hình hàng

tháng (tấn)

Từ một gương khấu

Từ khu vực mỏ

Thứ tự khối chia lớp từ trên xuống

với chèn lò tự chảy

Thứ tự khấu chia lớp từ dưới lên

với chèn lò bằng khí nén (vỉa với

Khi khấu chia lớp thứ tự từ dưới lên chi phí đường lò chuẩn bị giảm đáng kể

và trung bình là 5,5m/1.000 tấn than khai thác đối với các vỉa có chiều dày 5 9 mét

và 3,8 m/1.000 tấn với vỉa có chiều dày từ 12 15 mét

2.1.2 Các phương pháp chèn lò

Trong Công nghiệp khai thác than và khoáng sản, công nghệ khai thác với phương pháp chèn lò được áp dụng với 4 dạng cơ bản, bao gồm: chèn lò tự chảy, chèn lò cơ khí, chèn lò thủy lực và chèn lò bằng khí nén

2.1.2.1 Phương pháp chèn lò tự chảy

Khi áp dụng phương pháp chèn lò tự chảy, vật liệu chèn tự chảy vào khoảng trống đã khai thác dưới tác động của trọng lực chính bản thân Việc lèn chặt khối chèn ở giai đoạn đầu được diễn ra do trọng lực của vật liệu chèn chảy vào, còn giai đoạn tiếp theo là do tác động từ áp lực của các lớp đất đá nằm phía trên của khối chèn

Chèn lò tự chảy được áp dụng khi khai thác các vỉa than dốc và dốc đứng theo hệ thống khai thác cột dài theo phương, hệ thống khai thác liền gương và hệ thống khai thác chia lớp nghiêng Đối với phương pháp chèn lò tự chảy, vật liệu chèn được sử dụng từ đá thải (từ đào lò, khai thác lộ thiên, sàng tuyển, v.v.) nên đòi hỏi khối lượng gia công vật liệu nhỏ và tổ chức các công việc chèn lò đơn giản

Tiến hành công tác chèn lò tự chảy có thể đồng thời với công tác khấu than trong lò chợ hoặc trong khoảnh khấu Vật liệu dùng để chèn lò tự chảy là các loại đất đá kích thước nhỏ (đá vôi, đôlômit, cát kết, đá phiến, v.v.) và cát (thường có lẫn sét hoặc sỏi) Máng dẫn sử dụng cho đất đá tự chảy phải có góc dốc 28  30o, còn trong đường ống thì từ 18  24o Vì vậy, phương pháp này có thể áp dụng được ở các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng Để tăng độ lèn chặt của khối chèn, khi đưa vật liệu chèn vào khoảng trống đã khai thác, vật liệu phải được tưới nước

Khi chèn tự chảy có thể sử dụng nhiều loại vật liệu chèn khác nhau, nhưng yêu cầu tối quan trọng đối với vật liệu chèn là có khả năng dịch chuyển đến vị trí chèn theo lò thượng bằng dòng tự chảy hoặc bằng các phương tiện vận chuyển thông thường Để đảm bảo an toàn thi công chèn lò, cũng như để đạt được đủ độ chặt cần thiết của khối chèn, kích thước của vật liệu chèn không được vượt quá 250

 300 mm Tỷ trọng phần cỡ hạt lớn trong thành phần vật liệu chèn hợp lý nhất dao động từ 10  15 %, phần cỡ hạt 0  20 mm khoảng 30 % và phần chính để tạo độ chặt của khối chèn là đất đá cục 60  150 mm Trường hợp cần phải pha thêm đá sét, thì phần này cho phép lớn nhất đến 20 %

Để chèn lò tự chảy sử dụng đất đá nghiền đập từ đá nguyên khối, bãi thải quặng, đào lò chuẩn bị và phế thải từ nhà máy tuyển Đất đá của các bãi thải mỏ hầm lò cũ có thể được sử dụng pha trộn với đất đá nghiền đập từ đá nguyên khối trong điều kiện đất đá bãi thải không có tạp chất có tính tự cháy

Sử dụng đất đá nguyên khối làm vật liệu chèn tự chảy với khoảng cách vận chuyển lớn yêu cầu phải nghiền đập vật liệu và hạn chế hàm lượng thành phần nhỏ (sét) trong vật liệu và cần có các biện pháp để tách các cục đá có kích thước lớn (trên 250  300 mm) Điều này làm gia tăng chi phí và quá tải hệ thống vận tải mỏ

Vì vậy, phạm vi áp dụng hợp lý nhất là các khu vực chèn lò gần giếng và tại các vỉa than, thân quặng mỏng hoặc dày trung bình hay các vỉa dốc đứng

Khi sử dụng vật liệu chèn từ bề mặt đất, sơ đồ công nghệ chèn tự chảy bao gồm các khâu vận tải sau: đưa vật liệu chèn xuống mỏ, vận chuyển theo các đường

lò và vận chuyển bằng tự chảy trong giới hạn gương lò chợ Tổ hợp công nghệ tương tự như đối với các phương pháp chèn lò bằng cơ khí và nén khí, chỉ có sự khác nhau là vật liệu chèn để chèn lò được đưa vào các đường lò khai thác hoặc các đường lò khu vực (khi chèn nén khí) bằng các xe chuyên dụng hoặc các thiết bị đặc thù

Chèn lò tự chảy là phương pháp rẻ tiền nhất, năng suất chèn phụ thuộc chủ yếu phương pháp vận tải trong mỏ hầm lò

Những nhược điểm chủ yếu của phương pháp chèn lò tự chảy là độ lèn chặt của khối chèn thấp, độ chặt giảm từ dưới lên trên, hạn chế theo góc nghiêng và cần

thiết phải làm dầm trần phần nóc lò chợ và buồng khai thác Góc dốc tự nhiên tuỳ thuộc vào kích cỡ vật liệu chèn từ 30  45o

Thi công khối chèn: Khi khai thác các vỉa than bằng các lò chợ hoặc theo các

lớp nghiêng, vật liệu chèn được đưa vào các dải chèn (hình 2.9) rộng 6  10 m sau khi đã khai thác và thực hiện các công đoạn và chống giữ tạm thời, đặt máng để rót vật liệu chèn, v.v

Hình 2.9 Sơ đồ thi công khối chèn bằng phương pháp tự chảy khi khai thác vỉa dày

trung bình, dốc đứng theo hệ thống khai thác cột dài theo phương

Trong thực tế khai thác các vỉa dày, dốc đứng, sử dụng các vì chống gỗ Để các thành phần hạt của vật liệu chèn không rơi và khoảng không gian làm việc, giữa các hàng cột được che chắn bằng các tấm gỗ hoặc bằng lưới thép

Khi khai thác các vỉa dày dốc đứng bằng hệ thống khai thác chia lớp nghiêng phải tiến hành tạo ra các dầm trần theo thứ tự từ dưới lên và tấm ngăn cách chuẩn bị trước theo thứ tự khấu các lớp từ trên xuống Máng dẫn vật liệu chèn được sử dụng

có thể là máng kín hoặc máng hở Máng hở sử dụng cho các vỉa có góc dốc không quá 50  55o Máng kín sử dụng cho các góc dốc lớn

Trong hệ thống khai thác chia lớp nghiêng sử dụng phương pháp chèn lò tự chảy và trình tự khấu từ dưới lên, chi phí lao động cho công tác chuẩn bị vì chống khoảng 25  30 người.ca/1000 T; Phụ thuộc vào loại hình hệ thống khai thác áp dụng, chi phí thời gian trung bình cho công tác chuẩn bị khoảng trống đã khai thác

để chèn lò chiếm khoảng 30  60 % tổng thời gian khai thác

Kinh nghiệm cho thấy, thời gian trực tiếp thi công khối đất đá chèn chiếm 30

 40 % thời gian của một ca chèn lò Chi phí thời gian trên chủ yếu cho các công đoạn vận chuyển vật liệu chèn và chuẩn bị gương lò Điều này được giải thích là ở các mỏ hầm lò khi áp dụng phương pháp chèn lò tự chảy phải áp dụng nhiều khâu vận tải (rót theo các đường ống, trong các xe goòng và băng tải)