intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Tạp chí Khoa học Công nghệ Mỏ: Số 5/2019

Chia sẻ: ViShani2711 ViShani2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST
Báo xấu
52
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tạp chí Khoa học Công nghệ Mỏ: Số 5/2019 trình bày các nội dung chính sau: Khai thác lò chợ không để lại trụ than bảo vệ lò chuẩn bị - kinh nghiệm trên thế giới và tiềm năng ứng dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, các giải pháp công nghệ đổ thải hợp lý đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường sinh thái đối với các mỏ than khoáng sản Việt Nam, giải pháp kiểm soát phát thải khí mê tan trong khai thác than hầm lò ở Việt Nam,... Để nắm nội dung mời các bạn cùng tham khảo tạp chí.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tạp chí Khoa học Công nghệ Mỏ: Số 5/2019

  1. Sè 5/2019 Kû niÖm 47 N¨m Ngµy thµnh lËp ViÖn Khoa häc C«ng nghÖ Má - Vinacomin 24/10/1972 - 24/10/2019
  2. MỤC LỤC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ Tác giả Trang Khai thác lò chợ không để lại ThS. Đinh Văn Cường 1 trụ than bảo vệ lò chuẩn bị - kinh TS. Nguyễn Anh Tuấn nghiệm trên thế giới và tiềm năng PGS.TS. Trần Văn Thanh ứng dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. SỐ 5/2019 CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN ISSN 1859 - 0063 Các giải pháp công nghệ đổ thải TS. Lưu văn Thực, 10 hợp lý đáp ứng yêu cầu bảo vệ TS. Đoàn Văn Thanh BAN BIÊN TẬP môi trường sinh thái đối với các mỏ Tổng biên tập: than khoáng sản Việt Nam. TS. ĐÀO HỒNG QUẢNG CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Phó Tổng biên tập: Đánh giá hiện trạng bảo vệ môi TS. Lê Bình Dương 18 TS. LƯU VĂN THỰC trường trong khai thác, tuyển quặng Thư ký thường trực: bauxit và sản xuất alumin tại Lâm KS. ĐÀO ANH TUẤN Đồng và Đăk Nông. Các ủy viên: Nghiên cứu, đánh giá thực trạng và Ths. Nguyễn Tiến Dũng 27 TS. TRẦN TÚ BA đề xuất một số giải pháp nâng cao TS. Bùi Thanh Hoàng TS. NHỮ VIỆT TUẤN hiệu quả cho các trạm xử lý nước TS. Nguyễn Văn Hậu ThS. HOÀNG MINH HÙNG thải mỏ than thuộc TKV. TS. ĐÀO ĐẮC TẠO Giải pháp kiểm soát phát thải khí TS. Nhữ Việt Tuấn, 33 TS. TẠ NGỌC HẢI mê tan trong khai thác than hầm lò TS. Bùi Việt Hưng, TS. LÊ ĐỨC NGUYÊN ở Việt Nam TS. Nguyễn Minh Phiên ThS. PHẠM CHÂN CHÍNH AN TOÀN MỎ Trình bày bìa: Bụi mỏ và giải pháp ngăn ngừa bụi TS. Bùi Việt Hưng, 39 KS. ĐÀO ANH TUẤN trong mỏ than hầm lò ThS. Phạm Hữu Hải, TS. Phùng Quốc Huy MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ TÒA SOẠN Hoàn thiện thiết kế chế tạo giàn TS. Đào Hồng Quảng 45 Viện Khoa học Công nghệ Mỏ mềm gm 20/30, sản xuất công Ths. Đoàn Ngọc Cảnh Số 3 Phan Đình Giót - Hà Nội nghiệp cho các mỏ hầm lò Ths. Nguyễn Hải Long Điện thoại: 84-024-38647675 Ths. Đặng Văn Phôi Fax: 84-024-38641564 Thiết kế, chế tạo thử nghiệm tời ThS. Trần Đức Thọ 50 Email: phongthongtinkhoahoc@yahoo.com.vn cáp treo sử dụng trong các đường ThS. Bùi Tiến Sỹ Website: www.imsat.vn lò có không gian hẹp ThS. Dương Anh Tuân Th.S. Nguyễn Đức Minh GIẤY PHÉP XUẤT BẢN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ số 58/GP-XBBT ngày 26/12/2003 Nghiên cứu giải pháp xác định mòn Ths. Phạm Anh Hải 54 của Cục Báo chí Bộ Văn hóa dàn ống sinh hơi qua phần mềm mô và Thông tin phỏng Ansys Academic Research CFD nhằm dự báo nguy cơ bục đường ống để nâng cao hiệu quả vận hành lò hơi TIN TRONG NGÀNH Khoa học và công nghệ góp phần KS. Đào Anh Tuấn 58 thúc đẩy sản xuất, nâng cao hiệu quả khai thác và chế biến than - khoáng sản; TKV: Hiệu quả cơ giới hoá trong khai thác lò chợ xiên chéo;
  3. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ KHAI THÁC LÒ CHỢ KHÔNG ĐỂ LẠI TRỤ THAN BẢO VỆ LÒ CHUẨN BỊ - KINH NGHIỆM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH ThS. Đinh Văn Cường Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin TS. Nguyễn Anh Tuấn Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam PGS.TS. Trần Văn Thanh Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Biên tập: TS. Đào Hồng Quảng Tóm tắt: Với các lò chợ dài, tổn thất công nghệ phổ biến ở mức trên 20%, phần nhiều trong số đó nằm ở trụ bảo vệ các đường lò chuẩn bị (có trữ lượng bằng từ 12 ÷ 15% tổng trữ lượng huy động trong diện tích khai thác lò chợ). Vì vậy vấn đề đặt ra là cần thiết phải có giải pháp giảm tổn thất than tại các khu vực dự kiến áp dụng công nghệ lò chợ dài, đặc biệt là giải pháp cho phép khai thác tối đa trữ lượng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị. 1. Đặt vấn đề ở mức trên 20%, phần nhiều trong số đó nằm ở Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt trụ bảo vệ các đường lò chuẩn bị (có trữ lượng Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm bằng từ 12 ÷ 15% tổng trữ lượng huy động trong 2030 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại diện tích khai thác lò chợ). Qua đó có thể thấy, Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14/3/2016 (sau để đạt được mục tiêu theo Quy hoạch 403, cần đây gọi tắt là Quy hoạch 403), một trong các thiết phải có giải pháp giảm tổn thất than tại các mục tiêu chiến lược quan trong được đặt ra là khu vực dự kiến áp dụng công nghệ lò chợ dài, giảm tổn thất tài nguyên trong khai thác than đặc biệt là giải pháp cho phép khai thác tối đa nói chung, khai thác hầm lò nói riêng. Cụ thể là trữ lượng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị. “Phấn đấu đến năm 2020 giảm tỷ lệ tổn thất khai 2. Các giải pháp công nghệ giảm tổn thất thác bằng phương pháp hầm lò xuống khoảng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị 20% và dưới 20% sau năm 2020” [5]. Sơ đồ chuẩn bị khai thác lò chợ dài đang Công nghệ khai thác đang áp dụng tại các được áp dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng mỏ hầm lò hiện nay có thể được quy về hai dạng Ninh có thể khái quát là 121. Nghĩa là mỗi một chính là (1) gương lò ngắn (ngang nghiêng, dọc (1) lò chợ sẽ phải chi phí hai (2) đường lò (thông vỉa phân tầng, buồng thượng, đào lò lấy than) gió, vận tải) và một (1) trụ than bảo vệ rộng từ áp dụng cho vỉa than có góc dốc lớn (trên 45°) 15 ÷ 18m để duy trì lò vận tải làm lò thông gió hoặc tận thu tại các khu vực vỉa có điều kiện cho lò chợ kế tiếp. Với chiều dài lò chợ dao động phức tạp, nhỏ lẻ, phân tán; và (2) lò chợ dài từ 100 ÷ 150m, bình quân 120m, tỷ lệ tổn thất khấu theo phương vỉa, áp dụng cho các khu than để lại trong các trụ bảo vệ đường lò vận tải vực vỉa có góc dốc đến 45°. Thực tế, sản lượng chiếm tương ứng 12 ÷ 15% tổng trữ lượng được khai thác bằng công nghệ gương lò ngắn (tổn huy động trong diện tích khai thác lò chợ, từ đó thất công nghệ phổ biến từ 30÷40%, khó có giải làm tăng mức độ tổn thất than, chi phí mét lò pháp điều chỉnh giảm) chỉ đóng góp khoảng 12 cũng như giá thành sản xuất. ÷ 15% tổng sản lượng than hầm lò hàng năm Để khắc phục tồn tại nêu trên của sơ đồ 121, của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản nhiều nước trên thế giới (Nga, Trung Quốc, Ba Việt Nam (TKV), phần còn lại được đảm nhiệm Lan, ...[3]) đã áp dụng thành công giải pháp sử bởi các lò chợ dài. Tuy nhiên, ngay với các lò dụng trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ lò chợ dài, tổn thất công nghệ cũng đang phổ biến chuẩn bị. Theo đó, để đồng thời khai thác được KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 1
  4. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ than trong trụ bảo vệ và duy trì lò vận tải làm lò thông gió cho lò chợ phía dưới, trụ than sau khai thác sẽ được thay thế bằng trụ nhân tạo hình thành từ dải đá chèn, các cụm cột, cũi, vật liệu hóa chất hoặc hỗn hợp vữa bê tông, ... Với sơ đồ này, mỗi (1) lò chợ chỉ phải chi phí một (1) đường lò chuẩn bị và một (1) trụ nhân tạo thay thế trụ than (sơ đồ chuẩn bị và khai thác kiểu này được khái quát là 111). Như vậy, so với sơ đồ 121, sơ đồ kiểu 111 đã cho phép giảm tổn thất than trong trụ bảo vệ và chi phí mét lò chuẩn bị (giảm 01 đường lò). Tuy nhiên, sơ đồ 111 vẫn tồn tại nhược điểm là phải tiêu hao chi phí không nhỏ cho công tác thi công trụ nhân tạo (thiết bị, nguyên vật liệu, nhân công, …). Minh họa cho sơ đồ kiểu 121 và 111 thể hiện a. Sơ đồ chuẩn bị kiểu 121 b. Sơ đồ chuẩn bị kiểu 111 trong hình 1. Hình 1. Minh họa sơ đồ chuẩn bị lò chợ Nhằm mục tiêu giải quyết triệt để các nhược kiểu 121 và 111 điểm của sơ đồ chuẩn bị kiểu 121, 111 nêu trên, một (1) đường lò chuẩn bị và không (0) trụ than thời gian gần đây tại Trung Quốc đã nghiên cứu bảo vệ. Bản chất của giải pháp công nghệ này và áp dụng thành công sơ đồ chuẩn bị khai thác là đường lò chuẩn bị của lò chợ đang khai thác lò chợ không trụ bảo vệ (gọi tắt là 110). Với giải sẽ được duy trì mà không cần sự hỗ trợ của trụ pháp này, mỗi (1) lò chợ chỉ còn phải chi phí than hay trụ bảo vệ nhân tạo. Đường lò được duy trì bằng giải pháp tổng thể là thực hiện chủ a. Sơ đồ khai thác lò chợ chuẩn bị kiểu 110 b. Sơ đồ nguyên lý bố trí vì neo cáp gia tăng khả năng mang tải của lò dọc vỉa và bố trí lỗ khoan cắt vách Hình 2. Minh họa sơ đồ chuẩn bị và khai thác lò chợ kiểu 110 2 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
  5. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ động giảm tải áp lực lên đường lò, đồng thời cách ly ngăn đất đá phá hỏa tràn vào không gian tăng cường khả năng mang tải của đường lò. Cụ đường lò được bảo vệ. thể, trong quá trình khai thác, lò dọc vỉa cần duy Chi tiết nội dung các khâu công nghệ nêu trì sẽ được tăng khả năng mang tải bằng các vì trên như sau: neo cáp ghim sâu vào vách cơ bản, chống tăng 3.1. Tăng khả năng chịu tải của đường lò cường đường lò bằng vì chống thủy lực dạng tổ chuẩn bị bằng neo cáp hợp hoặc vì đơn, và đồng thời dỡ tải áp lực mỏ Việc xác định hộ chiếu và thi công neo cáp tác động lên lò chuẩn bị bằng khoan nổ mìn cắt cho lò chuẩn bị cần bảo vệ được thực hiện vách phạm vi hông lò giáp với phá hỏa. Đây là tương tự công tác đào lò neo đang triển khai tại một bước tiến mới, hướng đi rất khả thi để giải các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. Chiều dài, số bài toán giảm tổn thất tài nguyên và phí mét lò lượng vì neo cáp tùy thuộc vào cấu trúc của đá chuẩn bị phục vụ khai thác lò chợ, chi tiết thể vách khu vực thi công đường lò. Điểm khác biệt hiện trong hình 2. cơ bản là neo cáp tăng khả năng mang tải sẽ sử 3. Giải pháp công nghệ khai thác lò chợ dụng bộ khóa neo đặc biệt, có độ linh hoạt lớn không để trụ than bảo vệ lò chuẩn bị (phương để có thể hợp tác tốt hơn với tải trọng động đột pháp 110) ngột, cũng như các dịch chuyển biến dạng lớn Các điểm then chốt của công nghệ khai thác của khối đất đá xung quanh lò chuẩn bị trong và không để lại trụ than bảo vệ lò chuẩn bị theo sau khi điều khiển nổ mìn cắt vách (hình 3). phương pháp 110 nằm ở ba khâu chính là: 3.2. Xác định phạm vi cần dỡ tải và xây - (1) Tăng khả năng chịu tải của đường lò dựng hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách chuẩn bị bằng kết cấu vì neo cáp để treo giữ * Xác định chiều cao đá vách cần nổ mìn dỡ đá vách nóc lò chuẩn bị lên lớp đá vách cơ bản tải bền vững. Chiều sâu đá vách cần điều khiển dỡ tải tùy - (2) Xác định phạm vi cần dỡ tải và xây dựng thuộc vào cấu trúc địa chất của khu vực, đồng hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách. thời phải đảm bảo đá vách sau sập đổ lấp kín tối - (3) Chống tăng cường đường lò chuẩn bị và đa không gian phá hỏa phía sau lò chợ giáp với a- Cấu trúc bên ngoài của khóa neo; b – cấu trúc bên trong của khóa neo; c – khóa neo làm việc khi có dịch chuyển biến dạng lớn Hình 3: Kết cấu của neo cáp sử dụng trong giải pháp không trụ bảo vệ KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 3
  6. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ lò chuẩn bị. Chiều sâu phạm vi đá vách cần điều vách cần dỡ tải, sao cho góc khoan nằm trong khiển có thể được xác định như sau [6]: giới hạn trên. - Chiều sâu cắt vách tối thiểu (Hmin) được Khi đã xác định được góc khoan phù hợp, xác định theo công thức: chiều sâu lỗ khoan khi đó được lựa chọn theo Hmin = HG + 1,5, m (1) công thức sau: Trong đó: ,m (4) HG – Chiều cao đường lò chuẩn bị được bảo Trong đó: vệ, m; HC – Chiều cao gương khai thác lò chợ, m; - Chiều sâu cắt vách tối đa (Hmax) được xác q - Góc khoan so với mặt phẳng nằm ngang, định theo công thức: độ; Hmax = Hs + Hp, m (2) ko - hệ số kinh nghiệm, ko = 1,4 ÷ 1,8; Trong đó: * Xây dựng hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách Hs – Chiều cao của đá phá hỏa sau sập đổ, m; - Xác định khoảng cách giữa các lỗ khoan Hp – độ co ngót/lèn chặt lớn nhất của đá phá cắt vách: Công tác nổ mìn được coi là đạt hiệu hỏa sau sập đổ, m; quả khi đá vách ở phạm vi giữa các lỗ khoan - Chiều sâu cắt vách thiết kế (Hc) khống chế sau nổ mìn sẽ giao thoa để tạo nên một vết cắt trong giới hạn giữa chiều cao tối thiểu, tối đa liền mạch dọc theo phương đường lò chuẩn bị. nêu trên, và được xác định theo công thức (hình Một số nghiên cứu [6, 7, 8] đã chỉ ra, khoảng 4). cách hợp lý giữa hai lỗ khoan dao động từ 400 ÷ 500mm trong đá cứng, từ 500 ÷ 600mm trong đá mềm. Lỗ khoan cắt vách thông thường sẽ nằm trong cả hai phạm vi này, nên cơ bản khoảng cách giữa hai lỗ khoan cắt vách được xác định là 500mm. - Công tác nổ mìn cắt vách: Do lỗ khoan nổ mìn cắt vách có chiều dài lớn (thường ≥ 5,0m), thuốc nổ trong lỗ khoan sẽ được nạp phân đoạn. Để thuận lợi cho công tác nạp mìn và đảm bảo hiệu quả giao thoa giữa các lỗ khoan, thuốc Hình 4: Sơ đồ xác định chiều cao đá vách cần nổ mìn dỡ tải nổ và bua sẽ được nạp bên trong đường ống nhựa PVC có đường kính nhỏ hơn đường kính (3) lỗ khoan (bố trí thành nhiều đoạn ống ngắn, liên kết ren hoặc khớp nối để thuận tiện cho công HG – Chiều cao đường lò chuẩn bị được bảo tác vận chuyển và nạp mìn, nạp bua). Trên thân vệ, m; đường ống được gia công hai hàng lỗ đối diện nhau, dọc theo phương đường lò, các hàng lỗ – mức độ độ co ngót của đá vách này sẽ nằm trên một mặt phẳng, để hình thành điều khiển, m; đường biên giới giữa phạm vi đá vách nóc lò – mức độ bùng nền phạm vi đá chuẩn bị và đá vách nóc lò chợ phạm vi cần dỡ vách điều khiển, m; tải. Thuốc nổ để nổ mìn cắt vách có thể sử dụng k – hệ số nở rời của đá phá hỏa. loại an toàn đang được sử dụng tại các mỏ hầm * Xác định chiều sâu lỗ khoan cắt vách lò. Với đường kính thỏi thuốc từ 27 ÷ 32mm, sử Chiều sâu lỗ khoan cắt vách phụ thuộc vào dụng loại ống PVC có đường kính trong 37mm, chiều cao đá vách cần dỡ tải và góc khoan so đường kính ngoài 42mm, khi đó đường kính với mặt phẳng nóc lò. Theo kinh ngiệm tại Trung lỗ khoan cắt vách sẽ bằng khoảng 48mm. Các Quốc [7], góc tạo giữa lỗ khoan và mặt phẳng loại máy khoan thi công neo tại các mỏ hầm lò nóc lò nên được thiết kế nằm trong phạm vi từ vùng Quảng Ninh hoàn toàn đáp ứng yêu cầu. 65° ÷ 80°. Góc khoan được lựa chọn phải cân Nguyên tắc nạp nổ mìn cắt vách và ví dụ thực tế đối đến góc dốc vỉa than và cấu trúc các tập đá thể hiện trong hình 5. 4 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
  7. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ 3.3. Chống tăng cường đường lò chuẩn gương lò chợ, đá vách bắt đầu dịch chuyển do bị và cách ly đất đá phá chịu tác động của áp lực tựa từ gương khai thác. Phạm vi cần chống tăng cường của đường lò - Khu vực II: phạm vi từ mét thứ 0 ÷ mét 60 chuẩn bị khi áp dụng giải pháp khai thác không tình từ gương lò chợ về phá hỏa. Ở phạm vi này trụ bảo vệ bao gồm phạm vi chịu ảnh hưởng đá vách sập đổ, vỡ vụn điền lấp vào không gian của áp lực tựa trước gương lò chợ (hai hông đã khai thác, cấu trúc của đá vách phạm vi sập đều là than, đá nguyên khối chưa khai thác) và đổ luôn ở trạng thái động. sau gương lò chợ (một hông là đá phá hỏa, một - Khu vực III: phạm vi từ mét thứ 60 ÷ mét hông còn lại là than, đá nguyên khối). Chiều dài 160 tính từ gương lò chợ về phá hỏa. Ở phạm cần chống tăng cường phụ thuộc vào diễn biến vi này, đá vách sập đổ dần đi vào ổn định, giảm áp lực mỏ và dịch động đường lò chuẩn bị cần mức độ dịch chuyển, đất đá phá hỏa đã lèn chặt bảo vệ. Theo nghiên cứu [6, 7, 8], phạm vi cần và bắt đầu có sự liên kết với nhau. chống tăng cường của lò chuẩn bị được chia - Khu vực IV: phạm vi từ mét thứ 160 tính từ làm 04 khu vực: gương lò chợ về phá hỏa. Ở phạm vi này, đá - Khu vực I: phạm vi khoảng 20 ÷ 30m trước vách đã sập đổ ổn định, tái liên kết và đạt đến a. Cấu trúc đường ống PVC phục vụ nạp mìn cho lỗ khoan cắt vách b. Mô hình cơ học của công nghệ nổ mìn định hướng cắt vách c. Lỗ khoan đơn d. Dải lỗ khoan sau nổ e. Bề mặt đá vách được cắt Hình 5. Hộ chiếu nổ mìn lỗ khoan định hướng cắt vách dỡ tải áp lực KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 5
  8. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ trạng thái cân bằng, kết thúc dịch chuyển. Kết quả quan trắc dịch động cho thấy, lò vận Như vậy có thể xác định, phạm vi đường lò tải lò chợ 9100 có mức độ biến dạng lớn nhất cần chống tăng cường là khoảng 180 ÷ 190m, theo chiều cao là 439mm (hạ nóc 186mm, bùng trong đó 20 ÷ 30m phía trước và 160m phía sau nền 253mm), theo chiều rộng là 330mm (hông gương lò chợ. Vật liệu chống tăng cường có thể phá hỏa giảm 201mm, hông phía trụ than giảm sử dụng kết cấu vì thủy lực tổ hợp hoặc kết cấu 129mm). Đường lò vận tải được bảo vệ thành vì đơn-xà kim loại. Đồng thời, để ngăn đất đá công bằng giải pháp 110, đảm bảo kích thước tràn vào không gian đường lò, hông lò phía phá yêu cầu để phục vụ cho lò chợ kế tiếp mà không hỏa phải được giữ bằng kết cấu chống giữ phù phải đào lò mới. Chi tiết thể hiện trong hình 7, hợp, có thể sử dụng vì thép kết hợp lưới. Bên hình 8. cạnh đó, do đường lò giáp trực tiếp với phá hỏa, Ví dụ khác áp dụng thành công sơ đồ kiểu nên trong trường hợp vỉa than khu vực áp dụng 110 tại Trung Quốc là mỏ Bạch Giảo, tỉnh Tứ có tính tự cháy, ảnh hưởng lớn của nước, hông Xuyên [6]. Vị trí áp dụng tại lò vận tải lò chợ lò phía phá hỏa phải được phun bê tông hoặc 2422, đào chống neo chất dẻo cốt thép kết hợp vật liệu khoáng hóa mỏ chuyên dụng, để làm neo cáp, chiều rộng 4,2m, chiều cao 2,5m. Vỉa làm cứng và cách ly khu vực phá hỏa với không than phạm vi áp dụng có chiều dày 2,1m, vách gian đường lò chuẩn bị cần bảo vệ. Chi tiết minh trực tiếp là sét kết dày 1,5m, phía trên là đá bột họa thể hiện trong hình 6, hình 9. kết. Chiều sâu khai thác 482m, chiều dài lò chợ Một trong các đơn vị điển hình áp dụng thành theo hướng dốc 165m, chiều dài theo phương công giải pháp công nghệ 110 tại Trung Quốc có lò vận tải áp dụng giải pháp 465m. Chiều cao thể kể đến mỏ Điểm Bình, tỉnh Sơn Tây [7], áp đá vách được điều khiển dỡ tải là 5,0m, tăng dụng tại lò vận tải lò chợ 9100 thuộc vỉa than số khả năng mang tải lò chuẩn vị bằng 03 vì neo 9, thuộc loại than bitum và than cốc. Vỉa than có cáp dài 8,0m. Kết quả áp dụng thực tế thể hiện cấu tạo địa chất đơn giản, thuộc loại vỉa chứa trong hình 9. khí lớn, chiều dày vỉa 3,1m, dốc 4°. Đá vách có Từ những lợi ích to lớn về kinh tế, kỹ thuật cấu tạo phức tạp, gồm nhiều lớp đá có thành đạt được, phương pháp khai thác lò chợ theo phần thạch học khác nhau, vách trực tiếp là sét kiểu 110 ngày càng được áp dụng rộng rãi trong kết dày trung bình 2,1m, vách cơ bản là cát kết lĩnh vực khai thác than hầm lò ở Trung Quốc, dày 6,1m, tiếp phía trên vách cơ bản lớp sét kết và đã trở thành cuộc cách mạng lần thứ 3 trong dày 0,7m và vỉa than số 8 dày trung bình 2,4m. ngành khai mỏ than ở Trung Quốc [4]. Lò chợ áp dụng nằm ở chiều sâu 225 ÷ 360m, 4. Tiềm năng ứng dụng giải pháp 110 tại kích thước theo hướng dốc 220m, theo phương các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh 1088m. Trong đó, chiều dài đường lò vận tải áp Về tiềm năng trữ lượng: Theo kết quả thực dụng giải pháp là 942m, được đào tiết diện hình hiện của đề tài [2], trữ lượng vỉa than dày trung chữ nhật, rộng 5,0m, cao 3,1m, chống giữ bằng bình (184.327 nghìn tấn), đến dày (280.080 neo cất dẻo cốt thép và neo cáp. Chiều sâu lỗ nghìn tấn), thoải đến nghiêng được huy động khoan cắt vách 9,0m, gia cường khả năng mang vào khai thác theo 12 dự án mỏ hầm lò lớn vùng tải lò chuẩn bị bằng 02 thanh neo cáp dài 13,3m. Quảng Ninh (Mạo Khê, Uông Bí, Vàng Danh) là a.Tăng cường bằng vì tổ hợp b. Tăng cường bằng vì đơn c. Kết cấu cách ly đá phá hỏa Hình 6. Ví dụ các giải pháp chống tăng cường lò chuẩn bị được bảo vệ 6 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
  9. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ khoảng 464.407 nghìn tấn, chiếm gần 74% tổng nghìn tấn vỉa dày), tương đương tổng trữ lượng trữ lượng (630.645 nghìn tấn - chỉ tính trong huy động của một mỏ hầm lò lớn. Qua đó có thể phạm vi lò chợ, chi tiết thể hiện trong hình 10). thấy, tiềm năng trữ lượng để ứng dụng giải pháp Đây là phạm vi trữ lượng dự kiến áp dụng công 110 là rất rộng mở. nghệ lò chợ dài, bảo vệ lò dọc vỉa bằng trụ than. Về khả năng kỹ thuật: Từ các giới thiệu về Nếu chỉ tạm tính bằng 12% trữ lượng huy động phương pháp khai thác lò chợ kiểu 110 nêu trên trong diện tích khai thác lò chợ, trữ lượng than cho thấy, các điểm mấu chốt của công nghệ để lại trong trụ bảo vệ đã là 55.729 nghìn tấn là chống giữ tăng cường lò chuẩn bị bằng các (22.119 nghìn tấn vỉa dày trung bình, 33.610 loại vì chống thủy lực, neo cáp, khoan nổ mìn Hình 7. Thiết kế và thực tế thi công giải pháp 110 tại mỏ Điểm Bình a- Vị trị cách gương lò chợ 100m; b- Cách gương lò 200m,c- Cách gương lò 300m;d - Cách gương lò 400m Hình 8. Một số hình ảnh thực tế đường lò vận tải lò chợ 9100 được bảo vệ bằng giải pháp 110 tại mỏ Điểm Bình KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 7
  10. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ b. Hông lò trước khi phun cách ly bề d. Phun bê tông cách ly bề mặt e. Không gian lò được bảo vệ bằng mặt phía phá hỏa hồng lò phía phá hỏa giải pháp 110 Hình 9: Kết quả áp dụng giải pháp 110 tại mỏ Bạch Giảo Hình 10: Trữ lượng huy động tại 12 dự án mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh [2] dỡ tải đá vách không yêu cầu phức tạp về thiết - Giảm chi phí khấu hao mở mỏ, hạ tầng do bị cũng như kỹ thuật thi công. Các mỏ hầm lò khai thác được thêm than so với dự kiến của vùng Quảng Ninh đã làm quen và áp dụng thành dự án. Bên cạnh đó, theo quy định hiện hành, công cơ giới hóa đồng bộ sử dụng giàn chống sản lượng than được khai thác từ trụ bảo vệ lò tự hành từ năm 2005, công nghệ chống lò bằng chuẩn bị (đã được xác định là tổn thất trong dự vì neo đã được triển khai đại trà tại hầu hết các án đầu tư) sẽ không phải chịu tiền cấp quyền mỏ, do đó, việc thực hiện các khâu công nghệ khai thác khoáng sản cũng như phí sử dụng tài nêu trên của phương pháp 110 là hoàn toàn đáp liệu thăm dò. Các loại phí này chiếm tỷ lệ không ứng yêu cầu. hề nhỏ trong kết cấu giá thành của các đơn vị. Dự kiến hiệu quả áp dụng: Cụ thể về hiệu 5. Kết luận quả ứng dụng giải pháp phải được tính toán chi Trong bối cảnh việc đầu tư xây dựng mới mỏ tiết, đầy đủ các yếu tố đầu vào theo thiết kế cụ than hầm lò cần nhiều thủ tục và không thể triển thể. Tuy nhiên, sơ bộ từ kinh nghiệm áp dụng tại khai sớm, để đáp ứng nhu cầu than ngày càng Trung Quốc cho thấy, triển khai giải pháp công gia tăng của đất nước, song song với việc đẩy nghệ khai thác lò chợ không để trụ than bảo vệ mạnh phát triển sâu bằng ứng dụng các loại hình lò chuẩn bị sẽ cho phép mang lại một số hiệu công nghệ khai thác có mức độ cơ giới hóa cao, quả như sau: công suất lớn, TKV chủ trương khai thác tối đa - Giảm tổn thất do khai thác được thêm than tài nguyên than đã được quy hoạch vào khai từ trụ bảo vệ (bằng 12 ÷ 15% sản lượng khai thác theo các dự án mỏ, trong đó bao gồm cả trữ thác lò chợ). lượng than dự kiến để lại làm trụ bảo vệ lò chuẩn - Giảm chi phí mét lò chuẩn bị (giảm 01 bị. Kinh nghiệm trên thế giới đã chỉ ra, khai thác đường lò, tương đương 50% chi phí). tận thu than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị bằng các 8 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
  11. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ giải pháp sử dụng trụ nhân tạo (111) hay không trụ bảo vệ để tiết kiệm tài nguyên và khả năng để lại trụ bảo vệ (110) là một hướng đi mới, khả áp dụng để khai thác than ở Việt Nam, Hội thảo thi, đảm bảo hiệu quả về mặt kỹ thuật cũng như chuyên đề “Áp dụng công nghệ khai thác tiết kinh tế cho doanh nghiệp. Để có thể ứng dụng tại kiệm tài nguyên ở các mỏ than hầm lò Quảng các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, trước mắt TKV Ninh”, Hội KHCN Mỏ Việt Nam, (12/2018), tr. cần giao cho đơn vị tư vấn phối hợp với đối tác 1-8. nước ngoài có kinh nghiệm cùng nghiên cứu áp 5. Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam dụng giải pháp trong thực tế tại một mỏ hầm lò đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030 vùng Quảng Ninh, làm cơ sở đánh giá, hoàn thiện được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết trước khi nhân rộng./. định số 403/QĐ-TTg ngày 14/3/2016. Tài liệu tham khảo: 6. Manchao He, Guolong, Zhibiao, Longwall 1. Phùng Mạnh Đắc, Nguyễn Anh Tuấn và mining “cutting cantilever beam theory” and nnk (1991), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ: 110 mining method in China – The third mining Nghiên cứu áp dụng các sơ đồ công nghệ khai science innovation, Journal of Rock Mechanics thác không để lại trụ than bảo vệ, Viện Khoa học an Geotechnical Engineering 2015(7), p. 483- Công nghệ Mỏ, Hà Nội. 492. 2. Đặng Thanh Hải và nnk (2016), Báo cáo 7. Zimin Ma, Jiong Wang, Manchao He, Yubing tổng kết đề tài cấp TKV “Phát triển áp dụng cơ Gao, Jinzhu Hu, Qiong Wang, Key Technologies giới hóa đào lò và khai thác tại các mỏ hầm lò and Application Test of an Innovative Noncoal vùng Quảng Ninh giai đoạn 2013 ÷ 2015, lộ trình Pillar Mining Approach: A Case Study, Enegies đến năm 2020”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, 2018 (11) (www.mdpi.com/journal/enegies). Hà Nội. 8. Tao Zhigang, Song Zhigang, He Manchao, 3. Đinh Văn Cường, Trần Văn Thanh, Nguyễn Meng Zhigang, Pang Shihui, Principles of Anh Tuấn (2018), Đánh giá khả năng sử dụng the roof cut short-arm beam mining method trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ lò chuẩn bị (110 method) and its mining-induced stress trong quá trình khai thác tại các mỏ hầm lò vùng distribution, International Journal of Mining Quảng Ninh, Hội thảo khoa học “Công nghiệp Science and Technology 28 (2018), p. 391-396. mỏ thế kỷ 21 – Những vấn đề Khoa học, Công nghệ và Môi trường”, Hội KHCN Mỏ Việt Nam, (8/2018), tr. 243-251. 4. Phùng Mạnh Đắc, Trương Đức Dư (2018), Giải pháp công nghệ mới về khai thác không Longwall mining with coal non-pillars in the preparation roadway - experiences in the world and potential applications in coal underground mines in Quang Ninh MSc. Dinh Van Cuong, Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology Dr. Nguyen Anh Tuan, Vietnam National Coal Mineral Industries Holding Corporation Limited Assoc.Prof.PhD. Tran Van Thanh, Hanoi University of Mining and Geology Abstract: For longwalls, the technological loss is commonly over 20%, most of which is located in the pillars of preparation roadways (with reserves of 12 ÷ 15% of the total mobilized reserves in the exploitation area of the longwall). Therefore, it is necessary to have solutions to reduce coal loss in areas where longwall technology application is expected to be applied, especially the solution that allows the maximum exploitation of coal reserves in pillars of the preparation roadway. KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 9
  12. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỔ THẢI HỢP LÝ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI ĐỐI VỚI CÁC MỎ THAN, KHOÁNG SẢN VIỆT NAM TS. Lưu văn Thực, TS. Đoàn Văn Thanh Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin Biên tập: TS. Lưu Văn Thực Tóm tắt: Các mỏ khai thác khoáng sản lộ thiên Việt Nam, phần lớn đất đá được đổ ra bãi thải ngoài, một số mỏ sử dụng bãi thải trong, bãi thải tạm. Việc sử dụng bãi thải ngoài đã chiếm dụng đất nông nghiệp, lâm nghiệp của địa phương ảnh hưởng không nhỏ tới đời sống, an ninh trật tự khu vực mỏ. Trong khi đó, điều kiện khí hậu ngày càng biến đổi phức tạp, các trận mưa, lũ có xu thế kéo dài nhiều ngày với vũ lượng lớn. Khi đất đá thải bão hòa nước sẽ làm tăng nguy sạt lở và mất an toàn cho các công trình xung quanh, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường. Để đảm bảo phát triển bền vững, hài hòa giữa khai thác khoáng sản và kinh tế xã hội ở các vùng mỏ, cần thiết phải có một số giải pháp công nghệ đổ thải hợp lý nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình xung quanh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 1. Mở đầu khối lượng đất bóc các mỏ than khoáng sản lộ Các mỏ khoáng sản khai thác lộ thiên cần thiên từ 10÷60 triệu m3/năm như bảng 1[1, 2, 3]. phải bóc khối lượng lớn đất đá thải. Tùy thuộc Hầu hết các mỏ khai thác khoáng sản lộ thiên điều kiện tự nhiên của các mỏ, khối lượng đất Việt Nam sử dụng hình thức đổ thải bãi thải cao, đá bóc được bố trí tại các bãi thải ngoài, tạm kết hợp giữa ôtô – máy gạt. Quá trình thải đá theo hoặc bãi thải trong. Diện tích chiếm dụng đất bề trình tự như sau: Ô tô đổ đất đá trực tiếp xuống mặt làm bãi thải phụ thuộc vào khối lượng, tính sườn hoặc lên mặt tầng thải, máy gạt đẩy đất chất đất đá bóc, nền bãi thải. đá xuống suờn tầng thải (hoặc gạt theo bề mặt), Các mỏ lộ thiên lớn nước ta tập trung chủ duy trì đường ô tô trên tầng thải. Các bãi thải này yếu tại các tỉnh Quảng Ninh, Thái Nguyên, Lạng thường có chiều cao từ 60÷150 m, có nơi đến Sơn, Lào Cai, Lâm Đồng, Đăk Nông. Theo quy 350 m, góc dốc sườn bãi thải tương đối lớn từ hoạch phát triển ngành Than, khoáng sản, khối 300÷400. lượng đổ thải hàng năm vẫn rất lớn, trung bình Ngoài ra, mỏ than Cao Sơn đang vận hành mỗi năm toàn Tập đoàn Công nghiệp Than- tuyến băng tải đá ra bãi thải Bàng Nâu có bề khoáng sản Việt Nam (TKV) đổ thải khoảng 200 rộng băng 2m, công suất 20 triệu m3/năm. Đây triệu m3, trong đó khoảng 57% khối lượng đổ là hệ thống băng tải đá thải có qui mô, công thải tại các bãi thải ngoài, các bãi thải tiếp tục suất lớn và hiện đại nhất tại Việt Nam. Khi vận được đổ lên cao và mở rộng. Trong điều kiện tải bằng băng tải, công tác thải đá phối hợp với khí hậu ngày càng biến đổi phức tạp, các trận máy thải đá kiểu công xôn. Bãi thải được đổ mưa lũ có xu thế kéo dài nhiều ngày với cường theo hình thức hai phân tầng vừa dỡ lên trên độ lớn, nếu đất đá thải bão hòa nước sẽ làm vừa dỡ xuống dưới hoặc có thể đổ thải 1 tầng tăng nguy trượt lở và mất an toàn cho các công từ dưới lên trên. trình xung quanh. Đặc biệt cho các công trình 2. Các vấn đề về môi trường có thể xảy ra phục vụ công tác khai thác hầm lò và dân cư. đối với bãi thải Đến nay, nhiều bãi thải như: Đông Cao Sơn, Tại Việt Nam, tác động do đổ thải đất đá gây Chính Bắc, Bàng Nâu, trong Núi Béo, Cọc Sáu, ra các hiện tượng như: Làm nhiễm bẩn nước v.v... đã đổ với khối lượng tới hàng trăm triệu và thay đổi hướng dòng chảy, xả bụi và khí độc m3 đất đá, chiều cao bãi thải tới vài trăm mét, vào không khí, sạt lở bãi thải đất đá,… trôi lấp số lượng tầng thải nhiều. Trong những năm tới, xuống các công trình phía dưới ảnh hưởng đến 10 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
  13. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Bảng 1. Khối lượng đất đá thải của các mỏ than, khoáng sản lộ thiên thuộc TKV theo quy hoạch Khối lượng đất đá thải theo năm, 103m3 TT Tên mỏ 2019÷2020 2021÷2025 2026÷2030 Còn lại I Các mỏ than 1 Đèo Nai 35.000 33.629 2 Cọc Sáu 40.300 40.300 3 Cao Sơn 54.00 305.480 325.000 325.000 4 Đèo Nai-Cọc Sáu 99.000 142.900 108.591 Tây Nam Đá Mài (Khe Chàm 5 57.000 31.800 II) 6 Hà Tu 127.000 270.000 38.500 38.500 7 Na Dương 32.000 80.000 80.000 417.700 8 Khánh Hòa 16.000 40.000 40.000 38.000 II Các mỏ đồng 9 Sin Quyền 22.600 37.826 14.400 10 Tả Phời 9.720 25.550 24.738 10.328 III Các mỏ bauxit 11 Tân Rai 1.300 3.250 3.250 9.750 12 Nhân Cơ 2.226 5.565 5.565 20.050 13 Tổng 343.146 972.400 674.353 967.919 Hình 1. Trượt lở tại bãi thải quặng Apatít - Công ty Hình 2. Trượt lở tại bãi thải Đông Cao Sơn Apatit Lào Cai năm 2004 năm 2006 các công trình sông, suối, v.v...tác động đến môi ngang 20 m, cuốn theo người và vùi lấp thiết bị, trường sinh thái khu mỏ. Các hình thái địa hình làm 2 công nhân chết tại chỗ (hình 1). nhân sinh mà bãi thải là nhân tố điển hình tạo ra - Năm 2006, do mưa lớn kéo dài làm vỡ đập nhiều hiện tượng tai biến môi trường. Trong quá chắn đất đá thải (đập Khe Rè) tại Công ty CP khứ đã xảy ra nhiều sự cố về tai biến môi trường Than Cọc Sáu làm đất đá và nước tràn xuống đối với các bãi thải như: gây ảnh hưởng lớn đến đời sống của nhân dân. - Năm 1992, thảm họa trượt lở bãi thải thảm Mưa lớn làm sụt lở gần 500.000 m3 đất đá tại khốc xảy ra tại khu khai thác mangan Kép Ky bãi thải của Công ty CP Than Cao Sơn làm vùi xã Quang Trung - huyện Trà Lĩnh - Cao Bằng. lấp hoàn toàn cửa lò +36, vỉa G9 cùng với hệ Toàn bộ dải thung lũng dài 150 m, rộng 45 m đã thống máng rót, đê bảo vệ của Công ty CP Than bị khối trượt lở lấp đầy với độ dày 3-15 m, làm Mông Dương v.v… (hình 2). chết 200 người. - Năm 2012, khu vực đổ đất đá thải của mỏ - Năm 2004, trượt lở bãi thải quặng khai than Phấn Mễ (thuộc Công ty cổ phần gang thép trường 12 thuộc Công ty Apatit Lào Cai. Bãi thải Thái Nguyên) bất ngờ trượt lở, vùi lấp nhà của quặng Apatít cao 50 m trượt lở sâu vào mặt cắt 10 hộ dân sinh sống dưới chân núi (hình 3). KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 11
  14. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình 3. Trượt lở tại bãi thải mỏ than Phấn Mễ Hình 4. Trượt lở tại bãi thải trong mỏ than Núi Béo năm 2012 năm 2015 - Năm 2015, tại tỉnh Quảng Ninh, từ ngày 3.1. Các bãi thải ngoài 26/7/2015 đến ngày 5/8/2015 đã diễn ra đợt mưa - Xác định hệ số ổn định bãi thải hợp lý: với cường độ lớn, lượng mưa tại vùng đo được Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu về ảnh khoảng từ 1.100÷1.600 mm. Mưa lớn trong thời hưởng của các yếu tố tự nhiên - kĩ thuật đến độ gian dài đã gây xói lở mạnh tại một số bãi thải có ổn định của bãi thải. Các bãi thải ngoài của các dạng “cánh cung lõm” như Đông Cao Sơn, Chính mỏ than lộ thiên thuộc Tập đoàn TKV thường Bắc.... Đối với các bãi thải đã kết thúc đổ thải và xuyên chịu ảnh hưởng của các đợt mưa bão. tiến hành hoàn thổ như Nam Lộ Phong, Nam Đèo Khi lượng mưa lớn, đất đá bị bão hòa, thấm rã Nai,... và một số các bãi thải đang đổ thải có dạng và xảy ra nguy cơ sạt lở cao. Đặc biệt khi chiều “thẳng” và dạng “cánh cung lồi” như: Bàng Nâu, cao tầng thải lớn và bãi thải nằm trong các khu trong moong Lộ Trí, ... đều ổn định, không xảy ra vực thu nước. Để đảm bảo ổn định các bãi thải, hiện trượng trôi trượt, xói lở tầng thải hoặc xảy ra cần xác định các thông số của bãi thải khi đất đá cục bộ với phạm vi nhỏ và cường độ yếu (hình 4). ở trạng thái bão hòa nước hoàn toàn: Kết quả 3. Đề xuất các giải pháp công nghệ đổ nghiên cứu cho thấy đất đá thải khi bão hoàn thải hợp lý, giảm thiểu ảnh hưởng đến môi nước dung trọng tăng lên từ 5÷10%, lực dính trường kết và góc ma sát trong trung bình giảm 10%, Để giảm thiểu sự xói lở, trôi trượt bãi thải làm dẫn đến độ ổn định của bãi thải giảm so với bồi lấp sông suối và các công trình lân cận dưới trạng thái tự nhiên [4]. chân bãi thải trong điều kiện khí hậu mưa nhiều Các kết quả nghiên cứu cho thấy, để đảm bảo bất thường với vũ lượng lớn, cần thiết phải có an toàn cho các công trình xung quanh, giảm một số giải pháp công nghệ đổ thải hợp lý nhằm thiểu ô nhiễm môi trường: Với chiều cao các bãi đảm bảo an toàn cho các công trình xung quanh, thải phổ biến từ 120÷270 m; góc nghiêng sườn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. tầng từ 28÷350; góc dốc bãi thải từ 14÷290; hệ Hình 5. Kết quả kiểm toán ổn định bãi thải Đông Cao Sơn 12 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
  15. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình 6. Trình tự đổ thải bãi thải ngoài đối với khu vực gần dân cư, các công trình cần bảo vệ 1,2… 9 trình tự thi công đổ thải số ổn định khi ở trạng thái khô nk = 1,373÷1,794, đến ranh giới kết thúc, chiều rộng tầng thải từ còn ở trạng thái bão hòa nước nbh = 1,311÷1,598 25÷40 m trong mùa khô và được mở rộng đến [4]. Mặt cắt đặc trưng kết quả kiểm toán ổn định 35÷55 m trong mùa mưa (hình 6). bãi thải Đông Cao Sơn (hình 5). - Lựa chọn hình dạng bãi thải hợp lý: - Lựa chọn công nghệ, trình tự và các thông Hình dạng bãi thải liên quan đến mức độ tập số đổ thải hợp lý: trung hoặc phân tán dòng chảy mặt. Theo kết Các khu vực bãi thải xa khu dân cư, các công quả khảo sát các bãi thải thuộc các mỏ than lộ trình cần bảo vệ: Đổ thải theo hình thức chu vi, thiên TKV, tại những khu vực bãi thải có bình đồ trình tự đổ thải được tiến hành từ dưới lên trên, dạng “cánh cung lõm” bị xói lở mạnh hơn các bãi thải phát triển từ trong ra ngoài, với chiều khu vực khác. Nguyên nhân của vấn đề này là cao tầng 20÷50 m (BT mỏ Na Dương 10÷20 m), khi lượng mưa vượt qua năng lực thoát nước chiều rộng mặt tầng thải từ 25÷30 m (mùa khô), của hệ thống mương, rãnh tại chân tầng, bãi mùa mưa chiều rộng sẽ tăng lên là 45÷50 m. thải dạng hình cánh cung lõm sẽ là không gian Đối với các bãi thải gần khu vực dân cư, các thu nước mặt từ các khu vực lân cận và dòng công trình cần bảo vệ: Đổ thải theo hình thức chảy mặt xuất hiện (hình 7a), trong khi đó các chu vi, trình tự đổ từ dưới lên và theo nhóm bãi thải có dạng thẳng (hình 7b) và dạng cánh tầng, khi kết thúc nhóm hoặc tạm dừng nhóm cung lồi (hình 7c) nước mặt được phân tán này mới đến nhóm khác. Trước khi đổ thải, cần đồng đều trên các khu vực của bãi thải. Vì vậy, xây dựng tiến trước các hệ thống đê, đập chắn các bãi thải được thiết kế đổ thải tạo “dạng cánh và hệ thống thoát nước trên toàn bộ bãi thải cung lồi” và dạng “thẳng”, hạn chế tối đa đổ thải hoặc là theo từng giai đoạn. Những khu vực đặc dạng “cánh cung lõm”. biệt, cần phải đổ trước, đổ vào mùa khô, đồng - Xác khoảng cách ảnh hưởng của bãi thải thời tiến hành cải tạo phục hồi môi trường ngay khi có tác động của dòng nước mặt: khi có thể và đổ từ ngoài vào trong. Khi đổ thải Xác định khoảng cách ảnh hưởng hợp lý sẽ Hình 7. Các dạng bình đồ bãi thải (a. dạng cánh cung lõm; b. dạng thẳng, c. dạng cánh cung lồi) KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 13
  16. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ sườn bãi thải sẽ chịu áp lực thủy động của dòng nước lớn nhất, tức là góc dốc sườn bãi thải nhỏ nhất, khi đó: Với chiều cao tầng/bãi thải H = 50÷300 m, chiều rộng đai mở rộng dưới chân bãi thải lớn nhất B = 44÷361 m và chiều rộng đai trượt lở phía mép bãi thải lớn nhất b = 49÷394 m; Như vậy, để giảm thiểu ảnh hưởng của bãi thải đến các công trình xung quanh khi có tác động của dòng nước mặt, cần phải xây dựng hệ Hình 8. Sơ đồ thể hiện các thông số về biến dạng thống đê chắn đất đá dưới chân bãi thải và di và trượt lở bãi thải dời các công trình ra khỏi bán kính ảnh hưởng giúp cho các nhà quản lý mỏ cũng như các sở của bãi thải. ban ngành địa phương dễ dàng xử lý khí xảy Tuy nhiên, thực tế bãi thải chia thành các tầng ra các sự cố gây ảnh hưởng tới các công trình thải với chiều cao từ 20÷50 m và chiều rộng mặt xung quanh trong quá trình đổ thải trên các mỏ tầng thải từ 20÷40 m, chiều rộng trên các tầng lộ thiên. Chiều rộng đai sạt lở phía mép và đai thải ngoài việc đảm bảo ổn định bờ mỏ còn có mở rộng dưới chân bãi thải được thể hiện trên nhiệm vụ chứa được đất đá sạt lở của tầng thải hình 8 và được xác định theo công thức 1 và 2 khi có chịu tác động của dòng nước. Do vậy, [5]. chiều rộng đai mở rộng dưới chân bãi thải lớn n.H . sin(α T − α S ) )1 ( nhất chỉ cần tính cho tầng dưới cùng. Với chiều b= ,m cao tầng thải lớn nhất 50 m, chiều rộng đai mở sin α T . sin α S rộng dưới chân bãi thải lớn nhất là 65 m. (1 − n). H . sin(α T − α S ) - Lựa chọn giải pháp thoát nước: B= ,m )2 ( Để đảm bảo công tác thoát nước của các bãi sin α T . sin α S thải, cần thiết phải có giải pháp kết nối các công Trong đó: αT và αS – góc trình thoát nước trên bãi thải với công trình thoát dốc sườn tầng thải trước và sau khi trượt lở, nước lân cận. Trên cơ sở đó xây dựng kế hoạch độ; H – chiều cao tầng thải hoặc bãi thải, m; b – nạo vét các suối, kênh mương dẫn nước, các chiều rộng đai sạt lở phía mép tầng hoặc bãi thải, khe rạch và xây dựng hệ thống đê ngăn đất đá m; B – chiều rộng đai mở rộng dưới chân tầng thải và các hồ lắng bùn xử lý nước. Bên cạnh hoặc bãi thải, m; n – là hệ số kinh nghiệm, phụ đó, phải xây dựng các công trình bảo vệ bãi thải thuộc vào các loại sơ đồ biến dạng khác nhau. bao gồm: Tạo mặt tầng thải nghiêng, tạo rãnh thoát nước và hố tiêu năng dọc chân tầng thải; Kết quả tính toán khoảng cách ảnh hưởng xây dựng các tuyến đê và mương thoát nước của bãi thải ngoài khi có tác động của dòng bao quanh chân bãi thải, hướng dòng chảy vào nước mặt cho thấy, khi đất đá bị sũng nước thì các hố xử lý môi trường. Tại những khu vực kết Hình 9. Kết cấu mặt tầng thải khi kết thúc 14 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
  17. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình 10. Sơ đồ trình tự đổ bãi thải trong khai trường đã kết thúc khai thác Hình 11. Sơ đồ trình tự đổ thải tại bãi thải trong khai trường đang khai thác thúc đổ thải trồng cây xanh để hạn chế xói mòn, Bãi thải được đổ thải thải đến mức thoát nước tự sạt lở bãi thải; tạo đê ngăn theo các mép tầng chảy, sau đó đổ tiếp lên cao (hình 10). thải, dốc nước ngang tầng thải nhằm ngăn dòng Khi quá trình đổ thải được thực hiện song chảy tràn xuống sườn tầng. Kết cấu mặt tầng song với quá trình khai thác cần phải đổ thải từ thải thể hiện trên hình 9. dưới lên, duy trì khoảng cách từ bãi thải đến bờ 3.2. Các bãi thải trong công tác khoảng cách nhất định, đảm bảo an Các moong lộ thiên sau khi kết thúc khai thác, toàn. Hướng phát triển của bãi thải trùng với nhiều mỏ sẽ được dùng làm bãi thải trong cho hướng khai thác (hình 11). các khai trường lân cận. Đối với các bãi thải - Đối với các bãi thải trong có khai thác hầmlò trong được chia thành 2 dạng như sau: phía dưới: - Trong thời gian tới khai trường Nam Lộ Trí Việc khai thác than hầm lò bên dưới các Đèo Nai, khai trường mỏ Khe Chàm II (LT), khai công trường lộ thiên rất khó khăn do sự tích tụ trường mỏ Cao Sơn, khai trường vỉa 14 cánh nước từ các nguồn nước mặt và nước ngầm Đông, khai trường vỉa 14 cánh Tây mỏ than Núi vào đáy moong lộ thiên. Bên cạnh đó, quá trình Béo, khai trường khu Đông, khu Tây mỏ đồng khai thác hầm lò sẽ tạo ra các khe nứt, sụt lún Sin Quyền. Các khu vực này sau khi kết thúc khai có xu hướng phát triển lên phía trên và sẽ tạo thác sẽ được đổ thải trong để khai thác hầm lò. điều kiện thuận lợi cho việc dẫn nước từ moong - Một số moong kết thúc khai thác lộ thiên mà khai thác lộ thiên xuống các đường lò. Dưới áp bên dưới không có dự án khai thác hầm lò như: lực của nước có trong moong lộ thiên có thể Khai trường 917 mỏ Suối Lại, trong vỉa Chính mỏ gây, ngập mỏ, ngừng trệ sản suất, hư hại thiết bị Đèo Nai, trong Thắng lợi mỏ Cọc Sáu, bãi thải khai thác hoặc nghiêm trọng hơn là đe dọa đến trong vỉa trụ mỏ than Hà Tu, mỏ đồng Tả Phời. tính mạng của công nhân sản xuất dưới hầm lò. Các bãi thải có thể được đổ thải sau khi kết Công nghệ đổ thải theo lớp, chiều cao mỗi thúc công tác khai thác hoặc đổ thải song song lớp phụ thuộc vào loại thiết bị tham gia đổ thải, với quá trình khai thác. mức độ yêu cầu đầm chặt đất đá và chi phí làm - Đối với các bãi thải trong không có khai thác đường, đổ thải. Như vậy, với phương pháp này hầm lò phía dưới: các tầng thải có thể được hình thành từ 1 đến vài lớp thải. Ví dụ, trong trường hợp chiều cao Công nghệ đổ thải theo chu vi, trình tự đổ thải tầng 50 m, cần phải thực hiện 10 lớp thải nếu được thực hiện từ dưới lên, sử dụng hình thức chiều cao mỗi lớp thải 5 m hoặc 5 lớp thải nếu đổ thải theo chu vi với chiều cao tầng tối đa 50 m. chiều cao mỗi lớp thải là 10 m (hình 12). KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 15
  18. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình 12. Sơ đồ trình tự đổ thải theo lớp tại các moong kết thúc khai thác lộ thiên có khai thác hầm lò phía dưới 1-lớp đất phủ; 2 – đường lò; 3 – rãnh thoát nước tại mức thoát nước tự chảy; 4 – rãnh thoát nước vành khăn; 5 – rãnh thoát nước dọc; 6 – lớp đổ thải Hình 13. Sơ đồ xác định khoảng cách tối thiểu của bán kính dỡ tải khi đổ thải bằng máy thải đá Mặt khác, cần phải nắn các dòng chảy nước Trong đó: b- chiều rộng đới phá hủy, m; C- mặt ra khỏi khu vực có khả năng chảy vào khoảng cách từ trục quay của máy thải đá đến moong khai thác bằng cách đào các kênh dẫn mép trong của đới phá hủy, m. nước bên ngoài phạm vi dịch chuyển biến dạng, Kết quả tính toán cho thấy, khi chiều cao nứt vỡ do ảnh hưởng của khai thác lộ thiên gây tầng thải lớn nhất là 50 m thì R0 > (27,41 + C) m. ra để hướng dòng chảy sang các khu vực không 4. Kết luận nằm trên khu vực khai thác hầm lò. Điều kiện khí hậu ngày càng biến đổi phức 3.3. Các bãi thải đổ thải bằng băng tải tạp, đã và đang tác động đến rất lớn đến ngành (hình 13) khai thác khoáng sản nói chung, đối với các bãi Để đảm bảo ổn định bãi thải, cần tạo tầng thải nói riêng. Do vậy, để đảm bảo an toàn cho đổ thải với chiều cao tầng phù hợp với chiều các công trình xung quanh, giảm thiểu ô nhiễm dài cần máy thải đá. Theo [4] thì chiều cao tầng môi trường, các mỏ khoáng sản lộ thiên thuộc thải khi sử dụng băng tải £ 50 m là phù hợp. TKV nói riêng và nước ta nói chung trong quá Việc lựa chọn máy thải đá phải đảm bảo đất đá trình đổ thải cần áp dụng các giải pháp như đã được thoát hết xuống tầng thải phía dưới, hạn đề xuất trên đây. chế việc lưu lại đất đá trên tầng thải, ảnh hưởng Tài liệu tham khảo: đến quá trình hoạt động liên tục của hệ thống. Vì 1. Công ty Cổ phần tư vấn Đầu tư mỏ và Công vậy, bán kính dỡ tải R0 thỏa mãn công thức sau: nghiệp- Vinacomin (2015), Phương án khai thác Ro ≥ b + C (3) hợp lý 3 mỏ Cọc Sáu – Đèo Nai – Cao Sơn. 16 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
  19. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ 2. Lưu Văn Thực, (2011), Nghiên cứu các định, lựa chọn thông số, trình tự đổ thải, các giải giải pháp kỹ thuật và công nghệ khai thác theo pháp thoát nước và các công trình bảo vệ phù hợp hướng hiện đại hóa tại các mỏ than lộ thiên vùng với tình hình biến đổi khí hậu tại các bãi thải mỏ than Quảng Ninh, Viện KHCN Mỏ - Vinacomin. lộ thiên thuộc TKV, Viện KHCN Mỏ - Vinacomin. 3. Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Mai Thế Toản 5. А. М. Демин (1981), “Закономерности (2010), Bảo vệ môi trường trong khai thác mỏ lộ проявлений деформаций откосов в карьерах”. thiên, Nhà xuất bản từ điển Bách Khoa. 4. Dương Trung Tâm (2016), Nghiên cứu độ ổn Reasonable waste dumping technology solutions to meet the requirements of ecological environment protection for mineral coal mines of Vietnam Dr. Luu Van Thuc, Dr. Doan Van Thanh Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology Abstract: Most of soil and rock is dumped in the external disposal site in open-cast mineral mines of Vietnam, some mines use the internal waste dump, the temporary waste dump. The use of the external waste dump has appropriated local agricultural and forestry land, which greatly affects the life and security of the mine area. Meanwhile, the climate conditions are increasingly complex, rains and floods tend to last for many days with heavy rainfalls. When waste soil and rock are saturated with water, it will increase the risk of landslide and unsafety for surrounding constructions,which directly affect the environment. In order to ensure a sustainable and harmonious development between mineral exploitation and socio-economic development in mine areas, it is necessary to have a number of reasonable waste dumping technology solutions to ensure safety for surrounding works and minimize environmental pollution. KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 17
  20. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG KHAI THÁC, TUYỂN QUẶNG BAUXIT VÀ SẢN XUẤT ALUMIN TẠI LÂM ĐỒNG VÀ ĐĂK NÔNG TS. Lê Bình Dương Viện KHCN Mỏ - Vinacomin Biên tập: ThS. Hoàng Minh Hùng Tóm tắt: Những năm vừa qua, công tác bảo vệ môi trường trong trong khai thác, tuyển quặng bauxit và sản xuất Alumin tại Tổ hợp bau xit nhôm Lâm Đồng và Dự án Nhà máy alumin Nhân Cơ cũng đã được quan tâm thực hiện bằng các giải pháp bảo như: xây dựng các công trình bảo vệ môi trường, công trình phòng ngừa, ứng phó sự cố môi trường, nâng cao ý thức bảo vệ môi trường của cán bộ công nhân viên…, tuy nhiên vẫn tồn tại và bất cập dẫn đến một số sự cố nhỏ. Do vậy, để xác định nguyên nhân và khắc phục những tồn tại nêu trên, cần thiết phải đánh giá được thực trạng công tác bảo vệ môi trường trong khai thác và tuyển quặng Bauxit ở Việt Nam hiện nay. Từ đó đề ra các biện pháp để bảo vệ môi trường trong khai thác, tuyển quặng Bauxit trong thời gian tới. 1. Mở đầu bốc xúc đất đá, bốc xúc quặng, đồng thời trong Ngành công nghiệp khai thác và chế biến quá trình xúc bốc giảm khoảng cách đổ từ gầu bauxit đã có đóng góp rất lớn cho sự phát triển tới thùng xe. kinh tế xã hội tại Tây Nguyên cũng như cả nước, b. Giảm thiểu bụi đất trên tuyến đường vận giải quyết công ăn việc làm cho một lượng lớn tải, chống bụi xưởng tuyển. lao động; Ngay từ giai đoạn bắt đầu thực hiện - Quy định xe chở đúng trọng tải, chạy đúng dự án Tổ hợp bauxit nhôm Lâm Đồng và Dự tốc độ cho phép, phủ bạt khi xe có tải. án Nhà máy alumin Nhân cơ , Tập đoàn công - Quy định hoạt động bốc xúc lên xe gọn nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam đã triển gàng, không chất quá tải. Tưới nước dập bụi khai đồng bộ các giải pháp khắc phục và ngăn trên các tuyến đường vận chuyển quặng về nhà ngừa ô nhiễm như: xây dựng các hệ thống xử máy tuyển. lý nước thải sản xuất, sinh hoạt, hệ thống chống - Trồng, chăm sóc cây xanh hai bên đường bụi, ồn, thu gom xử lý chất thải rắn, cải tạo phục vận chuyển quặng về nhà máy tuyển. hồi môi trường các khai trường sau khai thác và - Vận chuyển quặng tinh về nhà máy alumin giải quyết các vấn đề môi trường khác, từ đó, sử dụng hệ thống băng tải kín. từng bước giảm tác động xấu của quá trình khai - Quy định các đơn vị vận chuyển tro, xỉ phải thác, tuyển quặng bauxit và sản xuất Alumin đến đảm bảo xe vận chuyển được che phủ kín, môi trường, dân cư. không rơi vãi, chấp hành tải trọng, tốc độ theo 2. Các biện pháp, công trình giảm thiểu ô quy định. nhiễm môi trường không khí trong quá trình - Biện pháp xử lý bụi tại mặt bằng nhà máy khai thác tuyển quặng bauxit và sản xuất tuyển là sử dụng ô tô tưới nước dập bụi kết hợp Alumin tại Lâm Đồng và Đăk Nông với vòi phun nước di động tại các vị trí khu vực Trong thời gian qua, các biện pháp xử lý bụi, kho quặng nguyên khai, kho chứa quặng tinh, khí thải, tiếng ồn, rung đang được Tổ hợp bauxit Bunke cấp liệu. - nhôm Lâm Đồng, Nhà máy Alumin Nhân Cơ áp c. Giảm thiểu khí thải của các phương tiện dụng như sau: vận tải. Trong quá trình khai thác, tuyển quặng - Giảm thiểu sự ô nhiễm gây ra do khí thải các bauxit phương tiện vận tải bằng các giải pháp sau: a. Giảm thiểu bụi trong hoạt động khai thác. + Không chở quá tải trọng quy định. - Sử dụng máy xúc có dung tích gầu lớn để + Sử dụng xe còn niên hạn sử dụng, thường 18 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2