Công ty than Mạo Khê nghiên cứu ph−ơng án công nghệ khai thác cột dài theo phương, điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò toàn phần theo kiểu Kakuchi của Nhật Bản tại mức -25 ữ +30 vỉa 8 Tây XV 56- I cánh Bắc Mạo Khê. Khu vực có tọa độ địa lý: X = 54.400 ữ 55.200; Y = 32.700 ữ 32.900 và
đ−ợc giới hạn bởi: Phía Tây: Đứt gẫy F.340; Phía Đông: Giới hạn đr khai thác phần dốc nghiêng (Tuyến IIIA); Phía Nam: Mức +30; Phía Bắc: Mức -25.
Vỉa 8 Tây xuyên vỉa 56- I cánh Bắc Công ty than Mạo Khê thuộc loại dày trung bình, dốc đứng; vỉa có cấu tạo đơn giản; chiều dày vỉa trung bình 2,2 m; trong vỉa có từ 0 ữ 2 lớp đá kẹp; góc dốc vỉa thay đổi từ 45° ữ 60°. Vỉa thuộc loại ổn định trung bình về chiều dày và góc dốc. Đá vách trực tiếp là alêvrôlít
đôi chỗ kẹp acgilít, chiều dày từ 5 ữ 25 m, trung bình 15 m, phân lớp vừa, độ nứt nẻ trung bình, tương đối rắn chắc f = 3 ữ 5. Vách cơ bản là sa thạch đôi chỗ xen kẹp alêvrôlít, chiều dày từ 50 ữ 70 m, trung bình 60 m, f = 6 ữ 10. Đá trụ vỉa là acgilít xen kẹp các lớp than mỏng, đôi chỗ là alêvrôlít, chiều dày từ 0,25
ữ 6,11 m. Phần trữ l−ợng phía Tây xuyên vỉa 56- I đến F.340 có chiều dài theo phương 800 m, với trữ lượng địa chất dự tính là 176.200 tấn.
Công nghệ khai thác cột dài theo phương, điều khiển đá vách bằng ph−ơng pháp chèn lò toàn phần là một công nghệ khai thác than áp dụng cho vỉa có góc dốc trên 350 của Nhật Bản. Các đường lò chuẩn bị cơ bản của sơ đồ bao gồm: Lò dọc vỉa thông gió, lò dọc vỉa vận tải và g−ơng lò chợ chéo vỉa với
độ dốc lò chợ khoảng 300. Lò chợ đ−ợc bố trí chia thành các bậc chân khay với chiều dài 6 ữ 10 m (với chân lò v−ợt tr−ớc). G−ơng lò đ−ợc khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng vì gỗ thìu ngang, không gian phía sau g−ơng đ−ợc chèn nấp bằng đá chèn có kích thước 50 x 50mm. Chiều rộng mặt bậc chân khay 1,8 ữ 2,4 m. Khi khấu than tiến hành nổ mìn tại mặt bậc chân khay theo h−ớng từ trên xuống d−ới. Khoảng cách các vì chống gỗ nhỏ hơn 1,2 m, khoảng cách giữa các cột chống trong một vì (tại một xà gỗ) nhỏ hơn 1,8m. Khoảng cách từ mặt đá chèn tới gương khấu đảm bảo chiều rộng nhỏ hơn 5,5 m và lớn hơn 1,5 m. Sơ đồ công nghệ khai thác hình 3.2.
C lò dọc vỉa vận tải Mức -25
3000
Máng cào SKAT-80
C
lò dọc vỉa thông gió mức +30
3000
1200 1200
95000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
B
30°
1000
2200
1000 1000 mặt cắt b - b 4
3°
Đất đá chèn
mặt cắt a - a 2200
2400
900 1500
900 1500 2400
Máng cào Khuôn cát môn
Thang đi lại
Máng cào SGB 420/30
Gánh thép ray P24, L = 5m
DÇm treo ray P24 L = 1,5m Dầm đỡ ray P24 L = 5m Dây treo (xích máng cào)
2200 58°
mặt cắt C - C
95000
Lò dọc vỉa vận tải mức -25
Lò dọc vỉa thông gió mức +30
1000 1000
101000
1200 1200
A A
B
B
5000
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ dốc chia bậc chân khay kiểu Kakuchi của Nhật Bản
Vật liệu chèn không gian đr khai thác là đá chèn đ−ợc gia công từ ngoài mặt bằng nhờ hệ thống nghiền đá hoặc tận dụng đá thải của nhà máy tuyển, sau
đó chất tải lên xe goòng loại 2m3, có thể lật nghiêng đ−ợc khi dỡ tải. Đoàn xe chứa vật liệu chèn đ−ợc tàu điện kéo vào đầu lò chợ. Sau khi khấu xong một luồng (1,8 ữ 2,4 m) sẽ tiến hành chèn lò. Xe goòng đ−ợc lật nghiêng đi để đổ
tự chèn các bậc chân khay từ trên xuống dưới theo độ dốc lò chợ. Tại chân của mỗi bậc chân khay sẽ sử dụng các tấm gỗ và l−ới tạo thành mặt c−ợc. Đá chèn bị chặn lại, lấp đầy khoảng không gian cần chèn; khi đá chèn đr tạo bề mặt ổn
định ở mỗi bậc chân khay tiến hành làm mặt cược cho chân khay phía dưới.
Tiếp theo, đặt máng tr−ợt lên bề mặt lớp đá chèn đr ổn định của chân khay phía trên; đá chèn tiếp tục đổ xuống sẽ tr−ợt theo máng tr−ợt, chảy vào vị trí cần chèn ở chân khay phía d−ới. Khi chân khay này đr chèn, sẽ lại lập mặt c−ợc cho chân khay dưới, đặt nối dài máng trượt lên bề mặt đá chèn và tiếp tục chèn các chân khay tiếp theo. Cách thức chèn tương tự như trên cho đến chân khay cuối cùng tiếp giáp với nóc lò dọc vỉa vận tải (để đẩy nhanh tốc độ chèn có thể làm các mặt c−ợc tr−ớc ở mỗi chân khay của toàn tuyến lò chợ). Để thực hiện công tác chèn ở nóc lò dọc vỉa vận tải, tr−ớc khi chèn sẽ dùng bạnh gỗ hoặc tấm chèn bê tông lát kín xung quanh khung chống của đường lò để ngăn vật liệu chèn.
Than trong quá trình khai thác lò chợ tự tr−ợt trên máng tr−ợt theo độ dốc lò chợ xuống máng cào ở lò dọc vỉa vận tải chân chợ, sau đó qua máng cào ở cúp xuyên vỉa, đổ lên goòng 3 tấn ở lò dọc vỉa đá -25, đ−ợc tàu điện kéo ra sân ga giếng chính mức -25 và đ−ợc trục lên mặt đất. Để vận tải vật liệu đá chèn vào lò chợ, thiết kế bố trí công tác vận tải ở mức +30 nh− sau:
Đá chèn từ ngoài mặt bằng mức +30 đ−ợc vận tải bằng đoàn goòng dung tích 1m3 cỡ đ−ờng 600 mm và sử dụng đầu tàu điện AM- 8 kéo vào lò dọc vỉa thông gió +30 gần đầu lò chợ. Để cấp liệu đá chèn cho lò chợ tại vị trí ngr ba giữa lò chợ và lò thông gió sử dụng ph−ơng án cấp liệu bằng máng cào. Đầu tàu
đẩy đoàn goòng chở đá chèn theo lò dọc vỉa thông gió vào vị trí cách ngr ba giữa lò dọc vỉa thông gió với lò chợ khoảng 50m, sau đó đ−ợc đổ xuống máng cào ở lò thông gió, từ đây đá chèn đ−ợc máng cào vận chuyển đổ xuống lò chợ.
Các goòng không tải đ−ợc đẩy tập kết ở đoạn lò thông gió bên cạnh máng cào phía tr−ớc lò chợ. Sau khi dỡ tải xong, đầu tàu kéo đoàn goòng không tải ra ngoài. Trong quá trình áp dụng thực tế, tuỳ thuộc vào độ ổn định đường lò thông gió phía sau lò chợ đr khai thác và khả năng thông gió và sự hỗ trợ kỹ
thuật của chuyên gia Nhật Bản sẽ xem xét thử nghiệm áp dụng ph−ơng án cấp vật liệu chèn bằng goòng để tăng khả năng thông qua của vật liệu chèn phục vụ công tác khai thác lò chợ.
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản của công nghệ khai thác cột dài theo phương, điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò toàn phần
theo kiểu Kakuchi của Nhật Bản
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Khối l−ợng
1 Chiều dày vỉa trung bình m 2,0 ữ 2,8
2 Góc dốc vỉa trung bình độ 60
3 Góc dốc giả của lò chợ độ 30
4 Dung trọng của than T/ m3 1,54
5 Chiều dài theo ph−ơng trung bình đr khai thác m 35
6 Chiều dài lò chợ xiên chéo m 56
7 Chiều cao khấu lò chợ m 2,4
8 Tiến độ khai thác một chu kỳ m 2,4
9 Vật liệu chống giữ g−ơng Chống gỗ, thìu ngang
10 Chiều dài một chân khay của lò chợ m 10,0
11 Số l−ợng chân khay của lò chợ - 5
12 Sản l−ợng than đào lò th−ợng Tấn 972
13 Sản l−ợng than khai thác lò chợ Tấn 4237
14 Chi phí thuốc nổ cho 1 mét lò th−ợng kg/m 2,2 15 Chi phí kíp nổ cho 1 mét lò th−ợng cái/m 11 16 Chi phí gỗ chống lò cho 1 mét lò th−ợng m3/m 1,72
17 Năng suất thi công đào th−ợng công/m 18,5
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Khối l−ợng 18 Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than lò chợ kg 193 19 Chi phí kíp nổ cho 1000 T than lò chợ cái 965 20 Chi phí đá chèn cho 1000 T than lò chợ m3 730 21 Chi phí l−ới thép cho 1000 T than lò chợ kg 240 22 Chi phí gỗ chống lò cho 1000 T than lò chợ m3 54
23 Năng suất khai thác lò chợ T/công 0,47
Trong giai đoạn áp dụng công nghệ khai thác lò chợ dốc kiểu bậc chân khay sử dụng chèn lò theo kiểu Kakuchi của Nhật Bản, Công ty than Mạo Khê
đr kết hợp với các chuyên gia Nhật Bản và Viện KHCN Mỏ nghiên cứu hoàn thiện sơ đồ công nghệ và đánh giá khả năng phát triển áp dụng công nghệ tại khoáng sàng than Mạo Khê. Qua các kết quả đạt đ−ợc trong giai đoạn thử nghiệm bao gồm:
1. Đ−a ra đ−ợc kết quả đánh giá tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực có khả năng áp dụng công nghệ khai thác lò chợ dốc chia bậc chân khay, điều khiển đá vách bằng chèn lò toàn phần theo phương pháp công nghệ Kakuchi của Nhật Bản tại khoáng sàng than Mạo Khê.
2. Lựa chọn đ−ợc các thông số kỹ thuật sơ đồ công nghệ (sơ đồ công nghệ, hộ chiếu chống giữ, quy trình công nghệ, tính toán lựa chọn thông số các công tác phụ trợ và lựa chọn khu vực áp dụng thử nghiệm v.v..).
3. Công ty than Mạo Khê đr áp dụng công nghệ trong thực tiễn sản xuất
đảm bảo an toàn theo đúng quy trình công nghệ do thiết kế và chuyên gia Nhật Bản đề xuất. Qua giai đoạn áp dụng thử nghiệm có thể khẳng định Công ty than Mạo Khê đr triển khai áp dụng thành công công nghệ khai thác vỉa dốc kiểu bậc chân khay sử dụng chèn lò tại lò chợ vỉa 8 Tây tầng -25 ữ +30 cánh Bắc và có thể kÕt luËn:
- Công nghệ khai thác chia bậc chân khay, điều khiển đá vách bằng chèn lò toàn phần áp dụng hợp lý về mặt kỹ thuật tại khu vực lựa chọn cũng nh− các khu vực vỉa dày trung bình, góc dốc lớn hơn 35° đặc biệt đối với các khu vực cần bảo vệ bề mặt địa hình. Tính cả giai đoạn đào th−ợng khởi điểm, sản l−ợng khai thác than trong giai đoạn áp dụng thử nghiệm đạt đ−ợc 5209 Tấn; năng suất lao động 0,47 T/công. Các nguyên nhân chính làm giảm công suất khai thác và năng suất lao động bao gồm:
- Do công nghệ khai thác sử dụng chèn lò lần đầu tiên đ−ợc áp dụng tại Việt Nam, cán bộ công nhân b−ớc đầu làm quen công nghệ nên ch−a nâng cao
đ−ợc công suất và năng suất lao động.
- Do đất đá chèn đ−ợc tận dụng từ đá thải của dây chuyển tuyển than nên kích thước chưa yêu cầu (nhỏ hơn 50 x 50 mm), trong đất đá chèn có nhiều sét và nước nên gây khó khăn cho công tác vận chuyển đá chèn và chèn lò.
4. Qua các kết quả tính toán hiệu quả sản xuất kinh doanh thực tế, có thể thấy rằng việc áp dụng thử nghiệm công nghệ khai thác than lò chợ dốc kiểu bậc chân khay sử dụng chèn lò theo kiểu Kakuchi của Nhật Bản tại Công ty Than Mạo Khê góp phần tạo điều kiện tận thu tài nguyên trong điều kiện địa chất phức tạp là độ dốc lớn. Hiệu quả sản xuất kinh doanh than ở đây
đ−ợc xác định và kiểm nghiệm qua thực tế. Tuy không đem lại hiệu quả
kinh tế (bị lỗ 76.239,33 đồng/Tấn than khai thác) nh−ng việc áp dụng công nghệ này mở ra hướng khai thác sử dụng chèn lò để bảo vệ các công trình bề mặt.
Bảng 3.4: So sánh các chỉ tiêu kỹ thuật công nghệ của công nghệ khai thác vỉa dốc đứng chiều dầy trung bình khu vực Mạo Khê.
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Dàn chống KaKuChi
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Dàn chống cứng
KaKuChi
1 Chiều dày vỉa trung bình m 3,5 2,0 ữ 2,8
2 Góc dốc vỉa trung bình độ 62 60
3 Dung trọng của than T/ m3 1,54 1,54
4 Chiều dài khấu than m 24 56
5 Chiều cao khấu lò chợ m 2,6 2,4
6 Tiến độ khai thác một chu kỳ m 1 2,4
7 Số l−ợng chân khay của lò chợ ( th−ơng tháo than của dàn chống)
- 4 5
8 Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than KT kg 400 193
9 Chi phí gỗ chống lò cho 1000 T than KT m3 36 54
10 Năng suất khai thác lò chợ T/công 1,6 0,47
11 Tổn thất than % 24
NhËn xÐt:
- Việc khai thác các vỉa than dốc đứng có chiều dầy trung bình khu vực Mạo khê là rất khó khăn và phức tạp.
- Đối với các vỉa than dốc đứng khu vực Mạo Khê đr áp dụng thử nghiệm các công nghệ khai thác khác nhau nh−: Công nghệ khai thác Dàn chống cứng không phân mảng; công nghệ khai thác bậc chân khay chèn lò kiểu KaKuChi của Nhật nh−ng đều ch−a mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật: năng suất lao động thấp, chi phí cho giá thành sản xuất lớn, tổn thất tài nguyên. Để khai thác có hiệu quả phần trữ l−ợng than của các
vỉa dốc đứng có chiều dày trung bình khu vực Mạo khê đòi hỏi phải có công nghệ khai thác khác mang tính hợp lý hơn.
Ch−ơng 4
Đề xuất công nghệ khai thác hợp lý và hoàn thiện công nghệ khai thác vỉa dốc đứng có chiều dầy trung
bình khu vực Mạo Khê