Nghiên cứu công nghệ cơ giới hóa phù hợp khai thác trong điều kiện các vỉa dày trung bình, góc dốc vỉa nghiêng, đá vách, trụ vỉa yếu tại các mỏ hầm lò vùng mạo Khê - Uông Bí
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CƠ GIỚI HÓA PHÙ HỢP KHAI THÁC
TRONG ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA DÀY TRUNG BÌNH, GÓC DỐC VỈA NGHIÊNG,
ĐÁ VÁCH, TRỤ VỈA YẾU TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG MẠO KHÊ - UÔNG BÍ
TS. Lê Văn Hậu, TS. Lê Đức Nguyên,
ThS. Ngô Văn Thắng
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
Biên tập: TS. Đào Hồng Quảng
Tóm tắt:
Trữ lượng các khu vực vỉa dày trung bình, dốc nghiêng có điều kiện đá vách, trụ vỉa yếu tập trung
chủ yếu tại các mỏ than hầm lò vùng Mạo Khê - Uông Bí. Để khai thác trong điều kiện vỉa như trên,
các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh chủ yếu áp dụng công nghệ khấu gương bằng khoan nổ mìn,
chống giữ bằng các vì chống thủy lực với năng suất lao động, công suất lò chợ thấp và mức độ an
toàn còn hạn chế. Do vậy, nghiên cứu công nghệ cơ giới hóa khai thác nhằm nâng cao hiệu quả khai
thác và mức độ an toàn là nội dung chính của bài báo.
1. Đặt vấn đề
Tại Trung Quốc, từ sau năm 2000 đã nghiên
Kết quả đánh giá trữ lượng và điều kiện địa cứu, chế tạo thành công các mô hình công nghệ
chất tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh CGH đồng bộ khai thác phù hợp với điều kiện
cho thấy, trữ lượng có khả năng áp dụng công địa chất kém thuận lợi như góc dốc vỉa lớn, đá
nghệ cơ giới hóa (CGH) khai thác khoảng 231,1 vách, trụ vỉa và gương than mềm yếu, kém ổn
triệu tấn, trong đó trữ lượng thuộc phạm vi vỉa định… Kết quả áp dụng đã cho các chỉ tiêu kinh
than dày trung bình, dốc thoải đến nghiêng tế kỹ thuật tương đối tốt, ví dụ: tại lò chợ J56-
khoảng 60,6 triệu tấn [2], bao gồm cả phần trữ 22070 thuộc mỏ ThiênAn 9 - Bình Đỉnh Sơn - Hà
lượng các khu vực có điều kiện địa chất kém Nam, khu vực có chiều dày vỉa trung bình 2,9m;
thuận lợi do yếu tố góc dốc vỉa lớn (từ 25 ÷ 350), góc dốc từ 8 ÷ 310; độ cứng của than f = 1,0 ÷
đá vách, trụ vỉayếu và tập trung chủ yếu tại một 1,2; vách trực tiếp là sét kết đôi chỗ là bột kết,
số mỏ than hầm lò vùng Mạo Khê - Uông Bí). vách cơ bản thuộc cấp II; trụ trực tiếp là sét kết;
Trong khi đó, hiện nay việc nhân rộng các mô lưu lượng nước chảy vào lò chợ từ 3 ÷ 4 m3/h.
hình công nghệ CGH đồng bộ khai thác tại các Trong điều kiện như trên, mỏ áp dụng sơ đồ công
mỏ than hầm lò vùng Quang Ninh còn hạn chế. nghệ (SĐCN) khai thác cột dài theo phương,
Nguyên nhân chủ yếu do các dây chuyền CGH khấu than bằng máy khấu MG250/600-AWD kết
đang áp dụng có kích thước và trọng lượng lớn, hợp máng cào SGZ-764/500; chống giữ lò chợ
khả năng thích nghi với điều kiện góc dốc vỉa bằng giàn chống ZY4000/17/37 và giàn quá độ
lớn, biến động địa chất phức tạp vùng Quảng ZY5000/18/38. Chiều dài theo phương của lò
Ninh thấp, nên việc đầu tư áp dụng các dây chợ 580m, theo hướng dốc 160m. Để ứng xử
chuyền CGH có mức độ rủi ro cao. Do vậy, công với điều kiện địa chất vỉa bất lợi, mỏ đã áp dụng
nghệ khai thác khấu gương bằng khoan nổ mìn, một số giải pháp kỹ thuật như: khấu vê để giảm
chống giữ lò chợ bằng các loại vì chống thủy góc dốc biểu kiến của lò chợ; sử dụng kích chống
lực (cột thủy lực đơn, giá thủy lực di động, giá trôi, chống trượt, kích chống lún đế giàn... nên
khung, giá xích) hiện vẫn chiếm vai trò chính, sản lượng lò chợ đạt 45.920 tấn/tháng, tương
đóng góp 60 ÷ 65% tổng sản lượng than hầm đương với công suất 551.000 tấn/năm [3].
lò hàng năm của TKV. Do đó, việc nghiên cứu
công nghệ CGH khai thác trong điều kiện vỉa
có đá vách, trụ yếu và góc dốc vỉa lớn sẽ góp
phần thực hiện thành công chủ trương của
TKV, sản lượng than khai thác bằng công nghệ
CGH đồng bộ đạt mức 20 ÷ 25% tổng sản
lượng than khai thác hầm lò vào năm 2020.
Tại lò chợ J56-10030 mỏ số 10 - Bình Đỉnh
Sơn - Hà Nam khai thác các vỉa than có góc dốc
trung bình 250, cục bộ đến 350, dày trung bình
2,7m. Phía trên vỉa than có lớp vách giả sét kết,
chiều dày 0,2m; vách trực tiếp là lớp bột kết chiều
dày 2,9m; vách cơ bản gần phay tương đối dập
nát; trụ trực tiếp là bột kết màu xám và sét kết. Độ
2. Kinh nghiệm áp dụng công nghệ xuất khí mêtan tương đối là 2,5 m3/tấn, lưu lượng
CGH trong điều kiện đá vách, trụ vỉa yếu nước thường xuyên chảy vào lò chợ khoảng 10
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
7
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
m3/h. Chiều dài lò chợ theo hướng dốc 120m, chiều dày vỉa được triển khai áp dụng đầu tiên
theo phương 1.007m. Đồng bộ thiết bị sử dụng trongngànhthantạiCôngtythanKheChàm(năm
bao gồm giàn chống loại tăng cường khả năng 2005), đồng bộ thiết bị gồm giàn chống tự hành
chống trượt, chống đổ và chống lún nền mã hiệu ZZ-3200/16/26, máy khấu than MG150/375-W.
ZQY2000/14/31, máy khấu than MLS3PH-170 kết Các khu vực áp dụng có chiều dày vỉa từ 0,6 ÷
hợp máng cào SGWD-180PB. Sản lượng lò chợ 4,94m, góc dốc phổ biến từ 1 ÷ 20o, một số vị trí
đạt 2.300 tấn/ngày, tương đương với công suất lên tới 24 ÷ 270. Hầu hết các khu vực áp dụng
714.000 tấn/năm, NSLĐ bình quân 20,9 tấn/ tồn tại lớp vách giả sét kết, sét than mềm, chiều
công, cao nhất đạt 25,52 tấn/công [3]. Ngoài ra, dày từ 0,5 ÷ 1,0m; đá trụ vỉa chủ yếu là bột kết
một số mỏ hầm lò như Doanh Cốc Sơn, Hồng bền vững, đôi chỗ là sét kết. Chiều dài lò chợ
Quảng, Xương Hưng, Phổ Gia,... thuộc tỉnh Quý theo phương từ 330 ÷ 680m, theo hướng dốc từ
Châu cũng đã triển khai áp dụng thành công 109 ÷ 148m. Thời điểm thuận lợi, sản lượng lò
công nghệ CGH khai thác vỉa dày trung bình, dốc chợ đạt 40.000 ÷ 51.000 T/tháng, tương đương
thoải đến dốc nghiêng, đá vách, trụ vỉa là sét kết công suất 480.000 ÷ 600.000 T/năm. Tuy nhiên,
mềm yếu. Sản lượng khai thác đạt từ 450 ÷1.200 phần lớn thời gian hoạt động, sản lượng lò chợ
nghìn tấn/năm, NSLĐ đạt từ 40 ÷ 70 tấn/công. duy trì từ 15.000 ÷ 35.000 T/tháng [3]. Nguyên
nhân chủ yếu dẫn đến sản lượng lò chợ thấp
do: Tại một số lò chợ phía trên vỉa than là lớp
vách giả sét kết, sét than rất dễ tụt lở trước
gương, lò chợ phải khấu bộ bằng cột TLĐ + xà
thép tiến trước để đón giàn; Thường xuyên phải
khấu vượt các phay phá với biên độ từ 1,0 ÷
2,6m; Góc dốc vỉa > 200, lò chợ phải khấu vê để
đưa góc dốc biểu kiến của lò chợ nhỏ hơn 200.
Ở trong nước, công nghệ CGH khai thác
đã được nghiên cứu và đưa vào áp dụng từ
những năm 1967 ÷ 1970. Cho đến nay, trong
toàn TKV đã có 10 dây chuyền CGH khấu than
bằng máy cho đối tượng vỉa thoải đến nghiêng
được đưa vào áp dụng, hiện có 07 dây chuyền
đang hoạt động [2] gồm: Hà Lầm (02 lò chợ);
Khe Chàm (02 lò chợ); Vàng Danh, Quang
Hanh, Dương Huy (mỗi đơn vị có 01 lò chợ).
Năm 2015, tại Công ty than Dương Huy đã
Sản lượng khai thác bằng công nghệ CGH tăng triển khai áp dụng công nghệ CGH đồng bộ
từ 115,2 nghìn tấn năm 2002 (chiếm 1,9% tổng khấu hết chiều dày vỉa sử dụng giàn chống tự
sản lượng than hầm lò) lên 2.950,6 nghìn tấn hành ZY3200/16/36 kết hợp với máy khấu than
năm 2018 (chiếm 12,7% tổng sản lượng than MG300/700-W. Các khu vực áp dụng có chiều
hầm lò). Sản lượng than khai thác bằng công dày vỉa đến 3,5m, góc dốc thoải đến nghiêng,
nghệ CGH từ năm 2002 ÷ 2018 xem hình 1. chiều dài lò chợ theo hướng dốc 153m, theo
phương 550m. Sản lượng khai thác đạt được
Сông nghệ CGH đồng bộ khai thác khấu hết
Hình 1. Diễn biến sản lượng khai thác bằng công nghệ CGH trong TKV
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
8
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
tương đối thấp từ 7.933 ÷ 33.528 tấn/tháng, bị để có thể ngăn ngừa sự cố trôi thiết bị xuống
NSLĐ trung bình 4,4 tấn/công-ca [3]. Nguyên lò chân (hình 2). Nhờ việc chủ động thực hiện
nhân chính dẫn đến sản lương lò chợ đạt được các giải pháp, nên đã hạn chế tối đa sự trôi trượt
thấp do: Góc dốc vỉa tăng lên (trên 200) so với dự của các thiết bị, sản lượng lò chợ đạt từ 13.789
kiến, làm cho giàn chống và máng cào trôi trượt ÷ 18.596 tấn/tháng, có thời điểm đạt trên 30.000
theo hướng dốc. Để hạn chế sự ảnh hưởng của tấn/tháng, NSLĐ đạt từ 6,8 ÷ 13,6 tấn/công [4].
góc dốc vỉa đến đồng bộ thiết bị CGH, lò chợ
phải khấu vê với chân tiến trước nhằm giảm góc
dốc lò chợ nhỏ hơn 200; Than gương và đá vách
mềm yếu, thường xuyên xảy ra sự cố tụt nóc, lở
gương, lò chợ phải khấu bằng thủ công kết hợp
với đóng nhói giữ nóc để di chuyển giàn chống.
3. Nghiên cứu công nghệ CGH khai thác
trong điều kiện vỉa dày trung bình, góc dốc
vỉanghiêngđếndốcnghiêng, đávách, trụyếu
Kinh nghiệm áp dụng công nghệ CGH trong
điều kiện vỉa dày trung bình, góc dốc đến 35o, có
đá vách, trụ và than gương mềm yếu trên thế giới
chothấy, đểgiảmảnhhưởngbấtlợicủađiềukiện
địa chất vỉa đến đồng bộ thiết bị CGH trong lò
chợ, các nước chủ yếu áp dụng giải pháp cải tiến
đồng bộ thiết bị CGH, lắp đặt bổ sung hệ thống
kích liên kết giúp cho các thiết bị trong lò chợ
làm việc ổn định hơn... Trên cơ sở kinh nghiệm
đó, nhóm tác giả sẽ phân tích và lựa chọn đồng
bộ thiết bị CGH phù hợp cho điều kiện vỉa than
dày trung bình, góc dốc vỉa nghiêng, có đá vách,
trụ yếu tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
Hiện nay, trên thế giới các loại giàn chống
được chế tạo rất đa dạng và phong phú nhằm
thích ứng cho từng điều kiện vỉa than khác nhau.
Tuy nhiên, phân loại giàn chống theo yếu tố về
kết cấu, giàn chống được chia làm 03 nhóm
chính: (1) - Giàn chống tự hành loại che chắn
(loại chắn chống); (2) - Giàn chống tự hành loại
chống chắn; (3) - Giàn chống tự hành loại chống.
Giàn chống loại che chắn (hình 3a) gồm kết cấu
tay biên; hai cột thủy lực gắn vào xà nóc và đế
giàn; kích cân bằng xà nóc và xà che chắn nằm
ở giữa đế giàn và xà che chắn; xà nóc, xà che
chắn, kích cân bằng liên kết với nhau bằng kiểu
khớp xoay. Giàn chống loại che chắn được thiết
Cũng trong năm 2015, Công ty than Quang
Hanh đã triển khai áp dụng công nghệ CGH đồng
bộ khấu hết chiều dày vỉa sử dụng giàn chống
ZQY3600/12/28, máy khấu than MG132/320-W
kết hợp với máng cào SGZ630/220. Các khu vực
áp dụng có chiều dài theo hướng dốc khoảng
80m, theo phương từ 200 ÷ 300m, chiều dày vỉa
từ 1,7 ÷ 3,2m, trung bình 2,4m; góc dốc vỉa từ 8
÷ 350, trung bình 180. Vách trực tiếp là bột kết,
đôi chỗ ngay sát vỉa là lớp sét than dày từ 0,3 ÷
0,6m. Vách cơ bản chủ yếu là bột kết hoặc cát
kết, đôi chỗ là sạn kết. Trụ trực tiếp là lớp bột kết,
đôi chỗ là sét kết, sét than. Phần lớn thời gian
hoạt động của lò chợ, góc dốc vỉa nằm trong giới
hạn từ 210 ÷ 350, nên giàn chống và máng cào
thường xuyên trôi trượt xuống lò chân. Để khắc
phục sự cố trên, Công ty đã tổ chức khấu đẩy
chân vượt trước đầu lò chợ từ 3,6 ÷ 12,0m nhằm
đưa góc dốc lò chợ phù hợp với khả năng làm
việc của đồng bộ thiết bị CGH. Song song với đó,
Công ty lắp đặt các hệ thống kích chống trôi giàn
chống, máng cào phạm vi một nửa phía dưới
lò chợ để tạo thành hệ liên kết nhóm giữa giàn
chống và máng cào, tăng sự hỗ trợ giữa các thiết
a. Hệ thống chống trôi giàn chống
b. Hệ thống chống trôi máng cào
c. Hệ thống chống đổ giàn chống
Hình 2. Một số hình ảnh hệ thống chống trôi, chống đổ giàn chống, máng cào
được lắp đặt trong lò chợ CGH tại mỏ Ngã Hai - Công ty than Quang Hanh
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
9
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
kế có phần xà nóc ngắn hơn so với xà che chắn,
Giàn chống kiểu chống (hình 3c) là loại giàn
cho phép giảm diện tích chống giữ vách của giàn chống không có kết cấu tay biên và xà che chắn,
chống và diện tích lộ vách trong lò chợ. Khi đó, giàn chống chỉ thay đổi chiều cao theo hướng
giảm áp lực mỏ tác động lên giàn chống, cũng thẳng đứng, cột chống được gắn vào xà và đế
như số lần tác động của giàn chống lên vách giàn. Do giàn chống không có xà che chắn, nên
vỉa, giúp cho vách ổn định hơn. Loại giàn chống để đảm bảo không gian làm việc cho người và
này áp dụng phù hợp cho điều kiện vỉa có vách thiết bị trong lò chợ, xà nóc thường được thiết kế
thuộc loại kém ổn định đến ổn định trung bình. dài. Do vậy, cơ chế làm việc của giàn chống loại
chống tương tự như giàn chống loại chống chắn.
Loại giàn chống này áp dụng phù hợp cho những
vỉa than có chiều dày từ mỏng đến trung bình,
vách thuộc loại ổn định. Mối quan hệ giữa chiều
dài xà giàn và số lần tác động của giàn chống
lên vách vỉa trong quá trình khai thác xem hình 4.
Giàn chống loại chống chắn (hình 3b) có kết
cấu tương tự như giàn chống che chắn (gồm
tay biên, 04 cột thủy lực, kích cân bằng, xà nóc
và xà che chắn). Tuy nhiên, xà nóc của giàn
chống loại chống chắn được thiết kế dài hơn
so với xà che chắn, do vậy diện tích chống giữ
vách của giàn chống và diện tích lộ vách trong
Theo biểu đồ hình 4, chiều dài xà nóc của
lò chợ lớn hơn so với loại giàn chống che chắn. giàn chống tỷ lệ thuận với số lần tác động
Khi đó, áp lực mỏ tác động lên giàn chống lớn của giàn chống lên vách vỉa (tính từ thời điểm
và số lần tác động của giàn chống lên vách vỉa khấu gương đến khi phá hỏa), khi chiều dài
nhiều hơn, nhờ đó vách sẽ được làm yếu sơ xà giàn chống tăng, số lần tác động của giàn
bộ, thuận lợi cho việc điều khiển vách. Loại giàn chống lên vách vỉa trong quá trình khai thác
chống này áp dụng phù hợp cho những vỉa than cũng sẽ tăng và ngược lại. Do vậy, trong điều
có vách thuộc loại ổn định và khó điều khiển. kiện vỉa dày trung bình có đá vách, trụ vỉa và
c. Giàn chống loại chống
a. Giàn chống che chắn
(loại chắn chống)
b. Giàn chống loại chống chắn
(loại chắn chống)
Hình 3. Phân loại giàn chống theo kết cấu
Hình 4. Biểu đồ mối tương quan giữa chiều dài xà nóc với số lần tác động của giàn chống lên vách vỉa
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
10
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
gương than mềm yếu áp dụng các loại giàn chợ, đảm bảo an toàn cho công nhân làm việc.
chống kiểu che chắn (hình 3a) để khai thác
sẽ phù hợp hơn các loại giàn chống khác.
Diện tích đế giàn đóng vai trò quan trọng
trong việc kháng lún nền của giàn chống, diện
Ngoài ra, các bộ phận của giàn chống cũng tích của giàn phụ thuộc vào cường độ kháng
được thiết kế phù hợp để ứng xử với điều kiện nén của nền lò chợ. Với từng điều kiện địa chất
địa chất vỉa bất lợi của khu vực áp dụng, ví dụ: cụ thể của khu vực áp dụng, sẽ xác định được
Xà nóc giàn chống cần được thiết kế phía đầu cường độ kháng nén của nền lò, từ đó tính toán
lắp xà tiến gương dạng thò thụt để kịp thời che và lựa chọn được diện tích đế giàn phù hợp.
chắn vách sau khi khấu gương, ngăn ngừa, xử lý Mối tương quan giữa cường độ kháng nén của
hiện tượng tụt nóc. Đồng thời đầu xà tiến gương nền lò với diện tích đế giàn xem hình 6.
có vị trí lắp đặt tấm chắn gương (hình 5a), có
thể tháo lắp tấm chắn gương dễ dàng. Trường
hợp chiều cao khấu lớn, than gương mềm yếu
hoặc dừng lò chợ thời gian dài để sửa chữa
bảo dưỡng thiết bị, đẩy tấm chắn gương áp sát
gương than cho phép phòng tránh hiện tượng lở
gương. Trong điều kiện gương than ổn định có
thể tháo dỡ tấm chắn gương để giảm tối đa thao
tác điều khiển giàn trong quá trình khai thác. Xà
nóc và xà che chắn của giàn chống có tấm chắn
cạnh linh hoạt lắp một bên làm kín tối đa không
gian trên nóc, vị trí khớp nối giữa xà nóc và xà
che chắn được thiết kế dạng khớp bản lề có
vành chắn che kín toàn bộ không gian khớp nối
(hình 5c) ngăn chặn đá rơi vào không gian lò
Theo biểu đồ hình 6, cường độ kháng nén
(sn) của nền lò chợ tỷ lệ nghịch với diện tích đế
giàn. Theo đó, khi giá trị áp lực mỏ lớn nhất tác
dụng lên giàn chống là không đổi (R ), giá trị
của cường độ kháng nén của nền lò mcahxợ giảm,
tương ứng với giá trị diện tích đế giàn chống
tăng và ngược lại. Ngoài việc thiết kế diện tích
đế giàn phù hợp với cường độ kháng nén của
nền lò, đế giàn còn được trang bị kích nâng đế
(hình 7b) để khi cần thiết có thể sử dụng kích
nâng đế kết hợp với hệ thống thanh đẩy máng
cào nhấc đế giàn lên tạo điều kiện thuận lợi cho
quá trình di chuyển giàn chống. Như vậy, trong
điều kiện trụ vỉa mềm yếu, đế giàn chống cần
được thiết kế dạng chỉnh thể, khả năng chống
a. Kết cấu tấm chắn gương
b. Xà nóc của giàn chống
c. Khớp nối giữa xà nóc
và xà che chắn
Hình 5. Kết cấu xà nóc của giàn chống
Hình 6. Biểu đồ mối quan hệ giữa cường độ kháng nén của nền lò chợ với diện tích đế giàn chống
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
11
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
a. Đế giàn chống có vị trí lắt kích nâng đế
b. Kết cấu kích nâng đế giàn chống
c. Kích căn chỉnh đế giàn
Hình 7. Kết cấu đế giàn có kích chống lún nền
a. Vị trí lắp đặt kích chống đổ
b. Độ chênh cao cho phép giữa hai xà giàn
Hình 8. Kết cấu thiết bị chống đổ xà giàn chống
a. Thiết bị chống trôi đế giàn phía
trước
b. Thiết bị chống trôi đế giàn phía
sau
c. Độ chênh cao giữa hai đế giàn chống
Hình 9. Kết cấu thiết bị chống trôi đế giàn
biến dạng tốt, tính năng ổn định, chắc chắn.
Đầu mũi trước đế giàn thiết kế vát dạng hình
thuyền 450 cho phép giảm lực cản trong quá
trình di chuyển giàn chống (hình 7a). Ngoài
ra, đế giàn được trang bị kích chỉnh đế phục
vụ căn chỉnh khoảng cách giữa các giàn chống
để thuận lợi khi di chuyển giàn chống (hình 7c).
Đối với điều kiện góc dốc vỉa: Kinh nghiệm
áp dụng CGH đồng bộ khai thác tại Trung Quốc
và các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh cho
thấy, khi góc dốc lò chợ < 15o, giàn chống có thể
không cần trang bị các cơ cấu chống trôi, chống
đổ giàn chống và máng cào. Trường hợp góc
dốc vỉa từ 15 ÷ 250, cần xem xét đến khả năng
trang bị các cơ cấu chống trôi, chống đổ giàn ở
nhóm giàn chống chân lò chợ, đồng thời xem
xét khả năng trang bị cơ cấu chống trôi máng
cào ở mọi vị trí. Khi góc dốc vỉa > 250 cần lắp đặt
thiết bị chống trôi, chống đổ cho các nhóm giàn
chống trong lò chợ, cầu máng trung gian của
máng cào lắp đặt thiết bị chống trôi trượt. Các
hệ thống kích chống trôi, chống đổ được lắp đặt
dọc theo lò chợ, tạo thành hệ liên kết nhóm giữa
giàn chống và máng cào, tăng sự hỗ trợ giữa
các thiết bị để có thể ngăn ngừa sự cố trôi, trượt
thiết bị xuống lò chân, giúp cho thiết bị làm việc
ổn định hơn, cụ thể: Kích chống đổ giàn chống
sử dụng để liên kết hai xà giàn chống cạnh nhau
bằng mối liên kết đặt biệt dạng khớp xoay chữ
thập. Khớp xoay chữ thập cho phép kích thuỷ
lực chống đổ có thể quay theo phương ngang
và thẳng đứng (so với mặt phẳng nóc lò chợ)
một góc khoảng 900. Độ chênh cáo giữa hai xà
giàn chống sau khi lắp đặt kích chống đổ không
được lớn hơn 350mm, trường hợp vượt quá
giá trị cho phép, sẽ làm phá huỷ các thiết bị.
Kích chống trôi giàn chống được lắp ở phía
trước đế giàn (hình 9a) và phía sau đế giàn (hình
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
12
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Hình 10. Kết cấu thiết bị chống trôi máng cào lò chợ
9b). Các kích thuỷ lực này liên kết với đế giàn đổ cho giàn chống và máng cào để thuận
thông qua khớp nối chữ thập và có thể quay theo lợi cho việc điều chỉnh giàn lúc di chuyển.
phương ngang và thẳng đứng (so với mặt phẳng
nền lò chợ) một góc khoảng 900. Độ chênh cáo
giữa các đế giàn khi lắp kích chống trôi không
được vượt quá 250mm, trường hợp vượt quá
giá trị cho phép, sẽ làm phá huỷ các thiết bị.
- Áp dụng sơ đồ khấu một chiều theo hướng
từ trên xuống, chiều từ dưới lên máy khấu
không cắt than mà sẽ thực hiện vét nền lò.
Việc bố trí khấu gương lò chợ theo hướng từ
trên xuống trong trường hợp góc dốc vỉa lớn
Để chống trôi máng cào sử dụng kích sẽ đảm bảo an toàn cho nhóm công nhân thao
thủy lực một đầu kích liên kết với tai của cầu tác di chuyển giàn chống và máng cào phía
máng cào, đầu còn lại liên kết với đế giàn bên sau máy khấu (không bị than, đá quăng trong
cạnh phía trên. Khi máng cào có hiện tượng khi máy khấu cắt than gương), đồng thời tang
trôi xuống phía dưới, dựa vào lực kéo của khấu luôn tỳ vào bậc gương than và tạo lực
kích thuỷ lực để kéo máng cào lên (hình 10). đẩy vào máng cào theo hướng lên trên, góp
phần hạn chế trôi trượt máng cào và máy khấu.
Ngoài các giải pháp về kết cấu của các thiết bị
chính như trên, có thể áp dụng thêm một số giải
- Để ngăn ngừa máng cào trượt xuống, lúc
phápkỹthuậtđểứngxửvớiđiềukiệnvỉacóvách, máykhấutiếnhànhkhấuxuống, trướctiênkhông
trụ và gương than mềm, góc dốc vỉa lớn như: đẩy cầu máng mà đợi sau khi máy khấu khấu
đến khoảng giữa lò chợ, lúc này mới bắt đầu
- Đẩy nhanh tốc độ tiến gương của lò chợ
di chuyển máng cào, việc di chuyển được thực
nhằm giảm áp lực mỏ tác dụng lên giàn chống,
hiện đồng thời cả hướng lên và hướng xuống.
cũng như giảm thời gian lộ vách, giúp cho nóc
- Khi máy khấu than theo hướng đi xuống, cứ
5 giàn tổ hợp thành một phân đoạn để di chuyển
giàn chống theo hình thức di từ dưới lên trên,
giàn dưới cùng làm thành giàn đầu hàng của
nhóm kiểm soát trôi trượt cho các giàn còn lại.
lò chợ ổn định hơn. Tốc độ tiến gương của lò
chợ phụ thuộc chủ yếu vào tham số chiều dài lò
chợ theo hướng dốc, khi chiều dài lò chợ lớn,
thời gian hoàn thành chu kỳ kéo dài dẫn đến
tốc độ tiến gương của lò chợ chậm và ngược
lại. Kinh nghiệm áp dụng công nghệ CGH trong
- Các giàn từ số 3 đến số 7 tại ngã ba
và ngoài nước cho thấy, trong điều kiện vỉa chân chợ là nhóm giàn có vai trò chống trôi,
có đá vách, trụ và gương than mềm yếu, góc chống đổ cho toàn bộ lò chợ, việc di chuyển
dốc vỉa lớn, chiều dài lò chợ theo hướng dốc giàn chống của nhóm này được thực hiện
thường được lựa chọn từ 80 ÷ 120m là phù hợp. theo thứ tự từ giàn chống số 4®5®6®7®3.
- Khi di chuyển giàn chống phía chân lò chợ,
trước tiên di chuyển giàn chống số 2, 3 đợi sau
khi giàn chống số 2 và số 3 di chuyển ổn định
chắc chắn, tiếp tục di chuyển giàn chống số 1.
- Sử dụng giàn chống đặc biệt tại đoạn ngã
ba giữa chân lò chợ với lò dọc vỉa vận tải nhằm
tăng cường độ ổn định đoạn ngã ba và hạn chế
- Khấu lò chợ xiên chéo với chân tiến trước
đầu chợ nhằm đưa góc dốc của lò chợ phù hợp
với miền làm việc của đồng bộ thiết bị. Đồng
thời 03 giàn chống đầu tiên tại đầu và chân lò
chợ lắp đặt cụm kích chống trôi, chống đổ ở
phần xà và đế giàn, ngoài ra trong lò chợ cứ
10 giàn bố trí một nhóm kích chống trôi, chống
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
13
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
trôi trượt cho các giàn chống ở trong lò chợ. vỉa, trong lò chợ lắp đặt bổ sung hệ thống kích
chống trôi, trượt máng cào và giàn chống. Ngoài
ra, có thể áp dụng bổ sung các giải pháp như:
Đẩy nhanh tốc độ tiến gương; khấu lò chợ xiên
chéo với chân tiến trước đầu chợ; áp dụng sơ
đồ khấu một chiều theo hướng từ trên xuống...
4. Kết luận
Kết quả đánh giá trữ lượng và điều kiện địa
chất tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
cho thấy, phần trữ lượng vỉa dày trung bình, dốc
thoải đến nghiêng, có đá, vách trụ yếu khoảng
32,9 triệu tấn. Để khai thác trong điều kiện vỉa
trên, các mỏ than hầm lò vùng Quang Ninh chủ
yếu áp dụng công nghệ khấu gương bằng khoan
nổ mìn, chống giữ bằng các vì chống thủy lực
cho năng suất lao đông, công suất lò chợ thấp
và mức độ an toàn còn hạn chế. Trên cơ sở kinh
nghiệm áp dụng công nghệ CGH đồng bộ khấu
hết chiều dày vỉa trong và ngoài nước, để lựa
chọn đồng bộ thiết bị CGH phù hợp cho điều
kiện vỉa dày trung bình, góc dốc vỉa nghiêng đến
dốc nghiêng, có đá vách, trụ yếu, nhóm tác giả
đề xuất một số giải pháp: (1) - Lựa chọn các loại
giàn chống kiểu che chắn có phần xà nóc ngăn
hơn so với xà che chắn; (2) - Xà nóc của giàn
chống thiết kế có xà tiến gương kết hợp với tấm
chắn gương; (3) - Đế giàn chống được thiết kế
phù hợp với cường độ kháng nén của nền lò và
được trang bị kích nâng đế, kích căn chỉnh đế
giàn; (4) - Để hạn chế ảnh hưởng của góc dốc
Tài liệu tham khảo:
1. Trần Xuân Hòa (2011), Báo cáo tổng kết đề
tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu nâng cao mức độ
cơ giới hóa và hiện đại hóa khai thác than hầm lò
và định hướng ứng dụng cho các mỏ than hầm
lò vùng Quảng Ninh”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.
2. Đặng Thanh Hải (2016), Đề tài “Phát triển
áp dụng cơ giới hóa đào lò và khai thác tại các mỏ
hầm lò vùng Quang Ninh giai đoạn 2013 ÷ 2015,
lộ trình đến năm 2020”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.
3. Đào Hồng Quảng (2018), Đề tài “Nghiên cứu
đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh
hưởng của góc dốc vỉa than đến lò chợ cơ giới hóa
vỉa thoải đến nghiêng”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.
4. Đinh Văn Cường và nnk (2016), Báo cáo
“Đánh giá kết quả áp dụng và nghiên cứu hoàn
thiện công nghệ cơ giới hóa khai thác tại Công
ty than Quang Hanh”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.
Study on the suitable mechanization technology for the medium coal seam
exploitation with dip angle, inclined bed, weak roof rock and coal pillar
at underground coal mines at Mao Khe and Uong Bi areas
Dr. Le Van Hau, Dr. Le Duc Nguyen, MSc. Ngo Van Thang
Institute of Mining Science and Technology – Vinacomin
Summary:
The coal reserves in medium coal seams with dip angle, inclined bed and weak roof rock and coal
pillar are estimated at 32.9 million tons, mainly concentrated in Mao Khe and Uong Bi underground
coal mines. In order to exploit the coal in the above mentioned mining conditions the coal mining
units usually apply the drilling and blasting mining method, using hydraulic supports. However,
the labor productivity and the longwall capacity are low and the safety level has been limited.
Therefore, research on mining mechanization technology to improve the mining efficiency and the
safety level is the main content in this paper.
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
14
8 trang
114560
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu công nghệ cơ giới hóa phù hợp khai thác trong điều kiện các vỉa dày trung bình, góc dốc vỉa nghiêng, đá vách, trụ vỉa yếu tại các mỏ hầm lò vùng mạo Khê - Uông Bí", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_cong_nghe_co_gioi_hoa_phu_hop_khai_thac_trong_die.pdf
