Đánh giá hiện trạng và nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật, công nghệ khai thác hợp lý cho các vỉa than có góc dốc trên 45 thuộc cánh bắc công ty tnhh mtv than mạo khê

Đối với sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, chống giữ tăng cường gương khai thác bằng giá thủy lực di động XDY cho điều kiện vỉa dày trung bình, góc dốc trên 450 58 3.1.1.. B

-o0o -

LÊ QUANG PHỤC

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ CHO CÁC VỈA THAN CÓ GÓC DỐC TRÊN 450

THUỘC CÁNH BẮC CÔNG TY TNHH MTV THAN MẠO KHÊ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI- 2013

-o0o -

LÊ QUANG PHỤC

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ CHO CÁC VỈA THAN CÓ GÓC DỐC TRÊN 450

THUỘC CÁNH BẮC CÔNG TY TNHH MTV THAN MẠO KHÊ

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 60520603

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN VĂN THANH

HÀ NỘI- 2013

Lêi cam ®oan

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

Tác giả luận văn

Lê Quang Phục

1.1 Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Mạo Khê 12 1.2 Tổng hợp trữ lượng các vỉa than và điều kiện địa chất mỏ khu

Chương 2 Hiện trạng khai thác các vỉa than dốc trên 45 than Mạo Khê 0 ở Công ty 28 2.1 Hiện trạng công tác khai thông và chuẩn bị khai trường 28

2.2.1 Đối với các vỉa có chiều dày trung bình, góc dốc trên 450 33 2.2.2 Đối với các khu vực vỉa dày, góc dốc trên 450

48

3.1

Đối với sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, chống

giữ tăng cường gương khai thác bằng giá thủy lực di động XDY

cho điều kiện vỉa dày trung bình, góc dốc trên 450

58

3.1.1 Đề xuất giải pháp chống giữ lò dọc vỉa phân tầng 59 3.1.2 Đề xuất giải pháp nâng cao chiều cao phân tầng khai thác 60

3.2 Đối với sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng cho

3.2.1 Đề xuất giải pháp chống giữ lò dọc vỉa phân tầng và nâng cao

3.2.2 Đề xuất giải pháp chống giữ lò chợ ngang nghiêng 73

3.3 Đối với sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, cơ

giới hóa đồng bộ sử dụng tổ hợp giàn chống 2ANSH 77 3.3.1 Đề xuât thay đổi biểu đồ tổ chức sản xuất lò chợ 79 3.3.2 Đề xuất giải pháp khắc phục sự cố trong quá trình khai thác 81

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc điểm cấu tạo của các vỉa than cánh Bắc phay FA mỏ Mạo Khê 14 Bảng 1.2 Các thông số địa chất thủy văn khu mỏ 17 Bảng 1.3 Tổng hợp các chỉ tiêu nham thạch mỏ Mạo Khê 18

Bảng 1.4 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than trong phạm vi đánh giá

Bảng 1.5 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than theo các miền chiều dày

Bảng 2.2 Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò dọc vỉa phân tầng (ở 1 PT) 35

Bảng 2.3 Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò dọc vỉa phân tầng (Bố trí

Bảng 2.4

Tổng hợp mổ số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản của sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng áp dụng tại mỏ than Mạo Khê

36

Bảng 2.5 Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất lò chợ áp dụng giàn 2ANSH 42

Bảng 2.6 Biểu đồ bố trí nhân lực trong khai thác lò chợ áp dụng giàn

Bảng 2.7

Tổng hợp một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản của lò chợ

cơ giới hóa vỉa dốc sử dụng tổ hợp giàn chống tự hành 2ANSH

43

Bảng 2.8 Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò chợ chia lớp ngang

Bảng 2.9 Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò chợ chia lớp ngang

nghiêng (bố trí cho ba phân tầng khai thác đồng thời) 51

Bảng 2.10

Tổng hợp một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản đạt được của

sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng áp dụng tại

mỏ than Mạo Khê những năm gần đây

52

Bảng 2.11

Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản của công nghệ khai

thác lò chợ chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực tại

Công ty than Mạo Khê từ 2009  2011

53

Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật của máy khoan VPS-01 63 Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật của bàn điều khiển NOVA-13 63 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của trạm bơm thủy lực 64 Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật lựa chọn của kíp vi sai phi điện an toàn 65 Bảng 3.5 Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò dọc vỉa phân tầng 69 Bảng 3.6 Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò dọc vỉa phân tầng 69 Bảng 3.7

Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của công nghệ khai thác lò DVPT sau đề xuất so với công nghệ cũ (2 phân tầng khai thác

đồng thời)

70

Bảng 3.8 Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác lò chợ chia lớp ngang

nghiêng (khai thác đồng thời hai phân tầng) 75

Bảng 3.9 Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lò chợ chia lớp ngang

Bảng 3.10

Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của công nghệ khai thác chia

lớp ngang nghiêng sau đề xuất so với công nghệ cũ (2 phân

Bảng 3.13 Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ theo biểu đồ tổ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Tỷ lệ phân bố trữ lượng các vỉa than theo chiều dày 23

Hình 1.2 Tỷ lệ phân bố trữ lượng các vỉa than theo góc dốc 24

Hình 1.3 Mối tương quan trữ lượng có khả năng khai thác

Hình 1.4 Tỷ lệ phân bố trữ lượng trong các vỉa dốc trên 450 ở Cánh Bắc 26

Hình 2.1 Sơ đồ hiện trạng khai thông chuẩn bị tại một khu vực của mỏ

Hình 2.2 Tỷ lệ phân bố sản lượng tại các lò chợ khai thác ở mỏ Mạo

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng

chống tăng cường gương khai thác bằng giá thủy lực di động 36

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa sử dụng tổ hợp giàn chống

Hình 2.5 Một số hình ảnh trong quá trình triển khai áp dụng 41

Hình 2.6

Sơ đồ công nghệ khai thác, lò dọc vỉa phân tầng và khai thác

chia lớp ngang nghiêng, chống tăng cường gương khai thác

bằng giá thủy lực di động

50

Hình 3.1 Hộ chiếu chống lò dọc vỉa phân tầng trước và sau đề xuất 60

Hình 3.2 Máy khoan kiểu đứng VPS-01 chạy bằng hệ thuỷ lực 62

Hình 3.4 Cấu tạo kíp vi sai phi điện an toàn hầm lò 65

Hình 3.5 Chi tiết thỏi thuốc nổ được thít chặt bằng dây dút trước khi

Hình 3.6 Nguyên lý đấu nối mạng nổ lỗ mìn hạ trần 67

Hình 3.7 Hộ chiếu khoan nổ mìn lỗ khoan dài sử dụng kíp vi sai phi

điện trong sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng 68

Hình 3.8 Hộ chiếu khoan nổ mìn lỗ khoan dài sử dụng kíp vi sai phi 72

điện trong sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng

Hình 3.9 Hộ chiếu khai thác và chống lò sử dụng giá thủy lực di động

Hình 3.15 Xử lý sự cố - Trường hợp nóc yếu khó dựng vì chống tạm của

Hình 3.16 Xử lý sự cố - Trường hợp thượng giữ hậu bị mất luồng đi lại 86 Hình 3.17 Hộ chiếu xử lý tạo luồng đi lại mới của lò thượng vận tải 87

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030 đã được Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định phê duyệt số: 60/QĐ-TTg, ngày 09 tháng 01 năm 2012, sản lượng than thương phẩm sẽ tăng nhanh từ 46 triệu tấn năm 2011 lên 58 triệu tấn năm 2015 (tăng 26,1% so với năm 2011), 65 triệu tấn năm 2020 (tăng 12,1% so với năm 2015), 70 triệu tấn năm 2025 (tăng 7,7% so với năm 2020), và đạt khoảng 75 triệu tấn năm 2030 Trong đó, sản lượng than khai thác hầm lò tăng dần theo từng năm và chiếm một tỷ lệ lớn trong tổng sản lượng toàn ngành

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nền kinh tế và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam có chủ trương phát triển ngành than bền vững gắn liền với bảo vệ môi trường theo hướng đổi mới công nghệ, triển khai ứng dụng công nghệ tiên tiến trong các công đoạn công nghệ sản xuất Nhằm tăng nhanh sản lượng than khai thác hầm lò, tăng năng suất lao động, giảm tổn thất tài nguyên đặc biệt nâng cao mức độ an toàn và cải thiện điều kiện làm việc của người lao động thì việc đẩy mạnh áp dụng giải pháp kỹ thuật tiên tiến đóng vai trò quan trọng

Cùng với xu hướng phát triển đó, Công ty than Mạo Khê đang dần từng bước cải tiến kỹ thuật và áp dụng công nghệ tiên tiến vào khai thác Hiện nay, Công ty đang tiến hành khai thác phần trữ lượng từ mức -150  LV Do phần trữ lượng than

ở các vỉa thoải không còn nhiều nên Công ty đang tập trung khai thác phần trữ lượng ở các vỉa than dốc và dốc đứng Theo thống kê sơ bộ, trữ lượng các khu vực vỉa than dốc trên 450 chiếm một tỷ lệ đáng kể (khoảng 42,5% tổng trữ lượng toàn

mỏ và chiếm 32,2% trữ lượng của cánh Bắc), nằm chủ yếu ở khu vực Tây xuyên vỉa 56-I Cánh Bắc và khu Cánh Nam Để khai thác phần trữ lượng này, Công ty đang

áp dụng chủ yếu: Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng; sơ đồ công nghệ

chia lớp ngang nghiêng (hoặc lớp bằng) và sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hương dốc áp dụng giàn chống tự hành kết hợp với máy bào khấu than Việc áp

dụng các sơ đồ công nghệ này đã cho các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tương đối tốt và phần nào đáp ứng được yêu cầu sản xuất của Công ty Tuy nhiên, các sơ đồ công nghệ này còn một số hạn chế là chiều cao phân tầng khai thác thấp, chỉ tiêu chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than khai thác cao, năng suất lao động và sản lượng than khai thác còn thấp, v.v làm giảm hiệu quả khai thác của sơ đồ công nghệ Do vậy, đòi hỏi cần thiết phải nghiên cứu, đề xuất và áp dụng giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả khai thác các vỉa than dốc trên 450 ở Công ty Than Mạo Khê

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đánh giá hiện trạng khai thác và nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật, công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác các vỉa than dốc trên 450 thuộc cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các sơ đồ công nghệ đang áp dụng tại khu vực nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp kỹ thuật, công nghệ để nâng cao hiệu quả khai thác các vỉa than dốc trên 450 thuộc cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

- Phạm vi nghiên cứu: Các vỉa than có góc dốc trên 450 từ mức -150 lên lộ vỉa thuộc cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Tổng hợp trữ lượng than và điều kiện địa chất mỏ khu cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

- Hiện trạng khai thác, các sơ đồ công nghệ khai thác và các tham số chính khi khai thác các vỉa than dốc trên 450 ở Công ty than Mạo Khê

- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật công nghệ khai thác vỉa dốc trên 450 thuộc Công ty than Mạo Khê

5 Phạm pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp phân tích, đánh giá

- Phương pháp thực nghiệm

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Đánh giá đúng thực trạng các công nghệ khai thác các

vỉa than dốc trên 450

đang áp dụng tại mỏ Mạo Khê, phân tích rõ ưu điểm, nhược điểm nhằm đề xuất các giải pháp kỹ thuật, công nghệ khai thác phù hợp, góp phần nâng cao mức độ an toàn, hiệu quả khai thác và đáp ứng nhu cầu tăng sản lượng khai thác hầm lò trong những năm tới của Công ty

- Ý nghĩa thực tiễn: Những kiến nghị và kết quả đạt được của đề tài đã

giúp nâng cao hiệu quả khai thác các vỉa than dốc và cũng là cơ sở để Công ty than Mạo Khê vận dụng cho điều kiện xuống sâu tương tự để phát triển mở rộng công nghệ cũng như xây dựng kế hoạch sản xuất cho các năm tiếp theo

7 Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu chuyên ngành, các công trình nghiên cứu khoa học ứng dụng ở trong và ngoài nước (tài liệu của Nga), các tài liệu tham khảo tại thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất, Viện KHCN Mỏ - Vinacomin

và tài liệu thu thập tại Công ty TNHH MTV than Mạo Khê

Luận văn gồm: Phần mở đầu, 03 chương, kết luận và kiến nghị được trình bày trong 94 trang A4 với 31 bảng biểu và 27 hình vẽ Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Văn Thanh

Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Trần Văn Thanh, Người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Đồng thời, tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo trong Bộ môn khai thác hầm lò, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, 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 Tôi xin trân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm lò, Phòng hầm lò Viện KHCN Mỏ, các cán bộ kỹ thuật Công ty than Mạo Khê

đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Chương 1 TỔNG HỢP TRỮ LƯỢNG THAN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MỎ KHU

CÁNH BẮC MỎ THAN MẠO KHÊ

1.1 Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Mạo Khê [1, 7]

1.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên và điều kiện kinh tế - xã hội khu mỏ

a Vị trí địa lý:

Công ty TNHH MTV than Mạo Khê thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam, hiện là một Công ty khai thác bằng hầm lò lớn của ngành than Công ty nằm trong khu vực có cơ sở hạ tầng khá hoàn chỉnh, hệ thống giao thông đường sắt, đường bộ, đường thủy giao lưu với các vùng trong nước khá thuận lợi Nằm gần nhà máy xi măng Hoàng Thạch, nhà máy nhiệt điện Uông Bí, Phả Lại,

mỏ Hồng Thái, Vàng Danh, các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng và hệ thống các cơ

sở dich vụ - xã hội phục vụ đời sống khá đầy đủ Dân cư trong vùng chủ yếu làm nghề mỏ, nghề nông nghiệp và đây là nguồn nhân lực chính phục vụ khu mỏ

b Đặc điểm địa lý tự nhiên:

* Địa hình, sông suối và giao thông

Toàn bộ khu Mạo Khê là vùng đồi núi thấp bị bào mòn Các dãy núi có phương kéo dài từ Đông sang Tây Độ cao của địa hình trong khu mỏ từ +15m đến +503m, điểm cao nhất ở đỉnh núi Cao Bằng Do địa hình dốc, nên khi có mưa rào, nước mưa tập trung rất nhanh, dễ tạo thành lũ Theo quan trắc, lưu lượng nước lũ cao nhất của suối Tràng Bạch có thể đạt đến 30m3/s, suối Đoàn Kết lưu lượng có thể đạt đến 15m3/s Sông Đá Bạch chảy qua phía Nam và cách khu Mạo Khê 4km, hướng dòng chảy từ Tây sang Đông, đến Quảng Yên rồi đổ ra biển

Trong khu mỏ có các hồ tự nhiên hoặc hồ tạo thành từ các moong khai thác lộ thiên Các hồ nước tập trung chủ yếu ở cánh Nam khu mỏ, bao gồm các hồ: Văn Lôi,

Cơ khí mỏ, Nhà sàng Pháp, Nhà sàng, Moong vỉa 10, Củ Chi, Đoàn Kết, Vạn Tường

Về mùa khô lượng tích nước giảm dần Tổng dung tích nước các hồ vào mùa mưa có thể đạt trên 5 triệu m3

Quốc lộ số 18 chạy dọc phía Nam và cách trung tâm mỏ 2 km Từ khu Mạo Khê đến bến Cân (sông Đá Bạc) có đường ô tô để vận chuyển than

Địa tầng khối Bắc bao gồm 3 tập than:

Tập than dưới (T3n- rhg21); là phần địa tầng từ trụ vỉa 2 trở xuống có chứa các vỉa than từ vỉa 1 trở xuống

Tập than giữa (T3n - rhg22); là phần địa tầng từ trụ vỉa 2 đến trụ vỉa 18 và chứa các vỉa than từ vỉa 2 đến vỉa 17

Tập than trên (T3n - rhg23); là phần địa tầng từ vỉa 18 đến vỉa 27

Các vỉa than, đá tạo đơn nghiêng cắm về phía Nam khá dốc: từ 45  60 có chỗ

70 80 Trong tập có 13 vỉa than, trong đó có các vỉa tham gia tính trữ lượng gồm vỉa 6, 7, 8, 8a, 9, 9a, 10 Các vỉa than đa số có chiều dày trung bình đến mỏng, một số phần vỉa thuộc loại vỉa dày Các vỉa duy trì khá liên tục nhưng mức độ ổn định kém Quy luật chung là theo hướng cắm từ Tây sang Đông, chiều dày vỉa giảm có nơi vỉa mỏng không còn than Phần lộ vỉa, vỉa thường dày hơn và các lớp kẹp tách mỏng hơn Theo hướng cắm về phía Đông, các lớp than có xu hướng cách xa nhau, tạo sự tách vỉa

* Đặc điểm cấu tạo các vỉa than

Toàn bộ khu mỏ gồm có 51 vỉa than, cánh Bắc 38 vỉa và cánh nam 13 vỉa Cánh Bắc có 8 vỉa có giá trị công nghiệp, bao gồm vỉa 3, 5, 6, 7, 8, 9, 9b và vỉa 10 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than thuộc khu cánh Bắc mỏ than Mạo Khê xem bảng 1.1

* Đặc điểm chung về cấu tạo đá vách và đá trụ của các vỉa than

Đá vách: Do điều kiện cấu tạo trầm tích nhịp điển hình nên vách vỉa thường

tồn tại một tập đá yếu, kém bền vững (vách giả)

- Nằm trực tiếp lên vách vỉa là tập đá gồm sét kết, sét kết than xen kẹp các lớp than mỏng Tập đá này thường dày từ 0,2  1,7m, đôi chỗ ở vách vỉa 9b, vỉa10 chiều dày của tập đá yếu lên tới 2,5  4,3m Đây là tập đá dễ bị tách chẽ, sập lở, trượt tiếp xúc trong quá trình khai thác Tuy nhiên, tập đá yếu lại phân bố không đều nhiều chỗ nằm trực tiếp lên vách vỉa là tập bột kết dày tương đối bền vững

- Nằm trên tập đá yếu là tập bột kết màu xám đen cấu tạo phân lớp mỏng, với chiều dày từ 2,0  7,0m nứt nẻ mạnh, tập đá này thường xẩy ra hiện tượng sập lở theo dạng kéo theo

- Trên tập bột kết là tập cát kết màu xám phân lớp dày Đây là tập đá cấu tạo tương đối vững chắc, nứt nẻ trung bình, khó sập lở với chiều dày chung từ 5,0 

15,0m, ổn định

Đá trụ:

- Nằm trực tiếp dưới trụ vỉa than là một tập đá mềm yếu gồm sét kết, sét kết than kẹp các lớp than mỏng Chiều dày của tập đá yếu từ 0,5  2,2m và thường gây nên hiện tượng bùng nền, lún nền, trượt tiếp xúc Tuy nhiên, tập đá yếu thường phân

bố không đều, đôi chỗ nằm trực tiếp dưới trụ vỉa là tập bột kết dày, tương đối ổn định

- Nằm dưới tập đá yếu là tập bột kết phân lớp mỏng với chiều dày cả tập từ 1,6

 13,5m, đôi chỗ dày tới 30m Xen kẹp trong tập bột kết là các lớp sét than hoặc các vỉa than mỏng, các thấu kính than dày duy trì không liên tục Điều kiện cấu tạo như vậy làm phức tạp thêm phần dưới trụ vỉa ở một số vỉa than

Cấu tạo tập đá nằm giữa hai phân lớp than

Trong một số vỉa than được cấu tạo thành 2 phân lớp, phân lớp vách và phân lớp trụ Kẹp giữa hai lớp đó là một tập đá gồm sét kết, bột kết hoặc cát kết mỏng Tập

đá này dày từ 0,63  12,7m trung bình khoảng 2  4m Đây là tập đá dễ bị sập lở khi khai thác phân lớp trụ

1.1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình

* Đặc điểm địa chất thủy văn

- Nước mặt: Nước mặt tập trung chủ yếu ở các suối chính và trong các moong khai thác

Các suối chính như: Văn Lôi, Bình Minh, Tràng Bạch, các suối này lòng dốc

và rộng, có nhiều suối nhánh, khi có mưa nước tập trung rất nhanh, một số đoạn của suối Văn Lôi, suối Bình Minh đã bị sụt lún làm nước suối chảy trực tiếp xuống lò, vào mùa khô ít mưa lòng suối thường khô cạn

Các hồ, moong khai thác lộ thiên tập trung chủ yếu ở cánh Nam khu mỏ, bao gồm các hồ: Văn Lôi, Cơ khí mỏ, nhà sàng Pháp , nhà sàng, moong vỉa 10, Củ Chi, Đoàn Kết, Vạn Tường Về mùa khô lượng tích nước giảm dần, có hồ cạn khô Tổng dung tích nước các hồ khoảng: 215.000m3

- Nước dưới đất:

+ Nước trong trầm tích đệ tứ: phân bố chủ yếu ở khu đồi thuộc cánh Nam Nước trong tầng này ảnh hưởng trực tiếp tới việc mở cửa lò và khai thác nông, song phạm vi phân bố nhỏ, chiều dày mỏng nên chỉ có nước tạm thời

+ Nước trong trầm tích Neogen: phân bố chủ yếu ở khu vực T.Id chiều dày từ

30 đến 300 mét, càng xa T.Id chiều dày càng tăng lên Thành phần nham thạch chủ yếu là sét pha hạt mịn, cát pha sét, phần lớn ở dạng bán keo kết Nếu khai thác ở tầng này cần đề phòng tích cực không bị nước và cát chảy vào

+ Nước trong địa tầng trên than: tầng này nằm ở phía Bắc của ranh giới thăm

dò Thành phần nham thạch chủ yếu là cuội kết, sạn kết và cát bột kết xen kẽ Ở phần thung lũng và sườn núi phía Bắc đường phân thủy thường gặp nước phun

+ Nước trong địa tầng chứa các vỉa than: đá chứa trong địa tầng chứa than gồm cuội kết, cát kết, sạn kết và một phần bột kết bị phong hóa sét than, sét kết, bột kết có cấu tạo khối thuộc vách trực tiếp của vỉa than tạo thành các lớp cách nước ổn định

Các thông số Địa chất thủy văn (ĐCTV) chủ yếu của địa tầng chứa than khối Bắc và khối Nam, xem bảng 1.2

Bảng 1.2 Các thông số địa chất thủy văn khu mỏ

Nước trong hệ thống lò bằng: điều kiện thải nước tốt, dễ tìm ra cửa lò, lượng tích nước không lớn, ít ảnh hưởng tới khai thác

Nước trong hệ thống khai thác lò nghiêng: hệ thống đường lò khai thác cũ nằm dưới mực xâm thực địa phương đã ngừng sản xuất, không thoát nước tự nhiên được nên thường tích tụ lượng nước khá lớn

* Đặc điểm địa chất công trình

Lớp phủ Đệ tứ

Lớp phủ Đệ tứ có mặt trên hầu khắp diện tích bề mặt khu mỏ, thành phần gồm các loại: đá lăn, cuội sỏi cát và đất bở rời

Khi mở lò khai thác, hoặc xây dựng công trình dân sinh, cần khảo sát tỷ mỷ vì

độ bền của lớp phủ Đệ tứ rất kém, độ hạt và độ bở rời không đồng đều, vì thế rất dễ gây xói lở khi gặp nước

Đặc điểm địa chất công trình của các lớp đá trong trầm tích chứa than

Khối Bắc ít bị chia cắt bởi hoạt động kiến tạo, nham thạch có độ bền cao hơn khối Nam đến 1,4 lần

Khối Bắc có cấu tạo đơn giản, ít bị chia cắt bởi kiến tạo, nên độ bền cơ học tương đối cứng

Khối Nam có cấu tạo phức tạp bị chia cắt mạnh Do đó độ bền cơ học của đá

có độ thoát khí 15,3 m3/T.ng.đ và được xếp loại mỏ thuộc siêu hạng về độ xuất khí

mê tan

Cụ thể, trong quá trình khai thác mỏ các năm trước đây đã xảy ra nhiều vụ cháy, nổ khí gây thiệt hại về người và tài sản Do vậy, khi khai thác phần trữ lượng của mỏ cần phải đặc biệt lưu ý và thực hiện tốt chế độ thông gió và quản lý khí để hạn chế đến mức thấp nhất khả năng sự cố có thể xảy ra

1.2 Tổng hợp trữ lượng các vỉa than và điều kiện địa chất mỏ khu vực cánh Bắc Công ty than Mạo Khê

Trên cơ sở báo cáo địa chất khoáng sàn than Mạo Khê và phương pháp đánh giá tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ của Viện VNIMI, luận văn tiến hành đánh giá và tổng hợp trữ lượng các vỉa than khu vực cánh Bắc Công ty than Mạo Khê theo các yếu tố sau:

* Chiều dày và mức độ biến động chiều dày của vỉa

+ Chiều dày của vỉa mmin , mtb , mmax , mi



mmin - Chiều dày vỉa nhỏ nhất trong giới hạn của hình đánh giá (mét)

mmax - Chiều dày vỉa lớn nhất trong giới hạn của hình đánh giá (mét)

mtb - Chiều dày vỉa trung bình trong giới hạn của hình đánh giá (mét)

mi - Chiều dày của vỉa tại điểm thứ i (mét)

n - Số điểm đo

+ Mức độ biến động về chiều dày của vỉa

Đặc trưng bằng hệ số được tính theo công thức:

% 100 1

m

m n

m m

Trong đó: m - Hệ số biến động chiều dầy (%)

Ứng với những giá trị của m xác định mức độ thay đổi chiều dầy của vỉa, sau đó phân loại vỉa theo các loại: Vỉa có chiều dầy ổn định, ổn định trung bình và không ổn định

Khi m < 15% - Vỉa đơn giản ít biến động (ổn định)

15% < m < 35% - Vỉa tương đối phức tạp (ổn định trung bình)

m > 35% - Vỉa biến động lớn (không ổn định)





;

min - Góc dốc vỉa nhỏ nhất trong giới hạn của hình đánh giá(độ)

max - Góc dốc vỉa lớn nhất trong giới hạn của hình đánh giá(độ)

tb - Góc dốc vỉa trung bình trong giới hạn của hình đánh giá(độ)

i - Góc dốc vỉa tại điểm thứ i (độ)

n - Số điểm đo

+ Mức độ biến động về góc dốc

Đặc trưng bằng hệ số được tính theo công thức:

% 100 1

n V

Trong đó: mdk chiều dày trung bình của đá kẹp trong vỉa, mét

mv chiều dày trung bình của vỉa than, mét

mv chiều dày trung bình của vỉa than, mét

(Số lớp kẹp nlk 2, vỉa có cấu tạo đơn giản Số lớp kẹp nlk > 2, vỉa có cấu tạo phức tạp)

* Tính chất đá vách và đá trụ vỉa

- Tính chất bền vững của đá vách (TCBV): Được đặc trưng bởi khả năng của

đá vách duy trì ổn định không bị tách lớp tụt đổ xuống khoảng không gian trong gương khấu khi chưa có cột chống Về mặt định lượng là diện tích mặt lộ vách và thời gian tồn tại ổn định trong gương khấu chưa được chống giữ

Theo kinh nghiệm phân loại của Viện VNIMI được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam, có thể chia đá vách trực tiếp thành 4 loại: Rất ổn định, ổn định, ổn định trung bình, không ổn định

Đối với các khu vực vỉa chưa đưa vào khai thác, không có điều kiện theo dõi đánh giá tại hiện trường, có thể dự báo TCBV theo chiều dày và độ cứng của các lớp đá vách sát vỉa than

- Tính chất sập đổ của vách (TCSĐ) hay tính chất tải trọng của đá vách:

Đặc trưng bởi khả năng phá hủy và sập đổ tự nhiên sau hàng cột chống phá hỏa của các lớp đá có chiều dày phân lớp khác nhau

TCSĐ về mặt định lượng là bước sập đổ và kích thước các lớp đá sập đổ xuống phía sau hàng cột chống phá hỏa

TCSĐ của tập lớp đá vách với tổng chiều dầy khoảng 10 lần chiều cao lớp khấu chính là tải trọng tích cực tác động lên cột chống trong gương lò Tính chất tải trọng của đá vách phụ thuộc vào chiều dầy của các lớp đá vách dễ sập đổ nằm ngay sát vỉa than hoặc chiều dài bước gãy của các lớp đá vách khó sập đổ

* Kết quả đánh giá và tổng hợp trữ lượng

Kết quả đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ của các vỉa than khu cánh Bắc Công ty than Mạo Khê được trình bày trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than trong phạm vi đánh giá thuộc

cánh Bắc mỏ Mạo Khê

Đặc điểm vỉa than

Độ dốc vỉa;

độ ((Nhỏ-

Trên cơ sở kết quả đánh giá tổng hợp, luận văn tiến hành phân tích xác định

mối tương quan giữa các yếu tố điều kiện địa chất, điều kiện kỹ thuật mỏ và phân loại

các khu vực khoáng sàng nhằm lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý cho từng điều

kiện địa chất cụ thể Các yếu tố địa chất cơ bản bao gồm:

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

việc lựa chọn công nghệ khai thác và các thông số của sơ đồ công nghệ Để lựa

chọn sơ đồ công nghệ khai thác hợp lý, đề tài phân chia các khu vực thành các miền

chiều dày theo phạm vi m = 0,7  1,2 mét; m = 1,2 3,5 mét; và m > 3,5 mét Kết

quả đánh giá, phân chia trữ lượng các vỉa than thuộc cánh Bắc mỏ Mạo Khê theo chiều dày được tổng hợp trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than theo các miền chiều dày vỉa

Hình 1.1: Tỷ lệ phân bố trữ lượng các vỉa than theo chiều dày

Từ kết quả tổng hợp ở bảng 1.5 và biểu đồ phân tích hình 1.1 có thể thấy rằng, các vỉa than thuộc khu vực cánh Bắc mỏ Mạo Khê chủ yếu có chiều dày trung bình với tổng trữ lượng lên tới 16.886,3 ngàn tấn (chiếm 63% trữ lượng toàn khu vực) Trữ lượng phân bố trong các vỉa dày chiếm một tỷ lệ đáng kể 32% (tương ứng 8.662,2 ngàn tấn) Trữ lượng phân bố trong các vỉa mỏng chiếm rất ít, chỉ có 5% và

hầu như không có vỉa rất mỏng trong khu vực

- Góc dốc vỉa: Cũng như chiều dày vỉa, góc dốc vỉa là yếu tố quan trọng ảnh

hưởng đến việc lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác và phương tiện thiết bị khai thác Phân loại trên cơ sở phạm vi góc dốc vỉa đặc trưng theo các giới hạn: α ≤ 150

;

α = 15  350; α = 35  450; α > 450 Kết quả đánh giá, phân chia trữ lượng các vỉa than thuộc cánh Bắc mỏ Mạo Khê theo góc dốc được tổng hợp trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than theo các miền góc dốc vỉa Góc dốc vỉa,

Hình 1.2: Tỷ lệ phân bố trữ lượng các vỉa than theo góc dốc

Từ bảng 1.6 và biểu đồ phân tích tỷ lệ phân bố trữ lượng các vỉa than theo góc dốc tại khu cánh Bắc mỏ Mạo Khê đã cho thấy rằng, trong khu vực không có vỉa than có thế nằm nhỏ hơn 150, trữ lượng của các vỉa than phân bố trong các miền góc dốc còn lại tương đối đều nhau Cụ thể như sau: Trữ lượng phân bố trong các vỉa có góc dốc từ 15 ÷ 350

là nhiều nhất, với 12.313,7 ngàn tấn (chiếm 46% tổng trữ lượng đánh giá); sau đó là trữ lượng phân bố trong các vỉa có góc dốc >450 với 8.923,4 ngàn tấn (chiếm 33%) và còn lại 5.730,8 ngàn tấn (chiếm 21%) phân bố trong các vỉa có góc dốc từ 35 ÷ 450

- Tổ hợp yếu tố chiều dày và góc dốc: Trong việc xác định phạm vi áp dụng

các sơ đồ công nghệ khai thác, tổ hợp hai yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa là một trong các yếu tố quan trọng để lựa chọn công nghệ

Ngoài ra, đề tài cũng xem xét một số yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ cơ giới hóa khai thác như độ biến động về chiều dày, góc dốc, tỷ lệ đá

kẹp, điều kiện đá vách và đá trụ vỉa

Kết quả đánh giá mối tương quan giữa trữ lượng than và tổ hợp chiều dày, góc dốc vỉa xem bảng 1.7 và biểu đồ hình 1.3

Bảng 1.7 Tổng hợp trữ lượng than theo các yếu tố chiều dày và góc dốc

Hình 1.3: Mối tương quan trữ lượng có khả năng khai thác

theo yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa

Hình 1.4: Tỷ lệ phân bố trữ lượng trong các vỉa dốc trên 45 0 ở Cánh Bắc

Phân tích mối tương quan giữa tổ hợp chiều dày và góc dốc vỉa với tổng trữ

lượng của các vỉa than trong phạm vi đánh giá tại khu cánh Bắc mỏ than Mạo Khê cho

thấy, các vỉa than chủ yếu có góc dốc trên 150, chiều dày trên 0,8m, cụ thể như sau:

+ Trữ lượng khu vực vỉa có chiều dày từ 0,7  1,2 m là 1.419,5 ng.tấn, chiếm

5,3% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ lượng các khu vực vỉa

có góc dốc từ 15  35 là 442,7 ng.tấn, chiếm 1,6%, góc dốc vỉa 35  45 là 728,4

ng.tấn, chiếm 2,7% và góc dốc vỉa trên 45 là 248,3 ng.tấn, chiếm 0,9%

+ Trữ lượng địa chất khu vực vỉa có chiều dày từ 1,2  3,5m là 16.886,3

ng.tấn, chiếm 62,6% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ lượng

các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 7.687,9 ng.tấn, chiếm 28,5%, góc dốc vỉa

35  45 là 4.049,7 ng.tấn, chiếm 15,0% và góc dốc vỉa trên 45 là 5.148,7 ng.tấn,

chiếm 19,1%

+ Trữ lượng địa chất các khu vực vỉa có chiều dày lớn hơn 3,5 mlà 8.662,2

ng.tấn, chiếm 32,1% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá Trong đó, trữ lượng

các khu vực vỉa có góc dốc từ 15  35 là 4.183,1 ng.tấn, chiếm 15,5%, góc dốc vỉa

35  45 là 952,7 ng.tấn, chiếm 3,5% và góc dốc vỉa trên 45 là 3.526,4 ng.tấn,

chiếm 13,1%

1.3 Nhận xét

Qua đánh giá, tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện địa chất mỏ các vỉa

than khu cánh Bắc mỏ Mạo Khê từ mức -150/lộ vỉa cho thấy: Các vỉa than có điều

kiện địa chất rất phức tạp, chiều dày và góc dốc vỉa biến động lớn, đặc biệt đối với chiều dày vỉa (chiều dày biến đổi theo từng vỉa, từng khu vực khoáng sàng và trong phạm vi nhỏ) Kết quả đánh giá chung theo các yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa như sau:

- Theo góc dốc vỉa: Các vỉa than có góc dốc thay đổi từ 150 trở lên, được phân chia thành các miền góc dốc sau: Vỉa có góc dốc từ 15  350 có trữ lượng 12.313,7 ng.tấn, chiếm 45,7%; vỉa có góc dốc từ 35  450 có trữ lượng 5.730,8 ng.tấn, chiếm 21,3%; vỉa có góc dốc > 450 có trữ lượng 8.923,4 ng.tấn, chiếm 33,1%

- Theo chiều dày vỉa: Các vỉa than có chiều dày từ 0,8  1,2m có trữ lượng 1.419,5 ng.tấn, chiếm 5,3%; các vỉa than có chiều dày từ 1,2  3,5m có trữ lượng 16.886,3 ng.tấn, chiếm 62,6%; các vỉa than có chiều dày > 3,5m có trữ lượng 8,662,2 ng.tấn, chiếm 32,1%

- Theo tương quan giữa hai yếu tố chiều dày và góc dốc, trữ lượng các khu vực vỉa có chiều dày trung bình đến dày, góc dốc trên 450 là 8.675,1 ng.tấn, chiếm 32,2%

Ngoài ra, trong các khu vực các vỉa than đá vách và đá trụ trực tiếp hầu hết thuộc loại kém ổn định và không bền vững

Chương 2

THAN MẠO KHÊ

2.1 Hiện trạng công tác khai thông và chuẩn bị khai trường [6]

Theo kế hoạch khai thác của mỏ, để khai thác phần trữ lượng của mỏ dưới mức mặt bằng sân công nghiệp (cụ thể từ mức -150  -25), công tác khai thông được tiến hành như sau:

Tại mặt bằng sân công nghiệp Mạo Khê mở một cặp giếng nghiêng Trung tâm mức +17 Miệng giếng nghiêng chình mức +17, miệng giếng nghiêng phụ mức +14,45 Giếng nghiêng chính dài 590 m, với góc dốc 16030’ đặt băng tải để chở than, giếng nghiêng phụ dài 389 m, với góc dốc 250 trang bị trục tải để chở người, thiết bị, vật liệu, đất đá thải, cùng với các hệ thống sân ga hầm trạm Lò giếng được chia làm hai tầng: tầng I, mức -25/-80, tầng II, mức -80/-150

Khai thông tầng I, mức -80/-25 Căn cứ vào điều kiện địa chất mỏ như

phay phá, điều kiện áp dụng của các công nghệ khai thác, khoáng sàng được chia thành các khu: Tây Bắc I (TBI), Tây Bắc II (TBII), Đông Bắc I (ĐBI) để khai thác cho cánh Bắc, khu Đông Nam I (ĐNI), Đông Nam II (ĐNII), và Tây Nam I (TNI) cho cánh Nam

Đối với cánh Bắc: Lò xuyên vỉa TBI mức -80 đào đến vỉa 9b, từ xuyên vỉa đào các lò dọc vỉa vận tải trong đá, than của các vỉa đến tận biên giới khu khai thác (phù hợp với phương pháp khấu đuổi từ xuyên vỉa Trung tâm đến biên giới khai trường) Từ lò dọc vỉa đá mức -80 của vỉa 8 cánh Tây đào đến biên giới khu (giữa tuyến thăm dò II & III) và mở xuyên vỉa TBII-1 tới vỉa 9b, sau đó tiếp tục đào lò dọc vỉa đá 9b mức -80 tới tuyến thăm dò Ic, mở xuyên vỉa TBII-2 Từ các xuyên vỉa này tiến hành đào các lò dọc vỉa đá đi theo vỉa than Từ lò dọc vỉa đá mức -80 của vỉa 8 cánh Đông (điểm đầu sân ga mức -80 phía Đông) đào đến biên giới khu giữa tuyến thăm dò VII và VIII, sau đó mở xuyên vỉa ĐBI-1 về phía Bắc đến vỉa 9b Tùy theo chiều dài theo phương vỉa vỉa mà từ xuyên vỉa này tiến hành đào các lò dọc vỉa

đá như vỉa 3, vỉa 6 hoặc lò dọc vỉa trong than khấu dật Các khu có chiều dài theo phương thay đổi từ 500m đến 1000m, cá biệt có chỗ dài hơn

Đối với cánh Nam: Sử dụng lại mạng lò đá khai thông mở vỉa để khai thác tận thu tầng -80/lộ vỉa, bao gồm:

- Lò xuyên vỉa Tây Nam mức -80 và lò thượng đá mức -80/lộ vỉa của vỉa 9b

- Lò xuyên vỉa Đông Nam I, Đông Nam II, xuyên vỉa mức +25 và các lò thượng đá vỉa 8 mức -80/lộ vỉa, -80/+25

Khai thông tầng II, mức -150/-80

Đối với cánh Bắc: Khai thông tương tự tầng -80/-25 Vị trí các lò xuyên vỉa ở mức -150 được bố trí trùng với các lò xuyên vỉa mức -80 nhằm giảm tổn thất than

do để lại các trụ bảo vệ lò xuyên vỉa Lò xuyên vỉa TBI mức -150 được đào từ sân

ga mức -150 đến vỉa 9b Các đường lò cơ bản của mức -150 sẽ được băng tải hóa để nâng công suất vận tải khi sử dụng cơ giới hóa Như vậy các vỉa than cánh Bắc cũng được chia làm 3 khu: TBI, TBII và khu ĐBI

Đối với cánh Nam: để quy hoạch khai thác cánh Nam mức -150/-80 cũng được chia làm hai khu bằng các lò xuyên vỉa TNI và ĐNI,II cùng các lò dọc vỉa đá mức -150 để phục vụ cho công tác vận tải

Công tác chuẩn bị: theo trình tự khai thác, các khu vực vỉa được huy động khai thác trước là các khu vực vỉa có trữ lượng chắc chắn và điều kiện địa chất thuận lợi (về chiều dày, góc dốc, chất lượng than), còn các khu vực khác được huy động sau Trong một cụm vỉa đối với cùng một mức: vỉa nằm bên trên khai thác trước, vỉa nằm dưới khai thác sau Tuy nhiên, tùy thuộc vào cấu trúc địa chất và khoảng cách giữa các vỉa mà có thể khai thác vỉa dưới trước nếu không ảnh hưởng đến lò chợ vỉa trên Trong một vỉa, tầng trên khai thác trước, tầng dưới khai thác sau Các khu vực có trữ lượng gần trụ bảo vệ đường lò và các công trình được bố trí khai thác sau

Trên cơ sở đó, đối với một tầng về tổng thể, khai thác khấu đuổi từ Trung tâm (xuyên vỉa TBI) về hai cánh của mỏ TBII và ĐBI đối với cánh Bắc Khai thác TNI, ĐNII và ĐNI đối với cánh Nam

Lò XV Tây Bắc I mức -80

C5 -76,052 C6 -75,853

LK 519 165,47

LK 355 152,96

LK 354 122,62

T.IIIa

LK 10 67.93

T V

QT11 QT12 -77.869

QT13 -77.278

F2 G0

F1

D2

L1 L2

D10

D9

A1 A2 -75,769 -75.774

N N

N N

N

N

N N

S

-33 -54

I-09

I-09 I-09

I-09 I-09 I-09

IV -09

V V

V-09 V-09

C1 C2 C3 C4

C1 C2 C3 C4

C1 C2 C3

C1 C2

-19,568

-19,145

BT3 TC1

C3 C4 C5 C6

N1

P5 P6 P7 P8 P10 P12

P17 P16

P14 P15

P18 P19 P21

P23

P22

P26

T4 T2

Giếng chí

nh Giếng phụ

25 16

0 0

T1

SD5 -23.774

SD9 -22.615

SD15 -21.161 SD17

C5 C6 C7 C8

BD2 BD3 BD4

C5

BD13

C6 C7 C8 C9

C6A

C7

BT6 BT7 M2 BT8

VT1

+25.18 +25.04

IX

N N

II-09 III-09

Lò DV đá V7 Tây mức -25

IV-09 -148,54TB14

mức

Sân ga mức -25

IX-09 IX-09

IX-09

IV-09 V-09 VII-09 VIII-09 IX-09

VII

VI -09

X-09 XI-09

X-09

XI-09

X-09

XI-09 X-09

VI II-09

-09

X-XII-09

XII I-10

I-1 0 I-1 0 II

mức -150

á vỉa 8

Tây mức -80

Hỡnh 2.1: Sơ đồ hiện trạng khai thụng chuẩn bị tại một khu vực của mỏ Mạo Khờ

Đỏnh giỏ chung cụng tỏc khai thụng, chuẩn bị khai trường:

Trờn cơ sở hiện trạng sơ đồ khai thụng chuẩn bị tại Cụng ty than Mạo Khờ, cho thấy: điều kiện địa chất trong khu vực rất phức tạp, chiều dày và gúc dốc biến động rất lớn Than và cỏc lớp đỏ sỏt vỉa thành phần chủ yếu là sột kết cú tớnh trương

nở khi gạp nước gõy nờn hiện tượng bựng nền Do vậy, cụng tỏc khai thụng và chuẩn bị để khai thỏc ở cỏc tầng sử dụng lũ xuyờn vỉa phõn khu và dọc vỉa đỏ để phục vụ cụng tỏc vận tải, thụng giú là phự hợp Phương ỏn khai thụng này đó được Cụng ty kiểm chứng qua cỏc tầng khai thỏc trước đõy

Tuy nhiờn, do điều kiện địa chất mỏ quỏ phức tạp (về chiều dày, gúc dốc, phay phỏ, khớ và nước mỏ), chiều dài theo phương khai thỏc của mỏ lớn (từ tuyến thăm dũ Id đến tuyến IXa) khoảng 5,5 km, nờn cụng tỏc đào lũ cũng như việc bảo dưỡng duy tu cỏc đường lũ chuẩn bị gặp rất nhiều khú khăn Từ đú ảnh hưởng rất lớn đến cụng tỏc chuẩn bị diện sản xuất cũng như kế hoạch khai thỏc của cỏc tầng

2.2 Hiện trạng khai thỏc vỉa dốc [1, 6, 7]

Công ty than Mạo Khê hiện tại khai thác ở cả hai cánh: cánh Bắc và cánh

Nam Cánh Bắc đang khai thác ở cả ba tầng, tầng -25/+30, -80/-25, -150/-80, trong

đó hai tầng từ -80/+30 đã khai thác hết khu Trung tâm và các khu vực vỉa dốc thoải,

còn lại hai biên giới phía Đông và phía Tây của mỏ là các phần vỉa chủ yếu có góc

dốc lớn đang huy động để khai thác Tầng -150/-80 mới đưa vào khai thác được 5 lò

chợ ở các vỉa 6, 7 của khu Trung tâm và khu Tây xuyên vỉa Tây Bắc I (XVTBI)

Sản lượng khai thác được từ hầm lò của Mạo Khê trong ba năm qua như bảng sau

Bảng 2.1 Tổng hợp sản lượng than khai thác hầm lò của mỏ Mạo Khê năm 2010,

Lò chợ GTL

Lò chợ TLĐ

DVPT và N.nghiêng

(vỉa dốc trên

450)

Đào

lò lấy than

Tổng than K.Thác

(AD khai thác vỉa có góc α <450)

Hình 2.2: Tỷ lệ phân bố sản lượng tại các lò chợ khai thác ở mỏ Mạo Khê

Qua bảng 2.1 và hình 2.2 cho thấy, sản lượng tăng trưởng hàng năm của Công ty là không đáng kể, đánh giá sơ bộ cho thấy nguyên nhân chủ yếu là do các vỉa than trong khu vực có điều kiện địa chất phức tạp: chiều dày và góc dốc vỉa biến động lớn, phần trữ lượng vỉa dốc chiếm tương đối lớn Điều kiện đá vách đá trụ vỉa phức tạp, áp lực mỏ lớn và có hiện tượng bùng nền Các khu vực khai thác phân tán (không tập trung) làm hạn chế việc nâng công suất, năng suất khai thác (do phải vận chuyển qua nhiều công đoạn cũng như công tác thông gió gặp rất nhiều khó khăn) Mặt khác, trên bề mặt địa hình đã tiến hành khai thác phần lộ vỉa, mùa mưa nước mặt thẩm thấu trực tiếp xuống đường lò làm ảnh hưởng đến công tác khai thác và gây nhiều khó khăn trong việc duy tu và bảo dưỡng hệ thống lò

Cũng theo kết quả đánh giá, tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ trong chương I cho thấy, phần trữ lượng các vỉa than có góc dốc trên 450 thuộc cánh Bắc ở Công ty than Mạo Khê là tương đối lớn Theo xu thế chung của toàn ngành, các công nghệ chủ yếu được áp dụng khai thác vỉa dốc tại

mỏ trong thời gian gần đây tập trung chủ yếu vào ba loại hình công nghệ chính:

- Đối với các khu vực vỉa than có chiều dày mỏng đến trung bình, dốc nghiêng đứng đến dốc đứng (điều kiện vỉa không ổn định về cả chiều dày và góc dốc), Công ty áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống tăng cường gương khai thác bằng giá thủy lực di động

- Đối với các khu vực vỉa than có chiều dày mỏng đến trung bình, dốc nghiêng đứng đến dốc đứng (điều kiện vỉa ổn định đến tương đối ổn định về cả chiều dày và góc dốc), Công ty áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, cơ giới hóa khai thác lò chợ sử dụng tổ hợp giàn chống 2ANSH, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ

- Đối với các khu vực vỉa than dày, dốc nghiêng đứng đến dốc đứng, Công ty

áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng, khấu than bằng khoan

nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ, chống giữ gương khai thác bằng giá thủy lực di động

Ngoài ra, đối với các khu vực có điều kiện địa chất phức tạp, nhỏ lẻ không phù hợp với việc áp dụng các sơ đồ công nghệ trên, Công ty còn áp dụng các công nghệ khai thác khác như: công nghệ đào lò lấy than, nhưng không nhiều

Hiện trạng công tác chuẩn bị, khai thác các vỉa than dốc tại mỏ Mạo Khê bằng các sơ đồ công nghệ trên như sau:

2.2.1 Đối với các vỉa có chiều dày trung bình, góc dốc trên 45 0

Theo kết quả tổng hợp và đánh giá trữ lượng, trữ lượng than phân bố trong các vỉa có chiều dày trung bình, dốc trên 450 chiếm một tỷ lệ khá lớn (chiếm 58% tổng trữ lượng than phân bố trong các vỉa dốc) Để khai thác các vỉa than trong trường hợp này, hiện tại mỏ Mạo Khê đang áp dụng 2 loại hình công nghệ chính, đó là:

- Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng

- Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, cơ giới hóa khai thác lò chợ sử dụng tổ hợp giàn chống 2ANSH, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ

1 Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng

a Vị trí áp dụng: Trong những năm vừa qua, để khai thác các vỉa than có

chiều dày trung bình và dốc trên 450

Công ty đã áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác

lò dọc vỉa phân tầng tại nhiều vị trí, khu vực như:

- Vỉa 7 cánh Nam, mức +17  +30, chiều dài theo phương khu vực áp dụng

là 94m và chiều dài theo hướng dốc là 34m, chiều dày vỉa 2,5m và góc dốc trung bình của vỉa là 630

- Vỉa 9b cánh Tây Nam, mức -80  -25, chiều dài theo phương khu vực áp dụng là 118m, chiều dài theo hướng dốc là 73m, chiều dày vỉa 3,0m và góc dốc trung bình của vỉa là 600

b Công tác chuân bị: Khu vực khai thác được chia thành các cột bởi các lò

thượng cột, chiều dài theo phương mỗi cột 80  100 m Từ lò thượng cột, đào các lò dọc vỉa phân tầng chia hướng dốc cột thành các phân tầng với chiều cao 8  10 m (tuỳ theo tình trạng của đá vách và độ ổn định của vỉa than, chiều dày và góc dốc vỉa, khả năng khoan và nạp nổ) Các lò dọc vỉa phân tầng được chuẩn bị theo từng cặp tương ứng từ trên xuống theo chiều dốc vỉa Việc đào các đường lò dọc vỉa

phân tầng được thực hiện bằng thủ công khoan nổ mìn Sau khi đào xong lò dọc vỉa phân tầng thứ ba, tiến hành lắp đặt giá thủy lực di động lò chợ của phân tầng thứ nhất và thứ hai để khai thác các phân tầng đó Các lò dọc vỉa phân tầng tiếp theo được đào chuẩn bị phù hợp với tiến độ khai thác của các phân tầng

c Công tác khai thác:

Sau khi tiến hành lắp đặt giá chống tăng cường cho vì chống lò dọc vỉa tiến hành khai thác lò chợ bằng khoan nổ mìn thủ công để thu hồi phần than nóc phía sau giá chống Sau đó thực hiện di chuyển giá chống theo tiến độ 1,6 m và tiến hành khoan nổ mìn hạ trần và thu hồi phần than nóc tương tự lần đầu Quá trình khai thác trên một phân tầng được thực hiện tương tự cho đến khi kết thúc khai thác một phần tầng (khai thác ra tới lò thượng cột)

Trình tự khai thác các phân tầng theo thứ tự từ trên xuống dưới và từ biên giới về phía thượng Trung tâm Có thể khai thác hai phân tầng đồng thời song khoảng cách khai thác phân tầng dưới khấu chậm sau phân tầng trên với khoảng cách  30 m

d Công tác vận tải: Than khai thác từ lò chợ được tải thủ công vào máng cào

đặt ở lò dọc vỉa phân tầng Than theo máng cào ra thượng Trung tâm blốc khai thác (lò thượng cột) xuống lò vận chuyển chính ra ngoài mặt bằng

e Công tác thông gió: thông gió cho khu vực lò chợ sử dụng theo sơ đồ

thông gió chung Thông gió trong quá trình khai thác và đào các lò phân tầng theo phương pháp thông gió cục bộ, sử dụng các quạt cục bộ với ống gió vải đẩy gió sạch vào gương lò Gió thải thoát ngược trở lại lò dọc vỉa phân tầng ra thượng đá Trung tâm rồi hòa vào mạng gió chính đi ra ngoài

f Công tác thoát nước: trong quá trình khai thác nước chảy theo lò dọc vỉa

phân tầng qua thượng đá Trung tâm sau đó theo hệ thống các đường lò về hầm bơm sân ga và được bơm lên mặt đất

g Công tác tổ chức: Biểu đồ tổ chức chu kỳ và bố trí nhân lực khai thác xem

bảng 2.2 và bảng 2.3

h Một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đạt được: Sau thời gian áp dụng công

nghệ tại mỏ đã cho một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tương đối tốt, cụ thể như sau:

Bảng 2.4 Tổng hợp mổ số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản của sơ đồ công

nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng áp dụng tại mỏ than Mạo Khê

DVPT

4 Trọng lượng thể tích của than T/m3 1,61 1,49

5 Chiều dài trung bình theo phương khu khai thác m 540 420

6 Chiều cao phân tầng khai thác m 810 810

7 Chiều cao lớp than hạ trần m 5,87,8 5,87,8

9 Sản lượng khai thác ngày đêm của một phân tầng T 85 121

10 Công suất khai thác 1 phân tầng T/năm 21.000 29.500

11 Năng suất lao động trực tiếp T/công 3,2 3,60

TT Tên một số chỉ tiêu Đơn vị Than khai thác từ lò

sử dụng kíp vi sai điện còn hạn chế nên một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật còn thấp như năng suất lao động, công suất khai thác, đặc biệt là chỉ tiêu tổn thất than còn lớn Bên cạnh đó, chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 T than còn lớn, chi phí đào 1 mét lò chuẩn bị cao nên ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành khai thác than, làm giảm hiệu quả khai thác của sơ đồ công nghệ Do đó, để nâng cao hiệu quả khai thác của công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, vấn đề mang tính cấp thiết là nghiên cứu

đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cao chiều phân tầng khai thác để giảm chi phí mét

lò chuẩn bị cho 1000 T than khai thác, nâng cao năng suất lao động, công suất khai thác, đảm bảo tỷ lệ tổn thất than trong giới hạn cho phép

2 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc, cơ giới hóa đồng bộ khai thác lò chợ sử dụng tổ hợp giàn chống 2ANSH, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn bộ

a Vị trí áp dụng: Với tính chất công nghệ cơ khí hóa, khả năng thích ứng với

điều kiện vỉa than biến động mạnh là hạn chế và gặp nhiều khó khăn Do đó, sơ đồ công nghệ này chỉ được áp dụng trong các điều kiện vỉa có chiều dày trung bình từ 2,0  2,4 m và vỉa thuộc loại ổn định về chiều dày, góc dốc

Công nghệ được đưa vào áp dụng trong thực tế sản xuất của Công ty tháng 8/2008, đến nay đã khai thác được 5 cột (tương đương với 300 m theo phương) của vỉa 8 mức -80/+30 khu Tây XVTB-I và đang khai thác cột thứ hai của vỉa 7 mức -80/+25 khu Đông Nam cánh Nam Khu vực có đặc điểm điều kiện địa chất như sau: Chiều dày vỉa thay đổi từ 1,35  3,21 m, trung bình 2,2 m; mức độ biến động về chiều dày vỉa m = 29,4 %; trong vỉa có từ 0  2 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp thay đổi từ 0  0,51 m, trung bình 0,3 m, vỉa có cấu tạo đơn giản; góc dốc vỉa thay đổi từ

44 75, trung bình 580, mức độ biến động về góc dốc vỉa  = 23,5 % Vỉa thuộc loại ổn định trung bình về chiều dày và góc dốc

b Công tác chuẩn bị: Khu vực tầng khai thác được chia thành các cột theo

hướng dốc Chiều dài cột bằng chiều cao của tầng (hoặc phân tầng) khai thác từ 100

 150 m, chiều rộng cột khai thác từ 40  60 m Để chuẩn bị lò chợ khai thác đào lò thượng nối hai mức vận tải và thông gió làm thượng vận tải than để khai thác cột đầu tiên Sau đó ở mức thông gió, từ lò thượng khởi điểm mở khám lắp đặt giàn chống cho lò chợ

c Công tác khai thác: Việc khai thác lò chợ được thực hiện theo hướng từ lò

dọc vỉa thông gió xuống dưới lò dọc vỉa vận tải, trong mỗi cột công tác 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 giàn chống Giai đoạn 2 - khai thác lò chợ sử dụng

tổ hợp giàn chống Giai đoạn 3 - Tháo dỡ giàn chống chuyển sang lắp đặt cho cột khai thác tiếp theo

Sau khi hoàn thiện xong công tác lắp đặt giàn chống, tiến hành khấu gương

lò chợ Công tác khai thác lò chợ sử dụng tổ hợp giàn chống được thực hiện như sau: Khấu than lò chợ theo chiều dốc của vỉa, việc phá than ở gương lò chợ nhờ hệ thống máy bào Máy bào dịch chuyển dọc gương lò chợ theo hành trình và khấu từ nóc tới nền lò chợ Đầu của máy bào được đẩy lên - xuống theo mặt đứng bằng kích chao - lắc thuỷ lực để khấu hết phần than nóc rồi xuống phần than nền Máy bào được đẩy chính diện vào gương bằng bàn điều khiển thuỷ lực chung hoặc từng phần nhờ khối điều khiển cục bộ đặt trên giá treo Sau khi khấu hết gương theo tiến độ và