Với đặc điểm địa chất vùng mỏ Quảng Ninh có thể nói, các vỉa than có góc dốc nghiêng đến dốc đứng là tương đối phổ biến. Do vậy trong đề tài
nghiên cứu này chủ yếu tính toán và lựa chọn công nghệ khai thác chọn lọc đối với các vỉa dốc đứng và dốc nghiêng.
Với khả năng xúc trên nền đứng và dưới nền đứng của MXTLGN, có hai ph−ơng án cơ bản xúc chọn lọc nh− sau:
3.3.1. Máy xúc TLGN đứng dưới chân tầng xúc chọn lọc than trên nền
đứng.
(Sơ đồ công nghệ xem hình 3.4 )
¦u ®iÓm:
1- Với ph−ơng án này, ng−ời tài xế máy xúc có thể dễ dàng quan sát, phân biệt chất l−ợng của từng phân lớp ,điều khiển gầu xúc để xúc chọn lọc theo ý muốn. Phần răng và lợi gầu di chuyển theo mặt nghiêng của phân lớp kéo các lớp than tr−ợt theo phân lớp mà không làm phá vỡ liên kết của phân lớp phía trong.
2- Khi thiết kế đ−ợc chiều cao tầng hợp lý, có thể v−ơn gầu xúc lên tới mép trên tầng than cào dọn sạch vách vỉa kể cả khi vách vỉa có cấu tạo lồi lõm
không phẳng. Mức độ tổn thất và làm bẩn than tính toán trên mặt vách là ±5cm nhân với diện tích mặt vách. Tùy thuộc vào yêu cầu và chất l−ợng than lớp vách, khi giảm tối đa mức độ làm bẩn thì l−ợng than tổn thất khi dọn vách có thể tính toán tối đa 10 cm. Mức độ tổn thất hay làm bẩn khi dọn vách vỉa còn tùy thuộc vào tay nghề của máy xúc và dung tích gầu xúc. Dung tich gầu càng lớn thì chiều cao răng gầu càng lớn, mức độ linh hoạt giảm, khó lựa gầu lọc than hơn do vậy mức độ tổn thất và làm nghèo tăng lên.
3- Khi xúc đến phần lớp kẹp, nếu là lớp kẹp thuần máy xúc có thể xúc lọc tách riêng lớp kẹp theo mặt nghiêng của vỉa mà không làm phá vỡ liên kết của các lớp than phía trong. Chiều dày tối thiểu lớp kẹp máy xúc có thể xúc lọc phụ thuộc vào dung tích gầu xúc:
- Máy xúc có dung tích gầu nhỏ hơn 2,5 m3 chiều dày lớp kẹp có thể xúc lọc là 0,2m.
- Máy xúc có dung tích gầu lớn hơn 2,5 m3 và nhỏ hơn 5m3, chiều dày lớp kẹp có thể xúc lọc là 0,3m.
4- Khi xúc đến phần trụ vỉa máy xúc có thể vươn gầu xúc cào dọn sạch than theo mặt nghiêng của trụ, kể cả trong tr−ờng hợp mặt trụ vỉa lồi lõm, mà không cào vào phần đất đá trụ. L−ợng than còn lại trên mặt trụ là không đáng kể khoảng 0,02-:-0,07m do chiều cao của răng gầu để lại.Trong trường hợp mặt trụ phẳng có thể sử dụng mặt phẳng đáy gầu cào dọn sạch mặt trụ thì tổn thất do để lại than trên mặt trụ không đáng kể, có thể coi nh− bằng 0.
5- Khi chiều cao tầng cao hơn chiều cao tầng xúc lọc chuẩn theo thiết kế, máy xúc có thể di chuyển theo mặt nghiêng của vỉa lên một độ cao nhất định tùy thuộc vào góc nghiêng của vỉa than để cào xúc chọn lọc sạch tới mặt trên của tầng than. Giải pháp trên chỉ sử dụng trong trường hợp bất khả kháng, độ cao mặt tầng than không đồng đều. Tuy nhiên tốt nhất là chuẩn bị tầng than sẵn sàng phù hợp với tầm với của máy xúc.
Nh−ợc điểm:
1- Do MXTLGN xúc lọc than ở trên nền đứng, ô tô vận tải vào nhận tải cùng nền đứng nên cần phải mở chuẩn bị hào bám vách vỉa đủ chiều rộng tối thiểu cho máy xúc và ô tô vận tải hoạt động. Chính vì vậy khối l−ợng mở hào chuẩn bị lớn, thời gian chuẩn bị lâu.
2- Trong điều kiện ra than ở d−ới moong sâu nhất là khi vào mùa m−a
đáy hào lầy lội xe phải vào nhận tải đáy hào điều kiện vận tải khó khăn hơn, cung độ vận tải tăng lên. Phải có các giải pháp kỹ thuật hợp lý khi ra than.
3- Khi sử dụng công nghệ khai thác chọn lọc bằng MXTLGN, do phải xúc theo phân lớp nên năng xuất của máy xúc giảm hơn, chi phí xúc than tăng. Đặc biệt khi cần cào các phân lớp có chiều dày nhỏ hơn 0,4m cần phải có thời gian
để máy xúc cào phân lớp xuống chân tầng sau đó mới xúc lên ôtô. Theo thống kê, năng xuất của máy xúc giảm đến 20% so với xúc than không chọn lọc.
Chính vì vậy, khi xúc chọn lọc cần phải tính toán xác định theo nhóm phân lớp
đảm bảo chiều dày của các nhóm tối thiểu đạt 0,4m ( trừ trường hợp xúc lọc các lớp kẹp thuần lớn hơn 0,2m)
Nhận xét: Mặc dù có những nh−ợc điểm hạn chế khi phải xúc chọn lọc
đặc biệt là chi phí xúc tăng lên. Nh−ng lợi ích do sử dụng công nghệ xúc chọn lọc bằng MXTLGN đem lại là rất lớn ( Xem ch−ơng 8- Phân tích hiệu quả kinh tÕ).
3.3.2.Máy xúc TLGN đứng trên mặt tầng xúc chọn lọc than dưới nền
đứng.
(Sơ đồ công nghệ hình 3.5 )
¦u ®iÓm:
1- Khối l−ợng mở hào chuẩn bị nhỏ chỉ cần xúc một phần đất đá vách vỉa là có thể ra than đ−ợc do vậy thời gian chuẩn bị nhanh, sớm ra than.
2- Máy xúc đứng ở trên xúc than dưới nền đứng, ô tô vận tải nhận tải cùng nền đứng nên điều kiện hoạt động khô ráo hơn.
Nh−ợc điểm:
1- Do đặc điểm chung của MXTLGN là khả năng xúc dưới nền đứng thường nhỏ hơn rất nhiều so với khả năng xúc trên nền đứng nên chiều cao tầng than xúc chọn lọc giảm, phải chia thành nhiều phân tầng dẫn đến tỷ lệ tổn thất và làm bẩn than mặt tầng than tăng lên. Khối l−ợng và thời gian chuẩn bị của các tầng sau tăng lên.
Ví dụ máy xúc HITACHI ZAXI 450H, tầm với đào lớn nhất là 12 m trong khi đó chiều sâu đào lớn nhất chỉ có 8m. Khi xúc lọc dưới nền đứng với góc nghiêng của vỉa than (lấy góc dốc vỉa than là 300) kết hợp điều kiện an toàn của máy xúc tính từ mép ngoài giải xích đến mép tầng than. Để máy xúc có thể với tới chân tầng. Chiều cao tầng than có thể xúc lọc là là 3-3,5m. Trong khi đó chiều cao tầng than xúc chọn lọc trên nền đứng là 5-6m
2- Khi xúc lọc dưới nền đứng, người tài xế máy xúc rất khó quan sát các phân lớp. Răng gầu xúc luôn có xu thế bập sâu vào phân lớp phía sau, kéo các phân lớp ng−ợc lên làm phá vỡ liên kết phân lớp phía sau dẫn đến chất l−ợng than xúc lọc theo phân lớp không đạt yêu cầu. Mặt khác than theo trọng lực tr−ợt xuống chân tầng do vậy phải th−ờng xuyên phải v−ơn gầu máy xúc xuống chân tầng kéo gầu xúc theo phân lớp làm tăng mức độ phá vỡ liên kết của các ph©n líp phÝa sau.
3- Xe ô tô nhận tải cùng nền đứng của máy xúc, nh− vậy ô tô phải chạy trên mặt tầng than làm cày xới mặt tầng than làm tăng tỷ lệ tổn thất và làm bẩn than.
Hình 3.4. Sơ đồ công nghệ máy xúc TLGN đứng dưới chân tầng Xúc chọn lọc than trên nền đứng
Hình 3.5. Sơ đồ công nghệ máy xúc TLGN đứng trên mặt tầng Xúc chọn lọc than dưới nền đứng
4- Trong tr−ờng hợp khai thác các vỉa dày trung bình, bề rộng mặt tầng than không đủ để xe quay đầu trên mặt tầng than. Xe ô tô sẽ phải lùi xa để vào lấy tải làm năng suất ra than giảm.
5- Khi vỉa than đ−ợc chia thành các phân lớp có chất l−ợng khác nhau. Để tiến hành ra than phân loại theo phân lớp theo sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc bằng MXTLGN chất tải cùng nền đứng. Những phân lớp phía ngoài chiều rộng mặt tầng than còn đủ để cho xe ô tô vào nhận tải còn khi xúc các phân lớp phía trong bề rộng mặt tầng than không đủ để cho xe ôtô vào nhận tải, việc xúc lọc sẽ không thực hiện đ−ợc. Muốn tiếp tục sử dụng xúc chọn lọc than chỉ có hai giải pháp:
- Chuyển máy xúc xuống chân tầng than và tiến hành xúc lọc trên nền
đứng, khi đó cần phải có đừờng vận tải xuống đáy hào và chiều rộng đáy hào phải đủ để các thiết bị làm việc.
- Nếu tiếp tục duy trì chất tải cùng nền đứng phải phân đoạn ngắn vỉa than thành các đoạn ra than nằm trong tầm với của máy xúc. Chiều dài phân đoạn phụ thuộc vào chiều cao phân tầng than và tầm với của máy xúc.
6- Khi chất tải dưới nền đứng phải xúc mở rộng hào đủ cho xe hoạt động, phải xúc trước một phần chân tầng than để cho xe lùi sát vào máy xúc đảm bảo khoảng cách cho phép ô tô máy xúc mới chất tải đ−ợc lên xe ôtô làm phá vỡ các phân lớp, hiệu quả xúc lọc giảm. Khi vỉa than dốc thoải góc dốc nhỏ không thể chất tải đ−ợc theo ph−ơng pháp trên.
3.3.3. Lựa chọn ph−ơng án:
Căn cứ vào −u nhựơc điểm của hai ph−ơng án trên, với các tiêu chí phân loại tốt chất l−ợng than, tách lọc các lớp kẹp thuần; giảm tỷ lệ tổn thất và làm bÈn than cho thÊy:
- Về yêu cầu phân loại chất l−ợng than theo phân lớp thì ph−ơng án xúc chọn lọc trên nền đứng có −u điểm hơn. Máy xúc có thể dễ dàng tách lọc từng phân lớp than có chất l−ợng khác nhau theo đúng yêu cầu, máy xúc có thể dễ dàng tách lọc đ−ợc các lớp kẹp thuần có chiều dày tới 0,2m. Mức độ tổn thất và làm bẩn khi xúc lọc các lớp kẹp thuần giảm mức tối đa, tài xế máy xúc có thể dễ dàng quan sát điều, khiển gầu xúc theo ý muốn. Còn khi xúc lọc d−ới nền
đứng rất khó làm đ−ợc điều này.
- Mức độ tổn thất trên vách và trụ vỉa có thể giảm mức tối đa. Mức độ tổn thất và làm bẩn chủ yếu phụ thuộc vào tay nghề của tài xế máy xúc; dung tích và độ linh hoạt của gầu xúc; mức độ lồi lõm của vách và trụ vỉa than; cấu tạo của các phân lớp than, lớp kep. Gần nh− không có công thức nào tính toán đ−ợc chính xác mức độ tổn thất và làm bẩn than khi xúc chọn lọc bằng MXTLGN.
Nh−ng tỷ lệ tổn thất và làm bẩn là rất nhỏ so với công nghệ xúc truyền thống bằng máy xúc tay gầu vì gầu xúc có thể kiểm soát đ−ợc hoàn toàn mặt trụ và vách vỉa.
- Khi xúc lọc trên nền đứng có thể tăng đ−ợc chiều cao tầng, ô tô vận tải không phải chạy trên mặt tầng than. Mức độ tổn thất mặt tầng than giảm hơn rất nhiều so với khi xúc lọc dưới nền đứng.
- Về năng suất của máy xúc khi xúc lọc trên nền đứng thường cao hơn khi xúc lọc dưới nền đứng do tăng được chiều cao tầng, máy xúc có thể xúc lọc từng phân lớp kéo dài theo đ−ờng ph−ơng than đn đ−ợc chuẩn bị sẵn sàng.
Như vậy phương án lựa chọn là phương án 1- MXTLGN đứng ở chân tầng xúc chọn lọc trên nền đứng.
Phương án xúc chọn lọc dưới nền đứng chỉ sử dụng trong trường hợp bất khả kháng đáy moong lầy lội không được tháo khô. Hoặc sử dụng trong trường hợp kết thúc khai thác phải xúc vét.