Nghiên cứu công nghệ khoan ngang hợp lý để tháo khí Mêtan ở mỏ than hầm lò vùng Mạo Khê

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Nguyễn Trần Tuân

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHOAN NGANG HỢP LÝ

ĐỂ THÁO KHÍ MÊ TAN Ở MỎ THAN HẦM LÒ

VÙNG MẠO KHÊ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014

2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Nguyễn Trần Tuân

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHOAN NGANG HỢP LÝ

ĐỂ THÁO KHÍ MÊ TAN Ở MỎ THAN HẦM LÒ

VÙNG MẠO KHÊ

Ngành: Kỹ thuật dầu khí

Mã số: 62.52.06.04

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS Trần Đình Kiên

2. TS Nguyễn Xuân Thảo

HÀ NỘI - 2014

3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số

liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố

trong bất kỳ một công trình nào khác.

Tác giả luận án

4

MỤC LỤC

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ix

MỞ ĐẦU 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN THÁO KHÍ Ở

CÁC MỎ THAN KHAI THÁC HẦM LÒ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT

NAM 6

1.1. Nhu cầu cần thiết thu hồi khí Mêtan ở các mỏ than khai thác hầm lò trên

thế giới 6

1.2. Công nghệ khoan tháo khí Mêtan ở các mỏ than hầm lò trên thế giới 9

1.2.1. Phương pháp tháo khí Mêtan bằng các lỗ khoan từ trên mặt đất 9

1.2.2. Phương pháp tháo và thu hồi khí Mêtan bằng các lỗ khoan trong hầm

lò 13

1.2.3. Công nghệ khoan các lỗ khoan tháo và thu hồi khí Mêtan trong hầm lò 17

1.3. Tình hình nghiên cứu và áp dụng công nghệ khoan tháo khí Mêtan ở

Việt Nam 19

CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, HIỆN TRẠNG

KHAI THÁC ẢNH HƢỞNG TỚI CÔNG TÁC KHOAN VÀ TÌNH TRẠNG

KHÍ MÊTAN Ở MỎ THAN MẠO KHÊ 24

2.1. Đặc điểm địa chất và tính chất cơ lý đá 24

2.1.1. Đặc điểm cấu trúc địa tầng 24

2.1.2. Đặc điểm kiến tạo và hệ thống đứt gẫy 25

2.1.3. Tính chất cơ lý đá 26

2.2. Đặc điểm và tính chất các vỉa than ở mỏ Mạo Khê 29

2.3. Hiện trạng khai thác than và tình trạng khí Mêtan ở mỏ Mạo Khê 30

2.3.1. Hiện trạng khai thác than ở mỏ Mạo Khê 31

2.3.2. Đặc điểm tiềm tàng khí Mêtan ở mỏ Mạo Khê 34

2.3.3. Các giải pháp an toàn phòng ngừa khí Mêtan xuất hiện trong lò 38

5

CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KHOAN

NGANG HỢP LÝ THÁO KHÍ MÊTAN Ở MỎ THAN MẠO KHÊ 41

3.1. Đặc điểm công nghệ khoan ngang 41

3.1.1. Sự tổn thất tải trọng chiều trục lên dụng cụ phá hủy đá 41

3.1.2 Đặc điểm cong xiên các lỗ khoan ngang 45

3.1.3. Các dạng phức tạp trong khoan ngang 47

3.2. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khoan ngang hợp lý tháo khí Mêtan ở

mỏ Mạo Khê 51

3.2.1. Hiện trạng khoan tháo khí Mêtan ở mỏ Mạo Khê 51

3.2.2. Cơ sở lựa chọn công nghệ khoan ngang tháo khí ở mỏ Mạo Khê 55

3.2.3. Lựa chọn phương pháp và chế độ công nghệ khoan ngang tháo khí

Mêtan ở mỏ Mạo Khê 58

CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM PHƢƠNG PHÁP KHOAN XOAY

- ĐẬP ĐỂ KHOAN CÁC LỖ KHOAN NGANG THÁO KHÍ MÊTAN Ở

MỎ THAN MẠO KHÊ 66

4.1. Thiết bị khoan thử nghiệm 67

4.2. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm ảnh hƣởng của các yếu tố chế độ công

nghệ khoan ngang tới tốc độ cơ học khoan 70

4.3. Kết quả thử nghiệm lựa chọn chế độ công nghệ khoan xoay - đập hợp lý 79

4.4. Hiệu quả khoan tháo khí tại khu vực vỉa 9 cánh Đông mức -80 103

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

PHẦN PHỤ LỤC 117

6

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

API: Viện dầu khí Mỹ

B: Hƣớng Bắc

DDK: Dung dịch khoan

Đ: Hƣớng Đông

ĐCCT-ĐCTV: Địa chất công trình, địa chất thủy văn

E: Năng lƣợng phá hủy đá, kW.h/m

F.A; F.B; F.340: Đứt gãy F.A; Đứt gãy F.B; Đứt gãy F.340

K: Độ thẩm thấu, m2

Kotb: Hệ số thu hồi khí Mêtan từ lỗ khoan

L: Chiều dài lỗ khoan, m

LK: Lỗ khoan

MK: Mạo Khê

n: Tốc độ quay cột cần khoan, v/ph

nđ: Tần số đập, lần/ph

N: Hƣớng Nam

OML: Ống mẫu luồn

P: Tải trọng chiều trục, N

Pđ: Tải trọng chiều trục do năng lƣợng đập trong khoan xoay đập, kW

PO: Tải trọng chiều trục trong khoan xoay, kN

Ps

: Độ cứng của đá, MPa

q: Trọng lƣợng riêng một mét cần khoan, N/m

Q: Lƣu lƣợng nƣớc rửa, l/ph

7

Qo: Lƣợng khí Mêtan thoát ra từ lỗ khoan, kg/s

QMK: Khối lƣợng khí Mêtan thu hồi tại khu vực khai thác, m3

/tháng

TKV: Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam

T. IIIA: Tuyến III A

T: Hƣớng Tây

V.9: Vỉa than thứ 9

Vimsat: Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin

Vm: Vận tốc cơ học khoan, m/h

8

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Các vụ tai nạn điển hình liên quan tới nổ khí Mêtan ở các mỏ than

hầm lò của một số nƣớc trên thế giới 7

Bảng 2.1. Mức độ phong hóa, nứt nẻ đá ở mỏ Mạo Khê 25

B¶ng 2.2. TÝnh chÊt c¬ lý ®Æc tr-ng cho c¸c lo¹i ®¸ ë má than hÇm lß M¹o

Khª 28

Bảng 2.3. Công suất khai thác của mỏ Mạo Khê từ năm 2010 đến năm 2015 32

Bảng 2.4. Độ chứa khí và trữ lƣợng khí ở mỏ than Mạo Khê theo chiều sâu 35

Bảng 2.5. Kết qủa quan trắc thực tế và dự báo lƣợng khí Mêtan thoát ra từ lò

chợ khai thác các vỉa than ở mỏ Mạo khê 37

Bảng 3.1. Các thông số chế độ khoan xoay - đập 64

Bảng 4.1. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị khoan xoay - đập RPD-130SL-F2W

và máy bơm nƣớc rửa MG-15 67

Bảng 4.2. Đặc tính kỹ thuật bộ ống mẫu luồn khoan ngang PS-89 70

Bảng 4.3. Mức độ ảnh hƣởng của các thông số chế độ khoan tới tốc độ cơ

học trong khoan ngang bằng bộ ống mẫu luồn PS-89 72

Bảng 4.4. Mức độ ảnh hƣởng của tốc độ quay cột cần khoan tới tốc độ cơ

học khi khoan ngang bằng thiết bị khoan RPD-130SL-F2W và bộ OML PS￾89 trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, Ps= 5000 -7000MPa; tải trọng

chiều trục Po= 9000 - 13000N; Q= 45-50l/ph; dung dịch khoan - nƣớc lã 73

Bảng 4.5. Mức độ ảnh hƣởng của tải trọng chiều trục tới tốc độ cơ học khi

khoan ngang bằng thiết bị khoan RPD-130SL-F2W và bộ OML PS-89 trong

đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, Ps= 5000 -7000MPa; tốc độ quay cột cần

khoan n = 80- 200v/ph; Q= 45-50l/ph; dung dịch khoan - nƣớc lã 74

Bảng 4.6. Mức độ ảnh hƣởng của lƣu lƣợng nƣớc rửa tới tốc độ cơ học khi

khoan ngang bằng thiết bị khoan RPD-130SL-F2W và bộ OML PS-89 trong

đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, Ps= 5000 -7000MPa; tốc độ quay cột cần

khoan n = 80 - 200v/ph; Po=9000-13000N; dung dịch khoan - nƣớc lã 75

Bảng 4.7. Mức độ ảnh hƣởng của tốc độ quay cột cần khoan tới tốc độ cơ

9

học khi khoan ngang bằng thiết bị khoan RPD-130SL-F2W và bộ OML PS￾89 trong đá bột kết cấp VII-VIII, Ps= 2000 -3000MPa; tải trọng chiều trục

Po= 6000- 7000N; Q=50-60l/ph; dung dịch khoan - nƣớc lã 76

Bảng 4.8. Mức độ ảnh hƣởng của tải trọng chiều trục tới tốc độ cơ học khi

khoan ngang bằng thiết bị khoan RPD-130SL-F2W và bộ OML PS-89

trong đá bột kết cấp VII-VIII, Ps= 2000 -3000MPa; tốc độ quay cột cần

khoan n = 80- 200v/ph; Q= 50 -60l/ph; dung dịch khoan - nƣớc lã 77

Bảng 4.9. Mức độ ảnh hƣởng của lƣu lƣợng nƣớc rửa tới tốc độ cơ học khi

khoan ngang bằng thiết bị khoan RPD-130SL và bộ OML PS-89 trong đá

bột kết cấp VII-VIII, Ps= 2000-3000MPa; tốc độ quay cột cần khoan n = 80-

200v/ph; tải trọng chiều trục Po= 6000- 7000N; dung dịch khoan - nƣớc lã 78

Bảng 4.10. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay bằng thiết bị RPD 130-SL-F2W

trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS=2000-3000MPa 81

Bảng 4.11. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay - đập bằng thiết bị RPD 130-SL￾F2W trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-3000MPa; nđ =

800lần/ph 83

Bảng 4.12. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay - đập bằng thiết bị RPD 130-SL￾F2W trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-3000MPa; nđ =

1000lần/ph 85

Bảng 4.13. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay - đập bằng thiết bị RPD 130-SL￾F2W trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-3000MPa; nđ =

1200lần/ph 87

Bảng 4.14. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay bằng thiết bị RPD 130-SL-F2W

trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, Ps= 5000 -7000 MPa 89

10

Bảng 4.15. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay - đập bằng thiết bị RPD 130-SL￾F2W trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, Ps= 5000 -7000MPa; nđ -

800lần/ph 91

Bảng 4.16. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay - đập bằng thiết bị RPD 130-SL￾F2W trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, Ps= 5000 -7000MPa; nđ =

1000lần/ph 93

Bảng 4.17. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học và năng lƣợng phá hủy đá vào các

thông số chế độ khoan, khi khoan xoay - đập bằng thiết bị RPD 130-SL￾F2W trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, Ps= 5000 -7000MPa; nđ =

1200lần/ph 95

Bảng 4.18. So sánh các chỉ tiêu khoan xoay và khoan xoay - đập trong đá có

độ cứng Ps = 2000-3000MPa 97

Bảng 4.19. So sánh các chỉ tiêu khoan xoay và khoan xoay - đập trong đá có

độ cứng Ps = 5000-7000MPa 99

Bảng 4.20. Thông số chế độ khoan xoay - đập hợp lý bằng thiết bị khoan

RPD-130SL-F2W và bộ ống mẫu luồn PS -89 102

11

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Thực trạng và dự báo khối lƣợng khai thác khí Mêtan ở một số

nƣớc trên thế giới 8

Hình 1.2. Vị trí các lỗ khoan thu hồi khí từ trên mặt đất 10

Hình 1.3. Cấu trúc lỗ khoan thu hồi khí từ trên mặt đất 11

Hình 1.4. Phƣơng pháp thu hồi khí ở các vỉa than trƣớc khi khai thác bằng

các lỗ khoan từ trên mặt đất 12

Hình 1.5. Mô hình khai thác khí bằng các lỗ khoan từ trên mặt đất 13

Hình 1.6. Khai thác khí Mêtan ở Nga bằng thiết bị hút gật gù 13

Hình 1.7. Sơ đồ các lỗ khoan xiên lên tháo khí ở khu vực đã phá hoả sau

khi khai thác 15

Hình1.8. Các lỗ khoan ngang tháo khí trƣớc khi khai thác 16

Hình 1.9. Các lỗ khoan ngang tháo khí bố trí theo dạng dải quạt ở gƣơng lò

trong quá trình khai thác 16

Hình 1.10. Mô hình sơ đồ tổng thể các lỗ khoan tháo khí trong hầm lò 17

Hình 1.11. Cấu trúc lỗ khoan ngang tháo khí 19

Hình 1.12. Bản đồ phân bổ khí Mêtan ở vùng than Quảng Ninh 20

Hình 1.13. Sơ đồ các lỗ khoan xiên lên tháo khí ở mỏ than Khe Chàm 22

Hình 1.14. Sơ đồ bố trí các cụm lỗ khoan tháo khí ở mỏ than Khe Chàm 22

Hình 2.1. Khe nứt thể hiện trên bề mặt mẫu than ở mỏ Mạo Khê 30

Hình 2.2. Hiện trạng khai thác khu vực cánh Bắc, mức -80 mỏ than Mạo

Khê 32

Hình 2.3. Hiện trạng khai thác cánh Nam, mức -80 mỏ than Mạo Khê 33

Hình 2.4. Bản đồ hiện trạng khai thác mức -150 mỏ than Mạo Khê 33

Hình 3.1 Hình dạng cột cần khoan bị nén trong lỗ khoan ngang 42

Hình 3.2. Sự phụ thuộc tổn thất tải trọng chiều trục vào chiều dài lỗ khoan

ngang 44

12

Hình 3.3. Sơ đồ lực tác dụng lên thành lỗ khoan ngang 44

Hình 3.4. Hiện tƣợng cong lỗ khoan ngang do lệch tâm bộ dụng cụ khoan 46

Hình 3.5. Hƣớng cong lỗ khoan ngang 46

Hình 3.6. Khả năng lỗ khoan bị lệch hƣớng khi gặp lớp đá có độ cứng khác

nhau 46

Hình 3.7. Lệch hƣớng lỗ khoan khi khoan trong vỉa than 47

Hình 3.8. Hình dạng thành trên của lỗ khoan ngang trong tầng đá nứt nẻ 48

Hình 3.9. Trạng thái khối đá bao quanh thành trên lỗ khoan ngang 49

Hình 3.10. Sơ đồ tạo rãnh phụ trong lỗ khoan ngang 50

Hình 3.11. Sơ đồ tác dụng cần khoan với thành dƣới của lỗ khoan ngang

trong quá trình khoan 50

Hình 3.12. Vị trí lỗ khoan tháo khí ở khu vực vỉa 9Đ chuẩn bị khai thác 54

Hình 3.13. Cấu trúc lỗ khoan ngang thu hồi khí tại vỉa 9Đ 54

Hình 3.14. Mô hình phá huỷ đá trong các phƣơng pháp khoan 61

H×nh 4.1. ThiÕt bÞ khoan RPD-130SL-F2W 69

Hình 4.2. Bộ ống mẫu luồn PS – 89 69

Hình 4.3. Mức độ ảnh hƣởng của các thông số chế độ khoan tới tốc độ cơ

học trong khoan ngang bằng bộ ống mẫu luồn PS-89 72

Hình 4.4. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan khi

khoan xoay trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-3000MPa 82

Hình 4.5. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan khi khoan xoay trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-

3000MPa 82

Hình 4.6. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan, khi

khoan xoay - đập trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-

3000MPa, nđ = 800lần/ph 84

Hình 4.7. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan, khi khoan xoay - đập trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS =

2000-3000MPa, nđ = 800lần/ph 84

13

Hình 4.8. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan, khi

khoan xoay - đập trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-

3000MPa, nđ = 1000lần/ph 86

Hình 4.9. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan, khi khoan xoay - đập trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS =

2000-3000MPa, nđ = 1000lần/ph 86

Hình 4.10. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan, khi

khoan xoay - đập trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS = 2000-

3000MPa, nđ = 1200lần/ph 88

Hình 4.11. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan, khi khoan xoay - đập trong đá bột kết, đồng nhất cấp V-VIII, PS =

2000-3000MPa, nđ = 1200lần/ph 88

Hình 4.12. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan, khi

khoan xoay trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS= 5000 -7000 MPa 90

Hình 4.13. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan, khi khoan xoay trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS= 5000 -

7000 MPa 90

Hình 4.14. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan, khi

khoan xoay - đập trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS= 5000 -7000

MPa, nđ = 800lần/ph 92

Hình 4.15. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan, khi khoan xoay - đập trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS=

5000 -7000 MPa, nđ = 800lần/ph 92

Hình 4.16. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan, khi

khoan xoay - đập trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS= 5000 -7000

MPa, nđ = 1000lần/ph 94

Hình 4.17. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan, khi khoan xoay - đập trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS=

5000 -7000 MPa, nđ = 1000lần/ph 94

14

Hình 4.18. Sự phụ thuộc tốc độ cơ học vào các thông số chế độ khoan, khi

khoan xoay - đập trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS= 5000 -7000

Mpa, nđ = 1200lần/ph 96

Hình 4.19. Sự phụ thuộc năng lƣợng phá hủy đá vào các thông số chế độ

khoan, khi khoan xoay - đập trong đá cát kết hạt nhỏ mịn cấp IX- X, PS=

5000 -7000 MPa, nđ = 1200lần/ph 96

Hình 4.20. So sánh các chỉ tiêu khoan xoay và khoan xoay - đập trong đá

có độ cứng Ps = 2000-3000MPa khi tải trọng chiều trục Po = 9000N 98

Hình 4.21. So sánh các chỉ tiêu khoan xoay và khoan xoay - đập trong đá

có độ cứng Ps = 2000-3000MPa khi tải trọng chiều trục Po = 11.000N 98

Hình 4.22. So sánh các chỉ tiêu khoan xoay và khoan xoay - đập trong đá

có độ cứng Ps = 5000-7000MPa khi tải trọng chiều trục Po = 9000N 100

Hình 4.23. So sánh các chỉ tiêu khoan xoay và khoan xoay - đập trong đá

có độ cứng Ps = 5000-7000MPa khi tải trọng chiều trục Po = 11.000N 100

Hình 4.24. Một số hình ảnh mẫu khoan trong tầng argilit than (a), sét than

(b) và bởi rời liên kết yếu bằng bộ ống mẫu luồn PS-89 103

Hình 4.25. Hàm lƣợng khí Mêtan xuất hiện ở luồng gió thải lò chợ vỉa 9Đ

trƣớc và sau khi tháo khí 104

Hình 4.26. Hiệu suất tháo khí Mêtan ở lò chợ vỉa 9Đ mỏ than Mạo Khê 105

15

Më ®Çu

1. Tính cấp thiết của đề tài

Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ than của các ngành công nghiệp Việt Nam,

trong những năm qua, sản lƣợng khai thác than ở các mỏ than vùng Quảng

Ninh đã liên tục tăng nhanh. Trong tƣơng lai, các mỏ than sẽ phải nâng cao

công suất khai thác và phát triển mỏ theo bề rộng và xuống sâu. Đối với mỏ

than hầm lò, khi khai thác xuống sâu thƣờng gặp nhiều nguy cơ mất an toàn

trong khai thác, đặc biệt là nguy cơ cháy nổ khí Mêtan.

Trong những năm gần đây, một số mỏ vùng Quảng Ninh đã xảy ra các

vụ nổ khí lớn gây thiệt hại đến ngƣời và tài sản mỏ nhƣ Công ty than Mạo

Khê năm 1999 làm thiệt mạng 19 ngƣời, hai vụ nổ khí liên tiếp xảy ra tại Xí

nghiệp than Khe Chàm II và Xí nghiệp khai thác than 909 năm 2002 làm chết

13 ngƣời. Tháng 3 năm 2006, tại Công ty than Thống Nhất đã xảy ra vụ nổ

khí Mêtan làm chết 8 ngƣời và gần đây nhất là vụ nổ khí tại Công ty than Khe

Chàm ngày 09 tháng 12 năm 2008 làm chết 11 ngƣời.

Theo Quyết định số 1338/QĐ-BCT ngày 17/03/2009 của Bộ Công

Thƣơng về việc xếp loại mỏ theo khí Mêtan thì Mỏ than Mạo Khê đƣợc xếp

loại mỏ siêu hạng với độ xuất khí Mêtan tƣơng đối là 15,58 m3

/T.ngày-đêm.

Với độ xuất khí nhƣ trên, cần phải nghiên cứu và áp dụng các giải pháp tháo

và thu hồi khí Mêtan nhằm phòng ngừa những hiểm họa cháy nổ khí Mêtan,

đảm bảo an toàn trong khai thác.

Song song với việc áp dụng phƣơng pháp thông gió truyền thống để

làm giảm hàm lƣợng khí Mêtan trong mỏ đến mức an toàn; Mỏ Mạo Khê

cũng đã bắt đầu áp dụng phƣơng pháp khoan các lỗ khoan theo các hƣớng

khác nhau để tháo khí Mêtan trong các vỉa than, trong các khu vực đã khai

thác và trong đá vách bao quanh khu vực khai thác. Thực tế cho thấy, khi

khoan các lỗ khoan ngang dài đều cho năng suất thấp và không đạt tới chiều