Phát triển cơ giới hóa đào lò tại Ba Lan đến 2020
Bảng 1 - Sản lượng khai thác than tại Ba Lan, ngàn tấn
1996 | 136072 |
1998 | 113859 |
2000 | 102081 |
2002 | 96160 |
2004 | 95623 |
2006 | 95221 |
2008 | 83600 |
2009 | 77330 |
2010 | 76600 |
Đào lò là một trong những công đoạn đầu tiên của công tác khai thông, mở vỉa và quyết định thời gian đầu tư, xây dựng cơ bản, đưa mỏ vào hoạt động. Đây là lĩnh vực được ngành than Ba Lan quan tâm đầu tư, đặc biệt là công tác phát triển mỏ với quy mô cơ giới hóa và tự động hóa cao, ít người trong gương lò, mỏ sạch, mỏ an toàn, lao động cơ giới hóa. Để tăng tốc độ đào chống lò không thể không cơ giới hóa các công đoạn trong dây chuyền. Tuy nhiên điều kiện kỹ thuật mỏ quyết định rất lớn đến hiệu quả của quá trình này.
Đặc điểm công nghệ đào chống lò hiện nay tại Ba Lan
Đào lò bằng combai là một trong những công nghệ phá đá cơ giới hóa đồng bộ cho đến thời điểm hiện nay, đang được áp dụng tại hầu hết các gương lò đào mới tại các mỏ than hầm lò Ba Lan. Để phá được hầu hết tất cả các loại đá có độ bền nén đến 150Mpa, các combai đào lò được thiết kế và vận hành trên nguyên tắc tay khấu dài, đầu khấu ngang so với tay khấu (AM-50, R-100, R-120). Do va đập điểm và vừa trượt theo hướng tiếp tuyến vừa xoay nên hiệu quả tách đá lớn, sự mài mòn răng khấu nhỏ nên tiêu tốn răng khấu trên một mét khối đá vào khoảng 0,1 đến 0,5 răng khấu/m 3. Ngoài công nghệ đào lò bằng combai, tại một số gương lò đá có độ bền cao, việc phá đá bằng máy không hiệu quả người ta còn sử dụng công nghệ khoan nổ mìn, bốc xúc bằng máy xúc lật hông, vận chuyển đá bằng máng cao, băng tải, xe goòng, vận chuyển vật liệu, thiết bị bằng monorail, chống giữ bằng vì chống thép lòng mo, kết cấu chống linh hoạt, chèn bằng lưới thép.
Do điều kiện địa lý, dân cư và vị trí mỏ, công nhân đi lại từ nơi ở đến cửa giếng không xa, mở vỉa tại tất cả các mỏ hầm lò đều bằng các giếng đứng nên việc đi lại của công nhân rất thuận lợi. Từ cửa giếng đến gương lò đều được các xe chuyên dụng đưa vào gương, nên hầu như không tổn hao sức khỏe.
Đào lò bằng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ
Tại Ba Lan hiện nay có tới 92% số đường lò đào đang thi công, sử dụng công nghệ phá đá bằng máy combai tay khấu dài với các răng cắt được thiết kế theo dạng tiếp xúc điểm, dịch chuyển trượt trên mặt gương theo dạng tiếp tuyến - xoay để tách đá ra khỏi bề mặt đá.
Khi khấu, đá tách khỏi mặt gương đổ xuống mâm vơ, tay vơ sẽ chuyển đá thành phẩm vào máng cào hoặc băng tải để chuyển sang cầu chuyển tải. Đá thành phẩm từ cầu chuyển tải được chất lên máng cào treo để chất tải tiếp sang xe goòng dung tích lớn hoặc chuyển sang tuyến vận tải băng tải qua giếng. Máng cào treo có chiều dài đủ chứa số lượng xe goòng cho một chu kỳ xúc bốc tiến gương. Sau khi công tác xúc đạt được tiến độ nhất định, phù hợp với bước chống, chọn một trong hai loại chống, chống lò bằng neo hoặc chống bằng vì chống linh hoạt sử dụng thép lòng mo dạng vom 3 tâm hoặc một tâm tường thẳng.
 |
Điều kiện địa chất mỏ tương đối thuận lợi, các vỉa than rất ổn định về chiều dày và góc dốc, biến động địa chất không nhiều. Tuy nhiên, khi đưa máy khấu vào mỏ, cũng gặp những biến đổi về địa chất. Đá vách trụ vỉa cứng, rắn, độ bền lớn, máy khấu làm việc không hiệu quả. Vì vậy, khi khảo sát đưa máy khấu vào làm việc, với các dự báo tương đối chính xác, nên trên tay khấu combain được lắp thêm máy khoan làm nhiệm vụ khoan nổ mìn om để máy khấu làm việc và khoan lỗ neo để chống lò.
Khi combai phá đá, một lượng bụi rất lớn được phát sinh. Vì vậy, các máy combai đều được lắp thiết bị dập và hút bụi. Giá tri thiết bị dập hút và xử lý bụi thường bằng một nửa hoặc hai phần ba giá trị của máy combai. Sau đường ống gió thải, gió thải ra là gió sạch và không bụi. Để thông gió trong gương lò, sử dụng hệ thống hút kết hợp thông gió đẩy. Ống gió có hai loại, một loại ống cứng và một loại ống mềm. Quạt gió kiểu hướng trục. Dập bụi tại đầu khấu bằng hệ thống tia nước phun tạo màn sương mù để làm ẩm và hạn chế bụi bay lơ lửng trong không khí.
Khi các gương lò đá có độ bền quá cao (> 100Mpa), các máy combai được gắn máy khoan để khoan nổ mìn om (hình 2). Các lỗ mìn thường được bố trí tại các lớp đá có độ bền thấp để nổ mìn gây chấn động và tạo nứt nẻ. Với kỹ thuật nổ mìn om, tạo nứt nẻ, đá không bị văng xa, ảnh hưởng đến thiết bị cơ giới, cũng như tốn thời gian di chuyển máy ra khỏi khu vực làm việc. Gương lò đá được mềm đi do nổ mìn tạo nứt nẻ.
Tùy thuộc vào độ ổn định của đá nóc và hông lò, việc chống giữ có thể chọn một trong hai cách, là chống giữ bằng neo, bê tông phun hoặc chống giữ bằng vì chống thép lòng mo kết cấu linh hoạt.
Đối với công nghệ đào lò cơ giới hóa phá đá, hiện Ba Lan đang sử dụng 3 loại máy combai tay khấu dài, phá điểm loại nhẹ, trung bình và nặng. Phần lớn các đường lò đá (70%) có độ bền trung bình (càng xuống sâu độ bền đá vùng mỏ Ba Lan chỉ dao động < 100Mpa) đều sử dụng combai AM-50; R-100; R-130 do hãng REMAG sản xuất.
Số lượng đường lò sử dụng combai loại nặng (AM-105) của hãng Sandvik Voest Alpine Bergtechnik GmbH, đầu khấu hoạt động theo kiểu ngang trục không nhiều.
Răng khấu là loại vật tư tốn kém và giá thành không nhỏ. Khi đá có đọ mài mòn cao, tiêu hao răng kháu lớn ảnh hưởng đến giá thành đào lò. Hãng Sandvik Voest Alpine Bergtechnik GmbH đã đưa ra thị trường loại răng khấu được xử lý bằng băng hợp kim cứng. Dầu răng được ủ thấm than 3 lớp. Đầu mút có dạng nấm hoặc dạng mũ. Với loại răng khấu này, độ bền lớn gấp 3 lần các loại răng khấu thông thường. Tiêu hao răng khấu chỉ khoảng 0,1 - 0,5 răng cho 1m 3đá thành phẩm.
Tại các đường lò đá khi đá có độ bền nén lên trên 100Mpa, sử dụng máy combai AM 105, công suất 270kW, trên tay khấu dài lắp ráp khoan neo, có thể phá được các loại đá có độ bền lên tới 150 - 180 Mpa, diện tích đào 18,5 - 35m 2góc dốc lò dao động từ -20 0đến + 20 0. Nhìn chung, với các loại máy combai đang sử dụng tại các mỏ hầm lò Ba Lan tốc độ đào lò đạt từ 20m/ng.đ đến 22,5m/ng.đ. Đối với các đường lò chống bằng neo chiều rộng 3200 - 5300mm, chiều cao 2570 - 3500mm có thể đạt tốc độ 100m/tháng trở lên.
Kịch bản phát triển công nghệ đào lò đến năm 2020 của Ba Lan
Mỏ hiện đại là mỏ cơ giới hóa cao, mỏ ít người, mỏ sạch, đó là tiêu chí mà các mỏ trên thế giới tiếp tục phát triển trong nhiều năm tới. Trên hướng đó các mỏ hầm lò Ba Lan với mức độ cơ giới hóa cao sẽ đưa vào sử dụng các thiết bị đào chống lò bằng các công nghệ phá đá cơ khí hóa. Các máy combai đào lò có công suất lớn, có thể đào trong các loại đá có độ bền tới 180Mpa hoặc cao hơn. Các thiết bị điều khiển tự động được lập trình và bố trí ngay trong cabin máy. Hệ thống định vị GPS được sử dụng để dẫn hướng đào các đường lò đào đúng hướng, bám đúng vỉa. Làm sạch bụi bằng hệ thống thông gió hút đẩy và buống xử lý bụi. Gió thải được lọc bụi hoàn toàn, không gây nguy hại và tăng nồng độ bụi trong hầm lò.
Đào lò bằng công nghệ khoan nổ mìn
Mặc dù chỉ còn khoảng 8% số gương lò đá có độ bền cao, phá đá bằng công nghệ thiết bị cơ giới hóa không hiệu quả, nên vẫn phải áp dụng công nghệ khoan nổ mìn trong công tác đào. Các gương lò đều được trang bị dàn xe khoan một hoặc hai cần khoan. Máy xúc đá được sử dụng phổ biến là máy xúc lật hông với dung tích gầu xúc từ 0,5 đến 1,5m 3, di chuyển trên bánh xích. Máy xúc bôc chuyển đá chất tải vào máng cào hạng nặng đặt cách mặt gương khoảng 4m. Máng cào chuyển đá vào cầu chuyền tải treo trên các ray treo và chuyển đá vào xe goòng để vận chuyển ra ngoài hoặc nạp vào các băng tải đá để đưa ra ngoài.
Sau khi xúc dọn được một khoảng cách nhất định, tiến hành lắp dựng vì chống. Có thể chọn phương pháp chống đỡ tích cực bằng neo hoặc chống đỡ bằng vì chống thép lòng mo hình vòm. Việc chống giữ vì chống hình vòm là công việc thủ công, cần có sự tham gia của con người. Vì chống được chuyển vào gương bằng monorail, sử dụng dàn công tác cơ khí để lên xà, dựng cột. Xà được tay đỡ nâng lên đến chiều cao và khoảng cách chống cần thiết, khi đó công nhân sử dụng gông dẹt dạng vai bò để liên kết xà và cột. Tấm chèn bê tông cốt thép với trọng lượng 25 -30 kg được thay bằng các lưới chèn ô vuông để chống đá rơi. Nếu chống giữ bằng neo, có thể sử dụng dàn xe khoan vừa khoan phục vụ nổ mìn tiến gương, vừa khoan neo. Tuy nhiên để chuyên môn hóa, với máy khoan neo chuyên dụng, người ta bố trí trên ray treo thuận tiện cho việc di chuyển và thao tác khoan.
Các dây chuyền công nghệ, thiết bị phục vụ đào lò bằng công nghệ khoan nổ mìn và máy combai như sau:
Thiết bị thi công đào chống lò bằng khoan nổ - xe khoan một hoặc hai cần.
- Máy xúc lật hông chạy trên bánh xích
- Máng cào đá loại nặng
- Monorail
- Thiết bị hỗ trợ nạp mìn
- Hệ thống quạt thông gió cục bộ khi đào lò
- Sàn công tác di động
- Hệ thống vì chống tạm thời phục vụ thi công
- Tiết diện đường lò khi đào: 10¸25m 2
- Góc nghiêng đường lò: -20 0¸+20 0
- Chiều dài đoạn lò thi công, tối thiểu 100m
- Loại vì chống: thép hình, dạng vòm linh hoạt, hoặc neo
Thiết bị thi công đào chống lò bằng combain
- Combai tay khấu, phá điểm
- Combai tay khấu dài, phá rạch
- Combai kết hợp dàn khoan neo
- Băng tải đá
- Monorail
- Hệ thống điều khiển vi tính
- Hệ thống quạt thông gió cục bộ khi đào lò
- Sàn công tác di động
- Hệ thống vì chống tạm thời phục vụ thi công
- Tiết diện đường lò khi đào: 18,5¸35m 2
- Góc nghiêng đường lò: - 20 0¸+20 0
- Chiều dài đoạn lò thi công, tối thiểu 100m
- Loại vì chống: thép hình, dạng vòm linh hoạt, hoặc neo
Nhận xét:
Từ các mô hình trên thấy rằng, muốn tăng tốc độ, năng suất lao động không thể không đầu tư đồng bộ dây chuyền thiết bị và tổ chức lao động khoa học. Điều kiện địa cơ mỏ Quảng Ninh rất phức tạp, đá có độ cứng, độ bền và độ mài mòn cao. Các máy cơ giới hóa khấu đá hay máy xúc bốc cần trang bị các thiết bị phá đá, khoan neo để giải quyết khi gặp điều kiện địa chất không phù hợp. Vì vậy, cần có các đánh giá một cách khách quan các chỉ tiêu kỹ thuật của đá để có cơ sở lựa chọn thiết bị thi công phù hợp.
