Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác Vỉa 10 mức -300 Công ty than Hà Lầm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác Vỉa 10 mức -300 Công ty than Hà Lầm" trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan về điều kiện địa chất Mỏ Than Hà Lầm; Nghiên cứu đánh giá thực trạng công nghệ khai thác tại vỉa 10 mức -300 Công ty than Hà Lầm; Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác vỉa 10 Công ty than Hà Lầm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác Vỉa 10 mức -300 Công ty than Hà Lầm

Trường Đại học Công Nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH ----------------o0o--------------- NGUYỄN TIẾN DŨNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC VỈA 10 MỨC -300 CÔNG TY THAN HÀ LẦM Ngành: Khai thác mỏ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS NGUYỄN VĂN THẢN 2. TS VŨ ĐỨC QUYẾT Quảng Ninh - 2019 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Học viên: Nguyễn Tiến Dũng 1 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công Nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Tiến Dũng Mã học viên: CQ01CH0005 Ngày, tháng, năm sinh: 24/02/1990 Nơi sinh: Hạ Long – Quảng Ninh Chuyên ngành: Khai Thác Mỏ Mã số: 8520603 1. Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC VỈA 10 MỨC -300 CÔNG TY THAN HÀ LẦM” 2. Nội dung: …………………………………………………………………………. 3. Ngày giao nhiệm vụ: 18/02/2019 4. Ngày hoàn thiện nhiệm vụ: 12/05/2019 5. Cán bộ hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ. NGUYỄN VĂN THẢN, Tiến sĩ VŨ ĐỨC QUYẾT. Quảng Ninh, ngày … tháng … năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN HỌC (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) TL. HIỆU TRƯỞNG TRƯỞNG KHOA (CHỦ QUẢN) (Ký, ghi rõ họ tên và đóng dấu) Học viên: Nguyễn Tiến Dũng 2 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công Nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Thản, TS Vũ Đức Quyết. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công tŕnh nào khác. Quảng Ninh, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Dũng Học viên: Nguyễn Tiến Dũng 3 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công Nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Học viên: Nguyễn Tiến Dũng 4 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công Nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Học viên: Nguyễn Tiến Dũng 5 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Mỏ Than Hà Lầm thuộc khoáng sàng than Hà Lầm - Hạ Long, đang được Công ty Cổ phần Than Hà Lầm - Viancomin quản lý, bảo vệ và tổ chức thăm dò khai thác. Hiện nay, mỏ đang tổ chức khai thác bằng phương pháp hầm lò với công suất khoảng (1,8 -:- 2,2) triệu tấn/năm tại vỉa 10, vỉa 11 và vỉa 11 từ mức -50 -:- -150 và đang tiến hành đào lò XDCB và lò chuẩn bị cho mức -300. Trên cơ sở chiến lược phát trển ngành Than Việt Nam đến năm 2015, định hướng đến năm 2025 đă được Chính Phủ phê duyệt tại quyết định số 89/2008/QĐ-TTG, nhằm đáp ứng nhu cầu về than trong thời gian tới của ngành công nghiệp, đ̣òi hỏi ngành Than phải xây dựng một số mỏ hầm lò mới, áp dụng các công nghệ khai thác tiên tiến phù hợp nhằm tăng năng suất, giảm giá thành và giảm tổn thất, năng suất chất lượng than khai thác, đặc biệt là đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác, giảm số người làm việc trong lò. Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác Vỉa 10 mức -300 Công ty than Hà Lầm” mà tác giả lựa chọn để nghiên cứu là vấn đề có tính cấp thiết, thực tiễn và khoa học để làm cơ sở dữ liệu cho việc lựa chọn các giải pháp công nghệ cũng như lập kế hoạch đầu tư, khai thác dài hạn của Công ty than Hà Lầm. 2. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu, phân tích điều kiện địa chất Mỏ Than Hà Lầm, phân tích đánh giá các công nghệ khai thác, thiết bị khai thác cho vỉa dày dốc thoải ở Việt Nam và thế giới. Đề xuất công nghệ khai thác hợp lý và lựa chọn thiết bị khai thác phù hợp cho vỉa dày dốc thoải Vỉa 10. Công ty Cổ phần Than Hà Lầm - Vinaconmin mức -150 -:- -300 nhằm nâng cao công suất khai thác, giảm tổn thất tài nguyên, cải thiện điều kiện làm việc và tăng mức độ an toàn cho người lao động. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ than hầm lò tại khoáng sàng Vỉa 10 Hà Lầm. Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của các loại thiết bị khai thác có thể áp dụng được, trên cơ sở đó lựa chọn phương án mở vỉa và
chuẩn bị hợp lý đáp ứng công suất 1.800.000 tấn/năm cho Vỉa 10 Công ty Cổ phần Than Hà Lầm. 4. Nội dung nghiên cứu của đề tài Đề tài nghiên cứu các nội dung sau: - Điều kiện địa chất tại khu vực thiết kế. - Phân tích, đánh giá các công nghệ khai thác, thiết bị khai thác cho vỉa dày dốc thoải ở Việt Nam và thế giới. - Đề xuất công nghệ khai thác hợp lý cho vỉa dày dốc thoải Vỉa 10 Công ty Cổ phần Than Hà Lầm - Vinacomin . Lựa chọn thiết bị phù hợp 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập tài liệu: Các công trình đă nghiên cứu về phương pháp mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ. - Phương pháp đánh giá tổng hợp hiện trạng khai thác: Nghiên cứu đánh giá hiện trạng phương pháp mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ. - Phương pháp giải tích: xây dựng và giải hàm mục tiêu về hiệu quả kinh tế của phương pháp mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ đang áp dụng. - Phương pháp chuyên gia: Tham khảo các ý kiến của các chuyên gia chuyên ngành khai thác mỏ. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Xác định các thông số chính hợp lý lựa chọn áp dụng công nghê khai thác phù hợp. - Ý nghĩa thực tiễn: Lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý, hiệu quả áp dụng cho khai thác than tại Vỉa 10 Công ty Cổ phần Than Hà Lầm -Vinacomin, đáp ứng nhu cầu lớn về than trong thời gian tới của ngành công nghiệp. 7. Cấu trúc của luận văn Luận văn bao gồm phần mở đầu, 03 chương, kết luận, có 32 bảng biểu và 07 hình vẽ: - Chương 1: Tổng quan về điều kiện địa chất Mỏ Than Hà Lầm. - Chương 2: Nghiên cứu đánh giá thực trạng công nghệ khai thác tại vỉa 10 mức -300 Công ty than Hà Lầm. - Chương 3: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác vỉa 10 Công ty than Hà Lầm.
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ CƠ GIỚI HÓA KHAI THÁC TẠI MỘT SỐ MỎ THAN VÙNG QUẢNG NINH VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1. TÌNH HÌNH ÁP DỤNG CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở NƯỚC NGOÀI Việc phân loại các sơ đồ công nghệ cơ giới hiện nay trên thế giới thường dựa trên cơ sở khả năng chống giữ gương khai thác hoặc đặc tính chiều dày, góc dốc vỉa. Theo điều kiện chống giữ khoảng trống khai thác, sơ đồ công nghệ cơ giới hóa phân chia thành hai loại: - Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa không chống giữ gương khai thác: sử dụng khi điều kiện địa chất mỏ không cho phép áp dụng cơ giới hóa đồng bộ và không chia gương khai thác có chiều dài lớn. Công nghệ phổ biến dạng này chủ yếu là sử dụng máy khoan guồng xoắn dùng cho vỉa mỏng hoặc khoan nổ mìn với lỗ khoan dài. - Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa có chống giữ gương khai thác: sử dụng các loại vật liệu chống (giàn tự hành, vì chống thủy lực, v.v) để chống giữ đá vách trực tiếp trên suốt chiều dài gương khai thác, kể cả tải trọng động của đá vách cơ bản. Các loại cột chống đều có khả năng dịch chuyển theo tiến độ gương khai thác. Theo đặc điểm độ dốc và chiều dày vỉa than, các sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác được phân chia thành 3 dạng cơ bản: - Công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa có độ dốc đến 35o với các nhóm chiều dày vỉa than. - Công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa có độ dốc từ 36 o 45 o với các nhóm chiều dày vỉa than. - Công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa có độ dốc từ 46 o 90 o với các nhóm chiều dày vỉa than. Để khai thác các vỉa than bằng phương pháp hầm lò áp dụng hai hệ thống khai thác cơ bản là hệ thống khai thác gương lò ngắn và hệ thống khai thác gương lò chợ dài. Hệ thống khai thác gương lò ngắn với đặc trưng là không lấy hết than mà để lại các trụ bảo vệ giữ nóc. Trong thời gian gần đây, ngành công nghiệp than trên thế giới có xu hướng phát triển khai thác các khu vực có điều kiện kiến tạo địa chất phức tạp và các trụ bảo vệ bằng các lò chợ ngắn (15 50 m), sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ như máy khấu combai loại nhỏ, máng cào uốn góc giữa lò chợ và lò chuẩn bị, giàn chống thủy lực với xà di động, giữ nóc bằng neo v.v. Chiều dài theo phương các khu khai thác không đòi hỏi lớn do thời gian di chuyển và lắp đặt thiết bị cơ giới hóa nhanh.
Tốc độ tiến gương dao động trong phạm vi rộng phụ thuộc vào chiều dài lò chợ (trung bình 5 10 m/ngày.đêm) cho phép nâng cao sản lượng lò chợ. Tuy nhiên hệ thống khai thác này có nhược điểm là tổn thất than lớn tại các trụ bảo vệ (30 40%) đặc bịêt là càng khai thác xuống sâu, các trụ bảo bảo vệ càng có kích thước lớn nên tổn thất than càng cao. Đây là phương pháp được áp dụng rộng rãi tại Mỹ, Úc, những nơi mà các vỉa than không quá sâu và đá vách tương đối cứng. Từ năm 1982, Phòng khai thác Bắc Kinh thuộc Tổng Viện Nghiên cứu Khoa học than Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu kỹ thuật khai thác CGH đồng bộ hạ trần, thu hồi than nóc vỉa dầy trên cơ sở phương pháp khai thác hạ trần của Châu Âu. Năm 1984, nghiên cứu, chế tạo ra giàn chống khai thác CGH đồng bộ FY400-14/28 có cơ cấu thu hồi than nóc đầu tiên và đã được thử nghiệm tính công nghiệp sử dụng trong lò và được áp dụng đầu tiên tại mỏ Phổ Hà - Cục Khoáng sản Thẩm Dương. Sau đó, phương pháp khai thác hạ trần thành công và được ứng dụng rộng rãi tại các vỉa đặc biệt các khu vực vỉa than dầy, cho hiệu quả kinh tế cao. Hiện nay, những nước sản xuất than lớn trên thế giới đều coi việc thực hiện cơ giới hoá khai thác than là chiến lược phát triển của mình. Đồng thời, đã phát triển mạnh mẽ công nghệ cơ giới hóa đồng bộ trang bị các hệ thống tự động hóa để vận hành và quản lý điều khiển đồng bộ thiết bị trong lò. Nó không những giảm nhẹ cường độ lao động, cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân trong hầm lò, mà còn nâng cao sản lượng của lò chợ, giảm tiêu hao nguyên liệu, giá thành, tăng hiệu quả kinh tế sản xuất và khả năng cạnh tranh trên thị trường tiêu thụ. 1.1.1. Khái quát sự phát triển công nghệ khai thác CGH đồng bộ thu hồi than nóc ở Trung Quốc Quá trình phát triển kỹ thuật khai thác CGH đông bộ có thu hồi than nóc của Trung Quốc chia làm 3 giai đoạn chính: Giai đoạn thử nghiệm (1984÷1990), giai đoạn áp dụng rộng rãi (1990÷1995), Giai đoạn hoàn thiện, nâng cao (1996 đến nay). a) Giai đoạn thử nghiệm (1984÷1990) Năm 1982, Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu công nghệ khai thác CGH thu hồi than nóc tại các vỉa dốc thoải và được áp dụng thử nghiệm đầu tiên tại khu khai thác III, mỏ than Phổ Hà - Cục khoáng sản Thẩm Dương. Năm 1985, tiến hành thử nghiệm công nghệ khai thác CGH thu hồi than nóc áp dụng cho các vỉa dầy, dốc đứng tại nhiều mỏ than thuộc bể than Đông
Bắc, do một số nguyên nhân, hiệu quả chưa thực sự lí tưởng, tình trạng an toàn cũng không cao, sản lượng lò chợ còn thấp. Năm 1987, Mỏ than số I - Bình Đỉnh Sơn đã nhập khẩu đồng bộ thiết bị lò chợ cơ giới hóa, chống đỡ bằng giàn chống tự hành VHP-732, có cơ cấu thu hồi than nóc tại xà nóc của giàn, than thu hồi được rót vào máng cào trước gương. Do một số nguyên nhân, sản lượng lò chợ chưa đạt được công suất thiết kế. Thành quả chính của giai đoạn này là áp dụng thử nghiệm thành công công nghệ khai thác CHG đồng bộ, chống giữ bằng giàn chống thủy lực có cơ cấu thu hồi than nóc trong điều kiện vỉa dầy, dốc thoải tại mỏ than Dương Khoáng. Tháng 7/1990, lập kỉ lục sản lượng tháng đạt 140.000 tấn, năng suất lao động đạt 57,8 tấn/công, là điển hình cho mô hình khai thác CHG đồng bộ, thu hồi than nóc đạt hiệu quả cao, sản lượng lớn, chứng minh được tính khả thi của việc áp dụng công nghệ khai thác CGH đồng bộ có tu hồi than nóc. b) Giai đoạn áp dụng rộng rãi (1990÷1995) Trong giai đoạn này, công nghệ khai thác CGH đồng bộ có hạ trần, thu hồi than nóc đã phát triển rất nhanh. Trước hết, đã có sự chuyển biển lớn trong quan niệm và nhận thức của ngành than về công nghệ khai thác này. Mặt khác, đã có nhiều nghiên cứu được đưa vào áp dụng thành công trong công nghệ thu hồi than nóc, tính chất thu hồi của lớp than nóc, mối quan hệ giữa giàn chống và lớp đất đá xung quanh lò chợ và công tác điều khiển lớp đá vách. * Đặc điểm chính - Nâng cao nhận thức của ngành than về CGH khai thác có thu hồi than nóc - Công nghệ khai thác CGH thu hồi than nóc có nhiều đột phá khi áp dụng trong các vỉa có điều kiện địa chất phức tạp. - Các loại hình giàn chống thủy lực chống giữ trong lò chợ khai thác CGH đồng bộ thu hồi than nóc không ngừng được cải tiến, áp dụng. - Giải quyết được một loại các vấn đề khó khăn trong lò chợ khai thác CGH đồng bộ thu hồi than nóc như công nghệ khai thác, tỷ lệ thu hồi, chống bụi than, khí mê tan và phòng chống cháy nổ. * Kết quả đạt được
- Dần dần thành thục công nghệ khai thác CGH đồng bộ thu hồi than nóc, sản lượng không ngừng nâng cao, điển hình lò chợ CGH tại mỏ than Hưng Long - Duyễn Châu đạt sản lượng 3 triệu tấn/ năm (năm 1995). - Công nghiệp cơ khi ngày các phát triển, từ giai đoạn nhập khẩu giàn chống, mô phỏng chế tạo đến tự chủ chế tạo được giàn chống thủy lực hạ trần có tính ổn định, tin cậy cao. - Đột phá quan trọng khi áp dụng công nghệ này vào khai thác các vỉa than có điều kiện địa chất phức tạp, vách trụ vỉa có độ bền vững thấp, góc dốc vỉa lớn, độ suất khí mê tan cao… c) Giai đoạn hoàn thiện, nâng cao (1996 đến nay) Từ năm 1996 đến nay, kỹ thuật khai thác CGH đồng bộ thu hồi than nóc ở các vỉa có điều kiện phức tạp không ngừng tạo đột phá, sản lượng, hiệu quả không ngừng nâng cao. Giàn chống thủy lực dạng yểm hộ hai cột thủy lực, có cơ cấu tự động hóa thu hồi than nóc tại máng cào sau, là một trong những điểm sáng của công nghệ khai thác CGH đồng bộ các vỉa than rất dầy. Năm 2005, lần đầu tiên đề xuất khái niệm hạ trần, thu hồi than nóc với chiều cao khai thác lớn, chế tạo đưa vào sử dụng thành công bộ giàn chống thủy lực có cơ cấu hạ trần, thu hồi than nóc với chiều cao khai thác lớn đầu tiên. 1.1.2. Tình hình áp dụng cơ giới hóa ở Hoa Kỳ Khi mà nhu cầu sử dụng than ngày càng tăng lên, phương pháp khai thác buồng–cột đã sớm bị cho là lãng phí, các ưu điểm của công nghệ khai thác than bằng lò chợ dài đã được ghi nhận là: "Công nghệ khai thác than bằng lò chợ dài đã chứng minh được chi phí sản xuất một tấn than là nhỏ nhất và Thời gian thu hồi vốn là ngắn nhất, năng suất lao động tăng, phương pháp thông gió lò chợ sử dụng hạ áp chung của mỏ, các công nhân làm việc tập trung; công tác nổ mìn gần như không cần thực hiện do phần than hạ trần có thể tự sập đổ a) Giai đoạn 1950-1960 Sau Thế chiến thứ II, sự đầu tư vào khai thác than bằng lò chợ dài của Hoa Kỳ đã được thay đổi bằng khả năng sử dụng máy bào than nhập khẩu từ Đức,máng cào uốn. Máy bào than được di chuyển qua gương than trong khi lướt trên một lớp đệm trượt trên máng cào. Máy bào than có thể cắt lớp than từ 0,06÷0,12m chất lên máng cào. Năm 1952, Hiệp hội nhiên liệu khí miền Đông, với sự hỗ trợ từ Cục Mỏ Hoa Kỳ, đã thử nghiệm khai thác than bằng lò chợ cơ giới hóa với một máy bào than và máng cào tại mỏ Statesbury. Hệ
thống chống giữ lò chợ được cấu tạo bởi các cột chống cơ khí với mũ cột dầm chữ I và giàn chống bằng gỗ. Thử nghiệm đã được thực hiện thành công và các thiết bị được sử dụng trong ba hoạt động khai thác than bằng lò chợ khác giữa những năm 1952 và 1958. Trong giai đoạn 1950-1960, Máy bào than là máy cắt than chính được sử dụng, thay thế phương pháp cắt than bằng khoan nổ mìn phải dùng nhiều lao động trong thời kì đầu. Tuy nhiên, khoảng ba phần tư các các lò chợ sử dụng máy bào đã không thành công vì các vỉa than có độ cứng không thích hợp cho việc khai thác than bằng máy bào, hoặc việc kiểm soát đá vách có nhiều vấn đề cần phải xử lý. Mặc dù việc các cột chống thủy lực đã được sử dụng vào cuối những năm 1950 là một sự cải tiến lớn so với các cột chống ma sát trước đó, vẫn cần phải có một số lượng lớn lao động thủ công để phục hồi và lắp đặt lại các cột chống. Hơn nữa, khi khai thác xuống sâu, các giàn chống bằng gỗ đã được áp dụng để liên kết được nhiều các cột chống hơn, đòi hỏi cần phải sử dụng nhiều lao động chân tay hơn. Kết quả là, vào năm 1960 khai thác than bằng lò chợ dài thường được coi là một phương pháp cuối cùng, chỉ sử dụng để khai thác than ở các vỉa than mỏng than chất lượng cao khi các phương pháp buồng - cột thất bại. Các yếu tố khác cũng hạn chế việc sử dụng phương pháp khai thác than bằng lò chợ chợ dài tại Hoa Kỳ. b) Giai đoạn 1960-1970 Sự đầu tư vào khai thác than trong lò chợ ở Hoa Kỳ ngày càng gia tăng trong những năm 1960, và số lượng lò chợ dài được lắp đặt đã tăng lên khoảng 20 lò chợ trước năm 1970, chủ yếu là do sự ra đời của giá chống thủy lực di động (giá chống thuỷ lực cơ khí hoá). Những giá chống này thay thế cho các loại cột thủy lực và các giàn chống bằng gỗ, giảm đáng kể nhu cầu sử dụng sức lao động của con người. Các loại giá chống này cũng có những ưu điểm như có thể để đẩy máng cào tự động về phía trước khi gương lò chợ tiến lên phía trước. Đầu tiên các giá chống thủy lực di động được sử dụng cùng với máy bào than vào năm 1960 để bào một lớp than 0,15m. Các giá chống thủy lực di động đầu tiên chỉ là các khung. Một khung gồm hai cột thủy lực đơn được nối với một dầm, và hai khung được liên kết với nhau để hoạt động như một cặp.. Trong khi một khung được lắp đặt ở giữa nóc và trụ, thì khung còn lại đã được hạ xuống và sau đó đẩy về phía trước bởi một kích thuỷ lực; quy trình hoạt động này được thay đổi để di chuyển khung khác. Các khung được thiết kế có hai cột có thể nâng trọng lượng lên tới 88 tấn
trước khi bị cong oằn, còn các khung được thiết kế có bốn cột thì có thể nâng với trọng lượng gấp đôi. Các khung chống này có thể đỡ được vách trong khi đá vách dễ sập đổ, nhưng các khung chống này thường không có hiệu quả nếu đá vách bị treo. Vào giữa những năm 1960, các giá thủy lực di động được thiết kế tốt hơn, có công suất cao có khả năng đỡ khoảng 700 tấn, được sử dụng rộng rãi dưới dạng giàn chống. Được mô tả như một giàn chống tự hành, một giàn chống bao gồm hai khung đỡ gắn cùng với một mái che cứng và lớp đệm bán cứng. Ổn định hơn hệ thống khung đỡ, giàn chống cũng an toàn hơn Mặc dù giàn chống đại diện cho sự cải tiến lớn trong công nghệ chống giữ đá vách, nhưng giàn chống có thể trở nên không ổn định khi đá vách bị sập đổ với những khối lớn và tạo ra ứng suất nằm ngang hoặc ứng suất theo hướng dốc. Sự mất ổn định có thể xảy ra bởi vì tấm chắn của giàn chống được kết nối với các lớp đệm chỉ bằng xi lanh thủy lực. Những năm 1960 cũng chứng kiến sự ra đời của máy khấu tại Hoa Kỳ, các máy khấu là một tang xoay chạy bằng điện không chỉ khấu được các loại than cứng hơn, mà còn cắt được một dải rộng hơn (0,6÷0,8m-28 inch). Tuy nhiên, những máy khấu thời kì đầu không phải là không có vấn đề. Hiệu suất làm việc của một máy khấu có thể bị giảm đi nếu các cột chống không được nâng lên một cách đồng đều, dẫn đến sự không đồng bộ của máy khấu với gương lò chợ. Hơn nữa, trọng lượng nặng của máy khấu yêu cầu phải sử dụng máng cào chắc chắn hơn để đỡ máy khấu. Các máy khấu cũng cho ra sản phẩm than có kích thước mịn hơn so với sử dụng máy bào than, và điều này dẫn đến tình trạng máng cào hay bị kẹt, giảm thời gian khai thác hiệu quả. Vấn đề sức khỏe đã trở thành một mối quan tâm vì máy khấu cũng tạo ra bụi nhiều hơn. Tuy nhiên, đến năm 1966, sau khi công tác cải tiến máy khấu đã được thực hiện, các máy khấu than sản xuất tới 42% than trong hoạt động khai thác than tại Hoa Kỳ. Vào năm 1970, số lượng máy khấu cũng được sử dụng nhiều hơn so với máy bào than, và máy khấu tang kép đầu tiên đã được đưa vào sử dụng. c) Giai đoạn 1970 ÷ 1980 Trong giai đoạn này, trở ngại lớn để chấp nhận việc khai thác than bằng lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại Hoa Kỳ đã được giải quyết thông qua sự ra đời của giàn chống, một bước tiến quan trọng trong sự phát triển của việc kiểm soátđá vách. Mặc dù mới xuất hiện trong ngành khai thác than ở Hoa Kỳ, giá khung đã được sử dụng thành công từ những năm 1960 ở Liên Xô và các nước Đông Âu khác.
Các yếu tố an toàn và năng suất của các giàn chống tự hành đã giúp giàn chống tự hành được sử dụng rộng rái hơn giá thủy lực di động (vì chống). Khả năng chống đỡ trung bình của một giàn chống tự hành và vì chống là như nhau, nhưng giàn chống tự hành lại ổn định hơn. Các giàn chống tự hành có thể đỡ được nhiều loại đá vách bởi vì mái che và lớp đệm của nó được kết nối bởi các cấu kiện kết cấu thay vì các xi lanh thủy lực. Kết quả là, các xi lanh thuỷ lực của giàn chống tự hành, không giống các xi lanh thuỷ lực của giàn chống tự hành, không bị hư hại khi bị uốn cong. Các giàn chống tự hành đầu tiên tại Hoa Kỳ đã được lắp đặt vào năm 1975 t. Ngay sau đó, các giàn chống tự hành đã được ứng dụng rộng rãi ở Mỹ. Thiết kế giàn chống tự hành cơ bản đã được cải thiện, và vào cuối những năm 1970, các giàn chống tự hành là hệ thống chống giữ lò chợ hàng đầu được áp dụng trong khi lắp đặt lò chợ. Những cải tiến cho các máy khấu hai tang phát đã được phát triển trong những năm 1960, khiến cho các máy khấu này được chấp nhận sử dụng rộng rãi hơn. Chiều cao cắt có thể nhanh chóng được điều chỉnh khi độ dày vỉa than thay đổi cho là cần thiết phải để lại một lớp than ở vách vỉa để giữ ổn định của vách. Các cách thức cải tiến cũng đã được thực hiện trong các phương pháp di chuyển máy khấu trong gương lò chợ. Các máy khấu ở thời kì đầu được kéo bởi các dây xích kéo dài dọc theo chiều dài của gương lò. Nếu dây xích bị đứt, nó có thể gây ra chấn thương nghiêm trọng. Đến đầu những năm 1970, các máy khấu được di chuyển bằng các phương pháp "không sử dụng dây xích" an toàn hơn bằng cách sử dụng các thiết bị kéo có đủ các bộ phận có thể hoạt động. d) Giai đoạn 1980-1994 Từ năm 1980, hàng năm trung bình hơn 100 lò chợ đã được đưa vào hoạt động tại Hoa Kỳ. Trong những năm gần đây, tuy nhiên, con số này đã giảm xuống, phản ánh một phần các điều kiện kinh tế và thị trường đối với than và một phần khả năng đáp ứng nhu cầu than của các lò chợ đang hoạt động hiện tại mà không cần phải xây dựng thêm các lò chợ mới. Giàn chống tự hành đã trở thành loại hệ thống chống đỡ lò chợ chiếm ưu thế ở các lò chợ tại Hoa Kỳ, và các máy khấu cũng trở thành loại máy cắt chính. Độ tin cậy của máng cào lò chợ, cũng độ tin cậy của hệ thống giàn chống, đã được cải thiện đến mức mà chúng không phải là nguyên nhân dẫn đến các sự cố xảy ra trong khai thác than ở lò chợ cơ giới hóa.
Những cải tiến sâu rộng trong công nghệ khai thác than bằng lò chợ CGH bao gồm các máy khấu được thiết kế để khai thác các vỉa than tương đối mỏng (nhỏ hơn 42 inch). Việc kiểm soát bụi tốt hơn đã đạt được bằng cách phun nước và thiết kế cải tiến tang khấu và răng khấu. Vấn đề cung cấp năng lượng cho các động cơ máy khấu lớn và máng cào dài hơn đã được khắc phục. Với hệ thống điều khiển điện thủy lực có sẵn cho giàn chống tự hành, một máy khấu có thể dễ giàng di chuyển một nhóm, hoặc hàng loạt, các giàn chống từ một vị trí không bụi. Bởi vì khai thác than bằng lò chợ CGH là một quá trình lặp đi lặp lại, nên phương pháp này có nhiều ưu thế để tự động hoá quá trình. Một trong số các lợi ích về mặt sức khỏe và an toàn từ việc lắp đặt lò chợ tự động là việc loại bỏ hết các mối nguy hiểm cho nhân công làm việc chẳng hạn như tiếp xúc với bụi, sập nóc, và tiếng ồn. Những lợi ích kinh tế bao gồm chất lượng than được cải thiện, sản lượng khai thác cao hơn, chi phí bảo trì giảm (ví dụ, giảm hao mòn cho răng khấu của máy khấu), tăng tốc độ hoạt động, và việc sử dụng nhân công làm việc hiệu quả hơn. Chuẩn bị lò chợ Chiều dài gương lò chợ, trong giai đoạn 1984-1993, xu hướng tăng chiều dài lò chợ xuất hiện ở hầu như mọi tiểu bang và khu vực của Hoa Kỳ (Bảng 6). chiều dài trung bình của các gương lò chợ ở quốc gia này đã tăng từ 548 lên 759 feet, tăng 39%. Độ dài theo phương lò chợ Độ dài theo phương lò chợ đã tăng cùng vớichiều dài lò chợ.. Đến năm 1993, hầu hết các lò chợ (61 phần trăm) có chiều dài theo phương từ 5.001 đến 9.000 feet Trong cùng giai đoạn, tỷ lệ lò chợ hoạt động với chiều dài theo phương dài hơn 9.000 feet đã tăng từ 4 lên 13 phần trăm. Hiện nay, có bốn lò chợ đang hoạt động với chiều dài theo phương lớn hơn 2 dặm. 1.1.3. Tình hình áp dụng cơ giới hóa đồng bộ ở Ba Lan Ba Lan là một quốc gia sản xuất than lớn của thế giới và đã khai thác được khoảng 200 triệu tấn than bitum năm 1989. Với sản lượng trên Ba Lan đã trở thành quốc gia sản xuất than lớn thứ 4 thế giới sau Mỹ, Trung Quốc và Nga. Trên lãnh thổ Ba Lan có khoảng 68 mỏ than, một số trong các mỏ trên đã giảm sản lượng khai thác hoặc đóng cửa mỏ do giá thành sản xuất cao. Khai thác than bằng công nghệ khai thác hầm lò và 03 hệ thống khai thac chính là: + Hệ thống khai thác áp dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần.
+ Hệ thống khai thác áp dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò bằng thủy lực + Hệ thống khai thác áp dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò bằng khí nén. Các vỉa than ở Ba Lan có độ dày chủ yếu từ 1,8 đến 20m và với độ dốc ≤50 (gần như phẳng). Việc áp dụng hệ thống khai thác áp dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò bằng khí nén được thực hiện từ những năm 1920 nhưng cho đến những năm gần đây, hệ thống khai thác áp dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò bằng thủy lực dần được thay thế do chi phí sản xuất cao. Sự phân tích về sản lượng khai thác cũng như phương pháp chèn lò ở Ba Lan (năm 1989) được nêu trong Bảng 1. Việc khai thác hiện tại đã giảm xuống khoảng 125 triệu tấn than bitum hàng năm do kết quả của việc tái cấu chúc ngành công nghiệp trong những năm gần đây. Ngành công nghiệp khai thác than của Ba Lan Bảng 1 cho thấy các vùng sản xuất than chính ở Ba Lan (than bitum và than nâu). Có thể thấy rằng mỏ than bitum được phát hiện ở 3 lưu vực chính: + Thượng lưu Silesian + Hạ lưu Silesian + Lưu vực Lublin Thượng lưu Silesian là lưu vực có sản lượng và trữ lượng than lớn nhất. Các khu vực chứa than chính bao gồm các vỉa than xếp lớp gần như song song và các mỏ than lớn được mở ra, tiêu biểu từ các mỏ than phần nông sau đó phát triển khai thác dưới sâu. Ngành công nghiệp khai thác than của Ba Lan được cơ giới hóa rộng rãi và trở thành những đóng góp quan trọng cho việc khai khoáng đặc biệt trong lĩnh vực: + San lấp mặt bằng + Địa chất mỏ + Kiểm soát lún bề mặt Một điều đáng chú ý là bề mặt thành phố của Katowice (với dân số khoảng 400.000 người) đã giảm xuống từ 6 đến 12m trong hơn 50 năm qua vì sụt lún do khai khoáng. Đây là thành phố công nghiệp phát triển với nhiều nhà máy cán thép và nhà máy điện vẫn tiếp tục hoạt động trong quá trình sụt lún do khai thác mỏ ngây ra.
Hiện nay các mỏ than được khai thác ở độ sâu -1500m so với mực nước biển. Việc chèn lấp lò nhằm các mục tiêu cơ bản như: + Giảm thiểu sụt lún bề mặt + Giảm thiểu nguy cơ tự cháy + Là khu vực chứa chất thải dưới lòng đất + Tối đa hóa việc khai thác, đặc biệt là khai thác tại các vỉa than dày, khai thác các lát liên tiếp Có một điều đặc biệt là việc áp dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò không áp dụng ở những khu vực có nguy cơ xảy ra động đất bởi vì sự sập đổ dường như giảm sức ép lên bề mặt hầm lò Than tự cháy (cháy nội sinh) ở các mỏ than tại Ba Lan thường xuyên xảy ra, chiếm khoảng 75% các vụ cháy trong ngành công nghiệp khai thác than. Các phương pháp sau được áp dụng để kiểm soát vấn đề này: + Khai thác toàn bộ vỉa: + Chèn lò mà không để lại trụ than bảo vệ - Áp dụng chèn lấp rộng - Lựa chọn vật liệu chèn để tránh việc sử dụng đá phiến dễ cháy hoặc xít thải, đặc biệt là khi sử dụng hệ thống khai thác điều khiển đá vách bằng phương pháp chèn lò bằng khí nén + Giảm áp lực của khối đá và tránh khai thác than ở vỉa nằm bên dưới - Giảm thiểu các hoạt động phi sản xuất tại các vỉa than - Tránh khai thác đồng thời tại 2 vỉa song song gần nhau +Đẩy nhanh thời gian khấu than - Lắp đặt đầy đủ các cảnh báo - Nén chặt chỗ sụt lở bằng biện pháp lấp đầy An toàn là một quy tắc quan trọng trong khai thác than ở Ba Lan và có thể thấy được rõ ràng các kết quả đã đạt được. Năm 1983, có 100 vụ tử vong và con số này đã giảm xuống 52 vụ vào năm 1992. Khi chuẩn hóa việc khai thác than, tỉ lệ tử vong đã giảm gần bằng với tỉ lệ ở Đức (vào năm 1992) Năng xuất tiếp tục tăng và hiện ở mức khoảng 2.3 tấn mỗi ca khai thác. Tuy nhiên các mỏ than vẫn tiếp tục bị đóng cửa hoặc giảm khai thác do nền kinh tế định hướng thị trường ở Ba Lan, là kết quả của khả năng sinh lợi kém
CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC TẠI VỈA 10 MỨC -300 CÔNG TY THAN HÀ LẦM 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT 1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên Công ty Cổ phần Than Hà Lầm thuộc phường Hà Lầm, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh, cách thành phố Hạ Long 7 km về phía Đông Bắc. Phía Bắc giáp Xí nghiệp Than 917 - Công ty Than Hòn Gai, phía Tây giáp Xí nghiệp Than Thành Công - Công ty Than Hòn Gai, phía Đông giáp Công ty Cổ phần Than Hà Tu và phía Nam là thành phố Hạ Long. Được giới hạn bởi toạ độ sau: X: 2 318 310 2 322 014 Y: 719 207 724 739 Z : Lộ vỉa Đáy tầng than (Theo hệ toạ độ, độ cao nhà nước năm 1972) Diện tích khoảng 10 km2 Địa hình khu mỏ phần lớn không còn nguyên thuỷ, bao gồm các tầng đá thải, các moong khai thác và các đồi núi trọc. Hiện tại trong khu vực có các vỉa than: 14(10), 13(9), 11(8), 10(7), 9(6), 8(5), 7 (4), 6(3), 5(2), 4(1). Khí hậu khu vực mang đặc điểm khí hậu vùng Đông Bắc Việt Nam, một năm có hai mùa rơ rệt. Mùa hè kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, nhiệt độ thay đổi từ 24 C - 35 C, trung bình 28 C - 30 C , nóng nhất trên 38 C. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, nhiệt độ thay đổi từ 16 C - 21 C, thấp nhất có năm đến 4 C. Độ ẩm trung bình 72% - 87%. Lượng mưa trung bình hàng năm hơn 2000 mm, lượng mưa cao nhất tập trung vào tháng 7 và tháng 8. Cơ sở hạ tầng và điều kiện giao thông hết sức thuận tiện và được hoàn thiện từ lâu, đáp ứng rất tốt cho công tác khai thác mỏ. 1.1.2. Đặc điểm địa chất mỏ 1.1.2.1. Địa tầng