28/11/2013

1. Giới thiệu chung
Với bất kỳ một quốc gia nào, việc cung cấp nguồn năng lượng thiết yếu nhằm phát triển nền kinh tế là một trong những nhiệm vụ quan trọng trước mắt và lâu dài. Thực tiễn đã chỉ ra rằng, than vẫn đang và sẽ là nguồn năng lượng thiên nhiên truyền thống và bền vững nhất cho các ngành kinh tế khác trong xã hội, đặc biệt là sau những sự cố gần đây tại một số nhà máy điện hạt nhân trên thế giới.
Tại nước Cộng hòa Slovakia, lượng than tiêu thụ hàng năm vào khoảng 2,8 triệu tấn, trong đó, 2,4 triệu tấn được khai thác trong nước, số còn lại phải nhập khẩu từ một số nước khác như Cộng hòa Czech, Ucraina hoặc Nga. 
          Hoạt động khai thác than tại CH Slovakia được tiến hành tại ba khu vực là:
–  Khu vực miền Tây Slovakia có mỏ Cáry, là mỏ cũ nhưng sắp được khai thác lại, với sản lượng ước đạt 100.000 tấn/năm.  
– Khu vực miền Nam Slovakia có mỏ Dolina, với sản lượng khoảng 140.000 tấn/năm, nhưng theo kế hoạch, sẽ chỉ khai thác đến năm 2015.
Các vỉa than tại hai mỏ nói trên thuộc loại vỉa thoải, chiều dày khoảng 5,5m, nhiệt năng 9,5 MJ.
–    Khu vực Horná Nitra, gồm ba mỏ là Handlová, Cígel’ và Nováky, có diện tích trên 100km2 do Công ty Hornonitrianske bane Prievidaza, a.s (HBP, a.s) tiến hành khai thác. Đây là công ty khai thác than lớn nhất tại CH Slovakia, cung cấp trên 87% khối lượng than (tương đương khoảng 2,2 triệu tấn/năm) cho thị trường. Mỏ Handlová đã được khai thác trên 100 năm và là mỏ than nâu có chất lượng cao nhất, nhiệt năng trên 18 MJ. Các điều kiện về địa chất – thủy văn và cấu trúc lớp đất đá phía trên vỉa than đã ảnh hưởng đến quá trình khai thác. Được biết, ba mỏ than trên sẽ được tiếp tục khai thác trong vòng 20-25 năm nữa.
2. Điều kiện địa chất vỉa 
Trước hết, cần phải nhấn mạnh rằng, khu vực khoáng sàng than linhit do BHP, a.s khai thác có điều kiện địa kỹ thuật rất khác biệt. Than có độ bền nén đơn trục từ 3 MPa đến 17MPa, lớp đất đá phía trên vỉa than có cấu tạo sét kết với độ bền nén đơn trục từ 3 MPa đến 7 MPa. Lớp đất đá phía dưới vỉa có cấu tạo đá phiến lẫn sét kết chứa monmorilonit với độ bền nén đơn trục từ 4 MPa đến 7 MPa. Tác động qua lại giữa các lớp đất đá kết hợp với nước mỏ đã gây ảnh hưởng đến độ ổn định của đường lò.
Các vỉa than trong khu vực có cấu tạo uốn nếp, với chiều dày từ 4m đến 22,5m, ở độ sâu từ 50m đến 800m. Khoáng sàng bị chia cắt bởi nhiều phay phá kiến tạo, vỉa than bị chia cắt thành các block riêng biệt với chiều rộng từ 50m đến 400m. 
3. Các phương pháp khai thác than
Quá trình khai thác than tại khu vực Horná Nitra đã diễn ra từ lâu, với những phương pháp khai thác khác nhau, từ phương pháp khai thác buồng cột đến phương pháp khấu theo lớp với các công nghệ khác nhau như ngày nay. Có thể  áp dụng các phương pháp khai thác cho các vỉa dày tại đây, tùy thuộc vào việc sử dụng các thiết bị cơ giới hóa. Trong điều kiện mỏ, một vỉa than dày được xem là vỉa có chiều dày trên 5m. Khi khai thác vỉa như vậy, trước đây, người ta thường để lại một lớp than bảo vệ dày khoảng 0,5m ở cả phía vách và trụ, sử dụng các cột chống đơn tại gương. Sau này, hệ thống khai thác đồng bộ kết hợp dàn chống thủy lực đã được triển khai áp dụng.
Khai thác lò chợ dài, khấu các vỉa than dày được tiến hành theo ba hướng, là:
–    Khai thác gương lò dài theo từng lớp;
–    Khai thác gương lò dài bằng phương pháp khấu lớp vách, lớp trụ, hạ trần than lớp giữa;
–    Khai thác gương lò dài bằng phương pháp chia lớp nghiêng, hạ trần than nóc trong từng lớp khấu (hình 1).
Hình 1. Phương pháp khấu lớp than nóc các vỉa sử dụng dàn chống BMV
Cơ giới hóa khai thác các vỉa than dày đã được tiến hành bằng việc sử dụng loại dàn chống gương OMKT và 2MKE của Nga sản xuất, tiếp đó là loại dàn chống DVP của hãng sản xuất Ostroj Opava – CR (CH Czech), dàn chống MARREL HYDRO của Pháp, HEMSCHEIDT của Đức và mới đây nhất là loại dàn chống BMV – 1M mà seri mới nhất là BMV -1MI do Slovakia sản xuất.   
4. Hiện trạng khai thác 
Phương pháp khai thác than mà HBP, a.s hiện đang áp dụng là phương pháp khai thác gương lò dài, cơ giới hóa toàn bộ. Các vỉa than có chiều dày không quá 5m được khấu toàn bộ một lần, áp dụng phương pháp khai thác cơ giới hóa khấu lớp trụ (nền của lớp), hạ trần vách. 
Như trên đã giới thiệu, do điều kiện địa chất mỏ khu vực HBP, a.s quản lý, người ta đã sử dụng loại dàn chống BMV-1M được sản xuất trong nước. Loại dàn chống này hiện cũng đang được sử dụng tại một số nước như CH Czech, Thổ Nhĩ Kỳ và Ba Lan, thích hợp cho các phương pháp khai thác vỉa than dày. Trong trường hợp độ ổn định của đá trụ thấp (khả năng mang tải xấp xỉ 1,5 MPa), loại dàn chống này sẽ được điều chỉnh thiết kế. Hiện tại, một số loại dàn chống thủy lực như BMV 1M (151 dàn), BMV-1MI (187 dàn), BMV-1V5 (43 dàn) đang được sử dụng tại khu vực mỏ do HBP, a.s quản lý.
Những điều kiện mỏ và địa chất cho thấy, các vỉa than được tiến hành khai thác có độ dốc dao động trong khoảng -25 ¸ +250, hướng tiến gương (dốc xuống hay dốc lên) có ảnh hướng lớn đến hiệu quả quá trình khấu.
Các vỉa than thuộc mỏ than Novaky có chiều dày từ 5m đến 27m, bị chia cắt bởi những đứt gãy kiến tạo thành các block than có chiều dài đến 90m. Với chiều dày như trên, các khối than cần được khấu theo ba chu kỳ.
Tại gương khai thác, người ta áp dụng phương pháp khấu lớp trụ hạ trần, với tổng chiều dày của lớp than khấu là 12m. Như vậy, tỷ lệ khấu than của block là: 25%¸30% từ khấu gương, được khấu bằng máy khấu liên hợp (cutter-loader), 70%¸75% từ hạ trần lớp than vách. Các kết quả khai thác cho thấy, áp dụng phương pháp này có thể thu hồi được 76 ¸ 85% than từ các block.
5. Một số thiết bị khai thác khác
Kể từ năm 2009, HBP, a.s đã tiến hành đổi mới các thiết bị và máy móc khai thác, bao gồm loại dàn chống BMV-1MI, băng tải HD-F-255-785, máy nghiền than DU2-P7, máy thủy lực HAUHINCO, động cơ điện Dammel 200kW và 250kW ….
Loại dàn chống BMV – 1M và BMV – 1M1 (tổng cộng 339 dàn) đang được sử dụng để khai thác các vỉa than dày (hình 2). Thông số kỹ thuật của các loại dàn chống này được giới thiệu trong bảng 1.
Dàn chống BMV -2,0-3,5/1,75    
Dàn chống BMV 1,4-2,31,75L    
Dàn chống BMV -10     
Hình 2. Một số loại dàn chống trong khai thác vỉa dày

Bảng 1. Thông số kỹ thuật loại dàn chống BMV
 
Sêri    Chiều cao chống nhỏ nhất (m)    Chiều cao chống lớn nhất (m)    Khoảng cách chống tại gương (m)    Sức cản của dàn chống lớn nhất (kN.m-2)     Số lượng cột của dàn chống (cái)       
BMV -1M    1,98    3,2    1,5    720    2       
BMV -1M1    2,1    3,2    1,5    916    2       
BMV -2,0-3,5/1,75    2    3,6    1,75    853    2       
BMV -10    2    3    1,5    723    3       
BMV 0,65-1,3/1,5    0,65    1,3    1,5    419-586    2       
BMV 1,4-2,31,75L    1,4    2,3    1,75    760-925    2       
BMV 1,8-3,5/1,75    1,8    3,5    1,75    633-767    2     
6. Kết luận
Tới nay, tại Công ty HBP, a.s, than được khai thác từ trên 150 gương than bằng các tổ hợp khai thác trong điều kiện mỏ và địa chất khác nhau. Loại dàn chống BMV sản xuất trong nước đã đảm bảo độ ổn định trong chống giữ mỏ và khả năng sử dụng lâu dài. Nhà máy sản xuất thiết bị mỏ BME, o.z của Slovakia đã sản xuất được 700 sản phẩm dàn chống các loại, được sử dụng không chỉ ở CH Slovak mà còn tại các khu vực khai thác than của CH Czech, Thổ Nhĩ Kỳ và Việt Nam. Các kết quả thu được cho thấy, tốc độ khấu than trung bình bằng phương pháp cơ giới hóa bị ảnh hưởng bởi những yếu tố như: hướng tiến gương (dốc xuống hay dốc lên); chiều dài gương và điều kiện tiếp cận gương./.

PGS. J. B. Durove
Trường Đại học Tổng hợp Kosice
TS. J. Hrabovsky
Chủ tịch Hội mỏ Slovak

Nguyễn Quốc Trung biên dịch