Nghiên cứu phân loại các mỏ than lộ thiên của tập đoàn công nghiệp than khoáng sản việt nam và lựa chọn công nghệ thiết bị phù hợp trong khai thác mỏ

bộ giáo dục đào tạo Trường đại học mỏ - Địa chất -o0o Ph¹m canh quèc h­ëng Nghiên cứu phân loại mỏ than lộ thiên tập đoàn công nghiệp than khoáng sản việt nam lựa chọn công nghệ thiết bị phù hợp khai thác mỏ Chuyên ngành: Khai thác Mỏ Mà số : 60.53.05 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật người hướng dẫn khoa häc: PGS.TS Hå SÜ Giao hµ néi - 2010 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân Các số liệu trình bày luận văn thật chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2010 Phạm Canh Quốc Hưởng Mục lục Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Nội dung Trang Mở đầu Chương 1: Tổng quan khai thác than Tập đon Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam 1.1 Tỉng quan vỊ khai th¸c than cđa TKV giai đoạn 2005 2009 kế hoạch giai đoạn 2010 2015 1.2 Hiện trạng sản xuất ngành than lộ thiên vùng Quảng Ninh 11 Chương 2: Các yếu tố tự nhiên kỹ thuật ảnh hưởng đến phân loại 19 2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến phân loại mỏ lộ thiên 19 2.2 Điều kiện kỹ thuật 30 2.3 Đánh giá trạng công nghệ khai thác mỏ lộ thiên 39 2.4 Tình hình thực sản lượng Công ty 45 2.5 Sản lượng mỏ lộ thiên 45 2.6 Đánh giá chung 47 Chương 3: Lựa chọn công nghệ, thiết bị phù hợp 48 3.1 Cường độ khai thác mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh 48 3.2 Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp để tăng tốc độ xuống sâu đáp ứng yêu cầu sản lượng mỏ 3.3 Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý để tăng tốc độ đào sâu sản lượng mỏ 3.4 Xác định tốc độ đẩy ngang cần thiết để hoàn thành sản lượng đất bóc hàng năm 3.5 Lựa chọn đồng thiết bị hợp lý để đáp ứng nhu cầu tăng sản lượng mỏ 49 51 56 58 3.6 áp dụng công nghệ khai thác với góc dốc bờ công tác nâng cao để bảo đảm hoàn thành sản lượng mỏ 70 Kết luận kiến nghị 79 Tài liệu tham khảo 81 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Theo đánh giá chuyên gia, tương lai gần, nhu cầu than đất nước tăng vọt năm 2010 (37 triệu tấn), năm 2015 (94 triệu tấn), năm 2020 ( 184 triệu ), năm 2025 (308 triệu ) Như vậy, sau năm 2012 Việt Nam phải nhập than với khối lượng dự kiến: năm 2015 34 triệu tấn, năm 2020 114 triệu tấn, năm 2025 nhập 228 triệu §Ĩ cã thĨ nhËp khÈu mét l­ỵng than lín nh­ khó khăn, đặc biệt khó ký hợp đồng dài hạn với chất lượng ổn định Có thể thấy than lượng việc đảm bảo an ninh lượng quốc gia chưa có lượng khác thay Để đáp ứng nhu cầu than ngày tăng nói trên, mà sản lượng than khai thác lộ thiên chủ yếu chiếm 60 % sản lượng than nguyên khai khai thác toàn Tập đoàn, cần có phân loại mỏ lộ thiên, để giúp nhà quản lý hoạch định chiến lược khai thác, đầu tư thiết bị, công nghệ tiến tiến phù hợp với mỏ Lộ thiên lớn, nhỏ khác nhau, đảm bảo tận thu tối đa tài nguyên, nâng cao chất lượng than khai thác, tận dụng tối đa công suất máy móc, thiết bị, nâng cao khối lượng mỏ Mục đích đề tài - a ánh giá tng quát, ton din v phân loi m khai thác than lộ thiên Tp on - Xác nh, la chn công ngh khai thác phù hp c s điều kiện tự nhiªn kỹ thuật cã ngnh - xut công ngh tin tin phù hợp cho loại mỏ cã trữ lượng, c«ng suất khác Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài - Đối tượng nghiên cứu đề tài m than khai thác l thiên Tập đoàn - Phm vi nghiên cu ca đề tài khối lượng mỏ hàng năm số thiết bị, c«ng nghệ chủ yếu ¸p dụng c¸c C«ng ty khai th¸c than lộ thiên Tập đoàn Ni dung ca ti c¸c vấn đề cần giải - иnh gi¸ yếu tố tự nhiªn kỹ thuật ảnh hưởng đến s phân loi - Nghiên cu la chn công ngh, thiết bị khai th¸c phï hợp với c¸c mỏ kh¸c theo phân loi - xut gii pháp ti u a công ngh, thit b khai thác phï hợp vào loại mỏ kh¸c Phương pháp nghiên cu - Phng pháp thng kê phân tích: C¸c kết khai th¸c hoạt động sản xuất kinh doanh ti Công ty nghiên cu - Phng pháp phân tích, ánh giá nhm xây dng phng pháp phân loi m khai thác than lộ thiên ý nghĩa khoa học thực tiễn - X©y dựng mt phng pháp phân loi m khai thác than lộ thiên Tp on mt cách có c s khoa học, đảm bảo tÝnh khả thi ph¸t triển bền vững - Kết nghiªn cứu cã thể gióp cho c¸c nhà hoạch định chiến lược ph¸t triển, đầu tư thit b, công ngh phù hp cho m than l thiên Tp on hin v năm Cơ sở tài liệu - B¸o cáo lng m, công ngh, thit b ch yu, hoạt động sản xuất kinh doanh than c¸c mỏ lộ thiên Tp on - Hin trng khai thác ca c¸c mỏ ĐÌo Nai, Cọc S¸u, Cao Sơn, Hà Tu, Núi Béo Các ti liu sách báo có liên quan đến đề tài nghiªn cứu Bố cục đề ti Ton b ti phần mở đầu gm chng, phần kết luận kiến nghị c trình bày cụ thể sau: Chương Tổng quan khai thác than ca Tp on Công nghip Than Khoáng sản Việt Nam Chương Nghiªn cứu yếu tố tự nhiên, k thut nh hng n phân loi Chng Lựa chọn c«ng nghệ phï hợp Kết luận kiến ngh Chương Tổng quan khai thác than Tập đon Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam 1.1 Tỉng quan vỊ khai th¸c than cđa TKV giai đoạn 2005 2009 kế hoạch giai đoạn 2010 – 2015 1.1.1 Tỉng quan vỊ TKV Víi vai trò trụ cột việc đảm bảo an ninh lượng quốc gia, sở tài nguyên giao, TKV chủ động xếp, điều chỉnh ranh giíi má LËp vµ tỉ chøc thùc hiƯn kÕ hoạch đẩy mạnh thăm dò xác minh trữ lượng than, xây dựng sở liệu địa chất khoáng sàng vùng mỏ, đảm bảo liệu vững cho quy hoạch phát triển mỏ lâu dài địa bàn Quảng Ninh Hiện, TKV có 20 mỏ lộ thiên 30 mỏ hầm lò với sản lượng 43 45 triệu tấn/năm, có mỏ lộ thiên với công suất triệu tấn/năm ( Cao Sơn, Cọc Sáu, Đèo Nai, Hà Tu, Núi Béo) mỏ hầm lò với công suất 1.5 triệu tấn/năm Trong khâu khai thác, TKV đà tập trung vào đổi công nghệ sử dụng phương pháp xúc chọn lọc với máy xúc thuỷ lực gầu ngược, sử dụng xe tải cỡ lớn từ 55 96 tấn, xe tải khung mềm, máy cày xới mỏ lộ thiên Khâu kỹ thuật khai thác TKV đặc biệt trọng đà nghiên cứu áp dụng thành công hệ thống khai thác khấu theo lớp đứng cho hầu hết mỏ hoàn thiện quy trình công nghệ cho khai thác than lộ thiên Nhờ thực giải pháp nên sản lượng than công ty tăng từ lần 10 năm qua, không công ty thành viên TKV có sản lượng triệu tấn/năm, tiêu biểu Công ty cổ phần than Núi Béo đà đạt sản lượng triệu than năm 2009 Để đạt sản lượng than phục vụ nhu cầu nước 60 triệu vào năm 2015, 70 triệu vào năm 2020 80 triệu vào năm 2025, TKV tập trung tăng cường đầu tư nâng công suất mỏ có, xuống sâu mỏ lộ thiên vïng CÈm Ph¶ tíi møc – 350 TiÕp tơc hiƯn đại hoá thiết bị dây chuyền khai thác theo hướng đưa vào sử dụng thiết bị động có công suất lớn, phù hợp với điều kiện quy mô mỏ, khu vực Đẩy mạnh phát triển ứng dụng công nghệ thông tin quản trị tài nguyên than, quản trị môi trường, quản lý kỹ thuật an toàn điều hành sản xuất theo hướng đại, ứng dụng công nghệ điều khiển tự động hoá số dây chuyền công nghệ, công tác kiểm soát an toàn môi trường mỏ Tập trung đào tạo, nâng cao trình độ đội ngũ công nhân kỹ thuật có; đào tạo bổ sung khâu thiếu, yếu; xây dựng lượng cán bộ, công nhân ngành mạnh số lượng chất lượng để làm chủ công nghệ thiết bị tiên tiến TKV Chính phủ giao nhiệm vụ triển khai dự án thuộc bể than đồng sông Hồng nhằm tăng sản lượng than nước đáp ứng nhu cầu lượng quốc gia thời kỳ Tài nguyên dự báo theo chuyên gia bể than đồng sông Hồng lên đến 210 tỷ Bể than antraxit Quảng Ninh nằm phía Đông Bắc Việt Nam, kéo dài từ Phả Lại qua Đông Triều đền Hòn Gai Cẩm Phả - Mông Dương Cái Bầu Vạn Hoa dài khoảng 130 km, rộng từ 10 đến 30 km, có tổng trữ lượng khoảng 10.5 tỷ tấn, tính đến mức -300 3,5 tỷ đà tịm kiếm thăm dò tương đối chi tiết, đối tượng cho thiết kế khai thác Tính đến mức -1000 có trữ lượng dự báo khoảng tỷ đầu tư tìm kiếm thăm dò Bể than đồng sông Hồng nằm vùng đồng sông Hồng, có đỉnh Việt Trì cạnh đáy bờ biển kéo dài từ Ninh Bình đến Hải Phòng, thuộc tỉnh thành phố: Thái Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Hải Phòng, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Nội, Sơn Tây, Hà Nam, Phúc Yên, Vĩnh Yên dự kiến kéo dài thềm lục địa Biển Đông Việt Nam Với diện tích khoảng 3500 km2 , tổng trữ lượng dự báo khoảng 210 tỷ Khu vực Khoái Châu với diện tích 80 km2 đà tìm kiếm thăm dò với trữ lượng khoảng 1,5 tỷ tấn, khu vực Bình Minh, với diện tích 25 km2 đà thăm dò sơ với trữ lượng 500 triệu tấn, tập trung nghiên cứu công nghệ khai thác để mở mỏ Các vỉa than phân bố độ sâu 100 đến -3500 m có khả sâu Than thuộc nhóm Abitum B ( Subbituminous B ), rÊt thÝch hỵp víi công nghệ nhiệt điện, xi măng, luyện thép hoá chất Các mỏ than vùng Nội địa có trữ lượng khoảng 400 triệu tấn, phân bổ nhiều tỉnh, gồm nhiều chủng loại than: than nâu lửa dài ( mỏ than Na Dương, mỏ than Đồng Giao ); than b¸n Antraxit ( má than Nói Hång, má than Kh¸nh Hoà, mỏ than Nông Sơn ); than mỡ ( mỏ than Lµng CÈm, má than PhÊn MƠ, má than Khe Bè ) , cã nhiỊu má than hiƯn ®ang khai thác Các mỏ than bùn phân bố hầu hết miền Bắc Trung Nam, chủ yếu tập trung miền Nam Việt Nam Đây loại than có độ tro cao, nhiệt lượng thấp, số khu vực khai thác làm nhiên liệu, lại chủ yếu sử dụng làm phân bón nông nghiệp Tổng sản lượng than bùn nước dự kiến khoảng tỷ m3 Công nghệ khai thác áp dụng mỏ lộ thiên hệ thống khai thác giới hoá toàn bộ, sử dụng bÃi thải bÃi thải Thiết bị công nghệ chủ yếu sử dụng mỏ lộ thiên loại khoan xoay cầu có đường kính mũi khoan từ 100 250 mm; máy xúc với dung gầu xúc 4-5 m3 8-12 m3; vận tải than từ nhà máy đến cảng tiêu thụ ô tô liên hợp ô tô - băng tải Trong số năm gần mỏ xuống sâu mức thông thuỷ tự nhiên đà sử dụng máy xúc thuỷ lực gầu ngược có dung tích gầu m3 để đào sâu đáy mỏ Hướng phát triển mở rộng mỏ lộ thiên để kéo dài tuổi thọ mỏ, áp dụng công nghệ bóc đất theo lớp dốc đứng, khai thác chọn lọc để tiết kiệm tài nguyên nâng cao chất lượng than Về thiết bị đổi theo hướng sử dụng máy khoan đường kính 200-300 mm, máy xúc có dung tích gầu đến 25 m3 ô tô tự đổ tải trọng đến 100 67 Qua việc so sánh giá thành tổ hợp chọn dây truyền đồng thiết bị tối ưu 3.5.2.2 Khâu làm tơi đất đá Đối với mỏ lộ thiên Quảng Ninh có độ cứng trung bình f = ữ 14, mức độ nứt nẻ chủ yếu cấp II, III Nhằm đáp ứng yêu cầu sản lượng đát bóc năm tới phù hợp phương pháp làm tơi đá khoan nổ mìn Để phù hợp với thiết bị bốc vận tải có công suất lớn, xu mở rộng đường kính lỗ khoan Mở rộng đường kính lỗ khoan cho phÐp më réng quy m« vơ nỉ, dƠ thùc hiƯn khâu giới hoá phức nạp thuốc Ngoài ra, mở rộng đường kính lỗ khoan cho phép mở rộng mạng l­íi khoan nỉ, tiÕt kiƯm chi phÝ Lùa chän máy khoan Các yếu tố ảnh hưởng tới việc lựa chọn thiết bị khoan là: a Phương pháp khoan Cấu tạo, cấu trúc tính chất lý, mức độ nứt nẻ độ khó khoan đất đá càn khoan Điều kiện địa hình, đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực cần khoan b Lựa chọn đường kính lỗ khoan theo yếu tố - Chiều cao tầng - Sản lượng mỏ - dung tích gàu xúc c Chi phí máy giá thành khoan nổ m3 nhỏ nhất, đảm bảo sản lượng mỏ nâng cao suất cho khâu xúc bốc Lựa chọn phương pháp khoan Độ khó khoan Pk độ khó pc đất đá mỏ xác định sau [30]: Pk = 0,007(δn + τc ) + 0,7γ+d (3.28) pc = [0,1kn (δn + τc + δk ) + 4d]1/3 (3.29) 68 Trong đó: n, k - Độ bền nén kéo đất đá, kg/ cm2, c Độ bền cắt, kg/ cm2 ; d Khối lượng riêng đất đá, kg/ cm3 kn Hệ số ảnh hưởng nứt lẻ Kết cho thấy đất đá mỏ Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu khó khoan với f = ữ 14 có độ khó trung bình, đất đá mỏ Núi Béo, Hà Tu có mức độ khoan trung bình với f = ữ dễ nổ Như vậy, mỏ Cao Sơn, Đèo Nai Cọc Sáu sử dụng phương pháp khoan đập xoay (đập đỉnh đập đáy) phù hợp phương pháp khoan xoay 3.Lựa chọn đường kính lỗ khoan Đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào sản lượng mỏ cầu yêu, chiều cao tầng độ cứng đất dung tích gầu xúc sử dụng Đường kính lỗ khoan lớn tương ứng với sản lượng càmg cao a- Lựa chọn đường kính lỗ khoan theo chiều cao tầng khai thác Trên mỏ lộ thiên sử dụng cac chiều cao tầng khác Chiều cao tầng lớn h max phụ thuộc vào thiết bị khoan dung tích gàu máy xúc sử dụng b- Lựa chọn đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào dung tích gàu xúc Đường kính lỗ khoan dung tích gàu xúc có quan hệ với thông qua tiêu kích thước cỡ hạt trung bình hợp lý máy xúc hoạt động hiệu Đối với đất đá dễ nổ khó nổ vừa, kích thược trung bình hợp lý cỡ hạt nổ mìn theo dung tích gàu xúc tính theo biểu thức 3.30 Dth = (0,15 ữ 0,2) 3E ,m (3.30) Đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào tính chất lý đá nứt nẻ: Với điều kiện địa chất mỏ vùng Quảng Ninh dùng phương pháp khoan xoắn, phương pháp khoan xoay cầu áp dụng với đường kính 200mm Như đá cứng mỏ than Cao Sơn, Đèo Nai phải dùng đường kính 250mm Nhìn chung phương pháp khoan đập xoay (đập đỉnh đập đáy) với đường kính 90 ữ 251mm khoan đất đá với độ cứng khác mỏ quảng Ninh Đất đá nứt nẻ cấp IV V tiêu thuốc nổ không thay đổi giảm dlk thực tế không làm thay đổi mức phá đá Vì 69 với đất đá nứt nẻ mạnh không phụ thuộc vào độ khó khoan nên áp dụng dlk lớn Đối với đất đá khó khoan thường tăng chi phí khoan, kinh tế đạt nhờ nổ lần 2, xúc bốc vận tải giảm dlk Đường kính lỗ khoan dlk lựa chọn theo quy mô sản lượng, công suất thiết bị mỏ Thiết bị lớn cỡ hạt tối ưu to, dùng đường kính máy khoan cỡ lơn ngược lại - Các mỏ có độ khó nổ trung bình đến dễ nổ: Hà Tu, Núi Béo, Cọc Sáu lựa chọn đường kính lỗ khoan theo cấu đồng thiết bị trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Lựa chọn đường kính lỗ khoan cho mỏ có ®é khã nỉ tõ trung b×nh ®Õn dƠ nỉ L = ÷ km L = ÷ km L = ÷ km V0, m3 q0, tÊn V0, m3 q0, tÊn V0, m3 q0, tÊn 80 48 31 58 38 70 175÷250 37 68 45 83 58,5 110 10 175÷250 47 86 57 105 73 135 12 200÷300 52 95 64 120 82 150 15 220÷320 64 114 79 142 100 184 20 250÷400 80 144 100 185 130 235 Dung Đường tích gầu kính lỗ xúc khoan 125 ữ200 - Các mỏ có độ khó nổ như: Đèo Nai, Cao Sơn lựa chọn đường kính theo lỗ khoan theo cấu đồng thiết bị trình bày bảng 3.6 70 Bảng 3.6 Lựa chọn đường kính lỗ khoan cho mỏ có độ khó nổ Dung Đường L = ÷ km L = ÷ km L = ữ km tích gầu kính lỗ xúc khoan V0, m3 q0, tÊn V0, m3 q0, tÊn V0, m3 q0, tÊn 64 ÷102 80 48 31 58 38 70 76÷127 37 68 45 83 58,5 110 10 90÷127 47 86 57 105 73 135 12 100÷152 52 95 64 120 82 150 15 127÷220 64 114 79 142 100 184 20 150÷250 80 144 100 185 130 235 3.6 áp dụng công nghệ khai thác với góc dốc bờ công tác nâng cao để bảo đảm hoàn thành sản lượng mỏ Các mỏ lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh mở rộng biên giới mỏ theo chiều rộng chiều sâu chiều cao bờ lớn từ 300 ữ 550 m, hầu hết mỏ cã hƯ sè bãc lín Kt = ÷ 14 m3/tấn Do đạt sản lượng than 2,0 ữ 3,5 triệu tấn/năm mỏ phải bóc từ 14 ữ 28 triệu tấn/năm Để hoàn thành kế hoạch sản xuất với mục tiêu nâng cao chất lượng than - đất Các mỏ phải sử dụng HTKT với góc dốc bờ công tác nâng cao = 22 ữ 300 [6], [7] Góc nghiêng bờ công tác gọi góc nghiêng bờ dừng (ký hiệu d) Góc nghiêng cong tác trường hợp tổng quát xác định theo biÓu thøc 3.31 71 n-1 ∑Βι + nt.hctg α ϕ = arcctg ,®é nt.h (3.31) NÕu chiỊu rộng tầng công tác băng Bmin th×: ϕ = arcctg md.Bmin + (n1 - md - 1)Bd + n.h.ctgα nt.h ,®é (3.32) Trong ®ã: nt – Số tầng bờ mỏ; Bi chiều rộng bờ tầng thứ (i) tính từ lên, m; md- Số tầng hoạt động; Bmin Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu, m; Bd chiều rộng mặt tầng tạm dừng, m Các mỏ Cọc Sáu, Đèo Nai, Cao Sơn, Hà Tu, Núi Béo năm tới Cao Sơn Khe Chàm IV Đông Lộ Trí có chiều cao công tác từ 200 ữ 250m, số tầng bờ công tác trung bình từ 20 ữ 25 tầng Nếu khai thác với góc công tác thấp = 15 ữ 170, hàng năm mỏ phải bóc với khối lượng 25 ữ 40 triệu m3/năm Nên điều hoà khối lượng đất đá bóc giai đoạn phức tạp giai đoạn đàu phải bóc với hệ số bóc lớn, giai đoạn sau lại bóc với hệ số thấp, dẫn đến đầu tư mỏ không hợp lý, thiết bị sở hạ tầng đầu tư lớn sau không phát huy hết công suất, làm cho mỏ khó cân đối tài chính, chí nhiều mỏ thực kế hoạch sản xuất đề Do vậy, xu tất yếu phải điều hoà khối lượng đất bóc giai đoạn khác nhau, cho chênh lệch lớn Để đạt yêu cầu cần phải áp dụng công nghệ khai thác với 72 góc bờ công tác nâng cao, điều có ý nghĩa quan rang với mỏ lộ thiên sâu, hệ số bóc sản xuất lớn vùng mỏ Quảng Ninh áp dụng công nghệ khai thác với góc dốc bờ công tác nâng cao góp phần tạo điều kiện cho mỏ nâng cao sản lượng than mà hoàn thành kế hoạch bóc đất đá hàng năm Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ khai thác phải tuân thủ theo điều kiện định, hoàn thành kế hoạch khai thác mỏ Để khai thác với góc dốc bờ nâng cao cần phải xét tới yếu tố ảnh hưởng tới góc nghiêng bờ công tác 3.6.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới góc nghiêng bờ công tác 3.6.1.1 ảnh hưởng chiều rộng mặt tầng công tác Chiều rộng mặt tầng công tác yếu tố ảnh hưởng đến Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu Bmin xác định theo chiều dài giải khấu A sơ đồ hoạt động thiết vị vận tải [2], [5] Khi đất đá cứng, phải khoan nổ mìn để tơi sơ trước xúc, chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu phụ thuộc vào chiều rộng đống đá nổ mìn Bd - Khi sử dụng giải khấu thông th­êng Bmin = Z + T + C + Bd , m (3.33a) - Khi sư dơng gi¶i khÊu cơt B’min = Z + Bd , m (3.33b) Trong ®ã: Z- Khoảng cách từ mép tầng đến mép đường vận tải, m; TChiều rộng đường vận tải, m; C- khoảng cách từ mép tường đến chân tầng, m; chiều rộng gi¶i khÊu, m; Z = h (ctgρ -ctgα) + c’, m; - Góc ổn định lâu dài đất đá sườn tầng, m; c khoảng cách an toàn từ mép lăng trụ tụt lở đến mép đường, m A = W + (n-1) bm ,m (3.34) Trong ®ã: W - đường kháng chân tầng, m; n- số hàng mìn; bm khoảng cách số hàng mìn, m Bd Chiều rộng đống đá nổ mìn, chiều rộng đống đá nổ mìn phụ thuộc vào số hàng mìn cần nổ, trường hợp chung tÝnh theo c«ng thøc thùc nghiƯm 3.35 73 Bd = A + X , m (3.35) Trong ®ã: η’ = W/h = 0,55 ÷ 0,7; η’’ = 0,75 ữ 0,85; Kr hệ số nở rời đất đá nổ mìn; - góc nghiêng đống đá nổ mìn, độ Khảo sát mối quan hệ mặt tầng công tác với góc nghiêng bờ công tác với thông sè: h = 15m, nt = 19 tÇng; α = 650, tầng tầng công tác cho thấy với chiều cao tầng 15m, mà tầng tầng công tác, chiều rộng mặt tầng công tác Bmin = 30m góc nghiêng bờ công tác đạt giá trị tối đa 240 Như vậy, để nâng cao bờ góc nghiêng công tác nhằm điều hoà khối lượng đất bóc, cần phải áp dụng HTKT với góc nghiêng bờ công tác lớn, muốn phải áp dụng luồng khấu cụt chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu xác định biểu thức 3.36 B’min = Bvt + A, m (3.36) Trong ®ã: Bvt Chiều rộng đường vận tải, m 3.6.1.2 ảnh hưởng chiều cao tầng đến góc nghiêng bờ công tác Việc tăng giảm chiều cao tầng ảnh hưởng đến góc nghiêng bờ công tác Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng không lớn thay đổi chiều cao tầng thường bị hạn chế thông số làm việc máy xúc điều kiện an toàn làm việc Kết cho thấy tầng tầng công tác với chiều rộng 55m, tăng chiều cao tầng tới 28m góc nghiêng bờ công tác đạt giá trị 240 Chiều cao tầng phụ thuộc vào chiều sâu khoan máy khoan đà lựa chọn 3.6.1.3 ảnh hưởng phương pháp khai thác đến góc nghiêng bờ công tác Phương pháp khai thác yếu tố ảnh hưởng lớn đến góc nghiêng bờ công tác Khi tất tầng bờ công tác tầng công tác sử dụng giải 74 khấu thông tầng , chièu rộng bờ công tác góc nghiêng bờ công tác nhỏ xác định biểu thức (3.37) = arcctg (nt - 1)Bmin + nt.hctg nt.h ,độ (3.37) Ưu điểm phương pháp trữ sản xuất lớn, giao tông vận tải thông thoáng Tuy nhiên, phải bốc trước khối lượng đất đá không cần thiết - Khi sử dụng giải khấu cụt, chiều rộng mặt tầng công tác Bmin thu hẹp so với khấu thông tầng Trong trường hợp bờ nghiêng công tác nâng lên đáng kể so với khấu thông tầng xác định theo (3.38) = arcctg (nt - 1)B'min + nt.hctg nt.h ,độ (3.38) Các mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh, tầng có chiều dài tuyến công tác lớn hầu hết có lối bÃi thải, chiều cao bờ mỏ lớn, số tầng công tác mỏ, sản lượng đất bóc hàng năm lớn Vì vậy, cần phải giải khấu cụt khấu đuổi tầng liên tiếp để hoàn thành kế hoạch sản xuất nâng cao góc nghiêng bờ công tác, tạo điều kiện cho điều hoà chế độ công tác mỏ Do số tầng lớn thiết bị xúc bốc có dung tích gàu nhỏ phổ biến từ 4,6 ữ 8m3, nên số thiết bị tham gia xúc bóc nhiều Số máy xúc tham gia xúc bốc đất đá khai thác than mỏ Cọc Sáu, Cao Sơn, Đèo Nai, Hà Tu, Núi Béo từ 15 ữ 20 Để thiết bị hoạt động nhịp nhàng đạt suất cao, bờ công tác hình thành 75 nhóm tầng khấu đuổi hoạt động song song với góc nghiêng bờ công tác có giá trị biÓu thøc 3.39 (nt - 1) [B'min + (m-1) Bvt + nt.hctg α ϕ3 = arcctg m ,®é (3.39) nt.h Trong đó: m số tầng khấu đuổi nhóm, m = Lt/Lk ; Lt Chiều dài tuyến tầng công tác,m Mặt khác, để nâng cao góc nghiêng bờ công tác tới mức tối đa cho phép xu chung giới sử dụng thiết bị xúc bốc có công suất lớn số lượng thay nhiều máy xúc cỡ nhỏ, đó: - Nếu số máy xúc sử dụng nhỏ số tầng khấu đuổi bờ công tác (Nx m) sử dụng gương cụt, góc dốc bờ công tác xác định theo công thức 3.40: = arcctg (nt - 2) Bvt +B'min nt.h.ctg α nt.h ,®é (3.40) NÕu (Nx > m), cã thĨ ph©n bê má thành tầng khấu đuổi hoạt động song song theo thứ thự từ xuống dưới, sử dụng gương cụt, góc dốc bờ công tác xác định theo c«ng thøc 3.41: ϕ4 = arcctg (nt - ms - 1) Bvt + ms.B'min + nt.h.ctg α nt.h ,®é (3.41) Trong đó: Ms số nhóm tầng kháu đuổi hoạt động song song 76 Để thấy khác trường hợp trên, khảo sát góc nghiêng bờ công tác theo công thức 3.38 ữ 3.41, víi c¸c sè liƯu sau: Bmin = 60m; T = 11m; C = 2m; Bvt = 750m; LK = 250m (m =3); ms = 3; nt = 19 tÇng; h = 15m; = 650 Kết tính toán sau: a- Khi Nx ≤ m b- Khi Nx ≥ m 18x60 +19x15xctg650 - Tr­êng hỵp 1: ϕ1 = arcctg = 13,220 19x15 18x(60-11-2) +19x15xctg650 - Tr­êng hỵp 2: ϕ2 = arcctg = 16,230 19x15 6x(47+2x20) +x19x15xctg650 - Tr­êng hỵp 3: ϕ3 = arcctg = 13,220 19x15 47 + 17x20 +19x15xctg650 - Tr­êng hỵp 4: ϕ4 = arcctg = 28,730 19x15 3x47 + 15x20 +19x15xctg650 - Tr­êng hỵp 5: ϕ5 = arcctg = 26,410 19x15 Kết tính toán cho thấy với điều kiẹn bình thường: Chiều cao tầng 15m; chiều rộng mặt tầng công tác 47 ữ 60m, việc thay đổi phương pháp khai thác đà làm tăng đáng kể góc nghiêng bờ công tác: - Nếu tầng tầng công tác góc nghiêng bờ = 13,220 ữ 16,230 - Nếu để khu vực có thiét bị xúc bóc + vận tải hoạt động với chiều rộng mặt tầng 47 ữ 60m, khu vực tầng khong bôc xúc đai vận tảI rộng 20m góc nghiêng bờ mỏ tăng lên thừ 23,510 ữ 28,730 77 Xem xét trường hợp trên, thấy trường hợp (tức số lượng máy xúc hoạt động bờ mỏ Nx m), góc nghiêng bờ công tác có giá trị cao Điều có nghĩa nên sử dụng máy xúc có dung tích gàu lớn công tác bóc đất đá tăng cường khai thác mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh Sử dụng thiết bị công suất lớn để giảm số tầng công tác bờ mỏ, điều làm tăng đáng kể góc nghiêng bờ công tác Sử dụng thiết bị có công suất lớn xu phát triển tất yếu ngành khai thác mỏ lộ thiên ngày áp dụng rộng rÃi mỏ giới Ưu điểm định hướng phát triển là: Các thiết bị hoạt động an toàn, chắn suất cao Có trình độ giới hoá cao, có điều kiện để tự động hoá điều kiển từ xa Thuận lợi có hiệu qủa quản lý điều hành sản xuất (do có tính tập trung sản xuất) Có điều kiện thuận lợi để thực giải pháp kỹ thuật-công nghệ tiên tiến nổ mìn bÃi lớn, nổ mìn tầng cao sử dụng phương pháp vận tải chu trình hở Giảm đáng kể công việc phụ trợ mỏ như: Làm đường, di chuyển đường điện, bảo dưỡng công rình thiết bị, dọn mặt tầng v.v Tăng suất lao động, tạo điều kiện cải thiện sống xà hội Hạ giá thành khoan nổ, nâng cao suất xúc bốc vận tải, dẫn đến hạ thành chung cho than khai thác; Tạo điều kiện nâng cao góc bờ công tác, thuận lợi việc điều chỉnh chế độ công tác mỏ Trên thực tế hoạt động mỏ lộ thiên cso vỉa cắm dốc dốc đứng giới, việc sử dụng thiết bị cỡ lớn đà tạo tiền đề để hình thành bờ công tác có góc nghiêng lớn ( tầng có thiết bị hoạt động có chiều rộng lớn, tầng lại thường ®ai b¶o vƯ hay ®ai vËn t¶i) 78 HiƯn t¶i mỏ lộ thiên giới dang sử dụng thiét bị có công suất lớn (máy xúc có dung tích gàu từ 10 đến 35 m3 lớn hơn) khai thác với góc nghiêng bờ công tác cao: Aitik (Thuỷ Điển); Withbank (Nam Phi); Decazevill (Pháp); National Coal Board (Anh); Cerrefen (Colombia); Bingham, Minntak (Mü); Maunt-Rait (Canada); Paraburdu (úc); Puerto (Vênêzuyêla) Ngay số dự án nước xin đầu tư vào Việt Nam như: Khe Chàm II cđa VHB – óc, Na D­¬ng cđa Mü v.v đưa phương án sử dụng thiết bị lớn Phù hợp với xu phát triển chung ngành khai thác mỏ lột thiên giới Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam đà có chủ trương đầu tư bổ sung thiết bị có công suất lớn để khai thác mỏ lộ thiên có sản lượng lớn Hiện mỏ đà hầu hết sử dụng ôtô có trọng tải đến 58 hÃng CAT-733, Komatsu, Bezal, mỏ Cao Sơn đà đầu tư ôtô CAT777D có trọng tải 97 tấn; máy xúc mỏ đâù tư MXTL có dung tích gầu 5,2 m3, 6,7 m3 12 m3 (Cao Sơn) Trong năm tới cac thiết bị có công suất lớn tiếp tục đầu tư để thay thiết bị nhỏ nhằm đáp ứng yêu cầu sản lượng mỏ lộ thiên lớn mỏ Cọc Sáu, Cao Sơn, Cao Sơn , Hà Tu, Núi Béo 79 Kết luận kiến nghị Trong thiết kế mỏ, việc đánh giá phân loại mỏ để tính toán khả sản lượng lựa chọn công nghệ, thiết bị phù hợp vô quan trọng Qua trình nghiên cứu đánh giá, phân loại lựa chọn thiết bị công nghệ phù hợp, luận văn thu kết sau: Các mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh có đặc điểm chung là: - Cấu trúc địa chất mỏ phức tạp, vỉa than phần lớn có chiều dày mỏng đến trung bình, số lớp kẹp nhiều, vỉa than có nhiều biến động đường phương h­íng dèc Trong khai tr­êng má cã nhiỊu ®øt g·y làm việc khai thác trở lên phức tạp Điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp, nước mưa nước ngầm chảy vào khai trường hàng năm lên đến hàng triệu m3 Do đứt gÃy lớp yếu nên bờ mỏ nhiều nơi đà xảy trượt lở, gây lên khó khăn ách tắc cho sản xuất - Điều kiện khai thác mỏ có dạng đồi núi moong sâu, mỏ kết thúc khai thác mức -150 ữ - 350, chiỊu cao bê má kÕt thóc ë mức H = 250 ữ 600 m, số tầng khai thác nhiều ( n = 20 ữ 37 tầng), chiều cao khai thác mức thoát nước tự chảy mỏ từ 190 ữ 400 m, khối lượng đất bóc mức thoát nước tự chảy từ 23 ữ 76%, khối lượng than khai thác mỏ chủ yếu nằm mức thoát nước tự chảy từ 33 ữ 99 % Do đất đá chủ yếu phân bố tầng cao, than phân bố tầng phía nên việc điều hoà chế độ công tác mỏ phức tạp - Phần lớn vỉa than có góc cắm thuộc loại nghiêng dốc, nên khai thác xuống sâu hệ số bóc lớn, kích thước khai trường chật hẹp Để đảm bảo sản lượng khai thác mỏ lộ thiên lớn, giải pháp công nghệ lựa chọn 80 - Các mỏ cần áp dụng công nghệ khai thác với đáy mỏ nhiều cấp để khắc phục mùa mưa, tạo điều kiện khai thác đồng thời nhiều tầng than - Cần phải áp dụng triệt để công nghệ đào sâu đáy mỏ MXTLGN để khắc phục lầy lội đáy mỏ Trong điều kiện khai thác cho phép nên đưa tối đa MXTLGN vào khai thác than, cách chuẩn bị tầng theo phân tầng - Để đảm bảo sản lượng than khai thác mỏ lớn cần áp dụng giải pháp: Giảm chiều dài bloc máy xúc LK đến giá trị hợp lý tuỳ theo điều kiện khai thác, giảm chiều cao tầng than khai thác - áp dụng công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác nâng cao để điều hoà chế độ công tác, nâng cao hiệu kinh tế suốt thời gian tồn mỏ - Với mỏ lộ thiên lớn nên đầu tư dần thay thiết bị có công suất nhỏ thiết bị có công suất lớn, động Các tầng có chiều dài tuyến công tác lớn cần bố trí máy xúc công suất lớn Khi sử dụng đồng thiết bị có công suất lớn tạo điều kiện để tập trung sản xuất, tăng hiệu quản lý, giảm chi phí hạ giá thành khai thác Kiến nghị Qua trình nghiên cứu, tính toán cho thấy việc phân loại lựa chọn công nghệ, thiết bị khai thác cho mỏ lộ thiên phức tạp Tuy vậy, phân loại lựa chọn công nghệ, thiết bị khai thác cho mỏ lộ thiên lớn, nhỏ mà đề tài lựa chọn dùng làm tài liệu thiết kế, lựa chọn công nghệ, thiết bị khai thác mỏ lộ thiên Trong khuôn khổ luận văn Thạc sĩ có nhiều vấn đề khiếm khuyết chưa giải trọn vẹn việc phân loại, lựa chọn công nghệ, thiết bị phù hợp khai thác mỏ Vì cần có công trình nghiên cứu khoa học để hoàn thiện giải trọn vẹn khuyết điểm tồn mà đề tài chưa có điều kiện giải 81 Tài liệu tham khảo Lê Đức Phương (2004), Phương hướng đổi Công nghệ thiết bị khai thác mỏ lộ thiên thêi gian tíi” T¹p chÝ than ViƯt Nam, sè 11, trang 20 – 22 Hå SÜ Giao ( 1999 ), Giáo trình thiết kế mỏ lộ thiên, NXB giáo dục, Hà Nội Trần Mạnh Xuân ( 1998 ), Cơ sở thiết kế mỏ lộ thiên, giảng dùng cho học viên cao học ngành khai thác mỏ, Hà Nội Trần Mạnh Xuân ( 1991 ), Giáo trình quy trình công nghệ sở thiết kế mỏ lộ thiên, Tập 1, , 3, Hà Nội Trần Mạnh Xuân ( 2000), Hệ thống khai thác mở vỉa khoáng sàng, Bài giảng dành cho học viên ngành cao học khai thác mỏ, Hà Nội Công ty tư vấn đầu tư mỏ Công nghiệp ( 2004), Điều chỉnh quy hoạch ngành than giai đoạn 2005 2010 có xét đến triển vọng năm 2020, Hà Nội Lê Đức Phương ( 2004), Một số kết áp dụng công nghệ khai thác theo lớp đứng mỏ lộ thiên Tạp chí Than Việt Nam, sè 11, tr 78 – 80 Ngun §øc Bình ( 1998), Các giải pháp nâng cao hiệu khai th¸c má than Cäc S¸u, B¸o c¸o tỉng kÕt đề tài, Hà Nội Đỗ Ngọc Tước ( 2001), Nghiên cứu lựa chọn dây chuyền đồng thiết bị động cho mỏ khai thác than lộ thiên Than Việt Nam, Báo cáo tổng kết đề tài, Hµ Néi ... trạng công nghệ khai thác mỏ lộ thiên 2.3.1 Hiện trạng công nghệ thiết bị mỏ than lộ thiên a Đặc điểm thực trạng công nghệ khai thác mỏ lớn 40 - Đối với mỏ lớn vùng Quảng Ninh, công nghệ khai thác. .. mỏ lộ thiên 39 2.4 Tình hình thực sản lượng Công ty 45 2.5 Sản lượng mỏ lộ thiên 45 2.6 Đánh giá chung 47 Chương 3: Lựa chọn công nghệ, thiết bị phù hợp 48 3.1 Cường độ khai thác mỏ than lộ thiên. .. than nguyên khai khai thác toàn Tập đoàn, cần có phân loại mỏ lộ thiên, để giúp nhà quản lý hoạch định chiến lược khai thác, đầu tư thiết bị, công nghệ tiến tiến phù hợp với mỏ Lộ thiên lớn, nhỏ