Tình hình cơ giới hoá khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh

Từ lâu, ngành than cũng ý thức được sự cần thiết phải cơ giới hoá, trước hết đã tiến hành chống giữ các lò chợ bằng cột ma sát thay cột gỗ, rồi tiến tới áp dụng cột thuỷ lực đơn và đưa combai khấu than vào thí điểm ở vỉa số 8 mỏ Vàng Danh vào năm 1979 nhưng không đạt kết quả. Những nguyên nhân chủ yếu rút ra lúc bấy giờ là do điều kiện địa chất phức tạp ta chưa nắm vững và các khâu trong dây chuyền cơ giới khấu than không đồng bộ. Mãi đến năm 1998 Tổng Công ty Than (nay là TKV) chủ trương đưa vì chống thuỷ lực vào các mò hầm lò thay gỗ, chống giữ ở các lò chợ với một tốc độ rất nhanh. Từ 3 lò chợ chống cột thuỷ lực năm 1998 đến năm 2005 có 106 lò chợ với sản lượng khai thác được 8.500.000 tấn/ năm, chiếm 73,9% so với tổng sản lượng khai thác hầm lò [1]. Trong đó, số lò chợ chống giá thuỷ lực di động gấp hơn 3,4 lần cột thuỷ lực đơn. Sản lượng lò chợ chống giá thuỷ lực trong hệ thống khai thác cột dài theo phương đạt bình quân đến 150.000 T/ năm như ở công ty Mông Dương [1]. Nhiều công ty áp dụng 100% giá thuỷ lực như Mông Dương, Dương Huy, Hà Lầm… Sản lượng lò chợ chống cột thuỷ lực đơn trong hệ thống khai thác cột dài theo phương bình quân đến 90.000 T/ năm. Gần dây, nhiều công ty như Thống Nhất, Nam Mẫu, Mạo Khê, Quang Hanh… áp dụng khung giá di động ZH bước đầu cho kết quả rất tốt, sản lượng lò chợ đạt 800 - 1100 T/ ngày.

Việc TKV đưa vì chống thủy lực vào áp dụng rộng rãi trong các mỏ hầm lò đã tạo bước đột biến về tăng nhanh sản lượng khai thác hầm lò. Năm 2003 sản lượng than khai thác hầm lò chỉ có 6,96 triệu tấn, năm 2004 là 9.78 triệu tấn, năm 2005 là 12,48 triệu tấn, năm 2006 là 15,64 triệu tấn, năm 2007 là 17 triệu tấn (KH) Trung bình mỗi năm sản lượng khai thác bằng hầm lò tăng lên 2,5 triệu tấn, chủ yếu do áp dụng cột chống cột thuỷ lực thay gỗ trong các hệ thống khai thác trước đây đã áp dụng. Thuỷ lực hoá chống lò chợ của TKV trong những năm gần đây không chỉ đưa sản lượng khai thác hầm lò tăng mà còn tạo cơ sở tốt để ngành khai thác hầm lò có điều kiện chuyển sang giai đoạn cơ giới hoá khấu than nhằm tăng sản lượng với nhịp độ cao hơn nữa.

Như chúng ta đều rõ là theo tính năng của máy mà ta đã chọn thì khi cơ giới hoá máy khấu cũng không bao giờ gặp khó khăn gì trong khâu cắt than trong lò chợ. Quan trọng là các vì chống thuỷ lực đi theo máy có đảm bảo được việc di chuyển nhanh, chống giữ vững chắc gương lò để máy khấu đạt được tốc độ cần thiết, đảm bảo sản lượng như thiết kế đề ra. Hiện nay các loại vì chống thuỷ lực đi với máy khấu than thường là cột thuỷ lực đơn, giá hoặc khung di động và giàn tự hành. Trên cơ sở các kinh nghiệm ở các công ty xí nghiệp nhiều năm chống cột thuỷ lực đơn, giá thuỷ lực di động đi với khoan nổ mìn, đầu năm 2002 Công ty than Khe Chàm bắt đầu thí điểm cơ giới hoá khấu than bằng máy combai MG - 200W1 đi với giá thuỷ lực di động XDY-JF/Lr/T2/12DJF vào vỉa 14 - 4 mức -10 - 32 đạt được công suất thiết kế 200.000 T/ năm. Tuy nhiên khi lò chợ tiến hành theo phương chỉ được 410 m vào khu vực biến động địa chất không thuận lợi áp dụng cơ giới hoá, nên phải chuyển sang lò chợ vỉa 14 - 2 mức -10 - 32 và kết thúc với sản lượng than khai thác được 140.000 tấn. Mặc dù bước đầu thí điểm gặp rất nhiều khó khăn nhất là về điều kiện địa chất nhưng lò chợ cơ giới cũng đã đạt được công suất thiết kế và cũng có thể nói đây là mốc lịch sử ngành khai thác than hầm lò ở Việt Nam, chuyển từ thủ công sang cơ giới hoá khấu than nhằm giảm nhẹ lao động nặng nhọc của công nhân, tăng năng suất lao động, bảo đảm an toàn. Sau khi thí điểm máy khấu đi với giá thuỷ lực di động bước đầu thành công, tháng 5 - 2005 Công ty than Khe Chàm tiếp tục thí điểm máy khấu MG/150 - 375W đi với giàn tự hành ZZ 320/16/26 vào vỉa 14 - 2 mức -55 đến -10 đạt công suất 400.000 T/ năm. Lò chợ tiến được khoảng 5 tháng, phải chuyển diện sang vỉa 13 - 9 và kết thúc với sản lượng khai thác được 205.000 tấn. Tháng 5 - 2007 Công ty than Dương Huy chuẩn bị áp dụng máy khấu đi với giá thuỷ lực di động vào vỉa 13 - 3 nhưng không thể đưa máy vào vì nền lò lún nên chuyển sang vỉa 12 và lò chợ chỉ đi được 30 m theo phương gặp phay phải đưa máy ra ngoài. Gần dây Viện KHCN Mỏ, Công ty than Vàng Danh phối hợp với công ty Alta (CH Séc) thiết kế, chế tạo và áp dụng giàn chống tự hành hạ trần thu hồi than nóc vào vỉa 8 Tây Vàng Danh với công suất thiết kế 450.000 T/ năm cho vỉa dày trung bình 7,3 m, góc dốc 14 ⁰. Hiện nay lò chợ đang hoạt động bước đầu có kết quả tốt. Cũng vào thời gian này Viện KHCN Mỏ phối hợp với Viện thiết kế máy mỏ Moskva (CHLB Nga) nghiên cứu thiết kế chế tạo giàn chống tự hành KTD1 có kết cấu hạ trần than nóc, kết hợp với máy đào lò AM - 50 thử nghiệm tại vỉa 7 khu Tây Vàng Danh có góc dốc 75 độ và chiều dày 7,5 m. Theo thiết kế công suất lò chợ đạt 207.000 T/ năm, hiện đang hoạt động bước đầu có kết quả. Ngoài ra nhiều công ty và mỏ đang chuẩn bị và áp dụng cơ giới hoá đồng bộ giàn chống 2AH để khai thác vỉa dốc như ở Mạo Khê, Hồng Thái, Hạ Long, Mông Dương…

Để có tốc độ đào lò chuẩn bị nhanh phục vụ cho cơ giới hoá khẩu than, nhiều công ty đã áp dụng thí điểm dây chuyền cơ giới hoá đào lò than bằng combai AM-50 Ze đã đạt tốc độ kỷ lục tới 320 m/ tháng. Tuy nhiên, do điều kiện địa chất các vỉa than không ổn định theo chiều dày và phương vỉa, nên tốc độ bình quân cũng chỉ đạt 150 m/ tháng.

Qua tình hình cơ giới hoá khấu than ở các mỏ hầm lò trong thời gian vừa qua như đã trình bày trên có thể rút ra những nhận xét sau:

- Việc đưa cột chống thuỷ lực áp dụng phổ biến thay gỗ trong các mỏ hầm lò đã tạo điều kiện tăng nhanh sản lượng khai thác than hầm lò trong những năm qua, đồng thời cũng tạo điều kiện để cơ giới hoá khấu than nhằm tăng nhanh sản lượng hơn nữa trong thời gian tới.

- Việc thí điểm máy khấu đi với giá thuỷ lực di động và máy khấu đi với giàn chống tự hành ở công ty than Khe Chàm đã đạt được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như thiết kế đề ra. Kết quả này có ý nghĩa rất lớn không chỉ mở ra triển vọng có thể tăng nhanh sản lượng ngành khai thác than hầm lò mà còn đánh dấu bước phát triển của ngành chuyển từ thủ công khoan nổ mìn sang cơ giới hoá khấu than giảm lao động nặng nhọc của công nhân. Đồng thời qua thí điểm đào tạo được đội ngũ cán bộ công nhân làm chủ được công nghệ mới mẻ này.

- Điều kiện địa chất khoáng sàng than Khe Chàm, Dương Huy nơi thí điểm được nhiều chuyên gia đánh giá có tỷ lệ trữ lượng cơ giới hoá chiếm nhiều hơn so với các khoáng sàng khác vùng Quảng Ninh. Thế nhưng khi thử nghiệm vẫn gặp nhiều khó khăn: chiều dài lò chợ thay đổi, có lúc lò phải bám nóc, có lúc bám trụ, đá vách treo, nền yếu, tụt nóc, gặp phay… các lò thí điểm đều phải chuyển diện, chiều dài theo phương quá ngắn. Thực tế này một lần nữa cho thấy điều kiện địa chất vùng Quảng Ninh phức tạp không thuận lợi cho việc cơ giới hoá khấu than.

- Các đơn vị tư vấn, thiết kế, nghiên cứu cũng như các công ty chưa có nghiên cứu bổ sung đánh giá lại về điều kiện địa chất trước khi thiết kế thử nghiệm mà chỉ đưa vào tài liệu có sẵn như độ dốc, chiều dày và mức độ ổn định của vỉa là chủ yếu, độ tin cậy về tài liệu chưa cao. Nhiều yếu tố khác như tính chất đá vách, đá trụ, đá kẹp, lực cản cắt của than và đá kẹp và cả chiều dài theo phương lò chợ cũng chưa xác định chính xác. Theo kinh nghiệm của Liên Xô, Ba Lan lắp đặt một lò chợ chiều dài 100 mét máy khấu đi với giàn tự hành không dưới 2 tháng, chi phí bình quân khoảng 12% giá trị thiết bị, còn ở Khe Chàm công lắp lò chợ dài 130m mất 3.260 công [2].

- Mặc dù các thí điểm cơ giới hoá khấu than đạt kết quả tốt nhưng từ năm 2002 đến nay không một nơi nào tiếp tục thí điểm, áp dụng theo công nghệ cơ giới hoá ở công ty Khe Chàm, ngoài công ty Dương Huy gần đây áp dụng không đạt kết quả. Có thể nói việc triển khai mở rộng đưa công nghệ cơ giới vào các mỏ hầm lò còn chậm. Nguyên nhân có nhiều, một trong những nguyên nhân đó là do điều kiện để áp dụng cơ giới hoá yêu cầu nghiêm ngặt mà trong thực tế điều kiện địa chất phức tạp ta lại chưa nắm vững để đảm bảo được có hiệu quả khi đầu tư lớn. Hơn nữa gần đây loại khung chống di động đi với khoan nổ mìn áp dụng cũng cho sản lượng lò chợ 200.000 - 300.000 T/ năm, vì vậy các công ty nghiêng về áp dụng loại khung thuỷ lực di động đơn giản lại đầu tư ít.

- Để đẩy nhanh tốc độ phát triển áp dụng cơ giới hoá cần phải tiếp tục đưa và thử nghiệm một số mô hình cơ giới hoá khai thác phù hợp trong các hệ thống khai thác cho các loại vỉa dày, vỉa trung bình, vỉa dốc và mỏng. Ưu tiên áp dụng những công nghệ cơ giới hoá mà ta có điều kiện áp dụng rộng rãi, mặc dù sản lượng chưa phải là cao bằng công nghệ mà hạn chế áp dụng sau này.

Trong điều kiện Việt Nam ta cần phải tiếp tục nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất theo từng loại vỉa, dốc dày, trung bình và mỏng, có khả năng cơ giới hoá đi với công nghệ trang thiết bị cơ giới hoá cho các loại vỉa trên. Từ các kết quả nghiên cứu đánh giá TKV cần chỉ đạo các công ty đề ra quy hoạch cho mỏ của mình. Khi nghiên cứu đánh giá cần lưu ý xác định: vách dễ sập đổ (vách nhẹ), vách bền vững trung bình, vách khó sập (vách nặng), nếu là vách nặng không nên áp dụng cơ giới hoá. Cường độ kháng nén của đá trụ phải từ trung bình trở lên. Đá kẹp trong vỉa than không quá 10% tổng chiều dài lớp khấu và lực cản cắt không quá 300 KG/ m. Chiều dài theo phương của lò chợ khi xác định cần xem xét tới các đứt gãy nhỏ có biên độ dịch chuyển trên 0,5 m. Chiều dài theo phương của lò chợ cơ giới hoá tối thiểu phải từ 1000 - 1500 m, tuỳ theo loại địa hình cơ giới hoá khấu than mới có hiệu quả.

Cơ giới hoá và hiện đại hoá khai thác than hầm lò là sự nghiệp vô cùng quan trọng của ngành để tăng sản lượng cũng là mơ ước giảm lao động nặng nhọc của công nhân mỏ hầm lò được nhiều thế hệ mong đợi. Giờ đây chúng ta mới bắt đầu thực hiện cơ giới hoá khâu khấu than có kết quả bước đầu. Với tinh thần dám nghĩ, dám làm khắc phục khó khăn, học tập kinh nghiệm nước ngoài, tin chắc rằng chúng ta sẽ đẩy mạnh được việc cơ giới hoá và hiện đại hoá ngành than trong những năm gần đây.

Tài liệu tham khảo

1. Báo cáo tổng kết công tác kỹ thuật công nghệ than 2005 - 2007 và chiến lược phát triển ngành khai thác than bền vững: TKV - Khối công nghiệp, 8 - 2007.

2. Phan Huy Chắt, Khả năng cơ giới khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh. Tạp chí Công nghiệp Mỏ, 2 - 2007.

3. Kết quả nghiên cứu và triển khai khoa học công nghệ. Viện Khoa học và công nghệ Mỏ, 10 - 2007.

Nguồn: Công nghiệp Mỏ, 1 - 2008, tr 8