2.2. PHÂN TÍCH NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG ỨNG
2.2.2. Điều kiện cụng nghệ:
2.2.2.1. Chuẩn bị khu khai thỏc, hƣớng khấu, chiều dài lũ chợ
Chuẩn bị khu khai thỏc cú ý nghĩa quan trọng về năng suất lũ chợ và giỏ thành khai thỏc. Việc lựa chọn khấu đuổi hay khấu giật rất ảnh hƣởng đến cụng tỏc chuẩn bị, trong đú vấn đề bảo vệ lũ, thăm dũ trƣớc tài nguyờn, thỏo khớ CH4, điều kiện vi khớ hậu ở khu khai thỏc, vấn đề tập trung hoỏ sản xuất, chi phớ thỏo dỡ, di chuyển và lắp đặt thiết bị khi chuyển diện khai thỏc là những vấn đề phải quan tõm. Chuẩn bị cỏc khu khai thỏc để đƣa vào sản xuất cú nghĩa là lập trỡnh tự khai thỏc cỏc khu duy trỡ, sao cho việc đào lũ chuẩn bị và khai thỏc nhịp nhàng, việc thụng
giú, vận tải phải tập trung thuận lợi, khụng nờn bố trớ cỏc khu duy trỡ rời rạc, ớt liờn hoàn gõy sự xỏo trộn trong thụng giú và vận tải khi khu khai thỏc bằng cơ giới hết trữ lƣợng cần chuyển sang khu khỏc. Việc bố trớ sơ đồ vũng để chuyển tầng hoặc chuyển khu sẽ lợi thế vỡ một lũ chuẩn bị cú thể dựng hai lần.
Hƣớng khấu gƣơng theo phƣơng (khấu đuổi hay giật) là thuận lợi nhất, điều này càng cú lợi khi vỉa càng dốc vỡ lợi dụng đƣợc khả năng vận tải trọng lực, thoỏt nƣớc và thụng giú dễ dàng. Khi vỉa thoải từ 10-200 ngƣời ta cú thể khai thỏc cột dài theo độ dốc, khấu từ dƣới lờn hoặc từ trờn xuống. Cả hai trƣờng hợp này thƣờng chỉ đƣợc ỏp dụng khi gúc dốc nhỏ.
Đối với mỏy liờn hợp và mỏy bào, chiều dài lũ chợ cú thể đạt tới 300 m đối với vỉa dốc thoải và dốc nghiờng. Chiều dài lũ chợ đƣợc quyết định bởi phƣơng phỏp mở vỉa và chuẩn bị ruộng than, cụng suất của cỏc bộ truyền động của thiết bị khấu và thiết bị vận tải, khả năng bền của cỏc hệ thống xớch kộo, vỡ chiều dài càng lớn ma sỏt càng lớn. Đối với vỉa mỏng nờn chọn chiều dài lũ chợ lớn nhất là 250 m, cựng với việc gia tăng tốc độ khấu.
Đối với điều kiện một số mỏ hầm lũ vựng than Quảng Ninh nhƣ: Mụng Dƣơng, Dƣơng Duy, Nam Mẫu... một số mức của khu vực khai thỏc đó đƣợc chuẩn bị xong, việc tăng chiều dài lũ chợ là khú thực hiện. Nhƣng khi mở vỉa mức mới và cỏc tầng mới, cần phải bảo đảm chiều dài cỏc lũ chợ lớn hơn. Việc tăng chiều dài lũ chợ ở một số mỏ vựng Quảng Ninh cũng cú thể thực hiện đƣợc phần nào nếu tạo ra cỏc gƣơng lũ chợ chộo, hợp với phƣơng vỉa một gúc hợp lý.
Qua quỏ trỡnh khảo sỏt ở lũ chợ vỉa 14-2 ỏp dụng cụng nghệ cơ khớ hoỏ toàn bộ tại Cụng ty than Khe Chàm cho thấy rằng vào những thời điểm khi chiều dài thực tế của lũ chợ lớn hơn tổng chiều dài cỏc giàn tự hành (>132m), trong lũ chợ đó sử dụng đồng thời hai cụng nghệ khai thỏc, đú là mỏy khấu liờn hợp - giàn chống tự hành và khoan nổ mỡn - cột thuỷ lực đơn. Số ca cú sử dụng cụng nghệ khoan nổ mỡn - cột thuỷ lực đơn chiếm tới 49,21% tổng số ca khai thỏc. Việc sử dụng hai cụng nghệ đồng thời đó làm tăng thời gian ngừng của lũ chợ do phải chờ đợi nổ mỡn, sửa chữa thay thế ống thuỷ lực bị hỏng. Bởi vậy, cần giảm thiểu sự biến động này khi thiết kế và thi cụng xõy dựng lũ chợ cơ giới hoỏ.
Khi cơ khớ hoỏ toàn bộ cụng nghệ lũ chợ, chiều dài lũ chợ tối thiểu nờn là 200 m để đảm bảo hiệu quả đầu tƣ. Đối với một số mỏ vựng Quảng Ninh, cũng giống nhƣ từng bƣớc đầu tƣ của Cụng ty than Khe Chàm, đầu tiờn ỏp dụng nờn đƣa sơ đồ cụng nghệ bỏn cơ khớ hoỏ dựng mỏy liờn hợp kết hợp vỡ chống thuỷ lực đơn hoặc giỏ thuỷ lực di động để khẳng định đƣợc tớnh hiệu quả với điều kiện địa chất thực tế, sau đú sẽ nghiờn cứu đầu tƣ giàn chống tự hành để ỏp dụng.
2.2.2..2 Trữ lượng cụng nghiệp khu khai thỏc và trữ lượng khu duy trỡ
Để ỏp dụng cơ khớ hoỏ vào trong lũ chợ thỡ trữ lƣợng cụng nghiệp khu khai thỏc phải đủ lớn để cú thể mang lại hiệu quả kinh tế. Vỡ khi đƣa cụng nghệ cơ khớ hoỏ vào trong lũ chợ, thời gian lắp đặt dõy chuyền cụng nghệ cơ khớ hoỏ và thời gian thỏo dỡ thiết bị rất lớn, nếu trữ lƣợng trong khu khai thỏc quỏ nhỏ, dẫn đến thời gian khấu sẽ ngắn và khi đú phải chuyển diện khai thỏc, do đú sẽ mất nhiều thời gian thỏo dỡ thiết bị. Vỡ vậy cần phải lựa chọn khu khai thỏc bằng cơ giới hoỏ cú trữ lƣợng lớn để khai thỏc trong thời gian dài để đảm bảo hiệu quả của loại hỡnh cụng nghệ này.
Theo kinh nghiệm của cỏc nƣớc nhƣ: Trung Quốc, Ba Lan, Liờn Xụ cũ...đối với lũ chợ khấu mỏy và giàn tự hành thỡ để thỏo và lắp đặt một lũ chợ cú chiều dài 100m thời gian cũng khụng dƣới 02 thỏng và chi phớ trung bỡnh khoảng 12% giỏ trị thiết bị, sản lƣợng đạt từ 450.000 – 500.000 tấn/năm thậm chớ lớn hơn. Cũn đối với cụng nghệ khấu than bằng mỏy khấu và vỡ chống thuỷ lực đơn trờn thế giới, với lũ chợ dài trờn 200 m, chiều dày khấu trung bỡnh 1,3 m, cú thể thực hiện 4 chu kỳ lũ chợ trong một ngày-đờm, thỡ sản lƣợng của lũ chợ cú thể đạt tới 700-900 t/ngày- đờm, hay là 200.000-250.000 t/năm. Nhƣ vậy, một tổ thiết bị lũ chợ trong một năm cú thể khai thỏc đƣợc 250.000-300.000 tấn trữ lƣợng cụng nghiệp, tức là gƣơng lũ chợ cú thể dịch chuyển 650-700 m trong một năm. Để mỏy khấu hoạt động đƣợc 6 thỏng liờn tục, thỡ chiều dài theo phƣơng của khu khai thỏc phải lớn hơn 350 m.
Nhƣ vậy chiều dài theo phƣơng và trữ lƣợng lũ chợ là yếu tố rất quan trọng đối với hiệu quả đầu tƣ lũ chợ cơ giới hoỏ. Theo kinh nghiệm của Liờn Xụ cũ thỡ trữ lƣợng hợp lý và cú hiệu quả đối với lũ chợ cơ giới hoỏ tối thiểu là 300.000 tấn.
2.2.2.3. Điều kiện về thiết bị vận tải trong lũ chợ (mỏng cào)
Mỏng cào và mỏy khấu liờn hợp liờn hệ với nhau về mặt cụng nghệ rất chặt chẽ, nghĩa là khi dừng mỏng cào thỡ mỏy liờn hợp khụng làm việc và ngƣợc lại, mỏng cào phải cú kết cấu bền vững để làm đƣờng dẫn hƣớng cho mỏy liờn hợp, chiều dài lũ chợ càng lớn thỡ độ tin cậy của mỏng cào càng thấp, bộ phận xớch của mỏng cào là yếu nhất, thụng thƣờng từ 6 9 thỏng là phải thay bộ phận này.
Thiết bị vận tải trong lũ chợ cơ khớ hoỏ khụng chỉ cú vai trũ vận tải nhƣ lũ chợ bỡnh thƣờng, mà nú cú liờn hệ mật thiết với mỏy khấu, thiết bị chống lũ. Nú phải linh động uốn dễ dàng, phự hợp với bƣớc khấu ở gƣơng. Số lần đẩy mỏng cào trong lũ chợ bào gấp 8 đến 12 lần so với lũ chợ mỏy liờn hợp. Thiết bị vận tải trong lũ chợ cũn cú chức năng điều chỉnh hƣớng khấu của thiết bị khấu, khi vỉa cú độ uốn lƣợn phức tạp. Mỏng cào phải chịu đƣợc lực kộo lớn, nhất là khi dốc nghiờng.
Một vấn đề cần chỳ ý đối với cỏc mỏ than cú chứa vỉa với gúc dốc tƣơng đối lớn nhƣ: Mụng Dƣơng, Vàng Danh là việc đầu tƣ đồng bộ thiết bị để thực hiện chu trỡnh khấu và vận tải than trong lũ chợ. Mặt khỏc, lƣợng than khấu ra quyết định tiết diện cần thiết của mỏng cào, lƣợng than này phụ thuộc vào chiều cao khấu và chiều sõu khấu. Lƣợng than này cần đƣợc mỏng cào chuyển tải ngay.
Việc chọn tốc độ thiết bị vận tải cần phải hài hoà với tốc độ khấu của mỏy liờn hợp, với tiết diện mỏng phự hợp, tăng thời gian tận dụng thiết bị, tăng cụng suất lũ chợ, giảm giỏ thành cho 1 tấn than. Để mỏng cào cú thể vận chuyển hết phần than mà mỏy liờn hợp đó khấu, thỡ năng suất của mỏng cào đặt trong lũ chợ phải ràng buộc bởi điều kiện về tốc độ khấu của mỏy liờn hợp, trƣớc hết ta cú năng suất lý thuyết lớn nhất (QTC) của mỏy liờn hợp khai thỏc than khụng đƣợc lớn hơn năng suất của mỏng cào trong lũ chợ (QTB): tức là QTC QVT. Nhƣ vậy, ràng buộc về tốc độ cắt của mỏy liờn hợp khai thỏc (VcMax) sẽ là:
ph m H B Q V V V C TC CMax , / . .
Trong đú: BC - chiều sõu cắt của mỏy, m HV- chiều dày vỉa than, m
V- tỷ trọng của than, T/m3
Hiện nay, năng suất vận tải của mỏng cào trong lũ chợ vỉa mỏng thƣờng là 3
4 tấn/phỳt, khi chiều dày vỉa than lớn hơn 2 m cú thể đạt tới 10 12 tấn/phỳt, do
đú trong những điều kiện nhất định năng suất của thiết bị vận tải cú thể trở thàng điều kiện ràng buộc trong dõy chuyền cụng nghệ của lũ chợ.
2.2.2.4. Điều kiện vỡ chống ở lũ chợ
Sau khi khấu than, đỏ vỏch lộ ra, nếu khụng chống đỡ kịp thời thỡ đỏ vỏch sẽ biến dạng, sụt xuống, nứt thậm chớ rơi xuống. Cần chống đỡ kịp thời và di chuyển giàn chống. Vỏch phớa sau giàn chống tụt xuống cú thể làm giảm ỏp lực của vỏch lũ chợ.
Tốc độ di chuyển giàn chống và tốc độ khấu than của mỏy khấu cú quan hệ phối hợp hỗ trợ nhau. Khoảng cỏch hai giàn chống ZZ 3200/16/26 của Trung Quốc là 1.5m, tức là mỗi giàn chống đỡ đỏ vỏch 1.5m, một ngƣời phụ trỏch giàn chống với kỹ năng thành thục di chuyển một giàn chống và cầu mỏng khoảng 30s. Nếu kỹ năng khụng thành thục thỡ mất khoảng 1phỳt. Tốc độ cắt của mỏy khấu 2m/min, Tốc độ di chuyển giàn chống từ 3m/ph 1.5m/ph. Vỡ vậy, thao tỏc di chuyển giàn
chống là mấu chốt đảm bảo mỏy khấu cú thể phỏt huy năng lực sản xuất hay khụng. Nếu thao tỏc thành thục, cú thể di chuyển từng giàn chống một theo trỡnh tự, nếu khụng đạt đến độ thành thục thỡ phải thao tỏc cựng một lỳc hai giàn chống nhƣng chỉ đƣợc phộp tiến hành khi đỏ vỏch tƣơng đối ổn định.
Chất lƣợng di chuyển giàn chống là yếu tố quan trọng trong quỏ trỡnh sản xuất. Nếu trỡnh độ kỹ thuật thao tỏc khụng đạt khi di chuyển giàn chống sẽ phỏt sinh hiện tƣơng nghiờng, lệch, thậm chớ đổ giàn, điều chỉnh lại thỡ khụng thể đảm bảo thời gian di chuyển theo kịp tốc độ vận hành cắt than của mỏy khấu dẫn đến năng lực sản xuất của dõy chuyền bị hạn chế.
Với cỏc thiết bị trong lũ chợ cơ khớ hoỏ, vỡ chống lũ chợ cú vai trũ quan trọng để hợp thành tổ hợp thiết bị khai thỏc, vỡ vậy quỏ trỡnh lựa chọn vỡ chống dựng trong lũ chợ cần phải xem xột đến nhiều yếu tố.
- Cỏc yếu tố kỹ thuật mỏ nhƣ: chiều dày vỉa than và độ biến thiờn của chiều dày, gúc dốc vỉa than và dao động của gúc dốc, nguy hiểm về bụi nổ, độ ổn định bền vững của vỏch và trụ, kả năng điều khiển của vỏch trực tiếp và vỏch cơ bản.
- Cỏc yếu tố cụng nghệ nhƣ: chiều dài lũ chợ, tốc độ tiến gƣơng, trỡnh tự thực hiện cỏc quy trỡnh sản xuất, thụng giú lũ chợ.
Sự thay đổi của chiều dày vỉa than phải nằm trong khả năng thay đổi về chiều cao của vỡ chống, chiều dài lũ chợ cũng giữ một vai trũ quan trọng trong việc lựa chọn vỡ chống cựng cỏc thiết bị khỏc trong tổ hợp, bởi vỡ khi chiều dài lũ chợ thay đổi lớn thỡ cỏc thiết bị nhƣ mỏng cào, cỏp điện phải cắt ngắn hay kộo dài là điều thực hiện rất khú. Đối với giàn chống tự hành, với khối lƣợng trờn 5 tấn/giàn (hoặc lớn hơn) và khi lũ chợ tiến gƣơng 4m/ngày-đờm mà phải kộo dài hay cắt ngắn là điều vụ cựng bất lợi. Do vậy, cỏc lũ chợ ỏp dụng mỏy khấu và giàn tự hành thỡ điều kiện tiờn quyết là chiều dài lũ chợ khụng thay đổi, điều đú chỉ đƣợc thực hiện khi chỳng ta chuẩn bị vỉa thoải theo hƣớng mà khụng theo đƣờng đồng mức.
Thời gian dựng vỡ chống sỏt gƣơng phụ thuộc vào khả năng treo của vỏch. Với điều kiện vỏch yếu thỡ thời gian lộ vỏch 30 phỳt. Nhƣ vậy, sử dụng vỡ chống cơ khớ húa sẽ thuận lợi hơn là vỡ chống đơn. Khi dựng vỡ chống cơ khớ hoỏ tự hành, việc di chuyển cỏc đoạn vỡ chống cựng với mỏng cào sẽ thuận lợi hơn rất nhiều so với vỡ chống đơn và giỏ thuỷ lực. Đõy là ƣu điểm lớn nhất của vỡ chống cơ khớ hoỏ đồng bộ với mỏng cào và mỏy khấu, tạo điều kiện thuận lợi cho khấu than và chống giữ mọi loại vỏch rất an toàn.
Trong điều kiện nhất định thỡ chỳng ta cần xỏc định tốc độ di chuyển của vỡ chống lũ chợ so với vận tốc của mỏy liờn hợp, điều này đƣợc xỏc định khi năng suất bỡnh quõn về lý thuyết (QTCB) của mỏy liờn hợp khai thỏc than cần thiết phải nhỏ hơn năng lực cho phộp về tốc độ chống giữ lũ chợ:
QTCB HV.BC.VVCH. Trong đú: VCH - tốc độ di chuyển của vỡ chống
VCH = VTCH.kDC.kGV.kCH Trong đú
VTCH - tốc độ chống giữ theo phƣơng thức di chuyển của vỡ chống kDC - hệ số tớnh đến phƣơng thức dịch chuyển của vỡ chống, kDC 1
kGV, kCH - tƣơng ứng với hệ số gúc dốc vỉa tăng và tốc độ chống giữ giảm do dất đỏ khụng ổn định.
Do đú, xỏc định ràng buộc về cụng nghệ giữa tốc độ cắt của mỏy liờn hợp (VTC) đối với tốc độ di chuyển vỡ chống là:
VTC VCH
Nếu khụng thoả món điều kiện ràng buộc trờn thỡ hệ số hồn thành của quỏ trỡnh chống giữ sẽ bị giảm đi. Hệ số hoàn thành của quỏ trỡnh chống giữ ảnh hƣởng tới sự làm việc của mỏy liờn hợp khai thỏc than cú thể giao động trong phạm vị nhất định, tuỳ thuộc vào khoảng cỏch cho phộp lớn nhất của độ ổn định đỏ vỏch.
2.2.2.5. Điều khiển ỏp lực
Điều khiển ỏp lực mỏ khi ỏp dụng khấu bằng mỏy bào và mỏy liờn hợp phụ thuục vào:
- Độ kiờn cố của vỏch, trong đú cỏc lớp đỏ của vỏch giả và vỏch trực tiếp cú ý nghĩa quyết định.
- Độ lớn của ỏp lực mỏ.
- Đặc điểm và tớnh năng kỹ thuật vỡ chống lũ chợ đi kốm với thiết bị khấu. Ba yếu tố này liờn quan mật thiết với nhau làm tăng hiệu quả của việc khấu than. Riờng ỏp lực mỏ ở lũ chợ, liờn quan đến khấu than cơ khớ hoỏ, ngƣời ta phõn ra điều kiện ỏp lực cao, điều kiện ỏp lực thấp.
Áp lực gõy ra sự nứt của vỏch dẫn đến sự đổ sớm trƣớc khi chống của luồng sỏt gƣơng. Áp lực làm cho sự dịch chuyển cỏc phần lũ chợ khụng bằng nhau, ở nơi cú khe nứt xuất hiện sự tạo bậc của vỏch (hai phần dịch chuyển khụng bằng nhau) hỡnh thành cỏc khối đỏ hỡnh nờm dễ đổ xuống gƣơng lũ. Áp lực lớn sẽ tạo ra sự sập lở gƣơng than, nguyờn nhõn là khi vỏch trực tiếp khụng đổ ngay hoặc khụng lấp đầy khoảng trống đó khai thỏc làm phần lớn trọng lƣợng của địa tầng chuyền về trƣớc gƣơng than, làm cho ỏp lực tựa lớn, vƣợt quỏ độ bền nộn giới hạn của than. Đối với mỏy khấu sự sập đổ gƣơng than cục bộ làm cản trở mỏy khấu và mỏng cào. Áp lực lớn làm cho vỏch dễ dổ do vƣợt quỏ giới hạn bền, đồng thời tăng sự lỳn của vỡ chống xuống nền lũ, nhất là khi dựng vỡ chống đơn. Khi vỏch yếu, bị vũ nỏt, thỡ ỏp lực lũ chợ lớn hơn khi vỏch ổn định, lý do là vũm ỏp lực ở vỏch yếu cao hơn. Khi vỏch trực tiếp khụng lấp đầy và đổ sớm thỡ ỏp lực là yếu tố để chọn đỳng loại vỡ chống cho lũ chợ dựng mỏy khấu cơ khớ.