Công nghệ khai thác hầm lò đáp ứng yêu cầu phát triển ngành mỏ giai đoạn 2006 – 2010 và những năm sau

Đạt được sự tăng trưởng các chỉ tiêu khai thác hầm lò trên đây là do những năm qua các mỏ đã đổi mới to lớn trong công nghệ đào lò và khai thác: trong lò chợ đã chuyển đổi từ chống gỗ sang chống bằng cột thuỷ lực, trong nhiều gương đào lò đã chuyển đổi khâu khoan, xúc bốc thủ công sang sử dụng thiết bị cơ giới hoá. Tuy nhiên so với trình độ công nghệ khai thác hầm lò hiện nay vẫn là khấu than bằng khoan nổ mìn gắn liền với việc tổ chức sản xuất không liên tục và các công đoạn lao động thủ công nặng nhọc; chính vì vậy năng suất và sản lượng khai thác hầm lò chưa cao. Để đáp ứng yêu cầu phát triển hầm lò cần phải tiếp tục đổi mới theo hướng cơ giới hoá, hiện đại hoá.

Việc đổi mới công nghệ khai thác cần được xem xét toàn diện về mặt sơ đồ và phương pháp. Trong giai đoạn vừa qua, các sơ đồ công nghệ khai thác cơ bản đã và đang áp dụng tại các mỏ hầm lò bao gồm:

- Cột dài theo phương, điều khiển đá vách bằng phá hoả toàn phần, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng vì kim loại cột thủy lực hoặc giá thủy lực di động.

- Cột dài theo phương hạ trần than nóc, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng giá thuỷ lực di động hoặc cột thuỷ lực đơn với xà hộp

- Chia lớp nghiêng, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng cột thuỷ lực đơn với xà khớp.

- Chia lớp nghiêng hạ trần than lớp giữa, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng cột thuỷ lực đơn với xà khớp ở lớp vách, cột thủy lực đơn với xà hộp hoặc gía thuỷ lực ở lớp trụ.

- Chia lớp ngang nghiêng, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng giá thủy lực hoặc cột thuỷ lực đơn với xà hộp.

- Lò dọc vỉa phân tầng, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ gương khai thác bằng cột thuỷ lực đơn với xà hộp.

Ngoài ra, ở các điều kiện riêng, tại các mỏ cũng đã và đang áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác sau:

- Cột dài theo phương, điều khiển đá vách bằng các dải trụ than cho điều kiện đá vách khó sập đổ, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống lò bằng gỗ, hoặc cũng ở điều kiện trên đã sử dụng điều khiển vách đá bằng phá hoả toàn phần kết hợp tăng cường bảo vệ gương khấu bằng cột chống thủy lực đơn với mật độ lớn.

- Giàn chống mềm, kết cấu bằng thép I hoặc thép ray với gông và cáp thép, khấu than bằng khoan nổ mìn, áp dụng cho các vỉa dốc đứng, ổn định chiều dày và góc dốc.

Nhìn tổng quan, sơ đồ (hệ thống) khai thác hiện đang áp dụng tại các mỏ đảm bảo phù hợp với điều kiện địa chất vùng Quảng Ninh. Tuy nhiên phương pháp, kỹ thuật công nghệ trong hệ thống khai thác trên còn ở trình độ thấp: khấu than bằng khoan nổ mìn thủ công, chống lò bằng cột thuỷ lực mặc dù mức độ an toàn có nâng cao hơn nhiều so với chống gỗ nhưng thao tác vẫn thủ công, năng suất thấp và chưa giải quyết triệt để yêu cầu chống giữ, điều khiển áp lực mỏ trong lò chợ. Công nghệ khai thác bán cơ giới (khấu than bằng máy combai kết hợp chống giữ bằng gía thuỷ lực di động) và cơ giới hoá đồng bộ (máy khấu than bằng máy combai + giàn chống tự hành) mới ở giai đoạn đầu áp dụng (thử nghiệm).

Hiện trạng trên đây cho thấy để đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới, công nghệ khai thác hầm lò cần phải đổi mới mạnh mẽ và toàn diện. Vấn đề cần tập trung đổi mới là:

- Xem xét trong thiết kế quy hoạch mỏ: Nghiên cứu hệ thống khai thông chuẩn bị theo hướng kéo dài đường phương khai thác lò chợ đảm bảo phù hợp với điều kiện địa chất mỏ phức tạp nhằm tăng khu vực có khả năng áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá. Ưu tiên sử dụng hệ thống vận tải liên tục, đặc biệt là các loại băng tải để cho phép nâng cao công suất mỏ.

- Đổi mới công nghệ đào chống lò: Tăng cường đầu tư áp dụng đào lò bằng thiết bị cơ giới hoá như các xe koan TAMROCK, máy xúc lật sau 1 P P H - 5, máy xúc lật hông LBS - 500 W, các máy liên hợp đào lò AM - 50 Z, AM - 85, AM - 105 H… Phát triển áp dụng công nghệ chống lò bằng các loại vì neo, đặc biệt là neo chất dẻo, neo cáp nhằm giảm chi phí đào chống lò và gia cường các đường lò có tiết diện lớn phù hợp với công nghệ khai thác cơ giới hoá.

- Đổi mới trong công nghệ khai thác than: Để tiếp tục nâng cao năng suất, sản lượng và mức độ an toàn lao động trong các sơ đồ khai thác nói trên cần tập trung đầu tư đổi mới các thiết bị cơ giới hoá phù hợp theo hướng khấu than bằng máy, chống lò và điều khiển đá vách bằng các vì chống thuỷ lực và các giàn chống tự hành, đồng bộ hoá dây chuyền đảm bảo mức độ tập trung sản xuất cao. Đổi mới thiết bị công nghệ khai thác nên tiến hành đồng thời theo 2 hướng:

+ Cơ giới hoá khai thác lò chợ dài nhằm nâng cao năng suất, sản lượng khai thác ở những khu vực có điều kiện thuận lợi.

+ Cơ giới hoá khai thác gương lò ngắn để nâng cao hiệu quả khai thác các khu vực có điều kiện địa chất phức tạp.

Ba vấn đề tập trung đổi mới trên đây là nền tảng để lĩnh vực khai thác hầm lò đáp ứng yêu cầu phát triển của ngành Than những năm tới. Về các mô hình áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá, ngoài các vấn đề chi phối quan trọng là điều kiện địa chất mỏ và hiệu quả đầu tư thì trình độ kỹ thuật công nghệ cũng ảnh hưởng rất lớn. Xét về các yếu tố trên đối với lĩnh vực khai thác than của các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh hiện tại thì mô hình công nghệ cơ giới hoá khai thác cần thực hiện như sau:

- Đối với lò chợ dài:

+ Bán cơ giới hoá: thực hiện khấu than bằng máy liên hợp trong các lò chợ chống giữ bằng cột thủy lực đơn hoặc giá thuỷ lực di động nhằm đưa công suất khai thác từ 100.000 - 120.000 tấn/ năm hiện nay của các lò chợ vì thuỷ lực - khoan nổ mìn lên đạt công suất 200.000 - 250.000 tấn/ năm.

+ Cơ giới hoá đồng bộ: Sử dụng máy khấu than với giàn chống tự hành trong lò chợ dài để đưa công suất khai thác đạt 400.000 - 500.000 tấn/ năm, gấp hơn 4 lần so với lò chợ cột thuỷ lực - khoan nổ mìn.

- Đối với gương khấu ngắn:

+ Bán cơ giới hoá: khai thác vỉa dày dốc bằng máy combai đào lò kết hợp giá thuỷ lực di động trong sơ đồ chia lớp ngang nghiêng, khấu than bằng kim loại nổ mìn.

+ Cơ giới hoá đồng bộ khai thác lò chợ ngắn: sử dụng máy khấu than với giàn chống tự hành có cơ cấu hạ trần than nóc để đưa công suất khai thác đạt 250.000 - 300.000 tấn/ năm, gấp 2 lần so với lò chợ giá thuỷ lực - khoan nổ mìn, áp dụng trong điều kiện vỉa dày góc dốc 35 ⁰. Sử dụng máy khấu than với giàn chống tự hành trong lò chợ vỉa dốc trên 35 ⁰cho các vỉa mỏng và dày trung bình (đây là mô hình công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực khai thác than hầm lò của thế giới, rất cần được nghiên cứu áp dụng ở Việt Nam nhằm mở rộng và phát triển công nghệ cơ giới hoá).

+ Cơ giới hoá đồng bộ khai thác vỉa dày dốc bằng combai đào lò kết hợp giàn chống tự hành và hệ thống khoan nổ mìn lỗ khoan dài.

+ Cơ giới hoá khai thác vỉa mỏng dốc bằng sơ đồ chia cột theo hướng dốc sử dụng giàn chống tự hành kiểu 2 A với máy khấu. Có thể khai thác các vỉa mỏng bằng lỗ khoan đường kính lớn.

Căn cứ vào tình hình thực tế và các mô hình công nghệ cơ giới hoá khai thác lựa chọn, có thể chia ra các giai đoạn phát triển công nghệ khai thác hầm lò như sau:

- Giai đoạn I: hoàn thiện và phát triển công nghệ khai thác được đổi mới trong mấy năm vừa qua là sử dụng cột chống thuỷ lực đơn và giá thuỷ lực di động trong gương khai thác khấu than bằng khoan nổ mìn nhằm tăng công suất khai thác tính chung cho các lò chợ đạt 100.000 - 120.000 tấn/ năm.

- Giai đoạn II: thực hiện công nghệ bán cơ giới hoá; đưa máy liên hợp khấu than vào các gương lò chợ cột thuỷ lực đơn và giá thuỷ lực di động, chuyển phương thức khấu than bằng khoan nổ mìn sang khấu than bằng máy để đưa công suất lò chợ lên 200.000 - 250.000 tấn/ năm.

- Giai đoạn III: cơ giới đồng bộ bằng máy khấu combai kết hợp giàn chống tự hành để đưa công suất lò chợ đạt 400.000 tấn/ năm và hơn thế nữa.

Do điều kiện địa chất mỏ tại vùng Quảnh Ninh phức tạp nên ranh giới phân chia các giai đoạn phát triển công nghệ như trên chỉ mang tính tương đối. Giai đoạn I sẽ vẫn duy trì trong suốt quá trình khai thác ở tất cả các mỏ. Giai đoạn II và III mới bắt đầu thử nghiệm tại Khe Chàm, sắp tới tại Dương Huy và cùng song song phát triển.

Để tiến hành đổi mới công nghệ khai thác theo hướng cơ giới hoá đáp ứng yêu cầu phát triển ngành than giai đoạn tới, một số ý kiến đề xuất thực hiện như sau:

- Đánh giá tổng thể trữ lượng, điều kiện sản trạng vỉa và xác định mô hình công nghệ cơ giới hoá phù hợp cho tất cả các mỏ than hầm lò thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam .

- Lập quy hoạch phát triển công nghệ cơ giới hoá ở tất cả các mỏ giai đoạn 2006 - 2015 phù hợp với phát triển sản lượng và mô hình cơ giới hoá với mục tiêu đến năm 2010 ở mỗi công ty than hầm lò có ít nhất 1 - 2 và đến năm 2015 có 3 - 4 lò chợ cơ giới hoá đồng bộ với công suất trên 400.000 tấn/ năm; ngoài ra là các lò chợ bán cơ giới và các loại hình công nghệ khai thác khác.

- Triển khai áp dụng thử nghiệm các loại hình công nghệ cơ giới hoá tại các mỏ trong giai đoạn 2006 - 2008:

+ Từ kết quả thử nghiệm tại Khe Chàm sẽ tiếp tục phát triển công nghệ cơ giới hoá đồng bộ bằng máy khấu than với giàn chống tự hành trong lò chợ dài của sơ đồ khai thác cột dài theo phương khấu toàn bộ chiều dày vỉa tại Nam Mẫu - Uông Bí, Vàng Danh, Dương Huy.

+ Cơ giới hoá đồng bộ bằng máy khấu than với giàn chống tự hành trong lò chợ dài hoặc ngắn của sơ đồ khai thác cột dài theo phương hạ trần than nóc tại Hà Lầm, Vàng Danh, Thống Nhất.

+ Cơ giới hoá đồng bộ bằng máy khấu than với giàn chống tự hành trong lò chợ ngắn của sơ dồ khai thác cột dài theo phương cho vỉa mỏng và dày trung bình, dốc trên 35 ⁰tại Hồng Thái - Uông Bí, Mạo KHê, Quang Hanh, Mông Dương.

+ Cơ giới hoá khai thác gương lò ngắn theo sơ đồ chia lớp ngang nghiên cho vỉa dày dốc bằng máy combai đào lò với giàn chống tự hành hoặc giá thuỷ lực di động, hạ trần than theo phương pháp nổ mìn trong các lỗ khoan dài tại Vàng Danh, Giáp Khẩu - Hòn Gai.

- Tổ chức sản xuất, lắp ráp và nội địa hoá các thiết bị công nghệ khai thác nhập của nước ngoài, cụ thể là các loại giàn chống tự hành, máy đào lò, máng cào gương, máng cào chuyền tải, băng tải, hệ thống đường ray treo (monoray)…

- Đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có khả năng làm chủ công nghệ và thiết bị cơ giới hoá hiện đại.

- Xây dựng phương thức chuyển giao công nghệ phù hợp và các giải pháp khuyến khích đầu tư áp dụng công nghệ cơ giới hoá trong Tập đoàn.