CHƯƠNG III:KHAI THÁC
LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC
III.1. Đặc điểm địa chất và nhwungx yếu tố liờn quan đến cụng tỏc khai thỏc *Khỏi quỏt chung
Sau khi mở vỉa và chuẩn bị ruộng than ta tiến hành khai thỏc, nhằm ra than sớm, rỳt ngắn thời gian xõy dựng cơ bản, thu hồi vốn nhanh.
Trỡnh tự mỏ vỉ cỏc đường lũ trong phạm vi khai thỏc và khấu than ở lũ chợ gọi là phương phỏp khai thỏc. Cú rất nhiều phương phỏp khai thỏc khỏc nhau nhưng việc lựa chọn phương phỏp, hệ thống khai thỏc phải đảm bảo cỏc yờu cầu sau:
-Đảm bảo an toàn cho người và mỏy múc thiờt bị.
-Khai thỏc triệt để khoỏng sản cú ớch, tỷ lệ tổn thất và làm nghốo là nhỏ nhất. -Cú khả năng cơ giới húa cao, ỏp dụng cụng nghệ mới đảm bảo năng suất cao, giảm giỏ thành tới mức thấp nhất.
Tuy vậy việc lựa chọn HTKT hợp lý cũn phục thuộc vào điều kiện cụ thể cho từng khu vực khu vực thiết kế, điều kiện địa chất, kinh tế, trỡnh độ kỹ thuậ cụng nghệ hiện tại.
Đồ ỏn chọn vỉa 5,6 để thiết kế lựa chọn hệ thống khai thỏc.
Cỏc yếu tố liờn quan đến cụng tỏc khai thỏc của vỉa 5,6:
* Cấu tạo của vỉa : vỉa than trong cụm vỉa là những vỉa thoải nghiờng và cú cấu tạo tương đối đơn giản ( vỉa khụng cú lớp đất đỏ kẹp xen kẽ).
* Chiều dày vỉa : vỉa than cú chiều dày trung bỡnh 5,1 m.
* Gúc dốc vỉa : vỉa than trong cụm vỉa cú gúc dốc trung bỡnh αtb= 26o . Do đú ảnh hưởng đến việc lựa chọn hệ thống khai thỏc, thiết bị và cụng nghệ khấu than, phương phỏp vận tải, chống giữ lũ chợ và điều khiển đỏ vỏch.
* Tớnh chất đất đỏ xung quanh: Vỏch vỉa tương đối mềm yếu : độ kiờn cố của đỏ vỏch trực tiếp f1= 4, chiều dày h1 = 9m ; độ kiờn cố của đỏ vỏch cơ bản f2 = 7, chiều dày h2 = 12m. Do đú tớnh chất của đỏ vỏch cú ảnh hưởng trực tiếp đến việc chống giữ lũ chợ, phương phỏp điều khiển đỏ vỏch và khả năng sập đổ của chỳng trong quỏ trỡnh khai thỏc.
III.2.Lựa chọn hệ thống khai thỏc *Cỏc phương ỏn cú thể chọn
-Phương ỏn I: Hệ thống khai thỏc cột dài theo phương lũ chợ tầng bỏm trụ hạ trần và thu hồi than núc
-Phương ỏn II: Hệ thống khai thỏc liền gương lũ chợ tầng bỏm trụ, hạ trần thu hồi than núc.
III.2.1.Hệ thống khai thỏc cột dài theo phương lũ chợ tầng bỏm trụ hạ trần , thu hồi than núc:
III.2.1.Cụng tỏc chuẩn bị
Bản chất của HTKT cột dài theo phương là cụng tỏc chuẩn bị và cụng tỏc khõu than được tiến hành nối tiếp. HƯớng dịch chuyển của gương lũ chợ từ biờn giới về trung tõm ruộng mỏ.
Xuất phỏt từ lũ xuyờn vỉa thụng giú -50 (1) mà lũ xuyờn vỉa -112,5(2), để chuẩn bị cho hệ thống người ra tiến hành đào cặp lũ dọc vỉa vận tải tầng(3) và lũ dọc vỉa thụng giú của tầng (4) về hai phỏi của ruộng mỏ. Sau khi đào cỏc lũ dọc vỉa ra đến biện giới của ruộng mỏ, ta tiến hành mỏ lũ cắt ban đầu(5). Từ lũ cắt ta tiếp tục đào lũ song song(6) và họng sao (7). Hướng dịch chuyển của lũ chợ từ biờn giới ruộng mỏ về trung tõm.
III.2.1.2.Vận tải
Than ở lũ chợ được vận chuyển xuống lũ dọc vỉa vận tải qua họng sỏo(7)→ lũ dọc vỉa vận tải (3) → xuyờn vỉa (2) → giếng chớnh → ra ngoài.
III.2.1.3.Thụng giú
Giú sạch từ ngoài mặt đất → lũ xuyờn vỉa vận tải → dọc vỉa vận tải → qua họng sỏo tới cung cấp cho lũ chợ, giú sạch chuyển thành giú bẩn thoỏt qua xuyờn vỉa thụng giú ra ngoài.
III.2.1.4.Ưu nhược điểm của HTKT
*Ưu điểm:
-Việc đào cỏc đường lũ dọc vỉa vận chuyển và thụng giú đến biờn giới của ruộng mỏ cú điều kiện thăm dũ lại vỉa và bổ sung thờm tài liệu địa chất, do đú cụng tỏc khai thỏc lũ chợ chủ động và ớt gặp sự cố về điều kiện khai thỏc, địa chất.
-Mạng cỏc đường lũ chuẩn bị được đào trước, sau đú mới tiến hành khai thỏc, do đú cụng tỏc khai thỏc và chuẩn bị khụng bị ảnh hưởng lẫn nhau.
quanh tỏc dugnj lờn cỏc đường lũ chuẩn bị nhỏ và ổn định do đú chi phớ bảo vệ cho cỏc đường lũ thấp. Luồng giú đi qua lũ chợ tuõn theo thiết kế, hạn chế được tối đa hiện tượng rũ giú.
-Cú thể thu hồi một phần than bảo vệ do để lại trụ trờn lũ thụng giú khi lũ chợ đi qua nờn tăng được hệ số thu hồi than.
*Nhược điểm:
-Thời gian ra than lõu vỡ phải đào mạng lũ chuẩn bị đến biờn giới khai thỏc. -Đầu tự ban đầu lướn, do khối lượng cỏc đường lũ chuẩn bị ban đầu lớn.
III.2.2.Hệ thống khai thỏc liền gương lũ chợ tầng bỏm trụ , hạ trần và thu hồi than núc:
III.2.2.1.Cụng tỏc chuẩn bị
Bản chất của hệ thống khai thỏc liền gương là cụng tỏc chuẩn bị cà khấu than ở lũ chợ được tiến hành đồng thời. Gương lũ chuẩn bị và gương lũ chợ cựng hướng tiến từ trung tõm ra biờn giới. Gương lũ dọc vỉa vận tải luụn vượt trước gương lũ chợ một khoảng tối thiểu là 50m, với mục đớch trao đổi gũong, dồn tao, chất tải than ở lũ chợ và đào lũ dọc vỉa vận chuyển.
Xuất phỏt từ đường lũ xuyờn vỉa(1)(2) nguwoif ta tiến hành đào lũ dọc vỉa của tầng (3) và lũ song song (6) về 2 cỏnh của ruộng mỏ hoặc của khoảnh, cỏc đường lũ được nối thụng với nhau bằng cỏc họng sao (5). Ở mức thụng giú đào lũ dọc vỉa thụng giú (4), lũ song song (8) và cỏc đường lũ được nối thụng với nhau bằng họng sỏo (7). Để chuẩn bị mở lũ chợ, sau khi cỏc đường lũ dọc vỉa ở mỗi cỏnh đó đào cỏch lũ xuyờn vỉa (1),(2) theo phương khoảng 30-40m, người ta đào thượng cắt nối lũ dọc vỉa vận tải(3) và lũ dọc vỉa thụng giú (4) mở lũ chợ (9) để mở lũ chợ ban đầu (10). Hướng dịch chuyển của lũ chợ từ trung tõm ruộng mỏ ra biờn giới ruộng mỏ.
Than từ lũ chợ được vận chuyển bằng mỏng trượt qua họng sỏo (5) xuống lũ dọc vỉa vận tải của tầng(3) → chất lờn gũong theo đường lũ xuyờn vỉa (2) ra sõn giếng → ra ngoài.
III.2.2.3.Thụng giú
Giú sạch đi từ ngoài mặt đất qua giếng nghiờng chớnh và giếng nghiờng phụ qua lũ xuyờn vỉa vận tải (2) theo lũ dọc vỉa (3), qua họng sỏo (5) để cung cấp giú sạch cho lũ chợ.
Giú bẩn từ lũ chợ qua họng sỏo thụng giú (7) lờn lũ dọc vỉa thụng giú (4) ra lũ xuyờn vỉa thụng giú ra ngoài.
III.2.3.Lựa chọn hệ thống khai thỏc
Để tiến hành lựa chọn HTKT hợp lý cho vỉa, tiến hành phõn tớch ưu nhược điểm của 2 phương ỏn trờn:
Bảng so sỏnh 2 phương ỏn STT Chỉ tiờu so sỏnh
HTKT liền gương lũ chợ tầng bỏm trụ thu hồi than
núc
HTKT cột dài theo phương lũ chợ tầng bỏm trụ thu hồi than núc 1 Khả năng thăm dũ địa chất Khụng cú khả năng thăm dũ vỡ đường lũ đào đồng
thời việc khấu than
Cú khả năng thăm dũ vỡ đường lũ đào xong mới tiến
hành khấu than 2 Khối lượng đào
lũ
Khối lượng đào lũ ban đầu nhỏ nờn chi phớ bõn đầu
nhỏ
Khối lượng đào lũ ban đầu lớn nờn chi phớ ban đầu lớn
3 Thời gian đưa mỏ vào sản xuất
Do việc khai thỏc được tiến hành đồng thời với việc đào lũ chuẩn bị nờn thời gian đưa mỏ vào sản xuất nhanh
Do việc khai thỏc tiến hành nối tiếp sau khi đào lũ chuẩn
bị nờn thời gian đưa mỏ vào sản xuất chậm
4 Chi phớ bảo vệ đường lũ
Do đường lũ tồn tại trong khu vực đó khai thỏc nờn
chi phớ bảo vệ lớn
Do đường lũ tồn tại trong khối than nguyờn nờn chi phớ
5 Mức độ rũ giú Nằm trong cựng đó khai thỏc nờn rũ giú nhiều
Nằm trong vựng chưa khai thỏc nờn rũ giú ớt 6 Điều khiển ỏp
lục
Áp lực lớn và phức tạp Áp lực nhỉ và đơn giản
*Nhận xột: Qua việc so sỏnh kỹ thuật của hai phương ỏn. Việc chọn HTKT cột dài theo phương là hợp lý nhất.
III.3. LỰA CHỌN CễNG NGHỆ KHAI THÁC.
*Thụng số khai thỏc:
• Chiều dày cỏc vỉa than : m5 = m6 = 5,1 m ; m7 = m8= 7,3 m. • Gúc dốc cỏc vỉa than: α5 = α6 = 26˚ ; α7 = α8 =28˚
• Hệ số kiờn cố của đỏ vỏch trực tiếp: f1 =4; chiều dày: h1 =9 m. • Chiều dài theo phương của ruộng mỏ: S = 1 400 m
• Hệ số kiờn cố của đỏ vỏch cơ bản: f2 =7; chiều dày: h2 =12m. • Trữ lượng cụng nghiệp của mỏ:
Zcn = Zđc.C , tấn (II.1) Trong đú:
C – hệ số khai thỏc trữ lượng, C = 1 – 0,01.Tch
Tch – tổn thất chung của khoỏng sàng cú ớch, Tch = ttr + tkt
ttr – tổn thất do trụ để lại, ttr = 0,5 ữ 2%. Do vỉa thiết kế cú gúc dốc α = 270 nờn chọn ttr = 1,5%
tkt – tổn thất do cụng nghệ khai thỏc, tkt = 11% Tch = 1.5 + 11 = 12,5%
C = 1 – 0,01.12,5 = 0,875 Thay giỏ trị vào (II.1) ta cú: Thay giỏ trị vào (II.1) ta cú:
Zcn = 37 562 684 . 0,875 = 32 867 348,5 ,tấn • Llc: Ta chia ruộng mỏ làm 4 tầng.
Vậy chiều cao tầng theo hướng dốc là: Ht hd = = = 138 (m)
Trong đú: Hd là chiều cao của vỉa theo hướng dốc.
Ta lại cú dọc chiều dài lũ chợ của mỗi tầng ta phải để lại 15m để làm trụ bảo vệ. Dựng một lũ vận tải, một lũ thụng giú và một lũ vận tải song song. Mỗi lũ 3m. Vậy chiều dài thực tế của lũ chợ là:
Llc = 138 – 15 – (3.3) = 117 (m)
*Tớnh toỏn ỏp lực khu vực khai thỏc
Áp lực lờn khu vực khai thỏc bao gồm ỏp lực do trọng lượng của lớp than trờn núc lũ chợ và ỏp lực do trnjg lượng của lớp của đỏ vỏch trực tiếp. Vỡ vậy ỏp lực khu vực khai thỏc được xỏc định theo cụng thức:
Pg = ( hv . γv + mth . γt ) . cos⍺ , tấn/m2 Trong đú:
+hv – chiều cao lớp đỏ vỏch trực tiếp, hv = 9 m
+ γv –trọng lượng thể tớch của đỏ vỏch trực tiếp, γv = 2,6 tấn/m3 +mth-chiều dày lớp than núc, mth = 2,9
+ γt –trọng lượng thể tớch của than, γt = 1,45 tấn/m3 → Pg = ( 9 . 2,6 + 2,9 . 1,45 ) . cos260 = 24 tấn/m2
* Lựa chọn cụng nghệ và thiết bị khai thỏc:
Với điều kiện địa chất khu mỏ ( chiều dày và gúc dốc của vỉa ổn định) ta nhận thấy khu mỏ phự hợp sử dụng cơ giới húa hoàn toàn để khắc phục nhược điểm của hệ thống khai thỏc.
Thiết bị cơ giới húa đồng bộ gồm cỏc thiết bị cơ bản như dàn chống, mỏy khấu, mỏng cào… Trong đú thiết bị quan trọng nhất là dàn chống và mỏy khấu. Hai loại thiết bị này thường được chế tạo đồng bộ để đảm bảo phự hợp với yờu cầu của cụng nghệ khai thỏc như khấu một lớp hay khấu cú hạ trần than núc, khấu theo vỉa thoải, nghiờng hay vỉa dốc ngiờng… Sự đồng bộ thiết bị này cực kỳ quan trọng để đảm bảo dõy chuyền hoạt động liờn tục, hiệu quả và đảm bảo cụng suất.
Để lựa chọn CNKT hợp lý cho vỉa 5,6 , đồ ỏn thiết kế đưa ra 3 sơ đồ cụng nghệ khấu than cú khả năng ỏp dụng cho vỉa 5,6:
*)Phương ỏn I: khấu than bằng mỏy khấu, lũ chợ chống giữ bằng giàn tự hành *)Phương ỏn II: khấu than bằng khoan nổ mỡn, lũ chợ chống giữ bằng giỏ thủy lực di động.
III.3.1 Phương ỏn I: khấu than bằng mỏy khấu, lũ chợ chống giữ bằng giàn tự hành
lựa chọn Đồng bộ thiết bị cơ giới húa khai thỏc khấu than bằng mỏy khấu mó hiệu MB12-2V2P/R450E và chống giữ lũ chợ bằng giàn chống tự hành VINAALTA2.0/3.15 thiết bị chớnh do cộng hũa Sộc và Việt Nam sản xuất. Đồng bộ với thiết bị khấu và chống em xin chọn thiết bị vận tải là mỏng cào sử dụng loại DSS260.
Đặc tớnh kỹ thuật của băng tải DSS260
Trong quỏ trỡnh thi cụng và lắp đặt dàn chống và mỏy khấu sử dụng cột thủy lực đơn DZ-25, DZ-22, DZ20 kết hợp với xà hộp HDFBC4400 và xà HDFBC2200 ngoài ra trong quỏ trỡnh khai thỏc cột thủy lực đơn và xà hộp được sử dụng để chống tăng cường lũ chuẩn bị hoặc xử lý sự cố trong lũ chợ. Đặc tớnh của cỏc cột thủy lực đơn và xà hộp xem trong bảng sau:
Bảng thụng số cỏc cột thủy lực đơn.
Bảng thụng số hộp xà.
III.3.1.2 Hộ chiếu chống giữ lũ chợ
1)Tớnh toỏn ỏp lực tỏc dụng lờn giàn chống.
Theo phương phỏp tớnh toỏn của giỏo sư V.p.malop ta cú cụng thức tớnh tải trọng lờn hàng cột chống: Rmax= .( ). 2. lc lc sd r lc Q L L n P L + + Trong đú:
- Qlc : Tải trọng tỏc dụng lờn gương lũ chợ, bao gồm tải trọng do lớp than núc và vỏch trực tiếp sập đổ tỏc dụng.
Qlc= ( h1.γ1
+ h2.γ2
).cosα , (T/m2)
- h1: Chiều dày vỏch trực tiếp sập đổ, để lấy khoảng chống khai thỏc chiều dày vỏch trực tiếp phải đảm bảo:
1 k tt m h k ≥ − ∑ (m) mk : Chiều dày lớp khấu và hạ trần
mk= 3 + 2,1 =5,1 (m) k : Hệ số nở rời của đất đỏ k= 1,4 => 3,96 1, 4 1 tt h ≥ − ∑ =12,75 m 1 γ
: Trọng lượng thể tớch của đỏ vỏch trực tiếp, γ1
= 2,6 T/m3 h2 : Chiều dày nớp than núc h2= 1,46m
2
γ
: Trọng lượng thể tớch của than, γ2
= 1,45 T/m3 α : Gúc dốc trung bỡnh của vỉa α = 26o
=> Qlc = (12,75 . 2,6 + 1,46 . 1,45). cos 26o = 33 T/m3 a2 : Khoảng cỏch giữa cỏc giàn chống. a2= 1,8m Lsd : Bước sập đổ của đỏ vỏch trực tiếp, Lsd= 1,96m Llc : Chiều rộng lớn nhất gương lũ, Llc = 3,06m Pr : Lực chống ban đầu của cột chống:
Pr= n . q .a2 ( Tấn) n : hệ số dự trữ, n = 1,5
q : Tải trọng phõn lớp dưới của lớp than núc dễ sập đổ q = 1 .1,5 =1,5 T/m2
m : Chiều dày phõn lớp dưới cựng của lớp than núc dễ sập đổ, m =1m
=> Pr = 1,5 .1,5 .1,8 =3,5 T/m2
Vậy => R = + 3,5 = 207 (Tấn) 1) Kiểm tra khả năng chịu tải của dàn chống:
Áp lực mỏ lớn nhất tỏc dụng lờn dàn là 207 tấn, khả năng chịu tải của dàn chống VINAALTA2.0/3.15 là 228,7 tấn. Như vậy giàn chống hoàn toàn đảm bảo khả năng chống giữ trong quỏ trỡnh khai thỏc lũ chợ.
2) Kiểm tra khả năng lỳn dàn chống xuống nền lũ chợ.
Căn cứ kết quả đo xỏc định cường độ khỏng lỳn tại vỉa 5,6 là
8 24, 4
kl Mpa
δ = ữ
, trung bỡnh là 20Mpa = 200 kg/cm2 .
Căn cứ vào đặc tớnh kỹ thuật của dàn chống VINAALTA2.0/3.15 cú cường độ khỏng nộn 0,61Mpa.
Theo sơ đồ cụng nghệ khai thỏc đề xuất, lũ chợ khai thỏc bỏm trụ vỉa và lũ hạ trần than núc, trong quỏ trỡnh khai thỏc cú thể xảy ra trường hợp lũ chợ cơ giới húa khấu bỏ trụ và đi trờn nền than, nền sột than. Tuy nhiờn, trong cả 2 trường hợp than và đất đỏ đều cú cường độ khỏng lỳn lớn hơn cường độ khỏng nộn của giàn tự hành nờn khụng xảy ra hiện tượng cỏc dàn bị lỳn xuống nền lũ.
xuống nền lũ.
3) Tớnh toỏn số lượng vật tư chống lũ:
• Số lượng dàn chống.
Dàn chống được sử dụng để chống giữ lũ chợ với Lc = 117m, khoảng cỏch giữa cỏc dàn chống là 1,8m.
Nd = = 78 • Số lượng cột thủy lực đơn
Cột thủy lực DZ-22, DZ-20 được sử dụng trong quỏ trỡnh lắp đặt giàn chống và mỏy khấu. Theo kinh nghiệm cơ giới húa đồng bộ ở Việt Nam, dự kiến khối lượng cột DZ-22 là 160 cột, DZ-20 là 60 cột.
Cột thủy lực đơn DZ-25 dựng trong quỏ trỡnh lắp đặt mỏy khấu. Sau đú trong quỏ trỡnh khai thỏc dựng để chống tăng cường ngó 3 giữa lũ chợ và lũ chuẩn bị, xử lý sự cố trong lũ chợ. Số lượng dự kiến là 60 cột.
Số cột thủy lực đơn được chọn đó bao gồm cả số dự phũng.