Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT

NÔNG VIỆT HÙNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT

NÔNG VIỆT HÙNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 9520603

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS. TS. Đặng Vũ Chí 2. PGS. TS. Phùng Mạnh Đắc

Hà Nội - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên

cứu trình bày trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ

công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả Luận án

Nông Việt Hùng

MỤC LỤC

Chương mục Trang MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KINH NGHIỆM KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI ....................................................... 4

1.1. Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, dốc thoải và nghiêng trong nước ........................... 4

1.2. Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, thoải đến nghiêng trên thế giới ............................ 17

1.3. Các kết quả nghiên cứu của một số tác giả trong và ngoài nước về vấn đề khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa cho vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng ............... 27

1.4. Kết luận................................................................................................................... 28

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT - KỸ THUẬT MỎ ĐẾN QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC ........................................... 29

2.1. Quy luật dịch chuyển của than nóc......................................................................... 29

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi than nóc ............................................ 31

2.3. Kết luận................................................................................................................... 47

CHƯƠNG 3. HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, THOẢI VÀ NGHIÊNG VÙNG QUẢNG NINH ............................................... 49

3.1. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 49

3.2. Xây dựng mô hình và tiến hành thí nghiệm mô phỏng .......................................... 55

3.3. Phân tích, đánh giá kết quả trên mô hình ............................................................... 56

3.4. Kết luận................................................................................................................... 78

CHƯƠNG 4. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI MỘT ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ........................................... 79

4.1. Lựa chọn khu vực áp dụng thử nghiệm .................................................................. 79

4.2. Các giải pháp kỹ thuật, công nghệ khu vực nghiên cứu ......................................... 80

4.3. Hoàn thiện thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc tại vỉa 7 mỏ than Hà Lầm ......................................................................... 82

4.4. Kết luận................................................................................................................... 98

KẾT LUẬN CHUNG- KIẾN NGHỊ ............................................................................. 99

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ ................................................................................................................... 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 103

iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TT Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ

Hệ thống khai thác 1 HTKT

Công nghệ khai thác 2 CNKT

Cơ giới hóa 3 CGH

Khoan nổ mìn 4 KNM

Năng suất lao động 5 NSLĐ

Sản lượng khai thác 6 SLKT

Kinh tế kỹ thuật 7 KTKT

Cơ giới hóa 8 CGH

Nghiên cứu sinh 9 NCS

Khoa học công nghệ 10 KHCN

Than khoáng sản Việt Nam 11 TKV

Mét 12 m

Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng than tại các mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh và tỷ lệ trữ lượng than trong các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng ............................................................................. 4

Bảng 1.2. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGHtại mỏ Vàng Danh ........................... 7

Bảng 1.3. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGH tại mỏ Nam Mẫu ............................. 8

Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng CGH hạ trần than nóc sử dụng giàn tự hành loại 1 máng cào ..................................................................................................................................... 9

Bảng 1.5. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 11, Công ty than Hà Lầm [14] ..... 14

Bảng 1.6. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 7, Công ty than Hà Lầm [14] ....... 16

Bảng 1.7. Tổng hợp một số mỏ than áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nócở Trung Quốc [5] ................................................................................................................ 24

Bảng 1.8. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày tới 7 m .............................................. 25

Bảng 1.9. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày trên 7 m ............................................ 26

Bảng 3.1. Sự sai khác (%) sau khi phân tích với đường hầm trong môi trường đàn hồi-dẻo không có dãn nở thể tích ( = 0º) ............................................................................................. 54

Bảng 3.2. Các tham số địa chất đầu vào cho phân tích ............................................................ 55

Bảng 3.3. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m ................... 57

Bảng 3.4. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m .................. 59

Bảng 3.5. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m .................. 60

Bảng 3.6. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m .................... 61

Bảng 3.7. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m ................. 62

Bảng 3.8. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m .................. 63

Bảng 3.9. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m .................... 64

Bảng 3.10. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m ................ 65

Bảng 3.11. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m ................ 65

Bảng 3.12. Bảng tổng hợp kết quả thu hồi than hạ trần ........................................................... 67

Bảng 3.13. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3 ........................ 69

Bảng 3.14. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,5 ..................... 70

Bảng 3.15. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,1 ..................... 70

Bảng 3.16. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5 ........................ 72

Bảng 3.17. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:4,3 ..................... 73

Bảng 3.18. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3,7 ..................... 73

Bảng 3.19. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:7 ........................ 75

Bảng 3.20. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:6,1 ..................... 75

Bảng 3.21. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5,2 ..................... 76

Bảng 3.22. Tỷ lệ thu hồi bình quân khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi ......................................... 77

Bảng 4.1. Bảng chiều dày vỉa theo phương của khu vực lò chợ nghiên cứu ........................... 80

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.2. Bảng thông số của thiết bị lò chợ[12] ...................................................................... 81

Bảng 4.3. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm ................................................ 83

Bảng 4.4. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = r = 0,63m ........................... 85

Bảng 4.5. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 2r = 1,26m ......................... 86

Bảng 4.6. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 3r = 1,89m ......................... 87

Bảng 4.7. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần ................... 88

Bảng 4.8. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm ................................................ 90

Bảng 4.9. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao khấu 2,5m) ................................................................................................................................ 92

Bảng 4.10. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m) ................................................................................................................................ 93

Bảng 4.11. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao khấu 3,2m) ................................................................................................................................ 94

Bảng 4.12. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm tỷ lệ khấu-hạ trần ............................. 95

Hình 1.1. Mối tương quan giữa tổng trữ lượng than tại các mỏ với trữ lượng than tại các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng ........................................................................................................... 5

Hình 1.2.Tỷ lệ trữ lượng vỉa dày, thoải đến nghiêng với tổng trữ lượng toàn mỏ ..................... 5

Hình 1.3. Biểu đồ sản lượng khai thác của lò chợ CGH hạ trần ................................................ 9

Hình 1.4. So sánh giá thành khai thác và năng xuất lao động của lò chợ CGH và lò chợ giá khung, giá xích ......................................................................................................................... 10

Hình 1.5. Đồng bộ thiết bị cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm ............................................................ 14

Hình 1.6. Khai thác vỉa dày thoải và nghiêng với việc lưu than vào không gian khai thác và thu hồi khi khai thác lớp dưới ................................................................................................... 18

Hình 1.7. Khai thác vỉa dày thoải với việc làm yếu lớp trên bằng khoan nổ mìn .................... 19

Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới ........................................... 19

Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới KM-130V với lưới liên kết .................................................................................................................................................. 20

Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc ............................................... 22

Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc dùng 1 máng cào .................. 22

Hình 1.12. Tổ hợp giàn chống tháo than hạ trần lên máng cào sau (tổ hợp giàn chống sử dụng 2 máng cào) .............................................................................................................................. 23

Hình 1.13. Sơ đồ công nghệ “Valenje” khai thác vỉa dày thoải và nghiêng tại Séc ................. 24

Hình 2.1. Sự phân bố áp lực tựa trước sau lò chợ khai thác ..................................................... 29

Hình 2.2. Phân bố biến dạng than nóc ...................................................................................... 30

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý tác dụng tương hỗ giữa than sập đổ và đất đá khi tháo lên máng cào ............................................................................................................................................. 32

Hình 2.4. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần mỏng ........................................................ 34

Hình 2.5. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần dày .......................................................... 34

Hình 2.6. Kết cấu sập đổ hình thức bán vòm của than nóc ...................................................... 35

Hình 2.7. Tổn thất than và bước hạ trần than ........................................................................... 36

Hình 2.8. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía nguyên khối ....... 37

Hình 2.9. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía phá hoả ............... 37

Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý thu hồi than với góc nghiêng mặt trượt về phía trước ................. 38

Hình 2.11. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than, khi bước hạ trần bằng 3 lần chiều rộng tang khấu .......................................................................... 38

Hình 2.12. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than khi bước hạ trần bằng bước khấu.................................................................................................... 39

Hình 2.13. Sơ đồ khai thác vỉa nghiêng theo hướng dốc xuống ............................................... 41

Hình 2.14. Sơ đồ khai thác theo hướng dốc lên khi khai thác vỉa nghiêng .............................. 41

Hình 2.15. Sơ đồ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng theo phương .......................................... 41

DANH MỤC HÌNH VẼ

vii

Hình 2.16. Sơ đồ khai thác lò chợ xiên chéo, hạ trần than nóc ................................................ 42

Hình 2.17. Ranh giới than và đá khi thu hồi than nóc liên tục nhiều lần [7] ............................ 45

Hình 2.18. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le nhiều lần [7] .................. 46

Hình 2.19. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc liên tục một lần[7] .................. 46

Hình 2.20. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le một lần[7] ...................... 46

Hình 2.21. Quan hệ tỷ lệ khấu- hạ trần ..................................................................................... 47

Hình 3.1. So sánh kết quả giữa lời giải bằng giải tích và lời giải bằng phần mềm số Phase 2 54

Hình 3.2. Mô hình số phân tích các trường hợp bước thu hồi thay đổi .................................... 57

Hình 3.3. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống .................. 58

Hình 3.4. Mô hình mô phỏng khi bước thu hồi than hạ trần rth = 0,63m (bằng một tiến độ khấu) đối với vỉa dày 10m ........................................................................................................ 58

Hình 3.5. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày 10m, chiều cao khấu 2,8m) ....................................................................................................... 60

Hình 3.6. Mối quan hệ giũa tổn thất và bước hạ trần trong trường hợp vỉa dày đến 10m ....... 61

Hình 3.7. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày 15m, chiều cao khấu 2,8m) ................................................................................................ 63

Hình 3.8. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày 15m, chiều cao khấu 3m) ................................................................................................... 66

Hình 3.9. Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng với chiều dày vỉa và bước thu hồi than hạ trần ............................................................................................... 67

Hình 3.10. Mô hình phân tích số bài toán lò chợ trong vỉa dầy thu hồi than nóc khi thay đổi tỷ lệ chiều cao khấu gương với chiều cao thu hồi than nóc .......................................................... 68

Hình 3.11. Phân bố ứng suất và chuyển vị xung quanh khu vực lò chợ khai thác ................... 68

Hình 3.12. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống ................ 69

Hình 3.13. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 10m .............................................................................................................................. 71

Hình 3.14. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 15m .............................................................................................................................. 74

Hình 3.15. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 20m .............................................................................................................................. 77

Hình 3.16. Mối quan hệ giữa tỷ lệ khấu-hạ trần và thu hồi than nóc ....................................... 77

Hình 4.1. Sơ đồ lò chợ khu vực nghiên cứu ............................................................................. 79

Hình 4.2. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = r = 0,63m ................... 85

Hình 4.3. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 2r = 1,26m .................. 86

Hình 4.4. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 3r = 1,89m .................. 87

Hình 4.5. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi bước thu hồi than hạ trần khác nhau .................................................................................................. 88

Hình 4.6. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với bước thu

viii

hồi than hạ trần ......................................................................................................................... 89

Hình 4.7. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao khấu 2,5m) ......................................................................................................................................... 92

Hình 4.8. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m) ......................................................................................................................................... 93

Hình 4.9. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao khấu 3,2m) ......................................................................................................................................... 94

Hình 4.10. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi tỷ lệ khấu-hạ trần .............................................................................................................................. 95

Hình 4.11. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với tỷ lệ khấu-hạ trần .............................................................................................................................. 96

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Than là một loại khoáng sản tự nhiên nằm sâu trong lòng đất trong điều kiện địachất mỏ phức tạp, có ảnh hưởng thuận lợi hay bất lợi cho công tác khai thác mỏ. Trong giai đoạn hiện nay, khi khoa học kỹ thuật và công nghệ ngày càng hoàn thiện, cơ giới hóa khai thác dần dần thay thế các công đoạn khai thác thủ công trước kia thì cần thiết phải nghiên cứu, lựa chọncông nghệ và thiết bị phù hợpvới điều kiện địa chất mỏ vốn có trong tự nhiên của mỗi khoáng sàng than. Để phát huy tốt nhất các ưu điểm khi tiến hành áp dụng công nghệ và thiết bị cơ giới hóa vào quá trình khai thác than thì điều kiện tiên quyết là hiểu rõ được các tác động, ảnh hưởng của yếu tố địa chất - kỹ thuật mỏ, khả năng áp dụng của công nghệ cũng như thiết bị sử dụng để xây dựng thông số công nghệ hợp lý.

Theo Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, tổng sản lượng khai thác than tại các mỏ phấn đấu đến năm 2025 đạt trên 80 triệu tấn. Thực tế hiện nay, các mỏ than hầm lò đang khai thác trong điều kiện địa chất phức tạp, biến động lớn về chiều dày và dốc, nhiều phay phá kiến tạo và hầu hết các mỏ đang có xu hướng khai thác xuống sâu. Do đó, việc tăng sản lượng và khả năng cơ giới hóa đồng bộ ở các mỏ rất khó khăn. Sản lượng than khai thác bằng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ chỉ đạt 3%, còn lại đóng góp cho sản lượng chung của ngành là từ công nghệ thủ công(chiếm 97%). Trên cơ sở áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác tại các mỏ than hầm lò thời gian qua có thể thấy rằng, cơ giới hoá đồng bộ là giải pháp công nghệ then chốt trong việc nâng cao năng suất lao động , sản lượng khai thác và mức độ an toàn; Kết quả áp dụng thử nghiệm đã bước đầu đạt được những kết quả khả quan và mở ra triển vọng lớn về phát triển áp dụng cơ giới hóa trong các mỏ hầm lò.

Trong điều kiện địa chất kỹ thuật các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh rất phức tạp nên đòi hỏi phải có những nghiên cứu, đánh giácụ thể trong việc lựa chọn thông số kỹ thuật và thiết bị khai thác cơ giới hóa phù hợp. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”là rất cần thiết và cấp bách, đáp ứng nhu cầu tăng nhanh sản lượng khai thác than hầm lò.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ hợp lý đối với lò chợ cơ giới hoá đồng bộ hạ trần thu hồi than ở vỉa dày thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động và hiệu quả khai thác.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là thông số công nghệ trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ,

hạ trần thu hồi than nóc (chiều cao lớp than hạ trần, bước thu hồi than hạ trần).

- Phạm vi nghiên cứu là các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng nhỏ hơn 350

thuộc các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.

4. Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về kinh nghiệm khai tháclò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng

bộở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêngtrong nước và trên thế giới.

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất – kỹ thuật mỏ đến quá trình

thu hồi than nóc.

- Hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc ở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng vùng Quảng Ninh.

- Xác định thông số công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa

đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại một điều kiện cụ thể.

5. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề như: áp lực mỏ, quá trình dịch chuyển của trần than và đá vách, sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất - kỹ thuật mỏ đến quá trình thu hồi than nóc.

- Phương pháp nghiên cứu tại thực tế hiện trường như: Khảo sát, đo đạc, thu thập các số liệu địa chất, kỹ thuật, quan sát quá trình khai thác tại lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa ở mỏ than Hà Lầm.

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích và so sánh kết quả nghiên cứu và

thực tế sản xuất.

- Phương pháp mô hình số nghiên cứu sự phá hủy, dịch chuyển của than và đá

vách trong quá trình khai thác vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, xác định thông số công nghệ khai thác hợp lý khi lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc ở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.

- Kết quả nghiên cứu của luận án có thể đóng góp vào chương trình xây dựng hướng phát triển công nghệ cơ giới hóa khai thác tại các mỏ than hầm lò Việt Nam, giải quyết những khó khăn trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn sản xuất.

7. Các luận điểm bảo vệ

- Trong lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ, thực tiễn cho thấy khi chiều dày vỉa nhỏ hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng với bước khấu gương (rth = r) sẽ cho hiệu quả tốt. Ngược lại, khi chiều dày vỉa lớn hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng 2 lần bước khấu gương (rth = 2r) mới mang lại hiệu quả.

- Trong lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ, khi tỷ lệ khấu-hạ trần theo thực nghiệm có tỉ lệ tương quan 1:2,5 thì khả năng thu hồi than hạ trầnđạt được giá trị tối ưu.Khả năng thu hồi than cao nhất là khi tỷ lệ khấu-hạ trần lý tưởng 1:2,5.

8. Các điểm mới của luận án

- Xác định được miền áp dụng bước thu hồi than hạ trần hợp lý ở lò chợ sử

dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.

- Xác định được miền áp dụng tỷ lệ khấu - hạ trần hợp lý ở lò chợ sử dụng thiết

bị cơ giới hóa đồng bộ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.

9. Các công trình đã công bố

Tác giả luận án đã công bố12 bài báo trên các tạp chí chuyên ngành, báo cáo tại

các hội nghị khoa học.

10. Khối lượng và kết cấu của luận án

Nội dung của luận án được trình bày trong 105 trang đánh máy khổ A4

210x217mm với 43 bảng biểu, 61 hình vẽ và biểu đồ.

Luận án được kết cấu gồm: phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận - kiến nghị.

Luận án được hoàn thành tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Đặng Vũ Chí, PGS.TS Phùng Mạnh Đắc, Bộ môn khai thác Hầm lò, Hội khoa học và Công nghệ mỏ Việt Nam.

11. Lời cảm ơn

Tác giả luận án xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô trong Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm lò, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, đặc biệt là PGS.TS Đặng Vũ Chí, PGS.TS Phùng Mạnh Đắc, những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu.

Tác giả luận án cũng đã nhận được nhiều đóng góp quý báu, sự ủng hộ, giúp đỡ và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp, ban lãnh đạo Viện KHCN mỏ-Vinaco min cơ quan NCS công tác, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, lãnh đạo và tập thể các đơn vị trực thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam, đặc biệt là Mỏ than Hà Lầm đã tạo điều kiện giúp đỡ NCS có thực nghiệm hoàn chỉnh kiểm chứng Luận án nghiên cứu đưa vào thực tế sản xuất.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KINH NGHIỆM KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1. KINH NGHIỆM KHAI THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TRONG NƯỚC

Căn cứ Quy phạm kỹ thuật khai thác hầm lò than và diệp thạch 18-TCN-5- 2006, theo đặc điểm chiều dày và góc dốc, các vỉa than được phân chia theo từng nhóm như sau [4]:

- Theo chiều dày: vỉa rất mỏng (0,7m); vỉa mỏng (0,71 ÷ 1,20m); vỉa trung

bình (1,21 ÷ 3,5m); vỉa dày (>3,5m).

- Theo góc dốc: vỉa thoải (<15º); vỉa nghiêng (15 ÷ 35º); vỉa dốc nghiêng (35

÷ 55º); vỉa dốc đứng (55º).

Với mục tiêu nghiên cứu hoàn thiện một số thông số của sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa dày, thoải đến nghiêng. Đối tượng nghiên cứu là vỉa than có chiều dày dốc thoải và nghiêng và góc dốc < 35 độ. Phần lớn các vỉa than này phân bố tại các mỏ than Hà Lầm, Nam Mẫu, Vàng Danh, Núi Béo, Hạ Long, Khe chàm và Thống Nhất và chiếm khoảng 44,41% tổng trữ lượng đã được quy hoạch. Chi tiết xem bảng 1.1. Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng than tại các mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh và tỷ lệ trữ lượng than trong các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng

Tỷ lệ % TT Tên mỏ Trữ lượng toàn mỏ, 1000 tấn Trữ lượng vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng, 1000 tấn

1 Mạo Khê 74.909 2.789 3,7

2 Nam Mẫu 43.543 22.921 52,6

3 Uông Bí 38.741 0 0,0

4 Vàng Danh 43.666 26.967 61,8

5 Hà Lầm 50.973 49.364 96,8

6 Núi Béo 64.474 51.777 80,3

7 Dương Huy 59.076 9.773 16,5

8 Quang Hanh 25.157 2.786 11,1

9 Thống Nhất 37.422 17.679 47,2

10 Hạ Long 94.666 64.834 68,5

11 Khe Chàm 72.935 23.482 32,2

12 Mông Dương 25.083 7.708 30,7

Tổng cộng 630.645 280.080 44,4

Hình 1.1. Mối tương quan giữa tổng trữ lượng than tại các mỏ với trữ lượng than tại các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng

Hình 1.2.Tỷ lệ trữ lượng vỉa dày, thoải đến nghiêng với tổng trữ lượng toàn mỏ

Phân tích bảng 1.1và biểu đồ trên cho thấy trữ lượng các khu vực vỉa dày thoải đến nghiêng chiếm một tỷ trọng tương đối lớn so với tổng trữ lượng của các mỏ, trong đó tập trung cao tại mỏ Hà Lầm, Núi Béo và Hạ Long.

Trong những năm vừa qua, việc áp dụng cơ giới hóa đồng bộ khi khai thác các vỉa than tại các mỏ hầm lò Việt Nam vẫn còn hạn chế. Với điều kiện vỉa dày, dốc thoải và nghiêng thì Công nghệ cơ giới hóa khai thác hạ trần được triển khai trong ngành mỏ

Việt Nam theo cả hai mô hình bao gồm máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu thu hồi 01 máng cào (than hạ trần và than khấu gương được vận tải chung trên 01 tuyến máng cào đặt tại luồng gương) hay máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu thu hồi 02 máng cào (than gương và than thu hồi vận tải độc lập thông qua máng cào gương đặt tại luồng gương và máng cào thu hồi nằm phía phá hỏa). Trong đó, công nghệ cơ giới hóa đồng bộ sử dụng máy khấu với giàn chống có kết cấu thu hồi 01 máng cào được triển khai tại Công ty than Vàng Danh từ năm 2008, tiếp đó tại Công ty than Nam Mẫu từ năm 2010; công nghệ cơ giới hóa đồng bộ sử dụng máy khấu với giàn chống có kết cấu thu hồi 02 máng cào được triển khai tại Công ty than Hà Lầm từ năm 2015 đến nay. Chi tiết kết quả áp dụng đạt được các công nghệ như sau:

1.1.1. Kinh nghiệm áp dụng Công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu thu hồi 01 máng cào [4].

a. Khái quát quá trình triển khai áp dụng

Công nghệ CGH đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc đã được triển khai tại lò chợ II-8-2 khu giếng Vàng Danh từ tháng 01/2008 ÷ 12/2013 theo hai giai đoạn, trong đó:

- Giai đoạn I (từ ngày 01/12/2007÷ 27/3/2008): thực hiện có tính chất thử nghiệm nhằm mục tiêu khẳng định khả năng làm việc và sự phù hợp của giàn chống cơ giới hóa với điều kiện địa chất mỏ Vàng Danh, lò chợ có chiều dài 45m, chiều dài theo phương khu khai thác 30m. Trong giai đoạn I, lò chợ lắp đặt tổng cộng 30 giàn chống tự hành Vinaalta do Công ty Cổ phần Chế tạo máy phối hợp với Công ty ALTA của Cộng hoà Séc sản xuất tại Việt Nam và sử dụng máy khấu MG-200W1, máng cào SGB-620/110x2 sản xuất tại Trung Quốc cùng các thiết bị đi kèm được tiếp nhận từ Công ty than Khe Chàm.Sản lượng khai thác được của giai đoạn I là 21.341 tấn với một số thông số công nghệ chính như chiều cao khấu gương 2,5m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 5,0m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.

- Giai đoạn II (từ 16/6/2008 - 12/2013) lò chợ được triển khai đồng bộ với chiều dài 120m, theo đó lò chợ được lắp thêm 50 giàn chống, nâng tổng số giàn chống trong lò chợ là 80 giàn và các đồng bộ thiết bị của lò chợ được nhập khẩu từ Cộng hoà Séc gồm: máy khấu MB-450E, máng cào DSS-260/2x90, máy chuyển tải DSS-190, máy nghiền, ...v.v. Một số thông số công nghệ chính giai đoạn này là: chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 4,7m và bước thu hồi than hạ trần là 0,8m.

Do điều kiện địa kỹ thuật mỏ biến động phức tạp, trang thiết bị chưa đồng bộ, chất lượng thiết bị chưa hoàn chỉnh. Quá trình khai thácgiai đoạn 2 xảy ra một số sự cố làm gián đoạn sản xuất với thời gian dừng lớn, nguyên như điều kiện trụ vách trong lò chợ biến động khi vỉa thu hẹp lại khấu đá răng cắt máy khấu không cắt được phải khấu căn tẩy nổ mìn;thiết bị máy khấu bị hỏng phải khấu thủ công từ 12/5/2011 - 3/6/2011, sau đó phải dừng lò chợ để sửa chữa thiết bị, thay thế các vật tư thiết bị hư hỏng; thời

gian dừng lò chợ từ 14/11/2011 - 15/6/2012 để cắt ngắn 40m đầu lò chợ do đá trụ nổi cục bộ với chiều cao 1,6  3,0 m; dừng hoạt động từ ngày 10/7/2012 đến 7/8/2012 để hàn, sửa chữa máng cào lò chợ DSS-260; dừng lò chợ từ 8/7/2012 đến 24/8/2012 do lượng nước chảy vào lò chợ lớn (lớn nhất vào ngày 19/8/2012, lên tới 394 m3/h), ... Các sự cố nêu trên đã xảy ra các hỏng hóc mang tính dây chuyền làm cho đồng bộ thiết bị hoạt động không còn hiệu quả nên từ tháng 11/2012, các bên đã thống nhất dừng khai thác lò chợ để thu rút thiết bị ra ngoài mặt bằng, thời gian thu rút từ tháng 01/2013 - 12/2013.

Như vậy, tính từ tháng 1/2008 đến tháng 12/2013 công nghệ cơ giới hóa khai thác tại Công ty than Vàng Danh đã triển khai với thời gian tổng cộng là 6 năm. Trong đó, thời gian dừng khai thác để sửa chữa là 1 năm 3 tháng (từ tháng 6/2011 đến hết tháng 8/2012); thời gian hoạt động khai thác và có sửa chữa thiết bị thường kỳ là 3 năm 8 tháng; thời gian thực hiện thu hồi hệ thống thiết bị lò chợ là 13 tháng (từ tháng 12/2012 đến 12/2013). Tổng sản lượng khai thác được là 459.924tấn.Thống kê sản lượng theo từng tháng xem bảng 1.2.

Bảng 1.2. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGHtại mỏ Vàng Danh

Sản lượng than khai thác (tấn) Năm

Tháng 2011 2012 2008 2009 2010

Tháng 1 8.361 22.342

Tháng 2 16.343 10.767

Tháng 3 14.885 18.828

Tháng 4 17.226 6.746 (sản lượng tính theo giai đoạn I - 21.341 tấn)

Tháng 5 12.272 9.606

Tháng 6 8.032 9.542 9.910

Tháng 7 21.976 5.898 5.982

Tháng 8 19.264 8.170 14.357

Tháng 9 18.941 11.716 10.915 2.471

Tháng 10 24.640 20.031 15.721 3.331

Tháng 11 17.391 18.740 11.141

Tháng 12 18.352 20.292 5.767

Tổng 128.596 163.476 142.082 18.983 5.802

NSLĐ 10,0 10,2 10,8 3,6 5,5

Năng suất lao động trung bình: 9,5 tấn/công

Tổng sản lượng than khai thác giai đoạn II: 458.939 (tấn)

Từ kinh nghiệm tại Công ty than Vàng Danh, tháng 8/2010công nghệ cơ giới hóa sử dụng giàn thu hồi 01 máng cào tiếp tục được triển khai tại Công ty than Nam Mẫuvới một số thông số công nghệ chính như chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 3,9m và bước thu hồi than hạ trần là 0,8m.. Tính đến thời điểm tạm dừng khai thác chuyển thiết bị ra ngoài mặt bằng để trung tu bảo dưỡng (tháng 6/2015), công nghệ cơ giới hóa khai thác tại Công ty than Nam Mẫu đã triển khai được 59 tháng, trong đó 49 tháng lò chợ hoạt động, 10 tháng lò chợ chuyển diện và tháo chuyển thiết bị. Công nghệ đã được triển khai tại 04 lò chợ (03 lò chợ tại vỉa 6 và 01 lò chợ tại vỉa 5), tổng sản lượng khai thác được là 665.336 tấn. Chi tiết sản lượng theo các tháng xem bảng sau.

Bảng 1.3. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGH tại mỏ Nam Mẫu

Sản lượng khai thác (tấn) Năm Tổng cộng Tháng 2010 2011 2012 2013 2014 2015

23.682 4.729 2.915 7.540 38.866 Tháng 1

20.622 7.457 6.341 4.805 39.225 Tháng 2

17.891 11.381 24.498 13.389 7.544 74.703 Tháng 3

22.825 9.005 36.500 16.322 4.244 88.896 Tháng 4

24.480 5.236 30.006 13.085 1.790 74.597 Tháng 5

15.202 5.768 12.819 10.650 44.439 Tháng 6

8.715 3.653 21.912 7.194 41.474 Tháng 7

45.148 Tháng 8 9.107 9.140 5.307 20.320 1.274

42.015 Tháng 9 7.001 7.804 5.596 19.032 2.582

47.112 Tháng 10 8.992 7.651 3.192 17.105 10.172

62.526 Tháng 11 21.400 7.501 2.419 10.600 20.606

65.937 Tháng 12 28.150 6.075 371 5.068 26.273

Tổng cộng 74.650 171.588 64.114 204.201 124.462 25.922 664.937

NSLĐ 9,0 8,7 3,2 11,3 6,9 3,1 7,20

b. Đánh giá kết quả áp dụng

Tổng hợp kết quả áp dụng trong những năm vừa qua cho thấy tại mỏ Vàng Danh sản lượng khai thác đạt từ 2.471 ÷ 24.640 tấn/tháng, trung bình 12.139 tấn/tháng; công suất lò chợ đạt từ 128.596 ÷ 163.476 tấn/nămm, trung bình 145.673 tấn/năm; NSLĐ đạt từ 3,6 ÷ 10,8 tấn/công, trung bình 9,5 tấn/công. Tại mỏ Nam Mẫu sản lượng khai thác đạt từ 1.274 ÷ 36.540 tấn/tháng, trung bình 11.847 tấn/tháng; công

suất lò chợ đạt từ 64.114 ÷ 204.201tấn/năm, trung bình 142.486tấn/năm; NSLĐ đạt từ 3,1 ÷ 11,3 tấn/công, trung bình 7,2 tấn/công. Tổng hợp kết quả đánh giá xem bảng 1.4. Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng CGH hạ trần than nóc sử dụng giàn tự hành loại 1 máng cào

Trung bình Các chỉ tiêu cơ bản Vàng Danh Nam Mẫu

2.471 ÷ 24.640 1.274 ÷ 36.500 1.274 ÷ 36.500 Sản lượng tháng (tấn/tháng) 12.139 11.874 11.982

128.596 ÷ 163.476 64.114 ÷ 204.201 64.114 ÷ 204.201 Công suất lò chợ (tấn/năm) 145.673 142.486 143.788

250

142

T 0 0 0 1

200

145

150

100

Vàng Danh

Nam Mẫu

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

Trung bình

3,6 ÷ 10,8 3,1 ÷ 11,3 3,1 ÷ 11,3 Năng suất lao động (tấn/công) 9,5 7,2 8,1

(Ghi chú: Giá trị trung bình không tính năm 2011, 2012 tại Vàng Danh và không tính

năm 2010, 2015 tại Nam Mẫu do không khác thác hết năm) Hình 1.3. Biểu đồ sản lượng khai thác của lò chợ CGH hạ trần

Tỷ lệ tổn thất tại các lò chợ cơ giới hóa hạ trần sử dụng giàn thu hồi 01 máng cào tại Công ty than Vàng Danh từ 15 ÷ 20%, tại Công ty than Nam Mẫu là 22,3  31,9%, tương ứng với tỷ lệ thu hồi than từ 68,1÷ 85,0, trung bình 76,6%. Giá trị này tương đương với tỷ lệ thu hồi của các lò chợ giá khung, giá xích hạ trần trong cùng điều kiện.

Về năng suất lao động, lò chợ CGH cao gấp cao gấp 1,5 lần so với lò chợ giá khung, giá xích trong cùng điều kiện đã chứng minh khả năng giải quyết vấn đề nhân lực của công nghệ cơ giới hóa. Phân tích các yếu tố tham gia trong giá thành khai thác

800

cho thấy mặc dù lò chợ cơ giới hóa có chi phí tiền lương và chi phí bảo hiểm thấp hơn so với lò chợ giá khung, nhưng tổng thể giá thành phân xưởng khai thác một tấn than vẫn cao gấp 2,6 lần (703.568 đồng/266.806 đồng). Tuy nhiên, công suất lò chợ trung bình đạt thấp, từ 142.000 ÷ 145.000 tấn/năm (khoảng 32% so với thiết kế 450.000 tấn/năm) - tương đương với các lò chợ giá khung hoặc giá xích trong khi chi phí đầu tư lớn dẫn đến giá thành khai thác cao và chưa đạt được hiệu quả về mặt kinh tế.

g n ô c /

700

08 7

đ 0 0 0 1 x

n ấ t

600

238

500

5.3

400

134

266,8

300

200

172

291

100

CGH Vinalta

Giá khung, giá xích

Vật liệu

Nhiên liệu, động lực

Tiền lương + Bảo hiểm

Chi phí khác

NSLĐ

Khấu hao cơ bản

03,6

Hình 1.4. So sánh giá thành khai thác và năng xuất lao động của lò chợ CGH và lò chợ giá khung, giá xích

Nguyên nhân dẫn đến công suất của lò chợ cơ giới hóa chưa đạt mục tiêu đề ra

được đúc rút tổng kết như sau:

* Nguyên nhân xuất phát từ điều kiện địa chất:

Các nguyên nhân xuất phát từ điều kiện địa chất ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác cơ giới hóa tại các công ty than Vàng Danh và Nam Mẫu gồm các yếu tố: góc dốc vỉa lớn, đá kẹp duy trì có độ kiên cố lớn hơn khả năng cắt của máy khấu phải nổ, đá trụ nổi cục bộ, đá vách cứng với bước sập đổ lớn gây lở gương tụt nóc, ... Chi tiết ảnh hưởng của từng yếu tố như sau:

- Do yếu tố góc dốc vỉa:trong quá trình khai thác lò chợ CGH tại Công ty than Nam Mẫu đã nhiều lần gặp sự cố trôi trượt giàn chống, máy khấu vận hành khó khăn và cắt liên động điều khiển làm gián đoạn sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất.

- Do đá kẹp:Tại mỏ Vàng Danhtrong quá trình khai thác lò chợ II-8-2 khu giếng, dọc gương lò chợ luôn duy trì và tồn tại từ 1  3 lớp đá kẹp bột kết phân lớp dày từ 0,4  0,8 mcứng hơn khả năng cắt của máy khấu. Để xử lý trong những trường hợp

này mỏ đã phải khấu gương bằng khoan nổ mìn làm giảm tốc độ khai thác. Đá kẹp sau nổ mìn thường gây sự cố quá tải, hỏng hóc máng cào, cầu chuyển tải và máy nghiền gây ách tắc sản xuất. Ngoài ra, việc nổ mìn đá kẹp thường xuyên cũng gây hỏng hỏng các linh kiện thủy lực của giàn chống, máy khấu và làm rơ, rão máng cào lò chợ.

- Do biến động đá vách, đá trụ vỉa than:Trong suốt thời gian từ tháng 3  9/2009 tại lò chợ CGH mỏ Vàng Danh liên tục phải xử lý hiện tượng đá trụ nổilên mặt gương từ 0,3 ÷ 0,5m, lớn nhất lên tới 2,6m (cao hết mặt gương khai thác) bằng khoan nổ mìn gây ảnh hưởng đến thiết bị và làm gián đoạn, ách tắc sản xuất. Đối với lò chợ cơ giới hóa của Công ty than Nam Mẫu trong suốt giai đoạn từ 2014 ÷ 2015cũng phải nhiều lần xử lý hiện tượng trụ nổi bằng khoan nổ mìn gây ra các sự cố hỏng hóc thiết bị, đặc biệt là máy khấu và hệ thống thiết bị vận tải lò chợ như máng cào, cầu chuyển tải, máy nghiền và gây ách tắc sản xuất tương tự tại Công ty than Vàng Danh. Ngoài các vấn đề về đá trụ, tại mỏ Nam Mẫu, do đá vách trực tiếp cứng vững sập đổ với bước gãy lớn đã làm gia tăng áp lực mỏ gây ra hiện tượng lở gương tụt nóc phải xử lý làm và ảnh hưởng lớn đến tốc độ tiến gương

- Yếu tố thủy văn:Đây có lẽ là yếu tố ảnh hưởng nặng nề nhất đến công tác khai thác của các lò chợ cơ giới hóa tại hai đơn vị.Tại Công ty than Vàng Danh, lò chợ cơ giới hóa hạ trần bị ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn suối B khu Tây Vàng Danh, thường xuyên có nước dột từ nóc lò chợ, lưu lượng từ 30  180 m3/h. Đặc biệt vào mùa mưa năm 2010, lưu lượng nước trong lò chợ lên tới từ 200  394 m3/h, từ tháng 7/2010 giảm còn 30  40 m3/h. Lưu lượng nước chảy vào lò chợ lớn đã gây ra các sự cố làm ách tắc sản xuất (ách tắc cho tuyến băng tải, thượng tháo than) và giảm hiệu quả khai thác như: làm ẩm và cháy động cơ điện của thiết bị; các thiết bị nhanh hỏng hóc do bị ăn mòn bởi nước có tính axít; thường xuyên phải xử lý hiện tượng lở gương tụt nóc do than ngậm nước bị giảm yếu.

Tại Công ty than Nam Mẫu, do phía trên bề mặt địa hình do đơn vị khác quản lý nên không xử lý được hiện tượng nước mặt ngấm qua địa tầng chảy xuống lò chợ. Trong mùa mưa lò chợ thường thường xuyên có nước với lưu lượng lớn, gây ra các ách tắc sản xuất tương tự tại Công ty than Vàng Danh như: làm ngập lụt đường lò khu vực áp dụng cơ giới hóa (năm 2013), làm ẩm và cháy động cơ điện của các thiết bị; các thiết bị nhanh hỏng hóc do bị ăn mòn bởi nước có tính axít cao.

* Nguyên nhân xuất phát từ vấn đề kỹ thuật:

Các nguyên nhân xuất phát từ vấn đề kỹ thuật được đúc rút gồm khấu lò chợ vượt thượng, khấu vê lò chợ, hạn chế về quy mô trữ lượng lò chợ, thiết bị nhập khẩu trong nước chưa sản xuất được linh kiện đặc chủng, ... Chi tiết như sau:

- Do phải khấu lò chợ vượt thượng:Trong quá trình khai thác diện đầu tiên tại mỏ Nam Mẫu, lò chợ CGH đã phải khấu vượt qua hai lò thượng chéo +160/+170 và

thượng vận tải +160/+190. Tổng thời gian khấu vượt qua hai thượng này mất tới 12 tháng (cả năm 2012)làm hạn chế sản lượng và hỏng hóc thiết bị dẫn đến tồng chiều dài tiến gương trong một năm chỉ khoảng 85m, tương ứng sản lượng khai thác khoảng 70.000 tấn. Ngoài ra, để tăng trữ lượng huy động lò chợ, mỏ đã đã tổ chức khấu tràn qua trụ than giữa lò song song chân mức +160 với lò vận tải +155. Quá trình khai thác tại khu vực này mất nhiều thời gian, ảnh hướng lớn đến tiến độ khấu gương lò chợ cơ giới hóa, các sự cố thường xảy ra làm hư hỏng thiết bị ảnh hưởng đến cả quá trình khai thác về sau.

- Do phải khấu vê lò chợ:Tại Công ty than Vàng Danh, lò chợ cơ giới hóa được áp dụng tại vị trí đã được quy hoạch và chuẩn bị cho lò chợ khai thác thủ công, các đường lò dọc vỉa đã được đào bám trụ và tạo thành 2 góc quay lớn từ 35  70º. Do đó, trong quá trình khai thác lò chợ cơ giới hóa phải khấu vê nhiều dẫn đến làm giảm năng suất của máy khấu và gây ra các sự cố gãy chốt liên kết máng cào, đứt xích máng cào, ... Đây là một nguyên nhân không nhỏ dẫn đến lò chợ cơ giới hóa tại Vàng Danh chưa thành công.

- Hạn chế về quy mô trữ lượng lò chợ:Tại Công ty than Nam Mẫu, trữ lượng các lò chợ cơ giới hóa (từ 77.360 - 385.000 tấn) đều nhỏ hơn so với công suất thiết kế (450.000 tấn/năm), dẫn đến hầu như hàng năm lò chợ đều phải chuyển diện (thời gian chi phí cho một lần chuyển từ 2 ÷ 3 tháng), làm giảm thời gian khai thác liên tục của thiết bị và giảm sản lượng chung của công nghệ.

- Vấn đề liên quan đến thiết bị:Các thiết bị lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than Vàng Danh, Nam Mẫu được nhập khẩu từ Cộng Hòa Séc, trong nước chưa sản xuất được các linh kiện đặc chủng của thiết bị (máy khấu, máy nghiền, cầu chuyển tải), nên khi hỏng hóc phải chờ đợi nhập khẩu, lò chợ phải dừng sản xuất trong thời gian dài, làm giảm sản lượng năm của công nghệ và nảy sinh các sự cố mang tính dây chuyền.

- Vấn đề liên quan đến năng lực của các công tác phụ trợ: Vấn đề này ảnh hưởng ở cả hai công ty. Do dự án xây dựng mỏ không có lò chợ cơ giới hóa, nên các công tác phụ trợ phục vụ khai thác từ vận tải than, vật liệu, tiết diện đường lò, ... được xây dựng theo yêu cầu cần thông qua của lò chợ khấu gương bằng khoan nổ mìn với sản lượng thông qua chỉ vài chục đến 100 tấn/h cho mỗi cánh, trong khi đó sản lượng thông qua của lò chợ cơ giới hóa trong cùng một đơn vị thời gian lớn gấp vài lần, dẫn đến thường xuyên xảy ra ách tắc sản xuất.

- Một số vấn đề khác:Một số vấn đề khác ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác lò chợ có thể kể đến: (1) Mô hình hợp tác ba bên tại lò chợ CGH Vàng Danh là mô hình mới, lần đầu tiên được thực hiện, nên trong quá trình triển khai đã xuất hiện nhiều vấn đề phức tạp khó giải quyết như: vấn đề quản lý, vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thay thế chi tiết thiết bị; vấn đề điều hành sản xuất từ đó làm ảnh hưởng đến hiệu quả chung

của cả dự án; (2) Trình độ tiếp nhận công nghệ thời gian đầu và năng lực cơ khí phụ trợ trong nước chưa đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa, ...

c. Đánh giá khả năng làm việc của đồng bộ thiết bị

Về khả năng chống giữ của giàn chống: Kết quả theo dõi áp lực mỏ tác động lên các giàn chống tại lò chợ số 2 của Công ty than Nam Mẫu trong thời gian 3,5 tháng từ 18/3/2013 đến 24/6/2013 cho thấy giàn chốngđã đáp ứng tốt yêu cầu chống giữ. Tương tự, tại Công ty than Vàng Danh, mặc dù trải qua 6 mùa mưa nước chảy vào lò chợ với lưu lượng lớn nhất 394 m3/h lò chợ vẫn giữ được ổn định và không xảy ra tai nạn lao động nặng nào. Đặc biệt, có thời điểm lò chợ dừng khai thác, giàn chống đứng yên không di chuyển trong thời gian dài nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu chống giữ.

Về khả năng làm việc theo điều kiện góc dốc: Trong quá trình khai thác, phần lớn các lò chợ có góc dốc từ 0  17º, trung bình 8º, một số khu vực vỉa than có góc dốc đến 23º(Nam Mẫu). Kinh nghiệm cho thấy giàn chống Vinaalta hoạt động hiệu quả trong phạm vi góc dốc nhỏ hơn 20º. Khi góc dốc lò chợ lớn hơn 20º, giàn chống và máng cào trôi trượt mạnh theo hướng dốc, công tác khắc phục rất khó khăn, tốn nhiều chi phí nhân lực và thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ khai thác và sản lượng lò chợ.Ngoài ra, khi góc dốc lớn trên 20º, máy khấu làm việc mất ổn định gây nhiều sự cố gián đoạn sản xuất.

Đối với điều kiện góc dốc theo phương khấu, thực tế giàn chống và máy khấu đã làm việc được với góc dốc lên tới22º. Tuy nhiên, kết quả theo dõi cho thấy góc gốc làm việc hiệu quả theo phương khấu của giàn chống và máy khấu trong lò chợ cơ giới hóa chỉ đến 15º.

1.1.2. Công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu kết hợp với giàn chống thu hồi 02 máng cào

a. Khái quát quá trình triển khai áp dụng

* Dây chuyền 1: [14]

Mỏ than Hà Lầm được đơn vị Tư vấn (Viện Thiết kế Nam Kinh - Trung Quốc) xây dựng theo mô hình mỏ hiện đại với sản lượng than cơ giới hóa hàng năm 1,8 triệu tấn (01 lò chợ), sau được điều chỉnh thành 02 lò chợ (01 lò chợ công suất 0,6 triệu tấn/năm và 01 lò chợ công suất 1,2 triệu tấn/năm), chiếm 75% tổng sản lượng toàn mỏ. Trên cơ sở kinh nghiệm áp dụng công nghệ cơ giới hóa hạ trần thu hồi than nóc tại Trung Quốc, đơn vị tư vấn đã lựa chọn đồng bộ thiết bị cơ giới hóa sử dụng giàn chống thu hồi có kết cấu hai máng cào để áp dụng cho các lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than Hà Lầm.

Dây chuyền cơ giới hóa đầu tiên được triển khai lắp đặt tại lò chợ 11-1.14 vỉa 11.1 từ tháng 01  3/2015 dưới sự hướng dẫn của các chuyên gia Trung Quốc với công

suất thiết kế 600.000 tấn/năm. Đặc điểm điều kiện địa chấtvỉa than khu vực lò chợ như sau: chiều dày vỉa trung bình 6,8m, góc dốc vỉa trung bình 19º, chiều dài lò chợ theo hướng dốc 108m, theo phương 420m.Tổ hợp thiết bị gồm 67 giàn chống mã hiệu ZF4400/16/28, 06 giàn chống ngã ba lò đầu, lò chân, mỗi vị trí 03 giàn, mã hiệu ZFG 4800/18/28 kết hợp máy khấu dẫn động thủy lực MG150/375 - W, 02 máng cào SGZ630/264.Một số thông số công nghệ chính của lò chợ: chiều cao khấu gương 2,5m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 5,5m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.

Hình 1.5. Đồng bộ thiết bị cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm

Sau khi kết thúc công tác chạy thử, hiệu chỉnh thiết bị, lò chợ chính thức vận hành khai thác từ ngày 08/5/2015. Tính đến hết tháng 2/2017 đã khai thác được 1.055.747 tấn. Chi tiết thể hiện trong bảng 1.5.

Bảng 1.5. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 11, Công ty than Hà Lầm [14]

TT Tháng Sản lượng (tấn) NSLĐ (tấn/công) Tỷ lệ thu hồi (%) Phần trăm công suất đạt được so với thiết kế (%)

3/1/2015 1.927 Lắp đặt Lắp đặt Lắp đặt 1

4/1/2015 18.934 2 17,5 37,9 93.21

5/1/2015 36.000 3 17,7 72 94.23

6/1/2015 45.618 4 18,9 91,2 90.98

7/1/2015 42.506 5 17,7 85 91.10

8/1/2015 35.692 6 14,9 71,4 90.59

9/1/2015 35.842 7 14,9 71,7 90.83

10/1/2015 39.809 8 16,6 79,6 92.26

11/1/2015 23.022 9 9,6 46 91.26

10 12/1/2015 21.696 9 43,4 91.14

11 1/1/2016 47.794 19,9 95,6 89.67

12 2/1/2016 32.797 13,7 65,6 89.90

13 3/1/2016 68.255 28,4 136,5 90.23

14 4/1/2016 58.245 24,3 116,5 90.05

15 5/1/2016 80.196 33,4 160,4 90.17

16 6/1/2016 81.346 33,9 162,7 90.43

17 7/1/2016 24.524 10,2 49,0 82,7

18 8/1/2016 12.578 5,2 25,2 65,2

19 9/1/2016 6.451 2,7 12,9 75,9

20 10/1/2016 42.012 17,5 84,0 69,4

21 11/1/2016 74.560 31,1 149,1 88,9

22 12/1/2016 76.506 31,9 153,0 88,3

23 1/1/2017 65.491 27,3 131,0 88,9

24 2/1/2017 83.946 35,0 167,9 92,1

1.055.747 19,6 91,6 81,4 Tổng cộng /trung bình

* Dây chuyền 2:

Trên cơ sở thành công của dây chuyền 1 tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 11, tháng 10/2016 Công ty than Hà Lầm tiếp tục đưa vào áp dụng dây chuyền công nghệ cơ giới hóa đồng bộ thứ hai tại lò chợ 7-2 vỉa 7 với công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/năm. Theo tài liệu địa chất, đặc điểm địa chất kỹ thuật khu vực lò chợ như sau: chiều dày vỉa than thay đổi từ 2,35÷30,24mtrung bình 18,56m. Góc dốc vỉa than thường 2°÷25°. Trong phạm vi diện khai thác đầu tiên có 11 lỗ khoan, thay đổi chiều dày vỉa 16,21÷28,12m, trung bình 18,9mm, góc dốc vỉa thường là 2°÷25°; chiều dài lò chợ 154m, chiều dài theo phương của lò chợ là 750m, chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 15,07m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.

Sau khi kết thúc công tác chạy thử, hiệu chỉnh thiết bị, lò chợ chính thức vận hành khai thác từ ngày 08/12/2016. Tính đến hết tháng 3/2017 đã khai thác được 129.360 tấn. Chi tiết thể hiện trong bảng 1.6.

Bảng 1.6. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 7, Công ty than Hà Lầm [14]

TT Tháng Sản lượng (tấn) NSLĐ (tấn/công) Tỷ lệ thu hồi (%) Phần trăm công suất đạt được so với thiết kế (%)

1 12/2016 12.523 5,2 12,5 78,1

2 1/2017 53.452 22,3 53,5 87,5

3 2/2017 63.385 26,4 63,4 92,4

129.360 18,0 43,1 86,0 Tổng cộng /trung bình

b. Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu

Sản lượng và năng suất lao động đạt được của lò chợ cơ giới hóa tại vỉa 11 và vỉa 7, Công ty than Hà Lầm trong thời gian vừa qua là rất khả quan. Theo thống kê sản lượng tháng cao nhất đã đạt tới 83.946 tấn/tháng, năng suất lao động bình quân đạt tới 19,6 tấn/công. Việc đạt được kết quả này được đúc rút bởi một số nguyên nhân chủ yếu sau: (1) điều kiện vỉa than khu vực đã khai thác của lò chợ thuộc loại thuận lợi về chiều dày đến 17,87m, góc dốc chủ yếu dưới 15º; (2) công tác thu hồi ở máng cào sau đồng thời với quá trình khấu gương đã cho phép nâng cao được sản lượng lò chợ; (3) mỏ được xây dựng theo mô hình mỏ hiện đại với sản lượng chủ yếu từ cơ giới hóa (toàn mỏ có 04 lò chợ, trong đó 02 lò chợ cơ giới hóa chiếm 75% sản lượng năm), nên dây chuyền vận tải được thiết kế liên tục, đơn giản và đồng bộ với sản lượng phải thông qua của lò chợ cơ giới hóa; (4) Các thiết bị mới được đầu tư nên không xảy ra các hỏng hóc nghiêm trọng phải dừng sản xuất lâu.

Mặc dù sản lượng thực tế của lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than Hà Lầm đạt cao, gấp khoảng 2,0 lần so với các lò chợ giá khung, giá xích hạ trần, nhưng chưa đạt được như kỳ vọng trong thiết kế. Nguyên nhân do quá trình khai thác lò chợ cũng đã xảy ra một số sự cố như gặp phay có biên độ nhỏ, đá trụ nổi phải khấu cắt bằng khoan nổ mìn, chiều cao cắt đá lớn lên tới tới 1,6 - 1,9 m (ví dụ theo dõi kỹ thuật thực nghiệm hiện trường tại giàn số 39 ÷ 60, thời gian từ ngày 16 ÷ 30/9/2015); tụt lở nóc và gương lò chợ do than mềm, vỉa không ổn định (ví dụ theo dõi kỹ thuật thực nghiệm hiện trườngcác ngày 19/5, 25  27/5/2015, 01  07/6/2015, ...); khấu vê chỉnh tuyến lò chợ; lò chợ khấu cắm xuống theo chiều dốc (lớn nhất lên tới 18º).

Cũng theo thống kê, tỷ lệ thu hồi than của lò chợ cơ giới hóa theo báo cáo của Công ty than Hà Lầm đạt từ 65÷ 94,23%, trung bình 81,4% của lò chợ cơ giới hóa vỉa 11 và với 86% của lò chợ cơ giới hóa vỉa 7. Đạt được điều này là do công tác thu hồi than được thực hiện độc lập bằng máng cào đặt trên nền lò phía phá hỏa, cho phép thu

hồi tối đa than hạ trần, theo đó đã tăng được tỷ lệ thu hồi than sạch trong vỉa. Đây chính là lợi thế của máng cào sau thu hồi triệt để than hạ trấn.

c. Đánh giá khả năng làm việc của đồng bộ thiết bị

Về khả năng chống giữ của giàn chống: Kết quả theo dõi áp lực mỏ tác động lên các giàn chống tại hai dây chuyền lò chợ cơ giới hóa ở mỏ than Hà Lầm cho thấy giàn chốngđã đáp ứng tốt yêu cầu chống giữ, đáp ứng tiêu chí kỹ thuật khả năng chịu tải làm việc do nhà thiết kế đề ra.

Về khả năng làm việc theo điều kiện góc dốc: Trong quá trình khai thác, phần lớn các lò chợ có góc dốc từ 225º, trung bình 15º. Kết quả khảo sát, thống kê cho thấy giàn chống hoạt động hiệu quả trong phạm vi góc dốc nhỏ hơn 18º. Khi góc dốc lò chợ lớn hơn 18º, giàn chống và máng cào trôi trượt mạnh theo hướng dốc, công tác khắc phục rất khó khăn, tốn nhiều chi phí nhân lực và thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ khai thác và sản lượng lò chợ.Ngoài ra, khi góc dốc lớn trên 18º, máy khấu làm việc mất ổn định gây nhiều sự cố gián đoạn sản xuất.

Đối với điều kiện góc dốc theo phương khấu, thực tế giàn chống và máy khấuthường phải khấu cắm xuống theo phương với góc dốc lên tới18º. Tuy nhiên, kết quả theo dõi cho thấy góc gốc làm việc hiệu quả theo phương khấu của giàn chống và máy khấu trong lò chợ cơ giới hóa chỉ đến 15º.

1.2. KINH NGHIỆM KHAI THÁC VỈA DÀY, THOẢI ĐẾN NGHIÊNG TRÊN THẾ GIỚI

Khoảng gần 50% trữ lượng than công nghiệp của thế giới nằm trong miền chiều dày vỉa trên 4m, phần lớn trữ lượng này phân bố tại Trung Quốc, Nga, Kazaxtan, Ba Lan, Rumani và các quốc gia khác. Tại Nga, chỉ riêng bể than Kyzơbass trữ lượng vỉa dày thoải đến nghiêng đã có khoảng 47,8 tỷ tấn. Ngày nay để khai thác các vỉa than này người ta sử dụng hệ thống khai thác cột dài theo phương, sử dụng các tổ hợp cơ khí hóa.[4, 5, 6]

Công nghệ cơ giới hóa khai thác các vỉa than dày, dốc thoải đến nghiêng trên

thế giới được phát triển theo ba dạng chủ yếu sau [4, 5, 6]:

- Sơ đồ hệ thống và công nghệ khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa;

- Sơ đồ hệt thống và công nghệ khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ trần

thu hồi than nóc.

Kinh nghiệm khai thác trong các sơ đồ công nghệ trên lần lượt như sau:

1.2.1. Kinh nghiệm áp dụng sơ đồ và hệ thống khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa

Khi khai thác các vỉa than dày từ 10 – 15 m hệ thống khai thác lưu than và thu hồi nó khi khai thác lớp dưới được áp dụng phổ biến [12]. Tại mỏ than “Velenje” Nam

Tư [5, 6] đã khai thác vỉa than dày đến 140 m với góc dốc 6 - 8º. Vỉa than được chia thành các lớp với chiều dày mỗi lớp đến 20 m. Trong mỗi tập lại chia thành 2 lớp. Lò chợ lớp trên trong mỗi tập làm nhiệm vụ khai thác và phá nổ than nền để tạo điều kiện thuận lợi khi khai thác lớp dưới (hình 1.9). Khoảng cách vượt trước của các lớp tiếp nhận từ 30 - 90 m.

Tại Cộng hòa Séc [5] vỉa dày được khai thác với việc làm yếu than của nền lò

chợ lớp trên và sau đó thu hồi tại lò chợ lớp dưới (Hình 1.6).

Để phá hủy phần than nền của lớp trên tiến hành đào các đường lò cách nhau 3 - 4 m từ trụ vỉa tại mỗi khoảng 40 m trên toàn bộ chiều dài ruộng mỏ. Từ các đường lò này đào các cúp cách nhau 7 m và sâu 20 m. Từ đó khoan nổ mìn làm yếu than nền lớp trên.

a- khi khai thác vỉa dày đến 15 m; b- khi khai thác vỉa dày 15 - 20 m.

Hình 1.6. Khai thác vỉa dày thoải và nghiêng với việc lưu than vào không gian khai thác và thu hồi khi khai thác lớp dưới

Ưu điểm của hệ thống khai thác làm yếu nền than lớp trên có ưu điểm là khối lượng công tác đào lò chuẩn bị không lớn và tận dụng được áp lực mỏ để làm yếu lớp than giữa.

Tại Nga các vỉa than dày chủ yếu được khai thác tại bê than Kuzơbass và một than "Vorkutaugol", "Severovostokugol", "VostSibUgol" và tại các bể phần "Primorskugol" [5, 6, 10].

Những đóng góp to lớn trong việc hình thành các cơ sở khoa họcvề quá trình địa cơ học gây ra trong đất đá mỏ khi khai thác các vỉa than dày, đặc điểm quan hệ tương hỗ của vì chống và đất đá vách khi điều khiển áp lực mỏ đã góp phần hoàn thiện

và tạo ra những công nghệ mới. Đóng góp lớn nhất cho việc phát triển công nghệ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng được thực hiện tại Nga bởi các nhà khoa học như BV Gromov, Ermakov AY, Kalinin VI, Makhno EY, Shundulidi IA Melnik VV Solovyev AS và những người khác.Các mỏ than có công suất 1,5 triệu tấn than/năm đều có các lò chợ công suất cao. Khai thác vỉa than dày được tiến hành vào những năm 60 của thế kỷ 20. Vào thời điểm đó người ta đã chế tạo ra tổ hợp KTU-3M để hạ trần than từ lớp than giữa qua cửa thu hồi kim loại.[5]

Hình 1.7. Khai thác vỉa dày thoải với việc làm yếu lớp trên bằng khoan nổ mìn

1- lớp thứ nhất; 2- lưới thép; 3- lớp thứ 2; 4- lớp than giữa; 5, 6- tổn thất than Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới

Công nghệ khai thác vỉa dày thoải với hạ trần than lớp giữa (hình 1.8), được nghiên cứu bởi trường đại học Kuzniui.Theo sơ đồ công nghệ này, lớp thứ (1) được khai thác bằng tổ hợp cơ giới và trải lưới (2) để ngăn đất đá phá hỏa từ lớp trên lẫn vào than khi khai thác lớp dưới (3). Tổ hợp cơ giới (KM-8V, KM-130V) được sử dụng để thu hồi than hạ trần từ lớp giữa (4).

Nhược điểm của sơ đồ công nghệ này là chi phí lưới thép cao; tổn thất than lớn

(5)(6) dẫn tới nguy cơ cháy mỏ đối với vỉa than có tính tự cháy.

Nhược điểm này có thể hạn chế nếu như sử dụng lưới gắn vào tổ hợp KM-130V của lớp 1 (Hình 1.8). Trong đó điểm A phải được tính toán để khoảng cách vượt trước của lò chợ trên đủ lớn nằm ngoài phần ảnh hưởng do lò chợ lớp dưới. Lưới được gắn vào vị trí A của tổ hợp cơ giới khai thác lớp trên kéo theo toàn bộ lưới để thu hẹp phần than tổn thất của lò chợ lớp dưới.

1- lớp thứ nhất; 3- lớp thứ 2; 4- lớp than giữa; 7- máng cào sau; 8- lưới thép; 9-mặt nghiêng lớp than giữa; m1- chiều cao khấu gương lớp thứ nhất; m2- chiều cao khấu gương lớp thứ 2;m3- chiều cao lớp giữa; m- chiều dày vỉa Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới KM-130V với lưới liên kết

Các tính toán (khả năng kéo lưới) đã chỉ ra rằng giải pháp hiệu quả để khai thác

các vỉa than dày từ 4,5 - 12 m.

Ở mỏ Bukatrantra bể than Phía Đông khai thác vỉa than dày 50m được chia thành 2 lớp từ 7 - 25 m bởi lớp đá kẹp. Viện nghiên cứu KuzNIUI đã xây dựng công nghệ lưu than giữa các lớp khấu. Lớp lắp đặt được khai thác trước tiên ở phía vách vỉa, giàn chống dẻo được lắp đặt ở phía trụ vỉa than. Lớp giữa được khai thác theo hướng dốc sử dụng tổ hợp cơ giới KM-81E. Lớp than giữa giàn dẻo và vách cảu lớp này bị phá sập do áp lực tựa và được lưu lại trong khoảng trống đã khai thác [10].

Lớp dưới được khai thác nhờ tổ hợp giàn chống KTU. Khi khấu lớp dưới tiến

hành phá sập trần than lớp giữa và tháo thu hồi than giữa các lớp.

Tại mỏ Karkinskaya bể than Treliask đã tiến hành nghiên cứu điều khiển đất đá phá hủy của lớp lắp đặt trong khoảng trống đã khai thác bằng sét dẫn theo đường ống gắn với giàn chống [10].

Tại bể than Kuzobass cũng đã nghiên cứu và thử nghiệm côg nghệ khai thác hết

chiều dày vỉa đến 5M bằng tổ hợp giàn chống KM-120 và 2UKP-5.

Về cơ bản tại các mỏ thuộc bể than Kuzobass đã áp dụng 2 hệ thống khai thác: thu hồi than hạ trần và chia lớp nghiêng.Trong thời gian áp dụng hệ thống khai thác chia lớp nghiêng đã giải quyết được vấn đề tháo than giữa các lớp và giảm tổn thất than đồng thời đã xác định được giải pháp hoàn thiện bao gồm [6]:

- Sử dụng lớp than dày 1m làm lớp ngăn cách;

- Thay đổi hướng khấu của lớp trên và lớp dưới một góc 900;

- Sử dụng tuần tự khai thác các lớp và chuyển sang sơ đồ “lớp - vỉa”

Bản chất của sơ đồ công nghệ khai thác tháo than lớp giữa như sau:

Vỉa than dày được chia thành 3 lớp, trong đó 2 lớp khấu chủ động, một lớp là bị động. Lớp chủ động là lớp lắp đặt và lớp bị động là lớp giữa [22]. Đầu tiên cần khai thác các cột theo phương nhờ tổ hợp AMC lắp đặt với chiều dày (1,8 - 2,5) m.

Khai thác phân lớp dày (2,2 - 2,5) m bằng các cột theo hướng dốc, phần than còn lại giữa các lớp được phá vỡ bằng khoan nổ mìn sau đó được tháo qua các cửa tháo vào máng cào [6].

Tại mỏ Lê Nin bể than Kuzobass vào những năm 1960 - 1970 đã sử dụng gần 20 tổ hợp KTU, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khi khai thác các vỉa dày áp dụng cơ giới hóa đã tăng lên đáng kể, đạt 24.000 tấn/tháng [6, 10].

Đồng thời tại Nga đã tiến hành nghiên cứu tăng chiều dày khấu của vỉa than bởi Viện IGD. Sau các thử nghiệm ở quy mô công nghiệp tại bể than Kuzobass, tổ hợp KM-120 [10] bắt đầu được chế tạo hàng loạt.

Những năm gần đây tổ hợp 4KM-180, 2YKP-5 đã được áp dụng để khai thác các vỉa dày trên 4 m bằng một lớp khấu. Tại mỏ Lê Nin đã khai thác vỉa dày (9 - 10) m chỉ bằng 2 lớp khấu [10].

1.2.2 Kinh nghiệm áp dụng hệ thống khai thác hạ trần thu hồi than nóc

Về cơ bản ngày nay sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng, lò chợ trụ hạ trần thu hồi than nóc sử dụng tổ hợp cơ giới hóa đã được nghiên cứu đạt hiệu quả [5, 6]. Sơ đồ công nghệ này là một trong các công nghệ khai thác vỉa dày thoải và

nghiêng có triển vọng (Hình 1.10).

Trong hầu hết các trường hợp lớp than hạ trần sẽ tự sập đổ dưới tác động của áp lực mỏ. Nếu than bền vững không tự sập đổ người ta tiến hành phá sập cưỡng bức bằng khoan nổ mìn trong các lỗ khoan dài.

Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc

Để thu hồi than giữa các lớp người ta áp dụng 2 giải pháp công nghệ: phương án sử dụng tổ hợp giàn chống một máng như KTU, KNKM của Nga, VHP-731 của Hungary hoặc loại giàn khác và phương án là sử dụng thêm một máng cào sau lò chợ (loại tổ hợp giàn chống 2 máng cào) ví dụ tổ hợp OKPV-70, KM-81V (Nga), ZFS (Trung Quốc) hoặc các loại khác [5, 6, 10].

Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc dùng 1 máng cào

Khi sử dụng phương án giàn chống một máng cào đặt gần gương cho phép giảm kích thước tổ hợp nhưng không đảm bảo khối than được chuẩn bị ở mức độ cần thiết do khoảng cách đến cửa tháo nhỏ chính vì vậy dù than mềm vẫn cần hỗ trợ làm vỡ bổ sung. Đồng thời còn gây bụi khi tháo than và mất an toàn khi làm việc (hình

1.11). Mặt khác không cóa cửa thu hồi sau giàn gây nên tổn thất thu hồi than hạ trần lớn. Đây cũng chính là hạn chế của tổ hợp giàn chống có một máng cào thu hồi trước.

Khi sử dụng phương án thứ 2 (tháo than thu hồi hạ trần vào máng cào sau) tạo điều kiện thuận lợi cho biến dạng và phá hủy lớp than giữa. Tuy nhiên điều này làm tăng đáng kể kích thước, trọng lượng của tổ hợp giàn chống và còn phải có thêm một máng cào sau làm phức tạp thêm kết cấu của tổ hợp cũng như quá trình sử dụng, gây quá tải lên thiết bị đặt nền lò vận tải (Hình 1.12).

Hình 1.12. Tổ hợp giàn chống tháo than hạ trần lên máng cào sau (tổ hợp giàn chống sử dụng 2 máng cào)

Trong những năm gần đây tại Trung Quốc đã tiến hành các nghiên cứu công nghệ khai thác vỉa thoải và nghiêng với hạ trần thu hồi than nóc (chủ yếu sử dụng tổ hợp giàn chống sử dụng 2 máng cào). Họ đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển sơ đồ khai thác này từ những năm 1982. Sau một thời gian nghiên cứu hoàn thiện năm 1995 sơ đồ này đã cho hiệu quả lớn so với các sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng chia lớp nghiêng. Sơ đồ này đã trở thành sơ đồ có hiệu quả cao và được áp dụng phổ biến.[5]

Quá trình khai thác than được thực hiện bằng 2 cách: khấu than lớp dưới thực hiện bằng máy liên hợp, dịch chuyển giàn chống, máng cào gần gương và vận hành máng cào sau thu hồi than hạ trần.

Tại mỏ Jinging N03 đã khai thác vỉa dày tới 7m bằng lò chợ dài 290m tại độ sâu 700m và đã khai thác lớp dưới dày 3m, than hạ trần 4m. Than lớp trên tự phá hủy bởi áp lực mỏ và được tháo vào máng cào sau.Sản lượng khai thác lớn nhất đã đạt đến 15.000 tấn/ngày [5]. Hiện nay công nghệ này đang được áp dụng trên toàn lãnh thổ Trung Quốc đối với các mỏ có điều kiện vỉa dày công nghệ khai thác hạ trần vẫn luôn được ưu tiên số một.

Nhờ kết cấu giàn chống hoàn hảo và các thông số công nghệ hợp lý tại mỏ than Tasan vào năm 2011 đã khai thác gần 50.000 tấn/ngày từ một lò chợ ở độ sâu 400m

với chiều dài lò chợ 235m, chiều dày khấu than 3,5m khi khai thác các vỉa than dày tới 20m và thu hồi than hạ trần. Tổn thất than khoảng từ (20 - 30)% [5].

Bảng 1.7. Tổng hợp một số mỏ than áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nócở Trung Quốc [5]

Tổn thất, Sản lượng khai thác, nghìn tấn/ngày Mỏ than Chiều dày vỉa,m Độ sâu khai thác, m Chiều dài lò chợ, m % Chiều dày lớp hạ trần, m Trung bình Lớn nhất

Jining№3 7,0 3,0 700 290 - 15 30

Dongtan 6,0 3,0-3,5 710 223 - 16 14

Gaohe 6,5 2,5-2,8 470 236 - 8 -

Tashan 12-20 3,5 400 235 35 50 20-30

Tại nước Úc hệ thống khai thác thu hồi than hạ trần cũng được nghiên cứu từ những năm 2003. Năm 2006 đã áp dụng tại mỏ Austar và thu được kết quả khả quan. Hiện nay hệ thống này được áp dụng phổ biến tại nước Úc khi khai thác các vỉa than dày thoải và dốc nghiêng.

Tại nước Séc đã sử dụng hệ thống “Valenje” khấu lớp dưới với chiều dày tới 4m bằng máy liên hợp khấu than và hạ trần than nóc bằng phương pháp khoan nổ mìn từ các lỗ khoan dài đến 17m (Hình 1.13) [5].

Hình 1.13. Sơ đồ công nghệ “Valenje” khai thác vỉa dày thoải và nghiêng tại Séc

1.2.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của một số hệ thống khai thác

Trong bảng 1.8 và bảng 1.9 tổng hợp và so sánh những ưu nhược điểm giữa các

hệ thống khai thác vỉa dày thoải và nghiêng.

Ký hiệu dấu “-” thể hiện hệ thống được đánh giá với chỉ số thấp nhất (nhược điểm);

Ký hiệu dấu “++” thể hiện hệ thống có ưu thế nhất (ưu điểm)

Bảng 1.8. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày tới 7 m

Các chỉ tiêu HTKT chia lớp nghiêng HTKT lò chợ trụ hạ trần than nóc

Chiều dày khai thác, lớp + -

Diện tích gương + ++

Năng suất lao động - +

Tổn thất than + -

Nguy cơ với than tự cháy + -

Điều khiển đá vách + -

Điều khiển mức độ làm bẩn than + -

Chi phí cho công tác đào lò chuẩn bị ++ -

Khối lượng máy móc sử dụng - +

Khả năng kiểm soát độ ổn định của gương + +

Khả năng khai thác chọn lọc + -

Khả năng loại bỏ đá kẹp + -

Chi phí bảo vệ đường lò - -

Mức độ tập trung hóa sản xuất - +

Chi phí năng lượng - ++

Nhu cầu nhân lực thực hiện - +

Mức độ phụ thuộc vào khả năng ổn định của than - +

Bảng 1.9. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày trên 7 m

Các chỉ tiêu

Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng Hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc

+ - Chiều dày khai thác, lớp

+ ++ Diện tích gương

+ ++ Năng suất lao động

+ - Tổn thất than

+ - Nguy cơ với than tự cháy

+ - Điều khiển đá vách

+ - Điều khiển mức độ làm bẩn than

+ ++ Chi phí cho công tác đào lò chuẩn bị

+ ++ Khối lượng máy móc sử dụng

+ - Khả năng kiểm soát độ ổn định của gương

+ - Khả năng khai thác chọn lọc

- - Khả năng loại bỏ đá kẹp

+ ++ Chi phí bảo vệ đường lò

+ ++ Mức độ tập trung hóa sản xuất

+ ++ Chi phí năng lượng

+ ++ Nhu cầu nhân lực thực hiện

+ - Mức độ phụ thuộc vào khả năng ổn định của than

Trên cơ sở đó để đánh giá khả năng và tính khả thi của việc sử dụng các hệ thống khai thác trong điều kiện vỉa dày dốc thoải và nghiêng tại mỏ Hà Lầm đối với chiều dày vỉa than (10 – 13) m:

Tùy thuộc vào đặc điểm điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ để khai thác các vỉa dày thoải và nghiêng có thể sử dụng nhiều hệ thống khai thác khác nhau. Với mục tiêu để nghiên cứu một số thông số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải và nghiệng, luận án lựa chọn vị trí địa điểm là lò chợ cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm, tính đến thời điểm hiện tại, đây là một mỏ có điều kiện phù hợp nhất để triển khai công tác nghiên cứu cho vấn đề đặt ra của luận án.

Có rất nhiều phương án để khai thác các vỉa than dày thoải và nghiêng đã được thực hiện ở trong nước và trên thế giới. Tuy nhiên, thực tế hiện nay các hệ thống khai thác vỉa dày thoải và nghiêng trên thế giới cũng như ở trong nước chủ yếu được phát triển theo 2 hướng chính là:

1. Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng, hạ trần than lớp giữa;

2. Hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc lên máng cào gương hoặc

máng cào sau thu hồi.

Trong điều kiện thực tế của mỏ Hà Lầm hiện nay đang sử dụng hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần thu hồi than nóc lên máng cào phía sau (sử dụng tổ hợp cơ giới có kết cấu giàn cơ khí hóa sử dụng 2 máng cào một máng cào gương và một máng cào sau thu hồi than hạ trần) độc lập.

1.3. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA MỘT SỐ TÁC GIẢ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ VẤN ĐỀ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA CHO VỈA DÀY, DỐC THOẢI ĐẾN NGHIÊNG

Cho đến nay, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về các thông số của lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa cho điều kiện vỉa dày, dốc thoải và nghiêng. Tuy nhiên, đối với các điều kiện địa chất vỉa than dày tại Việt Nam, một số đề tài đã được nghiên cứu như sau:

* Luận án tiến sĩ của tác giả Phùng Mạnh Đắc (tiếng Nga): Nội dung của Luận

án nghiên cứu về các vấn đề sau:

- Lựa chọn phương pháp tháo than trên cơ sở phân tích kinh nghiệm khai thác

vỉa dày nghiêng trong điều kiện địa chất phức tạp

- Xác định quy luật dịch chuyển của than và đất đá trong phễu tháo than than và xác định các tham số hợp lý như chiều dày lớp than hạ trần, khoảng cách cửa tháo than, phương pháp thu hồi hợp lý để giảm tổn thất

- Đề xuất sơ đồ công nghệ chia lớp, hạ trần trên cơ sở các tham số hoàn thiện.

* Luận án tiến sĩ của tác giả Trương Đức Dư (tiếng Việt): Nội dung của Luận

án nghiên cứu về các vấn đề sau:

- Xác định một số thông số cơ bản của công nghệ khai thác hạ trần như: góc nghiêng gương trần than, khoảng cách các cửa tháo than, chiều dày vỉa tối đa thực hiện khai thác hạ trần trong điều kiện công nghệ khai thác thời điểm thực hiện luận án (giá thủy lực di động).

* Luận án tiến sĩ của tác giả Vũ Thái Tiến Dũng (tiếng Việt): Nội dung của

Luận án nghiên cứu về các vấn đề sau:

- Xác định chiều dày lớp than hạ trần hợp lý;

- Nghiên cứu các yếu tố khả năng sập đổ của đá vách và góc mặt trượt trần than

ảnh hưởng đến khả năng thu hồi than nóc;

1.4. KẾT LUẬN

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, chương 1 luận án rút ra một số kết luận sau:

(1) Ngày nay tại các mỏ hầm lò của Việt Nam cũng như tại các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển (Nga, Trung Quốc, Ba Lan, Nam Phi…) khi khai thác các vỉa than dày trên 5 - 6 m thường sử dụng các công nghệ khai thác sau:

+ Phân chia vỉa thành các lớp nghiêng, tại mỗi lớp khai thác độc lập bằng hệ thống khai thác cột dài theo phương. Chiều dày mỗi lớp khấu từ 2,5 – 2,7 m, hoặc tới 5 - 6 m khi sử dụng các tổ hợp cơ giới (khấu một lần nếu không chia lớp). Phương pháp điều khiển đá vách là phá hỏa toàn phần.

+ Công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc;theo sơ đồ công nghệ này vỉa than sẽ được khấu một lớp bám trụ với chiều dày từ 2,5 – 3,5 m, chiều dày lớp than hạ trần từ 6 – 13 m. Cố một số trường hợp thu hồi than hạ trần đến 17 m.

(2)Các kết quả phân tích kinh nghiệm khai thác vỉa dày thoải và nghiêng trên thế giới đã chỉ ra rằng khi chiều dày vỉa lớn hơn 10 – 12 m cần phải xem xét lựa chọn sơ đồ công nghệ cho phép giảm thiểu tổn thất khai thác. Trong trường hợp này tổn thất tăng thêm khi sử công nghệ chia lớp nghiêng và để lại trụ giữa các cột, còn khi sử dụng công nghệ khai thác lò chợ trụ hạ trần với một máng cào gương sẽ dẫn đến tổn thất lượng than lớn trên trụ vỉa trong không gian đã khai thác phía sau của lò chợ, đây chính là hạn chế tổ hợp giàn chống sử dụng một máng cào.

(3)Trong điều kiện các vỉa dốc thoải và nghiêng, chiều dày vỉa trên 10 -12 mthì việc áp dụng hệ thống khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa, khấu lớp vách- lớp trụ và hạ trần thu hồi than lớp giữa sử dụng tổ hợp giàn chống 2 máng cào độc lập có hiệu quả cao và nhiều lợi thế do chiều dày lớp hạ trần nhỏ, giảm được tổn thất. Tuy nhiên, công tác chuẩn bị và khai thác phức tạp, chi phí lớn. Do đó, việc khai thác lò chợ hạ trần than nóc cần nghiên cứu áp dụng với việc trên cơ sở đánh giá ảnh hưởng của điều kiện địa chất - kỹ thuật và lựa chọn các thông số công nghệ phù hợp nhằm tăng hiệu quả khai thác.

(4) Có phương án xác định độ lớn hợp lý của góc trượt than hạ trần để giảm tổn thất trong quá trình thu hồi than nóc hoặc than lớp giữa trong mối quan hệ ảnh hưởng của đá vách - xuống khối than hạ trần, khối than hạ trần – với giàn chống và không gian khai thác trong lò trợ.

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT - KỸ THUẬT MỎ ĐẾN QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC

Khả năng thu hồithan hạ trần trong các lò chợ phụ thuộc rất lớn vào điều kiện địa chất và công nghệ khai thác. Những yếu tố ảnh hưởng đó là: mức độ phá huỷ kiến tạo, tính chất đá vách vỉa (tính chất cơ lý, mức độ phân lớp, tính nứt nẻ, độ ngậm nước), đặc điểm vỉa than (chiều dày, góc dốc vỉa và độ ổn định của chúng, chiều dày kẹp, số lượng và độ ổn định của đá kẹp trong vỉa than, tính chất của than), loại vì chống với cơ cấu thu hồi than nóc, chiều rộng bước hạ trần, khoảng cách các cửa tháo than .v.v..

Dưới đây, luận án sẽ tiến hành phân tích quy luật dịch chuyển của than nóc và những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi than hạ trần khi áp dụng lò chợ cơ giới hóa đồng bộ.

2.1. QUY LUẬT DỊCH CHUYỂN CỦA THAN NÓC

Khối than trước gương lò chợ

Khu vực phá hỏa sau lò chợ

Lò chợ

Than nóc là một bộ phận nằm dưới vách trực tiếp cần phải thu hồi, đảm bảo yêu cầu bảo vệ và duy trì tính ổn định giàn chống và đảm bảo không gian sập đổ của đá vách phía sau lò chợ. Quy luật vận động dạng này của than nóc và đặc tính môi trường lực học của nó có quan hệ rất chặt chẽ với nhau. Theo nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, dịch động do khai thác là căn nguyên phát sinh biểu hiện áp lực mỏ, biểu hiện áp lực tựa trong khai thác lò chợ cũng là do dịch động trong khai thác lò chợ tạo nên. Theo bước dịch chuyển của là chợ, sự phân bố áp lực tựa trước và sau lò chợ thể hiện như hình 2.1.[7]

Hình 2.1. Sự phân bố áp lực tựa trước sau lò chợ khai thác

Áp lực tựa phía trước khối than hình thành là do biến dạng của khối than tiếp cận với bề mặt gương lò chợ, khối than bị nén ép phá hủy, hoàn toàn mất đi khả năng mang tải; ở vị trí phía trước cách xa gương lò chợ hơn, do áp lực xung quang tăng nên cường độ giới hạn của than cũng dần dần tăng, khả năng mang tải trong khối than cũng từng bước nâng cao, tạo nên sự phân bố ứng lực nội bộ trong khối than phía trước gương và hình thành vùng áp lực tựa.

Cũng theo bước dịch chuyển của lò chợ, phá hủy than nóc dần phát triển về phía trước, quan hệ tác động tương hỗ giữa than nóc và đá mỏ xuất hiện một vòng biến

hóa mới. Quá trình phân bố ứng lực này là biến động ảnh hưởng do nhiều nguyên nhân, vì thế phá hủy than nóc cũng là biến động, phát triển.

Hình 2.2. Phân bố biến dạng than nóc Thông qua phân tích quy luật thay đổi áp lực tựa đối với than nóc khai thác lò chợ hạ trần thu hồi than và quan trắc hiện trường nhận thấy, do áp lực của áp lực tựa, than nóc phân thành 4 vùng (Hình 2.2): Theo thể hiện trên hình 2.1vùng hoàn chỉnh (I) (vùng biến dạng đàn hồi), vùng phát triển phá hủy (II) (vùng biến dạng dẻo), vùng phát triển nứt gãy (III) (áp lực tựa than nóc phía trên giàn chống xu thế bằng 0) và vùng sập đổ vỡ vụn (IV).

Vùng biến dạng đàn hồi (I) nằm ở điểm giá trị lớn nhất về phía cạnh khối than có trạng thái nén duỗi, lượng nén duỗi tương đối nhỏ, các nứt nẻ xảy ra không rõ ràng, như đặc trưng biến dạng tính đàn hồi cũng phù hợp với quy luật. Vùng biến dạng dẻo (II) nằm ở vị trí điểm giá trị cao nhất đến gương lò có trạng thái nở nứt ngang, dịch chuyển vị trí ngang lớn hơn vị trí dịch chuyển vuông góc, vị trí dịch chuyển vuông góc từ trên xuống dưới tăng lên, độ lớn vị trí dịch chuyển và khoảng cách đến gương lò tạo thành quan hệ hàm số mũ. Vùng phát triển nứt nẻ (III) nằm ở phía trên vùng điều khiển vách của giàn chống, do sự di chuyển về phía trước để dỡ tải của giàn chống, than nóc dần dần bị vỡ vụn, vị trí dịch chuyển vuông góc lớn hơn vị trí dịch chuyển ngang, vị trí dịch chuyển vuông góc từ dưới lên trên giảm, vị trí dịch chuyển ngang phía trên than nóc là lớn nhất, độ lớn vị trí dịch chuyển và khoảng cách đến gương lò tạo thành quan hệ hàm số chỉ số. Vùng sập đổ vỡ vụn (IV) nằm phía trên cửa tháo than và đuôi xà nóc của giàn chống, than nóc từ đó mà sập xuống, phía dưới than nóc sập có kích thước độ hạt nhỏ, phía trên có kích thước lớn, khi mở cửa tháo than thì than ở phía dưới sập xuống dễ dàng, phía trên than nóc thường bị nén ép thành vòm, đuôi xà dao động hoặc cột đập vụn (bằng cơ) phá vỡ chân vòm có thể làm cho than nóc từng bước rời rạc mà sập đổ xuống, cần phân biệt vùng sập đổ lần đầu IV1 và vùng sập đổ cuối cùng IV2.[7].

Từ quá trình phá hủy than nóc cho thấy, sự tạo thành vùng phá hủy than nóc lần đầu chủ yếu là tác dụng của áp lực tựa phía trước gương lò. Khi tiếp cận với gương lò thì trở lại đá vách, điều này có liên quan đến kết cấu của đá vách, đặc biệt có quan hệ với cường độ và bước phá hỏa. Trong vùng điều khiển vách, chủ yếu là tác dụng chống giữ nhiều lần của giàn chống đối với đá vách, mà căn cứ và cơ sở phá vỡ than nóc là điều kiện về cường độ tự thân trọng lượng của nó.

2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC

Trên cơ sở quy luật dịch chuyển của than nóc có thể thấy rằng có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi than nóc. Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, NCS chỉ đề cập đến các yếu tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả thu hồi than nóc như sau:

2.2.1. Ảnh hưởng của điều kiện kiến tạo

Đặc điểm nổi bật của kiến tạo vùng Quảng Ninh là mật độ đứt gãy lớn; các phá huỷ địa chất này với biên độ lớn đã chia cắt khoáng sàng thành các khối; trong các khối kiến tạo có thể phân chia ra thành các khu vực khai thác; phụ thuộc vào vị trí tương đối của các phá huỷ địa chất theo đường phương và hướng cắm vỉa, mà trong phạm vi khối kiến tạo có thể chia ra thành các khu khai thác có dạng hình chữ nhật, hình tam giác hoặc khu vực trữ lượng than để lại nhằm bảo vệ, ngăn cách với phay phá. Phụ thuộc vào trữ lượng phân bố ở các khu vực có hình dạng hình học khác nhau, cũng như kích thước của chúng theo đường phương và hướng cắm, có thể đánh giá được mức độ phá huỷ kiến tạo địa chất một cách định lượng, từ đó xác định các yếu tố địa chất ảnh hưởng quyết định tới quy hoạch và phát triển công nghệ khai thác 31. Trữ lượng than tập trung lớn ở các khu vực hình dạng hình chữ nhật thì điều kiện áp dụng công nghệ khai thác lò chợ dài càng thuận lợi, còn ở các khu vực hình dạng hình tam giác sẽ gặp khó khăn cho áp dụng công nghệ khai thác này; như vậy có thể coi các khu vực khai thác có hình dạng hình chữ nhật là “đơn giản” và các khu vực khai thác hình dạng tam giác là “phức tạp”.

Theo đánh giá của viện Khoa học Công nghệ Mỏ 19, với 27% trữ lượng than khai thác hầm lò thuộc khu vực có dạng hình tam giác “phức tạp” là khó khăn đáng kể cho việc áp dụng các hệ thống khai thác gương lò chợ dài do yếu tố kiến tạo tạo ra. Tuy nhiên đối với công nghệ khai thác lò chợ hạ trần ở vùng Quảng Ninh, sự phá huỷ kiến tạo mạnh lại cũng tạo ra thuận lợi là làm cho đá vách ở các vỉa bị ảnh hưởng nên dễ sập đổ, ví dụ đá vách bột kết và cát kết ở các vỉa dày mỏ Hà Lầm rất rắn chắc, có cường độ kháng nén cao (400  800 KG/cm2), song do ảnh hưởng của phá huỷ kiến tạo mạnh nên đá vách tương đối dễ sập đổ, thuận lợi cho khai thác lò chợ hạ trần.

Chiều dài theo phương khu khai thác lại ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả khai thác cơ giới hoá: chiều dài theo phương lớn, sự khai thác diễn ra liên tục và ổn định lâu dài, mang lại hiệu quả khai thác cao; chiều dài theo phương khu khai thác nhỏ, các thiết bị cơ giới hoá cồng kềnh và nặng nề sẽ phải lắp đặt và tháo ra nhiều lần làm giảm thời gian sử dụng thiết bị, hao phí sức lao động, giảm sản lượng và phức tạp trong điều hành sản xuất... Tại vùng Quảng Ninh, các khu mỏ Mạo Khê,Khe Chàm, Khe Tam có chiều dài theo phương khu khai thác gọi là tương đối thuận lợi để cơ giới hoá, còn lại nhiều mỏ khác gặp khó khăn ở điều kiện này. Đối với công nghệ khai thác hạ trần rất

cần thiết phải sử dụng các tổ hợp cơ khí hoá; song sự phức tạp của kiến tạo vùng Quảng Ninh đã ảnh hưởng hạn chế hiệu quả áp dụng các tổ hợp cơ khí hoá đồng bộ.

2.2.2. Ảnh hưởng của tính chất đá vách vỉa

Tính sập đổ của đá vách vỉa ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả áp dụng công nghệ khai thác hạ trần: khi đá vách dễ sập đổ là điều kiện thuận lợi để thực hiện sơ đồ khai thác lò chợ hạ trần, bởi vì đá vách sập đổ ngay sau khi sập đổ trần than sẽ giảm đáng kể tải trọng tác dụng lên gương lò. Theo GS.TSKH Lê Như Hùng 2, khiđá vách trực tiếp dày, dễ sập đổ, thì sau khi tháo than hạ trần, đá vách có thể lập tức sập đổ, kết cấu sập đổ của đá vách ở dạng vòm áp lực hoặc bán vòm (Hình 2.3).

a – khi vách dễ sập đổ; b – khi vách sập đổ trung bình; c - khi vách khó sập đổ Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý tác dụng tương hỗ giữa than sập đổ và đất đá khi tháo lên máng cào

Thực tế khai thác tại các lò chợ vùng Quảng Ninh cho thấy khi lò chợ có vách dễ sập đổ hay chịu ảnh hưởng lớn của phong hoá và đứt gãy kiến tạo thì khả năng hạ trần than nóc ở đây khá thuận lợi.

Khi đá vách bền vững, khó sập đổ thì sau khi hạ trần than, đá vách vỉa vẫn bị

treo theo kết cấu dầm ngàm, đá vách treo càng dài thì áp lực tựa lên trần than và gương lò càng lớn. Những quan trắc và đo đạc áp lực mỏ cũng như dịch động vách tại lò chợ công trường 87 vỉa 10 Hà Lầm 19 cho thấy đá vách sập đổ theo chu kỳ, bước sập đổ 6  7 m; trước khi đá vách sập gãy, ở nóc gương lò chợ thường xuất hiện các vết nứt và áp lực mỏ lớn dẫn đếnhiện tượng lở gương và tụt nóc trước gương, khả năng thu hồi than khó khăn.

Khi đá vách chuẩn bị sập gãy, gương lò chợ bị nén mạnh và bị lở gương; than hạ trần ở những luồng khấu này hầu như không lấy được. Đá vách vỉa cứng vững, khó sập đổ, ảnh hưởng bất lợi cho công nghệ khai thác lò chợ hạ trần; khi đó có thể thực hiện công nghệ khai thác chia lớp nghiêng - hạ trần, vì có thể tiếp cận được vách vỉa để tác động phá sập vách cưỡng bức; tuy nhiên loại đá vách này khi sập đổ thường xuất hiện các khối, tảng lớn gây tải trọng động, có thể làm xô lệch và hỏng vì chống lò chợ.

Tính chất đá vách vỉa ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả áp dụng công nghệ khai thác hạ trần: đá vách ổn định, dễ sập đổ đến sập đổ trung bình sẽ thuận lợi để áp dụng khai thác lò chợ hạ trần; đá vách vỉa cứng vững, khó sập đổ sẽ hạn chế khả năng an toàn trong khai thác, nếu phải áp dụng các giải pháp làm yếu vách sơ bộ thì sẽ tăng chi phí khai thác.

Mức độ tổn thất than gia tăng khi treo vách cơ bản trong không gian đã khai thác và khi chiều dày vách trực tiếp nhỏ được giải thích như sau: Khi đá vách không bền vững sẽ sập đổ ngay sau khi gương lò chợ khấu qua một vài luồng, đất đá sập đổ hình thành lên một góc trượt tạo ra biên giới AB (hình 2.3a) trong không gian đã khai thác với độ lớn từ 50 - 55 độ, điều này tạo thành luồng dẫn than vào máng cào đồng thời hạn chế than rơi vào không gian đã khai thác. Do vậy mức độ tổn thất sẽ nhỏ nhất.

Khi nằm trên vỉa than là vách cơ bản (không có vách trực tiếp) hoặc vách trực tiếp mỏng sẽ xảy ra hiện tượng treo vách với khẩu độ lớn. Đất đá sập đổ vào không gian khai thác không lấp đầy khoảng trống đã khai thác dẫn đến một lượng lớn than nằm lại trụ vỉa gây ra tổn thất lớn hơn. Kinh nghiệm thực tiễn trong hầu hết các trường hợp này cho thất mức độ tổn thất đạt đến 50% hoặc lớn hơn.

2.2.3. Ảnh hưởng của chiều dày vỉa

Chiều dày vỉa than hay chiều dày lớp than hạ trần cũng ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả khai thác: nếu coi chiều dày trần than nóc lò chợ là một dầm conson thì chiều dày trần than càng lớn, mô men kháng uốn càng cao, tức là khi chiều dày trần than lớn thì sự chống lại tải trọng của đá vách cũng lớn, còn khi chiều dày trần than nhỏ thì sức chống lại tải trọng của đá vách cũng nhỏ. Trong cùng điều kiện khai thác với đá vách vỉa cứng vững, tương đối khó sập đổ thì khi chiều dày phân lớp của trần than sát vách mỏng, than mềm bở, độ dính kết thấp nó thường không duy trì được sự ổn định dưới tác dụng của áp lực mỏ: than nóc thường bị vỡ dẫn đến hiện tượng rỗng nóc làm cho

sức chống giữ của vì chống giảm, làm hạn chế mức độ an toàn và than hạ trần thu hồi đượt ít (Hình 2.4).

Hình 2.4. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần mỏng

Khi chiều dày trần than nóc lò chợ tăng lên, nóc lò chợ ổn định hơn và cho phép thu hồi than hạ trần tốt hơn.Khi vỉa than rất dày (m> 6 mét), nóc lò chợ ổn định, vì chống làm việc tốt, nhưng tỷ lệ thu hồi than hạ trần lại giảm đi (Hình 2.5).

Hình 2.5. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần dày

Khi chiều dày trần than nóc quá lớn, do giới hạn của góc sập đổ than nóc mà khối elip trong quá trình sập xuống bị lệch hướng về phía vùng đã khai thác và khi chu vi khối elip sập đổ và mặt nghiêng góc nằm tự nhiên của khối than vỡ vụn tương thích nhau thì trục góc nghiêng đạt được giá trị lớn nhất, khi đó chiều dày lớp than nóc sập đổ lớn nhất là M2 (Hình 2.6), khối than nóc ở phần phía trên đó cho dù dùng bước hạ trần là bao nhiêu và phương pháp hạ trần là phương pháp gì thì cũng không thể bị sập xuống và như vậy tỷ lệ thu hồi giảm mạnh, tổn thất than lớn. [7]

Hình 2.6. Kết cấu sập đổ hình thức bán vòm của than nóc

Như vậy, qua nghiên cứu phân tích lý thuyết trên đây cho thấy chiều dày trần than ảnh hưởng lớn đến sự tác động của đá vách vỉa đối với khả năng chống giữ của vì chống ở gương lò trong sơ đồ công nghệ khai thác có hạ trần than nóc. Cùng với tính chất đá vách, chiều dày trần than ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi than hạ trần: chiều dày trần than mỏng mà vách cứng, khó sập đổ thì than hạ trần có tổn thất lớn; khi vỉa than rất dày thì tổn thất than khai thác hạ trần cũng tăng cao; điều đó cho thấy rằng sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ hạ trần than nóc chỉ đạt hiệu quả đến một giới hạn chiều dày vỉa nhất định; khi chiều dày vỉa lớn hơn giới hạn này cần thực hiện công nghệ khai thác khác chẳng hạn như chia lớp, hoặc chia lớp - hạ trần.

2.2.4. Ảnh hưởng của chiều rộng bước hạ trần

Theo giáo sư IU.V.Grômôv, trần than nóc lò chợ là conson than ngắn bị ngàm chặt một đầu; khi tính chất cơ lý của than và chiều dày trần than không thay đổi thì mức độ bền vững của trần than phụ thuộc vào chiều dài của consơn từ gương tới phá hoả; trong phạm vi trên, ngoài vị trí gương khấu được chống giữ thì phần than còn lại là chiều rộng bước hạ trần 8. Trong cơ học kết cấu, với một dầm bị ngàm, khi chiều dài của nó càng nhỏ thì tính ổn định càng cao;

Bước hạ trần thu hồi than là một trong những thông số quan trọng của công nghệ khai thác lò chợ hạ trần thu hồi than, là chỉ khoảng cách dịch chuyển giữa hai lần hạ trần than nóc theo hướng dịch chuyển của lò chợ, nó quyết định khoảng cách hạ trần than nóc theo sự dịch chuyển theo phương của lò chợ. Bước hạ trần than hợp lý phải phù hợp với chiều dày vỉa, loại giàn chống, góc sập đổ than nóc. Lựa chọn bước hạ trần hợp lý là rất quan trọng đối với việc nâng cao tỉ lệ thu hồi than và giảm được tỉ lệ đá lẫn vào than thu hồi. Trên hình 2.7 thể hiện sơ đồ tổn thất than và bước hạ trần than. Nếu bước hạ trần than quá lớn (hình 2.7a), trần than dễ tự sập đổ dưới tác dụng của áp lực mỏ và chiều cao sập đổ trần than tăng nhưngđất đá vách sẽ lẫn vào với than đằng sau vùng đã khai thác và cùng đến cửa tháo than, làm cho cửa tháo than đóng lại, làm tăng thêm sự tích đống của than; nếu bước hạ trần than quá nhỏ (hình 2.7c), việc lấy than hạ trần đã

sập đổ ra luồng gương được thực hiện dễ dàng nhưng sẽ hạn chế chiều cao sập đổ của trần than,đất đá đằng sau vùng đã khai thác xuống đến cửa tháo than trước than nóc phía trên, một phần của than nóc phía trên bị chặn lại ở trong vùng đã khai thác. [7]

Hình 2.7. Tổn thất than và bước hạ trần than

2.2.5. Ảnh hưởng của khoảng cách cửa tháo than

Lý thuyết quá trình rút than qua cửa tháo và luận án của TS. Phùng Mạnh Đắc 22 đã cho thấy quá trình tháo than hình thành các “phễu” xuống than; nếu khoảng cách các cửa tháo than lớn, đường biên các “phễu” không giao nhau sẽ gây ra tổn thất than ở khoảng giữa hai cửa tháo; lượng than bị tổn thất này còn gây cản trở sự hạ xuống của lưới thép; nếu khoảng cách các cửa tháo than nhỏ thì đá sập đổ sớm tràn vào các cửa tháo, làm bẩn than và tắc lối xuống than; khi đó than sập đổ nằm ở phía trên cao không lấy ra được, gây tổn thất than theo chiều dày vỉa. Điều đó cho thấy chiều dày lớp than hạ trần ảnh hưởng đến việc lựa chọn khoảng cách cửa tháo hợp lý: khi chiều dày trần than nhỏ, nếu bố trí các cửa tháo cách xa nhau thì tổn thất than lớn xảy ra ở khoảng giữa các cửa tháo; khi chiều dày trần than lớn, nếu bố trí các cửa tháo gần nhau thì đất đá ở cửa vừa tháo liền kề dễ tràn vào chèn lấp cửa tháo gây tổn thất than theo chiều dày vỉa. Nhất là tổn thất của trụ than còn để lại phía sau giàn chống ở máng cào phía sau thu hồi than hạ trần, đây là vấn đề cần nghiên cứu đưa phương án xử lý.

2.2.6. Ảnh hưởng của góc nghiêng gương trần than

Theo kết quả nghiên cứu của TS. Vũ Thái Tiến Dũng, khả năng thu hồi than nóc phụ thuộc rất nhiều vào góc nghiêng gương trần than (mặt trượt). Khi góc nghiênggương trần than về phía trước (Hình 2.8) thì trần than sẽ bị phá hủy trước,dòng than sập đổ trong khoảng giữa giàn chống theo xà và đuôi giàn chảy vào máng cào thu hồi giảm tổn thất. Ngược lại khi góc nghiên trần than về phía đá phá hỏa (Hình 2.9) thì phần than nóc sẽ bị phá hủy cùng với quá trình sập đổ của vách trực tiếp, dòng than sập đổ sẽ lẫn một phần vào đất đá phá hỏa và khả năng thu hồi giảm đi.Thực tế cho thấy áp lực lên gương lò chợ hạ trần do trọng lượng khối than và cột đất đá phía trên lò chợ gây ra; nhưng với sự nghiêng trần than về phía phá hoả thì bề mặt trần than sẽ kéo dài, theo đó trọng lượng trần than và trọng lượng khối đá vách tác dụng lên gương lò đều lớn; áp lực mỏ lớn đã làm cho trần than kém ổn định nên thường xuất hiện lở gương, rỗng nóc và dẫn tới hiệu quả thu hồi than giảm.20

Hình 2.8. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía nguyên khối

Hình 2.9. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía phá hoả

Theo như nghiên cứu, hiệu quả thu hồi đạt cao khi góc nghiêng trần than về

phía trước được xác định theo biểu thức sau:

β<φ<= 90 độ, trong đó β – góc đổ tự nhiên của than đã phá hủy.

Các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số địa chất mỏ đã cho phép xây dựng mối quan hệ giữa mức độ tổn thất than và góc nghiêng mặt trượt, khoảng cách giữa chúng, chế độ tháo than và chiều dày lớp than hạ trần.

Trong trường hợp đá vách bị treo trong không gian khai thác của lò chợ, mức độ tổn thất than đạt thấp nhất khi góc φ bằng với góc đổ tự nhiên của than khi sập đổ, tương ứng khoảng 40 độ (Hình 2.10). Khi đó phần lớn than hạ trần sẽ dịch chuyển theo hướng mặt trượt và xà giàn chống vào máng cào thu hồi.

1 - vì chống cơ giới hóa; 2 - máng cào gương; 3 - máng cào thu hồi; 4 - máy khấu; 5 - hệ thống khe nứt; 6 - mặt trượt nhân tạo. Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý thu hồi than với góc nghiêng mặt trượt về phía trước

Hình 2.11. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than, khi bước hạ trần bằng 3 lần chiều rộng tang khấu

Hình 2.12. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than khi bước hạ trần bằng bước khấu

Như phân tích trên các biểu đồ hình 2.11 và hình 1.12 cho thấy khi giảm góc nghiên trần than về phía trước từ 90º xuống 40º, tổn thất khai thác giảm từ 2,5 ÷ 3 lần đối với vách treo trong không gian đã khai thác của lò chợ.

Khi giảm góc nghiêng trần than về phía trước từ 40 độ xuống 30 độ, mức độ tổn thất vẫn tiếp tục giảm nhưng với tốc độ thay đổi không đáng. Mặt trượt có thể được tạo ra trong khối than nóc bằng cách khoan nổ mìn.

2.2.7. Ảnh hưởng của giàn chống và cơ cấu thu hồi than nóc

Đối với các khu vực vỉa dày áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần cần chọn các loại giàn có kết cấu thu hồi than nóc. Tác dụng của giàn trong lò chợ hạ trần than nóc không chỉ chống giữ, điều khiển áp lực mỏ, mà còn có tác dụng điều khiển quá trình sập đổ và thu hồi than. Sản lượng lò chợ hạ trần không chỉ quyết định bởi điều kiện vỉa, thiết bị khai thác, vận tải, giàn chống mà còn phụ thuộc vào tác dụng tương hỗ giữa giàn với đá vách cũng như khả năng tự sập đổ của than nóc. [6]

Hiện nay giàn chống thu hồi than nóc được sản xuất theo 3 kiểu: giàn chống có

cửa tháo than phía trên; cửa tháo ở giữa và cửa tháo than ở dưới.

- Giàn chống cửa tháo than ở phía trên là giàn chỉ kết hợp với 1 máng cào chung phía trước gương lò chợ, dầm chắn sau ngắn, cửa tháo than được thiết kế ở phía trên đầu của dầm chắn. Giàn chống kiểu này có kết cấu gọn nhẹ và đơn giản. Cửa tháo than phía trên tương đối rộng có lợi cho công tác thu hồi. Tuy nhiên, do vị trí cửa tháo cao nên lượng than tổn thất phía sau vào vùng phá hỏa lớn, hiệu suất khai thác thấp, lượng khí bụi lớn trong quá trình tháo than, công tác phòng ngừa khí, bụi nổ khó khăn và phức tạp;Khi tháo than công việc đi lại và các công tác khác của lò chợ bị gián đoạn, ảnh hưởng đến lối thoát khi có sự cố;

- Giàn chống với cửa tháo than ở giữa là giàn kiểu đỡ- chắn, giàn kết hợp với 2 máng cào lò chợ (máng cào gương và máng cào thu hồi than hạ trần). Cửa tháo than được bố trí ở trung tâm của dầm chắn phá hỏa, máng cào vận tải than thu hồi đặt ở phía sau và trên đế giàn. Do máng cào thu hồi bố trí phía sau và trên đế giàn chống nên khi di chuyển giàn cần áp lực lớn. Hơn nữa, không gian sau tương đối hẹp, do đó khi khối than phá hỏa lớn hay bị ách tắc tại cửa tháo; Kích thước cửa tháo tương đối nhỏ, khoảng cách giữa các cửa tháo tương đối dài. Do vậy gây ra tổn thất than lớn, hiệu suất khai thác thấp và khí bụi nhiều.

- Giàn chống có cửa tháo than ở phía sau là giàn chống kiểu đỡ- chắn, đây là loại giàn hai máng cào. Máng cào hạ trần phía sau được thiết kế nằm dưới nền lò và có kết cấu thủy lực liên kết với đế giàn chống. Phía dưới dầm chắn chính có thêm kết cấu dầm chắn động có khả năng tạo rung động cho khối than phá hỏa. Toàn bộ than thu hồi được tháo đều và liên tục phía dưới dầm chắn. Loại giàn này có khả năng thích ứng cao với cục than thu hồi kích thước lớn. Khoảng cách từ gương khấu đến cửa tháo than tương đối xa, than nóc được phá hủy bởi các tấm dầm vách cơ bản kích thước lớn và sự lay động của dầm phá hỏa thuận lợi cho cho khối than nóc phá hủy và rất có lợi cho quá trình tháo than; Máng cào thu hồi than nóc nằm dưới trụ vỉa nên các công tác trong lò chợ không bị ảnh hưởng đến nhau; thời gian di chuyển giàn nhỏ, ít hơn xảy ra hiện tượng ách tắc do cục than lớn (so với các kiểu giàn khác); Công tác hạ trần than được thực hiện phía sau và ở vị trí thấp nên ít phát sinh bụi trong quá trình tháo than; Không gian phá hỏa phía sau rộng có lợi cho quá trình tháo than và nâng cao hiệu quả thu hồi.

2.2.8.Ảnh hưởng của thông số góc dốc vỉa đến quá trình thu hồi than nóc

Điều kiện làm việc của vì chống có kết cấu hạ trần than nóc với vỉa nghiêng phức tạp hơn nhiều so với khi khai thác vỉa thoải bởi vì trong trường hợp này quá trình thu hồi than có thể bị ảnh hưởng. Như vậy việc nghiên cứu dòng chảy của than khi khai thác trong các sơ đồ khác nhau của gương lò chợ với góc nghiêng đến 35 độ có ý nghĩa quan trọng [18].

Các sơ đồ làm việc cơ bản của vì cơ giới hóa tại vỉa dày thoải và nghiêng được đặc trưng bởi hướng di chuyển của chúng theo hướng dốc xuống (Hình 2.13), theo hướng dốc lên (hình 2.14) hoặc theo phương (hình 2.15) [20].

Phân tích công nghệ và thiết bị cơ giới khai thác vỉa dày thoải và nghiêng đã chỉ ra rằng giá trị góc dốc theo hướng khấu xuống không vượt quá 12 độ và hướng khấu lên không quá 10 độ. Ngoài ra các thông số kỹ thuật của tổ hợp vì chống cơ khí hóa cho phép làm việc ổn định trong điều kiện góc dốc lò chợ đến 20 độ[20].

Kinh nghiệm khai thác thực tế cho thấy khi góc dốc vỉa lớn có thể ảnh hưởng đến tiết diện của dòng tháo than, trọng lượng vì chống cũng như chế độ làm việc của máy khấu.

Hình 2.13. Sơ đồ khai thác vỉa nghiêng theo hướng dốc xuống

Hình 2.14. Sơ đồ khai thác theo hướng dốc lên khi khai thác vỉa nghiêng

Hình 2.15. Sơ đồ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng theo phương

Khi khai thác hạ xuống, các séc xi của tổ hợp vì chống lò chợ luôn trôi xuống theo hướng trọng lực, còn khi khai thác theo hướng dốc lên thì ngược lại. Khoảng cách

giữa giàn chống và máy khấu không ổn định. Theo sơ đồ này than thu hồi đạt tỷ lệ cao hơn nhờ tác dụng của trọng lực dòng than có hướng trôi về phía máng cào thu hồi.

Các sơ đồ khai thác vỉa dày nghiêng theo góc dốc xuống phụ thuộc vào các điều kiện địa chất mỏ của vỉa than khai thác mà nó xác định các mặt cắt của vùng tháo than và các yêu cầu đặc biệt với các điều kiện làm việc của tổ hợp vì chống cơ giới.

Các vì chống được đề xuất có ý nghĩa rất quan trọng, bởi vì công tác khai thác theo hướng đi lên có thể kết hợp thuận lợi với chèn lò thủy lực. Trong thực tiễn sản xuất các sơ đồ như vậy được sử dụng khá hạn chế khi vỉa rất dày và góc dốc lớn do gương không ổn định và vì thế các vì chống được bổ sung các yêu cầu để làm việc an toàn trong lò chợ [20]. Ngoài ra khi khai thác theo hướng dốc lên, dòng than hạ trần bị trôi về phía không gian đã khai thác gây ra tổn thất lớn.

Các vì chống cơ giới có kết cấu hạ trần than nóc được sử dụng tại nhiều nước trên thế giới và tại một số mỏ hầm lò ở bể than Quảng Ninh như Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm để khai thác vỉa dày thoải và nghiêng theo phương vỉa. Sơ đồ này được áp dụng tại các vỉa than có góc dốc đến 35o.

Với sơ đồ này các vì chống và máy khấu có khoảng cách tương đối với nhau ổn định. Ngoài ra các vì chống dịch chuyển theo hướng tiến gương và nằm bên trên lò dọc vỉa vận tải.

Sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ xiên chéo (Hình 2.16) là tổ hợp của sơ đồ công nghệ khai thác theo phương với theo hướng dốc (khai thác đi lên hoặc đi xuống).

Hình 2.16. Sơ đồ khai thác lò chợ xiên chéo, hạ trần than nóc

Sơ đồ này được sử dụng trong thực tế có tác dụng hạn chế ảnh hưởng của góc dốc vỉa đến độ ổn định của thiết bị so với sơ đồ khai thác theo phương. Tuy nhiên trong điều kiện khai thác lò chợ trụ hạ trần thu hồi than nóc với vỉa dày nghiêng không thuận lợi. Khi khai thác xiên chéo với chân lò chợ tiến trước, các giàn chống có xu hướng đi lên và tự điều chỉnh chống lại sự trôi trượt theo chiều dốc bởi trọng lực, điều đó cho phép giữ được vị trí tương đối các giàn chống so với lò dọc vỉa vận tải và thông

gió, (không xảy ra hiện tượng trôi trượt vì chống xuống chân lò chợ). Tuy nhiên điều đó cũng khiến than thu hồi có xu hướng rơi vào không gian đã khai thác gây tổn thất như sơ đồ gương khấu đi lên. Ngược lại khi chân lò chợ tiến sau đầu lò chợ theo phương, gương khấu có xu hướng cắm xuống tạo điều kiện thuận lợi cho thu hồi than hạ trần, tuy nhiên các giàn chống có xu hướng trôi dần về phía dưới gây khó khăn cho sản xuất.

2.2.9. Ảnh hưởng của thông số tốc độ tiến gương

Một trong các thông số công nghệ cơ bản chịu ảnh hưởng của tốc độ tiến gương đó là quá trình quá hủy sập đổ đá vách trong gương lò chợ. Sập đổ đá vách dẫn đến biến dạng và làm hư hỏng thiết bị, làm gián đoạn sản xuất, tổn thất khai thác và làm giảm điều kiện an toàn lao động [7].

Phân tích tiêu hao thời gian trong các lò chợ vỉa thoải và nghiêng cho thấy tiêu hao thời gian tương đối lớn trong các sự cố khai thác vào giai đoạn 1985 - 1990. Các vấn đề xảy ra do hư hỏng thiết bị khai thác và các thông số địa chất mỏ bao gồm đứt gãy địa chất, sập đổ đá vách.

Các thông số địa chất có ảnh hưởng lớn tới sập đổ đá vách, dẫn đến đổ vì chống, bước gãy của đá vách trực tiếp lớn khi sập đổ lần đầutác động lên vì chống làm cho lò chợ phải dừng sản xuất kéo dài. Các sự cố liên quan đến áp lực mỏ đã làm cho thời gian tiêu hao đến 60% thời gian cho công đoạn khấu khai thác than và tiêu hao đến 20-30% tổng thời gian các khâu trong quy trình sản xuất.

Đặc điểm điều kiện địa chất và địa chất - kỹ thuật mỏ như độ bền, mức độ phá hủy, độ chứa nước … có ảnh hưởng đến đặc điểm sập đổ của đá vách. Những yếu tố này rất khó kiểm soát. Đối với kỹ thuật khai thác mỏ có thể kiểm soát một số yếu tố như tốc độ tiến gương, phương pháp điều khiển đá vách, gia cường đất đá, tăng cường khả năng chịu tải của vì chống và các giải pháp khác liên quan đến hoạt động của con người.

Hai thông số đầu tiên (độ bền, mức độ phá hủy) có ảnh hưởng đến việc hình

thành áp lực mỏ trong lò chợ và áp lực tựa trước gương trong quá trình khai thác.

Thời gian kéo dài ảnh hưởng của tốc độ tiến gương đến quá trình khai thác than đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Thay đổi tốc độ tiến gương ảnh hưởng đến trạng thái của đá vách trong không gian đã khai thác của lò chợ, đến việc lựa chọn chiều dài lò chợ và phương pháp điều khiển đá vách và công tác tổ chức sản xuất.

Trong công trình nghiên cứu của tác giả Kravtrenko V.I [11] đã xác định tốc độ tiến gương nhanh dẫn đến tăng cường độ dịch chuyển đá vách nhưng mức độ hạ vách trên 1 m chiều dài lò chợ giảm. Tăng tốc độ tiến gương, các nứt lẻ hình thành trong đá vách giảm và nâng cao mức độ ổn định của nóc lò.

Tác giả Davidyan V.T và Kozelev G.L đã xác định rằng tăng tốc độ tiến gương

lò chợ lên 2 lần (từ 0,53 đến 1,17 m/ngày và từ 0,9 lên 1,8 m/ngày) làm giảm sự hạ vách ở khoảng cách lớn nhất tính từ gương lò chợ với các loại vì chống và phương pháp khai thác khác nhau 34 - 41% và tăng tốc độ hạ vách từ 34 - 46% [24].

Các nghiên cứu trên mô hình vật liệu tương đương đã chỉ ra rằng khi tăng tốc độ tiến gương từ 1,8 lên 7,2 m/ngày thì giá trị dịch chuyển của đá vách và tải trọng lên vì chống ở khoảng cách 3,6 m từ gương lò chợ giảm từ 25 - 30% cường độ.

Tiếp theo tăng tốc độ tiến gương lên 15m/ngày không thấy được sự thay đổi áp

lực mỏ.

Các nghiên cứu phân tích được thực hiện bởi tác giả K.V. Puppeneit [25] đã cho thấy rằng dịch chuyển của vách giảm mạnh khi tăng tốc độ tiến gương từ 2 - 3 m/ngày. Khi tốc độ tiến gương lớn hơn không ảnh hưởng nhiều đến diễn giá trị dịch động.

Nghiên cứu của tác giả Dubova E.D trong các điều kiện hầm lò [23] đã minh chứng cho các kết quả nghiên cứu phân tích và đã chỉ ra rằng tăng tốc độ tiến gương lò chợ từ 3-4m/ngày lên 10-12 m/ngày thì thực tế không gây ra ảnh hưởng đến giá trị của sự hạ vách.

Ảnh hưởng của tốc độ tiến gương đến đá vách khó sập đổ đã được quan trắc và nghiên cứu bới các nhà khoa học [25]. Tại Pháp khi khai thác vỉa “Andelend” với tốc độ tiến gương từ 2,5-3 m/ngày, lớp vách dưới cùng là sét kết dễ bị tách. Khi tăng tốc độ tiến gương lên 5-7 m/ngày sự tách lớp đã dừng lại, đặc điểm sập đổ của lớp đá nằm phía trên không thay đổi. Kết quả tương tự cũng được quan sát thấy tại mỏ hầm lò No8 (Mỹ) khi khai thác vỉa than “Pocahontas” với tốc độ tiến gương lò chợ 6,7 m/ngày.

Trong các lò chợ của mỏ “Progress” đá vách trực tiếp là tập sét-cát kết và cát kết với chiều dày 17 - 18m còn trong các lò chợ cánh Bắc số 4 và số 6 tập sét-cát kết dày 35m. Độ bền của đá theo thang chia của Protodiakolov f = 5 - 8. Khi điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần dịch chuyển đất đá trong khoảng trống đã khai thác rất nhỏ trước thời điểm vách sập đổ lần đầu. Trong thời kỳ hạ vách ban đầu dịch chuyển đã tăng lên đáng kể, thậm chí còn làm tắc nghẽn lò chợ. Tăng tốc độ tiến gương làm tăng bước gãy của đá vách, giảm kích thước vùng áp lực tựa và giá trị dịch động. Giảm kích thước vùng áp lực tựa cũng xảy ra khi áp dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng chèn lò từng phần và đã dẫn đến giảm dịch động đất đá trong không gian khai thác, giảm sự hình thành các khe nứt lẻ trong vách vỉa, nở gương than.

Tổng hợp kết quả các công trình nghiên cứu của các tác giả trên cho phép đưa

ra một số nhận định rằng việc tăng tốc độ tiến gương lò chợ dẫn đến:

- Giảm sự hình thành khe nứt lẻ và cường nở gương than trong lò chợ;

- Giảm sự hình thành khe nứt trong đá vách;

- Giảm dịch động đá vách;

- Giảm khoảng cách từ gương đến vùng áp lực tựa;

- Tăng bước sập đổ ban đầu và thường kỳ của đá vách.

Các thông số liệt kê bên trên làm tăng độ ổn định của vách trong lò chợ, cho phép giảm cường độ và trong các điều kiện cho phép ngăn ngừa sự hình thành nở gương vào không gian lò chợ.

2.2.10. Ảnh hưởng của phương thức thu hồi than hạ trần

Lò chợ sử dụng công nghệ khai thác cơ giới hóa hạ trần thu hồi than nóc trên thế giới hiện đang dùng cách thức hạ trần như: Hạ trần nhiều lần theo thứ tự liên tục của giàn chống; hạ trần nhiều lần theo thứ tự so le của giàn chống; hạ trần một lần theo thứ tự liên tục của giàn chống; hạ trần một lần theo thứ tự so le của giàn chống.

Hạ trần than nóc nhiều lần liên tục tức là theo thứ tự giàn chống 1, 2, 3 tiến hành hạ trần than nóc, mỗi lần tiến hành hạ trần 1/2 - 1/3 lượng than hạ trần, như vậy 2 - 3 lần sẽ hạ trần xong (Hình 2.17). Với loại hình thu hồi than hạ trần trong lò chợ cơ giới hóa này có đặc điểm tỷ lệ thu hồi than nóc cao do đá vách ít lẫn vào than nhưng thao tác công đoạn này phức tạp, tốc độ thu hồi than nóc ở lò chợ chậm. Cách thức thu hồi than nóc này áp dụng trong điều kiện chiều dày than nóc thu hồi tương đối lớn, than nóc khó sập đổ.

Hình 2.17. Ranh giới than và đá khi thu hồi than nóc liên tục nhiều lần [7]

Hạ trần than nóc nhiều lần theo thứ tự so le của giàn chống các thao tác được thực hiện giống như loại hình hạ trần thu hồi than nóc nhiều lần nhưng theo thứ tự 1, 3, 5..... và 2, 4, 6 của giàn chống (Hình 2.18). Loại hình thu hồi than nóc này cũng tương đối phức tạp tuy nhiên tỷ lệ thu hồi than nóc cao. [7]

Cách thức thu hồi than nóc một lần được thực hiện theo trình tự 1, 2, 3 của giàn chống và quá trình thu hồi than nóc tiến hành một lần xong (Hình 2.19). Đặc điểm của loại hình thu hồi này là thao tác đơn giản nhưng tỷ lệ thu hồi than nóc thấp.

Hình 2.18. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le nhiều lần [7]

Hình 2.19. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc liên tục một lần[7]

Loại hình thu hồi than nóc một lần và so le được thực hiện theo trình tự 1, 3, 5 ... của giàn chống (Hình 2.20). Quá trình thu hồi than nóc được thực hiện 1 lần sau đó thao tác này được lặp lại ở trình tự 2, 4, 6 của giàn chống. Kinh nghiệm khai thác ở lò chợ áp dụng loại hình công nghệ khai thác và trình tự hạ trần than nóc này cho thấy thao tác tương đối đơn giản và có tỷ lệ thu hồi than nóc cao.

Hình 2.20. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le một lần[7]

Thực tế khai thác tại công trường khai thác Bào Điếm và công trường khai thác Hưng Long mỏ Diễn Châu Trung Quốc cho thấy khi tiến hành khấu 1 luồng thu hồi 1 lần thì hình thức thu hồi hai lần theo trình tự 1, 2, 3 sẽ cho tỷ lệ thu hồi than nóc đạt giá trị cao nhất.

2.2.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ khấu - hạ trần

Tỷ lệ khấu - hạ trần tức là tỷ số giữa chiều cao khấu và chiều cao lớp than hạ

trần , (Hình 2.21). Trước đây để xác định tỷ lệ khấu - hạ trần chủ yếu dựa trên hệ số

để xác định chiều cao khấu. Thường cho rằng, trong khai thác các rời rạc của than vỉa dày và rất dày, chiều cao khấu càng lớn thì càng có lợi cho khả năng sập đổ và tháo than nóc, tỷ lệ thu hồi chung của lò chợ cũng cao. Tuy nhiên, do ảnh hưởng về các yếu tố kích thước của vì chống và máy khấu, chiều cao khấu bị hạn chế, cho nên trong điều kiện địa chất nhất định, làm thể nào để lựa chọn hợp lý chiều cao khấu và hạ trần nhằm nâng cao hiệu quả thu hồi trong lò chợ vẫn là vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nữa.[7]

Hình 2.21. Quan hệ tỷ lệ khấu- hạ trần

Thông thường, ở các vỉa than mềm yếu thì khả năng phá hủy và sập đổ của vách tốt, tuy nhiên chống giữ hai đầu lò chợ và hiện tượng tụt nóc lở gương phức tạp hơn, khi đó nên giảm nhỏ tỷ lệ khấu và hạ trần. Đối với vỉa cứng trung bình trở lên, thì cần tăng chiều cao khấu lên và tăng không gian tháo hạ phía sau rộng lên, như vậy sẽ nâng cao được tỷ lệ thu hồi than nóc trong lò chợ.

2.3. KẾT LUẬN

Trên cơ sở kết quả tổng hợp và nghiên cứu, chương 2 trong luận án rút ra một

số kết luận như sau:

(1) Trong quá trình khai thác than hầm lò nói chung và tại các vỉa dày dốc thoải nói riêng có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi than hạ trần như: mức độ phá huỷ kiến tạo, tính sập đổ của đá vách vỉa, chiều dày vỉa khai thác, chiều rộng bước hạ trần, khoảng cách các cửa tháo, góc nghiêng gương trần than, tổ hợp thiết bị giàn chống cơ khí hóa…;

(2) Mỗi yếu tố điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ đều có những đặc điểm ảnh hưởng riêng và chúng có liên quan với nhau tác động đến hiệu quả khai thác, khả năng thu hồi than hạ trần và mức độ an toàn lao động.

(3) Để nâng cao hiệu quả khai thác, việc xác định các thông số công nghệ hợp lý nhằm nâng cao sản lượng khai thác, tăng năng suất lao động, đảm bảo an toàn và giảm thiểu các tác động của các yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ là yêu cầu đặt ra cho toàn ngành than Việt Nam nói chung và cũng là định hướng nghiên cứu của luận án nói riêng.

CHƯƠNG 3. HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, THOẢI VÀ NGHIÊNG VÙNG QUẢNG NINH

Trên cơ sở nghiên cứu tại Chương 2 cho thấy, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi than nóc trong sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ. Tuy nhiên, để nghiên cứu xác định và hoàn thiện tất cả các yếu tố đó là một bài toán rất lớn của toàn ngành than Việt Nam hiện nay. Một số đề tài nghiên cứu trước đây như luận án tiến sĩ của tác giả Vũ Thái Tiến Dũng tập trung nghiên cứu về yếu tố khả năng sập đổ của đá vách và góc mặt trượt trần than ảnh hưởng đến khả năng thu hồi than nóc; luận án của tác giả Trương Đức Dư lại tập trung nghiên cứu về xác định khoảng cách hợp lý của các cửa tháo than. Như vậy, còn rất nhiều yếu tố chưa được nghiên cứu trong sơ đồ công nghệ này. Do vậy, trong phạm vi nghiên cứu của luận án, Nghiên cứu sinh thực hiện nghiên cứu xác định và hoàn thiện hai thông số công nghệ chính có thể áp dụng ngay vào thực tế sản xuất để nâng cao hiệu quả thu hồi than đó là:

1- Nghiên cứu xác định và hoàn thiện bước thu hồi than hạ trần

2- Nghiên cứu xác định và hoàn thiện tỷ lệ giữa chiều cao khấu than với chiều

cao thu hồi than hạ trần.

3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ máy tính, để nghiên cứu,tính toán các kết quả biến động trong quá trình khai thác hầm lò người ta có thể sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp mô hình mô phỏng vật lý hoặc phương pháp mô hình số. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thường cho kết quả không sát với thực tế do thông sốtrong tính toán thường lấy giá trị tương đối. Phương pháp mô hình mô phỏng vật lý bằng vật liệu tương đương cho kết quả tương đối chính xác nhưng cần có sự gia công vật chất với tỷ lệ đồng dạng chính xác với thực tế. Ngoài ra, với phương pháp này sẽ phải mất rất nhiều thời gian cho mỗi lần thay đổi điều kiện khác nhau. Với phương pháp mô phỏng bằng mô hình số thường cho kết quả nhanh, các thông số nghiên cứu đã được lập trình với kết quả tương đồng với thực tế trong mỗi điều kiện. Hiện nay, phương pháp này đang được áp dụng phổ biến trên thế giới để mô phỏng lò chợ khai thác do có nhiều ưu điểm như: thuận tiện, đơn giản, cho kết quả nhanh. Ngoài ra, với trợ giúp của máy tính có thể đưa hàng loạt các thông số đầu vào trong việc phân tích, đánh giá, góp phần nâng cao mức độ chính xác của kết quả nghiên cứu.[3, 12, 13]

Trên cơ sở những phân tích trên, luận án lựa chọn phương pháp nghiên cứu cho

luận án là: sử dụng mô hình số để mô phỏng quá trình khai thác lò chợ.

Cho đến nay, có rất nhiều các phần mềm số được sử dụng để phân tích tính ổn

định, biến dạng của than và khối đất đá xung quanh các khoảng trống ngầm sau khi khai thác và đào lò. Nói chung, các phần mềm phân tích số hiện nay thường được lập trình trên cơ sở các phương pháp số cơ bản sau:

- Phương pháp phần tử hữu hạn;

- Phương pháp sai phân hữu hạn;

- Phương pháp độ hội tụ giới hạn;

- Phương pháp phần tử biên;

- Phương pháp toán rời rạc....

Mỗi phương pháp trên đều có những phạm vi sử dụng và đều dựa trên một giả thiết tính toán ổn định cũng như sử dụng các tiêu chuẩn phá hủy hay tiêu chuẩn bền khác nhau. Hiện nay, trong lĩnh vực phân tích ổn định, biến dạng của than và khối đá xung quanh khoảng trống ngầm trong quá trình khai thác và đào lò, cũng như thiết kế kết cấu chống giữ các khu vực khai thác trong các mỏ than hầm lò, một số phần mềm tính toán được lập trình trên cơ sở các phương pháp toán học ở trên đã và đang được sử dụng rộng rãi, có thể kể đến là: chương trình Phase 2, Ansys, Abaqus, UDEC, Flac, PFC,…

Khi tiến hành tính toán phân tích ổn định, biến dạng trong các công trình ngầm thì người ta thường giả thiết môi trường đất đá trong các mô hình dưới 2 dạng khác nhau, hay thường nhắc tới 2 dạng phân tích cơ bản: phương pháp phân tích tính toán khi coi môi trường đất đá là liên tục và phân tích tính toán độ ổn định của khoảng trống ngầm khi coi môi trường đất đá là rời rạc và có quan tâm đến đặc điểm cấu trúc (đặc tính phân cách, nứt nẻ trong khối đá) trong khối đá.

Thực tế, tính toán bằng các phần mềm thì người ta thường phải tiến hành các bước tính toán phân tích theo các vòng lặp khác nhau để tìm ra được kết quả sát với thực tế nhất. Chu trình vòng lặp đó có thể được thực hiện theo các bước sau:

- Mô hình hóa hình dạng, kích thước lò chợ khai thác bằng cách nhập thông số

đầu vào cho mô hình;

- Mô hình hóa môi trường đất đá xung quanh: ở trong phần này cần chú ý với các chương trình mà càng kể tới nhiều điều kiện phản ánh điều kiện đất đá xung quanh (nứt nẻ, phân cách, nước ngầm, trường ứng suất nguyên sinh…) thì tính chất gần với thực tế càng chính xác. Tuy nhiên, khi đó thì công việc phân tích tính toán càng trở nên nặng nề và phức tạp và với các máy tính có bộ nhớ trong không đảm bảo thì sẽ rất khó khăn cho việc giải bài toán trên máy tính.

- Mô hình bài toán bằng chương trình;

- Chạy chương trình để phân tích và xem xét mô hình khi chưa có không gian

khai thác lò chợ, và khi có không gian khai thác lò chợ;

- Tiến hành lắp đặt kết cấu chống giữ lò chợ và tiến hành phân tích ảnh hưởng của việc thay đổi các bước thu hồi than hạ trần và tỷ lệ khấu - thu hồi đến quá trình thu hồi than nóc lò chợ;

- Sau khi phân tích kết quả, tiến hành so sánh và thay đổi các thông số của bước thu hồi cũng như tỷ lệ khấu - thu hồi khác nhau cho phù hợp, kết hợp việc xem xét đặc tính kinh tế khi nào thấy thỏa mãn thì kết thúc quá trình phân tích.

Như vậy, việc phân tích tính toán ở đây là quá trình lặp lại nhiều lần việc lựa chọn bước thu hồi than hạ trần và tỷ lệ khấu - thu hồi nên kết quả phân tích tính toán sẽ hợp lý hơn và có tính chính xác hơn so với các phương pháp tính thủ công(vừa mất thời gian và bản chất so sánh xem xét bị hạn chế). Trên cơ sở đó, luận ánlựa chọn phân tích độ ổn định của lò chợ cơ giới hóa khi có xem xét đến các thông số công nghệ khai thác than thu hồi nóc hạ trần bằng phần mềm số Phase 2 trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn. Đây là phần mềm số được sử rộng rãi trong các phân tích địa kỹ thuật hiện nay ở Việt Nam cũng như trên thế giới.

* So sánh phân tích ứng suất giữa lời giải đại số và lời giải bằng phần mềm

Phase 2

Phase 2 là phần mềm số được sử dụng khá phổ biến hiện nay, Phase 2 có thể dùng để mô phỏng và tính toán ổn định hầm, không gian khai thác ngầm cho các bài toán 2 chiều, dùng để phân tích ứng suất, biến dạng, thiết kế kết cấu chống giữ các không gian khai thác lò chợ. Ưu điểm giao diện của phần mềm số Phase 2 thì đơn giản, dễ sử dụng có thể cho phép phân tích, mô phỏng bất kỳ loại hình kích thước không gian lò chợ, nó cũng cho phép chúng ta mô phỏng được các khe nứt, nhiều loại đất đá, phay phá, đứt gẫy trên cùng một mô hình.

Để đảm bảo sử dụng phần mềm số Phase 2 chúng ta cần đi kiểm tra tính chính xác của phần mềm số này. Để kiểm tra tính chính xác của phần mềm ta đi so sánh một bài toán bằng lời giải giải tích và lời giải số bằng phần mềm số Phase 2.

Vấn đề để xem xét là các ứng suất và chuyển vị đối với trường hợp một đường

lò trong môi trường đàn hổi dẻo với trường ứng suất nén có giá trị:

P0 = 30MPa

Vật liệu được giả thiết ở đây là hoàn toàn đàn hồi và hoàn toàn dẻo với bề mặt phá hủy được xác định bằng tiêu chuẩn Mohr-Columb. Cả hai trường hợp (góc dãn nở bằng góc ma sát trong) và không xem xét đến dãn nở thể tích (góc dãn nở  = 0) tiêu chuẩn cho chảy dẻo sẽ được áp dụng. Các tham số của vật liệu được giả thiết như sau:

Mô đun đàn hồi của đất đá E = 6778MPa; Hệ số Poisson v = 0,21; Lực dính kết

C = 3,45MPa; Góc ma sát trong  = 300; Góc dãn nở thể tích  = 00; Bán kính của đường hầm a = 1m.

Bán kính của đường lò được giả thiết là nhỏ hơn rất nhiều so với chiều dài của

đường hầm do đó bài toán sẽ là bài toán biến dạng phẳng hoàn toàn.

*Kết quả lời giải đại số chính xác

Bán kính vùng biến dạng dẻo R0 đối với mô hình đại số chính xác với lý thuyết

của Salencon (1969) được xác định theo biểu thức sau[10]:

(3.1)

Ở đây a - bán kính của đường hầm

(3.2)

(3.3)

 - giá trị ứng suất nguyên sinh;

pi - áp lực bên trong (áp lực kết cấu chống giữ đường hầm).

Ứng suất hướng tâm ở bề mặt danh giới đàn hồi-dẻo là:

(3.4)

Ứng suất và chuyển vị hướng tâm trong vùng biến dạng đàn hồi được xác định

theo công thức sau:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

Ở đây r là khoảng cách từ điểm có tọa độ (x, y) tới tâm của đường lò.

Các ứng suất và chuyển vị hướng tâm trong vùng dẻo là:

(3.8)

(3.9)

(3.10)

Ở đây:

(3.11)

 - góc dãn nở;

v - hệ số Poisson;

G - mô đun chống cắt.

*Giải bài toán ứng suất bằng phần mềm Phase 2

Xây dựng mô hình bao gồm:

+ Lưới hướng tâm

+ 80 phần tử (rời rạc) xung quanh đường hầm tròn

+ Lưới 4 nút (3200 phần tử)

+ Điều kiện biên cứng, biên ngoài cách 21m từ tâm đường hầm tròn (10 lần

đường kính từ biên hầm);

+ Trạng thái ứng suất nguyên sinh (30MPa) được sử dụng đối với mỗi phần tử.

* Đánh giá về kết quả

Với trường hợp dẻo (góc dãn nở  = 00). Hình 3.1 chỉ ra một sự so sánh giữa lời giải bằng phần mềm số Phase 2 và các kết quả của lời giải đại số giải tích. Các ứng suất r (3) và  (1) theo khoảng cách với bán kính đường hầm trong hình 3.1a, chuyển vị ur theo r như trong hình 3.1b. Các kết quả chỉ ra rằng sự đáng tin cậy của phần mềm số Phase 2 với lời giải đại số. Sự sai khác giữa các lời giải phân tích của ứng suất và chuyển vị được thể hiện như trong bảng 3.1. Sai khác giữa chuyển vị ở trên biên đường lò thì nhỏ hơn (2,37)%.

a) So sánh kết quả của r và  với trường hợp ( = 00) b) So sánh kết quả ur sau phân tích bằng giải tích và Phase 2 với trường hợp ( = 00)

Hình 3.1. So sánh kết quả giữa lời giải bằng giải tích và lời giải bằng phần mềm số Phase 2

Bảng 3.1. Sự sai khác (%) sau khi phân tích với đường hầm trong môi trường đàn hồi-dẻo không có dãn nở thể tích ( = 0º)

Trung bình Lớn nhất Biên đường lò

3,34 5,46 1,22 ur

1,39 9,19 --- r

1,22 4,58 --- 

Qua kết quả phân tích ở trên có thể thấy rằng kết quả phân tích bằng phần mềm số Phase 2 và kết quả phân tích bằng lời giải giải tích có sự sai khác rất nhỏ nên nghiên cứu sinh có thể kết luận rằng có thể sử dụng phần mềm số Phase 2 để mô phỏng và phân tích các bài toán tiếp theo phục vụ nghiên cứu cho luận án.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là công tác thu hồi than nóc. Toàn bộ quá trình khai thác phần than nóc bắt đầu từ ở điều kiện địa chất ban đầu cho đến khi hạ xuống cửa tháo than chủ yếu chia làm hai giai đoạn là: quá trình phá hủy rạn vỡ và quá trình tháo hạ. Quá trình phá hủy của than nóc hiệu quả là cơ sở thuận lợi cho việc tháo than, mà quá trình phá hủy chủ yếu ảnh hưởng bởi ứng suất của đất đá xung quanh. Do đó nghiên cứu khả năng sập đổ của than nóc cơ bản phải dựa trên quy luật phân bố ứng suất của đá xung quanh lò chợ. Trong chương này, luận án sử dụng mô hình phần mềm số Phase 2, nghiên cứu ảnh hưởng của bước thu hồi than hạ trần và tỷ lệ khấu-hạ trần đến quy luật phân bố ứng suất và biến dạng dẻo của đá vách (bao gồm than nóc), từ đó làm rõ hơn cơ chế phá hủy của than nóc.

3.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG

3.2.1. Xây dựng mô hình

Mô hình xây dựng trên căn cứ địa chất thực tiễn tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 7, mỏ Hà Lầm. Lò chợ khai thác ở độ sau 250～350m, chiều dày vỉa 10～20m, vỉa tương đối ổn định, góc dốc vỉa xây dựng trên mô hình là 0º.

Tính chất và đặc điểm của khu vực khai thác như bảng 3.2.

Bảng 3.2. Các tham số địa chất đầu vào cho phân tích

Giá trị

Đơn vị TT Tên các tham số Ký hiệu Vỉa Than

Vách cơ bản (cát kết) Vách trực tiếp (bột kết)

1 Trọng lượng thể tích 0,026 0,027 0,0175 MN/m3 

0,5 2 Độ bền kéo của khối đá 0,7 0 MPa k

1,0 3 Lực dính kết của khối đá c 2,0 0,2 MPa

35 4 Góc ma sát trong của khối đá 40 15 Độ 

2000 5 Mô đun đàn hồi của khối đá E 3000 300 МPa

0,31 6 Hệ số Poisson của khối đá 0,30 0,35 - 

0 7 Góc dãn nở - Độ 

30 8 Góc ma sát trong dư 35 10 Độ re

0,5 9 Lực dính kết dư 1,0 0,1 MPa cre

- 10 Chiều rộng lò chợ B - 2,5 m

11 Loại vật liệu - - Đàn-Dẻo Đàn-Dẻo Đàn-Dẻo

- 12 Tiêu chuẩn sử dụng M-C - - -

1,0 13 Hệ số ứng suất nguyên sinh 1,0 1,0 - 3/1

0 14 Góc nghiêng phân lớp đá 0 0 Độ 

m 15 Chiều dầy lớp đá 20-40m 7-20m 10m, 15m, 20m

3.2.2. Phạm vi, hệ tọa độ và điều kiện biên của mô hình

Mô hình lựa chọn chiều dài theo phương là trục x, theo chiều thẳng đứng là trục y, chiều dài mô hình là 150m, chiều cao là 100m, chiều sâu khai thác trung bình là 300m, chiều dày vỉa trong các điều kiện là 10m, 15m và 20m.

Điều kiện biên trên: bên trên tương đương ứng suất biên, tải trọng phân bố giản

hóa là phân bố đồng đều;

Điều kiện biên dưới: biên dưới được cố định, theo phương x, y dịch động bằng 0;

Điều kiện biên hai bên hông: hai bên hông là điều kiện biên dịch động, tốc độ

dịch động theo phương x là bằng 0;

Phân bố nứt nẻ trong mô hình căn cứ trên thực tế hiện trường mỏ.

3.2.3. Xác định các phương án trong mô hình

Xây dựng mô hình mô phỏng trong công nghệ khai thác cho các vỉa rất dày khi bước thu hồi than hạ trần và tỉ lệ khấu-hạ trần thay đổi.Lựa chọn chiều dày vỉa lần lượt là 10m, 15m và 20m. Để tính toán tỷ lệ thu hồi, luận án tính toán trữ lượng than dựa trên diện tích khối than nóc nguyên khối và khối than nóc sập đổ có thể thu hồi tương ứng với chiều dài lò chợ 100m. Các phương án thay đổi bước thu hồi than hạ trần và tỷ lệ khấu - hạ trần như sau:

- Bước thu hồi than hạ trần (rth) phía sau lò chợ lật lượt lấy theo các bước: rth = r, rth = 2r, rth = 3r (trong đó r là bước tiến gương trong mỗi luồng khấu, lấy r = 0,63m).

- Chiều cao lò chợ hay chiều cao luồng khấu cho chạy thay đổi từ 2,5m, 2,8m

và 3,2m tương đương với tỷ lệ khấu-hạ trần cho từng trường hợp:

+ Vỉa dày 10m: tỷ lệ 1:3;1:2,5;1:2,1;

+ Vỉa dày 15m: tỷ lệ 1:5; 1:4,3; 1:3,7;

+ Vỉa dày 20m: tỷ lệ 1:7; 1:6,1;1:5,2

3.3. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TRÊN MÔ HÌNH

3.3.1. Phân tích, đánh giá kết quả khi thay đổi bước thu hồi than hạ trần

Trong trường hợp này nghiên cứu sinh đi mô phỏng, xem xét vùng sập đổ của than nóc phía sau lò chợ tương ứng với các bước thu hồi than hạ trần khác nhau. Bằng phần mềm số luận án có thể mô phỏng bài toán phân tích như trong hình 3.2.

Kết quả phân tích mô hình cho thấy, trong trường hợp vỉa dày 10m thì hầu hết phần than nóc sẽ sập đổ phía sau lò chợ sau mỗi lần di chuyển của giàn chống. Lúc này, tổn thất than chủ yếu xảy ra ở phía nền sau lò chợ.

Khi bước hạ trần rth = r = 0,63m, giả sử chiều dài lò chợ 100m, chiều cao khấu 2,8m, khối lượng than nóc nguyên khối là (10 - 2,8) x 0,63 x 100 x 1,75 = 793,8 tấn (ở đây 1,75 T/m3 là trọng lượng thể tích của than xây dựng mô hình). Khối lượng than nóc tổn thất tính toán bằng cách đo vẽ diện tích phần than còn lại phía sau vì chống sau mỗi lần thu hồi và nhân với chiều dài lò chợ 100m. Khối lượng than nóc thu hồi được khi đó bằng khối lượng than nóc nguyên khối trừ đi khối lượng than tổn thất. Tương ứng kết quả tính toán này, tỷ lệ thu hồi than nóc được thể hiện dưới bảng 3.3.

a) Khi bước di chuyển lò chợ 0,63m b) Khi bước di chuyển lò chợ 1,26m

c) Khi bước di chuyển lò chợ 1,89m Hình 3.2. Mô hình số phân tích các trường hợp bước thu hồi thay đổi

Bảng 3.3. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

698,5 714,4 658,9 674,7 714,4 619,2 706,5 754,1 690,6 Khối lượng thu hồi, tấn

88 90 83 85 90 78 95 87 89 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 17 18 16

722,4 770,0 690,6 698,5 682,7 698,5 643,0 730,3 754,1 Khối lượng thu hồi, tấn

91 97 87 88 86 88 92 95 81 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 26 27 25

674,7 738,2 690,6 650,9 706,5 666,8 619,2 627,1 674,7 Khối lượng thu hồi, tấn

85 93 87 82 89 84 78 79 85 Tỷ lệ thu hồi %

a) Phân bố chuyển vị tổng thể xung quanh khu vực lò chợ b) Các phần tử phá hủy than phía nóc và phía sau giàn chống lò chợ

Hình 3.3. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống

1. Thay đổi bước thu hồi than hạ trần trong trường hợp vỉa dày 10m

Hình 3.4. Mô hình mô phỏng khi bước thu hồi than hạ trần rth = 0,63m (bằng một tiến độ khấu) đối với vỉa dày 10m

Từ bảng 3.3 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 10m thì tỷ lệ thu hồi than nóc tương đối cao khi áp dụng bước thu hồi bằng bước khấu gương. Tỷ lệ than thu hồi thấp nhất là 78%, cao nhất là 97%, bình quân là 87%.

Khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m, giả sử chiều dài lò chợ 100m, chiều cao khấu 2,8m, khối lượng than nóc nguyên khối là (10 - 2,8) x 1,26 x 100 x 1,75 = 1.587,6 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên thì tỷ lệ thu hồi than nóc được thể hiện dưới bảng 3.4. Bảng 3.4. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1238,3 1301,8 1190,7 1127,2 1238,3 1047,8 1190,7 1301,8 1190,7 Khối lượng thu hồi, tấn

78 82 75 71 78 66 75 82 75 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1222,5 1286,0 1190,7 1174,8 1095,4 1174,8 1095,4 1270,1 1286,0 Khối lượng thu hồi, tấn

77 81 75 74 69 74 69 80 81 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

1095,4 1349,5 1063,7 1079,6 1206,6 1143,1 1016,1 1000,2 1095,4 Khối lượng thu hồi, tấn

69 85 67 68 76 72 64 63 69 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.4 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 10m thì sau hai lần khấu gương, tỷ lệ thu hồi than nóc đã giảm đi đáng kể. Tỷ lệ than thu hồi thấp nhất là 63%, cao nhất là 82%, bình quân là 74%.

Khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m, giả sử chiều dài lò chợ 100m, chiều cao khấu 2,8m, khối lượng than nóc nguyên khối là (10 - 2,8) x 1,89 x 100 x 1,75 = 2.381,4 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên thì tỷ lệ thu hồi than nóc được thể hiện dưới bảng 3.5.

Từ bảng 3.5 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 10mthì sau ba lần khấu gương, tỷ lệ thu hồi than nóc đã giảm đi đáng kể. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất chỉ đạt 71%, thấp nhất là 48%, bình quân là 63%.

Thông qua kết quả chạy mô hình trong một trong các trường hợp, khi khai thác vỉa dày 10m, chiều cao khấu gương lò chợ 2,8m thì tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng trong các trường hợp được thể hiện trên hình 3.5.

Bảng 3.5. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1547,9 1690,8 1357,4 1381,2 1524,1 1571,7 1571,7 1667,0 1643,2 Khối lượng thu hồi, tấn

65 71 57 58 64 66 66 70 69 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1643,2 1547,9 1547,9 1571,7 1667,0 1595,5 1333,6 1690,8 1667,0 Khối lượng thu hồi, tấn

69 65 65 66 70 67 56 71 70 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

1262,1 1595,5 1571,7 1309,8 1405,0 1428,8 1214,5 1143,1 1405,0 Khối lượng thu hồi, tấn

53 67 66 55 59 60 51 48 59 Tỷ lệ thu hồi %

Hình 3.5. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày 10m, chiều cao khấu 2,8m)

Từ biểu đồ hình 3.5 cho thấy, trong trường hợp chiều dày vỉa không lớn thì bước thu hồi càng nhỏ thì tỷ lệ thu hồi càng cao. Điều đó có thể giải thích rằng trong trường hợp này hầu hết than nóc được sập đổ hoàn toàn và dịch chuyển vào cửa tháo. Phần than tổn thất nằm chủ yếu tại vùng phía sau, nơi mà không có máng cào thu hồi.

（a） Bước hạ trần nhỏ；（b）Bước hạ trần lớn Hình 3.6. Mối quan hệ giũa tổn thất và bước hạ trần trong trường hợp vỉa dày đến 10m

2. Thay đổi bước thu hồi than hạ trần trong trường hợp vỉa dày 15m

Trong trường hợp vỉa dày đến 15m, Luận án lại thực hiện chạy mô hình trong các trường hợp thay đổi bước thu hồi than hạ trần khác nhau. Giả thiết mô hình tương ứng với chiều dài lò chợ 100m, chiều cao khấu 2,8m, thực hiện 27 chu kỳ thu hồi than nóc.

Khi bước hạ trần rth = r = 0,63m, khối lượng than nóc nguyên khối là (15 - 2,8) x 0,63 x 100 x 1,75 = 1.345,1 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.6.

Bảng 3.6. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1075,0 1075,0 925,3 870,9 1034,2 952,6 1007,0 1102,2 1102,2 Khối lượng thu hồi, tấn

79 79 68 64 76 70 74 81 81 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

816,5 952,6 1075,0 979,8 1007,0 1102,2 870,9 1020,6 1020,6 Khối lượng thu hồi, tấn

60 70 79 72 74 81 64 75 75 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

816,5 993,4 1061,4 979,8 1020,6 1020,6 925,3 884,5 1034,2 Khối lượng thu hồi, tấn

60 73 78 72 75 75 68 65 76 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.6 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 15mthì sau một lần khấu gương, tỷ

lệ thu hồi than nóc cao nhất chỉ đạt81%, thấp nhất là 60%, bình quân là 73%.

Khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m, khối lượng than nóc nguyên khối là (15 - 2,8) x 1,26 x 100 x 1,75 = 2.690,1 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.7. Bảng 3.7. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

2531,1 2395,0 2150,1 2231,7 2286,1 2177,3 2231,7 2422,2 2204,5 Khối lượng thu hồi, tấn

93 88 79 82 84 80 82 89 81 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2721,6 2721,6 2721,6 2721,6 2721,6 2721,6 2721,6 2721,6 2721,6 Khối lượng thu hồi, tấn

84 94 81 86 85 81 75 84 93 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

2095,6 2422,2 2286,1 2041,2 2367,8 2122,8 1932,3 2068,4 2095,6 Khối lượng thu hồi, tấn

77 89 84 75 87 78 71 76 77 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.7 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 15mthì sau hai lần khấu gương, tỷ lệ thu hồi than nóc đạt rất cao. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất đạt94%, thấp nhất là 71%, bình quân là 83%.

Khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m, khối lượng than nóc nguyên khối là (15 - 2,8) x 1,89 x 100 x 1,75 = 4.035,2 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.8.

Bảng 3.8. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3021,0 3102,6 2776,0 2898,5 2653,6 3021,0 3306,7 2653,6 3061,8 Khối lượng thu hồi, tấn

74 76 68 71 65 74 81 65 75 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

2980,2 2490,3 2776,0 2898,5 2980,2 2816,9 2980,2 2816,9 3143,4 Khối lượng thu hồi, tấn

73 61 68 71 73 69 73 69 77 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

3021,0 3061,8 3061,8 2653,6 2980,2 2816,9 2490,3 2286,1 2367,8 Khối lượng thu hồi, tấn

74 75 75 65 73 69 61 56 58 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.8 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 15m thì sau ba lần khấu gương, tỷ lệ thu hồi than nóc lại giảm đi rất nhiều so với trường hợp trước. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất chỉ đạt81%, thấp nhất là 56%, bình quân là 70%.

Thông qua kết quả chạy mô hình một trong các trường hợp, khi khai thác vỉa dày 15m, chiều cao khấu gương lò chợ 2,8m thì tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng trong các trường hợp được thể hiện trên hình 3.7.

Hình 3.7. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày 15m, chiều cao khấu 2,8m)

Từ biểu đồ hình 3.7 có thể thấy rằng, khi chiều dày vỉa tăng lên, bước thu hồi nhỏ hay quá lớn đều không hợp lývì tỷ lệ tổn thất cao.Điều này có thể giải thích rằng nếu như bước hạ trần quá lớn sẽ làm cho đá phá hỏa phía trên nóc đến cửa phá hỏa trước, dẫn đến tổn thất các gối than lớn; còn nếu bước hạ trần nhỏ sẽ làm cho đá phá hỏa phía sau đến của phá hỏa trước, từ đó mà ngăn cách một phần lớp than nóc phía trên chảy xuống.

3. Thay đổi bước thu hồi than hạ trần trong trường hợp vỉa dày 20m

Tương tự như các trường hợp trên, với chiều dày vỉa 20m, Báo cáo thực hiện chạy mô hình trong các trường hợp thay đổi bước thu hồi than hạ trần khác nhau. Giả thiết mô hình tương ứng với chiều dài lò chợ 100m, trong trường hợp chiều cao khấu 2,8m, thực hiện 27 chu kỳ thu hồi than nóc.

Khi bước hạ trần rth = r = 0,63m, khối lượng than nóc nguyên khối là (20 - 2,8) x 0,63 x 100 x 1,75 = 1.896,3 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.9.

Bảng 3.9. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1349,5 1310,9 1021,7 829,0 1195,2 1195,2 1137,4 1484,4 1445,9 Khối lượng thu hồi, tấn

70 68 53 43 62 62 59 77 75 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1330,2 1503,7 1368,7 1079,6 1195,2 1426,6 906,1 1388,0 1465,1 Khối lượng thu hồi, tấn

69 78 71 56 62 74 47 72 76 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

829,0 1484,4 1330,2 1195,2 1176,0 1272,3 1118,1 983,2 1291,6 Khối lượng thu hồi, tấn

43 77 69 62 61 66 58 51 67 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.9 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 20mthì sau một lần khấu gương, tỷ lệ thu hồi than nóc tương đối thấp. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất chỉ đạt78%, thấp nhất là 43%, bình quân là 64%.

Khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m, khối lượng than nóc nguyên khối là (20 -

2,8) x 1,26 x 100 x 1,75 = 3.792,6 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.10. Bảng 3.10. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3470,0 3315,8 3045,9 3161,6 3238,7 2930,3 3161,6 3431,5 3123,0 Khối lượng thu hồi, tấn

90 86 79 82 84 76 82 89 81 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

3238,7 3624,3 3123,0 3315,8 3277,3 3624,3 2891,7 3238,7 3585,7 Khối lượng thu hồi, tấn

84 94 81 86 85 94 75 84 93 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

3354,4 3431,5 3238,7 2891,7 3354,4 3007,4 2737,5 3470,0 2968,8 Khối lượng thu hồi, tấn

87 89 84 75 87 78 71 90 77 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.10 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 20mthì sau hai lần khấu gương, tỷ lệ thu hồi than nóc tương đối cao. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất đạt94%, thấp nhất là 71%, bình quân là 84%.

Khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m, khối lượng than nóc nguyên khối là (20 - 2,8) x 1,89 x 100 x 1,75 = 5.688,9 tấn. Khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.11. Bảng 3.11. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4279,7 4395,4 3932,7 4106,2 4511,1 4279,7 4684,6 4626,7 4337,6

74 76 68 71 78 74 81 80 75 Chu kỳ Khối lượng thu hồi, tấn Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

4221,9 4684,6 3932,7 4106,2 4221,9 3990,5 4221,9 4568,9 4453,2 Khối lượng thu hồi, tấn

73 73 81 68 71 69 73 79 77 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 23 19 20 21 22 24 25 26 27

4279,7 4337,6 4337,6 3759,2 4221,9 3990,5 3701,4 3759,2 3932,7 Khối lượng thu hồi, tấn

74 75 75 65 73 69 64 65 68 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.11 cho thấy, khi chiều dày vỉa đến 20mthì sau ba lần khấu gương, tỷ lệ thu hồi than nóc cũng không cao. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất chỉ đạt81%, thấp nhất là 64%, bình quân là 73%.

Thông qua kết quả chạy mô hình trong các trường hợp, khi khai thác vỉa dày 20m, trong trường hợp chiều cao khấu gương lò chợ 2,8m thì tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng trong các trường hợp được thể hiện trên hình 3.8.

Hình 3.8. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày 15m, chiều cao khấu 3m)

Từ biểu đồ hình 3.8 có thể thấy rằng, tương tự như trường hợp vỉa 15m, bước thu hồi nhỏ hay quá lớn đều không hợp lývì tỷ lệ tổn thất cao.Đá phá hỏa phía trên nóc luôn có xu hướng xuống đến cửa phá hỏa trướckhi bước thu hồi than lớn và đá phá hỏa phía sau đến của phá hỏa trước khi bước thu hồi quá nhỏ.

4. Đánh giá tỷ lệ thu hồi than hạ trần

Kết quả tổng hợp quá trình chạy mô hình tương ứng trong các trường hợp chiều dày vỉa lần lượt là 10m, 15m, 20m tương ứng với các bước thu hồi than hạ trần khác nhau được thể hiện trong bảng 3.12.

Bảng 3.12. Bảng tổng hợp kết quả thu hồi than hạ trần

Tỷ lệ thu hồi

Chiều dày vỉa

Bước thu hồi rth = r = 0,63m Bước thu hồi rth = r = 1,26m Bước thu hồi rth = r = 1,89m

10m 87% 74% 63%

15m 73% 83% 70%

20m 64% 84% 73%

Hình 3.9. Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng với chiều dày vỉa và bước thu hồi than hạ trần

Từ bảng 3.12 và biểu đồ hình 3.9 cho thấytương ứng trong mỗi điều kiện, tỷ lệ thu hồi than hạ trần cao nằm trong một giới hạn chiều dày vỉa nhất định.Trong điều kiện khi chiều dày vỉa nhỏ hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng với bước khấu gương (rth = r) sẽ cho hiệu quả tốt nhất. Tuy nhiên, trên biểu đồ hình 3.9 đồ thị thể hiện khi chiều dày vỉa lớn hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng 2 lần bước khấu gương (rth = 2r) mới là giải pháp mang lại hiệu quả cao nhất.

Từ các dẫn dắt và minh chứng nêu trên. Kết quả nghiên cứu trên mô hình này là tương đối phù hợp với điều kiện áp dụng thử nghiệm tại lò chợ vỉa 7 mỏ than Hà Lầm.

3.3.2. Phân tích, đánh giá kết quảkhi thay đổi tỷ lệ khấu - thu hồi

Ở trường hợp này, luận án đi mô phỏng xem xét vùng sập đổ phía sau giàn chống khi tỷ lệ giữa chiều cao khấu gương và chiều cao hạ trần than nóc thay đổi. Bằng phần mềm số, nghiên cứu sinh có thể mô phỏng bài toán phân tích như trong hình 3.10.

a) Khi chiều cao luồng khấu 2,5m b) Khi chiều cao luồng khấu 2,8m

c) Khi chiều cao luồng khấu 3,2m Hình 3.10. Mô hình phân tích số bài toán lò chợ trong vỉa dầy thu hồi than nóc khi thay đổi tỷ lệ chiều cao khấu gương với chiều cao thu hồi than nóc

Bằng mô phỏng và phân tích phần mềm nghiên cứu sinh sẽ thay đổi chiều cao khấu than tương ứng với chiều dầy của vỉa than. Trên hình 3.10 mô tả hình ảnh sự phân bố dịch chuyển và ứng suất phân bố của đất đá xung quanh gương lò chợ khi thay đổi chiều cao luồng khấu than.

a) Phân bố chuyển vị tổng thể xung quanh khu vực lò chợ b) Phân bố ứng suất thẳng đứng xung quanh không gian khu vực lò chợ

Hình 3.11. Phân bố ứng suất và chuyển vị xung quanh khu vực lò chợ khai thác

a) Phân bố chuyển vị tổng thể xung quanh khu vực lò chợ b) Các phần tử phá hủy than phía nóc và phía sau giàn chống lò chợ

Hình 3.12. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống

1. Thay đổi tỷ lệ khấu - hạ trần trong trường hợp vỉa dày 10m

Để mô phỏng quá trình khai thác, báo cáo thực hiện chạy mô hình khai thác trong 27 chu kỳ thu hồi với bước thu hồi rth = r =0,63m, giả sử tính toán cho lò chợ có chiều dài 100m. Nghiên cứu sinh thực hiện chạy mô hình trong các trường hợp tỷ lệ khấu-hạ trần lần lượt là 1:3, 1:2,5, 1:2,1 (tương ứng các chiều cao khấu 2,5m, 2,8m và 3,2m; chiều dày vỉa 10m).

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3 (tương ứng chiều cao khấu 2,5m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.13.

Bảng 3.13. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

84 72 79 74 79 82 85 76 90 Khối lượng thu hồi, tấn 722,9 697,4 671,9 646,4 714,4 612,4 629,4 765,5 671,9 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

77 78 80 72 81 81 87 78 87 Khối lượng thu hồi, tấn 663,4 688,9 688,9 739,9 663,4 612,4 654,9 739,9 680,4 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

73 72 77 80 86 86 81 73 79 Khối lượng thu hồi, tấn 671,9 731,4 731,4 620,9 680,4 612,4 620,9 688,9 654,9 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.13 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3 thì tỷ lệ than hạ trần thu được tương đối cao. Tỷ lệ than thu hồi thấp nhất là 72%, cao nhất là 90%, bình quân là 80%.

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,5 (tương ứng chiều cao khấu 2,8m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.14.

Bảng 3.14. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,5

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

698,5 714,4 658,9 674,7 714,4 619,2 706,5 754,1 690,6 Khối lượng thu hồi, tấn

88 90 83 85 90 78 89 95 87 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

722,4 770,0 690,6 698,5 682,7 698,5 643,0 730,3 754,1 Khối lượng thu hồi, tấn

91 97 87 88 86 88 81 92 95 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

674,7 738,2 690,6 650,9 706,5 666,8 619,2 627,1 674,7 Khối lượng thu hồi, tấn

85 93 87 82 89 84 78 79 85 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.14 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,5 thì tỷ lệ than hạ trần thu

được lớn. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất đạt là 97%, thấp nhất là 78%, bình quân là 87%.

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,1(tương ứng chiều cao khấu 3,2m);khối lượng than nóc nguyên khối và khối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.15.

Bảng 3.15. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,1

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

73 78 76 81 83 86 85 88 85 Khối lượng thu hồi, tấn 648,6 633,9 611,8 626,5 538,1 574,9 560,2 626,5 597,1 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

86 81 81 71 87 74 88 88 82 Khối lượng thu hồi, tấn 604,4 545,5 641,3 648,6 633,9 597,1 597,1 648,6 523,3 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

75 79 76 76 87 87 82 85 85 Khối lượng thu hồi, tấn 626,5 641,3 641,3 604,4 560,2 560,2 552,8 626,5 582,3 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.15 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,1 thì tỷ lệ than hạ trần lại giảm đi so với trường hợp trước. Tỷ lệ than hạ trần thu được cao nhất đạt là 88%, thấp nhất là 71%, bình quân là 82%.

Tổng hợp kết quả chạy mô hình trong các trường hợp tỷ lệ khấu-hạ trần lần lượt

là 1:3, 1:2,5, 1:2,1 được thể hiện trong hình 3.13.

Hình 3.13. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 10m

Qua hình 3.13 có thể thấy rằng, khi chiều cao khấu gương lò chợ tăng lên tương ứng thì chiều cao lớp than nóc sẽ giảm và tỷ lệ thu hồi than nóc tăng lên. Nếu xét trên tổng thể tổn thất chung của cả lò chợ thì điều này hoàn toàn đúng do tỷ lệ thu hồi than khấu gương rất cao.Tuy nhiên, nếu chỉ xét tỷ lệ thu hồi của phần than nóc thì khi giảm chiều dày lớp than nóc đến một giới hạn nào đó sẽ có kết quả tỷ lệ thu hồi sẽ giảm dần xuống. Điều này là do khi chiều dày lớp than nóc giảm, khối lượng than lấy được giảm

trong khi phần than tổn thất phía sau máng cào thay đổi không nhiều nên tỷ lệ thu hồi giảm đi.

2. Thay đổi tỷ lệ khấu - hạ trần trong trường hợp vỉa dày 15m

Để mô phỏng quá trình khai thác, báo cáo thực hiện chạy mô hình khai thác trong 27 chu kỳ thu hồi với bước thu hồi rth = r =0,63m, giả sử tính toán cho lò chợ có chiều dài 100m.Nghiên cứu sinh thực hiện chạy mô hình trong các trường hợp tỷ lệ khấu-hạ trần lần lượt là 1:5, 1:4,3, 1:3,7 (tương ứng các chiều cao khấu 2,5m, 2,8m và 3,2m; chiều dày vỉa 15m).

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5(tương ứng chiều cao khấu 2,5m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.16.

Bảng 3.16. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1049,0 1020,6 992,3 779,6 907,2 1006,4 836,3 1077,3 1034,8 Khối lượng thu hồi, tấn

74 72 70 55 64 71 59 76 73 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

666,2 694,6 1034,8 949,7 1091,5 978,1 1091,5 992,3 1063,1 Khối lượng thu hồi, tấn

47 49 73 67 77 69 77 70 75 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

765,5 836,3 1091,5 893,0 935,6 1105,7 893,0 808,0 935,6 Khối lượng thu hồi, tấn

54 59 77 63 66 78 63 57 66 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.16 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5 thì tỷ lệ than hạ trần đã giảm đáng kể so với các trường hợp trước. Tỷ lệ than thu hồi cao nhất đạt78%, thấp nhất là 47%, bình quân là 67%.

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:4,3(tương ứng chiều cao khấu 2,8m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.17.

Bảng 3.17. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:4,3

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1075,0 1075,0 925,3 870,9 1034,2 952,6 1007,0 1102,2 1102,2 Khối lượng thu hồi, tấn

79 79 68 64 76 70 74 81 81 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

816,5 952,6 1075,0 979,8 1007,0 1102,2 870,9 1020,6 1020,6 Khối lượng thu hồi, tấn

60 70 79 72 74 81 64 75 75 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

816,5 993,4 1061,4 979,8 1020,6 1020,6 925,3 884,5 1034,2 Khối lượng thu hồi, tấn

60 73 78 72 75 75 68 65 76 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.17 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:4,3 thì tỷ lệ than hạ trần cao

nhất đạt 81%, thấp nhất là 60%, bình quân là 73%.

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3,7(tương ứng chiều cao khấu 3,2m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.18.

Bảng 3.18. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3,7

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1056,3 1121,5 939,0 952,0 1017,2 991,1 1095,4 1121,5 847,7 Khối lượng thu hồi, tấn

81 86 72 73 78 76 84 86 65 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

952,0 1121,5 1108,5 912,9 1069,4 925,9 782,5 1043,3 1056,3 Khối lượng thu hồi, tấn

73 86 85 70 82 71 60 80 81 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

978,1 1043,3 952,0 782,5 1095,4 1082,4 886,8 952,0 991,1 Khối lượng thu hồi, tấn

75 80 73 60 84 83 68 73 76 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.18 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3,7 thì tỷ lệ than hạ trần cao

nhất đạt 86%, thấp nhất là 60%, bình quân là 76%.

Tổng hợp kết quả chạy mô hình trong các trường hợp tỷ lệ khấu-hạ trần lần lượt

là 1:5, 1:4,3 1:3,7 được thể hiện trong hình 3.14.

Hình 3.14. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 15m

Qua hình 3.14 có thể thấy rằng, tỷ lệ thu hồi than hạ trần tỷ lệ nghịch với chiều dày của lớp than nóc. Điều đó có nghĩa là khi tỷ lệ khấu-hạ trần càng lớn thì khả năng tổn thất than càng lớn. Điều này cũng đồng nghĩa với việc khi chiều dày vỉa lớn, chiều cao lớp than hạ trần lớn sẽ bị lẫn vào đất đá phá hỏa mà không thu hồi được tối đa.

3. Thay đổi tỷ lệ khấu - hạ trần trong trường hợp vỉa dày 20m

Tương tự như các trường hợp trên, khi chiều dày vỉa 20m, nghiên cứu sinh cũng thực hiện chạy mô hình trong các trường hợp tỷ lệ khấu-hạ trần lần lượt là 1:7, 1:6,1, 1:5,2 (tương ứng các chiều cao khấu 2,5m, 2,8m và 3,2m).

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:7(tương ứng chiều cao khấu 2,5m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.19.

Bảng 3.19. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:7

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

66 67 56 61 49 65 72 50 44 Khối lượng thu hồi, tấn 1289,9 1210,5 972,4 1309,8 992,3 1111,3 873,2 1428,8 1329,6 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

51 62 61 62 56 54 67 65 50 Khối lượng thu hồi, tấn 1111,3 1230,4 1289,9 1012,1 1071,6 1230,4 992,3 1329,6 1210,5 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

57 53 54 70 68 52 56 63 53 Khối lượng thu hồi, tấn 1111,3 1389,2 1349,5 1051,8 1031,9 1071,6 1051,8 1250,2 1131,2 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.19 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:7 thì tỷ lệ than hạ trần rất thấp. Tỷ lệ thu hồi cao nhất chỉ đạt72%, thấp nhất là 44%, bình quân là 59%. Tổn thất than là gần bằng một nửa chiều dày lớp than nóc.

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:6,1(tương ứng chiều cao khấu 2,8m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.20.

Bảng 3.20. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:6,1

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

59 75 62 70 68 53 77 62 43 Khối lượng thu hồi, tấn 1349,5 1310,9 1021,7 829,0 1195,2 1195,2 1137,4 1484,4 1445,9 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

47 76 74 69 71 78 56 62 72 Khối lượng thu hồi, tấn 1330,2 1503,7 1368,7 1079,6 1195,2 1426,6 906,1 1388,0 1465,1 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Khối lượng thu hồi, tấn 829,0 1484,4 1330,2 1195,2 1176,0 1272,3 1118,1 983,2 1291,6

43 77 69 62 61 66 58 51 67 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.20 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:6,1 thì tỷ lệ than hạ trần cũng rất thấp. Tỷ lệ thu hồicao nhất chỉ đạt78%, thấp nhất là 43%, bình quân là 64%. Tổn thất than bằng một phần ba chiều dày lớp than nóc.

Khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5,2(tương ứng chiều cao khấu 3,2m);khối lượng than nóc nguyên khối vàkhối lượng than nóc thu hồi được tính tương tự phần trên, kết quả tính toán được thể hiện dưới bảng 3.21.

Bảng 3.21. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5,2

Chu kỳ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

74 76 68 57 75 75 82 52 74 Khối lượng thu hồi,tấn 1403,3 1403,3 1066,5 973,0 1384,6 1272,3 1384,6 1534,3 1422,0 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 10 11 12 13 14 15 16 17 18

55 67 76 77 80 82 65 61 63 Khối lượng thu hồi,tấn 1534,3 1496,9 1440,7 1141,4 1178,8 1253,6 1029,1 1216,2 1422,0 Tỷ lệ thu hồi %

Chu kỳ 19 20 21 22 23 24 25 26 27

63 68 61 70 84 59 59 70 71 Khối lượng thu hồi,tấn 1103,9 1571,7 1309,8 1328,5 1309,8 1141,4 1178,8 1103,9 1272,3 Tỷ lệ thu hồi %

Từ bảng 3.21 cho thấy, khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5,2 thì tỷ lệ thu hồi than hạ trần

đã khá hơn trước. Tỷ lệ thu hồicao nhất đạt 84%, thấp nhất là 52%, bình quân là 69%.

Tổng hợp kết quả chạy mô hình trong các trường hợp tỷ lệ khấu-hạ trần lần lượt

là 1:7, 1:6,1, 1:5,2 được thể hiện trong hình 3.15.

Qua hình 3.15 cho thấy, chiều dày lớp than nóc càng lớn thì tỷ lệ tổn thất càng cao. Thường nhận thấy rằng, trong quá trình khai thác vỉa than rất dày, chiều cao khấu gương càng lớn thì càng có lợi cho sự sập đổ vỡ vụn của than nóc, tỉ lên thu hồi than cũng tăng cao.

Hình 3.15. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện vỉa dày 20m

4. Đánh giá tỷ lệ thu hồi than hạ trần

Thông qua kết quả thí nghiệm và tính toán tỷ lệ thu hồi bình quân của than nóc

khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi được thể hiện bảng 3.22.

Bảng 3.22. Tỷ lệ thu hồi bình quân khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi

1:2,1 1:2,5 1:3 1:3,7 1:4,3 1:5 1:5,2 1:6,1 1:7 Tỷ lệ khấu- hạ trần

82% 87% 80% 76% 73% 69% 67% 64% 59% Tỷ lệ thu hồi

Hình 3.16. Mối quan hệ giữa tỷ lệ khấu-hạ trần và thu hồi than nóc

Thông qua kết quả phân tích trên cho thấy, quan hệ giữa tỷ lệ khấu-hạ trần và thu hồi than nóc là phi tuyến tính. Khi tỷ lệ khấu-hạ trần lớn hớn 1:2,5, tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần giảm mà tỷ lệ thu hồi than nóc cũng giảm, khi tỷ lệ khấu-hạ trần nhỏ hơn 1:2,5thì cũng tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần tăng mà tỷ lệ thu hồi than nóc cũng giảm đi. Theo kết quả phân tích mô hình thì tỷ lệ than thu hồi cao nhất tại vị trí có tỷ lệ khấu-hạ trần 1:2,5.

Điều này cũng chứng tỏ rằng, khi chiều dày lớp than nóc thu hồi nhỏ dần thì khả năng tổn thất than cũng ít dần và ngược lại, khi chiều dày lớp than nóc thu hồi tăng lên, khả năng than lẫn vào đất đá nhiều hơn và tổn thất cao hơn. Tuy nhiên, nếu xét về tỷ lệ thu hồi than nóc thì khi chiều dày lớp than nóc giảm đến một giới hạn nào đó thì tỷ lệ thu hồi sẽ bắt đầu tăng lên.

3.4. KẾT LUẬN

Trên cơ sở kinh nghiệm khai thác áp dụng công nghệ vì chống cơ khí hóa có thu hồi than nóc tại các vỉa than dày, dốc thoải đến nghiêng trên thế giới và trong nướcnghiên cứu chương 3 của luận án cho thấy còn rất nhiều yếu tố cần nghiên cứu để nâng cao hiệu quả thu hồi than hạ trần. Căn cứ vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi than hạ trần, luận án đã xác định được các thông số cần nghiên cứu trong công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh gồm: (1) Thông số bước thu hồi than hạ trần; (2) Thông số tỷ lệ khấu-hạ trần than.

Luận án đã lựa chọn được phương pháp nghiên cứu đang được áp dụng phổ biến hiện nay là phương pháp mô hình số sử dụng phần mềmsố Phase 2. Kết quả nghiên cứu, tính toán, so sánh cho phép rút ra một số kết luận như sau:

(1) Khi chiều dày vỉa trong trường hợp nhỏ hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng với bước khấu gương (rth = r) sẽ cho hiệu quả tốt. Ngược lại, khi chiều dày vỉa trong trường hợp lớn hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng 2 lần bước khấu gương (rth = 2r) mới mang lại hiệu quả.

(2) Khi tỷ lệ khấu-hạ trần lớn hơn 1:2,5, tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần giảm mà tỷ lệ thu hồi than nóc cũng giảm, khi tỷ lệ khấu-hạ trần nhỏ hơn 1:2,5 thì cũng tùy theo tỷ lệ khấu-hạ trần tăng mà tỷ lệ thu hồi than nóc cũng giảm đi. Tùy thuộc vào loại vì chống cơ khí hóa lựa chọn mà tỷ lệ than thu hồi cao nhất là khi tỷ lệ khấu-hạ trần 1:2,5.

CHƯƠNG 4. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI MỘT ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ

4.1. LỰA CHỌN KHU VỰC ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM

Từ kết quả nghiên cứu trong chương 1, chương 2 và chương 3,để giải quyết vấn đề nghiên cứu của luận án trong thực tế sản xuất, nghiên cứu sinh đã khảo sát, phân tích và lựa chọn khu vực có khả năng áp dụng thử nghiệm. Hiện tại, trong Tập đoàn than Khoáng sản Việt Nam hiện nay, có một số lò chợ áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ có thu hồi than nóc như mỏ than Hà Lầm (2 dây chuyền), mỏ than Nam Mẫu, mỏ than Dương Huy, mỏ than Khe Chàm. Để phù hợp với việc ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất, luận án lựa chọn điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ của lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại vỉa 7 mỏ than Hà Lầm làm cơ sở nghiên cứu. [3, 12, 13]

Khu vực nghiên cứu điều kiện địa chất có đá vách và đá trụ sát vỉa là lớp bột kết, một số điểm gặp cát kết dày trung bình 4  6 mét. Bột kết rắn chắc ít nứt nẻ. Độ kiên cố từ 4  6 thể trọng  = 2,6 T/m³. Cường độ kháng nén n = 216  1742 KG/cm². Cát kết tương đối rắn chắc, độ kiên cố 6  8, thể trọng  = 2,6 T/m³, cường độ kháng nén n = 1078 1788 KG/cm².

Hình 4.1. Sơ đồ lò chợ khu vực nghiên cứu

Khu vực vỉa than nghiên cứu có chiều dày lớn từ 15,99~24,37m, góc dốc vỉa từ0º 15º.Để có cơ sở chính xác trong việc nghiên cứu xác định tỷ lệ thu hồi than hạ trần, trong thời gian qua mỏ than Hà Lầm đã đưa một số phương án kỹ thuật thực hiện khoan bơm ép nước (gắn kết khối than ổn định), sử dụng phương án thăm dò , xác

định chiều dày vỉa thực tế tại các vị trí trên lò dọc vỉa vận tải, lò dọc vỉa thông gió. Mục tiêu để sử ký và xác định chiều dày thực tế, đưa ra các giải pháp công nghệ khấu, thu hồi than hạ trần đạt hiệu quả cao nhất. Sơ đồ các lỗ khoan thăm dò chiều dày vỉa khu vực nghiên cứu (Hình 4.1) được khoan từ lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông gió sau khi tới vách thì dừng lại. Sơ đồ và kết quả khoan thăm dò xác định chiều dày vỉa thực tế của lò chợ hình 4.1. [3, 12, 13]

Bảng 4.1. Bảng chiều dày vỉa theo phương của khu vực lò chợ nghiên cứu

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Chiều dài theo phương (m)

20,0 21,0 22,7 22,4 18,5 17,7 17,5 20,7 19,5 23,7 21,7 Chiều dày vỉa phía lò TG(m) 20,0 21,0 21,6 20,1 18,5 20,1 17,5 18,1 19,5 25,2 19,1 Chiều dày vỉa phía lò vận tải(m)

4.2. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

4.2.1. Đặc điểm lò chợ áp dụng thử nghiệm[3, 12, 13]

- Chiều dài lò chợ trung bình 154m, góc dốc trung bình 100, lò chợ được chống giữ bằng giàn chống tự hànhZF8000/20/32. Giàn chống tự hành sử dụng gồm 02 loại giàn chống: giàn chống trung gian mã hiệu ZF8400/20/32 và giàn chống quá độ ZFG 9600/23/37.

- Khoảng cách trung bình giữa các giàn chống trung gian là 1,5m và giàn chống

quá độ là 1,65m.

- Phạm vi tiếp giáp giữa lò thông gió và vận tải với lò chợ được chống giữ bằng

tấm chắn cạnh giàn quá độ.

- Các đường lò dọc vỉa thông gió và dọc vỉa vận tải được chống tăng cường bằng cột thuỷ lực đơn DW 35-300/110 chống vào 3 hàng xà luồn thép SVP – 22 (chiều dài L = 3600mm) dọc theo các đường lò dọc vỉa thông gió và dọc vải vận tải trong phạm vi lò chợ cơ giới hóa, chống vượt trước gương lò chợ khoảng 20m.

4.2.2. Công nghệ khai thác

1. Công tác khấu than

Công tác khấu than trong lò chợ sử dụng máy khấu 2 tang mã hiệu MG300/730WD; chiều cao khấu 1,7÷3,4m; chiều sâu cắt 630mm; tổng công suất lắp máy 730kw; điện áp 1140V; tốc độ kéo 0~8,7m/phút.[12]

2. Công tác chống giữ lò chợ

Công tác chống giữ trong lò chợ sử dụng giàn chống mã hiệu ZF8000/20/32;

lực cản làm việc của giàn chống 8000KN; khoảng cách giữa tâm các giàn chống 1,5m; chiều cao giàn chống 2,0÷3,2m. Giàn chống chuyển tiếp đầu lò chợ sử dụng loại giàn chống thủy lực thu hồi nóc than có mã hiệu tương đương với ZFG9600/23/37; lực cản làm việc 9600KNkhoảng cách giữa tâm các giàn 1,65m; chiều cao chống giữ 2,3÷3,7m.[12]

3. Công tác điều khiển áp lực mỏ

Công tác điều khiển áp lực mỏ được thực hiện theo phương thức phá hỏa toàn phần. Đất đá vách tự sập đổ cùng với quá trình sập đổ của trần than sau mỗi chu kỳ khấu.[12]

4. Công tác tải than trong lò chợ

Than từ lò chợ cơ giới hóa đồng bộ (CGHĐB) 7-2.1 vỉa 7 được vận tải bằng máng cào trước SGZ-764/400 và máng cào sau SGZ800/630 xuốngmáy chuyển tải SZZ800/315, máy nghiền PCM200, băng tải co giãn SGZ800/630 ở lò dọc vỉa vận tải. Sau đó than được rót vàophỗng rót than mức -275÷-290xuốngbăng tải B-1200 tại đường lò xuyên vỉa -290-I đổ vàobuke số 1 và số 2 sau đó rót vào băng B4 ra sân giếng. Từ đây than được trục tải bằng thùngskip lên mặt bằng +75m.[12]

Bảng 4.2. Bảng thông số của thiết bị lò chợ[12]

TT Tên thiết bị Mã hiệu Đặc tính kỹ thuật chủ yếu Số lượng Ghi chú

1 01 52 tấn Máy khấu than MG300/730- WD1

Chiều cao khấu 1,8 ÷ 3,9 m, chiều sâu khấu 630mm, tốc độ kéo 0÷8,3 m/s , công suất khấu 2×300kW, và điện áp cung cấp 1140V

2 ZF8400/20/32 94 24,5 tấn Dàn chống trung gian

Chiều cao chống giữ 2,0÷3,2m ,lực cản làm việc 8400kN, khoảng cách giữa 2 giàn chống 1.5m ,cường độ chống giữ 1,12÷1,14 Mpa

3 ZFG9600/23/37 06 32 tấn Dàn chống quá độ

Chiều cao chống giữ 2,3÷3,7m , lực cản làm việc 9600kN ,khoảng cách giữa 2 giàn chống 1.65m,cường độ chống giữ 1,15 MPa

4 SGZ764/400 01 Máng cào trước Công suất 2x200kW độ rộng máng 724 mm,điện áp 1140V,năng suất 800 tấn/h

TT Tên thiết bị Mã hiệu Đặc tính kỹ thuật chủ yếu Số lượng Ghi chú

5 Máng cào sau SGZ800/630 01

Công suất 2x315kW độ rộng máng 800,điện áp 1140V,năng suất 1200t/h

Công suất 200kW,điện áp 1140V, năng suất 6 Máy nghiền PLM200 01

2000÷2200 t/h

SZZ800/315 7 01 Năng suất 1200t/h,công suất 315kW, điện áp 1140V Máy chuyển tải

SGZ800/630 8 01 Năng suất 1200t/h,công suất630kW ,điện áp 1140V Băng tải co giãn

Áp lực 31.5MPa , BRW400/31.5 9 01 Trạm bơm nhũ hóa Công suất 250kW,điện áp 1140V

10 BPW320/10M 01 Trạm phun sương 2 bơm một bộ lọc,lưu lượng 320L/min áp lực 10MPa,công suất 2 x 75kW,điện áp 1140V

4.3. HOÀN THIỆN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THU HỒI THAN NÓC TẠI VỈA 7 MỎ THAN HÀ LẦM

Trên cơ sở nghiên cứu tại chương 3, luận án lựa chọn xác định và hoàn thiện

hai thông số công nghệ trong lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm đó là:

1- Nghiên cứu xác định và hoàn thiện bước thu hồi than hạ trần

2- Nghiên cứuxác định và hoàn thiện tỷ lệ giữa chiều cao khấu than với chiều

cao thu hồi than hạ trần.

Để thực hiện việc nghiên cứu tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm, Luận án sử dụng phương pháp thực nghiệm tại hiện trường và thống kê kết quả số liệu.

4.3.1. Hoàn thiện thông số bước thu hồi than hạ trần tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm

1. Thông số lò chợ vị trí áp dụng thử nghiệm

Trên cơ sở đặc điểm của lò chợ cơ giới hóa đang áp dụng tại vỉa 7 mỏ than Hà Lầm, để thực hiện nghiên cứu, học viên đã phối hợp với mỏ than Hà Lầm thực hiện thử nghiệm khai thác với các bước thu hồi than hạ trần lần lượt là 1 bước, 2 bước, 3 bước. Một bước thu hồi than hạ trần tương ứng với chiều rộng của một luồng khấu

gương (0,63m).Chiều dài mỗi đoạn khai thác thử nghiệm tương ứng lần lượt là 15m tương ứng với 24 luồng khấu gương. Vị trí bắt đầu thử nghiệm được thực hiện từ IIK- 60 (sau khi lò chợ khai thác được 60m tính từ lò thượng khởi điểm).Từ IIK-60 đến IIK-75 áp dụng khai thác lò chợ với bước thu hồi than hạ trần là rth = r = 0,63m; từ IIK-75 đến IIK-90 áp dụng khai thác lò chợ với bước thu hồi than hạ trần là rth = 2r = 1,26m và từ IIK-90 đến IIK-105 áp dụng khai thác lò chợ với bước thu hồi than hạ trần là rth = 3r = 1,89m.

Các thông số lò chợ vị trí thử nghiệm tại hiện trường như sau:

Bảng 4.3. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm

TT Chỉ tiêu Giá trị

1 Chiều dài theo phương (m) IIK-60÷ IIK-75 IIK-75÷ IIK-90 IIK-90÷ IIK-105

2 Chiều dày trung bình 21,7 19,9 21,7

3 10 Góc dốc lò chợ trung bình (độ)

4 Chiều dài lò chợ (m) 154

5 Trữ lượng (T) 76.694 70.244 76.694

6 Chiều cao khấu gương (m) 2,8

7 Bước thu hồi than hạ trần rth=r=0,63m rth=2r=1,26m rth=3r=1,89m

8 18,9 18,9 17,1 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m)

2. Công tác tổ chức trên mỗi đoạn áp dụng thử nghiệm

Các công việc chính trong chu kỳ khai thác lò chợ cơ giới hóa bao gồm:

- Giao ca, chuẩn bị sản xuất;

- Củng cố, bảo dưỡng thiết bị;

- Công tác khấu gương (vận hành máy khấu);

- Công tác di chuyển máng cào trước;

- Công tác di chuyển giàn chống;

- Công tác thu hồi than hạ trần;

- Công tác di chuyển máng cào sau;

a. Công tác tổ chức sản xuất khai thác lò chợ khi áp dụng phương án thu hồi

than hạ trầnrth=r=0,63m.

Ngoài công tác giao ca và chuẩn bị sản xuất thì sơ đồ trình tự thực hiện quá

trình sản xuất lò chợ trong một chu kỳ khai thác lần lượtnhư sau: (1) Củng cố, bảo dưỡng thiết bị, sau đó(2):Công tác khấu gương (vận hành máy khấu), tiếp theo (3): Công tác di chuyển máng cào trước, tiếp theo (4): Công tác di chuyển giàn chống, tiếp theo (5):Công tác thu hồi than hạ trần, cuối cùng (6): Công tác di chuyển máng cào sau;Trong mỗi chu kỳ thực hiện 2 lần khấu gương từ dưới lên trên và từ trên xuống dưới tương ứng với 2 lần thu hồi.

b. Công tác tổ chức sản xuất khai thác lò chợ khi áp dụng phương án thu hồi

than hạ trầnrth=2r=1,26m.

Ngoài công tác giao ca và chuẩn bị sản xuất thì sơ đồ trình tự thực hiện quá trình sản xuất lò chợ trong một chu kỳ khai thác lần lượtgồm:(1) Củng cố, bảo dưỡng thiết bịlần 1, sau đó (2):Công tác khấu gương luồng 1 (vận hành máy khấu), tiếp theo (3): Công tác di chuyển máng cào trước của luồng thứ nhất, tiếp theo(4): Công tác di chuyển giàn luồng thứ nhất, tiếp theo (5): Củng cố, bảo dưỡng thiết bị lần 2, tiếp theo (6):Công tác khấu gương luồng 2 (vận hành máy khấu), tiếp theo (7): Công tác di chuyển máng cào trước luồng 2, tiếp theo (8): Công tác di chuyển giàn luồng 2, tiếp theo(9):Công tác thu hồi than hạ trần, cuối cùng (10): Công tác di chuyển máng cào sau;

c. Công tác tổ chức sản xuất khai thác lò chợ khi áp dụng phương án thu hồi

than hạ trầnrth=3r=1,89m.

Ngoài công tác giao ca và chuẩn bị sản xuất thì sơ đồ trình tự thực hiện quá trình sản xuất lò chợ trong một chu kỳ khai thác lần lượtgồm: (1) Củng cố, bảo dưỡng thiết bị lần 1, sau đó (2):Công tác khấu gương luồng 1 (vận hành máy khấu), tiếp theo (3): Công tác di chuyển máng cào trước của luồng thứ nhất, tiếp theo (4): Công tác di chuyển giàn luồng thứ nhất, tiếp theo (5): Củng cố, bảo dưỡng thiết bị lần 2, tiếp theo (6):Công tác khấu gương luồng 2 (vận hành máy khấu), tiếp theo (7): Công tác di chuyển máng cào trước luồng 2, tiếp theo (8): Công tác di chuyển giàn luồng 2, tiếp theo(9): Củng cố, bảo dưỡng thiết bị lần 3, tiếp theo (10):Công tác khấu gương luồng 3 (vận hành máy khấu), sau đó (11): Công tác di chuyển máng cào trước luồng 3, sau đó (12): Công tác di chuyển dàn luồng 3, tiếp theo (13):Công tác thu hồi than hạ trần, cuối cùng (14): Công tác di chuyển máng cào sau;

3. Kết quả áp dụng thử nghiệm

a. Phương án thu hồi than hạ trần với bước thu hồi rth=r=0,63m.

Công tác thực hiện thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần rth = r = 0,63m được thực hiện trên suốt chiều dài theo phương lò chợ từ IIK-60 đến IIK-75 chiều dài khoảng 15m kể từ ngày 02/01/2017 đến 31/01/2017.

Kết quả thống kê sản lượng khai thác trong giai đoạn áp dụng thử nghiệm này

được thể hiện trong bảng 4.4.

Bảng 4.4. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = r = 0,63m

Ngày Ngày Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn)

02/01/2017 1.559,8 12/01/2017 2.974,8 22/01/2017 0,0

03/01/2017 2.372,8 13/01/2017 2.376,8 23/01/2017 2.096,8

04/01/2017 2.627,8 14/01/2017 2.605,8 24/01/2017 2.343,8

05/01/2017 2.042,8 15/01/2017 0,0 25/01/2017 1.563,8

06/01/2017 2.357,8 16/01/2017 2.171,8 26/01/2017 1.880,8

07/01/2017 2.207,8 17/01/2017 1.861,8 27/01/2017 2.022,8

08/01/2017 0,0 18/01/2017 1.111,8 28/01/2017 1.437,8

09/01/2017 2.002,8 19/01/2017 2.480,8 29/01/2017 0,0

10/01/2017 2.414,8 20/01/2017 2.112,8 30/01/2017 1.157,8

11/01/2017 1.755,8 21/01/2017 1.906,8 31/01/2017 2.001,8

Hình 4.2. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = r = 0,63m

b. Phương án thu hồi than hạ trần với bước thu hồi rth=2r=1,26m.

Sau khi hoàn thiện thử nghiệm khai thác áp dụng bước thu hồi than hạ trần rth=r=0,63m, nghiên cứu sinh tiếp tục phối hợp với Công ty Than hà Lầm thực hiện thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần rth = 2r = 1,26m từ IIK-75 đến IIK-90 chiều dài khoảng 15m kể từ ngày 01/02/2017 đến 26/02/2017.

Kết quả thống kê sản lượng khai thác trong giai đoạn áp dụng thử nghiệm này

được thể hiện trong bảng 4.5.

Bảng 4.5. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 2r = 1,26m

Ngày Ngày Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn)

01/02/2017 2.374,3 11/02/2017 3.652,3 21/02/2017 2.336,3

02/02/2017 3.407,3 12/02/2017 0,0 22/02/2017 2.937,3

03/02/2017 3.793,3 13/02/2017 2.428,3 23/02/2017 2.841,3

04/02/2017 3.093,3 14/02/2017 3.688,3 24/02/2017 2.534,3

05/02/2017 0,0 15/02/2017 3.590,3 25/02/2017 3.007,0

06/02/2017 2.503,3 16/02/2017 3.019,3 26/02/2017 0,0

07/02/2017 2.849,3 17/02/2017 3.527,3

08/02/2017 2.423,3 18/02/2017 2.412,3

09/02/2017 3.001,3 19/02/2017 0,0

10/02/2017 3.008,3 20/02/2017 3.751,3

Hình 4.3. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 2r = 1,26m

c. Phương án thu hồi than hạ trần với bước thu hồi rth=3r=1,89m.

Công tác thử nghiệm khai thác áp dụng bước thu hồi than hạ trần rth = 3r = 1,89m được thực hiện từ IIK-90 đến IIK-105 chiều dài khoảng 15m kể từ ngày 27/02/2017 đến 24/03/2017.

Kết quả thống kê sản lượng khai thác trong giai đoạn áp dụng thử nghiệm này

được thể hiện trong bảng 4.6.

Bảng 4.6. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 3r = 1,89m

Ngày Ngày Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn)

27/02/2017 2.441,9 09/03/2017 2.318,9 19/03/2017 0,0

28/02/2017 2.885,9 10/03/2017 2.373,9 20/03/2017 2.475,9

01/03/2017 2.453,9 11/03/2017 2.289,9 21/03/2017 2.216,9

02/03/2017 2.640,9 12/03/2017 0,0 22/03/2017 2.867,9

03/03/2017 2.796,9 13/03/2017 2.618,9 23/03/2017 2.472,9

04/03/2017 2.256,9 14/03/2017 2.146,9 24/03/2017 1.734,5

05/03/2017 0,0 15/03/2017 2.028,9

06/03/2017 2.623,9 16/03/2017 2.448,9

07/03/2017 2.291,9 17/03/2017 2.603,9

08/03/2017 2.501,9 18/03/2017 2.376,9

Hình 4.4. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 3r = 1,89m

4. Phân tích, đánh giá kết quả áp dụng thử nghiệm

Tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm các bước thu hồi than hạ trần khác nhau từ IIK-60 đến IIK-105 tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm được thể hiện trên hình 4.5.

Hình 4.5. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi bước thu hồi than hạ trần khác nhau

Từ biều đồ hình 4.5 có thể thấy rằng, với điều kiện vỉa có chiều dày lớn tương đương khoảng 20m, thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần rth = 2r = 1,26m (bước thu hồi than hạ trần bằng hai lần bước khấu gương) cho sản lượng cao hơn hẳn so với hai trường hợp còn lại.

Ngoài ra, cùng với chiều dài đoạn áp dụng thử nghiệm như nhau(chiều dài khoảng 15m), khi áp dụng bước thu hồi than hạ trần rth = 2r = 1,26m sẽ đẩy nhanh được tốc độ tiến gương lò chợ hơn so với trường hợp rth = r = 0,63m. Tuy nhiên, để xét về khả năng thu hồi than hạ trần, luận án đã tiến hành tính toán và tổng hợp trong bảng 4.7. Bảng 4.7. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần

TT Chỉ tiêu Giá trị

1 Chiều dài theo phương (m) IIK60 ÷ IIK75 IIK75 ÷ IIK90 IIK90÷IIK105

2 Chiều dày trung bình 21,7 19,9 21,7

3 10 Góc dốc lò chợ trung bình (độ)

4 Chiều dài lò chợ (m) 154

5 Trữ lượng (T) 76.694 70.244 76.694

6 Chiều cao khấu gương (m) 2,8

7 Bước thu hồi than hạ trần rth=r=0,63m rth=2r=1,26m rth=3r=1,89m

7 Tỷ lệ khấu-hạ trần

8 18,9 17,1 18,9 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m)

9.401 9 Sản lượng khấu gương (T) 9.401 9.401

44.051 10 Sản lượng thu hồi (T) 56.779 46.468

11 Tổng sản lượng khai thác (T) 53.452 66.180 55.869

12 Tỷ lệ thu hồi than nóc (%) 65,9 85,0 77,1

13 Tổn thất chung (%) 30,31 13,71 20,46

Hình 4.6. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với bước thu hồi than hạ trần

Từ bảng 4.7 và biểu đồ hình 4.6 cho thấy tỷ lệ thu hồi than nóc cao nhất khi bước thu hồi rth = 2r = 1,26m. Khi bước thu hồi tăng lên hay giảm đi thì tỷ lệ thu hồi đều có xu hướng giảm theo.

Tỷ lệ thu hồi than hạ trần được xác định gần đúng theo phương trình:

y = -13,477x2 + 59,485x + 19,938

Trong đó: y- là tỷ lệ thu hồi than hạ trần

x-bước thu hồi than hạ trần

Tương ứng với tỷ lệ thu hồi than hạ trần thì tỷ lệ tổn thất than do khai thác lò chợ cũng biến động theo. Giả sử tỷ lệ tổn thất than khấu gương là 5% thì tỷ lệ tổn thất than khi áp dụng bước hạ trần rth = 2r = 1,26m là 13,71%, tỷ lệ tổn thất than khi áp dụng bước hạ trần rth = r = 0,63m là 30,1%, tỷ lệ tổn thất than khi áp dụng bước hạ trần rth = 3r = 1,89m là 20,46%.

Tỷ lệ tổn thất than tương ứng được xác định gần đúng theo phương trình:

y = 11,675x2 - 51,62x + 70,25

Trong đó: y-là tỷ lệ tổn thất

x-bước thu hồi than hạ trần

Như vậy, theo kết quả áp dụng thử nghiệm thì với điều kiện lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm thì xác định được bước thu hồi than hợp lý là rth = 2r = 1,26m. Với bước thu hồi này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả thu hồi than, giảm tổn thất tài nguyên khi khai thác các vỉa có chiều dày lớn bằng công nghệ khai thác sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ, cụ thể với điều kiện áp dụng tại mỏ than Hà Lầm.

4.3.2. Hoàn thiện thông sốtỷ lệ khấu-hạ trần tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm

1. Thông số lò chợ vị trí áp dụng thử nghiệm

Tương tự như việc thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần, để nghiên cứu về tỷ lệ khấu-hạ trần, sau khi hoàn thiện về bước thu hồi, nghiên cứu sinhtiếp tục phối hợp với Công ty than Hà Lầm thực hiện thử nghiệm khai thác lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 với chiều cao khấu gương lần lượt là 2,5m, 2,8m và 3,2m(tương ứng với tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95, 1:5,68, 1:4,84). Chiều dài mỗi đoạn khai thác thử nghiệm tương ứng lần lượt chiều dài khấu là 15m tương ứng với 24 luồng khấu gương. Vị trí bắt đầu thử nghiệm được thực hiện từ IIK-105 (sau khi lò chợ kết thúc thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần). Từ IIK-105 đến IIK-120 áp dụng khai thác lò chợ với tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95; từ IIK-120 đến IIK-135áp dụng khai thác lò chợ với tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 và từ IIK-135 đến IIK-150 áp dụng khai thác lò chợ với tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84.

Các thông số lò chợ vị trí thử nghiệm tại hiện trường như sau:

Bảng 4.8. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm

Giá trị TT Chỉ tiêu

1 IIK105÷ IIK120 IIK120 ÷ IIK135 IIK135 ÷ IIK150 Chiều dài theo phương (m)

2 Chiều dày trung bình 19,9 18,7 18,7

10 3 Góc dốc lò chợ trung bình (độ)

154 4 Chiều dài lò chợ (m)

70.244 66.091 66.091 5 Trữ lượng (T)

2,5 2,8 3,2 6 Chiều cao khấu gương (m)

7 rth=2r=1,26m Bước thu hồi than hạ trần

1:5,68 1:6,95 1:4,84 8 Tỷ lệ khấu-hạ trần

15,9 17,4 15,5 9 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m)

2. Công tác tổ chức trên mỗi đoạn áp dụng thử nghiệm

Các công việc chính trong chu kỳ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ bao gồm:

- Giao ca, chuẩn bị sản xuất;

- Củng cố, bảo dưỡng thiết bị;

- Công tác khấu gương (vận hành máy khấu);

- Công tác di chuyển máng cào trước;

- Công tác di chuyển giàn chống;

- Công tác thu hồi than hạ trần;

- Công tác di chuyển máng cào sau;

Ngoài công tác giao ca và chuẩn bị sản xuất thì sơ đồ trình tự thực hiện quá trình sản xuất lò chợ trong một chu kỳ khai thác gồm: (1) Củng cố, bảo dưỡng thiết bị lần 1, sau đó (2):Công tác khấu gương luồng 1 (vận hành máy khấu), tiếp theo (3): Công tác di chuyển máng cào trước của luồng thứ nhất, tiếp theo (4): Công tác di chuyển giàn luồng thứ nhất, tiếp theo (5): Củng cố, bảo dưỡng thiết bị lần 2, tiếp theo (6):Công tác khấu gương luồng 2 (vận hành máy khấu), tiếp theo (7): Công tác di chuyển máng cào trước luồng 2, tiếp theo (8): Công tác di chuyển giàn luồng 2, tiếp theo (9):Công tác thu hồi than hạ trần, cuối cùng (10): Công tác di chuyển máng cào sau;

3. Kết quả áp dụng thử nghiệm

a. Phương án khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần1:6,95 (chiều cao khấu 2,5m).

Công tác thực hiện thử nghiệm khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao khấu 2,5m) được thực hiện trên suốt chiều dài theo phương lò chợ từ IIK- 105 đến IIK-120chiều dài khoảng (15m) kể từ ngày 25/3/2017 đến 12/4/2017.

Kết quả thống kê sản lượng khai thác trong giai đoạn áp dụng thử nghiệm này

được thể hiện trong bảng 4.9.

Bảng 4.9. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao khấu 2,5m)

Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn)

04/04/2017 2.959,0 25/03/2017 2.791,0

05/04/2017 3.997,0 26/03/2017 0,0

06/04/2017 3.594,0 27/03/2017 2.774,0

07/04/2017 2.929,0 28/03/2017 3.873,0

08/04/2017 3.431,0 29/03/2017 4.059,0

09/04/2017 0,0 30/03/2017 3.743,0

10/04/2017 2.952,0 31/03/2017 4.054,0

11/04/2017 3.352,0 01/04/2017 2.881,0

12/04/2017 3.694,0 02/04/2017 0,0

Hình 4.7. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao khấu 2,5m)

b. Phương án khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m).

Công tác thực hiện thử nghiệm khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m) được thực hiện trên suốt chiều dài theo phương lò chợ từ IIK- 120 đến IIK-135chiều dài khoảng (15m) kể từ ngày 13/4/2017 đến 03/5/2017.

Kết quả thống kê sản lượng khai thác trong giai đoạn áp dụng thử nghiệm này

được thể hiện trong bảng 4.10.

Bảng 4.10. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m)

Ngày Ngày Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn) Sản lượng lò chợ (Tấn)

13/04/2017 2.925,0 23/04/2017 0,0 03/05/2017 2.609,5

14/04/2017 3.087,0 24/04/2017 3.191,0

15/04/2017 3.672,0 25/04/2017 3.571,0

16/04/2017 0,0 26/04/2017 3.883,0

17/04/2017 3.089,0 27/04/2017 3.155,0

18/04/2017 3.715,0 28/04/2017 3.401,5

19/04/2017 3.600,0 29/04/2017 3.474,0

20/04/2017 3.392,0 30/04/2017 0,0

21/04/2017 3.415,0 01/05/2017 0,0

22/04/2017 3.616,0 02/05/2017 0,0

Hình 4.8. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m)

c. Phương án khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần1:4,84 (chiều cao khấu 3,2m).

Công tác thực hiện thử nghiệm khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao khấu 3,2m) được thực hiện trên suốt chiều dài theo phương lò chợ từ IIK- 135 đến IIK-150 chiều dài khoảng (15m) kể từ ngày 04/5/2017 đến 19/5/2017.

Kết quả thống kê sản lượng khai thác trong giai đoạn áp dụng thử nghiệm này

được thể hiện trong bảng 4.11.

Bảng 4.11. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao khấu 3,2m)

Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn)

04/05/2017 4.816,9 14/05/2017 0,0

05/05/2017 1.623,0 15/05/2017 5.051,9

06/05/2017 4.044,9 16/05/2017 874,0

07/05/2017 0,0 17/05/2017 3.838,6

08/05/2017 4.625,9 18/05/2017 4.245,9

09/05/2017 4.740,9 19/05/2017 3.243,0

10/05/2017 1.890,0

11/05/2017 4.232,9

12/05/2017 4.683,9

13/05/2017 632,0

Hình 4.9. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao khấu 3,2m)

4. Phân tích, đánh giá kết quả áp dụng thử nghiệm

Tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm khai thác lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm theo các tỷ lệ khấu-hạ trần khác nhau từ IIK-105 đến IIK-150 được thể hiện trên hình 4.10.

Hình 4.10. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi tỷ lệ khấu-hạ trần

Từ hình 4.10 có thể thấy rằng, với điều kiện vỉa có chiều dày lớn khoảng 20m thì tỷ lệ khấu-hạ trần càng nhỏ (tức chiều cao khấu gương lớn) thì sản lượng khai thác càng cao. Tuy nhiên, xét về mức độ ổn định của lò chợ khai thác thì tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu 2,8m) là tốt nhất. Mặc dù lò chợ khai thác với tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 cho sản lượng cao hơn nhưng lại không ổn định do hay bị lở gương lò chợ dẫn đến ách tắc sản xuất.

Để xác định được tỷ lệ khấu-hạ trần hợp lý cho điều kiện lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm, luận án đi phân tích, tính toán khả năng thu hồi than hạ trần và được tổng hợp trong bảng 4.12.

Bảng 4.12. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm tỷ lệ khấu-hạ trần

TT Chỉ tiêu Giá trị

1 Chiều dài theo phương (m) IIK105÷ IIK120 IIK120÷IIK135 IIK135 ÷ IIK150

2 Chiều dày trung bình 19,9 18,7 18,7

10 3 Góc dốc lò chợ trung bình (độ)

154 4 Chiều dài lò chợ (m)

66.091 66.091 5 Trữ lượng (T) 70.244

2,8 3,2 6 Chiều cao khấu gương (m) 2,5

7 Bước thu hồi than hạ trần rth=2r=1,26m

1:5,68 1:4,84 8 Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95

15,9 15,5 9 17,4 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m)

10 Sản lượng khấu gương (T) 8.394 9.401 10.744

11 Sản lượng thu hồi (T) 45.442 44.394 37.799

12 Tổng sản lượng khai thác (T) 53.836 53.796 48.544

13 Tỷ lệ thu hồi than nóc (%) 74,0 79,0 69,0

14 Tổn thất chung (%) 23,36 18,60 26,55

Hình 4.11. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với tỷ lệ khấu-hạ trần

Từ bảng 4.12 và hình 4.11 cho thấy tỷ lệ thu hồi than nóc cao nhất khi tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68. Khi tỷ lệ khấu-hạ trần tăng lên hay giảm đi thì tỷ lệ thu hồi đều có xu hướng giảm theo. Điều này cho thấy có sự gần trùng lặp với kết quả nghiên cứu trên mô hình số tại chương 3. Tuy nhiên, thực tế tại điều kiện vỉa than mỏ Hà Lầm thì khi chiều cao khấu gương càng cao thì điều kiện ổn định của gương lò chợ càng giảm (thực tế do gương than yếu, mềm độ dính kết thấp), lò chợ thường xuất hiện hiện tượng lở gương gây ách tắc sản xuất. Mặc dù sản lượng khai thác tăng lên nhưng lò chợ khai thác không ổn định, mất nhiều thời gian xử lý sự cố lở gương lò chợ. Hơn thế nữa, sự đình trệ lò chợ để xử lý sự cố lâu dẫn tới sự gia tăng áp lực lênlớp than nóc,giàn chống và dẫn tới khả năng thu hồi than nóc có xu hướng giảm đi. Với điều kiện này, tỷ lệ thu hồi than hạ trần được xác định gần đúng theo phương trình:

y = -7,5x2 + 27,5x + 54

Trong đó: y - là tỷ lệ thu hồi than hạ trần

x - là tỷ lệ khấu-hạ trần

Tương ứng với tỷ lệ thu hồi than hạ trần thì tỷ lệ tổn thất than do khai thác lò chợ cũng biến động theo. Giả sử tỷ lệ tổn thất than khấu gương là 5% thì tỷ lệ tổn thất than khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 là 18,6%, tỷ lệ tổn thất than khi áp dụng tỷ lệ khấu- hạ trần 1:6,95 là 23,36%, tỷ lệ tổn thất than khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 là 26,55%. Tỷ lệ tổn thất than tương ứng được xác định gần đúng theo phương trình:

y = 6,3504x2 - 23,805x + 40,813

Trong đó: y- là tỷ lệ tổn thất

x - là tỷ lệ khấu-hạ trần

Như vậy, theo kết quả áp dụng thử nghiệm thì với điều kiện lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm thì xác định được tỷ lệ khấu-hạ trần hợp lý là 1:5,68 (tương ứng với chiều cao khấu gương 2,8m). Với tỷ lệ khấu-hạ trần này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả thu hồi than, giảm tổn thất tài nguyên khi khai thác các vỉa có chiều dày lớn bằng công nghệ khai thác sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ trong lò chợ vỉa dày dốc thoải và nghiêng tại Mỏ than Hà Lầm.

4.3.3. Đánh giá sự sai khác về kết quả nghiên cứu trên mô hình số và thực nghiệm tại hiện trường

Sau khi thực hiện nghiên cứu trên mô hình số và thực tế tại hiện trường thấy rằng có sự sai lệch về kết quả như sau: tỷ lệ khấu-hạ trần trên mô hình số cho hiệu quả cao nhất là 1:2,5 nhưng trong thực tế hiện trường thống kê được thì tỷ lệ này lại là 1:5,68. Sự sai lệch này được giải thích do một số nguyên nhân sau:

- Mô hình số được xây dựng trên cơ sở điều kiện địa chất của một lỗ khoan trong phạm vi khai thác lò chợ nên không đánh giá chính xác được sự biến đổi địa chất trong toàn bộ quá trình khai thác lò chợ.

- Các thông số chiều dày vỉa, chiều dày lớp đá vách được cố định trong suốt quá trình chạy mô hình trên một đoạn nghiên cứu. Trong khi đó ngoài hiện trường thì sự biến đổi chiều dày vỉa là liên tục và chiều dày vỉa là được lấy theo giá trình trung bình trên mỗi đoạn nghiên cứu.

- Trên mô hình số, phần than tính toán thu hồi được là than sạch tuyệt đối theo cấu tạo vỉa. Tuy nhiên, ngoài thực tế thì sự làm nghèo than là rất lớn do có sự lẫn đá vào phần than thu hồi.

Từ những nguyên nhân trên dẫn đến có sự tăng khối lượng thu hồi ngoài thực tế so với tỷ lệ thu hồi than thực. Tuy nhiên, việc tăng khối lượng than thu hồi do các nguyên nhân này chỉ làm thay đổi tỷ lệ khấu-thu hồi ngoài thực tế mà không làm thay đổi quy luật của tỷ lệ này. Do đó, kiến nghị các đề tài tiếp theo tiếp tục nghiên cứu để tìm ra hệ số làm nghèo than, hệ số biến thiên chiều dày vỉa để đưa kết quả nghiên cứu

trên mô hình và thực tế chính xác hơn.

4.4. KẾT LUẬN

Trên cơ sở những kết quả nghiên cứu từ những chương trước, luận án đã lựa chọn xác định thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc đó là: (1) Xác định bước thu hồi than hạ trần; (2) Xác định tỷ lệ khấu-hạ trần. Kết quả áp dụng thử nghiệm tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm cho phép rút ra kết luận sau:

(1) Trong điều kiện chiều dày vỉa lớn (20m) thì bước thu hồi than hạ trần hợp lý là bằng 2 lần bước khấu gương lò chợ (rth = 2r) là tối ưu nhất. Với thiết bị, cơ cấu thu hồi của giàn chống đang áp dụng thì bước thu hồi than lớn hơn hay nhỏ hơn đều cho tỷ lệ than thu hồi thấp hơn.

(2)Với đặc điểm than tại vỉa 7 mỏ Hà Lầm, đồng thời phù hợp với thiết bị khấu - chống lò chợ thì tỷ lệ khấu-hạ trần hợp lý là 1:5,68 (tương ứng với chiều cao khấu gương 2,8m). Theo nguyên tắc thì chiều cao khấu gương càng lớn thì tỷ lệ tổn thất càng giảm, tuy nhiên trong trường hợp này thì khi chiều cao khấu gương lớn sẽ dẫn đến hiện tượng lở gương lò chợ, lò chợ ách tắc sản xuất và dẫn đến tổn thất lại nhiều hơn.

KẾT LUẬN CHUNG- KIẾN NGHỊ

Kết luận:

Đối với công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc, việc xác định và hoàn thiện các thông số của công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn khi khai thác các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. Luận án là công trình nghiên cứu khoa học đã giải quyết, thực hiện được một số nội dung yêu cầu đề ra trong luận án. Qua kết quả nghiên cứu, Luận án đi đến kết luận:

1. Tại nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ trong khai thác lò chợ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng đã được áp dụng phổ biến và cũng đang dần được hoàn thiện để tối ưu hóa. Khi sử dụng tổ hợp thiết bị cơ khí hóa đồng bộ này đã mang lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình khai thác, thu hồi than hạ trần, nâng cao sản lượng khai thác, tăng năng suất và đảm bảo an toàn lao động, tận thu tối đa tài nguyên.

2. Trong 10 năm trở lại đây ngành than đã từng bước đưa thiết bị cơ giới hóa vào phục vụ khai thác tại một số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. Mặc dù bước đầu áp dụng còn những hạn chế nhất định nhưng cơ bản đã đáp ứng được những yêu cầu về định hướng phát triển của ngành. Tuy vậy, cho đến nay tại các lò chợ cơ giới hóa này chưa có công trình đánh giá cụ thể về tính phù hợp của thông số công nghệ ảnh hưởng đến khả năng thu hồi than hạ trần. Đây là vấn đề cấp thiết cần đầu tư nghiên cứu giải quyết mục tiêu cho ngành than có thể hoàn thiện từng bước đồi với đặc thù riêng công nghệ này.

3. Tỷ lệ tổn thất than trong quá trình thu hồi than nóc khi sử dụng đồng bộ thiết bị cơ giới hóa trong lò chợ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Chiều dày vỉa, góc dốc vỉa, bước thu hồi than hạ trần, tỷ lệ khấu - hạ trần, kết cấu giàn chống,.v.v. Với phạm vi nghiên cứu, bằng phầm mềm kỹ thuật số, luận án xác định hai thông số chính đó là: (1) bước hạ trần; (2) tỷ lệ khấu-hạ trần, cụ thể như sau:

-Trong các điều kiện nói chung, với điều kiện cụ thể khi khai thác vỉa 7 mỏ than Hà Lầm khi chiều dày vỉa nhỏ hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng với bước khấu gương (rth = r) sẽ cho hiệu quả tốt nhất. Ngược lại, khi chiều dày vỉa lớn hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng 2 lần bước khấu gương (rth = 2r) mới mang lại hiệu quả.

-Với tỷ lệ khấu-hạ trần, khi các tham số đầu vào là lý tưởng thì tỷ lệ khấu-hạ trần tương ứng 1:2,5 là cho kết quả tốt nhất. Khi tỷ lệ này tăng lên hay giảm đi thì tỷ lệ thu hồi than nóc đều giảm dần.

4. Kết quả tính toán, áp dụng trong thực tế tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 7 (chiều dày

100

vỉa ≈20m, góc dốc vỉa trung bình 100) cho thấy tỷ lệ tổn thất than trong quá trình thu hồi than hạ trần nhỏ nhất (15%) khi bước thu hồi than hạ trần bằng hai lần bước khấu gương (rth = 2r = 1,26m). Đồng thời, tỷ lệ tổn thất than của nhỏ nhất khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5,68 (tương ứng với chiều cao khấu gương 2,8m phù hợp với giàn chống hiện tại). Điều đó cho thấy khi sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ với hai thông số công nghệ theo đề xuất của luận án là phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật của vỉa vỉa 7 mỏ than Hà Lầm. Tuy nhiên, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, đặc tính vỉa than và đá vách-trụ vỉa, thiết bị đồng bộ áp dụng trong lò chợ mà điều chỉnh tỷ lệ này cho phù hợp với các vỉa than dày, dốc thoải vùng Quảng Ninh nói chung.

Kiến nghị:

Trên cơ sở đã đạt được, tác giả của Luận án xin kiến nghị các cơ quan có thẩm quyền xem xét, cho phép mở rộng áp dụng các kết quả nghiên cứu trên vào thực tế sản xuất của một số mỏ than Hầm lò vùng Quảng Ninh;mục tiêu đa dạng hóa công nghệ, hoàn thiện góp phần đảm bảo an ninh năng lượng Quốc gia, giảm tổn thất lãng phí tài nguyên.

Luận án cũng cung cấp tài liệu tham khảo cho các đơn vị nghiên cứu, tư vấn

trong ngành than tham khảo và là nguồn tài liệu giảng dạy và tham khảo cho sinh viên./.

101

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ

1. Nông Việt Hùng, Trần Xuân Hà, Nguyễn Thị Thu Hương, “Nghiên cứu, đánh giá công nghệ đào lò, khai thác giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường và định hướng phát triển cơ giới hóa tại các mỏ than vùng Quảng Ninh ”, Hội nghị Khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ XXIV , tr. 253 - 260.

2. Nông Việt Hùng và nnk (số 5/2012), “Nghiên cứu, lựa chọn các giải pháp đào chống lò tiết diện lớn bằng các phương pháp đặc biệt qua vùng địa chất phức tạp”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 5 - 2012, tr. 18 - 22.

3. Nông Việt Hùng, Trần Phúc Định, Võ Thành Trung (số 6/2014), “Kết quả nghiên cứu áp dụng kíp nổ vi sai phí điện tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 6 - 2014, tr. 39 - 42.

4. Nông Việt Hùng, Nguyễn Văn Dũng, Phùng Mạnh Đắc (số 4/2016), “Nghiên cứu mối quan hệ tương tác giữa khối đá vách và giàn chống trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 4 - 2016, tr. 1 - 4.

5. Nông Việt Hùng, Phùng Mạnh Đắc, Đặng Vũ Chí (số 2/2017), “Ảnh hưởng của các tham số địa chất-kỹ thuật mỏ đến chiều cao vùng phá hủy lớp than hạ trần trong các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 2 - 2017, tr. 1–4

6. Nông Việt Hùng (số 2/2016), “Sự ảnh hưởng của áp lực mỏ trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần ở vỉa than dày, dốc thoải, nghiêng khi xuống sâu tại các mỏ hầm lò Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 2 - 2016, tr. 91 - 94.

7. Nông Việt Hùng, Phùng Mạnh Đắc, Nguyễn Công Chính, Nguyễn Hải Trung, “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng cấu trúc đá vách trụ vỉa ảnh hưởng đến cơ giới hóa khai thác hạ trần than tại một số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ XXV, tháng 8- 2016, tr. 337 - 352.

8. Nông Việt Hùng, (số 8/2016) “Nghiên cứu đánh giá một số sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác các vỉa dày dốc thoải đến nghiêng hạ trần than nóc ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Thông tin khoa học Công nghệ mỏ, số 8 - 2016, tr. 13-19.

9. Nông Việt Hùng, Phùng Mạnh Đắc, Đặng Vũ Chí, “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần than bằng mô hình số khi có xem xét đến các tham số trong điều kiện các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng”, Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ XXVI, tháng 8 - 2017, tr. 131 - 136.

102

10. Nông Việt Hùng, Trần Đức Thắng, Phạm Ngọc Thiệp, “Tổng quan về một số tổ hợp máy đào lò tiên tiến trên thế giới phù hợp với điều kiện địa kỹ thuật các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Hội thảo khoa học toàn quốc, tháng 8-2015, tr. 94 -101. 11. Nông Việt Hùng, Nghiêm Xuân La, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Hải Trung, “Xử lý chống thấm tường ngăn hầm bơm mức -175, Công ty than Quang Hanh –TKV bằng phương pháp bơm éo vữa”, Thông tin khoa học Công nghệ mỏ, số 10 - 2016, tr. 29-34.

12. Nông Việt Hùng và nnk, “Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác để tiết kiệm tài nguyên trong một số mỏ than hầm lò Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 1- 2018, tr.40-43.

103

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Công nghiệp, Quy chuẩn kỹ thuật an toàn trong các hầm lò than và diệp thạch

QCVN 01: 2011/BCT, Tập đoàn Công nghiệp than - khoáng sản Việt Nam.

2. Cẩm nang khai thác mỏ Hầm lò và xây dựng công trình ngầm chủ biên GS.TSKH

Lê Như Hùng và nhóm tác giả, Hà Nội, 2006.

3. Dự án khai thác phần dưới mức -50 mỏ than Hà Lầm - Công ty than Hà Lầm, điều

chỉnh năm 2013.

4. Đặng Thanh Hải, Báo cáo tổng kết đề tài phát triển áp dụng cơ giới hóa đào lò và

khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh giai đoạn 2013 ÷ 2015, lộ trình đến

năm 2020, Hà Nội, 2016.

5. Đoàn Văn Kiển, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu và lựa chọn công nghệ cơ giới

hóa khai thác và thiết kế giàn chống tự hành phù hợp với điều kiện địa chất vỉa dày ,

dốc đến 35 độ vùng Quảng Ninh, Hà Nội, 2008.

6. Đoàn Văn Kiển, Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới

hóa khai thác và thiết kế, chế tạo loại dàn chống tự hành phù hợp áp dụng đối với

điều kiện địa chất các vỉa dày, độ dốc đến 35o tại vùng Quảng Ninh”. Viện Khoa

học Công nghệ Mỏ - Vinacomin, năm 2008.

7. Đỗ Anh Sơn, Vũ Trung Tiến, Bùi Mạnh Tùng, Phạm Đức Hưng, Nguyễn Phi Hùng,

Giáo trình cao học “Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than

nóc”, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 2015.

8. Đỗ Mạnh Phong, Vũ Đình Tiến, giáo trình áp lực mỏ Hầm lò, Trường Đại học Mỏ -

Địa chất, Hà Nội, 2008.

9. Lê Như Hùng (2002), Nguyên lý thiết kế mỏ Hầm lò, Trường Đại học Mỏ - Địa

chất. Hà Nội.

10. Phùng Mạnh Đắc, Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài: “Nghiên cứu các

giải pháp khoa học và công nghệ nhằm huy động tổng hợp tài nguyên phục vụ chiến

lược phát triển bền vững trong khai thác và sử dụng than ở Việt Nam”, Hà Nội, năm

2006.

11. Phùng Mạnh Đắc, Võ Trọng Hùng Cơ học đá ứng dụng trong xây dựng công trình

104

ngầm và khai thác mỏ – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật –Hà nội, năm 2005.

12. Thiết kế kỹ thuật khu khai thác vỉa 7- Đầu tư khai thác phần dưới mức -50 mỏ than

Hà Lầm- Công ty than Hà Lầm, năm 2014.

13. Thiết kế bản vẽ thi công lò chợ CGH đồng bộ 11-1.14 vỉa 11 thuộc Dự án đầu tư

khai thác phần dưới mức -50 Mỏ than Hà Lầm - Công ty than Hà Lầm, năm 2015.

14. Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam, Báo cáo kết quả áp dụng

công nghệ mới trong khai thác than hầm lò, Quảng Ninh 2016.

15. Trần Văn Huỳnh, Đỗ Mạnh Phong và NNK (2002), Mở vỉa và khai thác hầm lò

(cho các lớp cao học khai thác mỏ), Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

16. Trần Văn Thanh, Vũ Đình Tiến (2002), Công nghệ khai thác than Hầm lò, Nhà xuất

bản Giao thông Vận tải. Hà Nội.

17. Trần Xuân Hòa Quy hoạch cải tạo và hiện đại hóa ngành than đến năm 2015, tầm

nhìn đến năm 2025. Hà Nội2009.

18. Trương Đức Dư “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác vỉa dày thoải cho một

số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh” Hà Nội 2003.

19. Viện Khoa học công nghệ mỏ -Vinacomin, Đề tài trọng điểm cấp nhà nước: Xây

dựng cơ sở dữ liệu địa cơ mỏ phục vụ nhu cầu phát triển cơ giới hóa, hiện dại hóa

khai thác than ở Việt Nam thuộc “Đề án đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong

ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025”, Hà Nội,

2012.

20. Ву Тхай Тьен Зунг “Обоснование технологии разработки мощных угольных

пластов наклонными слоями с выпуском угля в условиях шахт

куангниньского бассейна" Санкт-Петербург 2016.

21. Нгуенг Ань Туан “Обоснование параметров технологии подготовки и

отработки угольных пластов месторождения "Куанг нинь" СРВ”. Москва

1998.

22. Фунг Мань Дак “Совероенствование технологии вьемки мощных наклонных

гольных пластов в сложных горно-геологических словиях к ангниньского

месторондения СРВ". Ленинград 1989.

23. АрсеновН.С.Технологическиесхемы разработки пологих и наклонных

пластовКузнецкого бассейна/П.САрсенов, Н.В. Бахтин,A.M.Рыжовидр.

105

Прокопьевск:КузНИУИ,1988.–41с.//Các sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày thoải

và nghiêng tại bể than Kuzơbas.

24. СаламатинА.Г.Подземнаяразработкамощных пологихугольных пластов/А.Г.

Саламатин. –М.: Недра,1997. –407с.//Khaitháchầmlò vỉadàythoải.

25. Шундулиди И.А.Выбор параметровтехнологииотработкимощных пологих

пластовсвыпускоммежслоевыхиподкровельныхпачекугля/ И.А.

Шундулиди,A.C.Марков,С.И.Калинин,П.В. Егоров. -Кемерово:Кемеровское

книжноеиздательство, 1999.–258с.//Lựa chọn các tham số công nghệ khai thác

vỉa dày thoải hạ trần than nóc.

26. Дочев П.П. Обоснование параметров технологии разработкимощных

пологихпластовсуправлениемпроцессамиразрушения подкровельнойтолщи:

автореф.…канд.техн.наук:15.15.02/ДочевПетрПетрович.–Кемерово:ИИУСО

РАН,1999. –18с.//Dotrev. P.P. Luận giải các tham số của công nghệ khai thác vỉa

dày thoải với thu hồi than hạ trần.

27. КингкангВ.К. Исследованиеразрушаемостиугля подкровельнойтолщи

прикомплексно-механизированнойвыемке/В.Кингканг,Ц.Дингли,Я.Яногчен//

тр. Междунар. Конгрессапокомплексно-механизированнойвыемкесвысокой

нагрузкойи эффективностью.–Пекин,1992.–С. 350-357.//Nghiên cứu sự phá hủy

của lớp than nóc khi khai thác bằng tổ hợp cơ giới.

28. Ермаков А.Ю. Технология одностадийной разработкимощных пологих

угольныхпластовсвыпускомугляназавальныйконвейер:монография/А. Ю.

Ермаков,С.И.Калинин,В.В.Мельник,С.А.Новосельцев.–Новокузнецк:

Сибнииуглеобогащения,2013.–256с. //Công nghệ khai thác vỉa dày thoải với hạ

trần than nóc lên máng cào.

29. Руппенейт К.В. Давление и смещение горных пород в лавах

пологопадающихпластов/К.В.Руппенейт.–М.:Углетехиздат,1957.–288с.//Áp

lực và dịch chuyển đất đá mỏ trong các lò chợ dốc thoải.

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT

NÔNG VIỆT HÙNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT

NÔNG VIỆT HÙNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 9520603

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS. TS. Đặng Vũ Chí 2. PGS. TS. Phùng Mạnh Đắc

Hà Nội - 2018

năm 2010, 2015 tại Nam Mẫu do không khác thác hết năm) Hình 1.3. Biểu đồ sản lượng khai thác của lò chợ CGH hạ trần

g n ô c /

đ 0 0 0 1 x

n ấ t

1 - vì chống cơ giới hóa; 2 - máng cào gương; 3 - máng cào thu hồi; 4 - máy khấu; 5 - hệ thống khe nứt; 6 - mặt trượt nhân tạo. Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý thu hồi than với góc nghiêng mặt trượt về phía trước

2. Nông Việt Hùng và nnk (số 5/2012), “Nghiên cứu, lựa chọn các giải pháp đào chống lò tiết diện lớn bằng các phương pháp đặc biệt qua vùng địa chất phức tạp”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 5 - 2012, tr. 18 - 22.

3. Nông Việt Hùng, Trần Phúc Định, Võ Thành Trung (số 6/2014), “Kết quả nghiên cứu áp dụng kíp nổ vi sai phí điện tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 6 - 2014, tr. 39 - 42.

6. Nông Việt Hùng (số 2/2016), “Sự ảnh hưởng của áp lực mỏ trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần ở vỉa than dày, dốc thoải, nghiêng khi xuống sâu tại các mỏ hầm lò Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 2 - 2016, tr. 91 - 94.

12. Nông Việt Hùng và nnk, “Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác để tiết kiệm tài nguyên trong một số mỏ than hầm lò Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 1- 2018, tr.40-43.

Có thể bạn quan tâm

Luận án Tiến sĩ: Phân tích phi tuyến về ổn định và động lực của cấu kiện tấm - vỏ nanocomposite có gân tăng cứng trong kết cấu công trình

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phát triển thuật toán định tuyến hành trình tàu thuỷ nhằm tối thiểu hóa nhiên liệu tiêu thụ

Tóm tắt luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tính toán hệ dây neo công trình biển nổi đặt tại vùng biển Việt Nam

Tóm tắt luận án Tiến sĩ: Đánh giá sự hiện diện một số kim loại nặng trong nghêu trắng Meretrix lyrate và môi trường sống của chúng

Tóm tắt luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán ngẫu nhiên tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu trên cơ sở ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng mô hình tiêu hao nhiên liệu cho xe máy trong điều kiện lái thực

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng mô hình tiêu hao nhiên liệu cho xe máy trong điều kiện lái thực

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phát triển mô hình học máy dùng ảnh xạ hình hỗ trợ chẩn đoán bệnh ung thư tuyến giáp thể biệt hoá sau phẫu thuật

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phát triển mô hình học máy dùng ảnh xạ hình hỗ trợ chẩn đoán bệnh ung thư tuyến giáp thể biệt hoá sau phẫu thuật

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu khí hóa RDF từ chất thải rắn ở nông thôn để sản xuất syngas cho động cơ phát điện

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu khí hóa RDF từ chất thải rắn ở nông thôn để sản xuất syngas cho động cơ phát điện

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học mô hình hóa khoảng cách hiệu dụng phục vụ tìm kiếm cứu nạn khu vực biển vịnh Bắc Bộ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học mô hình hóa khoảng cách hiệu dụng phục vụ tìm kiếm cứu nạn khu vực biển vịnh Bắc Bộ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá rủi ro ngập lụt cho lưu vực sông Phan – Cà Lồ, tỉnh Vĩnh Phúc

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu chỉ số hạn tổng hợp phục vụ nhận diện và cảnh báo hạn - Áp dụng cho tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận

Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu thuật toán xác định nguy cơ đâm va tàu thuyền theo thời gian thực trên vùng biển Việt Nam

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Ảnh hưởng của công tác thi công khoan hạ đến sức chịu tải của cọc trong khu vực địa chất không thuận lợi tại Thành phố Hồ Chí Minh

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn cho cốt thép trong bê tông vùng biển Việt Nam

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định tải trọng gió lên kết cấu pano tấm lớn trong điều kiện Việt Nam

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng