Giáo trình Công nghệ khai thác than hầm lò: Phần 1

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (632.28 KB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

vũ đình tiến , trần văn thanh

công nghệ

khai thác than

hầm lò

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

vũ đình tiến , trần văn thanh

c«ng nghƯ

khai thác than

hầm lò

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Vũ Đình Tiến , Trần Văn Thanh

công nghệ

khai thác than

hầm lò

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

lời nói đầu

Giỏo trỡnh "Cụng ngh khai thác than hầm lò" được biên soạn dựa trên đề
cương môn học của ngành Khai thác Mỏ đã được Bộ mơn Khai thác Hầm lị thơng
qua.

Trong quá trình biên soạn, chúng tơi đã tích cực tham khảo những kinh
nghiệm quý báu kinh qua hơn hai mươi năm giảng dạy môn học này của các thày
giáo trong bộ mơn Khai thác Hầm lị. Bên cạnh đó, chúng tơi cũng tham khảo một
cách chọn lọc một số giáo trình tương ứng của nước ngồi, với mục đích giới thiệu
các kỹ thuật và cơng nghệ tiên tiến của thế giới, có triển vọng áp dụng phù hợp với

các điều kiện khai thác than hầm lị ở Việt Nam.

Giáo trình này nằm trong chuỗi các môn học dùng để giảng dạy cho sinh
viên chính ngành Khai thác Mỏ, nhưng cũng có thể là tài liệu tham khảo bổ ích
cho sinh viên của các chuyên ngành khác có liên quan.

GVC. KS Vũ Đình Tiến biên soạn các chương I, II, III, IV, VII, VIII, X và
XI. GVC. TS Trần Văn Thanh biên soạn các chương V, VI, IX, XII và XIII.

Chúng tôi xin chân thành cám ơn các thầy giáo của Bộ mơn Khai thác Hầm
lị, đặc biệt là PGS. TS. Đặng Văn Cương và TS Nguyễn Anh Tuấn, những người
đã dành nhiều thời gian và tâm sức để góp ý thiết thực cho bản thảo của giáo trình
này.

Dù sao, đây vẫn là lần xuất bản đầu tiên, không thể tránh khỏi những khiếm
khuyết, chúng tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp hữu ích của bn c.

Hà Nội, ngày 3 tháng 6 năm 2005

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

phần thứ nhất

khái niệm chung về các quá trình sản xuất trong 
khai thác than hầm lò

Chng 1 : Lịch sử và hướng phát triển công nghệ 
 khai thác than hầm lị

1.1. Kh¸i niƯm vỊ quy trình công nghệ khai thác than hầm lò

Quy trỡnh cụng nghệ khai thác là một tập hợp của nhiều khâu công tác, cần

phải thực hiện theo một trình tự thời gian và không gian nhất định để lấy được
khống sản có ích.

Quy trình cơng nghệ khai thác than hầm lị có thể được hiểu theo nghĩa rộng
và theo nghĩa hẹp. Theo nghĩa rộng, đó sẽ là tập hợp các quá trình mở vỉa và chuẩn
bị ruộng than, quá trình khấu than trong các gương khai thác, quá trình vận tải than
lên mặt đất và hàng loạt các vấn đề khác như sàng tuyển than, thơng gió mỏ, thốt
nước, cung cấp vật liệu, máy móc thiết bị và năng lượng, các q trình cơng nghệ
trên mặt bằng cơng nghiệp và v.v... Theo nghĩa hẹp thì đó chỉ là tập hợp các công
việc chuẩn bị và khai thác, cần được thực hiện trong một khu khai thác. Trong phạm
vi giáo trình này, chủ yếu chúng ta sẽ xem xét những vấn đề trong nghĩa hẹp nói
trên.

Quy trình cơng nghệ khai thác than ở lò chợ được chia thành các công tác
chính và các cơng tác phụ. Các cơng tác chính là các khâu tách than khỏi khối
nguyên ban đầu, phá vỡ than đến cỡ hạt cần thiết, xúc bốc và vận tải than, chống
giữ lò chợ và điều khiển áp lực mỏ. Các công tác phụ bao gồm việc di chuyển thiết
bị vận tải theo tiến độ của gương lò chợ, cung cấp vật liệu, máy móc, thiết bị, năng
lượng vào lị chợ, thơng gió, chống bụi, thốt nước, chiếu sáng, thông tin liên lạc...
Như vậy, với các dạng cơng nghệ khai thác than khác nhau, sẽ có các tập hợp các
cơng tác chính và phụ khác nhau, tức là các quy trình cơng nghệ khai thác than
khác nhau.

Công nghệ khai thác than hầm lị có thể được chia thành bốn dạng chính. Đó
là cơng nghệ thủ cơng, cơng nghệ bán cơ khí hố, cơng nghệ cơ khí hố tồn bộ và
cơng nghệ tự động hố. Trong dạng công nghệ thủ công, hầu hết các khâu công tác
chính đều phải thực hiện bằng sức người; cịn ở cơng nghệ bán cơ khí hố thì máy
móc đã làm thay con người ở một số công tác chính và khi ứng dụng cơng nghệ tự
động hố, thì có thể loại trừ sự có mặt thường xun của con người trong lị chợ.

1.2. C¸c giai đoạn phát triển của công nghệ khai thác than hầm lß

Để thấy rõ lịch sử phát triển cơng nghệ khai thác than hầm lò trên thế giới từ
đầu thế kỷ XX đến nay, chúng ta phải xem xét các bước phát triển của công nghiệp
than ở các nước sản xuất nhiều than và có trình độ công nghiệp tiên tiến trên thế
giới, đó là các nước châu Âu, Bắc Mỹ, úc, Trung Quốc... Qua đó, có thể thấy
những giai đoạn phát triển công nghệ khai thác than hầm lò như sau:

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

cũng có chế tạo và cải tiến một số loại máy đánh rạch, máy liên hợp khấu than và
đào lị..., nhưng trong lĩnh vực tự động hố vẫn chưa áp dụng được gì.

Giai đoạn II - Từ sau đại chiến thế giới lần thứ hai đến năm 1960: Tiếp tục
nghiên cứu và áp dụng cơ khí hố các quá trình sản xuất, nhưng việc cơ khí hố
chưa đồng bộ, mới chỉ dừng ở từng khâu công tác riêng biệt. Trong lĩnh vực tự động
hoá đã nghiên cứu thành công các hệ thống điều khiển từ xa một số thiết bị riêng lẻ,
tự động hoá một số thiết bị cố định.

Giai đoạn III - Từ 1960 đến 1980: Có những thay đổi căn bản về chất lượng
khai thác than hầm lò. Chế tạo thành công và áp dụng rộng rãi nhiều loại tổ hợp
thiết bị cơ khí hố tồn bộ việc khấu than, do đó sản lượng và chiều sâu khai thác
của các mỏ than tăng lên rõ rệt. Cơng nghệ đào lị cũng được cơ khí hố tồn bộ đã
làm tăng tốc độ đào lò. Nhiều nơi đã áp dụng trục tải nhiều cáp ở giếng đứng. Việc
tự động hoá cũng dần dần đi vào đồng bộ và có ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất.
Một số thiết bị lẻ và tổ hợp khơng thích hợp với chế độ tự động hố dần dần được
thay thế bằng các loại thiết bị mới.

Giai đoạn IV - Từ 1980 đến nay: Cùng với sự phát triển vũ bão của nhiều
ngành công nghiệp, đặc biệt là sự phát triển mãnh liệt của kỹ thuật điện tử và công
nghệ tin học, công nghệ khai thác than hầm lò đang chuyển biến dần về chiều sâu.
Nhiều dây chuyền sản xuất tự động hoá, do được kiểm soát chặt chẽ, đã hoạt động

ổn định và đem lại hiệu quả cao. Quá trình khai thác than đã và đang được gắn liền
với việc đảm bảo điều kiện lao động an toàn cho thợ mỏ và bảo vệ môi trường thiên
nhiên.

1.3. Hướng phát triển của cơng nghệ khai thác than hầm lị

Xu hướng phát triển của ngành khai thác than hầm lò ở các nước tiên tiến
trên thế giới bao gồm:

- Tạo ra trong tương lai một dây chuyền công nghệ liên tục duy nhất, cơ khí
hố tồn bộ và tự động hoá để khai thác và vận chuyển than từ các gương lò chợ
đến toa xe lửa hoặc bunke nhận than của nhà máy tuyển trên mặt đất ;

- Lựa chọn đúng đắn mức độ tự động hoá theo sự hợp lý về kinh tế cho từng
điều kiện cụ thể và theo yêu cầu đảm bảo an toàn lao động đến mức cao nhất ;

- TËp trung hoá việc điều khiển và kiểm tra công tác của các khu vực và
thiết bị sản xuất chủ yếu của mỏ hầm lò nhằm nâng cao tính linh hoạt trong việc
điều khiển sản xuất, giảm thời gian chết của thiết bị, giảm số công nhân điều khiển
máy móc, thiết bị ;

- Ci tin h thống khai thác nhằm tạo những điều kiện thuận lợi nhất cho
việc cơ khí hố tồn bộ và tự động hố ;

- Gắn chặt q trình khai thác than với nhiệm vụ bảo vệ môi trường để duy
trì sự phát triển bền vững.

1.4. Tình hình và hướng phát triển của ngành than hầm lò ở Việt Nam

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Hiện nay, ngành khai thác than hầm lò Việt Nam còn khá lạc hậu so với các

nước tiên tiến. Công nghệ khấu than và đất đá ở các gương lò khai thác và gương lị
chuẩn bị chủ yếu là thủ cơng kết hợp với cơng tác khoan nổ mìn. Trong các gương
lị chợ dài các cơng tác nặng nhọc và tốn thời gian như chống lò, điều khiển áp lực
mỏ... vẫn phải thao tác thủ công.

Tuy nhiên, cho đến nay ngành than hầm lò của nước ta đã cơ khí hố và bán
cơ khí hố được nhiều khâu công nghệ quan trọng của các mỏ. Việc vận tải than
trong hầm lị và ngồi mặt bằng đã được cơ khí hố hồn tồn, hầu hết các mỏ hầm
lị đã được trang bị đầu tầu điện và goòng 1 đến 3 tấn, hoạt động trên cỡ đường 600
đến 900 mm. Nhiều mỏ đã lắp đặt thành công hệ thống băng tải bán tự động và tự
động để vận chuyển than trong giếng nghiêng và trên mặt bằng. Nhiều loại máy và
thiết bị cố định chuyên dùng đã được cơ khí hố và tự động hố.

Trong những năm 70 của thế kỷ trước ở mỏ Vàng Danh đã đưa máy liên hợp
và vì chống đơn bằng thép vào khai thác thí điểm trong lị chợ, song do nhiều
nguyên nhân khách quan cuộc thử nghiệm đó chưa đạt tới kết quả mong muốn. Vài
năm gần đây, nhiều mỏ hầm lò đã đưa vào áp dụng thành cơng vì chống thuỷ lực
đơn và vì chống tổ hợp kiểu giá thuỷ lực di động trong lò chợ, các chỉ tiêu kinh
tế-kỹ thuật của lò chợ đã được cải thiện đáng kể. Đặc biệt, tại mỏ Khe Chàm đã áp
dụng thành công phương pháp khấu than bằng máy liên hợp, sản lượng của lò chợ
đã được nâng lên hơn hai lần so với phương pháp khoan nổ mìn.

Trong tương lai gần, cùng với việc nâng cao tổng sản lượng khai thác than, tỷ
trọng sản lượng khai thác hầm lị sẽ gia tăng và có thể lên tới 50%. Do đó, muốn
đáp ứng được yêu cầu về sản lượng và cải thiện được các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật,
ngành khai thác than hầm lò cần được phát triển theo các hướng sau đây :

- Cải tạo những mỏ cũ và xây dựng một số mỏ mới theo hướng tăng sản
lượng và tập trung hoá sản xuất ;

- Ưu tiên áp dụng các hệ thống khai thác có gương lị chợ dài cùng với việc
đầu tư hợp lý để cơ khí hố các khâu cơng tác chính trong lị chợ. Nghiên cứu và
dần dần áp dụng cơng nghệ bán cơ khí hố và cơ khí hố vào các gương lị ngắn ;

- Nâng cao tốc độ đào các đường lò mở vỉa và chuẩn bị trên cơ sở áp dụng
các loại máy và thiết bị đào lị có năng suất cao và hồn thiện việc tổ chức cơng tác
đào lò ;

- Nâng cao năng lực vận tải trong hầm lò bằng cách thay goòng 1 tấn với cỡ
đường 600 mm bằng goòng 3 đến 5 tấn với cỡ đường 900 mm, chú ý phát triển các
phương tiện vận tải liên tục, chủ yếu là các tuyến băng tải ;

- Gắn liền sự phát triển khai thác than với công tác bảo vệ môi trường thiên
nhiên .

Chương 2 : những nguyên tắc chung của công nghệ 
 khai thác than hầm lò

2.1. Tăng cường độ và tập trung hoá sản xuất

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Việc tăng cường độ khai thác cho phép cải thiện các chỉ tiêu chính của các
cơng tác mỏ, mà trước hết là các chỉ tiêu về năng suất lao động của công nhân và
giá thành khai thác.

Không nên nhầm lẫn hai khái niệm "tăng cường độ" và "tập trung hố" trong
sản xuất. Cơng tác mỏ có thể tiến hành với cường độ cao, nhưng không tập trung,
tức là tiến hành đồng thời trên một số vỉa, một số cánh, một số tầng hay khoảnh và
trong nhiều lị chợ.

Tập trung hố sản xuất ở mỏ là tập trung mức độ khai thác khống sản trong

các xí nghiệp riêng biệt hay trong các khâu của chúng về mặt thời gian (giảm số ca
sản xuất và số giờ làm việc) và về mặt không gian (giảm số đơn vị sản xuất: giảm
số lò chợ, giảm số khu khai thác...).

Các chỉ tiêu cơ bản của tập trung hoá là sản lượng của mỏ, sản lượng của lò
chợ và chỉ tiêu tập trung hố về mặt khơng gian.

Cường độ khấu than được tính theo cơng thức:
ik =

lc
L

trong đó: A - Sản lượng của mỏ trong một đơn vị thời gian, tấn;

Llc - Tổng chiều dài trung bình của các gương lò chợ hoạt động trong
thời gian đó, m.

Cường độ vận tải được tính theo cơng thức:
ivt =

vt
L

trong đó: Lvt - Tổng chiều dài hoạt động trung bình của các lò vận tải.

Chỉ tiêu mức độ tập trung về không gian của các công tác mỏ có thể được
tính theo công thức:

itk=
vt
lc
L

Giữa tập trung hoá và tăng cường độ sản xuất có quan hệ như sau: việc tăng
cường độ khai thác, tức là tăng sản lượng trong một đơn vị thời gian trong khi các
điều kiện khác gần như nhau, sẽ đưa đến nâng cao sự tập trung. Do đó, việc tăng
cường độ có thể xem như là một biện pháp để đạt được sự tập trung hoá.

Việc tăng cường độ và tập trung hố có thể được thực hiện bằng các biện
pháp sau: tạo nên kỹ thuật và cơng nghệ mới có hiệu quả hơn; sử dụng tốt hơn các
máy móc, thiết bị khai thác và vận tải hiện có; giảm bớt sự ảnh hưởng của các yếu
tố địa chất; nâng cao độ tin cậy và độ bền của các loại máy và thiết bị hiện có; cải
tiến tổ chức lao động.

2.2. Tính nhịp nhàng và liên tục

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Tớnh nhịp nhàng trong khi hoàn thành các quy trình sản xuất cho phép loại
trừ các loại gián đoạn trong cơng tác, vì khơng đáp ứng được việc cung cấp vật liệu
và phụ tùng thay thế; việc tiến hành sửa chữa thiết bị theo đúng thời hạn quy định sẽ
loại bỏ các sự cố, cũng như sự mất ổn định trong lúc vận hành và do đó nâng cao
tính an tồn trong cơng tác. Tính an tồn càng được nâng cao khi tăng cường độ và

tập trung hoá sản xuất.

Giữa phương tiện cơ khí hố mới và hình thức tổ chức lao động mới có một
mối liên hệ hết sức chặt chẽ. Thí dụ, cơng nghệ khấu than thủ công, cũng như công
nghệ khấu than bán cơ khí hố thích hợp với hình thức tổ chức lao động theo chu
kỳ, tức là các quá trình sản xuất của việc khấu than được tiến hành nối tiếp với các
quá trình phụ phi sản xuất. Đối với cơng nghệ cơ khí hố tồn bộ thì lại cần chuyển
sang hình thức tổ chức lao động theo dây chuyền liên tục. Hình thức này đặc trưng
bằng sự phối hợp chặt chẽ về thời gian tất cả các q trình sản xuất chính và phụ.

Vì vậy, tính nhịp nhàng và liên tục là điều kiện thiết yếu để thực hiện cơ khí
hố tồn bộ và tự động hoá sản xuất ở mỏ.

Trong khai thác than, nguyên tắc cơ bản của phương pháp liên tục (tính liên
tục của việc khấu than ở gương lị chợ) có thể biểu thị bằng hệ số liên tục:

klt =
ck

k
T
T

trong đó : Tk - Thời gian khấu than trong một chu kỳ;
Tck - Thời gian của một chu k lũ ch.

2.3. Tính ít công đoạn trong quá trình sản xuất

Mt trong cỏc yêu cầu cơ bản đối với công nghệ khai thác than hợp lý là
giảm số bước công nghệ, mà chủ yếu là nhờ sự thay đổi về chất của các đặc điểm

công nghệ khai thác than.

ở các sơ đồ cơng nghệ phức tạp, có nhiều cơng đoạn thì phải dùng nhiều loại
máy móc, thiết bị và dụng cụ khác nhau, lại cần có những cơng nhân lành nghề, cần
nhiều q trình và cơng đoạn phi sản xuất, khó phối hợp một cách rõ ràng để hồn
thành các q trình và cơng đoạn. Từ đó thường dẫn đến sự ngừng trệ trong sản xuất
và gây trở ngại cho việc tổ chức lao động theo phương pháp dây chuyền liên tục.

Do đó, cơng nghệ hồn thiện phải dựa trên cơ sở sơ đồ cơng nghệ có ít q
trình và cơng đoạn nhất và ít những chi phí sản xuất. Ưu điểm của sơ đồ cơng nghệ
ít cơng đoạn là: đầu tư cơ bản để mua thiết bị ít, số người làm việc trong dây chuyền
ít, dễ tổ chức thực hiện các công đoạn của dây chuyền phối hợp về thời gian, cải
thiện được điều kiện an toàn lao động, tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc tự động
hoá dây chuyền cơng nghệ.

2.4. TÝnh linh ho¹t

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Bên cạnh sự linh hoạt, thích ứng với điều kiện tự nhiên, dây chuyền cơng
nghệ cịn phải linh hoạt với những sự thay đổi của nhu cầu sản xuất. Thí dụ: có khả
năng gia tăng cường độ khai thác; có khả năng thay đổi tỷ lệ than củ, than cám; có
khả năng khấu chọn để giảm độ tro v.v...

2.5. TÝnh an toµn

Cơ khí hố tồn bộ và tự động hoá sản xuất chẳng những loại bỏ lao động
thủ công nặng nhọc, mà còn đảm bảo điều kiện vệ sinh công nghiệp tốt và hoàn
toàn an toàn cho người trực tiếp làm việc trong mỏ.

An toàn lao động khi cơ khí hố tồn bộ và tự động hoá khai thác than đạt
được trước hết là do có thể loại trừ một phần, hoặc tồn bộ sự có mặt của con người

ở chỗ trực tiếp sản xuất của các quy trình cơng nghệ chính và phụ. Mặt khác, cơ khí
hố tồn bộ và tự động hoá sản xuất đảm bảo sự kiểm tra các hoạt động của máy
móc và thiết bị một cách rõ ràng và tin cậy, đồng thời đảm bảo giữ đúng chế độ vận
hành tối ưu các thiết bị, do đó loại trừ được các sự cố, loại trừ được khả năng mất ổn
định và càng tạo điều kiện an toàn hơn cho sản xuất ở mỏ.

2.6. TÝnh kinh tÕ

Tính kinh tế của dây chuyền công nghệ được đánh giá bằng năng suất lao
động của cơng nhân (trong lị chợ, ở lị chuẩn bị, trong khu khai thác và trong toàn
mỏ), giá thành khai thác khoáng sản, vốn đầu tư cơ bản cần thiết và thời hạn thu hồi
vốn.

Rõ ràng cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao
vì đảm bảo năng suất lao động cao và hạ giá thành sản phẩm.

Chương 3 : những đặc điểm công nghệ của các vỉa than

và đá mỏ

3.1. Sự dịch chuyển của địa tầng khi khai thác than

Các quá trình khai thác than gây ra sự biến dạng của đá vách. Sự biến dạng
có thể biểu hiện ở dạng dịch chuyển của đá mà không bị phá huỷ, cũng có thể ở
dạng nứt nẻ và đứt gẫy. Với các kích thước lớn của khoảng trống đã khai thác, quá
trình dịch chuyển phát triển tới mặt đất. Ban đầu, các lớp đá nằm ngay trên vỉa than
bị phá huỷ, sau đó xảy ra sự đứt gẫy của các lớp đá vách nằm trên theo mức độ phát
triển của công tác khấu than.

Theo hướng từ khoảng trống đã khai thác lên phía trên, trong địa tầng có thể

phân biệt ba vùng, đặc trưng các mức độ phá huỷ của đá mỏ khác nhau: sập đổ, uốn
võng cùng với sự rạn nứt và uốn dẻo mà không bị phá huỷ.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

nhân gia tăng ứng suất là sự treo của các lớp đá bên trên khu khai thác và sự truyền
một phần trọng lượng của chúng vào địa khối ngoài khu khai thác.

Các lớp đá ở trên và dưới khu khai thác nằm trong vùng áp lực mỏ suy giảm.
Theo đặc điểm biến dạng của các lớp đá mỏ và nguyên nhân gây ra dịch
chuyển, trong địa tầng khu khai thác có thể phân biệt ba vùng đặc trưng (Hình 1):
I - vùng dịch chuyển hồn tồn (áp lực suy giảm); IIa, IIb - vùng uốn võng lớn nhất;
IIIa và IIIb - vùng nén ép của đá (áp lực tựa).

Hình 1: Sơ đồ dịch chuyển của địa tầng khi khai thác vỉa than

Vùng I được giới hạn bởi các đường chéo dóng từ biên của khu khai thác với
các góc dịch chuyển hồn tồn 1 và 2. Trong khu vực này có vùng sập đổ của đá
vách 4. Trong khối POQ, sau khi kết thúc dịch chuyển các lớp đá nằm ở vị trí song
song với trạng thái ban đầu.

Vùng áp lực tựa IIIa và IIIb được phân bố từ các đường biên dịch chuyển của
địa tầng trên khu khai thác LB và MF tới các tuyến CD và GH, dóng qua đường
biên của khu khai thác. Giữa vùng dịch chuyển hoàn toàn và vùng áp lực tựa là
vùng uốn võng lớn nhất IIa và IIb.

Trong đá trụ của vỉa hình thành vùng áp lực tựa IVa và IVb, vùng áp lực suy
giảm VI và các vùng nâng nền không đồng đều Va và Vb.

Trong những vùng áp lực tựa đá mỏ bị nén ép (các giản đồ 1), còn ở những
vùng áp lực suy giảm chúng bị kéo dãn (các giản đồ 2) về phía khu khai thác.

Đường bao ngồi các vùng kể trên tạo thành miền ảnh hưởng của công tác
khai thác ALBKFME.

3.2. Các tính chất cơng nghệ chủ yếu của đá mỏ

Sự dịch chuyển của địa tầng khi khai thác than gây ra các quá trình vật lý
phức tạp, đặc trưng mối tác động tương hỗ của tập hợp nhiều yếu tố. Những yếu tố
đó phụ thuộc đáng kể vào cơng nghệ thực hiện các công tác mỏ. Với cùng một địa

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

tầng, quá trình dịch chuyển của các lớp đá có thể rất khác nhau khi khai thác vỉa
bằng gương lò dài và gương lò ngắn, khi bước khấu rộng và hẹp, với các tiến độ
khác nhau của gương, ở những phương pháp điều khiển đá vách khác nhau và v.v...

Tập hợp các tính chất của đá mỏ, quy định hành vi của nó dưới tác động của
các cơng tác mỏ, được gọi là các tính chất cơng nghệ. Các tính chất chủ yếu là: độ
bền vững, độ phân lớp, độ nứt nẻ và khả năng sập đổ (phá hoả).

Sự kết hợp các tính chất công nghệ khác nhau của địa tầng vô cùng đa dạng
và nó quyết định sự lựa chọn đúng đắn các q trình cơng nghệ khai thác.

3.2.1. Cấu tạo, cấu trúc và sự phân lớp của đá mỏ

Cấu tạo của địa tầng được xác định bởi các điều kiện thành tạo khoáng sàng.
Các khoáng sàng dạng trầm tích thường có đặc điểm phân lớp của các vỉa sét kết,
bột kết, cát kết, đá vôi và v.v... Các tính chất của các loại đá này đã được nghiên
cứu tỷ mỷ ở dạng các mẫu đá, song các tính chất bền và đàn hồi của địa tầng khác
biệt nhiều so với các tính chất của các mẫu đá. Có sự khác biệt này là do cấu trúc và
độ nứt nẻ của các lớp đá. Tất cả các loại đá đều có vơ số nứt nẻ, tách biệt địa tầng
thành các khối cấu trúc.

Các tính chất của đá được xác định ở các mẫu, với kích thước nhỏ hơn các
khối cấu trúc, khơng thể đặc trưng cho các tính chất của địa tầng. Chính vì vậy, để
nhận biết các tính chất của địa tầng, cần phải lấy thông tin từ một địa khối có chứa
một số lượng các khối cấu trúc đủ lớn.

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu và lựa chọn phương pháp chống lò và điều
khiển áp lực mỏ, các lớp đá xung quanh vỉa than được phân biệt theo các dấu hiệu
riêng. Căn cứ vào vị trí phân bố so với vỉa than, người ta chia đá vách thành vách
giả, vách trực tiếp và vách cơ bản, còn đá trụ - trụ giả, trụ trực tiếp và trụ cơ bản.

Vách giả là lớp đá không dày lắm (thường chỉ tới 0,5-0,6 m) nằm ngay trên
vỉa than. Lớp này dễ bị sập hoặc bị sập cùng với than khi khấu, hoặc bị sập sau một
khoảng thời gian ngắn. Tuy nhiên, nhiều vỉa than khơng có vách giả.

Vách trực tiếp là lớp đá tương đối dễ sập nằm ở phía trên vỉa than. áp lực của
lớp này tác dụng lên các vì chống ở gương lị và trụ than. Khi khơng có vách giả,
vách trực tiếp nằm sát trên vỉa than.

Vách cơ bản là lớp đá bền chắc, khó sập nằm trên vách trực tiếp và khơng
sập đồng thời với lớp này. Có khi vách cơ bản nằm ngay trên vỉa, là một lớp đá cứng
và dày.

Vách giả thường là diệp thạch than, diệp thạch sét yếu; vách trực tiếp phổ
biến là diệp thạch sét-cát và diệp thạch sét; cịn vách cơ bản thường là đá vơi và cát
kết, đôi khi là diệp thạch sét vững chắc.

Trụ giả là lớp đá mỏng, rất dễ bị phá huỷ trong quá trình khấu than.

Trụ trực tiếp là lớp đá nằm ngay dưới vỉa than khi khơng có trụ giả. Các hiện
tượng bùng nền, hiện tượng trượt và sập ở các vỉa dốc đứng có quan hệ chặt chẽ với

tính chất của trụ trực tiếp.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Độ ổn định và khả năng sập đổ của đá ở lò chợ phụ thuộc nhiều vào cách
thức tách lớp của chúng, trong đó chiều dày của chúng có vai trị rất lớn. Khi mối
gắn kết giữa các lớp càng yếu và các lớp càng mỏng, thì chúng càng dễ sập đổ ở
những khối tương đối nhỏ. Khi các lớp đá càng dày, thì chúng càng khó uốn võng
và sẽ sập đổ với những khối càng lớn.

Các loại đá trầm tích đều có tính phân lớp, đó là sự lắng đọng không đồng
chất. Nguyên nhân của sự phân lớp là sự đan xen của các lớp đá yếu và các lớp đá
bền vững, trong đó sự tách lớp xảy ra theo các lớp đá yếu, cho dù chúng rất mỏng.
Tính phân lớp biểu hiện rõ nét nhất khi trong địa khối có các lớp đá chất sét, than,
sliuđit hoặc chứa các tàn dư thực vật.

Giữa các lớp đá có thể có những bề mặt liên kết rất yếu, chúng có thể đi qua
ranh giới của vỉa, cũng có thể xen vào giữa các lớp đá đồng chất. Đó chính là
ngun nhân của sự phân vỉa. Chiều dày của một phân vỉa càng lớn, thì tính ổn định
của nó càng cao. Do mỗi phân vỉa khơng có sự gắn kết với các lớp đá nằm trên, cho
nên toàn bộ trọng lượng của nó được truyền xuống các lớp đá nằm dưới.

Phân loại đá mỏ theo tính phân lớp:

§é dµy cđa líp, m

Ph©n líp rÊt máng . . . < 0,2
Ph©n líp máng . . . 0,2  1
Ph©n líp trung b×nh . . . 1  3
Phân lớp dày . . . 3  10
Ph©n líp rÊt dµy . . . > 10

3.2.2. Độ nứt nẻ của đá

Độ ổn định của đá mỏ xung quanh hầm lò phụ thuộc nhiều vào độ nứt nẻ của
chúng. Trong các vỉa đá vôi, khoảng cách giữa các vết nứt lớn hơn chiều dày vỉa từ
210 lần. Trong các vỉa cát kết hạt mịn, 78 % có khoảng cách giữa các vết nứt vượt
chiều dày vỉa 13 lần, 20 % - từ 310 lần. Trong các vỉa cát kết hạt thơ có tới 92 %
trường hợp có khoảng cách giữa các vết nứt lớn hơn chiều dày từ 13 lần. Trong các
lớp diệp thạch cát, khoảng cách giữa các vết nứt gần bằng chiều dày lớp. Các loại
đá chất sét thường có độ nứt nẻ cao, khi khoảng cách giữa các vết nứt thường nhỏ
hơn chiều dày vỉa.

Các vết nứt được nhận biết qua chiều dài và chiều rộng của chúng. Khi chiều
rộng của vết nứt nhỏ hơn 0,05 mm, chúng có cỡ sợi tóc; khi chiều rộng từ 0,05 đến
2 mm - rất mảnh; từ 2 đến 10 mm - cỡ milimét; từ 10 đến 100 mm - cỡ centimét; từ
100 đến 1000 mm - cỡ decimét.

Tất nhiên, tính ổn định của đá phụ thuộc vào mật độ các vết nứt, được xác
định bởi số vết nứt trên 1 m2 diện tích địa khối.

Phụ thuộc vào độ nứt nẻ, các loại đá được phân biệt như sau:
- không nứt nẻ ;

- Ýt nøt nỴ - cã mét hƯ nøt với khoảng cách giữa chúng lớn hơn 1 m ;

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

- nứt nẻ mạnh - có vài hệ nứt cắt chéo nhau với tần suất phân bố trung bình
tới 0,5 m ;

- nứt nẻ rất mạnh - có nhiều hệ nứt phân bố cách nhau qua khoảng cách nhỏ
hơn 0,2 m.

n nh của đá vách trên lò chợ phụ thuộc rất nhiều vào góc tạo bởi giữa
gương lị và hướng các thớ nứt chính của nó, góc này quyết định phương thức dịch
chuyển của đá vách.

3.2.3. Độ ổn định của đá khi bị bóc lộ

Tính bền của đá khi bị bóc lộ bởi các cơng tác mỏ được gọi là độ ổn định của
nó. Trạng thái của phần đá vách bị bóc lộ và khơng được chống giữ được coi là ổn
định, nếu qua một khoảng thời gian của nhu cầu sản xuất nó khơng bị sập đổ hoặc
trơi trượt, cịn sự dịch chuyển của nó khơng vượt q giới hạn cho phép.

Độ ổn định của đá được xác định bởi khả năng không bị phá huỷ dưới tác
động của tự trọng và của nội ứng suất khi bị bóc lộ.

Cần phân biệt tính ổn định của đá khi bóc lộ trong thời gian ngắn và ổn định
trong thời gian dài.

Độ ổn định của đá vách ảnh hưởng lớn đến hiệu quả khai thác vỉa than, đến
việc lựa chọn loại và kết cấu vì chống lị chợ và phương pháp điều khiển đá vách.

Phân loại đá vách theo độ ổn định

Loại đá vách Đặc điểm ổn định

- Không ổn định Khi không chống giữ, sập đổ ngay sau tiến độ
của gương

- Kém ổn định Khi dải bóc lộ ở gương rộng tới 1 m, ổn định
trong 2-3 h

- ổn định trung bình Khi dải bóc lộ ở gương rộng tới 2 m, ổn định
tới 1 ngày-đêm

- ổn định Khi dải bóc lộ rộng tới 2 m, ổn định tới 2 ng-đêm
- Rất ổn định Khi dải bóc lộ rộng 5-6 m, ổn định lâu dài

3.2.4. Khả năng sập đổ của đá vách

Các loại đá vách khác nhau có khả năng sập đổ khác nhau.

Khi điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần, cần phân biệt
phá hoả ban đầu, phá hoả đợt một và phá hoả đợt hai. Phá hoả ban đầu được tiến
hành khi gương lò chợ dịch chuyển qua một khoảng nhất định kể từ lò cắt, gọi là
bước phá hoả ban đầu. Thông thường, bước phá hoả ban đầu là 8-12 m, nhưng với
các loại đá vách bền vững, bước này có thể tới 50-60 m. Để phá hoả đá vách bền
vững, phải sử dụng phương pháp khoan nổ mìn.

Sau phá hoả ban đầu sẽ thực hiện phá hoả thường kỳ đá vách trực tiếp, liền
sau các tiến độ của gương lị chợ, đó là phá hoả đợt một.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Nếu như đá vách trực tiếp sau khi sập đổ lấp đầy toàn bộ khoảng trống đã
khai thác, thì sập đổ đợt hai có thể khơng xảy ra. Còn nếu khoảng trống đã khai
thác khơng được lấp đầy, thì cường độ sập đổ của vách cơ bản sẽ càng nhỏ, khi tỷ
số giữa chiều dày vách trực tiếp và chiều dày vỉa than càng lớn.

Theo khả năng tự sập đổ của các lớp đá vách người ta còn phân biệt chúng
dựa vào bước phá hoả (lph), khi đó chúng được chia thành năm nhóm:

Loại đá vách Bước phá hoả ( lph) 
rất dễ phá hoả . . . < 0,5 m

dÔ phá hoả . . . 0,5 - 2,0 m
trung b×nh . . . 2,0 - 5,0 m
khó phá hoả . . . 5,0 - 10 m
rất khó phá hoả . . . > 10 m

Trình tự và đặc điểm phát triển của quá trình phá huỷ của đá vách được
quyết định bởi các đặc tính cấu trúc và các tính chất cơ học của đá.

Trên cơ sở khả năng sập đổ của đá, viện nghiên cứu VUGI (Liên Xô cũ) đã
đề xuất bảng phân loại dưới đây.

Phân loại đá vách theo khả năng sập đổ

Loại đá Đặc điểm đá vách

I Vách trực tiếp là một hay nhiều lớp đá dễ sập đổ, có chiều dày
khơng nhỏ hơn 6-8 lần chiều dày của vỉa than được khai thác
II Vách trực tiếp là lớp đá dễ sập đổ, có chiều dày nhỏ hơn 6-8

lần chiều dày vỉa. Vách cơ bản là loại đá khó sập đổ, chỉ sập
đổ trên diện lớn

III Vách trực tiếp là lớp đá dày, khó sập đổ. Trong một số trường
hợp khơng có vách trực tiếp và trên vỉa than là vách cơ bản,
có khả năng bóc lộ trên diện lớn

IV Vách trực tiếp là loại đá có khả năng hạ võng từ từ mà không
bị rạn nứt và đứt gẫy (khi chiều dày vỉa không quá 0,8-1,0 m)
Từ bảng phân loại thấy rằng, khi vách trực tiếp là loại đá dễ sập đổ, dày hơn

6-8 lần chiều dày vỉa (đá loại I), tải trọng tác động lên vì chống chỉ do lớp đá này
gây ra. Trong khi đó vách cơ bản bị chèn toàn bộ bởi đá vách trực tiếp đã phá hoả,
sẽ hạ võng dần dần và không gây tải trọng lên vì chống.

Nếu khơng có điều kiện trên, vách cơ bản sẽ sập đổ và không phải lúc nào vì
chống cũng chịu được những tải trọng sinh ra bởi cả vách trực tiếp và vách cơ bản.

Khi xét tới bước phá hoả của đá mỏ và vùng áp lực tựa ở trước gương lò chợ,
viện VNIMI đã có những bổ xung cho bảng phân loại đá vách của VUGI.

Phân loại đá vách theo VUGI - VNIMI

Loại đá Đặc điểm đá vách

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

II Vách trực tiếp là đá dễ phá hoả, dày 3-10 m; còn vách cơ bản là lớp đá
dày, khó phá hoả. Vách cơ bản có thể treo trên khoảng trông đã khai
thác với khẩu độ không lớn (tới 3-4 bước phá hoả của vách trực tiếp).
Vùng áp lực tựa phân bố ở khoảng cách đáng kể phía trước lị chợ
III Vách trực tiếp là lớp đá bền vững, khó phá hoả, dày 3-5 m. Trên nó là

các loại đá dễ phá hoả, khơng có khả năng treo tự do. Khả năng treo
trên khoảng trống đã khai thác của loại đá này phụ thuộc vào chiều dày
và độ bền vững của vách trực tiếp. Bước phá hoả của vách cơ bản tuỳ
thuộc vào kích thước các khối gẫy của vách trực tiếp. Khi chiều dày vỉa
không quá 1 m, có khả năng đá vách hạ từ từ

IV Các vách trực tiếp và cơ bản đều là những loại đá bền vững, khó phá
hoả. Chúng có xu hướng treo trên khoảng trống đã khai thác với khẩu
độ lớn (tới 50 m hoặc hơn) và tạo ra áp lực tựa khá lớn ở trước gương
lò chợ

Khi khai thác các vỉa dốc đứng, bên cạnh sự sập đổ của đá vách cịn có thể
có sự trơi trượt của đá trụ. Quan tâm đến khả năng này, viện ĐônUGI (Ukraina) đề
xuất bảng phân loại đá dưới đây.

Phân loại đá cho các vỉa dốc đứng

Loại đá Đặc điểm đá vách Đặc điểm đá trụ

I Vách trực tiếp là đá rất yếu hoặc vách giả Trụ yếu có khả năng trượt, trụ
giả

II Vách trực tiếp là đá dễ phá hoả, có chiều
dày khơng nhỏ hơn 6-8 lần chiều dày vỉa

Trụ trực tiếp có độ bền từ trung
bình trở lên, khơng trượt

III Vách trực tiếp có độ bền trung bình, phá
hoả ở chiều cao nhỏ hơn 6-8 lần chiều dày
vỉa. Vách cơ bản là đá khó phá hoả, có khả
năng bóc lộ trên diện lớn

Trụ trực tiếp có độ bền trung
bình, khơng trượt

IV Vách trực tiếp là đá khó phá hoả, có khả
năng bóc lộ trên diện lớn

Trụ trực tiếp có độ bền trung

bình hay bền vững, không trượt
V Vỉa dày dưới 0,7 m, vách trực tip cú kh

năng hạ từ từ

Tr khơng trượt, có khả năng
trương bùng

VI Vách trực tiếp là đá khó phá hoả Trụ là đá yếu, dễ trôi trượt
Kinh nghiệm khai thác mỏ cho thấy vách cơ bản gây ảnh hưởng lớn đến các
hoạt động trong lò chợ và các lò chuẩn bị. Vách cơ bản được chia làm hai nhóm: dễ
điều khiển và khó điều khiển.

Đá vách dễ điều khiển là loại đá không gây ra phá hoả đợt hai. Khi đó, giữa
vỉa than và vách cơ bản có lớp đá vách trực tiếp dễ phá hoả với chiều dày lớn hơn
3-4 lần chiều dày vỉa, mà khi sập đổ tạo ra khả năng hạ võng của vách cơ bản.

Đá vách khó điều khiển là loại đá có bước phá hoả đợt một và đợt hai lớn
hơn 30 m, khi vách trực tiếp là đá dễ phá hoả với chiều dày nhỏ hơn 4 lần chiều dày
vỉa than.

Đá vách khó điều khiển thường là các loại đá đồng chất có giới hạn bền khi
chịu nén một trục lớn hơn 70 MPa: cát kết, đá vôi, diệp thạch cát.

3.3. Những đặc điểm công nghệ của các vỉa than

3.3.1. Phân loại các vỉa than theo đặc im cụng ngh

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Theo chiều dày, các vỉa than được chia thành bốn nhóm:
- rất mỏng - có chiều dày không quá 0,7 m;

- mỏng - có chiều dày từ 0,71 đến 1,2 m;

- dày trung bình - có chiều dày từ 1,21 đến 3,5 m;
- dày - có chiều dày lớn hơn 3,5 m.

Với mục đích chế tạo và lựa chọn phương tiện cơ khí hố cho lò chợ, người
ta còn đề nghị chia các vỉa than theo chiều dày của chúng thành bẩy nhóm:

nhóm một - các vỉa dày không quá 0,6 m, mà cho đến nay vẫn chưa có tổ
hợp thiết bị cơ khí hố tồn bộ phù hợp (ngoại trừ cơng nghệ khoan lấy than ở các
vỉa dốc thoải);

nhóm hai - các vỉa dày từ 0,60,9 m, đã được chế tạo các tổ hợp cơ khí hố,
nhưng năng suất của chúng bị hạn chế bởi sự chật hẹp của không gian lị chợ. Khi
đó, với chiều cao hạn chế của lò chợ, khoảng cách giữa xà của vì chống và thân
máy khai thác hay máng cào khơng đáng kể. Vì vậy, máy liên hợp buộc phải bố trí
bên ngồi khung máng cào, làm thay đổi bố cục của cả tổ hợp, giảm hiệu quả hoạt
động của nó;

nhóm ba - các vỉa dày từ 0,91,3 m, có thể bố trí máy liên hợp trên máng
cào, nhưng dưới thân máy phải có khoảng hở cần thiết cho dòng tải than của máng
cào;

nhóm bốn - các vỉa dày từ 1,32,0 m, có thể bố trí dễ dàng máy liên hợp trên
máng cào. Đây chính là điều kiện thuân lợi nhất để tạo ra các tổ hợp thiết bị với
năng suất cao;

nhóm năm - các vỉa dày từ 2,03,5 m, có điều kiện khai thác thuận lợi.
Nhưng do sự phát triển mạnh của hiện tượng ép trồi, cần phải bổ sung bộ phận

chống lở gương vào kết cấu của vì chống;

nhóm sáu - các vỉa dày từ 3,55,0 m, có thể khai thác bằng phương pháp
chia lớp. Song, ở các vỉa dốc thoải có thể khai thác chỉ một lớp bằng tổ hợp thiết bị
cơ khí hố, phá hoả đá vách hoặc tháo tận thu lớp than đệm dưới vách; ở các vỉa dốc
đứng để khấu các lớp cần chế tạo các tổ hợp thiết bị áp dụng chèn lị tồn phần;

nhóm bẩy - các vỉa dày hơn 5 m, khai thác theo phương pháp chia lớp, sử
dụng các tổ hợp thiết bị của vỉa dày trung bình.

Đặc điểm xuất hiện các lực hấp dẫn và phương pháp vận tải than trong lò chợ
phụ thuộc vào góc dốc của vỉa. Vì vậy, khi lựa chọn máy khai thác, vì chống và
phương pháp vận tải than cần phải xét tới các góc dốc tới hạn của vỉa trong điều
kiện trượt than và các bộ phận kim loại của thiết bị, được đưa ra dưới đây.

C¸c gãc dèc tíi h¹n cđa vØa:

Hệ số ma sát Góc tới hạn, độ

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Theo góc dốc, các vỉa than được chia thành bốn nhóm:
- dốc thoải - có góc dốc từ 0 đến 18o;
- dốc nghiêng - có góc dốc từ 19 đến 35o;
- dốc nghiêng-đứng - có góc dốc từ 36 đến 55o;
- dốc đứng - có góc dốc từ 56 đến 90o.

Điều kiện thuận lợi nhất để sử dụng các tổ hợp thiết bị cơ khí hố là các vỉa
có góc dốc từ 0 đến 12o, khi các lực hấp dẫn không ảnh hưởng đến việc lựa chọn kết
cấu của thiết bị và có thể khai thác vỉa theo phương, ngược chiều dốc hoặc xi
chiều dốc.

ở các vỉa có góc dốc từ 13 đến 18o quá trình khai thác thường được tiến
hành theo phương.

Vận tải than ở các vỉa dốc từ 19 đến 35o có thể nhờ máng trượt hoặc khung
máng cào (khơng cần xích kéo và bộ truyền động), cịn nếu dùng máng cào thì nó
sẽ làm việc ở chế độ hãm. Với độ dốc này, tổ hợp thiết bị lò chợ khơng cần phải có
các mối liên kết đặc biệt giữa các đoạn vì chống và cũng khơng cần có tời bảo hiểm
để giữ máy liên hợp.

Khi khai thác các vỉa dốc từ 46 đến 90o sẽ gặp nhiều khó khăn do khả năng
trơi trượt của đá trụ và sự ảnh hưởng mạnh của các lực hấp dẫn.

3.3.2. C¸c tÝnh chÊt cđa than

Việc lựa chọn phương pháp và phương tiện tách phá than quyết định công
nghệ khấu trong lị chợ. Các tính chất của than đóng vai trị quan trọng khi lựa chọn
phương tiện phá than.

Các tính chất của than được đánh giá tương đối so với q trình tách phá nó
cụ thể. Khi phá than bằng phương pháp cơ khí, điều quan trọng là phải biết được
mối quan hệ giữa các tính chất cơ học của than và các đặc điểm của quá trình tách
phá. Khả năng của than chống lại các dạng tác động cơ học khác nhau được gọi là
sức kháng phá vỡ của nó.

Sức kháng phá vỡ của than phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên và kỹ thuật mỏ.
Các yếu tố tự nhiên bao gồm: mức độ biến chất, độ nứt nẻ của than, cấu tạo của vỉa,
độ dày của nó và v.v... Các yếu tố kỹ thuật mỏ bao gồm: chiều rộng lò chợ, loại,
mật độ và độ linh hoạt của vì chống, phương pháp điều khiển đá vách, tốc độ dịch
chuyển của gương, phương pháp khấu than, hướng khấu và v.v...

ở đây, chúng ta dừng lại ở các yếu tố tự nhiên. Các yếu tố kỹ thuật mỏ sẽ
được xem xét trong mục tiếp dưới.

Mức độ biến chất quyết định chất lượng của than và các tính chất cơ học của
nó. Các loại than có sức kháng phá vỡ lớn nhất là than ở thời kỳ biến chất sớm (có
độ dẻo cao) và antraxit biến chất cao (có độ kiên cố lớn).

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

Cấu tạo của vỉa than cũng ảnh hưởng tới sức kháng phá vỡ của nó. Vỉa than
có cấu tạo càng phức tạp, có càng nhiều lớp đá kẹp rắn chắc, xen kẽ giữa các lớp
than, thì sức kháng phá vỡ của nó càng lớn.

3.3.3. Sự ép trồi và độ kháng cắt của than

ứng suất bình thường trong vỉa than trước khi đào hầm lò bằng áp lực tác
động lên nó của các lớp đá nằm trên. Q trình phân bố lại ứng suất xảy ra do đào
hầm lò. Sự thay đổi trạng thái ứng suất trong vùng bóc lộ, thường xuyên hơn là sự
xuất hiện của các lực đẩy ngang, có thể dẫn tới sự dịch chuyển của vỉa về phía
khoảng trống khai thác. Đó là nguyên nhân sinh ra hiện tượng ép trồi ở gương lò
chợ. Nếu các biến dạng kéo đạt tới trị số giới hạn, thì các vết nứt ép trồi sẽ phát
triển, hướng thẳng góc với mặt phân vỉa và song song với mặt bóc lộ. Khi đó, than
bị phá thành các tảng dạng cột nhỏ. Trong phần còn lại của vùng ép trồi các biến
dạng kéo chưa đạt tới trị số giới hạn và than chưa bị phá huỷ rõ ràng. Giả sử ép trồi
ln dẫn tới phá huỷ, thì bộ phận cơng tác của máy khấu chỉ cịn phải thực hiện việc
xúc bốc và đập vụn các tảng than đã bị phá huỷ. Song, trong phần lớn các trường
hợp biến dạng của than ở gương lò không đạt tới giới hạn phá huỷ, mà chỉ làm suy
yếu khối than ở mức độ nào đó, tức là làm giảm độ kháng cắt của than.

Hiện nay, để đánh giá khả năng phá huỷ của than cần phải xác định các chỉ
tiêu sau: độ kháng cắt của than, kể cả độ kháng cắt của các phân lớp than và đá kẹp;
độ mài mòn của vỉa than; các tính chất dịn-dẻo của than; khả năng vỡ vụn của than.

Độ kháng cắt của than là khả năng chống lại các tác động khi bị cắt của nó.

Độ kháng cắt của than thay đổi trong khoảng 0,36,0 kN/cm, độ mài mòn
dao động trong khoảng 101500 mg/km, còn chỉ tiêu khả năng vỡ vụn của nó - từ
0,4 đến 1,2.

Việc điều khiển quá trình ép trồi than có thể thực hiện bằng cách thay đổi
các thông số kỹ thuật của lị chợ. Trong đó quan trọng nhất là: chiều rộng của lò
chợ, chiều rộng khấu của máy khai thác, phương pháp điều khiển đá vách, độ linh
hoạt của vì chống và v.v...

Khi tăng chiều rộng lò chợ sẽ dẫn đến sự gia tăng mức hạ võng của đá vách
và độ biến dạng của khối than ở gương lị, do đó sẽ làm giảm độ kháng cắt của than.
Thực tế cho thấy rằng, nếu giảm chiều rộng lò chợ 1-1,2 m, thì độ kháng cắt của
than tăng lên 15-20 %. Như vậy, muốn lợi dụng triệt để hiện tượng ép trồi cần phải
tăng chiều rộng lò chợ. Tuy vậy, do nhiều lý do khác, hiện nay đang có xu hướng
làm giảm chiều rộng lò chợ, mặc dù biết rằng độ kháng cắt của than gia tăng.

Việc giảm chiều rộng khấu của máy khai thác làm giảm giá trị hạ võng của
đá vách và ép trồi của than.

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Một số tác giả cho rằng, trong cùng một lò chợ khi chuyển từ phương pháp
chèn lò từng phần sang phương pháp chèn tồn phần, thì hệ số ép trồi trung bình
giảm 20 %.

Độ linh hoạt của vì chống ảnh hưởng đến sự hạ võng của vách và mức độ ép
trồi của than. Nếu độ linh hoạt của vì chống gia tăng, thì sự ép trồi cũng tăng theo.

Khi lắp dựng vì chống lị chợ, tải trọng ban đầu của chúng cũng ảnh hưởng
lớn đến độ kháng cắt của than. Việc sử dụng các cột thuỷ lực với tải trọng ban đầu

lớn hơn so với cột gỗ và cột ma sát dẫn tới việc giảm giá trị ép trồi xuống 10-15 %.
Khi sử dụng vì chống cơ khí hố thì khoảng chênh lệch này là 30 %, so với việc
dùng vì chống đơn.

Các quá trình sản xuất trong lị chợ tác động đến hình thức và trị số hạ võng
của vách và đồng thời ảnh hưởng đến sự ép trồi của than. Người ta đã chứng minh
được rằng, 15-45% độ hạ võng chung của vách xảy ra trong quá trình khấu than,
8-30 % - trong quá trình phá hoả đá vách và 30-35 % - khi khơng thực hiện các q
trình sản xuất. Trong trường hợp cuối, yếu tố thời gian chiếm vai trò quan trọng. Độ
dài của khoảng thời gian gián đoạn giữa hai dải khấu cần phải lớn hơn khoảng thời
gian đủ để xuất hiện ép trồi. Có thể thấy rõ ảnh hưởng của yếu tố thời gian tới hiện
tượng ép trồi khi khấu than bằng máy bào. Lúc đó, với tốc độ dịch chuyển của
gương lị cao, đơi khi lưỡi bào rơi vào vùng than không bị ép trồi.

Cường độ suy giảm độ kháng cắt của than ở phần gương lò lớn hơn so với
vùng nằm sâu trong khối nguyên; ở vùng sâu trong khối nguyên thời gian suy giảm
độ kháng cắt đạt tới 6-8 h, còn ở vùng gương lò - 2,5-3,5 h.

Cần lưu ý rằng, khi giảm độ kháng cắt của than, sự ép trồi thường gây ảnh
hưởng xấu tới độ ổn định của đá vách và gương lò. Tương ứng với giá trị ép trồi lớn,
diện bóc lộ của đá vách cần phải lớn, như vậy khả năng sập đổ của vách sẽ gia tăng
và phá vỡ tính ổn định của nó.

Tóm lại, sự thay đổi các yếu tố kỹ thuật mỏ cho ta khả năng điều chỉnh độ ép
trồi của than và tạo ra các tiền đề để các tổ hợp thiết bị lò chợ hoạt động trong chế
độ tự động hoá.

phÇn thø hai

các quá trình khai thác than

Chương 4 : khấu than

4. 1. Phân loại các phương pháp khấu than

</div>