Đề tài : áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hoá khi thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lợi di động trong các mỏ hầm lò quảng ninh

Bài tóm tắt Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thực nghiệm cấp Nhà nước “áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động trong các mỏ hầm lò Qu

Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật dự án

áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực

di động trong các mỏ hầm lò quảng ninh

Cơ quan chủ quản dự án

Cơ quan chủ trì dự án

Chủ nhiệm dự án

: Bộ Khoa học và Công nghệ : Viện Khoa học Công nghệ Mỏ : TS Phùng Mạnh Đắc

6655

20/11/2007

Hà Nội, năm 2006

Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật dự án

áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực

di động trong các mỏ hầm lò quảng ninh

Tham gia thùc hiÖn dù ¸n

15 NguyÔn V¨n HËu Kü s− Nghiªn cøu viªn ViÖn KHCN Má Thµnh viªn dù ¸n

16 Ng« V¨n SÜ Kü s− Nghiªn cøu viªn ViÖn KHCN Má Thµnh viªn dù ¸n

21 Vũ Châu Tuấn Kỹ sư Nghiên cứu viên

Viện KHCN Mỏ Thành viên dự án

Viện KHCN Mỏ Thành viên dự án

23 Đậu Quốc Lam Kỹ sư Chủ tịch HĐQT

Công ty than Uông Bí Thành viên dự án

24 Nguyễn Xuân Dung Kỹ sư Giám đốc

Công ty than Quang Hanh Thành viên dự án

25 Nguyễn Ngọc Cơ Kỹ sư Giám đốc

Công ty than Uông Bí Thành viên dự án

26 Nguyễn Văn Diệp Kỹ sư Phó giám đốc

Công ty than Uông Bí Thành viên dự án

Công ty than Uông Bí Thành viên dự án

30 Nguyễn Quế Thanh Kỹ sư TP XDCB

Công ty than Uông Bí Thành viên dự án

31 Phạm Công Hương Kỹ sư Giám đốc

Công ty than Nam Mẫu Thành viên dự án

32 Vũ Việt Hải Kỹ sư Phó giám đốc

Công ty than Nam Mẫu Thành viên dự án

Công ty than Nam Mẫu Thành viên dự án

37 Đỗ Văn Chuộng Kỹ sư Địa chất trưởng

Công ty than Nam Mẫu Thành viên dự án

38 Vũ Thành Lâm Kỹ sư Giám đốc

Công ty than Thống Nhất Thành viên dự án

39 Mai Văn Phượng Kỹ sư Nguyên Giám đốc

Công ty than Khe Chàm Thành viên dự án

40 Trần Văn Cẩn Kỹ sư Giám đốc

Công ty than Khe Chàm Thành viên dự án

41 Lê Việt Quang Kỹ sư Phó giám đốc

Công ty than Khe Chàm Thành viên dự án

42 Bùi Xuân May Kỹ sư Phó giám đốc

Công ty than Khe Chàm Thành viên dự án

43 Nguyễn Văn Thắng Kỹ sư Phó giám đốc

Công ty than Khe Chàm Thành viên dự án

44 Cấn Văn Yên Kỹ sư TP XDCB

Công ty than Khe Chàm Thành viên dự án

45 Trần Văn Ân Kỹ sư Địa chất trưởng

Công ty than Khe Chàm Thành viên dự án

46 Chu Văn Viễn Kỹ sư Giám đốc

Công ty than Dương Huy Thành viên dự án

50 Vũ Văn Nụ Kỹ sư Công ty Đông Bắc Phó giám đốc Thành viên dự án

51 Bùi Quang Tiến Kỹ sư TP Kỹ thuật

Công ty Đông Bắc Thành viên dự án

52 Nguyễn Duy Ngấn Kỹ sư Giám đốc

Xí nghiệp than 86 Thành viên dự án

53 Nguyễn Văn Duẩn Kỹ sư Xí nghiệp than 86 Phó giám đốc Thành viên dự án

54 Trương Văn Dũng Kỹ sư Xí nghiệp than 86 TP Kỹ thuật Thành viên dự án

Công ty than Mạo Khê Thành viên dự án

56 Uông Hồng Hải Kỹ sư Phó giám đốc

Công ty than Mạo Khê Thành viên dự án

57 Trần Văn Thiện Kỹ sư TP Kỹ thuật

Công ty than Mạo Khê Thành viên dự án

58 Nguyễn Quang Đức Kỹ sư Địa chất trưởng

Công ty than Mạo Khê Thành viên dự án

và một số cán bộ kinh tế – kỹ thuật khác của Viện KHCN Mỏ, Công

ty than Uông Bí, Nam mẫu, Khe Chàm, Mạo Khê, 86 và Dương Huy

Bài tóm tắt

Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thực nghiệm cấp Nhà nước “áp dụng

thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động trong các mỏ hầm lò Quảng Ninh” là một công trình nghiên cứu

khoa học hoàn chỉnh, tổng hợp các kết quả xây dựng dự án, triển khai áp dụng trong thực tiễn sản xuất và hoàn thiện công nghệ nhằm phát triển áp dụng rộng rãi trong các điều kiện tương tự tại các mỏ hầm lò của tập thể cán bộ Viện Khoa học Công nghệ Mỏ cùng với sự tham gia cộng tác của

đông đảo các cán bộ kỹ thuật, quản lý, sản xuất của các đơn vị khai thác than hầm lò Mục tiêu cơ bản của dự án:

- Hoàn thiện công nghệ khai thác từ phương pháp khoan nổ mìn thủ công sang công nghệ khai thác sử dụng máy khấu liên hợp và chống lò bằng vì chống thủy lực để tăng công suất lò chợ, năng suất lao động và mức

độ an toàn trong quá trình khai thác

- Thông qua dự án áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp đi với vì chống thủy lực đưa công suất khai thác lò chợ lên 200.000 ữ 250.000 T/năm và làm cơ sở để triển khai mở rộng trong điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ tương tự của các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

Dự án đã lựa chọn phương pháp nghiên cứu tổng hợp, kết hợp nghiên cứu lý thuyết, thống kê, phân tích, đánh giá, thử nghiệm trong thực tế sản xuất, đồng thời sử dụng phương pháp quan trắc, đo đạc, phân tích kết quả

để hoàn thiện các giải pháp công nghệ đề xuất

Kết quả triển khai dự án áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động tạo ra theo đúng nội dung đề cương đặt ra với các sản phẩm cơ bản sau:

- Sản phẩm khoa học: Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật dự án

“áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp

và giá thuỷ lực di động trong các mỏ hầm lò Quảng Ninh”; Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực di động; Quy trình công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực di

động; Biện pháp kỹ thuật an toàn trong khai thác lò chợ cơ giới hoá bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực di động; Hướng dẫn sử dụng đồng bộ thiết bị cơ giới hoá khấu than và Hướng dẫn đồng bộ thiết bị vì chống thuỷ lực

- Sản phẩm thương mại: 486.130 tấn than nguyên khai khai thác được

từ việc áp dụng thử nghiệm trong giai đoạn liên kết áp dụng tiến bộ kỹ thuật mới giá thủy lực di động tại vỉa 7 khu Than Thùng – Công ty than Nam Mẫu và 508.371 tấn than nguyên khai (tính đến thời điểm 10/2005) từ áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu liên hợp MG200-W1

và giá thủy lực di động tại Công ty than Khe Chàm

Các sản phẩm khoa học và thương mại của dự án đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tương đương với chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cùng loại hình công nghệ ở Trung Quốc

Dự án sản xuất thực nghiệm cấp Nhà nước “áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động trong các mỏ hầm lò Quảng Ninh” được triển khai dưới các hình thức liên kết sản xuất giữa đơn vị sản xuất trực tiếp (Nam Mẫu và Khe Chàm) và cơ quan nghiên cứu khoa học (Viện KHCN Mỏ) cùng đầu tư vốn để khai thác

có hiệu quả và phân chia sản phẩm theo thoả thuận

Tổ chức sản xuất thử nghiệm được triển khai trên cơ sở phân công trách nhiệm giữa các bên phối hợp thực hiện:

- Viện KHCN Mỏ: Thực hiện hỗ trợ kỹ thuật áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hóa bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động, tham gia

đầu tư thiết bị công nghệ và thiết bị nghiên cứu, tư vấn áp dụng các tiến bộ

kỹ thuật hợp lý trong quá trình sản xuất để nâng cao hiệu quả khai thác (Sơ

đồ và quy trình công nghệ khai thác, các giải pháp xử lý kỹ thuật, biện pháp

kỹ thuật an toàn, vật liệu mới, v.v.)

- Đơn vị sản xuất khai thác than hầm lò (Nam Mẫu và Khe Chàm): chuẩn bị hạ tầng cơ sở cùng các điều kiện cần thiết khác phục vụ cho áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động, tổ chức tuyển dụng và đào tạo lao động thực hiện thi công sản xuất, quản lý điều hành toàn bộ quá trình sản xuất khu vực khai thác áp dụng cơ giới hóa khai thác

Phương án tài chính thực hiện dự án: Đối với mỏ Nam mẫu và Khe Chàm, nguồn vốn thực hiện dự án từ vốn vay ngân hàng đầu tư phát triển, vốn tự có của doanh nghiệp và lãi sản xuất than để tái đầu tư Đối với Viện KHCN Mỏ từ nguồn vốn vay ngân hàng và vốn tự có và vốn hỗ trợ từ nguồn ngân sách Nhà nước

Phương án tiêu thụ sản phẩm: Các sản phẩm khoa học của dự án hoàn chỉnh, đảm bảo độ tin cậy cao và được chuyển giao cho ngành Than làm hướng dẫn áp dụng công nghệ cơ giới hóa bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động cho các điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ tương tự tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Sau kết quả dự án đã phát triển xây dựng các dự án áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa tại Dương Huy, Mạo Khê và Xí nghiệp 86 Sản phẩm thương mại của dự án là than nguyên khai được tiêu thụ theo kế hoạch tiêu thụ chung của mỏ Nam Mẫu và Khe Chàm (xuất khẩu, điện, xi măng, phân bón, giấy, dân dụng, v.v.), than nguyên khai chia cho Viện KHCN Mỏ được tiêu thụ vào nhà máy điện Uông Bí và cho các hộ dân dụng khác

Dự án lần đầu tiên đưa vào áp dụng thành công công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động trong các mỏ hầm

lò Quảng Ninh Các kết quả dự án mang tính sáng tạo cao, đề xuất nhiều giải pháp kỹ thuật hữu ích phù hợp trong điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh Các kết quả cơ bản được công bố trên các tạp chí chuyên ngành mỏ và thông tin khoa học công nghệ của Viện KHCN Mỏ

Tham gia thực hiện dự án là một tập thể lớn các nhà khoa học, cán bộ

kỹ thuật và công nhân khai thác than hầm lò của Viện KHCN Mỏ, Công ty than Uông Bí, Nam Mẫu và Khe Chàm Trong quá trình thực hiện dự án,

mỏ Nam Mẫu, Khe Chàm, Viện KHCN Mỏ và nhiều cán bộ khoa học và kỹ thuật tham gia thực hiện dự án đã được Tổng Công ty than Việt Nam (nay

là Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam) tuyên dương và khen thưởng

Dự án áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động có trình độ kỹ thuật tiên tiến, có thể mở rộng áp dụng trong các mỏ hầm lò Mạo Khê, Vàng Danh, Khe Chàm, Dương Huy, v.v cho phép nâng cao công suất các mỏ gấp 2 đến 2,5 lần so với hiện nay,

đặc biệt nâng cao hiệu quả do tiết kiệm tài nguyên và tăng cường mức độ an toàn trong sản xuất, mở ra một triển vọng mới cho các mỏ hầm lò phát triển trên con đường công nghiệp hóa và hiện đại hóa

Dự án đã đào tạo được một đội ngũ đông đảo các nhà quản lý kỹ thuật công nghệ, công nhân khai thác hầm lò trong chuyển giao và ứng dụng tiến bộ kỹ thuật mới và làm chủ hoàn toàn công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động

Hiệu quả của dự án không chỉ mang lại cho đơn vị sản xuất mỏ Nam Mẫu và Khe Chàm (lợi nhuận ròng 15 ữ 18 tỷ đồng/dự án) mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cho các nhà khoa học (Viện KHCN Mỏ) Tổng hiệu quả kinh tế cho Viện KHCN Mỏ trong thời gian áp dụng tiến bộ kỹ thuật giá thủy lực tại vỉa 7 Nam Mẫu trong giai đoạn 2001 ữ 2006 với tổng doanh thu

là 15.845.241 ngàn đồng và lãi ròng 1.620.858 ngàn đồng Ngoài ra, từ kết quả của dự án Viện KHCN Mỏ đã ký kết được 09 hợp đồng về việc lập dự

án đầu tư, thiết kế kỹ thuật và theo dõi giám sát hoàn thiện công tác áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động với giá trị 2.014.121 ngàn đồng

Đầu tư áp dụng cơ giới hoá khai thác bằng máy khấu liên hợp kết hợp giá thủy lực di động trong lò chợ là tiến bộ kỹ thuật trong khai thác mỏ bằng phương pháp hầm lò, giải quyết được các vấn đề về giảm gỗ chống lò, nâng cao sản lượng lò chợ và năng suất lao động của công nhân, góp phần vào việc thực hiện đường lối công nghiệp hóa và hiện đại hóa ngành than Kết quả đạt được của dự án là cơ sở để mở rộng phát triển mô hình cơ giới hóa khấu than đề xuất đồng thời là bước chuẩn bị cho phát triển mô hình công nghệ cơ giới hóa khai thác đồng bộ bằng máy khấu liên hợp và dàn chống tự hành trong các mỏ hầm lò của ngành Than

Các sản phẩm khoa học thuộc dự án

1

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật dự án “áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực di

động trong các mỏ hầm lò Quảng Ninh”

2 Sơ đồ công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực di động

3 Quy trình công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực di động

4 Biện pháp kỹ thuật an toàn trong khai thác lò chợ cơ giới hoá bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực di động

5 Hướng dẫn sử dụng đồng bộ thiết bị cơ giới hoá khấu than

6 Hướng dẫn đồng bộ thiết bị vì chống thuỷ lực

điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực

áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động

16

I Đánh giá khả năng áp dụng cơ giới hoá khai

khe chàm

44

II

áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa

khai thác bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động trong lò chợ mỏ Khe Chàm

68

III

Đánh giá quá trình làm việc đồng bộ thiết bị

cơ giới hoá bằng máy khấu liên hợp và giá

thuỷ lực di động

93

Chương IV Hoàn thiện các thông số cơ bản và xây dựng quy trình công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu liên hợp và giá thuỷ lực di động

119

Chương V Xây dựng các dự án áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu

và giá thuỷ lực di động trong điều kiện các

mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

121

I

Mục tiêu xây dựng và khái quát chung các dự

án áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác

121

II

Nội dung cơ bản các dự án áp dụng thử

nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng

máy khấu liên hợp và giá thuỷ lực di động

122

III Phân tích đánh giá kết quả đầu tư xây dựng

Mở đầu

Công nghệ cơ giới hoá khấu than bằng máy combai 2K-52M kết hợp với cột chống thủy lực đơn, cột chống sắt ma sát lần đầu tiên được áp dụng thử nghiệm tại vỉa 8 Cánh Gà mỏ Vàng Danh trong giai đoạn những năm cuối của thập kỷ 70 Công trình được tiến hành trong thời gian 2 năm 1978

- 1979, tuy nhiên do điều kiện địa chất biến đổi phức tạp, dây chuyền sản xuất không đồng bộ cho nên mặc dù có sự hỗ trợ kỹ thuật tích cực của các chuyên gia Liên Xô (cũ) nhưng việc thử nghiệm không đem lại kết quả Từ

đó đến nay đã trên 20 năm chưa có một công trình thử nghiệm tiếp theo nào

được tiếp tục triển khai trong điều kiện sản xuất

Trong những năm cuối của thập kỷ 80 và đầu 90, các công trình nghiên cứu cơ bản về khả năng áp dụng các sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khấu than trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh như: đề tài cấp Bộ

"Nghiên cứu đánh giá tổng hợp khả năng cơ giới hoá khai thác than của các

mỏ hầm lò thuộc bể than Quảng Ninh", đề tài cấp Nhà nước thuộc chương trình KC-03-03 "nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hầm lò và lộ thiên trong điều kiện địa chất phức tạp", đề tài cấp Bộ "Nghiên cứu đổi mới Công nghệ và Thiết bị nhằm đáp ứng nhu cầu tăng sản lượng các mỏ than hầm lò" đều chỉ ra khả năng áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác tại một

số mỏ hầm lò có điều kiện thuận lợi cho loại hình công nghệ này Tuy nhiên, việc thử nghiệm trong sản xuất chưa được thực hiện

Giai đoạn đến năm 2000, khai thác than hầm lò chủ yếu là sản xuất thủ công với phương pháp khấu than bằng khoan nổ mìn, trình độ cơ giới hoá ở mức độ thấp tập trung chủ yếu ở khâu vận tải và bốc rót than Các khâu công nghệ chính như đào lò khấu than, chống giữ lò chợ chưa được cơ giới hoá ở mức độ cần thiết Một vài năm trở lại đây, các mỏ hầm lò bước

đầu phát triển áp dụng các loại cột chống thủy lực thay thế cột chống gỗ và

đã có những kết quả khả quan Tuy nhiên, về bản chất công nghệ vẫn là lao

động thủ công với phương pháp khấu than khoan nổ mìn thủ công

Để nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, năng suất lao động và cải thiện điều kiện lao động của công nhân khai thác than hầm lò, cần phải hoàn thiện công nghệ khai thác mà nền tảng là thay đổi từ lao động thủ công với phương pháp khấu than khoan nổ mìn sang cơ giới hóa khấu than bằng máy liên hợp Công nghệ cơ giới hóa đặc trưng bởi tính liên tục và

đồng bộ cao trong dây chuyền sản xuất cho phép tăng trưởng đáng kể các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật áp dụng công nghệ cơ giới hoá trong một số khu vực có điều kiện địa chất phù hợp ở các mỏ hầm lò như Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Dương Huy, Khe Chàm, Hà Lầm Cho phép nâng cao sản lượng các mỏ này tới 1 ữ 1,5 triệu tấn/năm

Xu hướng hoàn thiện công nghệ khai thác cơ giới hóa khấu than bằng máy liên hợp đi với giá thủy lực di động nhằm nâng cao sản lượng khai thác

than hầm lò đã được các cấp Ngành và Nhà nước quan tâm đẩy mạnh tiến

độ thông qua các công văn đề nghị số 4085/CV-CNCL của Bộ Công nghiệp gửi Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường về “Dự án hoàn thiện công nghệ khai thác vỉa dầy bằng giá thủy lực di động”, công văn số 2653/CV-ĐT ngày 3/10/2000 của Tổng Giám đốc Tổng Công ty than Việt Nam đề nghị

Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường về việc “Hỗ trợ phát triển công nghệ khai thác than hầm lò” với ưu tiên hàng đầu dự án áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác than bằng máy liên hợp và giá thủy lực di

động trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Với việc đưa máy khai thác liên hợp vào lò chợ, công suất lò chợ sẽ tăng lên 200.000 ữ 250.000 T/năm,

về cơ bản loại trừ toàn bộ chi phí gỗ chống lò, chi phí vật liệu nổ, tăng mức

độ an toàn, điều kiện làm việc của công nhân trong lò và hiệu quả sản xuất

Từ các nhu cầu cần thiết nói trên, Bộ Khoa học và Công nghệ đã giao cho Viện Khoa học Công nghệ Mỏ chủ trì triển khai dự án sản xuất thực nghiệm cấp Nhà nước “áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động trong các mỏ hầm lò Quảng Ninh”

1 Cơ quan chủ trì thực hiện dự án: Viện Khoa học Công nghệ Mỏ

2 Chủ nhiệm dự án: Tiến sỹ Phùng Mạnh Đắc

3 Các cơ quan và tập thể chuyên gia phối hợp chính:

Xí nghiệp than Nam Mẫu (nay là Công ty than Nam mẫu), Công ty than Uông Bí, Công ty than Khe Chàm, Công ty than Dương Huy, Công ty than Mạo Khê, Xí nghiệp than 86 (nay là Công ty than 86, Tổng Công ty

Đông Bắc

4 Mục tiêu đề tài:

- Hoàn thiện công nghệ khai thác từ phương pháp khoan nổ mìn thủ công sang công nghệ khai thác sử dụng máy khấu liên hợp và chống lò bằng vì chống thủy lực để tăng công suất lò chợ, năng suất lao động và mức

độ an toàn trong quá trình khai thác

- Thông qua dự án áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp đi với vì chống thủy lực đưa công suất khai thác lò chợ lên 200.000 ữ 250.000 T/năm và làm cơ sở để triển khai mở rộng trong điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ tương tự của các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

5 Nội dung nghiên cứu:

- Khảo sát và đánh giá bổ sung các yếu tố địa chất (tính chất đá vách, trụ, than, phá huỷ kiến tạo, độ dốc và chiều dày vỉa, điều kiện địa chất thủy văn, v.v.) có ảnh hưởng đến việc áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác, lựa chọn đồng bộ thiết bị cơ giới hóa và hoàn thiện các thiết bị hiện có

- Thiết kế sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ

- Xác định các thông số hợp lý của sơ đồng công nghệ khai thác cơ giới hóa bằng máy khấu liên hợp và vì chống thủy lực

- Tính toán áp lực mỏ xác định các thông số chống giữ lò chợ

- Thiết lập các hộ chiếu phục vụ khai thác lò chợ cơ giới hóa như: đào chống lò chuẩn bị, lắp đặt lò chợ, chống giữ và khai thác lò chợ, chống giữ ngã ba lò chợ và lò chuẩn bị, khấu chống khám đầu và chân lò chợ, thu hồi

lò chợ tại giới hạn kết thúc khu vực khai thác

- Xây dựng quy trình sử dụng và vận hành các thiết bị cơ giới hóa trong quá trình sản xuất

- Lập quy trình công nghệ khai thác cơ giới hóa

- Lập các giải pháp kỹ thuật và biện pháp an toàn lao động trong quá trình áp dụng khai thác lò chợ cơ giới hóa

- Tính toán các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật cơ bản của lò chợ

- Nghiên cứu theo dõi và tổ chức đánh giá từng giai đoạn sản xuất thử nghiệm nhằm điều chỉnh và hoàn thiện các thông số cơ bản của công nghệ

- Đào tạo cán bộ công nhân mỏ trực tiếp tham gia công nghệ thử nghiệm cơ giới hóa khai thác than bằng máy liên hợp và vì chống thủy lực

- Đánh giá, tổng kết, nghiệm thu, triển khai sản xuất ổn định

6 Phương pháp nghiên cứu:

Sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp bao gồm thống kê, phân tích, đánh giá, nghiên cứu thử nghiệm công nghệ trong thực tế sản xuất

Chương I

Đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm

điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực

áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa khai thác bằng

máy liên hợp và giá thủy lực di động

đánh giá điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các vỉa than sẽ huy động vào khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh và tổng hợp trữ lượng các khu vực

có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác, từ đó xác định các phạm vi giới hạn đặc trưng nhằm định hướng lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác và

đồng bộ thiết bị cơ giới hóa khấu than và chống giữ phù hợp

Trong tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa có khả năng áp dụng cơ giới hóa, dự án tập trung giới hạn vào giải quyết một số phạm vi yếu tố địa chất cơ bản bao gồm:

- Chiều dày vỉa: Đây là một trong những thông số ảnh hưởng trực tiếp

đến lựa chọn thiết bị khấu than, năng suất của máy khấu cũng như các đồng

bộ các thiết bị chống giữ trong quá trình khấu than Các nhà sản xuất thiết

bị cơ giới hoá đã thiết kế chế tạo các chủng loại thiết bị cho vỉa có chiều dày mỏng (0,5 ữ 1,2 m), trung bình (1,2 ữ 3,5 m) và vỉa dày (>3,5 m) Phạm vi nghiên cứu được mở rộng phân loại chiều dày vỉa ở toàn bộ các vỉa than đưa vào đánh giá

- Góc dốc vỉa: Cũng như chiều dày vỉa, góc dốc vỉa là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến phương tiện cơ giới hóa khấu than Hiện nay trên thế giới về cơ bản đã giải quyết xong vấn đề công nghệ cơ giới hóa khấu than

lò chợ đối với các vỉa có độ dốc đến 35o Đối với các vỉa dốc vấn đề cơ giới hóa khấu than đã giải quyết trong một số điều kiện vỉa mỏng và dày trung bình theo các sơ đồ công nghệ gương lò chợ dài hoặc khấu gương ngắn

- Không có đứt gãy biên độ nhỏ trong khu vực lò chợ, hoặc nếu có thì biên độ không vượt quá 0,5 m

- Khu vực lò chợ có kích thước hình chữ nhật, chiều dài theo phương tối thiểu > 100 m

- Đá vách trực tiếp thuộc loại ổn định trung bình, dễ sập đổ

- Đá vách cơ bản thuộc loại vách nhẹ đến vách trung bình

- Trụ vỉa thuộc loại bền vững trung bình

- Đá kẹp và than có chỉ tiêu kháng cắt dưới 300 Kgf/cm2

- Trữ lượng công nghiệp khu vực lò chợ được khai thác liên tục bằng một lò chợ cơ giới hóa không nhỏ hơn 100.000 T

Các yếu tố kỹ thuật cơ bản ảnh hưởng đến hiệu quả áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hóa bao gồm:

- Phương pháp mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ;

- Hệ thống khai thác và vận tải;

- Phương pháp chống giữ và điều khiển đá vách;

- Các thông số kỹ thuật khác và biện pháp thông gió an toàn

Trên cơ sở các chỉ tiêu định lượng như trên, đã tiến hành đánh giá và phân loại các khu vực khai thác trong ranh giới quản lý của một số mỏ hầm

lò chính vùng Quảng Ninh (bảng I.1) Đây là các khu vực, mỏ có điều kiện

địa chất – kỹ thuật mỏ đại diện cho vùng Quảng Ninh Tổng trữ lượng các khu vực được đánh giá là 490.190 ngàn tấn Trữ lượng các khu vực có khả năng áp dụng cơ giới hoá trong giới hạn nghiên cứu đánh giá là 280.887,6 ngàn tấn

Bảng tổng hợp trữ lượng các khu vực huy động vào đánh giá

Trữ lượng có khả năng cơ giới hoá (1000T)

Nghiên cứu mối tương quan giữa chiều dày vỉa với tổng trữ lượng cho thấy, các khu vực có khả năng cơ giới hóa vùng Quảng Ninh tập trung trong giới hạn chiều dày vỉa từ trung bình đến dày (hình I.1)

0,70 0,74 3,24 6,93 8,42 13,40 7,99 7,37

51,21

< 1,2 1,21 - 1,5 1,51 - 2,0 2,01 - 2,5 2,51 - 3,0 3,01 - 3,5 3,51 - 4,0 4,01 - 4,5

Hình I.1 Mối tương quan giữa chiều dày vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

Phân tích yếu tố chiều dày vỉa trên cơ sở phân chia các giới hạn khoảng cách chiều dày vỉa 0,5 m nhằm phù hợp với việc lựa chọn đồng bộ thiết bị cơ giới hóa Qua biểu đồ mối tương quan giữa chiều dày vỉa với tổng trữ lượng thể hiện tại các khu có khả năng cơ giới hóa tại các mỏ vùng Quảng Ninh, chiều dày vỉa tập trung lớn nhất trong giới hạn trên 4,5 m chiếm 51,21 % tổng trữ lượng Với trình độ phát triển cơ giới hóa khai thác hầm lò hiện nay trên thế giới, vấn đề chiều dày vỉa đã được giải quyết khấu

đồng thời một lớp tới 3,5 ữ 4,5 m thậm chí tại một số khu vực có điều kiện thuận lợi với chiều dài theo phương lớn đã thử nghiệm khai thác với chiều dày vỉa đến 6,0 m Trong điều kiện phức tạp vùng Quảng Ninh, nên xem xét các giới hạn chiều dày vỉa đến 3,0 m để có thể khai thác đồng thời (chiếm 20,03 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa), từ 3,0 đến 4,5 m (28,76 % tổng trữ lượng) khấu kết hợp hạ trần than nóc Đối với chiều dày vỉa trên 4,5 m lựa chọn khai thác hợp lý giữa hạ trần than nóc và chia lớp nghiêng

Thành tựu phát triển cơ giới hóa trên thế giới đã giải quyết vấn đề phạm vi áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác tại các vỉa có độ dốc đến

35o, từ 36o ữ 45o và các vỉa có độ dốc từ 46o ữ 90o Kết quả đánh giá điều kiện vỉa có góc dốc vỉa trong tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa vùng Quảng Ninh thể hiện trên hình I.2

Phân tích mối tương quan giữa góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa cho thấy, trữ lượng có khả năng cơ giới hóa tập trung chủ yếu trong phạm vi vỉa có độ dốc đến 35o chiếm 68,64 % tổng trữ lượng, phạm vi giới hạn 25 ữ 35o chiếm cao nhất 45,21 % Tiếp đến phạm vi góc dốc vỉa từ 35 đến 45o chiếm 16,39 % Yếu tố góc dốc vỉa ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn đồng bộ thiết bị cơ giới hóa, theo kết quả phân tích mối tương quan giữa góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa trong điều

kiện các vỉa than vùng Quảng Ninh cần xem xét lựa chọn đồng bộ thiết bị cơ giới hóa có khả năng khai thác ở các phạm vi góc dốc vỉa đến 35o, từ 35

ữ 45o, 45 ữ 55o và trên 55o

0,82

22,61

45,21 16,39

9,39 5,58

Hình I.2 Mối tương quan giữa góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

Mối tương quan giữa chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa thể hiện trên hình I.3

5,00

0,67 0,56 1,41 0,30 0,64 0,61 0,04 0,15

7,56

1,58 0,98 2,46 1,65 1,23 0,73 0,10 0,09

19,36

4,46 4,27 7,35

4,93 3,43

1,10 0,12 0,18

16,50

0,32 1,33 1,01 0,90 1,35 0,45 0,48 0,27

0,00 0,00 0,58 0,07 0,06 0,04 0,06 0,00 0,00

Hình I.3 Mối tương quan giữa chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả

năng cơ giới hóa

Từ tổ hợp giữa chiều dày vỉa và góc dốc vỉa có thể xác định được

đồng bộ thiết bị cơ giới hóa phù hợp đem lại hiệu quả sản xuất cao Phân tích mối tương quan giữa chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa cho thấy, tỷ lệ phần trăm trữ lượng có khả năng cơ giới hóa tập trung trong điều kiện vỉa có chiều dày đến 3,0 m và góc dốc đến 35ochiếm 13,37 %, chiều dày vỉa từ 3,0 ữ 4,5 m với góc dốc đến 35o chiếm 19,41 % và vỉa có chiều dày trên 4,5 m, góc dốc đến 35o chiếm 35,86 % Tại các khu vực vỉa có góc dốc từ 35 ữ 45o với chiều dày đến 4,5 m chiếm 8,83 % và chiều dày trên 4,5 m chiếm 7,56 % Các vỉa có góc dốc từ 45 ữ

55o có trữ lượng chiếm 9,39 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa Ngoài ra tỷ lệ trữ lượng các vỉa có góc dốc trên 55o chiếm 5,58 % trữ lượng

có khả năng cơ giới hóa Các kết quả đánh giá mối tương quan giữa chiều dày và góc dốc vỉa với trữ lượng có khả năng cơ giới hóa xác định phạm vi nghiên cứu lựa chọn sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác và đồng bộ thiết

bị cơ giới hóa khấu than, chống giữ và vận tải

Một trong các yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả mô hình cơ giới hóa khai thác là chiều dài theo phương khu vực khai thác Yếu tố này

ảnh hưởng lớn đến thời gian lắp đặt, vận hành, tháo dỡ và di chuyển đồng

bộ thiết bị cơ giới hóa, điều này ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế khi áp dụng cơ giới hóa khai thác Kết quả nghiên cứu và đánh giá yếu tố chiều dài theo phương khu vực khai thác cho thấy, do ảnh hưởng của phay phá kiến tạo và phương pháp mở vỉa, chuẩn bị tại các mỏ hầm lò, các khu vực hiện

đang huy động trữ lượng vào khai thác có chiều dài theo phương không lớn, như khu vực Cánh Bắc Mạo Khê có chiều dài theo phương lớn nhất dao

động trong khoảng 700 ữ 900 m, khu Trung Tâm Dương Huy dao động từ

600 ữ 800 m, khu vực Khe Chàm I dao động từ 400 ữ 700 m, còn lại phần lớn tại các mỏ có chiều dài theo phương khu khai thác từ 350 ữ 500 m Tại các mức sâu hơn, phụ thuộc vào sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị có thể tăng chiều dài một số khu vực khai thác lên trên 1000 m tại các mỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Dương Huy và Khe Chàm Với hiện trạng khai thác các tầng đang huy động vào khai thác và các tầng sẽ huy động vào khai thác của các mỏ hầm lò, tỷ lệ phần trăm trữ lượng có khả năng cơ giới hóa phân theo chiều dài theo phương khu khai thác thể hiện trên hình I.4

Trên hình I.4 cho thấy, trữ lượng tập trung tại các khu vực có chiều dài theo phương lớn hơn 1000 m chiếm 44,6 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa Tuy nhiên, trữ lượng này tập trung ở các mức sâu mỏ Mạo Khê, Vàng Danh và Dương Huy hiện chưa có các công trình thăm dò và khai thác nhằm xác định các phay phá kiến tạo Trong phạm vi các khu vực khai thác có chiều dài theo phương từ 500 ữ 1000 m, trữ lượng chiếm 39,4 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa, trữ lượng của các khu vực trong phạm vi này tương đối chắc chắn do đã có các công trình đường lò thăm dò

và khai thác

3,1 1,9 5,6 5,4

12,8 9,5 8,7 4,7 3,6 44,6

Chiều dài theo phương khu khai thác, m

Hình I.4 Mối tương quan giữa chiều dài theo phương khu vực khai thác

với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

Với kinh nghiệm cơ giới hóa khai thác tại các nước CHLB Nga, Trung Quốc, Ba Lan, Séc, v.v., lựa chọn mô hình cơ giới hóa trên cơ sở chiều dài theo phương khu khai thác, dự án đã tiến hành đánh giá phân tích trên các dải phân bố trữ lượng theo chiều dài theo phương khu khai thác đến

300 m, 300 ữ 800 m và trên 800 m thể hiện trên hình I.5

301 m - 800 m 42,02%

> 800 m 52,94%

< 300 m 5,04%

Hình I.5 Mối tương quan giữa phạm vi giới hạn chiều dài theo phương khu vực

khai thác với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

Trữ lượng phân bố tập trung tại các khu vực khai thác có chiều dài theo phương từ 300 ữ 800 m chiếm 42,02 % tổng trữ lượng, dưới 300 m chiếm 5,04 % Điều này cho thấy khả năng áp dụng cơ giới hóa đồng bộ máy khấu kết hợp với dàn tự hành gặp nhiều khó khăn trong công tác lắp

đặt và di chuyển diện khai thác Trên cơ sở mối tương quan giữa phạm vi giới hạn chiều dài theo phương khu vực khai thác với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa, cho phép định hướng được mô hình cơ giới hóa thích hợp cho các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

Một yếu tố quyết định đến mô hình cơ giới hóa hợp lý đó là chiều dài theo độ dốc khu vực khai thác Yếu tố này quyết định đến lựa chọn chiều dài lò chợ hợp lý Kết quả đánh giá mối tương quan giữa chiều dài theo độ

dốc khu vực khai thác với tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa thể hiện trên hình I.6

81,55

0,00 15,00 30,00 45,00 60,00 75,00 90,00

Chiều dài theo độ dốc khu vực khai thác, m

Hình I.6 Mối tương quan giữa chiều dài theo độ dốc khu vực khai thác với tổng trữ

lượng có khả năng cơ giới hóa

Phân tích kết quả đánh giá mối tương quan giữa chiều dài theo độ dốc khu khai thác với tổng trữ lượng các khu vực có khả năng cơ giới hóa cho thấy, trữ lượng tập trung trong giới hạn chiều dài theo độ dốc khu khai thác

đến 150 m chiếm 13,32 % (đây là các khu vực hiện đang huy động vào khai thác tại các mỏ hầm lò) Trữ lượng tập trung lớn nhất tại các khu vực có chiều dài theo độ dốc lớn hơn 200 m chiếm 81,55 %, tuy nhiên điều này còn phụ thuộc nhiều vào phương pháp mở vỉa và chuẩn bị của các mỏ trong giai đoạn tới vì toàn bộ trữ lượng này phân bố ở các khu vực hiện chưa huy

động vào khai thác của các mỏ

Qua kết quả đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực có khả năng áp dụng cơ giới hóa có thể nhận định rằng, để triển khai áp dụng rộng rãi công nghệ khai thác cơ giới hóa khấu than tại vùng Quảng Ninh cần tiến hành tập trung nghiên cứu giải quyết xây dựng các sơ

đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa trong một số phạm vi điều kiện áp dụng

đặc trưng sau:

- Các khu vực vỉa có chiều dày đến 3,0 m có góc dốc từ 18 đến 35ochiếm 24,41 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

- Các khu vực vỉa có chiều dày từ 3,0 ữ 4,5 m có góc dốc từ 18 đến

35o chiếm 23,41 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

- Các khu vực vỉa có chiều dày trên 4,5 m có góc dốc từ 18 đến 35ochiếm 47,99 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

- Các khu vực vỉa có góc dốc thoải chiếm 4,19 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

Trong các phạm vi giới hạn về chiều dày và góc dốc vỉa, khi lựa chọn mô hình cơ giới hóa cần đề cập đến mối tương quan với yếu tố chiều dài theo phương khu vực khai thác theo các khoảng cách đến 300 m (chiếm 5,08 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa), 300 ữ 800 m (chiếm 54,75

% tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa) và trên 800 m (chiếm 40,17 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa)

Với kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng cơ giới hóa ở các mỏ hầm

lò, định hướng áp dụng thử nghiệm mô hình lò chợ cơ giới hóa bằng máy khấu liên hợp kết hợp giá thủy lực di động theo các sơ đồ công nghệ khấu than sau:

- Khấu toàn bộ chiều dày trong điều kiện vỉa dày đến 3,0 m;

- Khấu gương kết hợp hạ trần than trong điều kiện vỉa dày trên 3,0 m Với hiện trạng các khu vực hiện đang khai thác tại các mỏ hầm lò, triển khai thử nghiệm các sơ đồ công nghệ trên có thể xem xét tại mỏ than Nam mẫu và mỏ than Khe Chàm, nơi có điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ thuận lợi nhất cho áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác

II Đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ khu vực than thùng,

mỏ than nam mẫu

II.1 Khái quát chung khu mỏ

Khai trường Xí nghiệp than Nam Mẫu cách thị xã Uông Bí khoảng

25 km về phía Tây Bắc, ranh giới khu mỏ như sau:

Phía Bắc là dãy núi Bảo Đài

Phía Nam là thôn Nam Mẫu

Phía Đông giáp khu Cánh Gà Công ty than Vàng Danh

Phía Tây giáp khu di tích chùa Yên Tử

Địa hình khu mỏ là đồi, núi cao bị phân cắt mạnh tạo nên bề mặt dạng lồi lõm, các taluy, bờ tầng khai thác lộ thiên Các moong khai thác, các hố trũng, các bãi thải sẽ là nơi chứa nước sau những trận mưa lớn và

ảnh hưởng đến công tác khai thác hầm lò Bề mặt địa hình nơi cao nhất mức +480 m ở phía Bắc và thấp dần về phía Nam ở mức +105 m Do vậy việc khai thác lò bằng mức +125 m sẽ thuận lợi khi thoát nước bằng phương pháp tự chảy

Trong khu mỏ có một số suối nhỏ bắt nguồn từ đỉnh cao và chảy theo hướng Bắc Nam cắt qua địa tầng than và gần như vuông góc với đường phương vỉa Lòng suối hẹp, có độ dốc lớn và phần lớn chỉ tồn tại về mùa mưa còn mùa khô hầu như không có nước

Đường liên lạc tới khu mỏ hiện tại chủ yếu bằng ô tô, trong tương lai

sẽ có đường sắt chạy từ Uông Bí vào Yên Tử

II.2 Đặc điểm địa chất

Khu vực khai thác phân bố trong phạm vi từ đứt gãy F12 (ở phía

Đông) đến ranh giới theo đề nghị của UBND tỉnh Quảng Ninh ngày 21 tháng 12 năm 2001 (ở phía Tây)

Mỏ than Nam Mẫu đã được đoàn địa chất 2Đ thuộc liên đoàn 9 lập

"Báo cáo địa chất và kết quả công tác thăm dò tỷ mỷ phần trữ lượng lò bằng

từ mức +125 m trở lên lộ vỉa vào năm 1969" Sau đó năm 1978 để đánh giá triển vọng than dưới mức lò bằng nên đã tiến hành lập "Báo cáo địa chất về kết quả thăm dò sơ bộ phần lò giếng từ mức +125 ữ -350 m Để đánh giá và xác định các yếu tố địa chất, trữ lượng than làm cơ sở lập báo cáo khả thi,

Xí nghiệp 906 thuộc Công ty địa chất & khai thác khoáng sản đã lập "Báo cáo địa chất, kết quả công tác thăm dò khai thác năm 1999"

Tập thứ nhất (T 3 r - J 1 ) 1: Tập này là phần đáy của địa tầng chứa than

nằm không khớp đều trên địa tầng Lađini - cácni (T2l - T3c) dày 133 m Đất

đá chủ yếu là bột kết, cát kết và các thấu kính sét kết, sét than

Tập thứ hai (T 3 r - J 1 ) 2: Tập này nằm khớp đều trên tập thứ nhất, đất

đá có màu đen hơn và hạt thô nhiều hơn Chủ yếu gồm bột kết, cát kết và các vỉa than còn sét kết, sét kết than dưới dạng các thấu kính vát mỏng phân

bố ở vách và trụ vỉa Toàn tập dày khoảng 403 m Trong tập này chứa 10 vỉa than nhưng 9 vỉa có giá trị công nghiệp Ngoài các vỉa than chính còn có một số thấu kính than phân bố không đều ở vách, trụ các vỉa than

Địa tầng chứa than khu Nam Mẫu gồm có 10 vỉa than và được đánh

số từ V2 ữ V9 trong đó có V7 trụ phân bố từ tuyến T.III ữ T.IVa

Trong việc áp dụng lò chợ cơ giới hoá lần này chỉ tiến hành khai thác

5 vỉa than gồm V6, V6a, V7trụ, V7 và V8

II.2.2 Kiến tạo

Các vỉa than có hướng cắm chung là Bắc, Đông Bắc với góc dốc từ

15 ữ 55°

a Nếp uốn:

Từ phía Đông đến phía Tây khu mỏ gồm có các nếp uốn chính

- Nếp lồi B3 phân bố giữa tuyến T.I và T.Ia phát triển theo phương TB- ĐN, mặt trục nghiêng về phía Đông Bắc Từ trên mặt xuống dưới sâu nếp lồi có xu hướng tắt dần

- Nếp lồi B7 là nếp uốn kéo theo và phân bố phía Đông Nam đứt gãy

F50 theo phương ĐB - TN, mặt trục nghiêng về phía Đông Nam khoảng 50 ữ 60° Hai cánh không đối xứng và góc dốc thay đổi

- Nếp lõm H4 phân bố gần trùng với tuyến T.Ia và phát triển theo phương ĐN - TB kéo dài khoảng 500 m Càng xuống sâu nếp lõm có xu hướng tắt dần Mặt trục nghiêng về phía Đông Bắc với độ dốc khoảng 60 ữ 70°, hai cánh tương đối thoải

- Nếp lõm H3 phân bố giữa tuyến T.III và T.IIa phát triển theo phương

ĐB- TN mặt trục nghiêng về phía Đông Nam khoảng 45 ữ 50° Hai cánh tương đối thoải

- Nếp lõm H6 phát triển theo phương ĐB - TN từ đứt gãy F400 đến tuyến T.VI Mặt trục nghiêng về phía Đông Nam khoảng 70 ữ 80° Hai cánh nếp lõm thoải khoảng 20 ữ 30°

Ngoài các nếp uốn chính, trong khu mỏ còn xuất hiện một số nếp uốn nhỏ không làm ảnh hưởng đến trữ lượng các vỉa than

b Đứt gãy

- Đứt gãy F12 làm ranh giới phía Đông của khu mỏ Nam Mẫu với Cánh Gà Đứt gãy thuận kéo dài theo phương ĐB - TN, hướng cắm Tây Bắc Biên độ dịch chuyển khoảng 110 ữ 120 m

- Đứt gãy F1 phát triển từ đứt gãy F12 rồi kéo dài theo hướng ĐB Đứt gãy thuận, hướng cắm Đông Nam với góc dốc khoảng 43 ữ 45° Biên độ dịch chuyển 10 ữ 20 m Đứt gãy được phát hiện khi khai thác V5 tuyến T.I

- Đứt gãy F400 được xác định khi khai thác các vỉa than V9, V8 và V7 phân bố ở phía Đông Nam tuyến Tv a Đứt gãy chạy theo phương ĐB-TN là

đứt gãy nghịch Mặt trượt cắm Đông Nam 45 ữ 56° Biên độ dịch chuyển khoảng 30 ữ 35 m Đứt gãy cắt qua hầu hết các vỉa than ở trên mặt (phía

ĐN của tuyến T.V a) ở dưới sâu gần trùng với mức trữ lượng là bằng +125m Đới huỷ hoại khoảng 10 ữ 30m Đứt gãy F400 là ranh giới để phân chia thành khu khai thác I và II

- Đứt gãy F50 phân bố gần trùng với nếp lồi B7 (T.VIII)V Mặt trượt theo hướng ĐN với góc dốc 60 ữ 65°, biên độ dịch chuyển 45 ữ 50 m là đứt gãy nghịch và được phát hiện khi khai thác moong lộ thiên V5

Ngoài các đứt gãy chính, trong khu mỏ còn tồn tại một số các đứt gãy nhỏ, phát hiện trong phạm vi hẹp, không ảnh hưởng lớn đến các vỉa than cũng như công tác khai thác mỏ

II.2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình, khí mỏ

a Địa chất thuỷ văn

- Nước mặt: Do đặc điểm địa hình bị phân cắt mạnh, nhiều rãnh xói, mương máng nên việc thoát nước mưa nhanh Các suối đều bắt nguồn từ tầng trên than và tầng chứa than chảy theo hướng từ Bắc xuống Nam Lòng suối hẹp, độ dốc lớn lưu lượng nước không ổn định và chủ yếu chỉ tồn tại vào mùa mưa, còn mùa khô hầu như không có nước

- Nước dưới đất: Theo tài liệu thăm dò từ mức +125m trở lên, mức độ chứa nước thuộc loại nghèo Nguồn cung cấp cho nước dưới đất chủ yếu là nước mưa hàng năm nên ít ảnh hưởng đến công tác khai thác than

- Cát kết thường phân bố ở trên và dưới tập bột kết Một vài chỗ cát kết nằm trực tiếp ở vách và trụ vỉa tuy nhiên diện phân bố không nhiều Cát kết phân lớp từ 12 ữ 45cm và chiếm khoảng 42% chiều dày tầng than Cường độ kháng nén (σn) từ 58,9 ữ 103,3 MPa trung bình khoảng 78,2 MPa.Trọng lượng thể tích (γ) từ 2,52 ữ 2,68 T/m3 trung bình 2,62 T/m3 Lực dính kết (c) từ 3,7ữ 9,6 MPa trung bình 6,8 MPa

- Sét kết, sét than phân bố không đều, dạng thấu kính và nằm trực tiếp ở vách và trụ các vỉa than dày từ 0,25 ữ 2,1m chiếm khoảng 5% chiều dày tầng than Sét kết mềm dễ sập lở, tách chẽ, trượt tiếp xúc Cường độ kháng nén (σn) trung bình khoảng từ 8,5 ữ 24,4 MPa Trọng lượng thể tích (γ) từ 2,56 ữ 2,71 T/m3 trung bình 2,64 T/m3

c Đặc điểm khí mỏ

Theo báo cáo thăm dò khai thác năm 1999 phần lò bằng từ mức +125m đến lộ vỉa, công tác nghiên cứu độ khí trong than mới chỉ tiến hành bước đầu, nên kết quả đánh giá mới chỉ có tính chất sơ bộ và khái quát Kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy: các vỉa than đều tuân theo qui luậy chung

là chứa các khí cháy nổ (CH4, H2) và khí độc ngạt (CO2, CO) hàm lượng khí Mêtan và Hyđrô biến đổi từ 0,0 ữ 22,71%, trung bình 22,63%, khí CO2 từ

0,0 ữ 22,71%, trung bình 4,25% Độ chứa khí tự nhiên biến đổi ít và rất nhỏ, hàm lượng CO khoảng 0,01%

Căn cứ quyết định số: 376/QĐ-KTAT ngày 4 tháng 3 năm 2004 của

Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp về việc “Xếp loại mỏ theo khí mêtan” khu vực than Nam Mẫu gồm các vỉa 6A, 7, 8, 9 được xếp vào mỏ loại I về khí mêtan

Thực tế trong thời gian khai thác của Xí nghiệp, chưa xảy ra hiện tượng ngạt và cháy nổ Tuy vậy do khu mỏ có nhiều nếp uốn, nên trong các cấu tạo đó rất có thể là nơi tích tụ khí tự nhiên Trong quá trình khai thác thử nghiệm phải tuân thủ các yêu cầu về thông gió mỏ

II.2.4 Đặc điểm các vỉa than

- Vỉa 6 vị trí trên mặt từ tuyến TIII đến TIV và vị trí dưới sâu từ TII đến

TIV và nằm cách vỉa 5 ở bên dưới khoảng 45 m Vách trụ vỉa chủ yếu là bột kết đôi nơi gặp sét kết, sét than dạng thấu kính, phân bố không đều Chiều dày vỉa biến đổi từ 2,64 m đến 10,9 m trung bình 6,2 m Vỉa cấu tạo tương

đối phức tạp đến phức tạp có từ 0 ữ 7 lớp đá kẹp trung bình 4,5 lớp Chiều dày đá kẹp từ 0,08 ữ 1,47 m trung bình 0,44 m Chiều dày mỗi lớp đá kẹp

từ 0,05 ữ 0,36 m Đá kẹp chủ yếu là sét kết, sét than

- Vỉa 6a vị trí trên mặt từ tuyến TIII đến TIV còn dưới sâu từ TII đến TIV

và nằm cách vỉa 6 ở dưới 22 m Vách trụ vỉa chủ yếu là bột kết đôi chỗ có các thấu kính sét kết, sét than mỏng Chiều dày vỉa biến đổi từ 1,13 m ữ 5,05 m trung bình 2,97 m có từ 0 ữ 6 lớp đá kẹp trung bình 2,3 lớp Chiều dày đá kẹp từ 0,18 m ữ 0,75 m trung bình 0,3 m Chiều dày mỗi lớp từ 0,02

ữ 0,4 m Đá kẹp chủ yếu là sét kết, sét than

- Vỉa 7 trụ được tách ra từ vỉa 7 và vát nhọn dần về phía Đông Từ tuyến TIII về phía Tây được nối vào vị trí V6a ở tuyến TIIIa và vát nhọn dần V7trụ phân bố trong diện tích hẹp Phần dưới sâu việc xác định chưa chắc chắn Chiều dày vỉa biến đổi từ 1,33 m đến 6,18 m trung bình 3,8 m Vỉa cấu tạo tương đối phức tạp có từ 0 ữ 4 lớp đá kẹp với chiều dày từ 0,07 ữ 1,44 m Đá kẹp gồm chủ yếu là sét kết, sét than đôi chỗ là bột kết dạng thấu kính

- Vỉa 7 nằm cách vỉa 6a ở dưới khoảng 28 m Vách trụ vỉa chủ yếu là bột kết, đôi chỗ gặp sét kết, sét than dạng thấu kính phân bố không đều Chiều dày vỉa biến đổi từ 2,32 m đến 11,07 m trung bình 6,25 m Vỉa cấu tạo tương đối phức tạp đến phức tạp, có từ 0 ữ 7 lớp đá kẹp trung bình 3 lớp chiều dày đá kẹp từ 0,32 ữ 2,12 m trung bình 1,05 m, chiều dày mỗi lớp từ 0,02 m đến 1,35 m Đá kẹp chủ yếu sét kết, sét than, đôi chỗ kẹp bột kết dạng thấu kính dày Nhìn chung, vỉa (V7) thuộc vỉa dày, chiều dày có xu hướng tăng dần từ trên xuống dưới theo hướng cắm

- Vỉa 8 nằm cách vỉa 7 ở dưới khoảng 44 m Vách trụ chủ yếu là bột kết, nhiều chỗ là sét kết, sét than dạng thấu kính, phân bố không đều Chiều

dày vỉa biến đổi từ 0,84 m đến 3,26 m trung bình 1,96 m cấu tạo vỉa tương

đối phức tạp chứa từ 0 ữ 1 lớp đá kẹp với chiều dày đá kẹp từ 0,0 ữ 0,4m, trung bình 0,16m, nhiều chỗ trong than không có đá kẹp

II.3 Đặc điểm trữ lượng than huy động vào khai thác cơ giới hóa

Trên cơ sở các báo cáo tổng hợp địa chất, các tài liệu cập nhật trong quá trình khai thác cũng như kế hoạch và qui hoạch khai thác khoáng sàng Than Thùng - Nam Mẫu, đề tài đã tiến hành phân chia khoáng sàng thành các khối và khu vực khoáng sàng Trên cơ sở đó tiến hành đánh giá đặc

điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ của các khu vực riêng biệt nhằm xác

định và lựa chọn các khu vực có khả năng áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá Các chỉ tiêu đánh giá cơ bản bao gồm: chiều dày vỉa, góc dốc vỉa, cấu tạo vỉa, đặc điểm đá vách, đá trụ… và tổng hợp trữ lượng của các khu vực trong khoáng sàng Kết quả đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm

điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ đã xác định được các khu vực có khả năng

áp dụng cơ giới hoá bằng máy liên hợp và giá thuỷ lực tập trung ở các khối của các vỉa V6, V6a, V7, V7 trụ, V8 thuộc cả hai khu I và II (bảng I.3)

Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò 29

Bảng tổng hợp điều kiện địa chất- kỹ thuật các vỉa than V6, V6a, V7, V7 trụ và V8

Xí nghiệp than Nam Mẫu - công ty than Uông Bí

3695,15

2,9 - 4,89 0,0 - 0,44 0 - 6 3,81 0,25 2,3 2,29 - 3,74 0,0 - 0,25 0 - 3 3,02 0,13 1,5 1,13 - 4,12 0,0 - 0,34 0 - 5 2,62 0,23 2,3 1,57 - 2,98 0,18 - 0,75 1 - 6 2,28 0,47 3,5 2,02 - 3,46 0,32 - 0,68 2 - 4 2,94 0,48 3 2,02 - 5,05 0,0 - 0,45 0 - 3 3,15 0,2 1,3

TB

σn = 32,3 ư 57,8 MPa 27

108,18

1 - 2

Cát kết phân bố trên bột kết dày 4 -

32 m đá cứng, ổn định, sập đổ trung bình đến khó

σn = 68,2 - 82,2 MPa

80,12

150 - 250 140

165

-Sét kết, sét than kẹp ít lớp thandạng thấu kính không đều dày 0,5 - 1,1 m Bột kết phân bố

đều dưới trụ vỉa dày 7 - 13 m

Tương đối phức tạp 1 - 2 150 - 250

Bột kết lẫn cát kết phân bố đều dày1,5 - 20 m Đá cứng vừa σn

= 36,6 - 80,5 MPa

390,9

Sét kết dày 0,2- 0,3 m dạng thấu kính, bột kết phân bố đều dày1,5 - 4 m

σn = 24,2 - 70,2MPa

Cát kết phân bố đều dày 4 - 8m đá

cứng, ổn định, sập đổ trung bình đến khó σn = 59,3 - 100,9 MPa 15

địnhh

ổn định Tương đối phức tạp

đến phức tạp

ổn định Tương đối phức tạp

đến phức tạp

1 - 2 150 - 250

Sét kết, sét than dạng thấu kính phân bố khôngđều dày 0,4 - 2m , dễ sập lở, bột kết đôi chỗ cát kết phân bố đều trên vách vỉa dày 2 - 16 m Đá cứng vừa, không ổn định đến ổn định trung bình, sập đổ trung bình

σn = 31,7 - 58,9 Mpa

Cát kết dày 5 - 20 m phân bố đều trên bột kết, ổn định sập đổ trung bình đến khó

σn = 15,6 - 99,9 MPa

1 - 2 150 - 250

Sét kết, sét thandạng thấu kính phânbố không đều dày 0,27 - 2, dễ sập lở, không ổnđịnh Bột kết đôi chỗ, cát kết phân bố đều trên vách vỉa, dày 1,5 - 25

định trung bình

σn = 34,6 - 60,2MPa

Cát kết, bột kết dày 3 - 22 m phân bố

đều trên bột kết Đá cứng vừa đến cứng, ổn định sập lở trung bình đến khó.

ổn định II-V6 +125 - +200 580 210 26,2 15

σn = 17,4 - 72,6 MPa

410 I-V6a +250 - +305 145 26,5 27

Tương đối phức tạp

đến phức tạp

1378,65

Trữ lượng địa chất (1000 tấn)

Số lớp kẹp

Độ cứng than (f) Kháng cắt của than (kgf/cm2)

Đặc điểm đá vách, đá trụ Vách trực tiếp Vách cơ bản Trụ trực tiếp

Chiều dài theo hướng dốc (m)

Đặc điểm vỉa than Chiều dày than Chiều dày kẹp (m)

Góc dốc vỉa (độ)

Phân loại vỉa Chiều dày Góc dốc Cấu tạo

Trong phạm vi các khối khai thác được lựa chọn để áp dụng cơ giới

hoá lò chợ khấu than ở khu mỏ Nam Mẫu, các vỉa than đều có góc dốc nhỏ

hơn 35° Dựa vào đặc tính kỹ thuật và phạm vi áp dụng các loại máy khấu,

dự án tiến hành phân loại trữ lượng ở các khối khai thác có thể áp dụng cơ

giới hoá khấu than theo góc dốc vỉa (bảng I.4)

Kết quả đánh giá cho thấy, trữ lượng trong các khối khai thác lò chợ

có khả năng áp dụng cơ giới hoá tại các vỉa V6, V6A, V7, V7 trụ, V8 được

tập trung trong phạm vi góc dốc 20° ữ 30° là 5449,67 nghìn tấn chiếm

63,21%, góc dốc vỉa nhỏ hơn 20° là 2365,01 nghìn tấn chiếm 27,44% và

góc dốc từ 30° ữ 35° là 806,46 nghìn tấn chiếm 9,35% Tổng trữ lượng địa

chất các khu vực đánh giá đáp ứng cho các điều kiện triển khai áp dụng cơ

giới hóa khai thác

III Đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều

kiện địa chất kỹ thuật mỏ khu vực khe chàm

III.1 Khái quát chung khu mỏ

Khu vực áp dụng thử nghiệm lò chợ cơ giới hoá là một phần khoáng

sàng của công ty than Khe chàm nằm trong giới hạn toạ độ địa lý sau:

X = 28.900 ữ 29.700

Y = 426.800 ữ 428.600

Địa hình: Địa hình khu mỏ là đồi núi, cao ở khu vực trung tâm, thấp

dần về phía Bắc, Nam và Đông Khu vực trung tâm mức cao nhất là +140m

Phía Nam, Đông Bắc của khu vực được bao bọc bởi các suối Khe Chàm và

thượng lưu sông Mông Dương Độ cao lòng suối cốt +14 ữ +18 Sông suối

có nước quanh năm và là dòng thoát nước chính của các khu vực Khe Tam, Dương Huy

Khí hậu: Khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa Mùa mưa từ tháng 4

đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Lượng mưa trung bình hàng năm từ 180 ữ 200 mm Nhiệt độ trung bình hàng năm 25 ữ 27°C thấp nhất 10 ữ 11°C Độ ẩm không khí từ 78 ữ 90%

Giao thông: Đường liên lạc tới khu vực gồm đường ô tô, đường sắt

chở than nối liền với cảng Cửa Ông và với các khu vực đang khai thác của các mỏ trong vùng như Cóc Sáu, Cao Sơn, Yên Ngựa - Thống Nhất, v.v

III.2 Đặc điểm địa chất mỏ

Khu vực khai thác thử nghiệm nằm trong khu Trung Sơn của khoáng sàng Khe Chàm đã được liên đoàn Địa chất 9 thăm dò tỷ mỉ năm 1980 Năm 1990 Xí nghiệp thăm dò than I Công ty khảo sát và thiết kế than tiến hành khoan thăm dò bổ sung, kết quả thăm dò bổ sung thể hiện tại “Báo cáo tổng hợp tài liệu tính lại trữ lượng các vỉa 14 -5, 14 - 4 và 14 - 2” Năm

1998 Công ty địa chất và khai thác khoáng sản tiến hành khảo sát thăm dò

bổ sung khu Trung tâm

Địa tầng: Trầm tích chứa than của khu vực áp dụng thử nghiệm là

các trầm tích thuộc hệ Triát thống thượng, bậc Nori (T3n) và trầm tích đệ tứ (Q) chủ yếu là lớp đất phủ dày 2 ữ 3 m Trong trầm tích chứa than của khu vực có mặt đầy đủ các loại đất đá cuội kết, cát kết, Alêvrôlít, Acgilít và các vỉa than nằm xen kẽ, tổng cộng khoảng hơn chục vỉa than có cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp Hiện tại công ty than Khe chàm đang tiến hành khai thác

3 vỉa:

- Vỉa 14 - 2 phân bố ở dưới cùng của cột địa tầng, lộ ra ở Đông Bắc, duy trì khá ổn định và có cấu tạo đơn giản

- Vỉa 14 - 4 nằm trên và cách vỉa 14 - 2 với khoảng cách từ 25 ữ 55

m Vỉa duy trì ổn định, lộ ra ở phía Đông và phía Nam của khu vực có cấu tạo tương đối đơn giản

- Vỉa 14 - 5 nằm trên và cách vỉa 14 - 4 khoảng 25 ữ 40 m Vỉa 14 - 5 duy trì ổn định nhất trong khu Trung tâm và là vỉa có chiều dày lớn nhất Vỉa lộ ra ở phía Bắc, phía Đông và phía Nam của khu vực Sát vách vỉa 14 -

5 thường là gặp lớp cuội kết, đây là dấu hiệu nhận biết của vỉa than

Kiến tạo:

- Nếp uốn: Phía Đông khu vực có dạng một nếp lõm thoải đã được

đặt tên là U2 Nếp lõm U2 có trục chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, không cân xứng, cánh Đông Bắc dốc hơn cánh Tây Nam Độ dốc của cánh Tây Nam khoảng 10 ữ 20° Độ dốc của cánh Đông Bắc khoảng 15 ữ 25°

- Nếp lồi: Tồn tại ở phía Tây khu vực, trục nếp lồi chạy theo hướng

Tây Bắc - Đông Nam, hai cánh của nếp lồi lõm về phía Bắc và Nam với góc

dốc khác nhau Đây là nếp lồi không cân xứng, cánh Nam có độ dốc từ 11 ữ 24°, cánh Bắc có độ dốc từ 35 ữ 38° Cánh Nam của nếp lồi bị đứt gãy L - L chia làm hai khối, phía Nam nâng phía Bắc hạ

- Đứt gãy: Đứt gãy nghịch L - L chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam

cắm về phía Tây với góc dốc 65 ữ 70°, biên độ dịch chuyển 70 ữ 80 m Đứt gãy

L - L không ảnh hưởng đến quá trình khai thác mỏ trong khu vực

Đặc điểm địa chất thuỷ văn:

- Nước mặt: khu vực bị phân cắt mạnh, hầu như ba phía được bao bọc bởi các suối lớn có nước chảy quanh năm như suối Mông Dương và Khe Chàm Thời kỳ mưa lũ nước có thể dâng cao hơn bình thường 1 ữ 1,5 m Mực nước lũ không gây ảnh hưởng đến công tác khai thác

- Nước dưới đất: Thuộc loại nghèo, hệ số thẩm thấu của đất đá xung quanh vỉa trung bình 0,0278m/ng.đêm Không có khả năng tồn tại các khu vực chứa nước gây nguy hiểm và nguy cơ bục nước vào lò

Đặc điểm địa chất công trình: Quá trình khai thác than đã tạo nên

nhiều biến đổi bề mặt khu vực khai trường, gây nên sụt lở nhỏ khu vực phía

Đông Nam Trong địa tầng chứa than vỉa 14 - 5, 14 - 4 và 14 - 2 gặp các loại

đất đá cuội kết, cát kết, sạn kết, Alêvrôlít và Acgilít Các lớp đất đá có chiều dày lớn và ổn định cao Theo các kết quả thăm dò vách trực tiếp của các vỉa hầu như Alêvrôlít và cát kết có độ rắn chắc trung bình, đôi chỗ là lớp Alêvrôlít mỏng, với chiều dày 0,2 ữ 2,0 mét cùng thuộc loại rắn chắc

Cuội kết, sạn kết chiếm tỷ lệ khá lớn trong địa tầng, nứt nẻ mạnh, có chiều dày lớp thay đổi từ vài mét đến vài chục mét Độ bền cơ học lớn, cường độ kháng nén thay đổi từ 40 ữ 178 Mpa

Cát kết là nham thạch chủ yếu trong khu vực, độ bền cơ học lớn, cường độ kháng nén trung bình 80 Mpa, tỷ trọng γ = 2,63 g/cm3

Alêvrôlít thường xuất hiện ở vách và trụ các vỉa than, phân lớp mỏng hơn so với hai loại đất đá trên Cường độ kháng nén trung bình dao động 40

ữ 45 Mpa, tỷ trọng γ = 2,65 g/cm3

Acgilít thường gặp ở dạng lớp mỏng kẹp giữa các loại đất đá trên vách vỉa và trong lớp đá kẹp của vỉa than Cường độ kháng nén trung bình

25 Mpa, tỷ trọng γ = 2,46 g/cm3

Độ bền cơ học của đất đá vách trụ vỉa than (thường là cát kết, Alêvrôlít) tương đối cao

Đặc điểm khí mỏ: Theo báo cáo thăm dò tỷ mỉ khoáng sàng năm

1980 thì phần lò bằng +32 ữ LV thuộc cấp I, mức lò giếng đến -50 tạm xếp vào loại II về độ nguy hiểm về khí mêtan Hiện tại Viện KHCN mỏ đang tiến hành đo đạc phân tích và xác định hàm lượng khí nhằm phân cấp mức

độ nguy hiểm về khí Mêtan Trong quá trình đo đạc và xác định mức -10 ữ

LV không có biểu hiện về khí

Đặc điểm các vỉa than: Trong giới hạn khoáng sàng than Khe Chàm

tồn tại các vỉa than được đánh số từ 13-1; 13-2; 14-2; 14- 4; 14-5, 15 và 16 Tuy nhiên trong giới hạn đánh giá từ mức -50 ữ +32 chỉ có 3 vỉa than là đối tượng khai thác chính của công ty than Khe Chàm bao gồm:

Vỉa 14 - 2 lộ ra ở phía Đông và Nam khu mỏ Chiều dày vỉa thay đổi

từ 0,85 m (LK 2588) đến 4,25 m (LK 2544), trung bình 2,07 m Vỉa có cấu tạo đơn giản từ 0 ữ 1 lớp kẹp, các lớp kẹp thường là Acgilít, Acgilít than Vách và trụ vỉa là các lớp Alêvrôlít

Vỉa 14 - 4 duy trì trên toàn bộ diện tích, lộ ra ở phía Đông và Nam khu mỏ Tồn tại song song và cách vỉa 14 - 2 trung bình 50 m Chiều dày vỉa thay đổi từ 0 (LK 2594) đến 12,76 m (LK 18) trung bình 3,03 m Vỉa có chiều dày tăng đột ngột tại khu vực LK 18, LK 2588, tới đỉnh bối tà, đột ngột giảm chiều dày và chiều sâu xuống phay L - L Vỉa có cấu tạo đơn giản, trong vỉa có 0 ữ 2 lớp kẹp, thành phần chủ yếu thường là Acgilít, Acgilít than

Qua kết quả thí nghiệm mẫu than và đất đá kẹp trong vỉa, Acgilít có cường độ kháng nén dao động 15 ữ 50 Mpa, cường độ kháng kéo dao động trong khoảng 2 ữ 3,5 Mpa Than kẹp Acgilít có cường độ kháng nén dao

động 3,5 ữ 5,7 Mpa, cường độ kháng kéo dao động 0,75 ữ 1,15 Mpa

Vỉa 14-5: Duy trì trên toàn bộ diện tích khu mỏ dưới dạng một đơn tà lớn Chiều dày vỉa thay đổi từ 0 (LK 36) đến 6,8 m (LK 2501) trung bình 3,65m Trong vỉa có 0 ữ 2 lớp kẹp, thành phần chủ yếu thường là Alêvrôlít, cát kết Vỉa thuộc loại tương đối ổn định, chiều dày vỉa thay đổi có quy luật, giảm dần từ Nam về Bắc Riêng khu vực lỗ khoan LK 18 vỉa có sự vát nhọn Vách vỉa là trầm tích hạt thô: cuội kết, sạn kết Đây là vỉa dày nhất và

có đặc điểm riêng nên được coi là vỉa chuẩn để xác định tên các vỉa khác

III.3 Đặc điểm trữ lượng than huy động vào khai thác cơ giới hóa

Kết quả đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện địa chất -

kỹ thuật mỏ các khu vực vỉa 14 - 5, 14 - 4 và 14 - 2 với các chỉ tiêu định lượng chiều dày vỉa, góc dốc vỉa, tính chất cơ lý đá khi khô và khi ngậm nước của đá kẹp, than, nham thạch vách trực tiếp và vách cơ bản, nham thạch trụ trực tiếp, sản trạng các khu vực vỉa và phân bố trữ lượng theo khả năng cơ giới hoá, các yếu tố kỹ thuật cơ bản (phương pháp mở vỉa và chuẩn

bị ruộng mỏ, hệ thống khai thác và vận tải, phương pháp chống giữ và điều khiển đá vách, các thông số kỹ thuật khác và biện pháp thông gió an toàn, v.v.) đã xác định được các khu vực vỉa được lựa chọn để phát triển áp dụng cơ giới hóa khấu than trong lò chợ tại Công ty than Khe Chàm có các điều kiện như sau:

- Chiều dày vỉa có thể khấu một lớp ổn định 2,2 ữ 2,5 m, hoặc khấu

lớp trụ hạ trần than lớp vách Vỉa ít biến động về chiều dày (<35%)

- Độ dốc vỉa ổn định và nhỏ hơn 35o

- Đá vách trực tiếp thuộc loại ổn định trung bình, dễ sập đổ

- Đá vách cơ bản thuộc loại vách nhẹ đến vách trung bình

- Trụ vỉa thuộc loại bền vững trung bình

- Đá kẹp và than có chỉ tiêu kháng cắt dưới 300 Kgf/cm2

- Không có đứt gãy biên độ nhỏ trong khu vực lò chợ, hoặc nếu có thì

Qua kết quả nghiên cứu xác định, trữ lượng các khu vực có khả năng

áp dụng cơ giới hoá tính đến mức -50 tại các vỉa 14-5, 14-4 và 14-2 là

2.477.171 T (xem bảng I.5)

Bảng tổng hợp trữ lượng các khu vực có khả năng áp dụng cơ giới hoá

Bảng I.5 Trữ lượng địa chất (T)

Tên vỉa

than Khối khai thác Mức α<20 o α=20ữ30 o α<35 o Tổng cộng

Khối III - 14-5 -10ữ-50 348.348 - - 348.348 Vỉa 14-5

Khối I - 14-4 +32ữ+13 159.600 - - 159.600 Khối II - 14-4 +13ữ-10 191.520 - - 191.520 Khối IV - 14-4 +32ữ-10 - 236.748 - 236.748 Khối V - 14-4 -10ữ-50 260.790 - - 260.790 Khối VI - 14-4 -10ữ-50 - 253.851 - 253.851 Vỉa 14-4

Khối I - 14-2 +32ữ-10 347.677 - - 347.677 Khối II - 14-2 -10ữ-50 - 203.400 - 203.400 Khối III - 14-2 -10ữ-50 475.237 - - 475.237 Vỉa 14-2

Trữ lượng có khả năng áp dụng cơ giới hoá tại các vỉa 14 - 5, 14 - 4

và 14 - 2 tập trung trong phạm vi góc dốc vỉa nhỏ hơn 20° là 72,0% và từ

20° ữ 30° là 28,0% tương ứng với tổng trữ lượng địa chất có khả năng cơ

giới hoá là 1.783.172 T và 693.999 T

IV Kết luận

Qua kết quả đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các khu vực có khả năng áp dụng cơ giới hóa có thể nhận định rằng, để triển khai áp dụng rộng rãi công nghệ khai thác cơ giới hóa khấu than tại vùng Quảng Ninh cần tiến hành tập trung nghiên cứu giải quyết xây dựng các sơ

đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa trong một số phạm vi điều kiện áp dụng

đặc trưng sau:

- Các khu vực vỉa có chiều dày đến 3,0 m có góc dốc từ 18 đến 35ochiếm 24,41 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

- Các khu vực vỉa có chiều dày từ 3,0 ữ 4,5 m có góc dốc từ 18 đến

35o chiếm 23,41 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

- Các khu vực vỉa có chiều dày trên 4,5 m có góc dốc từ 18 đến 35ochiếm 47,99 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

- Các khu vực vỉa có góc dốc thoải chiếm 4,19 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa

Trong các phạm vi giới hạn về chiều dày và góc dốc vỉa, khi lựa chọn mô hình cơ giới hóa cần đề cập đến mối tương quan với yếu tố chiều dài theo phương khu vực khai thác theo các khoảng cách đến 300 m (chiếm 5,08 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa), 300 ữ 800 m (chiếm 54,75

% tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa) và trên 800 m (chiếm 40,17 % tổng trữ lượng có khả năng cơ giới hóa)

Với kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng cơ giới hóa ở các mỏ hầm

lò, định hướng áp dụng thử nghiệm mô hình lò chợ cơ giới hóa bằng máy khấu liên hợp kết hợp giá thủy lực di động theo các sơ đồ công nghệ khấu than sau:

- Khấu toàn bộ chiều dày trong điều kiện vỉa dày đến 3,0 m;

- Khấu gương kết hợp hạ trần than trong điều kiện vỉa dày trên 3,0 m Kết quả đánh giá khả năng cơ giới hóa tại mỏ than Nam Mẫu và Khe Chàm cho thấy, điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ các vỉa than hiện đang huy

động vào khai thác đều cho phép áp dụng cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động, tuy nhiên mô hình áp dụng khác nhau về sơ đồ công nghệ khấu gương Để phát triển nhanh các sơ đồ công nghệ và thiết bị cơ giới hóa tại các mỏ, xem xét tiến hành thử nghiệm:

- áp dụng thử nghiệm công nghệ khai thác cột dài theo phương khấu khấu gương kết hợp hạ trần than tại mỏ than Nam Mẫu

- áp dụng thử nghiệm công nghệ khai thác cột dài theo phương khấu toàn bộ chiều dày vỉa tại mỏ than Khe Chàm

Chương II Xây dựng dự án áp dụng thử nghiệm công nghệ

cơ giới hoá khai thác trong điều kiện vùng Quảng Ninh _

I xây dựng dự án áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hoá khai thác bằng máy khấu liên hợp và giá thủy lực di động tại mỏ than Nam Mẫu

I.1 Nghiên cứu lựa chọn khu vực áp dụng thử nghiệm

Căn cứ kết quả đánh giá khả năng áp dụng cơ giới hoá tại các vỉa than, kế hoạch khai thác và lịch biểu huy động khai thác các vỉa than của

mỏ than Nam Mẫu, dự án xác định trữ lượng các lò chợ áp dụng thử nghiệm cơ giới hoá thể hiện trong bảng II.1

Bảng II.1

TT Tên vỉa

than

Tên lò chợ (tên khối)

Mức khai thác

Trữ lượng huy động vào khai thác (103tấn)

Trữ lượng công nghiệp (103 tấn)

lẫn bột kết dày 5 ữ 25 m phân bố đều, đá cứng vừa đến cứng, sập đổ trung bình đến khó sập đổ, σn = 59,9 ữ 88,8 MPa Trụ vỉa là là bột kết xen kẹp cát kết, đôi chỗ là sét kết dày 0,3 ữ 0,8 dạng thấu kính không đều; cường độ kháng nén σn = 24,2 ữ 56,7 MPa Vị trí khu vực áp dụng thử nghiệm cơ giới hoá đầu tiên xem hình II.1

N N

3T

339400

370400 370300

339500 370440

Hình II.1 Vị trí khu vực lò chợ cơ giới hoá khấu than mức +200 ữ +250 vỉa 7, Xí

nghiệp than Nam Mẫu, công ty than Uông Bí

I.2 Xác định sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ

Khu vực áp dụng thử nghiệm cơ giới hoá khấu than đầu tiên được khai thông mức vận tải bằng lò xuyên vỉa +200- I, mức thông gió bằng lò xuyên vỉa +250- IC và xuyên vỉa +250- IA Khu vực hiện đang được chuẩn

bị thành 2 lò chợ Đông và Tây Mức thông gió sử dụng lại lò dọc vỉa vận tải +250 của tầng +250 ữ +280 Mức vận tải đang tiến hành đào lò dọc vỉa vận tải mức +200 cho 2 lò chợ hai cánh

Qua nghiên cứu sơ đồ khai thông, chuẩn bị của khu vực và để giảm bớt công tác chuyển diện trong quá trình khai thác nên sẽ gộp hai lò chợ

trên làm một và khai thác theo trình tự từ cánh Tây sang cánh Đông Theo qui hoạch trên cần thay đổi hệ thống đường lò chuẩn bị bao gồm:

- Khôi phục và đào bổ sung lò dọc vỉa +250 vỉa 7 trụ cánh Đông, hệ thống lò song song đầu mức +248 cánh Tây và các cúp nối +248 ữ +250 nhằm phục vụ công tác thông gió cho lò chợ thử nghiệm

- Đào hệ thống lò vận tải bao gồm: lò dọc vỉa mức +200, lò bán xiên +200 ữ +230, lò song song chân mức +205 và các cúp nối Khép kín khu vực bằng thượng khởi điểm lò chợ phá hỏa ban đầu đá vách +230 ữ +248

- Đào khám đặt trạm bơm phun sương, trạm bơm dung dịch nhũ hóa

và các thiết bị điện tại lò xuyên vỉa vận tải +200- I

Khối tích các đường lò chuẩn bị xem bảng II.2

Khối tích các đường lò khai thông và chuẩn bị

Sđ

(m 2 ) Lò

đá

Lò than Tổng

9 Lò dọc vỉa +250 bám trụ CTây CBII-17 0,7 8,4 290 290

12 Lò song song đầu +248 lớp vách Gỗ 0,7 6,2 340 340

I.3 Lựa chọn công suất và đồng bộ thiết bị

Căn cứ theo đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ và kế hoạch sản xuất của Xí nghiệp than Nam mẫu, định hướng phát triển mô hình cơ

giới hóa bằng máy khấu combai kết hợp giá thủy lực di động với công suất khai thác 200.000 ữ 250.000 T/năm

Đồng bộ các thiết bị chính trong dây chuyền lò chợ cơ giới hóa khấu than tại xí nghiệp than Nam Mẫu thể hiện trong bảng II.3

Đồng bộ thiết bị cơ giới hoá

Bảng II.3

1 Máy khấu hai tang phay MG 150/375 W Cái 1

2 Máng cào gương lò chợ SGB- 630/2x90 Cái 1

3 Máng cào lò song song chân SGB- 620/80T Cái 2

9 Thiết bị tạo sương (bộ lọc) XPA Cái 1

10 Giá thuỷ lực di động XDY-JF/Lr/T2/120JZ Bộ 150

động và máy liên hợp tại vỉa 7 xí nghiệp than Nam Mẫu xem hình II.2

120.000

1000

3200

2 3°

mặt cắt E - E

1000

2 0

1600 200

1200 1000 4400 1400

Lò dọc vỉa thông gió +250

Lò dọc song song chân

Hình II.2 Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hoá

vỉa 7 xí nghiệp than Nam Mẫu

Trên cơ sở biểu đồ tổ chức công việc, biểu đồ bố trí nhân lực và quy trình công nghệ khai thác cũng nh− các chi phí cần thiết cho lò chợ thử nghiệm, đã xây dựng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản của sơ

đồ công nghệ áp dụng thử nghiệm (xem bảng II.4)