Nhằm đáp ứng nhu cầu tăng sản lượng và nâng cao mức độ an toàn cho người lao động từ năm 2002 đến nay, TKV đã áp dụng tương đối đa dạng các loại hình công nghệ cơ giới hoá (CGH) khai thác cho các điều kiện vỉa than khác nhau, bao gồm: (1) - CGH khai thác vỉa dày trung bình, dốc thoải đến nghiêng; (2) - CGH khai thác vỉa dày trung bình dốc nghiêng đến dốc đứng; (3) - CGH vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng; (4) - CGH khai thác vỉa dày, dốc nghiêng đến dốc đứng. Trong đó, gần 90% sản lượng CGH khai thác từ các vỉa thoải đến nghiêng (lò chợ cột dài theo phương). Quá trình áp dụng công nghệ CGH cho thấy, hầu hết đồng bộ thiết bị làm việc hiệu quả trong phạm vi góc dốc đến 15o . Khi góc dốc vỉa biến động lớn hơn 15o , thiết bị thường mất ổn định, trôi trượt theo hướng dốc gây khó khăn cho công tác vận hành lò chợ. Các mỏ cũng đã áp dụng một số giải pháp như khấu gương bán xiên với chân lò chợ tiến trước so với đầu lò chợ, sử dụng liên kết chống trôi, chống đổ. Song các giải pháp áp dụng chủ yếu theo kinh nghiệm, thực tế cho thấy hiệu quả còn hạn chế. Hiện nay, tại một số nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển trên thế giới như Trung Quốc, Nga, Mỹ… để hạn chế và khắc phục ảnh hưởng của góc dốc vỉa than đến công tác khai thác lò chợ CGH theo hệ thống khai thác (HTKT) cột dài theo phương, người ta thường áp dụng một số giải pháp kỹ thuật như: Gia tăng liên kết giữa các giàn chống để tạo độ ổn định và chống trôi thiết bị; giảm góc dốc biểu kiến lò chợ; bố trí hợp lý sơ đồ khấu gương và trình tự di chuyển giàn chống; giảm góc dốc phạm vi chân lò chợ khi khai thác hạ trần than nóc... Những giải pháp trên đã phát huy được tác dụng, giúp cho đồng bộ thiết bị làm việc ổn định khi khai thác các vỉa than có góc dốc tới 35o, thậm chí đến 55o với vỉa than dày trung bình và đến 35¸45o với vỉa than dày khai thác hạ trần than nóc. Việc nghiên cứu và ứng dụng những giải pháp kỹ thuật phù hợp cho điều kiện các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh không chỉ nâng cao khả năng làm việc của đồng bộ thiết bị CGH trong điều kiện góc dốc vỉa lớn, đồng thời sẽ cho phép mở rộng phạm vi áp dụng CGH khai thác than hầm lò, tăng tỷ trọng tham gia sản lượng của công nghệ, qua đó nâng cao mức độ an toàn, cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động, góp phần tăng NLSĐ và giảm giá thành sản xuất.

Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, nhóm đề tài do TS. Đào Hồng Quảng, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin, làm chủ nhiệm đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh hưởng của góc dốc vỉa than đến lò chợ cơ giới hóa vỉa thoải đến nghiêng” được triển khai với các nội dung: Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh hưởng của góc dốc vỉa đến khả năng làm việc của lò chợ cơ giới hoá trên thế giới; phân tích ảnh hưởng của góc dốc vỉa đến hoạt động của các lò chợ cơ giới hoá vùng Quảng Ninh; đề xuất giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm hạn chế ảnh hưởng của góc dốc vỉa đến lò chợ cơ giới hoá làm tài liệu cơ sở để cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh triển khai áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá đạt hiệu quả cao. Thời gian thực hiện từ tháng 11/2017 đến tháng 6/2018.

Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài, nhóm đề tài rút ra một số kết luận sau:

1. Thực trạng áp dụng công nghệ CGH khai thác vỉa thoải đến nghiêng ở các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh cho thấy, trong điều kiện thuật lợi sản lượng và NSLĐ đạt được cao hơn từ 2÷3 lần so với công nghệ khai thác thủ công trong cùng điều kiện. Tuy nhiên, mức độ tham gia sản lượng từ các dây chuyền CGH còn hạn chế. Nguyên nhân chủ yếu do kiện địa chất tương đối phức tạp, biến động góc dốc vỉa lớn, nên việc áp dụng CGH khai thác chủ yếu chỉ triển khai ở một số khu vực có điều kiện thuận lợi. Kết quả đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh cho thấy, nếu mở rộng phạm vi miền góc dốc áp dụng công nghệ CGH khai thác lên đến 35o sẽ cho phép huy động khoảng 211.515 nghìn tấn trữ lượng vỉa thoải đến nghiêng vào khai thác (chiếm 33,5% tổng trữ lượng huy động).

Qua đó có thể thấy, việc nghiên cứu và ứng dụng những giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao khả năng làm việc của đồng bộ thiết bị CGH trong điều kiện góc dốc vỉa lớn là cần thiết.

2. Mặc dù nhiều đồng bộ thiết bị CGH có thông số kỹ thuật cho phép làm việc với góc dốc vỉa đến 35o , song trong thực tế, khi góc dốc vỉa từ 20 ÷ 25o các dây chuyền CGH thường hoạt động kém ổn định nếu không có các giải pháp hạn chế ảnh hưởng của góc dốc vỉa. Hiện nay, trên thế giới, đặc biệt tại Trung Quốc, đã nghiên cứu và áp dụng thành công một số giải pháp hạn chế ảnh hưởng của góc dốc vỉa đến khả năng làm việc của lò chợ CGH như: Khấu gương lò chợ theo hướng bán xiên để giảm góc dốc; Khấu gương lò chợ CGH một chiều từ trên xuống; Tăng tiến độ thu hồi than hạ trần (đối với vỉa dày); Bổ sung các kết cấu chống trôi, chống đổ giàn chống, chống trôi máng cào; Chống giữ ngã ba lò chân bằng vì chống đặc biệt; Hàn các tấm gân ngang để tăng độ ma sát dưới mặt đế giàn chống, máng cào. Ngoài ra, một số giải pháp khác được áp dụng trong trường hợp cho phép như: Giảm độ dốc phạm vi chân chợ bằng hình thức đào lò dọc vỉa vận tải bám vách (trường hợp vỉa dày); Sử dụng hệ thống tời, xích cô máng cào ở ngã ba đầu lò chợ, tời kéo máy khấu, v.v... Đây là những cơ sở để đề xuất các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả áp dụng CGH khai thác tại các mỏ than hầm lò trong nước.

3. Việc xây dựng phương pháp xác định góc dốc vỉa phù hợp khả năng làm việc của giàn chống và máy khấu, đồng thời đề xuất một số giải pháp nhằm giảm ảnh hưởng của góc dốc vỉa đến lò chợ CGH khai thác trong điều kiện các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh bao gồm: (1) Giải pháp khấu gương lò chợ theo hướng bán xiên để giảm góc dốc; (2) Giải pháp sơ đồ khấu gương lò chợ CGH một chiều từ trên xuống; (3) Giải pháp lắp đặt bổ sung thêm các kích thủy lực chống trôi, chống đổ giàn chống, chống trôi máng cào; (4) Các giải pháp tăng tiến độ và trình tự thu hồi than hạ trần.

4. Đề tài đã thiết kế giải pháp kỹ thuật đề xuất cho điều kiện lò chợ K8.CĐ-8 mức -200 ¸ -145 vỉa K8 khu Trung tâm - Công ty than Mông Dương. Kết quả tính toán cho thấy, ngoài việc hạn chế được sự trôi trượt của đồng bộ thiết bị theo hướng dốc vỉa, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được tương đối tốt.

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đạt được của đề tài, đề nghị Bộ Công Thương nghiệm thu đề tài, để làm cơ sở và tài liệu tham khảo cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh nghiên cứu, áp dụng công nghệ CGH đồng bộ khai thác trong điều kiện bất lợi về góc dốc vỉa.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14811/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)