BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐÀO TRỌNG CƯỜNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ TỐI ƯU HĨA CÁC THƠNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC CHO CÁC VỈA DẦY TRUNG BÌNH DỐC ĐỨNG TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LỊ KHU VỰC NG BÍ - QUẢNG NINH Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 9520603 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội- 2017 Cơng trình hồn thành tại: Bộ Mơn Khai thác hầm lò, Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Mạnh Phong TS Trương Đức Dư Phản biện 1: GS TSKH Lê Như Hùng Phản biện 2: TS Phùng Quốc Huy Phản biện 3: TS Trần Minh Nguyên Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … … ngày … tháng … năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc Gia, Hà Nội - Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trữ lượng vỉa than dày trung bình, dốc đứng chiếm tỷ trọng không nhỏ tổng trữ lượng bể than Đơng Bắc (Quảng Ninh), khoảng ÷ 8%, tập trung vùng than ng Bí với tổng trữ lượng khoảng 54,6 triệu Hàng năm, sản lượng khai thác từ đối tượng vỉa dày trung bình, dốc đứng chiếm khoảng ÷ tổng sản lượng than Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam (TKV) Hiện nay, để khai thác vỉa than dày trung bình, dốc đứng, mỏ hầm lò chủ yếu áp dụng CNKT thủ cơng CNKT dạng buồng; CNKT lò dọc vỉa phân tầng Các CNKT có hiệu chưa cao, sản lượng NSLĐ thấp, chi phí khai thác lớn đặc biệt tỷ lệ tổn thất cao (30 ÷ 40%) Những năm gần đây, số mỏ vùng Uông Bí đưa vào áp dụng thử nghiệm CNKT tiên tiến như: CNKT CGH đồng sử dụng tổ hợp 2ANSH, HTKT lò chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm loại ZRY bước đầu khẳng định tính ưu việt hẳn CNKT thủ công điều kiện, qua mở triển vọng mở rộng áp dụng Tuy nhiên, trình đưa vào áp dụng chưa lâu, cần tiến hành theo dõi, đánh giá, nghiên cứu tối ưu hóa thơng số HTKT nhằm nâng cao hiệu áp dụng công nghệ Xuất phát từ từ thực tế nêu trên, cần thiết phải thực “Nghiên cứu lựa chọn CNKT tối ưu hóa thơng số HTKT cho vỉa dầy trung bình dốc đứng mỏ than hầm lò khu vực ng Bí Quảng Ninh” nhằm nâng cao sản lượng khai thác, NSLĐ, mức độ an toàn lao động giảm tổn thất khai tháccác vỉa than dày trung bình, dốc đứng Mục tiêu đề tài Lựa chọn CNKThợp lý tối ưu hóa thơng số HTKT vỉa dày trung bình dốc đứng mỏ than hầm lò khu vực ng Bí - QN, nhằm nâng cao mức độ an toàn, sản lượng NSLĐ khai thác than HL Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tàiluận án CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng.Phạm vi nghiên cứu đề tàicác vỉa than dày trung bình, dốc đứng mỏ than hầm lò khu vực ng Bí Quảng Ninh Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vỉa than dày trung bình dốc đứng mỏ than hầm lò khu vực ng Bí - Quảng Ninh - Phân tích, đánh giá, lựa chọn CNKT phù hợp điều kiện vỉa than dày trung bình, dốc đứng mỏ than hầm lò khu vực ng Bí - Quảng Ninh - Nghiên cứu tối ưu hóa thơng số HTKT cho vỉa dày trung bình dốc đứng mỏ than hầm lò khu vực ng Bí Phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng tổng hợp phương pháp: - Phương pháp tổng hợp, đánh giá tài liệu; - Phương pháp khảo sát, đánh giá điều kiện địa chất; - Phương pháp thống kê, phân tích, so sánh; - Phương pháp tính tốn giải tích; - Phương pháp mơ hình tốn - kinh tế Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học đề tài:Góp phần xây dựng điều kiện áp dụng số loại hình CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng; Xây dựng phương pháp luận, giải thuật toán tối ưu hóa thơng số “chiều cao tầng khai thác”, “chiều dài theo phương cột khai thác” CNKT lò chợ chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm loại ZRY 6.2 Giá trị thực tiễn đề tài:Đề xuất CNKT hợp lý cho điều kiện vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng ng Bí Quảng Ninh; Tối ưu hóa thơng số HTKT giúp nâng cao hiệu áp dụng CNKT lò chợ chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm loại ZRY điều kiện vỉa dày trung bình, dốc đứng mỏ hầm lò vùng ng Bí - Quảng Ninh Những điểm luận án 7.1 Xây dựng điều kiện áp dụng số loại hình CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng 7.2 Xây dựng phương pháp tối ưu hóa thơng số HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng 7.3 Thiết kế hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm ZRY cho vỉa 9b khu Tràng Khê, Công ty Than Hồng Thái với thông số tối ưu Luận điểm khoa học 8.1 Đề xuất lựa chọn CNKT hợp lý theo nguyên tắc ưu tiên áp dụng CNKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm loại ZRY; CNKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng sử dụng tổ hợp 2ANSH 8.2 Trong CNKT lò chợ chợ xiên chéo, chống giữ giàn mềm loại ZRY:Chiều cao tầng tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa than, chi phí đào, xén lò tỷ lệ nghịch với chi phí thiết bị; Chiều dài theo phương cột khai thác tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa than, chi phí đào, xén lò; tỷ lệ nghịch với chiều dày vỉa than, chi phí thiết bị 8.3 Trong điều kiện vỉa 9b khu Tràng Khê, chiều cao tầng khai thác tối ưu khoảng Ht = 75 ÷ 80 m, chiều dài theo phương cột khai thác tối ưu khoảng Lp = 650 ÷ 700 m Cấu trúc luận án Luận án gồm chương, phần Mở đầu Kết luận kiến nghị, 126 trang, bao gồm 28 bảng biểu 28 hình vẽ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG KHAI THÁC VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH DỐC ĐỨNG VÀ CƠNG TÁC NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HĨA CÁC THƠNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC 1.1 Tổng quan HTKT vỉa dày TB, dốc đứng giới 1.1.1.HTKT chia cột theo hướng dốc, sử dụng giàn chống cứng Các thông số HTKT: chiều rộng cột từ 20 40 m, chiều dài theo hướng dốc từ 100  140 m, chiều rộng trụ bảo vệ thượng cột từ 1,5 ÷ 3,5 m 1.1.2 HTKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng sử dụng tổ hợp giàn chống tự hành kết hợp máy bào than Các thông số HTKT: chiều rộng cột khai thác (theo đường phương) khoảng 40 ÷ 60 m, chiều dài cột khai thác (theo hướng dốc vỉa) phụ thuộc vào chiều cao tầng khai thác, từ 100 ÷ 300 m 1.1.3 HTKT cột dài theo phương, CGH đồng sử dụng tổ hợpgiàn chống tự hành kết hợp máy bào combai khấu than Các thông số HTKT gồm: chiều dài lò chợ khoảng 120 m, chiều dài theo phương cột khai thác phụ thuộc vào điều kiện vỉa than, thường không nhỏ 300 m 1.1.4 HTKT dạng buồng sử dụng lỗ khoan dài, đường kính lớn Khu vực KT chuẩn bị lò dọc vỉa phân tầng cách 20 ÷ 30 m 1.1.5 Các CNKT khấu than máy cưa than KVKT chia thành phân tầng chiều dài theo hướng dốc từ 40 ÷ 80 m KVKT chuẩn bị lò dọc vỉa phân tầng cách 20 ÷ 50 m 1.1.6 CNKT sức nước Để khai thác vỉa mỏng, dốc dốc đứng phương pháp sức nước thường áp dụng hệ thống chuẩn bị lò dọc vỉa phân tầng 1.2 Tổng quan HTKT vỉa dày TB, dốc đứng nước 1.2.1 Các HTKT dạng buồng Để khai thác vỉa than dày trung bình, dốc đứng, bao gồm hai sơ đồ HTKT buồng - thượng chéovà buồng - thượng 1.2.2 HTKT lò dọc vỉa phân tầng HTKT lò dọc vỉa phân tầngđược áp dụng hầu hết mỏ hầm lò để khai thác vỉa dày trung bình dày (