BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT o0o - NGUYỄN ĐỨC THÀNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI THÁC THAN KHỐNG SÀNG BÌNH MINH – KHỐI CHÂU, BỂ THAN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT o0o - NGUYỄN ĐỨC THÀNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ KHAI THÁC THAN KHỐNG SÀNG BÌNH MINH – KHỐI CHÂU, BỂ THAN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Chuyên ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ANH TUẤN HÀ NỘI – 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, tài liệu kết nêu luận văn trung thực kết cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Đức Thành MỤC LỤC Thứ tự Nội dung Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục hình MỞ ĐẦU Chương ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT – KỸ THUẬT CỦA KHỐNG SÀNG THAN BÌNH MINH KHỐI CHÂU Khái qt khống sàng than Bình Minh Khối Châu Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội 1.1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 1.1.2 Địa tầng 1.1.3 Kiến tạo 1.1.4 Đặc điểm vỉa than 1.1.5 Điều kiện địa chất thủy văn 10 1.1.6 Điều kiện địa chất cơng trình 12 1.1.7 Độ chứa khí vỉa than 14 1.1.8 Trữ lượng than 14 Phương pháp đánh giá điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ 22 1.2.1 Phương pháp thứ 22 1.2.2 Phương pháp thứ hai 23 Đánh giá tổng hợp trữ lượng điều kiện kỹ thuật mỏ khoáng sàng Bình Minh Khối Châu 24 1.1 1.1.1 1.2 1.3 1.3.1 Phân chia khu vực để đánh giá 24 1.3.2 Đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất – kỹ thuật khối nghiên cứu 25 Nhận xét chung 42 1.4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ Chương KHAI THÁC TRONG CÁC KHOÁNG SÀNG THAN DƯỚI VÙNG ĐỒNG BẰNG 2.1 Kinh nghiệm khai thác mỏ đồng 45 2.2 Các giải pháp khai thác than đồng 45 2.2.1 Phương pháp khai thác lộ thiên 45 2.2.2 Phương pháp khai thác sức nước 46 2.2.3 Phương pháp khai thác khí hóa than 51 2.2.4 Phương pháp khai thác hầm lò sử dụng phá hỏa toàn phần 55 2.2.5 Phương pháp khai thác hầm lò sử dụng chèn lò 58 Nhận xét chung 62 2.3 Chương ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI THÁC THAN KHỐNG SÀNG BÌNH MINH – KHỐI CHÂU Đề xuất xây dựng mỏ hầm lò khống sàng Bình Minh Khối Châu 66 3.1.1 Cơ sở lý thuyết 62 3.1.2 Phân chia mỏ 79 3.2 Đề xuất giải pháp công nghệ khai thác với phương pháp chèn lị 79 3.3 Đề xuất giải pháp cơng nghệ khai thác với phương pháp phá hỏa toàn phần 81 3.4 Nhận xét chung 87 3.1 Chương ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN XÂY DỰNG MỎ HẦM LỊ TRONG KHỐNG SÀNG BÌNH MINH KHỐI CHÂU 4.1 Đánh giá hiệu kinh tế phương án công nghệ khai thác 88 4.2 Quy hoạch khai thác mỏ than khống sàng Bình Minh Khoái Châu 92 4.3 Đề xuất phương án nghiên cứu bổ sung điều kiện địa chất phục vụ thiết kế xây dựng mỏ 93 4.4 Nhận xét chung 95 Kết luận 97 Tài liệu tham khảo 99 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên bảng Nội dung Trang Bảng 1.1 Tọa độ điểm góc khu vực thăm dị Bảng 1.2 Đặc điểm vỉa than vùng Bình Minh – Khoái Châu Bảng 1.3 Bảng tổng hợp tiêu chất lượng tính chất cơng nghệ than Đồng Sông Hồng Bảng 1.4 Tổng hợp trữ lượng theo nhóm mức cao khu Bình Minh 16 Bảng 1.5 Tổng hợp trữ lượng - theo nhóm mức cao khu Khoái Châu 17 Bảng 1.6 Tổng hợp trữ lượng - theo nhóm mức cao Vùng Bình Minh - Khối Châu 18 Bảng 1.7 Tổng hợp trữ lượng - theo mức cao - Khu Bình Minh 19 Bảng 1.8 Tổng hợp trữ lượng - theo mức cao - Khu Khoái Châu 20 Bảng 1.9 Tổng hợp trữ lượng - theo mức cao - Vùng Bình Minh - Khối Châu 21 Bảng 1.10 Ranh giới kích thước khối nghiên cứu vỉa mỏ Bình Minh 25 Bảng 1.11 Ranh giới kích thước khối nghiên cứu vỉa mỏ Bình Minh 25 Bảng 1.12 Kết đánh giá chiều dầy, góc dốc đá kẹp vỉa 28 Bảng 1.13 Kết đánh giá chiều dầy, góc dốc đá kẹp vỉa 29 Bảng 1.14 Bảng phân loại đá vách IGD 31 Bảng 1.15 Đá vách, trụ mức độ phá huỷ kiến tạo vỉa mỏ Bình Minh 34 Bảng 1.16 Đá vách, trụ mức độ phá huỷ kiến tạo vỉa mỏ 35 Bình Minh Bảng 1.17 Phân loại đá vách theo đặc tính điều khiển 36 Bảng 1.18 Lượng nước chảy vào giếng đứng từ phức hệ chứa nước Đệ Tứ 37 Bảng 1.19 Lượng nước chảy vào giếng đứng từ phức hệ Neogen 38 Bảng 1.20 Kết tính tốn lượng nước chảy vào mỏ giai đoạn khai thác ban đầu 38 Bảng 1.21 Dự tính lượng nước lớn chảy vào mỏ khai thác toàn khu mỏ 39 Bảng 1.22 Trữ lượng khối nghiên cứu vỉa 40 Bảng 1.23 Trữ lượng khối nghiên cứu vỉa 40 Bảng 3.1 Trị số biến dạng số cơng trình xây dựng 64 Bảng 3.2 Phân bố độ lún theo mặt cắt munđa dịch chuyển theo hàm phân bố tiêu chuẩn S(Z) 67 Bảng 4.1 Thiết bị hệ thống chèn lò 88 Bảng 4.2 Vật liệu xây dựng hệ thống chèn lị 90 Bảng 4.3 Chi phí hệ thống chèn lị 91 Bảng 4.4 Các giai đoạn thăm dò 94 Bảng 4.5 Các vấn đề cần làm rõ 95 Danh môc Hình Hình Nội dung Trang Hình 1-1 Ct a tầng miền võng Hà Nội phần Tây - Bắc bể than đồng sơng Hồng H×nh 2-1 Sơ đồ nguyên lý công nghệ khai thác than sức nước 48 H×nh 2-2 Sơ đồ phương án cơng nghệ khai thác sức nước 49 H×nh 2-3 Sơ đồ ngun lý tổ hợp cơng nghệ khí hóa than ngầm lịng đất 52 H×nh 3-1 Đồ thị dự báo độ lún võng munđa dịch chuyển với chiều dài lò chợ 80 đến 100 m, độ sâu khai thác trung bình 150m 58 Đồ thị dự báo độ lún võng munđa dịch chuyển với chiều dài lò chợ 150 m, độ sâu khai thác trung bình 500m 59 H×nh 3-3 Ranh giới khai trường vị trí cửa lị 84 H×nh 3-4 Sơ đồ khai thơng chuẩn bị vỉa 85 H×nh 3-5 Sơ đồ khai thơng chuẩn bị vỉa 86 H×nh 3-2 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Hiện Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam thực có hiệu “Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2015, có xét triển vọng đến năm 2025” Thủ tướng Chính phủ phê duyệt định số 89/2008/TTg ngày 07.7.2008 Từ thực chiến lược đến tốc độ phát triển ngành công nghiệp, hộ sử dụng than chủ yếu nhiệt điện chạy than, xi măng, vật liệu xây dựng, hoá chất, giấy… tăng nhanh, ngành than tiến hành lập “Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030” Các loại hình đầu tư chủ yếu là: Cải tạo mở rộng nâng cơng suất mỏ có, xây dựng mỏ có cơng suất cao với trình độ kỹ thuật công nghệ mức độ tiên tiến giới Trong đầu tư phát triển mỏ hầm lò chủ yếu Để đảm bảo nhu cầu sản lượng lớn kinh tế quốc dân, ngành than cần quan tâm đầu tư chiều sâu để thực q trình giới hố đại hố mỏ than hầm lị cần đặc biệt quan tâm việc áp dụng công nghệ khai thác than tiên tiến giới hoá khu vực có điều kiện địa chất kỹ thuật thích hợp Song song với việc đầu tư phát triển vùng than tiềm đặc biệt bể than đồng sông Hồng Theo "Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030" trình phủ phê duyệt, giai đoạn năm 2019 đưa vào thử nghiệm khai thác số mỏ than đồng sông Hồng mà khống sàng than Bình Minh-Khối Châu có nhiều triển vọng Trữ lượng bể than đồng sông Hồng lớn gấp nhiều lần bể than Đông Bắc nhiên điều kiện khai thác lại vô phức tạp Trước nhu cầu than ngày tăng cao theo phát triển kinh tế đất nước, khả mở rộng sản xuất bể than vùng Đơng Bắc có hạn, việc đưa vào khai thác sử dụng than vùng đồng sông Hồng mà 80 * Khai thông - chuẩn bị: Khai thông giếng đứng ; Giếng đứng +6  -565 đường kính m; tọa độ X = 601897 ;Y = 2304264 ; Z = +6; Giếng đứng phụ +6  -565 đường kính 6,5 m; tọa độ X = 602133 ;Y = 2304307 ; Z = +6; Giếng đứng thơng gió +6  -550 đường kính 6,5 m ; tọa độ X = 599554 ;Y = 2306194 ; Z = +6; Lựa chọn mức khai thơng -550 ; Lị vận tải mức -550 đặt vỉa lị thơng gió đặt vỉa ; Các lị chuẩn bị đào vng góc với lị vận tải thơng gió * Công nghệ khai thác: Công nghệ khai thác áp dụng sơ đồ cơng nghệ giới hố đồng bộ; khấu than máy, chống lò dàn tự hành * Thơng gió: Lựa chọn sơ đồ thơng gió thơng gió sườn * Thốt nước: Nước tập trung lò chứa nước trung tâm phương pháp tự chảy bơm lên mặt đất bơm cưỡng * Tháo khô sơ lỗ khoan có đường kính 600mm, khoảng cách lỗ khoan 60m, lỗ khoan đặt máy bơm * Sàng tuyển: Sử dụng nhà máy tuyển chung với mỏ Bình Minh * Cung cấp điện: Xây dựng trạm biến áp 35/6KV * Tổng mặt vận tải: + Trên mặt có bố trí hợp khối cơng trình: 81 Khối nhà giếng chính, khối nhà giếng phụ, khối sinh hoạt (nhà ăn, tắm, giắt sấy đèn) Khối văn phòng, khối kho tàng nhà sàng, trạm quạt gió Vận tải than băng tải kết hợp đường thuỷ, vận tải vật liệu, người đường kết hợp với đường thuỷ Chi tiết xem vẽ 3-3: Ranh giới khai trường vị trí cửa lị, vẽ 3-4: Sơ đồ khai thông chuẩn bị vỉa 3, vẽ 3-5: Sơ đồ khai thông chuẩn bị vỉa 82 3.4 NHẬN XÉT CHUNG: Cơ sở lý thuyết việc lựa chọn giải pháp công nghệ khai thác hầm lị chèn lị thủy lực cơng nghệ khai thác hầm lị sử dụng phá hỏa tồn phần xuất phát từ tính tốn độ sụt lún phá hủy bề mặt ảnh hưởng khai thác hầm lị Tác giả tính tốn so sánh hai phương án khai thác sử dụng chèn lò thủy lực phá hỏa tồn phần Qua tính tốn rút kết luận là: Khai thác hầm lò với phương pháp chèn lò thủy lực phương pháp có triển vọng để áp dụng điều kiện địa chất khống sàng Bình Minh – Khối Châu, bể than đồng sơng Hồng Kết tính tốn sơ độ sâu khai thác 300m đến 500m cho thấy khai thác vỉa từ đến lớp khấu với tổng chiều dày đến mét, bề mặt đất có độ võng cực đại đến 1200 mm, nhỏ mực nước ngầm thủy tĩnh (1500 mm) đảm bảo bề mặt không bị úng ngập nước, thông số biến dạng độ nghiêng bề mặt đất nằm giới hạn cho phép, đảm bảo trì an tồn đối tượng cần bảo vệ mặt đất Trong số trường hợp đặc biệt xem xét phương án để lại trụ bảo vệ cơng trình Bằng phương pháp khu vực Bình Minh khai thác từ 90 đến 100 triệu than Bên cạnh áp dụng khai thác hầm lị với phương pháp phá hỏa tồn phần mức sâu 300 đến 500 mét mặt đất, nơi tầng ngăn cách nước chiều dày lớn nham thạch vách trụ tương đối ổn định Trên sở nhận định trên, kết hợp với nguyên tắc phân mỏ, tác giả đề xuất xây dựng hai mỏ hầm lị khống sàng Bình Minh – Khối Châu Mỏ Bình Minh áp dụng giải pháp cơng nghệ khai thác chèn lò thủy lực vữa cao với độ sâu khai thác từ mức 150 đến mức -450 nhằm đảm bảo an tồn cho cơng trình mặt mỏ Khối Châu áp dụng cơng nghệ khai thác phá hỏa toàn phần mức -450 Đề xuất phương án hoàn toàn sơ - cần có nghiên cứu thăm dị bổ sung điều kiện địa chất mỏ, giải pháp bảo vệ bề mặt, hiệu kinh tế kỹ thuật 83 Chương ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN XÂY DỰNG MỎ HẦM LỊ TRONG KHỐNG SÀNG BÌNH MINH KHOÁI CHÂU 4.1 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC Theo kinh nghiệm nước giới việc xây dựng mỏ đại, chi phí đầu tư xây dựng đường lò xây dựng chiếm từ 3540% tổng chi phí xây dựng mỏ So sánh tính kinh tế, hai phương án khai thác chèn lò thủy lực khai thác phá hỏa tồn phần có khác chi phí phục vụ cơng tác chèn lò thủy lực Các hạng mục phục vụ cơng tác chèn lị là: - Hệ thống cơng trình mặt phục vụ cơng tác sản xuất vật liệu chèn, gồm có hệ thống phân loại vật liệu, hệ thống cấp liệu, máy nghiền, máy trộn theo tỷ lệ máy bơm theo đường ống - Hệ thống cơng trình lị: Các đường ống dẫn vật liệu chèn, hệ thống phun vật liệu chèn, hệ thống giám sát chất lượng vật liệu chèn Dưới bảng liệt kê số thiết bị phục vụ chèn lò tham khảo mỏ Đại Trang Trung Quốc Bảng 4.1 Thiết bị hệ thống chèn lò TT Tên Qui cách mã hiệu tham khảo Đơn vị Số lượng Công suất/ kW I Hệ thống nghiền đá thải Chất tải trước ZL-40G 2 Máy nghiền kẹp hàm PE600900 75 Máy nghiền mịn 13001000 200 Sàng rung cường lực QLS1560 7.54 Máy cấp liệu kiểu 1250×8000 11 Băng tải dốc lớn 22 Băng tải nghiêng thơng B800-góc dốc 16,H=15 m,L=28 m DTII650-góc dốc 16,H=2 84 dụng Băng tải kiểu phủ Máy hút bụi dạng túi 10 Máy khử mạt sắt 11 12 Bunke cấp liệu Bunke đá thải Cộng m,L=20 m FDJ650-góc dốc 90,H=22 m,L=42 m XMC60-6-lượng gió 20000 m3/h,hạ áp 1500Pa RCD-8 30 30 40 m3,Gồm thiết bị đồng 400 m3,Gồm thiết bị đồng cái 42 415 II Hệ thống trộn tạo vữa Máy trộn BHSDKX2.25 m3 65×2 Băng tải dốc cấp liệu Vít xoắn DTII800,H=12 m,L=60 m ES193 TU273 cái 2 2×37 11×2 2×15 200m3,Gồm thiết bị đồng 6×1 2m3,Gồm thiết bị đồng 1.5m3,Gồm thiết bị đồng 4 2×2 4×1 0.7m3,Gồm thiết bị đồng 2×1 1.5m3,Gồm thiết bị đồng 2m3,Gồm thiết bị đồng 6m3,Gồm thiết bị đồng 2 2×6 2×1 2×1 Bộ 2×800 10 11 Bunke vật liệu bột Cân định lượng đá thải Cân định lượng tro than bột Cân định lượng chất dính kết Định lượng nước Phễu hỗn xung đá thải Thùng đựng vữa vật liệu Thiết bị khử bụi máy trộn III Hệ thống Bơm Bơm chèn lò KOS25100HP (gồm thuế) IV Hệ thống đo, điều khiển Tủ bù vô công 2 Tủ dây dẫn vào Tủ liên lạc Tủ cấp điện Tủ điều khiển PLC Tủ điều khiển trường Bàn thao tác máy đưa vào vị trí Bộ 85 9 10 11 12 13 14 Cáp điện thông tin Profibus-DP Túi phần mềm điều khiển Giám sát hỉnh ảnh trường Thiết bị điều khiển định lượng đá thải Thiết bị điều khiển định lượng tro than Thiết bị điều khiển định lượng chất kết dính Thiết bị điều khiển định lượng trộn nước Thiết bị đo dung dịch da Thiết bị đo vị trí nguyên liệu 15 Máy biến đổi áp lực 16 Mật độ kế 17 Thiết bị điều tiết khơng khí Tổng thành máy cảm biến máy biến đổi Tổng thành máy cảm biến máy biến đổi Tổng thành máy cảm biến máy biến đổi Tổng thành máy cảm biến máy biến đổi Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ Bộ 20 Bộ Bộ V Trạm biến áp Máy biến áp SG10-1600/6/0.38 Cầu dao cao áp Tủ cầu dao cao áp Tủ cầu dao hạ áp cái Cộng VI Các hệ thống khác kèm Cân bàn Thiết bị đo kiểm tra thử nghiệm vật liệu chèn lò Đồng hồ đo thực tế trường 60 t Bao gồm áp lực giá chống, áp lực khối chèn lò Bảng 4.2 Vật liệu xây dựng hệ thống chèn lò TT I Hệ thống nghiền đá thải Tên Mã hiệu qui cách Đơn vị Số lượng 86 Đường ống chống bụi linh kiện II Đường ống chèn lò Đường ống mặt bích đường ống Ống chèn lỗ khoan Tê (số 1) Cút90 Ống gương lò ống thép chịu mài mòn lớp Ф245×（10+8） m 5000 Ф245×（10+8）ống thép chịu mài mịn lớp m 900 170 20 Ф203×5，L=1 m 170 Ф203×5，L=0.5 m 20 Ф245×（10+8）ống thép chịu mài mịn lớp ống thép chịu mài mịn lớp Ф245×（10+8） Ống vải Ф203×5，L=2 m 20 Tê (số 2) Ф203×5，L=0.5 m 20 Đầu nối vạn hướng Bộ 190 Van điều khiển tay 40 10 Đầu nối tốc độ nhanh Bộ 500 11 Ống nước m 2000 DN200 Ф114×7 ... địa chất khống sàng than Bình Minh - Khối Châu bể than đồng sơng Hồng; - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ khai thác than khống sàng Bình Minh - Khối Châu bể than đồng sông Hồng; - Đưa diện... khống sàng than Bình Minh Khoái Châu - Luận giải lý lựa chọn giải pháp cơng nghệ khai thác than khống sàng Bình Minh Khối Châu, bể than đồng sơng Hồng - Lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp với... tương tự bể than đồng sông Hồng; - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp cơng nghệ khai thác phù hợp với khống sàng Bình Minh - Khối Châu - Tính tốn áp dụng giải pháp lựa chọn ; Phương pháp nghiên cứu: Sử