Luận án 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 ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

vỡ vụn của than nóc, tỉ lên thu hồi than cũng tăng cao. 77 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 Tỷ lệ khấu- hạ trần 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 thu hồi 82% 87% 80% 76% 73% 69% 67% 64% 59% Hình 3.16. Mối quan hệ giữa tỷ lệ khấu-hạ trần và thu hồi than nóc 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Tỷ l ệ t h u h ồ i Chu kỳ thu hồi Tỷ lệ khấu 1:7 Tỷ lệ khấu 1:6,1 Tỷ lệ khấu 1:5,2 y = -0,0006x4 + 0,0123x3 - 0,0883x2 + 0,2142x + 0,6854 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 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 l ệ t h u h ồ i Tỷ lệ khấu-hạ trần 78 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. 79 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 80 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 Chiều dài theo phương (m) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 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) 20,0 21,0 22,7 22,4 18,5 17,7 17,5 20,7 19,5 23,7 21,7 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; 81 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 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 01 52 tấn 2 Dàn chống trung gian ZF8400/20/32 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 94 24,5 tấn 3 Dàn chống quá độ ZFG9600/23/37 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 06 32 tấn 4 Máng cào trước SGZ764/400 Công suất 2x200kW độ rộng máng 724 mm,điện áp 1140V,năng suất 800 tấn/h 01 82 TT Tên thiết bị Mã hiệu Đặc tính kỹ thuật chủ yếu Số lượng Ghi chú 5 Máng cào sau SGZ800/630 Công suất 2x315kW độ rộng máng 800,điện áp 1140V,năng suất 1200t/h 01 6 Máy nghiền PLM200 Công suất 200kW,điện áp 1140V, năng suất 2000÷2200 t/h 01 7 Máy chuyển tải SZZ800/315 Năng suất 1200t/h,công suất 315kW, điện áp 1140V 01 8 Băng tải co giãn SGZ800/630 Năng suất 1200t/h,công suất630kW ,điện áp 1140V 01 9 Trạm bơm nhũ hóa BRW400/31.5 Áp lực 31.5MPa , Công suất 250kW,điện áp 1140V 01 10 Trạm phun sương BPW320/10M 2 bơm một bộ lọc,lưu lượng 320L/min áp lực 10MPa,công suất 2 x 75kW,điện áp 1140V 01 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 83 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 21,7 19,9 3 Góc dốc lò chợ trung bình (độ) 10 4 Chiều dài lò chợ (m) 154 5 Trữ lượng (T) 76.694 76.694 70.244 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 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m) 18,9 18,9 17,1 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 84 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. 85 Bảng 4.4. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = r = 0,63m Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày 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. 0,0 500,0 1.000,0 1.500,0 2.000,0 2.500,0 3.000,0 3.500,0 0 2 /0 1 /2 0 1 7 0 4 /0 1 /2 0 1 7 0 6 /0 1 /2 0 1 7 0 8 /0 1 /2 0 1 7 1 0 /0 1 /2 0 1 7 1 2 /0 1 /2 0 1 7 1 4 /0 1 /2 0 1 7 1 6 /0 1 /2 0 1 7 1 8 /0 1 /2 0 1 7 2 0 /0 1 /2 0 1 7 2 2 /0 1 /2 0 1 7 2 4 /0 1 /2 0 1 7 2 6 /0 1 /2 0 1 7 2 8 /0 1 /2 0 1 7 3 0 /0 1 /2 0 1 7 Sả n l ư ợ n g, t ấn Thời gian khai thác 86 Bảng 4.5. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 2r = 1,26m Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày 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. 0,0 500,0 1.000,0 1.500,0 2.000,0 2.500,0 3.000,0 3.500,0 4.000,0 0 1 /0 2 /2 0 1 7 0 3 /0 2 /2 0 1 7 0 5 /0 2 /2 0 1 7 0 7 /0 2 /2 0 1 7 0 9 /0 2 /2 0 1 7 1 1 /0 2 /2 0 1 7 1 3 /0 2 /2 0 1 7 1 5 /0 2 /2 0 1 7 1 7 /0 2 /2 0 1 7 1 9 /0 2 /2 0 1 7 2 1 /0 2 /2 0 1 7 2 3 /0 2 /2 0 1 7 2 5 /0 2 /2 0 1 7 2 7 /0 2 /2 0 1 7 Sả n l ư ợ n g, t ấn Thời gian khai thác 87 Bảng 4.6. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 3r = 1,89m Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày 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. 0,0 500,0 1.000,0 1.500,0 2.000,0 2.500,0 3.000,0 3.500,0 2 7 /0 2 /2 0 1 7 0 1 /0 3 /2 0 1 7 0 3 /0 3 /2 0 1 7 0 5 /0 3 /2 0 1 7 0 7 /0 3 /2 0 1 7 0 9 /0 3 /2 0 1 7 1 1 /0 3 /2 0 1 7 1 3 /0 3 /2 0 1 7 1 5 /0 3 /2 0 1 7 1 7 /0 3 /2 0 1 7 1 9 /0 3 /2 0 1 7 2 1 /0 3 /2 0 1 7 2 3 /0 3 /2 0 1 7 2 5 /0 3 /2 0 1 7 Sả n l ư ợ n g, t ấn Thời gian khai thác 88 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 21,7 19,9 3 Góc dốc lò chợ trung bình (độ) 10 4 Chiều dài lò chợ (m) 154 5 Trữ lượng (T) 76.694 76.694 70.244 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 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m) 18,9 18,9 17,1 0,0 500,0 1.000,0 1.500,0 2.000,0 2.500,0 3.000,0 3.500,0 4.000,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Sả n l ư ợ n g, t ấn Số ngày khai thác Bước thu hồi rth=r=0,63m Bước thu hồi rth=2r=1,26m Bước thu hồi rth=3r=1,89m 89 9 Sản lượng khấu gương (T) 9.401 9.401 9.401 10 Sản lượng thu hồi (T) 44.051 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 y = -13,477x2 + 59,485x + 19,938 y = 11,675x2 - 51,62x + 70,25 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 rth=r=0,63m rth=2r=1,26m rth=3r=1,89m Tỷ lệ % Bước thu hồi Tỷ lệ thu hồi than nóc (%) Tổn thất chung (%) 90 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 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 3 Góc dốc lò chợ trung bình (độ) 10 4 Chiều dài lò chợ (m) 154 5 Trữ lượng (T) 70.244 66.091 66.091 6 Chiều cao khấu gương (m) 2,5 2,8 3,2 7 Bước thu hồi than hạ trần rth=2r=1,26m 8 Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 1:5,68 1:4,84 9 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m) 17,4 15,9 15,5 91 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. 92 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) 25/03/2017 2.791,0 04/04/2017 2.959,0 26/03/2017 0,0 05/04/2017 3.997,0 27/03/2017 2.774,0 06/04/2017 3.594,0 28/03/2017 3.873,0 07/04/2017 2.929,0 29/03/2017 4.059,0 08/04/2017 3.431,0 30/03/2017 3.743,0 09/04/2017 0,0 31/03/2017 4.054,0 10/04/2017 2.952,0 01/04/2017 2.881,0 11/04/2017 3.352,0 02/04/2017 0,0 12/04/2017 3.694,0 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. 0,0 500,0 1.000,0 1.500,0 2.000,0 2.500,0 3.000,0 3.500,0 4.000,0 4.500,0 Sả n l ư ợ n g, t ấn Thời gian khai thác 93 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 Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày Sản lượng lò chợ (Tấn) Ngày 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. 0,0 500,0 1.000,0 1.500,0 2.000,0 2.500,0 3.000,0 3.500,0 4.000,0 4.500,0 Sả n l ư ợ n g, t ấn Thời gian khai thác 94 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. 0,0 1.000,0 2.000,0 3.000,0 4.000,0 5.000,0 6.000,0 0 4 /0 5 /2 0 1 7 0 5 /0 5 /2 0 1 7 0 6 /0 5 /2 0 1 7 0 7 /0 5 /2 0 1 7 0 8 /0 5 /2 0 1 7 0 9 /0 5 /2 0 1 7 1 0 /0 5 /2 0 1 7 1 1 /0 5 /2 0 1 7 1 2 /0 5 /2 0 1 7 1 3 /0 5 /2 0 1 7 1 4 /0 5 /2 0 1 7 1 5 /0 5 /2 0 1 7 1 6 /0 5 /2 0 1 7 1 7 /0 5 /2 0 1 7 1 8 /0 5 /2 0 1 7 1 9 /0 5 /2 0 1 7 2 0 /0 5 /2 0 1 7 Sả n l ư ợ n g, t ấn Thời gian khai thác 95 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 3 Góc dốc lò chợ trung bình (độ) 10 4 Chiều dài lò chợ (m) 154 5 Trữ lượng (T) 70.244 66.091 66.091 6 Chiều cao khấu gương (m) 2,5 2,8 3,2 7 Bước thu hồi than hạ trần rth=2r=1,26m 8 Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 1:5,68 1:4,84 9 Chiều cao trung bình lớp than hạ trần (m) 17,4 15,9 15,5 0,0 1.000,0 2.000,0 3.000,0 4.000,0 5.000,0 6.000,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Sả n l ư ợ n g, t ấn Số ngày khai thác Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 Tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 96 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 y = -7,5x2 + 27,5x + 54 y = 6,3504x2 - 23,805x + 40,813 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 1:6,95 1:5,68 1:4,84 Tỷ l ệ % Tỷ lệ khấu-hạ trần Tỷ lệ thu hồi than nóc (%) Tổn thất chung (%) 97 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 98 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. 99 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.