Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hóa gương lò ngắn

Nghiên cứu áp dụng cơ giới hoá gơng lò ngắn trong điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
1

Viện Khoa học công nghệ Mỏ
&&&


Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hoá
khai thác các vỉa dày, dốc trên 45 tại các mỏ than
hầm lò vùng Quảng ninh


Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
đề tài độc lập cấp nhà nớc

Chuyên đề:
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác
cơ giới hoá Gơng lò ngắn



Cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Khoa học Công nghệ
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Công nghệ Mỏ
Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Anh Tuấn



7004-7
20/10/2008

Hà Nội, năm 2006
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
2

Viện Khoa học công nghệ Mỏ
&&&

Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hoá
khai thác các vỉa dày, dốc trên 45 tại các mỏ than
hầm lò vùng Quảng ninh

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
đề tài độc lập cấp nhà nớc



Chuyên đề:
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác
cơ giới hoá Gơng lò ngắn


Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài



TS. Nguyễn Anh Tuấn






Hà Nội, năm 2006
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
3

Tham gia thực hiện đề tài

1. Phùng Mạnh Đắc: Tiến sỹ - Viện trởng
2. Nguyễn Anh Tuấn: Tiến sỹ - P. Viện trởng - Chủ nhiệm đề tài
3. Trơng Đức D: Tiến sỹ - Trởng phòng CNKT Hầm lò
4. Trần Tuấn Ngạn: ThS. khai thác mỏ - Phó phòng CNKT Hầm lò
5. Đặng Hồng Thắng: ThS. khai thác mỏ
6. Đào Hồng Quảng: ThS. khai thác mỏ
7. Nguyễn Văn Hậu: KS. khai thác mỏ
8. Ngô Thanh Tùng: KS. khai thác mỏ
9. Trần Minh Tiến: KS. khai thác mỏ
10. Đào Ngọc Hoàng: KS. khai thác mỏ
11. Phạm Trung Nguyên: KS. khai thác mỏ
12. Tạ Đăng Đại: KS. khai thác mỏ
13. Đinh Văn Cờng: KS. khai thác mỏ
14. Hoàng Thị Tuyển: KS. kinh tế
15. Nguyễn Đình Thống: ThS. cơ điện mỏ - TP. Máy và thiết bị mỏ
16. Trần Thuỳ Trang: CN. kinh tế - PP. Kinh tế dự án
17. Nguyễn Văn Hợp: KS. địa vật lý
18. Ngô Văn Sỹ: KS. địa chất mỏ
19. Nguyễn Văn Sơn: KS. trắc địa mỏ
Và một số cán bộ kỹ thuật, kinh tế của Viện KHCN Mỏ và các Công ty khai
thác than hầm lò trong Tập đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
4
Mục lục

Trang

Mở đầu
5

Chơng I: Đánh giá các yếu tố địa chất- kỹ thuật mỏ ảnh
hởng đến công nghệ khai thác gơng lò ngắn trong điều
kiện các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
7
I Khái niệm cơ bản về hệ thống khai thác gơng lò ngắn 7
II
ảnh hởng của yếu tố địa chất- kỹ thuật mỏ đến khả năng áp
dụng cơ giới hoá khai thác gơng lò ngắn
10
III
Đánh giá trữ lợng than và đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ
thuật mỏ một số khoáng sàng than đặc trng vùng Quảng
Ninh
17
IV
Đề xuất phạm vi áp dụng công nghệ cơ giới hoá gơng lò
ngắn trong điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh
24
V Kết luận 31

Chơng II: Đề xuất sơ đồ công nghệ và đồng bộ thiết bị
cơ giới hóa gơng lò ngắn trong điều kiện địa chất phức
tạp vùng Quảng Ninh
33
I
Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng cơ giới hoá gơng lò ngắn
trong các điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ phức tạp tại các
nớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển
33
II
Tổng quan tình hình áp dụng công nghệ khai thác gơng lò
ngắn tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
73
III
Nghiên cứu đề xuất sơ đồ công nghệ cơ giới hoá gơng lò ngắn
trong điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh
75
IV Kết luận 77

Chơng III: Đề xuất và xây dựng sơ đồ công nghệ khai
thác cơ giới hoá gơng lò ngắn trong điều kiện vùng
Quảng Ninh
79
I
Đề xuất và xây dựng sơ đồ công nghệ cơ giới hoá gơng lò
ngắn tại vỉa 10- Hà Lầm
79
II
Đề xuất lựa chọn và xây dựng sơ đồ công nghệ cơ giới hoá
gơng lò ngắn tại vỉa 7 dốc Tây Vàng Danh
89
III Kết luận 97

Kết luận và kiến nghị
99
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
5
mở đầu
Trong công nghiệp khai thác than hầm lò, để tiến hành khai thác
một vỉa hoặc cụm vỉa than từ trớc tới nay thờng áp dụng hai loại hình
công nghệ khai thác chung là công nghệ khai thác gơng lò chợ dài và công
nghệ khai thác gơng lò ngắn. Các gơng lò đợc gọi là gơng lò ngắn khi
sự xuất hiện áp lực mỏ hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện bền vững của các
lớp đá ở đờng cuối gơng lò. Ngợc lại, khi sự xuất hiện áp lực mỏ phụ
thuộc không đáng kể vào điều kiện bền vững các lớp đá mỏ ở cuối đờng
gơng lò thì gọi là gơng lò chợ dài.
Trên thế giới, công nghệ khai thác gơng lò ngắn đợc áp dụng rộng
rãi ở nhiều nớc nh Mỹ, Liên Xô (cũ), Anh, Đức, Ba Lan, ấn Độ, Tiệp
Khắc, Pháp, Tây Ban Nha.v.v nhất là ở Mỹ đã từ lâu công nghệ khai thác
gơng lò ngắn phát triển và chiếm tỷ trọng không nhỏ trong khai thác than
(25% than khai thác trong cả nớc). ở Liên Xô (cũ) từ những năm 50 của
thế kỷ trớc đã tiến hành khai thác sử dụng công nghệ cơ giới hoá gơng lò
ngắn tại các vùng than Donhetxk, ngoại vi Matxcơva và Minuxinxk,
Kudơnhetxk, Karagandinxk Ngày nay tại các nớc có nền công nghiệp
than phát triển, công nghệ khai thác gơng lò chợ ngắn đã đợc áp dụng
bán cơ giới hoá (công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, sử dụng lỗ
khoan dài và dàn tự hành thu hồi than tại Ba Lan ) hoặc cơ giới hoá đồng
bộ. ở Mỹ sử dụng các loại máy combain hạng nặng, công suất cao đồng bộ
với băng tải (máng cào) liên động hoặc các xe tự hành. Các máy combain
cho sản lợng khai thác rất lớn cùng với vận tốc dịch chuyển gơng khai
thác rất cao.
ở Việt Nam công nghệ khai thác gơng lò ngắn đ
ợc bắt đầu nghiên
cứu đa vào áp dụng thử nghiệm từ những năm thập kỷ 80 nh công nghệ
khai thác lò dọc vỉa phân tầng tại mỏ Mông Dơng, buồng lu than tại mỏ
Mạo Khê, công nghệ khai buồng, buồng thợng chéo tại các mỏ Vàng
Danh, Mạo Khê, Công ty than Hòn Gai, Công ty than Hạ Long Những
năm gần đây để thay thế công nghệ khai thác buồng, các mỏ Hầm lò đã áp
dụng đại trà công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng sử dụng vì chống
thuỷ lực thu hồi than hạ trần. Công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng
đã giải quyết đợc vấn đề khai thác các vỉa dày dốc đảm bảo an toàn lao
động, sản lợng khai thác đạt bình quân 30.000 ữ 50.000 T/năm, năng suất
lao động 2,0 ữ 3,5 T/công. Nhng các công nghệ khai thác đã áp dụng mới
chỉ ở dạng thủ công, khấu gơng bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ
bằng gỗ hoặc vì chống thuỷ lực.
Hiện nay, ngành khai thác than Hầm lò Việt Nam đã và đang đẩy
mạnh việc áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá từ đào lò, khai thác đến
xúc bốc vận chuyển than. Tuy nhiên trong khai thác mới chỉ phần nào giải
quyết đợc vấn đề áp dụng cơ giới hoá đối với công nghệ khai thác gơng
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
6
lò chợ dài. Năm 2003 áp dụng thử nghiệm tại Công ty than Khe Chàm hệ
thống khai thác bán cơ giới hóa bằng máy khấu MG- 200- W
1
kết hợp giá
thuỷ lực di động XDY- JF/Lr/T2/120JZ đạt công suất lò chợ 200.000
T/năm, năng suất lao động 6 ữ 7 T/công, giá thành khai thác giảm 10.000 ữ
15.000 đ/T so với khấu thủ công chống cột thuỷ lực đơn. Từ kết quả đạt
đợc trong thực tế và với phơng châm nâng cao hơn nữa mức độ cơ giới
hóa khai thác, Công ty than Khe Chàm đã tiếp tục áp dụng dây chuyền cơ
giới hóa đồng bộ bằng máy khấu với dàn chống tự hành. Qua giai đoạn thử
nghiệm đầu tiên (tháng 6/2005 ữ 11/2005) cho thấy kết quả đạt đợc tơng
đối khả quan với công suất lò chợ khoảng 400.000 T/năm, năng suất lao
động 11,7 tấn/công.
Qua đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ khoáng sàng
than vùng Quảng Ninh cho thấy 42,1% tổng trữ lợng phân bố ở các khu
vực vỉa dốc nghiêng >35
0
, trong đó vỉa dốc đứng > 55
0
chiếm khoảng
10,6%. Phần trữ lợng vỉa dốc nêu trên và một phần trữ lợng than đáng kể
nằm tại các trụ bảo vệ nhìn chung không cho phép áp dụng công nghệ khai
thác gơng lò chợ dài mà phải áp dụng công nghệ khai thác gơng lò chợ
ngắn. Việc giải quyết vấn đề lựa chọn công nghệ khai thác gơng lò chợ
ngắn hợp lý theo hớng áp dụng cơ giới hoá là rất cần thiết và cấp bách để
góp phần đáp ứng yêu cầu tăng công suất khai thác và đảm bảo an toàn lao
động hiện nay của Tập đoàn Công nghiệp than - khoáng sản Việt Nam.
Mục tiêu của đề tài nhằm hoàn thiện sơ đồ công nghệ khai thác
gơng lò ngắn trong điều kiện địa chất phức tạp theo hớng áp dụng cơ giới
hoá nhằm tăng sản lợng và nâng cao năng suất lao động, đảm bảo hiệu quả
khai thác và tăng cao mức độ an toàn lao động.
Nội dung nghiên cứu cơ bản của đề tài bao gồm:
1. Nghiên cứu lựa chọn các sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hoá
gơng lò ngắn phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh.
- Đánh giá tổng thể điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ các khu vực có
khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hoá gơng lò ngắn.
- Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng cơ giới hoá trong các điều kiện địa
chất kỹ thuật mỏ phức tạp tơng ứng tại các nớc có nền công nghiệp khai
thác than phát triển theo hớng khai thác bằng gơng lò ngắn.
- Đánh giá tổng hợp kinh nghiệm áp dụng công nghệ khai thác
gơng lò ngắn tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
2. Nghiên cứu áp dụng thử nghiệm và hoàn thiện một sơ đồ công
nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn trong một điều kiện cụ thể.
3. Xây dựng hớng dẫn áp dụng công nghệ cơ giới hoá gơng lò
ngắn trong trong điều kiện mỏ hầm lò Quảng Ninh.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
7
Chơng I
Đánh giá tổng hợp trữ lợng và điều kiện địa chất
kỹ thuật mỏ các khoáng sàng than vùng quảng ninh
________________________________________________________

I. Khái niệm cơ bản về hệ thống khai thác gơng lò
ngắn
I.1. Bản chất hệ thống khai thác
Khi khai thác than bằng phơng pháp hầm lò, các hệ thống khai thác
đợc phân làm hai loại: các hệ thống khai thác gơng lò dài và các hệ thống
khai thác gơng lò ngắn. Cơ sở để phân loại là các phơng pháp tiến hành,
chiều dài gơng khấu, các phơng tiện thiết bị cơ giới hoá, các công nghệ
khấu than và các hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong khai thác.
Các phơng pháp và phơng tiện tiến hành công tác khai thác trong
các gơng lò chợ dài cũng nh gơng lò chợ ngắn phụ thuộc vào sự xuất
hiện áp lực mỏ trong gơng lò. Các gơng lò đợc gọi là gơng lò ngắn khi
sự xuất hiện áp lực mỏ hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện bền vững của các
lớp đá ở đờng cuối gơng lò. Ngợc lại, khi sự xuất hiện áp lực mỏ phụ
thuộc không đáng kể vào điều kiện bền vững các lớp đá mỏ ở cuối đờng
gơng lò thì gọi là gơng lò dài.
Đặc điểm cơ bản của hệ thống khai thác gơng lò ngắn là quá trình
khấu than tiến hành hầu hết trong các gơng lò độc đạo, trong điều kiện
thông gió bằng hạ áp chung của mỏ rất khó khăn. Cũng chính vì vậy khấu
than trong các buồng khấu chỉ có thể tiến hành bằng các máy khấu trực
diện gơng dẫn tới khu vực áp dụng có hiệu quả các hệ thống khai thác
gơng lò ngắn bị hạn chế. Đối với một số công nghệ khai thác g
ơng lò
ngắn theo dạng lò chợ ngắn thì đồng bộ thiết bị khai thác đợc sử dụng
chung nh đối với gơng lò chợ dài.
Trong cùng điều kiện địa chất, cùng mức độ khả năng cơ giới hoá
khai thác áp dụng hệ thống khai thác gơng lò ngắn cho các chỉ tiêu năng
suất lao động cao hơn và giá thành tấn than khai thác thấp hơn so với áp
dụng hệ thống khai thác gơng lò chợ dài.
Các gơng lò ngắn đợc ngăn cách với khu vực đất đá sập đổ bằng
các trụ than bảo vệ, các trụ than này có thể đợc khấu thu hồi hoặc phải để
lại toàn bộ, do vậy đối với các hệ thống khai thác gơng lò ngắn tổn thất
than tơng đối cao (40 ữ 50%). Trong khi đối với hệ thống gơng lò chợ dài
chỉ là 15 ữ 30%.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
8
Tác dụng của các trụ bảo vệ ở chỗ chúng là các gối đỡ, làm giảm
hoặc triệt tiêu sự xuất hiện áp lực trong gơng khai thác. Điều đó cho phép
giảm một phần hoặc toàn bộ việc chống giữ và điều khiển đá vách trong
gơng khai thác. Thêm nữa, do không phải chống giữ gơng cho phép cơ
giới hoá và tự động hoá khai thác. Nh vậy, hiệu quả của hệ thống khai thác
gơng lò ngắn là ở chỗ làm đơn giản các điều kiện điều khiển đá vách cho
phép tăng công suất lò chợ và năng suất khai thác.
I.2. Phân loại các hệ thống khai thác gơng lò ngắn
Các hệ thống khai thác gơng lò ngắn đợc chia làm 4 loại bao gồm:
Buồng khấu; Khám; Lò chợ ngắn; Gơng hỗn hợp (buồng và khám).
- Hệ thống khai thác buồng có chiều rộng gơng khấu 4 ữ 10 m,
chiều dài trung bình 100 ữ 150 m (có khi lên tới 300 m), điều khiển áp lực
mỏ bằng các trụ than bảo vệ.
- Hệ thống khai thác khám đợc phân thành 2 loại:
+ Khám kín: là buồng ngắn có chiều rộng từ 4 ữ 6 m, chiều dài
trung bình 10 ữ 12 m, có khi đạt tới 20 ữ 25 m, giới hạn ở 3 phía bởi các trụ
than bảo vệ.
+ Khám hở: là buồng ngắn có kích thớc tơng tự khám kín
nhng thay vì cho các trụ than bảo vệ ở 3 phía là các vì chống. Khi các
khám hở có kích thớc rộng 5 ữ 6 m thờng đợc gọi là các dải khấu.
- Lò chợ ngắn: là các gơng khấu có chiều dài 10 ữ 50 m đợc chống
giữ bằng các vì chống, có 1 hoặc 2 lối thoát và thông gió bằng cục bộ hoặc
hạ áp chung của mỏ.
- Gơng hỗn hợp: có các đặc tính của buồng và khám áp dụng đối
với hệ thống khai thác buồng - cột.
Sự phân loại các hệ thống khai thác gơng lò ngắn còn dựa trên yếu
tố sự cần thiết có lò khởi điểm khai thác (xem bảng I.1). Các đờng lò khởi
điểm khai thác sử dụng đối với các vỉa dày thoải, cũng nh
trong trờng
hợp đặc biệt đối với vỉa dốc nghiêng và dốc đứng.
Theo bảng phân loại, đối với hệ thống khai thác buồng khi không có
lò khởi điểm đợc áp dụng cho các vỉa thoải có chiều dày mỏng và trung
bình. Hệ thống buồng mở rộng khi khấu giật đợc áp dụng đối với các vỉa
dày thoải và dốc nghiêng, trong trờng hợp đặc biệt áp dụng khai thác thuỷ
lực đối với các vỉa mỏng và dày trung bình. Hệ thống khai thác buồng- lu
than áp dụng cho các vỉa dày dốc đứng. Đối với các vỉa có chiều dày lớn
hơn 12 m áp dụng hệ thống khai thác buồng khấu giật kết hợp lu than. Hệ
thống khai thác buồng cũng đợc sử dụng khi khai thác cần bảo vệ các
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
9
công trình bề mặt (dới các thành phố, công trình công nghiệp hoặc dới hồ
nớc)
Bảng phân loại hệ thống khai thác gơng lò ngắn
Bảng I.1
Loại gơng khai thác
Đặc
điểm
Buồng Khám
Lò chợ
ngắn
Hỗn hợp
Không
có lò
khởi
điểm
1 . Buồng
2. Buồng kết hợp
với mở rộng khi
khấu giật
- - 1. Buồng- cột
Có lò
khởi
điểm
3. Buồng có khấu
giật.
4. Buồng lu than
1 . Cột ngắn
2 . Cột dài
3 . Thợng chéo
4. Dọc vỉa phân
tầng
1 . Dải
khấu
2. Buồng cột
khấu giật
3. Buồng cột
khấu giật và lu
than
Đặc điểm của hệ thống khai thác buồng là do điều khiển đá vách
bằng các trụ than bảo vệ nên tổn thất than lớn, đôi khi tổn thất than lớn hơn
phần than lấy đợc. Khi độ sâu khai thác tăng lên thì tổn thất than trong các
trụ bảo vệ cũng tăng bởi vậy hệ thống khai thác buồng thờng áp dụng đối
với các khu vực nông, khi độ sâu khai thác lớn áp dụng hệ thống buồng -
cột. Hệ thống khai thác buồng có các đờng lò khởi điểm có u điểm là
giảm tổn thất than trong các trụ bảo vệ và khả năng an toàn khi khai thác
không chống giữ nóc nhng hạn chế ở chỗ không thể cơ giới hoá khâu đào
lò. Phơng pháp cơ bản điều khiển đá vách đối với hệ thống buồng khấu
giật là phá hoả.
Đối với hệ thống khai thác khám đòi hỏi phải đào một khối lợng
lớn các đờng lò khởi điểm, phơng pháp điều khiển đá vách chủ yếu là
phá hoả. Hệ thống khai thác khám gồm hệ thống khám - cột ngắn và hệ
thống khám - cột dài.
Hệ thống khai thác khám - cột ngắn: đợc tạo bởi các đờng lò khởi
điểm khoanh vùng thành các hình vuông hay hình chữ nhật có kích thớc
không lớn (kích thớc mỗi chiều từ 15 ữ 25 m) sau đó khấu giật. Ưu điểm
cơ bản của hệ thống là có khả năng thích hợp với các điều kiện địa chất
kỹ thuật mỏ khác nhau.
Hệ thống khai thác khám - cột dài: đợc áp dụng chủ yếu đối với vỉa
dày. Phụ thuộc vào góc dốc của vỉa tên gọi của hệ thống có thay đổi: Đối
với vỉa dốc nghiêng gọi là hệ thống khai thác các thợng chéo, đối với vỉa
dốc đứng gọi là hệ thống dọc vỉa phân tầng.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
10
Khấu than trong cả hai trờng hợp khám - cột ngắn và khám - cột
dài, đối với các vỉa thoải bằng phơng pháp khoan nổ mìn hoặc combain,
còn đối với các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng chỉ dùng phơng pháp khoan
nổ mìn. Trong một số ít trờng hợp áp dụng phơng pháp khấu than bằng
sức nớc.
Hệ thống khai thác lò chợ ngắn đợc áp dụng khai thác các khu vực
vỉa có cấu tạo địa chất phức tạp có kích thớc khoáng sàng nhỏ hoặc các trụ
bảo vệ với trữ lợng không lớn. Về bản chất hệ thống khai thác lò chợ ngắn
không khác nhiều so với lò chợ dài, công tác chuẩn bị, trang thiết bị chính
phục vụ khai thác nh máy khấu than, máng cào gơng khai thác, dàn
chống và các bớc công nghệ khai thác đợc tiến hành tơng tự nh đối với
lò chợ dài. Điểm khác biệt chính là chiều dài lò chợ, đối với lò chợ ngắn
chiều dài gơng lò chợ dao động trong khoảng 10 ữ 50 m.
Hệ thống khai thác hỗn hợp bao gồm cả khấu than trong buồng và
khám. Hệ thống này đợc áp dụng để khấu tận thu các trụ bảo vệ giữa các
cột. Thông thờng điều khiển đá vách bằng phá hoả, trờng hợp áp dụng hệ
thống buồng - cột khai thác vỉa dày mới điều khiển vách bằng chèn lò toàn
phần. Phơng pháp khấu áp dụng phụ thuộc vào chiều dày và góc dốc vỉa.
Đối với vỉa thoải có chiều dày vỉa trung bình và mỏng khấu than bằng
khoan nổ mìn hoặc máy combain. Đối với vỉa dày và dốc nghiêng sử dụng
khoan nổ hoặc dùng sức nớc, đối với vỉa dốc sử dụng phơng pháp khoan
nổ mìn.
II. ảnh hởng yếu tố địa chất- kỹ thuật mỏ đến khả
năng áp dụng cơ giới hoá khai thác gơng lò
ngắn
Các yếu tố địa chất- kỹ thuật mỏ ảnh hởng tới việc lựa chọn áp dụng
hệ thống khai thác gơng lò ngắn bao gồm: chiều dày và góc dốc vỉa than,
độ biến động chiều dày, góc dốc vỉa than, độ bền vững của đá trụ và vách
vỉa, tính chất độ cứng của than, kiến tạo khoáng sàng, độ sâu khai thác, độ
chứa khí
II.1. Yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa
Hiệu quả áp dụng các hệ thống khai thác gơng lò ngắn phụ thuộc rất
nhiều vào chiều dày và góc dốc vỉa. Kinh nghiệm khai thác gơng lò ngắn
trên thế giới chỉ ra rằng chiều dày tối thiểu của vỉa than cho phép áp dụng
hệ thống khai thác gơng lò ngắn có hiệu quả là 0,75 ữ 0,9 m. Giới hạn này
có liên quan tới kích thớc của các thiết bị khai thác nh máy combain,
máy bốc xúc Khi khai thác áp dụng cơ giới hoá gơng lò ngắn ở các vỉa
mỏng hơn 0,75 m năng suất lao động công nhân đạt không quá 8,0 ữ 12,0
T/công.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
11
Các hệ thống khai thác gơng lò ngắn đợc áp dụng tại các vỉa dày
với góc dốc bất kỳ. Khấu than thông thờng bằng phơng pháp khoan nổ
mìn, xúc tải thủ công hoặc bằng máy xúc. Các máy combain đợc áp dụng
ở các vỉa có chiều dày tới 3,0 m. Các máy xúc hiện đại áp dụng có hiệu quả
ở các vỉa có chiều dày tới 4,5 m. Khi khai thác các vỉa dày chi phí lao động
lắp đặt các vì chống, khoan nổ mìn tăng lên nhng an toàn lao động kém
hơn. ở các vỉa dày hiện tợng nén lò, lở gơng nguy hiểm hơn ở vỉa mỏng
và dày trung bình. Yêu cầu để lại trụ bảo vệ lớn kéo theo tăng chi phí thu
hồi, tăng tổn thất than và nguy hiểm nếu than có tính tự cháy. Trong những
trờng hợp đó phải chuyển sang áp dụng chèn lò làm tăng giá thành khai
thác. Nh vậy, trong điều kiện kỹ thuật phát triển các hệ thống khai thác
gơng lò ngắn áp dụng có hiệu quả đối với các vỉa dày 0,9 ữ 1,0 m tới 3,0 ữ
4,5 m. Trờng hợp vỉa dày hơn 3,5 m nên phát triển áp dụng gơng lò ngắn
theo hớng áp dụng các hệ thống khai thác có hạ trần than nóc.
Đối với các hệ thống khai thác gơng lò ngắn các máy khấu than
bánh xích đợc áp dụng rộng rãi vì có các đặc tính kỹ thuật cao. Năng suất
các máy này phụ thuộc nhiều vào góc dốc vỉa. Máy xúc cỡ nhỏ có thể làm
việc đợc trong điều kiện góc dốc 4 ữ 5
0
. Máy xúc lớn hơn có thể hoạt động
trong điều kiện 10 ữ 12
0
, có một số máy combain cỡ lớn, xe tự hành có thể
làm việc trong điều kiện góc dốc vỉa tới 16 ữ 20
0
.
ở mỏ N
0
1, 2 và 3 thuộc bể than NiRein (Tây Đức) máy combain 4-
JCM và 3- JCM làm việc tốt trong điều kiện góc dốc tới 9
0
. Từ 14
0
máy
không thể kéo theo băng tải, tới góc dốc 18
0
máy combain không thể vợt
đợc. Nhng đối với các khu vực khi góc dốc thay đổi đột ngột máy có thể
làm việc với góc dốc tới 33
0
hoặc góc cắm xuống 28
0
. Đối với góc dốc lên
33
0
tiến độ ca chỉ đạt 3,0 m. Các kết quả tốt nhất đạt đợc khi máy làm việc
ở góc dốc vỉa 5 ữ 12
0
khi đó tiến độ đạt cao nhất 43 m/ng.đêm, trung bình
23 m/ng.đêm.
Trong thực tế tại Mỹ khi khai thác các vỉa có góc dốc tới 8 ữ 10
0
sử
dụng băng tải và xe tự hành, khi góc dốc tới 10
0
hoặc 18 ữ 20
0
chỉ sử dụng
băng tải. Khi khai thác các vỉa góc dốc lớn hơn vận tải than theo các ống
máng. Các thiết bị vận tải đi kèm với máy khấu than thờng là băng tải di
động và xe tự hành trong nhiều trờng hợp có thể sử dụng đối với góc dốc
vỉa tới 18 ữ 20
0
.
Nh vậy, phạm vi áp dụng hệ thống buồng, buồng- cột với hớng
khấu ngợc chiều dốc vỉa và hệ thống các cột ngắn hạn chế với góc dốc tới
10 ữ 12
0
. Trong một số trờng hợp khi sử dụng thiết bị khai thác cỡ lớn góc
dốc có thể tăng tới 16 ữ 20
0
. Đối với các góc dốc vỉa lớn hơn áp dụng hệ
thống buồng và buồng- cột, các buồng đi chéo với phơng vỉa hoặc các
buồng theo phơng vỉa nhng các khám đi chéo khi thu hồi các trụ than bảo
vệ.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
12
Hệ thống khai thác gơng lò ngắn, cụ thể buồng và buồng- cột đợc
áp dụng cả đối với các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng. Nhng cho tới hiện
nay cha có thiết bị khấu và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật còn thấp.
II.2. Độ ổn định của đá vách, trụ vỉa
Các hệ thống khai thác gơng lò ngắn áp dụng gần nh với bất kỳ các
loại đất đá quanh vỉa, ngoại trừ trờng hợp vách vỉa là lớp đất đá dày và rất
mềm yếu, trụ vỉa có khả năng trơng nở gây bùng nền mạnh. Hiệu quả của
hệ thống khai thác gơng lò ngắn phụ thuộc rất nhiều vào tính chất đất đá
vách và trụ vỉa.
Khi vách trực tiếp của vỉa kém bền vững phải giảm chiều rộng buồng
khấu, trụ bảo vệ giữa các buồng khấu vét bằng các khám hẹp, điều đó làm
giảm năng suất của các combain, máy xúc và các loại thiết bị khác sử dụng
trong gơng lò ngắn.
Trong điều kiện vách yếu để tăng độ an toàn thờng phải để lại lớp
than sát vách có chiều dày 0,3 ữ 0,5 m, trong trờng hợp đặc biệt có thể là
1,0 m hoặc lớn hơn. Tuy nhiên, khi để lại lớp than sát vách vỉa làm tăng độ
bền vững của vách, đồng thời làm tăng tổn thất than và tăng nguy cơ gây
cháy mỏ.
Hệ thống khai thác buồng cho phép đạt đợc các chỉ tiêu kỹ thuật cao
khi trực tiếp trên vỉa than là lớp vách vững chắc. Khi đó thông thờng, để
giảm tổn thất than phải tăng chiều rộng buồng khấu và giảm chiều rộng trụ
bảo vệ giữa các buồng. Khi vách vỉa vững chắc điều kiện làm việc trong
gơng khai thác cũng an toàn. Bởi vậy, ở Mỹ khi khai thác các vỉa có điều
kiện thuận lợi thờng áp dụng hệ thống khai thác buồng.
Trong điều kiện vách trực tiếp kém bền vững hơn, hiệu quả của hệ
thống khai thác buồng giảm đi, khi đó để tránh đá vách sập đổ phải giảm
chiều rộng buồng và tăng chiều rộng trụ bảo vệ giữa các buồng. Do vậy
trong điều kiện vách vỉa mềm yếu không nên áp dụng hệ thống khai thác
buồng vì tổn thất than tăng lên và giảm an toàn trong lao động.
Khả năng bùng nền gây khó khăn khi áp dụng hệ thống khai thác cột
ngắn do việc sử dụng các đờng lò và các ngã ba với các buồng bị ảnh
hởng. Khi khai thác các vỉa có hiện tợng bùng nền kích thớc của hệ
thống khai thác các cột ngắn cần tính toán phù hợp với nhịp độ đào các
buồng và khấu thu hồi trụ bảo vệ hoặc các cột. Khi áp dụng hệ thống khai
thác buồng cột tại vùng than Artiômôv để khắc phục sự ảnh hởng do bùng
nền, chiều dài buồng đợc rút ngắn còn 20 ữ 25 m, chiều rộng buồng 4,5 m
và chiều rộng trụ bảo vệ 4,0 m. Các trụ bảo vệ đợc khấu thu hồi trong thời
gian 3 ữ 5 ngày đêm. Khi tăng chiều dài buồng lên 60 ữ 70 m và chiều rộng
trụ bảo vệ 8 ữ 10 m thì không khấu thu hồi trụ bảo vệ đợc do bùng nền và
sập đổ vách.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
13
II.3. Tính chất bền vững của than
Kích thớc các trụ bảo vệ đợc xác định phụ thuộc rất nhiều vào tính
chất bền vững của than. ở các vỉa than cứng các trụ than bảo vệ có kích
thớc nhỏ, khi khấu thu hồi thờng không gặp khó khăn trong việc chống
giữ vách. Đối với các vỉa than mềm, dễ bị phá vỡ thờng phải để lại trụ than
lớn hơn.
Đối với hệ thống khai thác buồng, việc để lại các trụ bảo vệ kích
thớc lớn làm tăng tổn thất than. Còn đối với hệ thống buồng cột, ngoài tổn
thất than tăng còn phức tạp trong công nghệ khai thác. Khi khấu thu hồi các
trụ bảo vệ kích thớc lớn cần phải chống giữ do vậy làm tăng khối lợng
công việc. Ngoài ra, do ảnh hởng của áp lực nóc, trụ than mềm bị nén ép,
lở thành trụ nên rất nguy hiểm đối với vỉa có chiều dày lớn.
Nh vậy, đối với than mềm, kém bền vững áp dụng hệ thống buồng,
buồng- cột là kém hiệu quả và không an toàn, khi khai thác các vỉa than
mềm yếu để đảm bảo an toàn nên áp dụng hệ thống khai thác cột ngắn.
II.4. 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. Trong các điều
kiện nh vậy áp dụng hệ thống khai thác gơng lò ngắn đảm bảo an toàn
lao động nhng các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đạt đợc không hơn so với hệ
thống khai thác gơng lò dài.
Hệ thống khai thác gơng lò ngắn đợc áp dụng trong các trờng hợp
do yếu tố kiến tạo khoáng sàng bị chia thành các blốc kích thớc nhỏ mà hệ
thống gơng lò dài áp dụng không có hiệu quả.
II.5. Độ sâu khai thác
Khi độ sâu khai thác tăng thì áp lực mỏ tăng, than bị nén ép mạnh,
các trụ bảo vệ bị nén vỡ. Để khai thác các vỉa than ở độ sâu khai thác lớn
một cách an toàn cần phải tăng chiều rộng trụ bảo vệ hoặc giảm chiều rộng
buồng khấu. Kinh nghiệm khai thác hệ thống buồng - cột ở độ sâu lớn cho
thấy để tránh khả năng xảy ra cú đấm mỏ cần phải tuân thủ các quy định.
- Các trụ bảo vệ phải cùng kích thớc và có chiều rộng lớn.
- Diện khấu các trụ bảo vệ phải thẳng.
- Hạn chế mở rộng thêm tiết diện đờng lò.
- Không đợc để lại các trụ than nhỏ hoặc các chớng ngại ngăn cản
sự sập đổ của đá vách.
Tăng chiều rộng trụ bảo vệ hoặc giảm chiều rộng của buồng khấu
làm phức tạp thêm công nghệ khấu than và giảm các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật. Do vậy khi chiều sâu khai thác lớn (hàng trăm mét), các hệ thống
khai thác gơng lò ngắn điều khiển đá vách bằng các trụ than bảo vệ không
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
14
đợc áp dụng rộng rãi. Kinh nghiệm khai thác tại nhiều khoáng sàng khác
nhau cho thấy việc áp dụng các hệ thống gơng lò ngắn chỉ hiệu quả ở các
độ sâu nhất định, phụ thuộc vào tính chất bền vững và độ ổn định của đất đá
quanh vỉa. Do công tác khấu than đợc tiến hành mà không phá sập vách,
các trụ than bảo vệ phải chịu tải trọng toàn bộ lớp vách nên khi ở độ sâu
150 ữ 250 m kích thớc các trụ bảo vệ tăng lên làm tổn thất tăng tới 40 ữ
50%. Trong điều kiện đó áp dụng công nghệ khai thác gơng lò ngắn là
không hiệu quả. Đối với các nớc châu âu độ sâu khai thác trung bình 350
ữ 450 m. Đối với các khoáng sàng có vỉa dày, than mềm yếu thì độ sâu khai
thác không quá 250 ữ 300 m, còn đối với điều kiện đất đá vững chắc độ sâu
khai thác đạt 500 ữ 600 m hoặc lớn hơn.
Sự gia tăng tổn thất than trong lòng đất theo độ sâu khai thác khi áp
dụng hệ thống gơng lò ngắn ở bể than Verkh Xilioz thể hiện nh sau:
Độ sâu khai thác; m; 100 200 300 400 500 600
Tổn thất than; %; 8 15 17 18 20 22
ở Mỹ cùng với sự gia tăng của độ sâu khai thác, kích thớc trụ bảo
vệ và tổn thất than cũng gia tăng nhanh:
Độ sâu khai thác; m; 90 150 210 270 360
Chiều rộng buồng; m; 6 6 6 6 6
Chiều rộng trụ ; m; 4,5 6,5 7,5 9,0 10,5
II.6. Độ chứa khí của vỉa than
Một trong những vấn đề quan trọng cần quan tâm khi áp dụng hệ
thống khai thác gơng lò ngắn là thông gió và phòng chống cháy nổ bụi,
khí. Khi khai thác các vỉa chứa khí vấn đề thông gió càng phức tạp hơn do
lợng khí thoát từ gơng vỉa (thành lò) nhiều nên độ chứa khí khu vực lớn
hơn nhiều so với hệ thống gơng lò dài. Bởi vậy đối với vỉa có độ chứa khí
cao thờng ít khi áp dụng hệ thống gơng lò ngắn.
Khi khấu thu hồi các trụ than bảo vệ độ chứa khí của đờng lò ít hơn
khi đào các buồng hoặc các lò cắt. Điều này cho thấy khi đào các buồng
hoặc các đờng lò chuẩn bị xảy ra thoát khí mạnh mẽ. Bởi vậy hệ thống
buồng bất lợi trong trờng hợp vỉa than có độ chứa khí cao vì khai thác than
hầu nh
trong các gơng lò độc đạo. Đối với hệ thống buồng- cột, 40 ữ
50% than khai thác từ buồng, tức là trong điều kiện thông gió phức tạp. Khi
khấu phần còn lại thông gió sẽ dễ dàng hơn. Đối với các vỉa chứa khí hệ
thống cột ngắn thuận lợi hơn cho khai thác vì lợng than khấu từ gơng lò
độc đạo không vợt quá 15 ữ 20% lợng than khai thác từ cả khu vực.
Khi khai thác các vỉa than chứa khí bằng các hệ thống gơng lò ngắn
kích thớc các cột, các khoảnh đợc xác định bằng kinh nghiệm sao cho tới
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
15
khi kết thúc công tác chuẩn bị và bắt đầu khấu các cột thì vỉa than phải
đợc tháo khí. Để hoàn toàn tháo hết khí của vỉa than trong giới hạn khu
khai thác, khoảnh đợc chuẩn bị bằng cách đào các đờng lò bằng máy,
đào chuyển từ gơng này qua gơng kia (thông gió bằng hạ áp chung).
Để phòng chống khí trong gơng khai thác phải đa vào mỏ lợng
lớn gió sạch, các khu khai thác đợc thông gió bằng phơng pháp đặc biệt.
Điều đó xác định sơ đồ chuẩn bị ruộng mỏ (các khoảnh hoặc các lò dọc vỉa
đào thành nhóm 7 ữ 10 lò) và sử dụng xe tự hành để vận chuyển than.
Trong điều kiện bụi và khí nhiều áp dụng biện pháp đặc biệt để phòng
chống bụi, khí gọi là sơ đồ hỗn hợp thông gió và tiệt bụi. Tuy nhiên mặc dù
có áp dụng các sơ đồ chuẩn bị ruộng mỏ đặc biệt và các thiết bị thông gió
có công suất lớn, nhng đối với các mỏ chứa khí hạng III trở lên hiệu quả
và độ an toàn của các hệ thống khai thác gơng lò ngắn giảm rõ rệt.
II.7. ảnh hởng của yếu tố nguy hiểm cháy mỏ
Khai thác các vỉa than bằng các hệ thống gơng lò ngắn có đặc điểm
là tổn thất than cao. Đối với hệ thống buồng tổn thất thờng là 30 ữ 45%.
Trong nhiều trờng hợp khai thác các vỉa dày ở Tiệp Khắc, Nam T,
Canađa tổn thất đạt tới 50 ữ 60% và lớn hơn. Đối với hệ thống buồng- cột
và các cột ngắn tổn thất than giảm hơn nhiều đạt 20 ữ 35%. Nên đối với các
vỉa than có tính tự cháy dễ xảy ra khả năng cháy mỏ. Cháy trong mỏ rất
nguy hiểm không chỉ dẫn tới tổn thất than mà còn dẫn tới nổ khí, nổ bụi.
Bởi vậy khi lựa chọn hệ thống khai thác cần phải xem xét không chỉ các
điều kiện địa chất mỏ và các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật mà còn phải xem xét
mức độ, khả năng tự cháy của than.
Khi khai thác bằng hệ thống buồng ở vỉa thoải tổn thất than trong các
trụ bảo vệ giữ nóc không bị phá vỡ trong thời gian dài. Khi đó nguy hiểm
do tự cháy than giảm đáng kể.
Đối với hệ thống buồng- cột và các cột ngắn lợng than bị mất ở
trong rất nhiều trụ than nhỏ nằm vuông góc phơng vỉa. Các trụ này do khả
năng chịu tải kém, nhanh chóng bị phá vỡ, do vậy hệ thống buồng- cột và
các cột ngắn nguy hiểm về cháy hơn hệ thống buồng.
Để báo trớc và làm giảm nhẹ công tác phòng chống cháy trong mỏ
khi khai thác các vỉa than có tính tự cháy bằng các hệ thống gơng lò ngắn,
ruộng mỏ đợc chia thành các khu vực hoặc các blốc ngăn cách với nhau
bằng các trụ ngăn cách. Các khu vực đợc khai thác hết trong thời gian ngắn,
trong thời gian đó than không xảy ra tự cháy. Sau khi khấu hết, khu vực đã
khai thác đợc cách ly bằng các thành chắn tại các lò dọc vỉa và lò liên lạc.
Một phơng pháp để phòng chống cháy trong mỏ đối với hệ thống
gơng lò ngắn là bùn hoá khu đã khai thác, phơng pháp đợc áp dụng phổ
biến ở vùng than Kudơnhet, Trêlia-bin (Liên Xô) khi khai thác các vỉa dày
than tự cháy bằng các hệ thống trong đó có hệ thống buồng. Cách ly và bùn
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
16
hoá khu vực đã khai thác là biện pháp có hiệu quả để phòng chống cháy
trong mỏ nhng không phải lúc nào cũng báo trớc đợc cháy mỏ. ở các
mỏ của Ba Lan khi khai thác các vỉa than có tính tự cháy, các hệ thống
gơng lò ngắn đợc áp dụng với chèn lò bằng thuỷ lực. Nh vậy, khi khai
thác các vỉa than có tính tự cháy cần thiết phải xem xét các biện pháp:
- Phải khai thác khu vực xong trong khoảng thời gian loại trừ đợc
khả năng tự cháy than.
- áp dụng khấu giật trong ruộng mỏ.
- Khai thác các khu vực với tổn thất than nhỏ nhất, không để than lẫn
tập trung trong khu vực khai thác.
- Phải cách ly đúng lúc và có chất lợng khu vực đã khai thác, tiến
hành bùn hoá khu vực đã khai thác để phòng ngừa hoặc khai thác với cách
ly khu khai thác bằng chèn lò.
II.8. ảnh hởng của mức độ tổn thất than
Mức độ tổn thất than trong lòng đất là một trong những chỉ tiêu quan
trọng xác định tính hiệu quả khi áp dụng các hệ thống khai thác nói chung
và hệ thống gơng lò ngắn nói riêng. Tổn thất than ở mức độ nào đó ảnh
hởng không nhỏ tới giá thành than khai thác, nhng đặc điểm và mức độ
ảnh hởng do tổn thất cha đợc nghiên cứu đầy đủ. Thông thờng khi xem
xét vấn đề tổn thất than chỉ mới giới hạn ở mức độ chung và những yêu cầu
không cụ thể đó là cố gắng thu hồi hết than và không đề cập tới lợi ích kinh
tế của các mức độ thu hồi than.
Khi áp dụng hệ thống gơng lò ngắn sẽ tạo ra các điều kiện thuận lợi
để sử dụng có hiệu quả các máy khấu than và đạt năng suất lao động cao.
Trong đánh giá kinh tế tính tối u của việc áp dụng các phơng pháp khai
thác cần phải tính tới đại lợng tổn thất than và năng suất lao động trong
toàn khu vực. Chi phí cho công lao động đối với hệ thống gơng lò ngắn
chiếm khoảng 40 ữ 70% chi phí chung cho khai thác, bởi vậy phơng pháp
khai thác cho năng suất lao động cao sẽ là ph
ơng pháp rẻ hơn. Ngợc lại
do bị tổn thất than trong lòng đất, nguồn tài nguyên sẽ bị cạn kiệt trớc thời
hạn và để phát triển sản xuất than phải mở các khu vực mới, các mỏ mới đòi
hỏi phải đầu t lớn.
Khi xác định đại lợng tổn thất than cần phải tính tới chất lợng của
than bị mất. Tổn thất than cho phép có thể lớn hơn khi khai thác các vỉa
than nâu, còn tổn thất than khi khai thác than để cốc hoá phục vụ luyện kim
phải là nhỏ nhất. Thí dụ do trữ lợng than cốc ở Pháp, Nhật, Hà Lan không
đủ để đáp ứng cho yêu cầu sử dụng thì việc áp dụng hệ thống gơng lò ngắn
ở các nớc này là không kinh tế.
Trong các trờng hợp do điều kiện đá vách không cho phép khấu thu
hồi than trụ bảo vệ, tổn thất than có thể vợt quá 50%. Nguyên nhân dẫn tới
tổn thất than cao là do áp dụng rộng rãi hệ thống buồng và các hệ thống
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
17
khia thác không thu hồi đợc trụ than bảo vệ. Song trong những điều kiện
thuận lợi, hệ thống khai thác gơng lò ngắn có thể đạt tỷ lệ thu hồi than 85
ữ 90%.
áp dụng hệ thống buồng- cột để khai thác hết chiều dày của các vỉa
dày dẫn tới tổn thất lớn 50 ữ 60%. ở Canađa khi khai thác các vỉa dày bằng
hệ thống buồng tổn thất than có trờng hợp tới 75%. Khi khấu các vỉa dày
chia lớp bằng hệ thống buồng tổn thất than do để lại trụ bảo vệ giữa các
buồng và lớp than giữa các lớp khai thác lên tới 60 ữ 70%. Khi khai thác vỉa
than nâu dày ở vùng than Moster của Tiệp Khắc tổn thất trung bình 46%, ở
một số mỏ riêng biệt là 70%.
ở Tiệp và Nam T đối với các vỉa than dày nguyên nhân không áp
dụng hệ thống buồng là do tổn thất cao. ở Boremi (Tây Đức) khi khai thác
vỉa dày hơn 2,5 m bằng hệ thống buồng- cột điều khiển đá vách bằng phá
hoả toàn phần tổn thất than trung bình đạt 45 ữ 50%.
áp dụng chèn khoảng trống đã khai thác đối với các vỉa dày cho phép
giảm tổn thất than mặc dù chèn lò làm giảm năng suất lao động và tăng giá
thành khai thác than. Khi áp dụng hệ thống buồng có chèn lò bằng thuỷ lực
tổn thất than không vợt quá 20 ữ 25%.
Tổn thất than khi khấu buồng lu than ở khoáng sàng BuKatratrin là
30 ữ 35% và trong một số trờng hợp là 45 ữ 60%. ở bể than Kudơnhet đối
với vỉa dốc khấu buồng lu than tổn thất là 40%, còn đối với hệ thống
buồng có khấu giật ở khoáng sàng ArKagalin tổn thất là 42%.
Đối với hệ thống buồng- cột ở khoáng sàng Norinxk tổn thất là 30 ữ
40%, khoáng sàng artiomov 25 ữ 45%, khoáng sàng Tremov 40 ữ 55%.
Tổn thất than khi khai thác bằng hệ thống gơng lò ngắn tập trung vào các
trụ bảo vệ, than nóc và trụ của buồng.
III. Đánh giá trữ lợng than và đặc điểm điều kiện
địa chất - kỹ thuật mỏ một số khoáng sàng than
đặc trng vùng Quảng ninh
Trên cơ sở kế hoạch khai thác tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng
Ninh, đề tài tiến hành nghiên cứu phân tích, đánh giá tổng hợp trữ lợng
than và đặc điểm các yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ. Qua đó xác
định đợc mối tơng quan giữa các yếu tố điều kiện địa chất, điều kiện kỹ
thuật mỏ đến việc lựa chọn công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
hợp lý.
Trong quá trình nghiên cứu đánh giá, đề tài tập trung vào một số
khoáng sàng có trữ lợng lớn tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh nh Mạo
Khê, Vàng Danh, Than Thùng - Yên Tử, Hà Lầm, Hòn Gai, Ngã Hai và
Dơng Huy. Trong mỗi khoáng sàng đề tài tập trung đánh giá các vỉa than
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
18
có trữ lợng lớn và hiện đang là đối tợng khai thác chính của các Công ty.
Một số khu vực hoặc vỉa than do có trữ lợng nhỏ, điều kiện khai thác khó
khăn nên đề tài không xem xét đánh giá. Kết quả đánh giá sẽ cho các kết
quả định lợng cụ thể đối với các khu vực đánh giá tỷ mỉ và định hớng
chung cho toàn bộ các khu vực khoáng sàng còn lại vùng Quảng Ninh.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khoáng sàng Mạo Khê - Tràng Bạch:
Toàn bộ khu mỏ đợc phân bố trên một nếp lồi không đối xứng và chạy
theo phơng Đông - Tây. Trục nếp lồi gần trùng với đứt gãy lớn F
A
theo
phơng Đông - Tây phân chia khu mỏ thành 2 khối riêng biệt là khối cánh
Bắc và khối cánh Nam.
Khối Bắc đợc phân bố trên cánh Bắc của nếp lồi từ đứt gãy F
A
đến
đứt gãy F
T.L
và theo đờng phơng từ tuyến T.I
Đ
đến đứt gãy F
129
. Hớng
cắm chung của các vỉa than là Bắc, Tây Bắc và Đông Bắc với góc dốc từ 25
ữ 38. Riêng khu vực phía Tây cũng nh phía Đông của mỏ vỉa cắm dốc
hơn từ 43 ữ 78.
Khối Nam đợc phân bố trên cánh Nam của nếp lồi không đối xứng
từ đứt gãy F
A
đến đứt gãy F
B
và kéo dài theo phơng từ tuyến T.I
Đ
đến tuyến
T.XV. Các vỉa than có hớng cắm Nam, dốc và uốn lợn phức tạp.
Toàn bộ khu mỏ bao gồm 17 vỉa than, trong đó chỉ có 8 vỉa đợc đa
vào tính trữ lợng là các vỉa V
3
, V
5
, V
6
, V
7
, V
8
, V
9
, V
9
B
, V
10
. Phía Tây đợc
giới hạn từ tuyến thăm dò T.I
Đ
và phía Đông là đứt gãy F
15
. Nhìn chung đặc
điểm cấu tạo đá vách và đá trụ các vỉa than nh sau:
- Đá vách vỉa: Trực tiếp trên các vỉa than là các thấu kính sét kết, sét
kết than xen kẹp các lớp than mỏng (vách giả). Tập đá yếu có chiều dày 0,2
ữ 2,54 m dễ sập lở trong quá trình khai thác. Đối với than lớp trụ, tập đá
yếu phân bố trên vách vỉa dễ bị sập lở, không ổn định. Phân bố trên tập đá
yếu là tập bột kết phân bố đều dày từ 3,0 ữ 22,0 m trung bình 7,0 ữ 9,0 m
(vách trực tiếp) thuộc loại ổn định trung bình đến ổn định. Đối với than lớp
trụ, vách trực tiếp không ổn định, dễ sập lở. Phân bố trên tập đá bột kết
thờng là tập cát kết (vách cơ bản) phân bố đều dày từ 3,5 ữ 20 m thuộc
loại ổn định, sập đổ trung bình đến khó sập đổ.
- Đá trụ vỉa: Trực tiếp dới trụ vỉa là tập đá yếu gồm sét kết, sét than
xen kẹp các vỉa than dạng thấu kính có chiều dày 0,23 ữ 2,5 m có nơi dày
4,1m. Tập đá yếu dễ trợt tiếp xúc. Đối với than lớp vách, trụ vỉa là tập đá
yếu dày không bền vững. Nằm dới tập đá yếu là tập bột kết phân bố đều
dày 2,5 ữ 13 m thuộc loại ổn định, bền vững trung bình đến bền vững.
Thực trạng hiện nay ở phần trung tâm khu mỏ (thuộc phía Tây và
Đông lò xuyên vỉa 56.I trong khoảng từ đứt gãy F
340
ữ F
CB
) các vỉa than có
chiều dày từ 1,8 m trở lên đã đợc khai thác đến mức -25 đồng thời đã mở
rộng khai thác đến mức - 80. Khối phía Nam đang đợc tiến hành chuẩn bị
khai thác mức -25 ữ lộ vỉa. Trong đó từ tuyến V đến ranh giới khoáng sàng
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
19
phía Tây và từ T.X đến ranh giới phía Đông cha đợc huy động khai thác do
nằm dới sân công nghiệp và các công trình trên bề mặt cần đợc bảo vệ.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khoáng sàng Than Thùng - Yên Tử:
Khoáng sàng Than Thùng - Yên Tử phân bố trên một cánh của nếp lõm
không đối xứng có hớng cắm Bắc. Theo đờng phơng phía Đông đợc
giới hạn bởi đứt gãy F
12
và phía Tây là ranh giới khu mỏ cấm khai thác
(Tuyến T.X
A
); theo hớng dốc từ mức +300 (phía Nam) đến mức +125
(phía Bắc). Các vỉa than trong khu vực chủ yếu thuộc loại vỉa dày trung
bình đến dày. Trong phạm vi khu mỏ đợc chia thành 3 khối chính.
- Khối I giới hạn từ đứt gãy F
12
(phía Đông) đến tuyến T.I
A
và phía
Bắc là đứt gãy F
400
. Trong khối này có đầy đủ các vỉa than từ V
4
, V
5
, V
6
,
V
6
a
, V
7
trụ
, V
7
, V
8
và V
9.
- Khối II giới hạn từ tuyến T.I
a
đến T.V
b
(gần trùng với ranh giới hạn
chế khai thác). Trong khối này có đủ các vỉa than từ V
2
đến V
9
. Đây là khối
có trữ lợng than nhiều nhất trong khu mỏ.
Cả hai khối I và II hiện nay thuộc quyền quản lý và tiến hành khai
thác của Công ty than Nam Mẫu.
- Khối III đợc giới hạn từ tuyến T.V
b
đến T.X
a
(phía Tây). Đây là
khối có cấu tạo địa chất phức tạp. Chiều dày và góc dốc vỉa biến đổi mạnh.
Khối này hiện đang nằm trong ranh giới khu vực hạn chế khai thác do Công
ty than Đồng Vông quản lý.
Đặc điểm cấu tạo nham thạch đá vách, đá trụ các vỉa than nh sau:
- Đá vách vỉa: Nằm trực tiếp trên vỉa than là các thấu kính sét kết, sét
kết than xen kẹp các lớp than mỏng (vách giả) phân bố không đều theo cả
đờng phơng và hớng dốc. Chiều dày của các thấu kính đá mềm yếu
thờng từ 0,15 ữ 0,9 m nhng cũng có nhiều nơi dày tới 1,5 ữ 2,3 m, dễ sập
lở trong quá trình khai thác. Tuy nhiên cũng có nhiều vị trí nằm trực tiếp
trên vỉa than là tập đá bền vững, cứng chắc nh bột kết, cát kết khó sập đổ.
Nằm trên tập đá yếu thờng là tập bột kết phân bố đều với chiều dày từ 2 ữ
25 m tạo thành vách trực tiếp ổn định trung bình, sập đổ trung bình. Bột kết
cấu tạo dạng phân lớp mỏng đến trung bình với chiều dày phân lớp từ 4 ữ
28 cm dễ tách chẽ theo mặt phân lớp. Nằm trên tập bột kết thờng là tập cát
kết xen kẹp sạn kết, cuội kết (vách cơ bản) dày từ 5 ữ 20 m, thuộc loại bền
vững, sập đổ trung bình đến khó sập đổ.
- Đá trụ vỉa: Phân bố trực tiếp dới trụ vỉa thờng là các thấu kính sét
kết, sét than xen kẹp các lớp than mỏng với chiều dày 0,1 ữ 1,6 m, dễ xảy
ra trợt tiếp xúc. Nhiều chỗ trực tiếp trụ vỉa là tập bột kết dày làm nền ổn
định. Nằm dới tập đá yếu thờng là tập bột kết phân bố đều có chiều dày
từ 1 ữ 15 m có nơi dày tới 22 m. Nền vững chắc, ổn định.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khoáng sàng than Vàng Danh: Khu mỏ
Vàng Danh đợc phân bố trên một cánh của nếp lõm không đối xứng, có
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
20
hớng cắm Bắc và đợc giới hạn từ đứt gãy F
0
ữ F
13
. Tất cả gồm 9 vỉa than
đợc đa vào đánh giá, tính trữ lợng là V
4
, V
5
, V
6
, V
7
b
, V
7
a
, V
7
, V
8
, V
8
a
, V
9

và đợc chia thành 3 khu chính là khu Cánh Gà (từ đứt gãy F
13
ữ F
8
), khu
trung tâm Vàng Danh (từ F
8
ữ F
1
), khu Uông Thợng (F
1
ữ F
0
). Nhìn chung
các vỉa than ở Vàng Danh đều thuộc loại vỉa dày trung bình đến vỉa dày,
góc dốc vỉa từ nghiêng đến rất dốc. Đặc điểm cấu tạo đá vách, đá trụ các
vỉa than nh sau:
- Đá vách vỉa: Phân bố trực tiếp trên vỉa than là loại sét kết, sét than
kẹp các lớp than mỏng dạng thấu kính (vách giả) có chiều dày biến đổi từ
0,24 ữ 2,5 m, có nơi dày tới 5,0 m dễ sập lở, không ổn định. Phân bố trên tập
đá yếu là tập bột kết xen kẹp các lớp mỏng cát kết phân bố đều (vách trực
tiếp). Tập bột kết có chiều dày từ 2 ữ 13 m thuộc loại không ổn định đến ổn
định trung bình. Phân bố trên tập bột kết là tập cát kết xen kẹp bột kết phân
bố đều (vách cơ bản) với chiều dày từ 4 ữ 35 m. Vách sập đổ trung bình.
- Đá trụ vỉa: Phân bố phía dới vỉa than là tập sét kết, sét than dạng
thấu kính với chiều dày từ 0,3 ữ 2,7 m có nơi dày tới 4 m. Đá yếu dễ trợt
tiếp xúc. Dới tập đá yếu là tập bột kết phân bố đều có chiều dày từ 2,0 ữ
20 m thuộc loại bền vững trung bình.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khoáng sàng than Hà Lầm: Về tổng thể
có thể chia khoáng sàng Hà Lầm thành hai khối khai thác chính phía Bắc và
Nam F.L. Khối phía Nam đứt gãy F.L chỉ tồn tại các vỉa than 5 (2), 6 (3) và
7 (4) với trữ lợng không đáng kể, điều kiện khai thác không thuận lợi và
kết quả thăm dò địa chất còn ở mức độ sơ lợc. Khối phía Bắc đứt gãy F.L
tồn tại 6 vỉa than lớn 7 (4), 9 (6), 10 (7), 11 (8), 13 (9) và 14 (10), trong đó
các vỉa 7 (4), 9 (6) và 13 (9) có chiều dày mỏng đến trung bình, các vỉa còn
lại bao gồm vỉa 10 (7), 11 (8), và 14 (10) có chiều dày lớn.
Khoáng sàng Hà lầm đã đợc Pháp khai thác từ năm 1943, từ năm
1962 trở lại đây quy mô khai thác ngày một mở rộng, bao gồm khai thác
hầm lò và một số moong lộ thiên quy mô nhỏ. Việc khai thác mới chỉ tập
trung ở vỉa 10 (7), 11 (8), 13 (9) và 14 (10).
Đặc điểm đá vách, đá trụ các vỉa than cơ bản nh sau:
- Đá vách vỉa: nằm trự tiếp trên các vỉa than là các thấu kính sét kết,
sét kết than (vách giả) dày từ 0,28 ữ 4,42 m mềm yếu dễ sập lở, không ổn
định. Phía trên tập đá yếu là tập bột kết phân bố đều dày từ 4 ữ 26 m. Nhiều
vị trí bột kết phân bố trực tiếp trên vỉa than (vách trực tiếp). Vách ổn định
trung bình đến ổn định. Sập đổ trung bình. Đá vách cơ bản là tập cát kết dày
từ 5 ữ 15 m; nhiều chỗ cát kết phân bố xen kẹp với bột kết thuộc loại ổn
định, khó sập đổ đến sập đổ trung bình.
- Đá trụ vỉa: Phân bố trực tiếp dới trụ vỉa là các thấu kính sét kết, sét
kết than 0,25 ữ 1,74 m dễ trợt tiếp xúc theo mặt phân lớp. Phía dới là tập
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
21
bột kết phân bố đều. Trong phạm vi trụ vỉa V10(7) thờng là tập bột kết dày
làm nền ổn định với chiều dày từ 1,4 ữ 25 m.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khoáng sàng than Suối Lại - Hòn Gai:
Khu mỏ Suối Lại là một phần của phức nếp lõm Hòn Gai. Do vậy các nếp
lồi, nếp lõm phát triển mạnh mẽ, phức tạp, các cánh bị vò nhàu, uốn lợn,
đảo vỉa làm cho chiều dày và góc dốc vỉa than luôn thay đổi. Căn cứ đặc
trng cấu trúc, phân bố địa tầng có thể chia khu Suối Lại thành 2 khối địa
chất riêng biệt.
- Khối phía Bắc phân bố từ đứt gãy F
K
đến bờ sông Diễn Vọng. Nằm
trên một cánh của nếp lồi có hớng cắm Bắc, Đông Bắc.
- Khối Trung tâm phân bố từ đứt gãy F
K
đến đứt gãy thuận F
A
. Khối
trung tâm có cấu tạo rất phức tạp gồm nhiều nếp lồi, nếp lõm làm cho các
vỉa than biến đổi mạnh. Trong khối có 16 vỉa than từ vỉa 1 đến vỉa 16, tuy
nhiên chỉ có 12 vỉa đợc tham gia tính trữ lợng (V
5
ữ V
16
).
Do đặc điểm cấu tạo, kiến tạo địa chất của khu mỏ rất phức tạp, có
nhiều nếp lồi, nếp lõm và các đứt gãy lớn nhỏ nên chiều dày và góc dốc của
các vỉa than biến đổi rất lớn trong những phạm vi hẹp.
Đặc điểm cấu tạo đá vách, đá trụ vỉa các vỉa than nh sau:
- Đá vách vỉa: Trực tiếp trên vỉa than là loại sét kết, sét than xen kẹp
các vỉa than dạng thấu kính (vách giả) có chiều dày 0,22 ữ 1,6 m, có nơi
dày 8,8 m dễ sập lở. Phân bố trên tập đá yếu là tập bột kết phân bố đều dày
2 ữ 12 m (vách trực tiếp) thuộc loại ổn định trung bình. Phân bố trên tập bột
kết là tập cát kết xen kẹp bột kết phân bố đều (vách cơ bản) dày từ 3 ữ 25 m
thuộc loại sập đổ trung bình đôi chỗ khó sập đổ.
- Đá trụ vỉa: Nằm trực tiếp dới vỉa than là các thấu kính sét kết, sét
than xen kẹp các lớp than mỏng có chiều dày từ 0,15 ữ 2,4 m có nơi dày tới
7,2 m làm nền bị trợt trôi, bùng nền. Phân bố dới tập đá yếu là tập bột kết
phân bố đều dày từ 1,8 ữ 25 m làm nền ổn định, bền vững. Nhiều chỗ bột
kết nằm trực tiếp sát trụ vỉa. Đá bền vững trung bình đến bền vững.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khoáng sàng than Ng Hai: Cấu tạo địa
chất khoáng sàng Ngã Hai thuộc loại rất phức tạp và đợc xếp vào nhóm
mỏ loại III. Toàn bộ khu mỏ có 35 vỉa than đợc đánh số từ V
1
ữ V
20
, trong
đó 30 vỉa có giá trị công nghiệp từ V
2
ữ V
9
còn lại các vỉa than khác chỉ tồn
tại dới dạng các lớp rất mỏng hoặc các thấu kính than duy trì không liên
tục, không có điều kiện khai thác.
Phần lớn các vỉa than trong khu mỏ phân bố từ lộ vỉa xuống sâu
khoảng 50 m đều đã bị khai thác lộ thiên hoặc hầm lò dới dạng khai thác
nhỏ không có quy hoạch, không còn tài liệu lu trữ nên công tác tổng hợp,
đánh giá gặp khó khăn và hạn chế. Toàn bộ khu mỏ Đông Ngã Hai đợc
chia thành 3 khối khai thác chính:
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
22
- Khối I đợc giới hạn trong ranh giới phía Bắc là đứt gãy F
1
, phía
Nam là đứt gãy F
2
, phía Tây là đứt gãy F
Đ
, phía Đông là đứt gãy F
ĐKT
.
- Khối II có khoảng 20 vỉa than đợc đánh số từ V
2
ữ V
9

với chiều
dày vỉa thuộc loại rất mỏng đến trung bình và bị biến đổi nhanh theo cả
đờng phơng và hớng dốc. Phân bố trong khối II có 3 đứt gãy chính
(đánh số F
H
, F
M
, và F
4
), ngoài ra còn nhiều đứt gãy nhỏ làm cho cấu tạo địa
chất càng phức tạp, vỉa rất không ổn định chiều dày.
- Khối III đợc giới hạn trong ranh giới: phía Bắc là đứt gãy F
2
, phía
Nam là đứt gãy F
A
, phía Tây là đứt gãy F
Đ
, phía Đông tiếp giáp mỏ than
Khe Tam. Khối III có khoảng 16 vỉa than đợc đánh số từ V
3
ữ V
9
với chiều
dày thuộc loại rất mỏng đến trung bình và chủ yếu thuộc loại vỉa mỏng. Trữ
lợng tập trung chủ yếu ở phần phía Đông và giảm dần về phía Tây.
Đặc điểm cấu tạo đá vách, đá trụ các vỉa than nh sau:
- Đá vách vỉa: Trực tiếp trên vỉa than là các thấu kính sét kết, sét than
có chiều dày 0,2 ữ 1,6 m dễ sập lở (vách giả) có nơi tập đá yếu dày 3,4 m.
Phân bố trên tập đá yếu là tập bột kết phân bố đều dày 4 ữ 18 m tạo nên
vách trực tiếp ổn định và ổn định trung bình. Phân bố trên tập đá bột kết là
tập cát kết phân bố đều dày từ 3 ữ 15 m (vách cơ bản) tạo nên vách sập đổ
trung bình đến khó sập đổ.
- Đá trụ vỉa: Trực tiếp dới trụ vỉa là tập đá yếu gồm sét than, sét kết
dạng thấu kính dày 0,31 ữ 1,4 m có nơi dày 2,4 m dễ trợt không bền vững.
Phân bố dới tập đá yếu là tập bột kết dày 2,5 ữ 12 m thuộc loại bền vững
trung bình đến bền vững.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khoáng sàng than Khe Tam do Công ty
than Dơng Huy quản lý: Khu mỏ phân bố trên một cánh của nếp lõm nên
ít biến động, vỉa thoải, phẳng. Trong khu mỏ có đứt gãy F
C
chạy theo
phơng Tây Bắc - Đông Nam cắt qua các vỉa than. Phía Nam đứt gãy F
C

gặp đứt gãy F
4
và phía Bắc gặp đứt gãy F
BH
. F
C
thuộc loại đứt gãy nhỏ, đới
hủy hoại và dịch chuyển không lớn nên chủ yếu làm ranh giới phân chia các
khối khai thác.
Thực trạng hiện nay các vỉa than có chiều dày từ 1,8 m trở lên đã
đợc khai thác đến mức +100 m và đang mở các đờng lò để khai thác từ
mức +100 ữ +38 m gồm các vỉa V14, V13, V12, V8, V7.
Đặc điểm cơ bản cấu tạo đá vách, đá trụ các vỉa than thuộc khoáng
sàng Khe Tam nh sau:
- Vách giả phân bố trực tiếp trên vỉa than là loại sét kết, sét kết than
dạng thấu kính xen kẹp các lớp than mỏng với chiều dày từ 0,25 ữ 1,0 m có
nơi dày tới 1,5 m. Tập vách giả thờng không ổn định dễ sập lở sau khi khai
thác. Cờng độ kháng nén
n
từ 12,2 ữ 33,4 Mpa trung bình 23,6 Mpa.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
23
- Vách trực tiếp phân bố trên tập vách giả hoặc trực tiếp trên than là
tập bộ kết dày từ 2 ữ 8 m phân lớp trung bình. Bột kết thuộc loại đá cứng, ít
phong hóa, đôi chỗ xen kẹp các thấu kính cát kết. Vách trực tiếp thuộc loại
không ổn định, đến ổn định trung bình thuộc loại vách nhẹ đến trung bình.
Cờng độ kháng nén
n
= 30,5 ữ 66,3 Mpa trung bình 49,8 Mpa.
- Vách cơ bản chủ yếu là tập cát kết phân bố đều khắp. Đôi chỗ trong
cát kết xen kẹp các tập bột kết dày. Vách trực tiếp có chiều dày từ 3 ữ 30 m
thuộc loại sập đổ trung bình có nơi khó sập đổ. Cờng độ kháng nén
n

58,8 ữ 113,3 Mpa trung bình 78,4 Mpa.
- Nằm sát trụ vỉa là loại sét kết, sét than xen kẹp các lớp than mỏng
với tổng chiều dày từ 0,3 ữ 2,2 m. Tập đá yếu thờng phân bố dới dạng
các thấu kính bị vát nhọn, không liên tục. Phân bố dới tập đá yếu và đôi
chỗ nằm trực tiếp ở trụ vỉa than là tập bột kết phân lớp mỏng đến trung bình
có chiều dày từ 1,2 ữ 15 m có nơi dày tới 20 m. Đôi chỗ trong bột kết xen
kẹp các thấu kính, các lớp cát kết, đá cứng, ổn định. Cờng độ kháng nén

n
từ 30,5 ữ 62,3 Mpa.
Tổng hợp trữ lợng than, đặc điểm các yếu tố điều kiện địa chất - kỹ
thuật mỏ các vỉa than và giới hạn đánh giá thuộc các khoáng sàng than
vùng Quảng Ninh xem bảng I.2.
Bảng tổng hợp trữ lợng các vỉa than và giới hạn đánh giá
thuộc các khoáng sàng than vùng Quảng Ninh
Bảng I.2

Số
TT
Tên
khoáng sàng
hoặc công ty
Tên vỉa than
Mức
đánh giá
Trữ lợng
(10
3
T)
Tỷ lệ
phần
trăm
1
Mạo Khê,
Tràng Khê
3; 5; 6; 7; 8; 8A; 9; 9A; 9B; 10 -150 - LV 84633,00 17,26
2 Vàng Danh 4; 5; 6; 7; 7B; 8; 8A; 9 -150 - +260 227530,43 46,40
3
Than Thùng -
Yên Tử
3; 4; 5; 6; 6A; 7; 7 trụ; 8; 9 +125 - +290 60225,30 12,28
4 Hà Lầm 10 (7); 11(8); 14(10) -150 - LV 27.964,10 5,70
5
Suối lại - Hòn
Gai
6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15 -250 - +200 60317,09 12,30
6 Ngã Hai
2; 3; 3B; 4; 4A; 4B; 5; 5A; 5B; 6;
6A; 6B; 7; 8; 9; 10; 11; 14; 15; 17
-450 - +250 15.229,50 3,11
7
Khe Tam -
Dơng Huy
7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14 +38 - LV 14466,24 2,95

Tổng cộng

490365,7 100,00
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
24
IV. Đề xuất phạm vi áp dụng công nghệ cơ giới hoá
gơng lò ngắn trong điều kiện địa chất phức
tạp VùNG qUảNG nINH
Hiệu quả khai thác phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố ảnh hởng đến
công nghệ sử dụng, trong đó điều kiện địa chất và kỹ thuật mỏ là hai yếu tố
quyết định đến việc lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác. Đánh giá trữ lợng
than và đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ một số khoáng sàng than
đặc trng vùng Quảng Ninh cho thấy yếu tố phức tạp của địa chất vùng
Quảng Ninh đợc đặc trng bởi các yếu tố sản trạng vỉa, kiến tạo vỉa, đặc
điểm đá vách đá trụ vỉa và kích thớc hình dạng khoáng sàng:
Sự phức tạp về sản trạng vỉa đợc xem xét thông qua chiều dày và độ
dốc vỉa. Nếu sản trạng vỉa cho phép áp dụng bình thờng các sơ đồ công
nghệ khai thác cột dài theo phơng hay chia lớp nghiêng, khấu than trong
các gơng lò chợ dài nh đã áp dụng đại trà tại các mỏ thì yếu tố sản trạng
vỉa đợc coi là không phức tạp. Khi chiều dày và độ dốc vỉa đòi hỏi phải áp
dụng các sơ đồ công nghệ khai thác khác mà trên thực tế cha trở thành áp
dụng thờng xuyên tại các mỏ thì yếu tố sản trạng vỉa đợc coi là phức tạp.
Sự phức tạp về yếu tố kiến tạo địa chất đặc trng bởi hình dạng hình
học khu khai thác có thể phân chia đợc trong các khối kiến tạo, trụ than để
lại gần các phay phá, kích thớc theo phơng của khu vực khai thác. Nếu
vỉa than bị chia cắt bởi nhiều đứt gãy có biên độ lớn (> 15 m) thì khoáng
sàng than nằm trong các khối kiến tạo cũng có hình dạng phức tạp và khi
phân chia các khu khai thác sẽ tạo thành các tam giác than gần phay phá.
Do đó trữ lợng than phải để lại trong các tam giác than này và biên giới
gần phay phá là rất lớn. Chiều dài theo phơng các khối kiến tạo không lớn
là điều kiện làm hạn chế khả năng áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác lò
chợ dài cũng nh áp dụng các thiết bị cơ giới khấu than với công suất lớn.
Theo kinh nghiệm thực tế các khối kiến tạo có kích thớc nhỏ hơn 200 m
có thể đ
ợc coi là phức tạp theo yếu tố kích thớc hình học đối với công
nghệ thủ công sử dụng khoan nổ mìn và nhỏ hơn 500 m đợc coi là phức
tạp đối với công nghệ cơ giới hoá trong các lò chợ dài.
Sự phức tạp về yếu tố đá vách, đá trụ vỉa đợc đặc trng bởi tính chất
bền vững của nham thạch. Độ bền vững của vách vỉa đợc xác định bởi
diện tích mặt lộ của đá vách khi khấu than và thời gian duy trì ổn định
không sập đổ. Vách vỉa quá bền vững không sập đổ sau khi thực hiện các
công tác điều khiển đá vách mà treo với diện tích lộ lớn, hoặc vách vỉa quá
yếu, sập đổ ngay sau khi nổ mìn khấu than, đều là các yếu tố phức tạp cho
công tác khai thác, đòi hỏi phải có các giải pháp công nghệ đặc biệt. Đối
với đá trụ vỉa đợc xác định bởi khả năng kháng lún của nền lò đối với vì
chống. Trờng hợp đá trụ vỉa thuộc loại kém bền vững làm cho các cột
chống bị lún xuống nền trong quá trình chống đỡ đợc coi là phức tạp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá gơng lò ngắn
Viện Khoa học công nghệ Mỏ Phòng công nghệ khai thác Hầm lò
25
Qua xem xét u nhợc điểm giữa hệ thống khai thác gơng lò ngắn
và gơng lò dài, ảnh hởng yếu tố địa chất - kỹ thuật mỏ đến khả năng áp
dụng cơ giới hoá gơng lò ngắn và xét đến đặc điểm điều kiện địa chất- kỹ
thuật mỏ và hiện trạng khai thác các khoáng sàng than vùng Quảng Ninh
hiện nay có thể nhận định xem xét khả năng áp dụng cơ giới hoá gơng lò
ngắn trong điều kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh với các phạm vi:
- Các khu vực khoáng sàng có góc dốc vỉa lớn hơn 45.
- Các khu vực khoáng sàng có góc dốc vỉa nhỏ hơn 45, chiều dài
theo phơng khu vực khai thác nhỏ hơn 300 m
- Các khu vực khoáng sàng có góc dốc vỉa nhỏ hơn 45, đá vách
thuộc loại ổn định, bền vững, chiều dài theo phơng khu vực bất kỳ.
Đề tài đã tiến hành đánh giá 7 khu vực khoáng sàng, Công ty than
khai thác hầm lò có trữ lợng khoáng sàng lớn thuộc vùng Quảng Ninh với
tổng trữ lợng địa chất 490.365,7 nghìn tấn với trữ lợng địa chất có khả
năng áp dụng hệ thống khai thác gơng lò ngắn là 164.075,25 nghìn tấn
(xem bảng I.3).
Bảng tổng hợp trữ lợng các khu vực có khả năng áp dụng hệ
thống khai thác gơng lò ngắn vùng Quảng Ninh
Bảng I.3
Trữ lợng địa chất (1000 T)
TT
Tên khoáng sàng
hoặc công ty
Góc dốc
vỉa 45
Góc dốc
vỉa <
45,
chiều
dài theo
phơng
300 m
Góc dốc
vỉa <
45, đá
vách
trực tiếp
bền
vững
Tổng
cộng
Tỷ lệ
phần
trăm so
với tổng
trữ
lợng
khoáng
sàng
(%)
1 Mạo Khê- Tràng Bạch 58644,6 2105,5 5508,3 66258,4 78,29
2 Vàng Danh 16874,3 11110,3 6015,6 34000,2 14,94
3 Than Thùng - Yên Tử 10793,9 3019,9 783,3 14597,1 24,24
4 Suối lại - Hòn Gai 18378,0 2307,0 1124,8 21809,9 36,16
5 Hà Lầm 10116,3 3254,2 13370,5 47,81
7 Ngã Hai 10441,3 270,0 622,8 11334,1 74,42
8 Dơng Huy 562,0 122,6 2020,5 2705,1 18,70
Tổng cộng 125810,4 22189,6 16075,3 164075,2 33,46
Trên cơ sở tổng hợp trữ lợng có khả năng áp dụng hệ thống khai
thác gơng lò ngắn, đề tài tập trung đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất-
kỹ thuật mỏ theo các phạm vi áp dụng hợp lý các công nghệ khai thác
gơng lò ngắn và đồng bộ thiết bị cơ giới hoá đi kèm.

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×