1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
TRẦN THANH HIỆP
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP
KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỂ GIẢM TỔN THẤT
TRONG KHAI THÁC THAN CÁC VỈA DÀY DỐC
NGHIÊNG CHỐNG GIỮ BẰNG GIÁ ZH 1600-16-24ZL;
GIÁ XDY TẠI CÔNG TY THAN QUANG HANH-TKV
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2010
2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
TRẦN THANH HIỆP
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRONG KHAI THÁC THAN
CÁC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG CHỐNG GIỮ BẰNG GIÁ ZH 1600-16-
24ZL; GIÁ XDY TẠI CÔNG TY THAN QUANG HANH-TKV
Chuyên ngành: Khai thác Mỏ
Mã số đề tài: 60.53.05
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS-TS. Trần Văn Thanh
HÀ NỘI- 2010
3
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam oan ây l công trình nghiên c u c a riêng tôi. Các sđ đ à ứ ủ ố
li u, t i li u trong lu n v n l trung th c v k t qu nghiên c u trong lu nệ à ệ ậ ă à ự à ế ả ứ ậ
v n ch a t ng c ai công b trong b t k công trình n o.ă ư ừ đượ ố ấ ỳ à
Tác giả luận văn
Phương pháp đánh giá 21
1.2.2
Nội dung đánh giá 21
1.2.2.1
Yếu tố sản trạng vỉa 21
1.2.2.2
Tính chất đá vách và đá trụ vỉa 24
1.2.2.3
Mức độ phá hủy kiến tạo 25
1.2.3
Kết quả đánh giá phân loại trữ lượng các khu vực vỉa
dày dốc nghiêng Công ty than Quang Hanh
26
5
1.3
Hiện trạng khai thác và tổn thất than tại các vỉa dày
dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh.
29
1.3.1
Hiện trạng khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công
ty than Quang Hanh
29
1.3.1.1
Hệ thống mở vỉa, chuẩn bị 29
1.3.1.2
Công nghệ khai thác, phương pháp bảo vệ lò chuẩn
bị
29
1.3.1.3
Công nghệ khấu than 33
CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ KHAI THÁC NHẰM GIẢM TỔN
THẤT THAN
40
2.1 Các biện pháp kỹ thuật công nghệ khai thác nhằm
giảm tổn thất than
40
6
2.1.1
Phương hướng giảm tổn thất than theo chiều cao
khai thác
42
2.1.2
Phương hướng giảm tổn thất than ở trụ bảo vệ lò
chuẩn bị
45
2.1.3
Khai thác các vỉa than mỏng 45
2.1.4
Khai thác các trụ than và các khu vực phức tạp 45
2.2
Đề xuất công nghệ và phương hướng giảm tổn thất
than trong khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công
ty than Quang Hanh
46
2.3 Nhận xét
52
CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI
THÁC LỰA CHỌN VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT.
54
3.2.3.2 Tính toán áp lực mỏ và xác định mật độ vì chống lò
chợ
66
3.2.3.3 Kiểm tra khả năng lún chân cột chống vào nền lò chợ
68
3.2.3.4 Tính toán số lượng vì chống lò chợ
69
3.2.4 Công tác trải lưới nóc lò chợ
70
3.2.5 Công tác khai thác lò chợ
70
3.2.6 Tính toán một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
70
3.2.7 Công tác điều khiển đá vách
78
3.2.7.1 Công tác phá hỏa ban đầu
78
3.2.7.2 Công tác phá hỏa thường kỳ
78
3.2.8 Công tác tổ chức sản xuất
79
3.2.9 Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật cơ bản
79
3.3 Công tác chuẩn bị và khai thác
83
3.4 Sơ đồ công nghệ
84
3.5 Đánh giá tổn thất than khai thác của công nghệ thử
nghiệm
86
kiện từng vỉa dày dốc ngiêng của Công ty than Quang
Hanh
50
Bảng 2.2
Đặc tính kỹ thuật của giá khung đi động ZH
1600/16/24ZL
51
Bảng 2.3
Đặc tính kỹ thuật của giá thuỷ lực XDY-1T2/Hh/Lr
51
Bảng 3.1
Đặc tính kỹ thuật của giá thuỷ lực XDY-1T2/Hh/Lr
62
Bảng 3.2
Đặc tính kỹ thuật của xà khớp HDJA-1200, xà hộp
HDFBC-2600, xà khớp HDJA-1200
63
Bảng 3.3
Đặc tính kỹ thuật của trạm bơm dung dịch nhũ hoá
XRB2B 80/200
64
Bảng 3.4
Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa dung dịch nhũ hoá
XRXTC
64
Bảng 3.5
Đặc tính kỹ thuật của máng cào SGB-420/22 và
SKAT-80
64
Bảng 3.6 Bảng đặc tính kỹ thuật của băng tải DTC-80 65
Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác sử dụng giàn chống mềm 43
Hình 2.2
Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu
toàn bộ chiều dày vỉa
44
Hình 2.3
Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không
để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá khung
ZH1600/16/24ZL.
47
Hình 2.4
Giá khung di động loại ZH 1600/16/24ZL
47
Hình 2.5
Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không
để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực
XDY
48
Hình 2.6 Giá thuỷ lực di động XDY-1T2/Hh/Lr 48
Hình 2.7
Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, chia lớp
khấu toàn bộ chiều dày vỉa, chống giữ lò chợ lớp vách
bằng cột thủy lực đơn DZ-22; xà khớp HDJA-1200;
chống giữ lớp trụ bằng giá thủy lực di động
49
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ lò chợ áp dụng thử nghiệm. 59
Hình 3.2 Sơ đồ chuẩn bị lò chợ áp dụng thử nghiệm. 61
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của giá thủy lực trong lò chợ 66
Hình 3.4 Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất lò chợ thử nghiệm 76
11
2. Mục đích nghiên cứu:
Phân tích, đánh giá và đề xuất công nghệ khai thác, các biện pháp kỹ
thuật hợp lý nhằm giảm tổn thất trong thu hồi khi khai thác các vỉa dày dốc
nghiêng ở Công ty than Quang Hanh.
13
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các vỉa than dày, dốc nghiêng của
Công ty than Quang Hanh.
4. Nội dung nghiên cứu:
- Hiện trạng khai thác và tổn thất than trong quá trình khai thác vỉa dày
dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh.
- Phân tích, đề xuất một số biện pháp kĩ thuật công nghệ khai thác nhằm
giảm tổn thất tài nguyên trong khai thác vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than
Quang Hanh.
- Công tác triển khai áp dụng công nghệ khai thác trong thực tế sản xuất.
- Kết quả công tác áp dụng thử nghiệm sơ đồ công nghệ khai thác ở
Quang Hanh.
- Kết luận.
5. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp đánh giá tổng hợp.
- Phương pháp thực nghiệm.
- Phương pháp phân tích tổng hợp.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
- Phân tích, đánh giá và đề xuất công nghệ khai thác, các biện pháp kỹ
thuật hợp lý nhằm giảm tổn thất than trong quá trình khai thác các vỉa dày dốc
nghiêng ở Công ty than Quang Hanh.
- Từ việc đánh giá kết quả áp dụng thử nghiệm, có thể làm tài liệu để
Công ty than Quang Hanh và các đơn vị khác trong ngành khai thác hầm lò
tham khảo, xem xét áp dụng theo điều kiện tương tự.
14
1-2
phía bắc là đứt gãy Bắc Huy, ngăn cách
với địa tầng chứa than khu mỏ Tây Ngã Hai ở phía Tây bởi đứt gãy F.Đ và
ngăn cách với điạ tầng khu mỏ Khe Tam bởi đứt gãy F.Đ
KT
và ngăn cách với
địa tầng chứa than khu Khe Sim bởi đứt gãy A-A.
Trong phạm vi diện tích khu mỏ lại xuất hiện các đứt gãy bậc cao hơn
các đứt gãy ở trên. Các nếp uốn ở khu mỏ Đông Ngã Hai phần nhiều tồn tại
dạng đoản do hình thái ban đầu của nếp uốn đã bị đứt gãy cắt qua làm xê
dịch.
16
Hệ thống nếp uốn và các hệ thống đứt gãy gây xáo trộn thế nằm ban
đầu của các vỉa than, tạo nên cấu trúc khu mỏ rất phức tạp.
1.1.2.2 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than.
Kết quả thăm dò và khai thác cho thấy: Khu Ngã Hai tồn tại 35 vỉa than,
trong 35 vỉa trên chỉ có 30 vỉa gồm: 2, 3, 3
A
, 3
B
, 3
C
, 4
A
, 4
B
, 4
C
, 5
A
có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 -:- 8 lớp kẹp, số lượng lớp kẹp giảm dần từ
Tây sang Đông. Độ tro trung bình của vỉa là 33,81%.
17
- Vỉa 9: Vỉa có chiều dày không ổn định. Chiều dày vỉa thay đổi từ 5,03
-:- 10,08m. Vỉa có từ 1 -:- 12 lớp kẹp, phổ biến từ 2 -:- 5 lớp. Chiều dày các
lớp đá kẹp thay đổi từ 0,27 -:- 1,09 mét. Độ tro trung bình của vỉa là 28,58%.
- Vỉa 10: Chiều dày vỉa không ổn định, thay đổi từ 5,71 -:- 9,83, trung
bình 7,94m. Vỉa có từ 1 -:- 6 lớp kẹp, phổ biến từ 1 -:- 4 lớp, chiều dày lớp
kẹp thay đổi từ 0,0 -:- 0,66m. Độ tro trung bình của vỉa là 24,57%.
- Vỉa 14: Có chiều dày không ổn định, thay đổi từ 5,37m -:- 11,94m,
trung bình 8,58m. Vỉa có từ 1 -:- 10 lớp kẹp, phổ biến từ 3 -:- 6 lớp chiều dày
lớp kẹp thay đổi từ 0,16 -:- 1,23m. Độ tro trung bình của vỉa là 22,55%.
- Vỉa 16: Có chiều dày tương đối ổn định, thay đổi từ 8,15 -:- 10,21,
trung bình 9,45m. Vỉa có từ 1 -:- 6 lớp kẹp, phổ biến từ 2 - :- 3 lớp, chiều dày
lớp kẹp thay đổi từ 0,00 -:- 0,30m. Độ tro trung bình của vỉa là 23,37%.
Tổng hợp trữ lượng than của toàn khu vực Khoáng sàng Ngã Hai do
Công ty than Quang Hanh quản lý từ mức -350 lên lộ vỉa là 107.862.000 tấn.
1.1.3 Đặc điểm cấu tạo đá vách và đá trụ vỉa than.
* Cấu tạo đá vách: do điều kiện cấu tạo trầm tích nhịp điển hình nên
vách vỉa thường tồn tại một tập đá yếu, kém bền vững.
- Nằm trực tiếp lên vách vỉa là tập lớp đá gồm: sét kết, sét than xen kẹp
các lớp than mỏng. Chiều dày tập đá này từ 0,3 -:- 2,1 m, đôi chỗ ở vách vỉa
V6, V8, V9 chiều dày đạt tới 2,9 -:- 5,0 m; đây là tập đá dễ bị tách lớp, sập lở
và trượt trong quá trình khai thác. Tuy nhiên tập đá yếu lại phân bố không
đều, nhiều chỗ nằm trực tiếp trên vỉa là tập bột kết dày tương đối bền vững.
- Nằm trên tập đá yếu là tập bột kết màu xám đen cấu tạo phân lớp
mỏng, chiều dày từ 1,5 -:- 7,0 m, nứt nẻ mạnh.
- Trên tập bột kết là tập cát kết màu xám, phân lớp dày; đây là tập đá
tương đối vững chắc, nứt nẻ trung bình, khó sập lở; chiều dày dao động từ 5,0
-:- 15,0 m.
địa hình cao) tới 10m (nơi có địa hình thấp). Nham thạch trong trầm tích đệ tứ
là cát, sét, pha sạn sỏi có mầu nâu vàng.
Tầng chứa nước trong trầm tích đệ tứ có trữ lượng ít, không ảnh hưởng
nhiều cho khai thác than, vì dễ dàng tháo khô. Nước thuộc loại Bicácbônat
clorua Natri canxi, nước có thể sử dụng cho ăn uống sinh hoạt.
- Tầng chứa nước trong trầm tích chứa than.
Đá trong trầm tích chứa than có khả năng chứa nước gồm cuội kết, sạn
kết, cát kết. Đá ít có khả năng chứa nước, có khả năng cách nước là bột kết,
sét kết.
Nước tàng trữ trong các khe nứt của đá là chính. Do đặc điểm trầm tích
nhịp có sự xen kẽ lớp chứa nước và cách nước. Do hiện tượng tái sét hoá của
sét ở các lớp bột kết, sét kết mà các kẽ nứt trong đó trở thành kín dẫn đến tính
duy trì cách nước của bột kết và sét kết được bảo tồn làm cho nước tàng trữ
trong trầm tích chứa than mang tính áp lực. Nguồn cung cấp cho nước dưới
đất là nước mưa. Miền cung cấp là toàn bộ diện tích khu mỏ.
Miền tàng trữ là địa tầng nham thạch chứa than.
Miền thoát của tầng chứa nước là các điểm lộ để hình thành dòng mặt
tạo nên suối.
Về thành phần hoá học nước, thuộc nước trung tính cả hai mùa đều là
nước nhạt, loại hình Bicácbônát Natri Canxi, độ cứng đều nhỏ hơn 240 có xẩy
ra ăn mòn axít, nước không sủi bọt và có cặn mềm, mức độ ăn mòn Cácbônát
vào mùa khô ăn mòn yếu, vào mùa mưa từ ăn mòn yếu đến ăn mòn. Qua tổng
hợp số liệu nhiều năm và thực tế sản xuất của mỏ, mực xâm thực địa phương
khu vực mỏ Quang Hanh ở mức +16,0m. Do vậy những công trình khai thác
lò bằng ở từ mức +16 trở lên đều có thể áp dụng biện pháp tháo khô tự nhiên.
20
Bảng 1.1 Lưu lượng nước chảy vào khai trường mỏ Quang Hanh
Mức KT
Lưu lượng (m
3
, δn = 810 kG/cm
2
.
- Cát kết: Gặp phổ biến rộng khắp trong khu mỏ cả về diện và chiều sâu
địa tầng, đá có mầu xám tro đến xám sáng, thành phần hạt cát, Silíc, sét, cấu
tạo phân lớp dầy, độ hạt từ mịn đến thô, ranh giới chuyển tiếp không rõ ràng,
chiều dầy thay đổi có chỗ lên tới 30-:- 40m. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: γ =
2.636 g/cm
3
; ∆ = 2.721 g/cm
3
, δn = 810 kG/cm
2
.
- Bột kết: Gặp phổ biến rộng khắp trong khu mỏ như cát kết, đá có mầu
xám đen, thành phần cát sét hạt nhỏ, cấu tạo phân lớp rõ, có chỗ phân lớp
21
mỏng, có khả năng bảo tồn hoá thạch, thường hay gặp ở địa tầng vách, trụ vỉa
than. Ranh giới chuyển tiếp với cát kết không rõ ràng. Các chỉ tiêu cơ lý như
sau: γ = 2.652 g/cm
3
; ∆ =2.746 g/cm
3
, δn = 612 kG/cm
2
. Cùng với cát kết, bột
kết đều là đá thường gặp ở vách thật trực tiếp của các vỉa than, về phương
diện ĐCCT bột kết nhỏ thua cát kết và sạn kết cả về chiều dầy và diện phân
bố, đá có mầu xám đen, cấu tạo lớp mỏng, chiều dầy không ổn định. Sét kết
thường là vách giả dễ bị sập đổ hoặc bị khai thác kéo theo cùng than. Các chỉ
3 Góc nội ma sát
Độ 33
30 29 26
4 Dung trọng
g/cm
3
2,59
2,64 2,66 2,42
5 Tỷ trọng
g/cm
3
2,68
2,72 2,75 2,66
1.1.5. Khí mỏ.
Cũng như các khu mỏ khác trong vùng than Hòn Gai-Cẩm Phả, trầm tích
chứa than khu mỏ Đông Ngã Hai có chứa các loại khí N
2
, O
2
, CO
2
, H
2
, CH
4
,
các loại khí khác cũng có nhưng không đáng kể. Các loại khí CO
2
, H
2
cấp khí I theo độ chứa khí.
- Trong đới khí mêtan (khoảng từ 200m so với mặt địa hình trở xuống
tương ứng với cốt cao từ -150 trở xuống) có độ chứa khí tự nhiên của khí
cháy nổ (H
2
+ CH
4
) = 6,28cm
3
/kg ứng với độ thoát khí tương đối 8,02m
3
/tấn
ngày đêm. Có thể xếp vào loại mỏ cấp khí II theo độ chứa khí.
Theo quyết định số 942/QĐ-BCN ngày 22 tháng 03 năm 2007 của Bộ
Công nghiệp (nay là Bộ Công Thương) và nội dung công văn số 244/CV-AT
của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam ngày 13 tháng 01
năm 2008 về việc xếp loại mỏ theo cấp khí Mêtan năm 2008 thì một số vỉa
của Công ty than Quang được xếp hạng III về khí nổ Mêtan (vỉa 7 khu Đông
nam; vỉa 14).
1.2 - ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA
CHẤT CÁC KHU VỰC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG CỦA CÔNG TY
THAN QUANG HANH.
1.2.1. Phương pháp đánh giá.
Luận văn sử dụng phương pháp đánh giá của Viện VNIMI (Cộng hoà
Liên bang Nga). Các yếu tố đánh giá bao gồm: mức độ biến động chiều dày,
23
góc dốc vỉa, tính chất đá vách, đá trụ vỉa, tổng hợp phân loại trữ lượng. Phạm
vi đánh giá là các vỉa dày, dốc nghiêng của Công ty than Quang Hanh.
1.2.2. Nội dung đánh giá.
1.2.2.1. Yếu tố sản trạng vỉa.
- Chiều dày vỉa trung bình trong giới hạn của hình đánh giá (mét).
m
i
- Chiều dày vỉa tại điểm thứ i (mét).
n - Số điểm đo.
+ Mức độ biến động về chiều dày vỉa.
Đặc trưng bằng hệ số được tính theo công thức:
%100.
1
)(
2
tb
n
i
tbi
m
m
n
mm
−
−
=
∑
ν
(1-2)
Trong đó:
ν
m
- Hệ số biến đổi chiều dày (%).
Chỉ tiêu đánh giá chiều dày vỉa như sau:
∑
=
1
α
; (1-3)
α
min
- Góc dốc vỉa nhỏ nhất trong giới hạn của hình đánh giá (độ).
α
max
- Góc dốc vỉa lớn nhất trong giới hạn của hình đánh giá (độ).
α
tb
- Góc dốc vỉa trung bình trong giới hạn của hình đánh giá (độ).
α
i
- Góc dốc vỉa tại điểm thứ i (độ).
n - Số điểm đo.
+ Mức độ biến động về góc dốc.
Đặc trưng bằng hệ số được tính theo công thức:
%100.
1
)(
2
tb
n
i
tbi
n
V
m
m
x 100 (%) (1-5)
Trong đó:
m
dk
- Chiều dày trung bình của đá kẹp trong vỉa (m)
m
v
- Chiều dày trung bình của vỉa than (m).
25
- Hệ số lớp kẹp được tính. K
lk
=
v
lk
m
n
(1-6)
Trong đó:
m
lk
- Số lớp kẹp trung bình trong vỉa
m
v
- Chiều dày trung bình của vỉa than (m).
Số lớp kẹp n
lk
≤ 2 - vỉa có cấu tạo đơn giản
Số lớp kẹp n
Copyright: Tài liệu đại học ©