So sánh cầu máng cào c1 4 và sgb năm 2024

Lý do thực sự đằng sau việc CNJ Esports từ chối mua lại Saigon Buffalo vào phút chót đã được hé lộ, cộng đồng mạng đều lắc đầu ngao ngán: ‘Giá quá cao’.

Ngày 09/02 vừa qua, cộng đồng game thủ Liên Minh Huyền Thoại Việt Nam đã không khỏi bất ngờ khi đội tuyển Saigon Buffalo Esports [SGB] thông báo thương vụ của họ với tổ chức Hàn Quốc CNJ Esports [CNJ] đã đổ bể vào phút chót. Theo đó, đội tuyển này sẽ thi đấu với cái tên cũ, phải ký lại toàn bộ hợp đồng ngay trước khi giải đấu diễn ra và chấp nhận việc khởi động mà không có nhà tài trợ.

Nguyên nhân ban đầu được SGB đưa ra là bởi “nhiều lý do bất ngờ và không dự đoán trước về mặt giấy tờ và pháp lý” cũng như “không may”. Tuy nhiên theo nguồn tin của tạp chí Bóng đá, lý do thực sự khiến Saigon Buffalo Esports và CNJ Esports đường ai nấy đi là bởi chủ sở hữu đội tuyển SGB đã đề xuất một mức giá quá cao so với mặt bằng chung các đội tuyển tại Vietnam Championship Series.

Theo đó vào tháng 11/2022, ông chủ của SGB đã móc nối với một công ty môi giới thể thao điện tử tại Hàn Quốc có trụ sở ở Việt Nam để tìm cách bán lại đội tuyển. Kết quả, họ tìm ra người mua là CNJ Esports, tổ chức thuộc sở hữu của JUEGO - công ty tư vấn bóng đá và môi giới thể thao điện tử có trụ sở tại thành phố Deajeon-Chungcheong.

Điều đáng nói ở đây là mức giá bán mà ông chủ của SGB đưa ra cao đến bất thường, lên tới 500.000 USD [gần 12 tỷ VNĐ], ngang với giá trị của một đội tuyển tại Giải Bóng đá hạng Nhất Quốc Gia. Mặc dù eSports là một lĩnh vực rất tiềm năng, nhưng giá trị thương hiệu của một đội tuyển tại VCS còn xa mới sánh được so với một đội tuyển bóng đá chuyên nghiệp ở giải hạng nhất. Ngay cả đội tuyển số 1 tại VCS - GAM Esports hồi được bán lại cho NRG Asia cũng chưa đạt đến mức đó. Được biết vào hồi tháng 05/2021, mức giá mà NRG bỏ ra để mua đứt GAM cũng chỉ là 300.000 USD [khoảng 7 tỷ đồng]. Vậy nên việc SGB, một đội tuyển á quân, không có nhà tài trợ và ít danh tiếng hơn được rao bán với mức giá nửa triệu USD thực sự là quá “chát”.

Với tư cách là một công ty môi giới thể thao điện tử, JUEGO hay CNJ Esports rõ ràng là sẽ không chấp nhận việc mua hớ, vậy nên có vẻ như họ đã đổi ý vào phút chót và quyết định hủy thương vụ mua bán này. Trước đó, tổ chức Hàn Quốc đã lập chi nhánh tại Việt Nam mang tên Công ty TNHH MTV đầu tư thương mại dịch vụ Esports, đặt địa chỉ tại Quận Tân Bình, TP.HCM và chuẩn bị cho những khâu cuối cùng trước khi giải đấu khởi tranh. Rất tiếc, giấc mơ về một “nhà cú” CNJ với điều kiện đãi ngộ tốt dành cho các tuyển thủ của SGB đã chỉ còn là dĩ vãng.

Dẫu vậy, với việc giữ lại được toàn bộ đội hình, SGB hoàn toàn có thể hướng tới việc giành được các thứ hạng cao tại giải đấu VCS Mùa Xuân 2023, từ đó huy động thêm nhà tài trợ hoặc đơn giản là bán lại với mức giá mong muốn.

• 1. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI ĐÌNH THANH TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2016
• 2. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI ĐÌNH THANH TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 62.52.06.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TSKH. LÊ NHƯ HÙNG HÀ NỘI - 2016
• 3. xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Bùi Đình Thanh
• 4. CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC . 5 1.1. Hiện trạng áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải tại vùng than quảng ninh......................................................................................... 5 1.2. Kinh nghiệm áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải trên thế giới ..........................................................................................................19 1.3. Tổng quan các kết quả nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải............................................................22 1.4. Kết luận, mục tiêu và nội dung nghiên cứu .....................................32 CHƯƠNG 2. ĐỀ XUẤT CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH.............................................................................................35 2.1. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ và tổng hợp trữ lượng các vỉa dày, dốc thoải vùng cẩm phả- quảng ninh........................35 2.2. Đề xuất một số công nghệ khai thác phù hợp điều kiện vỉa dày, dốc thoải vùng cẩm phả- quảng ninh.............................................................44 2.3. Đề xuất đồng bộ thiết bị cơ giới hóa khai thác vỉa dày thoải ..........51 2.4. Kết luận............................................................................................58
• 5. DỰNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH .............................................................60 3.1. Nghiên cứu xác định các tham số cần tối ưu hóa của sơ đồ công nghệ khai thác .........................................................................................60 3.2. Xây dựng phương pháp tổng quát giải quyết bài toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải.....................72 3.3. Xây dựng phương pháp tính toán chi phí sản xuất than dựa trên các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác...................................................75 3.3. Kết luận............................................................................................82 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CƠ GIỚI HÓA KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI TẠI MỎ THAN KHE CHÀM III......................................................84 4.1. Xây dựng các điều kiện tính toán ....................................................85 4.2. Tối ưu hóa chiều dài lò chợ khi biết trước chiều dài cột khai thác và chiều cao khấu gương ...........................................................................101 4.3. Tối ưu hóa chiều dài cột khai thác khi biết trước chiều dài lò chợ và chiều cao khấu gương ...........................................................................103 4.4. Xây dựng mối quan hệ giữa chiều cao khấu gương và chi phí sản xuất khi biết trước các kích thước lò chợ..............................................106 4.5. Tối ưu hóa các tham số của lò chợ cơ giới hóa theo yếu tố chi phí sản xuất nhỏ nhất...................................................................................107 4.6. Kết luận..........................................................................................109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................110 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ.............................................112 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................113 PHỤ LỤC......................................................................................................117
• 6. KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT XV Xuyên vỉa TB Tây Bắc ZHF Giá thủy lực di động kiểu ZHF LAC Fast Lagrangian Analyis of Continua UDEC The Universal Distinct Element Code CNKT Công nghệ khai thác CLTĐ Cột thủy lực đơn HDIB Xà kim loại kiểu HDJB GTLDĐ Giá thủy lực di động HDFBC Xà hộp SNG Khối các nước thuộc Nga XDY Giá thủy lực di động kiểu XDY VINAALTA Giàn chống tự hành kiểu VINAALTA 2ANSH Giàn chống tự hành kiểu 2ANSH OKU Cột chống pha hỏa kiểu OKU QCVN01:2011/BCT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm CNKT Công nghệ khai thác HTKTCDTP Hệ thống khai thác cột dài theo phương
• 7. HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ hạ trần than nóc.. 9 Hình 1.2. Mặt cắt gương lò chợ theo các loại vật liệu chống giữ..................... 9 Hình 1.3. Giá thủy lực di động XDY-1T2/LY................................................10 Hình 1.4. Giá thủy lực di động có xích ZH1800/16/24ZL .............................10 Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ sử dụng dàn tự hành Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc......................................12 Hình 1.6. Lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại Công ty than Nam Mẫu ................13 Hình 1.7. Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo..........15 Hình 1.8. Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng - hạ trần................................18 Hình 1.9. Sơ đồ CNKT CGH chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi lớp giữa ......20 Hình 1.10. Sơ đồ CNKT chia lớp nghiêng với chèn lò toàn phần.................20 Hình 1.11. Sơ đồ CNKT cột dài theo phương, CGH khấu than lớp trụ hạ trần thu hồi than nóc tại Trung Quốc .....................................................................21 Hình 2.1. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả .................................................................................................42 Hình 2.2. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả.................................43 Hình 2.3. Công nghệ CGH khai thác hạ trần than nóc ...................................45 Hình 2.4. Công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng,hạ trần thu hồi than lớp giữa.................................................................................................. .49 Hình 2.5. Dàn chống tự hành kiểu “che- chống” có kết cấu thu hồi than nóc sử dụng 1 máng cào .............................................................................................52 Hình 2.6. Dàn chống tự hành kiểu “chống - che” có kết cấu thu hồi than nóc, sử dụng 2 máng cào.........................................................................................54
• 8. quan hệ giữa chiều dài lò chợ với công suất khai thác, giá thành phân xưởng, chi phí sản xuất than.........................................................67 Hình 3.2. Mối quan hệ giữa chiều dài cột khai thác theo phương với công suất khai thác, giá thành phân xưởng, chi phí sản xuất than..................................69 Hình 3.3. Mối quan hệ giữa chiều cao khấu gương với công suất khai thác, giá thành phân xưởng, chi phí sản xuất than.........................................................70 Hình 3.4. Giải thuật tổng quát giải quyết bài toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải .........................................74 Hình 4.1. Giao diện phần mềm tối ưu hóa các thông số của SĐCN cơ giới hóa khai thác vỉa than dày, dốc thoải...................................................................100 Hình 4.2. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ khi biết trước chiều dài cột khai thác và chiều cao khấu [trong điều kiện mỏ Khe Chàm III]...........102 Hình 4.3. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều dài lò chợ...............103 Hình 4.4. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài cột khai thác khi biết trước chiều dài lò chợ và chiều cao khấu [trong điều kiện mỏ Khe Chàm III]......104 Hình 4.5. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều dài cột khấu [trong điều kiện mỏ Khe Chàm III] ........................................................................105 Hình 4.6. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều cao khấu gương [trong điều kiện mỏ Khe Chàm III] .........................................................................106 Hình 4.7. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ, chiều dài cột khai thác theo yếu tố chi phí sản xuất nhỏ nhất [trong điều kiện mỏ Khe Chàm III] ........108
• 9. BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tổng hợp một số chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than nóc................. 8 Bảng 1.2: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT CGH đồng bộ sử dụng dàn tự hành Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc.........13 Bảng 1.3: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT chia lớp nghiêng ..16 Bảng 2.1: Bảng tính chất cơ lý đá mỏ vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.............37 Bảng 2.2: Tổng hợp trữ lượng địa chất vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh......................................................................41 Bảng 2.3: Tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả ..........43 Bảng 2.4: Đặc tính kỹ thuật của một số loại dàn tự hành thu hồi than nóc có kết cấu kiểu “che - chống” sử dụng một máng cào.........................................53 Bảng 2.5: Đặc tính kỹ thuật của một số loại dàn tự hành thu hồi than nóc có kết cấu “chống - che” sử dụng hai máng cào..................................................55 Bảng 2.6: Bảng so sánh ưu, nhược điểm các loại dàn chống tự hành ............56 Bảng 4.1: Các điều kiện tính toán bài toán tối ưu hóa....................................99
• 10. cấp thiết của đề tài Trong những năm qua, sản lượng khai thác than trong nước đã tăng trưởng với tốc độ cao. Những thành tựu đạt được là kết quả của quá trình triển khai áp dụng các giải pháp công nghệ nhằm từng bước nâng cao mức độ cơ giới hóa các khâu trong quá trình sản xuất. Theo Điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành Than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030, sản lượng khai thác sẽ tăng nhanh từ 44,1 triệu tấn năm 2014 lên 58,2 triệu tấn năm 2020 và đạt khoảng 68,9 triệu tấn vào năm 2030. Trong đó, sản lượng than khai thác hầm lò sẽ liên tục tăng cao, từ 20,9 triệu tấn năm 2014 lên 48,6 triệu tấn vào năm 2030, tương ứng tăng khoảng 2,3 lần so với hiện nay và chiếm hơn 70% tổng sản lượng toàn ngành. Như vậy, trong tương lai các mỏ hầm lò sẽ là các đơn vị đóng góp sản lượng khai thác than chủ yếu. Do đó, để đạt được mục tiêu sản lượng theo kế hoạch, nhất thiết cần đổi mới công nghệ khai thác than hầm lò theo hướng áp dụng các loại hình công nghệ cơ giới hóa các khâu sản xuất, đáp ứng các tiêu chí cơ bản của mỏ hiện đại như: công suất khai thác lớn; an toàn; trình độ công nghệ và thiết bị tiên tiến; giảm thiểu lao động thủ công; giám sát, thông tin liên lạc, điều hành sản xuất tập trung, tự động hóa... yêu cầu đòi hỏi triển khai các nghiên cứu, phân tích, đề xuất, lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và công nghệ phù hợp, tạo cơ sở định hướng phát triển cơ giới hóa và hiện đại hóa các mỏ than. Một trong những điều kiện vỉa than tương đối phổ biến ở vùng than Đông Bắc nói chung, vùng Cẩm Phả nói riêng là đối tượng vỉa than dày thoải. Hiện nay, để khai thác đối tượng vỉa than dày, góc dốc thoải, các công nghệ khai thác được áp dụng chủ yếu tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh là: Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ
• 11. thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu lớp vách, lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than lớp giữa. Các lò chợ áp dụng những sơ đồ công nghệ khai thác nói trên hiện nay cơ bản đã đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật yêu cầu, đóng góp tỷ lệ lớn trong sản lượng khai thác ngành than hàng năm. Thực tế sản xuất cho thấy, sản lượng than từ các lò chợ khai thác vỉa dày thoải thường lớn hơn 1,5 ÷ 2 lần so với lò chợ khai thác vỉa dày trung bình trong cùng các điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ khác. Tuy nhiên, sản lượng các lò chợ còn thấp [chỉ từ 120 ÷ 180 ngàn tấn/năm], năng suất lao động chưa cao [từ 2 ÷ 6 tấn/công-ca]. Vì vậy, vấn đề nghiên cứu “Tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh” với mục tiêu nâng cao hiệu quả khai thác than là rất cần thiết và có ý nghĩa thiết thực để thực hiện kế hoạch phát triển sản lượng ngành than. 2. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác các vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quang Ninh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác than, phục vụ Quy hoạch phát triển Ngành than đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030. 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải phù hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vùng Cẩm Phả - Quang Ninh.
• 12. nghiên cứu - Nghiên cứu điều kiện địa chất và điều kiện các khoáng sàng hầm lò theo điều kiện cơ giới hóa khai thác. - Phân tích, đánh giá điều kiện trang thiết bị, khả năng cơ giới hóa của các đơn vị hầm lò trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam. - Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công nghệ dốc thoải lựa chọn cho điều kiện các vỉa than vùng Cẩm Phả - Quang Ninh. 5. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp khảo sát, tổng hợp, kế thừa các tài liệu; - Phương pháp phân tích, thống kê và phương pháp đồ thị; - Phương pháp mô hình hóa toán - kinh tế; - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. 6. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài 6.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài: xây dựng được phương pháp luận tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải với tiêu chí tối ưu là chi phí sản xuất thấp nhất trên mỗi tấn than nguyên khai. 6.2. Giá trị thực tiễn của đề tài: kết quả nghiên cứu góp phần xác định giá trị cụ thể của các tham số trong sơ đồ công nghệ khai thác theo điều kiện vỉa và công nghệ áp dụng, giúp Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam lựa chọn các giải pháp chuẩn bị ruộng mỏ hợp lý để cơ giới hóa ở các mỏ than hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh nhằm phát triển bền vững, khai thác than có hiệu quả vùng Quảng Ninh
• 13. mới của luận án 7.1. Xây dựng thuật giải bài toán tối ưu hóa các tham số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh. 7.2. . Kết quả chạy máy tính đã cho phép đề xuất giá trị tối ưu các tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải tại mỏ Khe chàm III vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh. 8. Luận điểm khoa học 8.1. Chi phí sản xuất phụ thuộc vào các tham số như: chiều dài lò chợ và chiều dài cột khấu: khi chiều dài lò chợ và chiều dài cột khấu tăng lên đến một giá trị nhất định, chi phí sản xuất than là thấp nhất, sau đó nếu tiếp tục tăng giá trị các tham số này, chi phí sản xuất sẽ tăng lên. 8.2. Trong điều kiện mỏ Khe Chàm III, chiều dài lò chợ cơ giới hóa tối ưu là 200m với chiều dài cột khấu tối ưu là 500m. 8.3. Trong quá trình tính toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ, yếu tố giá thành phân xưởng nhỏ nhất không hoàn toàn tương ứng với chi phí sản xuất nhỏ nhất do trong trường hợp chi phí đào lò chuẩn bị tính trên mỗi tấn than cao hơn so với trường hợp đạt kết quả tối ưu. 8.4. Hệ số hoàn thành chu kỳ Kck = 0,75 9. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 4 chương, các phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị, 138 trang, bao gồm 24 hình vẽ và 10 bảng biểu.
• 14. HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC 1.1. HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI TẠI VÙNG THAN QUẢNG NINH Trong những năm qua, sản lượng khai thác than trong nước đã tăng trưởng với tốc độ cao. Những thành tựu đạt được là kết quả của quá trình triển khai áp dụng các giải pháp công nghệ nhằm từng bước nâng cao mức độ cơ giới hóa các khâu trong quá trình sản xuất. Theo Điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành Than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030, sản lượng khai thác sẽ tăng nhanh từ 44,1 triệu tấn năm 2014 lên 58,2 triệu tấn năm 2020 và đạt khoảng 68,9 triệu tấn vào năm 2030. Trong đó, sản lượng than khai thác hầm lò sẽ liên tục tăng cao, từ 20,9 triệu tấn năm 2014 lên 48,6 triệu tấn vào năm 2030, tương ứng tăng khoảng 2,3 lần so với hiện nay và chiếm hơn 70% tổng sản lượng toàn ngành. Như vậy, trong tương lai các mỏ hầm lò sẽ là các đơn vị đóng góp sản lượng khai thác than chủ yếu. Do đó, để đạt được mục tiêu sản lượng theo kế hoạch, nhất thiết cần đổi mới công nghệ khai thác than hầm lò theo hướng áp dụng các loại hình công nghệ cơ giới hóa các khâu sản xuất, đáp ứng các tiêu chí cơ bản của mỏ hiện đại như: công suất khai thác lớn; an toàn; trình độ công nghệ và thiết bị tiên tiến; giảm thiểu lao động thủ công; giám sát, thông tin liên lạc, điều hành sản xuất tập trung, tự động hóa... yêu cầu đòi hỏi triển khai các nghiên cứu, phân tích, đề xuất, lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và công nghệ phù hợp, tạo cơ sở định hướng phát triển cơ giới hóa và hiện đại hóa các mỏ than.
• 15. điều kiện vỉa than tương đối phổ biến ở vùng than Đông Bắc nói chung, vùng Cẩm Phả nói riêng là đối tượng vỉa than dày thoải. Hiện nay, để khai thác đối tượng vỉa than dày, góc dốc thoải, các công nghệ khai thác được áp dụng chủ yếu tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh là: Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ công, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu lớp vách, lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than lớp giữa. 1.1.1. Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ công, hạ trần thu hồi than nóc Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ và hạ trần than nóc, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng vì chống thủy lực, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn phần được áp dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh như Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Dương Huy, Thống Nhất, Mông Dương, Khe Chàm v.v để khai thác các vỉa có chiều dày từ 3 ÷ 10m, góc dốc đến 45o , đá vách từ dễ sập đổ đến sập đổ trung bình, đá trụ có tính chất bất kỳ [thuận lợi hơn khi đá trụ từ bền vững trung bình trở lên]. Miền áp dụng công nghệ phổ biến nhất là chiều dày vỉa từ 3,5 ÷ 7,5 m, góc dốc vỉa đến 35o . Các mỏ đã áp dụng công nghệ này cho điều kiện vỉa có góc dốc đến 45o gồm Nam Mẫu, Đồng Vông, Công ty 86, Cẩm Thành, Quang Hanh, Khe Chàm, Mông Dương. Theo sơ đồ công nghệ này, khu vực áp dụng được chuẩn bị bằng các đường lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông gió được đào trong than bám theo trụ vỉa, tại biên giới khu vực đào lò thượng nối giữa lò dọc vỉa vận tải với lò dọc vỉa thông gió để làm thượng khởi điểm khai thác lò chợ. Chiều dài lò chợ từ 80 ÷ 150m, chiều dài cột khai thác theo hướng khấu than phụ thuộc nhiều vào yếu tố địa chất [các đứt gãy địa chất chia cắt ruộng mỏ, sự biến động của yếu tố chiều dày và góc dốc ảnh hưởng đến điều kiện áp dụng công nghệ],
• 16. khoảng 200 ÷ 600m. Để sử dụng lại lò dọc vỉa vận tải làm lò thông gió khi khai thác tầng hoặc phân tầng dưới trong quá trình khai thác lò chợ tiến hành đào thêm lò song song chân. Lò chợ được chống giữ bằng các loại vì chống thủy lực như giá thủy lực di động, giá khung thủy lực di động dạng phân thể, giá khung thủy lực dạng chỉnh thể, giá thủy lực di động có xích. Chiều cao chống giữ lò chợ từ 1,8  2,2 m với giá thủy lực di động và giá khung thủy lực di động dạng phân thể [hành trình của cột từ 1,6  2,4 m]; từ 2,3  3,0 m khi sử dụng giá khung thủy lực dạng chỉnh thể [hành trình của cột từ 2,1  3,2 m]. Khoảng cách giữa các vì chống theo hướng dốc là 1,0 m. Trong quá trình khai thác theo dõi, xác định bước sập đổ thường kỳ của đá vách để tiến hành chống giữ tăng cường. Quá trình khai thác lò chợ trụ, hạ trần than nóc tại các mỏ Hà Lầm, Vàng Danh cho thấy, theo chu kỳ cứ 5 ÷ 7 luồng khấu, ở gương lò lại xuất hiện những hiện tượng có áp lực lớn, biểu hiện sự gãy của đá vách có tính chu kỳ. Công tác khai thác lò chợ gồm khấu than bằng khoan nổ mìn với chiều cao gương khấu phổ biến nhất là 2,2 m. Thiết bị khoan lỗ mìn là các máy khoan điện hoặc máy khoan khí nén cầm tay. Thuốc nổ sử dụng là các loại thuốc nổ an toàn sản xuất trong nước. Phương tiện nổ là kíp điện vi sai an toàn hầm lò loại và máy nổ mìn phòng nổ. Trong mỗi chu kỳ sản xuất, sau khi di chuyển phương tiện chống giữ, trần than sẽ tự sập đổ hoặc sẽ thực hiện khoan nổ hạ trần phần than vách phía sau khu vực chống giữ; than hạ trần được thu hồi sang luồng gương. Điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần. Than khai thác từ lò chợ được vận tải qua máng trượt hoặc máng cào lò chợ xuống máng cào ở lò dọc vỉa vận tải [hoặc song song chân] sau đó đổ vào hệ thống vận tải chung của mỏ. Thông gió cho lò chợ bằng hạ áp chung của mỏ theo sơ đồ thông gió hút hoặc đẩy. Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được của công nghệ xem bảng 1.1.
• 17. hợp một số chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than nóc TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 Vật liệu chống giữ Giá thủy lực di động Giá khung thủy lực di động phân thể Giá khung thủy lực di động chỉnh thể Giá thủy lực di động có xích 2 Chiều dày vỉa than m 3,2 ÷ 6,3 3,2 ÷ 6,0 3,0 ÷ 9,8 3,6 ÷ 7,8 3 Chiều cao khấu gương m 2,2 2,2 2,2 2,2 4 Chiều cao hạ trần 1,0 ÷ 4,9 1,0 ÷ 4,8 0,8 ÷ 7,6 1,4 ÷ 5,6 5 Góc dốc vỉa độ ≤ 35 [35  45]* 20 ÷ 40 10 ÷ 30 25 ÷ 32 6 Chiều dài lò chợ m 60 ÷ 150 50 ÷ 130 60 ÷ 150 50 ÷ 140 7 Công suất lò chợ T/năm 60000 ÷ 180000 50000 ÷ 150000 80000 ÷ 250000 80000 ÷ 200000 8 Năng suất lao động T/công 3,0 ÷ 5,5 3,0 ÷ 5,0 3,3 ÷ 9,0 5,8 ÷ 7,2 9 Chi phí gỗ cho 1000 T than m3 1,95 ÷ 5,4 1,3 ÷ 2,4 1,5 ÷ 4,6 - 10 Chi phí lưới thép cho 1000 T than kg 503 ÷ 675 412 ÷ 734 - - 11 Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than kg 98 ÷ 120 117 ÷ 184 60 ÷150 100 ÷ 146 12 Chi phí kíp nổ cho 1000 T than cái 490 ÷ 558 517 ÷ 645 250 ÷ 500 500 ÷ 680 13 Chi phí dầu nhũ hoá cho 1000 T than kg 150 ÷ 243 108 ÷ 167 35 ÷ 120 114 ÷ 154 14 Tổn thất than theo công nghệ % 18 ÷ 27 17 ÷ 25 20 ÷ 28 20 ÷ 28 15 Địa điểm áp dụng Hầu hết các mỏ hầm lò Nam Mẫu, Đồng Vông, 86, Cầm Thành, Khe Chàm Hầu hết các mỏ hầm lò Thống Nhất, D- ương Huy, Đông Bắc
• 18. mỏ như Quang Hanh, Mông Dương đã chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực trong điều kiện vỉa có góc dốc từ 35  45o Lßdäc vØavËnt¶i Lßdäc vØath«nggiã a a b MÆt c ¾t b - b Lßdäc vØavËnt¶i Lßdäc vØath«nggiã MÆt c ¾t a - a 0÷45° b 60÷150m 3,0÷10,0 m 2,2m Hình 1.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ hạ trần than nóc 1600 2200 1710 2200 a. Chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động b. Chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động có xích 1950 2200 2200 2000 c. Chống giữ lò chợ bằng giá khung thủy lực di động dạng chỉnh thể d. Chống giữ lò chợ bằng giá khung thủy lực di động dạng phân thể Hình 1.2. Mặt cắt gương lò chợ theo các loại vật liệu chống giữ
• 19. bị chính được sử dụng trong các lò chợ áp dụng sơ đồ công nghệ gồm: Giá thủy lực di động loại XDY-1T2/LY, XDY-1T2/Hh/Lr; giá khung thủy lực di động phân thể loại GK/1600/1.6/2.4/HTD, ZH1600/16/24F; giá khung thủy lực di động chỉnh thể loại ZH1600/16/24Z, GK/1600/1.6/2.4/HT; giá thủy lực di động có xích; máy khoan điện cầm tay loại ZM-12, máy khoan khí nén cầm tay loại ZQS-35, máng cào SKAT-80 hoặc SGB-420, SGB-620. Hình 1.3. Giá thủy lực di động XDY-1T2/LY Hình 1.4. Giá thủy lực di động có xích ZH1800/16/24ZL Quá trình áp dụng công nghệ tại các mỏ hầm lò cho thấy, ưu điểm của công nghệ là phù hợp với điều kiện địa chất các vỉa dày thoải đến nghiêng có điều kiện địa chất phức tạp. Nhược điểm của công nghệ là công tác khấu than, chống giữ, điều khiển áp lực mỏ thực hiện hoàn toàn bằng thủ công mức độ tổn thất than trong hạ trần còn cao [trung bình khoảng 30%]. Không chủ động trong công tác điều khiển đá vách.
• 20. khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ và hạ trần than nóc, cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu than và dàn chống tự hành có kết cấu hạ trần được đưa vào áp dụng tại vỉa 8 khu Giếng Vàng Danh từ tháng 10/2007. Trên cơ sở kinh nghiệm và kết quả đạt được tại Vàng Danh, đầu năm 2010, sơ đồ công nghệ khai thác này tiếp tục được triển khai áp dụng tại 6 khu I Than Thùng mỏ than Nam Mẫu. Điều kiện áp dụng công nghệ là các vỉa dày, thoải đến nghiêng, mức độ biến động về chiều dày và góc dốc từ ổn định trung bình trở lên, đá vách thuộc loại dễ sập đổ đến sập đổ trung bình, đá trụ từ bền vững trung bình trở lên. Các khu vực áp dụng công nghệ được chuẩn bị tương tự như sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ và hạ trần than nóc, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ các loại giá chống thủy lực. Lò chợ sử dụng đồng bộ thiết bị cơ giới hoá, khấu gương bằng máy khấu với chiều cao khấu gương 2,8 m, hạ trần thu hồi than phần chiều dày vỉa còn lại, chống giữ lò chợ bằng dàn tự hành có kết cấu hạ trần than nóc. Sau mỗi chu kỳ khấu gương tiến hành di chuyển máng cào và dàn chống, phần than nóc tự sập đổ. Thu hồi than hạ trần qua cửa sổ tháo than, máng thu hồi của dàn chống tự hành xuống máng cào luồng gương lò chợ. Công tác điều khiển đá vách bằng phương án phá hỏa toàn phần, sử dụng phương pháp tự sập đổ “không thực hiện phá hỏa cưỡng bức hay chèn lò hoặc để lại trụ than phía sau lò chợ”. Các thiết bị chính trong dây chuyền thiết bị cơ giới hóa đồng bộ bao gồm: dàn chống VINALTA-2.0/3.15, máy khấu than MB12 2V2P-450E, máng cào DSS 260 - 2 x 132kW - 120, máy nghiền DUK 2P1, máy chuyển tải DSS 190, trạm bơm dung dịch nhũ hóa HA80/320 P1, trạm bơm phun sương
• 21. truyền đồng bộ thiết bị có dàn chống tự hành VINALTA-2.0/3.15 được thiết kế chế tạo tại Việt Nam, các thiết bị còn lại chủ yếu được nhập từ CH Séc. mÆt c¾t b -b mÆt c¾t c -c mÆt c¾t d -dmÆt c¾t e -e 45.000 120.000 LßdäcvØath«nggiã mÆt c¾t a -a Dµntùhµnh LßdäcvØavËnt¶i 45.000120.000 DµnchèngM¸ngcµoM¸ykhÊu e e a a bb cc d d LßdäcvØath«nggiã mk mv mt 35° M¸ngthuhåi mk mv mt mk mv mt mk mv mt LßdäcvØavËnt¶i Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ sử dụng dàn tự hành Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc
• 22. chợ cơ giới hóa đồng bộ tại Công ty than Nam Mẫu Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được của các lò chợ áp dụng loại hình công nghệ khai thác trong thời kỳ lò chợ khai thác ổn định xem bảng 1.2. Bảng 1.2: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT CGH đồng bộ sử dụng dàn tự hành Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Số lượng Vàng Danh Nam Mẫu 1 Chiều dày vỉa than m 7,0 6,7 2 Chiều cao khấu gương m 2,8 2,8 3 Chiều cao hạ trần m 4,2 3,9 4 Góc dốc vỉa than độ 14 16 5 Chiều dài lò chợ theo hướng dốc m 120 102 6 Sản lượng khai thác một tháng T 19200  23.100 15200  29500 7 Công suất lò chợ T/năm 250.000 250.000 8 Năng suất lao động T/công 12,7 10,6 9 Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 T than lít 40  50 40  50 10 Chi phí răng khấu cho 1000 T than cái - 14  15 11 Tổn thất than % 23,6 21,2
• 23. dụng công nghệ tại Vàng Danh và Nam Mẫu cho thấy, ưu điểm của công nghệ là nâng cao được sản lượng, năng suất lao động và mức độ an toàn so với các loại hình công nghệ khai thác thủ công trong cùng điều kiện. Tuy nhiên, do đặc điểm điều kiện địa chất khu vực áp dụng có nhiều khó khăn chưa lường trước được như: hiện tượng xuất hiện trụ nổi, các lớp kẹp dày trong vỉa nhiều, điều kiện chiều dày, góc dốc vỉa biến đổi tương đối mạnh, ảnh hưởng của nước chảy vào lò chợ rất lớn làm ngập lụt đường lò, đình trệ và ách tắc sản xuất, .v.v.. đã ảnh hưởng đến công suất khai thác của lò chợ. Ngoài ra, còn một số nguyên nhân ảnh hưởng đến sản lượng khai thác như: các vật tư, thiết bị hỏng hóc chưa kịp thời thay thế do phải phụ thuộc vào việc nhập khẩu từ nước ngoài; cán bộ công nhân trực tiếp tham gia công nghệ chưa hoàn toàn làm chủ công nghệ. 1.1.3. Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu lớp vách, lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ công, hạ trần thu hồi than lớp giữa thường được áp dụng cho điều kiện vỉa rất dày [từ 10 m trở lên], góc dốc đến 35o , vỉa thuộc loại ổn định đến ổn định trung bình về chiều dày và góc dốc. Đá vách vỉa thuộc loại dễ sập đổ đến sập đổ trung bình, đá trụ có tính chất bất kỳ. Ngoài ra, có thể áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác này để khai thác các vỉa dày từ 6,0 ÷ 7,0 m trở lên với đá vách thuộc loại khó sập đổ. Sơ đồ công nghệ khai thác này đã được áp dụng tại Mạo Khê, Vàng Danh, khu vực Ngã Hai, Thống Nhất, Khe Chàm, Mông Dương, hiện nay chỉ còn được áp dụng ở Mạo Khê, Đồng Rì [có lớp kẹp chia vỉa thành các phân lớp] Thống Nhất [vỉa rất dày]. Theo sơ đồ công nghệ này, vỉa than tại khu vực áp dụng được chia thành các lớp nghiêng theo chiều dốc vỉa các lớp có chiều dày từ 2,2 ÷ 7,0 m. Công tác chuẩn bị trong mỗi lớp tương tự như sơ đồ công nghệ khai thác cột
• 24. Lò chợ lớp vách có thể khấu hạ trần hoặc chỉ khấu bám vách không hạ trần và được khai thác trước, sau đó khai thác lớp trụ [hoặc lớp dưới, đối với trường hợp chia nhiều lớp] sau hoặc có thể khai thác hai lớp đồng thời nhưng cách nhau một khoảng theo phương nhất định [khoảng 25 ÷ 30 m]. Lò chợ được chống giữ bằng vì chống thủy lực [giá khung thủy lực, giá thủy lực di động có xích]. Công tác khai thác lò chợ được thực hiện như sau: khấu gương bằng khoan nổ mìn với chiều cao khấu 2,2 m, chống giữ bằng vì chống thủy lực sau 1 ÷ 2 luồng khấu tiến hành hạ trần thu hồi than nóc [các lớp có hạ trần]; việc điều khiển đá vách được thực hiện bằng phương pháp phá hoả toàn phần. LßdäcvØavËnt¶i lí ptrô Lßchî lí pv¸ch Lßchî lí ptrô b 2,2m 2,2m 5,8÷8,0m 28÷35° MÆt c ¾t b - b a a LßdäcvØa vËnt¶i lí pv¸ch b 100÷140m LßdäcvØa th«nggiãlí ptrô LßdäcvØath«nggiãlí pv¸ch MÆt c ¾t a - a Hình 1.7. Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo Để tăng sự ổn định, giảm áp lực mỏ cho lò chợ lớp dưới, các khu vực áp dụng hệ thống khai thác kiểu này thường dùng các lớp đệm nhân tạo trải tại nền lò chợ khai thác lớp trên [ví dụ tại mỏ Thống Nhất, xem hình 1.7], hoặc lợi dụng các lớp đá kẹp ổn định để phân cách các lớp khấu [ví dụ tại vỉa Dày và vỉa G mỏ Thống Nhất], trong trường hợp đó, trong phạm vi một lớp khấu nếu chiều dày lớp khấu lớn hơn chiều cao khấu của lò chợ thì gương
• 25. đá kẹp trụ và kết hợp hạ trần thu hồi than nóc. Mặt khác, trong trường hợp áp dụng tại các vỉa dày mỏ Mạo Khê, do đá phá hỏa của lò chợ lớp trên có khả năng liên kết trở lại sau một khoảng thời gian khai thác, tạo ra sự ổn định cho nóc lò chợ lớp dưới, nên lò chợ lớp trụ được bắt đầu chuẩn bị và khai thác sau khi khai thác hết lớp vách và đất đá phá hỏa được xác định là đã ổn định. Bảng 1.3: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT chia lớp nghiêng TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Số lượng 1 Vật liệu chống giữ Giá thủy lực di động có xích Giá khung thủy lực di động 2 Chiều dày lớp khai thác m 5,8  8,0 6,0  8,0 3 Chiều cao khấu m 2,2 2,2 4 Chiều cao thu hồi m 3,6  5,8 3,8  5,8 5 Góc dốc vỉa độ 35  45 28  35 6 Chiều dài lò chợ m 100  110 120  140 7 Công suất lò chợ T/năm 50000  70000 200000  250000 8 Năng suất lao động T/công 2,8  3,5 6,2  7,0 9 Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than Kg 35  45 90  120 10 Chi phí kíp nổ cho 1000 T than Cái 90  120 360  400 11 Chi phí gỗ cho 1000 T than m3 9,0  12 2,0  3,0 12 Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 T than Kg 60  80 50  70 13 Tổn thất than % 25  35 20  25 14 Địa điểm áp dụng Đồng Rì Thống Nhất Một số thiết bị chính được sử dụng trong các lò chợ áp dụng sơ đồ công nghệ gồm: Cột thủy lực đơn loại DZ-22 với xà khớp loại HDJB-1200, HDJA-
• 26. lực di động loại XDY-1T2/LY, XDY-1T2/Hh/Lr; giá khung thủy lực di động phân thể loại GK/1600/1.6/2.4/HTD, ZH1600/16/24F; giá khung thủy lực di động chỉnh thể loại ZH1600/16/24Z, GK/1600/1.6/2.4/HT; giá thủy lực di động có xích; máy khoan điện cầm tay loại ZM-12, máy khoan khí nén cầm tay loại ZQS-35, máng cào SKAT-80 hoặc SGB-420, SGB-620. Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng còn được áp dụng ở vỉa 14 - 5 mỏ Khe Chàm, các khu vực khai thác của vỉa 4, vỉa 6 mỏ Vàng Danh và vỉa G9, vỉa H10 mỏ Mông Dương. Vỉa than ở những nơi này có chiều dày 4 ÷ 6m và tương đối ổn định; đá vách vỉa cứng vững, khó sập đổ; nên các mỏ đã tiến hành khai thác lớp vách trước để phá hoả cưỡng bức. Đá vách sập đổ rời rạc, không liên kết trở lại nên lò chợ lớp trụ phải thực hiện khấu dưới nóc giả là một lớp than dày 1,0 ÷ 1,3m. Khoảng cách đuổi nhau giữa lò chợ lớp trụ và lớp vách là 25 ÷ 30 m hoặc lớp trụ bắt đầu khai thác sau khi kết thúc khai thác lớp vách. Ngoài ra, tại một số mỏ như Vàng Danh, Hà Lầm, Tân Lập đã áp dụng công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu than lớp vách, lớp trụ hạ trần lớp giữa. Chiều cao lớp than hạ trần khoảng 1,0 ÷ 4,5 m [hình 1.8].
• 27. vËn t¶i lí p trô Lí p ng¨ n c ¸ ch nh©n t¹ o Lß chî lí p v¸ ch 80-:-150m Lß c hî lí p trô b MÆt c ¾t b - b 80-:-150m a a b Lß däc vØa vËn t¶i lí p v¸ ch Lß däc vØa th«ng giã lí p trô Lß däc vØa th«ng giã lí p v¸ ch MÆt c ¾t a - a Hình 1.8. Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng - hạ trần Qua quá trình áp dụng công nghệ tại các mỏ hầm lò cho thấy, ưu điểm của công nghệ khai thác chia lớp nghiêng là giảm tổn thất than so với sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ hạ trần than nóc, chống giữ bằng vì chống thủy lực, đồng thời chủ động trong công tác điều khiển đá vách. Nhược điểm của công nghệ điều kiện địa chất khu vực phải ổn định về chiều dày và góc dốc. Khai thác lò chợ dễ mất lớp nếu trong vỉa không có lớp kẹp định hướng, chi phí mét lò chuẩn bị cao do mỗi lớp phải hệ thống đường lò chuẩn bị riêng. 1.1.4. Nhận xét Các lò chợ áp dụng những sơ đồ công nghệ khai thác nói trên hiện nay cơ bản đã đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật yêu cầu, đóng góp tỷ lệ lớn trong sản lượng khai thác ngành than hàng năm. Thực tế sản xuất cho thấy, sản lượng than từ các lò chợ khai thác vỉa dày thoải thường lớn hơn 1,5 ÷ 2 lần so với lò chợ khai thác vỉa dày trung bình trong cùng các điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ khác. Tuy nhiên, sản lượng các lò chợ còn thấp [chỉ từ 120
• 28. tấn/năm], năng suất lao động chưa cao [từ 2 ÷ 6 tấn/công-ca]. Vì vậy, việc hoàn thiện, tối ưu hóa các thông số của công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải với mục tiêu nâng cao hiệu quả khai thác than có ý nghĩa thiết thực để thực hiện kế hoạch phát triển sản lượng ngành than. 1.2. KINH NGHIỆM ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI TRÊN THẾ GIỚI Hiện nay, tại một số nước có nền công nghiệp than phát triển trên thế giới như Nga, Trung Quốc, Mỹ, Balan, Đức, Australia, v.v..., đã và đang áp dụng rất phổ biến các kỹ thuật khai thác than hầm lò bằng các thiết bị công nghệ có mức độ cơ giới hóa cao. Các thiết bị cơ giới hóa đã được sử dụng trong hầu hết các công đoạn của quá trình sản xuất than hầm lò như đào lò, khai thác, vận tải, kiểm soát an toàn mỏ, quản lý và định vị người trong lò, v.v. Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài tập trung phân tích kinh nghiệm áp dụng công nghệ cơ giới hóa trong khai thác các vỉa than dày, dốc thoải. Đặc trưng của công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải tại Mỹ, Úc, Nam Phi là khấu than không chia lớp [khấu hết chiều dày vỉa hoặc khấu lớp trụ hạ trần than nóc]. Chiều dài gương khấu tại các lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại các nước này từ 190 ÷ 375m, chiều dài cột khấu có thể lên đến 4km. Sản lượng khai thác luôn đảm bảo ổn định đạt từ 8 ÷ 14 nghìn tấn/ngày-đêm, tổn thất than năm trong khoảng 10 ÷ 15%. Kết quả này đạt được nhờ công tác tổ chức sản xuất tốt và việc áp dụng các thiết bị công suất lớn với hệ số sử dụng thiết bị đạt từ 60 ÷ 80%. Tại LB Nga, các bể than Karagandinsk và Kuznhetsk là những nơi có nhiều kinh nghiệm khai thác vỉa than dày, dốc thoải nhất với chiều dày vỉa than đến 12m, phần lớn đá vách thuộc loại khó sập đổ. Các lò chợ tại đây sử dụng các dàn chống tự hành thế hiện mới của Nga như M142, M144, M145,
• 29. lượng khai thác lò chợ đạt trung bình 3.600 tấn/ngày-đêm. Khi khai thác các vỉa dày, dốc thoải người ta thường áp dụng hệ thống khai thác chia lớp nghiêng hoặc hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc. Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng có ưu điểm là mức độ tổn thất than nhỏ, tuy nhiên hệ thống khai thác này lại tồn tại một số nhược điểm như: chi phí đào lò chuẩn bị lớn; gặp khó khăn trong việc duy trì ổn định lớp khấu đặc biệt trong trường hợp chiều dày vỉa biến động lớn. Trình tự khấu các lớp được thực hiện từ trên xuống [đối với phương pháp điều khiển đá vách bằng phá hỏa] hoặc từ dưới lên [với phương pháp điều khiển đá vách bằng chèn lò]. Hình 1.9. Sơ đồ CNKT CGH chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi lớp giữa Hình 1.10. Sơ đồ CNKT chia lớp nghiêng với chèn lò toàn phần
• 30. phí đào các đường lò chuẩn bị và hạn chế sự phụ thuộc vào sự biến động về chiều dày vỉa tại một số nước như Slovakia, Ba Lan và gần đây nhất là Trung Quốc đã áp dụng rộng rãi hệ thống khai thác cơ giới hóa khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc khi khai thác các khu vực vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng ở các mỏ hầm lò và đạt sản lượng rất cao. Hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc có ưu điểm sản lượng khai thác và năng suất lao động cao, chi phí mét lò chuẩn bị nhỏ và ít phụ thuộc vào mức độ biến động chiều dày vỉa. Nhược điểm cơ bản của hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc chính là mức độ tổn thất than cao, đặc biệt khi chiều dày lớp than hạ trần lớn. Hình 1.11. Sơ đồ CNKT cột dài theo phương, CGH khấu than lớp trụ hạ trần thu hồi than nóc tại Trung Quốc
• 31. mỏ Đồng Tân Trung Quốc, sau 9 năm áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ khai thác lò chợ trụ hạ trần, thu hồi than nóc khi khai thác vỉa có chiều dày 5,6 ÷ 6,5 m, góc dốc 3 ÷ 8o với sản lượng cao nhất tăng từ 2,72 triệu tấn năm 1994 lên 6,08 triệu tấn năm 2002, và năng suất lao động bình quân tăng từ 2.821 tấn lên 14.306 tấn/người/năm. Nhìn chung công nghệ cơ giới hóa khai thác lớp trụ hạ trần than nóc đáp ứng rất tốt yêu cầu về sản lượng [trong những điều kiện thuận lợi lò chợ có thể đạt công suất hàng triệu tấn/năm], năng suất lao động đạt trên 10 T/công. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của công nghệ này là mức độ tổn thất than tương đối lớn [thường dao động trong khoảng 20 ÷ 30% tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể]. Ở các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển, trong các sơ đồ công nghệ có hạ trần, chiều dày lớp than hạ trần lên tới 27 m [Rumani] hoặc ở Trung Quốc là 20 m, v.v thậm chí xu thế người ta ưu tiên áp dụng công nghệ khai thác khấu lớp trụ hạ trần, tức là khấu đồng thời toàn bộ chiều dày vỉa mà hạn chế áp dụng các sơ đồ công nghệ có chia lớp. Tuy nhiên, chiều cao lớp than hạ trần cho phép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như độ cứng của than, tỷ lệ đá kẹp, số lớp kẹp và độ cứng của đá kẹp. Kinh nghiệm áp dụng tại Trung Quốc cho thấy với các khu vực than cứng [than đá] hoặc các khu vực vỉa than có nhiều đá kép, chiều cao lớp than hạ trần hợp lý thường dao động trong khoảng 3 ÷ 7,5 m, tương ứng chiều dày vỉa 6 ÷ 10 m. 1.3. TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI Khoa học mỏ trên thế giới từ lâu đã chú trọng đến vấn đề nghiên cứu tối ưu các tham số công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả khai thác hầm lò các vỉa dốc thoải [15,19,48,54]. Trong số đó phải kể đến các nhà khoa học, các
• 32. đặt nền móng đầu tiên: B.I. Boki, P.Z. Dviagin, D.A. Borixov [28,29]. Ngày nay các vấn đề tối ưu hóa các tham số mỏ được thể hiện trong nhều công trình nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học hàng đầu của LB Nga: Viện sĩ M.I. Agosov,A.C. Burtracov, A.C. Malkin, L.A. Putrcov, Giáo sư: A.M. Kurnoxov, M.I. Uxchinov, G.G.Lomonoxov, Tiến sĩ khoa học A.V.Xtarichkov, IuK. Brumanov, v.v…[28,29,30,31,32]. Các nhà khoa học Việt Nam cũng có nhiều công trình nghiên cứu về tối ưu các tham số mỏ hầm lò. Trong đó phải kể đến các công trình nghiên cứu của GS. TS. Trần Văn Huỳnh, TS. Vũ Cao Đàm, GS. TSKH. Lê Như Hùng, TS. Ninh Quang Thành, PGS. TS. Đỗ Mạnh Phong, PGS. TS. Trần Văn Thanh, PGS. TS. Phùng Mạnh Đắc, TS. Thái Hồng Phương, TS. Nguyễn Anh Tuấn… [3,8,9,10,11]. Tuy nhiên những công trình nghiên cứu này chủ yếu đề cập tới vấn đề tối ưu các tham số mỏ hầm lò, phục vụ cho thiết kế mỏ hầm lò, mà chưa đi sâu về tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải. Việc giải các bài toán tối ưu trong ngành khai thác mỏ được phát triển theo hai hướng chủ yếu: - Tối ưu cục bộ: Lựa chọn các lời giải tối ưu theo từng bài toán nhỏ như lựa chọn chiều dài lò chợ, công suất mỏ, số tầng khai thác hợp lý v.v… Điển hình là bài toán số nguyên của Seviakov, bài toán xác định tiết diện lò để tổng chi phí đào lò và chi phí năng lượng thông gió là nhỏ nhất . - Tối ưu tổng hợp: Xét toàn diện các vấn đề trong dây chuyền công nghệ mỏ. Hướng này cho ta lựa chọn được một sơ đồ công nghệ khai thác mỏ tối ưu tồn tại khách quan trong một tập hợp các sơ đồ công nghệ mỏ khả thi. Song tối ưu tổng hợp gặp nhiều khó khăn về mặt khối lượng tính toán cũng như thuật toán để giải bài toán.
• 33. đời của máy tính điện tử, nhất là gần đây với các loại máy tính điện tử thế hệ thứ tư trong một giây có thể tính hàng vài chục triệu phép tính đã giúp ta giải quyết khó khăn về mặt khối lượng tính toán. Tuy vậy khi thiết kế sơ đồ công nghệ khai thác có thể lập được tập hợp các phương án [vài nghìn phương án]. Độ tin cậy của kết quả tính toán càng cao khi càng nhiều số phương án được xem xét. Với số lượng phương án nhiều như vậy nhiều khi vượt quá khả năng của máy tính điện tử. Để giảm bớt khối lượng tinh toán mà vẫn đảm bảo độ tin cậy của kết quả tính toán, TSKH. Lê Như Hùng đã kết hợp cả hai hướng trên: Tối ưu hóa cục bộ gắn với tối ưu hóa tổng hợp. Phương pháp này cho phép lựa chọn được một sơ đồ công nghệ tối ưu tồn tại khách quan trong tập hợp lớn các sơ đồ công nghệ có thể áp dụng cho mỏ [3]. Để giải các bài toán tối ưu hóa các tham số sơ đồ công nghệ mỏ thường áp dụng các phương pháp [5,6] : - Phương pháp giải tích [một hoặc hai biến]; - Phương pháp thống kê, dự đoán, dự báo; - Phương pháp biểu đồ; - Phương pháp quy hoạch tuyến tính; - Phương pháp quy hoạch phi tuyến; - Phương pháp quy hoạch động; - Phương pháp tiếp nhận các lời giải phức tạp; - Phương pháp phương án; - Phương pháp mô hình toán kinh tế.
• 34. pháp giải bài toán tối ưu hóa 1.3.1.1. Phương pháp tiếp nhận các lời giải phức tạp Thông thường để giải các bài toán trong điều kiện có nhiều tiêu chuẩn tối ưu [từ 2 chuẩn tối ưu trở lên] cần phải đưa bài toán tới việc xác định lời giải trong điều kiện có một tiêu chuẩn tổng hợp. Tiêu chuẩn tổng hợp đó cần bao hàm tất cả những tiêu chuẩn đã nêu. Có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài về việc giải các loại bài toán này. Một số nhà khoa học đề nghị xây dựng một “hàm siêu” bao gồm tất cả các tiêu chuẩn tối ưu, một số khác lại đề nghị áp dụng “chỉ tiêu tổng hợp” và lần lượt áp dụng vào các tiêu chuẩn tối ưu tuỳ thuộc vào tình huống phát sinh cụ thể. Bài toán đánh giá tổng hợp để xác định giá trị tối ưu về: điều kiện địa chất mỏ [hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ] có thể được biểu diễn bằng cách [5,6]: Giả sử điều kiện địa chất, khai thác mỏ được đặc trưng bằng tổ hợp các tiêu chuẩn tối ưu J = { J1, J2,... , Ji, ... , Jn }, ta lập ma trận A về điều kiện địa chất mỏ:   nmnjnn imijii mj mj ij JJJJ JJJJ JJJJ JJJJ JA ...... .................. ...... .................. ...... ...... 21 21 222221 111211  [1.1] Trong đó: Jij – giá trị của tiêu chuẩn Ji trong điều kiện địa chất thứ j. n – Số tiêu chuẩn cần xem xét. m – Số điều kiện địa chất khai thác mỏ cần đánh giá.
• 35. của cột Ji tương ứng với tổ hợp các giá trị của các tiêu chuẩn về điều kiện địa chất mỏ [hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ]. Để có thể lựa chọn được giá trị tối ưu mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất cần phải tìm được chỉ tiêu { 0 ijJ } Các phương pháp đánh giá chất lượng điều kiện địa chất mỏ [hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ] theo các tiêu chuẩn thường có dạng: KTH = F[ Ki ]. Hàm này được thể theo hai dạng sau: KTH = n n i Ki1 [1.2] và KTH =  n i Ki 1 [1.3] Trong đó: Ki - điểm của tính chất thứ i, xác định thông qua công thức: Ki = CH Jij Jij [1.4] n- Số lượng các chỉ tiêu được xem xét. CH ij J - điểm của tiêu chuẩn thứ i của điều kiện điều kiện địa chất mỏ [hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ] chuẩn được chọn. Điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ [hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ] được xem xét có thể có một số chỉ tiêu thấp, một số chỉ tiêu cao, do vậy một phần trong số n điểm của các tính chất Ki của điều kiện điều kiện địa chất mỏ [hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ] sẽ được tăng lên Ki =
• 36. sẽ giảm Ki +k = .minCH Jij Jij Trong điều kiện như vậy sẽ không rõ ràng là hướng tới giá trị lớn hay nhỏ. Vì vậy khi đánh giá KTH cần đánh giá cả tính quan trọng của các chỉ tiêu tương ứng mi. Phương pháp đánh giá điều kiện điều kiện địa chất mỏ [hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ] theo chỉ tiêu tổng hợp có dạng: KTH = f [Ki, mi ] KTH =  n n i ii mk1 , [1.5] và KTH =  n i ii mk 1 ],[ [1.6] Trong đó: mi – chỉ tiêu độ quan trọng của tiêu chuẩn thứ i của điều kiện địa chất mỏ [kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ]. Cả hai mô hình [1.5] và [1.6] về mặt hình thức vẫn chưa giảm bớt được các nhược điểm đã nêu do các hướng đối chọi nhau của các giá trị: Ki  max và Ki + 1  min. Phương pháp xác định các chỉ tiêu mi sẽ quyết định độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn. Hiện nay chưa có phương pháp nào để giải quyết vấn đề này trong trường hợp chung nhất. Tuy nhiên có vài giải pháp có thể giải quyết được vấn đề này trong những điều kiện cụ thể. Trong số đó có giải pháp đánh giá các tiêu chuẩn theo dấu hiệu trọng số. Nguyên tắc cơ bản xác định trọng số của mi của các tiêu chuẩn tối ưu dựa trên luận cứ: trọng số mi là hàm số tăng đơn điệu so với biến cố Si. Biến
• 37. chi phí về tiền [hoặc sức lao động] cần để đảm bảo thực hiện và hoàn thiện tiêu chuẩn thứ i. Nói cách khác, nếu mi = [Si ] thì khi Si + 1 > Si ta sẽ có mi+ 1 > mi. Thông thường hàm [Si ] là hàm tuyến tính. Hàm trọng số được xác định theo công thức : mi =  n i i i S S 1 [1.7] Để đánh giá trọng số của các tiêu chuẩn khác nhau ta sử dụng phép biến hình khác nhau của phương pháp đánh giá chuyên gia. Khi đó: 0 1 iK và 0 1 im với 1 1  n i im . Đôi khi phạm vi thay đổi của Ki và mi không phải trong khoảng {0,1} mà trong khoảng {0,10}. Phương pháp Delphi là phương pháp hoàn thiện nhất hiện nay về mặt tiến hành hỏi ý kiến chuyên gia. Phương pháp chuyên gia cho phép làm sáng tỏ ý kiến của các chuyên gia trong điều kiện thiếu sự thảo luận trực tiếp. Tuy nhiên độ chính xác và tính khách quan của ý kiến đã có sự phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm của các chuyên gia cũng như số lượng chuyên gia. Thông thường có thể đạt độ chính xác khi có nhóm chuyên gia 10 – 12 người với 3 vòng đánh giá. Kinh nghiệm áp dụng phương pháp chuyên gia cho thấy việc xử lý các kết quả đánh giá được tiến hành bằng các phương pháp toán học khác nhau: Phương pháp trội, phương pháp bậc, các phương pháp tương quan cặp và sắp đặt tuần tự. Có sự trùng khớp các kết quả cao khi xử lý các số liệu của các lần đánh giá bằng các phương pháp toán học. Kiểm tra, bổ sung về các số liệu của đánh giá đã tiến hành khi xác định các trọng số cho thấy sự trùng hợp của các kết quả theo phương pháp kiểm tra trội và bậc. Phương pháp trội và bậc là hai phương pháp đơn giản nhất trong các phương pháp chuyên gia đánh giá trọng số. Trọng số của các tính chất riêng
• 38. được xác định được bằng phương pháp tổng hợp bao gồm nguyên tắc đánh giá chuyên gia và nguyên tắc chi phí. Trong các lĩnh vực khác nhau có thể sử dụng hàng loạt các phương pháp cụ thể để đánh giá tổng hợp chất lượng của các đối tượng. Các phương pháp này đã được kiểm tra và sử dụng rất có hiệu quả. Tuy nhiên không có phương pháp nào có thể sử dụng trực tiếp để đánh giá hiệu quả của các điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ. Mỗi phương pháp trong những phương pháp nêu trên có hàng loạt các vấn đề không thể giải quyết được và chưa rõ ràng để áp dụng cho đối tượng phức tạp như điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ. 1.3.1.2. Phương pháp giải tích [một hoặc hai biến] Phương pháp giải tích được áp dụng có hiệu quả khi tối ưu các tham số đơn lẻ của mỏ [6,7,38,39]. Hàm một biến thường có dạng: f[x] = a.x+b/x+c → min. Trong đó x là biến cần tìm. Hàm hai biến thường có dạng: f[S,n] = a.x+b/x+c → min. Trong đó x là biến cần tìm; a, b, c là các hệ số. Hàm hai biến thường có dạng: f[S,n] = C1S + C2/nS + C3/S + C4n + C5/n+C6 → min. Trong đó: S và n là biến cần tìm; C1, C2, C3, C4, C5 và C6 là các hệ số. 1.3.1.3. Phương pháp phương án Phương pháp phương án được áp dụng để giải các bài toán đa phương án [6,7,38,39]. Tuy nhiên với các chuẩn tối ưu khác nhau [Chi phí quy đổi đơn vị nhỏ nhất hoặc lợi nhuận lớn nhất], đáp án cũng có thể khác nhau. 1.3.1.4. Phương pháp mô hình toán - kinh tế Phương pháp mô hình toán – kinh tế có ưu điểm là đánh giá định lượng theo một chuẩn tối ưu: Giá thành thấp nhất, chi phí nhỏ nhất hay lợi nhuận lớn nhất. Hàm mục tiêu trong trường hợp này được thể hiện: F[X,Y] = C+EHK  min [1.8]
• 39. - Các điều kiện ban đầu của bài toán: Chiều dày, góc dốc của vỉa than, tính chất cơ lý cua đất đá và than v.v… X - Các tham số tối ưu cần tìm: Phương án mở vỉa và chuẩn bị, công suất mỏ, chiều cao tầng, hệ thống khai thác, chiều dài khu khai thác, công nghệ khai thác v.v… Bài toán đặt ra trong trường hợp chung nhất là bái toán có n biến, Việc giảI bài toán có n biến và nhiều tham số phụ thuộc là một công việc hết sức khó khăn. Nhờ có máy tính điện tử ta có thể chuyển việc giải giải bài toán có n biến thành việc giả n bài toán, mỗi bài toán chỉ có một tham số cần tìm: F[X,Y] = ],[ YXF i n m i  min. [1.9] Trong đó: Y = [y1, y2, … , yj, … ym] – Véc tơ các điều kiẹn ban đầu của bài toán: j = 1, 2, 3,…, m. X – Tập hợp các tham số cần tìm: X = [x1, x2, … , xi, … xn]  Di [1.10] i = 1, 2, 3,…, n. ],[ YXF i n m i - Các thành phần của hàm mục tiêu. Rõ ràng bài toán tối ưu n biến được đưa về giải n bài toán tối ưu hàm một biến: Các thành phần bất kỳ của véc tơ X làm cực tiểu hàm [1.9] với các điều kiên biên [1.10] sẽ là các lời giải của bài toán [42]: Min ],[ YXF i n m i Xi  Di
• 40. W là tập hợp tất cả các véc tơ có thể [Tập hượp khả thi các các tam số sơ đồ công nghệ mỏ]. Giả sử Vi là tập hợp các véc tơ X trong W mà trong đó thành phần thứ nhất không làm cực tiểu hàm ],[ YXF i n m i trong tập hơp Di . Hiển nhiên phương án cần tìm không thể nằm trong Vi . Thưc tế phương án nào đó: X* = [x* 1, x* 2, … , x* i, … x* n]  Vi Fi[Y,X* i] ≠ Fi[Y,X0 i] Giá trị F[X,Y] trong đó X* = [x0 1, x* 2, … , x* i, … x* n] sẽ nhỏ hơn F[X*,Y]. Do vậy phương án phương án tối ưu nằm giữa tập hợp Wi = WV1. Khi thu hẹp tập hợp các phương án , ta đã đi từ tạp hợp W sang tập hơp Wi. Qúa trình lặp lại liên tục, cuối cùng ta được tập hơp Wi = WV1V1V2,…, Vi....Vn. Gồm véc tơ: X0 = [x0 1, x0 2, … , x0 i, … x0 n] là lời giải của bài toán. Ta chứng minh véc tơ: X0 thỏa mãn hai điều kiện: - Điều kiện cần; X0  D = [X]; - Điều kiện đủ:0 F[Y, X0 ] = min {F[Y,X]}. Giả sử: 1 - Tập hợp các lời giải giai đoạn tối ưu thứ nhất; 2 - Tập hợp các lời giải giai đoạn tối ưu thứ hai;  = 21  - Tập hợp các lời giải cần phải lựa chon. Nếu khi lựa chọn ta có tập hợp n thỏa mãn điều kiện: F[Y,Z] < R’ Z   . Hiển nhiên X0  2 . Ngược lại X0 [Tổ hợp không thỏa mãn điều kiện ban đầu] hoặc là X0   [Giá trị của hàm mục tiêu sẽ nhỏ hơn R. Điều này
• 41. ra vì lúi xa cực tiểu của hàm F. vì Vậy X0  2 . Do phạm vi 2 xác định tập hợp D ={X} nên véc tơ X0  D. Ta đã chứng minh được điều kiện đủ của tính tối ưu. Giá trị F[Y, X0 ] = min F[Y, X] là cực tiểu của hàm tịa toàn tập hợp  . Giả sử điều này không đúng thì giữa các điểm cua tập hợp  không nằm trong ][ 12  chí ít tìm được một điểm có F[Y, X*] < F[Y, X0 ]. Giả thiết này không thể có được vì các điểm của của vùng Q có F[Y, X] > R. Ta đã chứng minh được điều kiện đủ của tính tối ưu. 1.3.2. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu Qua phân tích các ưu và nhược điểm của các phương pháp tối ưu cho thấy: Phương pháp mô hình toán - kinh tế có ưu điểm là đánh giá định lượng theo một chuẩn tối ưu: Giá thành thấp nhất, chi phí nhỏ nhất hay lợi nhuận lớn nhất. Vì vậy để giải bài toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải cần phải áp dụng phương pháp mô hình toán – kinh tế. 1.4. KẾT LUẬN, MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Theo quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2020, định hướng đến năm 2030, sản lượng khai thác than sẽ không ngừng tăng nhanh để đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế quốc dân. Trong đó, than khai thác hầm lò đóng vai trò chủ đạo, chiếm đến 70% tổng sản lượng toàn ngành. Do đó vấn đề nghiên cứu đổi mới kỹ thuật, công nghệ, hoàn thiện và nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh than hầm lò có tính thời sự và cấp thiết trong giai đoạn hiện nay. Đối tượng vỉa than dày thoải có trữ lượng lớn tại bể than Đông Bắc nói chung, vùng Cẩm Phả nói riêng. Hiện nay, để khai thác điều kiện vỉa than này, các công ty than hầm lò đã và đang áp dụng hệ thống khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ, hạ trần than nóc; hoặc hệ thống khai thác chia lớp nghiêng. Sơ đồ công nghệ khai thác chủ yếu còn thù công: khấu than bằng
• 42. chống giữ lò chợ bằng vì chống thủy lực. Các công nghệ khai thác này có những chỉ tiêu KTKT cơ bản đã đáp ứng yêu cầu sản xuất hiện nay, tuy nhiên sản lượng và năng suất lao động đều còn thấp. Một số đơn vị như Vàng Danh, Nam Mẫu đã bắt đầu áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa đồng bộ khai thác vỉa than dày, dốc thoải, sử dụng tổ hợp dàn tự hành Vinaalta chế tạo trong nước và máy khấu than, tuy nhiên kết quả đạt được chưa cao. Bên cạnh các nguyên nhân do yếu tố khách quan như điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ, vấn đề thiết bị vật tư phải nhập khẩu v.v.. cũng có những nguyên nhân chủ quan do ngành khoa học mỏ trong nước còn thiếu tích lũy vể cả cơ sở lý thuyết và thực tiễn áp dụng cơ giới hóa. Xuất phát từ thực tế nêu trên, việc nghiên cứu tối ưu hóa các tham số của một số công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác than là hết sức cần thiết. Kết quả tổng quan các kết quả nghiên cứu tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải ở trong và ngoài nước cho thấy, trên thế giới từ lâu các nhà khoa học đã chú trọng vấn đề này và có nhiều công trình nghiên cứu quan trọng. Tuy nhiên, đặc điểm chung của các nghiên cứu này là dựa trên nhiều thông số đầu vào mang tính đặc trưng đối với từng vùng than, hoặc đối với trình độ khoa học kỹ thuật, mức độ cơ giới hóa của từng nước và đặc điểm kinh tế xã hội nước đó ở thời điểm nghiên cứu. Do đó việc áp dụng các kết quả nghiên cứu của nước ngoài vào điều kiện trong nước nói chung, vùng than Cẩm Phả - Quảng Ninh nói riêng là không phù hợp. Các công trình nghiên cứu trong nước về vấn đề tối ưu hóa các tham số công nghệ khai thác còn tương đối ít và mang tính định hướng chung. Trên cơ sở đánh giá hiện trạng áp dụng công nghệ khai thác đối tượng vỉa than dày, dốc thoải tại vùng than Quảng Ninh, tổng quan các kết quả nghiên cứu
• 43. hóa các tham số của công nghệ khai thác ở trong và ngoài nước, luận văn xác định mục tiêu và định hướng nội dung nghiên cứu như sau: 1. Đề xuất một số sơ đồ công nghệ khai thác phù hợp đặc điểm điều kiện địa chất các vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh. 2. Xây dựng phương pháp luận tối ưu hóa các tham số trong sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải, gồm: chiều dài lò chợ, chiều dài cột khấu theo phương, chiều cao khấu gương và chiều cao hạ trần. 3. Tính toán tối ưu hóa các tham số công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải cho một điều kiện cụ thể vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh. Luận văn lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu hóa là mô hình toán - kinh tế.
• 44. CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH 2.1. ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT- KỸ THUẬT MỎ VÀ TỔNG HỢP TRỮ LƯỢNG CÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH 2.1.1. Đặc điểm cấu tạo địa tầng chứa than vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh Khu vực Cẩm Phả có cấu tạo địa tầng tương đối đơn giản với chiều dày trầm tích gồm từ 2 ÷ 5 vỉa than, như điều kiện ở khu vực này là chiều dày than lớn, tới 80 ÷ 92 m và tạo thành nhiều chùm vỉa, do vậy khá phức tạp khi khai thác hầm lò. Vách trụ vỉa là các tập đá yếu, kém bền vững như sét kết, sét kết than với chiều dày 0,5 ÷ 5,0 m đẽ bị tách chẻ, sập lở. Khu vực Mông Dương - Khe Chàm phân bố giữa đứt gãy lớn A.A và đứt gãy Dương Huy. Địa tầng trầm tích chứa than khu vực này tương đối dày từ 1200 ÷ 1350 m. Cấu tạo vỉa than khá phức tạp, mức độ biến động vỉa lớn và về chiều dày cũng như diện tích phân bố. Vỉa bị vò nhàu, uốn lượn mạnh tạo thành nhiều nếp lồi, nếp lõm. Khoảng cách giữa các vỉa than từ 15 ÷ 70 m. Trầm tích hạt thô dày chiếm khoảng 60% địa tầng. Riêng khu vực mỏ Mông Dương có trầm tích hạt mịn chiếm 45 ÷ 75% tạo thành những tập dày kẹp giữa các vỉa than làm cho vách, trụ vỉa đều thuộc loại đá yếu kém bền vững, dễ gây hiện tượng sập lở, tách chẻ. Đặc điểm địa tầng trầm tích chứa than vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh gồm nhiều biến thể bởi các kiểu kiến trúc đặc biệt như dạng ẩn tinh, lấp đầy, cơ sở, biến tinh. Thành phần hạt được cấu tạo từ các loại hạt thô đến hạt vụn mịn và chia thành 7 nhóm gồm: cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét
• 45. than. Xi măng gắn kết chủ yếu là thành phần silic, cacbonat và sét nên khả năng bền vững trong cùng một loại đá cũng có những đặc điểm khác nhau. Với tính chất như vậy nên tính chất cơ lý của đá cũng biến đổi mạnh ngay trong cùng một lớp, phân lớp trầm tích. Do điều kiện cấu tạo thành lớp, phân lớp nên khả năng bền vững theo bề mặt tiếp xúc lớp thường rất yếu, dễ bị tách chẻ, đặc biệt là trong các loại đá hạt mịn như bột kết, sét kết. 2.1.2. Đặc điểm đá vách, đá trụ vỉa than Do đặc điểm trầm tích nhịp điển hình nên đá vách, đá trụ của các vỉa than dày, thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh thường thuộc loại mềm yếu, kém ổn định trong công tác khai thác hầm lò. Nằm sát vỉa than thường là các tập sét kết than, sét kết màu xám đen, xám, mềm bở với phân lớp rất mỏng từ 2 ÷ 12 cm và trong đá kẹp nhiều chỉ than thuộc loại than cám, vụn rời. Đá bị nứt nẻ mạnh, mặt phân lớp nhẵn, trơn, láng bóng, khi gặp nước thường trương nở, nhão, dễ tách chẻ, sập lở, trượt tiếp xúc khi đào lò hoặc khai thác. Chiều dày của tập đá yếu, kém bền vững này thường từ 0,3 ÷ 5,0 m. Nằm kế tiếp tập đá yếu, kém ổn định là tập bột kết màu xám đen, xám, phân lớp mỏng từ 8 ÷ 25 cm, nứt nẻ mạnh. Mặt phân lớp phẳng, nhẵn nhưng khó tách chẻ và đá thuộc loại rắn chắc hơn. Chiều dày của tập bột kết thường từ 6,0 ÷ 25,0 m. Đây là tập đá thường bị dịch chuyển, biến dạng trong quá trình khai thác, theo kiểu kéo theo do sập lở của tập đá yếu phân bố ở sát vách và trụ vỉa than. Tiếp theo là tập đá trầm tích hạt thô như cát kết, sạn kết, cuội kết phân lớp dày từ 18 ÷ 25 cm, đá rắn chắc, bền vững, nứt nẻ trung bình đến mạnh. Mặt phân lớp phẳng khó tách chẻ, sập lở. Đây là tập đá khá ổn định khi khai thác than. Chiều dày của tập này thường từ 20 ÷ 60 m.
• 46. tính chất cơ lý đá mỏ Đặc điểm tính chất cơ lý đá các khu vực vỉa dày, thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh được nghiên cứu liên tục trong các giai đoạn điều tra khảo sát và khai thác mỏ. Tuy cùng một loại đá, nhưng các đặc trưng tính chất, trạng thái cũng rất khác nhau, mức độ biến thiên lớn, nên trong quá trình tổng hợp tài liệu, đề tài đã lựa chọn những nét đặc trưng bằng phương pháp xác suất thống kê. Công tác thu thập tài liệu tính chất cơ lý đá được dựa vào các kết quả thí nghiệm mẫu chuẩn trong phong thí nghiệm của các loại đá trầm tích, đã được trình bày trong các báo cáo thăm dò địa chất qua các giai đoạn thăm dò sơ bộ, thăm dò tỉ mỉ, thăm dò bổ sung và thăm dò khai thác. Kết quả nghiên cứu tính chất cơ lý đá các khu vực vỉa dày, thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh xem bảng 2.1. Bảng 2.1: Bảng tính chất cơ lý đá mỏ vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh TT Tên mỏ Loại đá Độ bền nén, MPa Độ bền kéo, MPa Mô đun đàn hồi, GPa Lực kết dính, MPa Góc nội ma sát, độ Dung trọng, g/cm3 1 Dương Huy Sạn kết 70÷130 111,2 17÷21 20,9 - 39÷60 50,1 26÷35 32 2,45÷2,62 2,58 Cát kết 60÷95 86,6 12÷15 13,9 24 21÷42 33,9 25÷35 31 2,51÷2,67 2,65 Bột kết 35÷55 46,4 7,5÷11,2 10,4 8,59 17÷21,5 20,4 20÷32 30 2,51÷2,61 2,65 Sét kết 14÷22 20 3,9÷5,3 5,1 3,73 3,1÷5,8 4,8 25÷35 34 2,47÷2,6 2,57 2 Khe Chàm Sạn kết 65÷123 108,5 5,4÷15,2 8,7 - 35,1÷54 44,5 24÷35 33 2,43÷2,58 2,55
• 47. Đặc điểm điều kiện địa chất thủy văn Các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh chủ yếu nằm ở vùng đồi núi thấp, hiện nay một số khu vực khai thác hầm lò đã nằm dưới mức thông thủy, độ sâu khai thác dưới 250 m. Đặc điểm địa chất thủy văn chính của vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh là nước trong trầm tích chứa than có liên quan chặt chẽ với nước mặt và thay đổi theo mùa: về mùa mưa, lưu lượng nước trong lò lớn gấp 15 ÷ 30 lần so với mùa khô và đạt tới 5000 ÷ 6000 m3 /giờ. Lưu lượng nước lớn vào mùa mưa gây nhiều ảnh hưởng bất lợi cho công tác khai thác, sản lượng lò chợ cũng như tốc độ đào lò chuẩn bị trong thời kỳ này giảm xuống đáng kể. Bên cạnh đó, nhiều khu vực khai thác hầm lò nằm dưới ao hồ, sông suối, moong lộ thiên chứa nước, và khu vực lò cũ không được cập nhật. Trong quá trình khai thác, đã có một số mỏ bị ngập nước như Hà Lầm, Mông
• 48. một số nơi cũng đã xảy ra bục nước trong hầm lò, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Một số vỉa than dày, thoải vùng Cẩm Phả thuộc loại than cám bóp, có đặc tính khi gặp nước thì trương nở, bùn hóa, giảm độ bền. 2.1.5. Các điều kiện khác Theo “Báo cáo địa chất kết quả công tác thăm dò tỷ mỉ vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh” do Đoàn địa chất 9b Liên đoàn 9 - Tổng cục địa chất thành lập được Hội đồng Xét duyệt trữ lượng khoáng sản phê chuẩn năm 1980. - Nếp Uốn: có một số nếp uốn lớn như sau: + Nếp lõm Bàng Nâu: Mặt trục nghiêng về phía Nam với độ dốc 750  800 . Độ dốc hai cánh không cân đối, ở cánh Nam độ dốc thay đổi từ 300  600 , trung bình 450  500 , sát trên lộ vỉa có chỗ dốc đến 700 . + Nếp lõm 360:. Độ dốc vỉa hai cánh thay đổi từ 300 - 400 , dần về phía Nam độ dốc vỉa tăng dần lên [450  500 ]. Nếp lõm này kéo dài 100  150m. + Nếp lõm 375: phân bố trên một diên tích khoảng gần 1km2 , là một nếp lõm không hoàn chỉnh. Do ảnh hưởng của 2 đứt gãy F.6 phía Tây và đứt gãy A - A phía Nam nên hai đầu của nếp lõm này tạo nên các nếp uốn kéo theo nằm kề gần với hai đứt gãy trên. + Nếp lồi 480:. Đường trục nếp lồi chạy song song với nếp lõm 360 và cắm dốc đứng. Hai cánh gần đỉnh nếp lồi có cấu tạo cân đối, dốc khoảng 300 , ra xa khoảng hơn 100m dốc hơn [~400 ] sau đó thoải dần. + Nếp lồi 2525: Mặt trục chính có hướng cắm về phía Tây Nam với độ dốc khoảng 850 . Trên các cánh phía Đông và Đông Nam được trải rộng và có độ dốc thoải [250  350 ].
• 49. Cao Sơn: Nếp lõm này có xu hướng phát triển kế tục với nếp lõm Bàng Nâu. + Nếp lồi E18: Nằm ở phía Bắc nếp lõm Cao Sơn, trục chạy theo hướng gần trùng hướng Tây-Đông. Độ dốc hai cánh không cân xứng. Cánh Nam dốc hơn[350 -400 ]. + Nếp lồi Vũ Môn: Độ dốc hai cánh thay đổi, cánh phía Tây dốc 200 300 , cánh phía Đông dốc 300 - 400 . - Độ chứa khí: Khu vực chứa than vùng Cẩm phả tồn tại 3 đới khí như sau: Đới Nitơ-Mêtan: chủ yếu phân bố từ bề mặt đến mức +40m. Đới khí Mêtan-Nitơ: chủ yếu phân bố từ mức +40m đến mức -150m. Đới Mêtan: chủ yếu phân bố từ mức -150 trở xuống. Một vài nơi như Cao Sơn, bề mặt của đới Mêtan nổi cao đến mức +50m, ở phía Nam phân khu Đá Mài ở mức -50m và được nâng dần lên mức +50m ở phiá Tây Nam. Các phần đới Mêtan cao hơn, mức -150m thường tạo thành những vòm kín, phù hợp với diện phân bố của các vòm, đỉnh các nếp lồi. 2.1.6. Tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh Luận án đã tiến hành đánh giá tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải tại một số công ty than hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh gồm: Dương Huy, Quang Hanh, Khe Chàm và Mông Dương. Kết quả đánh giá xem bảng 2.2.
• 50. hợp trữ lượng địa chất vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh STT Tên mỏ Mức đánh giá Trữ lượng địa chất [1000T] Trữ lượng vỉa dày, dốc thoải [1000T] Tỷ lệ trong tổng TLĐC mỏ, % Tỷ lệ trong tổng TLĐC vỉa dày, dốc thoải, % 1 Dương Huy -350/+38 156.317,7 1.862,4 1,2 9,2 2 Quang Hanh -750/+20 99.572,5 1.104,5 1,1 5,5 3 Mông Dương -250/LV 22.716,6 962,3 4,2 4,8 4 Khe Chàm -500/LV 137.651,3 16.282,9 11,8 80,6 Tổng cộng 642.610,2 20.212,0 4,9 100,0 Từ bảng 2.2 cho thấy, trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả khoảng 20.212 nghìn tấn, chiếm 4,9% tổng trữ lượng trong phạm vi đánh giá. Trong đó, tập trung chủ yếu tại Công ty than Khe Chàm, khoảng 16.283 nghìn tấn, chiếm 80,6% trữ lượng vỉa than dày, thoải vùng Cẩm Phả và bằng 11,8% tổng trữ lượng mỏ. Tại các công ty than Dương Huy, Quang Hanh và Mông Dương, trữ lượng vỉa than dày, thoải tương đối ít, khoảng 1 - 2 triệu tấn, chiếm 1 - 4% tổng trữ lượng mỏ. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả xem hình 2.1.
• 51. lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả 2.1.7. Đánh giá tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh Trên cơ sở kinh nghiệm khai thác cơ giới hóa tại các nước trên thế giới cũng như tại vùng than Quảng Ninh những năm vừa qua, đề tài đã tiến hành đánh giá và phân loại các khu vực vỉa than dày, thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh được xem là có khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa phải thỏa mãn đồng thời các tiêu chí sau: - Chiều dài theo phương: Lp ≥ 200 m; - Độ biến động về chiều dày vỉa: Vm ≤ 35%; - Độ biến động về góc dốc vỉa: V ≤ 35%; - Tỷ lệ đá kẹp trên gương ≤ 10%; - Đá vách thuộc loại ổn định trung bình trở lên; - Trụ vỉa thuộc loại bền vững trung bình trở lên; - Khu vực có kích thước hình chữ nhật, trữ lượng công nghiệp không nhỏ hơn 100.000 tấn và có xem xét đến chiều dày và góc dốc vỉa lớn nhất, nhỏ nhất trong khu vực đánh giá.
• 52. quả đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện địa chất với các tiêu chí nêu trên, đề tài đã xác định được trữ lượng các khu vực vỉa than dày thoải vùng Cẩm Phả có khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác khoảng 11.733 nghìn tấn. Trong đó, tập trung chủ yếu tại mỏ Khe Chàm với trữ lượng 9.528 nghìn tấn, chiếm 81,2%, tiếp theo là mỏ Dương Huy với trữ lượng 1.265 nghìn tấn, chiếm 10,8%, mỏ Quang Hanh với trữ lượng 940 nghìn tấn, chiếm 8,0% [xem bảng 2.3]. Bảng 2.3: Tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả STT Tên mỏ Mức đánh giá Trữ lượng vỉa dày, dốc thoải [1000T] Trữ lượng có khả năng CGH [1000T] Tỷ lệ, % 1 Dương Huy -350/+38 1.862,4 1.265,0 10,8 2 Quang Hanh -750/+20 1.104,5 940,2 8,0 3 Mông Dương -250/LV 962,3 0,0 0,0 4 Khe Chàm -500/LV 16.282,9 9.527,8 81,2 Tổng cộng 20.212,0 11.733,0 100,0 Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả xem hình 2.2. Hình 2.2. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả
• 53. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH Như đã trình bày tại chương 1, các sơ đồ công nghệ khai thác truyền thống bằng thủ công khoan nổ mìn gần như đã đạt đến giới hạn về công suất và năng suất. Để đáp ứng nhu cầu gia tăng sản lượng và phát triển bền vững ngành than, việc nghiên cứu thay đổi bản chất của công nghệ khai thác là xu hướng tất yếu. Theo đó, phải đẩy mạnh áp dụng công nghệ cơ giới hóa có công suất lớn, đòi hỏi ít nhân lực phục vụ khai thác tại các khu vực khoáng sàng than có điều kiện thuận lợi vùng Quảng Ninh nói chung, vùng Cẩm Phả nói riêng. Do vậy, trong khuôn khổ luận án sẽ tập trung nghiên cứu đề xuất một số sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác phù hợp cho các khu vực vỉa dày thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại vùng Cẩm Phả. Các khu vực vỉa dày thoải không có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác có thể áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác thủ công truyền thống bằng khoan nổ mìn phổ biến hiện đang áp dụng của ngành. 2.2.1. Đề xuất sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ trần than nóc Trên cơ sở kết quả đánh giá, tổng hợp trữ lượng địa chất, kinh nghiệm áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác các vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng tại các nước trên thế giới và tại một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh. Đề tài đề xuất áp dụng “sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ trần than nóc” cho các khu vực vỉa có chiều dày 3,51- :- 10,0 m, góc dốc vỉa đến 350 đá vách dễ sập đổ đến sập đổ trung bình. Theo sơ đồ công nghệ này, lò chợ được khấu bám trụ với chiều cao khấu gương thay đổi từ 2,0 - 3,5m, phần than còn lại được thu hồi qua các cửa tháo của
• 54. loại dàn chống áp dụng phải có kết cấu hạ trần than nóc, thông thường gồm hai loại: [1] loại sử dụng 2 máng cào [hình 2.3a] có khả năng thu hồi than tương đối cao do cửa tháo than thấp, tuy nhiên việc sử dụng tới hai máng cào trong lò chợ gây nên sự phức tạp trong sản xuất và làm tăng chi phí đầu tư thiết bị; [2] loại sử dụng một máng cào [hình 2.3b], đây là loại dàn chống được phát triển sau với ưu điểm gọn nhẹ do công tác thu hồi than và công tác khấu gương đều do một máng cào đảm nhiệm, nhược điểm chính của dàn chống dạng này là việc đặt cửa sổ thu hồi than cao dễ dẫn đến làm tăng tổn thất. a M¸ngthuhåi khi h¹ a. Dàn chống hạ trần sử dụng máng cào gương và máng cào thu hồi riêng biệt b. Dàn chống hạ trần sử dụng một máng cào chung cho khấu gương và thu hồi Hình 2.3. Công nghệ CGH khai thác hạ trần than nóc * Xây dựng sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ trần than nóc Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ trần than nóc sử dụng dàn chống tự hành kết hợp với máy máy khấu combai được áp dụng trong điều kiện vỉa dày [3,51 -:- 10,0 m], góc dốc vỉa đến 350 đá vách dễ sập đổ đến sập đổ trung bình. Xây dựng sơ đồ công nghệ khai thác như sau:
• 55. chuẩn bị: Từ vị trí giới hạn khai thác, đào lò thượng nối hai mức vận tải và thông gió làm thượng khởi điểm lắp đặt giàn chống và máy khấu. * Công tác khai thác: Việc khai thác khu vực được tiến hành theo phương pháp khấu dật theo hướng từ biên giới về trung tâm. + Đầu ca máy khấu [combai] đang ở chân [hoặc đầu] lò chợ, di chuyển theo hướng dốc lên phía lò thông gió [hoặc xuống phía lò vận tải] khấu gương hết luồng lò chợ. + Theo tiến độ máy khấu di chuyển khấu gương lò chợ thực hiện các công tác đẩy tấm đỡ gương [cách tang sau máy khấu 2  3 giàn chống tương ứng 3,0  4,5 m], di chuyển máng cào [cách tang sau máy khấu tối thiểu 15 m] và di chuyển giàn chống sau vị trí di chuyển máng cào 1,5 m]. Các công tác đẩy xà tiến gương, di chuyển máng cào, giàn chống đều được thực hiện bằng các kích thủy lực. + Khi máy khấu đến đầu [hoặc chân] lò chợ sẽ thực hiện công tác quay chuyển vị trí tang cắt: tang cắt trước đang khấu phần nóc hạ xuống để khấu phần nền và ngược lại tang khấu sau nâng lên khấu nóc, máy khấu chạy không tải theo hành trình ngược lại xuống phía dưới [hoặc lên trên], khi máy khấu cách chân [hoặc đầu] lò chợ khoảng 22 ÷ 25 m, tiến hành cho máy khấu áp sát gương và bắt đầu tạo luồng khấu mới. Khi máy khấu chạy đến chân [hoặc đầu] lò chợ, máy khấu đã nằm trọn vào luồng khấu mới tiến hành di chuyển giàn chống, máng cào phần đầu [hoặc chân] lò chợ. Sau đó tiến hành đảo chiều tang khấu và chuẩn bị cho luồng khấu tiếp theo. + Công tác thu hồi than hạ trần: Sau mỗi luồng khấu gương và di chuyển dàn chống, thực hiện công tác thu hồi than hạ trần. Công tác thu hồi than nóc được tiến hành từ dưới lên theo chiều dốc gương lò chợ, trình tự công việc thu hồi than nóc như sau: sử dụng hệ thống thủy lực hạ máng thu hồi sau đó mở cửa
• 56. than; dùng choòng chọc than ở mỗi cửa sổ, than thu hồi được chảy qua máng thu hồi của dàn chống xuống máng cào gương lò chợ; sau khi thu hồi tiến hành đóng cửa sổ và chuyển sang thu hồi dàn tiếp theo tương tự như trên. + Cuối ca thực hiện các công tác chuẩn bị bao gồm: kiểm tra tình trạng kỹ thuật, bảo dưỡng và sửa chữa thay thế phụ tùng nếu cần cho máy khấu than [hoặc máy bào], giàn chống, thiết bị và toàn bộ hệ thống bơm nhũ hóa, hệ thống lọc bụi, hệ thống cung cấp điện, hệ thống cấp nước, hệ thống máng cào trong và ngoài lò chợ, hệ thống cảnh báo khí mê tan, kiểm tra áp lực giàn chống... thu hồi vì chống lò chuẩn bị, di chuyển máy chuyển tải; thu băng tải co dãn và cắt khung băng [trường hợp sử dụng băng tải]. * Công tác vận tải: Than khấu từ gương lò chợ rót xuống hệ thống vận tải [máng cào, băng tải hoặc goòng] ở lò dọc vỉa vận tải và vận chuyển ra mặt bằng công nghiệp của mỏ. Vật liệu, thiết bị được vận chuyển theo hệ thống đường lò thông gió cung cấp cho lò chợ. * Công tác thông gió: Thông gió trong quá trình khai thác lò chợ theo sơ đồ thông gió chung của khu vực. Gió sạch từ mạng gió chính qua lò dọc vỉa than vận tải lên thông gió cho lò chợ. Gió thải từ lò chợ qua lò dọc vỉa thông gió rồi ra ngoài theo hệ thống đường lò thông gió của mỏ. * Công tác cung cấp nước và thoát nước của lò chợ: Nước phục vụ cho lò chợ được lấy từ trên mặt bằng công nghiệp của mỏ qua hệ thống đường ống dẫn nước xuống cung cấp cho trạm bơm nhũ tương. Nước thải từ lò chợ được thoát, chảy tự nhiên theo rãnh nước ở nền lò xuống mức vận tải sau đó ra ngoài theo sơ đồ thoát nước chung của mỏ. 2.2.2. Đề xuất sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi than lớp giữa Trên cơ sở kết quả đánh giá, tổng hợp trữ lượng địa chất, kinh nghiệm