CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VỈA DÀY
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 cơ bản sau:
1. Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo giữa các lớp khấu, áp dụng cho vỉa dày;
2. Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, lớp vách khấu than trải lưới, sau đó khấu lớp trụ kết hợp hạ trần than lớp giữa, áp dụng cho vỉa dày.
3. Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, hạ trần than nóc áp dụng cho vỉa dày;
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.
Lò dọc vỉa vận tải lớp trụ
Lớp ngăn cách nhân tạo
80 -:- 150m
b
Lò chợ lớp trụ
Mặt cắt b - b
80 -:- 150m
Lò chợ lớp vách a a
b
Lò dọc vỉa
vận tải lớp vách Lò dọc vỉa
thông gió lớp trụ Lò dọc vỉa thông gió lớp vách
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,
Lò thông gió
Mặt cắt A - A A
A
Lò vận tải
B
B
Mặt cắt b - b
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 .