CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC THAN VÙNG HÒN GAI - CẨM PHẢ
1.2. Hiện trạng khai thác của các mỏ khu vực Hòn gai - Cẩm Phả
1.2.1. Hiện trạng khai thác lộ thiên
Hiện có 5 mỏ lộ thiên lớn sản xuất với công suất trên dưới 3 triệu tấn than NK/năm (Cao Sơn, Cọc 6, Đèo Nai, Hà Tu, Núi Béo), 15 mỏ lộ thiên vừa và công trường lộ thiên với công suất từ 100.000 ÷700.000tấn than NK/năm như Khe Sim; Bàng Nâu (Đông Bắc), 917 (Hòn Gai) và một số điểm khai thác nhỏ với sản lượng khoảng 100.000 tấn thanNK/năm (một số khai trường thuộc CTT Hà Lầm, Dương Huy, Mông Dương..).
Theo thống kê, sản lượng khai thác lộ thiên những năm qua chiếm 60 ÷ 70% tổng sản lượng khai thác than toàn ngành (xem các bảng 1.1; 1.2). Tổng sản lượng than nguyên khai khai thác lộ thiên (kể cả các mỏ nhỏ và lộ vỉa) giai đoạn 2004 ÷ 2009 là 97,532 triệu T (chiếm 66,3%), tổng lượng đất đá bóc là 504,597 triệu m3 với Kbtb=5,17 m3/T.(Nguồn: Sở tài nguyên môi trường tỉnh Quảng Ninh, 2009)
Bảng 1.1: Sản lượng than-đất khai thác lộ thiên năm 2009[13]
Than Đất
Vùng khai thác
103T % 103m3 %
Kb, m3/T
Cẩm Phả 10.610 64,3 78.606 66,3 7,35
Hòn Gai 4.026 24,4 30.533 24,8 7,6
Tổng số 14.636 88,7 109.139 91,1 7,48
13
Bảng 1.2: Các chỉ tiêu than-đất khai thác lộ thiên khu vực Hòn Gai – Cẩm Phả từ năm 2004 ÷ 2009[13]
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị 2004 2005 2006 2007 2008 2009 1 Than nguyên
khai
103T 9.369 12.200 14.589 17.078 19.979 28.135
Trong đó: - Lộ thiên
103T 6.932 7.889 9.585 10.981 12.975 17.100
- Tỷ trọng than LT
% 74 64,7 65,7 64,3 64,9 63,5
2 Đất đá bóc 103m3 26.091 33.893 47.560 63.880 87.184 122.035
3 Kb m3/T 3,76 4,56 4,9 5,68 6,65 7,48
1.2.1.1. Khu vực Hòn Gai a, Mỏ Hà Tu
Trong các năm gần đây mỏ than Hà Tu đã đạt sản lượng than khai thác 2008 là 1,6 triệu tấn/năm. Trữ lượng than địa chất huy động vào khai thác lộ thiên tính đến 31/12/2008 còn lại 17,436 triệu tấn, tương ứng trữ lượng than công nghiệp 19,580 triệu tấn và khối lượng đất đá bóc là 299,65 triệu m3, KTB =13,63 m3/t.
Dự kiến sản lượng than khai thác của mỏ sẽ nâng dần lên và duy trì ở mức 2,5 triệu tấn/năm với sản lượng đất đá bóc tương ứng là 36 triệu m3/năm từ năm 2008 ÷ 2012, sau đó giảm dần và duy trì ở mức 1,0 triệu tấn/năm. Dự kiến sẽ kết thúc khai thác lộ thiên mỏ Hà Tu vào năm 2016 ở mức -165m.
HTKT mỏ áp dụng là HTKT xuống sâu, dọc, một bờ công tác với công nghệ khấu theo lớp đứng. Thiết bị đào hào là máy xúc thuỷ lực gầu ngược phối hợp với máy xúc gầu thẳng EKG. Chiều rộng đáy hào 2÷4 m đối với máy xúc thuỷ lực gầu ngược và 18÷20 m đối với máy xúc gầu thẳng. Trong
14
những năm gần đây đối với mỏ Hà Tu khai thác dưới mức thoát nước tự chảy đã áp dụng máy xúc thuỷ lực gầu ngược để kết hợp đào hào mở vỉa, tháo khô đáy mỏ và tăng cường tốc độ xuống sâu đạt kết quả rất tốt, tốc độ xuống sâu đạt bình quân 6÷15 m/n, thậm chí có mỏ đạt 20 m/n.
Đồng bộ thiết bị khai thác chủ yếu của mỏ như sau: Máy khoan CẦÙ- 250 MH, khoan thủy lực với đường kính lỗ khoan d = 110÷200 mm, máy xúc chạy điện EKG có dung tích gàu E = 4,6÷8 m3 chiều sâu xúc tối đa hs ≥ 8 ÷ 9 m và ôtô tải trọng 25 ÷ 32 tấn với dung tích thùng hợp lý để đào sâu đáy mỏ, khai thác chọn lọc và vận chuyển than.
b, Mỏ 917 (Công ty than Hòn Gai)
Theo Quy hoạch đã được phê duyệt thì sản lượng than khai thác tối đa của mỏ 917 là 0,3 triệu tấn/năm, nhưng trên thực tế năm 2008 mỏ đã đạt sản lượng than khai thác là 0,35 triệu tấn/năm. Đáy dự kiến kết thúc khai thác lộ thiên là mức -70 m. Trữ lượng than địa chất huy động vào khai thác lộ thiên tính đến 31/12/2008 còn lại 3,264 triệu tấn, tương ứng trữ lượng than công nghiệp 3,7 triệu tấn và khối lượng đất đá bóc còn là 31,140 triệu m3, hệ số bóc trung bình là 6,6 m3/tấn.
Để lấy không gian đổ thải nhằm xuống sâu tối đa mỏ Hà Tu cần kết thúc sớm mỏ 917-Suối Lại.
Dự kiến sản lượng than khai thác năm 2012 của mỏ sẽ nâng lên 550.000 tấn/năm với sản lượng đất đá bóc 3,0 ÷ 5,5 triệu m3/năm. Sẽ kết thúc khai thác lộ thiên vào năm 2014.
HTKT mỏ áp dụng là HTKT xuống sâu, dọc, hai bờ công tác với công nghệ khấu theo lớp đứng.
Đồng bộ thiết bị khai thác than sử dụng thiết bị cỡ vừa và nhỏ gồm máy khoan xoay đập thuỷ lực đường kính lỗ khoan 75÷ 120 mm, máy xúc
15
thuỷ lực gầu ngược dung tích gầu E=1,5÷2,0m3 cùng với ô tô tự đổ trọng tải đến 12÷35 tấn.
1.2.1.2. Khu vực Cẩm Phả a, Mỏ than Cao Sơn
Theo Qui hoạch đã được duyệt, mỏ than Cao Sơn (kể cả Đông Cao Sơn) được thiết kế khai thác đến độ sâu -165 m (khai thác hết chùm vỉa 13;14) với sản lượng 2,2 triệu tấn/năm, đất bóc tương ứng là 12 triệu m3/năm.
Tuy nhiên, để tận thu tối đa tài nguyên trong lòng đất, kéo dài tuổi thọ mỏ và đáp ứng với nhu cầu tiêu thụ than trong thời gian tới, cần thiết điều chỉnh mở rộng ranh giới khai thác lộ thiên xuống độ sâu tối đa mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế. Dự kiến mở rộng khai trường khu Cao Sơn đến mức -350 m theo 2 giai đoạn với sản lượng than khai thác từ 3,0 ÷ 4,5 triệu tấn/năm và đất bóc tương ứng 25 ÷ 65 triệu m3/năm. Cụ thể như sau:
- Giai đoạn I (Đến độ sâu -170 m)
Mỏ Cao Sơn hiện đang khai thác tại khu Tây và Đông Cao Sơn vỉa 14-5, vỉa 14-4, vỉa 14-2 và khu Khe Chàm III với sản lượng khoảng 2,0 triệu tấn/năm. Đáy mỏ dự kiến kết thúc khai thác lộ thiên khu Cao Sơn giai đoạn I là -165 m kết hợp khu lộ thiên Khe Chàm III là -40 m (kết thúc khai thác vào cuối năm 2005). Trữ lượng than địa chất huy động vào khai thác lộ thiên giai đoạn I tính đến 31/12/2005 còn lại 48,64 triệu tấn; tương ứng trữ lượng than công nghiệp 52,045 triệu tấn và khối lượng đất đá bóc là 384,320 triệu m3; hệ số bóc trung bình giai đoạn I là 7,4 m3/tấn. Dự kiến sẽ đẩy mạnh khai thác đồng thời cả khu Tây và Đông Cao Sơn và đưa dần khu Nam Cao Sơn vào khai thác nhằm duy trì và nâng cao sản lượng mỏ. Sản lượng than khai thác của mỏ đạt 3,0 triệu tấn/năm vào năm 2008; sản lượng đất đá bóc tương ứng là 24 triệu m3/năm. Mỏ dự kiến sẽ kết thúc khai thác giai đoạn I vào năm 2022.
16
HTKT mỏ áp dụng là HTKT xuống sâu, dọc, hai bờ công tác, đất đá được đổ ra bãi thải ngoài kết hợp bãi thải trong với công nghệ khấu theo lớp đứng. Dây chuyền đồng bộ thiết bị chủ yếu của mỏ như sau: Tiếp tục sử dụng lại các thiết bị hiện có, đồng thời đầu tư thay thế dần các thiết bị cũ hiện nay bằng các thiết bị mới tiên tiến, cơ động và có công suất lớn hơn như máy xúc có dung tích gầu xúc đến 15 m3, máy khoan xoay cầu có đường kính mũi khoan đến 300 mm, ôtô tự đổ có trọng tải đến 110 tấn hoặc lớn hơn để khoan nổ, xúc bốc và vận tải đất đá; máy xúc thuỷ lực gàu ngược có dung tích gàu E
= 3 ÷ 5 m3, chiều sâu đào hs ≥ 8÷ 9 m; ôtô khung động tải trọng 25 ÷ 35 tấn vận tải than, đất đá.
- Giai đoạn II (Đến độ sâu -350 m)
Dự kiến đưa mỏ Cao Sơn giai đoạn II vào khai thác từ năm 2017, khai thác đến vỉa 10 khu Cao sơn và hết chùm vỉa 13 khu Khe chàm II. Trữ lượng than địa chất huy động vào khai thác lộ thiên giai đoạn II đến mức -350 m (Bao gồm cả khu lộ thiên Khe Chàm II) 94,131 triệu tấn, tương ứng trữ lượng than công nghiệp 108,251 triệu tấn và khối lượng đất đá bóc 1.513,340 triệu m3; hệ số bóc trung bình giai đoạn II là 14 m3/tấn. Mặc dù hệ số bóc này là khá cao và xấp xỉ bằng hệ số bóc giới hạn nhưng việc khai thác mỏ này do khối lượng đất đá bóc lại đáng kể và đất đá chủ yếu được vào bãi thải trong, cung độ vận tải không lớn (2 ÷ 3 km) nên vẫn mang lại hiệu quả kinh tế. Dự kiến đưa giai đoạn II vào khai thác bắt đầu từ năm 2017. Sản lượng than khai thác của mỏ dự kiến đạt 4,0 ÷ 4,5 triệu tấn/năm và khối lượng đất đá bóc tương ứng thay đổi trong khoảng 60 ÷ 65 triệu m3/năm.
HTKT mỏ áp dụng là HTKT xuống sâu, dọc, một bờ công tác, đất đá đổ bãi thải ngoài kết hợp đổ bãi thải trong với công nghệ khấu theo lớp đứng.
Dây chuyền đồng bộ thiết bị chủ yếu của mỏ như sau: sử dụng các thiết bị mới tiên tiến, cơ động và có công suất lớn như máy xúc có dung tích gầu xúc
17
đến trên 15 m3, máy khoan xoay cầu có đường kính mũi khoan đến trên 300 mm, ôtô tự đổ có trọng tải đến 180 tấn hoặc lớn hơn để khoan nổ, xúc bốc và vận tải đất đá; máy xúc thuỷ lực gàu ngược có dung tích gàu E = 3 ÷ 5 m3, chiều sâu đào hs ≥ 8÷ 9 m; ôtô khung động có tải trọng 25÷ 35 tấn với dung tích thùng hợp lý để đào sâu đáy mỏ, khai thác chọn lọc và vận tải than, v.v...
b, Mỏ Đông và Tây Khe Sim (Công ty Đông Bắc)
Mỏ hiện đang khai thác lộ thiên vỉa dày với sản lượng trên 350.000 tấn/năm. Trữ lượng than địa chất huy động vào khai thác lộ thiên tính đến 31/12/2008 còn lại 2,355 triệu tấn, tương ứng trữ lượng than công nghiệp 2,69 triệu tấn và khối lượng đất đá bóc là 18,8 triệu m3, hệ số bóc trung bình là 5,1 m3/tấn. Sản lượng than khai thác của mỏ dự kiến sẽ nâng lên 0,4 ÷ 0,5 triệu tấn/năm với sản lượng đất đá bóc là 2,5 triệu m3/năm. Dự kiến sẽ kết thúc khai thác lộ thiên mỏ này vào năm 2013.
HTKT mỏ áp dụng là HTKT xuống sâu, dọc một hoặc hai bờ công tác, đất đá được đổ ra bãi thải ngoài kết hợp đổ bãi thải trong với công nghệ khấu theo lớp đứng.
Đồng bộ thiết bị khai thác than sử dụng thiết bị cỡ vừa và nhỏ gồm máy khoan xoay đập thuỷ lực đường kính lỗ khoan 75÷ 120 mm, máy xúc thuỷ lực gầu ngược dung tích gầu E=1,5÷2,0m3 cùng với ô tô tự đổ trọng tải đến 12÷35 tấn.
1.2.1.3. Về công tác đổ thải đất đá
Hiện nay các mỏ lộ thiên chủ yếu đều sử dụng hệ thống bãi thải ngoài với công nghệ đổ thải sử dụng ô tô-xe gạt, khối lượng đổ thải lớn nhất tập trung tại cụm mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả, hàng năm khoảng 60÷70 triệu m3. Việc đổ bãi thải ngoài có nhược điểm cơ bản là chiếm dụng diện tích đất mặt lớn, gây trượt lở bãi thải và bồi lấp hệ thống sông suối, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị như các bãi thải Nam Đèo Nai - Cẩm Phả, bãi thải Nam Lộ Phong - Hà Tu, bãi thải Đông bắc Cọc 6 v.v. Công tác đổ
18
thải đất đá hiện nay là một vấn đề cấp thiết cần đặc biệt quan tâm giải quyết trong giai đoạn 2010÷2025 đối với các cụm mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả, vùng Hòn Gai, cần nhanh chóng chuyển sang khai thác than bằng hầm lò và tiến hành công tác hoàn thổ tài nguyên đất.
1.2.1.4. Đánh giá tình trạng kỹ thuật và công nghệ
Trong những năm qua Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đã thực hiện chiến lược đầu tư đổi mới công nghệ, cải thiện tình trạng kỹ thuật và công nghệ do quá khứ để lại tại các mỏ lộ thiên :
- Chỉ đạo và giao chỉ tiêu hệ số bóc đất đá cho các Công ty, các mỏ, cải thiện dần hệ thống khai thác do các năm trước thu hẹp sản xuất.
- Đã nghiên cứu và thực hiện thành công công nghệ đào sâu, vét bùn đáy mỏ Cọc Sáu, Hà Tu, Núi Béo, ...
- Đã thực hiện thí điểm chuyển đổi hệ thống khai thác (HTKT) truyền thống, bờ công tác khấu theo lớp xiên sang bờ công tác khấu theo lớp đứng cho các mỏ có hệ số bóc sản xuất cao như Cao Sơn, Núi Béo, Đèo Nai v.v.
- Đưa vào áp dụng công nghệ và thiết bị khai thác chọn lọc nâng cao chất lượng và giảm tổn thất than.
- Các khâu chủ yếu trong quy trình công nghệ khai thác, đã được đầu tư trang thiết bị hiện đại và đồng bộ như :
+ Công tác khoan lỗ mìn, nạp mìn bằng máy khoan, xe nạp mìn của các nước tiên tiến đang sử dụng
+ Máy xúc thuỷ lực gầu thuận, gầu ngược, chạy diezen, có tính cơ động cao, phù hợp với HTKT mới, đào hào và khai thác than đáy mỏ, khai thác chọn lọc,...
+ Ôtô vận tải cỡ lớn (trọng tải 60 ÷ 100 tấn) ôtô rơ moóc (xe lúc lắc) có khả năng leo dốc và bán kính đường vòng nhỏ.
19 1.2.1.5. Nhận xét
Tình trạng kỹ thuật và công nghệ của các mỏ lộ thiên hiện nay đã được cải thiện và đang dần dần đi vào nề nếp và tiến tới phải đảm bảo qui trình, qui phạm kỹ thuật và phù hợp với cơ chế kinh tế thị trường. Đây là vấn đề nhạy cảm và có những góc độ nhìn nhận, đánh giá khác nhau : như tình trạng khai trường hiện nay, đối chiếu với hệ thống khai thác khấu theo lớp xiên (n tầng x Bct), hầu hết các mỏ có hiện tượng "nợ đất" nhưng nếu đối chiếu với hệ thống khai thác khấu theo lớp đứng(chỉ có khoảnh làm việc của máy xúc, chiều rộng mặt tầng Bct ) thì khối lượng nợ đất chỉ tồn tại ở một số mỏ như Cao Sơn, Đông Cao Sơn, Cọc Sáu, Núi Béo và Khánh Hoà với tổng số khoảng 6 triệu m3 Vấn đề trên cần được tổng kết, đánh giá và điều chỉnh trong các đề án thiết kế cải tạo các mỏ lộ thiên, làm cơ sở chỉ đạo điều hành khai thác các giai đoạn tiếp theo.
Vấn đề ổn định bờ mỏ hiện nay vẫn chưa giải quyết được triệt để gây khó khăn cho các mỏ xuống sâu, cần nghiên cứu triệt để theo hướng ngăn ngừa các nguyên nhân, gia cố bờ mỏ bằng các biện pháp neo, khoan giảm áp, nổ mìn nhỏ tạo biên…
1.2.2. Hiện trạng khai thác hầm lò[13,4]
Hiện có trên 30 mỏ hầm lò đang hoạt động như: Hà Lầm, Dương huy, Thống Nhất, Mông Dương, Khe Chàm, Hà Ráng, Quang Hanh,…
trong đó chỉ có 8 mỏ có trữ lượng huy động lớn: Hà Lầm, Thống Nhất, Dương Huy, Mông Dương,… công nghệ và cơ sở hạ tầng tương đối hoàn chỉnh, khai thác với sản lượng tương đối lớn: 900.000 ÷ 1.600.000 T/năm.
Các mỏ còn lại khai thác với công suất < 900.000 T/năm như Thành công, Cao Thắng, Hà Ráng, Cẩm Thành... Khí thải, nước thải các mỏ hầm lò thường bị ô nhiễm cần được xử lý.
20 1.2.2.1. Khu vực Hòn Gai
a, Mỏ than Hà Lầm - Biên giới khai trường
Phía Bắc: Giáp mỏ Bình Minh-Thành Công.
Phía Nam: Giáp đường 18A.
Phía Đông : Giáp mỏ Hà Tu
Phía tây: Giáp phường Cao Thắng- thành phố Hạ Long.
- Trữ lượng khai trường
Trữ lượng địa chất: 133.313.103 tấn (trong đó: tầng LV÷-50: 13.100.103 tấn, tầng –50 ÷ -550: 120.213.103 tấn)
Trữ lượng công nghiệp: 90.338.103 tấn (trong đó:tầng LV÷-50:
7.750.103tấn, tầng –50 ÷ -550: 82.588.103 tấn).
- Công suất thiết kế và tuổi thọ mỏ
+ Công suất thiết kế: 2.000.000 ÷ 2.400.000 tấn/năm, trong đó:
Tầng -50 ÷ LV: 1.000.000 tấn/năm
Tầng -50 ÷ -550: tăng dần sản lượng đến 2.400.000 tấn/năm khi sản lượng tầng -50 ÷LV kết thúc.
+ Tuổi thọ mỏ: 38 năm (Tầng –50 ÷ LV: 6 năm).
- Khai thông và chuẩn bị khai trường
+ Khai thông: Tầng -50÷LV đã được khai thông bằng 2 giếng nghiêng hiện có với việc bổ sung thêm ngầm +65 ÷ -50 để thông gió, cung cấp vật liệu và thải đá. Khai thông cho các tầng dưới mức -50: bằng 2 giếng đứng đào từ mặt bằng +70 phía Bắc khai trường xuống mức –345(1 để đưa gió vào và vận chuyển người thiết bị vật liệu, 1 để đặt quạt hút gió ra) và 1giếng nghiêng đặt băng tải chở than dốc 150 từ +70 ÷ -300. Sau khi đào giếng mở sân ga, xuyên vỉa vào các khu khai thác.
21
+ Dự án xuống sâu: Ngoài ra để chuẩn bị cho dự án xuống sâu khai thác mức dưới -50, với công suất thiết kế 2,4 triệu tấn/năm, thì Công ty đã áp dụng phương pháp mở vỉa và chuẩn bằng hệ thống giếng đứng kết hợp lò xuyên vỉa tầng, hiện đang thực hiện xây dựng cơ bản cho dự án.
Hình 1.2: Thi công đào giếng đứng phục vụ khai thác Dự án mức dưới -50 Công ty than Hà Lầm-TKV
+ Chuẩn bị khai trường: Trong lúc thực hiện phương án xây dựng giếng đứng để khai thác phần sâu của mỏ. Để đảm bảo yêu cầu sản lượng của mỏ, mỏ đã mở thêm các diện khai thác mới:
Mở ngầm -50 ÷ -80 tại khu III vỉa 10 để khoanh vùng lò chợ khai thác phần sâu của Khu.
Mở ngầm -40 ÷ -65 tại khu III vỉa 11 để khoanh vùng lò chợ khai thác phần sâu của Khu.
Đây là một mỏ có trữ lượng và khả năng huy động sản lượng khai thác lớn của ngành than.
Sản lượng khai thác hầm lò của mỏ (năm 2005) là 1.487 ngàn tấn (trong đó hầm lò là 962,582 ngàn tấn), năm 2006 sản lượng khai thác hầm lò là 1.600 ngàn tấn/năm, năm 2007 sản lượng là 1.300 ngàn tấn/năm, năm 2008
22
sản lượng là 1.200 ngàn tấn/năm và năm 2009 sản lượng kế hoạch là là 1.100 ngàn tấn/năm.
Các vỉa được chuẩn bị lò chợ tầng hoặc tầng chia phân tầng khấu dật, chiều dài theo phương của các lò chợ trung bình 500÷1200m.
- Các công nghệ khai thác áp dụng
Mỏ than Hà Lầm sử dụng công nghệ khai thác than hầm lò: Khấu than bằng khoan nổ mìn chống giữ bằng cột thuỷ lực đơn và giá thuỷ lực di động.
Tương lai có thể đưa máy khấu vào lò chợ. Nhưng thứ tự khai thác các vỉa cũng như các tầng chia thực sự chưa hợp lý đối với công nghệ khai thác như hiện nay, dẫn đến việc điều hành và khả năng tăng năng suất sản lượng mỏ có khó khăn.
Tuỳ theo điều kiện địa chất của từng khu vực cụ thể áp dụng như sau:
- Công nghệ khai thác truyền thống: Khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ giá thuỷ lực kết hợp với cột thuỷ lực đơn, chống giữ bằg giá khung thuỷ lực di động.
- Công nghệ khai thác cơ giới hoá đồng bộ: Khấu than bằng combai, chống giữ bằng dàn chống tự hành.
* Đối với lò chợ chống cột thuỷ lực đơn
Để khoan nổ mìn trong lò chợ dùng máy khoan điện có đặc tính tương đương loại C∋P-19M của Nga. Nổ mìn bằng kíp điện an toàn, máy nổ mìn là loại KBΠ1/100M của Nga hoặc MFD của Trung quốc. Chống giữ lò chợ Hình 1.3: Lò chợ chống giữ bằng cột
thuỷ lực đơn mỏ Hà Lầm