Giáo trình Cơ sở khai thác Mỏ hầm lò: Phần 2

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>Chng 6 </b>

<b>Công nghệ khai thác than trong lò chợ </b>

Tp hp cỏc cụng tỏc cn tin hành để khai thác than trong lò chợ được
gọi là quy trình cơng nghệ lị chợ.

Các cơng tác của quy trình cơng nghệ lị chợ được phân biệt thành các
cơng tác chính và các cơng tác phụ. Trong đó, các cơng tác chính là: tách than
khỏi vỉa nguyên, phá vỡ than đến độ cục phù hợp, xúc bốc than lên thiết bị vận
tải, vận chuyển than, chống giữ lò chợ và điều khiển áp lực mỏ; cịn các cơng
tác phụ thì bao gồm: vận chuyển vật liệu chống lò vào lò chợ, di chuyển thiết bị
vận tải của lò chợ theo tiến độ của nó, bảo dưỡng và sửa chữa máy móc, thiết bị
trong lị chợ, cung cấp năng lượng (điện, khí nén), thơng gió, chiếu sáng cho lị
chợ và v.v…

Một chu kỳ sản xuất của lò chợ là tập hợp các cơng tác chính và một số
cơng tác phụ, cần thiết phải tiến hành để đảm bảo dịch chuyển lị chợ qua một
khoảng dài nào đó và trong mt khong thi gian nht nh.

<b>6.1. Chống giữ lò chỵ </b>

Trong q trình khấu than ở lị chợ, đá vách dần dần bị bóc lộ, mất gối
tựa, trạng thái cân bằng lực bị phá vỡ và dưới tác dụng của trọng lượng bản thân
và của các lớp đá nằm trên, chúng bị uốn võng và rạn nứt; diện bóc lộ càng lớn
thì đá vách càng bị uốn mạnh. Nếu không áp dụng các biện pháp chống giữ đá
vách kịp thời, thì ở khoảng cách nào đó kể từ gương lị chợ sẽ xẩy ra hiện tượng
sập đổ của vách xuống khoảng trống đã khai thác. Vách trực tiếp sẽ sập đổ
trước và sau đó đến lượt vách cơ bản.

Vách trực tiếp (hình 71, b) là các lớp đá nằm trực tiếp trên vỉa than,

chúng dễ rạn nứt và sập đổ ở mỗi khoảng bóc lộ tương đối ngắn và khi có chiều
dày khá lớn, chúng có khả năng lấp đầy khơng gian phía sau lị chợ, từ trụ của
vỉa tới vách cơ bản.

Vách cơ bản là các lớp đá nằm trên vách trực tiếp. Nó thường sập đổ chỉ
khi có diện bóc lộ khá lớn.

Để đảm bảo cơng tác khấu than được an tồn và liên tục, cần phải chống
giữ đá vách trong khoảng trống gần gương đúng lúc và chắc chắn. Để chống lò,
có thể dùng nhiều loại vì chống, chúng có thể được chia thành hai loại chính: vì
chống đơn và vì chống tự hành cơ khí hố.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<i><b>6.1.1. Vì chống đơn gần gương </b></i>

Vì chống đơn gần gương gồm có các cột được bố trí thành các hàng
thẳng và đều đặn dọc gương lò chợ. Các cột được đặt dưới xà, mỗi xà có từ hai
đến bốn cột đội vào thì tạo thành một khung chống (hình 71, a). Xà có thể được
đặt song song hay vng góc với gương lị chợ.

Khi vách trực tiếp có hướng các thớ nứt thẳng góc với gương lị chợ, thì
phải đặt xà song song với gương lò, như vậy mới đảm bảo giữ các tảng đá có
thể tách rời khỏi khối và sập đổ xuống khoảng trống gần gương. Khung chống
kiểu này được gọi là khung chống dọc. Nếu vách trực tiếp có hướng các thớ nứt
song song với gương lị, thì phải đặt xà thẳng góc với nó, tức là phải dùng
khung chống ngang (hình 71, a).

Khi dùng khung chống dọc, chỗ sát gương có công nhân làm việc sẽ
không được chống giữ. Ngoài ra, khoảng cách giữa các hàng khung chống có
thể khơng đủ rộng để bố trí thiết bị và máy móc làm việc ở gương lị khi xét đến
tính ổn định của vách. Cho nên, ở các vỉa dốc thoải thường dùng khung chống

ngang. Kiểu khung chống này có khả năng chống giữ phần vách sát gương bằng
các đầu xà công sơn, không cần cột để khỏi cản trở hoạt động của máy khấu
than.

<i><b>Hình 71. </b>Vì chống đơn </i>
<i>a- vì chống gỗ; </i>
<i>b- vì chống thép; </i>
<i>h₁- vách trực tiếp; </i>
<i>h₂- vách cơ bản; </i>
<i>I- khơng gian lị chợ; </i>
<i>II- khoảng trống đã </i>
<i> khai thác </i>

<i>a </i>

<i>b </i>

<i>B </i>
<i>B </i>

<i>B </i>
<i>A </i>

<i>B - B </i>
<i>A </i>

<i> A - A </i>

<i>h₂</i>

<i>h₁</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Trong các lò chợ dốc
nghiêng và dốc đứng thường sử
dụng các khung chống dọc, bởi
vì các khung chống này có các
đầu xà tì sát vào nhau, hợp
thành một tuyến liên tục dọc
gương lò chợ, chúng sẽ khó bị
đổ hoặc trơi, trượt (hình 72).

Tuỳ theo loại vật liệu
được dùng, vì gần gương có thể
được làm bằng gỗ hay bằng
thép.

Vì chống thép ngày càng
được dùng nhiều hơn, vì nó có
nhiều ưu điểm hơn hẳn vì chống gỗ: dễ tháo lắp, bền hơn và có đặc tính cơng
tác tốt hơn. Dùng vì thép sẽ giảm được mật độ vì chống và nâng cao mức độ an
tồn trong lị chợ. Tuy vậy, chúng chỉ phù hợp với các lò chợ dốc thoải và dốc
nghiêng.

Vì chống đơn gần gương bằng thép gồm có các cột và các xà có khớp
nối bản lề. Cũng có thể dùng vì chống hỗn hợp, gồm các cột thép và xà gỗ.

Các cột chống đơn bằng thép được phân biệt thành: các cột ma sát (hình
73, a, b và d) và các cột thuỷ lực (hình 73, c).

Cột chống ma sát gồm có: vỏ cột (1), lõi cột (2) và ổ khoá ma sát. Khố

ma sát gồm có vỏ khố (3) và nêm ma sát (4). Cột thuỷ lực là một loại kích thủy
lực có thể co duỗi được, có gắn sẵn bm tay dui ct.

Xà thép (hình 74) được chế tạo theo từng đoạn riêng biệt với nhiều cỡ
khác nhau. Các đoạn xà có thể lắp ghép với nhau bằng các khớp bản lề.

<i><b>Hình 73.</b> Các cột chống thép </i>
<i>a, b và d- c¸c cét ma s¸t; </i>

<i>c- cét thủ lùc</i>

<i>1</i>
<i>3</i>
<i>4</i>

<i>2</i>

<i>c</i> <i>d</i>

<i>b</i>
<i>a</i>

<i>2 </i> <i>1 </i>

<i>2 </i>

<i>1 </i>

<i><b>Hình 72 </b></i>
<i>Các khung chống </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i><b>6.1.2. Vì chống đơn phá hoả </b></i>

Nếu vì chống gần gương giữ cho vách trực tiếp khỏi sụt lở, thì vì chống
phá hoả được bố trí ở biên giới giữa khơng gian lị chợ và khoảng trống đã khai
thác (xem hình 71, b), để cùng với khối than nguyên của gương lò chợ làm gối
tựa cho các lớp đá vách, đảm bảo sự gắn kết liên tục của chúng.

Do vì phá hoả chịu tải trọng lớn hơn nhiều so với vì gần gương, nên nó
phải bền hơn, có tải trọng ban đầu và tải trọng công tác lớn hơn.

Theo tiến độ của gương lị chợ, vì phá hoả được dịch chuyển tới tuyến
lắp đặt mới gần gương lò. Khoảng cách ở mỗi lần dịch chuyển vì phá hoả c
gi l bc phỏ ho.

Vì phá hoả có thể bằng gỗ hay bằng thép.

Có ba loại vì phá hoả bằng gỗ phổ biến: hàng cột, cụm cột và các chồng
cũi (hình 75).

<i><b>Hình 75.</b> Các loại vì phá hoả bằng gỗ </i>

Hng ct phỏ hoả là các cột gỗ được dựng theo tuyến phá hoả, dọc lị
chợ. Hàng cột có thể có một, hai hay ba dãy cột (hình 75, a, b và c). Để có thể
đi lại được qua hàng cột phá hoả, cứ cách mỗi khoảng dài 3 đến 5 m, cần chừa
lại một khoảng trống từ 0,7 đến 1,0 m.

Cụm cột là nhóm cột có từ 4 đến 16 cột, được đặt theo thứ tự cụm này
tiếp cụm kia dọc theo tuyến phá hoả (hình 75, f), khoảng cách giữa hai cụm cột
kề nhau thường từ 2 đến 3 m.

<i><b>H×nh 74.</b> Các kiểu xà thép</i>

<i>a </i> <i>b </i> <i>c </i> <i>d </i> <i>f </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Chồng cũi được xếp bằng các đoạn gỗ tròn hay gỗ súc, lần lượt từng đôi
một chồng chéo lên nhau, từ trụ lên tới vách của vỉa. Để dễ thao tác khi xếp cũi,
nhất là ở các lị chợ có độ dốc lớn, người ta xếp chúng dựa vào các cột của vì
chống gần gương (hình 75, d), hoặc dựa vào các cột phụ được dựng thêm ở vị trí
xếp cũi (hình 75, e). Các chồng cũi cũng được dựng lần lượt, nối tiếp nhau
thành hàng, dọc theo tuyến phá hoả của lò chợ. Khoảng cách giữa các cũi
thng l 2 n 3 m.

Vì phá ho¶ b»ng thÐp cịng cã dạng hàng cột, cụm cột và chồng cũi.
Chúng cũng được lắp dựng trong lò chợ giống như các vì chống phá hoả bằng
gỗ.

cỏc va dc thoi cú th s dụng
các loại cột phá hoả chuyên dùng, hoạt
động theo nguyên lý ma sát (hình 76). Cấu
tạo của cột phá hỏa ma sát như sau: vỏ cột
(1), phần trên của vỏ cột có ổ khố ma sát
(5), trục vít chính (2), trục vít phụ (3) và
mũ cột (4).

Chiều cao của cột được điều chỉnh
bằng cách xoay vít chính (2) tương đối với
vỏ cột (1) và định vị nó bằng cách đóng
nêm (6) của ổ khoá ma sát (5). Để chất tải
cho cột, người ta chỉ cần xoay vít phụ (3)

ngược chiều ren tới mức độ cần thiết. Việc
tháo cột còn đơn gản hơn: chỉ cần đóng
ngược nêm (6), vít chính cùng vít phụ và
mũ cột sẽ tụt vào trong vỏ cột.

Trong lò chợ, các cột phá hoả kể trên được bố trí cách đều nhau dọc theo
tuyến phá hoả. Khoảng cách giữa các cột phá hoả thường là 1 đến 3 m.

Bên cạnh các cột phá hoả ma sát, người ta cũng chế tạo các ct phỏ ho
thu lc.

<i><b>6.1.3. Vì chống tự hành cơ khí hoá. </b></i>

Dựng vỡ chng t hnh c khớ hố có thể loại trừ hồn tồn lao động thủ
cơng nặng nhọc trong cơng tác chống giữ lị chợ và điều khiển áp lực mỏ.

Vì chống cơ khí hố được lắp ghép từ nhiều đoạn vì chống riêng biệt.
Các đoạn vì có liên hệ trực tiếp với nhau, hoặc gián tiếp thông qua thiết bị vận
tải trong lị chợ, khi đó chúng cịn có nhiệm vụ di chuyển thiết bị vận tải của lị
chợ theo tiến độ khấu gương.

<i><b>H×nh 76 </b></i>
<i>Cột phá hoả </i>

<i>ma sát </i>

<i>4 </i>

<i>3 </i>

<i>2 </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Theo phương pháp tác dụng tương
hỗ với đá vách và cách bảo vệ khơng gian
lị chợ, các vì chống cơ khí hố được chia
thành bốn loại: kiểu đỡ, kiểu chắn, kiểu
chắn-đỡ và kiểu đỡ-chắn. Vì chống kiểu
chắn chỉ có tác dụng ngăn cách khơng
gian lị chợ với khối đá vách đã phá hoả.
Hai kiểu cuối cùng đều là vì chống hỗn
hợp, chúng có cả cơ cấu đỡ và cơ cấu
chắn.

Theo điều kiện áp dụng, các vì
chống cơ khí hoá được chia thành nhiều
loại để phù hợp với các điều kiện góc dốc
và chiều dày khác nhau của các vỉa than.

<b>6.2. §iỊu khiển áp lực mỏ trong lò chợ </b>

Tp hp các biện pháp để điều chỉnh sự xuất hiện áp lực mỏ trong lò
chợ, nhằm mục đích tạo điều kiện làm việc an tồn, được gọi là điều khiển áp
lực mỏ hay là điều khiển đá vách.

Có nhiều phương pháp điều khiển áp lực mỏ, đó là: phá hoả tồn phần,
chèn lị từng phần, chèn lị tồn phần, giữ đá vách trên các trụ than, cho đá vách
hạ t t

<i><b>6.2.1. Phá hoả toàn phần </b></i>

Bản chất cña

phương pháp điều

khiển đá vách phá hoả
toàn phần là: theo tiến
độ của gương lò chợ,
dùng các vì chống phá
hoả đặt dọc theo biên
giới giữa không gian

<i><b>Hình 77. </b>Vì chống tự hành cơ khí hố </i>
<i>a- kiểu đỡ; b- kiểu chắn; </i>

<i>c- kiểu chắn-đỡ; d- kiểu đỡ-chắn </i>

<i>a </i>

<i>b </i>

<i>c </i>

<i>d </i>

<i><b>Hình 78. </b>Phương pháp điều khiển </i>
<i>áp lực mỏ phá hoả toàn phần </i>

<i>A </i> <i>A </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

lò chợ và khoảng trống đã khai thác, để làm gối tựa cho đá vách trực tiếp và

“cắt” nó sập đổ về phía sau lị chợ (hình 78).

Điều kiện áp dụng chủ yếu của phương pháp này là đá vách trực tiếp
phải có đủ chiều dày, để sau khi sập đổ có khả năng lấp kín khoảng trống đã
khai thác, từ trụ của vỉa lên tới vách cơ bản. Như vậy mới giảm được áp lực tác
dụng lên vì chống gần gương xuống mức thấp nhất.

Có hai cách tiến hành phá hoả đá vách. Cách thứ nhất là trước khi phá
hoả cần dựng hàng vì chống phá hoả mới, nằm về phía gần gương và cách hàng
vì chống phá hoả cũ một khoảng đúng bằng bước phá hoả. Sau đó, tháo dỡ hàng
vì chống cũ và khi đó đá vách bị mất gối tựa, sẽ tự sập đổ xuống khoảng trống
đã khai thác. Cách thứ hai đơn giản hơn: di chuyển lần lượt từng vì chống phá
hoả, từ vị trí cũ sang vị trí mới và đá vách sẽ tự sập đổ.

Khi lị chợ có độ dốc khơng q 150_{, có thể tiến hành phá hoả theo chiều}

từ dưới lên trên, hoặc từ trên xuống dưới. Nhưng khi lị chợ dốc hơn (>150), thì
chỉ được phá hoả theo hướng từ dưới lên trên, vì nếu phá hoả theo hướng ngược
lại, đá vách sau khi bị sập đổ, trôi theo chiều dốc, sẽ lọt vào khụng gian lũ ch.

<i><b>6.2.2. Chèn lò từng phần </b></i>

Phng pháp điều khiển áp lực mỏ chèn lò từng phần được áp dụng khi
vách của vỉa là các lớp đá khó phá hỏa.

Để tiến hành chèn từng phần, có thể đào các lò lấy đá đi theo phương
của vỉa trong khoảng trống đã khai thác (hình 79). Đá lấy được khi đào các lò
này sẽ được xếp thành các dải đá chèn, nằm xen kẽ giữa các lò lấy đá. Khi việc
đào các lò lấy đá không cung cấp đủ đá để chèn, thì buộc phải lấy đá từ các
gương lò chuẩn bị hoặc lấy từ mặt đất xuống.

<i><b>Hình 79. </b>Sơ đồ điều khiển đá vách bằng chèn lò từng phần</i>
<i>A </i>

<i>A </i>

<i> lò lấy đá </i>

<i>B </i> <i>B </i> <i> dải đá chèn </i>

<i>A - A </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Trong phương pháp này, các dải đá chèn thường lấp kín 60-80% khoảng
trống đã khai thác, chúng tiếp nhận phần lớn áp lực mỏ truyền từ vách xuống,
do đó giảm được áp lực tác dụng lên vì chống lị chợ. Việc xếp các dải đá chèn
được tiến hành liền sau tiến độ khấu gương lũ ch.

<i><b>6.2.3. Chèn lò toàn phần </b></i>

Ngoi ý ngha chính là điều khiển áp lực mỏ, phương pháp chèn lị tồn
phần cịn có mục đích làm giảm tổn thất khống sản, bảo vệ các cơng trình tự
nhiên và nhân tạo trên mặt đất, ngăn ngừa cháy mỏ và làm tăng hiệu quả thơng
gió ở khu khai thác.

Có thể nói chèn lị toàn phần là phương pháp điều khiển áp lực mỏ có
hiệu quả nhất, nhưng lại tốn kém nhất.

Khi chèn lị tồn phần, vật liệu chèn được đưa vào khu vực chèn phía sau
lị chợ theo lị dọc vỉa thơng gió. ở các lị chợ có góc dốc lớn hơn 400, có thể
chèn lị bằng phương pháp tự chảy. Còn ở các trường hợp khác phải dùng một

trong ba phương pháp: chèn lị bằng thiết bị cơ khí, chèn lị bằng sức nước và
chèn lò bằng khí nén. Trong hai phương pháp cuối, vật liệu chèn được vận
chuyển theo đường ống.

<i><b>6.2.4. Giữ đá vách trên các trụ than </b></i>

Trong phương pháp điều khiển áp lực mỏ này, theo tiến độ khai thác
than người ta chừa lại các trụ than nguyên khối qua mỗi khoảng cách nhất định
trong khoảng trống đã khai thác. Kích thước của các trụ than và khoảng cách
giữa chúng được tính chọn dựa vào chiều sâu khai thác, chiều dày và độ kiên cố
của vỉa than, tính chất của đá vách và đá trụ.

Phương pháp này thường được áp dụng trong các hệ thống khai thác
buồng và buồng-cột. Trong đó, vách của buồng khấu được chống bằng vì neo
hoặc khơng cần chống giữ, trụ than giữa các buồng khấu có chiều rộng gần
bằng chiều dày của vỉa. Các trụ than sẽ tiếp nhận áp lực do các lớp đá vách gây
ra và có thể tồn tại trong thời gian khá dài.

Khuyết điểm lớn của phương pháp này là tổn thất than rất lớn và không
áp dụng được cho các vỉa than có tính tự cháy.

<i><b>6.2.5. Hạ đá vách từ từ </b></i>

Nếu vách của vỉa là loại đá liên kết tốt, có khả năng khơng rạn nứt khi bị
uốn võng, thì có thể sử dụng phương pháp điều khiển áp lực mỏ hạ đá vách từ từ
(hình 80).

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

lớp đá nằm trên, vách trực tiếp sẽ bị uốn võng dần dần, rồi gối xuống trụ của
vỉa. Phương pháp này sẽ có hiệu quả cao khi đá trụ có khả năng trương bùng.

Ngoài các phương pháp điều khiển đá
vách kể trên, ở các vỉa dốc đứng cịn có thể
dùng phương pháp để lại các chồng cũi gỗ
trong khoảng trống đã khai thác. Khi đó,
vách sẽ tựa lên các chồng cũi được để lại, tất
nhiên nó sẽ dần dần nén ép và phá hủy các
chồng cũi, rồi sập đổ ở khoảng cách khá xa
gương lò chợ, mà không gây ảnh hưởng tới
các cơng tác lị chợ. Khuyết điểm chủ yếu
của phương pháp này là lượng tiêu hao gỗ
chống lò rất cao, cho nên hiện nay rất ít
được sử dụng.

<b>6.3. Cơng nghệ khai thác than ở lị chợ bằng phương pháp khoan nổ mìn </b>
<b> ở các vỉa dốc thoải và nghiêng </b>

<i><b>Hình 81.</b> Các sơ đồ bố trí lỗ mìn trên gương lị chợ </i>

<i>a- với một hàng lỗ mìn; b- với hai hàng lỗ mìn; c- với ba hàng lỗ mìn </i>
<i><b>Hình 80. </b>Điều khiển áp lực mỏ bằng </i>
<i>phương pháp hạ đá vách từ từ </i>

<i>a </i>

<i>a </i> <i>_a-a</i>

<i>b </i>

<i>b </i>

<i>b-b </i>

<i>c-c </i>
<i>c </i>

<i>c </i>
<i>a </i>

<i>b </i>

<i>c </i>
<i>A - A </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

Công nghệ khai thác than bằng phương pháp khoan nổ mìn hiện đang
được áp dụng rộng rãi ở nước ta. Dạng công nghệ này có các cơng tác chính sau
đây: khoan lỗ mìn, nạp và nổ mìn để tách phá than, xúc bốc và vận tải than dọc
lò chợ, chống giữ lò chợ và điều khiển áp lực mỏ. Còn các cơng tác phụ ở đây
thì bao gồm: vận chuyển gỗ chống lò vào lò chợ, di chuyển thiết bị vận tải của
lò chợ sau mỗi lần khấu than, thơng gió cho lị chợ sau khi nổ mìn và v.v...

Để tách phá than trong lò chợ bằng sức nổ, người ta sử dụng các lỗ mìn
nhỏ. Chúng được bố trí tương đối cách đều nhau trên gương lò chợ thành từng
hàng.

Số hàng lỗ mìn ở gương lị phụ thuộc vào chiều dày của vỉa hay chiều
cao của lò chợ, có thể là một, hai hoặc ba hàng (hình 81). Khi gương lị chợ có
hai hoặc ba hàng lỗ mìn, chúng thường được bố trí so le nhau để phá vụn than
đồng đều hơn. Khoảng cách giữa các lỗ mìn trong gương than khơng được nhỏ
hơn 0,6 m để khỏi kích nổ lẫn nhau. Chiều rộng của dải than ở mỗi lần nổ mìn
thường là 1,0-1,2 m và phải được chọn phù hợp với bước lắp dựng các khung

chống cũng như với bước phá hỏa đá vách.

Khi nổ mìn phá than, người ta chia gương lò chợ thành nhiều đoạn và sẽ
tiến hành nổ mìn lần lượt ở từng đoạn đó. Chiều dài của mỗi đoạn lị chợ thường

<i>A </i> <i>A </i>

<i>B </i>

<i>B - B </i>
<i>A - A </i>

<i><b>Hình 82 </b></i>
<i>Sơ đồ lị chợ </i>
<i>khi khấu than </i>
<i>bằng phương pháp </i>

</div>

<!--links-->