Đánh giá hiện trạng khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng tại công ty than vàng danh và nghiên cứu, đề xuất công nghệ khai thác và chống giữ lò chợ bằng giá xích

Đánh giá hiện trạng áp dụng công nghệ chống lò chợ ở các vỉa dày dốc thoải nghiêng ở Công ty than Vàng Danh và nghiên cứu đề xuất công nghệ khai thác và chống giữ lò chợ bằng giá xích ở

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

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS.TSKH LÊ NHƯ HÙNG

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, tài liệu trong luận văn là trung thực và kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Hà nội, ngày 08 tháng 10 năm 2012

Người cam kết

Phạm Trọng Thuận

1.2 Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Vàng Danh 5

1.2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình 9

thế giới

2.1.2 Tổng quan về hệ thống khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng ở

2.2 Công nghệ khai thác ở các vỉa dày dốc thoải nghiêng 31

2.2.2 Công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải, nghiêng ở Việt Nam 38 2.2.3 Công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng ở mỏ Vàng

3.1.1 Điều kiện cấu tạo địa chất khu vực thiết kế 69

3.1.3 Hệ thống khai thác sử dụng kết hợp với giá xích 74

3.2 Thành lập các hộ chiếu và xác định chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 76

Danh môc c¸c b¶ng

Trang

Bảng 1.1 Bảng đặc điểm các nhóm đứt gãy khu mỏ Vàng Danh 2 Bảng 1.2 Giá trị độ bền của các loại đá khu mỏ Vàng Danh 11 Bảng 1.3 Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than 13 Bảng 1.4 Bảng tổng hợp đặc điểm các vỉa than có giá trị công nghiệp 14 Bảng 1.5 Bảng phân chia trữ lượng và góc dốc ở Vàng Danh 14

Bảng 2.2 Bảng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản khai thác vỉa dày

dốc thoải nghiêng ở một số mỏ hầm lò Quảng Ninh

30

Bảng 2.3 Phân loại đá vách theo đặc tính điều khiển 35

Bảng 2.4 Bảng phân loại và giá khả năng kháng lún của trụ vỉa 37 Bảng 2.5 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ lớp trụ vỉa 6 cánh

Đông mức -80  -25 Công ty than Mạo Khê

42

Bảng 2.6 Bảng chỉ tiờu kinh tế kỹ thuật lũ chợ mức -36  +12 V10

khu III- Cty than Hà Lầm

45

Bảng 2.7 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ vỉa 6a mức +180-:-

+190 T.IIA-:- T.I Công ty than Nam Mẫu

47

Bảng 2.8 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ lớp 1 (-35 -:- +8)

PV6B cánh Bắc khu Lộ Trí, Công ty than Thống Nhất

Bảng 3.2 Bảng xác định một số thông số của vỉa 72 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp đặc tính địa chất công trình vỉa 6 73 Bảng 3.4 Bảng liệt kê thiết bị - vật tư chống giữ lò chợ 81 Bảng 3.5 Bảng chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật công nghệ khai thác lò chợ bằng

giá xích

89

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 2.1 Tổng hợp các sơ đồ công nghệ khấu than trên thế giới 17 Hình 2.2 Các sơ đồ công nghệ không chia lớp 18 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp 18 Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần than 18 Hình 2.5 Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo

áp dụng ở vùng Karaganddinxxki (Nga)

19

Hình 2.6 Hệ thống khai thác hỗn hợp sử dụng giàn chống kim loại

dẻo với tổ hợp cơ khí hoá KTY

dụng ở các mỏ Vàng Danh, Hà Lầm, Tân Lập

26

Hình 2.12 Gương khấu của sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ hạ trần 27 Hình 2.13 Hiện tượng lở gương, rỗng nóc ở lò chợ trụ hạ trần 28 Hình 2.14 Sơ đồ công nghệ khai thác và chống giữ vỉa dày m ≥ 3,5 m,

α ≤ 350

39

Hình 2.15 Sơ đồ khai thông và chuẩn bị lò chợ vỉa 6 cánh Đông

mức -85  -25 Công ty than Mạo

41

Hình 2.16 Sơ đồ khai thông và chuẩn bị cho lò chợ V10 khu III

mức -36  +12 Công ty than Hà Lầm

44

Hình 2.17 Sơ đồ khai thông và chuẩn bị lò chợ vỉa 6a cánh Đông

mức +180  +190 T.IIA-:- T.I Công ty than Nam Mẫu

47

Hình 2.18 Sơ đồ khu vực lò chợ lớp 1 (-35 -:- +8) PV6B cánh Bắc -

Cty Than Thống Nhất

50 Hình 2.19 Sơ đồ đường lò áp dụng thử nghiệm lò chợ cơ giới hóa

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Chống giữ lò chợ là một trong những quá trình sản xuất chính trong khai thác than hầm lò Việc chống giữ lò chợ hợp lý không những bảm bảo năng suất lao động, mà còn nâng cao an toàn cho người và thiết bị

Từ trước tới nay, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả khai thác các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng đã và đang được hoàn thiện

Từ năm 1999, các đơn vị thành viên của Tổng công ty than Việt nam (nay là Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam) là: Vàng Danh, Mạo Khê, Hà Lầm, Nam Mẫu, Thống Nhất, Khe Chàm… đã đưa giá thuỷ lực

di động vào chống giữ lò chợ ở những vỉa dày; Từ năm 2007, các đơn vị như

Hà Lầm, Nam Mẫu, Mạo Khê,…đã đưa giá khung di động vào chống giữ lò chợ khai thác cho các vỉa dày Việc áp dụng các công nghệ chống giữ lò chợ

kể trên đã mang lại những hiệu quả nhất định về năng suất cũng như an toàn Vấn đề là lựa chọn công nghệ chống giữ lò chợ sao cho phù hợp với điều kiện của từng khoáng sàng, đặc biệt như là khoáng sàng than Vàng Danh có địa chất phức tạp

Vì vậy việc thực hiện đề tài: “Đánh giá hiện trạng khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng tại Công ty than Vàng Danh và nghiên cứu, đề xuất công nghệ khai thác và chống giữ lò chợ bằng giá xích” là hết sức cần thiết Việc

lựa chọn được công nghệ chống giữ hợp lý cho lò chợ của Công ty than Vàng Danh sẽ góp phần mang tính định hướng cho việc áp dụng công nghệ chống giữ lò chợ cho các Công ty khác mà có điều kiện tương tự

2 Mục đích của đề tài

- Đề tài xác định mục đích chính

Đánh giá hiện trạng áp dụng công nghệ chống lò chợ ở các vỉa dày dốc thoải nghiêng ở Công ty than Vàng Danh và nghiên cứu đề xuất công nghệ khai thác và chống giữ lò chợ bằng giá xích ở Công ty than Vàng Danh

- Nhiệm vụ cụ thể

+ Xác định ưu, nhược điểm, phạm vi áp dụng và hiệu quả kinh tế các công nghệ chống lò chợ đã áp dụng ở các vỉa dày dốc thoải nghiêngở Công ty than Vàng Danh

+ Nghiên cứu, đề suất công nghệ khai thác và chống giữ hợp lý cho các vỉa dày dốc thoải nghiêng ở Công ty than Vàng Danh

- Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cho các vỉa dày dốc thoải nghiêng ở Công ty than Vàng Danh

3 Nội dung của luận văn

Đánh giá về địa chất, trữ lượng các vỉa dày dốc thoải nghiêng ở vùng than Quảng Ninh

Tìm hiểu về hệ thống khai thác, công nghệ chống giữ lò chợ khai thác các vỉa dày dốc thoải nghiêng tại một số mỏ than hầm lò của vùng than Quảng Ninh

Đề xuất lựa chọn công nghệ chống giữ hợp lý cho lò chợ khai thác ở các vỉa dày dốc thoải nghiêng Công ty than Vàng Danh

4 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu

- Phương pháp thống kê

- Phương pháp thực nghiệm

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

- Trên cơ sở phân tích một cách khoa học hiệu quả sử dụng giá thủy lực

di động và giá khung di động trong khai thác các vỉa than dày dốc thoải, nghiêng của vùng than Quảng Ninh, luận văn đề suất công nghệ khai thác và chống giữ lò chợ bằng giá xích lò hợp lý cho vỉa dày dốc thoải nghiêng ở công ty than Vàng Danh cũng như các đơn vị khác mà có điều kiện tương tự

6 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu chuyên ngành, các công trình nghiên cứu khoa học ứng dụng, các thiết kế khai thác của Viện KHCN

Mỏ, Công ty Cổ phần Tư vấn Mỏ và Công nghiệp, Công ty cổ phần than Vàng Danh, đã được áp dụng thử nghiệm tại mỏ

Luận văn gồm: Phần mở đầu, 03 chương, kết luận và kiến nghị, bao gồm 21 bảng biểu, 26 hình vẽ, phần tài liệu tham khảo Luận văn được hoàn

thành dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH Lê Như Hùng

Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đối với Ban giám hiệu, Phòng Đại học và Sau đại học, Khoa Mỏ, các thầy giáo trong Bộ môn Khai thác Hầm lò - Trường Đại học Mỏ - Địa chất; Ban lãnh đạo các Công ty than: Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Thống Nhất đã giúp đỡ 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 thầy giáo hướng dẫn là GS.TSKH Lê Như Hùng Đồng thời tôi xin chân cảm ơn tới các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi để hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT 1.1 Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Công ty cổ phần than Vàng Danh là thành viên thuộc Tập đoàn công nghiệp than- khoáng sản Việt Nam Khu mỏ nằm trong dải than Bảo Đài vùng than Uông Bí thuộc bể than Quảng Ninh, cách thị xã Uông Bí 14km về phía Bắc, cách thành phố Hạ Long 50km về phía Tây, phía Đông khu mỏ giáp xí nghiệp Vietmindo phía Tây giáp mỏ Đồng Vông, phía Nam giáp mặt bằng công nghiệp, phía Bắc giáp núi Bảo Đài Vị trí toạ độ địa lý của khu mỏ như sau :

+ Vĩ độ Bắc : 210 07’15”49  21008’44:45;

+ Kinh độ Đông : 106046’28,34  1060 47’37.”54

Toạ độ Nhà nước năm 1972: X: 2 237.000  2 340.500

Y: 370.500  379.500 Toàn khu mỏ có chiều dài 7km, rộng 2 km được chia làm 3 khu khai thác + Khu Tây Vàng Danh từ phay F3  F8 có chiều dài 2km, rộng 2km + Khu Đông Vàng Danh từ phay F1  F3 có chiều dài 2 km, rộng 2km + Khu cánh gà từ phay F8  F13 có chiều dài 3km, rộng 2km

1.1.2 Địa hình

Khu mỏ Vàng Danh thuộc phần Đông Nam của dãy núi Bảo Đài - Yên

Tử, địa hình cao tập trung ở phía bắc khu mỏ và thấp dần về phía nam Đỉnh cao nhất ở khu vực Vàng Danh là đỉnh Bảo Đài cao trên 900m, đỉnh thấp nhất

ở phía đông bắc cao 125m Các núi có sườn dốc trung bình 250 đến dốc và rất dốc có thể phân loại các dạng địa hình:

Địa hình dốc và rất dốc: bề mặt địa hình lộ các lớp đá cuội kết, sạn kết xen các lớp cát kết không chứa than, phân bố ở độ cao từ 500m đến 900m tạo

thành những vách núi dốc và rất dốc phân bố ở phía bắc của khu mỏ Vàng Danh

Địa hình dốc trung bình, trong đó có phần diện lộ các vỉa than: từ đứt gãy F.13 đến đứt gãy F.2 (phạm vi Công ty than Vàng Danh quản lý khai thác)

Đá lộ chủ yếu các đá cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than phân bố ở độ cao

từ +150m đến 500m, chiếm 80% diện tích khu mỏ Vàng Danh Địa hình có dạng bậc thang, sườn núi thoải hơn, thường có độ dốc trung bình từ 15  200 Địa hình thoải: bao gồm các lớp đá thuộc phần móng của hệ tầng Hòn Gai như: đá phiến xêrixit - thạch anh, quắczit, được phân bố ở độ cao từ +150m đến +100m Loại địa hình này tương đối bằng phẳng thường là những thung lũng ở phía nam và lưu vực của suối A,B

1.1.3 Khí hậu

Khu mỏ Vàng Danh thuộc vùng núi cao Trong năm có hai mùa rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, lượng mưa trung bình hàng năm từ 1700ml đến 21000ml, nhiệt độ 25o đến 33o, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa không đáng kể, nhiệt độ trung bình từ 10o đến 15o

1.2 Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ than Vàng Danh

1.2.1 Cấu tạo địa chất

1.2.1.1 Đặc điểm địa tầng chứa than

Theo các báo cáo nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò trước đây của nhiều tác

giả đều thống nhất địa tầng chứa than khu Vàng Danh xếp vào hệ Trias thống

trên bậc nori -reti và được xếp vào hệ tầng Hòn Gai (T3n-r ) hg gồm ba phụ hệ tầng: dưới (T3n-r )hg1, giữa (T3n-r )hg2, trên (T3n-r )hg3; Phụ hệ tầng giữa chứa các vỉa than được chia thành ba tập dưới (T3n-r )hg21, giữa (T3n-r )hg22, trên (T3n-r )hg23 Mục tiêu báo cáo lần này là tổng hợp lại toàn bộ tài liệu địa chất và xác định cấu trúc địa chất khu mỏ, tính trữ lượng than đến -600m phục vụ cho mở lò bằng và lò giếng Các báo cáo trước đây đã nghiên cứu tỷ

mỷ địa tầng của khu vực cho nên báo cáo này chỉ tóm tắt lại những vấn đề cơ

bản và thống nhất với các báo cáo trước đây

1.2.1.2 Kiến tạo

Khu mỏ Vàng Danh thuộc cánh Nam của nếp lõm Bảo Đài, cắm đơn nghiêng về Bắc với góc dốc thay đổi từ 200400 Do ảnh hưởng của các hoạt động kiến tạo sau tạo than làm cho đường phương, hướng cắm và góc dốc của các lớp đá, không ổn định Trong khu mỏ tồn tại nhiều nếp uốn, đứt gẫy Góc dốc ở cánh nếp uốn hoặc ở nơi gần đứt gãy đột biến có thể rất dốc, đến 800, hoặc có thể nằm ngang, đảo cục bộ Nếu coi nếp lõm Bảo Đài là uốn nếp bậc

1 thì khu mỏ Vàng Danh tồn tại 3 bậc uốn nếp chính gồm bậc 1, bậc 2 và bậc

3 Khu mỏ Vàng Danh tồn tại 4 nếp uốn chính gồm: Nếp lồi Tây Cánh Gà;

Nếp lõm Đông Cánh Gà; Nếp lồi Tây Vàng Danh; Nếp lõm Trung tâm Vàng

và gần như song song với trục nếp uốn bậc 3 gồm: F.13, F.12, F.11, F.10A,

F.40, F.8, F.7, F.6, F.5, F.4, F.3, F.2 và đứt gãy phân nhánh F.10B

Ngoài các đứt gẫy chính nêu trên, khu Vàng Danh còn tồn tại nhiều đứt gãy nhỏ với biên độ dịch chuyển các cánh chỉ vài mét, được phát hiện tại các

lò khai thác thường là những đứt gãy gian tầng, cắt qua một hoặc vài ba vỉa than, thuộc các đứt gãy thuận hoặc đứt gãy nghịch, ít nhiều gây khó khăn cho

công tác khai thác than

1.2.2 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than

Khu mỏ Vàng Danh có từ 7 vỉa than đến 12 có giá trị công nghiệp và không có giá trị công nghiệp, vỉa than được phân bố trong các tập1, tập 2, và tập 3 của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa Tập 1 và tập 3 có các vỉa than mỏng không ổn định, phần nhiều ở dạng thấu kính không duy trì, không đạt chiều dày công nghiệp Tập 2 có chứa từ 6 đến 9 vỉa than có chiều dày tương đối ổn định hầu hết đạt chiều dày công nghiệp Đặc tính các vỉa than có giá trị công nghiệp từ vỉa 4 đến vỉa 8a như sau:

-Vỉa 4: Có chiều dầy không ổn định, thay đổi từ 0,52m đến 12.57m trung

bình 3.38m Phần phía Tây vỉa than có chiều dầy lớn hơn phần trung tâm.Vỉa

4 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 đến 10 lớp kẹp, phổ biến từ 2 đến 8 lớp kẹp Chiều dầy các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,03 đến 1mét Độ tro của vỉa trung bình: 23,51%

-Vỉa 5: Có chiều dầy không ổn định, thay đổi từ 0,31m đến 30.16m trung

bình 6.2m Chiều dầy vỉa giảm dần từ Tây sang Đông Vỉa 5 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 đến 19 lớp kẹp, phổ biến từ 2 đến 16 lớp Chiều dầy các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,01 đến 3 mét và chiều dầy tăng dần từ Tây sang Đông Độ tro trung bình của vỉa: 20,69%

-Vỉa 6: Có chiều dầy không ổn định, thay đổi từ 0,34m đến 22,85m trung

bình 4.14m Vỉa 6 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 đến 11 lớp kẹp, phổ biến từ 1 đến 5 lớp Chiều dầy các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,01 đến 1,54 mét Độ tro của vỉa trung bình: 19.37%

-Vỉa 7: Có chiều dầy không ổn định, thay đổi từ 0,41m đến 42,01m trung

bình 8.26m.Chiều dầy vỉa giảm dần từ Tây sang Đông Vỉa 7 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 đến 18 lớp kẹp, số lượng lớp kẹp giảm dần từ Tây sang Đông Độ tro của vỉa trung bình: 13.42%

-Vỉa 7A: Phân bố trên diện tích khoảng 1,2 km2 Vỉa có chiều dầy mỏng,

không ổn định Chiều dầy vỉa thay đổi từ 0,36 đến 14,14 m Vỉa có từ 1 đến

11 lớp kẹp, chiều dầy lớp kẹp thay đổi từ 0,08 đến 0,51m Độ tro trung bình của vỉa: 13,81%

-Vỉa 7B: Diện phân bố của vỉa 7B không lớn Chiều dầy vỉa 7B không

ổn định, thay đổi từ 0,78m đến 9,34m, trung bình: 3,41m Vỉa có từ 1 đến 4 lớp kẹp, chiều dầy lớp kẹp thay đổi từ 0,05 đến 1,07m Độ tro trung bình của vỉa: 14,57%

-Vỉa 8: Có chiều dầy không ổn định, thay đổi từ 0,16 m đến 10.91m,

trung bình: 3.52m.Vỉa có từ 1 đến 10 lớp kẹp, chiều dầy lớp kẹp thay đổi từ 0,03 đến 2,3m Độ tro trung bình của vỉa: 15,55%

- Vỉa 8A: Có chiều dầy tương đối ổn định, thay đổi từ 0,35m đến 8.52m,

trung bình 3,07m Vỉa có từ 1 đến 4 lớp kẹp, chiều dầy lớp kẹp thay đổi từ 0,01đến 0,93m Chiều dầy vỉa giảm dần từ Tây sang Đông, từ nông xuống sâu Độ tro trung bình của vỉa: 15,37%

- Vỉa 9: Vỉa thuộc khu cánh Tây Vàng Danh và được khống chế bởi 30

công trình khoan, chiều dày thay đổi từ 0.29m đến 5.08m trung bình 1.50m Vỉa này trên thực tế kém duy trì theo cả đường phương và hướng dốc, trữ lượng rất

Đăc điểm cấu tạo các vỉa than mỏ Vàng Danh phân chia theo các khối địa chất (Đông vàng Danh, tây Vàng Danh, Cánh Gà I và Cánh Gà 2) được trình bày

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

1.2.3.1 Đặc điểm địa chất thủy văn

Đặc điểm nước mặt: Nước mặt trong khu mỏ tập trung chủ yếu ở một số

suối chính như suối F ở phía tây và suối C ở phía đông Các con suối đều bắt nguồn từ dãy núi cao Bảo Đài, có hướng chảy gần Bắc – Nam cắt vuông góc với đường phương của đất đá và vỉa than

Lòng các con suối thường rộng từ 3 đến 10m, nằm trên địa hình dốc, lưu lượng nước suối phụ thuộc vào nước mưa Sau trận mưa rào to từ 30 phút đến

1 giờ lượng nước tăng rất nhanh, hình thành dòng lũ chảy xiết, ngừng mưa từ

1 đến 3 giờ lưu lượng và vận tốc dòng nước giảm dần Theo tài liệu quan trắc năm 1966 tại suối C lưu lượng lớn nhất là 1277l/s, suối F là 3376l/s, Về mùa khô nhiều năm các con suối này cạn kiệt không có nước chảy, hoặc có nhưng không đáng kể Nước suối thường không mầu, không mùi, vị, độ pH từ 6-8 Tổng độ khoáng hoá M= 0,03  0,2g/l

Đặc điểm nước dưới đất: Tầng chứa nước khe nứt trong trầm tích phụ

điệp Hòn Gai trên: Kết quả bơm nước thí nghiệm cho thấy tỷ lưu lượng từ 0,006 đến 0,007 l/sm Độ pH của nước là 5,8 thuộc loại nước axit yếu Tổng

độ khoáng hoá M = 0,03 g/l Nước thuộc dạng Clo-sunphát Natri-Kali Nước

trong khe nứt trầm tích phụ điệp Hòn Gai giữa: Do đặc điểm trầm tích phân nhịp, các lớp chứa nước và cách nước nằm xen kẽ nhau nên nước trong tầng mang tính áp lực

Tỷ lưu lượng trung bình 0,02 l/sm Hệ số thấm trung bình 0,0265 m/ng Mức độ phong phú nước của tầng không lớn Nguồn cung cấp cho nước dưới đất chủ yếu là nước mưa Trị số pH của nước từ 6  8 Tổng khoáng hoá M = 0,04 0,33 g/l Nước thuộc loại Bicacbonat-Clonatri hoặc Bicacbonat Natri-Canxi Trong phạm vi các lò khai thác, do chế độ tự nhiên của nước bị phá huỷ, sự oxy hoá các hợp chất sunfua nên nước chuyển thành nước Sunfat-Clo

Natri hoặc Sunfat Natri Nước thể hiện tính axit, độ pH = 4  5,5 Nước ảnh hưởng trực tiếp đến thiết bị khai thác, vật liệu chèn chống lò và trang bị bảo

hộ lao động

Nước trong khe nứt trầm tích phụ điệp Hòn Gai dưới: Do ở dưới sâu và cách xa vỉa than có giá trị công nghiệp vì vậy chưa có công trình nghiên cứu trong tầng Nước trong đới ảnh hưởng của đứt gẫy: Kết quả nghiên cứu địa chất cho thấy hoạt động kiến tạo trong khu mỏ xẩy ra tương đối mạnh nên đặc điểm ĐCTV của các đá trong phạm vi đứt gẫy cắt qua có những nét khác với đất đá ổn định như mức độ chứa nước phong phú hơn, hệ số thấm tăng lên Động thái của nước cũng phụ thuộc vào đặc diểm khí tượng thuỷ văn, theo tài liệu khai thác của mỏ Vàng Danh khi lò đi vào đới huỷ hoại của F40 nước chảy ra nhiều đặc biệt vào mùa mưa, về mùa khô có giảm đi nhưng không tắt hẳn Căn cứ vào sơ đồ hệ thống thoát nước khu mỏ than Vàng Danh với việc duy trì mức thoát nước lò bằng tự chảy từ +135 đến lộ vỉa và hệ thống khai thông tầng khai thác từ +135 đến -50

1.2.3.2 Đặc điểm địa chất công trình

Kết quả phân tích mẫu cơ lý cho thấy: Cát kết có độ bền cơ học cao hơn bột kết, sét kết Các chỉ tiêu cơ lý của các loại đá như sau:,Đá cát kết: Cường

độ kháng nén (n) trung bình 1 150 KG/cm2 Lực kháng kéo trung bình (k) 180,3 KG/cm2 Góc nội ma sát trung bình 30015, lực dính kết C=450,88 KG/cm2 Đá bột kết: Cường độ kháng nén trung bình n = 613 KG/cm2 Lực kháng kéo trung bình k= 111 KG/cm2..Góc nội ma sát trung bình

26015 Lực dính kết C=188 KG/cm2 Đá sét kết: Cường độ kháng nén trung bình n = 340 KG/cm2 Lực kháng kéo k = 55 KG/cm2 Góc nội ma sát trung bình 28025 Lực dính kết trung bình Các vỉa than thường có loại vách ổn định

trung bình thuận lợi cho khai thác, trừ vách trụ vỉa gần mặt địa hình hoặc trong đới huỷ hoại của đứt gẫy

Bảng 1.2: Giá trị độ bền của các loại đá khu mỏ Vàng Danh

+ Phần I tầng +135 đến –150 thống kê theo báo cáo tổng hợp địa chất khu Cánh Gà năm 2004

+ Phần II tầng –150 đến –220 tính thêm dựa theo tầng –100 đến –150 Chỉ tiêu tính trữ lượng áp dụng theo quy định của UB kế hoặch nhà nước số: 167/UB-CN ngày 16/7/1977 cụ thể: Chiều dầy tối thiểu tính trữ lượng đối với khai thác hầm lò là: m  0.80 mét, độ tro tối đa: AK  40 % Trữ lượng của vỉa được tính trên bản đồ trụ vỉa, và tính theo phương pháp sêcăng Tổng trữ lượng địa chất cho phần khai thác lò giếng tính đến 31/12/2004 của

6 vỉa than: V8A; V8; V7; V6; V5; V4 là : 76 101.13 ngàn tấn than

Trong đó : + Trữ lượng cấp C1: 29 631.57 tấn chiếm 38.9%

+ Trữ lượng cấp C2: 46 469.55 tấn chiếm 61.1%

+ Trữ lượng tính thêm từ mức –150 đến –220 là: 20 701.254 ngàn tấn

Trữ lượng than địa chất khu Cánh Gà mỏ than Vàng Danh được tính toán dựa trên cơ sở các tài liệu: Báo cáo tổng hợp tài liệu địa chất khu Cánh Gà - mỏ than Vàng Danh - Uông Bí - Quảng Ninh do Công ty Địa chất mỏ lập năm

2004, trữ lượng tính đến 31/12/2003, báo cáo trung gian kết quả thăm dò địa chất mức -150 khu Vàng Danh (phân khu Vàng Danh, phân khu Cánh Gà, phân khu Uông Thượng) năm 1994, báo cáo thăm dò khai thác khu Trung tâm Vàng Danh năm 1997 và báo cáo đề tài xây dựng CSDL và đánh giá trữ lượng kinh tế tài nguyên than do công ty phát triển Tin học - Công nghệ và Môi trường (IT&E) lập năm 2001 Tổng trữ lượng than địa chất tầng lò giếng

Trữ lượng địa chất tầng -50  +135 tầng I - lò giếng huy động vào dự án là

33 892 ngàn tấn, không huy động vào dự án là: 13 327,9 ngàn tấn, trong đó:

- Trữ lượng để lại trụ bảo vệ (tạm thời) từ +115  +135 là: 4 972,6 ngàn tấn;

- Trữ lượng trụ bảo vệ suối là: 2 906,2 ngàn tấn;

- Trữ lượng còn lại ở những khu vực vỉa mỏng, khó khai thác khối giới hạn F10A-F10B, là: 5 449,1 ngàn tấn

1.3.2 Trữ lượng công nghiệp

Trữ lượng công nghiệp được xác định trên cơ sở trữ lượng địa chất huy động trừ đi tổng tổn thất do để lại trụ bảo vệ: đường lò, thượng khu khai thác, những khu vực sát đứt gãy, tổn thất do công nghệ khai thác

Trữ lượng địa chất huy động và trữ lượng công nghiệp theo từng khu, vỉa, lò chợ được trình bày tại bảng 1.3

Bảng 1.3: Bảng tổng hợp trữ lượng các vỉa than

Khu, vỉa, lò chợ

TLĐC huy động (10 3 tấn)

Bảng 1.4: Bảng tổng hợp đặc điểm các vỉa than có giá trị công nghiệp

Khoảng

cách địa

tầng

Chiều dày vỉa riêng than

Chiều dày lớp kẹp

Số lớp kẹp Tên

vỉa

Từ - Đến

T.bình

Từ - Đến T.bình

Từ - Đến T.bình

Từ - Đến T.bình

Mức độ phức tạp cấu tạo vỉa

Mức độ biến đổi chiều dày

Vm (%)

8a 7045

55

0.3511.15 2.75(153) 0.010.93

17

3

Tương đối đơn giản

Tương đối ổn định

60,10

8 9026

52

0.3111.40 3.30(183) 0.032.3

112

6

Tương đối phức

Tương đối ổn định

67,62

7 9119

35

0.3832.72 7.28(225) 0.012.17

118

9

Phức tạp

Tương đối ổn định

72,59

6 7114

36

0.5519.81 3.47(232) 0.011.54 111

5

Tương đối đơn giản

Tương đối ổn định

50,24

5 8413

46

0.3130.14 5.62(214) 0.013.00

128

16

Rất phức tạp

Tương đối ổn định

74,24

4 12928

46

0.3312.62 3.62(175) 0.031.00

113

8

Phức tạp

Tương đối ổn định

57,62

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiện trạng khai thác vỉa dày dốc thoải, nghiêng nên qua bảng sau sẽ thống kê về trữ lượng của từng vỉa tại khoáng sàng than Vàng Danh ở các vỉa có chiều dày m >3,5m, và góc dốc vỉa tới 350

Bảng 1.5: Bảng phân chia trữ lượng theo chiều dày và góc dốc ở Vàng Danh

Phân chia trữ lượng (ngàn tấn/%)

Đến 250 250÷350 Đến 250 250÷350 Đến 250 250÷350 Cộng 20.453,1 25.745,3 42.065,4 14.529,2 933,5 3.592 107.319

1.3.3 Mức độ tin cậy của tài liệu địa chất

Khu Cánh Gà được tiến hành tìm kiếm thăm dò từ trước những năm

1960, cho đến nay đã thành lập được nhiều phương án báo cáo địa chất cho

khu mỏ, tiêu biểu có các báo cáo địa chất sau:

- Tài liệu khai thác hầm lò mức lò bằng +135 khu Cánh Gà đã được cập

nhật tương đối đầy đủ và có độ tin cậy cao

- Báo cáo trung gian năm 1994 hiện tại vẫn được sử dụng và còn nguyên giá trị, tuy từng nơi có sự sai khác nhưng do ở đó có đứt gãy hoặc nếp oằn

chưa được phát hiện

- Báo cáo CSDL địa chất năm 2000 do Công ty IT&E lập về cơ bản giống báo cáo trung gian 1994 trên cơ sở cập nhật bổ sung thêm các công

trình thăm dò và hiện trạng khai thác từ 1994 đến năm 2000

- Báo cáo tổng hợp địa chất khu Cánh Gà do công ty Địa chất mỏ lập năm 2004 trên cơ sở các tài liệu thăm dò trước đây kết hợp với hiện trạng đào

lò khai thác nên báo cáo đã phát hiện thêm hai đứt gãy là F.9 và F.11a và một

số đứt gãy nhỏ khác Vạch lại vị trí đứt gãy F.13 ở phần phía Bắc, bỏ một phần đứt gãy F.11 ở phía Đông Bắc, đồng danh nối vỉa lại ở phạm vi một số

tuyến thăm dò và lộ vỉa khu vực F.12, F.13 và khu vực F.8, F.9

Do cấu trúc địa chất khu Cánh Gà phức tạp cho nên việc bổ sung khối lượng thăm dò tương đối nhiều lần, vì mục tiêu thăm dò đặt ra để bổ sung công trình thăm dò cho khu vực khác nhau cho nên mạng lưới thăm dò trong khu Cánh gà không đồng đều, chẳng hạn phạm vi giữa F40 và F10 mạng lưới dầy hơn, các công trình nông hơn Hiện tại mạng lưới thăm dò khu Cánh Gà đạt trung bình 150  200m x 200  250m Càng cuối tuyến về phía Bắc nghĩa

là càng xuống sâu theo hướng cắm của vỉa mật độ càng thưa dần Do vậy để đảm bảo tránh rủi ro cho quá trình đầu tư khai thác phần trữ lượng cấp C2 đề

án bố trí khoan thăm dò bổ sung 08 lỗ khoan với tổng khối lượng 5022m Vị trí và chiều sâu của từng lỗ khoan sẽ được đề cập trong phương án thăm dò riêng

Khu Vàng Danh đã trải qua nhiều giai đoạn điều tra cơ bản từ tìm kiếm thăm dò đến khai thác Đáng chú ý là báo cáo trung gian năm 1994 và báo cáo thăm dò khai thác năm 1997 với chiều sâu thăm dò đến +50 Tổng khối lượng đã thăm dò ở Vàng Danh là 69LK với khối lượng 31 617m, lấy 315 mẫu và 60 mẫu khí Do có đầu tư thêm khối lượng thăm dò nên đã nâng cấp trữ lượng C1 từ 35% (báo cáo 1994 ) lên 70% (báo cáo năm 1997) , xác định tương đối chính xác về cấu trúc địa chất , sự phân bố cũng như quy luật biến động của các vỉa than chủ yếu là các vỉa 7,8,9 Mỏ than Vàng Danh thuộc nhóm mỏ phức tạp loại III, trữ lượng than chỉ được tính ở cấp C1 và C2, trong đó cấp C1 là chủ yếu

Báo cáo kết quả thăm dò khai thác năm 1997 thì trữ lượng tính được là tin cậy để thiết kế cũng như phục vụ khai thác Song do cấu trúc địa tầng của

mỏ thuộc loại phức tạp đến rất phức tạp nên các vi biến động về cấu trúc, chiều dày các vỉa than, các uốn nếp và đứt gãy nhỏ có thể xuất hiện trong quá trình khai thác Do đó trong quá trình khai thác cần kết hợp thăm dò bằng đường lò đăc biệt là đào lò theo than trong quá trình chuẩn bị khai thác Hoặc khoan thăm dò bổ sung theo 1 phương án riêng

1.4 Nhận xét chung

Trên cơ sở tài liệu địa chất cho thấy điều kiện địa chất khoáng sàng than Vàng Danh rất thuận lợi việc áp dụng các công nghệ khai thác than hiện nay phù hợp với mục đích nghiên cứu của đề tài đồng thời qua điều kiện vỉa nói trên đề tài đề xuất công nghệ khai thác bằng giá xích để áp dụng tại khoáng sàng than Vàng Danh

CHƯƠNG 2 - HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VỈA DÀY

DỐC THOẢI NGHIÊNG 2.1 Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa dày dốc thoải nghiêng

2.1.1 Tổng quan về hệ thống khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng trên thế giới

Ở các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển, công nghệ khai thác vỉa dày, độ dốc đến 350 luôn được hoàn thiện và phát triển, từ khấu thủ công, khoan nổ mìn, chống lò bằng vì chống đơn, tiến tới cơ giới, chống lò bằng các vì chống cơ giới hóa

2.1.1.1 Về sơ đồ công nghệ khai thác

Các sơ đồ công nghệ có thể phân làm 3 nhóm chính:

Hình 2.1.Tổng hợp các sơ đồ công nghệ khấu than trên thế giới

Để khai thác vỉa than dày, độ dốc đến 350ở các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển trên thế giới thường áp dụng một số sơ đồ công nghệ

4 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu toàn bộ chiều dày vỉa áp dụng cho vỉa dày đến 6 m;

- Nhóm 1: Khấu đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa (không chia lớp)

Hình 2.2 Các sơ đồ công nghệ không chia lớp

- Nhóm 2: Nhóm các sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp

Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp

- Nhóm 3: Sơ đồ công nghệ khai thác có hạ trần than nóc

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần than

a- Hạ trần lưu than; b- Hạ trần than dưới đá vách; c- Hạ trần dưới giàn dẻo

2.1.1.2 Hệ thống khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng ở một số nước trên thế giới Nhìn chung, để khai thác các vỉa dày, từ sơ khai trên thế giới áp dụng chủ yếu các sơ đồ công nghệ gương lò chợ ngắn Cùng với thời gian, sự xuất hiện và phát triển các phương tiện cơ giới khai thác, vận tải than trong gương nên có xu hướng chuyển sang áp dụng các hệ thống khai thác gương lò chợ dài, giai đoạn đầu chống giữ lò chợ bằng các cột chống đơn (gỗ hoặc kim loại), chống giữ luồng phá hỏa bằng hàng cột tăng cường, cụm cột, chồng cũi

gỗ, đá vách được phá sập ở các luồng đã khai thác xong Với sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị và phương tiện cơ giới hoá khai thác vỉa dày trung bình nên tại các lớp khấu của vỉa dày dốc thoải cũng được áp dụng các tổ hợp

cơ khí hoá hiện đại như: KM - 87, OMKTM, OK và KM-8; kết quả đã nâng cao đáng kể các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của gương lò; chẳng hạn tại bể than Karaganđinxki (Nga), công suất lò chợ đạt 1000  1500 T/ngày - đêm và lớn hơn Sơ đồ hệ thống khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo giữa các lớp khấu, xem hình 2.1

Lß däc vØa vËn t¶i líp trô

th«ng giã líp trô

Lß däc vØa th«ng giã líp v¸ch

Hình 2.5 Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo áp

dụng ở vùng Karaganddinxxki (Nga)

Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng ở vỉa dày thoải đã giải quyết tốt vấn

đề thông gió cũng như giảm tổn thất than so với các hệ thống khai thác gương

lò ngắn; song hệ thống khai thác này có chi phí lớn ở khâu chống giữ và điều khiển vách tại các lớp khai thác, chỉ tiêu mét lò chuẩn bị cao và đặc biệt phải để lại các lớp than dày tối thiểu 0,5  1,0 m giữa các lớp khấu, gây ra tổn thất than lớn (đến 30 %), chất lượng than giảm do đá phá hoả lẫn vào; vì thế hiệu quả khai thác bị hạn chế và có nguy cơ dẫn đến cháy nội sinh

Để giảm các chi phí khai thác ở các lớp khấu vỉa dày dốc thoải, các hệ thống khai thác với sự hạ trần than đã ra đời và phát triển tương đối mạnh vào những năm 1950 - 1960 ở các nước như Liên Xô, Rumani, Tiệp Khắc, Nam Tư, Pháp Các phương pháp hạ trần được áp dụng ở dạng dưới lưới thép, hoặc khấu một lớp trụ hạ trần thu hồi than dưới đá vách; các hệ thống khai thác này đã kết hợp ưu việt của công nghệ khấu đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa và khai thác

chia lớp nghiêng

Hệ thống khai thác cột dài theo phương, hạ trần than nóc xem hình 2.3

Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng xem hình 2.4

Trong số rất nhiều phương án khai thác hạ trần than thì loại hình công nghệ khai thác hỗn hợp sử dụng giàn chống kim loại dẻo với tổ hợp cơ khí hoá KTY của Liên Xô (cũ) là hoàn hảo hơn cả và phát triển mạnh mẽ vào những năm 1957  1967 Hệ thống khai thác này là sự kết hợp từ 2 hệ thống chia cột: lớp trên của vỉa dày được khai thác bằng cột dài theo phương, lớp dưới khai thác bằng cột dài theo hướng dốc với sự hạ trần chiều dày than dưới

giàn chống kim loại dẻo,

Lß th«ng giã

MÆt c¾t A - A A

Hình 2.6 Hệ thống khai thác hỗn hợp sử dụng giàn chống kim loại dẻo

với tổ hợp cơ khí hoá KTY

Hệ thống khai thác hỗn hợp giàn chống kim loại dẻo với vì chống KTY

đã giảm được tổn thất than trong lòng đất và cải thiện điều kiện an toàn lao động Nhờ áp dụng hệ thống khai thác này, lần đầu tiên trong ngành mỏ thế giới đã thực hiện khai thác vỉa dày đến 12m bởi 2 lớp khấu, chiều dày lớp dưới tới 10 m mà không phải chia lớp

Do sự phát triển mạnh mẽ của các vì chống cơ khí hoá có sức chịu tải lớn

và tăng chiều cao khai thác nhờ hạ trần nên sơ đồ công nghệ khai thác gương

lò chợ dài hạ trần thu hồi than dưới đá vách cũng được áp dụng khá rộng rãi ở vùng Karaganđinxiki và Cudơbat thuộc Liên Xô (cũ) và ở Tiệp Khắc (cũ), Nam Tư (cũ), Pháp

Công nghệ khai thác hạ trần than là bước tiến quan trọng trong quá trình phát triển công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải; song với sự không ngừng nghiên cứu nhằm hoàn thiện các hệ thống khai thác hiện hành, đảm bảo khai thác vỉa dày với số lớp khấu ít nhất hoặc ở toàn bộ chiều dày vỉa nên vào những năm thập kỷ 70 và sau đó đã ra đời các thiết bị cơ giới hoá khai thác

hiện đại, cho phép khấu đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa đến 3,5  5 m Ví dụ

ở Nhật Bản, tổ hợp vì chống “Miike” sử dụng với máy combai khấu chiều cao 3,6 m, với chiều dài lò chợ 75 m cho sản lượng 1100 T/ngày đêm; tổ hợp vì chống GIG của Ba Lan cho phép khai thác vỉa dày 4 m, với chiều dài lò chợ

75 m, đội thợ khai thác 5  6 người, tốc độ tiến gương 3,5  4 m/ngày đêm, năng suất lao động đạt 30 T/công; tại Nga, tổ hợp vì chống KM - 120 sử dụng với máy khấu K - 120 cho phép khai thác vỉa dày đến 5 m, sản lượng ngày đêm 1700  2000 tấn, năng suất lao động 44 T/công

Giai đoạn này, trong số rất nhiều phương án khai thác hạ trần than thì phương án khai thác kết hợp sử dụng dàn dẻo với tổ hợp dàn chống KTY của Liên Xô (cũ) là hoàn hảo hơn cả và phát triển mạnh mẽ vào những năm 1957

 1967 Theo hệ thống khai thác (HTKT) này lớp trên của vỉa dày được khai thác bằng cột dài theo phương, lớp dưới khai thác bằng cột dài theo hướng dốc, hạ trần than dưới dàn dẻo Thực tế áp dụng cho thấy đã giảm được tổn thất than và cải thiện điều kiện an toàn lao động Nhờ áp dụng HTKT này, lần đầu tiên trong ngành mỏ thế giới đã thực hiện khai thác vỉa dày đến 12 m chỉ với 2 lớp khấu, chiều dày lớp dưới đến 10 m

2.1.2 Tổng quan về hệ thống khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng ở Vàng Danh và Quảng Ninh

Từ trước đến nay để khai thác các vỉa dày, độ dốc đến 350 các mỏ than hầm lò tại vùng Quảng Ninh đã áp dụng các HTKT chia lớp bằng; HTKT chia lớp nghiêng, có hoặc không có vách giả nhân tạo; HTKT chia lớp nghiêng khai thác lớp vách, lớp trụ hạ trần than lớp giữa; và HTKT lò chợ hạ trần 2.1.2.1 Hệ thống khai thác chia lớp bằng

Từ những năm sáu mươi của thế kỷ trước, mỏ Hà Lầm đã tiến hành khai thác vỉa dày thoải bằng hệ thống khai thác chia lớp bằng thu hồi than hạ trần Vỉa than dày được chia thành các lớp ngang vỉa, chiều dày lớp khấu 5 m,

trong đó chiều cao lò chợ 2,2m, hạ trần 2,8 m, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng gỗ Những năm bảy mươi, mỏ Hà Lầm đã sử dụng lưới thép B-

40 lát ở nền lò chợ lớp trên ở vỉa 14 - Tây phay K, với vỉa dày vỉa 12  30 m, chiều dài lò chợ 60 m (hình 2.1) Lưới thép có tác dụng ngăn cách than với đá phá hoả khi hạ trần, nên đã giảm tổn thất than từ 50 % xuống còn 35 %

Giữa thập kỷ chín mươi, HTKT chia lớp bằng - hạ trần than lại được đưa vào áp dụng ở vỉa 1 mỏ Tân Lập là một vỉa than rất dày, nhưng ở đây không

sử dụng lớp ngăn cách nhân tạo Sau đó HTKT này còn được áp dụng ở khu vực Cái Đá - Xí nghiệp than Cao Thắng thuộc Công ty than Hòn Gai và một

số khu vực khác

Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ lớp bằng mỏ Hà Lầm

2.1.2.2 Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng

Năm 1966 mỏ than Thống Nhất đã thực hiện khai thác chia lớp nghiêng, dùng tre róc làm lớp ngăn cách nhân tạo, tại công trường Thanh niên; kết quả

áp dụng đã giảm tổn thất than từ 65 % xuống còn 40 % Giai đoạn tiếp theo lại được áp dụng ở vỉa dày và vỉa G, trên cơ sở lợi dụng các lớp đá kẹp để phân cách lớp khấu; Trong phạm vi một lớp khấu, nếu chiều dày lớp than lớn hơn chiều cao khấu lò chợ thì gương khấu bám theo đá kẹp trụ và kết hợp hạ trần thu hồi than nóc

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống khai thác chia lớp nghiêng mỏ Thống Nhất

HTKT chia lớp nghiêng cũng được áp dụng ở các vỉa dày dốc nghiêng của mỏ than Mạo Khê Các vỉa than ở đây không có lớp đá kẹp ổn định để phân cách lớp khấu như ở Mỏ Thống Nhất và than mềm yếu khó đảm bảo khả năng làm nóc giả với chiều dày 0,5  1,0 m, tuy nhiên ở đây có đặc điểm đá phá hoả của lò chợ lớp trên có khả năng liên kết trở lại sau một khoảng thời gian, tạo ra sự ổn định của nóc lò chợ lớp dưới nên lò chợ lớp trụ được bắt đầu chuẩn bị và khai thác sau khi khai thác hết lớp vách và đất đá phá hoả đã

ổn định (theo kinh nghiệm ở Mạo Khê, thời gian cho đất đá dính kết ổn định khoảng 6 tháng)

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống khai thác chia lớp nghiêng mỏ Mạo Khê

HTKT chia lớp nghiêng còn được áp dụng ở vỉa 14-5 mỏ Khe Chàm, vỉa 4, vỉa 6 mỏ Vàng Danh và vỉa G9, vỉa H10 mỏ Mông Dương, với chiều dày vỉa 4  6 m, đá vách vỉa cứng vững, khó sập đổ Trong điều kiện như vậy người ta đã tiến hành khai thác lớp vách trước để phá hoả cưỡng bức Khác

với ở Mạo Khê, do đá vách sập đổ không có khả năng liên kết trở lại, phải để lại một lớp than ngăn cách 1,0  1,3 m Khoảng cách đuổi nhau giữa lò chợ lớp trụ và lớp vách vách là 25  30 m hoặc lớp trụ bắt đầu khai thác sau khi kết thúc khai thác lớp vách

Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống khai thác chia lớp nghiêng mỏ Khe Chàm

2.1.2.3 Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng khai thác lớp vách, lớp trụ hạ trần than lớp giữa

Ở Mỏ than Vàng Danh khi áp dụng HTKT chia lớp nghiêng khai thác lò chợ đầu tiên của vỉa 7 Cánh Gà mức +350  +397 (điều kiện vỉa dày trung bình 9 m, góc dốc vỉa 15  300) người ta chia vỉa thành 3 lớp khai thác, ngăn cách giữa các lớp khấu là lớp than dày 1,2 m làm nóc giả Các đường lò được chuẩn bị riêng cho từng lớp, sau khi khai thác lớp vách, tiến hành khai thác lò chợ lớp giữa, tiếp theo khai thác lớp trụ

Vỉa than có chiều dày biến động, không có lớp đá kẹp ổn định để định vị lớp khấu, nên khi khai thác lò chợ lớp giữa đã không duy trì được vị trí của lớp theo thiết kế, trường hợp khi gương khấu bị lạc hướng lên trên, sẽ gặp phải lò chợ lớp vách đã khai thác, bởi vậy gương khấu thường hướng xuống phía dưới để tạo cho nóc lò ổn định hơn; điều đó dẫn đến làm mất chiều dày khấu của lớp trụ

Trong điều kiện như vậy người ta đã chuyển sang phương án chia 2 lớp nghiêng (bám vách và bám trụ - hạ trần than) cho các lò chợ tiếp theo ở vỉa 7

và sau đó là vỉa 5 Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nghiêng khai thác lớp vách, lớp trụ hạ trần than lớp giữa cũng được áp dụng ở các mỏ Hà Lầm, Tân Lập

Hình 2.11.Sơ đồ công nghệ khai thác chia hai lớp nghiêng hạ trần

áp dụng ở các mỏ Vàng Danh, Hà Lầm, Tân Lập

HTKT chia hai lớp nghiêng hạ trần than giai đoạn đầu áp dụng không có lớp ngăn cách bằng vách giả nhân tạo, đến năm 1987 viện KHCN Mỏ đã áp dụng thử nghiệm lưới thép B-40 làm lớp ngăn cách trong HTKT này ở lò chợ vỉa 7 Cánh Gà mỏ Vàng Danh và sau đó ở mỏ Tân Lập; khi đó các lò chợ lớp vách và lớp trụ đều sử dụng cột chống gỗ và cũi lợn Thực tế do tốc độ khai thác chậm nên áp lực mỏ gia tăng, lò chợ phải củng cố thêm nhiều cột chống, gây khó khăn cho công tác trải lưới ở lò chợ vách; còn tại lò chợ trụ, việc hạ trần lấy than chỉ tiến hành ở khe cũi lợn khôngđảm bảo được tính liên tục và triệt để nên lưới thép đã không lộ ra hoặc không hạ sát xuống nền lò; lưới thường bị treo cách nền 2,5  3 m nên bị bục và rách nhiều; nhìn chung lưới thép đã không phát huy được tác dụng như mong muốn

2.1.2.4 Hệ thống khai thác lò chợ hạ trần

Những năm đầu thập kỷ chín mươi, HTKT lò chợ hạ trần (LCHT) xuất hiện ở mỏ Hà Lầm, sau đó ở mỏ Vàng Danh và một vài nơi khác Bản chất của sơ đồ công nghệ là khai thác đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa bằng lò chợ

lớp trụ kết hợp hạ trần thu hồi than dưới đá vách (xem hình 2.12) Trong công nghệ này ở lò chợ lớp trụ khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ bằng gỗ hoặc cột ma sát, luồng bảo vệ bằng cũi lợn Trong mỗi chu kỳ sản xuất, sau khi chuyển cũi lợn trần than sẽ tự sập đổ hoặc sử dụng khoan nổ mìn hạ trần; than hạ trần được thu hồi sang luồng gương Điều khiển vách bằng phá hoả toàn phần, vách tự sập đổ

(a) (b)

Hình 2.12 Gương khấu của sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ hạ trần

a- Tại vỉa 10 Công ty than Hà Lầm; b- Tại vỉa 6 Cánh gà Công ty than Vàng Danh Thực tế trong quá trình khai thác lò chợ hạ trần ở các mỏ Hà Lầm, Vàng Danh cho thấy theo chu kỳ, cứ 5  7 luồng khấu, ở gương lò lại xuất hiện những vết nứt ở nóc lò chợ, dọc theo gương khấu, có vết nứt rộng 5  6 cm, dài 3  4 m; một vài vị trí bị lở, gương tới 0,5  0,7 m, hoặc rỗng nóc, có điểm chiều cao tụt nóc tới 1  1,2 m; nhiều cột chống bị gãy và các cũi lợn có biểu hiện chịu tải lớn (xem hình 2.13) Trong những điều kiện như trên người

ta phải tiến hành chống bằng gỗ có chất lượng tốt hơn bình thường, đồng thời tăng cường củng cố các cũi lợn, chống thêm gánh và cài dầy chèn

Hình 2.13 Hiện tượng lở gương, rỗng nóc ở lò chợ trụ hạ trần

Do chống giữ lò chợ bằng gỗ hay cột ma sát có kháng lực ban đầu nhỏ, thao tác chậm, nên công tác điều khiển áp lực mỏ gặp khó khăn, mức độ an toàn bị hạn chế khi lò chợ ở vị trí chuẩn bị tới chu kỳ sập gãy đá vách; đồng thời ở lò chợ có cũi lợn và phải chống tăng cường nên không gian lò chợ chật hẹp làm giảm hiệu quả thu hồi than, gây tổn thất than lớn (Hà Lầm 43 %, Vàng Danh 43,4  52 %)

Hầu hết các lò chợ hạ trần đều sử dụng phương pháp tự sập đổ trần than hoặc tại một số vị trí, thực hiện được bằng khoan nổ mìn nhưng chiều dài lỗ khoan không lớn (2 m) và cũng không áp dụng phương pháp nổ mìn phân đoạn, do vậy than sập đổ thường có dạng khối, cục tảng lớn, khó thu hồi gây tổn thất than lớn

Các nghiên cứu phân tích về tổn thất than đã cho thấy tổn thất do điều kiện địa chất phức tạp chiếm lớn nhất cũng chỉ gần bằng 30 % tổng tổn thất chung; như vậy khoảng 2/3 tổng số than tổn thất là do hệ thống khai thác và công nghệ khai thác, đặc biệt là tổn thất ở nóc, nền lò và ở các trụ bảo vệ

Bảng 2.1 Bảng tỷ lệ tổn thất than tại các mỏ

Qua số liệu ở bảng 2.1 cho thấy ở các mỏ Mạo Khê và Khe Chàm với HTKT chia lớp nghiêng, tổn thất than theo chiều dày vỉa thấp (6  19 %), còn các mỏ Vàng Danh và Hà Lầm áp dụng HTKT lò chợ hạ trần, tỷ lệ tổn thất tới

30 % Tổn thất than ở các trụ bảo vệ lò chuẩn bị của hệ thống khai thác cũng rất lớn (13  36 %), bởi hầu hết các đường lò ở vỉa dày đều bố trí trong than, trong khi công tác khấu tận thu các trụ bảo vệ gặp khó khăn do đường lò đã bị nén bẹp trong quá trình sử dụng

Trong điều kiện chống lò bằng gỗ hoặc cột ma sát, khấu than bằng khoan

nổ mìn, qua thực tế áp dụng ở vùng Quảng Ninh cho thấy ngoài HTKT chia lớp bằng áp dụng ở mỏ Hà Lầm có chỉ tiêu KTKT tương đối tốt, còn các HTKT khác đều có hiệu quả thấp, đặc biệt là công nghệ khai thác hạ trần với chi phí gỗ rất lớn (40  65 m3/1000T); tổn thất than lớn (38  52 %); năng suất lao động thấp (1,35  2,28 T/công), và hầu như không có lò chợ nào đạt công suất thiết kế

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản khai thác vỉa dày độ dốc đến 350giai đoạn khai thác truyền thống ở một số mỏ hầm lò được trình bày trong bảng 2.2

Tỷ lệ tổn thất than (%)

Tỷ lệ trữ lượng than tổn thất (%)

Trụ bảo

vệ lò chuẩn bị

Theo chiều cao khai thác

Do vận chuyển

Do địa chất

Bảng 2.2 Bảng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản khai thác vỉa dày dốc thoải nghiêng ở một số mỏ hầm lò Quảng Ninh

Hệ thống khai thác hạ trần than

Chia lớp nghiêng hạ trần

HTKT chia lớp bằng

HTKT chia lớp nghiêng

Không có lưới thép ngăn cách

Có lưới thép ngăn cách

Lò chợ trụ hạ trần

Mỏ Hà Lầm

Mỏ Mạo Khê

Mỏ Thống Nhất

Mỏ Mông Dương

Mỏ Vàng Danh

Mỏ Hà Lầm

Mỏ Vàng Danh

Mỏ Tân Lập

Mỏ Hà Lầm

Mỏ Vàng Danh

1 Chiều dày vỉa m 1230 3,54,2 1213 46 510 513 9 7 9 513 3 4