Hình 2.16. Giá khung thủy lực di động ZH1600/16/24Z
Một số đặc tính kỹ thuật của giá khung thủy lực di động ZH1600/16/24Z do Trung Quốc chế tạo và giá khung thủy lực di động GK/1600/1.6/2.4/HT do Việt Nam chế tạo xem bảng 2.3.
Bảng 2.2. Đặc tính kỹ thuật của giá khung thủy lực di động
TT Tên chỉ tiêu
Đơn vị
Trị số ZH1600/16/
24Z
GK/1600/1.6/
2.4/HT
1 Chiều cao lớn nhất mm 2400 2400
2 Chiều cao tối thiểu mm 1600 1600
3 Hành trình piston mm 800 800
4 Chiều rộng giá mm 960 840
5 Chiều dài giá mm 2950 2747
6 Bước tiến của tấm đỡ gương mm 800 800
7 Số cột thủy lực của giá cột 4 4
8 Tải trọng ban đầu lớn nhất KN 950 900
9 Tải trọng làm việc KN 1600 1600
10 Áp suất bơm MPa 31,5 31,5
11 Đường kính xi lanh cột mm 110 110
12 Cường độ chống đỡ MPa 0,52
13 Góc dốc làm việc tối đa độ 35 0 - 35
14 Góc dốc làm việc theo phương độ 15 15 Đường kính đế phụ của cột cm 26 30
2.2.1. Công ty than Thống Nhất
Công ty than Thống Nhất đang áp dụng giá khung thủy lực di động ZH1600/16/24Z cho lò chợ lớp 2 mức -35 +8 phân vỉa 6B Cánh Bắc và lò chợ lớp 2 mức -35 +8 phân vỉa 6B Cánh Nam khu Lộ Trí.
2.2.1.1 - Điều kiện địa chất của vỉa
Phân vỉa 6B được chia làm 2 cánh, cánh Bắc có chiều dài theo phương khoảng 400m, cánh Nam có chiều dài theo phương khoảng 350m.
Phân vỉa 6B lò một phân vỉa có cấu tạo phức tạp, chiều dày vỉa thay đổi (theo cả đường phương và hương dốc) từ 16,5m 29,5m, trung bình 19,5m.
Góc dốc thay đổi từ 140 280, trung bình 210. Số lượng đá kẹp trong vỉa từ 4 5 lớp, chiều dày của mỗi lớp đá kẹp từ 0,15 0,5m, đá kẹp chủ yếu là bột kết phân lớp. Than trong vỉa thuộc loại antraxit có chất lượng tốt, độ tro thay đổi từ 5,4 23,15%, nhiệt lượng từ 7.345 8.580 Kcal/kg. Đá vách và đá trụ trực tiếp là đá bột kết, có màu xám đen phân lớp, có độ kiên cố từ 5 6. Điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình cũng như các hoạt động kiến tạo ít ảnh hưởng đến công tác chuẩn bị và khai thác của khu vực.
2.2.1.2 - Sơ đồ công nghệ
(Xem hình 2.17)
Hình 2.17. Sơ đồ công nghệ khấu than lò chợ áp dụng giá khung thủy lực di động
2.2.1.3. Biểu đồ tổ chức chu kỳ, biểu đồ bố trí nhân lực
Hình 2.18. Biểu đồ tổ chức chu kỳ lò chợ áp dụng giá khung thủy lực di động
Hình 2.19. Biểu đồ bố trí nhân lực lò chợ áp dụng giá khng di động
2.2.2. Công ty than Quang Hanh.
Công ty than Quang Hanh đang áp dụng giá khung thủy lực di động cho 03 lò chợ.
Lò chợ mức -64 ÷ -10 cánh Tây thuộc khu II vỉa 10. Khu vực có các điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ như sau: Chiều dày trung bình, m=3,2m; góc dốc vỉa: Theo chiều dốc nửa dưới lò chợ góc dốc thay đổi từ 00 ÷ 170, trung bình 70, nửa trên lò chợ góc trung bình 320; độ kiên cố trung bình của than f = 1 ÷ 2; Chiều dài theo phương khu khai thác nửa trên lò chợ, Lp = 180m; nửa dưới lò chợ, LP = 240m. Đá vách trực tiếp là sét kết, sét kết than dạng thấu kính dày 0,22 ÷ 1,48m; bột kết phân bố đều, chiều dày 3 ÷ 19m, trung bình 9m; đá vách thuộc loại ổn định trung bình, cường độ kháng nén δn = 28,7 ÷ 56,8 MPa, trung bình δn = 36,4 MPa; đá vách cơ bản là cát kết phân bố đều, chiều dày 5 ÷ 22m, thuộc loại sập đổ trung bình đến khó sập đổ, cường độ kháng nén δn = 45,5 ÷ 92,3 MPa, trung bình δn = 84,8 MPa; đá trụ trực tiếp là sét kết, sét than dạng thấu kính, chiều dày 0,07 ÷ 1,37m, bột kết phân bố đều chiều dày 2 ÷ 7m, trung bình 9m; trụ thuộc loại bền vững trung bình đến bền vững.
Lò chợ mức -50 ÷ +5 vỉa 6 cánh Tây khu Nam với các thông số địa chất của khu vực như sau: Chiều dày vỉa mv = 1,72 ÷ 4,0m, trung bình 3,0m; Góc dốc vỉa: α = 180 ÷ 300, trung bình 240; Độ kiên cố của than f = 1 ÷ 2; Đá vách cơ bản là cát kết phân bố đều, chiều dày lớp cát kết từ 8 ÷ 10m, thuộc loại sập đổ trung bình đến khó sập đổ; Đá trụ vỉa 6 gồm một lớp trụ giả là sét kết có kẹp các dải than mỏng, chiều dày trụ giả trung bình từ 0,5 ÷ 0,6m; Dưới lớp trụ giả là lớp bột kết rắn chắc, trụ thuộc loại bền vững trung bình đến bền vững.
Qua khảo sát lò chợ vỉa 14 khu II mức -50 -5 cho thấy: Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp, chiều dày vỉa thay đổi từ 2,0 3,8 m, trung bình 3,0 m.
Trong vỉa có từ 0 2 lớp đá kẹp, thành phần chủ yếu là sét kết, chiều dày lớp
kẹp từ 0 0,5 m. Góc dốc vỉa trong khu vực thay đổi thay đổi từ 20 350, trung bình 270. Than trong vỉa có chất lượng tốt, độ kiên cố từ 1 2, trọng lượng thể tích trung bình của than = 1,5 T/m3. Đá vách trực tiếp của vỉa thường là lớp bét kết có chiều dày từ 6,0 8,0 m, sập đổ trung bình. Vách cơ bản là lớp cát kết, sạn kết có chiều dày từ 8 20 m, phân lớp dày. Đá trụ sát vỉa là lớp sét kết, sét than mềm yếu. Điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chât công trình cũng như các hoạt động kiến tạo địa chất ảnh hưởng không nhiều đến công tác chuẩn bị và khai thác. Khu vực được xếp hạng I về cấp khí mỏ.
2.2.3. Công ty Đông Bắc (Xí nghiệp 86)
Xí nghiệp 86 đang áp dụng giá khung thủy lực di động cho 02 lò chợ - Lò chợ vỉa 10 nằm cách vỉa 11 từ 60 ÷ 90m; chiều dày vỉa than thay đổi từ 0,71 ÷ 5,58m; vỉa có cấu tạo đơn giản, một vài nới có 1 lớp đá kẹp mỏng từ 0,21 ÷ 0,66m và nhiều nới không có đá kẹp; góc dốc vỉa thay đổi 140
÷ 550, trung bình 270; mức độ biến đổi vỉa theo chiều dày và góc dốc từ ổn định đến ổ định trung bình. Vách vỉa là tập bột kết phân bố đều có chiều dày từ 4 ÷ 25m, trung bình 10,6m; trụ vỉa thường là lớp bột kết dày từ 2,7 ÷ 11m phân bố đều và liên tục.
- Lò chợ vỉa 11 năm cách vỉa 12 khoảng 65 ÷ 80m; chiều dày vỉa than thay đổi từ 0,74 ÷ 7,52m, trung bình 3,47m; vỉa có cấu tạo đơn giản, có 1 ÷ 5 lớp đá kẹp dưới các dạng thấu kính xen kẹp bị vát mỏng gồm sét kết, sét than và bột kết mềm bở, chiều dày đá kẹp từ 0,14 ÷ 2,33m, trung bình 0,88m;
nhiều nới vỉa than hầu như không có đá kẹp; góc dốc vỉa thay đổi 100 ÷ 430, trung bình 260; mức độ biến đổi vỉa theo chiều dày từ ổn định trung bình đến không ổn định và theo góc dốc từ ổn định đến ổn định trung bình. Vách vỉa chủ yếu là bột kết, có nơi là cát kết có chiều dày từ 2 ÷ 22m, trung bình khoảng 7,2m; trụ vỉa đôi chỗ có các thấu kính sét kết, sét than dày 0,4 ÷ 1,1m phân bố không đều, bột kết phân bố đều ở trụ vỉa với chiều dày từ 3 ÷ 15m.
2.2.4. Đánh giá kết quả áp dụng giá khung thủy lực di động khi khai thác các vỉa dày.
2.2.4.1. Đánh giá về mặt kỹ thuật
- Sau khi tiến hành phá hỏa ban đầu lò chợ lớp vách, tiến hành đào lò thượng khởi điểm lớp trụ và tiến hành khai thác theo đúng hộ chiếu và quy trình công nghệ.
- Gương lò chợ đạt yêu cầu về kỹ thuật: Luồng lò chợ thẳng, không gian lò chợ rộng và cao ráo thông thoáng, vì chống và thiết bị làm việc tốt, lò khỏe, cứng vững. Tuy nhiên, tại các khu vực các lò chợ có biến động điều kiện địa chất nên có một số hiện tượng kỹ thuật sau:
+ Do ảnh hưởng của biến động điều kiện địa chất , gương lò ở một số vị trí bị lở và rỗng nóc. Các vị trí này đã được củng cố tăng cường kịp thời bằng các cột tăng cường, chèn kích nóc, đồng thời đẩy nhanh tốc độ khai thác để vượt qua vùng sự cố, cược chắn gương.
+ Trường hợp góc dốc lò chợ thay đổi lớn (Trong phạm vi lò chợ một số vị trí góc dốc thay đổi, lò chợ giá khung khấu bỏ nền hoặc khấu phải xén trụ vỉa hoặc khấu lấn lớp-Do những biến động địa chất của vỉa than). Góc dốc của vỉa thay đổi cục bộ với độ biến động lớn, lò chợ gấp khúc không có khả năng duy trì nóc lò phẳng do nền lò, nóc lò chợ gặp đá cứng trên diện rộng có thể theo phương hoặc cả theo chiều dốc . Tại vị trí góc dốc thay đổi, tiến hành tháo liên kết khung giá, tách lò chợ giá khung thành từng đoạn, tuy nhiên đoạn tháo tách phải đảm bảo liên kết khung được tối thiểu từ 3 giá trở lên.
Góc dốc của vỉa thay đổi cục bộ với độ biến động lớn, tuy nhiên nóc lò chợ vẫn có khả năng duy trì phẳng song do nền hoặc nóc lò chợ gặp đá mềm trên diện rộng có thể theo phương hoặc cả theo chiểu dốc. Việc khai thác lò chợ kém hiệu quả, đá lẫn trong than làm giảm chất lượng than. Tại vị trí góc dốc thay đổi cũng có thể được tiến hành thực hiện giải pháp xử lý như khi gặp đá cứng.
+ Trường hợp than, đá quá cỡ chắn ngang của tháo than.
+ Trường hợp chiều dài lò chợ thay đổi. Trong quá trình khai thác, chiều dài lò chợ theo độ dốc bị thay đổi làm cho các giá khung không chống giữ hết hoặc chống giữ vượt quá chiều dài lò chợ. Nguyên nhân: Lò chợ gặp biến động địa chất (thay đổi góc dốc vỉa, gặp phay phá, đứt gãy, để lại trụ bảo vệ ...), công tác đào lò chuẩn bị (lò vận tải, lò song song chân, lò dọc vỉa thông gió không đảm bảo duy trì chiều dài lò chợ. Biện pháp xử lý: Xác định khoảng cách, mức độ biến động chiều dài của lò chợ theo hướng khấu (theo phương). Từ đó quyết định việc lắp đặt giá bổ sung hay kéo dài khám theo chiều dốc của lò chợ. Nếu chiều dài lò chợ thay đổi theo hướng ngắn lại: Căn cứ vào tình hình thực tế, tiến hành tháo bớt số lượng giá khung thủy lực di động trong lò chợ hoặc rút ngắn chiều dài khám đầu hoặc khám chân lò chợ cho phù hợp với gương khấu mới. Quá trình thực hiện như đối với trường hợp thu hồi giá khung khi kết thúc diện khai thác. Giá khung sau khi thu hồi được vận chuyển về vị trí tập kết. Nếu chiều dài lò chợ thay đổi theo hướng dài ra:
Căn cứ vào tình hình thực tế, tiến hành lắp đặt thêm giá khung thủy lực di động trong lò chợ hoặc kéo dài chiều dài khám đầu hoặc khám chân lò chợ cho phù hợp với gương khấu mới. Công tác lăp đặt được tiến hành như đối với trường hợp lắp đặt giá khung vào lò chợ ban đầu. Vận chuyển giá khung vào vị trí lắp đặt trong lò chợ, tháo tấm chặn đầu và tấm chặn lò chợ, lắp đặt giá khung vào, lắp lại tấm chặn đầu và tấm chặn của lò chợ.
- Áp lực lên cột chống của giá khung: Kết quả đo áp lực tại các lò chợ cho thấy áp lực thực tế tác dụng lên cột chống không lớn, áp lực tác dụng lên các cột luồng gương từ 7 ÷ 15 Mpa/cột hay 5 ÷ 12T/cột, áp lực tác dụng lên các cột luồng phá hỏa từ 10 ÷ 25 Mpa/cột hay 8 ÷ 19T/cột. Độ dịch động ruột cột thấp, trung bình 10 ÷ 30mm. Trong một số trường, do có biến động địa chất nên áp lực tác dụng lên cột chống đã vượt quá 30T/cột làm van an toàn đã tự xả.
- Công tác khoan nổ mìn và các công tác phụ trợ khác: Đối với lò chợ sử dụng vì chống giá khung thủy lực di động không có các thay đổi lớn so với
công nghệ truyền thống chống giữ bằng cột thủy lực đơn hay giá thủy lực di động.
- Tình trạng thiết bị lò chợ: Vì chống giá khung thủy lực di động chống giữ trong các điều kiện ở các lò chợ có chiều sâu khai thác không lớn, do đó tải trọng tác động lên cột nhỏ hơn nhiều so với khả năng chịu tải của giá.
Thực tế cho thấy: Tình trạng làm việc của các đồng bộ thiết bị lò chợ vì thủy lực đơn làm việc tốt. Một số hỏng hóc có xảy ra nhưng về cơ bản chỉ là hỏng gioăng phớt chịu lực, các linh kiện này có thể thay thế, sửa chữa dễ dàng.
- Từ năm 2007 đến nay, trong các lò chợ áp dụng giá khung thủy lực di động chưa xảy ra vụ tai nạn lao động nào.
2.2.4.2. Kết quả áp dụng giá khung thủy lực di động tại một số mỏ than vùng Cẩm Phả
* Năng suất lao động:
Cùng với mức tăng sản lượng khai thác trung bình hàng tháng, năng suất lao động tại các lò chợ chống giữ bằng giá khung thủy lực di động cũng tăng lên. Qua các số liệu thống kê tại các phân xưởng khai thác chống giữ bằng giá khung thủy lực di động, cho thấy: Năng suất lao động tại lò chợ giá khung thủy lực di động đạt phổ biến từ 3,3 ÷ 5,0 t/công. So với lò chợ chống giữ bằng giá thủy lực di động giảm hơn các công đoạn nặng nhọc (vận chuyển gỗ văng, chèn, lưới thép . . .). Lò chợ cho phép cải thiện điều kiện lao động của công nhân trực tiếp sản xuất.
Hình 2.20. Năng suất lao động thực tế (t/ng.ca)
* Chi phí sản xuất
- Việc áp dung giá khung thủy lực di động cho phép giảm chi phí gỗ đáng kể từ 10 đến 15 lần so với công nghệ truyền thống trước đây. Tại các lò chợ chống giá khung thủy lực di động gần như bỏ hoàn toàn gỗ. Qua công tác triển khai áp dung tại các mỏ cho thất chi phí gỗ bình quân cho 1000 tấn than khai thác bằng giá khung thủy lực di động từ 1,1 đến 1,3 m3. Có lò chợ nhiều hơn như ở vỉa 10 mỏ Quang Hanh, chi phí gỗ lên tới 5,85m3. Qua thực tế áp dụng cho thấy, công đoạn dẫn đến chi phí gỗ lớn nhất đó là phá hỏa ban đầu trước khi đưa giá khung thủy lực di động vào chống giữ và chi phí gỗ ở khám đầu và chân lò chợ. Để giảm thiểu công đoạn này, công tác chuẩn bị và quy hoạch khu khai thác tại các mỏ cần tăng chiều dài theo phương lò chợ lên tối đa, mở các lò chợ có chiều dài theo hướng dốc ổn định tùy theo đặc điểm điều kiện địa chất và khả năng kỹ thuật cho phép của đơn vị.
Bảng 2.3. Chi phi gỗ cho 1000 tấn than khai thác
STT Tên công ty ĐVT Trị số Ghi chú
1 Công ty than Thống Nhất m3/1000t 1,10 2 Công ty than Quang Hanh m3/1000t 5,85
3 Công ty 86 m3/1000t 1,30
- Chi phí dầu nhũ tương: Một trong những chỉ tiêu khi áp dụng vì giá khung thủy lực di động đó là chi phí dầu nhũ tương dung để tạo dung dịch nhu tương (3% ÷ 5%dầu). Qua thực tế sản xuất, chi phí dầu nhũ tương trên thực tế cao hơn so với các tính toán lý thuyết trong thiết kế cũng như trong tính toán hiệu quả kinh tế, lý do thực tế sản xuất có sử dụng cột thủy lực đơn, hoặc do chất lượng dầu và nước pha dung dich không đảm bảo. Thùng dung dịch sớm phải súc rửa thay thế. Hình 2.21 thể hiện chi phí thực tế dầu nhũ tương trong giai đoạn áp dụng giá khung thủy lực di động thời gian qua tại các mỏ. Qua biểu đồ cho thấy chi phí dầu nhũ tương bình quân vẫn còn cao, dao động trong khoảng 37 ÷ 110kg/1000 tấn đối với lò chợ chống bằng giá
khung thủy lực di động. Đột biến lò chợ số 1 Quang Hanh chi phí lên tới 324 kg/1000 tấn, lý do lò gặp đá nhiều, tốc độ khai thác chậm, lò chợ phải củng cố nhiều.
Hình 2.21. Chi phí dầu nhũ tương cho 1000 tấn than khai thác (kg/1000t) - Áp dụng vì chống giá khung thủy lực di động không thay đổi sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ trụ hạ trần thu hồi than nóc hay nói cách khác không thay đổi phương pháp khấu than do đó chi phí thuốc nổ và kíp nổ ít thay đổi so với công nghệ khai thác truyền thống hoặc công nghệ khai thác áp dụng giá thủy lực di động hiện đang áp dụng tại các mỏ. Thay đổi các chi phí vật liệu nổ chỉ phụ thuộc vào độ bền vững của than trong các khu vực khai thác.
* Tỷ lệ tổn thất: Áp dụng vì chống giá khung thủy lực di động cho phép thu hồi than nóc tốt trong sơ đồ công nghệ khai thác toàn bộ chiều dày vỉa bằng lò chợ lớp trụ hạ trần. Với việc thu hồi than nóc tốt sẽ giảm các chi phí liên quan và đặc biệt là giảm tổn thất than. Qua thống kê trong khai thác thực tế cho thấy: Tổn thất than trong các lò chợ sử dụng giá khung thủy lực di động giảm đáng kể và chỉ còn lại khoảng 15,3% ÷ 23,1%).
+ Đánh giá hiệu quả kinh tế kết quả áp dụng vì chống giá khung thủy lực di động
Triển khai áp dụng vì chống giá khung thủy lực di động trong các mỏ
hầm lò, về bản chất công nghệ đó là thay đổi vật liệu chống giữ gương lò chợ bằng cách thay thế vì chống cột thủy lực đơn, giá thủy lực di động bằng vì chống giá khung thủy lực di động. Dự án đầu tư là loại hình đẩy nhanh tốc độ phát triển sản xuất. Tổng đầu tư mới cho 1 lò chợ dài 80m ÷ 120m đối với lò chợ chống bẳng vì chống giá khung thủy lực di động khoảng 5,3 ÷ 40,0 tỷ đồng, bao gồm: Các chi phí mua sắm hệ thống thiết bị thủy lực và vì chống giá khung thủy lực di động, chi phí lắp đặt trong lò chợ, xây dựng hệ thống cấp nước, các chi phí kiến thiết cơ bản khác và chi phí dự phòng.
Trong tính toán giá thành khai thác và hiệu quả kinh tế, so với công suất thiết kế trung bình của lò chợ áp dụng vì chống giá khung thủy lực di động từ 180.000 ÷ 300.000 tấn/năm thì sau từ 1,3 ÷ 4,0 năm hoàn vốn và hiệu quả làm lợi của dự án từ 5,5 ÷ 39,0 tỷ đồng.
- Tăng sản lượng khai thác lò chợ từ 120.000 ÷ 150.000 tấn/năm lên 180.000 ÷ 300.000 tấn/năm, cải thiện đáng kể các chỉ tiêu tiêu hao khác như vật liệu nổ và các vật liệu phụ khác, tăng năng suất lao động trực tiếp lên 3,3
÷ 5,0 tấn/công.
- Qua tính toán, hiệu quả vốn đầu tư theo các chỉ tiêu hướng dẫn của Bộ Công thương thông qua các chỉ tiêu đánh giá như giá trị hiện tại thực (NPV), tỉ lệ lãi nội tại (IRR) và thời gian hoàn vốn cho thấy: Với mức đầu tư mới bình quân cho mỗi lò chợ áp dụng giá khung thủy lực di động từ 5,3 ÷ 40,0 tỷ đồng thì giá trị hiện tại thực (NPV) đạt sấp xỉ 5,0 ÷ 40,0 tỷ đồng, tỉ lệ lãi nội tại (IRR) từ 15% ÷ 20% và thời gian thu hồi vốn đầu tư mới từ 1,3 ÷ 4,0 năm.