Luận văn Phân tích, đánh giá và đề xuất các biện pháp kỹ thuật công nghệ để giảm tổn thất trong khai thác than các vỉa dày dốc nghiêng chống giữ bằng giá ZH 1600-16-24ZL, giá XDY tại công ty than Quang Hanh-TKV

hép lò chợ bằng ở mỏ Hà Lầm; trải lưới thép ở nền lò chợ chia lớp nghiêng mỏ Tân Lập, Vàng Danh; trải dàn dẻo ở mỏ Tân Lập trong khai thác các vỉa dày thoải đến nghiêng; khai thác không để lại trụ bảo vệ ở vỉa dày trung bình tại mỏ Vàng Danh; khai thác dàn chống cứng ở Vàng Danh, Mạo Khê. Gần đây, Tổng Công ty than Việt Nam, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đã phối hợp với các cơ sở sản xuất nghiên cứu, đưa vào áp dụng trong thực tế các công nghệ khai thác sử dụng dàn chống mềm ở Công ty than Vàng Danh, công nghệ chia lớp ngang - nghiêng ở các Công ty than Hòn Gai, Dương Huy đối với các vỉa dày, dốc đứng. Như vậy ở nước ta cũng như trên thế giới đều đi theo hướng chung là giải quyết giảm tổn thất than theo chiều cao khai thác, cũng như ở trụ bảo vệ lò chuẩn bị trong những sơ đồ công nghệ khai thác cơ bản. Do điều kiện kỹ thuật còn hạn chế nên bài toán khai thác các vỉa mỏng hoặc tận thu than ở các khu vực phức tạp đã được đặt ra song việc triển khai thực hiện còn nhiều hạn chế. Điểm qua quá trình phát triển các công nghệ khai thác mỏ hầm lò trên thế giới và Việt Nam cho thấy nước ta mới ở giai đoạn đầu của tiến trình phát triển công nghệ. Những năm gần đây, Tổng Công ty than Việt Nam (Nay là Tập đoàn Công nghiệp than Khoáng Sản Việt nam) đã và đang thực hiện chương trình đổi mới công nghệ, thiết bị mỏ (áp dụng vì chống thuỷ lực, máy Combai khấu than lò chợ) để dần từng bước cơ giới hóa, tự động hóa ngành than đảm bảo nâng cao năng suất, công suất mỏ, mức độ an toàn lao động và giảm tổn thất than khai thác. Rõ ràng phương hướng chung để giải quyết tổn thất than trong các sơ đồ công nghệ khai thác cơ bản là giảm tổn thất theo chiều cao khai thác và ở trụ bảo vệ. Trong khai thác hầm lò, có hai loại sơ đồ công nghệ khai thác cơ bản là khai thác gương lò chợ dài và khai thác gương lò ngắn; tổn thất than thấp khi áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ dài; sơ đồ công nghệ khai thác gương lò ngắn dạng buồng cột thường có tổn thất than cao. Do vậy để giải quyết giảm tổn thất than phải ưu tiên áp dụng các công nghệ khai thác lò chợ dài. Những khu vực khó khăn cho khai thác lò chợ dài mới áp dụng khai thác gương lò chợ ngắn. Mặc dù vậy trong thực hiện khai thác lò chợ, cần phải nghiên cứu áp dụng các phương pháp công nghệ hợp lý, tiên tiến mới đảm bảo giảm tổn thất than. Trong điều kiện địa chất phức tạp nhiều khi vẫn phải chấp nhận công nghệ khai thác gương lò ngắn, nhưng đồng thời cần phải áp dụng các giải pháp kỹ thuật khác để giảm tổn thất than ở trụ bảo vệ buồng khấu và blốc. 2.1.1 Phương hướng giảm tổn thất than theo chiều cao khai thác. Giảm tổn thất than theo chiều cao khai thác, hướng chung đối với khai thác hầm lò ở hai dạng cơ bản là: - Chia chiều dày vỉa thành các lớp khấu, sử dụng lớp ngăn cách nhân tạo. - Khấu đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa. * Chia chiều dày vỉa thành các lớp khấu, sử dụng lớp ngăn cách nhân tạo. Đây là hướng giải quyết phổ biến nhất trong khai thác hầm lò đối với vỉa dày, vì chiều cao của thiết bị, vật liệu chống giữ có hạn chế. Việc chia lớp có thể thực hiện ở các dạng sơ đồ: + Chia thành các lớp khấu sát nhau, chiều cao mỗi lớp khấu bằng chiều cao của thiết bị, vật liệu chống giữ. + Chia thành các lớp khấu có cách nhau một lớp than đệm; khi khai thác lớp phía dưới sẽ kết hợp thu hồi than lớp đệm. Trong các sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp nêu trên, để đảm bảo ngăn đất đá sập đổ tràn vào không gian khai thác, người ta sử dụng lớp ngăn cách nhân tạo giữa các lớp khấu bằng dàn dẻo kim loại, lưới thép, lưới ni lông, tre, gỗ, bê tông đông cứng nhanh. v.v. Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ khai thác sử dụng giàn chống mềm * Khấu đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa. + Hiện nay ở các nước có nền công nghiệp khai thác than tiên tiến, người ta sử dụng tổ hợp dàn chống tự hành có thể khai thác một lớp ở chiều cao 4,0 -:- 5,0 m. Điều kiện ở ta, việc chống giữ gương lò sử dụng vì đơn, hoặc giá thủy lực di động, chiều cao khấu không quá 2,5 m. Như vậy với vỉa dày trung bình có thể khai thác một lớp trụ, hạ trần lớp than vách để khai thác toàn bộ chiều dày vỉa. Sơ đồ công nghệ khai thác này áp dụng ở điều kiện đá vách bền vững trung bình và mềm yếu có thể tự sập đổ. Trong sơ đồ công nghệ khai thác này áp lực mỏ lên các vì chống rất lớn, yêu cầu chống giữ lò chợ trụ phải sử dụng cột chống có sức chịu tải cao và chống đỡ nhanh như: cột chống thuỷ lực đơn, giá thuỷ lực di động, dàn chống tự hành kiểu đỡ. + Trong sơ đồ công nghệ khai thác buồng, có thể chống giữ đá vách bằng vì neo để tăng không gian buồng khấu, nhằm giảm tổn thất than. Song nhìn chung các sơ đồ công nghệ khai thác buồng có tổn thất than lớn, hầu như tập trung ở trụ bảo vệ các buồng khấu. Sơ đồ công nghệ khai thác buồng có thể áp dụng khai thác với mục tiêu giảm tổn thất than trên cơ sở đồng bộ với các thiết bị chèn, nhằm thay thế các trụ than bằng các dải đá. + Các vỉa dốc đứng, dày trung bình và dày có thể khai thác đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa bằng sơ đồ công nghệ khai thác dàn chống cứng hoặc “dàn chống mềm lò chợ xiên chéo” có tổn thất than thấp. Trong sơ đồ công nghệ khai thác dàn chống cứng, cần nghiên cứu tăng chiều dài dàn chống để giảm số lượng trụ bảo vệ. Ngoài ra các trụ than phải được khấu tận thu bằng khoan choòng xoắn có đường kính lớn, hoặc khấu than ở trụ bảo vệ và được chèn lại bằng các dải đá. + Các sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng phá nổ bằng lỗ khoan dài hoặc ngắn đều có thể áp dụng ở các vỉa dốc, nhưng chỉ tiêu tổn thất vẫn tương đối cao. Tuy nhiên ở điều kiện địa chất phức tạp với chiều dày vỉa trung bình, góc dốc lớn, vẫn chấp nhận các sơ đồ công nghệ khai thác này. Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu toàn bộ chiều dày vỉa 2.1.2 Phương hướng giảm tổn thất than ở trụ bảo vệ lò chuẩn bị. + Để giảm tổn thất than ở trụ bảo vệ lò, trong hệ thống chuẩn bị có thể bố trí các đường lò trong đá (dọc vỉa đá), đặc biệt ở các vỉa dày áp lực mỏ lớn (Hiện đã được áp dụng ở Công ty than Mạo Khê) . Đường lò trong đá sẽ duy trì ổn định và thuận tiện cho áp dụng các giải pháp khấu than không để lại trụ bảo vệ. + Ngoài ra để giảm tổn thất than ở trụ bảo vệ lò chuẩn bị, có thể áp dụng sơ đồ khấu than không để lại trụ bảo vệ theo các phương án sau: - Phương pháp bảo vệ các đường lò được chống giữ, duy trì tiếp giáp với khoảng trống đã khai thác bằng cũi lợn gỗ, hàng cột tăng cường, cũi lợn bằng bê tông hoặc các dạng tường chắn nhân tạo khác. - Phương pháp đào các đường lò chuẩn bị trong khối than nguyên, kề sát hoặc men theo khoảng trống hoặc phục hồi đường lò trong khoảng trống đã khai thác. + Khi các đường lò chuẩn bị hết vai trò sử dụng, cần tăng cường khấu tận thu than tại trụ bảo vệ bằng các phương pháp: - Khai thác tận thu trụ than bảo vệ bằng công nghệ lò dọc vỉa. - Lấy than ở trụ bảo vệ bằng phương pháp khoan khai thác. 2.1.3 Khai thác các vỉa than mỏng. Để tăng cường tận thu, giảm bớt tổn thất than ở trong lòng đất, cần nghiên cứu khai thác các vỉa than mỏng có chiều dày ≤ 1,2m. Tuỳ theo điều kiện địa chất của khu vực có thể áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác: + Khai thác bằng sơ đồ công nghệ chia cột với máy cưa than. + Sử dụng phương pháp khoan khai thác. 2.1.4 Khai thác các trụ than và các khu vực phức tạp. Các trụ than gần các đứt gẫy hoặc ở các khu vực phức tạp có thể được khai thác bằng phương pháp khoan khai thác sử dụng choòng xoắn có đường kính lớn. Trên đây là những phương hướng cơ bản trong khai thác nhằm giảm tổn thất than. Với hiện trạng kỹ thuật còn hạn chế và tùy thuộc điều kiện địa chất cụ thể, cần phải nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện về cơ sở vật chất và con người cụ thể ở Công ty than Quang Hanh. 2.2. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG GIẢM TỔN THẤT THAN TRONG KHAI THÁC CÁC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG Ở CÔNG TY THAN QUANG HANH. Trên cơ sở định hướng chung, căn cứ vào điều kiện địa chất của các khu vực vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh, các loại hình sơ đồ công nghệ khai thác và kinh nghiệm áp dụng ở trong và ngoài nước, tiến hành nghiên cứu, đề xuất các sơ đồ công nghệ nhằm giảm tổn thất than khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh. Đề xuất các sơ đồ công nghệ khai thác dựa trên các yếu tố: 1. Điều kiện địa chất các vỉa than. 2. Khả năng kỹ thuật hiện tại của Công ty và ngành than Việt nam hiện nay. 3. Tính triển vọng về mặt cơ giới hóa khấu than, đào chống lò, vận tải. 4. Mức độ an toàn trong khai thác. 5. Giảm tổn thất than khai thác. 6. Hiệu quả kinh tế. Theo phương hướng để giảm tổn thất than trong khai thác, đối với các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh, luận văn đề xuất các sơ đồ công nghệ khai thác như sau: + Đối với các khu vực vỉa dày dốc ≤ 300: áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá khung ZHL (Xem hình 2-3). Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá khung ZH1600/16/24ZL. Hình 2.4 Giá khung di động loại ZH 1600/16/24ZL + Đối với các khu vực vỉa dày dốc 300< a ≤ 450 : áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực XDY (Xem hình 2.5). Hình 2.5: Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực XDY. Hình 2.6. Giá thuỷ lực di động XDY-1T2/Hh/Lr + Đối với các khu vực vỉa dày ≥ 6,0m trở lên, áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp khấu, có trải lưới ngăn cách, hạ trần thu hồi than nóc, sử dụng vì chống thuỷ lực chống giữ gương khai thác (Xem hình 2.7). Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, chia lớp khấu toàn bộ chiều dày vỉa, chống giữ lò chợ lớp vách bằng cột thủy lực đơn DZ-22; xà khớp HDJA-1200; chống giữ lớp trụ bằng giá thủy lực di động. Luận văn đã tiến hành đánh giá điều kiện địa chất, tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa dày dốc nghiêng sẽ tiến hành khai thác trong thời gian tới theo kế hoạch 5 năm của Công ty than Quang Hanh và lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác đề xuất đảm bảo phù hợp với điều kiện cụ thể của từng vỉa (xem bảng 2.1). BẢNG 2.1: Bảng đề xuất công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện từng vỉa dày dốc ngiêng của Công ty than Quang Hanh. TT Tên vỉa Trữ lượng công nghiệp (ngàn tấn) Ghi chú Trữ lượng công nghiệp (ngàn tấn) Phân loại trữ lượng theo sơ đồ công nghệ đề xuất áp dụng HTKT cột dài theo phương khấu lò chợ trụ, hạ trần thu hồi than nóc chống giữ bằng giá thủy lực di động XDY HTKT cột dài theo phương khấu lò chợ trụ, hạ trần thu hồi than nóc chống giữ bằng giá khung ZHL Hệ thống khai thác chia các lớp khấu để khấu triệt để toàn bộ chiều dày vỉa 1 Vỉa 3 1.199,9 1.068,5 131,4 - 2 Vỉa 6 1.297,5 434,9 862,6 - 3 Vỉa 7 1.158,3 482,0 676,3 - 4 Vỉa 8 724,9 532,1 192,8 - 5 Vỉa 9 1.914,4 1.727,8 186,6 - 6 Vỉa 10 1.348,4 466,3 882,1 - 7 Vỉa 10 1.175,7 963,2 212,5 - 8 Vỉa 16 1.670,2 1.206,7 463,5 - 9 Tổng 10.489,3 6.881,5 3.607,8 - Vỉa dày dốc nghiêng 10 % 100,0 65,6 34,4 - 11 Tổng cả mỏ 48.212,9 14,3 7,5 - So với toàn mỏ Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật của giá khung đi động ZH 1600/16/24ZL TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Trị số Ghi chú 1 Chiều cao lớn nhất mm 2.400 2 Chiều cao tối thiểu mm 1.600 3 Hành trình piston mm 800 4 Chiều rộng giá mm 960 5 Chiều dài giá mm 3.130 6 Bước tiến của tấm đỡ gương mm 800 7 Số cột thuỷ lực của giá Cái 4 8 Tải trọng ban đầu kN 950 9 Tải trọng làm việc kN 1.600 10 Áp suất bơm Mpa 31,5 11 Đường kính xi lanh cột mm 110 12 Cường độ chống đỡ Mpa 0,52 13 Góc dốc làm việc độ £ 35 14 Góc dốc làm việc theo phương độ 15 15 Đường kính đế cột cm 26 16 Khoảng cách chống giữa 2 giá mm 1.040 Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của giá thuỷ lực XDY-1T2/Hh/Lr TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Trị số 1 Chiều cao tối đa mm 2.274 2 Chiều cao tối thiểu mm 1.524 3 Hành trình pít tông mm 750 4 Chiều rộng giá mm 680 5 Chiều dài giá mm 2.260 6 Bước tiến của dầm tiến gương mm 800 7 Tải trọng làm việc KN 1.800 8 Áp suất bơm MPa 20 9 Đường kính xi lanh mm 100 10 Trọng lượng giá ( kể cả 6 cột) kg 960 Trường hợp góc dốc lò chợ a ≤ 350 sử dụng 4 cột chống. Trường hợp góc dốc lò chợ 350 < a ≤ 450 sử dụng 6 cột chống. 2.3 NHẬN XÉT. 1. Nghiên cứu các sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc nghiêng ở một số nước trên thế giới cho thấy chúng rất đa dạng như: khấu lò chợ trụ hạ trần thu hồi than nóc; chia lớp để khấu hết chiều dày vỉa… tuy nhiên nhiều sơ đồ công nghệ áp dụng cũng phải chấp nhận tỷ lệ tổn thất cao. Các sơ đồ công nghệ áp dụng cho vỉa dày dốc nghiêng ở trong nước đều thuộc các dạng cơ bản mà các nước trên thế giới đã áp dụng; tuy nhiên do điều kiện địa chất phức tạp, trình độ công nghệ thấp nên hiệu quả khai thác còn hạn chế. 2. Trên cơ sở nghiên cứu những hướng chung để giải quyết giảm tổn thất than, kinh nghiệm áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc nghiêng ở trong nước và trên thế giới, và nghiên cứu điều kiện địa chất các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh, luận văn đã đề xuất các sơ đồ công nghệ khai thác hợp lý như sau: + Đối với các khu vực vỉa dày dốc ≤ 300: áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá khung ZHL (Xem hình 2.1). + Đối với các khu vực vỉa dày dốc 300< a ≤ 450 : áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực XDY (Xem hình 2.3). + Đối với các khu vực vỉa dày ≥ 6,0m trở lên, áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp khấu, có trải lưới ngăn cách, hạ trần thu hồi than nóc, sử dụng vì chống thuỷ lực chống giữ gương khai thác (Xem hình 2.4). 3. Căn cứ đặc điểm địa chất các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh và điều kiện áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác, luận văn đã lựa chọn các loại hình công nghệ khai thác áp dụng phù hợp với điều kiện từng vỉa cụ thể và tổng hợp được tỷ lệ trữ lượng áp dụng các sơ đồ công nghệ vỉa dày dốc nghiêng như sau: + Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá khung ZHL: áp dụng 3.607,8 ng.tấn chiếm 34,4%. + Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực XDY: áp dụng 6.881,5 ng.tấn chiếm 65,6%. CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI ÁP DỤNG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỰA CHỌN VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT 3.1. Đặc điểm điều kiện địa chất và Hiện trạng khu vực áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác thử nghiệm. 3.1.1.Đặc điểm điều kiện địa chất của khu vực áp dụng. Luận văn chọn khu vực áp dụng thử nghiệm là vỉa 14 khu Trung Tâm mỏ Quang Hanh mức -95 đến -50, khu vực có đặc điểm điều kiện địa chất như sau: Chiều dày trung bình 4,2 mét (trong đó chiều dày riêng than 3,6m, chiều dày đá kẹp 0,5m). Góc dốc vỉa thay đổi từ 29 -:- 350, trung bình 310. Vách vỉa đôi chỗ có vách giả là lớp acgilit và acgilit than phân lớp mỏng, mềm bở dày 0,24 -:- 0,65 m, trung bình 0,45m. Vách trực tiếp là alêvrôlít, đôi chỗ kẹp acgilit mỏng, chiều dày từ 0,56 -:- 24,2m, trung bình 11m phân lớp mỏng đến vừa, nứt nẻ nhiều. Vách cơ bản là sa thạch ổn định, độ nứt nẻ trung bình, chiều dày 40 -:- 60m, trung bình 50m. Trụ trực tiếp là acgilit xen kẹp các lớp than mỏng, chiều dày 1,2 -:- 6,0m, phân lớp mỏng. Khu vực có chiều dài theo phương 1.150m, chiều dài theo hướng dốc 73m. Trữ lượng địa chất là 454.000 tấn. 3.1.1.1 Địa hình. Khu vực áp dụng có địa hình đồi núi có độ cao thuộc loại thấp đến trung bình. Phần lớn có độ cao từ 50m -:- 150m. Khu vực phía Nam và phía Tây khu mỏ núi có độ cao 200 -:- 250m. Địa hình bị phân cắt bởi mạng sông suối, về mùa mưa ảnh hưởng nhiều đến giao thông đi lại trong khu mỏ. Vào những năm trước 1990, rừng phát triển khá phong phú, từ sau năm 1990 việc khai thác than với nhiều hình thức qui mô khác nhau, rừng bị khai thác bừa bãi. Hầu hết những diện tích rừng hiện có trong khu mỏ là rừng tái sinh và rừng keo, bạch đàn mới trồng của dân và các mỏ. 3.1.1.2 Địa tầng. Đây là diện tích phần ven rìa tây bắc của khối Cẩm Phả thuộc địa hào Hòn Gai, địa tầng khu mỏ Đông Ngã Hai có tuổi T3n - r. 3.1.1.3 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than. Vỉa 14 khu Trung tâm có chiều dày vỉa thay đổi từ 3,4m -:- 4,8m, trung bình 3,6 m chứa từ 1 đến 3 lớp đá kẹp. Qua khai thác ở các mức trên cho thấy cho thấy trong than vỉa 14 cũng có chứa ít lớp đá kẹp sét kết dạng tấm, phiến mỏng, chiều dày các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,09m -:- 0,8m, trung bình 0,54m…góc dốc thay đổi từ 29-:-35 độ, trung bình 31 độ. Đặc trưng thạch học đá vách vỉa 14 có khoáng vật tạo đá là đơn khoáng. Thạch học nhóm khoáng vật phụ hiếm cả về định tính, định lượng, chủ yếu chỉ có tuamalin, rất hiếm ziêrcon, apatít. 3.1.1.4 Chất lượng than. Công tác nghiên cứu chất lượng than ở Ngã Hai vào những năm trước 1987 được tiến hành khá toàn diện bao gồm mẫu than phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản Ak, Wpt, Vch, Q, S, d... mẫu sàng tuyển, mẫu đóng bánh. Từ năm 1987, công tác nghiên cứu chất lượng than chủ yếu tập trung lấy mẫu than kỹ thuật nhằm xác định các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của than. Qua kết quả phân tích mẫu vỉa 14 cho thấy: - Độ ẩm (Wpt): Giá trị Wpt của than thay đổi từ 1,41 -:- 16,15%, trung bình 3,60%, thuộc nhóm than có độ ẩm thấp. - Độ tro (AK): Từ 2,55% -:- 39,91%, trung bình 15,80%, thuộc nhóm than có độ tro trung bình. - Chất bốc (Vch): Từ 2,80% -:- 16,26%, trung bình 4,72%, càng xuống sâu theo đường hướng dốc của vỉa, chất bốc giảm dần. - Nhiệt lượng (Qch): Từ 5.957 -:- 8.822 Kcal/kg trung bình 8.244 Kcal/kg, thuộc loại than có nhiệt lượng cao. - Lưu huỳnh (Sk): Từ 0,17% -:- 0,96% trung bình 0,41%, than thuộc nhóm ít lưu huỳnh. Thể trọng (d): Từ 1,35 -:- 1,65 Tấn/m3 trung bình 1,43 Tấn/m3. 3.1.1.5 Đặc điểm địa chất công trình. * Nham thạch trong trầm tích đệ tứ: Thành phần là cát, sét, đất sét pha lẫn mùn thực vật mầu nâu vàng, trạng thái bão hoà nước bị nhão, trạng thái khô dễ bở rời. Trầm tích đệ tứ có chiều dầy tới 10m, nham thạch có mặt rộng khắp. * Nham thạch trong trầm tích chứa than tuổi T3n- rhg2 gồm: - Loại nham thạch hạt thô gồm sạn kết, cát kết, loại hạt mịn là bột kết, sét kết, sét than, nằm xen kẽ nhau theo đặc điểm trầm tích nhịp. - Sạn kết: Được phân bố rải rác trong địa tầng thường cách xa vỉa than, đá có mầu xám sáng, thành phần hạt thạh anh mầu trắng xi măng cơ sở thành phần là sét, silíc cấu tạo lớp không rõ, chuyển tiếp với đá khác rõ ràng, chiều dầy không ổn định có chỗ tới 11,2m (LK2239 T.IVA), các chỉ tiêu cơ lí đá như sau: g = 2.636 g/cm3 ; D =2.721 g/cm3, dn = 810 kG/cm2. - Cát kết: Gặp phổ biến rộng khắp trong khu mỏ cả về diện và chiều sâu địa tầng, đá có mầu xám tro đến xám sáng, thành phần hạt cát, Silíc, sét, cấu tạo phân lớp dầy, độ hạt từ mịn đến thô, ranh giới chuyển tiếp không rõ ràng, chiều dầy thay đổi có chỗ lên tới 30 -:- 40m. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: g = 2.636 g/cm3; D = 2.721 g/cm3, dn = 810 kG/cm2. - Bột kết: Gặp phổ biến rộng khắp trong khu mỏ như cát kết, đá có mầu xám đen, thành phần cát sét hạt nhỏ, cấu tạo phân lớp rõ, có chỗ phân lớp mỏng, có khả năng bảo tồn hóa thạch, thường hay gặp ở địa tầng vách, trụ vỉa than. Ranh giới chuyển tiếp với cát kết không rõ ràng. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: g = 2.652 g/cm3 ; D =2.746 g/cm3, dn = 612 kG/cm2. Cùng với cát kết, bột kết đều là đá thường gặp ở vách thật trực tiếp của các vỉa than, về phương diện địa chất công trình bột kết nhỏ thua cát kết và sạn kết cả về chiều dầy và diện phân bố, đá có mầu xám đen, cấu tạo lớp mỏng, chiều dầy không ổn định. Sét kết thường là vách giả dễ bị sập đổ hoặc bị khai thác kéo theo cùng than. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: g = 2.44 g/cm3; D =2.657 g/cm3, dn = 68 kG/cm2. - Sét kết: Là đá yếu kém nhất về phương diện địa chất công trình, thường hay gặp ở vách trụ vỉa than khi khai thác bị trộn lẫn làm giảm chất lượng than. Đá vách trực tiếp là bột kết, chiều dày trung bình 8 mét. Đá trụ trực tiếp là bột kết, cát kết, chiều dày trung bình 5 mét. 3.1.1.6 Đặc điểm khí mỏ. Càng xuống sâu, hàm lượng khí mêtan càng tăng, và hàm lượng khí nitơ ngày càng giảm dần. Vỉa 14 khu Trung tâm nằm trong khu vực khai thông cụm vỉa 13,14,15 được xếp hạng loại III về cấp khí mê tan (theo công văn số 395/CV-TG và ATM ngày 26 tháng 10 năm 2009). Do vậy trong quá trình đào lò và khai thác cần chú ý thực hiện các biện pháp an toàn về phòng chống cháy nổ, công tác thông gió, đo kiểm tra hàm lượng các loại khí. Qua phân tích điều kiện về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, vỉa than của khu vực thi công đảm bảo điều kiện để thi công khai thác lò chợ mức -95-:- -50 vỉa 14. 3.1.2. Hiện trạng khu vực áp dụng. Khu vực vỉa 14 mức -95 -:- -50 đã được chuẩn bị gồm: cặp giếng chính, phụ +27 -:- -50, hệ thống sân ga mức -50; hệ thống đường lò xuyên vỉa -50; từ được lò dọc vỉa đá mức -50 tiến hành đào giếng vận tải mức -50 -:- -110 với góc dốc 210 chiều dài 192m, xuống mức -110 sau đó tiến hành đào lò xuyên vỉa mức -110 gặp vỉa 14, từ vị trí này mở lò dọc vỉa vận tải mức -110 và lò song song chân mức -95 với chiều dài 270m đến vị trí biên giới mỏ tiến hành đào thượng cắt -110 -:- -95 với chiều dài 100m; góc dốc 310. 3.2. Công nghệ khai thác áp dụng thử nghiệm. Dựa vào đặc điểm điều kiện địa chất của khu vực, luận văn lựa chọn công nghệ thử nghiệm là công nghệ khai thác lò chợ trụ, hạ trần thu hồi than nóc, chống giữ lò chợ bằng giá thuỷ lực di động XDY1T2/Hh/Lr, khấu than bằn phương pháp khoan nổ mìn. Bản chất của công nghệ như sau: Khu vực lò chợ thiết kế được mở vỉa chuẩn bị theo sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương với mức thông gió là lò dọc vỉa -50 và mức vận tải là lò dọc vỉa -95. Lò chợ khấu than lớp trụ và hạ trần lớp than nóc, khấu giật từ biên giới khai thác hướng về chân giếng mức -50 -:- -110 Công tác khai thác lò chợ: tiến hành lắp đặt giá thủy lực di động tại thượng khởi điểm bám trụ. Sau khi lắp đặt xong giá thủy lực di động theo hộ chiếu tiến hành khai thác lò chợ vách đến giới hạn phá hỏa ban đầu và đảm bảo cách lò chợ trụ từ 2 -:- 3 m. Thực hiện công tác phá hỏa ban đầu đá vách và phá sập trụ than phía sau lò chợ trụ trước khi tiến hành khai thác thường kỳ. Lò chợ khai thác bám trụ vỉa, khấu than bằng phương pháp khoan nổ mìn, chống giữ bằng giá thủy lực di động với chiều cao gương khấu 2,2 m. Sau khi khấu gương một luồng với tiến độ 0,8 m; tiến hành hạ trần và thu hồi phần than nóc với chiều dày lớp than hạ trần trung bình là 1,4 m. Công tác vận tải than: than khai thác từ lò chợ được vận tải bằng máng trượt xuống hệ thống máng cào đặt tại lò song song chân mức -95; rót xuống băng tải tại lò xuyên vỉa mức -110; ra băng tải giếng -50 -:- -110; qua băng tải -50 rót vào băng tải giếng chính +27 -:- -50 sau đó được đưa ra nhà sàng trung tâm qua hệ thống băng tải mặt bằng dài 1,1Km. Công tác vận chuyển vật liệu: vật liệu từ mặt bằng mức +27 được tời thả qua lò giếng phụ mức +27 -:- -50 bằng goòng hoặc tích xuống chân ngầm -50 sau đó được vận chuyển bằng tàu điện từ chân giếng -50 tới đầu lò chợ -95 -:- -50. Công tác thông gió: thông gió cho lò chợ theo sơ đồ thông gió chung của khu vực bằng phương pháp thông gió hút, gió sạch từ giếng chính và giếng phụ xuống lò xuyên vỉa mức -50, sau đó qua giếng -50 -:- -110; qua lò xuyên vỉa vận tải mức -110 qua họng sáo và lò song song chân -95 lên thông gió cho lò chợ. Gió thải từ lò chợ theo lò dọc vỉa thông gió mức -50, qua đường lò xuyên vỉa -50 lên ngầm thông gió mức -50 ¸ +20, được hút ra ngoài nhờ trạm quạt tại rãnh gió cửa lò ngầm +20 -:- -50. Công tác thoát nước: nước thải ra trong quá trình đào lò và khai thác ở các lò dọc vỉa mức -95; -110 tự chảy theo rãnh nước vào hầm bơm tại chân giếng mức -110 sau đó được bơm trực tiếp lên hầm bơm trung tâm mức -50, sau đó được bơm cưỡng bức lên mặt đất nhờ hệ thống máy bơm và đường ống thoát nước. Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ khai thác áp dụng thử nghiệm 3.2.1. Công tác đào lò chuẩn bị. Khu vực vỉa 14 mức -110 -:- -50 được chuẩn bị theo sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương với mức thông gió lò dọc vỉa trong than mức -50, mức vận tải là lò dọc vỉa trong than mức -95, cách giới hạn dừng của lò thượng vách 2 -:- 3 m mở thượng trụ mức -95 -:- -50 để lắp đặt giá thủy lực di động. Hiện tại các đường lò khai thông và chuẩn bị có chất lượng tốt, mặt khác việc áp dụng giá thủy lực di động vào trong lò chợ thực chất là việc thay đổi vật liệu chống giữ do đó thiết kế sử dụng lại toàn bộ sơ đồ khai thông chuẩn bị hiện có của khu vực. Hộ chiếu đào, chống các đường lò chuẩn bị trong khu vực như sau: + Giếng nghiêng chính mức +27 -:- -50 đào theo tiết diện hình vòm chống sắt, diện tích đào 10,9 m2, diện tích sử dụng 8,7 m2. + Giếng nghiêng phụ mức +27 -:- -50 đào theo tiết diện hình vòm chống sắt, diện tích đào 9,5 m2, diện tích sử dụng 7,9 m2. + Lò dọc vỉa đá và xuyên vỉa mức -50 đào theo tiết diện hình vòm chống sắt, diện tích đào 10,9 m2, diện tích sử dụng 8,7 m2. + Giếng vận tải mức -50 -:- -110 đào theo tiết diện hình vòm chống sắt, diện tích đào 15,9 m2, diện tích sử dụng 12,8 m2. + Lò xu