Thông qua phân tích quá trình và đặc điểm phá vỡ (sập đổ) của than nóc trong lò chợ khai thác cơ giới hoá đồng bộ hạ trần thu hồi than, tác giả đề xuất phương pháp kỹ thuật chủ yếu để điều khiển sự sập đổ của vách gần gương lò chợ. Các phương pháp này sau khi ứng dụng tại hiện trường đã đạt được kết quả tốt, có hiệu quả trong việc điều khiển vách sập đổ của lò chợ khai thác cơ giới hoá đồng bộ hạ trần thu hồi than, làm cho lò chợ đạt được sản lượng ổn định, hình thành giải pháp kỹ thuật quan trọ
1.Tổng quan
Sự cố về vách trong khai thác than lò chợ là một trong những sự cố thường xảy ra trong khai thác mỏ than. Theo thống kê, tại một số mỏ khai thác của Trung Quốc, tai nạn về sập đổ vách gây chết người chiếm từ 40-50%. Hơn 10 năm gần đây, mức độ cơ giới hóa khai thác tăng cao, đặc biệt là sau khi công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ có thu hồi than nóc ra đời thì các sự cố về tai nạn vách trong lò chợ dần dần giảm. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của cấu tạo địa chất hoặc lựa chọn giàn chống không phù hợp và thiết kế các tham số lò chợ không hợp lý, nên tại một số lò chợ cơ giới hóa đồng bộ có than nóc tương đối mềm thường xảy ra sự cố sập đổ vách trong phạm vi rộng. Theo đặc điểm công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc cho thấy, xảy ra sập đổ vách gần lò chợ không những ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng khai thác và an toàn sản xuất, tăng tỉ lệ đất đá lẫn vào than thu hồi mà còn do tính chất lưu biến của than nguyên khối; tốc độ dịch chuyển của lò chợ giảm sẽ tương ứng với tác dụng sập đổ than nóc làm cho áp lực mỏ tăng lên, đồng thời trong lò chợ hình thành chu kỳ xấu. Điều này dẫn đến quá trình sản xuất trong lò chợ luôn ở tình trạng bị động. Vì thế, việc điều khiển sập đổ vách có hiệu quả là đảm bảo phát huy tính hợp lý của kỹ thuật khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc được áp dụng trong thực tế. Do đó, thực chất của sập đổ vách gần gương trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc chính là do sự mất ổn định và sập đổ của than nóc phía trước giàn chống gây ra. Xuất phát từ quá trình phát triển sập đổ của than nóc và đặc điểm khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc, bài viết này tiến hành phân tích những yếu tố ảnh hưởng, quy luật và đề xuất phương pháp kỹ thuật điều khiển sập đổ vách gần gương lò chợ. Phương pháp này khi được áp dụng sẽ có hiệu quả nhất định trong việc điều khiển vách sập đổ của lò chợ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc tại lò chợ mỏ than Hà Lầm.
2.Quá trình và quy luật sập đổ của than nóc
Quá trình sập đổ và biến dạng của than nóc là một quá trình vật lý khá phức tạp. Trong sự tương tác giữa vách và giàn chống, than nóc đạt đến môi trường tác dụng, đồng thời cả hai sự tác dụng đó vừa thúc đẩy quá trình phá hủy và biến dạng của than nóc. Cụ thể, đặc điểm chủ yếu của sự tác động tương hỗ giữa giàn chống và vách khi khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc, mà tính chất sập đổ than nóc và hiệu quả sập đổ cuối cùng quyết định ở sự tác động tương hỗ giữa chúng.
Trong lò chợ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc, thực chất của sự sập đổ than nóc là quá trình thông qua các khe nứt và gãy, từ đó thông qua phương hướng và mật độ các khe nứt để quyết định mảng (khối) sập đổ của than nóc. Do việc tiến hành khai thác, nên ứng lực tập trung ở phía trước gương lò chợ tương đối lớn. Khi đạt đến cường độ giới hạn, than nóc sẽ bắt đầu bị phá hủy, phát sinh các khe nứt. Theo sự dịch chuyển của lò chợ thì các khe nứt trong than nóc càng mạnh, phá hủy cũng dần dần tăng lên. Trước khi than nóc đạt được cường độ phá hủy thì sự phát triển của quá trình phá hủy đó quyết định bởi sự tăng lên của áp lực tựa, còn sau khi xảy ra phá hủy thì quá trình phá hủy than nóc lại quyết định bởi sự tăng lên của sự biến đổi than nóc. Tỉ lệ nghịch với sức tăng của sự biến đổi đó là cường độ dần dần giảm. Vì thế, khi sự biến đổi than nóc và cường độ giảm đến một giới hạn nhất định cho thấy xảy ra quá trình phá hủy. Từ đó cho rằng có thể dùng giá trị biến đổi của than nóc (hoặc mức độ phát triển của các khe nứt) để mô tả mức độ của quá trình phá hủy than nóc. Khi khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc, quá trình sập đổ của than nóc là kết quả của sự tác dụng lực chống giữ của giàn chống, áp lực của đất đá vách truyền xuống và áp lực tựa. Căn cứ vào sự phát triển của các khe nứt than nóc và mức độ của quá trình phá hủy, lò chợ dịch chuyển theo phương có thể phân chia than nóc thành các vùng phá hủy như trong hình vẽ. Theo đó có thể thấy, từ trước gương lò chợ đến vùng đã khai thác thứ tự lần lượt là: vùng phía trước gương lò chợ (khối than nguyên), vùng bắt đầu quá trình phá hủy, vùng phát triển các khe nứt và vùng sập đổ của than nóc. Do đặc tính về dịch động của lò chợ, than nóc sẽ lần lượt trải qua 4 vùng nói trên, phá hủy dần dần phát triển cho đến khi sập đổ xảy ra. Khi điều kiện địa chất vỉa và điều kiện khai thác thay đổi thì phạm vi các vùng phá hủy sẽ không giống nhau.
3. Quy luật sập đổ của vách gần gương lò chợ cơ giới hoá đồng bộ thu hồi than nóc
Yêu cầu trong công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than là than nóc ở phía trước giàn chống phải đảm bảo ổn định, nhưng ở đằng sau giàn chống lại phải thực hiện tốt việc sập đổ của than nóc để cho công tác thu hồi than có hiệu quả. Đây là mâu thuẫn chủ yếu mà công nghệ khai thác này gặp phải. Vì thế, trọng tâm của việc điều khiển đất đá trong công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc là đảm bảo tính ổn định của than nóc, dưới điều kiện vách sập đổ thì vách gần gương lò chợ sập đổ xảy ra.
4.Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sập đổ vách gần gương lò chợ khai thác cơ giới hoá đồng bộ thu hồi than nóc
Như đã phân tích các mục trên cho thấy, quá trình sập đổ vách gần gương trong lò chợ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc là kết quả tác dụng tổng hợp của nhiều yếu tố. Yếu tố bên trong của quá trình sập đổ vách gần gương lò do khối than nóc phía trên gương lò chợ đã nằm trong vùng phá hủy sập đổ, yếu tố bên ngoài là do nhiều tác động tổng hợp, đồng thời dưới điều kiện nhất định, những yếu tố này có tính liên tục.
5.Phương pháp kỹ thuật điều khiển vách gần gương lò chợ
Trong lò chợ thu hồi than nóc, sự liên quan giữa vùng sập đổ than nóc đến trước gương lò và vùng phá hủy cắt trước gương lò chợ là tiền đề của hiện tượng sập vách gần gương lò chợ. Do đó, sự chuyển biến xấu giữa 3 yếu tố: Tình trạng công tác của giàn chống, sập vách gần gương lò chợ và lở gương lò chợ sẽ hình thành chu kỳ xấu, gọi là nguyên nhân trực tiếp tạo thành hiện tượng sập vách gần gương lò chợ. Vì vậy, việc điều khiển vách gần gương trong lò chợ khai thác cơ giới hóa đồng bộ phải tuân theo 3 nguyên tắc sau (phương pháp kỹ thuật áp dụng cho mỗi tầng không giống nhau):
– Điều khiển sự dịch chuyển vùng sập đổ hoặc vùng vỡ vụn để không xảy ra ở phía trước gương lò;
– Tìm ra biện pháp hữu hiệu để tránh điều kiện liên hệ giữa vùng phá hủy kéo và vùng phá hủy cắt;
– Tăng cường công tác quản lý sản xuất, giảm thiểu cơ hội dẫn đến sập vách gần gương lò chợ. Điều khiển vách sập đổ trong lò chợ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc phải lấy điều khiển vách gần gương là trung tâm, từ đó nâng cao được tính ổn định của vách gần gương và cải thiện trạng thái làm việc của giàn chống, làm cho sự tác động tương hỗ giữa giàn chống và vách tạo thành chu kỳ tốt.
- Kết luận
Dưới một vài điều kiện, sập đổ vách gần gương trong lò chợ khai thác cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than đã trở thành nguyên nhân chủ yếu hạn chế lò chợ khai thác với sản lượng và hiệu quả cao. Điều khiển sập đổ vách gần gương lò chợ và nâng cao khả năng sập đổ than nóc cứng đều có ý nghĩa quan trọng như nhau trong khai thác. Vì vậy, trong quá trình triển khai và mở rộng kỹ thuật khai thác cơ giới hóa đồng bộ ở vùng than Quảng Ninh cần phải coi trọng độ cao khai thác, từ đó mới làm cho công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc phát huy tác dụng, nâng cao hiệu quả và sản lượng cao. Căn cứ vào những phân tích và những phương pháp điều khiển trên, lò chợ khai thác cơ giới hóa đồng bộ thu hồi than nóc thuộc mỏ than Hà Lầm đã tiến hành áp dụng tại thực tế để điều khiển sự sập đổ của vách gần gương và đã đạt được hiệu quả tốt. Đồng thời, phương pháp này còn có tác dụng tích cực trong những điều kiện địa chất tương tự.
[odex-source url=”https://www.vinacomin.vn/tap-chi-than-khoang-san/quy-luat-sap-do-cua-vach-gan-guong-lo-cho-khai-thac-co-gioi-hoa-dong-bo-thu-hoi-than-201608251713574452.htm” button=”Theo vinacomin”]
