Nghiên cứu độ chứa khí, thoát khí metan, dự đoán độ chứa khí và các giải pháp đảm bảo an toàn khi khai thác xuống sâu tại mỏ tràng bạch công ty than uông bí vinacomin

Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ bằng cột thủy lực đơn kết hợp với xà khớp, điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần hiện đang áp dụng tạ

-o0o -NGUYỄN TRỌNG PHÚC

NGHIÊN CỨU ĐỘ CHỨA KHÍ, THOÁT KHÍ MEETAN, DỰ ĐOÁN

ĐỘ CHỨA KHÍ VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN KHI

KHAI THÁC XUỐNG SÂU TẠI MỎ TRÀNG BẠCH – CÔNG TY

THAN UÔNG BÍ - VINACOMIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-o0o -NGUYỄN TRỌNG PHÚC

NGHIÊN CỨU ĐỘ CHỨA KHÍ, THOÁT KHÍ MEETAN, DỰ ĐOÁN

ĐỘ CHỨA KHÍ VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN KHI

KHAI THÁC XUỐNG SÂU TẠI MỎ TRÀNG BẠCH – CÔNG TY

THAN UÔNG BÍ - VINACOMIN

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 60520603

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS ĐẶNG VŨ CHÍ

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, tài liệu

và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và không phải là kết quả của bất kỳ công trìnhnào khác

Hà Nội, ngày 10 tháng 4 năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Trọng Phúc

MỤC LỤC

Lời cam đoan 1

MỤC LỤC 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU Error! Bookmark not defined. DANH MỤC HÌNH VẼ 7

MỞ ĐẦU……… 6

LỜI CẢM ƠN……….… 9

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, HIỆN TRẠNG VÀ KINH NHIỆM KHAI THÁC TẠI MỎ THAN TRÀNG BẠCH 10

1.1 Khái quát chung về đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Tràng Bạch: 10

1.2 Hiện trạng công tác khai thác mỏ tại mỏ than Tràng Bạch: 16

1.2.1 Hiện trạng công tác khai thông mở vỉa: 16

1.2.2 Hiện trạng công tác khai thác: 16

1.2.3 Hiện trạng công tác đảm bảo an toàn cháy nổ: 19

1.3 Tổng hợp kinh nghiệm khai thác các vỉa than có nguy hiểm về cháy và nổ khí tại các mỏ hầm lò trong và ngoài nước 21

1.3.1 Tổng hợp các vụ cháy nổ khí đã xảy ra điển hình trên Thế Giới 21

1.3.2 Tổng hợp và sơ lược lịch sử về các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình ở Việt Nam …24

1.4 Tổng hợp kinh nghiệm khi khai thác các vỉa than có nguy hiểm về nổ khí tại vùng Quảng Ninh ……….26

1.5 Nhận xét: 26

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘ CHỨA KHÍ VÀ ĐỘ THOÁT KHÍ CỦA MỎ THAN TRÀNG BẠCH 28

2.1 Các phương pháp nghiên cứu độ chứa khí mêtan hiện nay: 28

2.1.1 Độ chứa khí, độ thoát khí mê tan đối với các đường lò đào………….……28

2.1.2 Độ chứa khí, độ thoát khí mêtan đối với các lò chợ khai thác 32

2.2 Nghiên cứu độ chứa khí mêtan mỏ Tràng Bạch 37

2.2.1 Cơ sở đánh giá xếp loại độ chứa khí mêtan ……… …….37

2.2.2 Một số đặc điểm về khai thác, thông gió và chế độ khí của mỏ Tràng Bạch……….38

2.2.3 Tổng hợp độ chứa khí mêtan mỏ Tràng Bạch qua các năm………… ……40

2.3 Nghiên cứu độ thoát khí mêtan tại mỏ Tràng Bạch: 42

2.3.1 Cơ sở đánh giá xếp loại theo độ thoát khí mêtan……….…….42

2.3.2 Hiện trạng độ thoát khí mêtan………44

2.5 Nhận xét……….45

CHƯƠNG 3: DỰ BÁO ĐỘ CHỨA KHÍ VÀ THOÁT KHÍ MÊ TAN MỎ TRÀNG BẠCH VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN KHI KHAI THÁC XUỐNG SÂU……….….… 45

3.1 Kế hoạch khai thác xuống sâu tại mỏ than Tràng Bạch 45

3.2 Dự báo độ chứa khí mêtan trong than khi xuống sâu mỏ Tràng Bạch 47

3.3 Dự báo độ thoát khí mêtan vào các khu vực sẽ khai thác: 54

3.4 Phân loại mỏ theo độ chứa khí mê tan……… 55

3.5 Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp đảm bảo an toàn khi khai thác xuống sâu 56 3.5.1 Hiện trạng cách đề phòng, khắc phục cháy và nổ khí được áp dụng tại mỏ Tràng Bạch: 56

3.5.2 Các giải pháp đảm bảo an toàn khi khai thác xuống sâu……… 57

3.5.2.1 Phương pháp thông gió tích cực trong quá trình đào lò và khai thác 57

3.5.2.2 Phương pháp sử dụng hệ thống giám sát tập trung khí mỏ 57

3.5.2.3 Phương pháp tăng cường các thiết bị cảnh báo cầm tay 58

3.5.2.4 Phương pháp áp dụng hệ thống quan trắc cục bộ 59

3.5.2.5 Phương pháp khoan tháo khí trước và trong khi khai thác: 60

3.5.2.6 Phương pháp lắp đặt và sử dụng thiết bị hút khí mêtan: 60

3.6 Nhận xét 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….…… 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp cấu tạo các vỉa than trong khu vực 12

Bảng 1.2 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đá vách trụ các vỉa than 15

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình trên thế giới………21

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình tại Việt Nam…… 25

Bảng 2.3 Xếp loại mỏ theo độ chứa khí Mêtan tự nhiên của vỉa than 38

Bảng 2.4 Tổng hợp độ chứa khí mê tan lớn nhất từ năm 2005 đến 2012 40

Bảng 2.5 Theo độ thoát khí Mêtan tương đối trong quá trình khai thác 42

Bảng 3.1 Độ chứa khí tự nhiên của than 47

Bảng 3.2 Độ chứa khí mêtan tự nhiên trong các vỉa than của mỏ Tràng Bạch theo mức cao 48

Bảng 3.3 Dự báo độ chứa khí mêtan vỉa 10 – khu Tràng Khê: 49

Bảng 3.4 Dự báo độ chứa khí mêtan vỉa 12– Khu Tràng Khê: 50

Bảng 3.5 Dự báo độ chứa khí mê tan vỉa 18 – khu Tràng Khê: 50

Bảng 3.6 Dự báo độ chứa khí mê tan vỉa 24– khu Tràng Khê: 51

Bảng 3.7 Bảng phân loại mỏ Tràng Bạch theo độ chứa khí mêtan tự nhiên 52

Bảng 3.8 Kết quả dự báo độ chứa khí mêtan - Vỉa 8(43) khu mỏ Tràng Bạch 53

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng hiện đang áp dụng cho vỉa 9b và vỉa

10 khu Tràng Khê II, mỏ than Tràng Bạch 17

Hình 1.2 Công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, sử dụng tổ hợp dàn chống 2ANSH để khấu chống gương lò chợ 17

Hình 1.3 Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ bằng cột thủy lực đơn kết hợp với xà khớp, điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần hiện đang áp dụng tại vỉa 9b và vỉa 12, khu Tràng Khê III 18

Hình 1.4 Công nghệ khai thác buồng thượng, khấu gương bằng khoan nổ mìn, đang áp dụng tại vỉa 10, khu Tràng Khê III 19

Hình 2.1 Hệ thống giám sát - điều độ tập trung đã được trang bị tại một số mỏ hầm lò 25

Hình 2.2 Hệ số tái hấp thụ khí của than khấu trong tương quan với độ chứa khí mêtan của nó 32

Hình 2.3 Hệ số cường độ thoát khí mêtan từ bề mặt than trong gương 33

Hình 2.4 Hệ số tái hấp thụ khí của các vỉa than nằm trên và dưới theo nghiên cứu của mỏ thực nghiệm Barbara 37

Hình 3.1 Biểu đồ xu hướng biến thiên - Vỉa V10– khu Tràng Khê 49

Hình 3.2 Biểu đồ xu hướng biến thiên - Vỉa V12– khu Tràng Khê 50

Hình 3.3 Biểu đồ xu hướng biến thiên - Vỉa V18 – khu Tràng Khê: 51

Hình 3.4 Biểu đồ xu hướng biến thiên - Vỉa V24– khu Tràng Khê: 52

Hình 3.5 Biểu đồ xu hướng biến thiên - Vỉa V8(43)– khu Tràng Khê: 53

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế thế giới nói chung

và nền kinh tế Việt Nam nói riêng thì không thể không nói đến sự ổn định và phát triểncủa các nguồn năng lượng trong có việc sản xuất và tiêu thụ than Nhu cầu về than tiêuthụ trong nước và xuất khẩu sẽ tăng nhanh trong thời gian tới Để thỏa mãn nhu cầu trên

ngành than đã có quy hoạch phát triển sản lượng khai thác dự kiến đạt 51 -:- 58 triệu tấnvào năm 2015, đạt 56 -:- 62 triệu tấn vào năm 2020 và 70 -:- 75 triệu tấn vào năm 2025.Tuy nhiên các khai trường khai thác lộ thiên ngày càng khó khăn về diện sản xuất, trong

thời gian tới sản lượng khai thác lộ thiên sẽ giảm đáng kể, để hoàn thành kế hoạch đặt raphải tăng tỷ lệ khai thác ở các mỏ than hầm lò

Từ yêu cầu về sản lượng than hầm lò và các điều kiện thực tế các diện khai tháccủa Mỏ Tràng Bạch cần tiến hành mở rộng sản xuất theo hướng xuống sâu Một trongnhững vấn đề khó khăn khi khai thác than hầm lò ngày càng xuống sâu là công tác antoàn nói chung và thông gió, dự đoán độ thoát khí phòng tránh hiểm họa mỏ nói riêng Vìvậy đề tài: Nghiên cứu độ chứa khí, thoát khí Mêtan, dự đoán độ chứa khí và các giải

pháp đảm bảo an toàn khi khai thác xuống sâu tại mỏ Tràng Bạch – Công ty than Uông

Bí – Vinacomin là mang tính cấp thiết nhằm duy trì phát triển sản xuất ổn định tại Công

ty than Uông Bí – Vinacomin

2 Mục đích nghiên cứu.

- Thu nhập, tổng quát và kiểm soát tất cả các số liệu đo khí, phân tích độ chứa khí

và độ thoát khí của các mức khai thác tại khu Tràng Bạch qua từng năm khai thác

- Dự đoán độ thoát khí khi khai thác than tại mức -150

- Đề suất các giải pháp đảm bảo an toàn khi khai thác xuống sâu tại mỏ TràngBạch

3 Nội dung nghiên cứu.

- Đặc điểm chung về khí Metan và hiểm họa của nó khi khai thác mỏ than hầm lò

- Đặc điểm chung về địa chất các vỉa than vùng Quảng Ninh nói chung và các vỉa

11(46), vỉa 8(43), vỉa 9B(44B), vỉa 1(36) của mỏ Tràng Bạch nói riêng.

- Tổng hợp các số liệu qua các thời kỳ (gồm sản lượng khai thác than ; độ thoát

khí Mêtan và lưu lượng gió cần thiết cho 1 tấn than khai thác trong ngày – đêm (m3 /phút)

- Nghiên cứu quy luật phân bố độ chứa khí Mêtan tại khu Tràng Bạch

- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp cảnh báo hiểm họa của khí nổ Mêtan khi khaithác xuống sâu

4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài.

Phương pháp nghiên cứu nhằm hoàn thiện và làm rõ việc thoát khí Mêtan đáp ứng

yêu cầu sản xuất khi mỏ khai thác mức sâu -150 và có thể sử dụng tham khảo cho các mỏthan khác khi phát triển sản xuất trong tương lai

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Kết quả đánh giá hiện trạng độ thoát khí tại mỏ Tràng Bạch Công ty than Uông

Bí – Vinacomin, từ đó có cơ sở để xây dựng các giải pháp nhằm đảm bảo an toàn sảnxuất, nâng cao hiệu quả thông gió và từng bước cải thiện điều kiện làm việc cho người

lao động

6 Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn.

* Cơ sở tài liệu:

- Dự án nâng công suất các mỏ của Công ty than Uông Bí – Vinacomin

- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lò

- Tài liệu của trung tâm An toàn Mỏ - Viện KHCN Mỏ

- Tài liệu tham khảo của Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, thư viện trường Đại học

Mỏ - Địa chất và một số tài liệu được biên dịch từ nước ngoài

* Cấu trúc luận văn.

Luận văn gồm 78 trang, 19 hình vẽ, 16 bảng biểu với 3 chương, phần mở đầu, phầnkết luận, tài liệu tham khảo, danh mục các bảng biểu, hình vẽ, đồ thị được sắp xếp theotrình tự theo các chương mục

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Khai thác hầm lò Trường Đại học Mỏ Địachất - Hà Nội dưới sự hướng dẫn của PGS TS ĐẶNG VŨ CHÍ.

LỜI CẢM ƠN

Đây là một vấn đề khá quan trọng trong công tác thông gió và quản lý mỏhầm lò tại Việt Nam, đó là vấn đề tiên quyết để quyết định tới công tác an toàn chongười và thiết bị, vì vậy tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báucủa các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp để bài luận văn của tôi được hoànthiện hơn

Qua đây tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đối với Ban giám hiệu TrườngĐại học Mỏ - Địa chất, Phòn g đào tạo sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thácHầm lò đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luậnvăn Đặc biệt là sự chỉ bảo giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đặng

Vũ Chí và các thầy giáo trong Bộ môn Khai thác Hầm lò, trường Đại học Mỏ - Địachất Đồng thời tôi cũng bày tỏ lòng cảm ơn tới các bạn đồng nghiệp đã động viêngiúp đỡ tôi để hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, HIỆN TRẠNG VÀ

KINH NHIỆM KHAI THÁC TẠI MỎ THAN TRÀNG BẠCH

1.1 Khái quát chung về đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Tràng Bạch

Vị trí địa lý: Mỏ Tràng Bạch nằm ở phía Đông mỏ than Mạo Khê, cách thị trấn

Mạo Khê 8 km về phía Tây Nam, cách thị xã Uông Bí 9 km về phía Đông, cách Quốc lộ18A khoảng 2,8 km về phía Nam

Đặc điểm điều kiện địa hình khu mỏ: Khu mỏ có địa hình dạng đồi núi cao trung

bình, thấp dần từ phía Bắc xuống phía Nam Các dãy núi chính trong khu vực sắp xếp theo

hướng vĩ tuyến hoặc á vĩ tuyến, đỉnh cao nhất có cao độ +554m Sườn núi có độ dốc từ 30

-400thường bị chia cắt bởi những dòng suối có hướng gần Bắc - Nam

Sông suối: Trong khu vực có một số sông và suối chảy qua như Sông Uông, suối

Tràng Bạch, suối Yên Dưỡng Sông Uông bắt nguồn từ dãy núi Bảo Đài và chảy cắt quakhu mỏ theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Các suối Tràng Bạch, Yên Dưỡng đều xuất phát

từ các đỉnh cao của dãy núi Mạo Khê - Tràng Bạch chảy theo hướng Bắc Nam, cắt qua khu

mỏ và chảy về sông Đá Bạc Ngoài ra, trong khu vực còn có một số hồ lớn như hồ Khe

Ươn 1, Khe Ươn 2, hồ Yên Dưỡng, hồ Nội Hoàng

Đặc điểm các vỉa than trong khu vực: mỏ Tràng Bạch có tổng số 38 vỉa than đạt

giá trị công nghiệp Trong phạm vi luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu 9 vỉa than, baogồm các vỉa than sau:

- Vỉa 24(59): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.X đến T.XX, chiều dài lộ vỉa khoảng4.835m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,35-3,82 m, trung bình 1,96m, phạm vi từT.XVII về phía Đông vỉa bị vát mỏng, ít có giá trị công nghiệp Chiều dày riêng than thay

đổi từ 0,35-3,67 m, trung bình 1,86m Góc dốc vỉa thay đổi từ 25 - 55o, trung bình 39o.V.24(59) thuộc loại vỉa mỏng đến trung bình Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp, có từ 0-

5 lớp đá kẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,00 - 1,00m, trung bình 0,10m Vách, trụ vỉa thường

là sét kết, bột kết

- Vỉa 18(53): Vỉa lộ và phân bố liên tục từ T.IXA đến T.XX, chiều dài lộ vỉakhoảng 4.630m, theo đường phương, hướng dốc vỉa mỏng dần Chiều dày toàn vỉa thay

đổi từ 0,18 - 3,55m, trung bình 1,62m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,18-3,35m

(TB13), trung bình 1,45m Góc dốc vỉa thay đổi từ 25 - 60o, trung bình 40o Vỉa có cấutạo tương đối phức tạp, có từ 0-5 lớp đá kẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,00-1,23m, trung bình0,16m Vách, trụ vỉa thường là sét kết, bột kết

- Vỉa 12(47): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.IXA đến T.XVIII, chiều dài lộ vỉakhoảng 4.370m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,17 - 3,28m, trung bình 1,70m, vỉa mỏngdần theo đường phương, hướng dốc Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,17 - 2,99m, trung

bình 1,45m Về phía Đông vỉa thoải dần, góc dốc thay đổi từ 20 - 60o, trung bình 37o Vỉa

có cấu tạo tương đối phức tạp, có từ 0-5 lớp đá kẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,00 - 1,07m,trung bình 0,25m Vách, trụ vỉa thường là sét kết, bột kết

- Vỉa 11(46): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.XII đến T.XIX, chiều dài lộ vỉakhoảng 3.610m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,22 - 6,81m, trung bình 2,44m Chiều

dày riêng than thay đổi từ 0,22 6,20m, trung bình 2,10m Góc dốc vỉa thay đổi từ 20

-50o, trung bình 34o, về phía Đông vỉa thoải dần Vỉa có cấu tạo phức tạp, có từ 0-7 lớp đákẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,00 - 1,95m, trung bình 0,34m Vách, trụ vỉa là sét kết, ít cátkết

- Vỉa 10(45): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.IXA đến T.XX, chiều dài lộ vỉakhoảng 4.790m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,22 - 6,50m, trung bình 2,44m, vỉa duytrì, tương đối ổn định từ T.IXA đến T.XVIIA, phạm vi từ T.XVIIA về phía Đông vỉakhông ổn định, vỉa mỏng dần theo đường phương, hướng dốc Chiều dày riêng than thay

đổi từ 0,35 - 6,36m, trung bình 1,93m Góc dốc thay đổi từ 20 - 60o, trung bình 36o Vỉa

có cấu tạo phức tạp, trong vỉa tồn tại 0 8 lớp đá kẹp, tổng chiều dày lớp kẹp từ 0,00 2,34m, trung bình 0,27m Vách, trụ vỉa là sét kết, bột kết

Vỉa 9BT(44BT): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.IXA đến T.XII, chiều dài lộ vỉakhoảng 1.270m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,45 - 6,67m, trung bình 2,50m, vỉa kém ổn

định, theo hướng dốc, về phía đông vỉa mỏng dần đến hết vỉa Chiều dày riêng than thayđổi từ 0,45 - 5,80m, trung bình 2,23m Góc dốc vỉa thay đổi từ 30 – 60o, trung bình 47o.Vỉa có cấu tạo phức tạp, có từ 0 - 8 lớp đá kẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,00 - 1,22m, trungbình 0,27m Vách, trụ vỉa là sét kết, bột kết

- Vỉa 8(43): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.IXA đến T.XX, chiều dài lộ vỉakhoảng 3.800m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,25 - 4,05m, trung bình 1,80m, về phía

Đông vỉa mỏng dần Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,25 - 3,92m, trung bình 1,67m

Góc dốc vỉa thay đổi từ 20 – 68o, trung bình 38o, về phía Đông vỉa thoải dần Vỉa có cấutạo rất phức tạp, có từ 0 - 12 lớp đá kẹp, tổng chiều dày lớp kẹp từ 0,00-1,18m, trungbình 0,13m Vách, trụ vỉa là sét kết, bột kết

- Vỉa 1(36): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.IXA đến T.XX, chiều dài lộ vỉakhoảng 4.720m, vỉa mỏng dần theo đường phương, hướng dốc Vỉa có chiều dày trungbình, duy trì tương đối liên tục theo đường phương từ T.IXA đến T.XVI Chiều dày toànvỉa biến đổi từ 0,10 - 12,99m, trung bình 3,75m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,10 -10,65m, trung bình 3,16m Góc dốc vỉa thay đổi từ 20 - 75o, trung bình 50o Vỉa 1(36)thuộc loại vỉa mỏng đến trung bình, cấu tạo phức tạp, có từ 0 - 8 lớp đá kẹp, chiều dàylớp kẹp từ 0,00 - 2,89m, trung bình 0,52m Vách, trụ vỉa là sét kết, bột kết đôi khi trụ vỉa

là đá bột kết hạt thô, cát kết hạt nhỏ

- Vỉa 1-T(36A): Tồn tại và phân bố liên tục từ T.IXA đến T.XIX, chiều dài lộ vỉakhoảng 3.800m Chiều dày toàn vỉa biến đổi từ 0,07 - 6,18m, trung bình 2,06m Chiều

dày riêng than thay đổi từ 0,07 6,00m, trung bình 1,89m Góc dốc vỉa thay đổi từ 30

-70o, trung bình 50o Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp, chứa từ 0 - 4 lớp đá kẹp, tổngchiều dày đá kẹp biến 0,00 - 1,87m, trung bình 0,16m Vách, trụ vỉa là bột kết, sét kết

Đặc điểm cấu tạo các vỉa than trong khu vực xem bảng

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp cấu tạo các vỉa than trong khu vực

toàn vỉa (m)

Chiều dày riêng than (m)

Chiều dày kẹp (m)

Số lớp kẹp

Góc dốc vỉa (độ)

1,96

0,35-3,821,86

0-10,1

0-50

25-5539

1,62

0,18-3,351,45

0-1,230,16

0-51

25-6040

1,7

0,17-2,991,45

0-1,070,25

0-51

20-6037

2,44

0,22-6,22,1

0-1,950,34

0-71

20-5034

2,21

0,35-6,361,93

0-2,340,27

0-81

20-6036

6 9BT(44BT) 0,45-6,67

2,5

0,45-5,82,23

0-1,220,27

0-81

30-6047

1,8

0,25-3,921,67

0-1,180,13

0-121

20-6838

3,75

0,1-10,653,16

0-2,890,52

0-81

20-7550

2,06

0,07-61,89

0-1,870,17

0-41

30-7050

Đặc điểm địa chất công trình: Các lớp đất đá ở vách trụ vỉa than thường là đá sét,

hoặc bột kết đôi khi là cát kết hạt mịn, chiều dày biến đổi theo đường phương và hướngdốc Các lớp đá vách trụ vỉa than thường biến đổi phức tạp, chiều dày không ổn định,mức độ duy trì không ổn định Các chỉ tiêu cơ lý của đá vách, trụ xem bảng

Đặc điểm về khí mỏ: Theo Quyết định số 1541/QĐ-BCT ngày 25 tháng 02 năm

2015 của Bộ trưởng Bộ Công Thương về việc “Xếp loại mỏ theo khí Mêtan năm 2015”các khu vực khai thác của mỏ Tràng Bạch được xếp loại II về khí Mêtan

1.2 Hiện trạng công tác khai thác mỏ tại mỏ than Tràng Bạch

1.2.1 Hiện trạng công tác khai thông mở vỉa

Mỏ than Tràng Bạch đã được khai thông mở vỉa theo dự án đầu tư mở rộng nângcông suất khu Tràng Khê, Hồng Thái (mỏ Tràng Bạch) Khoáng sàng than Tràng Bạch

được chia thành các tầng: +110/+30; +30/-30; -30/-60 và tầng -60/-150 Hiện tại, mỏđược khai thông bằng cặp giếng nghiêng đào từ mặt bằng sân công nghiệp mức +30 đến

mức -185 (giếng nghiêng chính mở từ mặt bằng mức +30 -:- -185 với chiều dài L = 816,6mét, góc dốc 150, Sđ=17,9 m2, Sc= 14,3 m2; Giếng nghiêng phụ từ mặt bằng mức +30 -: 150 với chiều dài L = 460 mét, góc dốc 250, Sđ =24,4 m2, Sc = 20,06 m2) Hiện tại, mỏ

đang tiến hành khai thác tại tầng -30/+30 vỉa 1(36) cánh Đông và cánh Tây

1.2.2 Hiện trạng công tác khai thác

Hiện tại, mỏ than Tràng Bạch đang tiến hành khai thác các vỉa than V9b, V10,V12, V18 và V24 tại khu Tràng Khê II và khu Tràng Khê III Cụ thể công tác tại từngkhu vực như sau:

- Khu Tràng Khê II: hiện tại đang tiến hành khai thác tại các vỉa than V9b(+30/+110), V10 (mức +30/+110) bằng công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng (phá nổphân tầng) và công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc sử dụng tổ hợp dàn chống

2ANSH để khấu chống gương lò chợ cho phần trữ lượng vỉa than mỏng dốc tại V12, mức

+200/+350 Chi tiết các công nghệ khai thác hiện đang áp dụng cho khu Tràng Khê II

hình

Hình 1.1 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng hiện đang áp dụng cho vỉa 9b và

vỉa 10 khu Tràng Khê II, mỏ than Tràng Bạch

a

40  60m Thuîng vËn t¶i

Hình 1.2 Công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, sử dụng tổ hợp dàn chống

2ANSH để khấu chống gương lò chợ

Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc sử dụng tổ hợp thiết bị cơ giới

hóa hiện đang được áp dụng ở mỏ Hồng Thái để khai thác các vỉa dốc mỏng đến dàytrung bình (từ 1,42,2 m) Theo sơ đồ công nghệ khai thác này, khu vực khai thác được

chuẩn bị thành các cột theo hư ớng dốc có chiều dài từ 100 200 m, chiều rộng cột (chiềudài lò chợ theo phương) từ 40 60 m Để đảm bảo công tác khai thác được liên tục, trongđiều kiện chiều dài cột khai thác không lớn, phải chuyển diện nhiều lần, hệ thống được

duy trì thường xuyên hai cột: một cột khai thác, một cột đã lắp đặt sẵn sàng khai thácngay sau khi cột bên cạnh kết thúc Việc khai thác lò chợ khu vực được tiến hành theo

phương pháp khấu giật từng cột theo hướng từ biên giới về tr ung tâm, trong mỗi cột côngtác khai thác được tiến hành qua ba giai đoạn: Giai đoạn 1, khai thác lò chợ chống vì

chống bằng gỗ tạo không gian lắp đặt tổ hợp dàn chống Giai đoạn 2, khai thác lò chợ sửdụng tổ hợp dàn chống Giai đoạn 3, tháo dỡ dàn chống chuyển sang lắp đặt cho cột khaithác tiếp theo Than khấu từ gương lò chợ được máy bào cào ra thượng vận tải của cột,

sau đó rót xuống hệ thống vận tải (máng cào hoặc goòng) ở lò dọc vỉa vận tải và vận

chuyển ra hệ thống vận tải chung của mỏ Vật liệu, thiết bị được vận chuyển theo hệthống đường lò mức thông gió để cung cấp cho lò chợ Thông gió trong quá trình khaithác lò chợ theo sơ đồ thông gió chung của khu vực Gió sạch từ mạng gió chính ở lòxuyên vỉa qua lò dọc vỉa vận tải lên thượng cột để vào th ông gió cho lò chợ Gió thải từ

lò chợ qua lò thượng thông gió giữ hậu của lò chợ lên lò dọc vỉa thông gió và hòa vàomạng gió chung được trạm quạt hút ra ngoài Thông gió cho cột khai thác tiếp theo cũng

được thực hiện tương tự

Khu Tràng Khê III: Hiện tại, mỏ đang sử dụng công nghệ khai thác cột dài theo

phương, khấu gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ không gian lò chợ bằng cột thủy lựcđơn kết hợp với xà khớp, điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần để khai thác phần

trữ lượng than thuộc +30/-30 của vỉa 9b, -30/-60 của vỉa 12 Cùng với đó, để khai thácphần trữ lượng than nằm tại mức +30/+110 Vỉa 10, mỏ đang áp dụng công nghệ khai thácbuồng lò chợ, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ gương lò chợ bằng vì chống gỗ,

điều khiển đá vách bằng cách hạ vách từ từ trên các trụ than và các cũi lợn gỗ Đối với

phần trữ lượng +30/-30 vỉa 18 và từ mức +30/+115 thuộc vỉa 24, mỏ đang áp dụng côngnghệ khai thác cột dài theo phương, khấu gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ khônggian lò chợ bằng thìu gỗ, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn phần Chitiết các công nghệ khai thác hiện đang áp dụng tại khu vực Tràng Khê III xem hình ÷

Hình 1.3 Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ bằng cột thủy lực đơn kết hợp với xà khớp, điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần hiện đang áp dụng tại vỉa 9b và vỉa 12, khu Tràng Khê III

Hình 1.4 Công nghệ khai thác buồng thượng, khấu gương bằng khoan nổ mìn, đang

áp dụng tại vỉa 10, khu Tràng Khê III

1.2.3 Hiện trạng công tác đảm bảo an toàn cháy nổ

Trong quá trình áp dụng các công nghệ khai thác như đã trình bày để khai thácthan tại khu Tràng Khê II, Tràng Khê III, mỏ than Tràng Bạch đồng thời cũng áp dụngcác biện pháp an toàn, phòng chống cháy nổ Cụ thể như sau:

- Than của mỏ không có tính nổ bụi, nhưng để phòng chống nổ bụi tại tất cả các

điểm rót trong lò đều bố trí hệ thống tưới nước khử bụi (lưu lượng và áp lực phun đượcxác định cụ thể tại các điểm rót theo sản lượng phù hợp), riêng đối với lò chợ áp dụng

công nghệ khai thác cơ giới hoá đồng bộ có hệ thống phun sương riêng đi kèm để khử bụitrong lò chợ

- Trang bị đầy đủ các thiết bị và thường xuyên kiểm tra, đo nồng độ khí, tốc độ gió

ở các đường lò theo yêu cầu của quy chuẩn Quốc gia an toàn kỹ thuật trong khai thác

than hầm lò QC 01/BCT

- Chiếu sáng trong lò khi làm việc dùng đèn ắc qui và đèn phòng nổ Công nhân

được trang bị bình tự cứu cá nhân

- Đảm bảo tốt chế độ thông gió mỏ, thường xuyên kiểm tra lưu lượng gió, hàm

lượng khí độc trong hầm lò bằng máy đo khí đa năng.

- Trang bị hệ thống tự động cảnh báo khí mêtan trong các hầm lò để đề phòng và

có đối sách, biện pháp sử lý kịp thời khi hàm lượng khí vượt giới hạn cho phép

- Khi khai thác hầm lò gần đến các khu vực lò cũ phải khoan thăm dò, khoan tháokhí bằng các lỗ khoan sâu để đề phòng phụt khí bất ngờ

- Các đường lò thông với các khu vực đã khai thác không còn sử dụng phải xây bịt

kín để khí độc trong vùng đã khai thác không tràn ra các đư ờng lò đang hoạt động

- Các trang thiết bị dùng trong hầm lò phải là thiết bị an toàn nổ và kịnh kỳ phải

được kiểm tra, giám định đảm bảo kỹ thuật và an toàn

- Thuốc nổ dùng trong lò phải là thuốc nổ an toàn

- Công nhân trước khi vào lò làm việc phải được học và nắm vững lý thuyết về kỹthuật an toàn mỏ

- Nghiêm cấm việc hút thuốc trong hầm lò

- Thu dọn bụi ở những chỗ tích tụ bụi lớn

- Không mang các vật liệu có lửa trần vào trong lò

- Đặt các cửa phòng hoả trong sân ga như: Hầm bơm, trạm điện …

- Các lối thoát hiểm khi xảy ra sự cố gồm có: Giếng nghiêng chính mức +30;Giếng nghiêng phụ mức +30; Cửa lò XV+30 khu Tràng Khê; Cửa lò mức +30 khu ĐôngNam; Cửa lò mức +200 khu Tràng Khê; Thượng thông gió +145 khu Tràng Khê; Thượngthông gió trục vật liệu +18 khu Đông Nam và các thượng thông gió lên địa hình thuộccác khu

- Ở trạm quạt gió chính phải được thiết kế hệ thống đảo chiều gió và trong hầm lòphải có phương án thủ tiêu sự cố khi xảy ra cháy ở bất cứ vị trí nào

*/Công tác chữa cháy:

- Tại các vị trí xung yếu, các điểm giả định theo phương án ứng cứu sự cố và tìmtiếm cứu nạn của mỏ Tràng Bạch có thể xảy ra điểm cháy Ví dụ như: Trạm điện, hầmtrạm bơm, ga tàu điện, lò đào trong than đều trang bị bình bột chữa cháy MFZ4 hoặcbình chữa cháy khí CO2loại MT3 và thùng chứa cát kèm theo phụ kiện xô, sẻng

- Mỏ được trang bị hệ thống đường nước cứu hỏa riêng, nước được cấp từ bể200m3theo đường ống thép độc lập phi 110 mm vào đến chân các lò chợ khai thác và cácgương đào lò Sẵn sàng vận hành khi có sự cố cháy

- Khi xảy ra sự cố cháy tại một vị trí bất kỳ trong mỏ, đều có các giải pháp tức thời

xử lý ngay (xử lý nội bộ), nếu đám cháy phát sinh và có chiều hướng mở rộng thì có cácbiện pháp cách ly và dập cháy bằng cách dùng máy bơm khí Nitơ (hiện Công ty cũng đãtrang bị 02 tổ hợp máy Nitơ, công suất 400 m3/h).

1.3 Tổng hợp kinh nghiệm khai thác các vỉa than có nguy hiểm về cháy và nổ

khí tại các mỏ hầm lò trong và ngoài nước

- Các điều kiện gây nổ của khí mêtan:

Hỗn hợp mêtan-không khí chỉ có thể nổ khi có sự tham gia đồng thời của các yếu

tố sau: Nồng độ mêtan; Nồng độ ôxy trong không khí; Nhiệt độ gây nổ; Thời gian gâynổ

Nếu nồng độ mêtan dưới 5% thì mêtan sẽ cháy khi tiếp xúc với nguồn nhiệt, trongkhoảng từ 5 -15% thì xảy ra hiện tượng nổ, trên 15% cháy tại bề mặt tiếp xúc với khôngkhí Hỗn hợp nổ mạnh nhất khi nồng độ mêtan đạt 9,5%

-Từ trước đến nay trong lịch sử ngành khai thác than trên thế giới đã xảy ra rấtnhiều vụ cháy nổ khí mêtan thiệt hại nhiều người và tài sản

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình trên thế giới

Luperi

13 1965 Nitêtin Kôgiô Nhật Bản Nổ khí mêtan 30

Châu Giang Tô

Trung Quốc Nổ khí mêtan 92

22 11/2005 Đông Phong Hắc

Long Giang

Trung Quốc Nổ khí mêtan 161

24 2005 Hà Tất, tỉnh Hà

Nam miền trung

Trung Quốc Nổ khí mêtan 34

25 02/2005 Thành phố Phúc

Tân

Trung Quốc Nổ khí mêtan 214

27 4/2006 Dayaobao, tỉnh

Thiểm Tây

Trung Quốc Nổ khí mêtan 24

Donetsk(Ukraine)

33 11/2006 Ruda Slaskain Ba lan Nổ khí mêtan 23

34 11/2006 Nam Sơn – Tây

36 5/2007 Bắc Trung Quốc Trung Quốc Nổ khí mêtan 20

38 01/2007 Yile, phía tây

nam

Trung Quốc Nổ khí mêtan 11

40 3/2007 Yujialing-Shanxi Trung Quốc Nổ khí mêtan 26

Trung Quốc Nổ khí mêtan 105

lượng thấp Tập trung khai thác lộ vỉa (khai thác lộ thiên) và khai thác hầm lò các vỉa

than mức dương so với mặt nước biển (chủ yếu là vùng đồi núi) và thoát nước tự chảy

Do vậy công tác thông gió và quản lý khí còn đơn giản và chưa được chú trọng Khi nhucầu sử dụng than để đáp ứng sự phát triển của đất nước ngày càng lớn, phần tài nguyên

tại mức dương dần đã hết , các mỏ khai thác chuyển đổi công nghệ khai thác xuống cácmức sâu hơn để lấy than do vậy đã sinh ra nhiều bất cập, khó khăn hơn, đặc biệt là công

tác an toàn, trong đó phải kể đến công tác thông gió và quản lý khí mỏ Đã có rất nhiều

vụ tại nạn đáng tiếc xảy ra liên quan đến khí mỏ, làm thiệt hại về người và của Nếu nhưchúng ta tính toán, dự đoán và biết trước được các đặc tính, đặc điểm và nguyên lý hoạt

động của các loại khí độc có trong mỏ thì có thể hoàn toàn làm chủ được nó và tránhđược những thảm họa liên quan về khí mỏ

Hiện nay, độ chứa khí mêtan tại các vỉa than vùng Quảng Ninh đã được xác định

và lập thành cơ sở dữ liệu để phân loại mỏ theo mức độ nguy hiểm, giúp cho các nhàquản lý có các giải pháp phòng chống cháy nổ khí trong khai thác than hầm lò Để tăng

cường kiểm soát chặt chẽ khí mỏ, nâng cao hơn nữa mức độ an toàn, phòng chống cháy

nổ khí mêtan - một hiểm họa tiềm ẩn luôn luôn đe dọa quá trình khai thác than, hầu hếtcác mỏ hầm lò đã đưa vào hoạt động các hệ thống tự động quan trắc khí mêtan, góp phầntích cực vào việc phòng chống cháy nổ khí mêtan, đảm bảo an toàn cho người thợ mỏ.Các hệ thống này đi vào hoạt động đã góp phần đảm bảo an toàn và hiện đại hoá điềuhành sản xuất của các nhà quản lý mỏ Dưới đây là một số ví dụ minh họa:

a) Trạm giám sát - điều độ tập trung

sản xuất hầm lò tại Công ty than Nam Mẫu

b) Trạm giám sát - điều độ tập trung sản xuất hầm lò tại Công ty than Hà Lầm

c) Hệ thống giám sát - điều độ tập

trung sản xuất hầm lò tại Công ty than Thống

d) Hệ thống giám sát - điều độ tập trung sản xuất hầm lò tại Công ty than

tại vùng Quảng Ninh

- Quản chặt chẽ công tác an toàn, chấp hành các quy trình, quy định, quy chuẩncủa Công ty, Tập đoàn, Bộ Công thương và nhà nước

- Áp dụng các giải pháp khoa học, các công nghệ đào lò cũng như kh ấu than, tiến

độ khấu để hạn chế sự tích tụ khí mỏ

- Áp dụng và sử dụng bột đá vôi CaCO3 để giải và trộn vào những mỏ than có bụi

- Giám sát chặt chẽ hàm lượng các loại khí trong mỏ, có các giải pháp hữu hiệu đểkhống chế cũng như qu ản lý khí mỏ

- Đối với các vỉa than than có tính tự cháy, khi xảy ra sự cố cháy trong đào lò thì

áp dụng các tường cách ly + phun khí Nitơ; nếu trong lò chợ sử dụng dải tường chắn cát

+ phun khí Nitơ…

- Hiện tại, mỏ than Tràng Bạch đang tiến hành khai thác các vỉa than ở mức nôngbằng mức +30/lộ vỉa các công nghệ khai thác: (1) - Công nghệ khai thác cột dài theo

phương, khấu gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ bằng cột thủy lực đơn kết hợp với xà

khớp, điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần; (2) - Công nghệ khai thác cột dài theo

hướng dốc, sử dụng tổ hợp dàn chống 2ANSH để khấu chống gương lò chợ; (3) - Công

nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng; (4)- Công nghệ khai thác buồng thượng Trong

tương lai, khi khai thác suống mức sâu hơn, từ mức -150/+30 đang áp dụng và dự kiến

xuống sâu từ mức -350/-150 các công nghệ khai thác tại mỏ Tràng Bạch: Hệ thống khaithác cột dài theo phương chống lò chợ bằng giá thủy lực di động, lò chợ khấu than bằngkhoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần; Hệ thống khaithác cột dài theo phương chống lò chợ bằng cột thuỷ lực đơn, lò chợ khấu than bằngkhoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần; Hệ thống khaithác lò dọc vỉa phân tầng khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phươngpháp hạ từ từ trên các trụ than; Hệ thống khai thác lò chợ ngang nghiêng chống bằng giáthuỷ lực di động, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương phápphá hoả toàn phần; Hệ thống khai thác chia cột theo hướng dốc khấu than từ trên xuốngchống giữ lò chợ bằng tổ hợp dàn 2ANSH khấu than bằng máy bào 1ASHM, điều khiển

đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần; Hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo,

chống bằng giàn mềm, lò chợ khấu than bằng khoan nổ mìn…do đó độ chứa khí sẽ tăngdần theo chiều sâu khai thác làm tăng đột biến các nguy cơ về mất an toàn lao động

- Các giải pháp ngăn ngừa cháy nổ khí trong công tác an toàn mỏ hầm lò áp dụngphổ biến trên thế giới và tại các mỏ Việt Nam để khai thác các vỉa than có nguy hiểm vềcháy và nổ khí hoặc khi khai thác xuống sâu mà độ chứa khí cũng như độ thoát khí tăngcao (ở đây như trong điều kiện của mỏ than Tràng Bạch):

+ Đối với những vỉa có tính chất than đặc trưng bụi + hàm lượng khí cao như mỏ

Miike của Nhật Bản (xảy ra tai nạn năm 1963) biện pháp xử lý bụi và làm thay đổi tínhchất và hàm lượng của bụi là dùng bột đá CaCO3dải khắp các đường lò kết hợp với dùngcác vải bạt gia công có thể chứa nước lắp đặt từng đoạn trên nóc các đường lò đề phòngkhi sảy ra sự cố như nổ khí mêtan, nổ bụi mỏ các túi nước trên sẽ chặn đứng sự nan rộng

và phạm vi ảnh hưởng đến các công trình khác trong mỏ

+ Sử dụng giàn hệ thống phun sương dập bụi lắp đặt theo các vì lò dọc theo tuyến

lò kết hợp với việc kiểm tra phát hiện và xử lý triệt để những vị trí tích tụ khí như: hútkhí, duy trì thông gió chung cho mỏ và điều tiết gió bằng các công trình thông gió để hạn

chế sự tích tụ khí, thông gió cục bộ sử dụng các quạt cục bộ, thông gió bằng các tấm bạt,

ni lông có gia công khung cứng sử dụng luồng gió chung của mỏ để gió sạch được tuầnhoàn, hòa loãng vào những vị trí tụt nở, tích tụ khí không để sảy ra tình trạng khí ứ đọng

đổ tường bê tông và có các lỗ để kiểm soát hàm lượng khí và lưu lượng nước Sau đó

sử dụng máy bơm khí Nitơ để bơm và giập cháy

+ Khi xảy ra cháy mỏ do nội sinh hay ngoại sinh tại các lò chợ đang thi công

Trước tiên phải có phương án cách ly độc lập không gian và khu vực đám cháy, thực hiện

việc kiểm soát hàm lượng khí, đặc biệt là khí CO2 khí O2 Sau đó sử dụng máy bơm khí

Nitơ để bơm và giập cháy

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘ CHỨA KHÍ VÀ ĐỘ THOÁT KHÍ CỦA MỎ

THAN TRÀNG BẠCH 2.1 Các phương pháp nghiên cứu độ chứa khí mêtan hiện nay

2.1.1 Độ chứa khí, độ thoát khí mêtan đối với các đường lò đào

Khi thiết kế mỏ và thiết kế đào lò, đặc biệt đào các đường lò dài, một vấn đề cực

kỳ quan trọng là dự báo độ xuất khí mêtan phải sát với thực tế Điều cần thiết là phải biết

được lưu lượng và cường độ xuất khí mêtan, nhằm chọn được công nghệ đào lò hợp lý để

thiết kế thông gió và tìm được các giải pháp có hiệu quả chống khí mêtan

Vấn đề dự báo độ xuất khí mêtan đã được nghiên cứu ở tất cả các nước có côngnghiệp mỏ phát triển, song các công trình nghiên cứu sâu hơn, toàn diện hơn đã đư ợc tiếnhành ở Liên Xô (cũ)

Thực tế đã cho thấy rằng khi không nắm được nguồn xuất khí mêtan, động lực họccủa quá trình này, cường độ xuất khí mêtan và qui luật chung điều khiển quá trình xuấtkhí có thể xuất hiện những mối nguy hiểm cho việc tiến hành công tác đào lò và cho tínhmạng con người Khi không biết chế độ thoát khí mêtan sẽ khiến cho người thiết kế đào

lò và người chỉ huy đào lò sẽ thiếu giải pháp quan trọng để chống sự xuất khí mêtan cũng

như chưa được làm sáng tỏ ngay cả ở các nước có nền công nghiệp mỏ phát triển Ví dụnước Bỉ đã rất quan tâm đến vấn đề này và khẳng định rằng hiện tại có thể dự báo độ xuất

khí mêtan ở lò chợ đạt gần 80%, với độ chính xác ± 10÷ 30% Dưới đây tác giả xin đượctổng hợp về 07 công trình dự báo độ xuất khí mêtan ở các đường lò chuẩn bị trên thếgiới Vì thời gian có hạn lên các phương pháp xin được liệt kê tên các phương pháp,

riêng có phương pháp dự báo của mỏ thực nghiệm “Barbara”, BaLan là phương phápđược lựa chọn và áp dụng tại mỏ Tràng Bạch được phân tích và trình bày chi tiết, cụ thểnhư sau:

1 Phương pháp của I.M Pecink (Liên Xô).

2 Phương pháp của V.M Voronin.

3 Phương pháp của V.L BoJko (Liên xô).

4 Dự báo độ thoát khí mêtan vào đường lò chuẩn bị đào trong đá (phương pháp của J.Roszkowski).

5 Phương pháp MPM/3 dự báo độ thoát khí mêtan vào các đường lò chuẩn bị phụ thuộc vào cách khấu than do mỏ thực nghiệm “Barbara” thiết lập.

6 Phương pháp dự báo của vW.S Oriechów.

7 Phương pháp dự báo của mỏ thực nghiệm “Barbara”, Ba Lan.

a) Tổng lượng khí mêtan thoát vào đường lò chuẩn bị được xác định bằng công thức:

QM= QM1+ QM2+ QM3, m3/phút

Trong đó:

- QM1: Lượng khí mêtan thoát ra từ than khấu ở gương lò, m3/phút

- QM2: Lượng khí mêtan thoát ra từ bề mặt than của tường đường lò, m3/phút

- QM3: Lượng khí mêtan thoát ra từ bề mặt than của tường đường lò, m3/phút

b) Lượng khí mêtan thoát ra từ than khấu được tính theo công thức:

Trong đó: - w: Tốc độ đào lò, m/ngày đêm;

- b: Chiều rộng của đường lò, m;

- : Tổng chiều dày của các lớp than lộ ra trong gương lò (hoặc chiều dày củavỉa than, m

- γ: Trọng lượng thể tích của than, t/m3

- M0: Độ chứa khí mêtan của vỉa, m3/Tkc;

- Mk: Độ chứa khí mêtan còn lại, m3/Tkc

Độ chứa khí mêtan còn lại được xác định trong phòng thí nghiệm từ các mẫu than

lấy từ than khấu

Hệ số tái hấp thụ khí mêtan của than khấu trong tương quan với độ chứa khí mêtancủa than (công thức thực nghiệm) như sau:

c) Lượng khí mêtan thoát ra từ bề mặt than ở trong gương lò đư ợc biểu thị bằng

công thức:

QM2= b , m3/phút

Ở đây: - gp: là hệ số cường độ thoát khí mêtan từ bề mặt than trong gương tínhbằng m3/m2/phút) Giá trị này được đọc từ đồ thị hoặc tính theo công thức:

gp= , m3/(m2/phút)

Đại lượng gp cũng có thể xác định bằng thực nghiệm ở điều kiện tương tự, giống

như nơi đường lò sẽ được đào Cũng có thể trong tương quan với độ chứa khí mêtan ta

lấy các giá trị sau đây mà không mắc lỗi lớn:

- Đối với độ chứa khí mêtan từ 0,1 đến 2,5 m3/Tkc– 0,00009 m3/(m2.phút)

- Đối với độ chứa khí mêtan từ 2,5 đến 4,5 m3/Tkc– 0,00027 m3/(m2.phút)

- Đối với độ chứa khí mêtan từ 4,5 đến 8,0 m3/Tkc– 0,00200 m3/(m2.phút)

- Đối với độ chứa khí mêtan trên 8,0 m3/Tkc – 0,03500 m3/(m2.phút)

d) Lượng khí mêtan thoát ra từ bề mặt than của tường đường lò được tính theo

công thức:

QM3= n .w.g.T1m3/phút

Ở đây n kí hiệu số lượng bề mặt than trong đường lò, còn:

T1= 30.k + n’.0,5t-1

Ở đây: - k: là hệ số, mà giá trị của nó cần lấy như sau:

- Thời gian tồn tại của đường lò 1 tháng k=0

- Thời gian tồn tại của đường lò 2 tháng k = 0,5

- Thời gian tồn tại của đường lò 3 tháng k = 1,0

- Thời gian tồn tại của đường lò 4 tháng k= 1,37

- Thời gian tồn tại của đường lò 5 tháng k = 1,625

- Thời gian tồn tại của đường lò 6 tháng k = 1,7811

- n': là ngày đào lò tiếp theo

- t: thời gian đào lò, tháng

Tổng lượng khí mêtan thoát vào đường lò chuẩn bị trong thời gian đào lò tới 6

tháng được xác định bằng công thức: