Nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá để nâng cao năng lực đào lò tại khu ngã hai công ty than quang hanh

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học mỏ - địa chất


Lại thị thu hường

Nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá
để nâng cao năng lực đào lò
tại khu ngà hai - công ty than quang hanh

luận văn thạc sÜ kü thuËt

Hµ néi - 2010


Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học mỏ - địa chất


Lại thị thu hường

Nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá
để nâng cao năng lực đào lò
tại khu ngà hai - công ty than quang hanh
Chuyên ngành: Xây dựng công trình ngầm, mỏ và công trình đặc biệt
MÃ số: 60.58.50

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

người hướng dẫn khoa häc
GS.TS. Vâ Träng Hïng

Hµ néi - 2010


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Họ tên học viên: Lại Thị Thu Hường
Tên đề tài luận văn: Nghiªn cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá để nâng
cao năng lực đào lò tại khu Ngà Hai - Công ty than Quang Hanh.
Chun ngành: Xây dựng cơng trình ngầm, mỏ và cơng trình đặc biệt.
Mã số: 60.58.50
Trong q trình hướng dẫn học viên Lại Thị Thu Hường viết Luận
văn Thạc sĩ kỹ thuật, người hướng dẫn có một số nhn xột sau õy:
1.

Trong những năm qua, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản
Việt nam (TKV) nói chung và má than Ng· Hai - C«ng ty TNHH
1TV than Quang Hanh nói riêng đà rất chú trọng công tác xây dựng
cơ bản, đặc biệt là công tác đào lò đá. Tuy nhiên hiện trạng công tác
đào lò của ngành than nói chung và Công ty than Quang Hanh nói riêng
có mức độ cơ giới hóa thấp, khối lượng và tiến độ đào lò vẫn chưa đáp
ứng được những yêu cầu đặt ra. Để đáp ứng yêu cầu tăng nhanh sản
lượng đào lò, cần nghiên cứu áp dụng tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất,
đầu tư trang thiết bị, đổi mới công nghệ và nâng cao trình độ cho cán bộ
công nhân Công ty, và con đường đặt ra là thực hiện cơ giới hóa đào lò
đá.

2.

Học viên đà cố gắng bỏ nhiều công sức để thực hiện việc tổng quát
hiện trạng công tác đào lò đá tại mỏ than Ngà Hai, cụ thể là các
đường lò dọc vỉa đá, xuyên vỉa và các đường lò sân ga mức -50. Tiến
hành phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ cơ giới hoá đào
lò. Thống kê, phân tích một số công nghệ và thiết bị cơ giới hoá, từ


đó lựa chọn ra giải pháp thiết bị và công nghệ cơ giới hoá phù hợp
với đường lò dọc vỉa đá và xuyên vỉa mức -50 tại mỏ than Ngà Hai.
3.

Đề tài của Luận văn là mới chưa được đề cập đến trong các công
trình nghiên cứu, thiết kế, quy hoạch nào đà được công bố.

4.

Học viên đà tỏ ra nắm bắt được phương pháp nghiên cứu. Trong quá
trình viết Luận văn học viên đà có nhiều cố gắng, làm việc một cách
nghiêm túc, hoàn thành tốt các yêu cầu đà đề ra của nội dung Luận
văn và của người hướng dẫn. Luận văn trình bày đầy đủ, rõ ràng và
khoa học.

5.

Luận văn: Nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá để nâng cao
năng lực đào lò tại khu Ngà Hai - Công ty than Quang Hanh của
học viên Lại Thị Thu Hường hoàn toàn đáp ứng với yêu cầu của
một Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật.

Đề nghị được cho ra bảo vệ trước Hội đồng chấm thi luận văn thạc
sỹ kỹ thuật.
Người hướng dẫn

GS.TS. Võ Trọng Hùng
Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội


Mục lục
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Dang mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
Mở đầu

1

Chương 1 - sự cần thiết phải áp dụng cơ giới hoá

5

nâng cao năng lực đào lò cho mỏ than Ngà Hai

1.1. Tình hình cơ giới hoá đào chống lò tại các nước có nền khai
thác phát triển.....................................................

5

1.2. Phân tích thực trạng công tác đào lò đá tại mỏ than Ngà Hai.....

6

1.2.1. Đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình của
khu vực mà các đường lò phải đào qua..........................

7

1.2.2. Đặc điểm một số các đường lò phải thi công tại mỏ ...........

9

1.2.3. Hiện trạng thiết bị đào lò...........................................

9

1.2.4. Mức độ cơ giới hoá công tác đào lò đá của mỏ Ngà Hai.......

12

1.2.5. Hiện trạng và phân tích một số khâu công nghệ chính trong
công tác đào lò bằng trong đá, tiết diện 11m2 hiện nay của mỏ
than Ngà Hai

15

1.2.5.1. Công tác khoan nổ mìn..........................................

15

1.2.5.2. Công tác xúc bốc và vận chuyển................................

17

1.2..5.3. Công tác thông gió................................................

19

1.2.5.4. Công tác chống giữ...............................................

19

1.3. Khối lượng công tác đào lò xây dựng cơ bản.....................

20


1.4. Sự cần thiết phải áp dụng cơ giới hoá nâng cao năng lực đào lò

20

Chương 2- Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến cơ

24

giới hoá đào lò

2.1. Yếu tố điều kiện địa chất mỏ..........................................

24

2.2. Tiết diện đường lò và các diện thi công..............................

26

2.3. Yếu tố góc nghiêng nền lò chuẩn bị.................................

28

2.4. Các yếu tố khác.........................................................

28

2.5. Yếu tố con người và trình độ thi công ...............................

28

Chương 3- áp dụng công nghệ cơ giới hoá nhằm

30

nâng cao năng lực đào lò cho mỏ than Ngà haiQuang hanh

3.1. Sơ lược hiện trạng và giới hạn phạm vi nghiên cứu................

30

3.2. Cơ sở để lựa chọn dây chuyền công nghệ cơ giới hoá đào lò hợp
lý..................................................................

30

3.3. Lựa chọn phương án cơ giới hoá...................................

33

3.4. Lựa chọn thiết bị cơ giới hoá đào lò .................................

35

3.4.1. Phân tích ưu, nhược điểm và điều kiện sử dụng của một số
loại thiết bị đào lò.....................................................

35

3.4.1.1. Thiết bị khoan nổ mìn..............................................

35

3.4.1.2. Thiết bị xúc bốc.....................................................

46

3.4.1.3 Thiết bị vận tải......................................................

53

3.4.2. Đề xuất một số phương án thiết bị đào lò cơ giới hoá có thể
áp dụng ................................................................

54

3.4.3. Lựa chọn thiết bị cơ giới hoá đào lò hợp lý.......................

58

3.5. Lựa chọn công nghệ đào lò...........................................

61

3.6. Công nghệ đào lò bằng xe khoan TAMROCK 1F/E50 và máy
xúc lật sau 1PPN-5....................................................

63

3.6.1. Công nghệ đào lò bằng xe khoan TAMROCK 1F/E50 và máy

64


xóc lËt sau 1PPN-5.................................................
3.6.2. BiĨu ®å tỉ chøc chu kú đào chống lò..............................

67

3.6.3. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công nghệ.....................

69

Kết luận và kiến nghị................................................

70

Tài liệu tham khảo......................................................

72


Danh mục các bảng
Bảng 1.1. Tốc độ đào lò đạt được của Ba Lan khi sử máy đào lò AM
-50 trong những điều kiện khác nhau

6

Bảng 1.2. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đá Mỏ Ngà Hai

7

Bảng 1.3. Thiết bị thi công lò đá tiết diện đào 11m2 tại mỏ NgÃ
Hai.

10

Bảng 1.4. Đặc tính của một số loại goòng.

10

Bảng 1.5. Đặc tính kỹ thuật của máy khoan YT-27 (Trung Quốc)

11

Bảng 1.6. Đặc tính của loại máy xúc 1PPN-5.

11

Bảng 1.7. Đặc tính quạt hướng trục mà hiệu YBT 62-2 (Trung
Quốc).

12

Bảng 1.8. Đặc tính kỹ thuật của tầu điện ác qui AM-8D (Nga)

12

Bảng 1.9. Mức độ cơ giới hoá các khâu công tác với thiết bị thi
công.

14

Bảng 3.1. Chân đỡ sử dụng khí nén của Liên Xô (cũ).

41

Bảng 3.2. Chân đỡ sử dụng khí nén của Nhật .

41

Bảng 3.3. Chân đỡ máy khoan sử dụng khí nén của Thuỵ Điển.

41

Bảng 3.4. Máy khoan xoay đập chạy khí nén của Thuỵ Điển

42

Bảng 3.5. Đặc tính kỹ thuật máy khoan thuỷ lực Liên Xô cũ.

43

Bảng 3.6. Đặc tính kỹ thuật máy khoan Liên Xô chạy khí nén .

43

Bảng 3.7. Đặc tính kỹ thuật của một số loại xe khoan TamRock

56

Bảng 3.8. Đặc tính kỹ thuật cầu tải đá C - 650 của Trung Quốc

62

Bảng 3.9. Các thông số kỹ thuật của đường lò

63

Bảng 3.10. Bảng kê vật tư - thiết bị thông gió phục vụ đào lò

65

Bảng 3.11. Bảng tổng hợp thiết bị chủ yếu trong dây chuyền đào lò

67

Bảng 3.12. Biểu đồ tổ chức chu kỳ và bố trí nhân lực đào lò đá tiết
diện đào 11m2, dử dụng xe khoan Tamrock và máy xúc lật
sau 1PPN-5 (năng suất 90m/tháng)

68

Bảng 3.13. Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công nghệ

69


Danh mục các Hình vẽ
Hình 2.1. Hình dạng, kích thứơc tiết diện đường lò

9

Hình 3.1. Tiết diện lò đá một đường xe, Sđ = 11m2

30

Hình.3.2. Mối quan hệ giữa thời gian một chu kỳ đào T và chiều
sâu lỗ khoan lk; 1 - Trường hợp sử dụng các loại máy khoan
loại nhẹ; 2 - Trường hợp sử dụng các loại máy khoan loại
nặng

40

Hình.3.3. Mối quan hệ giữa thời gian thực hiện T cho công tác
khoan (đường cong 1), cho công tác xúc bốc (đường cong 2),
tổng thời gian khoan - xúc bốc (đường cong 3) và diện tích
gương thi công S.

52

Hình.3.4. Mối quan hệ giữa giá trị chi phí lao động C cho công
tác khoan (đường cong 1), cho công tác xúc bốc (đường cong
2), tổng chi phí lao động cho công tác khoan - xúc bốc (đường
cong 3) và diện tích gương thi công S.

52

Hình 3.5. Mối quan hệ giữa giá trị năng suất của máy xúc NSxb và
tốc độ chuyển dịch gương đường lò L: 1 - Cho loại máy xúc
cào vơ; 2 - Cho loại máy xúc có gầu lật đổ ra phía sau.
Hình 3.5. Xe khoan TAMROCK 1F/E50 của Phần Lan

53

Hình 3.6. Máy xúc lật sau 1PPN-5

60

Hình 3.7. Sơ đồ tổng hợp các đường lò xây dựng cơ bản mức -50
khu Ngà Hai

63

Hình 3.8. Sơ đồ bố trí thiết bị trong công nghệ đào lò sử dụng xe
khoan TamRock và máy xúc 1PPN-5

64

57


1

Mở đầu
1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Trong những năm gần đây, nhu cầu than phục vụ cho nền kinh tế quốc
dân và và xuất khẩu ngày càng tăng. Để đáp ứng yêu cầu đó, Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam đà lập Quy hoạch phát triển ngành than giai đoạn 2006
-:- 2015 có xét triển vọng đến năm 2025, theo đó phấn đấu đạt sản lượng than
sạch (không kể sản lượng than Đồng bằng Sông Hồng) khoảng 48ữ 50 triệu
tấn vào năm 2010; 60 ữ 65 triệu tấn vào năm 2015; 70 ữ 75 triệu tấn vào năm
2020; trên 80 triệu tấn vào năm 2025. Khi đó khối lượng mét lò phải đào tăng
lên rất lớn. Theo kế hoạch của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt
Nam, năm 2011 Ngành than phải đào 338,39 km đường lò; trong đó đường lò
xây dựng cơ bản là 59,1km; đường lò chuẩn bị sản suất là 279,29km. Tuy
nhiên, hiện trạng công tác đào lò của ngành than nói chung và Công ty than
Quang Hanh nói riêng có mức độ cơ giới hóa thấp. Hiện tại công nghệ đào lò đá
của công ty than Quang Hanh chủ yếu được thực hiện bằng khoan nổ mìn, máy
khoan khí nén cầm tay, máy nén khí di động năng suất 5 m3/phút, xúc bốc chủ
yếu bằng thủ công. Khi đào chống lò sân ga, hầm trạm có tiết diện lớn, sử dụng
dàn khoan 2 cần DY - 1M. Với mức độ công nghệ và trang thiết bị như trên, tốc
độ đào lò rất chậm: Các gương lò đá có tiết diện lớn hơn 10m2 chỉ đạt 30 ữ 50
m/tháng, lò đá tiết diện 6 ữ 10 m2 là 40 ữ 60 m/tháng, năng suất lao động thấp

(0,045 ữ 0,06 m/công-ca). Như vậy với năng lực đào lò hiện nay thì không thể
đáp ứng được yêu cầu chuẩn bị diện khai thác và ảnh hưởng trực tiếp đến kế
hoạch sản suất của Công ty.
Để đáp ứng yêu cầu tăng nhanh sản lượng đào lò, cùng với việc áp dụng
tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất, cần phải đầu tư trang thiết bị, đổi mới công nghệ và
nâng cao trình độ cho cán bộ công nhân Công ty, và con đường đặt ra là thực
hiện cơ giới hóa đào lò .


2

Việc đào lò nhanh rút ngắn thời gian xây dựng cơ bản hiện là yêu cầu cấp
bách và cần thiết của các mỏ hầm lò trong ngành than cũng như cđa má than
Ng· Hai – C«ng ty than Quang Hanh đòi hỏi phải nhanh chóng áp dụng cơ
giới hoá công tác đào lò. Xuất phát từ nhận thức đó, luận văn với đề tài
Nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá để nâng cao năng lực đào lò
tại khu Ngà Hai Công ty than Quang Hanh là một nỗ lực góp phần giải
quyết vấn đề trên.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đề tài được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ
giới hoá nâng cao năng lực đào lò đá tại mỏ than Ngà Hai - Công ty than
Quang Hanh nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất, rút ngắn thời gian đào
lò xây dựng cơ bản; Nâng cao năng suất lao động và cải thiện điều kiện làm việc
cho công nhân., mức độ an toàn trong công tác đào chống lò; Nâng cao được độ
chính xác về hình dáng, kích thứơc tiết diện lò, giảm hệ số tiết diện thừa. Từ
đó, giảm giá thành đào lò, góp phần thực hiện chủ trương hiện đại hoá ngành
than.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu áp dụng công nghệ cơ giới hoá để nâng cao năng lực đào lò
cho mỏ than Ngà Hai Công ty than Quang Hanh.

Các đường lò sẽ đào trong kế hoạch của công ty than Quang Hanh bao
gồm các lò trong than và các đường lò trong đá. Do hạn chế về thời gian và
khuôn khổ của bản luận văn thạc sỹ kỹ thuật nên trong bản luận văn chỉ đề
cập đến áp dụng cơ giới hoá cho đường lò dọc vỉa đá, xuyên vỉa và lò vận tải
trong sân ga mức -50 tại mỏ Ngà Hai.
4. Nội dung của đề tài
Căn cứ điều kiện địa chất khu mỏ than Ngà Hai, hiện trạng sản xuất, số
lượng, chủng loại dây chuyền thiết bị đào lò đá được đầu tư, nội dung luận văn
sẽ đưa ra những dạng tổ hợp thiết bị cơ giới hoá đào lò đá có thể áp dụng. Từ


3

đó, nghiên cứu, phân tích và đề xuất các giải pháp cơ giới hoá đào lò đá phù
hợp với điều kiện địa chất khu mỏ than Ngà Hai Công ty than Quang Hanh
.
Ngoài phần mở đầu, kết luận - kiến nghị, nội dung chính của luận văn
bao gồm 3 chương:
- Chương 1 Sự cần thiết phải áp dụng cơ giới hoá nâng cao năng lực
đào lò đá cho mỏ than Ngà Hai
- Chương 2 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến cơ giới hoá đào lò
- Chương 3 - áp dụng công nghệ cơ giới hoá nhằm nâng cao năng lực
đào lò cho mỏ Ngà Hai Quang Hanh
Trong chương 1, nội dung luận văn tập trung vào việc tổng kết, phân
tích, đánh giá thực trạng đào lò đá tại khu Ngà Hai Công ty than Quang
Hanh. Từ đó đưa ra hướng giả quyết nhằm tăng năng lực đào lò cho công ty
Than Quang Hanh là cần phải cơ giới hoá nâng cao năng lực đào lò.
Trong chương 2, luận văn phân tich các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới đến
việc lựa chọn dây chuyền công nghệ cơ giới hoá đào lò như điều kiện dịa chất
công trình- địa chát thuỷ văn, tiết diện các đường lò của khu mỏ.

Trong chương 3, nội dung luận văn tập trung đi vào nghiên cứu, đề xuất
các giải pháp về thiết bị cũng như dây chuyền công nghệ để nâng cao năng lực
đào lò.
Luận văn được hoàn thành ngoài sự nỗ lực của bản thân, còn được sự
giúp đỡ của các đồng nghiệp, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Công ty CP tư
vấn đầu tư mỏ & công nghiệp, Công ty than Quang Hanh, và đặc biệt là sự
giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn khoa học GS.TS. Võ Trọng Hùng.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Võ Trọng Hùng đÃ
dành rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ trong suốt quá trình làm luận văn tốt
nghiệp này.


4

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Xây dựng
Công trình và Mỏ, các cán bộ phòng xây dựng mỏ, Công ty CP tư vấn đầu tư
mỏ & công nghiệp, Công ty than Quang Hanh đà giúp đỡ tác giả trong quá
trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Nội dung luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót. Tác giả rất mong
nhận được những ý kiến góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp để tác giả
có thể bổ sung, sữa chữa và hoàn thiện hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!


5

Chương 1 - Sự cần thiết phải áp dụng cơ giới hoá
nâng cao năng lực đào lò đá cho mỏ than Ngà Hai

1.1. Tình hình cơ giới hoá đào, chống lò tại các nước có nền khai thác

phát triển
Sự tăng về chỉ số cơ giới hoá tại một số nước cho thấy, nếu những năm
80 của thế kỷ XX mức độ cơ giới hoá chỉ đạt 70% thì hiện nay mức độ cơ giới
hoá đồng bộ trong tất cả các công đoạn đà đạt tới 90 95%.
Máy khoan được hiện đại hoá qua các thời kỳ, hiện nay trên bệ máy gắn
từ 1 đến 3, 4 máy khoan thuỷ lực. Các máy khoan được lắp bộ phận điều khiển
tự động, có thể điều chỉnh góc nghiêng của lỗ khoan, tốc độ khoan khi gặp đá
mềm hoặc giảm tốc độ xoay khi gặp đá cứng.
Máy xúc bốc được hiện đại một cách nhanh chóng. Nếu trước đây các
loại máy xúc hất qua thân với năng suất chỉ đạt 5 - 6m3/giờ thì các năm 80
máy xúc cào vơ có thể xúc được đá cứng trung bình với năng suất 120 -140
m3/giờ. Để cơ động khi đào các đường lò có cung độ vận chuyển lớn, noài vận
tải xe goòng hoặc xe chuyển tải chuyên dụng, người ta còn sử dụng máy xúc
lật hông, di chuyển cơ động kết hợp vận chuyển bằng mono ray giúp cho việc
nâng cao tốc độ đào lò.
Vận chuyển không liên tục sử dụng xe goòng, xe bánh lốp, chi phí thời
gian do phải trao đổi, chờ đường, nhất là khi chất tải lớn. Đào lò bằng máy
combai, sử dụng vận chuyển đất đá bằng máng cào treo trên mono ray kết hợp
với xe goòng là một giải pháp mang lại hiệu quả và tạo thuận lợi đẩy nhanh
tốc độ đào lò. Đường lò tiết diện hình chữ nhật trong vỉa dốc thoải, sử dụng
máy với chiều dài tang khấu bằng chiều rộng đường lò, trên thân máy có một
số lượng máy khoan lắp neo. Tiết diện vòm một hoặc ba tâm có máy đào kết


6

hợp khoan lắp neo. Các tuynen có chiều dài lớn và thẳng, để tập trung hoá,
tăng tốc độ đào chống nhanh, người ta sử dụng máy combai dạng khiên đào.
máy đào toàn tiết diện dạng tròn và lắp dụng tuabin sau khi cắt đá. Để hợp lý
hoá quá trình chống lò, thay vì sử dụng khung chống, người ta đà thiết kế và

sản xuất vì chống neo, sử dụng kết hợp lưới thép hoặc bêtông phun.
Cơ giới hoá đà cải thiện tốc độ đào lò, làm cho tốc độ đào lò tăng và ổn
định. Thí dụ với máy đào lò AM-50 tốc độ đào lò đạt trong các điều kiện khác
nhau tại BaLan thể hiện trong bảng1.1 [1]
Bảng 1.1. Tốc độ đào lò đạt được của Ba Lan khi sử máy đào lò AM -50
trong những điều kiện khác nhau
TT Tốc độ, Số ngày Tiến độ, Diện tích
% đá trong %than trong
m/tháng làm việc m/ngày tiết diện, m2 gương
gương
1
570
23
24.8
14.8
100
2
536
23
23.3
13.1
60
40
3
502
22
26.4
13.1
40
60

4
424
22
19.3
13.1
30
70
5
421
22
19.1
13.1
100
6
413
20
20.7
13.1
60
40
7
390
23
17
13.1
60
40
8
385
23

16.7
13.1
100
9
381
21
18.1
13.1
60
40
10
373
22
16.4
13.1
30
70
1.2. Phân tích thực trạng công tác đào lò đá tại mỏ than Ngà Hai .
Trong khai thác than hầm lò, công tác đào lò xây dựng cơ bản, chuẩn bị
sản xuất mở ra khu sản xuất mới, tạo diện sản xuất là một nhiệm vụ quan
trọng.
Trong nội dung của luận văn này, chỉ xét đến công tác đào lò dọc vỉa đá
mức -50, lò xuyên vỉa mức -50 và lò vận tải trong sân ga mức -50 của mỏ than


7

Ng· Hai – C«ng ty than Quang Hanh víi tiÕt diện hình vòm, tường thẳng,
diện tích 11 m2.
1.2.1. Đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình của khu vực

mà các đường lò phải đào qua.
Mỏ than Ngà Hai trước đây do Công ty Địa chất & khai thác khoáng sản
quản lý, bảo vệ và tổ chức thăm dò khai thác. Từ năm 2003 đến nay mỏ thuộc
quyền quản lý của Công ty than Quang Hanh. Hiện nay, mỏ tập trung khai
thác tại các vỉa 13, 14, 15 khu I và các vỉa 10, 13, 14 khu II thuộc khối trung
tâm. Tại phân khu Tây nam cánh Nam mỏ đang khai thác tại các vỉa: V7,
V6, V6A. Sản lượng khai thác than hầm lò dự kiến đạt 700.000t/năm- than
nguyên khai.
Tính chất cơ lý trung bình của các loại nham thạch mỏ Ngà Hai xem
trong bảng 1.2
Bảng 1.2. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đá Mỏ Ngà Hai
Các chỉ tiêu (Nhỏ nhất - Lớn nhất/Trung bình (Số mẫu))
Tên đá

Dung
trọng
g/cm

Tỷ trọng
3

g/cm3

Cường độ
kháng nén

Cường độ
Góc
kháng kéo néi ma s¸t

δn kg/cm2

δK kg/cm2

ϕo

Lùc
dÝnh kÕt
C kg/cm2

Cuéi, 2.38 - 2.78 2.58 - 2.82 134.8 - 2577.0
1286.4 (84)
S¹n kÕt 2.59 (84) 2.68 (84)

124 - 261 28o20 - 36o05 500 - 750
182 (6)
33o24 (6)
630 (6)

1.97 - 3.12 2.51 - 3.37
C¸t kÕt
2.64(1032) 2.72 (1030)

18.0 - 3125.0
858 (1079)

20 - 351
109 (89)

12o45 - 37o00

30o30 (89)

15 - 192
69 (262)

8o00 - 36o07
29o30 (262)

Bét kÕt

1.90 - 3.08 1.83 - 3.52
2.66 (1495) 2.75 (1500)

30.5 - 2440
4.09 (1568)

SÐt kÕt

1.96 - 2.42
2.42 (71)

2.26 - 532.8
199 (79)

2.09 - 2.90
2.66 (71)

60 - 910
318 (89)
34 - 540

156 (262)

0.42 - 100.3 7o30 - 35o30 1.3 - 325
33 (12)
26o10 (12) 105.2 (12)

Tỷ lệ phần trăm nham thạch:
- Lớp cuội và sạn kết: Chiếm 3% trong địa tÇng


8

- Lớp Cát kết: Chiếm 33.5% trong địa tầng
- Lớp Bột kết: Chiếm 58% trong địa tầng
- Phần còn lại là thành phần khoáng hoá siđêrít, pyrít, cacbonát và
than.
Địa tầng khu mỏ Quanh Hanh với các đá chủ yếu là cát kết và bột kết, rất
ít sét kết. Nham thạch phân lớp mỏng, trung bình đến dày, cường độ kháng
nén cao nhưng có nhiều nứt nẻ. Điều kiện kiến tạo khu mỏ tương đối phức tạp:
đứt gÃy, uốn nếp nhiều, trong phạm vi thiết kế có những chỗ đường lò phải
đào qua sạn kết với hệ số kiên cố f lên tới 12.
Yếu tố khí nổ. Các số liệu đo đạc khí nổ, khí độc trong các báo cáo địa
chất, báo cáo sản xuất và xây dựng cho thấy: Phần trữ lượng than từ -50m trở
lên có hàm lượng khí cháy nổ trung bình khoảng 48%, phần trữ lượng từ -50m
trở xuống có hàm lượng khí cháy nổ cao, trung bình 65%. Qua các tài liệu khí
thu thập được trong các giai đoạn thăm dò, báo cáo địa chất dự kiến xếp tầng 50 lên lộ vỉa có cấp khí loại II về khí cháy nổ.
Có thể đánh giá các điều kiện địa chất của mỏ như sau :
Những yếu tố thuận lợi: Khu vực khai thác than ở mức chưa sâu (mức 50). Đặc điểm này tạo nên nhiều thuận lợi hơn so với các mỏ sâu về mặt thông
gió thoát nước, điều kiện vi khí hậu, tháo lắp, vận chuyển thiết bị ...
Những yếu tố khó khăn:

- Đặc điểm kiến tạo phức tạp, các vỉa than có nhiều phay phá, đứt gẫy,
uốn nếp. Trong than có nhiều lớp đá kẹp với chiều dài đáng kể. Ngoài ra, ở
một số vỉa than tồn tại những khối đá vớ độ rắn chắc khác nhau, gây trở ngại
không nhỏ cho việc hoạt động của các dao cắt của các máy combai. Do đó
những khu vực có chiều dài theo phương hợp lý để được máy combai vào đào
lò (300 m) tương đối hạn chế.
- Đất đá có độ cứng và độ mài mòn cao sẽ làm chậm tốc độ khoan, làm
nhanh mòn các mũi khoan.


9

Đặc điểm điều kiện địa chất nêu trên có mặt thuận lợi song phần lớn các
đặc điểm sẽ ảnh hưởng khó khăn cho công tác đào chống lò. Việc sử dụng
thiết bị cơ giới hóa đào lò trong điều kiện địa chất mỏ Quang Hanh là đổi mới
các khâu công nghệ cơ bản trong đào chống lò, do vậy sẽ nâng cao tốc độ đào
lò. Tuy nhiên các thiết bị cơ giới hóa cho phép thi công hiệu quả cao ở những
đường lò chính, cơ bản với chiều dài lò lớn, điều kiện địa chất ổn định. Vì vậy
để tối ưu hóa những ưu điểm của thiết bị cơ giới hóa đào lò cần xem xét khi
đào các đường lò chính và trong các khu vực có điều kiện địa chất ổn định.
1.2.2. Đặc điểm một số các đường lò phải thi công tại mỏ
Các đường lò xuyên vỉa, dọc vỉa đá mức -50 và đường lò vận tải trong
sân ga mức -50 có tiết diện hình vòm 1 tâm, tường thẳng, tiết diện đào 11 m2.
Kích thước của các đường lò này xem trên hình 2.1.

Hình 2.1. Hình dạng, kích thứơc tiết diện đường lò
Hiện tại Công ty đang thi công các đường lò ở sân ga với công nghệ và
thiết bị như sau:
1.2.3. Hiện trạng thiết bị đào lß

10

Hiện nay, để thi công các đường lò trên, mỏ đang sử dụng công nghệ
khoan nổ mìn, xúc bốc chủ yếu bằng thủ công kết hợp với cơ giới, chống lò
chủ yếu bằng thủ công, vận chuyển đất đá và vật liệu bằng xe goòng có kết
hợp đầu tầu điện AM - 8. Các loại vật tư, thiết bị sử dụng trong thi công chủ
yếu do Liên Xô (cũ) và Trung Quốc sản xuất được tóm tắt trong bảng 1.3
Bảng 1.3. Thiết bị thi công lò đá tiết diện đào 11m2 tại mỏ Ngà Hai.
TT Nội dung
1
Thiết bị khoan

2
3
4

5
6
7

Hiện trạng
Máy khoan khí nén cầm tay YT-27(TQ), búa
chèn MO-6K; máy nén khí di động ZIF-PV-501 của Liên Xô cũ công suất 5m3/phót.
VËt liƯu nỉ
Thc nỉ chđ u lµ AH1. KÝp vi sai MS của
Trung Quốc.
Phương tiện xúc bốc Xúc thủ công; Máy xúc lật sau 1PPN-5
Phương tiện vận tải Khi quÃng đường vận tải < 500m đều đẩy thủ
công goòng 1(UVG-3,3) hoặc3 tấn (UVG-3,3).

Đầu tầu ắc quy AM-8D (Nga) sử dụng cho những
cung đường có chiều dài >500m
Thiết bị thông gió
Quạt cơc bé CBM-6M, (Nga), hc YBT 622(Trung Qc)
KÕt cÊu chèng
Khung chống thép CBII 22
Tốc độ đào chống lò Trung bình đạt 40 m/tháng

Đặc tính của các thiết bị trên được thể hiện trên bảng 1.4; 1.5; 1.6; 1.7; 1.8
Bảng 1.4. Đặc tính của một số loại goòng.
TT Các đặc tính kỹ thuật goòng
1
2
3
4
5

Loại móc
Dung tích
Cỡ đường xe
Chiều dài theo đầu đấm
Chiều rộng

Đơn
vị
m3
mm
mm
mm

Loại goòng
UVG-1
UVG-3,3
Móc quay
1,0
3,3
600
900
1500
3450
850
1320


11

6
7
8

Chiều cao tính từ đỉnh ray
Khoảng cách trục
Chiều cao móc toa đến đỉnh ray

mm
mm
mm

1300
500

326

1300
1100
365

Bảng 1.5. Đặc tính kỹ thuật của máy khoan YT-27 (Trung Quốc)
TT
1
2
3
4
5

Các đặc tính kỹ thuật
Năng lượng đập
Tần số đập trong phút
Mô men quay
Chi phí khí nén
Đường kính mũi khoan

Đơn vị
daN.m
lần
daN.cm
m3/ph.
mm

Giá trị
2100

3,6

6
7
8
9
10
11
12

Chiều sâu lỗ khoan
Chiều dài máy khoan
Giá trị áp lực khí nén khi công tác
Trọng lượng máy khoan
Đường kính ống cao su dẫn khí nén
Đường kính ống cao su dẫn nước
Giá trị áp lực nước khi sử dụng

m
mm
daN/cm2
kg
mm
mm
daN/cm2

5
668
5
26

25
13
2-3

34ữ42

Bảng 1.6. Đặc tính của loại máy xúc 1PPN-5.
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Các đặc tính kỹ thuật
Năng suất
Dung tích gầu
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao
Diện tích xúc bốc
Số lượng động cơ điện
Công suất động cơ điện
Cỡ đường xe

Đơn vị

m3/phút
m3
mm
mm
mm
m
cái
kW
mm

Giá trị
1,25
0,32
7435
1400
1650
4
2
21,5
600; 900


12

10
11

Cỡ hạt đá lớn nhất
Diện tích gương khi đào

12

Chiều cao đường lò

mm
m2

400
7,5

m

2,4

Bảng 1.7. Đặc tính quạt hướng trục mà hiệu YBT 62-2 (Trung Quốc).
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Các đặc tính kỹ thuật
Đường kính bánh công tác
Tần số quay
Năng suất quạt nhỏ nhất

Năng suất quạt lớn nhất
Giá trị áp lực quạt nhỏ nhất
Giá trị áp lực quạt lớn nhất
Công suất động cơ
Trọng lượng
Hệ số hữu ích của quạt

Đơn vị
mm
v/phút
m3/phút
m3/phút
mm cột nước
mm cột nước
kW
kg
-

Giá trị
600
2930
250
390
100
320
22
265
0,7

Bảng 1.8. Đặc tính kỹ thuật của tầu điện ác qui AM-8D (Nga)

TT
Thông số
1 Trọng lượng bám dính

Đơn vị
Tấn

Số lượng
8,7

2

Lực kéo

KN

12,2

3

Tốc độ

m/s

2

4

Cỡ ray

mm

900

5

Kích thước

mm

4550x1350x1415

Máy nổ mìn sử dụng chủ yếu loại KVP-1/100M của Liên Xô cũ với các
đặc tính kỹ thuật: Nguồn nạp bằng ắc quy (pin); điện thế: 650 v; số lượng kíp
nối lớn nhất: 100 kíp; điện trở mạch lớn nhất: 380 ôm; trọng lượng máy:2,0kg.
1.2.4. Mức độ cơ giới hoá công tác đào lò đá của mỏ Ngà Hai
Để có thể đề ra phương án cải tiến, đổi mới dây chuyền cơ giới hoá đào
lò, cần đánh giá dây chuyền cơ giới hoá đào lò hiện nay của má; t×nh h×nh


13

hoạt động của các thiết bị đào lò, mức độ đáp ứng của công nhân viên vận
hành, sữa chữa thiết bị đào để đảm bảo máy móc hoạt động liên tục, có năng
suất. Để đánh giá mức độ cơ giới hoá đào lò có thể sử dụng một số phương
pháp sau đây [6]:
*

Ngành chế tạo máy Liên Xô đà phân chia mức độ cơ giới hoá tổng

quát thành 11 cấp ®é;
*

ViƯn Nghiªn cøu Khoa häc Kü tht Than Kuzbax (Liªn Xô cũ) đà đưa

ra 6 cấp độ đánh giá đánh giá mức độ cơ giới hoá đào lò.
Các cách xếp loại này đều dựa trên nguyên tắc: Đánh giá mức độ cơ
giới hoá lao động căn cứ vào tính chất tham gia của công nhân vào việc hoàn
thành công việc và phương pháp tác động vào đối tượng lao động.
Cách đánh giá thứ hai thể hiện quá trình lịch sử của việc cơ giới hoá đào lò,
đồng thời thể hiện hạt nhân cốt lõi của quá trình đó là Giảm lao động chân
tay, tăng cường lao động trí óc của người công nhân. Quá trình đó sẽ nâng
cao tốc độ thi công, năng suất làm việc và khả năng cơ giới hoá công tác đào
lò Việt Nam. Theo phương pháp này, trình độ cơ giới hoá được đánh giá theo
6 bậc như sau:
*

Bậc không - Bậc của những động tác, quá trình sản xuất không cơ giới

hoá, do công nhân thực hiện hoàn toàn bằng tay, không có dùng công cụ lao
động (ví dụ: Bốc dỡ, lên xuống máng cào, xe goòng, gương lò ...).
*

Bậc 1 - Bậc của những quá trình thủ công do công nhân thực hiện với

công cụ lao động cầm tay, không sử dụng cơ cấn máy (ví dụ: Xúc than, đá
bằng xẻng; chống lò bằng búa, rìu; chuyển đường bằng kìm, búa, xà beng ...).
*

Bậc 2 - Bậc của những quá trình thao tác bằng máy với bộ phận dẫn

tiến làm việc bằng tay để điều chỉnh và điều khiển các máy móc. Công nhân
dùng sức lao động để giữ máy ở vị trí làm việc và tạo nên áp lực cần thiết lên
đối tượng lao ®éng (vÝ dơ: Khoan than b»ng bóa khoan ®iƯn, đào than, đá bằng
búa căn, khoan đá bằng búa khoan khí ép không có giá ...).


14

*

Bậc 3 - Bậc của những quá trình sản xuất được cơ giới hoá thực hiện

bằng máy do công nhân điều khiển thông qua sự quan sát liên tục và điều
khiển thường xuyên hoạt động của máy (ví dụ: xúc, bốc than, đá bằng máy,
khoan bằng xe khoan hoặc búa khoan cơ giới).
*

Bậc 4 - Bậc của những quá trình bán tự động, thực hiện bằng máy, cơ

giới hoá nhiều động tác (ví dụ: Đào lò bằng các loại combai khác nhau ...).
*

Bậc 5 - Bậc của những quá trình được tự động hoá hoặc của những quá

trình chỉ có một động tác được điều khiển từ xa. Trong những quá trình trên,
các động tác như phá than, đá, vận tải, điều khiển vách ... được thực hiện như
một quá trình thực hiện liên tục, thống nhất; còn người công nhân giữ trách
nhiệm giám sát chung sự hoạt động đóng mở động cơ .... (ví dụ: Sự hoạt động
của các tổ hợp khai thác, đào lò, các tổ hợp đó được điều khiển từ xa hoặc tự

động theo phương trình) .
Trên cơ sở những thiết bị trong công nghệ đào lò chuẩn bị tại Ngà Hai,
đánh giá mức độ cơ giới hoá của từng khâu thiết bị thi công như bảng 1.9 :
Bảng 1.9. Mức độ cơ giới hoá các khâu công tác với thiết bị thi công.
Ký
hiệu
K1

Khâu công tác Mức độ cơ giới hoá
Thiết bị
Bậc 0 Bậc 1 Bậc 2 Bậc 3 Bậc 4 Bậc 5
I - Công tác khoan (K): sử dụng khí nén cầm tay
Máy khoan

II - Công tác xúc bốc (X)

X1

Xúc thủ công

X2

Máy xúc lật sau



III - Công tác vận tải (V)

V1

Goòng đẩy tay

V2

Goòng có đầu tầu

C1

IV- Công tác chống giữ (C)
Chống giữ thủ công






15

Trên cơ sở những trang thiết bị trong công nghệ đào lò đá (tiết diện 11 m2)
của mỏ Ngà Hai cho thấy, dây chuyền đào lò đá trên của mỏ được xếp vào bậc
0,8 1,2. Như vậy, mức độ cơ giới hoá của mỏ là rất thấp.
1.2.5. Hiện trạng và phân tích một số khâu công nghệ chính trong công tác
đào lò bằng trong đá, tiết diện 11 m2 hiện nay của mỏ than Ngà Hai
1.2.5.1. Công tác khoan nổ mìn
Cho đến nay, công tác khoan xảy ra một số vấn đề như sau: Tốc độ khoan
gương của búa khoan cầm tay chỉ đạt tốc độ trung bình từ 0,3ữ0,4 m/phút,
trong đó hệ số kiên cố trung bình f = 4 ữ 6 khi gặp các vỉa san cuội kết hoặc
cát kết hạt thô tốc độ khoan có thể đạt đến 1ữ1,2 m/phút.
Do khả năng giữ ổn định của máy khoan tay khi chiều sâu lỗ khoan lớn
kém nên thường khi dùng may khoan tay, chiều sâu lỗ khoan giới hạn nhỏ hơn

2m. Muốn tăng chiều sâu lỗ khoan phải dùng biện pháp sử dụng hai cần khoan
có chiều dài khác nhau. Đầu tiên dùng cần ngắn để khoan lỗ có chiều sâu 0,8 1,4m. Sau đó thay cần khoan dài hơn để khoan nốt chiều sâu còn lại. Do đó,
tổng thời gian khoan các lỗ mìn trên gương sẽ tăng.
Hộ chiếu khoan luôn là vấn đề cần được quan tâm. Do hướng khoan của
các lỗ khoan biên, khoan đột phá rất ít khi đảm bảo kỹ thuật nên hệ số sử
dụng lỗ khoan thấp hệ số chỉ đạt từ 0,6 ữ0,7. Tốc độ khoan gương không đảm
bảo, các máy nén khí có lưu lượng và áp suất thấp so với các thông số kỹ
thuật. Máy nén khí Zip-5 phải đẩm bảo 5 m3/phút khí nén và áp suất cho búa
khoan hoạt động từ 4ữ5 at. Nhưng do đường ống dẫn dài, chất lượng đường
ống và mối nối không đảm bảo khi vào đến gương lò, áp suất khí nén bị tổn
hao, lưu lượng khí nén bị giảm, không đủ năng lượng đập cho quả đập trong
búa làm việc. Các phụ kiện trong búa khoan như cá hÃm, lò so h·m, phÝp t«ng,
mịi khoan cã ti thä kh«ng lín, các phụ kiện thay thế ở ta ít hoặc không cã
nªn khi bóa khoan cã sù cè chiÕm thêi gian đáng kể. Bảo hộ lao động chống


16

ồn, bụi đơn giản là các thiết bị chống ồn để bịt tai hoặc các khẩu trang chống
bụi. Sau thời gian sử dụng các thiết bị này không được thay thế nên công nhân
lò không có thiết bị phòng hộ để làm việc.
Tóm lại, số lượng búa khoan cùng hoạt động trong gương ít, vật tư thay
thế chưa được bảo đảm, tuổi thọ của máy không cao là nguyên nhân chính kéo
dài thời gian khoan, thời gian công đoạn khoan thường chiếm từ 25ữ30 %
tổng số thời gian trong toàn bộ chu kỳ. Máy khoan YT-27 thông thường có số
lượng ít. Máy móc không đồng bộ, phải lắp nhặt từ nhiều máy hỏng hóc khác
nhau. Vì vậy, máy khoan chóng bị rơ, rÃo, lỏng tại vị trí lắp đuôi choòng
khoan. Như vậy do số lượng máy khoan ít, không thoả mÃn yêu cầu sử dụng;
năng suất công tác khoan thấp.
Cung cấp khí nén phục vụ cho máy khoan thường được chuẩn bị nhờ máy

nén khí di động loại mà hiệu ZIF-PV-5-01 của Liên Xô cũ với các đặc tính kỹ
thuật: giá trị áp suất khí nén khi làm việc: 6 daN/cm 2; giá trị áp suất khí nén
cực đại: 7 daN/cm2; năng suất máy nén khí: 5 m3/phút. Mỏ không có máy nén
khí trung tâm có công suất khí nén ®đ phơc vơ cho nhiỊu m¸y khoan cïng mét
lóc, cho nên thông thường mỗi máy khoan phải có một máy nén khí di động đi
kèm. Máy nén khí được đặt trong cúp hoặc trong các đoạn đường lò được mở
rộng và sử dụng đường ống đề dẫn khí nén vào gương. Thực tế cho thấy, khi
khoảng cách tính từ gương đến vị trí đặt máy nén khí nhỏ hơn 70 m, thì một
máy nén khí có thể đảm bảo đủ lưu lượng và chất lượng khí nén (áp suất khí
nén tại gương) cho hoạt động của một máy khoan. Mặc dù có ưu điểm chủ
động trong vận hành, linh hoạt trong điều khiển; song do số lượng máy nén
khí di động quá nhiều do phải tăng số lượng máy khoan tại gương, cho nên
đây là giải pháp gây ra nhiều khó khăn trong hoạt động đồng bộ cho tất cả các
máy khoan trong gương lò; khả năng lÃng phí năng lượng điện lớn hơn so với
phương án sử dụng trạm nén khí công suất lớn trung tâm.