Trên cơ sở đánh giá kinh nghiệm khai thác các vỉa có chiều dày trung bình, dốc đứng trên thế giới và ở Việt Nam, đặc điểm trữ l−ợng và điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các vỉa có chiều dày trung bình, dốc đứng thuộc khoáng sàng than Mạo Khê, luận văn đ−a ra hai dạng sơ đồ công nghệ khai thác thích ứng phù hợp với từng phạm vi điều kiện địa chất áp dụng:
- Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, sử dụng đồng bộ thiết bị là máy khấu than kết hợp dàn chống tự hành.
- Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, sử dụng tổ hợp thiết bị dàn chống với máy bào, khấu than từ trên xuống d−ới theo dạng “dàn chống cứng”.
Với điều kiện địa chất các vỉa có chiều dầy trung bình, dốc đứng của thuộc khoáng sàng than Mạo Khê, chiều dài theo phương khu khai thác tương đối lớn, cho phép áp dụng sơ đồ khai thác chia cột dài theo phương. Tuy nhiên khi áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác này trong điều kiện ngành khai thác mỏ Việt Nam hiện nay sẽ gặp những khó khăn là ch−a có nhiều kinh nghiệm trong khai thác cơ giới hoá cũng nh− chống trôi hệ thống thiết bị theo h−ớng dốc khi lò chợ dốc đứng.v.v.
ở điều kiện vỉa than dày trung bình trong khoảng 1,8 ữ 2,5 m, góc dốc vỉa từ 45 ữ 90o, một số nước như Nga, Ukraina đr đưa vào áp dụng sơ đồ khai thác cột dài theo h−ớng dốc; công nghệ tại g−ơng khấu sử dụng tổ hợp cơ giới hoá
bằng dàn tự hành với máy bào than. Theo sơ đồ công nghệ khai thác này, khu vực khai thác đ−ợc chuẩn bị thành các cột dài theo h−ớng dốc từ 100 ữ 150 m, chiều
rộng cột từ 40 ữ 60 m. Tiến hành lắp đặt tổ hợp khai thác ở phạm vi mức trên (mức lò thông gió), sau đó khai thác và dịch chuyển tổ hợp xuống phía dưới theo chiều dốc vỉa. Để đảm bảo công tác khai thác đ−ợc liên tục trong điều kiện chiều dài cột khai thác không lớn, phải chuyển diện nhiều lần, hệ thống đr tổ chức duy trì thường xuyên 2 cột: một cột đang khai thác, một cột đang lắp đặt.
Ưu điểm của sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc là giảm
đ−ợc các nguy cơ mất an toàn từ sự sập đổ đá vách trong quá trình khai thác các vỉa mỏng đến dày trung bình, dốc nghiêng đến dốc đứng nhờ bộ phận khấu than có b−ớc khấu nhỏ và dịch chuyển tổ hợp nhờ cơ cấu tự tr−ợt theo chiều dốc do tác động của khối đất đá sập đổ phía trên dàn và tự trọng của tổ hợp (kiểu “dàn chống cứng”). Ngoài ra sơ đồ công nghệ khai thác này có phương pháp kỹ thuật tương đối đơn giản mà trình độ công nghệ của các mỏ hầm lò Việt Nam có thể
đáp ứng. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá cột dài theo hướng dốc có thể áp dụng cho điều kiện vỉa than dốc đứng đến 900 mà sơ đồ cột dài theo phương hiện nay không thực hiện đ−ợc.
Nhược điểm cơ bản của sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc là phải di chuyển và lắp đặt tổ hợp dàn chống (chuyển diện) nhiều do chiều dài cột khai thác theo độ dốc không lớn; khó khăn khi đào lò th−ợng khởi điểm, đi lại và duy trì lò th−ợng dạng “giữ hậu”; chi phí gỗ cao.
Căn cứ vào điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các vỉa than dày trung bình, dốc
đứng của khoáng sáng than Mạo Khê và khả năng đáp ứng của các thiết bị công nghệ cho thấy tại khu vực cho phép áp dụng cả 2 dạng sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá cột dài theo phương và cột dài theo độ dốc. Qua phân tích ưu nhược
điểm của các sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá thấy rằng sơ đồ cột dài theo phương là mô hình cơ giới hoá tân tiến và hiện đại, sơ đồ chuẩn bị và các công tác thông gió, vận tải đơn giản, ít phải chuyển diện; tồn tại cơ bản hiện nay là tổng mức đầu t− công trình lớn và khó khăn trong việc xử lý chống trôi hệ thống thiết bị. Sơ đồ cơ giới hoá cột
khăn, chi phí gỗ cao; tuy nhiên loại hình công nghệ khai thác này tương đối đơn giản mà khả năng kỹ thuật hiện tại dễ đáp ứng đ−ợc, mặt khác vốn đầu t− thiết bị không lớn.
Trong điều kiện các mô hình công nghệ khai thác cơ giới hoá cho vỉa dốc đối với các mỏ than hầm lò Việt Nam đều là mới, cần phải thử nghiệm, Luận văn đề xuất công nghệ khai thác hợp lý cho các vỉa dốc đứng có chiều dày trung bình khu vực Mạo Khê là: sơ
đồ công nghệ khai thác chia cột theo hướng dốc, cơ giới hoá khấu than sử dụng tôt hợp dàn chống.
Hiện nay tại các n−ớc Đông Âu đr chế tạo và đ−a vào áp dụng 2 loại tổ hợp thiết bị khai thác cơ giới hoá của sơ đồ khai thác cột dài theo hướng dốc cho
điều kiện vỉa dày trung bình (m = 1,8 ữ 2,5 mét), dốc đứng (α = 45 ữ 900) là:
1ASHMG, 1ANSH và 2ANSH. Đặc tính kỹ thuật cơ bản của các tổ hợp thiết bị trên đ−ợc thể hiện trong bảng 4.1.
Bảng 4.1: Đặc tính kỹ thuật của các loại tổ hợp thiết bị khai thác kiểu AnsH
TT Các thông số Đơn
vị
1ASHMG 1ANSH 2ANSH 1 Chiều dày vỉa áp dụng m 1,2 ữ 2,2 0,7 ữ 1,3 1,1 ữ 2,2 2 Góc dốc vỉa áp dụng Độ 50 ữ 80 35 ữ 90 35 ữ 90 3 Sức chịu tải của dàn trên 1 m2 che
chống, (không nhỏ hơn)
kN/m2 200 170 240
4 Sức chịu tải của dàn chống, (không
nhỏ hơn) kN 500 800 800
5 B−ớc dịch chuyển của dàn chống,
(không lớn hơn) m 0,63 0,63 0,63
6 Bước lắp đặt một dàn chống, (không lớn hơn)
m 1,0 1,0 1,0
7 Chiều cao của dàn chống, (tối thiểu - tèi ®a)
mm 1000 - 2200
670 - 1300
980 - 2200
8 Chiều rộng của dàn chống mm 960 960 960
9 Chiều dài của tổ hợp m 45 60 60
Căn cứ vào điều kiện địa chất mỏ, trên cơ sở đặc tính kỹ thuật của các tổ hợp thiết bị khai thác, luận văn đề xuất chọn tổ hợp 2ANSH hoặc loại có đặc tính kỹ thuật tương đương để áp dụng trong khai thác vỉa than dốc đứng có chiều dày trung bình khu vực Mạo Khê.
Hình 4.1: Tổ hợp khai thác 2ANSH
Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị cơ bản trong tổ hợp khai thác 2ANSH nh− sau:
Bảng 4.2: Đặc tính kỹ thuật của dàn chống
TT Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Số l−ợng 1 Sức chịu tải của dàn trên 1 m2 che chống ≥ kN/m2 240 2 Sức chịu tải của dàn chống, (không nhỏ hơn) KN 800
3 Cường độ chống nóc, không lớn hơn MPa 1,0
4 Cường độ chống nền, không lớn hơn MPa 1,0
5 Chiều dài của tổ hợp dàn chống m 60
6 Bước lắp đặt một dàn chống, (không lớn hơn) m 1,0 7 B−ớc dịch chuyển của dàn chống, (không lớn hơn) m 0,63 8 áp suất chuẩn trong đ−ờng bơm chính MPa 20
9 Chiều cao tối đa của dàn chống mm 2200
10 Chiều cao tối thiểu của dàn chống mm 980
Bảng 4.3: Đặc tính kỹ thuật của máy bào than 1ASHM
tt Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Số l−ợng
1 Năng suất bào than T/phút 2,5
2 Vận tốc máy bào m/s 1,6
3 Công suất động cơ KW 140
4 Chiều rộng máy bào mm 760
5 Chiều dài máy bào mét 60
Bảng 4.4 Đặc tính của trạm bơm CND-200/32
tt Các thông số kỹ thuật cơ bản Đơn vị Số l−ợng
1 áp suất định mức Mpa 32
2 Công suất động cơ KW 2x 55
3 Dung tích thùng dung dịch lít 1600
4 Kích th−ớc bơm ( dài x rộng x cao ) mm 2700 x1200 x 1000 5 Kích th−ớc thùng dung dịch ( d x r x c ) mm 3200 x 1200 x 1100
6 Khối l−ợng máy bơm Kg 2000
7 Khối l−ợng thùng dung dịch Kg 1600