Tóm tắt:
Phần lớn các khu vực vỉa dày trung bình, nghiêng đến dốc nghiêng thuộc mỏ Tràng Bạch có cấu tạo vỉa, đường phương và hướng dốc tương đối thuận lợi để áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ. Tuy nhiên, hầu hết các vỉa có đá trụ trực tiếp thuộc loại kém bền vững, dễ trượt tiếp xúc và lún nền. Do vậy, nội dung chính của bài báo là tổng hợp và phân tích ưu, nhược điểm của một số cơ cấu hỗ trợ nâng đế giàn chống tự hành trong điều kiện trụ vỉa yếu, từ đó đề xuất cơ cấu nâng đề giàn phù hợp với điều kiện mỏ Tràng Bạch - Công ty than Uông Bí.

Khu vực mỏ Tràng Bạch (gồm các mỏ hầm  lò Tràng Bạch từ mức -150/+30, Hồng Thái và Tràng Khê từ mức +30/LV - sau đây gọi là mỏ Tràng Bạch) được Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam giao Công ty than Uông Bí quản lý và khai thác. Các vỉa than thuộc mỏ Tràng Bạch có đặc điểm chung là vỉa phẳng, nghiêng đến dốc nghiêng, ít biến động về đường phương và hướng dốc, cấu tạo vỉa đơn giản, than mềm, phần lớn vỉa than có chiều dày trung bình. Những đặc điểm nói trên tương đối thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ khai thác (CNKT) cơ giới hóa đồng bộ. Tuy nhiên, hầu hết các vỉa than tại mỏ Tràng Bạch có đặc điểm là: Than có độ kiên cố thấp; Lớp đá vách trực tiếp dễ sập đổ thường chỉ dày từ 1 ÷ 3 m, bên trên là lớp bột kết, cát kết đôi khi rất bền vững, dẫn đến hiện tượng treo vách với khẩu độ lớn, làm gia tăng áp lực mỏ lên vì chống lò chợ; Đá trụ trực tiếp là tập sét kết xen kẹp chỉ than, phân lớp mỏng, tạo thành tập trụ vỉa kém bền vững, dễ trượt tiếp xúc và lún nền. Đây lại là những đặc điểm hạn chế, không chỉ đối với CNKT cơ giới hóa đồng bộ, mà còn với hầu hết các loại hình CNKT. Do đó, để áp dụng thành công CNKT cơ giới hóa đồng bộ tại mỏ Tràng Bạch, cần có những giải pháp kỹ thuật phù hợp nhằm giải quyết những đặc điểm hạn chế nói trên. Trong đó, giải pháp kỹ thuật cho điều kiện trụ vỉa mềm yếu đóng vai trò hết sức quan trọng. Trường hợp trụ mềm yếu, kém bền vững sẽ gây ra sự mất ổn định cho đồng bộ thiết bị, đặc biệt là giàn chống tự hành. Trong quá trình chất tải cho giàn chống, đế giàn ép xuống trụ vỉa, phá vỡ cấu trúc nguyên khối của tập đá trụ, dẫn đến hiện tượng đế giàn lún xuống nền lò, thậm chí xô, trượt giàn chống trên trụ vỉa...

Kinh nghiệm ở các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển trên thế giới, như Đức, Nga, Ba Lan, Trung Quốc,… cho thấy, để áp dụng hiệu quả CNKT cơ giới hóa đồng bộ trong điều kiện vỉa than có trụ yếu (hay nền lò chợ mềm yếu), bên cạnh việc lựa chọn diện tích đế giàn phù hợp với cường độ kháng nén của nền lò, thì giàn chống tự hành cần được trang bị cơ cấu hỗ trợ đặc biệt, giúp di chuyển giàn chống trong trường hợp đế giàn bị lún xuống nền lò chợ.

Một trong những cơ cấu hỗ trợ giàn chống tự hành di chuyển trong điều kiện trụ vỉa yếu, được phát triển tương đối sớm bởi hãng thiết bị thủy lực Hemscheidt của CHLB Đức, sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ cấu này thể hiện trong hình 1. Theo sơ đồ này, phần phía trước đế giàn được trang bị đế phụ, liên kết với đế chính bằng một khớp bản lề. Khớp bản lề có trục quay song song với mặt phẳng đế giàn, nằm ở vị trí khoảng 1/3 chiều dài đế phụ (2/3 chiều dài đế phụ nằm phía trước đế giàn). Trường hợp đế giàn bị lún do trụ yếu và dưới tác động của áp lực mỏ, phần đế phụ sẽ nghiêng đi một góc nhất định như dạng ván trượt, tạo điều kiện thuận lợi cho giàn chống di chuyển ra khỏi phạm vi lún.

Ưu điểm của cơ cấu này là cấu tạo đơn giản hỗ trợ dạng thụ động và không cần hệ thống điều khiển, khi đế giàn chống có hiện tượng lún xuống nền lò, cơ cấu này tự hình thành mặt phẳng nghiêng để đưa đế giàn đi lên. Nhược điểm là trong quá trình di chuyển tổ hợp giàn chống, đòi hỏi lực kéo lớn, do lực cản của đất đá ở phía trước và lực ma sát lớn ở mặt dưới của đế giàn, và hiện tượng “mút” đế giàn, đặc biệt trong trường hợp nền lò có nước, lầy lội. Đồng thời, có thể phát sinh hiện tượng trượt của đất đá trụ vỉa trong quá trình di chuyển giàn chống.