- Trang Chủ
- Môi trường
- Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật công nghệ khai thác các vỉa than mỏng nhằm tiết kiệm tài nguyên
Xem mẫu
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật công nghệ khai thác các vỉa than
mỏng nhằm tiết kiệm tài nguyên
Khương Phúc Lợi1*, Trần Văn Duyệt1, Lã Văn Hùng2
1
Khoa Mỏ và Công trình,Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
2
Công ty Cổ phần Than Mông Dương, Vinacomin
* Email: phucloicqn@gmail.com
Mobile: 0904.872.428
Tóm tắt
Từ khóa: Sản lượng khai thác than ở Việt Nam ngày càng tăng cao, đồng
Công nghệ khai thác; Cơ giới hóa; nghĩa với việc tài nguyên than ngày càng giảm. Nhằm tiết kiệm tài
Kỹ thuật công nghệ; Vỉa than nguyên, hiện nay các vỉa mỏng đang được các đơn vị khai thác than
mỏng; của Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam -TKV quy hoạch, huy
động vào khai thác, tuy nhiên tỷ lệ sản lượng khai thác từ các vỉa
mỏng vẫn còn thấp, công nghệ khai thác chủ yếu là thủ công, bán
cơ giới hóa. Bài báo nêu ra mối tương quan giữa chiều dày và góc
dốc của vỉa than, thống kê, đánh giá lại một số công nghệ khai thác
vỉa mỏng đã sử dụng và nghiên cứu một số công nghệ khai thác
tiên tiến hiện nay như: Công nghệ khai thác cột dài theo hướng dốc
áp dụng cơ giới hóa bằng máy bào than kết hợp dàn chống tự hành,
điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần, công nghệ cơ giới khóa
khấu than bằng máy bào, chống giữ bằng cột thủy lực đơn hoặc dàn
chống tự hành, công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu bằng
khoan nổ mìn, chống lò bằng giá khung thủy lực di động điều khiển
đá vách bằng phá hỏa toàn phần
1. MỞ ĐẦU lượng các vỉa mỏng vào khai thác nhằm đáp ứng
yêu cầu tăng sản lượng, hiệu quả và giảm tổn thất
Trong những năm qua, sản lượng than khai tài nguyên.
thác của tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Hiện nay khoáng sàng các vỉa than có chiều
Việt Nam (TKV) tăng trưởng với tốc độ nhanh dày mỏng tập trung tại 9 mỏ vùng Quảng Ninh
nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của đất nước. Một gồm: Mạo Khê, Tràng Khê, Hồng Thái, Than
trong những yếu tố quan trọng góp phần vào kết Thùng - Yên Tử, Vàng Danh, Suối Lại, Hòn Gai,
quả tăng trưởng là việc triển khai, áp dụng rộng rãi Ngã Hai, Khe Tam và Mông Dương với tổng trữ
các giải pháp, tiến bộ khoa học công nghệ trong lượng có thể huy động vào khai thác khoảng
khai thác than hầm lò. Nhìn chung, tại các mỏ hầm 135.923 nghìn tấn. Trữ lượng vỉa mỏng được đánh
lò vùng Quảng Ninh hiện nay, các công nghệ khai giá, phân loại theo các phạm vi chiều dày và góc
thác đang áp dụng cho điều kiện vỉa dày, góc dốc dốc được thể hiện trên hình 1.
bất kỳ và vỉa có chiều dày trung bình, dốc đến 450, Như vậy, các khu vực vỉa có chiều dày từ
cơ bản đáp ứng được yêu cầu về sản lượng, mức 1,212,0 m, góc dốc từ 190350 và chiều dày từ
độ an toàn và hiệu quả sản xuất. Phần trữ lượng 1,212,0 m, góc dốc từ 360550 chiếm tỷ lệ chủ
than có điều kiện như trên chiếm tỷ trọng lớn và yếu. Đây là các khu vực cần được ưu tiên xem xét,
được huy động khai thác tối đa. Trong khi đó, đối nghiên cứu khai thác vì có trữ lượng lớn, có thể
với điều kiện vỉa mỏng, đặc biệt vỉa mỏng dốc, khai thác hiệu quả và trong điều kiện hiện nay, việc
nhiều mỏ chưa huy động phần tài nguyên này vào lựa chọn công nghệ và thiết bị khai thác phù hợp
khai thác hoặc có huy động nhưng hiệu quả khai cũng dễ thực hiện hơn. Ngoài yếu tố chiều dày và
thác thấp. Nguyên nhân chủ yếu là do điều kiện địa góc dốc vỉa, điều kiện đá vách, đá trụ cũng đóng
chất phức tạp, hiệu quả khai thác không cao (so với vai trò quan trọng trong việc lựa chọn công nghệ
các vỉa dày) và đặc biệt chưa lựa chọn được công khai thác. Các kết quả phân tích, đánh giá cho thấy,
nghệ khai thác phù hợp. Trong điều kiện trữ lượng các khu vực vỉa mỏng vùng Quảng Ninh phần lớn
tài nguyên đã chuẩn bị có hạn, phần tài nguyên có đá vách trực tiếp là sét kết, sét than pha lẫn bột
mức sâu chưa được chuẩn bị kịp và than là tài kết, thuộc loại không ổn định, chiếm khoảng
nguyên không tái tạo, cần thiết phải huy động trữ 77,40%; vách cơ bản chủ yếu thuộc loại sập đổ
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 46
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
trung bình, chiếm khoảng 78,97% và đá trụ vỉa chủ tổng trữ lượng đánh giá.
yếu thuộc loại không bền vững chiếm 71,93 %
Hình 1. Mối tương quan giữa chiều dày, góc dốc vỉa với tổng trữ lượng vỉa mỏng
khu vực khai thác tận thu, có điều kiện địa chất
2. CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA MỎNG phức tạp, khoáng sàng nhỏ, phân cắt, không tập
TRUYỀN THỐNG trung trữ lượng với nhiều nhược điểm như: sản
Trước đây, để khai thác các vỉa mỏng có lượng khai thác thấp, thường đạt 1.0002.000
chiều dày vỉa từ 1,42,0m các mỏ than hầm lò tấn/tháng, tổn thất tài nguyên lớn, có thể lên tới
vùng Quảng Ninh chủ yếu áp dụng các sơ đồ công 6070%.
nghệ sau: 2.3 Công nghệ khai thác cột dài theo phương,
2.1 Công nghệ khai thác cột dài theo phương, gương lò chợ bậc chân khay, khấu bằng khoan
khấu gương bằng khoan nổ mìn, chống giữ nổ mìn, chống giữ bằng cột thủy lực đơn – xà
bằng cột thủy lực đơn - xà khớp hoặc chống khớp, điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn
bằng gỗ, điều khiển đá vách bằng phá hỏa phần (hình 2)
toàn phần Công nghệ này đã được áp dụng tại vỉa 24
Công nghệ này được áp dụng tại một số mỏ mức + 200 + 280 - khu Tràng Khê Công ty than
như: Dương Huy, Mạo Khê, Quang Hanh... cho Hồng Thái cho điều kiện vỉa mỏng dốc đến 450.
điều kiện các vỉa có góc dốc đến 350. Các chỉ tiêu Trong công nghệ này, các khay khấu có chiều dài 6
kinh tế kỹ thuật cơ bản của công nghệ đạt được 8m, khay trên tiến trước khay dưới, cột thủy lực
như sau: sản lượng khai thác khoảng chống giữ gương khai thác được bổ sung kết cấu
40.00080.000 tấn/năm; năng suất lao động đạt giằng liên kết và trải lưới thép nóc lò. Quá trình
2,23,5 tấn/công.ca. Tuy nhiên, khi chiều dày vỉa khai thác thử nghiệm đã cho kết quả tốt: nâng sản
giảm, còn khoảng 1,41,5m, việc thao tác, đi lại lượng khai thác lên gấp hơn 2 lần so với công nghệ
trong lò chợ tương đối khó khăn, ảnh hưởng đến chống gỗ trước kia, từ 60.00080.000 tấn/năm lên
năng suất lao động, an toàn và trong một số trường đến 120.000140.000 tấn/năm; năng suất lao động
hợp phải cắt vào đá (vách hoặc trụ) để đảm bảo đạt 3,4 tấn/công. Mặc dù đã nâng cao được hiệu
không gian làm việc. quả sản xuất, song công nghệ vẫn chưa khắc phục
2.2 Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng được độ dốc làm việc cho người và vì chống, do đó,
và đào lò lấy than để nâng cao mức độ an toàn, Công ty than Hồng
Thái đã thay thế công nghệ này bằng công nghệ cột
Công nghệ này được áp dụng tại nhiều mỏ dài theo phương, gương lò chợ thẳng, chống bằng
cho điều kiện các vỉa mỏng, dốc trên 450, thuộc các giá khung di động.
47 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
A
Cét thuû lùc ®¬n t¨ng c-êng C-îc ng¨n ®Êt ®¸ ph¸ ho¶
mÆt c¾t c - c
Lß däc vØa th«ng giã
2100
54.400
350 1000 1000
800
L-íi ng¨n ®Êt ®¸ ph¸ ho¶
800
mÆt c¾t d - d
c c
4800
2100
2400
1400 1000 1000
L-íi ng¨n ®Êt ®¸ ph¸ ho¶
6400
d d
6400
Lß däc vØa vËn t¶i trung gian
A
Hình 2. Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương lò chợ bậc chân
3. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN ÁP kết, sét than, bột kết xen kẹp cát kết bền vững.
DỤNG KHAI THÁC VỈA THAN MỎNG Công nghệ đã được Công ty than Mạo Khê
và Công ty than Hồng Thái đưa vào áp dụng đạt
3.1 Công nghệ khai thác cột dài theo hướng
dốc áp dụng cơ giới hóa bằng máy bào than sản lượng khai thác bình quân đạt 450500
kết hợp dàn chống tự hành, điều khiển đá tấn/ngày đêm, tương ứng 100.000125.000
vách bằng phá hỏa toàn phần tấn/năm; năng suất lao động trực tiếp đạt 810
tấn/công; tổn thất than chỉ còn khoảng 11%; mức
Công nghệ này đã được áp dụng tại vỉa 8 độ an toàn và điều kiện lao động của công nhân đã
khu Tây XVTBI, Cánh Bắc Công ty than Mạo Khê được cải thiện.
và vỉa 12, khu Tràng Khê II, Công ty than Hồng Thực tế áp dụng tại Công ty than Hồng Thái,
Thái cho điều kiện vỉa mỏng, dốc trên 450. Vỉa 8 Công ty than Mạo Khê cho thấy, công nghệ này có
khu Tây XVTBI, Cánh Bắc - Công ty than Mạo nhiều ưu điểm như: an toàn, tổn thất tài nguyên
Khê có chiều dày vỉa trung bình 2,2 m, mức độ thấp, sản lượng khai thác và năng suất lao động cao
biến động về chiều dày vỉa m = 29,4 %; góc dốc hơn nhiều lần so với công nghệ khai thác lò dọc vỉa
vỉa trung bình 580, mức độ biến động về góc dốc phân tầng được áp dụng trước đó. Tuy nhiên, công
vỉa = 23,5%; đá vách trực tiếp là sét kết, sét than, nghệ có nhược điểm là: yêu cầu về mức độ ổn định
bột kết, thuộc loại sập đổ trung bình; đá trụ là góc dốc, chiều dày vỉa rất cao, đá vách, đá trụ phải
acgilít than, bột kết, ổn định trung bình. Vỉa 12, thuộc loại sập đổ và ổn định trung bình trở lên, trữ
khu Tràng Khê II - Công ty than Hồng Thái có lượng tài nguyên phải tập trung, đủ lớn để đảm bảo
chiều dày trung bình 1,8 m; góc dốc trung bình hiệu quả đầu tư.
500; đá vách trực tiếp là sét kết, sét than, thuộc loại
dễ sập đổ đến sập đổ trung bình; trụ trực tiếp là sét
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 48
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
mÆt c¾t A - A
Lß däc vØa th«ng giã
Thuîng th«ng giã
630
a
630
630
348
0
100 150m
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
mức độ an toàn trong quá trình khấu chống và đặc biệt khi điều khiển đá vách.
Hình 5. Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu bằng khoan nổ mìn,
chống bằng giá khung thủy lực di động, điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần
4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT điều kiện thuận lợi, trữ lượng vỉa mỏng lớn và
cần tăng nhanh sản lượng khai thác như: Quang
Điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ các vỉa than
Hanh, Mông Dương, Hạ Long, Hòn Gai và Tổng
mỏng vùng Quảng Ninh tương đối phức tạp và
công ty Đông Bắc.
công nghệ khai thác hiện tại nhìn chung còn
- Ngoài ra nghiên cứu và áp dụng vì neo chất
nhiều hạn chế: sản lượng, năng suất lao động
dẻo cốt thép chống giữ lò than, đồng thời áp dụng
thấp, tổn thất tài nguyên và chi phí vật tư lớn.
thử nghiệm các giải pháp kỹ thuật, công nghệ mới
Trên cơ sở đó, để nâng cao hiệu quả sản
đã đề xuất ở trên để đa dạng hóa các loại hình công
xuất, mức độ an toàn lao động trong khai thác các
nghệ, thích ứng tốt với nhiều điều kiện địa chất
vỉa mỏng, tác giả đề xuất một số giải pháp kỹ
khoáng sàng nhằm huy động tối đa tài nguyên và
thuật, công nghệ mới như sau:
nâng cao hiệu quả, an toàn sản xuất./.
- Nghiên cứu, đánh giá tổng thể hiện trạng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
điều kiện địa chất kỹ thuật khoáng sàng các vỉa
mỏng vùng Quảng Ninh. Trên cơ sở đó, đề xuất, [1]. Phùng Mạnh Đắc, Nguyễn Anh Tuấn (2004)
quy hoạch công nghệ khai thác phù hợp cho các Nghiên cứu công nghệ khai thác cho các vỉa mỏng
phạm vi, điều kiện đặc trưng. trong các khoáng sàng mỏ than hầm lò vùng
- Công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa Quảng Ninh. Viện Khoa học Công nghệ Mỏ.
mỏng dốc sử dụng máy bào than kết hợp dàn [2]. Lê Tuấn Lộc (2008), Cẩm nang công nghệ và
chống tự hành, điều khiển đá vách bằng phá hỏa thiết bị mỏ, quyển 2 - khai thác mỏ hầm lò. Nhà
toàn phần áp dụng tại Công ty than Mạo Khê, xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội .
Hồng Thái đã khẳng định được tính phù hợp,
[3]. Giáo trình mở vỉa và khai thác hầm lò (2013).
hiệu quả, an toàn. Trên cơ sở đó, cần thiết xem
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh –
xét nhân rộng công nghệ này tại một số công ty
Quảng Ninh
khai thác than hầm lò khác như: Mông Dương,
Hạ Long, Quang Hanh, Hòn Gai. [4]. Giáo trình công nghệ khai thác hầm lò (2014),
- Xem xét áp dụng thử nghiệm công nghệ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
cơ giới hóa khấu than bằng máy bào, chống giữ [5] QCVN 04: 2017/BCT, Quy chuẩn quốc gia về an
bằng dàn chống tự hành tại một số khu vực có toàn trong khai thác quặng hầm lò.
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 50
nguon tai.lieu . vn
