TỔNG QUAN KINH NGHIỆM ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP TĂNG ĐỘ LIÊN KẾT TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KHÔNG ỔN ĐỊNH THAN VÀ ĐẤT ĐÁ MỀM YẾU BỞ RỜI TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
Tổng quan kinh nghiệm áp dụng các giải pháp tăng độ liên kết trong điều kiện địa chất không ổn định, than và đất đá mềm yếu bở rời trên thế giới
Tại các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển như Nga,
Mỹ, Trung Quốc, Úc, Ba Lan và nhiều quốc gia khác đã chủ động phòng chống nguy cơ mất an toàn trong quá trình đào lò và khai thác ở các khu vực có điều kiện địa chất không ổn định Các giải pháp tăng độ liên kết của khối đá đã được nghiên cứu và áp dụng thành công từ những năm 90 của thế kỷ trước Dựa trên bản chất công nghệ, loại vật liệu và phương thức thực hiện, các giải pháp này bao gồm: (1) Phương pháp xi măng hóa; (2) Phương pháp bitum hóa; (3) Phương pháp sét hóa; và (4) Phương pháp hóa chất.
(5) Phương pháp đóng băng đất đá; (6) Phương pháp bơm ép nước Nội dung của các phương pháp như sau:
1.1.1 Phương pháp xi măng hóa
Phương pháp xi măng hóa là kỹ thuật quan trọng trong ngành mỏ, được sử dụng để gia cường đất đá yếu trong thi công giếng đứng và các đường lò Kỹ thuật này bao gồm việc bơm áp suất lớn hỗn hợp vữa xi măng qua các lỗ khoan để lấp đầy khe nứt xung quanh công trình Để phương pháp này đạt hiệu quả, đá phải rắn và có khe rỗng, với độ hút nước của lỗ khoan không nhỏ hơn 0,05 l/phút Nếu độ hút nước không đạt yêu cầu, xi măng hóa sẽ không hiệu quả Ngoài ra, phương pháp này không phù hợp khi nước mỏ có tính axít, đất đá có hệ số thấm nhỏ hơn 1 cm/s, khe nứt nhỏ hơn 0,1 mm, hoặc trong các khu vực nước có áp.
Trong thi công giếng đứng, bơm ép bê tông có thể thực hiện qua các lỗ khoan từ bề mặt hoặc theo tiến độ đào giếng Phương pháp ép vữa từ mặt địa hình bao gồm khoan lỗ thẳng đứng theo biên ngoài giếng đến chiều sâu thiết kế, sau đó bơm ép vữa bê tông Trình tự bơm có thể từ trên xuống hoặc từ dưới lên Khi bơm vữa xi măng theo tiến độ, ngoài các lỗ khoan từ gương giếng, cần khoan thêm lỗ bơm ép vữa, với số lượng phụ thuộc vào đường kính giếng và đặc điểm địa tầng Kinh nghiệm tại Ba Lan cho thấy chiều dài lỗ khoan ép vữa thường từ 10 đến 25 m, đường kính từ 30 đến 100 mm; trong khi đó, theo kinh nghiệm Nga, chiều dài lỗ khoan khoảng 12 m, với góc nghiêng được kiểm soát để đáy lỗ khoan cách biên ngoài giếng từ 1,5 m.
2,0 m, khoảng cách giữa các lỗ khoan ép vữa xi măng theo biên gia cố từ 0,8
Trước khi thực hiện xi măng hóa, cần thi công một tường chắn phản áp tại phạm vi gương giếng để bảo vệ nền giếng và duy trì áp lực bơm ép vữa Tường chắn này có thể được xây dựng bằng cách đổ bê tông hoặc duy trì một tường phản chắn tự nhiên bằng đất đá ngay trên khu vực cần bơm ép xi măng.
Trong thi công các đường lò, đặc biệt là lò nghiêng qua vùng đất đá yếu, phương pháp bơm ép xi măng được áp dụng để gia cường độ ổn định của khối đá Phương pháp này tương tự như bơm ép vữa, thực hiện qua các lỗ khoan tại gương, với chiều dài lỗ khoan dao động từ 6,0 đến 12,0 m.
Hình 1.1 - Phương pháp bơm ép vữa xi măng gia cường đất đá trong quá trình đào lò bằng, lò nghiêng
1- Máy khoan; 2 - Bơm ép vữa; 3 - Máy khuấy vữa; 4 - Bồn chứa xi măng; 5 -
Phương pháp xi măng hóa trong quá trình đào lò bằng lò nghiêng có ưu điểm là gia cố đất đá yếu trong phạm vi rộng và thi công đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là bán kính lan tỏa lớn, dẫn đến việc tiêu hao nhiều vữa xi măng cho bơm ép và khó khăn trong việc kiểm tra kết quả bơm ép.
Phương pháp sét hóa được áp dụng trong quá trình đào lò và xây dựng công trình ngầm trong đất đá có hệ khe nứt lớn Phương pháp này sử dụng dung dịch sét, bao gồm 55% nước và hỗn hợp sét với hàm lượng cát nhỏ hơn 5% Ngoài ra, có thể bổ sung một số chất điện phân như Canxi Clorua vào dung dịch để tăng cường hiệu quả.
Sử dụng các hợp chất như CaCl2, MgCl2 hoặc thuỷ tinh lỏng (Na2SiO2) với hàm lượng từ 2 đến 5% có thể tăng tốc độ lắng của dung dịch sét, sau đó bơm vào các lỗ khoan trong khu vực cần gia cố Phương pháp này có ưu điểm là chi phí thấp và khả năng bảo vệ tốt, ngay cả trong các khu vực có áp lực nước lớn Tuy nhiên, nhược điểm của nó là tiêu hao vật liệu và thời gian gia cố lâu hơn so với phương pháp bơm ép vữa xi măng, đồng thời khả năng chịu lực của đất đá sau khi sét hóa cũng giảm.
Hình 1.3 - Sơ đồ khoan bơm ép sét - xi măng tại sân giếng mức -960, mỏ
Hình 1.4 - Kết cấu lỗ khoan sử dụng trong phương pháp sét hóa
1 Đầu bịt; 2 Đồng hồ đo áp lực; 3 Vỏ; 4 Xi măng; 5 Ống khoan; 6 Dây cáp; 7 Khớp nối; 8 Rãnh trượt; 9 Thiết bị quay; 10 Thiết bị cảm biến; 11 Đầu lọc; 12 Van xả; 13 Khe nứt
Phương pháp bitum hóa được sử dụng để gia cố các công trình ngầm và đường lò đào trong điều kiện đất đá có nhiều khe nứt và lượng nước ngầm xâm thực cao.
Phương pháp này sử dụng dung dịch bitum lỏng được bơm vào khối đất đá cần gia cố, tương tự như xi măng hóa Dung dịch bitum được duy trì ở nhiệt độ từ +180 đến +220 độ C, hiệu quả nhất ở 200 độ C Khi bơm, dung dịch xâm nhập vào các khe nứt, hòa trộn với nước và đông cứng, giúp bịt kín và ngăn nước xâm nhập Tuy nhiên, dung dịch bitum có tốc độ đông cứng nhanh, giới hạn khả năng di chuyển chỉ khoảng 7,0 m từ vị trí bơm, trong khi dung dịch xi măng có thể lan tỏa hàng trăm mét.
Hình 1.5 - Phương pháp gia cố đất đá bằng Bitum
Bitum có mối liên hệ với khe nứt thông qua lực ma sát, nhưng khi áp suất đất đá hoặc nước đạt khoảng 2,7 atm, bitum có thể bị đẩy ra khỏi khe nứt Để khắc phục vấn đề này, người ta thường bổ sung các phụ gia như khoáng chất amiăng vào dung dịch bitum.
Phương pháp bitum hóa sử dụng tỷ lệ 5 15% bùn, mùn cưa, và các vật liệu khác để tăng cường liên kết của bitum với các khe nứt, đồng thời giảm lượng bitum cần thiết Ưu điểm của phương pháp này là tốc độ đông cứng nhanh, cho phép chèn kín các khe nứt và lỗ rỗng lớn, cũng như lấp đầy khoảng trống trong lớp đá cuội kết hạt thô và khe nứt trong đất đá chứa nước có hại với xi măng Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là tính bền vững không cao, bán kính lan tỏa nhỏ, dẫn đến khối lượng bitum và số lượng lỗ khoan lớn, cùng với chi phí cao và công nghệ thi công phức tạp.
1.1.4 Phương pháp đóng băng đất đá
Phương pháp đóng băng đất đá là kỹ thuật thi công hiệu quả cho các công trình ngầm trong vùng đất đá vụn và ẩm ướt Bằng cách hạ thấp nhiệt độ xung quanh khu vực thi công, nước trong đất sẽ bị đóng băng, tạo thành khối liên kết vững chắc với độ bền cơ học cao Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong việc thi công giếng đứng qua các khu vực đất đá rời rạc, nứt nẻ và có độ bền cơ học thấp Nguyên lý hoạt động của phương pháp này được minh họa trong hình 1.6.
Hình 1.6 - Sơ đồ nguyên lý của phương pháp đóng băng đất đá
1- Ống dẫn dung dịch kiềm; 2- Ống vành đóng băng; 3- Buồng đống băng; 4- Đường ống đóng băng; 5- Ống dẫn vào (chất kiềm); 6- Lỗ kiểm tra nhiệt độ đóng băng; 7- Vành đai đóng băng; 8- Vỏ chống thành giếng
Tổng quan kinh nghiệm áp dụng các giải pháp tăng độ liên kết trong điều kiện địa chất không ổn định, than và đất đá mềm yếu bở rời tại Việt Nam
Tại các mỏ than hầm lò ở Quảng Ninh, để cải thiện độ liên kết giữa than và đất đá trong điều kiện địa chất không ổn định, hiện nay chỉ áp dụng hai phương pháp chính là xi măng hóa và hóa học.
1.2.1 Phương pháp xi măng hóa
Phương pháp xi măng hóa đã được triển khai tại các Công ty than Mạo Khê, Vang Danh, Đồng Vông, Thống Nhất và Khe Chàm nhằm xử lý các khu vực đào lò gặp phải phay phá đứt gãy, tụt đổ, và đất đá mềm yếu, ngậm nước.
Từ năm 1997 đến 1998, phương pháp xi măng hóa lần đầu tiên được áp dụng trong ngành mỏ tại Công ty than Mạo Khê để thi công đường lò xuyên vỉa Tây Bắc I mức -80 sau sự cố bục nước Phương pháp này bao gồm việc bơm ép xi măng từ mặt đất đến khu vực cần gia cố, với các lỗ khoan có đường kính được thực hiện từ trên mặt địa hình.
Kích thước ống dẫn là 108 190 mm với chiều sâu từ 85 105 m Sau khi khoan xong, ống dẫn thép tròn đường kính 50 mm được sử dụng để nạp liệu, với một đầu ép nhọn để dễ dàng đưa vào lỗ khoan Đầu còn lại được cố định với ống nạp liệu và cơ cấu chống tràn vữa xi măng bằng van một chiều Trên thân ống có các hàng lỗ để thoát dung dịch vữa xi măng Vữa xi măng mác cao và phụ gia linh hoạt được bơm với áp suất 15 ÷ 20 atm để lan tỏa vào không gian đới phá hủy của phay F.A, liên kết các thành phần đất đá rời rạc, tăng độ bền cho khối đá Công tác thi công đường lò diễn ra bình thường Xem hình 1.13 để biết chi tiết sơ đồ biện pháp gia cường.
Phương pháp khoan từ mặt đất có nhược điểm là khối lượng công việc và chi phí khoan lớn, khó kiểm soát sự phát triển cường độ đất đá gia cố, dẫn đến hao phí vật liệu Trong khi đó, khoan trong lò tốn nhiều thời gian, trung bình từ 1,4 đến 3,5 ngày cho mỗi mét lò Đặc biệt, khi đất đá bị phá hủy nghiêm trọng và thành phần đá phức tạp, việc gia cường bằng ép vữa không đạt hiệu quả mong muốn.
Hình 1.13 - Phương pháp gia cố đất đá bằng xi măng khi đào lò qua phay
FA tại Công ty than Mạo Khê
Tại Công ty than Vàng Danh, phương pháp gia cường bằng bơm ép vữa xi măng được áp dụng để đào lò qua vùng tụt đổ và đất đá mềm yếu, ngậm nước, cùng với công tác chống xén lò Khác với Công ty than Mạo Khê, Vàng Danh sử dụng lỗ khoan từ gương đào, khoan các lỗ vào đất đá trên nóc phía trước gương lò Trong các lỗ khoan, ống ép vữa dài 6,0 m được bố trí để bơm dung dịch vữa xi măng, liên kết các thành phần đất đá rời rạc, tăng cường độ bền cho khối đá.
Vào năm 2010, Công ty TNHH MTV than Đồng Vông đã gặp phải tình trạng lò bị bóp bẹp và mất ổn định khi đào lò xuyên vỉa mức +131 tại khu Đông Vàng Danh Để khắc phục hiện tượng này, công ty đã hợp tác với Viện KHCN Mỏ để nghiên cứu và áp dụng giải pháp gia cường bằng bơm ép vữa xi măng Trong quá trình thực hiện, công ty đã khoan 152 lỗ khoan với chiều dài từ 7 đến 9 m, tổng chiều dài khoan đạt 1.120 m Tổng lượng vữa bơm ép là 1.145,5 m³, bao gồm 870,5 tấn xi măng, 17,4 tấn phụ gia và 870,5 m³ nước.
Hình 1.14 - Phương pháp gia cố đất đá bằng xi măng khi đào lò qua phay tại lò xuyên vỉa +131 khu Đông Vàng Danh, Công ty than Đồng Vông
Vào năm 2013, Công ty than Khe Chàm đã áp dụng phương pháp bơm ép vữa xi măng để gia cường khối đá trong quá trình thi công lò ngầm thông gió tại khu vực sân ga mỏ Khe Chàm III Đường lò thi công nằm trong khu vực ảnh hưởng của đứt gãy Bắc Huy, với đất đá mềm yếu, dễ xảy ra tụt lở Để khắc phục tình trạng này, công ty đã thực hiện một vòng khoan gồm 09 lỗ, mỗi lỗ dài 6,0 m, từ biên nóc lò về phía trước gương Thời gian thi công và chờ đợi cho xi măng đông kết cho 6 mét lò là khoảng 14 ngày, với chi phí bình quân cho mỗi mét lò là 2,3 ngày.
Phương pháp bơm ép vữa xi măng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh đã chứng minh tính hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật trong việc gia cường khối đá Phương pháp này không chỉ tăng cường sự ổn định của khối đá xung quanh đường lò mà còn giảm lượng nước ngầm chảy vào và áp lực lên đường lò, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa và khôi phục hình dạng ban đầu Sau khi xử lý bằng bơm ép vữa, thi công được đảm bảo an toàn qua các vùng đất đá mềm yếu, dễ tụt lở.
Năm 2013, Công ty than Khe Chàm đã thực hiện thử nghiệm giải pháp tăng cường độ liên kết trong điều kiện địa chất không ổn định, với than mềm yếu bở rời, thông qua việc sử dụng hóa chất tại một số gương đào lò.
1 Lò thượng thông gió - trục vật liệu mức -300 ÷ -260 mỏ Khe Chàm III
Lò thượng TG-TVL được đào tiết diện hình vòm, chống bằng vì thép
SVP-27 có diện tích đào 20 m² và diện tích sử dụng 17 m², với tiến độ chống 0,5 m/vì Nóc và hông lò được chèn kín bằng tấm chèn bê tông Trước khi triển khai bơm hóa chất, gương lò tạm dừng đào do đất đá nóc và gương lò quá mềm yếu, dẫn đến hiện tượng tụt lở xảy ra nhanh và mạnh, với chiều cao tụt lở lớn, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn cho người lao động.
Dựa trên tình hình tụt lở tại gương lò, các bên đã đồng thuận sử dụng giải pháp gia cường bằng hóa chất Marithan NP của Ba Lan Hộ chiếu khoan cho việc bơm hóa chất bao gồm 03 lỗ khoan, trong đó lỗ khoan số 1 được đặt ở giữa nóc lò, còn hai lỗ số 2 và số 3 được khoan ở hai bên hông, cách đều nhau 1,5 m Chiều dài mỗi lỗ khoan là 2,5 m, với góc tạo ra so với mặt phẳng ngang từ 30 đến 35 độ Chi tiết cụ thể về hộ chiếu khoan có thể tham khảo trong hình 1.15.
Hình 1.15 - Hộ chiếu khoan các lỗ khoan phục vụ bơm hóa chất
Trong quá trình bơm ép hóa chất tại gương lò ngầm thông gió - trục vật liệu mức -300 ÷ -260, 280 kg hóa chất đã được tiêu thụ Sau khi hoàn tất bơm ép, Công ty than Khe Chàm tiến hành đào lò ngầm Kết quả quan sát cho thấy hóa chất lan tỏa đều, tạo thành các phân lớp xen kẽ trong khối đá với chiều dày từ 0,2 đến 1,0 cm, trong phạm vi nóc và khoảng 1,0 m tính từ bụng xà Quá trình đào lò không còn hiện tượng tụt lở gương, việc lên xà dựng diễn ra thuận lợi và đảm bảo an toàn.
Trong quá trình chống xén tại ngã tư vỉa vận tải 14-5-3, việc vận chuyển vật liệu từ lò 14-2 đến lò 14-5 tại Công trường 3 - mỏ Khe Chàm I cho thấy đất đá rất mềm yếu và rời rạc Chỉ cần tháo tấm chèn là có thể xảy ra tụt lở, trong khi đường lò bị nén lún và tiết diện giảm nhiều so với ban đầu Để bơm ép hóa chất, Công ty đã khoan các lỗ trên lò dọc vỉa vận tải 14-5-3 tại ngã tư, với tổng số lỗ khoan được thực hiện là
Trong tổng số 09 lỗ khoan, 07 lỗ đã được bơm ép thành công, trong khi 02 lỗ bị hỏng do đất đá ở phạm vi nóc lò quá mềm yếu Mỗi lỗ khoan có chiều dài 3,0 m và góc nghiêng từ 40 đến 45 độ so với mặt phẳng ngang Gương lò thượng TG-TVL ở mức -300/-260 đã được bơm hóa chất, và phạm vi nóc lò khu vực ngã tư cũng đã được xử lý bằng hóa chất.
Hình 1.16 - Kết quả sau khi thực hiện bơm hóa chất tại các vị trí thi công
Nhận xét
Kết quả nghiên cứu toàn cầu cho thấy, các phương pháp tăng cường độ liên kết của khối đá trong điều kiện địa chất không ổn định rất đa dạng, mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng Trong đào lò đá, các phương pháp chủ yếu bao gồm xi măng hóa, sét hóa, bitum hóa và đóng băng đất đá ngậm nước Đối với khai thác và đào lò than, việc tăng độ liên kết của gương than thường được thực hiện bằng phương pháp hóa chất và gần đây là bơm ép nước Mặc dù phương pháp bơm ép nước có hiệu quả chưa cao bằng bơm ép hóa chất, nhưng nó có nhiều ưu điểm như thi công đơn giản, sử dụng thiết bị và vật tư sẵn có, giá thành thấp và cải thiện điều kiện môi trường làm việc.
Hiện nay, một số vỉa than của Công ty than Khe Chàm gặp phải điều kiện địa chất không ổn định, với than mềm yếu bở rời, gây khó khăn trong công tác đào lò và khai thác Để khắc phục tình trạng này, luận văn đề xuất phương pháp bơm ép nước vào vỉa than, dựa trên kinh nghiệm và phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp gia cường Mục tiêu là tăng độ ổn định của gương đào lò và nâng cao hiệu quả sản xuất, đồng thời cải thiện mức độ an toàn cho người lao động.
NGHIÊN CỨC KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BƠM ÉP NƯỚC CHO ĐIỀU KIỆN VỈA 14.5 MỎ THAN KHE CHÀM III
Đặc điểm và tính chất của than tại mỏ Khe Chàm III
Than tại mỏ Khe Chàm III có những đặc điểm và tính chất đã được xác định qua các báo cáo thăm dò ở nhiều giai đoạn khác nhau.
2.1.1 Đặc điểm thạch học của than
Than Khe Chàm có màu đen với vết vạch đen, ánh kim hoặc bán kim, và vết vỡ dạng mắt, vỏ trai Cấu trúc của than đồng nhất, xen kẽ với cấu trúc phân dải, thuộc loại nhiều cục, cứng, dòn và nhẹ Than ánh mờ có độ cứng thường giảm, trong khi than cám nguyên khai thường xuất hiện ở phần vỉa bị nén ép với các mặt láng bóng hoặc phiến mỏng Dưới kính hiển vi, than Khe Chàm có ba kiểu chính: Claren, Clarenduren và Duren, trong đó than Claren là phổ biến nhất Các thể tạo hình trong than có dạng dải, thấu kính riêng biệt hoặc khảm trên nền đồng nhất.
Các khoáng vật trong than bao gồm sét, thạch anh, carbônat và kết hạch siđêrit, chiếm khoảng 15% tổng khối lượng Sét thường xuất hiện dưới dạng dải, lấp đầy các khe nứt hoặc trong các bao thể riêng biệt Tại vị trí LK2528, ở độ sâu 70,70 m, đã phát hiện kết hạch siđêrit có hình dạng tròn, bầu dục hoặc lục giác, với nhân kết hạch chủ yếu là các hạt thạch anh và canxit.
Thành phần vật chất trong than phản ánh môi trường hình thành than, bao gồm các đầm lầy ngập nước, nơi có dòng chảy yếu hoặc không có dòng chảy, tạo điều kiện cho sự phát triển của vi sinh vật kị khí.
2.1.2 Các tính chất cơ bản của than
Các đặc tính kỹ thuật của than được xác định từ kết quả phân tích mẫu tại công trình thăm dò Kết quả phân tích thạch học cho thấy than khu Khe Chàm có các chỉ tiêu kỹ thuật công nghệ tương tự như than của các khu mỏ lân cận Than Khe Chàm thuộc loại antraxit đến bán antraxit, với các chỉ tiêu chất lượng cụ thể như sau:
- Độ ẩm phân tích (Wpt): Trị số độ ẩm các vỉa thay đổi từ 0,30% ÷ 4,19%, trung bình 2,13%
Độ tro khô (A k) của các vỉa thay đổi từ 3,53% đến 39,92%, với giá trị trung bình là 18,96% Các vỉa V14-5ê, 15B, 16 thuộc nhóm vỉa có độ tro rất cao, trong khi các vỉa còn lại có độ tro trung bình thuộc nhóm vỉa cao.
Chất bốc khối cháy (V ch) của than Khe Chàm dao động từ 2,20% đến 11,97%, với giá trị trung bình là 7,81% Điều này cho thấy các vỉa than Khe Chàm có mức độ biến chất đồng nhất và thuộc loại than biến chất cao Theo chỉ số này, toàn bộ các vỉa than Khe Chàm có thể được phân loại vào nhóm than bán antraxit.
Nhiệt lượng (Q ch) của loại than này rất cao, với giá trị phân tích dao động từ 5532 Kcl/kg đến 9673 Kcl/kg, trung bình đạt 8216 Kcl/kg Đặc biệt, nhiệt lượng của các vỉa than chủ yếu tập trung trong khoảng từ 8000 đến 8500 Kcl/kg.
Hàm lượng lưu huỳnh chung (S ch) trong các vỉa than tại Khe Chàm dao động từ 0,09% đến 1,80%, với giá trị trung bình là 0,61% Hầu hết các vỉa than ở khu vực này thuộc nhóm vỉa ít lưu huỳnh, cho thấy tiềm năng khai thác và sử dụng hiệu quả.
Hàm lượng phốt pho (P) trong than được phân tích cho thấy là không đáng kể, với giá trị phốt pho ở các vỉa dao động từ 0,000% đến 0,56%, trung bình là 0,016% Đặc biệt, hầu hết các vỉa đều có trị số trung bình nhỏ hơn 0,15%.
- Thành phần các nguyên tố của than:
Cacbon: Thay đổi từ 86,95% ÷ 97,42%, tập trung nhiều trong khoảng 90% ÷ 93%
- Tỉ trọng của than (d): Trị số trung bình tỷ trọng các vỉa than Khe Chàm đều lớn hơn 1,45g/cm 3 Tỷ trọng biến đổi từ 1,27 g/cm 3 ÷ 1,99 g/cm 3 , trung bình 1,58 g/cm 3
- Thể trọng (D): Thể trọng nhỏ Dn của than được xác định theo kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm các mẫu thể trọng nhỏ (Dn), thể trọng lớn
D L được xác định trực tiếp từ các mẫu thể trọng lớn ngoài thực địa So sánh giữa kết quả thể trọng lớn và thể trọng nhỏ cho thấy sự chênh lệch không đáng kể Vì vậy, báo cáo đã sử dụng các kết quả xác định thể trọng lớn, với kết quả thể trọng lớn trung bình ở các vỉa.
Thể trọng trung bình của các vỉa than tại khu Khe Chàm là 1,39 T/m³ Nghiên cứu trước đây chỉ xác định một số tính chất của than nhằm phục vụ cho khai thác và chế biến Để phát triển các giải pháp bơm ép nước vào vỉa than nhằm tăng độ liên kết, cần tiến hành nghiên cứu thêm một số tính chất khác của than.
2.2 Thí nghiệm xác định một số tính chất cơ lý của than tại vỉa 14-5 mỏ than Khe Chàm III để phục vụ công tác bơm ép nước
Kinh nghiệm từ việc áp dụng giải pháp bơm ép nước tại các mỏ hầm lò Trung Quốc cho thấy rằng, việc bơm nước với lượng hợp lý có thể tăng cường độ liên kết của than, giảm độ dòn và nâng cao độ ổn định của gương than Các tính chất của than như đặc điểm khe nứt, lỗ rỗng, tính thẩm thấu và độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình bơm ép nước Do đó, việc xác định các tính chất này trước khi tiến hành bơm ép là rất cần thiết.
Bài báo cáo này tập trung vào việc thiết kế giải pháp bơm ép nước nhằm tăng cường độ liên kết khối than tại Khe Chàm III, dựa trên cơ sở khoa học của quá trình này Các thí nghiệm sẽ được thực hiện để xác định các tính chất quan trọng của than, bao gồm độ ẩm tự nhiên, khối lượng riêng, khối lượng thể tích, khả năng thẩm thấu, và cường độ kháng cắt ở các mức độ ẩm khác nhau Mối tương quan giữa độ ẩm của than và các yếu tố như cường độ kháng cắt, lực dính kết, và góc nội ma sát sẽ được xây dựng Từ đó, lượng nước bơm ép bổ sung sẽ được lựa chọn để gia tăng sự liên kết của than trong điều kiện vỉa 14-5 Các thí nghiệm này được thực hiện tại phòng thí nghiệm Địa cơ mỏ - Viện KHCN Mỏ.
2.2.1 Lựa chọn vị trí lấy mẫu than
Theo kế hoạch khai thác tại mỏ Khe Chàm III, vỉa 14-5 có điều kiện địa chất không ổn định và than mềm yếu Do đó, vị trí lấy mẫu than được chọn tại lò chợ 14-5-1D, nơi Công ty đang áp dụng công nghệ khoan nổ mìn và chống giữ bằng giá thủy lực dạng xích Công tác lấy mẫu được thực hiện theo quy trình cụ thể.
