I. MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, sản lượng than khai thác của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (VINACOMIN) tăng trưởng liên tục với tốc độ khá cao, trung bình từ 15 ¸ 17%, đặc biệt có mỏ tốc độ này lên đến 30 ¸ 40%. Trong đó, giá trị tăng trưởng tập trung vào các mỏ than hầm lò, vì các mỏ lộ thiên hiện đang tiến dần tới giới hạn khai thác cuối cùng và chỉ duy trì sản lượng khai thác như hiện tại trong các năm tới. Khi sản lượng khai thác tăng sẽ kéo số mét lò đào tăng. Trong đó, số mét lò đá chiếm khoảng 15 ¸ 20% trong tổng số mét lò đào. Căn cứ vào kế hoạch sản xuất của VINACOMIN có thể thấy từ nay tới năm 2015, số mét lò đào trong đá bình quân mỗi năm tăng từ 6.000 ¸ 8.000m. Tại vùng Quảng Ninh, hiện sản lượng khai thác ở mức lò bằng đã gần hết và rất nhiều mỏ phải tiến hành khai thông, mở rộng sản xuất ở các mức sâu hơn bằng các lò giếng, như cặp giếng nghiêng khu Cánh Gà - Công ty than Vàng Danh, cặp giếng nghiêng khu Lộ Trí – Công ty than Thống Nhất, cặp giếng nghiêng ở Công ty than Nam Mẫu, Mông Dương, Khe Chàm … với chiều dài trung bình mỗi giếng từ 1000¸1500 m và trong tương tai không xa, sẽ có nhiều giếng nghiêng khác ra đời. Do đó khối lượng các đường lò giếng phải đào trong VINACOMIN sẽ rất lớn, có thể đảm bảo cho việc đầu tư dây chuyền công nghệ tiên tiến hoạt động liên tục trong suốt thời gian khấu hao. Cần thiết phải nghiên cứu áp dụng ngay từ bây giờ các dây chuyền công nghệ thi công nhằm nâng cao năng lực, đáp ứng kế hoạch đặt ra.
![](/moc-theme/image_news/30375_1.gif)
II. HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG GIẾNG NGHIÊNG TẠI VINACOMIN
II.1. Công tác đào phá gương
Công tác đào phá gương sử dụng phương pháp khoan - nổ mìn (DBM). Sử dụng búa khoan khí nén cầm tay như PP-30, PP-24, PP-54, PP-63 của Nga; YT-25, YT-27, YL-18, YL-24 của Trung Quốc; PLB-241K của Thụy Sỹ; máy nén khí di động công suất thấp 5m3/phút như ZIP (của Nga), Y4VK6/7 (của Trung Quốc). Chất lượng đường ống dẫn khí nén thấp, ống dẫn cho búa khoan thường là ống mềm, tổn thất lớn. Do đó cung cấp khí nén tối đa chỉ được 1 đến 2 búa khoan cầm tay và năng suất làm việc của máy khoan bị ảnh hưởng. Việc sử dụng máy khoan tay cũng dẫn đến khó khăn trong việc xác vị trí các lỗ mìn trên gương theo hộ chiếu thiết kế, nên dẫn đến chất lượng gương nổ và hiệu quả nổ mìn bị ảnh hưởng. Một vài năm gần đây, một số mỏ đã đầu tư áp dụng xe khoan tự hành hiện đại ví dụ như: xe khoan 1 cần 1F/E50 (Sandvik Tamrock) hay BFRK1 (Deilmann - Haniel Mining Systems) để khoan gương. Đây là thiết bị làm việc khá ổn định, năng suất cao. Tuy nhiên, do tính đồng bộ của thiết bị này với các thiết bị xúc bốc, vận tải trong gương còn thấp, nên năng suất làm việc còn nhiều hạn chế. Theo thống kê cho thấy thời gian khoan ở nhiều đường lò chiếm tới 35% thời gian toàn bộ chu kỳ đào chống lò. Như vậy, đây là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ đào lò.
Các loại thuốc nổ hiện đang sử dụng chủ yếu: AH1 và P113, NT-13 của Việt Nam; kíp tức thời và kíp vi sai với độ vi sai 25‰ giây chủ yếu là loại MS của Trung Quốc. Các loại thuốc nổ này có sức công nổ không cao, khoảng cách truyền nổ ngắn do đó hiệu quả nổ mìn không cao; hệ số sử dụng lỗ mìn cao nhất đạt được hiện nay là h = 0,8, chiều sâu lỗ mìn không thể tăng được. Chất lượng đập vỡ đá chưa đều, lượng đá quá cỡ tương đối nhiều nên đất đá nổ ra chưa thích hợp cho máy xúc làm việc. Hộ chiếu khoan nổ mìn chưa hợp lý, việc bố trí các lỗ khoan biên chưa thích hợp nên nhiều gương lò ở hai phía hông và bên trên đầu cột bị hổng lớn từ 30 ¸ 50 cm, hệ số thừa tiết diện cao, có khi lên tới 1,2 ¸ 1,3. Việc thiết kế lập hộ chiếu nổ mìn tạo biên cho từng điều kiện đất đá của mỗi đường lò chưa được quan tâm nhiều.
II.2. Công tác xúc bốc
Hiện tại, các mỏ than hầm lò bốc xúc bằng thủ công là chính nên năng suất rất thấp, dẫn đến thời gian cho xúc bốc lớn. Theo thống kê, bấm giờ, thời gian bốc xúc, vận chuyển đá, giải phóng gương lò sau mỗi lần nổ rất lâu khoảng 3 ¸ 5 giờ. Một số thiết bị hiện sử dụng như: máy cào vơ 1PHБ-2 và 1PHБ-5, máy xúc lật sau 1PPH-5 (Nga), máy xúc lật hông LBS-500W (Ba Lan)... Khi đào giếng nghiêng các mỏ thường sử dụng máy cào đá gầu quăng P60-B (Trung Quốc). Hiện tại, phần lớn các thiết bị này đã sử dụng quá lâu, hay bị hỏng hóc, tính đồng bộ giữa các thiết bị không cao nên năng suất và hiệu quả làm việc còn nhiều hạn chế. Ngoài ra, việc trao đổi goòng có tải và không tải ở gương không có các thiết bị chuyên dụng mà chủ yếu dùng ga tránh tạm và ghi rẽ vào cúp, đẩy goòng bằng thủ công. Trong khi đó khoảng cách giữa các cúp tránh khá lớn, hoặc các ga tránh tạm đặt quá xa (200 ¸ 300m) dẫn tới thời gian trao đổi goòng khá lâu.
II.3. Công tác vận tải
Các đường lò giếng nghiêng vận tải chủ yếu bằng hệ thống đường sắt, cỡ đường 600 và 900mm, goòng 1¸3 tấn sử dụng tời trục. Chất lượng đường ray chưa đạt tiêu chuẩn, nhiều đoạn đường không có lớp đệm đàn hồi, do đó ảnh hưởng tới tốc độ chạy toa goòng và mất thời gian để giải quyết sự cố. Khi đào lò giếng, phương thức vận chuyển là goòng – tời trục, năng suất trục tải và hệ số an toàn không cao, đặc biệt khi chiều dài giếng lớn.
II.4. Công tác chống lò
Từ nhiều năm trở lại đây, các kết cấu chống, vật liệu chống, chèn lò ít được thay đổi. Chủ yếu vẫn sử dụng những kết cấu chống thụ động như: bê tông cốt thép liền khối, khung chống thép, gỗ… khung chống thép lòng máng được sử dụng rộng rãi tại hầu khắp các đường lò trong đá và trong than. Ít sử dụng kết cấu chống chủ động (tăng khả năng mang tải của khối đá bao quanh công trình ngầm (CTN), như neo, bê tông phun, bơm ép vữa gia cường khối đá bao quanh. Số lượng đường lò có điều kiện thích hợp để chống bằng neo và bê tông phun là khá lớn nhưng đưa vào áp dụng neo còn ít. Khi sử dụng các khung chống thụ động, khối lượng vận chuyển và lắp đặt vì chống lớn. Trong khi đó, công việc này chủ yếu thực hiện bằng thủ công, rất nặng nhọc, năng suất lao động và an toàn không cao.
II.5. Tổ chức lao động, nhân lực
Hầu hết các đội thợ đào lò được tổ chức làm việc 3 ca một ngày. Ngoại trừ một số đội thợ đào lò nhanh trong thời gian gần đây đã tổ chức theo phương án làm việc 4 kíp. Trong thời gian nạp mìn, chỉ có thợ mìn được làm việc trong gương, còn thợ đào lò đều phải nghỉ. Việc phối hợp làm việc trong ca chưa được nhịp nhàng. Điều này dẫn tới lãng phí sử dụng thời gian lao động.
II.6. Sơ đồ công nghệ cơ bản đào giếng nghiêng hiện nay
Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất kỹ thuật của đường lò giếng và trang thiết bị, hiện các mỏ than hầm lò trong VINACOMIN đang sử dụng chủ yếu hai sơ đồ công nghệ sau:
(1) - Sơ đồ công nghệ đào giếng nghiêng; hai khoan tay; xúc thủ công; kéo goòng bằng tời trục; goòng 3 tấn.
(2) - Sơ đồ công nghệ đào giếng nghiêng; hai khoan tay; xúc bằng máy cào đá; kéo goòng bằng tời trục; goòng 3 tấn.
Các thiết bị sử dụng trong các sơ đồ công nghệ trên thường đã qua sử dụng nhiều, hay hỏng hóc và thường không đồng bộ với nhau. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật (KTKT) của các sơ đồ công nghệ đào giếng nghiêng ở trên đạt được thể hiện tại bảng 1 dưới đây. Một số kết quả đào giếng bằng sơ đồ công nghệ (2) được liệt kê trong bảng 2.
Bảng chỉ tiêu KTKT của các sơ đồ công nghệ đào giếng nghiêng
| | | | Bảng 1 |
Sơ đồ | Số người trong ca | Tiết diện (m2) | Tốc độ TB (m/tháng) | Năng suất TB (m/công-ca) | Ghi chú |
(1) | 9 | 11 ¸ 16 | 40 | 0,051 | |
(2) | 8 | 11 ¸ 16 | 60 | 0,100 | |
Bảng thông kê kết quả đào giếng nghiêng của một số đơn vị bằng công nghệ số (2)
| | | | Bảng 2 |
TT | Tên chỉ tiêu | Đơn vị | Khối lượng | Tốc độ trung bình (m/th) |
Cặp giếng nghiêng khu Cánh Gà – Công ty than Vàng Danh |
| Giếng chính băng tải từ +129,1 ¸ -85 | 40 |
1 | Chiều dài | m | 882 | |
2 | Tiết diện đào/sử dụng | m² | 14,26/12,65 | |
3 | Góc nghiêng | Độ | 14 | |
4 | Hệ số kiên cố của đất đá, f | | 4¸8 | |
| Giếng phụ trục tải từ +129,1 ¸ -50 | 35 |
1 | Chiều dài | m | 615 | |
2 | Tiết diện đào/sử dụng | m² | 24,4/20,5 | |
3 | Góc nghiêng | Độ | 18 | |
4 | Hệ số kiên cố của đất đá, f | | 6¸10 | |
Cặp giếng nghiêng Khe Chàm III – Công ty CP than Mông Dương* |
| Giếng nghiêng chính +25 ¸ -300 | 35 |
1 | Chiều dài | m | 1570 | |
2 | Tiết diện đào | m² | 22,1¸25,8 | |
3 | Góc nghiêng | Độ | 12 | |
4 | Hệ số kiên cố của đất đá, f | | 4¸8 | |
| Giếng nghiêng phụ +25 ¸ -300 | |
1 | Chiều dài | m | 1570 | |
2 | Tiết diện đào | m² | 27,6¸31,3 | 30 |
3 | Góc nghiêng | Độ | 12 | |
4 | Hệ số kiên cố của đất đá, f | | 4¸8 | |
Cặp giếng nghiêng Bắc Mông Dương – Công ty CP than Mông Dương |
| Giếng nghiêng chính +10 ¸ - 270 | 30 |
1 | Chiều dài | m | 1026 | |
2 | Tiết diện đào | m² | 17,3¸18,9 | |
3 | Góc nghiêng | Độ | 16 | |
4 | Hệ số kiên cố của đất đá, f | | 4¸8 | |
| Giếng nghiêng phụ +10 ¸ -250 | 30 |
1 | Chiều dài | m | 964 | |
2 | Tiết diện đào | m² | 16,3¸19,9 | |
3 | Góc nghiêng | Độ | 16 | |
4 | Hệ số kiên cố của đất đá, f | | 4¸8 | |
Ghi chú: *_ Kết quả khi chưa áp dụng sơ đồ công nghệ cơ giới hóa cao
Có thể nói với thực trạng công nghệ, thiết bị còn ở mức độ cơ giới hoá thấp, nên tốc độ và năng suất lao động đào giếng nghiêng các mỏ hầm lò trong VINACOMIN còn thấp.
II.7. Một vài kết quả về thi công giếng nghiêng tại VINACOMIN bằng công nghệ cơ giới hóa mức độ cao
Tại Việt Nam, dây chuyền thi công cặp giếng nghiêng Khe Chàm III (VUMC-1 là nhà thầu thi công) được coi là dây chuyền công nghệ thi công áp dụng cơ giới hóa ở mức độ cao tính đến thời điểm này. Hiện nay, dây chuyền này đang trong quá trình đầu tư lắp đặt và khoảng đầu năm 2009 sẽ đi vào hoạt động. Dây chuyền này được lập bởi VIMSAT trên cơ sở chủ trương của lãnh đạo VINACOMIN hồi đầu năm 2008. Theo thiết kế với tiết diện đào là 25,1 m² và 27,5 m², chiều dài mỗi giếng là 1570m, góc nghiếng giếng là 12° chống lò bằng vì chống thép SVP-27, bước chống là 0,7 m/vì thì tốc độ tiến gương sẽ đạt mức ~90 m/tháng.
Một dây chuyền có mức độ cơ giới hóa khá cao nữa được áp dụng trước đó tại cặp giếng nghiêng +125 ¸ -50 khu Than Thùng, Công ty TNHH MTV than Nam Mẫu – TKV. Tại đây, một máy khoan Jumbo hiệu BFRK1 (Deilmann - Haniel Mining Systems) đã được đưa vào để thay thế khoan cầm tay, với hệ thống xúc bốc bằng gầu quăng năng suất trung bình và vận tải bằng goòng-tời trục không liên tục thì tốc độ tiến gương đã đạt đến 40¸50m/tháng.
III. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP
III.1. Tổng quan
Trên thế giới, việc áp dụng sơ đồ khai thông, mở vỉa bằng giếng nghiêng ít được sử dụng do điều kiện về địa kỹ thuật và công nghệ. Việc sử dụng giếng nghiêng trước đây chủ yếu thấy trong các mỏ than thuộc Liên Xô cũ, Trung Quốc. Hiện nay, sơ đồ này vẫn còn được áp dụng rất phổ biến ở Việt Nam bởi chi phí xây dựng là thấp hơn với sơ đồ mở vỉa bằng giếng đứng. Sơ đồ này cũng không đòi hỏi áp dụng các thiết bị thi công, phụ trợ cao bằng giếng đứng.
Ngày nay, các nước có nền công nghiệp mỏ phát triển, các thiết bị đào cơ giới hiện đại được tự động hoá ở mức độ cao được áp dụng thi công giếng nghiêng đã cho thấy hiệu quả rõ rệt.
Phá đá sử dụng các máy cắt như combai đào lò (RH), máy khoan hầm toàn gương (TBM), bằng thiết bị căn tẩy (breaker), thiết bị phá đá kiểu cưa (trench), súng nước áp lực cao (high pressure water jet),... hoặc là dạng kết hợp giữa các phương pháp phá đá khác nhau đã được áp dụng ở nhiều công trình trên trên thế giới. Song, do tính linh hoạt và kinh tế mà phương pháp khoan nổ mìn (Drilling and Blasting Method, vt: DBM) vẫn được xem là “phương pháp khai đào thông dụng”. Yêu cầu cơ bản cần đạt được của công tác này là có được biên đào gần đúng với biên thiết kế và khối đá ít bị phá hoại nhất, giảm thiểu hệ số thừa tiết diện. Hiệu quả của công tác khoan nổ mìn phụ thuộc chủ yếu vào ba nhóm yếu tố: mức độ chính xác của kỹ thuật và công nghệ khoan; phương tiện nổ, kỹ thuật nổ, sơ đồ nổ và đặc điểm điều kiện địa chất đất đá.
Kỹ thuật khoan ngày nay đã có những bước phát triển mạnh mẽ, chuyển từ khoan sử dụng khí nén sang khoan điện - thủy lực, từ công suất nhỏ cho đến công suất lớn đến rất lớn, từ các thiết bị khoan cầm tay hạng nhẹ chuyển sang xe khoan tự hành, từ một cần khoan đến nhiều cần khoan, thích hợp với đa dạng các kiểu tiết diện gương, thích hợp với nhiều loại góc nghiêng hầm. Trên thế giới đã xuất hiện các máy khoan có thể làm việc được trong các đường lò bằng, giếng nghiêng, có năng suất rất cao cho phép nâng cao chất lượng khoan như định vị lỗ khoan, định hướng lỗ khoan, theo dõi được chiều dài lỗ khoan, có thể khoan những lỗ khoan có đường kính khác nhau trên mặt gương, điều chỉnh hợp lý các tham số kỹ thuật (ví dụ: mối liên hệ giữa thời gian khoan với độ bền của đất đá tại vị trí từng lỗ).
Tổ hợp dây chuyền thiết bị công nghệ thi công hiện nay rất phong phú và đa dạng. Trong khai đào gương hầm bằng DBM thì hai công tác: khoan và xúc bốc là rất quan trọng.
Các xe khoan bánh xích của Sandvik Tamrock; của Techmo (Áo), Series xe khoan tự hành bánh lốp Boomer Series (Atlas Copco); các dòng xe khoan dùng chuyên biệt cho các mỏ than hầm lò của Deilmann – Haniel Mining Systems (Đức), các xe khoan hạng nặng MR Series của Terex Reedrill, khoan tự hành của Furukawa (Nhật Bản) khoan RPH (của Pháp), xe khoan khí nén Ingersoll Rand (Mỹ)...vv
Các thiết bị xúc bốc cũng rất đa dạng với năng suất cao, kích thước nhỏ gọn có thể làm việc được đa dạng các kiểu địa hình di chuyển. Trong những năm trước các trong một số mỏ hầm lò tổ hợp khoan và xúc sử dụng cho đào lò đá như MPHb hay 2PHБ2Б (Kopeysk, Nga) được sử dụng rất phổ biến. Hiện tại, một số dạng máy xúc thông dụng hiện nay được sử dụng trong khi thi công các đường lò như cào vơ MPH, 2PHБ2 (Kopeysk, Nga), chúng có thể hoạt động được trong những đường lò có độ dốc không cao £12°, các máy xúc lật hông K312 LS, ZMC-30, LBS-500W, G211, EL, LBS-500W (Deilmann - Haniel Mining Systems – Đức) là những thiết bị làm việc trong lò nghiêng với độ dốc làm việc rất lớn (£25°). Trong một số trường hợp khi đất đá thải có độ kiên cố nhỏ đến trung bình, góc nghiêng làm việc thấp thì các máy xúc kiểu tay vơ có xuất xứ từ các nước thuộc Liên Xô cũ tỏ ra rất có lợi thế và nó vẫn còn đang được sử dụng trong những điều kiện tương ứng rất phổ biến. Trước đây, ở Liên Xô cũ và ngày nay ở Trung Quốc máy cào đá dạng gầu quăng được sử dụng rất nhiều trong các lò nghiêng. Loại thiết bị xúc bốc này có nhiều ưu điểm khi hoạt động trong các đường lò có độ dốc cao, việc vận tải sử dụng goòng và một trong những lý do nó được ưu tiên sử dụng nữa đó là chi phí đầu tư ban đầu khá nhỏ. Tuy nhiên, độ ổn định trong làm việc của nó là không cao, phải bảo trì bảo dưỡng nhiều.
Việc cải tiến công nghệ vận tải bằng băng tải, máng cào với góc dốc vận tải lớn đã làm cho việc áp dụng các thiết bị này trong đào giếng trở lên phổ biến ví dụ như: cầu chuyền tải, băng tải đá, băng tải ống...
III.2 Một vài ví dụ về thi công giếng nghiêng tại một số nước trên thế giới
Tại Đôn nhét (Nga), bằng công nghệ truyền thống khai đào sử dụng DBM, tốc độ trung bình đào giếng nghiêng còn hạn chế vào khoảng 30 ¸ 50m/tháng.Trong bản phân công của đội đào lò riêng này còn thiếu sót về mặt bố trí nhân lực và năng suất máy móc chưa được tổ chức một cách hợp lý. Sau khi xem xét và điều chỉnh sắp xếp lại các công việc và có sự đổi mới trong tổ chức công tác đào giếng nghiêng đã tăng lên đáng kể như tại mỏ Mennhikôva (Đôn bát) là 150m/tháng. Bí quyết để tăng lên tốc độ như vậy là đưa xe khoan tự hành và máy xúc năng suất cao kết hợp với vận tải liên tục bằng cầu truyền tải.
Tại Trung Quốc, bằng công nghệ truyền thống tốc độ tiến gương ở nhiều mỏ cũng chỉ tương đương với các mỏ hầm lò của Việt Nam. Sau quá trình cơ giới hóa từng phần công tác thi công như đưa các máy khoan, máy xúc năng suất cao, kết hợp với vận tải liên tục tốc độ hiện nay của một số gương giếng nghiêng đã lên trên 120m/tháng. Tuy nhiên ở các mỏ quy mô vừa và nhỏ việc thi công vẫn sử dụng công nghệ truyền thống, khai đào gương sử dụng DBM, xúc bốc bằng các máy cào đá dạng gầu quăng, vận tải đất đá thải và vật liệu bằng hệ thống goòng – tời trục và tốc độ tiến gương cũng chỉ dừng lại ở mức độ trung bình 50¸70 m/tháng. Để cải thiện tính an toàn khi vận tải trong giếng nghiêng, các hệ thống barrier (luôn đóng hoặc luôn mở) được sử dụng để giảm bớt tối đa rủi ro khi đứt cáp kéo.
Tại một số lò giếng nghiêng mở vỉa khai thác quặng ở Nam Phi, tốc đào lò đã lên đến xấp xỉ 200m/tháng. Để có được tốc độ này việc cơ giới hóa đồng bộ trong thi công đã được áp dụng. Công tác khai đào được thực hiện bằng RH hoặc DBM với các xe khoan công suất lớn, xúc bốc bằng các máy xúc lật hông, vận tải bằng băng tải.
III.3. Lựa chọn sơ đồ công nghệ hợp lý trong điều kiện Việt Nam
Kinh nghiệm thi công giếng nghiêng trên thế giới và trong nước khi sử dụng DBM cho thấy công tác khoan và xúc bốc luôn là hai vấn đề gây bức xúc nhất. Các công tác này luôn đòi hỏi chi phí lớn về nhân lực, thời gian nếu thi công bằng phương pháp thủ công truyền thống (khoan bằng khoan tay chiếm 30¸50% thời gian làm việc của ca, xúc bốc bằng thủ công chiếm 10¸20% thời gian làm việc của ca). Vì vậy, để giải quyết cần cơ giới hóa để giảm bớt chi phí nhân lực và tăng được tốc độ thi công.
Trên cơ sở đó cơ giới hóa từng phần công việc tại gương giếng nghiêng là cần thiết, việc đưa xe khoan tự hành năng suất cao vào thay thế khoan tay và đưa máy xúc cơ giới vào trong dây chuyền thi công là một sự kết hợp tốt nhất. Thêm nữa, trong điều thi công với một độ nghiêng thì việc vận tải cũng là một vấn đề lớn. Theo phương pháp truyền thống thì vận tải đất đá và vật liệu được thực hiện bằng hệ thống tời trục kéo goòng trên đường ray. Phương pháp này có ưu điểm là hệ thống có kết cấu đơn giản, chi phí đầu tư nhỏ. Tuy nhiên, nó hoạt động không ổn định, tính an toàn thấp và đặc biệt là tiêu tốn rất nhiều thời gian bởi tính gián đoạn trong hoạt động.
Trong điều kiện về quy mô sản xuất và có xem xét đến hiệu quả đầu tư kết hợp với kinh nghiệm của các mỏ than lớn trên thế giới. Các tác giả đưa ra 4 phương án như sau:
(1) Sơ đồ công nghệ sử dụng xe khoan tự hành, xúc bằng máy lên băng tải treo di động kết hợp băng tải cố định đặt dưới nền lò;
(2) Sơ đồ công nghệ sử dụng RH xúc lên băng tải treo di động theo máy kết hợp với băng tải cố định đặt dưới nền lò.
(3) Sơ đồ công nghệ sử dụng khoan tay, xúc bằng máy cào đá lên goòng, kéo goòng bằng tời trục;
(4) Sơ đồ công nghệ sử dụng xe khoan tự hành, xúc bằng máy, kéo goòng bằng tời trục.
Bảng phân tích ưu – nhược điểm của các phương án
| | | | Bảng 3 |
Phương án | Sơ đồ công nghệ | Điều kiện địa chất áp dụng | Ưu điểm | Nhược điểm |
(1) | Sơ đồ công nghệ sử dụng xe khoan tự hành, xúc bằng máy lên băng tải treo di động kết hợp băng tải cố định đặt dưới nền lò | Trong điều kiện đất đá có hệ số kiên cố từ trung bình đến rất cứng | - Tốc độ đào lò tương đối cao. - An toàn cao. - Đào được trong nhiều loại đất đá. - Sử dụng ít lao động thủ công. | - Đầu tư tương đối lớn - Chỉ thích hợp các lò có góc nghiêng£ 25°. - Không sử dụng được tối đa tính liên tục của hệ thống băng tải. |
(2) | Sơ đồ công nghệ sử dụng máy combai đào lò bằng chất tải lên băng tải treo di động theo máy kết hợp với băng tải cố định đặt dưới nền lò | Trong điều kiện đất đá có hệ số kiên cố trung bình £ 100 Mpa. | - Tốc độ đào lò cao. - An toàn rất cao. - Sử dụng ít lao động thủ công. - Tiết diện cắt tốt. - Dễ dàng chuyển đổi hình dạng tiết diện gương. - Không gây ra vùng phá hủy xung quanh giếng. | - Không hiệu quả nếu đất đá có độ cứng ³ 120 MPa. - Không hiệu quả nếu góc nghiêng ³12°. - Không hiệu quả nếu điều kiện nền lò quá yếu, nhiều nước. - Đầu tư ban đầu lớn, giá thành cao. |
(3) | Sơ đồ công nghệ sử dụng khoan tay, xúc bằng máy cào đá lên goòng, kéo goòng bằng tời trục | Trong điều kiện đất đá có hệ số kiên cố từ trung bình đến cứng | - Đầu tư ban đầu thấp. - Đơn giản. | - Sử dụng nhiều lao động thủ công, nặng nhọc. - Tốc độ đào lò thấp. - Tính an toàn trong vận tải thấp. - Phức tạp và tốn kém khi chiều dài giếng lớn hơn 700 m. |
(4) | Sơ đồ công nghệ sử dụng xe khoan tự hành, xúc bằng máy lên goòng, kéo goòng bằng tời trục | Trong điều kiện đất đá có hệ số kiên cố từ trung bình đến rất cứng | - Đầu tư ban đầu trung bình. - Đơn giản. - Sử dụng ít lao động thủ công. | - Tính đồng bộ thấp nên không phát huy được năng suất của máy xúc và máy khoan. - Tốc độ thấp. - Tính an toàn trong vận tải thấp. - Phức tạp và tốn kém khi chiều dài giếng lớn hơn 700 m. |
Rõ ràng trong bốn phương án trên, phương án (1) có nhiều ưu điểm hơn cả. Nó đặc biệt thích hợp với khả năng công nghệ, tài chính của các mỏ than hầm lò Việt Nam. Cụ thể sơ đồ công nghệ trong dây chuyền thi công giếng này bao gồm các khâu:
Khoan lỗ mìn sử dụng xe khoan Þ Đập, căn đá quá cỡ bằng búa căn thủy lực đi kèm máy Þ Máy xúc lật hông (hoặc tổ hợp khoan + xúc)Þ Máng rót điều hòa, máng cào (treo, hoặc đặt nền)Þ Cầu băng tải treo Þ Băng tải cố định Þ Bun ke trung gian Þ Ô tô Þ Bãi thải.
Có thể coi đây là một sơ đồ công nghệ mẫu để áp dụng tại các công trình thi công giếng nghiêng tại Việt Nam. Tuy nhiên, sơ đồ này sẽ không phát huy nhiều hiệu quả nếu:
· Chiều dài giếng nghiêng nhỏ hơn 1000 m;
· Góc nghiêng của giếng lớn hơn 25°;
· Tiết diện giếng nghiêng nhỏ hơn 15 m²;
· Giếng nghiêng đưa vào sử dụng không sử dụng lại được hệ thống băng tải đã dùng trong thi công.
IV. KẾT LUẬN
Hiện nay, các mỏ khai thác ngày càng xuống sâu, công suất thiết kế nâng cao cùng với đó là tiết diện cũng ngày càng lớn hơn. Với điều kiện thi công ngày càng phức tạp, đòi hỏi tốc độ đào lò nhanh, khả năng về công nghệ và thiết bị hiện tại của các mỏ hầm lò khó có thể đáp ứng được yêu cầu của sản xuất. Để giải quyết vấn đề này, cần đầu tư dây chuyền thiết bị cơ giới hoá đào giếng nghiêng có năng suất, tốc độ đào lò cao. Trong tương lai gần, khi mà khả năng đầu tư các dây chuyền cơ giới hóa đồng bộ chưa khả thi thì việc cơ giới hóa từng phần trong dây chuyền thi công hiện nay như thay thế khoan thủ công bằng các xe khoan, xúc bốc thủ công bằng các máy xúc, thay thế hệ thống vận tải goòng – tời trục bằng hệ thống vận tải bằng băng tải liên tục là cần thiết. Tuy nhiên, ở từng điều kiện cụ thể xét đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật mà có các giải pháp công nghệ cụ thể.
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV, 2008. Hồ sơ dự án “Đầu tư dây chuyền thiết bị, nâng cao năng lực đào giếng nghiêng khe chàm III–Công ty Xây dựng Mỏ Hầm lò 1 - TKV”.
[2] Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV, 2006. Hồ sơ dự án “ Thiết kế kỹ thuật thi công dây chuyền đào giếng nghiêng sử dụng xe khoan BFRK1 mức +125¸-50 khu Than Thùng, Xí nghiệp than Nam Mẫu – Công ty Than Uông Bí”.
[3] Phạm Minh Đức, 2005. Nhu cầu về sự phát triển cơ giới hóa đào, chống lò trong các mỏ than hầm lò những năm tới.
[4] Phạm Tiến Vũ, 2006. Cơ giới hóa trong khai đào các công trình ngầm.
[5] Pavel.Y. Bolshakov. The coal industry of ukraine on the course of production concentration and intensification of coal mining process.