Khai thác lò chợ không để lại trụ than bảo vệ lò chuẩn bị - kinh nghiệm trên thế giới và tiềm năng ứng dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> KHAI THÁC LÒ CHỢ KHÔNG ĐỂ LẠI TRỤ THAN BẢO VỆ LÒ CHUẨN<br /> BỊ - KINH NGHIỆM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TẠI<br /> CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH<br /> <br /> ThS. Đinh Văn Cường<br /> Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin<br /> TS. Nguyễn Anh Tuấn<br /> Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam<br /> PGS.TS. Trần Văn Thanh<br /> Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội<br /> Biên tập: TS. Đào Hồng Quảng<br /> Tóm tắt:<br /> Với các lò chợ dài, tổn thất công nghệ phổ biến ở mức trên 20%, phần nhiều trong số đó nằm ở<br /> trụ bảo vệ các đường lò chuẩn bị (có trữ lượng bằng từ 12 ÷ 15% tổng trữ lượng huy động trong<br /> diện tích khai thác lò chợ). Vì vậy vấn đề đặt ra là cần thiết phải có giải pháp giảm tổn thất than tại<br /> các khu vực dự kiến áp dụng công nghệ lò chợ dài, đặc biệt là giải pháp cho phép khai thác tối đa<br /> trữ lượng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị.<br /> 1. Đặt vấn đề ở mức trên 20%, phần nhiều trong số đó nằm ở<br /> Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt trụ bảo vệ các đường lò chuẩn bị (có trữ lượng<br /> Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm bằng từ 12 ÷ 15% tổng trữ lượng huy động trong<br /> 2030 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại diện tích khai thác lò chợ). Qua đó có thể thấy,<br /> Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14/3/2016 (sau để đạt được mục tiêu theo Quy hoạch 403, cần<br /> đây gọi tắt là Quy hoạch 403), một trong các thiết phải có giải pháp giảm tổn thất than tại các<br /> mục tiêu chiến lược quan trong được đặt ra là khu vực dự kiến áp dụng công nghệ lò chợ dài,<br /> giảm tổn thất tài nguyên trong khai thác than đặc biệt là giải pháp cho phép khai thác tối đa<br /> nói chung, khai thác hầm lò nói riêng. Cụ thể là trữ lượng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị.<br /> “Phấn đấu đến năm 2020 giảm tỷ lệ tổn thất khai 2. Các giải pháp công nghệ giảm tổn thất<br /> thác bằng phương pháp hầm lò xuống khoảng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị<br /> 20% và dưới 20% sau năm 2020” [5]. Sơ đồ chuẩn bị khai thác lò chợ dài đang<br /> Công nghệ khai thác đang áp dụng tại các được áp dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng<br /> mỏ hầm lò hiện nay có thể được quy về hai dạng Ninh có thể khái quát là 121. Nghĩa là mỗi một<br /> chính là (1) gương lò ngắn (ngang nghiêng, dọc (1) lò chợ sẽ phải chi phí hai (2) đường lò (thông<br /> vỉa phân tầng, buồng thượng, đào lò lấy than) gió, vận tải) và một (1) trụ than bảo vệ rộng từ<br /> áp dụng cho vỉa than có góc dốc lớn (trên 45°) 15 ÷ 18m để duy trì lò vận tải làm lò thông gió<br /> hoặc tận thu tại các khu vực vỉa có điều kiện cho lò chợ kế tiếp. Với chiều dài lò chợ dao động<br /> phức tạp, nhỏ lẻ, phân tán; và (2) lò chợ dài từ 100 ÷ 150m, bình quân 120m, tỷ lệ tổn thất<br /> khấu theo phương vỉa, áp dụng cho các khu than để lại trong các trụ bảo vệ đường lò vận tải<br /> vực vỉa có góc dốc đến 45°. Thực tế, sản lượng chiếm tương ứng 12 ÷ 15% tổng trữ lượng được<br /> khai thác bằng công nghệ gương lò ngắn (tổn huy động trong diện tích khai thác lò chợ, từ đó<br /> thất công nghệ phổ biến từ 30÷40%, khó có giải làm tăng mức độ tổn thất than, chi phí mét lò<br /> pháp điều chỉnh giảm) chỉ đóng góp khoảng 12 cũng như giá thành sản xuất.<br /> ÷ 15% tổng sản lượng than hầm lò hàng năm Để khắc phục tồn tại nêu trên của sơ đồ 121,<br /> của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản nhiều nước trên thế giới (Nga, Trung Quốc, Ba<br /> Việt Nam (TKV), phần còn lại được đảm nhiệm Lan, ...[3]) đã áp dụng thành công giải pháp sử<br /> bởi các lò chợ dài. Tuy nhiên, ngay với các lò dụng trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ lò<br /> chợ dài, tổn thất công nghệ cũng đang phổ biến chuẩn bị. Theo đó, để đồng thời khai thác được<br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 1<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> than trong trụ bảo vệ và duy trì lò vận tải làm<br /> lò thông gió cho lò chợ phía dưới, trụ than sau<br /> khai thác sẽ được thay thế bằng trụ nhân tạo<br /> hình thành từ dải đá chèn, các cụm cột, cũi, vật<br /> liệu hóa chất hoặc hỗn hợp vữa bê tông, ... Với<br /> sơ đồ này, mỗi (1) lò chợ chỉ phải chi phí một<br /> (1) đường lò chuẩn bị và một (1) trụ nhân tạo<br /> thay thế trụ than (sơ đồ chuẩn bị và khai thác<br /> kiểu này được khái quát là 111). Như vậy, so với<br /> sơ đồ 121, sơ đồ kiểu 111 đã cho phép giảm<br /> tổn thất than trong trụ bảo vệ và chi phí mét lò<br /> chuẩn bị (giảm 01 đường lò). Tuy nhiên, sơ đồ<br /> 111 vẫn tồn tại nhược điểm là phải tiêu hao chi<br /> phí không nhỏ cho công tác thi công trụ nhân<br /> tạo (thiết bị, nguyên vật liệu, nhân công, …).<br /> Minh họa cho sơ đồ kiểu 121 và 111 thể hiện a. Sơ đồ chuẩn bị kiểu 121 b. Sơ đồ chuẩn bị kiểu 111<br /> trong hình 1. Hình 1. Minh họa sơ đồ chuẩn bị lò chợ<br /> Nhằm mục tiêu giải quyết triệt để các nhược kiểu 121 và 111<br /> điểm của sơ đồ chuẩn bị kiểu 121, 111 nêu trên, một (1) đường lò chuẩn bị và không (0) trụ than<br /> thời gian gần đây tại Trung Quốc đã nghiên cứu bảo vệ. Bản chất của giải pháp công nghệ này<br /> và áp dụng thành công sơ đồ chuẩn bị khai thác là đường lò chuẩn bị của lò chợ đang khai thác<br /> lò chợ không trụ bảo vệ (gọi tắt là 110). Với giải sẽ được duy trì mà không cần sự hỗ trợ của trụ<br /> pháp này, mỗi (1) lò chợ chỉ còn phải chi phí than hay trụ bảo vệ nhân tạo. Đường lò được<br /> duy trì bằng giải pháp tổng thể là thực hiện chủ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a. Sơ đồ khai thác lò chợ chuẩn bị kiểu 110<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> b. Sơ đồ nguyên lý bố trí vì neo cáp gia tăng khả năng mang tải của lò dọc vỉa và bố trí lỗ khoan cắt vách<br /> Hình 2. Minh họa sơ đồ chuẩn bị và khai thác lò chợ kiểu 110<br /> <br /> <br /> <br /> 2 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> động giảm tải áp lực lên đường lò, đồng thời cách ly ngăn đất đá phá hỏa tràn vào không gian<br /> tăng cường khả năng mang tải của đường lò. Cụ đường lò được bảo vệ.<br /> thể, trong quá trình khai thác, lò dọc vỉa cần duy Chi tiết nội dung các khâu công nghệ nêu<br /> trì sẽ được tăng khả năng mang tải bằng các vì trên như sau:<br /> neo cáp ghim sâu vào vách cơ bản, chống tăng 3.1. Tăng khả năng chịu tải của đường lò<br /> cường đường lò bằng vì chống thủy lực dạng tổ chuẩn bị bằng neo cáp<br /> hợp hoặc vì đơn, và đồng thời dỡ tải áp lực mỏ Việc xác định hộ chiếu và thi công neo cáp<br /> tác động lên lò chuẩn bị bằng khoan nổ mìn cắt cho lò chuẩn bị cần bảo vệ được thực hiện<br /> vách phạm vi hông lò giáp với phá hỏa. Đây là tương tự công tác đào lò neo đang triển khai tại<br /> một bước tiến mới, hướng đi rất khả thi để giải các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. Chiều dài, số<br /> bài toán giảm tổn thất tài nguyên và phí mét lò lượng vì neo cáp tùy thuộc vào cấu trúc của đá<br /> chuẩn bị phục vụ khai thác lò chợ, chi tiết thể vách khu vực thi công đường lò. Điểm khác biệt<br /> hiện trong hình 2. cơ bản là neo cáp tăng khả năng mang tải sẽ sử<br /> 3. Giải pháp công nghệ khai thác lò chợ dụng bộ khóa neo đặc biệt, có độ linh hoạt lớn<br /> không để trụ than bảo vệ lò chuẩn bị (phương để có thể hợp tác tốt hơn với tải trọng động đột<br /> pháp 110) ngột, cũng như các dịch chuyển biến dạng lớn<br /> Các điểm then chốt của công nghệ khai thác của khối đất đá xung quanh lò chuẩn bị trong và<br /> không để lại trụ than bảo vệ lò chuẩn bị theo sau khi điều khiển nổ mìn cắt vách (hình 3).<br /> phương pháp 110 nằm ở ba khâu chính là: 3.2. Xác định phạm vi cần dỡ tải và xây<br /> - (1) Tăng khả năng chịu tải của đường lò dựng hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách<br /> chuẩn bị bằng kết cấu vì neo cáp để treo giữ * Xác định chiều cao đá vách cần nổ mìn dỡ<br /> đá vách nóc lò chuẩn bị lên lớp đá vách cơ bản tải<br /> bền vững. Chiều sâu đá vách cần điều khiển dỡ tải tùy<br /> - (2) Xác định phạm vi cần dỡ tải và xây dựng thuộc vào cấu trúc địa chất của khu vực, đồng<br /> hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách. thời phải đảm bảo đá vách sau sập đổ lấp kín tối<br /> - (3) Chống tăng cường đường lò chuẩn bị và đa không gian phá hỏa phía sau lò chợ giáp với<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a- Cấu trúc bên ngoài của khóa neo; b – cấu trúc bên trong của khóa neo; c – khóa neo làm việc khi có<br /> dịch chuyển biến dạng lớn<br /> Hình 3: Kết cấu của neo cáp sử dụng trong giải pháp không trụ bảo vệ<br /> <br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 3<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> lò chuẩn bị. Chiều sâu phạm vi đá vách cần điều vách cần dỡ tải, sao cho góc khoan nằm trong<br /> khiển có thể được xác định như sau [6]: giới hạn trên.<br /> - Chiều sâu cắt vách tối thiểu (Hmin) được Khi đã xác định được góc khoan phù hợp,<br /> xác định theo công thức: chiều sâu lỗ khoan khi đó được lựa chọn theo<br /> Hmin = HG + 1,5, m (1) công thức sau:<br /> Trong đó:<br /> ,m (4)<br /> HG – Chiều cao đường lò chuẩn bị được bảo<br /> Trong đó:<br /> vệ, m;<br /> HC – Chiều cao gương khai thác lò chợ, m;<br /> - Chiều sâu cắt vách tối đa (Hmax) được xác<br /> q - Góc khoan so với mặt phẳng nằm ngang,<br /> định theo công thức:<br /> độ;<br /> Hmax = Hs + Hp, m (2)<br /> ko - hệ số kinh nghiệm, ko = 1,4 ÷ 1,8;<br /> Trong đó:<br /> * Xây dựng hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách<br /> Hs – Chiều cao của đá phá hỏa sau sập đổ, m;<br /> - Xác định khoảng cách giữa các lỗ khoan<br /> Hp – độ co ngót/lèn chặt lớn nhất của đá phá<br /> cắt vách: Công tác nổ mìn được coi là đạt hiệu<br /> hỏa sau sập đổ, m;<br /> quả khi đá vách ở phạm vi giữa các lỗ khoan<br /> - Chiều sâu cắt vách thiết kế (Hc) khống chế<br /> sau nổ mìn sẽ giao thoa để tạo nên một vết cắt<br /> trong giới hạn giữa chiều cao tối thiểu, tối đa<br /> liền mạch dọc theo phương đường lò chuẩn bị.<br /> nêu trên, và được xác định theo công thức (hình<br /> Một số nghiên cứu [6, 7, 8] đã chỉ ra, khoảng<br /> 4).<br /> cách hợp lý giữa hai lỗ khoan dao động từ 400 ÷<br /> 500mm trong đá cứng, từ 500 ÷ 600mm trong đá<br /> mềm. Lỗ khoan cắt vách thông thường sẽ nằm<br /> trong cả hai phạm vi này, nên cơ bản khoảng<br /> cách giữa hai lỗ khoan cắt vách được xác định<br /> là 500mm.<br /> - Công tác nổ mìn cắt vách: Do lỗ khoan nổ<br /> mìn cắt vách có chiều dài lớn (thường ≥ 5,0m),<br /> thuốc nổ trong lỗ khoan sẽ được nạp phân<br /> đoạn. Để thuận lợi cho công tác nạp mìn và đảm<br /> bảo hiệu quả giao thoa giữa các lỗ khoan, thuốc<br /> Hình 4: Sơ đồ xác định chiều cao đá vách<br /> cần nổ mìn dỡ tải nổ và bua sẽ được nạp bên trong đường ống<br /> nhựa PVC có đường kính nhỏ hơn đường kính<br /> (3) lỗ khoan (bố trí thành nhiều đoạn ống ngắn, liên<br /> kết ren hoặc khớp nối để thuận tiện cho công<br /> HG – Chiều cao đường lò chuẩn bị được bảo tác vận chuyển và nạp mìn, nạp bua). Trên thân<br /> vệ, m; đường ống được gia công hai hàng lỗ đối diện<br /> nhau, dọc theo phương đường lò, các hàng lỗ<br /> – mức độ độ co ngót của đá vách này sẽ nằm trên một mặt phẳng, để hình thành<br /> điều khiển, m; đường biên giới giữa phạm vi đá vách nóc lò<br /> – mức độ bùng nền phạm vi đá chuẩn bị và đá vách nóc lò chợ phạm vi cần dỡ<br /> vách điều khiển, m; tải. Thuốc nổ để nổ mìn cắt vách có thể sử dụng<br /> k – hệ số nở rời của đá phá hỏa. loại an toàn đang được sử dụng tại các mỏ hầm<br /> * Xác định chiều sâu lỗ khoan cắt vách lò. Với đường kính thỏi thuốc từ 27 ÷ 32mm, sử<br /> Chiều sâu lỗ khoan cắt vách phụ thuộc vào dụng loại ống PVC có đường kính trong 37mm,<br /> chiều cao đá vách cần dỡ tải và góc khoan so đường kính ngoài 42mm, khi đó đường kính<br /> với mặt phẳng nóc lò. Theo kinh ngiệm tại Trung lỗ khoan cắt vách sẽ bằng khoảng 48mm. Các<br /> Quốc [7], góc tạo giữa lỗ khoan và mặt phẳng loại máy khoan thi công neo tại các mỏ hầm lò<br /> nóc lò nên được thiết kế nằm trong phạm vi từ vùng Quảng Ninh hoàn toàn đáp ứng yêu cầu.<br /> 65° ÷ 80°. Góc khoan được lựa chọn phải cân Nguyên tắc nạp nổ mìn cắt vách và ví dụ thực tế<br /> đối đến góc dốc vỉa than và cấu trúc các tập đá thể hiện trong hình 5.<br /> <br /> <br /> 4 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> 3.3. Chống tăng cường đường lò chuẩn gương lò chợ, đá vách bắt đầu dịch chuyển do<br /> bị và cách ly đất đá phá chịu tác động của áp lực tựa từ gương khai thác.<br /> Phạm vi cần chống tăng cường của đường lò - Khu vực II: phạm vi từ mét thứ 0 ÷ mét 60<br /> chuẩn bị khi áp dụng giải pháp khai thác không tình từ gương lò chợ về phá hỏa. Ở phạm vi này<br /> trụ bảo vệ bao gồm phạm vi chịu ảnh hưởng đá vách sập đổ, vỡ vụn điền lấp vào không gian<br /> của áp lực tựa trước gương lò chợ (hai hông đã khai thác, cấu trúc của đá vách phạm vi sập<br /> đều là than, đá nguyên khối chưa khai thác) và đổ luôn ở trạng thái động.<br /> sau gương lò chợ (một hông là đá phá hỏa, một - Khu vực III: phạm vi từ mét thứ 60 ÷ mét<br /> hông còn lại là than, đá nguyên khối). Chiều dài 160 tính từ gương lò chợ về phá hỏa. Ở phạm<br /> cần chống tăng cường phụ thuộc vào diễn biến vi này, đá vách sập đổ dần đi vào ổn định, giảm<br /> áp lực mỏ và dịch động đường lò chuẩn bị cần mức độ dịch chuyển, đất đá phá hỏa đã lèn chặt<br /> bảo vệ. Theo nghiên cứu [6, 7, 8], phạm vi cần và bắt đầu có sự liên kết với nhau.<br /> chống tăng cường của lò chuẩn bị được chia - Khu vực IV: phạm vi từ mét thứ 160 tính từ<br /> làm 04 khu vực: gương lò chợ về phá hỏa. Ở phạm vi này, đá<br /> - Khu vực I: phạm vi khoảng 20 ÷ 30m trước vách đã sập đổ ổn định, tái liên kết và đạt đến<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a. Cấu trúc đường ống PVC phục vụ nạp mìn cho lỗ khoan cắt vách<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> b. Mô hình cơ học của công nghệ nổ mìn định hướng cắt vách<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> c. Lỗ khoan đơn d. Dải lỗ khoan sau nổ e. Bề mặt đá vách được cắt<br /> Hình 5. Hộ chiếu nổ mìn lỗ khoan định hướng cắt vách dỡ tải áp lực<br /> <br /> <br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 5<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> trạng thái cân bằng, kết thúc dịch chuyển. Kết quả quan trắc dịch động cho thấy, lò vận<br /> Như vậy có thể xác định, phạm vi đường lò tải lò chợ 9100 có mức độ biến dạng lớn nhất<br /> cần chống tăng cường là khoảng 180 ÷ 190m, theo chiều cao là 439mm (hạ nóc 186mm, bùng<br /> trong đó 20 ÷ 30m phía trước và 160m phía sau nền 253mm), theo chiều rộng là 330mm (hông<br /> gương lò chợ. Vật liệu chống tăng cường có thể phá hỏa giảm 201mm, hông phía trụ than giảm<br /> sử dụng kết cấu vì thủy lực tổ hợp hoặc kết cấu 129mm). Đường lò vận tải được bảo vệ thành<br /> vì đơn-xà kim loại. Đồng thời, để ngăn đất đá công bằng giải pháp 110, đảm bảo kích thước<br /> tràn vào không gian đường lò, hông lò phía phá yêu cầu để phục vụ cho lò chợ kế tiếp mà không<br /> hỏa phải được giữ bằng kết cấu chống giữ phù phải đào lò mới. Chi tiết thể hiện trong hình 7,<br /> hợp, có thể sử dụng vì thép kết hợp lưới. Bên hình 8.<br /> cạnh đó, do đường lò giáp trực tiếp với phá hỏa, Ví dụ khác áp dụng thành công sơ đồ kiểu<br /> nên trong trường hợp vỉa than khu vực áp dụng 110 tại Trung Quốc là mỏ Bạch Giảo, tỉnh Tứ<br /> có tính tự cháy, ảnh hưởng lớn của nước, hông Xuyên [6]. Vị trí áp dụng tại lò vận tải lò chợ<br /> lò phía phá hỏa phải được phun bê tông hoặc 2422, đào chống neo chất dẻo cốt thép kết hợp<br /> vật liệu khoáng hóa mỏ chuyên dụng, để làm neo cáp, chiều rộng 4,2m, chiều cao 2,5m. Vỉa<br /> làm cứng và cách ly khu vực phá hỏa với không than phạm vi áp dụng có chiều dày 2,1m, vách<br /> gian đường lò chuẩn bị cần bảo vệ. Chi tiết minh trực tiếp là sét kết dày 1,5m, phía trên là đá bột<br /> họa thể hiện trong hình 6, hình 9. kết. Chiều sâu khai thác 482m, chiều dài lò chợ<br /> Một trong các đơn vị điển hình áp dụng thành theo hướng dốc 165m, chiều dài theo phương<br /> công giải pháp công nghệ 110 tại Trung Quốc có lò vận tải áp dụng giải pháp 465m. Chiều cao<br /> thể kể đến mỏ Điểm Bình, tỉnh Sơn Tây [7], áp đá vách được điều khiển dỡ tải là 5,0m, tăng<br /> dụng tại lò vận tải lò chợ 9100 thuộc vỉa than số khả năng mang tải lò chuẩn vị bằng 03 vì neo<br /> 9, thuộc loại than bitum và than cốc. Vỉa than có cáp dài 8,0m. Kết quả áp dụng thực tế thể hiện<br /> cấu tạo địa chất đơn giản, thuộc loại vỉa chứa trong hình 9.<br /> khí lớn, chiều dày vỉa 3,1m, dốc 4°. Đá vách có Từ những lợi ích to lớn về kinh tế, kỹ thuật<br /> cấu tạo phức tạp, gồm nhiều lớp đá có thành đạt được, phương pháp khai thác lò chợ theo<br /> phần thạch học khác nhau, vách trực tiếp là sét kiểu 110 ngày càng được áp dụng rộng rãi trong<br /> kết dày trung bình 2,1m, vách cơ bản là cát kết lĩnh vực khai thác than hầm lò ở Trung Quốc,<br /> dày 6,1m, tiếp phía trên vách cơ bản lớp sét kết và đã trở thành cuộc cách mạng lần thứ 3 trong<br /> dày 0,7m và vỉa than số 8 dày trung bình 2,4m. ngành khai mỏ than ở Trung Quốc [4].<br /> Lò chợ áp dụng nằm ở chiều sâu 225 ÷ 360m, 4. Tiềm năng ứng dụng giải pháp 110 tại<br /> kích thước theo hướng dốc 220m, theo phương các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh<br /> 1088m. Trong đó, chiều dài đường lò vận tải áp Về tiềm năng trữ lượng: Theo kết quả thực<br /> dụng giải pháp là 942m, được đào tiết diện hình hiện của đề tài [2], trữ lượng vỉa than dày trung<br /> chữ nhật, rộng 5,0m, cao 3,1m, chống giữ bằng bình (184.327 nghìn tấn), đến dày (280.080<br /> neo cất dẻo cốt thép và neo cáp. Chiều sâu lỗ nghìn tấn), thoải đến nghiêng được huy động<br /> khoan cắt vách 9,0m, gia cường khả năng mang vào khai thác theo 12 dự án mỏ hầm lò lớn vùng<br /> tải lò chuẩn bị bằng 02 thanh neo cáp dài 13,3m. Quảng Ninh (Mạo Khê, Uông Bí, Vàng Danh) là<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a.Tăng cường bằng vì tổ hợp b. Tăng cường bằng vì đơn c. Kết cấu cách ly đá phá hỏa<br /> Hình 6. Ví dụ các giải pháp chống tăng cường lò chuẩn bị được bảo vệ<br /> <br /> <br /> <br /> 6 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> khoảng 464.407 nghìn tấn, chiếm gần 74% tổng nghìn tấn vỉa dày), tương đương tổng trữ lượng<br /> trữ lượng (630.645 nghìn tấn - chỉ tính trong huy động của một mỏ hầm lò lớn. Qua đó có thể<br /> phạm vi lò chợ, chi tiết thể hiện trong hình 10). thấy, tiềm năng trữ lượng để ứng dụng giải pháp<br /> Đây là phạm vi trữ lượng dự kiến áp dụng công 110 là rất rộng mở.<br /> nghệ lò chợ dài, bảo vệ lò dọc vỉa bằng trụ than. Về khả năng kỹ thuật: Từ các giới thiệu về<br /> Nếu chỉ tạm tính bằng 12% trữ lượng huy động phương pháp khai thác lò chợ kiểu 110 nêu trên<br /> trong diện tích khai thác lò chợ, trữ lượng than cho thấy, các điểm mấu chốt của công nghệ<br /> để lại trong trụ bảo vệ đã là 55.729 nghìn tấn là chống giữ tăng cường lò chuẩn bị bằng các<br /> (22.119 nghìn tấn vỉa dày trung bình, 33.610 loại vì chống thủy lực, neo cáp, khoan nổ mìn<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Thiết kế và thực tế thi công giải pháp 110 tại mỏ Điểm Bình<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a- Vị trị cách gương lò chợ 100m; b- Cách gương lò 200m,c- Cách gương lò 300m;d - Cách gương lò 400m<br /> Hình 8. Một số hình ảnh thực tế đường lò vận tải lò chợ 9100 được bảo vệ bằng giải pháp 110<br /> tại mỏ Điểm Bình<br /> <br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 7<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> b. Hông lò trước khi phun cách ly bề d. Phun bê tông cách ly bề mặt e. Không gian lò được bảo vệ bằng<br /> mặt phía phá hỏa hồng lò phía phá hỏa giải pháp 110<br /> Hình 9: Kết quả áp dụng giải pháp 110 tại mỏ Bạch Giảo<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 10: Trữ lượng huy động tại 12 dự án mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh [2]<br /> dỡ tải đá vách không yêu cầu phức tạp về thiết - Giảm chi phí khấu hao mở mỏ, hạ tầng do<br /> bị cũng như kỹ thuật thi công. Các mỏ hầm lò khai thác được thêm than so với dự kiến của<br /> vùng Quảng Ninh đã làm quen và áp dụng thành dự án. Bên cạnh đó, theo quy định hiện hành,<br /> công cơ giới hóa đồng bộ sử dụng giàn chống sản lượng than được khai thác từ trụ bảo vệ lò<br /> tự hành từ năm 2005, công nghệ chống lò bằng chuẩn bị (đã được xác định là tổn thất trong dự<br /> vì neo đã được triển khai đại trà tại hầu hết các án đầu tư) sẽ không phải chịu tiền cấp quyền<br /> mỏ, do đó, việc thực hiện các khâu công nghệ khai thác khoáng sản cũng như phí sử dụng tài<br /> nêu trên của phương pháp 110 là hoàn toàn đáp liệu thăm dò. Các loại phí này chiếm tỷ lệ không<br /> ứng yêu cầu. hề nhỏ trong kết cấu giá thành của các đơn vị.<br /> Dự kiến hiệu quả áp dụng: Cụ thể về hiệu 5. Kết luận<br /> quả ứng dụng giải pháp phải được tính toán chi Trong bối cảnh việc đầu tư xây dựng mới mỏ<br /> tiết, đầy đủ các yếu tố đầu vào theo thiết kế cụ than hầm lò cần nhiều thủ tục và không thể triển<br /> thể. Tuy nhiên, sơ bộ từ kinh nghiệm áp dụng tại khai sớm, để đáp ứng nhu cầu than ngày càng<br /> Trung Quốc cho thấy, triển khai giải pháp công gia tăng của đất nước, song song với việc đẩy<br /> nghệ khai thác lò chợ không để trụ than bảo vệ mạnh phát triển sâu bằng ứng dụng các loại hình<br /> lò chuẩn bị sẽ cho phép mang lại một số hiệu công nghệ khai thác có mức độ cơ giới hóa cao,<br /> quả như sau: công suất lớn, TKV chủ trương khai thác tối đa<br /> - Giảm tổn thất do khai thác được thêm than tài nguyên than đã được quy hoạch vào khai<br /> từ trụ bảo vệ (bằng 12 ÷ 15% sản lượng khai thác theo các dự án mỏ, trong đó bao gồm cả trữ<br /> thác lò chợ). lượng than dự kiến để lại làm trụ bảo vệ lò chuẩn<br /> - Giảm chi phí mét lò chuẩn bị (giảm 01 bị. Kinh nghiệm trên thế giới đã chỉ ra, khai thác<br /> đường lò, tương đương 50% chi phí). tận thu than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị bằng các<br /> <br /> <br /> 8 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ<br /> <br /> <br /> giải pháp sử dụng trụ nhân tạo (111) hay không trụ bảo vệ để tiết kiệm tài nguyên và khả năng<br /> để lại trụ bảo vệ (110) là một hướng đi mới, khả áp dụng để khai thác than ở Việt Nam, Hội thảo<br /> thi, đảm bảo hiệu quả về mặt kỹ thuật cũng như chuyên đề “Áp dụng công nghệ khai thác tiết<br /> kinh tế cho doanh nghiệp. Để có thể ứng dụng tại kiệm tài nguyên ở các mỏ than hầm lò Quảng<br /> các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, trước mắt TKV Ninh”, Hội KHCN Mỏ Việt Nam, (12/2018), tr.<br /> cần giao cho đơn vị tư vấn phối hợp với đối tác 1-8.<br /> nước ngoài có kinh nghiệm cùng nghiên cứu áp 5. Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam<br /> dụng giải pháp trong thực tế tại một mỏ hầm lò đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030<br /> vùng Quảng Ninh, làm cơ sở đánh giá, hoàn thiện được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết<br /> trước khi nhân rộng./. định số 403/QĐ-TTg ngày 14/3/2016.<br /> Tài liệu tham khảo: 6. Manchao He, Guolong, Zhibiao, Longwall<br /> 1. Phùng Mạnh Đắc, Nguyễn Anh Tuấn và mining “cutting cantilever beam theory” and<br /> nnk (1991), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ: 110 mining method in China – The third mining<br /> Nghiên cứu áp dụng các sơ đồ công nghệ khai science innovation, Journal of Rock Mechanics<br /> thác không để lại trụ than bảo vệ, Viện Khoa học an Geotechnical Engineering 2015(7), p. 483-<br /> Công nghệ Mỏ, Hà Nội. 492.<br /> 2. Đặng Thanh Hải và nnk (2016), Báo cáo 7. Zimin Ma, Jiong Wang, Manchao He, Yubing<br /> tổng kết đề tài cấp TKV “Phát triển áp dụng cơ Gao, Jinzhu Hu, Qiong Wang, Key Technologies<br /> giới hóa đào lò và khai thác tại các mỏ hầm lò and Application Test of an Innovative Noncoal<br /> vùng Quảng Ninh giai đoạn 2013 ÷ 2015, lộ trình Pillar Mining Approach: A Case Study, Enegies<br /> đến năm 2020”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, 2018 (11) (www.mdpi.com/journal/enegies).<br /> Hà Nội. 8. Tao Zhigang, Song Zhigang, He Manchao,<br /> 3. Đinh Văn Cường, Trần Văn Thanh, Nguyễn Meng Zhigang, Pang Shihui, Principles of<br /> Anh Tuấn (2018), Đánh giá khả năng sử dụng the roof cut short-arm beam mining method<br /> trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ lò chuẩn bị (110 method) and its mining-induced stress<br /> trong quá trình khai thác tại các mỏ hầm lò vùng distribution, International Journal of Mining<br /> Quảng Ninh, Hội thảo khoa học “Công nghiệp Science and Technology 28 (2018), p. 391-396.<br /> mỏ thế kỷ 21 – Những vấn đề Khoa học, Công<br /> nghệ và Môi trường”, Hội KHCN Mỏ Việt Nam,<br /> (8/2018), tr. 243-251.<br /> 4. Phùng Mạnh Đắc, Trương Đức Dư (2018),<br /> Giải pháp công nghệ mới về khai thác không<br /> <br /> <br /> Longwall mining with coal non-pillars in the preparation<br /> roadway - experiences in the world and potential applications<br /> in coal underground mines in Quang Ninh<br /> <br /> MSc. Dinh Van Cuong, Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology<br /> Dr. Nguyen Anh Tuan, Vietnam National Coal Mineral Industries Holding Corporation Limited<br /> Assoc.Prof.PhD. Tran Van Thanh, Hanoi University of Mining and Geology<br /> Abstract:<br /> For longwalls, the technological loss is commonly over 20%, most of which is located in the<br /> pillars of preparation roadways (with reserves of 12 ÷ 15% of the total mobilized reserves in the<br /> exploitation area of the longwall). Therefore, it is necessary to have solutions to reduce coal loss in<br /> areas where longwall technology application is expected to be applied, especially the solution that<br /> allows the maximum exploitation of coal reserves in pillars of the preparation roadway.<br /> <br /> <br /> KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 9<br />