I. Tổng quan về công nghệ khai thác và hệ thống khai thác
Nghiên cứu tập trung vào công nghệ khai thác và tối ưu hệ thống cho các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí, Quảng Ninh. Các hệ thống khai thác hiện tại chủ yếu sử dụng phương pháp thủ công, dẫn đến hiệu quả thấp, tỷ lệ tổn thất cao (30-40%). Các công nghệ mỏ tiên tiến như cơ giới hóa đồng bộ và giàn chống mềm ZRY đã được thử nghiệm và cho thấy tiềm năng cải thiện đáng kể. Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác để nâng cao hiệu quả và giảm tổn thất.
1.1. Công nghệ khai thác truyền thống
Các công nghệ khai thác truyền thống như khai thác dạng buồng và lò dọc vỉa phân tầng được áp dụng phổ biến. Tuy nhiên, các phương pháp này có nhược điểm như sản lượng thấp, chi phí cao và tỷ lệ tổn thất lớn. Các kỹ thuật khai thác này không phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của vỉa than dốc đứng.
1.2. Công nghệ khai thác tiên tiến
Các công nghệ mỏ tiên tiến như cơ giới hóa đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH và giàn chống mềm ZRY đã được thử nghiệm. Các phương pháp này cho thấy hiệu quả cao hơn, đặc biệt trong việc tăng sản lượng và giảm tổn thất. Tối ưu hóa khai thác các thông số như chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác là trọng tâm của nghiên cứu.
II. Đặc điểm địa chất và kỹ thuật mỏ
Nghiên cứu đánh giá đặc điểm địa chất và kỹ thuật của các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí, Quảng Ninh. Các yếu tố như địa tầng, địa chất công trình, và thủy văn được phân tích để xác định điều kiện áp dụng các hệ thống khai thác phù hợp. Trữ lượng than tại khu vực này chiếm khoảng 5-8% tổng trữ lượng bể than Đông Bắc, với sản lượng hàng năm đáng kể.
2.1. Đặc điểm địa tầng và địa chất công trình
Các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí có đặc điểm địa tầng phức tạp, với góc dốc lớn và chiều dày trung bình. Điều kiện địa chất công trình bao gồm đá vách và đá trụ từ ổn định trung bình đến ổn định, ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ khai thác.
2.2. Tổng hợp trữ lượng và sản lượng
Tổng trữ lượng các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí ước tính khoảng 54,6 triệu tấn. Sản lượng khai thác hàng năm từ các vỉa này chiếm khoảng 7-8% tổng sản lượng than của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV).
III. Tối ưu hóa hệ thống khai thác
Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác như chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác. Các phương pháp toán học và kinh tế được áp dụng để xác định các thông số tối ưu, nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất.
3.1. Phương pháp tối ưu hóa
Các phương pháp tối ưu hóa được sử dụng bao gồm mô hình toán học và kinh tế. Các thông số như chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác được tối ưu hóa dựa trên các tiêu chí kinh tế và kỹ thuật. Kết quả cho thấy chiều cao tầng tối ưu dao động từ 75-80m và chiều dài cột khai thác từ 650-700m.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Các kết quả tối ưu hóa được áp dụng thực tế tại vỉa 9B khu Tràng Khê, Công ty Than Hồng Thái. Hệ thống khai thác sử dụng giàn chống mềm ZRY với các thông số tối ưu đã cho thấy hiệu quả kinh tế và kỹ thuật vượt trội so với các phương pháp truyền thống.
IV. Thiết kế hệ thống khai thác
Nghiên cứu đề xuất thiết kế hệ thống khai thác sử dụng giàn chống mềm ZRY cho vỉa 9B khu Tràng Khê. Các thông số tối ưu được áp dụng để thiết kế hệ thống, bao gồm phương pháp khấu than, thiết bị chống giữ và đồng bộ hóa các công đoạn sản xuất.
4.1. Thiết kế hệ thống khai thác
Hệ thống khai thác được thiết kế dựa trên các thông số tối ưu, bao gồm chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác. Phương pháp khấu than sử dụng giàn chống mềm ZRY được áp dụng để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình khai thác.
4.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế
Hệ thống khai thác được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Kết quả cho thấy giá thành sản xuất giảm đáng kể, đồng thời năng suất lao động và mức độ an toàn được cải thiện rõ rệt.
