2.2. PHÂN TÍCH NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG ỨNG
2.2.1. Cỏc điều kiện địa chất mỏ
2.2.1.1. Gúc dốc của vỉa
Qua nghiờn cứu cho thấy rằng, việc cơ khớ hoỏ khấu than chỉ nờn ỏp dụng cho vỉa dốc thoải và nghiờng để đảm bảo cú hiệu quả, bởi vỡ gúc dốc của vỉa liờn quan đến nhiều khõu cụng nghệ trong lũ chợ cơ khớ hoỏ, điều này làm ảnh hƣởng đến việc tổ chức sản xuất trong lũ chợ, cụ thể nhƣ sau:
- Trong cỏc vỉa dốc lớn, việc bố trớ cho mỏy liờn hợp làm việc gặp nhiều khú khăn hơn trong cỏc vỉa cú gúc dốc thoải và nghiờng, nếu trong cỏc lũ chợ với gúc
dốc lớn cần phải bố trớ tời hóm, cơ cấu thả mỏy trong quỏ trỡnh mỏy làm việc nếu khụng sẽ mất an toàn khi mỏy làm việc. Khi gúc dốc của vỉa khụng ổn định do sự uốn nếp gõy ra, sẽ xảy ra hiện tƣợng mỏy liờn hợp sẽ cắt khụng hết than hoặc phải cắt vào phần đỏ vỏch và trụ, dẫn đến tốc độ của mỏy khấu
cũng giảm và sự mũn răng cắt nhanh chúng.
- Việc bố trớ thiết bị vận tải trong cỏc lũ chợ dốc thoải và dốc nghiờng là mỏng cào, khi gúc dốc của vỉa lớn lực căng của mỏng cào tăng lờn, việc chọn thiết bị vận tải trong lũ chợ cũng cần phải đảm bảo điều kiện cú khả năng vận tải hết phần than mà mỏy liờn hợp tỏch phỏ trong khoảng thời gian nhất định, ở cỏc lũ chợ gúc dốc lớn (dốc nghiờng-đứng và dốc đứng) bố trớ thiết bị vận tải là mỏng trƣợt thay vỡ mỏng cào.
Nhƣ vậy, ảnh hƣởng của yếu tố gúc dốc vỉa đƣợc thể hiện thụng qua khối lƣợng cụng tỏc vột nền lũ chợ để nắn luồng và xử lý chống giàn nghiờng, đõy là dạng cụng việc phỏt sinh khụng tạo ra sản lƣợng của mỏy khấu. Thực tế cho thấy nhiều trƣờng hợp phải dừng cụng nghệ trong lũ chợ để xử lý cụng việc này làm ảnh hƣởng đỏng kể đến thời gian trong chu kỳ lũ chợ.
Với một số biện phỏp an toàn nhờ hệ thống thiết bị đặc biệt giằng và thiết bị mỏy khấu đặc thự ngƣời ta cú thể ỏp dụng cơ khớ hoỏ hoàn toàn ở vỉa than dốc đến 900
. Do một số lý do đặc biệt của vỉa, vớ dụ cỏc phay phỏ chia cắt làm chiều dài theo phƣơng của khu nhỏ, ngƣời ta cú thể khấu theo hƣớng dốc (ỏp dụng cho vỉa thoải và nghiờng) cú thể cho phộp đến 400. Vỉa cú uốn nếp theo hƣớng dốc đều gõy khú khăn cho khấu bằng cơ khớ hoỏ. Trƣớc hết là khụng thuận lợi cho phƣơng tiện vận tải trong lũ chợ. Điều này càng khú khăn khi dựng mỏy bào, sự mũn xớch rất lớn là điều khú trỏnh khỏi.
2.2.1.2. Chiều dày vỉa than
Chiều dày và gúc dốc của vỉa là hai thụng số quyết định đến việc lựa chọn hỡnh thức khấu than trong lũ chợ, nếu nhƣ trong lũ chợ cơ giới hoỏ cú thể là mỏy liờn hơp hoặc mỏy bào.
Chiều cao khấu đối với mỏy bào thấp hơn mỏy liờn hợp do lực kộo của xớch quyết định. Chiều dày khấu quỏ lớn sẽ làm giảm độ ổn định của mỏy bào. Để tăng
chiều cao khấu của mày bào, cú thể nhờ hệ răng lắp riờng ở đỉnh hệ răng bào chớnh, cú lũ xo đàn hồi điều chỉnh độ cao, nhƣng sự di chuyển của lƣỡi bào sẽ chậm hơn, so với khi chiều cao khấu nhỏ. Mặt khỏc, nờn ỏp dụng mỏy bào ở điều kiện vỉa dày trung bỡnh trở xuống để làm giảm thời gian chờ của mặt lộ của vỏch xuống tối thiểu. Tuy nhiờn, chiều dày khấu của mỏy bào khụng đƣợc quỏ nhỏ, vỡ khi đú sẽ nảy sinh cỏc khú khăn khỏc, nhất là khi lũ chợ khụng cơ khớ hoỏ toàn phần, cần cú cụng nhõn đi lại để thao tỏc cỏc việc cần thiết. Hiện nay ở cỏc nƣớc trờn thế giới , chiều cao khấu nhỏ nhất đạt 1,3 m vẫn rất kinh tế (Heinz Kunde), nhỏ hơn 1,3 m sẽ khụng khú khi dựng mày bào nhƣng do khú lựa chọn thiết bị chống lũ và điều khiển ỏp lực là nguyờn nhõn làm giảm hiệu quả, do chiều cao lũ chợ thấp. Khi khai thỏc cỏc vỉa mỏng hơn 1,3 m bằng mỏy bào, việc cơ khớ hoỏ toàn bộ và tự động hoỏ cụng nghệ lũ chợ là xu thế hầu nhƣ bắt buộc, cú vậy mới cú hiệu quả.
Việc chọn thiết bị khấu khi chiều dày của vỉa phự hợp cả hai loại mày bào và mỏy liờn hợp (chiều dày từ 1,7 m đến 2,2 m), thỡ cần chý ý cỏc điều kiện nhƣ đỏ kẹp, chất lƣợng than, khả năng loại bỏ đỏ, độ khỏng cắt của than, sự ổn định của thiết bị khi làm việc, điều kiện sập đổ của vỏch khi chƣa kịp chống, khả năng lở gƣơng than. Trong trƣờng hợp vỉa cú chiều dày thay đổi lớn, khụng ổn định thỡ việc ỏp dụng mỏy mỏy liờn hợp cú điều khiển độ cao khấu sẽ thuận lợi hơn mỏy bào. Khi chiều dày vỉa lớn, dốc thoải đến nghiờng, cần chia lớp nghiờng để khai thỏc, thỡ việc ứng dụng khấu cơ khớ hoỏ khụng thuận lợi bằng trƣờng hợp cho phộp khai thỏc hết chiều dày vỉa một lần bằng mỏy khấu. Bởi vỡ điều kiện khụng chốn lũ ở Quảng Ninh bắt buộc phải khai thỏc lớp trờn trƣớc, điều đú cú nghĩa là trụ của lớp là than thƣờng rất mềm yếu, cỏc loại mỏy liờn hợp và thiết bị nặng sẽ lỳn xuống nền than nhanh. Khi đú, nếu vỏch ổn định, mỏy bào sẽ thuận lợi hơn nhiều, nhƣng bắt buộc phải là loại mỏy bào cú đƣờng dẫn. Ở cỏc lớp dƣới tiếp theo cũng cú thể dựng mày bào nhƣng núc phải đƣợc lỏt lƣới B40, ớt nhất 3 lớp lƣới và khoảng cỏch vƣợt trƣớc giữa hai lớp khấu đồng thời nờn chọn trong khoảng 60-80 m. Việc khấu than bằng hệ thống khai thỏc thu hồi than lớp giữa sẽ ớt đƣợc ỏp dụng đối với mỏy liờn hợp và mỏy bào, bởi vỡ đối với mỏy bào do núc là than khụng thuận lợi, đối với mỏy liờn hợp thỡ nền quỏ yếu. Nhƣ vậy, hệ thống khai thỏc khấu than lớp trụ thu hồi than lớp
vỏch sẽ cú thể ỏp dụng cho việc khấu bằng mỏy liờn hợp mà ớt phự hợp với bào. Ở Cộng hoà liờn bang Đức loại hệ thống khai thỏc này cú hiệu quả khi ỏp dụng loại vỡ chống cơ khớ hoỏ cú cửa thu hồi và để trỏnh rỗng núc ngƣời ta chỉ thu hồi tối đa là 30% số than của lớp núc. Hiện nay, do tổn thất than lớn, ngƣời ta gần nhƣ bỏ phƣơng phỏp khai thỏc thu hồi than hạ trần kiểu này.
2.2.1.3. Cấu tạo đỏ vỏch và trụ của vỉa than.
+) Cấu tạo đỏ vỏch
Khi ỏp dụng khấu than bỏn cơ khớ, việc đƣa vỡ chống ngay vào chống đỡ vỏch khụng dễ dàng thực hiện. Trƣờng hợp này đũi hỏi vỏch bền vững, tức là cho phộp diện tớch lộ tƣơng đối lớn và trong một thời gian nhất định.
Khi ỏp dụng cụng nghệ cơ khớ hoỏ toàn bộ yờu cầu độ bền của vỏch đũi hỏi thấp hơn vỡ mỏy khấu xong là đẩy vỡ chống ngay sau đú một thời gian tƣơng đối ngắn hơn.
Trƣờng hợp vỏch của vỉa yếu, việc dựng mỏy liờn hợp khấu than và vỡ chống cơ khớ hoỏ là phự hợp vỡ khi mỏy khấu than sẽ nhanh chúng đẩy vỡ chống và mỏng cào uốn ngay khi mỏy khấu vừa cắt than, do đú sẽ giảm đƣợc ỏp lực trong lũ chợ cơ khớ hoỏ. Nhƣ vậy khi vỏch yếu, việc chọn vỡ chống và thiết bị khấu là vấn đề đặt ra. Khi vỏch yếu, nếu ỏp dụng mỏy bào thỡ một mặt phải chờ nhiều luồng khấu (mỗi luồng vài chục cm) để đủ bƣớc chống nờn thời gian vỏch khụng đƣợc chống trong thời gian lõu, mặt khỏc nếu dựng vỡ chống đơn và ỏp lực lớn, sự hỡnh thành khe nứt thứ sinh xuất hiện nhiều làm vỏch sập đổ, gõy phức tạp cho việc xỳc gom than cũng nhƣ việc ngừng mỏy nhiều lần làm năng suất khấu giảm rừ rệt. Việc đổ vỏch cú thể làm kẹt mỏng cào, làm bẩn than, cụng việc chống lũ càng phức tạp.
Khi khấu than với chiều cao khấu lớn hơn 2,2 m việc điều khiển vỏch càng khú vỡ sự cố sập lở gƣơng than tăng theo chiều cao khấu. Sự sập lở gƣơng với tần số cao làm giảm tốc độ khấu. Mặt khỏc sự sập lở gƣơng than thƣờng kộo theo sự sập đổ vỏch. Vỏch càng yếu chỳng ta càng cần phải chọn xà cú diện tớch đỡ rộng. Loại vỡ chống tốt nhất hiện nay là vỡ chống cấu tạo mảng. Cỏc loại vỡ chống dạng khung cần cú lƣới thộp mới đảm bảo an toàn.
thuỷ lực nờn cú thờm cơ cấu đua ra phớa trƣớc để giữ núc.
Chiều dày, cƣờng độ chịu nộn, chịu kộo, tớnh giũn, và tớnh hoàn chỉnh của vỏch trực tiếp cú ảnh hƣởng đến lựa chọn kiểu giàn chống và thiết kế cƣờng độ kết cấu. Nú cũng ảnh hƣởng đến lựa chọn chiều dài, rộng của mỏy khấu và chiều rộng của mỏng cào. Khoảng trống khụng gian trƣớc gƣơng quyết định mối quan hệ phối hợp đồng bộ giữa 3 thiết bị (mỏy khấu, mỏng cào và giàn chống) và sự lớn nhỏ khụng gian thao tỏc của chỳng. Khụng gian này ảnh hƣởng đến an toàn của ngƣời tài xế và giỏ thành của “ 3 thiết bị”. Quy luật hiển hiện ỏp lực mỏ của vỏch trực tiếp quyết định kiểu loại và cƣờng độ kết cấu của giàn chống thuỷ lực. Khi vỏch trực tiếp mỏng, ỏp lực tỏc động lờn vỏch cơ bản mạnh, nờn chọn giàn chống thuỷ lực chịu đƣợc ỏp lực cao. Khi vỏch trực tiếp dày trung bỡnh, ỏp lực tỏc động lờn vỏch cơ bản rừ ràng, thỡ nờn lựa chọn giàn chống thuỷ lực kiểu cụng- son chống đỡ. Khi vỏch trực tiếp dày, dễ sụp, ỏp lực tỏc động lờn vỏch cơ bản chậm, cú thể lựa chọn giàn chống kiểu cụng-son.
Một số tiến bộ kỹ thuật trờn lĩnh vực chế tạo vỡ chống cơ khớ hoỏ của Đức và của Anh đƣợc thể hiện qua cỏc ƣu điểm sau:
- Giảm khoảng cỏch kể từ đầu tấm xà đến gƣơng than tức là giảm khoảng lộ của vỏch.
- Tăng tải trọng cụng tỏc của vỡ chống;
- Tăng ỏp lực trong hệ thuỷ lực của cột và kớch đẩy ngang; - Phự hợp với sự thay đổi lớn của chiều cao lũ chợ;
- Chế tạo vỡ chống cho việc chống lũ chợ cao đến 3,5-5,0 m;
- Hợp lý diện tớch đế và trọng tõm lực của từng tổ hợp để ổn định tới độ dốc 400 ở lũ chợ.
- Tăng diện chiều rộng tấm xà (diện tớch mỏi đỡ) tới 1,5 m;
- Áp dụng rộng rói vỡ chống nhiều mảng thay cho vỡ chống khung hoặc mảng đơn.
Ở lũ chợ cú chiều dài 200 m và đƣợc trang bị vỡ chống cơ khớ hoỏ (vỡ chống nhiều mảng, tự hành) ta cần 2 đến 4 triệu Euro tuỳ theo chiều cao lũ chợ đắt gấp 6 đến 10 lần so với giỏ thuỷ lực di động. Đú là chƣa kể chi phớ lắp đặt và thỏo dỡ di
chuyển. Bởi vậy việc nghiờn cứu cấu tạo vỏch để đƣa ra quyết định là vụ cựng quan trọng. Cỏc loại vỡ chống này cú đặc điểm là cho phộp chống đối với chiều cao lũ chợ từ 0,64 m, mỏi che rộng, đa mảng, tải trọng cụng tỏc từ 120 đến 360 tấn, ngăn cỏch khối đỏ phỏ hoả (vừa an toàn vừa giảm bụi), khung đế nối cứng với mỏng cào hoặc liờn hệ mềm, nõng lờn hạ xuống dạng cung hoặc thẳng, số lƣợng cột chống từ 2 đến 3 cột.
+) Cấu tạo đỏ trụ
Khi dựng cơ khớ hoỏ trong lũ chợ trụ vỉa than phải đảm bảo khụng lỳn. Khi trụ của vỉa quỏ mềm thỡ mỏy liờn hợp phải chạy trờn mỏng cào, mỏy bào phải trựot trờn khung mỏng cào. Ngoài ra khi gặp trụ yếu, thiết bị khấu (nhất là ở mỏy bào) cần đƣợc điều khiển cẩn thận để khụng bào xuống trụ vỉa than làm mũn răng thiết bị và pha tạp. Lỳc đú, một hệ thống điều chỉnh tự động để điều khiển tự động cắt là rất cần thiết lắp vào thiết bị đối với lũ chợ cơ khớ hoỏ đồng bộ. Ở trụ yếu, loại vỡ chống cơ khớ hoỏ cú đế dài, rộng mang tải cả mỏng cào mà trờn đú mỏy khấu thực hiện sự di chuyển của nú là phƣơng ỏn chọn thiết bị lý tƣởng.
Vỡ chống cơ khớ hoỏ cú cấu tạo xà nhiều mảng là loại vỡ chống phự hợp tốt nhất với mọi loại trụ vỡ nú ớt lỳn do hệ đế rất rộng, trong khi đú cỏc loại vỡ chống dạng thuỷ lực đơn và khung chống dạng giỏ rất khú ỏp dụng với cỏc loại trụ yếu (kể cả lắp đế cột chống).
2.2.1.4. Độ khỏng cắt của vỉa
Độ khỏng cắt của than đặc trƣng qua độ cứng và độ dẻo của than và hệ số phần trăm đỏ lớp kẹp so với chiều dày vỉa. Độ khỏng cắt của than phụ thuộc rất nhiều vào ỏp lực tựa, hệ thống khe nứt tự nhiờn, gúc cắm của khe nứt. Với mỏy bào khe nứt hợp với mặt gƣơng càng nhỏ càng tốt. Đối với mỏy liờn hợp thỡ gúc cắm của khe nứt càng lớn càng cú lợi. Độ khỏng cắt của than là số đo của sức khỏng cơ học tổng hợp của độ bền nộn, kộo, cắt và độ bền xoắn của than. Thụng thƣờng độ bền nộn kộo càng lớn thỡ lực cắt cơ học cần thiết là lớn. Sự tham gia của độ ngậm nƣớc vào than cũng ảnh hƣởng đến lực cắt. Than càng dũn năng lƣợng nổ mỡn càng nhỏ. Than càng dai thỡ hiệu quả nổ mỡn và mỏy bào sẽ khụng thuận lợi bằng mỏy liờn hợp. Lực ộp thiết bị vào gƣơng than khi khấu than và gúc cắm của răng cắt ở
tang cắt, cũng nhƣ loại răng cắt phụ thuộc vào độ khỏng cắt của than. Than cú độ khỏng cắt cao nờn dựng mỏy liờn hợp, ngƣợc lại nờn dựng mỏy bào.
Nhƣ vậy, độ khỏng cắt của than cũng làm ảnh hƣởng đến năng suất của mỏy liờn hợp khai thỏc vỡ nú liờn quan đến vận tốc khấu của mỏy, trong nhiều trƣờng hợp, trƣớc khi cho mỏy liờn hợp khấu vào gƣơng than, ngƣời ta làm ẩm vỉa than dƣới ỏp suất cao để làm giảm độ khỏng cắt của than và cũng mang lại hiệu quả chống bụi đỏng kể.
2.2.1.5. Đỏ kẹp xen giữa cỏc vỉa than.
Trong vỉa than cú đất đỏ kẹp là điều kiện ảnh hƣởng xấu đến việc dựng cơ giới hoỏ trong lũ chợ.
Khi cú đỏ kẹp trong vỉa than mà khụng thể nào khai thỏc chọn lọc đƣợc thỡ độ mũn răng rất lớn và lực cắt (mỏy liờn hợp) và lực kộo của xớch kộo mỏy (mỏy bào) lớn làm chi phớ năng lƣợng cao và tiến độ khấu giảm. Đỏ kẹp mềm yếu xấp xỉ than khụng gõy khú khăn khi khấu bằng mỏy nhƣng ngƣợc lại khi đỏ kẹp rắn, khi cú nhiều đỏ kẹp việc ỏp dụng mỏy liờn hợp tốt hơn là mỏy bào. Việc chọn chiều cao khấu đối với mỏy bào và đƣờng kớnh tang cắt đối với mỏy liờn hợp phụ thuộc nhiều vào độ cứng của than mà tỉ lệ đất đỏ kẹp trong vỉa than. Ngoài ra đỏ kẹp cú trong vỉa than, khi mỏy khấu làm việc sẽ làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng than do cú đất đỏ kẹp lẫn vào lớp than, do đú khi khấu than bằng cơ giới hoỏ nờn hạn chế dựng cho vỉa than cú đất đỏ kẹp xen giữa.
2.2.1.6. Hệ khe nứt của than
Trong khi khấu than bằng mỏy liờn hợp thỡ khe nứt trong than đúng vai trũ thứ yếu, thỡ khi ỏp dụng mỏy bào khe nứt cú vai trũ quyết định đến năng xuất bào. Khe nứt tự hiờn cú thể cắt với gƣơng một gúc đến 900 hoặc song song với gƣơng lũ chợ. Khe nứt thứ sinh do ứng suất tập trung vƣợt quỏ giới hạn bền nộn của than tạo ra thƣờng song song với gƣơng than, tạo ra cỏc mảng than cú xu thế đổ vào lũ chợ. Nhỡn chung, trƣờng hợp ứng suất tập trung gõy ra khe nứt là cú lợi cho mỏy bào vỡ thực tế than đó bị gẫy nỏt và ỏp lực tập trung đó đƣợc đẩy ra xa. Ngƣợc lại, ỏp lực tập trung lớn sỏt gƣơng nhƣng khụng làm vỡ đƣợc khối than sỏt gƣơng, thỡ việc bào than trở nờn khú khăn do than bị nộn rất chặt. Cỏc khe nứt tự nhiờn tạo với mặt
gƣơng lũ chợ một gúc từ 300 600 là thuận lợi cho khấu than, khi gúc này lớn hơn