Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngành khai thác than là một trong những nguồn lực quan trọng đảm bảo an ninh
năng lượng, phá t triển kinh tế - xã hội và sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất
nước. Do vậy, đòi hỏi ngành khai thác than nói chung và khai thác than hầm lò nói riêng
luôn phải được duy trì và có sự đầu tư phát triển với quy mô ngày càng lớn, nhằm đáp ứn g
nhu cầu sử dụng than trong nước và xuất khẩu.
Để đá p ứng chiến lược phát triển của ngành than về sản lượng trong những năm tới,
đòi hỏi các mỏ than hầ m lò phải mở rộng, nâng cao năng lực, áp dụn g các nghiên cứu khoa
học kỹ thuật và công nghệ mới vào sản xuất, đảm bảo tạo được bước phát triển cao, cả về
năng suất lao động, công suất mỏ, tận thu tài nguyên triệt để và đặc biệt phải đảm bảo an
toàn trong tất cả các khâu sản xuất.
Công ty than Thống Nhất - TKV là một trong nhữn g đơn vị sản xuất than hầm lò của
TKV. Hiện nay, Công ty được giao quản lý và khai thác các dự án khai thác hầm lò tại khu
Lộ Trí: Dự án đầu tư khai thác hầm lò xuống sâu khu Lộ Trí công suất 1,5 triệu tấn/năm
vàdự án khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí. Tổng trữ lượng than các dự
án mỏ do Công ty than Thống Nhất - TKV quản lý tính đến đầu năm 2019 còn lại khoảng
58,96 triệu tấn.
Theo kế hoạch, trong những năm tới C ông ty than Thống Nhất - TKV sẽ duy trì sản
lượng than trên 2,0 triệu tấn/năm. Đây là thách thức lớn đối với Công ty, đòi hỏi toàn bộ các
khâu sản xuất, từ lập kế hoạ ch, điều hành sản xuất, vận tải, thông gió, thoát nước, an toàn
lao động, ..vv phải vận hành với cường độ cao.
Việc triển khai và duy trì khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí để
duy trì sản lượng của Côn g ty cũng đồng thời đòi hỏi phải có các biện pháp đảm bảo an toàn
lao động, đặc biệt là các giải pháp phòng chống hiểm họa cháy nổ khí Mêtan.
Đối với Công ty than Thống Nhất- TKV, các vỉa than khai thác nằm trong ranh giới
cấp phép khai thác mỏ là loại than antraxít. Công tác nghiên cứu độ chứa khí trong khu mỏ
Thống Nhất đã được tiến hành qua nhiều giai đoạn. Kết quả nghiên cứu cho thấy các vỉa
than đều tuân theo quy luật chung về sự phân bố các khí cháy nổ (CH4; H2) và khí độc, ngạt
(CO2 + CO), hàm lượng (%) các loại khí của từng vỉa thay đổi không lớn.
Căn cứ quyết định số 595/QĐ-BCT ngày 22/2/2018 của Bộ trưởng Bộ Công thương xếp
tầng -35 ÷ -140 khu Lộ Trí vào mỏ có khí mêtan loại I.
Học viên: Lê Viết Cương 1 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ
Theo Quyết định phê duyệt ‘‘Báo cáo kết quả thăm dò than mỏ Lộ Trí, thành phố
Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh’’ số 1040/QĐ-HHĐTLQG ngày 10/01/2016 của Hội đồng đánh
giá trữ lượng khoáng sản quốc giá, đã xếp loại mỏ theo mức sâu khai thác như sau:
- Từ lộ vỉa đến mức cao -35 m mỏ Lộ Trí xếp vào nhóm mỏ loại I theo độ chứa khí
mêtan tự nhiên ở vỉa than;
- Từ -35 m đến đáy tầng than mỏ Lộ Trí xếp vào nhóm mỏ loại I I theo độ chứa khí
metan tự nhiên ở vỉa than.
Để đảm bả o an toàn lao động khi khai th ác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí -
Công ty than Thống Nhất – TKV, cần thiết phải đầu tư nghiên cứu để làm rõ đặc điểm và
quy luật phân bố và có biện pháp chống cháy nổ khí Metan.
Mê tan là khí đồng hành với than, được sinh ra trong quá trình thành tạo than. Mê tan
là loại khí có khả năng gây cháy nổ, rất nguy hiểm đối với ngành khai thác than hầm lò.
Trên Thế giới cũng như ở Việt Nam đã xảy ra nhiều vụ cháy nổ khí mê tan gây thiệt hại rất
lớn về con người và tài sản. Đánh giá mức độ nguy hiểm về khí mê tan là công tác quan
trọng trong ngành khai thác than hầm lò.
Để đánh giá mức độ n guy hiểm của khí mê tan đối với khu vực khai thác, người ta sử
dụng các thông số sau:
Hàm lượng khí mê tan: Tỷ lệ phần trăm tính theo thể tích khí mê tan trong không khí
mỏ (%).
Độ thoát khí mê tan tuyệt đối: Đặc trưng cho lượng khí mê tan thoát ra từ khu vực
khai thác hay toàn mỏ trong một đơn vị thời gian (m3/phút).
Độ thoát khí mê tan tương đối: Đặc trưng cho lượng khí mê tan thoát ra từ khu vực
khai thác hay toàn mỏ tính cho tấn than khai thác trong một ngày đêm (m3/T-ng.đ).
Độ chứa khí mê tan: Đặc trưng cho lượng khí mê tan có chứa trong một tấn than
nguyên khối, ở trạng thái khô, không tro, không chất bốc (m3/TKC).
Giá trị độ chứa khí mê tan rất quan trọng trong việc đánh giá mức độ nguy hiểm về
khí mê tan trong khai thác than hầm lò. Vì vậy, năm 2006, Tổng Công ty Than Việt Nam
(nay là Tập đoàn C ông nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam) chỉ đạo các đơn vị khai thác
than hầm lò phối hợp với Trung tâm An toàn Mỏ - Viện KHCN Mỏ (TTATM) khảo sát, tính
toán, xá c định độ chứa khí mê tan cho tất cả các vỉa than đang khai thác hoặc đã tiếp cận .
Trung tâm An toàn Mỏ phối hợp với các đơn vị khai thác than hầm lò thuộc Tập đoàn Công
nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam khoan lấy mẫu than, mẫu khí tại các gương lò đào
trong than, lò chợ để phân tích, tính toán xác định độ chứa khí mê tan trong vỉa than theo
Quy trình đã được TKV phê duyệt theo Quyết định số: 64/QĐ-MT ngày 31/5/2006.
Năm 2011, để chính thức triển khai phương pháp phân loại mỏ theo độ chứa khí mê
tan trong vỉa than, Bộ C ông Thương đã ra quyết định số 03/2011/TT-BCT ngày 15 tháng 02
2
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ
năm 2011 ban hành “Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lò
QCVN 01:2011/BCT”.
Năm 2013, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam ban hành Quyết định
số 2587/QĐ-VINACOMIN ngày 31/12/2013 về việc “Ban hành Quy định hướng dẫn xác định
độ chứa khí mê tan tự nhiên của các vỉa than trong Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản
Việt Nam”. Theo hướng dẫn của Quyết định từ năm 2013 tại các vị trí khoan lấy mẫu tiến hành
lấy 04 mẫu than và 01 mẫu khí trong lỗ khoan.
Thực hiện chủ trương, chỉ đạo của Tập đoàn hàng năm Công ty than Thống Nhất -
TKV và Trung tâm An toàn Mỏ đã phối hợp triển khai công tác lấy mẫu than, mẫu khí để
phân tích, tính toán xác định độ chứa khí mê tan phục vụ công tác quản lý an toàn, thông gió
và phân loại mỏ.
Xuất phát từ nhu cầu và kết quả thực tế nêu trên tác giả luận vănđã chọn đề
tài“Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí Metan khi khai
thác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV”.
2. Mục tiêu của luận văn
Nghiên cứu đánh giá, xác định độ chứa khí các vỉa than dưới mứ c -35 khu Lộ Trí -
Công ty than Th ống Nhất TKV và đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ
khí Metan nhằ m đả m bả o a n toàn lao động khi khai thác các vỉa than dưới mức -35 khu Lộ
Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV.
3. Các đóng góp của luận văn
Kết quả nghiên cứu của luận văn là xác định được độ chứa khí của các vỉa than dưới
mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV làm c ơ sở cho các đơn vị tư vấn
thiết kế cũng như Công ty than Thống Nhất - TKV lựa chọn hệ thống và công nghệ khai
thác phù hợp, xây dựng các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế
khi triển khai dự án nên rất có ý nghĩa về mặt khoa học.
Các giải pháp kỹ thuật luận văn đề xuất hoàn toàn có thể triển khai áp dụng vào thực
tế sản xuất khi khai thác các vỉa than dưới mức -35, khu L ộ Trí - Công ty than Thống
Nhất– TKV nên có giá trị thực tiễn cao.
4. Bố cục của luận văn
Chương 1: Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ khu Lộ Trí - C ông ty
than Thống Nhất - TKV.
Chương 2: Nghiên cứu xác định độ chứa khí, độ xuất khí các vỉa than khu Lộ Trí -
Công ty than Thống Nhất - TKV.
Chương 3:Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí
metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất.
Học viên: Lê Viết Cương 3 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
CHƯƠNG 1
ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KỸ THUẬT MỎ KHU LỘ TRÍ
CÔNG TY THAN THỐNG NHẤT - TKV
1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN
Công ty Than Thống Nhất - TKV có tuổi mỏ trên 100 năm. Từ năm 1960 trở về trước
là Mỏ Lộ Trí Cẩm Phả, gồm: Khu vực khai thác hầm lò L ộ Trí, khu vự c khai thác lộ thiên
tầng 1 - 5 và khu vực khai thác lộ thiên Núi Trọc, Đèo Nai.
Từ ngày 1/8/1960, mỏ Lộ Trí phân chia thành: Mỏ than Thống Nhất khai thác hầm
lò; Mỏ than Đèo Na i khai thác lộ thiên; Mỏ than Cọc Sáu khai thác lộ thiên và Xí n ghiệp
bến Cửa Ông (gồm nhà sàng và bến Cửa Ông). Mỏ than Thống Nhất được thành lập theo
Quyết định số 707-BCN của Bộ Công nghiệp do ông Hoàng Thái làm Giám đốc. Tổng số
công nhân cán bộ lúc này đã có 800 người.
Tháng 8 năm 1965, Bộ Công nghiệp ra Quyết định thành lập Tổng Công ty than
Quảng Ninh, gồm 2 công ty đó là: Công ty than Hòn Gai và Công ty than Cẩm Phả. Mỏ
Thống Nhất trực thuộc Công ty than Cẩm Phả quản lý.
Tháng 8 năm 1969, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định số 146/HĐCP về việc
thành lập Bộ Điện và Than. Theo quyết định này, hai Công ty than Cẩm Phả và than Hòn
Gai hợp nhất thành Công ty than Hòn Gai. Mỏ Thống Nhất trực thuộc Công ty than Hòn
Gai.
Tháng 12 năm 1997, Bộ Công nghiệp có Quyế t định số 21/1997/QĐ-BCN chuyển
Mỏ than Thống Nhất thuộc quyền quản lý của Tổng Công ty Than Việt Nam.
Đến năm 2001, thực hiện Quyết định số 405/QĐ-HĐQT ngày 01/10/2001 của Hội
đồng Quản trị Tổng Công ty Than Việt Nam, về việc đổi tên các đơn vị thành viên. Mỏ than
Thống Nhất được đổi thành Công ty than Thống Nhất.
Quyết định số 2455/QĐ-HĐQT ngày 8 tháng 11 năm 2006 của Hội đồng Quản trị
Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đổi tên Công ty than Thống Nhất thành
Công ty than Thống Nhất - TKV.
Quyết định số 3328/QĐ-BCT ngày 25/6/2009 của Bộ Công thư ơng về việc phê duyệt
phương án chuyển đổi Công ty than Thống Nhất - TKV thành Công ty TNHH MTV than
Thống Nhất - TKV.
Quyết định số 1946/QĐ-HĐTV ngày 19/8/2010 của Hội đồng thành viên Tập đoàn
Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam về việc đổi tên C ông ty TNHH MTV than Thống
Nhất - TKV thành Công ty TNHH MTV than Thống Nhất - VINACOMIN.
4
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ
Quyết định số 1173/QĐ-VINACOMIN ngày 01/7/2013 của Hội đồng thành viên Tập
đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam về việc Thành lập "Chi nhánh Tập đoàn
Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam - Công ty than Thống Nhất - TKV", hoạt động
ổn định đến nay.
1.2. HIỆN TRẠNG KHAI TRƯỜNG KHAI THÁC HẦM LÒ XUỐNG SÂU
DƯỚI MỨC -35 KHU LỘ TRÍ
1.2.1. Hiện trạng công tác khai thông, chuẩn bị khai trường.
Công ty than Thống Nhấ t - TKV hiện nay đang khai thác tầng -35/Lộ vỉa và chuẩn bị
khai thác tầng -35/-140, công tác khai thông chuẩn bị cho các tầng như sau:
1.2.1.1. Tầng khai thác -35/Lộ vỉa.
Để khai thác tầng từ -35/Lộ vỉa tại mặt bằng mức +41 mở cặp giếng nghiêng xuống
mức -35 của khu II. Giếng nghiêng chính đào ở mặt bằng +41 xuống đến mức -39, góc dốc
160 chiều dài 306m lắp thiết bị băng tải để vận tải than. Giếng nghiêng phụ đào ở mặt bằng
+41 xuống đến mức -38, góc dốc 250 chiều dà i 187m lắp thiết b ị trục tải để vận chuyển vật
liệu. Tại mức +25 mở giếng nghiêng vận tải băng tải với góc dốc 9030’. Tại mức -35 mở hệ
thống sân ga giếng, sau đó đào lò dọc vỉa đá mức -35 ra ha i cánh Đông và Tây khu mỏ. Từ
hai lò dọc vỉa đá mức -35 mở các lò xuyên vỉa để khai thác các khu vực: Lò xuyên vỉa số 1
mức -35 để khai thác cho khu I, lò xuyên vỉa số 2 mức -35 để khai thác cho khu II, lò xuyên
vỉa số 3 để khai thác cho khu I và khu II, lò xuyên vỉa số 4 và số 4a để khai thác cho khu III
và khu IV, lò xuyên vỉa số 5 để khai thác cho khu V. Từ các lò xuyên vỉa mở các lò dọc vỉa
than mức -35 để khai thác các vỉa than trong khu vự c. Khi khai thác tầng -35/-140 các mạng
lò này được sử dụng làm lò thông gió.
1.2.1.2. Tầng khai thác -35/-140.
Để khai thác tầng -35/-140, đào sâu thêm các giếng nghiêng xuống mức -140, sau đó
mở hệ thống sân ga mức -140. Từ hệ thống sân ga mở lò xuyên vỉa số 1 mức -140 về phía
Đông, sau đó mở cặp lò xuyên vỉa số 6 và số 8 mức -140 phục vụ khai thác khu I và khu V,
mở lò xuyên vỉa số 7 khai thác khu III. Mở lò dọc vỉa số 2 về phía Tây, sau đó mở lò xuyên
vỉa số 5 và số 3 khai thác khu II và khu III, mở lò xuyên vỉa số 4 kha i thác cho khu IV. Từ
các lò xuyên vỉa mở các lò dọc vỉa than khai thác các phân vỉa.
Hiện tại các lò giếng nghiêng và hệ thống sân ga mức -140 Công ty đã đào xong và
đang tiến hành các công tác đào các đường lò chuẩn bị để phục vụ khai thác khu I và khu II.
Do điều kiện địa chất vỉa có nhiều thay đổi so với tài liệu ban đầu lập dự án, nên đến Quý
IV/2015 mới đưa được lò chợ lớp 1 của phân vỉa 6b khu II vào khai thác.
Công tác đào các đường lò chuẩn bị chủ yếu bằng khoan nổ mìn, thiết bị đào lò than
là máy khoan khí nén cầm tay MZ-7665, YT-28, máy xúc ZCY-60, quạt gió YBT-62-2 hoặc
CBM-6M. Thiết bị đào lò đá là máy khoan thủy lực hai cần CMJ17HT, máy khoan khí nén
Học viên: Lê Viết Cương 5 Chuyên ngành: Khai thác mỏ