Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác khấu than bằng máy khấu cho điều kiện vỉa 14 5 mỏ than khe chàm iii công ty than khe chàm

Chương 1 Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ khe chàm III, phân tích đánh giá trữ lượng các vỉa than theo điều kiện công nghệ cơ giới hóa.. Mục đích nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu lựa chọn

NGUYỄN VĂN HUY

NGHIÊN CỨU ỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC KHẤU THAN BẰNG MÁY KHẤU CHO ĐIỀU KIỆN VỈA 14-5 MỎ THAN KHE CHÀM III - CÔNG TY THAN KHE CHÀM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI- 2015

NGUYỄN VĂN HUY

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC KHẤU THAN BẰNG MÁY KHẤU CHO ĐIỀU KIỆN VỈA 14-5

MỎ THAN KHE CHÀM III - CÔNG TY THAN KHE CHÀM

Chuyên ngành: Khai thác Mỏ

Mã số: 60.52.0603

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS TRẦN VĂN THANH

HÀ NỘI- 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, do chính tác giả thực hiện và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 12 tháng 4 năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Huy

Chương 1 Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ khe chàm III, phân tích đánh

giá trữ lượng các vỉa than theo điều kiện công nghệ cơ giới hóa 11 1.1 Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ Khe Chàm III 11

1.1.3 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than mỏ Khe Chàm III 13 1.1.4 Đặc điểm địa chất thủy văn – Địa chất công trình 15

1.2 Phân tích đánh giá trữ lượng các vỉa than mỏ Khe chàm III 20

1.3 Điều kiện áp dụng CGH khai thác vỉa 14.5 – mỏ Khe Chàm III 23 1.4 Đánh giá khả năng CGH khai thác vỉa 14.5 27

1.4.3 Khả năng áp dụng CGH vỉa 14.5 và giải pháp kỹ thuật hợp lý 30

Chương 2 Kinh nghiệm khấu than CGH vỉa dày dốc thoải trên thế giới và 31

trong nước, đề xuất sơ đồ công nghệ CGH cho điều kiện vỉa 14.5

2.1 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ CGH khấu than trên thế giới 31

2.1.1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu toàn bộ

2.1.2 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, chia lớp

nghiêng, khấu than lớp vách và lớp trụ, hạ trần than lớp giữa 32

2.1.3 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, cơ giới hóa

2.2 Kinh nghiệm áp dụng công nghệ cơ giới hóa khấu than tại

2.2.1 Cơ giới hóa khấu than tại mỏ than Khe Chàm 35 2.2.2 Cơ giới hóa khấu than tại mỏ than Vàng Danh 38 2.2.3 Cơ giới hóa khấu than tại mỏ than Nam Mẫu 41

2.3 Phân tích đánh giá và chọn SĐCN CGH hợp lý cho vỉa 14.5 43

2.3.2 Chọn sơ đồ công nghệ hợp lý cho vỉa 14.5 43

Chương 3 Thiết kế thử nghiệm công nghệ CGH đồng bộ cho vỉa 14.5 45 3.1 Lựa chọn tổ hợp CGH đồng bộ cho điều kiện vỉa 14.5 45

3.2.1.4 Phân tích, chọn dàn chống phù hợp 52

3.2.2.2 Tính toán chọn năng xuất cho máy khấu 55 3.2.2.3 Một số máy khấu có thể chọn áp dụng cho vỉa 14.5 55

3.4 Tính toán, chọn công suất lò chợ cơ giới hóa 62

3.7 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp cấu tạo các vỉa than mỏ Khe Chàm III 14

Bảng 1.4 Chỉ tiêu cơ lý ở vách vỉa và áp lực mỏ lên nóc lò 17 Bảng 1.5 Tổng hợp kết quả các chỉ tiêu cơ lý ở trụ vỉa 18 Bảng 1.6 Hàm lượng, độ chứa khí tự nhiên các vỉa than 19 Bảng 1.7 Tổng hợp trữ lượng tài nguyên mỏ Khe Chàm III 21

Bảng 1.9 Trữ lượng CN các vỉa có khả năng CGH khai thác 28 Bảng 2.1 Bảng chỉ tiêu KT-KT lò chợ CGH Khe Chàm 37 Bảng 2.2 Bảng chỉ tiêu KT-KT lò chợ CGH Vàng Danh 40 Bảng 2.3 Bảng chỉ tiêu KT-KT lò chợ CGH Nam Mẫu 42 Bảng 3.1 Áp lực mỏ tác dụng lên vách trực tiếp 48 Bảng 3.2 Giá trị thực tế sản xuất đối với điều khiển áp lực 49 Bảng 3.3 Một số dàn chống có thể áp dụng cho vỉa 14.5 51

Bảng 35 Đặc tính kỹ thuật máng cào SGZ 630/264 58 Bảng 36 Đặc tính KT trạm bơm dung dịch nhũ hoá BRW200/31.5 59 Bảng 3.7 Đặc tính kỹ thuật bơm phun sương BPW315/6,3 59

Bảng 3.9 Chỉ tiêu kỹ thuật trung bình cho các lò chợ CGH vỉa 14.5 70 Bảng 3.10 Chỉ tiêu kỹ thuật cho trường hợp chiều dày vỉa nhỏ nhất 71 Bảng 3.11 Bảng tính toán số công nhân chu kỳ sản xuất 77 Bảng 3.12 Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật lò chợ CGH đồng bộ 86

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương khấu toàn bộ

chiều dày vỉa (m ≤ 7; α ≤ 18o) áp dụng nhiều ở Nga, Ba lan , Trung Quốc

32

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu lớp trụ hạ

trần thu hồi than lớp giữa (m ≥ 7,0 mét, α ≤ 18o) áp dụng nhiều ở Nga, Ba lan

33

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương hạ trần than

nóc áp dụng cho vỉa dày (3,5 ≤ m ≤ 10 mét, α ≤ 18o áp dụng phổ biến ở Trung Quốc và trên thế giới

34

Hình 2.7 Triển khai áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác khấu đồng

thời toàn bộ chiều dày vỉa với đồng bộ thiết bị máy com bai kết hợp dàn chống tự hành Tại Công ty than Khe Chàm (8/2005)

36

Hình 2.8 Dàn chống VINAALTA 2,0/3,15 (tại Vàng Danh, N Mẫu) 38

Hình 2.10 Triển khai áp dụng sơ đồ công nghệ cơ giới hóa đồng bộ

khai thác lò chợ lớp trụ hạ trần than nóc, tại Công ty than Vàng Danh (10/2007)

39

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than

gương lò chợ bằng máy khấu, chống giữ lò chợ bằng dàn chống tự hành

46

Hình 3.3 Máy khấu hai tang MG160/380-WDK 57

M U

1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 (dự kiến điều chỉnh), trong đó năm 2015 đạt 48,041 triệu tấn và đến năm 2020 đạt trên 55,975 triệu tấn Đặc biệt sau 2020, để đảm bảo nhu cầu than tiêu thụ trong và ngoài nước, tỷ lệ sản lượng than khai thác hầm lò hàng năm phải tăng

từ 5% ÷ 10%

Theo xu thế phát triển chung của ngành than, tại Công ty Than Khe Chàm, sản lượng than khai thác sẽ tăng từ 1,1 triệu tấn/năm (hiện nay) lên 2,5 triệu tấn/năm vào năm 2017 Để đạt mục tiêu trên, Công ty cần phải huy động phần lớn trữ lượng tại các khu vực vỉa dày trung bình đến dày, dốc thoải đến dốc nghiêng (chiếm 75% trữ lượng huy động vào khai thác) với công nghệ khấu than chủ yếu hiện nay ở Công ty đang áp dụng là khoan nổ mìn thì việc nâng cao năng suất lao động, tăng sản lượng khai thác là vấn đề hết sức khó khăn Để tăng năng suất lao động, giảm tổn thất tài nguyên, nâng cao mức độ an toàn và giảm giá thành sản xuất

là yêu cầu cần thiết và cấp bách cần phải áp dụng công nghệ khấu than bằng máy cho các vỉa dày trung bình đến dày, dốc thoải đến dốc nghiêng (đặc biệt đối với vỉa dày, có điều kiện áp dụng CGH), có như vậy mới đáp ứng được kế hoạch sản xuất trong các năm tới và duy trì sự phát triển ổn định sản xuất Chính vì vậy việc

“Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ công nghệ khấu than bằng máy cho điều kiện vỉa 14.5

khu Khe Chàm III - Công ty than Khe Chàm” là một đề tài giải quyết vấn đề thực tế

và mang tính cấp bách đối với Công ty than Khe Chàm cũng như định hướng phát triển của TKV

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu lựa chọn một trong các công nghệ khấu than bằng máy (công nghệ khấu than bán cơ giới hoặc cơ giới hóa toàn phần) có thể áp dụng cho điều kiện vỉa 14.5 (vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng) tại Công ty than Khe Chàm

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu của luận văn là công nghệ khấu than bằng máy đối với vỉa dày dốc thoải đến dốc nghiêng nói chung và điều kiện vỉa 14.5 nói riêng tại Công ty than Khe Chàm

- Phạm vi nghiên cứu là các khu vực vỉa than dày dốc thoải nghiêng tại Công

ty than Khe Chàm

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Tổng hợp trữ lượng và điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ các khu vực vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng tại khu mỏ Khe Chàm III và lựa chọn sơ đồ công nghệ khấu

than bằng máy cho điều kiện vỉa 14.5

- Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng cơ giới hóa khấu than với điều kiện vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng trên thế giới và trong nước

- Nghiên cứu, đề xuất khả năng áp dụng của các loại hình cơ giới hóa khấu than tại vỉa 14.5 tại mỏ Khe Chàm III - Công ty Công ty than Khe Chàm

5 Phương pháp nghiên cứu

+ Phương pháp thu thập tài tiệu, khảo sát điều kiện địa chất;

+ Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích và đánh giá;

+ Phương pháp phương án

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Đề xuất các công nghệ khấu than bằng máy (bán cơ giới hóa và cơ giới hóa toàn phần) có thể áp dụng tại vỉa 14.5 mỏ Khe Chàm III

- Lựa chọn sơ đồ công nghệ phù hợp áp dụng đối với vỉa 14.5 khu mỏ Khe Chàm III – Công ty than Khe Chàm và các vỉa có điều kiện mỏ tương tự

- Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật lò chợ

7 Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn

Cơ sở tài liệu:

- Tài liệu địa chất khoáng sàng mỏ Khe Chàm III - Công ty than Khe Chàm

- Tài liệu quy hoạch mỏ than Khe Chàm do Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư

Mỏ và Công nghiệp lập

- Các loại hình công nghệ cơ giới hóa khấu than hiện nay trên thế giới

- Tài liệu kết quả áp dụng của các loại hình công nghệ khai thác các vỉa mỏng, dốc thoải đến nghiêng tại một số Công ty trong Tập đoàn Công nghiệp Than

- Khoáng sản Việt Nam

- 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

Cấu trúc của luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương và phần kết luận:

- Chương 1: Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ khe chàm III, phân tích đánh giá

trữ lượng các vỉa than theo điều kiện công nghệ cơ giới hóa

giới và trong nước, đề xuất sơ đồ công nghệ CGH cho điều kiện vỉa 14.5

- Chương 3: Thiết kế thử nghiệm công nghệ CGH đồng bộ cho vỉa 14.5

Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Phòng Đào tạo và Sau đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm lò, Ban lãnh đạo Công ty than Khe Chàm đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Đặc biệt là sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.TS Trần Văn Thanh và các thầy giáo trong Bộ môn khai thác hầm lò, trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồng thời tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn đối với các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và người thân đã tạo điều kiện, động viên giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MỎ KHE CHÀM III

CÔNG TY THAN KHE CHÀM 1.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MỎ

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Mỏ than Khe Chàm III nằm ở phía Bắc và cách trung tâm Thành phố Cẩm Phả - Quảng Ninh khoảng 22 km

- Phía Bắc: giáp thung lũng Dương Huy

- Phía Nam: giáp mỏ than Khe Chàm II

- Phía Đông: giáp Mỏ than Khe Chàm I

- Phía Tây: giáp Mỏ than Dương Huy

Diện tích khu mỏ khoảng 3,7 km2 , Được giới hạn bởi toạ độ sau:

Trầm tích hệ tầng Hòn Gai (T3n - r hg) phân bố hầu khắp trên diện tích khu thăm

dò Đất đá bao gồm: cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than và các vỉa than nằm xen kẽ nhau, chiều dày địa tầng khoảng 1800m Đặc điểm của các loại đất đá chủ yếu trong địa tầng chứa than Khe Chàm như sau:

* Cuội, sạn kết : Chiếm 15,3% các đá có mặt trong khu vực, thường phân bố ở

giữa địa tầng của hai vỉa than, tập trung và phổ biến hơn cả là vách vỉa 10, vỉa 11, vỉa 14-5 Đặc biệt ở vách vỉa 14-5 cuội kết thường nằm sát vách vỉa than

* Cát kết: Chiếm 47,70% các đá có mặt trong khu vực, loại đá này khá phổ biến

trong địa tầng Chúng nằm chuyển tiếp với các lớp cuội kết, sạn kết Cát kết có cấu tạo phân lớp hoặc dạng khối, đôi khi cấu tạo phân lớp xiên, lượn sóng

* Bột kết: Chiếm 25,40% các đá có mặt trong khu vực, cấu tạo phân lớp mỏng

đến trung bình, đá có màu xám nhạt đến xám sẫm, thành phần chủ yếu là cát thạch anh, ngoài ra có các chất mùn hữu cơ gắn kết là sét, silic

* Sét kết: Chiếm 3,40% các đá có mặt trong khu vực, thường nằm sát vách, trụ các

vỉa than hoặc xen kẹp trong các vỉa than, chiều dày từ vài cm đến vài m Chúng chiếm

1÷5% đất đá trong địa tầng, đá có cấu tạo phân lớp mỏng, đôi chỗ dạng thấu kính, dạng

ổ Thành phần chủ yếu là khoáng vật sét, vật chất than, mùn hữu cơ

* Sét than: Chiếm 0,5%, có màu xám đen, phân lớp mỏng mềm bở, gặp nước dễ

trương nở

* Than: Chiếm 7% các đá có mặt trong khu vực được thành tạo dưới dạng vỉa, nằm

xen kẽ các tầng đất đá nói trên Khoảng cách các vỉa than thay đổi từ 50m Nhìn chung chiều dày các vỉa than trong khoáng sàng giảm dần từ Nam lên Bắc

* Hệ đệ tứ (Q): Trầm tích hệ Đệ tứ phủ bất chỉnh hợp lên các đá của hệ tầng

Hòn Gai, phân bố hầu khắp khu mỏ

Thành phần đất đá bao gồm cuội, sỏi, cát, sét bở rời, đôi nơi là các mảnh vụn tảng lăn, chúng là sản phẩm phong hoá từ các đá có trước Phần địa hình nguyên thuỷ, lớp phủ Đệ tứ có chiều dày thay đổi từ vài mét ở sườn núi tới 10, 12 mét ở các thung lũng suối, phần đã khai thác lộ thiên, địa hình thay đổi nhiều, lớp trầm tích

Đệ tứ đã bị bốc hết

1.1.2.2 Đặc điểm kiến tạo

a Đặc điểm đứt gẫy

Trong phạm vi khu mỏ than Khe Chàm III mới phát hiện 3 đứt gẫy: F.L, F.3, F.E

Đứt gẫy nghịch F.L: Xuất hiện góc phía Tây Bắc, kéo dài đến góc phía Đông

Nam với chiều dài khoảng 7,3 Km, Các tuyến thăm dò trong khu mỏ đều cắt qua

đứt gẫy này, trên các tuyến hầu như có các công trình bắt gặp Đứt gãy nghịch L có đới phá huỷ từ 30m÷50m, đứt gẫy cắm Tây Nam, góc dốc từ 500÷700

Đứt gẫy nghịch F.3: Nằm ở phía Tây Bắc Khe Chàm, phát triển theo phương

Đông Bắc- Tây Nam, kéo dài khoảng 1000m, được hình thành từ khu mỏ Khe Tam kéo dài sang khu mỏ Khe Chàm Đứt gẫy nghịch F.3 bị chặn bởi F.L khu vực giữa tuyến VI và VIB, đứt gẫy cắm Đông Nam, độ dốc mặt trượt 750 - 800, biên dộ dịch chuyển 100m -150m, đới huỷ hoại từ 10 - 15m

b Đặc điểm nếp uốn

Trong phạm vi khu mỏ Khe Chàm III tồn tại hai nếp lõm điển hình:

- Nếp lõm Bàng Nâu: Nằm phía Tây Bắc khu thăm dò, phía Bắc và Đông Bắc của nếp lõm bị chặn bởi đứt gẫy F.L Trục của của nếp lõm kéo dài gần trùng hướng Tây - Đông, càng về phía Đông đường trục chuyển dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và có xu hướng nối liền với nếp lõm Cao Sơn

- Nếp lõm Cao Sơn: Đây là một cấu tạo lớn nhất khu Khe Chàm, phân bố ở phía Đông Nam khu vực thăm dò nằm chuyển tiếp với nếp lồi 2525 Phía Bắc và phía Đông bị chặn bởi một đoạn vòng cung của đứt gẫy F.L

1.1.3 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than mỏ Khe Chàm III

*Vỉa 12: Có chiều dày mỏng, không ổn định Lộ vỉa 12 xuất hiện trong phạm

vi mỏ than Khe Chàm III từ tuyến T.VI đến T.VII Vỉa có cấu tạo phức tạp, chiều

dày không ổn định, xen kẹp trong vỉa than chủ yếu là sét kết, sét than Đất đá vách,

trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, ít gặp lớp sét kết

*Vỉa 13-1: Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp, thành phần đá kẹp chủ yếu là

các lớp sét kết, sét than, vỉa tương đối ổn định về chiều dày Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, ít gặp lớp sét kết

*Vỉa 13-2: Vỉa có cấu tạo tương đối ổn định Các lớp kẹp mỏng chủ yếu là bột

kết, sét kết, sét than Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, sét kết, một số khu vực xuất hiện các đá hạt thô như cát kết, cuội sạn

*Vỉa 14-1: Vỉa có cấu tạo tương đối đơn giản, thuộc loại vỉa rất không ổn định

về chiều dày và diện phân bố

*Vỉa 14-2: Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp Đất đá vách, trụ vỉa than là các

lớp đá bột kết, sét kết, một số khu vực xuất hiện các đá hạt thô như cát kết, cuội sạn

*Vỉa 14-4: Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp

đá bột kết, sét kết, sét than, một số khu vực xuất hiện các đá hạt thô như cát kết, cuội sạn

*Vỉa 14-5: Vỉa có cấu tạo rất phức tạp Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá

bột kết, sét kết, than bẩn hoặc sét than

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp cấu tạo các vỉa than mỏ Khe Chàm III

Chiều dầy riêng than (m) Tên

C.dầy

đá kẹp (m)

Số lớp kẹp (lớp)

Độ dốc vỉa (độ) 0.73-15.48 0-15.13 0.73-15.13 0-0 0-2.08 0-4 5-60 14-5

0.35-13.29 0-13.02 0.35-13.02 0-0 0-1.03 0-5 5-58 14-4

0.25-7.43 0-6.8 0.51-6.8 0-0 0-0.81 0-4 5-60 14-2

0.38-3.85 0.38-3.85 0.38-3.85 0-0 0-0.79 0-1 5-70 14-1

0.45-16.07 0-15.62 0.45-15.62 0-0 0-1.41 0-5 5-75 13-2

0.19-7.81 0-6.03 0.19-6.03 0-0 0-1.05 0-4 5-63 13-1

0.26-3.98 0-3.98 0.38-3.98 0-0 0-0.4 0-2 5-63

12

1.1.4 Đặc điểm địa chất thủy văn – Địa chất công trình

1.1.4.1 Đặc điểm địa chất thủy văn

+ Nước trong tầng Đệ Tứ (Q) và đất đá thải: Nước trong lớp này chủ yếu

là do nước mưa cung cấp Vì vậy sự tăng, giảm lưu lượng ở điểm lộ phụ thuộc vào lượng mưa một cách chặt chẽ Lưu lượng ở điểm lộ không vượt quá 0,05l/s và cạn dần vào mùa khô Nước trong tầng này không ảnh hưởng đối với khai thác

Nguồn cung cấp nước cho phức hệ này chủ yếu là nước mưa Vì vậy động thái nước ngầm phụ thuộc chủ yếu vào nước mưa Do đất đá chứa nước và không chứa nước nằm xen kẽ nhau tạo lên nhiều lớp chứa nước áp lực

Dự tính nước chảy vào khai trường

Kết quả tính lưu lượng nước chảy vào khai trường -300 có tính đến ảnh hưởng của bờ moong lộ thiên mỏ Khe Chàm II và moong Bàng Nâu

Bảng 1.2 Bảng dự tính nước chảy vào mỏ

Q TB Mùa mưa (m 3 /h)

Q max (m 3 /h)

Q TB năm (m 3 /h)

LV ÷ -112 khu ĐB 0.0238 46860 57 215 378 149

LV ÷ -180 khu ĐB 0.0238 455461 28 82 143 60

LV ÷ -220 khu ĐN 0.0238 371699 81 283 497 199

1.1.4.2 Đặc điểm địa chất công trình

Đặc điểm đất đá trầm tích Đệ tứ

Kết quả phân tích mẫu của lớp phủ Đệ tứ cho thấy thành phần hạt từ 0.5mm đến 1mm Khối lượng thể tích thay đổi từ 1.63g/cm3 đến 1.97g/cm3, Khối lượng riêng thay đổi

từ 2.50 g/cm3 đến 2.75 g/cm3 Lực dính kết từ 0.25kG/cm2 đến 1.30kG/cm2 và góc nội ma sát từ 90 đến 310, lực dính kết rất nhỏ Lớp đất đá này rất dễ trượt, gây cản trở khi làm đường

và vách bờ mỏ lộ thiên

Đất đá trầm tích trong địa tầng chứa than bao gồm: Cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết

Bảng 1.3 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đá

Tên đá

Lực kháng

nén (kGcm 2 )

Lực kháng kéo (kG/cm 2 )

Khối lượng thể tích (g/cm 3 )

Khối lượng riêng (g/cm 3 )

Góc nội

ma sát ( ϕ0)

Lực dính kết (TB) (kG/cm 2 )

2.85 - 2.51 2.64

2.84 - 2.5 2.65

2.92 - 2.1 2.73 30.34 213.55

Sét kết

204 -124

168.41

2.65 - 2.43 2.52

2.59- 2.52 2.56

Đặc điểm cơ lý đá vách, đá trụ của các vỉa than

Chiều dày của vách được xác định gấp 10 lần chiều dày của than, khi vỉa than

có góc dốc < 450 và bằng 5 lần khi có chiều dày lớn

Chiều dày của trụ lấy trong khoảng 3 lần chiều dày vỉa

Vách - trụ vỉa than chia làm 3 lớp:

+ Lớp vách - trụ giả: là lớp sét than có chiều dày không lớn từ 0.2 m ÷ 0.7m ít gặp những lớp có chiều dày lớn hơn 1m Lớp này thường bị phá huỷ trong quá trình khai thác than

+ Lớp vách - trụ trực tiếp: là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm trên (vách), dưới (trụ) lớp sét than Có chiều dày từ 0.5 ÷ 5m cá biệt có chỗ dày hơn 5m Vách trực tiếp bị phá huỷ trong quá trình khai thác

+ Lớp vách - trụ cơ bản: Là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc bền vững khó sập đổ

Bảng1.4 Các chỉ tiêu cơ lý ở vách vỉa và áp lực mỏ lên nóc lò

Vỉa

Khối lượng thể tích γ(g/cm3)

Cường độ kháng nén, σn (kG/cm2)

Hệ số độ bền

f

Áp lực mỏ

P (Tấn/vì)

Bảng 1.5 Bảng tổng hợp kết quả các chỉ tiêu cơ lý ở trụ vỉa

Vỉa

Khối lượng thể

tích (g/cm3)

Khối lượng riêng (g/cm3)

Lực kháng nén

σn (kG/cm2)

Lực dính kêt

C (kG/cm2)

Góc nội

ma sát ϕ(độ)

Hệ số độ bền (f)

- Khí Mêtan (CH4) có hàm lượng biến đổi từ 0,61% ÷ 95,04%, trung bình 38,82% Hàm lượng trung bình Mêtan tăng dần theo chiều sâu, cao nhất ở mức -490m

- Khí Hyđrô (H2) có hàm lượng biến đổi từ 0,00% ÷ 39,98%, trung bình 2,42% Khí hyđro phân bố không đồng đều giữa các vỉa và không có quy luật rõ ràng, hàm lượng trung bình lớn nhất ở mức +40m ÷ -150m

Trong quá trình tổng hợp, tính toán đã gộp hai loại khí này gọi là khí cháy nổ

- Hàm lượng khí cháy nổ (CH4+H2) thay đổi từ 0,90% đến 97,11%, trung bình là 35,85%

- Khí Cacbonic (CO2) có hàm lượng biến đổi từ 0,06% ÷ 53,51%, trung bình 5,67% và có xu hướng giảm dần theo chiều sâu

- Khí Nitơ (N2): Là loại khí rất phố biến, chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần hỗn hợp khí than, hàm lượng thay đổi từ 0,91% ÷ 93,32%, trung bình 58,43%

* Độ chứa khí tự nhiên

Kết quả khảo sát, lấy mẫu than và khí do Công ty than Khe Chàm đảm nhiệm

và kết quả phân tích, tính toán do Trung tâm An toàn Mỏ đảm nhiệm từ năm 2007 đến nay theo phương pháp trực tiếp của Ba Lan như sau :

Độ chứa khí CH4 cao nhất được xác định được thuộc vỉa 13-1 với giá trị là: 6,2m3/Tkc

Ở vỉa 13-2, độ chứa khí cao nhất của vỉa được xác định với giá trị là: 4,2m3

CH4 /Tkc, đây được coi là kết quả phản ánh đúng thực chất độ chứa khí trong các vỉa than ở Công ty than Khe Chàm-TKV

Kết quả tính toán các mẫu định lượng xác định độ chứa khí tự nhiên khu mỏ Khe Chàm III như sau:

- Độ chứa khí Mêtan (CH4) thay đổi từ 0,05 ÷ 11,50cm3/gkc, trung bình 1,52cm3/gkc

- Độ chứa khí Hyđro (H2), thay đổi từ 0,00 ÷ 1,16cm3/gkc, trung bình 0,10cm3/gkc

- Độ chứa khí cháy nổ (H2 + CH4) thay đổi 0,06 ÷ 12,29 cm3/gkc, trung bình 1,62cm3/gkc

Bảng1.6 Hàm lượng, độ chứa khí tự nhiên trung bình các vỉa than

Hàm lượng khí

CH 4 +H 2 (%)

Độ chứa khí tự nhiên (CH 4 +H 2 ) (cm 3 /gkc )

5 Vỉa 13-2 36,10 1,67

* Phân loại mỏ theo cấp khí

Căn cứ kết quả xác định độ chứa khí Mêtan (CH4) của các vỉa than, sự biến đổi độ chứa khí Mêtan theo độ sâu, kết quả xếp loại mỏ theo khí Mêtan hàng năm của Bộ Công Thương, dự định xếp nhóm mỏ theo cấp khí khu mỏ Khe Chàm III như sau:

- Phần khai thác lò giếng tầng 1 ( từ +40m ÷ -150m) dự kiến xếp nhóm mỏ loại II theo cấp khí

- Phần khai thác lò giếng tầng 2 (từ -150m ÷ -350m) dự kiến xếp vào nhóm

mỏ loại III theo cấp khí

- Phần khai thác giếng đứng từ -350m ÷ đáy dự kiến xếp vào nhóm mỏ loại siêu cấp theo khí

1.2 Phân tích đánh giá trữ lượng các vỉa than mỏ Khe chàm III

1.2.1 Ranh giới và đối tượng tính trữ lượng

- Ranh giới trên mặt: Theo Quyết định số 1865/QĐ-HĐQT ngày 08/8/2008 của Hội đồng quản trị Tập đoàn Công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam về việc: Giao thầu quản lý, bảo vệ ranh giới mỏ, tài nguyên trữ lượng than và tổ chức khai thác than cho Công ty than Khe Chàm

- Ranh giới dưới sâu: Từ Lộ vỉa (LV) ÷ Đáy tầng than (ĐTT)(-460)

- Đối tượng tính trữ lượng là các vỉa: 14-5, 14-4, 14-2, 14-1, 13-2,13-1, 12

- Chỉ tiêu tính trữ lượng, tài nguyên:

Chỉ tiêu tính trữ lượng được tính toán theo Quyết định số 157/QĐ-HĐTL/CT của Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản ngày 19/05/2008 với các chỉ tiêu chính:

- Đối với khai thác hầm lò:

+ Chiều dày than tối thiểu ≥ 0,80m

+ Độ tro kể cả độ tro làm bẩn ≤ 40%

1.2.2 Kết quả tính trữ lượng, tài nguyên

a Trữ lượng tài nguyên trong ranh giới mỏ

Tổng trữ lượng tài nguyên trong ranh giới mỏ Khe Chàm III tính từ lộ vỉa đến đáy

tầng than (-1000m) tính cho 23 vỉa than (từ V16 ÷ V1) là 165 976 782 tấn:

- Trữ lượng tài nguyên giao cho Công ty cổ phần Tây Nam Đá Mài và Tổng

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp trữ lượng tài nguyên trong ranh giới mỏ Khe Chàm III

Trữ lượng tài nguyên(tấn)

LV -100 18 635 633 8 844 887 9 484 815 305 931 0 -100 -350 67 248 581 47 280 294 19 922 719 45 568 0 -350 -500 27 841 134 12 245 256 14 145 278 1 450 005 595 -500 -1000 51 106 894 1 022 099 21 396 336 12 699 507 15 988 952

Tổng 164 832 242 69 392 536 64 949 148 14 501 011 15 989 547

b Trữ lượng tài nguyên trong ranh giới khai trường

Tổng trữ lượng tài nguyên mỏ Khe Chàm III tính từ lộ vỉa đến đáy tầng than

(-1000m) là 164 832 242 tấn Trong đó trữ lượng tài nguyên dưới -500m là 51 106

894 tấn (Phần cấp trữ lượng tài nguyên tin cậy mới đạt 44% nên chưa huy động vào

điều chỉnh dự án)

Trữ lượng tài nguyên mỏ Khe Chàm III tính từ lộ vỉa đến -500m, tính cho 7

vỉa than: 14-5, 14-4, 14-2, 14-1, 13-2, 13-1, 12 là 84 243 677 tấn Trong đó: * Mỏ

than Khe Chàm III - Tổng Công ty Đông Bắc (trong RG giao thầu theo QĐ số: 1207/QĐ-VINACOMIN và Công ty CP Than Tây Nam Đá Mài theo QĐ số: 2306/QĐ-HĐTV) từ LV ÷ -60 là: 1 144 540 tấn (Cấp 111: 1 071 636 tấn; Cấp 122:

72 904 tấn)

* Mỏ than Khe Chàm III - Công ty than Khe Chàm có tổng trữ lượng, tài

nguyên là: 83 099 137 tấn, trong đó:

Cấp 111: 57 407 288 tấn Cấp 122: 25 691 849 tấn

- Trong ranh giới giấy phép số 2793/GP-BTNMT (LV ÷ -350) : 51 698 890 tấn

49 677 898 tấn

Cấp 111: 37 987 630 tấn; Cấp 122: 11 690 268 tấn Trữ lượng (LV÷-460) ngoài ranh giới giấy phép: 29 616 126 tấn

Cấp 111: 17 217 424 tấn; Cấp 122: 12 398 703 tấn

Bảng1.8 Tổng hợp trữ lượng theo vỉa, 1000 tấn

- Trữ lượng công nghiệp than địa chất của mỏ: 43 743 nghìn tấn

- Trữ lượng công nghiệp than nguyên khai của mỏ: 56 935 nghìn tấn

1.3 Điều kiện áp dụng CGH khai thác vỉa 14.5– mỏ Khe Chàm III

* Chiều dày vỉa

- Chiều dày vỉa là một trong những thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến lựa chọn thiết bị khấu than, năng suất của máy khấu cũng như các đồng bộ thiết

bị chống giữ trong quá trình khấu than: Chiều dày vỉa phải phù hợp với chiều cao làm việc của dàn chống và chiều cao hạ trần than nóc

Các vỉa than mỏ Khe Chàm III có chiều dày trung bình từ 2 đến 8,5m Trong

đó V14-5 có chiều dày trung bình 6,62m, hệ số biến đổi chiều dày Km = 42,38 %, thuộc loại vỉa dày và không ổn định Tuy nhiên phần lớn trữ lượng dự kiến áp dụng CGH có chiều dày trên 5m, vì vậy mức độ biến động chiều dày vỉa không ảnh hưởng nhiều đến khả năng CGH khai thác

* Đặc điểm cơ lý than

- Than có độ cứng đến 4 có thể thực hiện CGH khấu than bằng máy, tuy nhiên hiệu quả cao trong phạm vi độ kiên cố từ 1 -:- 3 Vỉa 14.5 có có độ cứng từ 1 đến 4, trung bình 2,5 (phù hợp với CGH)

* Đứt gãy

Đứt gãy cắt một góc với hướng dốc (với gương lò chợ) hoặc cắt phương của lò chợ đều gây cản trở đến khấu than cơ giới hoá Khi vượt qua một đứt gãy có biên độ theo phương ngang và thẳng đứng ≤ 0,5m thì máy liên hợp dễ qua hơn là máy bào, với điều kiện máy cắt được đất đá của ruột đứt gãy Đứt gãy lớn song song với gương

lò chợ là biên giới tự nhiên của khu khai thác Khi áp dụng máy khấu, thì khoảng cách giữa các đứt gãy có bước nhảy theo phương không nhỏ hơn 200 ÷ 250 m tuỳ theo chiều dày vỉa, để đảm bảo một lò chợ khai thác trong một năm

* Cấu tạo và tính chất của đá vách

Vách giả vỉa 14.5 có chiều dày nhỏ hơn 1,0 m có cấu tạo đất đá mềm yếu, lực kháng nén nhỏ hơn 150 KG/cm2 và nằm sát ngay trên vỉa than Lớp vách này tự sập đổ

ngay sau khi khấu than Đây là loại vách gây khó khăn cho quá trình cơ giới hoá khấu

than khi sử dụng các loại vì chống không che kín nóc

Loại đá vách

theo đặc tính

điều khiển

Dễ điều khiển

Tương đối khó điều khiển

Bền vững trung bình

Bền vững

Bền vững trung bình

Không bền vững

Rất yếu

Bền vững

Bền vững trung bình

Khôn

g bền vững

Rất yếu

Tính chất sập

đổ của đá vách

cơ bản

Dễ sập đổ - vách nhẹ

Sập đổ trung bình - vách trung bình

Dễ sập đổ - sập đổ trung bình

Khó sập đổ - vách nặng

Về nguyên tắc, khi khấu bằng máy, việc chống lò phải tạo ra khoảng không gian thoáng trước gương than, nhưng mặt lộ vách phải chống càng nhanh càng tốt Điều này chỉ được giải quyết tốt nhất là sử dụng vì chống cơ khí hoá tự hành

Khi khấu than với chiều cao khấu lớn hơn 2,5 m việc điều khiển vách càng khó

vì sự cố sập lở gương than tăng theo chiều cao khấu Sự sập lở gương với tần số cao làm giảm tốc độ khấu

* Cấu tạo và tính chất của đá trụ

Nền lò chợ thông thường là đá trụ vỉa, nhưng khi khấu vỉa dày theo sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp thì nền lò chợ lại là than Áp dụng vì chống cơ giới, vì chống thủy lực trong trường hợp lớp trụ mềm yếu sẽ bị tụt vào nền lò gây mất an toàn lao động và ảnh hưởng đến quy trình công nghệ khai thác Để đề xuất được biện pháp hữu hiệu chống tình trạng tụt lún vì chống vào nền lò phải xác định được

độ kháng lún của nền lò

Điều kiện để không có độ lún vì chống thủy lực vào vách và trụ vỉa là:

v lv

S n R

S n R

σ σ

max max·

Trong đó:

Rmax- Tải trọng của đất đá tác động lên vì chống, KG;

σlv, σlt- Giới hạn kháng lún tương ứng của vách và trụ vỉa;

Sv, St- Diện tích tiếp xúc vì chống tương ứng với vách và trụ vỉa;

n- Hệ số dự trữ bền (với đất đá bền vững trung bình n = 4 ÷ 6)

* Đặc tính đá kẹp trong vỉa

Xác định hệ số phần trăm đá kẹp: Đối với các sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác, điều kiện thuận lợi khi hệ số phần trăm đá kẹp K1 < 10%, có khó khăn cho sơ đồ cơ giới hoá khi K1 ≤ 20% và rất khó khăn cho sơ đồ cơ giới hoá khi K1 > 20% Hệ số phần trăm đá kẹp trong vỉa được tính theo công thức:

* Trữ lượng, kích thước lò chợ

Kích thước, hình dạng khu vực có ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn công nghệ khấu than cơ giới hóa Các khu vực có dạng hình chữ nhật, chiều dài theo phương lớn (tối thiểu >100 m) sẽ thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ khấu than

cơ giới hóa

Trữ lượng công nghiệp khu vực lò chợ cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng áp dụng giới hóa đồng bộ Trữ lượng phải đảm bảo đầu tư khai thác

có hiệu quả về kinh tế (trong ngắn hạn hoặc dài hạn)

* Thiết bị vận tải lò chợ

Thiết bị vận tải lò chợ không chỉ có vai trò vận tải như lò chợ bình thường mà

nó có liên hệ mật thiết với máy khấu, thiết bị chống lò Nó phải linh động uốn dễ dàng, phù hợp với bước khấu ở gương Số lần đẩy máng cào trong lò chợ khi sử dụng máy bào gấp 8 ÷ 12 lần so với lò chợ máy liên hợp Thiết bị vận tải trong lò

chợ còn có chức năng điều chỉnh hướng khấu của thiết bị khấu khi vỉa có độ uốn lượn phức tạp Máng cào phải chịu được lực kéo lớn, nhất là khi dốc nghiêng

Hiện nay, tại một số mỏ hầm lò vùng than Quảng Ninh đang áp dụng đồng bộ máy khấu liên hợp với máng cào:

- Lò chợ II - 8 -2 Khu Giếng Vàng Danh - Công ty Cổ phần Than Vàng Danh

áp dụng máy khấu liên hợp MB 12-2V2P/R-450E với máng cào đồng bộ DSS-260

- Lò chợ 13.1A-3 Mỏ Khe Chàm I - Công ty TNHH MTV Than Khe Chàm áp dụng máy khấu liên hợp MG-150/375-W với máng cào đồng bộ SGZ630/2x110

1.4 Đánh giá khả năng CGH khai thác vỉa 14.5

Phương pháp đánh giá là tổng hợp trữ lượng than và đặc điểm các điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ Thực chất là phân tích đánh giá trữ lượng khoáng sàng than theo các khối kiến tạo, theo các điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ có ảnh hưởng đến lựa chọn công cơ giới hóa Trong phạm vi từng khối kiến tạo trữ lượng được xác định và phân tích theo các yếu tố về hình học, kích thước, chiều dài theo phương và theo độ dốc của nó Đánh giá các đứt gãy, trụ bảo vệ cần để lại, khoảng cách giữa các vỉa, chiều dày, độ dốc, độ bền vững của vách và tính chất sập đổ của nó, các lớp

đá kẹp, độ chứa khí, nước, tính chất của than và đá Từng chỉ tiêu trên được đánh giá định tính và định lượng Tổng trữ lượng được phân bố theo các yếu tố trên trong phạm vi từng vỉa và toàn bộ khai trường Từ đó xác định các yếu tố đặc trưng để lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp, định hướng quy hoạch phát triển phù hợp cho toàn mỏ

Hiệu quả khai thác phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ sử dụng Đối với công nghệ khấu than ở lò chợ, điều kiện địa chất và kỹ thuât

là hai yếu tố quyết định đến khả năng áp dụng Luận văn nghiên cứu và đánh giá điều kiện địa chất mỏ Khe Chàm III và kỹ thuật công nghệ của Công ty than Khe Chàm Xác định tổng trữ lượng các khu vực có khả năng áp dụng cơ giới hóa, từ đó xác định các giới hạn đặc trưng nhằm định hướng lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác và đồng bộ hóa thiết bị cơ giới hóa khấu than và chống giữ hợp lý

Qua nghiên cứu tính toán, phân tích các điều kiện địa chất mỏ Khe Chàm III ta thấy ngoài vỉa 14.5 còn có một số vỉa khác cũng thoả mãn các điêu kiện để áp dụng công nghệ khấu than bằng cơ giới hóa gồm các vỉa sau: (Vỉa 14.4, Vỉa 14.2 Vỉa 14.1 Vỉa 13.2 Vỉa 13.1)

Từ kết quả đánh giá, phân vùng các vỉa than, tiến hành phân chia các lò chợ trên cơ sở đáp ứng khả năng tốt nhất các yêu cầu CGH đồng bộ

Bảng trữ lượng các vỉa có khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa

Bảng1.9 Trữ lượng CN các vỉa có khả năng CGH khai thác

Vỉa 14 – 5 (09 lò chợ CGH) 7 690 (Vỉa dày dốc thoải)

Vỉa 14-4 (06 lò chợ CGH) 2 683 (Vỉa dày TB dốc thoải)

Vỉa 14 - 2 (13 lò chợ CGH) 7 682 (Vỉa dày TB dốc thoải)

Vỉa 14 – 1 (05 lò chợ CGH) 2 052 (Vỉa dày TB dốc thoải)

Vỉa 13-2 (13 lò chợ CGH) 6 192 (Vỉa dày TB dốc thoải)

Vỉa 13 - 1 (11 lò chợ CGH) 4 198 (Vỉa dày TB dốc thoải)

1.4.1 Các mặt thuận lợi:

* Tính chất đất đá xung quanh vỉa 14.5:

Cường độ kháng nén ở vách, trụ vỉa than là tương đối cao, hệ số kiên cố của

* Trữ lượng Đ/C vỉa 14.5:

- Vỉa 14.5 chủ yếu thuộc loại vỉa thoải đến dốc nghiêng, chiều dày thuộc loại

vỉa dày với tổng trữ lượng là 24 074 685 tấn, chiếm 30,4% tổng trữ lượng toàn mỏ

là 79 294 024 tấn Trữ lượng CN có thể CGH khai thác = 7.690.000 T)

* Cấp trữ lượng-tài nguyên

Vỉa 14.5 thuộc cấp 1.1.1 Đây là điều kiện thuận lợi đáp ứng được các yêu cầu cho CGH với công suất lớn

* Về chỉ tiêu cơ lý than

Than vỉa 14.5 thuộc loại antraxit và bán antraxit, phần lớn có tính giòn, f = 1,52, thuận lợi cho máy khấu cũng như thu hồi than hạ trần

* Kiến tạo vỉa

- Đường phương vỉa 14.5 có sự thay đổi hướng và góc dốc vỉa cục bộ theo hướng dốc, ngoài ra còn phát hiện thêm đứt gãy và uốn nếp toàn khu vực có mức độ phá huỷ kiến tạo tương đối phức tạp, các đứt gẫy phát triển với quy mô khác nhau

- Mức độ biến đổi góc dốc theo báo cáo kết quả thăm do bổ sung năm 2013 tăng lên nhiều lần với báo cáo năm 1980, theo đó việc áp dụng cơ giới hóa không còn được thuận lợi như dự kiến, đòi hỏi thiết bị khai thác phải có tính linh hoạt cao, đội ngũ công nhân cần có kinh nghiệm về khai thác lò chợ cơ giới hóa thu hồi than nóc

- Các vị trí chịu ảnh hưởng của phay phá, uấn nếp cục bộ, than mềm yếu dễ xảy ra hiện tượng rỗng nóc, lở gương gây ách tắc trong quá trình sản xuất, đồng thời còn gây khó khăn cho công tác tổ chức thực hiện chu kỳ sản xuất, ảnh hưởng đến công suất lò chợ và việc lựa chọn dàn chống

* Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Theo kết quả tính lưu lượng nước chảy vào khai trường -300 do chịu ảnh hưởng của bờ moong lộ thiên mỏ Khe Chàm II và moong Bàng Nâu có thể làm tăng lưu lượng nước đáng kể vào mùa mưa

* Đặc điểm độ chứa khí

Dự báo khu vực mỏ Khe Chàm III xếp loại III theo khí Mê tan Vì vậy vấn

đề thông gió mỏ cần được quan tâm để điều chỉnh lưu lượng gió thường xuyên theo từng giai đoạn sản xuất

1.4.3 Khả năng áp dụng CGH khai thác V.14.5 và giải pháp kỹ thuật hợp lý

* Đánh giá khả năng áp dụng CGH vỉa 14.5:

Trên cơ sở kinh nghiệm khai thác cơ giới hóa trên thế giới và trong nước, có xét đến miền làm việc của các đồng bộ thiết bị cơ giới hóa khai thác phổ biến trên thế giới, báo cáo đánh giá, tổng hợp trữ lượng các khu vực có khả năng áp dụng cơ giới hóa tại các vỉa than mỏ Khe Chàm III theo các tiêu chí về chiều dày và mức độ biến động chiều dày vỉa, góc dốc và mức độ biến biến động góc dốc vỉa, Kết quả tổng hợp cho thấy phần trữ lượng có khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác là 30.000.000 tấn Trong đó vỉa 14-5 là 7 690 000 tấn, chủ yếu ở các khu vực vỉa thoải đến dốc nghiêng (trung bình 18o

), chiều dày từ 4,9 ÷ 8m

Việc áp dụng CGH khấu than cho vỉa 14.5 là hoàn toàn khả thi nhằm mục đích nâng cao sản lượng mỏ, tăng năng xuất lao động và hạ giá thành sản xuất

* Các giải pháp kỹ thuật công nghệ hợp lý cho điều kiện vỉa 14.5:

Từ những khó khăn, thuận lợi đã nêu ở trên, Luận văn đưa ra một số giải pháp nhằm khắc phục các khó khăn và phát huy tối đa các mặt thuận lợi như sau:

- Lựa chọn sơ đồ công nghệ CGH hợp lý, có tính linh hoạt cao để thích ứng điều kiện địa chất phức tạp

- Trong quá trình sản xuất không ngừng theo dõi, nghiên cứu để tìm ra giải pháp kỹ thật phù hợp cho mỗi điều kiện cụ thể, từng bước hoàn thiện công nghệ

CHƯƠNG 2 KINH NGHIỆM KHAI THÁC THAN BẰNG CGH CÁC VỈA DÀY DỐC THOẢI Ở CÁC MỎ HẦM LÒ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM;

ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CGH CHO ĐIỀU KIỆN V14.5

2.1 KINH NGHIỆM KHAI THÁC THAN BẰNG CGH VỈA DÀY, DỐC THOẢI Ở CÁC MỎ HẦM LÒ TRÊN THẾ GIỚI

Hiện nay, các mỏ hầm lò tại một số nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển trên thế giới như Nga, Trung Quốc, Mỹ, Balan, Đức, Australia , việc áp dụng các giải pháp công nghệ theo hướng cơ giới hoá trong khai thác than hầm lò

đã và đang rất phát triển đồng thời không ngừng được hoàn thiện trên cơ sở phát triển các phương pháp chuẩn bị ruộng mỏ và hệ thống khai thác hợp lý, phương pháp điều khiển đá vách, các thiết bị cơ giới hoá khấu than phù hợp và có hiệu quả Tùy theo điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ, một số sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa đặc trưng được áp dụng rộng rãi trên thế giới bao gồm:

2.1.1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu toàn bộ chiều dày vỉa:

Sơ đồ này được áp dụng cho các khu vực vỉa có chiều dày vỉa đến 7m, một số nơi trên 7m, mức độ biến động về chiều dày và góc dốc đến 18%, đá vách, đá trụ vỉa ổn định trung bình đến ổn định; chiều dài theo phương ≥ 200m Ưu điểm của sơ

đồ công nghệ là sản lượng của các lò chợ đạt được cao, ví dụ như tại các nước Nga, BaLan, Trung Quốc, Mỹ, Canađa, Úc sử dụng tổ hợp thiết bị cơ giới hóa khai thác cho vỉa than có chiều dày dến 10 m cho sản lượng khai thác đạt từ 4,0 ÷ 6,0 triệu T/năm, năngsuất lao động đạt từ 12 ÷ 60 tấn/công, tổn thất than nhỏ (5 ÷ 10%) chủ yếu do mất mát trong các trụ bảo vệ lò dọc vỉa

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương khấu toàn bộ chiều dày vỉa

(m ≤ 7; α ≤ 18 o ) áp dụng nhiều ở Nga, Ba lan , Trung Quốc 2.1.2 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, chia lớp nghiêng, khấu than lớp vách và lớp trụ, hạ trần than lớp giữa:

Khi khấu than lớp vách (trải lưới nền), khấu lớp trụ và hạ trần thu hồi than lớp giữa áp dụng trong điều kiện vỉa dày (m ≥ 7 mét), dốc thoải, đá vách khó sập đổ Lò chợ lớp vách khai thác và phá hỏa cưỡng bức, khấu lò chợ lớp trụ hạ trần thu hồi than Sơ đồ công nghệ này đã phát triển tương đối mạnh tại các nước thuộc Liên

Xô, Đông Âu cũ và Trung Quốc Ưu điểm của sơ đồ công nghệ là giải quyết được vấn đề điều khiển đá vách trong khai thác vỉa dày có điều kiện đá vách khó sập đổ

mà các lò chợ khai thác lớp trụ hạ trần than nóc không thực hiện được Nhược điểm

là chi phí mét lò chuẩn bị cao, tổn thất than lớn và chất lượng than giảm do đất đá

đã phá hỏa của lò chợ vách tràn vào khi thu hồi than lớp giữa của lò chợ trụ

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, lớp trụ hạ trần thu hồi than

lớp giữa (m ≥ 7,0 mét, α ≤ 18 o ) áp dụng nhiều ở Nga, Ba lan

2.1.3 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, cơ giới hóa khấu than lớp trụ và hạ trần than nóc

Áp dụng phổ biến tại các khu vực có chiều dày vỉa m ≤ 10 mét, thậm chí trên 10m và dốc thoải (α ≤ 180) như thể hiện tại hình 2.3 Tại một số nước như Slovakia,

Ba Lan và gần đây nhất là Trung Quốc đã áp dụng rộng rãi công nghệ khai thác này

và cho sản lượng rất cao Ví dụ tại mỏ Đồng Tân Trung quốc, sau 9 năm áp dụng sơ

đồ công nghệ này tại các vỉa có chiều dày 7 -:- 10m, góc dốc 3 -:- 80

đã cho sản lượng tăng từ 2.720 ngàn tấn năm 1994 lên 6.080 ngàn tấn năm 2002, năng suất lao động bình quân tăng từ 2,8 ngàn tấn lên 14,3 ngàn tấn/năm Ưu điểm chính của công nghệ là đáp ứng rất tốt yêu cầu về sản lượng, năng suất lao động cao, hạn chế

sự phụ thuộc của biến động chiều dày vỉa, giảm chi phí mét lò chuẩn bị Tuy nhiên,

nhược điểm lớn nhất của công nghệ này là mức độ tổn thất than tương đối lớn (thường dao động trong khoảng 20 -:- 30%)

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương hạ trần than nóc áp dụng cho vỉa dày (3,5 ≤ m ≤ 10 mét, α ≤ 18 o áp dụng phổ biến ở Trung Quốc và trên thế giới

2.2 KINH NGHIỆM KHAI THÁC THAN BẰNG CGH CÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI Ở CÁC MỎ HẦM LÒ VIỆT NAM

Việc nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá khai thác hầm lò nhằm nâng cao sản lượng, giảm giá thành sản xuất, giảm tổn thất tài nguyên và giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường là một trong những định hướng cơ bản cho sự phát triển của ngành khai thác than hầm lò Việt nam Từ năm 2005, Công ty Than Khe Chàm đưa

vào áp dụng thử nghiệm lò chợ cơ giới hóa đồng bộ đầu tiên tại vỉa 14-2 mức -55 ÷-100 Lò chợ được trang bị dàn tự hành cơ khí hóa ZZ-3200/16/26, máy khấu liên hợp MG-150/375-W, máng cào uốn SGZ-630/2x110 cùng các thiết bị phụ trợ đồng

bộ khác do Trung Quốc sản xuất

2.2.1 Cơ giới hóa khấu than tại mỏ than Khe Chàm:

Hình 2.4 Đoạn dàn chống ZZ-3200/16/26

Hình 2.5 Máy liên hợp MG-150/375-W

Bảng 2.1 Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật lò chợ cơ giới hóa đồng bộ

tại Công ty TNHH MTV Than Khe Chàm - TKV năm 2010

và ZT3200/16/26

10 Sản lượng khai thác than một chu kỳ tấn/chu kỳ 1.688

15 Năng suất lao động 1 công nhân trực tiếp tấn/ca 23,8

16 Chi phí dầu pha nhũ hóa cho 1.000 tấn than kg/1.000 tấn 12,3

17 Chi phí nước sạch cho 1.000 tấn than m 3 /1.000 tấn 115

18 Chi phí răng khấu cho 1.000 tấn than cái/1.000 tấn 1

+ Sản lượng tháng cao nhất: 43 000 tấn/tháng Theo đó, sản lượng năm cao nhất có thể đạt được 495.000 tấn;

+ Sản lượng năm: từ 230 000÷390 000 tấn/năm, trung bình 280 000 tấn/năm

2.2.2 Cơ giới hóa khấu than tại mỏ than Vàng Danh:

Từ năm 2006, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam triển khaii dự

án chế tạo và lắp ráp trong nước tổ hợp thiết bị lò chợ cơ giới hóa đồng bộ có khả năng thu hồi than nóc, liên doanh với Cộng hòa Séc Tổ hợp thiết bị này bao gồm vì chống

tự hành cơ khí hóa kiểu chắn - đỡ MVPN 3200 (liên doanh đặt mã hiệu là VINAALTA 2,0/3,15), máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E và các thiết bị đồng bộ khác đi kèm, Đoạn vì chống VINAALTA 2,0/3,15 có cơ cấu cửa tháo và máng rót để có thể thu hồi lớp than nóc xuống máng cào gương sau khi di chuyển vì chống

Hình 2.8 Đoạn vì chống VINAALTA 2,0/3,15

Hình 2.9 Máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E