Giáo trình Kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của giáo trình "Kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò" tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: hệ thống khai thác; quy trình công nghệ trong lò chợ; thông gió và thoát nước mỏ hầm lò;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

CHƢƠNG 4 HỆ THỐNG KHAI THÁC 4.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4.1.1. Hệ thống khai thác Hệ thống khai thác là một thuật ngữ kỹ thuật, nó phản ánh mối quan hệ giữa gương lò khai thác (gương lò chợ) với các gương lò chuẩn bị trong một tầng (hay một dải) theo không gian và thời gian. Ví dụ: Hệ thống khai thác liền gương, hệ thống khai thác chia cột dài theo phương.. trong một số trường hợp tên của hệ thống khai thác còn được gắn kèm với một số khâu công nghệ đặc thù (hệ thống khai thác chia cột dài theo phương phá hỏa đá vách...). 4.1.2. Lò chợ (lò khai thác) Là nơi trực tiếp lấy khoáng sản có ích trong lòng đất đóng góp sản lượng chủ yếu của mỏ; tuỳ theo không gian lò chợ có thể phân ra: Lò chợ ngắn: Là không gian khai thác phát triển theo một khu vực nào đó; giữa các khu vực khai thác được để lại trụ than bảo vệ để giảm bớt khối lượng chống giữ lò chợ (buồng, cột...). Lò chợ dài: Không gian khai thác chạy dài theo một tuyến nào đó. 4.1.3. Gƣơng lò chợ Là phần lộ ra của vỉa than trong lò chợ, nơi trực tiếp khấu than. Gương lò chợ là nơi để thực hiện công tác tách phá than ra khỏi trạng thái nguyên khối trong vỉa than (một số hệ thống khai thác trong than hoặc trong quặng có thể không có gương lò chợ). 4.1.4. Luồng khai thác (luồng sát gƣơng) Là khoảng không gian trong lò chợ tiếp giáp với gương lò chợ, là nơi để công nhân làm việc và thực hiện các quy trình công nghệ thi công: Khấu than, chống lò, nơi bố trí thiết bị vận tải, thiết bị khấu than... 4.1.5. Luồng bảo vệ Là khoảng không gian trong lò chợ tiếp giáp phía sau luồng khai thác, dùng để tập kết vật liệu cũng như thực hiện các khâu quy trình công nghệ khác. Ở luồng này được chống giữ bằng các hàng chống đặc biệt để đảm bảo cho đất đá không sập đổ và tràn vào không gian lò chợ. 4.1.6. Khấu than Là tập hợp tất cả các biện pháp kỹ thuật để tách than ra khỏi trạng thái nguyên khối trong gương lò thành trạng thái bở rời để vận tải, hướng khấu có thể khấu theo phương, theo hướng dốc, (khấu từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên trên...) 4.1.7. Điều khiển áp lực mỏ Là tập hợp tất cả các biện pháp kỹ thuật nhằm khống chế giá trị áp lực mỏ trong một phạm vi nhất định tác dụng lên cột chống trong lò chợ. 4.1.8. Vách giả Là lớp đất đá có chiều dầy không lớn (từ vài centimet đến vài chục centimet), nằm ngay sát phía trên vỉa than và thường bị sập đổ đồng thời, hoặc ngay sau khi khấu than (nó bị bóc lộ). Vách giả thường là than bẩn hoặc sét than (một số vỉa không có vách giả). 4.1.9. Vách trực tiếp 87
Là lớp đất đá nằm trực tiếp phía trên vỉa than hoặc trên lớp vách giả, vách trực tiếp tương đối dễ sập đổ, thường là sét kết (Argilit) hoặc bột kết (Alêvrôlit) phân lớp mỏng. 4.1.10. Vách cơ bản Là lớp đất đá nằm phía trên vách trực tiếp, thường là bột kết phân lớp dầy hoặc cát kết (sa thạch). Bước sập đổ tương đối lớn; thường lớn hơn 3 - 4 lần bước sập đổ của vách trực tiếp, vì vậy trong quá trình thiết kế cần phân định vách trực tiếp và vách cơ bản. 4.1.11. Công nghệ khai thác Là thuật ngữ mô tả mối quan hệ giữa thiết bị với kỹ thuật và công tác tổ chức quá trình sản xuất trong lò chợ theo không gian và thời gian. 4.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG KHAI THÁC Tùy thuộc vào điều kiện địa chất mỏ và các công nghệ khấu than khác nhau nên có nhiều cách phân loại hệ thống khai thác khác nhau. Các cơ sở để phân loại hệ thống khai thác có thể dựa vào các yếu tố: - Theo chiều dày của vỉa than: Vỉa than dày thì được chia thành các lớp, vỉa mỏng không chia lớp khấu một lần hết toàn bộ chiều dầy của vỉa. - Theo chiều dài lò chợ: Hệ thống khai thác lò chợ dài và hệ thống khai thác lò chợ ngắn (như buồng, cột ngắn...) - Theo trình tự đào lò chuẩn bị trong khu khai thác và hướng tiến lò chợ, theo cách này phân ra hệ thống khai thác liền gương, hệ thống khai thác chia cột dài theo phương, hệ thống khai thác chia cột dài theo hướng dốc. - Theo hướng khấu của lò chợ phân ra các hệ thống khai thác có hướng khấu phương hay khấu than theo hướng dốc của vỉa. v.v...Do sự hoàn thiện các quá trình công nghệ khai thác xuất hiện những hệ thống khai thác mới cùng với các phương án của từng hệ thống khai thác này. Vì vậy việc phân loại các hệ thống khai thác là không hoàn toàn cố định. Do đó việc phân loại này mang tính chất tương đối. Căn cứ vào các yếu tố: Sản trạng của vỉa, chiều dày, góc dốc và các công nghệ khấu than trong lò chợ. Căn cứ vào các mối quan hệ, thời gian và không gian của gương lò chợ với lò chuẩn bị và được phân ra thành các nhóm và có các cách phân loại sau đây: 4.2.1. Phân loại theo kích thƣớc lò chợ Hệ thống khai thác lò chợ dài: Kìch thước lò chợ chạy dài, thẳng theo một tuyến nào đó. (Tuyến lò chợ có thể bố trí thẳng dọc theo hướng dốc, theo phương của vỉa hoặc xiên chéo với hướng dốc của vỉa). Hệ thống khai thác lò chợ ngắn (lò chợ buồng, lò chợ cột). 4.2.2. Phân loại theo yếu tố thế nằm của vỉa Hệ thống khai thác áp dụng cho các vỉa mỏng, trung bình: Khi đó chiều dầy của vỉa không lớn người ta khai thác một lần hết toàn bộ chiều dầy của vỉa và người ta chia ra: Hệ thống khai thác áp dụng cho các vỉa mỏng, trung bình - dốc thoải đến dốc nghiêng. Hệ thống khai thác áp dụng cho các vỉa mỏng, trung bình - dốc đứng Hệ thống khai thác áp dụng cho các vỉa dày: Nhóm các hệ thống khai thác vỉa dầy chia lớp. Nhóm các hệ thống khai thác vỉa dầy không chia lớp. 4.2.3. Phân loại theo vị trí tƣơng quan giữa gƣơng lò chợ với lò chuẩn bị 88
- Hệ thống khai thác liền gương (lò chuẩn bị trong tầng được đào đồng thời với quá trình khai thác ở lò chợ hay nói cách khác hai gương lò này luôn tồn tại gần nhau). - Hệ thống khai thác chia cột (lò chuẩn bị trong tầng được đào trước chia vỉa than thành các cột có thể chạy dài theo phương hoặc theo hướng dốc trước khi khai thác ở lò chợ). Ngoài ra còn phân loại hệ thống khai thác theo hướng khấu của lò chợ: Lò chợ khấu theo phương, theo hướng dốc... trong một số trường hợp tên của các hệ thống khai thác còn được gắn với một số khâu công nghệ đặc thù (ví dụ: Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng lò, khấu than bằng máy liên hợp, phá hỏa toàn phần đá vách.) 4.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CÔNG TÁC KHAI THÁC 4.3.1. Nhóm các yếu tố tự nhiên Đây là nhóm có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình khai thác một ruộng than bao gồm. 4.3.1.1. Hình dạng Ruộng mỏ có thể cú hình dạng đều hay không đều, có thể đơn giản hoặc phức tạp. Khi đó ở mỗi hình dạng khác nhau cũng ảnh hưởng tới việc lựa chọn hệ thống khai thác khác nhau để áp dụng cho phù hợp. 4.3.1.2. Chiều dày vỉa Theo chiều dày vỉa được chia thành vỉa có chiều dày rất mỏng đến vỉa dày. Chiều dày vỉa có ảnh hưởng rất lớn tới công tác đào lò, chống giữ, điều khiển áp lực mỏ và sử dụng thiết bị khấu than, chiều cao lò chợ. Căn cứ vào chiều dày vỉa xác định thứ tự chuẩn bị và hệ thống khai thác, cường độ dịch chuyển và sập đổ của đất đá vách. Khi khai thác vỉa mỏng đường lò chuẩn bị phải đào vừa trong than vừa trong đá. Khi khai thác vỉa càng dày thì khoảng trống đó khai thác càng lớn, độ dịch chuyển đất đá phìa trên càng mạnh nên công việc chống lò và điều khiển áp lực mỏ càng phức tạp, vỉa càng dày thì tổn thất than lớn... người ta có thể áp dụng các hệ thống khai thác như: Hệ thống khai thác vỉa dày chia lớp. Hệ thống khai thác vỉa dày không chia lớp (khai thác một lần hết toàn bộ chiều dày của vỉa). Chiều dày tối thiểu của vỉa để khai thác được xác định theo từng quốc gia và cho từng vùng than riêng (tùy thuộc vào điều kiện kinh tế, kỹ thuật và công nghệ khai thác...). 4.3.1.3. Góc dốc của vỉa Theo góc dốc vỉa được chia thành từ vỉa thoải đến vỉa dốc đứng. Góc dốc của vỉa có ảnh hưởng tới việc lựa chọn hệ thống khai thác, phương tiện cơ giới khấu than, phương pháp vận chuyển than lò chợ, hình dạng và kìch thước lò chợ cũng như hình thức chống giữ và điều khiển áp lực mỏ trong lò chợ. Góc dốc lò chợ càng lớn áp lực tác dụng lên cột chống nhỏ, kém an toàn cần phải có hệ thống khai thác cho phù hợp như bố trớ lò chợ xiên chéo. Sự biến động về chiều dày và góc dốc của vỉa là một cản trở quan trọng cho công tác khai thác và làm tổn thất than lớn cho quá trình khai thác. 4.3.1.4. Cấu tạo của vỉa và độ kiên cố của than Cấu tạo của vỉa càng phức tạp thì công nghệ khấu than càng phức tạp đồng thời độ tro trong than nguyên khai càng tăng. Độ kiên cố của than ảnh hưởng tới việc lựa chọn phương pháp, thiết bị khấu than, năng suất làm việc của thiết bị khấu than. Nếu độ kiên cố của than 89
nhỏ có thể khấu than bằng thủ công. Nếu độ kiên cố của than lớn có thể khoan nổ mìn hoặc máy combain. Tuy nhiên vỉa than có cấu tạo phức tạp, nếu khấu toàn bộ chiều dày của vỉa sẽ làm tăng độ tro của than, giảm phẩm chất than. Nhưng nếu điều kiện cho phép người ta có thể lợi dụng lớp đá kẹp để làm lớp ngăn cách chia vỉa dày thành các lớp để khai thác. 4.3.1.5. Tính chất cơ lý của đá vách và đá trụ Tính chất cơ lý của đá vách ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị áp lực mỏ tác dụng lên cột chống ở lò chợ và phương pháp điều khiển áp lực mỏ. Tính chất của đá trụ ảnh hưởng tới việc bố trì các đường lò chuẩn bị và các biện pháp an toàn khi thi công trong lò chợ, mức độ lún của cột chống, ảnh hưởng đến khả năng thu hồi cột chống luồng bảo vệ. 4.3.1.6. Hàm lượng chứa khí mỏ trong vỉa than Hàm lượng chứa khí mỏ trong vỉa than là khả năng tàng trữ các loại khí mỏ tính trong một đơn vị trữ lượng. Hàm lượng chứa khí trong các vỉa than ảnh hưởng tới thứ tự khai thác, việc đào các đường lò chuẩn bị và các biện pháp kỹ thuật an toàn quá trình khai thác cũng như ảnh hưởng tới các khâu khác trong quá trình khai thác than. Hàm lượng khí mỏ ảnh hưởng trực tiếp đến công tác thông gió, là cơ sở để lựa chọn phương pháp thông gió, lưu lượng gió đưa vào mỏ, vận tốc gió đi trong các đường lò, diện tích tiết diện các đường lò dẫn gió... Ngoài ra hàm lượng khí mỏ trong vỉa than còn tiềm ẩn các nguy cơ xảy ra các sự cố mỏ như: cháy, nổ khí, khả năng phụt than và khí...Hàm lượng chứa khí trong vỉa than có quan hệ mật thiết và thường tỷ lệ thuận với chiều sâu khai thác. Khi khai thác xuống sâu nhiều khả năng vỉa có hàm lượng chứa khì cao hơn so với các mức gần địa hình. 4.3.1.7. Độ sâu khai thác Khi độ sâu khai thác tăng thì độ chứa khí tự nhiên tăng, nhiệt độ trong lòng đất tăng do gradien địa nhiệt, lưu lượng nước ngầm lớn: Nó ảnh hưởng trực tiếp tới phương pháp thông gió và điều hoà vi khí hậu, thoát nước tháo khô mỏ. Ngoài ra độ sâu khai thác càng lớn thì kích thước các trụ bảo vệ càng lớn, áp lực mỏ tăng. 4.3.1.8. Tính tự cháy của than Tính tự cháy của than được xác định bởi các yếu tố địa chất, hàm lượng chất bốc và các thành phần hoá học của than, khả năng ô xy hóa của than, cũng như các yếu tố kỹ thuật. Tính tự cháy của than (khả năng xảy ra cháy nội sinh) ảnh hưởng rất lớn đến công tác điều khiển đá vách, thứ tự khai thác và đào lò chuẩn bị. Khả năng than tự cháy thường xuất hiện ở các vùng có để lại các trụ than bảo vệ bị sập đổ, ở những nơi đó than bị nứt nẻ nhiều và không khí dễ rò qua để oxy hoá. Bởi vậy khi khai thác các vỉa than có tính tự cháy phải chọn hệ thống khai thác có tổn thất than ít (không có hoặc có ít trụ bảo vệ) sử dụng chèn khoảng trống lò chợ đó khai thác và đẩy nhanh tiến độ gương lò chợ, tránh rò gió qua các khu vực đó khai thác. 4.3.1.10. Khoảng cách giữa các vỉa than Trong một ruộng mỏ có nhiều vỉa khoảng cách giữa các vỉa than ảnh hưởng tới thứ tự khai thác các vỉa. Việc khai thác vỉa này có thể ảnh hưởng tới các vỉa khác trong ruộng mỏ. Đặc biệt khi khai thác các vỉa trong cụm vỉa có các vỉa nằm gần nhau, than có tính tự cháy hay khả năng phụt than và khì cũng như lưu lượng nước ngầm trong mỏ lớn. 4.3.2. Nhóm các yếu tố kỹ thuật và kinh tế 90
4.3.2.1. Yếu tố kỹ thuật Bao gồm các thông số mở vỉa, phương pháp chuẩn bị (phân chia) ruộng mỏ, trang thiết bị kỹ thuật, trình độ tổ chức quản lý, cán bộ, trình độ tay nghề công nghệ ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống khai thác và công nghệ khai thác trong lò chợ. 4.3.2.2. Yếu tố kinh tế Vốn đầu tư xây dựng cơ bản ban đầu ìt thường áp dụng cho hệ thống khai thác liền gương, công nghệ khai thác bằng thủ công và bán cơ giới hoá. Giá thành khai thác một tấn than, giá bán than, thị trường tiêu thụ... Ngoài ra nguồn cung cấp nguyên vật liệu, thiết bị, năng lượng... cũng ảnh hưởng rất lớn tới công tác khai thác. 4.4. HỆ THỐNG KHAI THÁC ÁP DỤNG CHO VỈA MỎNG, TRUNG BÌNH, DỐC THOẢI DỐC NGHIÊNG Đặc điểm cơ bản của nhóm các hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa mỏng và trung bình là chiều dày của các vỉa không lớn (mv< 3,5m), cho nên người ta có thể tiến hành khai thác một lần hết toàn bộ chiều dày của vỉa. Khi khai thác các vỉa mỏng và trung bình có thể áp dụng một trong các hệ thống khai thác sau đây: 4.4.1. Hệ thống khai thác liền gƣơng - tầng lò Hệ thống khai thác liền gương tầng lò là hệ thống khai thác mà trên mỗi tầng có chiều dài theo hướng dốc của tầng không lớn chỉ đủ để bố trí một lò chợ và gương lò chuẩn bị được đào đồng thời với quá trình khai thác ở lò chợ. 4.4.1.1. Sơ đồ hệ thống khai thác Hình 4.1. Hệ thống khai thác liền gương - tầng lò 1,2 cặp lò thượng; 3- lò dọc vỉa vận tải; 4- lò dọc vỉa thông gió; 5- lò cắt; 6- lò song song chân;7- họng sáo tháo than; 8- lò song song đầu; 9- họng sáo thông gió; 10- lò xuyên vỉa thông gió; 5/ - lò chợ 4.4.1.2.Thứ tự đào lò chuẩn bị 91
Từ cặp thượng trung tâm chính 1, phụ 2 ở mức vận chuyển của tầng người ta đào lò dọc vỉa vận chuyển số 3, ở mức thông gió đào lò dọc vỉa thông gió của tầng số 4. Để chuẩn bị đưa tầng vào khai thác cách thượng trung tâm một khoảng 10 - 15m (bằng chiều dài theo phương của trụ bảo vệ thượng) người ta đào thượng cắt số 5 nối từ lò dọc vỉa vận chuyển số 3 đến lò dọc vỉa thông gió số 4 làm luồng khấu đầu cho lò chợ 5’ Trước khi đưa lò chợ vào khai thác người ta đào song song chân 6 cách lò số 3 một khoảng bằng chiều dài theo hướng dốc của trụ bảo vệ lò dọc via vận chuyển. Nối lò số 6 với lò số 3 bằng các họng sáo tháo than số 7. Tiếp theo người ta đào lò song song đầu số 8, nối 8 với 4 bằng họng sáo thông gió số 9. Hướng khấu của lò chợ được tiến hành từ trung tâm ra biên giới ruộng mỏ, trong quá trình khai thác lò chợ, các gương lò chuẩn bị được đào đồng thời với quá trình khai thác và vượt trước gương lò chợ một khoảng nhất định. Khi khai thác tầng trên thì lò dọc vỉa vận chuyển được bảo vệ và giữ lại làm lò dọc vỉa thông gió cho tầng dưới tiếp theo, cứ như thế cho đến hết biên giới phìa dưới của ruộng mỏ. Khoảng vượt trước giữa gương lò chuẩn bị so với gương lò chợ phụ thuộc vào thiết bị vận tải bố trí ở lò chuẩn bị. Lò dọc vỉa thông gió vượt trước lò chợ không nhỏ hơn 10m. Nếu vận tải ở lò song song chân bằng máng cào thì khoảng cách vượt trước tối thiểu lớn hơn 2 lần khoảng cách giữa hai họng sáo tháo than. Nếu vận tải bằng tàu điện ở lò dọc vỉa vận tải, thì khoảng vượt trước từ gương lò dọc vỉa vận tải đến họng sáo tháo than phải lớn hơn 1,5 đến 2 lần chiều dài đoàn tàu lớn nhất đảm bảo cho việc thi công đào lò dọc vỉa vận tải được thuận lợi. 4.4.1.3. Sơ đồ công nghệ Vận tải: Than từ lò chợ 5’ xuống lò song song chân số 6 rồi qua họng sỏo 7 xuống lò dọc vỉa vận tải số 3 lên thượng chinh số 1 rồi ra ngoài. Vận tải vật liệu: Vật liệu từ ngoài qua lò dọc vỉa thông gió số 4 qua họng sáo thông gió số 9, vào lò song song đầu số 8 rồi xuống lò chợ 5’. Thông gió: Gió sạch từ lò thượng chính số 1 vào lò dọc vỉa vận tải của tầng số 3 qua họng sáo tháo than số 7 và lò song song chân số 6 lên thông gió cho lò chợ số 5’, gió bẩn qua song song đầu số 8 lên họng sáo thông gió số 9 lên lò dọc vỉa thông gió số 4 rồi ra ngoài. 4.4.1.4. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng Ưu điểm: Thời gian ra than nhanh. Chi phì đầu tư ban đầu nhỏ. Khi đào lò chuẩn bị việc thông gió cục bộ tương đối dễ dàng do chiều dài các đường lò độc đạo ngắn. Nhược điểm: Tổn thất than lớn vì phải để lại nhiều trụ bảo vệ. Các đường lò chuẩn bị nằm trong khu vực đó khai thác nên chi phí bảo vệ các đường lò dọc vỉa lớn. Công tác khai thác và đào lò chuẩn bị trên tầng được thi công đồng thời nên ảnh hưởng lẫn nhau, dễ ách tắc sản xuất công tác tổ chức sản xuất phức tạp, không có điều kiện bổ sung thêm cho tài liệu địa chất trong quá trình đào lò. Tổn thất gió qua vùng đã khai thác nhiều cho nên chất lượng gió cung cấp cho lò chợ giảm, dễ gây cháy mỏ (nếu than có tính tự cháy). Số một lò chuẩn bị tính cho 1000 tấn than khai thác lớn. Phạm vi ứng dụng: Vỉa dốc thoải, nghiêng (góc dốc của vỉa v  350 là thuận lợi nhất), vỉa mỏng và dày trung bình (chiều dày vỉa là mv  2,5 m bằng với chiều cao khấu của lò chợ). Vỉa có điều kiện địa chất ổn định, đó được thăm dò kỹ lưỡng. Than không có tính tự 92
cháy. Đá vách tương đối mềm yếu dễ điều khiển đá vách bằng phá hoả. Chiều dài theo phương của ruộng mỏ không lớn (S  2000m). Mỏ có vốn đầu tư nhỏ, cần sớm ra than. 4.4.2. Hệ thống khai thác liền gƣơng, tầng chia thành phân tầng Khi chiều dài theo hướng dốc của tầng lớn một lò chợ không đủ đảm bảo điều kiện kỹ thuật và an toàn người ta có thể chia tầng hoặc dải thành các phân tầng để khai thác. Thông thường trong một tầng người ta chỉ chia thành hai phân tầng để khai thác. Hệ thống khai thác này khi chiều dài rộng mỏ theo phương lớn thì người ta chia thành các khu khai thác. Trong mỗi khu khai thác đào một cặp thượng riêng phục vụ cho việc khai thác khu đó. 4.4.2.1.Sơ dồ và thứ tự đào lò chuẩn bịhình 4.2 Từ cặp thượng chính 1, thượng phụ 2 ở mức vận chuyển tầng người ta đào lò dọc vỉa vận chuyển 3, mức thông gió đào lò dọc vỉa thông gió 4. Để phân chia tầng thành hai phân tầng người ta đào dọc vỉa trung gian (dọc vỉa phân tầng 5). Đào thượng cắt số 6, từ lò cắt này sẽ chuyển thành lò chợ. Để duy trì và bảo vệ lò trung gian số 5 người ta để trụ than bảo vệ về hai phía hoặc xếp các dải đá chân về hai phía (dải đá có chiều rộng theo độ dốc bằng 6 - 12 m), việc khấu than từ trung tâm thượng ra biên giới của thượng, lò chợ dưới tiến trước lò chợ trên một khoảng cách từ 10 - 20m. Lò dọc vỉa phân tầng 5 nằm trong vùng hai phìa đó khai thác nên chịu áp lực rất lớn, chi phí bảo vệ tăng. Vì vậy khi gương lò dịch chuyển theo phương được khoảng cách từ 150 - 300m thì người ta đào cặp thượng trung gian 1’ vµ 2’ và các khu phìa sau được khai thác nhờ cặp thượng phụ 1’ vµ 2’ và sau đó sẽ bỏ dọc vỉa trung gian 5 ở khu phìa trước. 4.4.2.2, Sơ đồ công nghệ Vận tải: Than từ lò chợ 6 trên song song chân qua họng sáo xuống lò dọc vỉa phân tầng số 5 ra thượng trung gian 1’ xuống lò dọc vỉa vận chuyển số 3 ra thượng chính số 1 rồi được vận chuyển ra ngoài. Than từ lò chợ 6 dưới qua họng sáo và song song chân xuống lò dọc vỉa vận tải số 3 qua thượng chính số 1 rồi ra ngoài. Vật liệu: vật liệu vào lò dọc vỉa thông gió số 4 qua họng sáo và song song đầu 7’ rồi vào lò chợ số 6 trên. Vật liệu từ 4 xuống thượng trung gian số 2’ xuống lò dọc vỉa phân tầng số 5 qua họng sáo về song song chân vào lò chợ số 6 dưới Thông gió: Nếu điều kiện an toàn cho phép người ta có thể dùng sơ đồ thông gió nối tiếp có luồng gió sạch bổ sung từ thượng 1’. Gió sạch vào lò dọc vận tải số 3 khi đó một nhánh lên thượng trung gian số 1’ vào lò dọc vỉa phân tầng số 5 qua họng sáo và song song chân của phân tầng trên rồi lên thông gió cho lò chợ 6 trên, đồng thời gió từ dọc vỉa vận tải số 3 qua họng sáo và song song chân của phân tầng dưới lên thông gió cho lò chợ số 6 dưới rồi lên tiếp lò chợ 6 trên. Gió từ lò chợ 6 trên qua song song đầu và họng sáo của phân tầng trên qua lò dọc vỉa số 4 rồi ra ngoài. Nếu điều kiện không cho phép người ta phải thông gió độc lập bằng cách mở thêm đường lò dọc vỉa trung gian 5’ nằm cách phìa dưới lò dọc vỉa trung gian 5 làm lò dẫn gió thải cho lò chợ phân tầng dưới. Tại vị trì thượng 2’ gặp dọc vỉa 5 phải bố trí 1 cầu gió. 4.4.2.3. Ưu nhược điểm phạm vi áp dụng Ưu điểm: Khối lượng đào lò ban đầu ít dẫn tới vốn đầu tư ban đầu nhỏ. Thời gian ra than nhanh do đó đồng vốn nhanh được quay vòng để đầu tư vào sản xuất. Công tác thông gió và vận tải ban đầu đơn giản. Nhược điểm: Tổn thất than lớn do phải để lại nhiều trụ bảo vệ. Rò gió qua vùng đã khai thác lớn. Chi phí bảo vệ các đường lò lớn do đường lò nằm trong khu vực đã khai thác. 93
Công tác tổ chức sản xuất khó khăn do có nhiều vị trì cùng đồng thời làm việc. Có thể dẫn tới ách tắc sản xuất. Phạm vi áp dụng: Dùng cho các vỉa dốc thoải, chiều dày của vỉa bằng chiều cao của lò chợáp dụng với các vỉa có hàm lượng khì độc lớn vì trong một hệ thống khai thác không có các lò độc đạo hoặc chiều dài đường lò cụt nhỏ. Hình 4.2 Hệ thống khai thác liền gương tầng chia phân tầng1,2, Cặp lò thượng khu vực khai thác;3- Lò dọc vỉa vận tải; 4- Lò dọc vỉa thông gió; 5- Lò dọc vỉa phân tầng; 6T – Lò chợ phân tầng trên; 6D- Lò chợ phân tầng dưới; 7, 7- Lò song song 4.4.3. Hệ thống khai thác chia cột dài theo phƣơng tầng lò Hệ thống khai thác cột dài theo phương tầng lò là hệ thống khai thác mà trên mỗi tầng có chiều dài theo hướng dốc của tầng không lớn chỉ đủ để bố trí một lò chợ và các đường lò chuẩn bị trong tầng (lò dọc vỉa vận chuyển, lò dọc vỉa thông gió) được đào trước khi vào khai thác ở lò chợ và chia vỉa thành các cột than chạy dài theo phương của vỉa. Hướng khấu trong tầng được tiến hành từ biên giới về trung tâm (khấu giật). Hệ thống khai thác cột dài có một vài đặc điểm sau: Công việc khấu than ở lò chợ và công việc đào các đường lò chuẩn bị không bị ảnh hưởng lẫn nhau, bởi vì khi lò chợ bắt đầu khấu than thỡ việc đào lò chuẩn bị đó kết thúc. Do đó tổ chức sản xuất đơn giản. 4.4.3.1. Sơ đồ hệ thống khai thác hình 4.3 4.4.3.2. Thứ tự đào lò Từ cặp thượng trung tâm (thượng chình 1, thượng phụ 2) ở mức vận chuyển tầng người ta đào lò dọc vỉa vận chuyển 3, ở mức thông gió đào lò dọc vỉa thông gió 4. Hai đường lò này được đào tới biên giới của ruộng mỏ, sau đó đào lò cắt số 5 nối từ 3 đến 4 để làm luồng khấu đầu tiờn cho lò chợ số 5’. Để đưa lò chợ vào khai thác, người ta đào lò song song chân 6 (cách lò dọc vỉa vận tải số 3 một khoảng bằng chiều cao nghiêng của trụ bảo vệ lò dọc vỉa vận chuyển), và đào các họng sáo tháo than 7 nối từ 3 đến 6. Lò chợ được tiến hành khai thác từ biên giới đến trung tâm ruộng mỏ. Trong quá trình khai thác tầng trên người ta chuẩn bị cho tầng dưới tương tự như chuẩn bị ở tầng trên, lò dọc vỉa vận chuyển của tầng trên được bảo vệ giữ lại làm lò thông gió cho tầng dưới và đào thêm lò dọc vỉa vận 94
chuyển của tầng dưới, lò cắt... Đảm bảo sao cho tầng trên kết thúc khai thác thì tầng dưới mọi công việc chuẩn bị cũng được hoàn tất để cho công tác khai thác được liên tục. Hình 4.3 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng lò 1,2- cặp lò thượng; 3- lò dọc vỉa vận tải của tầng; 4- lò dọc vỉa thông gió; 5- lò cắt; 5‟- lò chợ tầng; 6- lò song song;7- họng sáo 4.4.3.3.Sơ đồ công nghệ Vận tải than: Than từ lò chợ 5’ thông qua thiết bị vận tải đưa xuống lò song song chân 6 qua họng sáo tháo than 7 xuống lò dọc vỉa vận tải số 3 rồi được vận chuyển qua thượng số 1 ra ngoài. Vận tải vật liệu: Vật liệu từ ngoài vào lò dọc vỉa thông gió số 4 xuống lò chợ số 5.’ Thông gió: Gió sạch từ thượng chính số 1 vào lò dọc vỉa vận tải số 3 qua họng sáo số 7 vào lò song song chân số 6 lên thông gió cho lò chợ 5’ lên lò dọc vỉa thông gió số 4 rồi ra ngoài. 4.4.3.4. Ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng Ưu điểm: Chi phí bảo vệ đường lò nhỏ hơn so với hệ thống khai thác liền gương vì các đường lò nằm trong khối than nguyên, không phải bảo vệ lò thông gió phía sau lò chợ đã khai thác. Tổn thất than ìt hơn so với hệ thống khai thác than liền gương. Công tác vận tải và thông gió khi đi vào khai thác đơn giản, không bị rò gió qua cỏc khu vực đã khai thác. Việc đào các đường lò chuẩn bị được tiến hành trước khi vào khai thác ở lò chợ góp phần bổ sung thêm tài liệu địa chất của khu vực, tạo diều kiện chủ động trong quá trình khai thác sau này. Công tác tổ chức sản xuất đơn giản. Tạo điều kiện thoát khì Mêtan trước khi vào khai thác. Dễ cách ly khi có sự cố cháy mỏ xảy ra. Số một lò chuẩn bị tính cho 1000 tấn than khai thác giảm.; Nhược điểm: Vốn đầu tư ban đầu lớn do phải đào khối lượng đường lò chuẩn bị ban đầu nhiều. Thời gian ra than chậm. Công tác thông gió khi đào lò chuẩn bị khó khăn vì chiều dài đường lò độc đạo cần thông gió cục bộ dài.; Phạm vi áp dụng: Vỉa dốc thoải, nghiêng (góc dốc của vỉa v  350 là thuận lợi nhất), vỉa mỏng và dày trung bình (chiều dày vỉa là mv  2,5m bằng với chiều cao khấu của lò chợ). Đá vách tương đối mềm yếu, dễ sập đổ (dễ điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần). Mỏ có sẵn vốn đầu tư xây dựng cơ bản. Chiều dài theo phương của ruộng mỏ không lớn (S  2000m). 95
4.4.4. Hệ thống khai thác chia cột dài theo phƣơng tầng chia phân tầng Khi chiều dài của tầng lớn không đảm bảo khai thác hết một tầng được thì tiến hành chia tầng thành phân tầng. Trong hệ thống khai thác này dọc theo phương của ruộng mỏ người ta phân thành các khu khai thác và mỗi khu khai thác thường bố trí cặp thượng khu và phân thành các phương án sau. 4.4.4.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương chia tầng thành phân tầng vận tải than về lò thượng trung tâm a. Sơ đồ và thứ tự đào lò chuẩn bị hình 4.4 Thứ tự: Xuất phát từ các lò dọc vỉa vận chuyển số 8 và dọc vỉa thông gió của tầng số 4 chia thành các ruộng khấu (khu khai thác). Có chiều dài theo phương từ 600 - 800m, ở trung tâm được đào hai hoặc ba cặp lò thượng. Từ lò thượng trung tâm tiến hành đào lò dọc vỉa phân tầng số 13 về hai phía. Các lò chợ phân tầng được mở từ hai bên biên giới của ruộng khấu, gương lò chợ phân tầng trên vượt trước gương lò chợ phân tầng dưới. Hình 4.4 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng chia phân tầng vận chuyển than về thượng trung tâm 1,2 –cặp thượng khu vực khai thác ; 3- lò dọc vỉa vận tải ; 4- lò dọc vỉa thông gió ; 5- lò dọc vỉa trung gian ;6- lò song song chừn ; 7- lò chợ phân tầng dưới ; 9- lò chợ phân tầng trên b. Công tác khác Vận tải: Than từ lò chợ số 7 và số 9 xuống các lò song song chân của phân tầng trên rồi qua họng sáo xuống lò dọc vỉa phân tầng 5 than được vận chuyển về cặp thượng trung tâm 1, 2 và xuống lò dọc vỉa vận tải của tầng. Đối vớ lò chợ 7’ và 9’ xuống lò song song chân 6 và 8 qua các họng sáo xuống lò dọc vỉa vận tải của tầng. Thông gió: Gió sạch từ lò xuyên vỉa vào lò dọc vỉa vận tải của tầng. Đối với phân tầng dưới gió sạch từ lò dọc vỉa qua họng sáo và qua lò song song chân rồi lên thông gió cho lò chợ. Gió từ lò chợ lên lò dọc vỉa vận tải rồi lên lò chợ phân tầng trên. Với lò chợ trên. Gió sạch qua thượng phìa trước rồi lên các dọc vỉa phân tầng rồi vào lò chợ thông gió. Gió bẩn từ lò chợ qua song song đầu và họng sáo lên lò dọc vỉa thông gió rồi ra ngoài. 96
c. Ưu nhược điểm phạm vi áp dụng Ưu điểm: Sản lượng của các khu khai thác tăng gấp đôi, số lò dốc ít. Chi phí bảo vệ đường lò dọc vỉa trung gian giảm vì thời gian tồn tại ngắn. Nhược điểm: Khó khăn trong việc bảo vệ thượng khi hai cánh khai thác gần đến trung tâm tổn thất than để lại bảo vệ thượng lớn, rất nguy hiểm với than có tính tự cháy. Sơ đồ thông gió phức tạp. Phạm vi áp dụng: áp dụng khi khai thác các vỉa than dày 1,3 - 2,5m dốc thoải, dốc nghiêng mỏ thuộc loại 2 về khí trở xuống, vỉa không sập đổ đột ngột, chấn động bất ngờ. 4.4.4.2. Hệ thống khai thác cột dài theo phương chia tầng thành phân tầng vận tải than về lò thượng phía trước a. Sơ đồ và thứ tự đào lò chuẩn bị hình 4.5 Phương pháp chuẩn bị của hệ thống khai thác cột dài theo phương chia tầng thành phân tầng vận tải than về lò thượng phìa trước cũng tương tự như phương án vận tải than về lò thượng phía sau. Cặp thượng trung gian được bố trí ở phìa trước và cách nhau theo phương là 300 - 500m. Các lò dọc vỉa phân tầng trong phạm vi ruộng khấu đang khai thác được nối trực tiếp với lò thượng phìa trước gương lò chợ phân tầng trên vượt trước gương lò chợ phân tầng dưới 10 - 20m, lò dọc vỉa phân tầng 1 cũng được loại bỏ dần. Hình 4.5 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng chia phân tầng vận tải than về cặp thượng phụ phía trước 1,2- cặp thượng khu vực khai thác; 3- lò dọc vỉa vận tải; 4- lò dọc vỉa thông gió; 5- lò dọc vỉa phân tầng( dọc vỉa trung gian); 6- lò song song chừn; 7- lò chợ phân tầng trên;7‟- lò chợ phân tầng dươi Than khai thác được ở các lò chợ ở tầng trên thì vận tải dọc theo phân tầng hướng về lò thượng phìa trước và xuống dọc vỉa vận tải và được vận tải theo hướng ngược lại. Thông gió cho các lò chợ phân tầng được thực hiện theo sơ đồ thông gió nối tiếp có nguồn bổ sung hoặc các lò được thông gió độc lập. c, Công tác khác 97
Vận tải: Than từ lò chợ số 7 và số 7’ xuống cỏc lò song song chân của phân tầng rồi qua họng sáo xuống lò dọc vỉa phân tầng, than được vận chuyển về cặp thượng phía trước 1, 2 ( đối với lò dọc vỉa phân tầng trên) và xuống lò dọc vỉa vận tải của tầng. Công tác thông gió: Gió sạch từ lò xuyên vỉa vào lò dọc vỉa vận tải của tầng. Đối với phân tầng dưới gió sạch từ lò dọc vỉa qua họng sáo và qua lò song song chân rồi lên thông gió cho lò chợ. Và từ đó lên lò dọc vỉa vận tải rồi lên lò chợ phân tầng trên. Với lò chợ trên, một phần gió sạch qua thượng trung tâm lên các dọc vỉa phân tầng rồi vào lò chợ thông gió. Giú bẩn từ lò chợ qua song song đầu và họng sáo lên lò dọc vỉa thông gió rồi ra ngoài. d. Ưu nhược điểm phạm vi áp dụng Ưu điểm: Tốn ít công di chuyển thiết bị khai thác từ khu này tới khu khác có thể lợi dụng thượng khu khai thác phìa trước làm lò cắt để mở lò chợ cho khu sau cho nên giảm chi phí đào lò cắt, giảm tổn thất than làm trụ bảo vệ cạnh thượng. Thượng khu khai thác nằm trong khối than nguyên nên chi phí bảo vệ nhỏ. Hướng dịch chuyển của lò chợ cùng chiều với hướng điều khiển đá vách nên việc điều khiển đá vách thuận lợi. Nhược điểm: Chiều dài tuyến vận tải của phân tầng trên lớn nên chi phí vận tải tăng. Các lò dọc vỉa phân tầng phải đào dốc xuôi theo hướng vận tải than về lò thượng phìa trước nên trong quá trình đào lò thường tập trung nước trước gương gây khó khăn cho việc thoát nước khi đào lò chuẩn bị. Phạm vi áp dụng: áp dụng cho những vỉa than mỏng trung bình dốc thoải dốc nghiêng. Trong mỏ có lưu lượng nước ngầm nhỏ, lượng thoát khí mêtan không lớn. 4.4.4.3. Hệ thống khai thác cột dài theo phương chia tầng thành phân tầng vận tải than về lò thượng phía sau a. Sơ đồ hệ thống khai thác, thứ tự đào lò và chuẩn bị hình 4.6 Hình 4.6 Hệ thống khai thác chia cột dài theo phương tầng chia phân tầng vận chuyển than về cặp thượng phụ phía sau khu khai thác; 1-Lò dọc vỉa vận tải; 2- lò song song chõn; 3- lò dọc vỉa thông gió; 4- lò dọc vỉa phân tầng (dọc vỉa trung gian);6T – lò chợ phân tầng trên; 6D lò chợ phân tầng dưới; 7,8 cặp thượng khu vực 98
Công tác chuẩn bị; Khu khai thác ở đây dọc theo phương của tầng người ta chia thành khu khai thác có chiều dài từ 300 - 500 m. Công tác chuẩn bị hệ thống khai thác được bắt đầu bằng việc đào các đường lò dọc vỉa vận chuyển tầng số 1 đến biên giới của khu I, để bảo vệ nó khi khai thác khu II và khai thác tầng dưới người ta đào song song chân 2 ở mức thông gió người ta đào lò dọc vỉa thông gió số 3 (có thể nó là lò dọc vỉa vận chuyển của tầng trên) và nó cũng được bảo vệ để phục vụ cho khu II, khu III...Để phân chia tầng thành phân tầng người ta đào lò dọc vỉa trung gian số 4. Đến biên giới của khu tiến hành đào lò cắt số 5, từ đây sẽ chuyển thành lò chợ số 6 và khấu giật về cặp thượng trung tâm 7, 8. Lò chợ phân tầng trên luôn tiến trước lò chợ phân tầng dưới một khoảng 10 - 20m. Trong quá trình khai thác khu I người ta chuẩn bị khu II bằng cặp thượng trung gian 7’ và 8’. Các đường lò dọc vỉa vận chuyển 1, dọc vỉa thông gió 3 và dọc vỉa trung gian 4 được đào tiếp đến biên giới khu II và công tác chuẩn bị, khai thác tương tự khu I sao cho khi kết thúc xong khu I thì khu II bắt đầu vào hoạt động. b, Công tác khác Thông gió: Để thông gió cho lò chợ ở đây áp dụng sơ đồ thông gió nối tiếp có luồng gió sạch bổ sung. Đối với lò chợ dưới gió sạch từ dọc vỉa vận chuyển số 1 qua họng sáo vào lò song song chân số 2 lên thông gió cho lò chợ 6D lên lò dọc vỉa phần tầng số 4 qua họng sáo lò ở phân tầng trên lên thông gió cho lò chợ 6T qua song song đầu qua họng sáo vào lò dọc vỉa thông gió số 3 rồi ra ngoài. Đồng thời gió sạch từ dọc vỉa vận chuyển 1 lên thượng số 8 vào lò dọc vỉa phân tầng số 4 rồi kết hợp với luồng gió của lò chợ 6D để thông gió cho lò chợ 6T. Vận tảii: than khai thác được ở phân tầng nào được vận chuyển theo phân tầng đó về lò thượng trung gian phìa sau và đưa xuống lò vận chuyển của tầng 1. c. Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng Ưu điểm: Công tác khai thác và chuẩn bị không ảnh hưởng lẫn nhau. Hướng tiến của lò chợ cùng chiều với vận tải nên chiều dài tuyến vận tải nhỏ. Công tác thoát nướcc khi đào lò dọc vỉa phân tầng thuận tiện ví thoát nước tự nhiên . Nhược điểm: Chi phí bảo vệ thượng khu khai thác lớn vì một phía nằm ở khu vực đã khai thác. Tổn thât than để lại trụ bảo vệ lớn. Điều kiện áp dụng: vỉa dốc thoải, dốc nghiêng, vỉa mỏng, dày trung bình, Hàm lượng khì độc thấp. Đối với đá vách dễ điều khiển không có nguy cơ sập đột ngột. 4.5. HỆ THỐNG KHAI THÁC VỈA MỎNG TRUNG BÌNH DỐC ĐỨNG Đặc điểm khai thác các vỉa than dốc đứng sẽ gặp nhiều khó khăn hơn so với các vỉa than dốc thoải và dốc nghiêng cả về kết cấu hệ thống khai thác, phương pháp đào và chống giữ các đường lò chuẩn bị. Khi khai thác các vỉa dốc đứng không những đá vách bị sập đổ mà đá trụ còn có thể bị trượt lở, gây khó khăn trong việc chống giữ, điều khiển áp lực mỏ, đá vách sập đổ tự trượt trên nền, dễ gây đổ lò chợ và mất an toàn cho công nhân làm việc ở phìa bên dưới. Than khai thác tự trượt trên nền lò chợ, vận tốc luồng than lớn gây mất an toàn cho người làm việc ở phìa dưới, bị vỡ vụn làm giảm phẩm chất của than, sinh nhiều bụi. Việc chống giữ và điều khiển áp lực mỏ trong lò chợ rất khó khăn, vì vậy người ta có thể áp dụng các biện pháp để làm thế nào giảm góc dốc của gương lò chợ hoặc cải tiến thay đổi kết cấu hệ thống khai thác, công nghệ khấu than, chống giữ, vận tải... Để giảm bớt khó khăn nêu trên, nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm tổn thất than và đảm bảo an toàn trong khai thác. 4.5.1. Hệ thống khai thác liền gƣơng lò chợ bậc chân khay 99
Thực chất của hệ thống khai thác gương lò chợ bậc chân khay là hệ thống khai thác gương lò chợ dài, song độ dốc của vỉa lớn, để khắc phục người ta chia lò chợ thành từng đoạn ngắn theo độ dốc, đoạn dưới khấu vượt trước đoạn trên một khoảng nhất định. Từ đó lò chợ hình thành các bậc và có tên gọi là bậc chân khay. Như vậy sẽ giảm độ dốc của tuyến vận tải trong lò chợ, gương lò bố trí luôn vuông góc với đường phương của vỉa. 4.5.1.1. Sơ đồ hệ thống khai thác hình 4.7 Hình 4.7 . Hệ thống khai thác liền gương – lò chợ bậc chân khay 1- Cặp lò xuyên vỉa vận tải; 2- lò dọc vỉa vận tải; 3- lò dọc vỉa thông gió; 4- lò song song chân; 5- họng sáo; 6- thượng chính; 7- thượng phụ; 8- các gương khay; 9- kho chứa than; 10 trụ than bảo vệ 4.5.1.2. Thứ tự đào lò và khai thác Với các vỉa dốc đứng người ta thường mở vỉa bằng các lò xuyên vỉa từng tầng, với chiều cao nghiêng của tầng 70 - 150m. Nên từ xuyên vỉa vận chuyển số 1 và xuyên vỉa thông gió số 1 người ta đào dọc vỉa vận chuyển số 2 và dọc vỉa thông gió số 3 ở từng tầng, cách lò xuyên vỉa số 1 khoảng 10m đào họng sáo vòng số 5 để đi lại, vận chuyển vật liệu, thông gió trong quá trình thi công thượng cắt. Sau đó đào cặp lò thượng cắt số 6,7 và song song chân 4, để đảm bảo an toàn cho quá trình đào thượng cắt 7 (thượng cắt thường được đào một cặp cả hai lò thượng được liên hệ với nhau bằng các lò nối). Phìa đầu thượng cắt đào lò song song đầu nối với dọc vỉa thông gió số 3 bằng họng sáo thông gió . Trình tự khai thác người ta phân chia thượng cắt thành các đoạn có chiều dài là 8 và tiến hành khấu các phần than thứ tự từ dưới lên tạo lò chợ thành các bậc gọi là lò chợ bậc chân khay. Sau đó khấu đồng thời tất cả các bậc. 4.5.1.3. Sơ đồ công nghệ 100
Công tác khai thác: Trình tự công việc tại một chân khay trước tiên phải khấu than để tạo ra góc chân khay trước rồi mới phá phần than phìa dưới, lò chợ được chống bằng thìu dọc. Vận tải than: Trong lò chợ tiến hành đóng hàng ván gỗ có cá móc thép, móc vào hàng cột chống ngăn để không cho than tự trượt theo hướng dốc của vỉa vào luồng bảo vệ ở các bậc chân khay phìa dưới mà định hướng cho dũng than trượt về kho than ở bậc chân khay dưới cùng. Thông gió: Gió sạch vào lò xuyên vỉa vận chuyển số 1 vào lò dọc vỉa vận chuyển số 2 vào họng sáo chân lò chợ lên song song chân số 4 vào thông gió cho lò chợ rồi lên song song đầu qua họng sáo đầu lên lò dọc vỉa thông gió số 3 ra xuyên vỉa thông gió số 1 rồi ra ngoài 4.5.1.4 Tính toán thông số bậc chân khay 1. Chiều cao bậc chân khay hck- có thể xác định bằng các cách: a. Xác định theo định mức lao động K vm .n.s hck = ,m r1 Trong đó: Kvm- Hệ số vượt mức kế hoạch = 1,1 - 1,15. n- Số người bố trí làm việc trong một bậc chân khay, người s- Định mức lao động cho một công nhân khấu chống, m/người-ca r1- Tiến độ của từng hàng cột chống trong gương, m b. Xác định theo kinh nghiệm - Nếu than cứng chắc ổn định hck = 4 - 8m. - Nếu than trung bình hck = 8 - 12m. - Nếu than mềm yếu hck = 12 - 20 m. c. Xác định theo A.E. Nicơrát XốpxKi Chiều cao chân khay trung bình hck = 10m - Nếu than rắn hck = 10m. - Nếu than rắn vừa hck = 12m. - Nếu than mềm hck = 14m. 2. Chiều rộng bậc chân khay (rck) Thường chọn bằng số nguyên lần khoảng cách giữa các cột chống; rck- là khoảng cách vượt trước giữa hai bậc chân khay liền nhau căn cứ vào hệ số kiên cố của than, phương pháp khấu, điều kiện thông gió, an toàn. - Theo kinh nghiệm chiều rộng bậc chân khay thường bằng 2 - 4 lần khoảng cách giữa hai hàng cột. Trong thực tế khoảng cách giữa các hàng cột chống bằng 0,9 - 1m. - Đối với bậc chân khay dưới cùng làm kho chứa than đảm bảo sao cho thể tích kho chứa có thể lưu được 1/2 số than trong một ca khấu, theo kinh nghiệm chiều cao của bậc chân khay dưới cùng  10m. - Kích thước bậc chân khay lưu than tạm thời + Chiều cao theo độ dốc của chân khay lưu than tạm thời: 101
C' Qb .tg hm =   R.tg  hn , m cos   1 .m + Chiều rộng kho lưu than: C' Qb h Rm =   R.  n , m sin   .m.tg tg Trong đó: C’- Khoảng cách tối thiểu giữa góc của chân khay với mái dốc của đống than theo tốc độ gió tối đa cho phép trong lò chợ, m. Angd .q C’ = 60.v.m Trong đó: Angđ - sản lượng trung bình một ngày đêm của lò chợ ; Tấn/ ngày- đêm q-Tiêu chuẩn không khí cho một tấn than khai thác trong ngày đêm (m3/phút tấn khai thác ngày- đêm). v- Tốc độ gió cho phép tối đa trong lò chợ, m/s Hình 4.8 Sơ đồ tính toán bậc chân khay Qb- Sức chứa cần thiết của kho tối thiểu bằng khối lượng than được khấu suốt một tiến độ lò chợ, tấn - Góc nghiêng của đống than lưu. sin  sin = sin  - Góc đổ tự nhiên,  = 30 - 400 cho than rêi. - Góc dốc của vỉa, độ R- Khoảng cách từ gương lò chân khay đến đỉnh đống than khi có máng vận tải R = 3,6m. hn- Chiều cao lò song song, hn = 2,0 - 3,0 m; m- Chiều cao lò chợ, m. 4.5.1.4. Ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng Ưu điểm: Vị trí làm việc của công nhân trong lò chợ đảm bảo an toàn vì được che chắn bởi chân khay phía trên. Góc dốc của tuyến vận tải nhỏ hơn góc dốc của vỉa nên công tác vận tải an toàn ít bị vỡ vụn và sinh bụi. 102
Nhược điểm: Năng suất lao động của công nhân không cao vì điều kiện làm việc là thủ công hoặc bán cơ giới hóa. Chi phí gỗ tính cho 1000 tấn than khai thác lớn vì phải lưu lại hàng cũi chống ở luồng bảo vệ không được phép thu hồi. Khó khăn trong việc thông gió ở các góc phía trên của các bậc chân khay. Phạm vi áp dụng: Dùng cho các vỉa có góc dốc  = 450 - 550 , vỉa mỏng và dày trung bình. Than và đất đá vách ổn định từ trung bình trở lên. 4.5.2. Hệ thống khai thác gƣơng lò chợ xiên chéo (lò chợ dây diều) 4.5.2.1. Cơ sở để giảm độ dốc của đường lò Khi khai thác các vỉa dốc đứng nếu bố trí lò chợ theo đường hướng dốc thì góc dốc lò chợ bằng góc dốc của vỉa. Khi đó sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong quy trính công nghệ, trong công tác an toàn. Để khắc phục những nhược điểm trên người ta có thể bố trí lò chợ có hướng hợp phương của vỉa một góc α  900. Hình 4.9 Sơ đồ tính toán hạ thấp độ dốc lò chợ bằng lò chợ xiên chéo Cơ sở hại thấp độ dốc. Giả sử AD là đường phương của vỉa, AH là đường hướng dốc của vỉa, tam giác AHD là mặt vách của vỉa. HD sẽ là đường xiên chéo với góc xiên chéo là ;  là góc dốc của vỉa;  là góc dốc của đường xiên chéo với mặt phẳng nằm ngang;  là góc dốc của lò chợ. Xét các tam giác vuông ACH, AHD và BDH h AH h h AH = , HD =  mà HD =  sin = sin. cos  sin  cos  sin  . cos  sin  α góc cho trước , - góc dốc dự kiến thiết kế chúng ta chỉ căn cứ vào phương tiện vận tải để lựa chọn. Vì vậy ta có thể xác định được góc  4.5.2.2. Sơ đồ và thứ tự đào lò chuẩn bị Thực chất của hệ thống khai thác liền gương lò chợ xiên chéo là hệ thống hệ thống khai thác liền gương tầng lò chợ thẳng nhưng hướng của lò chợ không vuông góc với đường phương của vỉa do đó chiều dài của lò chợ lớn. Trong một số trường hợp nếu lò chợ quá dài người ta có thể chia tầng thành phân tầng khai thác. Tùy theo tính chất cơ lý của đá vách, độ ổn định của vỉa than mà người ta có thể bố trí lò chợ theo các hình thức sau 1. Hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo chân lò chợ tiến trước. 103
2. Hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo chân lò chợ tiến sau Từ xuyên vỉa 1 và 2 của tầng, đào dọc vỉa vận chuyển 3 và dọc vỉa thông gió 4. Sau đó tiến hành thượng chéo 5 tạo với đường hướng dốc một góc , Trên thượng chéo cách lò dọc vỉa thông gió 4 và lò dọc vỉa vận tải 3 một đoạn bằng chiều dài nghiêng trụ bảo vệ đào song song chân 7 và song song đầu 6 và sau cùng là đào họng sáo 8 và 8’. Trong quá trình khai thác chú ý luôn giữ cho lò chợ phải thẳng theo hướng xiên chéo đã định. Hình 4.10 Hệ thống khai thác gương lò chợ xiên chéo, chân lò chợ tiến sau 1- lò xuyên vỉa vận tải; 2- Lò xuyên vỉa thông gió; 3- lò dọc vỉa vận chuyển; 4-Lò dọc vỉa thông gió; 5- lò cắt; 5‟lò chợ; 6-Lò song song đầu; 7- Lò song song chân; 8, 8‟- họng sáo 4.5.2.3. Công tác khác Công tác vận tải: Than từ lò chợ số 5’ xuống lò song song chân 7, qua họng sáo xuống lò dọc vỉa vận tải số 3 ra lò xuyên vỉa số 1 ra ngoài Công tác thông gió: Gió sạch khi vào lò xuyên vỉa số 1 vào lò dọc vỉa vận tải số 3 lên họng sáo lò song song chân số 7 rồi lên thông gió cho lò chợ số 5’. Từ đây gió bẩn lên lò song song đầu số 6 lên lò dọc vỉa thông gió 4 rồi ra ngoài theo lò xuyên vỉa thông gió 2 4.5.2.4.Ưu nhược điểm của hệ thống Ưu điểm: So với hê thống khai thác lò chợ xiên chéo chân tiến trước thì hệ thống này ít bị rò gió, đất đá vách không bị sập đổ vào gương khấu, thoát nước dễ dàng. Nhược điểm: Công tác chống giữ phức tạp, than mềm yếu dễ bị lở gương, than sau khi khai thác dễ tràn vào khu vực phá hoả, để khắc phục nhược điểm này người ta làm các vách ngăn Chú ý: Cách chuẩn bị của lò chợ xiên chéo có hai cách mà người ta có thể làm: Thứ nhất sau khi khai thác thông các đường lò chuẩn bị thí người ta đào thượng cắt tại trung tâm và vuông góc với phương của vỉa. Sau khi mở thượng cắt này người ta khấu những luồng khấu chập thíu cho đến khi lò chợ xiên chéo một góc  theo thiết kế thì lò chợ đi vào ổn định. Thứ hai người ta có thể mở ngay lò cắt xiên chéo để chuyển thành lò chợ. 4.5.3. Các thông số của hệ thống khai thác gƣơng lò chợ dài 4.5.3.1. Chiều dài lò chợ Chiều dài lò chợ là một thông số ảnh hưởng tới năng suất của thiết bị khấu, thiết bị vận tải và điều kiện tổ chức sản xuất, các yếu tố về lao động, điều kiện an toàn về các yếu tố 104
địa chất. Nó là thông số chính của hệ thống khai thác như chiều cao tầng, phân tầng khi đã tối ưu hóa được chiều dài lò chợ có thể xác định trên cơ sở thiết bị khấu than và thống kê để xác định chi phí tấn than khai thác là nhỏ nhất. ở Việt Nam do khấu than bằng khoan nổ mìn, người ta xác định được bằng những thống kê mỏ Mạo Khê V8, V9 góc dốc trung bình  = 300 lò chợ tối ưu có chiều dài 105m, đối với vỉa dốc  > 400. Khu Bình Minh lò chợ tối ưu bằng 60 - 70m. Mỏ Vàng Danh khi góc dốc từ 17 - 290 thì lò chợ tối ưu thường là 77,8m với  = 25 - 350 thì chiều dài tối ưu là 68m. Còn xác định lò chợ theo thiết bị khấu than thì khấu bằng Kombai tay khấu rộng, chiều dài lò chợ từ 120 - 150m, khi khấu tay khấu hẹp chiều dài lò chợ từ 150 - 200m, khấu bằng máy bào than chiều dài lò chợ lớn hơn 200  300m. - Trong trường hợp 1 hệ thống mở vỉa sẵn có thì chiều dài lò chợ bị khống chế bởi chiều cao nghiêng của tầng và phân tầng. Sau khi đã chọn và tình toán được chiều dài lò chợ thì chúng ta phải tiến hành kiểm tra theo điều kiện vận tải và thông gió: Llc  Lvậntai Llc  Lthông gió + Kiểm tra theo điều kiện vận tải: Nếu Qlc là năng suất của lò chợ trong một ngày đêm thí được xác định theo công thức sau: Qlc = llc.m1.r..c.n, T/ ngày - đêm Trong đó: n- Số luồng khấu trong lò chợ đó trong một ngày đêm llc- Chiều dài lò chợ, m. m1- Chiều cao khấu, m r- Tiến độ khấu, m/ngày đêm - Trọng lượng thể tích của than, T/m3. c- Hệ số khai thác trong lò chợ, c = 0,95 - 0,98. Nếu Qvt là năng suất của thiết bị vận tải thí được xác định theo công thức sau: Qvt = q1.T, T/h Trong đó: q1- Năng suất của thiết bị vận tải trong một giờ, T/h T- Thời gian của thiết bị vận tải làm việc trong 1 ngày đêm, h Để đảm bảo cho lò chợ hoạt động bình thường: Qlc  Qvt  chiều dài lò chợ lớn nhất theo điều kiện vận tải là: q1 .T llc max = ,m m1 .r. .c.n Kiểm tra theo điều kiện thông gió để đảm bảo lưu lượng gió yêu cầu cho lò chợ: Nếu Q- Lưu lượng gió yêu cầu để đưa vào lò chợ theo yêu cầu sản lượng lò chợ để hoà loãng khí độc, khí cháy và bụi nổ. Theo quy định giới hạn an toàn cho phép: Q = qtc . A = qtc.llc.m1..c.n, m3/phót Trong đó: qtc- Lượng gió tiêu chuẩn cần cung cấp cho một tấn than sản lượng ngày đêm (m3 ngày đêm/tấn phút), nó phụ thuộc vào các loại mỏ. Nếu gọi Qtg - Lưu lượng gió đi trong lò chợ được xác định Qtg = 60 [v]max.b.m1. , m3 Trong đó: [v]max- Tốc độ gió lớn nhất trong lò chợ theo qui phạm bằng 4m/s. b- Chiều rộng chợ bằng số nguyên lần tiến độ khấu, m. - hệ số thu hẹp tiết diện do cột chống trong lò chợ (nếu lò chợ dài thường  = 0,75). m1- Chiều cao khấu lò chợ, m 105
60.vmax .b.m1 .  max L :lctg  ,m q tc .r. .c.n Nếu lò chợ lựa chọn thoả mãn điều kiện thông gió, điều kiện vận tải thì chiều dài lò chợ đảm bảo. a.Tiến độ của chu kỳ khấu (kí hiệu r); Là một thông số rất quan trọng ảnh hưởng tới sản lượng của lò chợ và áp lực mỏ tác dụng lên lò chợ, ở đây tiến độ khấu phụ thuộc vào thiết bị khấu than. Nếu khấu than bằng máy bào than: r = 0,2 - 0,4 m. Nếu khấu than bằng máy Kombai tay khấu hẹp: r  1 m. Nếu khấu than bằng máy Kombai tay khấu rộng: r >1 m. Thông thường ở Việt Nam các lò chợ khấu áp dụng bằng khoan nổ mín dao động từ 0,8 đến 1,2m/chu kỳ. b.Chiều dày lớp khấu (chiều cao lò chợ) mk Phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên như: chiều dày của vỉa, đặc điểm cấu tạo của vỉa, các yếu tố này lựa chọn căn cứ vào thiết đồ lỗ khoan. Trong trường hợp vỉa có cấu tạo đơn giản thí căn cứ vào chiều cao tối đa của thiết bị khấu và cột chống trong lò chợ, ở Việt Nam khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ bằng vì chống cột thuỷ lực đơn, cột ma sát, vì chống gỗ thì chiều cao khấu thông thường là 2- 2,2 m. Chống giữ bằng vì chống giá thủy lực chiều cao lò chợ có thể từ 2,2- 2,4m. Nếu khấu bằng máy máy khấu Kombai có loại máy tay khấu tới 3,5 m. c.Sản lượng của lò chợ trong một ngày đêm, một tháng, một năm Sản lượng lò chợ ngày đêm Angđ = llc . r . n . m. . c, tấn/ngày đêm. Sản lượng lò chợ tháng Atháng = N. Angđem, tấn/tháng Sản lò chợ ăm Anăm = 300. Angđêm , tấn/năm. Trong đó; N- Số ngày làm việc trong tháng, ngày llc- Chiều dài lò chợ, m r- Tiến độ khấu một chu kỳ, m/chu kỳ n- Số luồng khấu trong lò chợ một ngày đêm. m - Chiều cao khấu, m - Trọng lượng thể tích của than, T/m3. c- Hệ số khai thác trong lò chợ, C = 0,95 - 0,98. KH Amo  Acbi Nlc = Alc Nlc- Số lò chợ cần thiết của mỏ, Lò chợ Acbị- Sản lượng than từ việc đào lò chuẩn bị trong than, lấy bằng 10% Amá. KH Amo - Sản lượng kế hoạch của mỏ trong một năm, Tấn/năm Alc- Sản lượng lò chợ trong một năm, Tấn/năm 4.6. HỆ THỐNG KHAI THÁC VỈA DÀY Đặc điểm khi khai thác các vỉa dày nếu khấu một lần hết toàn bộ chiều dày của vỉa, tạo ra khoảng trống rất lớn trong không gian khai thác và sẽ xuất hiện rất nhiều khó khăn trong quy trình công nghệ: Chống giữ, điều khiển áp lực mỏ (nếu phá hỏa có thể không lấp đầy 106