4.2. Lựa chọn Công nghệ cơ giới hoá khai thác sử dụng tổ hợp dàn chống 2ANSH áp dụng cho khai thác vỉa dốc đứng có chiều dày trung bình khu vực Mạo Khệ
4.2.3. Các giải pháp kỹ thuật công nghệ
* Bản chất công nghệ
+ Công tác khai thác: việc khai thác khu vực theo ph−ơng khấu dật lần l−ợt từng cột theo h−ớng từ biên giới về lò xuyên vỉa, trong mỗi cột khai thác lò chợ từ trên xuống d−ới theo chiều dốc của vỉa, trong mỗi cột công tác khai thác đ−ợc tiến hành qua ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: khai thác tạo không gian lắp đặt dàn chống. Việc khai thác tạo không gian lắp đặt dàn chống được thực hiện bằng phương pháp khoan nổ mìn thủ công ( hoặc sử dụng búa chèn ), chống giữ g−ơng khấu bằng vì chống gỗ. Công việc khấu g−ơng đ−ợc thực hiện từ th−ợng
th−ợng khởi điểm, theo h−ớng là 4m kể từ lò dọc vỉa thông gió. Hộ chiếu chống đoạn lò chợ tạo khám đ−ợc chống bằng vì gỗ thìu dọc. Khi khấu chống theo phương được 4 luồng tiến hành công tác lắp đặt dàn chống thứ nhất, sau đó cứ khai thác theo phương được một luồng của khám lại lắp
đặt dàn tiếp theo. Công việc khấu chống, lắp đặt dàn đ−ợc thực hiện tuần tự cho đến khi lắp đặt hết số lượng dàn chống cho gương lò chợ. Trong quá trình khấu chống gương và lắp đặt dàn chống phải đảm bảo khoảng cách từ gương khấu đến vị trí lắp đặt dàn không được vượt quá 3 mét. Lắp
đặt dàn chống đến đâu tạo gối đệm phía sau dàn chống đến đó. Gối đệm có tác dụng bảo vệ cho dàn chống không bị biến dạng, không cho đá lọt qua khe hở rơi xuống không gian làm việc đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo dỡ dàn chống. Gối đệm có cấu tạo gồm lớp kim loại và một vài lớp ván gỗ. Phía sau dàn chống ở đuôi lò chợ ( không gian của gương chống khám), thực hiện các công tác chuyển đổi hộ chiếu chống gỗ thìu dọc sang chống lò th−ợng để phục vụ công tác thông gió trong quá
trình khai thác. Lắp đặt hệ thống máy bào, trạm bơm, thiết bị tín hiệu liên lạc, thiết bị điều khiển tự động và các thiết bị phụ trợ khác.
- Giai đoạn 2: khai thác lò chợ sử dụng tổ hợp dàn chống. Khai thác lò chợ sử dụng dàn chống. Sau khi thực hiện xong công tác lắp đặt dàn chống, tiến hành khấu g−ơng lò chợ. Công tác khai thác sử dụng tổ hợp dàn chống đ−ợc thực hiện nh− sau: Khấu than lò chợ theo chiều dốc của vỉa, việc phá than ở g−ơng lò chợ nhờ hệ thống máy bào. Máy bào dịch chuyển dọc g−ơng lò chợ theo hành trình và khấu từ nền tới nóc lò chợ.
G−ơng khấu đ−ợc chia làm 2 phần: phần d−ới sát nền và phần trên sát nóc lò chợ. Trong quá trình khấu, khấu than phần nền tr−ớc, lớp than phần nóc có thể tự sập hoặc đầu của máy bào đ−ợc đẩy lên xuống theo mặt đứng bằng kích chao lắc thuỷ lực để khấu hết phần than nóc. Máy bào đ−ợc đẩy chính diện vào g−ơng bằng bàn điều khiển thuỷ lực chung hoặc từng phần nhờ khối điều khiển cục bộ đặt trên giá thuỷ lực. Sau khi khấu hết gương
theo tiến độ và chiều dài lò chợ, máy bào đ−ợc chuyển về vị trí ban đầu tr−ớc khi di chuyển dàn chống lò chợ. Sau khi khấu g−ơng lò chợ với tiến
độ 0,6 mét tiến hành di chuyển dàn, công tác di chuyển dàn chống đ−ợc thực hiện nh− sau: Dỡ tải cho các dàn chống phụ trên suốt chiều dài lò chợ nhờ bộ điều khiển thuỷ lực. Điều khiển cho các kích đẩy để đẩy các dàn chống phụ về phía gương lò chợ theo tiến độ khấu. Sau đó chất tải cho các dàn chống phụ. Tiếp tục sử dụng bàn điều khiển thuỷ lực điều khiển giảm
áp lực cho cụm dàn chống chính đồng thời điều khiển các kích di chuyển, kéo các dàn chống chính lên g−ơng lò chợ thẳng hàng với dàn chống phụ, sau đó chất tải cho dàn chống chính và hoàn tất công tác di chuyển dàn chống. Công tác chống lò th−ợng thông gió và loại bỏ lò th−ợng phía sau dàn chống: Theo tiến độ khấu và di chuyển dàn chống ở lò chợ sẽ tiến hành chống tạm, sau đó chống chính không gian tiếp giáp phía sau dàn chống ở cuối lò chợ để tạo thành th−ợng thông gió. Chống lò bằng vì gỗ và xếp cũi lợn để bảo vệ lò. Đồng thời với quá trình trên, tiến hành chống hàng c−ợc để ngăn đá phá hoả và loại bỏ phần không gian đoạn lò th−ợng vận tải phía sau dàn chống ở đầu lò chợ.
- Giai đoạn 3: tháo dỡ tổ hợp dàn chống, chuyển sang lắp đặt ở cột khai thác tiếp theo: Khi lò chợ khai thác đến cách lò dọc vỉa vận tải khoảng 8 đến 12 mét, tiến hành tạo không gian lò chợ để tháo dỡ tổ hợp dàn chống. Công việc tháo dỡ dàn chống đ−ợc thực hiện lần l−ợt từ phía lò th−ợng thông gió về phía lò th−ợng vận tải. Các dàn chống thu hồi đ−ợc vận chuyển lên lò dọc vỉa thông gió để lắp đặt phục vụ khai thác cho cột mới. Phần than còn lại ở mỗi cột tiếp giáp với lò dọc vỉa vận tải có thể khai thác bằng thủ công hoặc để lại làm trụ bảo vệ cho lò dọc vỉa.
+ Công tác vận tải: Than khấu từ g−ơng lò chợ đ−ợc máy bào cào ra th−ợng vận tải của cột, sau đó rót xuống goòng 3 tấn tại lò dọc vỉa vận tải
nghiệp. Vật liệu, thiết bị đ−ợc vận chuyển theo lò xuyên vỉa mức +25 khu
Đông Nam, qua lò dọc vỉa thông gió mức +25 cung cấp cho lò chợ.
+ Công tác thông gió: Thông gió trong quá trình khai thác lò chợ theo sơ đồ thông gió chung cho khu vực. Gió sạch từ ngoài mặt bằng mức +25 qua lò xuyên vỉa đá mức +25 khu Đông Nam, lò dọc vỉa than mức +25 xuống th−ợng cột để vào thông gió cho lò chợ. Gió thải từ lò chợ qua th−ợng thông gió của cột xuống lò dọc vỉa vận tải, qua hệ thống đ−ờng lò
đá mức -80 và đ−ợc hai trạm quạt hút đặt tại cánh Bắc hút ra ngoài.
+ Công tác cung cấp n−ớc và thoát n−ớc của lò chợ: N−ớc cung cấp cho lò chợ đ−ợc lấy từ mặt bằng sân công nghiệp của mỏ qua hệ thống
đ−ờng ống dẫn n−ớc xuống lò dọc vỉa mức -80 cung cấp cho trạm bơm nhũ hoá. N−ớc thải của lò chợ đ−ợc thoát chảy tự nhiên theo rrnh n−ớc của nền lò xuống mức -80, sau đó tập trung về hầm trạm của sân giếng mức -80
đ−ợc máy bơm, bơm lên mặt đất.
* Hộ chiếu khai thác lò chợ + Tính toán áp lực mỏ:
Dàn chống của tổ hợp 2ANSH khi chống giữ trong lò chợ sẽ chịu áp lực tác dụng theo 2 hướng là: áp lực theo hướng dốc của đất đá phá hoả đẩy dàn chống trượt xuống phía dưới và áp lực của đá vách vỉa nén ép lên các cột chống của dàn. Để dàn chống làm việc ổn định, khả năng chịu tải của dàn từ 2 phía phải lớn hơn các giá trị áp lực thành phần. Tính toán các thành phần áp lực mỏ tác dụng lên dàn chống nh− sau:
+ áp lực mỏ của khối đá phá hoả phía sau lò chợ tác động lên dàn chống đ−ợc xác định theo công thức của E.A.Mackhơno:
P1 = ( α α)
ξ
γ sin cos
. 2
. f
f
m − , (T/m2).
Trong đó:
γ - Trọng l−ợng thể tích của than và đất đá sập đổ, γ = 1,7 (T/m3);
f - Hệ số ma sát của than và đất đá, f = 0,5;
ξ - Hệ số áp lực hông, ξ = 0,3;
α - Góc dốc của vỉa, α = 61o;
m - Chiều dày của vỉa, m = 2,1 (m);
Thay sè:
P1 = (sin610 0,5 cos610)
3 , 0 5 , 0 2
1 , 2 7 ,
1 x
x x
x − = 7,5 (T/m2)
+ áp lực mỏ của đá vách tác dụng lên vì chống lò chợ.
Rmax = R
LC 2 2 Sd LC
LC P
l 2
a . ) l l (
q + +
, (T).
Trong đó:
qlc - Tải trọng lên g−ơng lò chợ,
qLc = h1 . γ1 . cos α , (T/m2).
h1 - Chiều dày vách trực tiếp sập đổ, (m);
h1 ≥
1 K
m
− , (m).
K - Hệ số nở rời của đất đá, K = 1,4;
m - Chiều cao khấu g−ơng lò chợ, m = 2,1 (m);
γtt- Trọng l−ợng thể tích đá vách trực tiếp, γtt = 2,61 (T/m3);
α - Góc dốc vỉa trung bình, α = 610;
h1 ≥
1 4 , 1
1 , 2
− = 5,25 (m)
a2 - Khoảng cách giữa các dàn chống, a2 = 1,0 (m);
lsđ - Bước sập đổ của đá vách trực tiếp, xác định theo công thức:
i tt
u d
tk h h
L . 3. . γ
= σ , (cm).
Trong đó:
hd - Chiều dày phân lớp dưới cùng của vách trực tiếp dễ sập đổ, Thiết kế chọn, hd = 0,2 (m) = 20 (cm);
σu - Giới hạn bền uốn của vách trực tiếp, σu = 10 (KG/cm2);
γtt - Trọng l−ợng thể tích đất đá vách trực tiếp, γ1 = 2,61 (T/m3) = 0,00261 (KG/cm3);
hi - Tổng chiều dày đá vách trực tiếp sập đổ, hi = 5,25 (m) = 525 (cm);
Ls® =
525 00261 , 0 . 3 . 10
20 x x = 31,2 (cm) = 0,312 (m) llc - Chiều rộng lớn nhất g−ơng lò chợ, llc = 3,0 (m);
PR - Lực chống ban đầu cần thiết của dàn chống, PR = n . q. llc. a2 , (T).
n - Hệ số dự trữ, n = 2;
q - Tải trọng phân lớp dưới cùng của vách trực tiếp dễ sập đổ, (T/m2);
q = γtt x 0,2 = 2,61 x 0,2 = 0,52 (T/m2) a2 - Khoảng cách giữa các dàn chống, a2 = 1,0 (m);
PR = 2 x 0,52 x 3,0 x 1,0 = 3,12 (T/m2)
Rmax = 3,12
0 , 3 . 2
0 , 1 . ) 312 , 0 0 , 3 .(
6 ,
6 2
+ + = 15,2 (T)
+ Hộ chiếu chống giữ lò chợ:
Căn cứ vào áp lực mỏ của lò chợ, sức chịu tải của dàn chống (sức chịu tải của dàn trên 1 m2 che chắn không nhỏ hơn 240 kN/m2 và sức chịu tải của dàn chống không nhỏ hơn 800 kN) và kinh nghiệm khai thác lò chợ sử dụng dàn chống của Ucraina, thiết kế xây dựng hộ chiếu chống giữ lò chợ nh− sau:
Chiều dài lò chợ của một cột: 60 m.
Khoảng cách giữa các dàn chống trong tổ hợp: 1,0 m.
Số l−ợng dàn chống trong tổ hợp: 60 dàn.
* Tổ chức sản xuất trong lò chợ
Một chu kỳ sản xuất khai thác lò chợ sử dụng tổ hợp dàn chống bao gồm các công việc chính sau:
- Khấu g−ơng, di chuyển dàn, chống giữ g−ơng lò chợ.
- Chống giữ th−ợng thông gió phía sau lò chợ.
- Bảo d−ỡng tổ hợp dàn chống.
Bố trí sản xuất 3 ca thực hiện xong một chu kỳ: hai ca thực hiện công tác khấu g−ơng, di chuyển dàn chống, chống giữ lò th−ợng thông gió. Ca thứ ba chống giữ lò th−ợng thông gió, bảo d−ỡng thiết bị dàn chống, loại bỏ và củng cố th−ợng tháo than. Một ngày đêm bố trí ba ca sản xuất, mỗi ca 8 giờ. Bố trí nhân lực trong mỗi ca đ−ợc thể hiện trong bảng 4.6.
Bảng 4.6 Bố trí nhân lực sản xuất trong lò chợ
TT Tên công việc
Nh©n lùc (ng−êi) Ca 1 Ca 2 Ca 3 Σ 1 Khấu g−ơng, di chuyển, bảo d−ỡng tổ hợp dàn
chèng 2 2 2 6
2 Sửa g−ơng lò chợ, củng cố th−ợng tháo than 2 2 2 6
3 Chống giữ lò th−ợng thông gió 4 4 4 12
4 Vận chuyển vật liệu 2 2 2 3
5 Thợ cơ điện 1 1 1 3
6 Rót tải than ở lò vận tải 2 2 2 6
7 Vận hành trạm bơm nhũ hoá. 1 1 1 3
8 Vận hành tời manơ. 1 1 1 3
9 Chỉ đạo sản xuất 1 1 1 3
Tổng cộng 16 16 16 48
Bảng 4.7: Bố trí nhân lực tháo dỡ, lắp đặt dàn chống lò chợ
TT Tên công việc Nhân lực (ng−ời)
Ca 1 Ca 2 Ca 3 Σ
1 Khấu chống lò chợ để tháo, lắp dàn 4 4 4 12
2 Vận chuyển vật liệu, thiết bị 4 4 4 12
Tổng cộng 8 8 8 24
Biểu đồ tổ chức sản xuất và bố trí nhân lực trong lò chợ đ−ợc thể hiện trong bảng 4.8 và bảng 4.9.
biểu đồ tổ chứC chu kỳ sản xuất
7 15
L (m) c T(giờ)cKý hiệuTên công việc 204060m0
8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6
CA
I i a II c
tt
CA Ii
1Khấu than 2Chống giữ th−ợng thông gió 3 4Bảo d−ỡng thiết bị, dàn chống 5Xếp hàng cột, củng cố và loại bỏ th−ợng tháo than
Bảng 4.8 Hạ, di chuyển dàn chống, kiểm tra củng cố lò chợ, chuẩn bị khấu luồng mới
biểu đồ bố trí nhân lực khai thác 1 3 5 6
Khấu, di chuyển, bảo d−ỡng tổ hợp dàn chống Sửa g−ơng lò chợ, củng cố th−ợng tháo than Chống giữ lò th−ợng thông gió
789101112131415161718192021222324123456ca ica iIca iII
Thời gian thực hiện một chu kỳ tên công việcNhân lực ca ica iIca iII 2 Thợ cơ điện
∑ 26 4 9Vận hành tời manơ8Vận hành trạm bơm nhũ t−ơng 137Rót than ở lò vận tải Tổng cộngChỉ đạo sản xuất 1648
2 1 16
2 1 16
tt Vận chuyển vật liệu
2622 1311
1311
41244
Bảng 4.9 2622 1311 2622