Luận án Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác và tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác cho các vỉa dầy trung bình dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực Uông Bí - Quảng ninh

ai hệ số mà chúng sẽ đặc trưng cho số lượng, chiều dài và biên độ của phay phá, đó là hệ số biểu thị tổng chiều dài các phay phá trên một đơn vị diện tích và hệ số biểu thị số lượng phay phá gặp trên một đơn vị chiều dài đường lò. 2.2.2. Xây dựng điều kiện áp dụng các loại hình CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng Trên cơ sở tổng quan tình hình áp dụng CNKT vỉa dày, trung bình dốc đứng, đối chiếu với các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc lựa chọn CNKT hợp lý, có thể xây dựng điều kiện áp dụng các loại hình CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng, cụ thể như sau: 1. Điều kiện áp dụng các HTKT dạng buồng Đối với các HTKT buồng - thượng và buồng - thượng chéo, có thể áp dụng trong điều kiện các vỉa than có mức độ biến động chiều dày vỉa thuộc loại ổn định đến không ổn định; góc dốc vỉa ≥ 45º và độ biến động góc dốc vỉa thuộc loại ổn định đến đến không ổn định. Tuy nhiên, góc dốc vỉa càng cao thì tỷ lệ thu hồi than càng lớn.Các HTKT buồng - thượng và buồng - thượng chéo có thể áp dụng với vỉa có tính chất đá vách và đá trụ bất kỳ. Tuy nhiên, đá vách thuộc loại dễ sập đổ sẽ làm giảm khả năng thu hồi than; còn 60 khi đá vách vỉa thuộc loại bền vững, khó sập đổ, đá vách không những tạo áp lực lớn lên buồng khấu mà còn gây ảnh hưởng đến khai thác phân tầng tiếp theo, làm cho các đường lò chuẩn bị bị biến dạng, gây khó khăn cho công tác khai thác.Về mức độ phá huỷ kiến tạo vỉa than, các HTKT buồng - thượng và buồng - thượng chéo có thể áp dụng trong trường hợp khu vực có phay phá bất kỳ. Do các lò thượng đào gần nhau, việc thăm dò cấu tạo vỉa cho khu vực khai thác là rất cụ thể, nên có thể phát hiện phay phá và dễ dàng khắc phục bằng cách chuyển gương khai thác sang vị trí mới ngoài vùng ảnh hưởng của phá huỷ kiến tạo. Điều kiện áp dụng các HTKT dạng buồng xem bảng 2.3. Bảng 2.3. Điều kiện áp dụng các HTKT dạng buồng TT Thông số Điều kiện áp dụng Buồng - thượng Buồng - thượng chéo 1 Chiều dày vỉa < 6,0m, ổn định đến không ổn định < 6,0m, ổn định đến không ổn định 2 Góc dốc vỉa ≥ 45º, ổn định đến không ổn định ≥ 45º, ổn định đến không ổn định 3 Cấu tạo vỉa Từ đơn giản đến phức tạp 4 Đá vách vỉa Đá vách trực tiếp bất kỳ Đá vách trực tiếp bất kỳ 5 Đá trụ vỉa Đá trụ trực tiếp bất kỳ Đá trụ trực tiếp bất kỳ 6 Tính chất cơ học của than Than có độ cứng bất kỳ Than có độ cứng bất kỳ 7 Mức độ phá hủy kiến tạo Có thể áp dụng ở các khu vực có nhiều phay phá đứt gẫy,tuy nhiên sẽ làmgiảm hiệu quả khai thác. 8 Ghi chú(ưu tiên áp dụng) Áp dụng để khai thác tận thu các khu vực nhỏ lẻ Áp dụng để khai thác tận thu các khu vực có trữ lượng lớn 2. Điều kiện áp dụng HTKT lò dọc vỉa phân tầng HTKT lò DVPT áp dụng trong trường hợp vỉa có góc dốc > 45º và độ biến động góc dốc vỉa thuộc loại ổn định đến đến không ổn định. Tuy nhiên, góc dốc vỉa càng cao thì tỷ lệ thu hồi than hạ trần càng lớn. HTKT lò DVPT 61 có thể áp dụng trong trường hợp vỉa có tính chất đá vách và đá trụ bất kỳ. Trong trường hợp khi góc dốc vỉa nhỏ và đá vách thuộc loại dễ sập đổ sẽ làm giảm khả năng thu hồi than hạ trần, còn khi đá vách vỉa thuộc loại bền vững, khó sập đổ, đá vách không những tạo áp lực lớn lên lò chợ mà còn gây ảnh hưởng đến khai thác phân tầng tiếp theo làm cho các đường lò chuẩn bị bị biến dạng (nén bẹp) gây khó khăn cho công tác khai thác. Đối với mức độ phá hủy kiến tạo, HTKT lò DVPT có thể áp dụng trong trường hợp có phay phá bất kỳ. Do các lò dọc vỉa phân tầng đào gần nhau, việc thăm dò cấu tạo vỉa tại các phân tầng là rất cụ thể, nên có thể phát hiện phay phá và dễ dàng khắc phục bằng cách chuyển diện khai thác lò chợ sang vị trí mới ngoài vùng ảnh hưởng của phá huỷ kiến tạo. Tổng hợp điều kiện áp dụng HTKTlò dọc vỉa phân tầng xem bảng 2.4. Bảng 2.4. Điều kiện áp dụng HTKTlò dọc vỉa phân tầng TT Thông số Điều kiện áp dụng 1 Chiều dày vỉa < 6,0 m, ổn định đến ổn định trung bình 2 Góc dốc vỉa ≥ 450, ổn định đến ổn định trung bình 3 Cấu tạo vỉa Từ đơn giản đến phức tạp 4 Đá vách vỉa Đá vách trực tiếp bất kỳ 5 Đá trụ vỉa Đá trụ trực tiếp bất kỳ 6 Tính chất cơ học của than Than có độ cứng bất kỳ 7 Mức độ phá hủy kiến tạo Có thể áp dụng ở các khu vực có nhiều phay phá đứt gẫy, tuy nhiên sẽ làmgiảm hiệu quả khai thác. 8 Vật liệu chống giữ gương khấu Giá thủy lực di động loại XDY-1T2/LY của Trung Quốc hoặc của Việt Nam sản xuất 3. Điều kiện áp dụng HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH áp dụng trong trường hợp vỉa có chiều dày từ 1,2 ÷ 2,2 m,góc dốc > 40º; vỉa 62 than thuộc loại ổn định về biến động chiều dày và góc dốc.Cấu tạo vỉa đòi hỏi đơn gian để có thể khấu than bằng máy bào, trường hợp vỉa than có cấu tạo phức tạp, trong vỉa có lớp kẹp cứng (f> 3) không những làm hao mòn thiết bị, đôi khi cần phá vỡ bằng khoan nổ mìn thủ công gây ách tắc sản xuất. Khu vực áp dụng công nghệ thuận lợi khi đá vách ổn định từ trung bình trở lên. Trong trường hợp đá vách rất dễ sập đổ, gây tụt nóc sẽ phải mất công xử lý, đồng thời giàn chống mất áp gây khó khăn cho công tác di chuyển. Khu vực áp dụng công nghệ đòi hỏi hạn chế tối đa vấn đề nước ngầm chảy vào gương than gây khó khăn cho quá trình khấu và tải than. Tổng hợp điều kiện áp dụng HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH xem bảng 2.5. Bảng 2.5. Điều kiện áp dụng HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH TT Thông số Điều kiện áp dụng 1 Chiều dày vỉa 1,2  2,2 m 2 Góc dốc vỉa 40  90° 3 Cấu tạo vỉa Đơn giản. Vỉa ít, hoặc không có đá kẹp 4 Đá kẹp và than có chỉ tiêu độ cứng f < 3 5 Đá vách trực tiếp Sét kết, bột kết có độ ổn định từ TB trở lên 6 Đá vách cơ bản Nhẹ đến trung bình 7 Đá trụ trực tiếp của vỉa Bền vững trung bình trở lên 8 Mức độ phay phá Phay phá nhỏ hoặc không có phay phá 9 Điều kiện địa chất thủy văn Khu vực khai thác không hoặc ít bị ảnh hưởng của nước mặt cũng như nước ngầm 4. Điều kiện áp dụng HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY Qua kinh nghiệm khai thác sử dụng giàn chống của nước ngoài và tổng hợp kinh nghiệm khai thác sử dụng giàn chống mềm loại ZRY20/30L trong 63 thực tế tại vỉa 9b khu Tràng Khê II Công ty than Hồng thái, phân tích các yếu tố ảnh hưởng của điều kiện địa chất mỏ cho thấy: * Yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa: Theo đặc tính kỹ thuật của giàn chống ZRY, có các phạm vi từ 1,6 ÷ 4,5 m. Trường hợp, vỉa có chiều dày lớn hơn giới hạn trên, lò chợ sẽ phải khấu bỏ trụ hoặc vách vỉa dễ gây nên các hiện tượng trượt nền hoặc lở gương rỗng nóc làm hạn chế đến công tác khai thác lò chợ. Vỉa hẹp hơn giới hạn làm việc, lò chợ phải khấu một phần đá vách hoặc đá trụ vỉa sẽ làm giảm chất lượng than. Độ biến động chiều dày vỉa cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc của giàn chống, công tác điều khiển giàn. Vỉa có độ biến động góc dốc lớn, rất dễ làm vặn giàn chống dẫn đến khả năng chịu tải của giàn chống giảm đi và khó điều khiển giàn trong quá trình khai thác. Qua phân tích, điều kiện chiều dày và góc dốc vỉa các khu vực áp dụng giàn chống là: Chiều dày vỉa từ 2,0 ÷ 3,0 m, góc dốc vỉa tốt nhất từ 45 ÷75º. Vỉa tương đối ổn định về chiều dày và góc dốc. * Điều kiện của đá vách, đá trụ vỉa: ảnh hưởng trực tiếp đến công tác khai thác và điều khiển giàn chống giữ lò chợ. Đá vách, trụ vỉa cứng tạo điều kiện tốt cho công tác khấu gương lò chợ. Tuy nhiên, đá vách không sập đổ, tải trọng lên giàn ít công tác điều khiển giàn khó khăn thậm chí dễ gây nên hiện tượng trôi trượt giàn chống. Đá vách đá trụ mềm yếu, dễ bị tụt lở, trượt nền gây khó khăn cho công tác điều khiển giàn. Qua thực tế khai thác cho thấy, điều kiện đá vách trực tiếp là sét hoặc bột kết có độ ổn định trung bình, đá trụ trực tiếp là sét hoặc bột kết thuộc loại bền vững trung bình đến bền vững. * Cấu tạo vỉa và tính chất bền vững của than: Vỉa có cấu tạo phức tạp, nhiều đá kẹp, các lớp đá kẹp dày và cứng gây khó khăn trong quá trình khoan nổ mìn khấu gương. Than trong vỉa có độ cứng bất kỳ, tuy nhiên than gương mềm, ngậm nước cũng gây nhiều khó khăn cho công tác khấu chống cũng như công tác vận tải. 64 * Yếu tố kiến tạo: Kiến tạo vỉa phức tạp, có nhiều phay phá đứt gãy làm giảm độ ổn định của đá vách và tính chất bền vững của than trong vỉa. Mặt khác ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ổn định của tuyến gương khai thác. Khu vực có nhiều phay phá phức tạp khó khăn cho khai thác lò chợ. Lò chợ bị chia cắt phải tháo lắp nhiều ảnh hưởng đến năng suất, công suất lò chợ. Tổng hợp điều kiện áp dụng công nghệ sử dụng giàn chống mềm loại ZRY xem bảng 2.6. Bảng 2.6. Điều kiện áp dụng HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY TT Một số yếu tố Thông số - Điều kiện 1 Chiều dày vỉa (m) 1,6 2,5; 2,0 ÷ 3,0; 2,5 ÷ 3,5; 3,5 ÷ 4,5 2 Góc dốc vỉa (độ) >45º, tương đối ổn định 3 Cấu tạo vỉa Đơn giản, vỉa ít, hoặc không có đá kẹp 4 Độ cứng của than Than có độ cứng bất kỳ 5 Đá vách trực tiếp Sét kết, bột kết có độ ổn định từ TB trở lên 6 Đá trụ trực tiếp của vỉa Tập sét kết và bột kết, bền vững trung bình 7 Mức độ phay phá Phay phá nhỏ hoặc không có phay phá 8 Điều kiện địa chất thủy văn Khu vực khai thác không hoặc ít bị ảnh hưởng của nước mặt cũng như nước ngầm 2.3. Phân tích, đánh giá lựa chọn HTKT và CNKT phù hợp cho các vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí Trên cơ sở đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí, kết hợp xem xét điều kiện áp dụng các loại hình HTKT và kết quả áp dụng công nghệ trong điều kiện thực tế thời gian qua, luận án tiến hành phân tích, so sánh ưu nhược điểm của các loại hình HTKT, xem bảng 2.7. 65 Bảng 2.7. Phân tích, so sánh ưu nhược điểm của các HTKT cho điều kiện vỉa dày trung bình, dốc đứng TT Tiêu chí so sánh Các công nghệ khai thác Lò dọc vỉa phân tầng Các CNKT dạng buồng CNKT lò chợ 2ANSH Giàn mềm kiểu ZRY 1 Điều kiện áp dụng Vỉa có chiều dày < 6,0 m,ổn định đến ổn định trung bình, góc dốc > 45º, đá vách trụ bất kỳ Vỉa có chiều dày < 6,0 m,ổn định đến không ổn định, góc dốc > 45º, đá vách trụ bất kỳ Vỉa có chiều dày 1,2 ÷ 2,2m, dốc >45 o, ổn định về chiều dày và góc dốc, đá vách trụ ổn định TB trở lên Vỉa có chiều dày 1,6 ÷ 4,5m, dốc >45o, tương đối ổn định về chiều dày và góc dốc 1 Công tác chuẩn bị - Sơ đồ chuẩn bị phức tạp - Khối lượng các lò thượng nhiều - Sơ đồ chuẩn bị đơn giản - Khối lượng đường lò ít 2 Công tác khai thác - Công tác khai thác phức tạp, do quy trình CNKT nhiều công đoạn.Công suất thấp. - Công tác khai thác tương đối đơn giản.Công suất lò chợ thấp. - Khai thác CGH, đòi hỏi trình độ vận hành thiết bị cao. Công suất lò chợ tương đối cao. - Đơn giản, quy trình CNKT ít công đoạn, dễ triển khai. Công suất lò chợ cao 3 Công tác vận tải - Phức tạp. Vận tải than bằng máng cào. Công tác lắp đặt, cắt, thu hồi máng cào phức tạp - Đơn giản. Vận tải than bằng máng trượt, công tác lắp đặt, tháo dỡ đơn giản - Đơn giản. Vận tải than bằng gầu bào trong gương, qua thượng bằng máng trượt - Đơn giản. Vận tải than bằng máng trượt, công tác lắp đặt, tháo dỡ đơn giản 4 Công tác thông gió - Thông gió cục bộ. - Tương đối phức tạp, không phải thông gió ngược - Thông gió cục bộ - Phức tạp, phải thông gió ngược - Thông gió bằng hạ áp chung của mỏ - Công tác thông gió đơn giản 5 Mức độ an toàn - An toàn, do vị trí gương khấu được chống giữ chắc chắn bằng giá thủy lực di động hoặc giá khung thủy lực di động. - An toàn, do không có người trong gương khai thác, vị trí cửa tháo thu hồi than được chống tăng cường bằng cũi lợn và thành chắn. - An toàn, do vị trí gương khấu được chống giữ chắc chắn bằng giàn chống. - Công tác quản lý về mặt an toàn thuận lợi 66 TT Tiêu chí so sánh Các công nghệ khai thác Lò dọc vỉa phân tầng Các CNKT dạng buồng CNKT lò chợ 2ANSH Giàn mềm kiểu ZRY - Công tác quản lý về mặt an toàn thuận lợi - Công tác quản lý về mặt an toàn khó khăn, phụ thuộc vào ý thức của người lao động. 6 Tổn thất than - Tổn thất tương đối nhiều - Tổn thất than nhiều do phần than tại vị trí chống tăng cường cửa tháo khó sập đổ, không thu hồi được. - Tổn thất than rất ít - Tổn thất than ít 7 Mức độ đầu tư - Mức độ đầu tư tương đối lớn. Phải đầu tư máng cào vận tải than, giá thủy lực di động XDY và hệ thống cấp dịch - Mức độ đầu tư nhỏ do vận tải bằng máng trượt, không phải đầu tư vì chống thủy lực và hệ thống cấp dịch - Mức độ đầu tư lớn. Phải đầu tư tổ hợp 2ANSH. Chi phí vật tư thay thế tốn kém do phải nhập khẩu - Mức độ đầu tư lớn. Phải đầu tư giàn chống ZRY, hệ thống cấp dịch. 8 So sánh chung - Áp dụng tương đối tốt, tuy nhiên phải đầu tư tương đối lớn về mặt vật tư, thiết bị. -Tổn thất than tương đối cao. - Công tác quản lý về mặt an toàn thuận lợi. - Công suất lò chợ thấp - Áp dụng được, vốn đầu tư ít. - Tổn thất than tương đối cao. - Công tác quản lý về mặt an toàn khó khăn, phụ thuộc vào ý thức của người lao động - Công suất lò chợ thấp - Áp dụng tốt, tuy nhiên đỏi hỏi điều kiện địa chất thuận lợi, trữ lượng tập trung. Phải đầu tư lớn, chi phí vật tư thay thế đắt. - Tổn thất than thấp. - Dễ quản lý về mặt an toàn. - Công suất lò chợ tương đối cao. - Áp dụng tốt, tuy nhiên phải đầu tư lớn về giàn chống, hệ thống cung cấp dịch. - Tổn thất than thấp. - Mức độ an toàn cao, dễ quản lý về mặt an toàn. - Công suất lò chợ cao 67 Đồng thời, trên cơ sở kết quả đánh giá tình hình áp dụng các loại hình HTKT vỉa than dày trung bình, dốc đứng nói trên tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, luận án tiến hành lập bảng so sánh một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản của các HTKT. Trên cơ sở đó, cho phép đánh giá lựa chọn một số loại hình HTKT phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vùng Quảng Ninh. Chi tiết xem bảng 2.8. Bảng 2.8. So sánh một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản của các HTKT cho điều kiện vỉa dày trung bình, dốc đứng TT Tiêu chí so sánh Đơn vị Các công nghệ khai thác Lò dọc vỉa phân tầng Các CNKT dạng buồng CNKT lò chợ 2ANSH Giàn mềm kiểu ZRY 1 Công suất lò chợ T/năm 25.000 ÷ 45.000 40.000  70.000 50.000  96.000 90.000 2 Năng suất lao động T/công 2,0  3,6 3,0  4,0 3,1 ÷ 5,6 5,5 3 Chi phí thuốc nổ Kg/1000T 78 ÷ 167 300  400 - 112 4 Chi phí kíp nổ Cái/1000T 160 ÷ 348 700  900 - 444 5 Chi phí mét lò chuẩn bị m/1000T 28 ÷ 48 30  40 5,2 ÷ 11,4 16,7 6 Chi phí gỗ m3/1000T - 30  40 29,1  35,8 5,3 7 Tổn thất than % 32  40 40  55 3,7  19 16,3 8 Giá thành phân xưởng Đồng/T Từ kết quả phân tích, so sánh trong các bảng 2.7, 2.8 cho thấy: - Các HTKT dạng buồng - thượng cho các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đạt được còn hạn chế, sản lượng và năng suất lao động đều rất thấp trong khi các chi phí sản xuất cao, tỷ lệ tổn thất than lớn, khó đáp ứng các yêu cầu về mặt an toàn trong quá trình khai thác. Hơn nữa, hiện nay Tập đoàn Vinacomin chủ trương hạn chế áp dụng các loại hình HTKT buồng khi khai thác các vỉa than dốc. Vì vậy HTKT buồng - lò thượng chéo chỉ phù hợp áp dụng tạm thời nhằm đảm bảo nhu cầu sản lượng hàng năm theo kế hoạch của mỏ. 68 - HTKT lò dọc vỉa phân tầng cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, mức độ kiểm soát an toàn tốt hơn các HTKT dạng buồng, và hiện đang áp dụng tại các công ty than hầm lò. Tuy nhiên, cũng như các HTKT dạng buồng, HTKT lò dọc vỉa phân tầng cho các chỉ tiêu KTKT thậm chí còn thấp hơn, tổn thất than cao, chi phí gỗ lớn. Do đó, công nghệ chỉ phù hợp để khai thác tận thu các khu vực nhỏ lẻ, phân tán hoặc các điều kiện vỉa biến động phức tạp, phân tán, khó tập trung hóa sản xuất. - HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH là loại hình công nghệ tiên tiến nhất, có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với các loại hình CNKT thủ công. Hiện nay Công ty than Hồng Thái đang áp dụng sơ đồ công nghệ này khai thác lò chợ vỉa 12 khu Tràng Khê II. Theo dự kiến đến năm 2020 mới kết thúc khai thác lò chợ này. Tuy nhiên, điều kiện áp dụng CNKT này đòi hỏi rất khắt khe. Mặt khác, ở thời điểm hiện nay, việc đầu tư một dây chuyền đồng bộ thiết bị cho công nghệ có chi phí khá lớn. Do đó, việc áp dụng công nghệ cần được xem xét kỹ lưỡng, áp dụng cho các khu vực có trữ lượng tập trung lớn để tăng thời gian hoạt động hiệu quả của đồng bộ thiết bị, đảm bảo hiệu quả đầu tư. -HTKT lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY có những ưu điểm giống như sơ đồ CNKT chống giữ bằng giàn mềm ở mỏ Vàng Danh trước đây. Ngoài ra, do sử dụng loại giàn mềm ZRY có nhiều cải tiến so với giàn mềm trước đây nên có thể khắc phục được những hạn chế của sơ đồ công nghệ chống giữ bằng giàn mềm ở mỏ Vàng Danh. Nhờ những cải tiến đó, điều kiện áp dụng CNKT này tương đối linh hoạt, có thể áp dụng cho hầu hết miền chiều dày vỉa trung bình, góc dốc vỉa trên 45o. Kết quả áp dụng thành công tại Hồng Thái cũng đã khẳng định sự phù hợp của CNKT này với điều kiện vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí. 69 Tóm lại, từ những phân tích nêu trên, luận án đề xuất định hướng HTKT đối với điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các vỉa than dày trung bình dốc đứng vùng Uông Bí như sau: - Áp dụng các HTKT dạng buồng, HTKT lò dọc vỉa phân tầng để khai thác tận thu các khu vực nhỏ lẻ, phân tán hoặc các điều kiện vỉa biến động phức tạp, phân tán, khó tập trung hóa sản xuất. Các khu vực vỉa loại này phân bố rải rác ở tất cả các mỏ vùng Uông Bí, đặc biệt ở các công ty than Nam Mẫu, Vàng Danh. - Áp dụng HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH cho những khu vực có điều kiện hết sức thuận lợi như: vỉa than có chiều dày từ 1,2 ÷ 2,2 m, ít biến động về chiều dày và góc dốc;cấu tạo vỉa đơn giản; đá vách, đá trụ ổn định trung bình trở lên; trữ lượng tập trung. Các khu vực vỉa loại này tập trung chủ yếu tại Mạo Khê, Hồng Thái, Uông Bí. - Ưu tiên áp dụng HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY cho những khu vực còn lại có điều kiện phù hợp.Các khu vực vỉa phù hợp phân bố ở cả các mỏ Mạo Khê, Hồng Thái, Uông Bí, Nam Mẫu, Vàng Danh với trữ lượng tương đối lớn. 2.4. Kết luận chương 2 Luận án đã tiến hành đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vùng Uông Bí - Quảng Ninh. Kết quả đánh giá cho thấy, các vỉa than dày trung bình, dốc đứng thuộc hai nhóm điều kiện đặc trưng, được chia cắt bởi đứt gãy Trung Lương: Nhóm thứ nhất tập trung tại khoáng sàng Mạo Khê - Tràng Bạch, gồm các vỉa phẳng ít uốn lượn, thuộc loại cấu tạo đơn giản, biến động vỉa nhỏ; Nhóm thứ hai tập trung tại khu vực Vàng Danh, Nam Mẫu, gồm các vỉa than có cấu tạo phức tạp, bị vò nhàu, uốn lượn mạnh. Kết quả tổng hợp trữ lượng cho thấy, các vỉa than dày trung bình, dốc đứng khoảng 54,6 triệu tấn, chiếm 8,3% trong tổng số 656,3 triệu tấn trữ 70 lượng địa chất được xem xét, tập trung chủ yếu tại mỏ Mạo Khê, tiếp đó là Nam Mẫu, Vàng Danh, Uông Bí và Hồng Thái. Trữ lượng nằm trong miền chiều dày vỉa từ 1,21 ÷ 2,2 m khoảng 17,2 triệu tấn (chiếm 31,5%), trong miền chiều dày từ 2,21 ÷ 3,5 m khoảng 37,4 triệu tấn (chiếm 68,5%). Để làm cơ sở lựa chọn CNKT phù hợp đối với các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí - Quảng Ninh, luận án tiến hành xây dựng điều kiện áp dụng từng loại hình HTKT. Trên cơ sở đó, kết hợp tình hình áp dụng công nghệ trong thực tế thời gian qua, luận án tiến hành phân tích, so sánh ưu nhược điểm của các loại hình CNKT. Từ đó, luận án đề xuất lựa chọn HTKT đối với điều kiện các vỉa dày trung bình dốc đứng vùng Uông Bí như sau: - Ưu tiên áp dụng HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY cho những khu vực có điều kiện phù hợp. - Áp dụng HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH cho những khu vực có điều kiện thuận lợi (vỉa than có chiều dày từ 1,2 ÷ 2,2 m, ít biến động về chiều dày và góc dốc;cấu tạo vỉa đơn giản; đá vách, đá trụ ổn định trung bình trở lên; trữ lượng tập trung; định hướng áp dụng tại vùng Mạo Khê, Hồng Thái, Uông Bí). - Áp dụng các HTKT dạng buồng, HTKT lò dọc vỉa phân tầng để khai thác tận thu các khu vực nhỏ lẻ, phân tán hoặc các điều kiện vỉa biến động phức tạp, phân tán, khó tập trung hóa sản xuất. 71 CHƯƠNG 3 TỐI ƯU HOÁ CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ CHỢ XIÊN CHÉO CHỐNG GIỮ BẰNG GIÀN MỀM ZRY CHO CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH, DỐC ĐỨNG 3.1. Lựa chọn các thông số cần tối ưu hóa của HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng 3.1.1. Các thông số cơ bản của các HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí - Quảng Ninh Trên cơ sở kết quả đề xuất các CNKT hợp lý đối với điều kiện các vỉa dày trung bình dốc đứng vùng Uông Bí - Quảng Ninh, luận án tiến hành xác định và phân tích chi tiết các thông số cơ bản của HTKT, cụ thể như sau: 1. Các thông số cơ bản của HTKT buồng - thượng chéo Các thông số cơ bản của HTKT trong công nghệ buồng - thượng chéo, bao gồm: chiều cao tầng khai thác; chiều dài theo phương của cột khai thác (khoảng cách giữa các thượng chính); chiều cao phân tầng khai thác (khoảng cách giữa các lò thượng chéo); góc dốc của các lò thượng chéo, thượng chính; chiều dài khấu buồng ở lò thượng chéo, thượng chính. 1. Chiều cao tầng và chiều dài theo phương của cột khai thác Đối với khai thác vỉa dốc, chiều cao tầng khai thác phụ thuộc vào khả năng mở thượng, thông thường chiều cao tầng khai thác từ 60 ÷ 80 m. Chiều dài theo phương của cột khai thác chủ yếu dựa vào kích thước khu vực, năng lực vận tải và khả năng thông gió cục bộ tại các gương khai thác. Ngoài ra, về mặt an toàn các thượng cột được thi công với nhiệm vụ tạo lối thoát cho công nhân làm việc ở các gương lò khai thác khi xảy ra sự cố. Theo kinh nghiệm của nước ngoài cũng như tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, chiều dài theo phương của cột khai thác đối với CNKT buồng - thượng chéo thường được lựa chọn trong khoảng 60 ÷ 80 m. 72 2. Khoảng cách giữa các thượng chéo Khoảng cách giữa các lò thượng chéo được xác định tuỳ thuộc vào cấu tạo vỉa, tính chất của than khả năng khoan, nạp mìn phá nổ và khả năng tự sập của trần than giữa hai lò thượng chéo. Việc xác định khoảng cách không hợp lý sẽ gây khó khăn cho công tác chống giữ lò hoặc gây tổn thất tài nguyên khi không thu hồi được than trong buồng. - Khả năng khoan, phá nổ trụ than: Với thiết bị khoan nối choòng hiện nay, các mỏ hầm lò đã khoan được các lỗ khoan có chiều dài đến 6,0 m hoặc lớn hơn. Tuy nhiên, khi nạp nổ mìn với loại kíp nổ vi sai điện thường các lỗ mìn có chiều dài tối đa 3,0m, còn với loại kíp nổ vi sai phi điện - 6,0m. - Khả năng tự sập đổ của trần than: Chiều cao trần than tự sập đổ tùy thuộc vào tính chất và độ cứng của than, theo kinh nghiệm áp dụng công nghệ tại các mỏ hầm lò, chiều cao tự sập đổ của trụ than từ 1,5 ÷ 3,0m. Chiều cao tự sập đổ của than cứng thấp hơn than mềm. Để xác định chiều cao giữa các phân tầng khai thác, lấy chiều cao tự sập đổ của trụ than trung bình là 2,0m. - Chiều rộng của lò thượng chéo: Lò thượng chéo khai thác thường được đào tiết diện hình thang, chống giữ bằng vì chống gỗ. Chiều rộng của lò thượng chéo thường từ 2,5 ÷ 3,0m. Như vậy, chiều rộng trụ than giữa hai lò thượng chéo khi phá nổ sử dụng kíp vi sai điện là 5,0m, khi đó khoảng cách giữa hai lò thượng chéo dao động trong khoảng 7,5 ÷ 8,0m. Chiều rộng trụ than giữa hai lò thượng chéo khi phá nổ sử dụng kíp vi sai phi điện là 9,0m, khi đó khoảng cách giữa hai lò thượng chéo dao động trong khoảng 10,0 ÷ 12,0m. 3. Góc dốc của các thượng chính, thượng chéo Góc dốc thực của các thượng chính, thượng chéo phụ thuộc chủ yếu vào một số yếu tố là khả năng thi công thượng (điều kiện góc dốc lớn nhất bằng góc dốc vỉa) và khả năng tự trượt của than trên nền thượng buồng để có 73 thể thu hồi hiệu quả qua cửa tháo than. Theo kinh nghiệm áp dụng HTKT buồng - thượng chéo tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, góc dốc các thượng chính, thượng chéo thường từ 25 ÷ 30º. 4. Chiều dài khấu buồng ở lò thượng chéo, thượng chính Trong quá trình khai thác tại các thượng chéo, tiến hành khoan nổ mìn bắn rút phần trụ than giữa hai lò thượng chéo theo từng buồng khấu. Theo kinh nghiệm áp dụng HTKT buồng - thượng chéo tại các mỏ hầm lò, chiều dài một đoạn buồng khấu trên lò thượng chéo thường từ 3,5 ÷ 4,2m. Khi khai thác trên lò thượng chính, chiều dài buồng khấu trên thượng chính có thể lấy tương tự như lò thượng chéo hoặc có thể lấy bằng 1/2 chiều dài đoạn lò thượng chính giữa hai lò thượng chéo kế tiếp nhau. Tổng hợp các thông số cơ bản củ