Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật đào lò thượng trong vỉa than dốc nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT

Lấ MINH THUN

nghiên cứu đề xuất giảI pháp kỹ thuật đào lò
thợng trong vỉa than dốc nhằm nâng cao
mức ®é an toµn lao ®éng

Ngành

: Khai thác mỏ

Mã số

: 60520603

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Trương Đức Dư
TS. Vũ Trung Tiến

HÀ NỘI - 2014


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng đợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày 10 tháng 4 năm 2014

Tác giả luận văn

Lê Minh ThuÊn


Mục lục
Trang phụ bìa

Trang

Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, biểu đồ
Mở đầu ....................................................................................................................1
Chơng 1: đặc điểm điều kiện địa chất các khu vực vỉa
than dốc và nhu cầu đào chống các lò thợng trong vỉa
than dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh ............................4
1.1.

Tổng quan về trữ lợng và đặc điểm điều kiện địa chất

các vỉa than dốc nghiêng đến dốc đứng ở các mỏ than hầm
lò vùng quảng ninh ........................................................................................4
1.1.1. Tổng hợp trữ lợng than các khu vực vỉa dốc ...........................................4
1.1.2. Đặc điểm cấu tạo các vỉa than dốc ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh .......7
1.1.3. Điều kiện địa chất thủy văn, công trình ....................................................8
1.1.4. Kiến tạo.....................................................................................................9
1.1.5. Khí mỏ ....................................................................................................10
1.2. nhu cầu đào chống các lò thợng trong vỉa than dốc tại

các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh..................................................... 10
1.2.1. Các sơ đồ công nghệ khai thác cơ bản áp dụng cho vỉa than dốc vùng
Quảng Ninh.......................................................................................................10
1.2.1.1. Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc sử dụng
tổ hợp 2ANSH...................................................................................................11
1.2.1.2. Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng và sơ đồ công nghệ
khai thác chia lớp ngang nghiêng .....................................................................13
1.2.2. Đánh giá về nhu cầu đào chống lò thợng trong các sơ đồ công nghệ
khai thác vỉa dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh ....................................15
1.3. ảnh hởng của các đặc điểm địa chất đến công tác đào lò
thợng trong vỉa than dốc ............................................................................. 17


1.4. nhận xét.................................................................................................................. 19
Chơng 2: Nghiên cứu, đề xuất sơ đồ công nghệ đào lò
thợng trong vỉa than dốc sử dụng máy khoan đờng
kính lớn ..............................................................................................................20
2.1. tổng quan kinh nghiệm áp dụng công nghệ đào lò thợng
trong vỉa than dốc trên thế giới và trong nớc ............................ 20
2.1.1. Kinh nghiệm đào lò thợng trong vỉa than dốc sử dụng máy khoan
đờng kính lớn trên thế giới..............................................................................20
2.1.2. Kinh nghiệm đào lò thợng trong vỉa than dốc sử dụng máy khoan
đờng kính lớn tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh ...............................27
2.2. nhận xét giải pháp đào lò thợng dốc sử dụng máy khoan
đờng kính lớn ......................................................................................................... 40
2.3. đề xuất sơ đồ công nghệ đào lò thợng trong vỉa than
dốc sử dụng máy khoan đờng kính lớn ................................................ 41
2.3.1. Phân tích các yếu tố ảnh hởng đến việc lựa chọn công nghệ và đồng bộ
thiết bị đào lò thợng trong vỉa than dốc ..........................................................41
2.3.2. Đề xuất công nghệ đào lò thợng trong vỉa than dốc sử dụng máy khoan

đờng kính lớn ..................................................................................................45
2.3.3. Lựa chọn máy khoan và đồng bộ thiết bị trong sơ đồ công nghệ đào
chống lò thợng trong vỉa than dốc ..................................................................47
2.4. nhận xét.................................................................................................................. 49
Chơng 3: Thành lập giảI pháp đào lò thợng trong vỉa
than dốc sử dụng máy khoan ®−êng kÝnh lín cho mét
®iỊu kiƯn má cơ thĨ .....................................................................................51
3.1. lựa chọn khu vực thiết kế đào lò thợng sử dụng lỗ khoan
đờng kính lớn ......................................................................................................... 51
3.2. kháI quát chung khu má vµ khu thiÕt kÕ ....................................... 51
3.3. chÕ độ làm việc, công suất thiết kế.................................................... 53
3.3.1. Chế độ lµm viƯc ......................................................................................53


3.3.2. Công suất thiết kế ...................................................................................53
3.4. Công tác chuẩn bị khu vực thiết kế áp dụng................................ 53
3.4.1. Công tác khai thông ................................................................................53
3.4.2. Công tác chuẩn bị ...................................................................................54
3.5. Các giải pháp kỹ thuật công nghệ........................................................ 55
3.5.1. Lựa chọn máy khoan đờng kính lớn .....................................................55
3.5.2. Công nghệ đào lò thợng nối sử dụng máy khoan đờng kính lớn ........55
3.5.3. Thiết kế thi công khoan lỗ khoan đờng kính lớn ..................................57
3.5.4. Thiết kế thi công đào chống lò thợng nối bằng phơng pháp mở rộng lỗ
khoan đờng kính lớn .......................................................................................62
3.5.5. Tính toán một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ đào lò thợng nối
sử dụng máy khoan đờng kính lớn ................................................................69
3.5.6. Tính toán giá thành đào lò thợng nối sử dụng máy khoan đờng kính
lớn .....................................................................................................................74
3.6.Cung cấp điện và trang bị ®iƯn ................................................................ 75
3.6.1. Ngn cung cÊp ®iƯn ..............................................................................75

3.6.2. C¸c thiÕt bị điện trong khu vực áp dụng .................................................75
3.6.3. Tính toán tổn thất điện áp đến điểm tiêu thụ xa nhất .............................77
3.6.4. An toàn điện............................................................................................77
3.7. Các công tác phụ trợ khác ....................................................................... 78
3.7.1. Công tác thông gió ..................................................................................78
3.7.2. Công tác vận tải ......................................................................................78
3.7.3. Cung cấp nớc và thải nớc ....................................................................79
3.7.4. Các biện pháp an toàn và vệ sinh công nghiệp .......................................80
3.8. Tổ chức quản lý sản xuất và bố trí lao động ............................. 81
3.8.1. Sơ đồ quản lý sản xuất ............................................................................81
3.8.2. Biên chế lao động ..................................................................................81
3.8.3. Năng suất lao động .................................................................................82
3.9. nhận xét.................................................................................................................. 82
Kết luận và kiến nghị ................................................................................84
Tài liệu tham kh¶o ......................................................................................87


Danh mục các bảng
TT

Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5

TÊN BảNG

Các mỏ hầm lò và phạm vi đánh giá trữ lợng than vỉa
dốc

Bảng tổng hợp trữ lợng than theo các miền chiều dày và
góc dốc vỉa vùng Quảng Ninh
Lu lợng nớc chảy vào khu mỏ
Các chỉ tiêu cơ bản của các loại nham thạch mỏ Mạo
Khê
Các chỉ tiêu cơ bản của các loại nham thạch mỏ Vàng
Danh

TRANG

5
6
8
9
9

Sản lợng các lò chợ áp dụng công nghệ khai thác chia
Bảng 1.6

lớp ngang nghiêng và dọc vỉa phân tầng năm 2012 tại

16

công ty than Mạo Khê
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 2.4

Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ đào chống lò

thợng cho khai thác sử dụng dàn chống 2ANSH
Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ đào chống lò
thợng nối
Một số vụ tai nạn xảy ra tại lò thợng các mỏ than hầm
lò vùng Quảng Ninh
Thông số kỹ thuật một số loại máy khoan đờng kính
lớn

30
32
35
48

Bảng 3.1

Biểu đồ tổ chức thi công lỗ khoan đờng kính lớn

61

Bảng 3.2

Biểu đồ bố trí nhân lực khoan lỗ khoan đờng kính lớn

61

Bảng 3.3

Bảng các thông số kỹ thuật của đờng lò

62

Bảng 3.4

Đặc tính kỹ thuËt khoan ZQS-35

64


Bảng 3.5

Đặc tính thuốc nổ NTLT

64

Bảng 3.6

Bảng lý lịch các lỗ mìn

67

Bảng 3.7

Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào lò thợng nối

68

Bảng 3.8

Biểu đồ bố trí nhân lực đào chống lò thợng nối

68

Bảng 3.9

Bảng tổng hợp một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đào lò
thợng nối sử dụng máy khoan đờng kính lớn

73

Bảng 3.10 Bảng phụ tải điện

75

Bảng 3.11 Chi phí điện năng

76

Bảng 3.12 Bảng liệt kê trang thiết bị

76

Bảng 3.13 Các thông số kỹ thuật đoạn dây điện

77

Bảng 3.14 Biên chế lao động làm việc trong dây chuyền công nghệ

82

Bảng 3.15 Bảng năng suất lao động

82


Danh mục các hình vẽ, biểu đồ
tt

Hình 1.1
Hình 1.2

Tên hình vẽ, biểu đồ

Phân bố trữ lợng theo tổ hợp yếu tố góc dốc và chiều
dày vỉa
Sơ đồ đờng lò chuẩn bị lò chợ cơ giới hóa khai thác cột
dài theo hớng dốc sử dụng tổ hợp 2ANSH

trang

6
12

Sơ đồ đờng lò chuẩn bị hệ thống khai thác chia lớp
Hình 1.3

ngang nghiêng và dọc vỉa phân tầng áp dụng tại hầu hết

14

các công ty khai thác hầm lò vùng Quảng Ninh

Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4

Khoan lỗ khoan đờng kính lớn bằng máy khoan CBU3M
Khoan lỗ khoan đờng kính lớn bằng máy khoan BPM-2
Mở rộng lỗ khoan đờng kính lớn và chống giữ tạo lò
thợng
Đào lò thợng sử dụng thiết bị khoan toàn tiết diện theo
sơ đồ khoan hai giai đoạn

22
23
24
26

Đào lò thợng sử dụng thiết bị khoan toàn tiết
Hình 2.5

diện(51R- hing ROBBINS) theo sơ đồ khoan một giai

27

đoạn
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9

Hộ chiếu chống lò thợng khởi điểm trong sơ đồ sử
dụng tổ hợp dàn chống 2ANSH
Hộ chiếu chống lò thợng nối( thợng bloc)
Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng kết hợp
máy khoan đờng kính lớn(PSO) ở Mông Dơng
Hệ thống khai thác vỉa dốc sử dụng dàn chống cứng tại
mỏ Vàng Danh

29
32
36
37


Hình 2.10
Hình 2.11

Đào lò thợng trong vỉa than dốc bằng mở rộng lỗ
khoan đờng kính lớn 500mm tại mỏ Vàng Danh
Hệ thống khai thác dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ khoan
đờng kính lớn tại mỏ than Đồng Vông

38
39

Hình 2.12 Máy khoan 2-04

49

Hình 3.1

66

Sơ đồ bố trí lỗ mìn trên g−¬ng


1

Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, các vỉa than dốc nghiêng hoặc dốc đứng tại vùng Quảng Ninh
thờng đợc khai thác bằng sơ đồ công nghệ lò dọc vỉa phân tầng hoặc chia
lớp ngang nghiêng. Trong các sơ đồ công nghệ khai thác này, cứ khoảng 60
đến 100 m lại có một lò thợng cột hay thợng bloc khai thác. Việc đào chống
lò thợng trong vỉa than hiện nay đều đợc thực hiện bằng giải pháp thủ công:
phá gơng bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng các vì chống gỗ hoặc thép, vận
tải than bằng tự trợt trên nền lò, vận chuyển vật liệu lên gơng bằng sức
ngời, thông gió bằng quạt cục bộ với ống gió. Công tác đào lò thợng nh
mô tả trên đây cho năng suất và tốc độ đào lò thấp, đặc biệt là quá trình thi
công luôn tiềm ẩn nguy cơ gây mất an toàn lao động nh: việc đi lại của công
nhân tại lò thợng dốc gặp khó khăn, cần phải bố trí bậc (hoặc dầm nền) và
tay vịn; than và đá có sự trôi trợt với tốc độ lớn, có thể va đập vào vì chống;
mang vác vật liệu theo hớng ngợc chiều từ dới lên rất nặng nhọc và có thể
xảy ra trợt ngi, nguy hiểm; gơng lò dễ tích tụ khí mê tan khi các yêu cầu
thông gió không đảm bảo. Các vấn đề trên đây là khó khăn trong đào lò
thợng dốc hiện nay và thực tế đi xảy ra tai nạn lao động trong đào lò
thợng dốc. Bên cạnh đó, khối lợng đào lò thợng trong các vỉa than dốc
hàng năm rất lớn. Vấn đề trên đây đặt ra yêu cầu phải nghiên cứu áp dụng
giải pháp kỹ thuật mới trong đào lò thợng ở vỉa than dốc. Do đó, tác giả
lựa chọn đề tài: Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật đào lò thợng trong

vỉa than dốc nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động với mục đích đáp ứng
các yêu cầu nêu trên.
2. Mục tiêu của đề tài
Đề xuất đợc giải pháp kỹ thuật trong đào lò thợng ở vỉa than dốc phù
hợp với điều kiện các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh nhằm giảm bớt nặng nhọc
và nâng cao mức độ an toàn lao động.


2

3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đối tợng nghiên cứu của đề tài là công nghệ đào lò thợng dốc tại các
mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Phân tích các đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ ảnh hởng đến
công tác đào lò thợng trong vỉa than dốc và những hạn chế của giải pháp đào
lò thợng dốc hiện nay
- Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng công nghệ đào lò thợng trong vỉa
than dốc trên thế giới và tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
- Nghiên cứu, đề xuất sơ đồ công nghệ đào lò thợng trong vỉa than dốc
sử dụng máy khoan đờng kính lớn
- Thành lập giải pháp đào lò thợng trong vỉa than dốc sử dụng máy
khoan đờng kính lớn cho một điều kiện mỏ cụ thể.
5. Phơng pháp nghiên cứu
- Phơng pháp thống kê, phân tích, mô hình hóa khoáng sàng;
- Phơng pháp đánh giá tổng hợp trữ lợng than, điều kiện địa chất kỹ
thuật mỏ gắn với phạm vi áp dụng của công nghệ;
- Phơng pháp khảo sát, nghiên cứu thực nghiệm tại thực tế hiện trờng
nh: khảo sát địa chất, đo đạc các chỉ tiêu cơ lý đá, khảo sát hiện trạng đờng
lò, mạng kỹ thuật khu vực thiết kế, v.v.

6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài đề xuất đợc giải pháp kỹ thuật mới trong đào lò thợng ở vỉa
than dốc có tác dụng nâng cao tốc độ đào lò, giảm bớt nặng nhọc và nâng cao
an toàn lao động. Tính mới trong phơng pháp đào lò thợng đó là đào chống
lò thợng theo hớng từ trên xuống.
7. Cơ sở tài liệu
- Các tài liệu thu thập tại các công ty kinh doanh và sản xuất than vïng
Qu¶ng Ninh


3

- Tài liệu tại viện Khoa Học Công Nghệ Mỏ, th viện trờng Đại học
Mỏ- Địa Chất.
8. Cấu trúc của luận văn
Cấu trúc của luận văn gồm phần mở đầu, ba chơng, phần kết luận và
kiến nghị đợc trình bày trong 87 trang với các bảng, hình vẽ và đồ thÞ.


4

Chơng 1
đặc điểm điều kiện địa chất các khu vực vỉa than dốc
và nhu cầu đào chống các lò thợng trong vỉa than
dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
1.1.

Tổng quan về trữ lợng và đặc điểm điều kiện địa

chất các vỉa than dốc nghiêng đến dốc đứng ở các mỏ

than hầm lò vùng quảng ninh
1.1.1. Tổng hợp trữ lợng than các khu vực vỉa dốc
a. Cơ sở đánh giá, tổng hợp trữ lợng
Đánh giá tổng hợp trữ lợng và đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật
mỏ các khu vực vỉa dốc tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh đợc tiến
hành trên cơ sở các tài liệu địa chất theo các mức thăm dò, quy hoạch khai
thác đi đợc phê duyệt, hiện trạng các khu vực khai thác và đặc điểm điều
kiện địa chất các vỉa than.
Các tài liệu sử dụng đánh giá tổng hợp trữ lợng bao gồm:
- Giải trình thuyết minh báo cáo thăm dò địa chất trong các giai đoạn
thăm dò sơ bộ, thăm dò tỷ mỉ và các báo cáo tổng hợp tài liệu khảo sát thăm
dò bổ sung, tính lại trữ lợng, v.v.
- Bản đồ địa hình khu mỏ;
- Mặt cắt địa chất các tuyến thăm dò địa chất;
- Thiết đồ các lỗ khoan trong giới hạn thăm dò địa chất;
- Bình đồ tính trữ lợng các vỉa than huy động vào khai thác;
- Bản đồ địa chất thuỷ văn, địa chất công trình;
- Ranh giới hiện trạng khu vực khai thác và trữ lợng đi khai thác, trữ
lợng còn lại, tổn thất tài nguyên;
- Bản đồ tổng thể mở vỉa, chuẩn bị;
- Cập nhật thành các đờng lò xuyên vỉa, dọc vỉa và thợng thông gió
trong quá trình đào lò và khai thác;


5

- Bản đồ khai thác.
b.Phơng pháp đánh giá
Đề tài lựa chọn phơng pháp đánh giá của viện VNIMI Phơng pháp
đánh giá tổng hợp trữ lợng than và đặc điểm các yếu tố điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ để đánh giá các khu vực vỉa than dốc tại khoáng sàng các mỏ

than hầm lò vùng Quảng Ninh.
c.Tổng hợp trữ lợng than các khu vực vỉa dốc
Đề tài đi tiến hành đánh giá, tổng hợp trữ lợng than khu vực vỉa dốc
trên 9 mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, xem bảng 1.1.
Bảng 1.1. Các mỏ than hầm lò và phạm vi đánh giá trữ lợng than vỉa dốc
Tên Mỏ

Mức Đánh Giá

Vỉa Than Đánh Giá

Hà Lầm

-450 ữ -50

Vỉa V14, V 13, V 11, V 10, V 7,V 6.

Nam MÉu

-200 ÷ +125

VØa V3, V4, V5, V6, V6a, V7, V7t, V8, V9

Vàng Danh

-175ữ 0
-150 ữ +135

Khu giếng Vàng Danh: Vỉa V4, V5, V6, V7, V8,
V8a

Khu Cánh Gà: Vỉa V4, V5, V6, V7, V8, V8a
VØa 3a; 3; 4; 5a; 5; 6a; 6; 7a; 7; 8b; 8a; 8; 9; 10a;

Dơng Huy

-350 ữ +38

Thống NhÊt

-350 ÷ -35

VØa V1, V2, V3, V4, V5 , V6

Quang Hanh

-300 ữ -50

Các vỉa than từ V3 ữ V17

Mông Dơng

-150 ữ +16
-550 ữ +16

Khe Chàm

-450 ữ -100

Mạo Khê

-400 ữ -80

10; 11; 12; 13; 14; 15 và vỉa 15a

Khu Đông Bắc: vØa I(12), II(11), H(10), G(9),
K(8)
Khu Trung T©m: vØa V10, V9, V8, V7 , V6
VØa V8, V9, V10, V11, V12, V13, V14, V15,
V16, V14-5, V14-4, V14-2, V14-1,V13-2,V13-1
VØa V3, V4, V5, V6, V7, V8, V8a, V9, V9a,
V9b, V10


6

Theo các mức đánh giá trên, đề tài đi tổng hợp, đánh giá trữ lợng các
vỉa than dốc ( >350 ) tại các mỏ hầm lò nh đi nêu vào khoảng 383,862 triệu
tấn. Chi tiết kết quả đánh giá tổng hợp trữ lợng các vỉa than dốc (>350) xem
bảng 1.2 và biểu đồ hình 1.1.
Bảng 1.2. Bảng tổng hợp trữ lợng than theo các miền chiều dày và góc
dốc vỉa vùng Quảng Ninh
Góc dốc vỉa
(độ)
35,1 ữ 550
>550
Tổng

0,71 - 1,2

Chiều dày vỉa (m)

1,21 - 2,2
2,21 - 3,5

> 3,5

Tổng

3,2288

22,1034

47,481

98,8653

171,6785

923,1

26,6315

85,307

99,322

212,1836

4,1519

48,7349

198,1873

383,8621

132,788

Đơn vị: Triệu tấn

Hình 1.1. Phân bố trữ lợng theo tổ hợp yếu tố góc dốc và chiều dày vỉa

Từ biểu đồ hình 1.1 cho thấy, trữ lợng tập trung chủ yếu trong phạm vi
chiều dày vỉa > 2,2m, chiếm 86,1%, trong đó khu vực vỉa có chiều dày vỉa
2,21ữ3,5 m, trữ lợng chiếm 34,4%; khu vùc vØa cã chiỊu dµy vØa >3,5 m, trữ
lợng chiếm 51,7%. Trong phạm vi chiều dày vỉa 0,71 ữ 2,2 m, trữ lợng
khoáng sàng than rất thấp, chỉ chiếm có 13,9%; đặc biệt là trữ lợng vỉa có
chiều dày trong khoảng 0,71 ữ 1,21 chiếm có 1,2% so với tổng trữ lợng than
vỉa dốc đợc đánh giá.


7

1.1.2. Đặc điểm cấu tạo các vỉa than dốc ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
Các vỉa than dốc chủ yếu có cấu tạo, hình dạng từ phức tạp ®Õn rÊt phøc
t¹p. Chóng cã sù biÕn ®ỉi vỊ chiỊu dày vỉa than lẫn sự biến đổi về góc dốc cđa
vØa. Trong vØa than dèc th−êng cã chøa c¸c líp đá kẹp nh sét kết, bột kết, sét
than...Các loại sét kết, bột kết có độ kiên cố từ 2 đến 6. Đặc biệt là ở mỏ than
Vàng Danh trong vỉa than còn có các ổ đá gốc rắn chắc với ứng suất chịu nén
đạt 650 ữ 2150 kg/cm2 . Số lớp đá kẹp trong vỉa than dốc có thể lên đến con
số hàng chục lớp. Điển hình nh tại khoáng sàng than Mạo Khê: vỉa V9B có

từ 0ữ 25 lớp đá kẹp, vỉa V5, vỉa V10 có chỗ đến 22 lớp đá kẹp, vỉa 9A có từ
0 ữ 21 lớp, vỉa 7 có 0ữ 20 lớp . Khoáng sàng than Nam Mẫu có vỉa V4, V5
với số lớp đá kẹp lên đến 17 và 18 lớp. Chiều dày lớp đá kĐp trong vØa than
dèc cịng cã sù biÕn ®éng lín nh tại vỉa II(11) khoáng sàng than Mông
Dơng chiều dày đá kẹp từ 0 ữ 11,41 m, vỉa V9 khoáng sàng than Nam Mẫu
biến động từ 0ữ 6,13 m....
Căn cứ theo hình 1.1 cho thấy các vỉa than dốc có chiều dày lớn hơn
3,5 m chiếm khoảng 51,7% so với tổng trữ lợng vỉa than dốc đánh giá.
Điều này chứng tỏ trữ lợng than tập trung nhiều tại các vỉa có chiều dày
lớn. Mức độ biến động chiều dày vỉa than dốc có những nơi rất lớn nh vỉa
V10 khoáng sàng than Mạo Khê chiều dày vỉa từ 0,4 ữ 22,49 m, vỉa V7
khoáng sàng than Nam Mẫu từ 0,64ữ 18,52 m, vỉa V14 khoáng sàng than
Dơng Huy từ 0,49ữ 17,82 m.
Có những vỉa than tơng đối ổn định về góc dốc nhng có những vỉa
than có sự biến động mạnh về góc dốc. Sự biến động này là do các hoạt động
kiến tạo địa tầng, các đứt giy, phay phá... Hậu quả là làm cho góc dốc vỉa rất
lớn. Ví dụ nh tại vỉa V4, V5, V8 khoáng sàng than Nam Mẫu, vỉa V7, V8A
khoáng sàng than Mạo Khê có nơi góc dốc vỉa là 800 ữ850 ....


8

1.1.3. Điều kiện địa chất thủy văn, công trình
a. Đặc điểm điều kiện địa chất thủy văn
- Nớc mặt đợc lu thông và tàng trữ trên các hệ thống sông, suối, hồ,
moong khai thác tại các khu mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh:
+ Vùng Đông Triều- Uông Bí có sông Vàng Danh, các suối Tràng Khê,
Khe Mực, Khe Hoa, Bình Minh..., các hồ cha nớc nh hồ Tân Yên, Bến
Châu, Yên Lập...
+ Vùng Hòn Gai có các hệ thống suối Khe Cá, Hà Tu, Giáp Khẩu...

+ Vùng Cẩm Phả có các hệ thống sông Mông Dơng, suối Hà Ráng,
Lép Mỹ, Vũ Môn...
- Nớc dới đất bao gồm nớc trong các lớp trầm tích, nớc trong địa
tầng trên than, địa tầng chứa than thuộc khu vực mỏ
Lu lợng nớc chảy vào mỏ tại một số mỏ hầm lò xem bảng 1.3
Bảng 1.3. Lu lợng nớc chảy vào khu mỏ
Tên Mỏ

Lu lợng nớc Q(m3/h)

Mức Khai
Thác

Q mùa khô

Q mùa ma

Qmax

-25 ữ -80

328

983

1361

-80 ữ -150

484

1453

1827

Nam Mẫu

+125 ữ -200

412

1236

1844

Dơng Huy

+38 ữ -100

153

643

1021

Quang Hanh

LV ữ -175

200

692

1171

Mạo Khê

b. Đặc điểm địa chất công trình
Lớp phủ Đệ tứ: có mặt trên hầu khắp diện tích bề mặt khu mỏ, thành
phần gồm các loại: đá lăn, cuội sỏi cát và đất bở rời.
Do ảnh hởng của hoạt động kiến tạo làm xuất hiện nhiều đứt giy nên các
lớp cát kết, bột kết, sét kết bị huỷ hoại mạnh, nứt nẻ nhiều chỗ bở rời, đá vách và
trục đều bị rạn nứt và có mặt trợt. Tính chất cơ lý của đá vách là trụ luôn thay


9

đổi càng gần các đứt giy độ bền càng giảm, mức độ huỷ hoại càng tăng. Đá vách
và đá trụ của vỉa than dốc chủ yếu là cát kết, bột kết, sét kết.
Bảng 1.4. Các chỉ tiêu cơ bản của các loại nham thạch mỏ than Mạo Khê

TT

Các chỉ tiêu cơ lý

Đơn vị

Sạn kết, cát kết

Bột kết

Sét kết

1

Cờng độ kháng nén n

kg/cm2

2161/220

1193/227

597/138

2

Cờng độ kháng kéo k

kg/cm2

289/190

218/155

306/168

3

Lực dính kết C

kg/cm2

155/87

131/70

120/59

4

Góc nội ma sát

độ

37/30

32/29

39/34

5

Dung trọng

(g/cm3)

2,68/2,56

2,67/2,33 2,61/1,50

6

Tỷ trọng

(G/cm3)

2,75/2,67

2,86/2,36 2,67/2,53

Bảng 1.5. Các chỉ tiêu cơ bản của các loại nham thạch mỏ than Vàng Danh

TT

Các chỉ tiêu cơ lý

Đơn vị

Cát kết

Bột kết

Sét kết

độ

36015

26015

28025

1

Góc nội ma sát

2

Cờng độ kháng nén n

kg/cm2

1150

613

340

3

Lực kháng kéo k

kg/cm2

180,3

111

55

4

Lực dính kết C

kg/cm2

450,88

188

128

5

Tỷ trọng

tấn/m3

2,6

2,62

2,64

6

Độ cứng

6

4

3,5

1.1.4. Kiến tạo
Tại khu vực khoáng sàng các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh luôn tồn tại
các nếp uốn và rất nhiều đứt giy. Các nếp uốn làm khu mỏ có cấu trúc dạng
nếp lồi hoặc nếp lõm. Các đứt giy có thể phân chia thành đứt giy thuận, đứt
giy nghịch. Hệ thống đứt giy có ảnh hởng nhiều đến công tác khai thông
chuẩn bị và khai thác của mỏ. Đặc điểm kiến tạo phức tạp nhất tại các vỉa
thuộc khoáng sàng Vàng Danh, Mông Dơng, Hà Lầm, Thống Nhất. Các vỉa
thuộc hai mỏ Mạo Khê, Khe Chàm có đặc điểm kiến tạo tơng ®èi ỉn ®Þnh.


10

Các báo cáo thăm dò địa chất, các báo cáo thăm dò bổ sung cho thấy,
ba khoáng sàng Vàng Danh, Mạo Khê, Khe Chàm có những khu vực ổn định
về kiến tạo với chiều dài theo phơng lớn hơn 400 m. Mỏ than Vàng Danh có
các khu vực với trữ lợng 7 triệu tấn có chiều dài ổn định về kiến tạo theo
phơng bằng 500 m. Khe Chàm có các khu vực với trữ lợng 7 triệu tấn có
chiều dài ổn định về kiến tạo theo phơng bằng 1000 ữ 2000 m.
Cũng theo tài liệu báo cáo địa chất thăm dò thì vùng Mạo Khê phát hiện
21 đứt giy, Vùng Hòn Gai- Cẩm Phả phát hiện 70 đứt giy.
1.1.5. Khí mỏ
Theo quyết định của Bộ Công Thơng về việc xếp loại mỏ khai thác
than hầm lò theo khí Mêtan vùng Quảng Ninh hiện nay nh sau:
- Công ty than Mạo Khê đợc xếp cấp khí mỏ loại siêu hạng với độ
thoát khí Mêtan;

- Cấp khí mỏ loại III với độ thoát khí Mêtan: Công ty than Khe Chàm,
công ty than Quang Hanh;
- Cấp khí mỏ loại II với độ thoát khí Mêtan: Công ty than Dơng Huy,
xí nghiệp than Hà Ráng, xí nghiệp than Cẩm Thành, xí nghiệp than Khe Tam
thuộc công ty than Hạ Long;
- Cấp khí mỏ loại I với độ thoát khí Mêtan: bao gồm những công ty khai
thác than hầm lò còn lại trong vùng Quảng Ninh.
Khi thi công các đờng lò thợng luôn phải chú ý đảm bảo thông gió
tốt, thực hiện đúng các biện pháp an toàn về cháy- nổ.
1.2. nhu cầu đào chống các lò thợng trong vỉa than
dốc tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
1.2.1. Các sơ đồ công nghệ khai thác cơ bản áp dụng cho vỉa than dốc
vùng Quảng Ninh
Hiện nay để khai thác phần trữ lợng vỉa dốc, tùy thuộc vào các yếu tố
nh chiều dày vỉa, tính chất đá vách và đá trụ vỉa, Các mỏ than hầm lò vùng


11

Quảng Ninh đi và đang áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác sau:
+ Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc, sử
dụng tổ hợp dàn chống tự hành kết hợp với máy bào than;
+ Sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng, khấu than bằng
phơng pháp khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động;
+ Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, khấu than bằng
phơng pháp khoan nổ mìn, chống tăng cờng lò dọc vỉa bằng giá thủy lực
di động.
Trong các sơ đồ công nghệ khai thác trên, quá trình chuẩn bị sẽ phải thi
công một khối lợng lò thợng dốc nhất định. Với sơ đồ công nghệ khai thác
cột dài theo hớng dốc sử dụng tổ hợp dàn chống, lò thợng chính là thợng

khởi điểm nối giữa lò thông gió và lò vận tải (thờng phải đào khi chuyển diện
khai thác). Trong sơ đồ công nghệ chia lớp ngang nghiêng và sơ đồ công nghệ
khai thác lò dọc vỉa phân tầng, lò thợng cần phải thi công chính là các lò nối
(thợng bloc) nối giữa hai phân tầng khai thác.
1.2.1.1. Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc sử
dụng tổ hợp 2ANSH
Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc, sử dụng
tổ hợp dàn chống tự hành 2ANSH kết hợp với máy bào than đợc áp dụng cho
điều kiện vỉa mỏng đến dày trung bình bình (1,1 ữ 2,2 m), dốc (>450). Bản
chất sơ đồ công nghệ khai thác này nh sau:
- Tại các mức vận tải và thông gió của tầng (phân tầng) đào các đờng
lò dọc vỉa vận tải và đờng lò dọc vỉa thông gió tơng ứng. Từ các đờng lò
dọc vỉa này đào lò thợng cột nối thông hai mức vận tải và thông gió để chia
tầng (phân tầng) thành các cột có chiều dài (theo hớng dốc) từ 100 ữ 150m
và chiều rộng (theo phơng) từ 40 ữ 60m. Sau khi đi chuẩn bị xong cột khai
thác, tại mức thông gió tiến hành mở khám lắp đặt dàn chống và máy bào để
tiến hành khai thác lò chợ.


12

- Trình tự khai thác trong khu vực đợc tiến hành khấu dật từng cột theo
hớng từ biên giới về trung tâm. Than khấu từ gơng lò chợ đợc guồng bào
cào ra lò thợng vận tải của cột, sau đó than đợc 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 đợc vận chuyển theo hệ thống
đờng lò thông gió cung cấp cho lò chợ.
- Thông gió trong quá trình khai thác lò chợ thực hiện theo sơ đồ thông
gió chung của mỏ.
Lò dọc vỉa đá vỉa 6 cánh Nam mức +25

Lò thợng khởi điểm
2ANSH mức -80 -:- +25

Cúp xuyên vỉa V6 mức +25
Lò dọc vỉa thông gió vỉa 6
cánh Nam mức +25

30
0

-25

Lò dọc vỉa đá vỉa 6
cánh Nam mức -80

-5 0

-8 0

Cúp xuyên vỉa V6 mức -80
-100
Lò dọc vỉa vận tải vỉa
-150
cánh Nam mức -80
Lò dọc vỉa đá vỉa 6 cánh Nam mức -80

Hình 1.2. Sơ đồ đờng lò chuẩn bị lò chợ cơ giới hóa khai thác cột dài
theo hớng dốc sử dụng tổ hợp 2ANSH
Nhận xét: Trong sơ đồ chuẩn bị của các lò chợ áp dụng công nghệ cơ
giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc sử dụng tổ hợp 2ANSH sẽ phải thi

công các lò thợng khởi điểm nối giữa lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông
gió. Lò thợng khởi điểm đợc đào vuông góc với phơng vỉa do vậy cã gãc


13

dốc là góc dốc vỉa, chiều dài lò thợng cột bằng chiều cao tầng (phân tầng)
khai thác. Lò thợng khởi điểm trong sơ đồ sử dụng tổ hợp 2ANSH đợc đào
khi chuyển diện lò chợ, trong quá trình khai thác các lò thợng khởi điểm này
đợc sử dụng với mục đích vận tải than, thông gió và phục vụ việc đi lại.
1.2.1.2. Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng và sơ đồ công nghệ
khai thác chia lớp ngang nghiêng
Giai đoạn gần đây, các Công ty than Hầm lò vùng Quảng Ninh (Vàng
Danh, Mạo Khê, Uông Bí, Hà Lầm, Hòn Gai, Hạ Long, Quang Hanh, Mông
Dơng...) đi áp dụng đại trà hai công nghệ khai thác này. Sơ đồ công nghệ
khai thác lò dọc vỉa phân tầng đợc áp dụng cho điều kiện vỉa dốc (>450), có
chiều dày trung bình (2,2 ữ 3,5m), sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang
nghiêng áp dụng cho điều kiện vỉa dốc (>450), chiều dày lớn hơn 3,5m. Hai sơ
đồ này có bản chất công nghệ gần giống nhau, cụ thể nh sau:
- Từ các đờng lò dọc vỉa đá mức vận tải và dọc vỉa đá mức thông gió
của tầng tiến hành đào cúp xuyên vỉa mức vận tải và cúp xuyên vỉa mức thông
gió tơng ứng. Theo phơng khai thác, các cúp xuyên vỉa này đợc mở tại vị
trí trung tâm của ruộng mỏ, sau đó đào lò thợng trong đá (góc dốc khoảng
300) nối thông cúp xuyên vỉa mức vận tải với cúp xuyên vỉa mức thông gió.
Trên lò thợng đá tiến hành mở các cúp nghiêng vào gặp vỉa than. Tại vị trí
các cúp nghiêng gặp vỉa than sẽ mở các đờng lò dọc vỉa phân tầng về hai
phía ra biên giới ruộng mỏ để chia tầng khai thác thành các phân tầng với
chiều cao mỗi phân tầng theo phơng thẳng đứng từ 10 ữ 14m. Giữa các phân
tầng khai thác đào các đờng lò thợng nối với khoảng cách theo phơng từ
60 ữ 80m. Tại biên giới khai thác tiến hành lắp đặt vì chống để thực hiện khai

thác các phân tầng lò chợ.
- Trình tự khai thác các phân tầng theo thứ tự từ trên xuống dới và từ biên
giới về phía thợng đá trung tâm. Than khai thác đợc vận tải bằng máng cào
tại lò dọc vỉa phân tầng tới thợng đá trung tâm của bloc khai thác sau đó


14

đợc hệ thống vận tải chung của mỏ vận chuyển ra ngoài mặt bằng. Trờng
hợp vỉa dày áp dụng hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng, lò chợ ngách
đợc đào dốc khoảng 150 để vận tải than bằng máng trợt, khi lò ngách đào
bằng, công tác vận tải than sẽ đợc thực hiện bằng máng cào. Thông gió cho
khu vực lò chợ sử dụng theo sơ đồ thông gió chung của mỏ.
-200

Cúp xuyên vỉa
vận tải mức -150
Lò thợng nối

Lò thợng nối
Lò dọc vỉa phân tầng
-150

-80

Cúp nghiêng
Dọc vỉa đá mức -150
Lò dọc vỉa đá vỉa

-50

6 mức -80

Lò thợng đá trung tâm

+0

Cúp xuyên vỉa
thông gió mức -80

+30

Hình 1.3. Sơ đồ đờng lò chuẩn bị hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng
và dọc vỉa phân tầng áp dụng tại hầu hết các Công ty khai thác
hầm lò vùng Quảng Ninh

Nhận xét: Trong các sơ đồ chuẩn bị hệ thống khai thác chia lớp ngang
nghiêng và hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng sẽ phải thi công các lò
thợng nối (thợng bloc) để nối thông giữa các phân tầng khai thác. Lò
thợng nối có đặc điểm đợc đào vuông góc với các đờng lò dọc vỉa phân
tầng (vuông góc với phơng của vỉa) do vậy góc dốc lò thợng nối là góc dốc
vỉa. Các đờng lò thợng nối tại mỗi phân tầng khai thác đợc đào với khoảng
cách theo phơng từ 60 ữ 80m với mục đích vận tải than, thông gió và làm lối
đi lại hoặc lối thoát hiểm trong quá trình đào lò và khai thác.


15

1.2.2. Đánh giá về nhu cầu đào chống lò thợng trong các sơ đồ công nghệ
khai thác vỉa dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

Căn cứ theo bảng 1.2 Bảng tổng hợp trữ lợng than theo các miền
chiều dày và góc dốc vỉa vùng Quảng Ninh cho thấy trữ lợng than tại các
vỉa dốc trong vùng vào khoảng 383,8621 triệu tấn. Đây là một trữ lợng than
rất lớn. Hiện nay, việc huy động trữ lợng than vỉa dốc vào khai thác là hết
sức cần thiết. Vì thế, các công ty khai thác hầm lò đi tiến hành hoạt động khai
thác các vỉa dốc này áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác nh đi nêu. Trên
các sơ đồ công nghệ đó đều phải tiến hành đào các lò thợng nhằm phục vụ
cho khai thác. Khối lợng đào chống các lò thợng này ở các mỏ hàng năm là
rất lớn. Để thấy rõ đợc hơn khối lợng thi công các lò thợng, đề tài tiến
hành tổng hợp khối lợng đào lò thợng (gồm thợng khởi điểm và thợng
nối) trong các sơ đồ chuẩn bị vỉa dốc năm 2012 tại mỏ Mạo Khê.
Về mặt sơ đồ công nghệ khai thác các vỉa dốc, mỏ than Mạo Khê đi và
đang áp dụng sơ đồ công nghệ giống nh ba sơ đồ công nghệ đi nêu ở mục
1.2.1.1 và 1.2.1.2 .
- Tổng hợp khối lợng lò thợng khởi điểm trong sơ đồ công nghệ cơ
giới hóa khai thác cột dài theo hớng dốc sử dụng tổ hợp 2ANSH
Năm 2012, Công ty than Mạo Khê tiến hành đào lò thợng khởi điểm
tại vỉa 6 cánh Nam mức -80 ữ +25 với tổng chiều dài 135 m.
- Tổng hợp khối lợng lò thợng nối (thợng bloc) trong sơ đồ công
nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng và sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp
ngang nghiêng
Trong sơ đồ chuẩn bị hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng và hệ
thống khai thác dọc vỉa phân tầng áp dụng tại Công ty than Mạo Khê (sơ đồ
tơng tự nh hình 1.3) cho thấy, lò chuẩn bị trong các hệ thống khai thác này
gồm các đờng lò dọc vỉa phân tầng và các đờng lò thợng nối giữa các phân
tầng khai thác. Tại mỗi phân tầng khai thác, các đờng lò thợng nối đợc đào
cách nhau khoảng cách theo phơng từ 60 ữ 80m. Điều này đồng nghĩa cứ 60


16

ữ 80m (trung bình 70m) lò dọc vỉa phân tầng sẽ có tơng ứng một lò thợng
nối có chiều dài lt = 12 ữ 18m, trung bình khoảng 15m. Theo phơng pháp
chuẩn bị này có thể tính tơng đối tỷ lệ phần trăm mét lò thợng nối trong
tổng khối lợng mét lò chuẩn bị khoảng 8 ữ 10%.
Sản lợng than khai thác từ các khu vực vỉa dốc bằng loại hình công
nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng và công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân
tầng trong năm 2012 là Q = 501.479 tấn (chi tiết xem bảng 1.6). Để khai thác
1000 tấn than bằng loại hình công nghệ chia lớp ngang nghiêng và dọc vỉa
phân tầng sẽ có chi phí mét lò chuẩn bị tơng ứng Cm = 30 m/1000 tấn. Nh
vậy, với sản lợng khai thác 501.479 tấn từ các khu vực vỉa dốc, khối lợng
mét lò chuẩn bị trong các sơ đồ công nghệ khai thác chia lớp ngang nghiêng
và công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng phải đào chống là:
Lcb =

Cm ì Q
1000

(m)

Thay số tính đợc: Lcb = 15.044 (m)
Bảng 1.6. Sản lợng của các lò chợ áp dụng công nghệ khai thác chia lớp ngang
nghiêng và dọc vỉa phân tầng năm 2012 tại Công ty than Mạo Khê

1

Vỉa 1 cánh Bắc

LCNN V+T V1 Đông

Sản lợng
khai
Mức cao
thác(tấn)
47.505
-76 ữ +50

2

Vỉa 5 cánh Bắc

LCNN V5 CB

-80 ữ LV

95.922

3

Vỉa 6 cánh Bắc

LCNN V6 ĐMR V+T TĐ3

-80 ữ -25

10.294

4

Vỉa 6 cánh Bắc

LCNN V6 ĐMR V+T TĐ2

-80 ữ -25

108.650

5

Vỉa 6 cánh Bắc

LCNN V6 Tây V+T

-150 ữ -80

120.700

6

Vỉa 7 cánh Bắc

LCNN V7 TBII V+T

-150 ữ -80

13.258

7

Vỉa 8 cánh Nam

LCNN V8 CN ĐNII

-150 ữ -80

51.811

8

Vỉa 9 cánh Nam

LCNN V9 CN Tây

-150 ữ -80

53.339

TT

Tên vỉa

Tên lò chợ

Tổng

501.479