Giáo trình Mở vỉa và khai thác than hầm lò: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Chủ biên: Ths. Phạm Ngọc Huynh
Ths. Nguyễn Văn Vớ
Ths. Phạm Đức Thang

GIÁO TRÌNH

MỞ VỈA VÀ KHAI THÁC THAN HẦM LÕ
DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC
(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

QUẢNG NINH - NĂM 2013

1


BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

Chủ biên: Ths. Phạm Ngọc Huynh
Ths. Nguyễn Văn Vớ
Ths. Phạm Đức Thang

GIÁO TRÌNH

MỞ VỈA VÀ KHAI THÁC THAN HẦM LÕ
DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC
(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

QUẢNG NINH - NĂM 2013

2


3


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình "Mở vỉa và Khai thác than Hầm lị", được biên soạn dựa theo đề
cương chương trình chi tiết của học phần này đã được Bộ môn Khai thác mỏ Hầm lị
thơng qua.
Trong q trình biên soạn, chúng tơi đã tích cực tham khảo những kinh nghiệm
q báu trải qua nhiều năm giảng dạy học phần này của các giảng viên trong Bộ mơn
Khai thác Hầm lị trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh. Bên cạnh đó, chúng tơi
cũng tham khảo có chọn lọc các tài liệu có liên quan của trường Đại học Mỏ - Địa chất
Hà Nội, Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ, các phịng Kỹ thuật Công nghệ của các Công
ty khai thác than Hầm lò tại Quảng Ninh, đồng thời đã cố gắng cập nhật và giới thiệu
các tài liệu của các nước tiên tiến đã và đang áp dụng phù hợp với các điều kiện khai
thác than hầm lò ở Việt Nam hiện nay và trong tương lai gần.
Giáo trình này dùng làm tài liệu để giảng dạy của giảng viên, học tập cho Sinh
viên - Học sinh chuyên ngành Khai thác mỏ Hầm lị và Xây dựng Cơng trình Ngầm &
Mỏ, cũng làm tài liệu tham khảo cho Sinh viên của các chuyên ngành khác có liên
quan như: Trắc địa mỏ, Khai thác mỏ Lộ thiên, Quản trị kinh doanh, Máy mỏ, Cơ điện
mỏ, Tự động hóa…
Chúng tơi xin chân thành cảm ơn tập thể giảng viên của Bộ môn Khai thác Hầm
lị - Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh đã có những ý kiến đóng góp thiết thực
trong quá trình biên soạn giáo trình này.
Dù sao, đây cũng là giáo trình được biên soạn lần đầu tiên, sẽ khơng tránh khỏi
những thiếu sót, chúng tơi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp thiết thực từ
bạn đọc về kết cấu, nội dung, quan điểm khoa học... để được chỉnh biên, sửa chữa

trong lần tái bản lần sau được hồn chỉnh hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về theo
địa chỉ: Bộ mơn Khai thác Mỏ Hầm lị - Khoa Mỏ và Cơng trình - Trường Đại học
Cơng nghiệp Quảng Ninh.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp thu ý kiến góp ý hữu ích của các bạn đọc!
Quảng Ninh, tháng 5 năm 2013
Nhóm tác giả

4


PHẦN MỞ ĐẦU
I. Nhập mơn
Để khai thác các khống sàng khoáng sản rắn, hiện nay trên thế giới người ta có
thể sử dụng một trong ba phương pháp sau:
- Phương pháp Khai thác Lộ thiên: Là phương pháp tách phá, xúc bốc, vận
chuyển đất đá vây quanh khoáng sản để thu hồi, khai thác khoáng sản, phục vụ cho nền
kinh tế Quốc dân. Phương pháp này được sử dụng để khai thác các loại khoáng sản
nằm gần mặt đất, khi hệ số bóc (tỷ số giữa khối lượng đất đá cần bóc để khai thác một
đơn vị khối lượng khống sản) khơng lớn hơn hệ số bóc giới hạn, nó phụ thuộc vào giá
trị sử dụng của khống sản có ích, mức độ cơ giới hóa và tiến bộ khoa học kỹ thuật của
từng cơ sở sản xuất hoặc của từng quốc gia.
- Phương pháp Khai thác Hầm lò: Là phương pháp đào các đường lò từ mặt đất
đến gặp khống sàng (các vỉa than) và các cơng trình xây dựng cơ bản, đào các đường
lò trong than để phân chia vỉa than thành các phần và có kế hoạch khai thác từng phần
một, sau đó tiến hành khai thác (khấu) than. Phương pháp này được sử dụng để khai
thác các loại khoáng sản nằm sâu dưới mặt đất, khi khai thác lộ thiên khơng có hiệu
quả về kinh tế.
- Phương pháp Khai thác đặc biệt (các Phương pháp Địa cơng nghệ như): Khí
hóa than....
Học phần “Mở vỉa và Khai thác than Hầm lò” trang bị cho Sinh viên các kiến

thức để có thể lựa chọn được phương án bố trí các đường lị trong một mỏ than hợp lý
nhất: Vừa đảm bảo mang lại hiệu quả kinh tế, vừa khả thi về kỹ thuật, vừa đảm bảo an
toàn trong suốt quá trình khai thác.
II. Bài mở đầu
1. Các giả thuyết về thành tạo than
Trước kia người ta thường quan niệm là: Than là khoáng chất cứng, màu đen, cháy
được và người ta giải thích sự thành tạo của than theo các giả thuyết:
- Than là một dịch thể màu đen xâm nhập vào đá trầm tích.
- Than là do dầu mỏ đơng đặc lại (vì than và dầu mỏ đều có thể cháy được).
- Than là do núi lửa phun lên đốt cháy rừng nhiệt đới và vùi lấp chúng.
Tuy nhiên các giả thuyết trên đều khơng giải thích được về q trình thành tạo của
than và khơng có cơ sở lý luận.
Đến cuối thế kỷ 16 đầu thế kỷ 17, nhà bác học Lêvianov (người Nga) sau khi khảo
sát hàng nghìn mẫu than của rất nhiều các mỏ than thấy đất đá vây quanh vỉa than đều
có các hóa thạch thực vật và đi đến kết luận: Than được tạo thành từ nguồn gốc thực
vật qua quá trình biến đổi hoá học:
4C6H10O5  C9H6O + 7CH4 + 8CO2 +3H2O
Và trải qua các giai đoạn: Ở những vùng thực vật phát triển mạnh có hoạt động
thăng trầm của vỏ trái đất (khi vỏ trái đất hạ xuống thực vật bị phá huỷ vùi lấp, mục
nát tạo thành lớp mùn xốp, dưới tác dụng của vi khuẩn kỵ khí thành phần hữu cơ của
thực vật bị phân hủy lớp mùn xốp biến thành than bùn và bị vùi lấp, khi vỏ trái đất
nâng lên than bùn bị nén ép dưới tác dụng của nhiệt độ, áp suất nó được liên kết lại với

5


nhau, lượng nước giảm, hàm lượng Cácbon tăng lên tùy theo mức độ biến chất mà quá
trình thành tạo ra các loại than khác nhau từ than bùn biến chất thành than nâu, than đá,
than bán Ant‟raxit và than Ant‟raxit.
Tuỳ theo chu kỳ, cường độ, biên độ của các hoạt động kiến tạo... dẫn đến cấu tạo và

thế nằm của các vỉa than khác nhau cũng khác nhau và rất phức tạp.
Qua khảo sát của các nhà nghiên cứu thì cứ khoảng một mét chiều dày lớp mùn gỗ
có thể tạo thành được một lớp than dày khoảng 0,2 mét.
Điều kiện tạo thành của các vỉa than là:
- Ở những vùng khí hậu địa hình, khí hậu, thời tiết thuận lợi có rừng (thực vật)
phát triển phong phú.
- Có hoạt động thăng trầm của vỏ trái đất (một lần hạ xuống chỉ tạo thành một vỉa
(hay một lớp) than. Chiều dày của vỉa (hay một lớp) than phụ thuộc vào lượng thực vật bị
vùi lấp, giữa các vỉa than (lớp than) được thành tạo các lớp đá trầm tích (đá kẹp) xen kẽ.
2. Khái niệm về vỉa than và các yếu tố thế nằm của vỉa
- Vỉa than: Là nơi tập trung tích tụ than trong lịng đất, nó được giới hạn bởi hai
mặt song song hoặc gần song song với nhau: Mặt trên gọi là mặt vách (mái hay nóc);
lớp đá nằm phía trên mặt vách gọi là đá vách; mặt dưới gọi là mặt trụ (đáy hay nền);
lớp đá nằm phía dưới mặt trụ gọi là đá trụ.

Mặt địa hình
Mặt vách

Mặt trụ
Đá trụ

Đá vách

Lớp đá kẹp


v

Hình 1. Hình dáng, cấu tạo của vỉa than trong lòng đất
- Các yếu tố thế nằm của vỉa.

Vỉa than được xác định bằng các
yếu tố sau:
Phía trên là mặt địa hình tự nhiên
và có (P) là mặt phẳng nằm ngang.
Các yếu tố thế nằm của vỉa được xác
định:

D



v

mv

D'
A

S

B

C
Mặt trụ vỉa
P
Mặt vách vỉa

mv - Chiều dày của vỉa

Lớp đá kẹp

v - Góc dốc của vỉa
AB - Đường phương của vỉa

Hình 2. Các yếu tố thế nằm và cấu tạo của vỉa than

6


DC - Đường dốc của vỉa
D‟C- Đường hướng dốc của vỉa
+ Đường phương vỉa S; mét (đường AB): Là giao tuyến giữa mặt phẳng nằm
ngang với bề mặt vỉa than (có thể là mặt vách hay mặt trụ của vỉa). Người ta mơ tả vỉa
than trên bình đồ bằng các đường phương của trụ vỉa (gọi là bình đồ đẳng trụ vỉa than)
và bình đồ bằng các đường phương của vách vỉa (gọi là bình đồ đẳng vách vỉa than),
hay đồng thời cả các đường phương bên vách và đường phương bên trụ (gọi là bình đồ
tính trữ lượng vỉa than; trong bình đồ tính trữ lượng người ta biểu diễn đường đẳng
vách bằng nét liền mảnh, đường đẳng trụ bằng nét đứt mảnh).
+ Đường dốc H (đường DC): Là đường nằm trên bề mặt vỉa than (có thể là mặt
vách hay mặt trụ vỉa) vng góc với đường phương và hướng xuống phía dưới.
+ Đường hướng dốc (đường D‟C): Là hình chiếu của đường dốc trên mặt phẳng
nằm ngang (biểu diễn hướng cắm của vỉa than trên bình đồ).
+ Chiều dày vỉa (mv, mét): Là khoảng cách vng góc từ mặt trụ vỉa sang mặt vách
vỉa tại vị trí kháo sát. Chiều dày hữu ích của vỉa là tổng chiều dày các lớp than, không
kể chiều dày các lớp đá kẹp có mặt trong vỉa than.
+ Góc dốc vỉa (v, độ): Là góc hợp bởi giữa đường dốc và hình chiếu của nó trên
mặt phẳng nằm ngang (P) hay là góc hợp bởi bề mặt của vỉa than với mặt phẳng nằm
ngang tại vị trí khảo sát.
+ Lộ vỉa của vỉa than: Là phần vỉa than tiếp giáp với mặt địa hình tự nhiên hoặc
nằm dưới lớp đất phủ phong hóa hay dưới lớp trầm tích đệ tứ (Q). Có những vỉa than

khơng tiếp giáp với mặt đất, nhưng trên bản đồ địa hình địa chất người ta vẫn biểu diễn
đường lộ vỉa.
+ Đá kẹp: Là các lớp đá nằm bên trong vỉa than (xen giữa mặt vách và trụ của vỉa)
Với các vỉa than nằm ngang (có v = 00) và các vỉa có góc dốc thẳng đứng (có v =
900) trên bình đồ khơng thể hiện đường phương và đường hướng dốc.
3. Phân loại vỉa than theo điều kiện khai thác
3.1. Phân loại theo chiều dày và góc dốc
+ Theo cách phân loại của các nước trên thế giới vỉa than được phân thành các loại:
- Phân loại theo chiều dày vỉa than:
+ Vỉa rất mỏng

mv < 0,5m

+ Vỉa mỏng

mv < 1,3m

+ Vỉa dày trung bình

1,3m  mv  3,5m

+ Vỉa dày

mv > 3,5m

- Phân loại theo góc dốc vỉa than:
+ Vỉa bằng
+ Vỉa thoải
+ Vỉa dốc nghiêng
+ Vỉa dốc đứng

v  50
50 < v  250
250 < v  450
v > 450

7


+ Theo cách phân loại của Việt Nam: Được quy định ở Điều 73 “Quy phạm K
thuật Khai thác Hầm lò than và diệp thạch 18 - TCN - 5 - 2006” các vỉa than được
phân loại như sau:
- Phân loại theo chiều dày của vỉa than:
+ Vỉa than có chiều dày rất mỏng khi:

mv < 0,7 m

+ Vỉa than có chiều dày mỏng khi:

mv = 0,71 m ÷ 1,20 m

+ Vỉa than có chiều dày trung bình khi:

mv = 1,21 m ÷ 3,50 m

+ Vỉa than dày:

mv > 3,5 m

- Phân loại theo góc dốc vỉa than:

+ Vỉa thoải:

α < 150

+ Vỉa nghiêng:

α = 150 ÷ 350

+ Vỉa dốc nghiêng:

α = 350 ÷ 550

+ Vỉa dốc đứng:

α > 550

3.2. Phân loại theo cấu tạo
- Vỉa có cấu tạo đơn giản là các vỉa than ở bên trong vỉa không có các lớp đá kẹp.
- Vỉa có cấu tạo phức tạp là các vỉa than ở bên trong vỉa có lẫn các lớp đá kẹp.
4. Các thành phần của than
4.1. Phân tích thành phần hố học của than
Trong thành phần của than gồm các ngun tố hố học chính sau: Cácbon (C),
Hyđrô (H2), Oxy (O2), Nitơ (N2), Phốt pho (P), Lưu huỳnh (S).
- Các bon (C): là nguyên tố cơ bản và quan trọng nhất trong than đá, than chất
càng cao hàm lượng Các bon càng nhiều thì than có nhiệt lượng càng cao.
- Hyđrơ (H2): có trong than khoảng 3  5%. Than chứa nhiều Hyđrô khi cháy
sinh ra ngọn lửa dài (Hàm lượng chất bốc càng cao; than lửa dài).
- Ôxy (O2): Ôxy trong than thường tồn tại dưới dạng các hợp chất, đó là các muối
hoặc các ôxyt, khi than cháy nó thu nhiệt, làm giảm nhiệt lượng của than.
- Nitơ (N2): Nitơ không cháy nên không phát nhiệt (thường ở dạng hợp chất NH3,

HNO3). Trong than hàm lượng Nitơ rất nhỏ, lượng Nitơ càng lớn càng làm giảm một cách
tương đối thành phần của các chất cháy trong than, làm hạn chế tốc độ cháy của than.
- Lưu huỳnh (S), Phốt pho (P): các loại than đều chứa Lưu huỳnh và Phốt pho với
hàm lượng rất nhỏ (hàm lượng các nguyên tố này tăng, sẽ có hại trong quá trình luyện
kim) tồn tại dưới dạng Sulfua, Sulfat, Photforis hoặc các hợp chất hữu cơ. Lưu huỳnh
khi cháy tạo thành SO2 và toả nhiệt. Lưu huỳnh là nguyên tố có hại cho sức khoẻ con
người và thiết bị trong quá trình sử dụng than.
Qua quá trình phân tích thành phần hóa học của than người ta thu được kết quả
như trong bảng:
Ngoài các yếu tố kể trên người ta cịn chú ý đến các chất khí có trong than như CH4,
CO2, N2, H2, H2S, khí hiếm; trong đó ta cần chú ý đến các khí CH4 có thể gây ra cháy, nổ;
khí H2S, CO2 có thể gây ra nhiễm độc và gây ngạt (khi hàm lượng của nó đủ lớn).

8


Bảng 1. Thành phần hóa học trong các loại than
Hàm lƣợng

Than bùn

Than nâu

Than đá
(%)

Than
Ant’raxit(%)

Than củi

(%)

Nguyên tố

(%)

(%)

C

50 - 60

60 - 70

75 - 90

90 - 95

50

H2

6

5–6

4-5

2

-

O2

30 - 40

10 - 30

2 - 10

1-2

-

N

1-3

-

-

-

-

S, P

Cịn lại

Cịn lại

Cịn lại

Cịn lại

-

4.2. Phân tích thành phần cơng nghệ của than
Thành phần công nghệ của than bao gồm: nước (độ ẩm), chất bay hơi (chất bốc),
độ tro.
- Độ ẩm (W, %): Đặc trưng cho lượng nước chứa trong than. Độ ẩm chứa trong
than càng cao thì nhiệt lượng của than càng giảm và ngược lại. Nguyên nhân gây ra độ
ẩm của than: Là do lượng nước có ngay khi thành tạo than, do q trình trầm tích nước
xâm nhập vào vỉa than; do quá trình khai thác, vận chuyển, bảo quản...
- Độ tro (A, %): Là thành phần khơng cháy được cịn lại khi đốt cháy hồn tồn
một kilơgam than, độ tro càng ít thì chất lượng than càng tốt.
- Chất bốc (V, %): Là thành phần bay hơi của than (gồm các chất khí như: CH4,
H2, CO...) khi chưng cất than ở nhiệt độ 800  8500C, chất bốc có ảnh hưởng tới q
trình cháy của than, chất bốc càng nhiều thì than càng xốp, dễ bắt lửa, dễ cháy.
- Độ Kok: Là phần rắn còn lại sau khi chưng cất than ở nhiệt độ 800  8500C
(Thực chất là lượng tro và thành phần cháy được của than ở trạng thái rắn).
- Nhiệt lượng (Q, Kcal/kg): Là khả năng sinh nhiệt khi đốt cháy hoàn toàn một
kilôgam than. Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của than.
Bảng 2. Một số thành phần công nghệ của một số loại than
Thành
phần

Than bùn

Than nâu

Than đá

Than
Ant’raxit

Than củi

W (%)

40 – 50

10 - 40

1–8

1-2

-

V (%)

70

45 - 55

10 - 50

8

-

8000-8500

3000 - 4500

Q, (kcal/kg) 2500 - 4500 3000 - 7000 7000 - 8000
4.3. Công dụng của than

Than rất cần cho tất cả các ngành trong nền kinh tế quốc dân: Công nghiệp,
năng lượng, nông nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng, sản xuất vật liệu xây dựng
và chất đốt phục vụ đời sống nhân dân và xuất khẩu trong những năm qua đổi lấy một
lượng ngoại tệ đáng kể...

9


Qua khảo sát để sản xuất ra:
- Để sản xuất ra 1 kw điện cần 0,4 - 0,5 kg than (có nhiệt lượng 7000 kcal/kg)
- Để sản xuất ra 1 tấn gang cần 0,2 tấn than Kok
- Để sản xuất ra 1 tấn thép cần 0,6 tấn than Kok
- Để sản xuất ra 1 tấn đồng cần 1,8 tấn than Kok
- Để sản xuất ra 1 tấn nhôm cần 12 tấn than Kok
- Để vận chuyển 1000 tấn.km hàng hóa bằng tầu hỏa cần 12 kg than đá.
- Trong công nghiệp dệt để sản xuất ra 3,5 vạn tấn sợi Vinilon cần 1 triệu tấn than
hoặc 0,46 triệu tấn bông hoặc 7,5 vạn tấn dầu.
- Từ than người ta có thể chế ra khoảng 350 loại sản phẩm khác nhau...
5. Sơ lƣợc lịch sử khai thác than ở Việt Nam
Ở nước ta phát hiện ra than vào đầu thế kỷ thứ 19 ở vùng núi Yên Lãng.

Đến ngày 10 tháng 1 năm 1840 (ngày 06 tháng chạp năm Kỷ Hợi) vua Minh
Mạng phê chuẩn cho phép mở mỏ khai thác than vùng núi Yên Lãng (Đông Triều).
Đến ngày 27 tháng 8 năm 1884 (ngày 06 tháng 7 năm Giáp Thân) Triều đình Huế
ký văn tự bán khu mỏ cho Pháp khai thác trong thời hạn 100 năm.
Đến ngày 24 tháng 5 năm 1888 Pháp thành lập „„Công ty Pháp mỏ than Bắc Kỳ”
(Sociéte Francaice des Charbonnnages du Tonkin viết tắt là: S.F.C.T.) tiến hành khai
thác chủ yếu ở vùng Quảng Ninh: Mạo Khê, Vàng Danh, Hà Lầm, Hà Tu, Cẩm Phả và
Mông Dương. Đã khai thác được khoảng trên 50 triệu tấn than chất lượng tốt, chủ yếu
khai thác thủ công.
Đến năm 1955 ta tiếp quản và cải tạo lại các mỏ cũ, thăm dò bổ xung, cải tạo mở
rộng quy mơ sản xuất của các mỏ than Hầm lị với cơng nghệ chủ yếu là bán cơ giới
hóa và thử nghiệm một số công nghệ tiên tiến. Thiết kế xây dựng một số mỏ mới đáp
ứng cho sự phát triển của nền kinh tế của đất nước.
6. Sự phân bố than ở Việt Nam
Than ở Việt Nam được thành tạo chủ yếu ở kỷ T‟riats thống trên bậc Nori-Rêti
(T3-n-r), và kỷ Đệ Tam (Tr).
Than có tuổi T‟riats được phân bố chủ yếu ở: vùng Đơng Bắc (Móng Cái, ng
Bí, Bố Hạ, Tuyên Quang); vùng Tây Bắc: (Từ ven sông Đà đến Điện Biên Phủ); vùng
Phấn Mễ (Thái Nguyên); Nho Quan (Ninh Bình); Khu 4 cũ.
Than có tuổi Đệ Tam được phân bố chủ yếu ở Cao Bằng; Na Dương (Lạng
Sơn); vùng dọc sông Hồng (Phú Thọ, Lào Cai); vùng dọc sông Cả (Con Cuông, Khe
Bố) và vùng trũng Hà Nội.
Trữ lượng chủ yếu được phân bố:
Vùng Quảng Ninh chủ yếu là than Ant‟raxit chiếm trên 95% tổng trữ lượng than
Ant‟raxit của cả nước (đến nay dự báo còn khoảng trên 5 tỷ tấn đến mức -500)
Vùng trũng Hà Nội chủ yếu là than nâu với trữ lượng trên 200 tỷ tấn: Phân bố
suốt từ Gia Lâm (Hà Nội) đến Tiền Hải (Thái Bình). Tập trung ở ba khu vực chính là
Khối Châu (Hưng n), Đơng Quan, Vũ Thư (Thái Bình).

10

PHẦN I- MỞ VỈA VÀ CHUẨN BỊ RUỘNG THAN
Chƣơng 1- RUỘNG MỎ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP CHUẨN BỊ RUỘNG THAN
1.1. Ruộng mỏ
1.1.1. Khái niệm, hình dáng, kích thƣớc, cách xác định
1.1.1.1. Khái niệm về mỏ và ruộng mỏ
* Mỏ hầm lị (Xí nghiệp mỏ Hầm lị): Là một đơn vị sản xuất độc lập được Nhà
nước cho phép quản lý, khai thác tồn bộ hoặc một phần khống sàng khống sản có
ích bằng phương pháp Hầm lị.
Người ta phân chia mỏ hầm lò ra làm hai loại:
- Mỏ độc lập: Là một đơn vị sản xuất đảm nhận tất cả các q trình sản xuất của mỏ
hầm lị: (Mở vỉa, chuẩn bị, khai thác, sàng tuyển, sửa chữa thiết bị...).
- Mỏ phụ thuộc: Là một đơn vị sản xuất chỉ đảm nhận một số khâu của quá trình sản
xuất của mỏ hầm lò: (Mở vỉa, chuẩn bị, khai thác, nhưng có thể khơng sàng tuyển, sửa
chữa thiết bị...).
* Ruộng mỏ: Là tồn bộ khống sàng khi khống sàng có kích thước nhỏ, hoặc
một phần khống sàng khi khống sàng có kích thước lớn do một mỏ hay một một khu
độc lập của một mỏ đảm nhận khai thác.
1.1.1.2. Hình dáng, kích thước và ranh giới của ruộng mỏ
+ Hình dáng của ruộng mỏ phụ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất kiến tạo của
khu vực.
+200
+100

a)

+0
-100
- 200

+200

+100

b)

+0

-100

- 20
0

Hình 1-1. Hình dạng ruộng mỏ
- Nếu địa hình bằng phẳng, thế nằm của vỉa ổn định cả theo phương và theo hướng dốc
thì hình dạng của ruộng mỏ có hình chữ nhật các đường đẳng vách (đẳng trụ) là các
đường thẳng song song và cách đều nhau như trên hình 1-1.a

11


- Nếu địa hình khơng bằng phẳng, thế nằm của vỉa khơng ổn định thì hình dạng của
ruộng mỏ phức tạp, khác nhau như trên hình 1-1.b
+ Kích thước ruộng mỏ được xác định bằng các thông số:
- Chiều dài theo phương của ruộng mỏ: Ký hiệu là S (m); chiều dài theo phương của
ruộng mỏ có thể thay đổi từ vài trăm mét đến vài nghìn mét.
- Chiều dài theo hướng dốc của ruộng mỏ kí hiệu là H (m) (kích thước từ biên giới
phía trên đến biên giới phía dưới của ruộng mỏ).
- Chiều sâu chơn vùi của vỉa than (biên giới phía dưới của ruộng mỏ).

- Số lượng vỉa trong ruộng mỏ (nv).
- Diện tích mặt đất được giao quyền sử dụng.
Ranh giới của ruộng mỏ bao gồm giới hạn phía trên, giới hạn phía dưới và giới hạn
theo phương của vỉa. Ngoài ra trên bản đồ địa chất của mỏ còn giới hạn các biên giới
của ruộng mỏ theo các hướng Đông, Tây, Nam, Bắc và tọa độ của các mốc biên giới
mỏ trên địa hình thực tế.
Kích thước của ruộng mỏ được xác định dựa vào cấu tạo địa chất (các đứt gẫy
kiến tạo), chi phí để khai thác một tấn than trên cơ sơ tối ưu hóa các kích thước ruộng mỏ.
1.1.2. Phân loại ruộng mỏ
+ Phân loại theo hình dáng của ruộng mỏ:
+200
+100

a)

GiÕng má
+0

-100

- 20
0

+200
+100

b)

+0

-100

GiÕng má
- 20
0

Hình 1-2. Phân loại ruộng mỏ theo vị trí đường lị chính
a) Ruộng mỏ hai cánh; b) Ruộng mỏ một cánh

12


- Khi khu vực địa hình bằng phẳng, khơng có phay phá, uốn nếp, góc dốc của vỉa ổn
định cả theo phương và theo hướng dốc. Khi đó ruộng mỏ có dạng là hình chữ nhật
vng vắn, các đường phương của vỉa là các đường thẳng song song và cách đều nhau
gọi. Ruộng mỏ như vậy được gọi là đơn giản như trên hình 1-1.a
- Ngược lại khi ruộng mỏ có dáng là hình bất kỳ gọi là ruộng mỏ phức tạp như trên
hình 1-1.b
+ Phân loại theo số vỉa trong ruộng mỏ:
- Nếu trong ruộng mỏ chỉ có một vỉa gọi là vỉa đơn.
- Nếu trong ruộng mỏ có nhiều hơn một vỉa gọi là cụm vỉa.
+ Phân loại theo vị trí đường lị chính bố trí trong ruộng mỏ:
- Nếu vị trí đường lị mở vỉa chính bố trí ở khu vực trung tâm theo phương của ruộng
mỏ và được khai thác ở hai phía của đường lị chính gọi là ruộng mỏ hai cánh như trên
hình 1-2.a
- Nếu vị trí đường lị mở vỉa chính bố trí ở về một phía theo phương của ruộng mỏ gọi
là ruộng mỏ một cánh như trên hình 1-2.b
1.2. Trữ lƣợng - Tổn thất - Sản lƣợng - Tuổi mỏ
1.2.1. Trữ lƣợng
1.2.1.1. Khái niệm

Trữ lượng địa chất (Zđc; tấn): Là khối lượng khống sản có ích (than) nằm trong
lịng đất bên trong biên giới của ruộng mỏ; nó được xác định trên cơ sở từ kết quả q
trình thăm dị địa chất và là tài liệu rất quan trọng để thiết kế khai thác mỏ, xác định
quy mô sản xuất, thời gian tồn tại của mỏ...
1.2.1.2. Phân loại - Phân cấp trữ lượng
Dựa vào điều kiện kinh tế - kỹ thuật, trữ lượng địa chất được chia ra làm hai loại:
- Trữ lượng trong bảng cân đối: Là trữ lượng thỏa mãn các yêu cầu về tiêu chuẩn
công nghiệp và điều kiện kinh tế - kỹ thuật hiện tại khai thác đem lại lợi nhuận.
- Trữ lượng ngoài bảng cân đối: Là trữ lượng chưa thỏa mãn các yêu cầu về tiêu
chuẩn công nghiệp và điều kiện kinh tế - kỹ thuật hiện tại chưa cho phép khai thác;
khai thác chưa có lãi (chiều dày, góc dốc, độ tro, nhiệt lượng, chiều sâu chôn vùi...).
Giữa trữ lượng trong bảng cân đối và ngồi bảng cân đối có quan hệ mật thiết với
nhau; nghĩa là khi có điều kiện kỹ thuật cơng nghệ phát triển... trữ lượng ngoài bảng
cân đối sẽ được nghiên cứu và đưa vào trong bảng cân đối để huy động khai thác.
* Dựa vào mức độ chi tiết của các cơng trình thăm dị, trữ lượng địa chất được
phân thành bốn cấp:
- Trữ lượng cấp A: Là trữ lượng chính xác đã được thăm dị tỷ mỷ bằng các cơng
trình hào, hố, giếng, lị, lỗ khoan... Qua đó đã hiểu một cách chính xác về số lượng,
chất lượng, các yếu tố thế nằm của khoáng sản trong một phạm vi nhất định.
- Trữ lượng cấp B: Là trữ lượng có mức độ chính xác kém hơn trữ lượng cấp A, vì
các cơng trình thăm dị thưa hơn nên chỉ biết thế nằm của vỉa, sơ bộ đánh giá được số
lượng, chất lượng khoáng sản, chưa đánh giá được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để
yêu cầu khai thác.

13


- Trữ lượng cấp C1: Là trữ lượng được xác định trên cơ sở thăm dò bằng các hào, hố
lẻ tẻ hoặc từ các bản đồ địa chất mà suy đoán ra thế nằm của vỉa, số lượng, chất lượng
khoáng sản chỉ biết một cách khái quát.

- Trữ lượng cấp C2: Là trữ lượng không chắc chắn chủ yếu dựa vào các tài liệu địa
chất đã có rồi nội suy. Trữ lượng C2 chỉ dùng để tham khảo khi thiết kế.
Mới đây Bộ Tài nguyên và Môi trường Ban hành“Quy định số: 06/2006/QĐBTNMT (Hà Nội; ngày 07 tháng 6 năm 2006) về Phân cấp trữ lượng và tài nguyên
khoáng sản rắn”, được tóm tắt như sau:
Giải thích từ ngữ:
1. Tài ngun khống sản rắn là những tích tụ tự nhiên của các khoáng chất rắn
bên trong hoặc trên bề mặt vỏ trái đất, có hình thái, số lượng và chất lượng đáp ứng
những tiêu chuẩn tối thiểu để có thể khai thác, sử dụng một hoặc một số loại khoáng
chất từ các tích tụ này đem lại hiệu quả kinh tế tại thời điểm hiện tại hoặc tương lai.
Tài nguyên khoáng sản rắn được chia thành: Tài nguyên khoáng sản rắn xác định và tài
nguyên khoáng sản rắn dự báo.
2. Tài nguyên khoáng sản rắn xác định là tài nguyên khống sản rắn đã được
đánh giá, khảo sát, thăm dị xác định được vị trí, diện phân bố, hình thái, số lượng, chất
lượng, các dấu hiệu địa chất đặc trưng với mức độ tin cậy nghiên cứu địa chất từ chắc
chắn đến dự tính.
3. Tài ngun khống sản rắn dự báo là tài nguyên khoáng sản rắn được dự
báo trong quá trình điều tra cơ bản địa chất về tài nguyên khoáng sản trên cơ sở các
tiền đề và dấu hiệu địa chất thuận lợi cho thành tạo khoáng sản với độ tin cậy từ suy
đoán đến phỏng đoán.
4. Trữ lượng khoáng sản rắn là một phần của tài nguyên khống sản rắn xác
định đã được thăm dị và việc khai thác, chế biến chúng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế
trong những điều kiện thực tiễn tại thời điểm tính trữ lượng.
Phân loại trữ lượng và tài ngun khống sản rắn:
1. Trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn được phân loại trên cơ sở phối hợp của 3
nhóm thông tin:
a) Mức độ hiệu quả kinh tế được phân làm 3 mức: Có hiệu quả kinh tế, có tiềm
năng hiệu quả kinh tế và chưa rõ hiệu quả kinh tế.
b) Mức độ nghiên cứu khả thi được phân làm 3 mức: Nghiên cứu khả thi,
nghiên cứu tiền khả thi và nghiên cứu khái quát.
c) Mức độ nghiên cứu địa chất được phân làm 4 mức có độ tin cậy khác nhau:

Chắc chắn, tin cậy, dự tính và dự báo.
2. Cấp trữ lượng và tài ngun khống sản rắn có tên gọi theo mã số gồm 3 chữ số.
Trong đó:
a) Chữ số đầu thể hiện mức độ hiệu quả kinh tế: Số 1 - Có hiệu quả kinh tế; số
2 - Có tiềm năng hiệu quả kinh tế và số 3 - Chưa rõ hiệu quả kinh tế.
b) Chữ số thứ hai thể hiện mức độ nghiên cứu khả thi: Số 1 - Nghiên cứu khả
thi; số 2 - Nghiên cứu tiền khả thi; số 3 - Nghiên cứu khái quát.

14


c) Chữ số thứ ba thể hiện mức độ tin cậy nghiên cứu địa chất: Số 1 - Chắc
chắn; số 2 - Tin cậy; số 3 - Dự tính; số 4 - Dự báo. Đối với mức dự báo phân thành 2
phụ mức: Suy đoán (ký hiệu là a) và phỏng đoán (ký hiệu là b).
Phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn:
Tài nguyên khoáng sản rắn được phân làm 2 nhóm: Tài ngun khống sản rắn
xác định và tài nguyên khoáng sản rắn dự báo.
Bảng 1-1. Phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn
Mức độ

Dự báo

nghiên cứu
địa chất
Mức độ

Chắc chắn

Tin cậy

Dự tính

hiệu quả

Suy đốn

Phỏng
đốn

kinh tế
Trữ lượng
111

Có hiệu quả kinh tế

Trữ lượng
121

Trữ
122

lượng



Tài nguyên
211
Có tiềm năng hiệu
quả kinh tế


Tài nguyên

Chưa rõ hiệu quả
kinh tế

221

Tài nguyên
222





Tài nguyên
331

Tài nguyên
332

Tài ngun
333

Tài
ngun

Tài
ngun







334a

334b

1. Nhóm tài ngun khống sản rắn xác định phân thành 2 loại: Trữ lượng và tài
nguyên.
a) Loại trữ lượng được phân thành 3 cấp:
- Cấp trữ lượng 111;
- Cấp trữ lượng 121;
- Cấp trữ lượng 122.

15


b) Loại tài nguyên được phân thành 6 cấp:
- Cấp tài nguyên 211;
- Cấp tài nguyên 221;
- Cấp tài nguyên 222;
- Cấp tài nguyên 331;
- Cấp tài nguyên 332;
- Cấp tài ngun 333.
2. Nhóm tài ngun khống sản rắn dự báo phân thành 2 cấp:
- Cấp tài nguyên 334a;
- Cấp tài nguyên 334b.

 - Nghiên cứu khả thi.
 - Nghiên cứu tiền khả thi.
 - Nghiên cứu khái quát.
Kèm theo Quyết định số: 06/2006 có Phụ lục “Hướng dẫn chuyển đổi cấp trữ
lượng và cấp tài nguyên” từ cấp A, B, C1 và C2 về các cấp trữ lượng phân theo Quy
định trong Quyết định số: 06/2006/QĐ-BTN&MT .
1.2.1.3. Phương pháp tính trữ lượng
Với các vỉa than có cấu trúc, cấu tạo đơn giản người ta thường dùng phương pháp
khối địa chất để tính trữ lượng cho ruộng mỏ. Thực chất của phương pháp này là tính
thể tích các khối này và nhân với trọng lượng thể tích của than. Nếu gọi Zđc là trữ
lượng địa chất của ruộng mỏ ta có:
- Trường hợp vỉa đơn trữ lượng địa chất tính theo cơng thức:
Zđc = V.  ;

tấn

(1-1)

3

Trong đó: V - Thể tích của vỉa than, m

 - Trọng lượng thể tích của than, tấn/m3
Khi vỉa than nằm nghiêng:
m3

V = S.H.mtb ;

(1-2)

Trong đó: S- Chiều dài theo phương của vỉa than, m
H - Chiều dài theo hướng dốc của vỉa than, m
mtb - Chiều dày trung bình của vỉa than, m.

m

tb



m1  m2  ....  mn



1 nct

m ; m
i

(1-3)

n
n
Trong đó: m1, m2, ..., mn- Chiều dày vỉa xác định qua các cơng trình thăm dị; m
ct

ct

1

nct - Số cơng trình thăm dò.
Zđc = S.H.mtb.;
Hay:

tấn

(1-4)

Zđc = S.H.p ; tấn

(1-5)

16


p = mtb. ; tấn/ m2 (trữ lượng trên một đơn vị diện tích vỉa than).
- Trường hợp cụm vỉa: Khi ruộng mỏ có nv vỉa thì trữ lượng địa chất của ruộng
mỏ bằng tổng trữ lượng của các vỉa cộng lại:
n

Zđc = Zđc1 + Zđc2 + Zđc3+... +Zđci +...+ Zđcn =

Z
i 1

đci

; tấn

(1-6)

nv - Số vỉa trong ruộng mỏ
1.2.1.4. Vai trò của trữ lượng mỏ
Trữ lượng mỏ là một thơng số rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến thời gian tồn
tại của mỏ, sản lượng hàng năm của mỏ và quy mô khai thác mỏ, vốn đầu tư xây dựng
cơ bản và hiệu quả sử dụng vốn đầu tư.
Độ chính xác của trữ lượng đảm bảo cho q trình khai thác ổn định và tránh
được rủi ro trong quá trình khai thác sau này.
Để tiến hành thiết kế xây dựng mỏ mới, cải tạo và mở rộng mỏ đang hoạt động,
phải xuất phát từ trữ lượng trong bảng cân đối của ruộng mỏ. Trữ lượng này phải được
Hội đồng trữ lượng Quốc gia phê duyệt. Theo quy định trước đây trữ lượng trong bảng
cân đối bao gồm các cấp A, B, C1 và được chia thành hai nhóm cho phép thiết kế mỏ.
- Nhóm 1: Khống sàng có cấu tạo đơn giản. Trữ lượng này được lập dự án
khai thác khi trữ lượng cấp (A+B)  50%.(A + B + C1), trong đó trữ lượng cấp A phải
lớn trên 20%.
- Nhóm 2: Khống sàng có cấu tạo địa chất phức tạp, loại này được lập dự án
khai thác khi trữ lượng cấp B  50%.(A + B + C1).
Đối với các mỏ than: than có cấu tạo dạng vỉa được xếp vào nhóm 1 (khống
sàng có cấu tạo đơn giản).
Hiện nay để quản lý chặt chẽ tài nguyên khoáng sản, Nhà nước đã giao các khu
vực có cấp trữ lượng C1, C2 cho các mỏ quản lý và khai thác. Để đảm bảo khai thác các
khu vực này có hiệu quả việc thăm dò bổ xung để nâng cấp trữ lượng đối với các mỏ là
rất cần thiết, ngoài ra trong q trình đào lị chuẩn bị việc cập nhật các yếu tố địa chất
cũng là một nguồn tài liệu rất tốt để nâng cấp trữ lượng cho ruộng mỏ
1.2.2. Tổn thất - Sản lƣợng và Tuổi mỏ
1.2.2.1. Tổn thất
Trong q trình khai thác người ta khơng thể lấy hết toàn bộ trữ lượng trong bảng
cân đối của ruộng mỏ. Vì vậy, phần trữ lượng trong bảng cân đối cịn lại nằm trong
lịng đất khơng khai thác được gọi là tổn thất.
Tổn thất được chia làm hai loại:

+ Tổn thất chung của mỏ (gọi là tổn thất vĩnh viễn): Là trữ lượng để lại làm trụ bảo
vệ các công trình trên mặt địa hình trong phạm vi của ruộng mỏ, các trụ bảo vệ các
đường lò mở vỉa, các trụ bảo vệ biên giới mỏ, trụ bảo vệ xung quanh các đới phá huỷ
địa chất (bên cạnh các phay phá), trụ bảo vệ dưới các vùng ao, hồ, sông, suối... Lượng
tổn thất này không thể tận thu (khấu vét) khi kết thúc khai thác ruộng mỏ.

17


+ Tổn thất khai thác: Là những tổn thất phụ thuộc vào việc lựa chọn hệ thống khai
thác, phương pháp khấu than, chiều dày của vỉa, trình độ kỹ thuật công tác mỏ, tổn thất
khi để lại trụ bảo vệ các đường lị chuẩn bị, tổn thất trong q trình vận tải...
Để đánh giá mức độ khai thác trữ lượng khống sản có ích người ta sử dụng hệ số
khai thác (C) đặc trưng cho mức độ tổn thất, giá trị của hệ số này phụ thuộc vào các
điều kiện địa chất mỏ và nó được dao động trong phạm vi rộng. Khi thiết kế có thể lấy
sơ bộ giá trị hệ số này như sau:
- Đối với vỉa mỏng:

C = 0,9  0,92

- Đối với vỉa dày trung bình:

C = 0,85  0,88

- Đối với vỉa dốc thoải:

C = 0,82  0,85

- Đối với vỉa dốc đứng:

C = 0,75  0,8

Bởi vậy, khi thiết kế người ta sử dụng một trữ lượng nhỏ hơn trữ lượng địa chất
trong bảng cân đối và được gọi là trữ lượng công nghiệp (ZCN).
ZCN = Zđc.C ;

tấn.

(1-7)

Trong đó: Zđc - Trữ lượng địa chất trong bảng cân đối, tấn.
C - Hệ số khai thác trữ lượng.
Hệ số C là tỷ lệ phần khối lượng khoáng sản của trữ lượng trong bảng cân đối có
thể khai thác được và được tính theo cơng thức:
C=

Z CN
Z đc

(1-8)

1.2.2.2. Sản lượng và tuổi mỏ
Sản lượng của mỏ là: Khối lượng khống sản có ích của một xí nghiệp mỏ khai thác
được trong một đơn vị thời gian (tháng, quý, năm hay kỳ kế hoạch).
Sản lượng hàng năm của mỏ cịn được gọi là Cơng suất của mỏ; (tấn/năm).
Sản lượng của mỗi mỏ đóng góp vào tổng sản lượng khai thác than của đất nước
nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của nền kinh tế quốc dân. Hiện nay ở nước ta hàng
năm đang tiêu thụ một khối lượng đáng kể trên tổng sản lượng than khai thác được.
Công suất thiết kế (sản lượng hàng năm) của mỏ có ảnh hưởng rất lớn tới các tham
số mỏ như: Sơ đồ mở vỉa, phương pháp chuẩn bị, hệ thống khai thác, công nghệ khai

thác, hệ thống vận tải, thông gió, sơ đồ cơng nghệ trên mặt mỏ...và vốn đầu tư xây
dựng cơ bản. Hiệu quả sử dụng, thời hạn thu hồi vốn đầu tư và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật của mỏ.
Tuổi mỏ: Là thời gian tồn tại của một xí nghiệp mỏ kể từ khi vào khai thác đảm
bảo công suất thiết kế cho đến khi khai thác hết trữ lượng công nghiệp của ruộng mỏ.
Như vậy giữa sản lượng và tuổi mỏ có mối quan hệ tỷ lệ nghịch và chúng đều là
những thông số rất quan trọng trong công tác thiết kế mỏ.
Tuổi mỏ được tính theo cơng thức:
T=

Z CN
;
A

năm

18

(1-9)


Trong đó: ZCN - Trữ lượng cơng nghiệp của mỏ, tấn.
A- Sản lượng hàng năm (Công suất) của mỏ; tấn/năm.
Để đảm bảo sản xuất có hiệu quả cao nhất, cần phải xác định sản lượng mỏ tối ưu
(sản lượng đảm bảo khi khai thác có giá thành một tấn sản phẩm là nhỏ nhất), đây là
một bài toán phức tạp và có thể xác định nó theo các phương pháp sau đây:
- Phương pháp thống kê: Căn cứ vào số liệu thống kê về quan hệ giữa sản lượng mỏ
và giá thành khai thác một tấn than của một loạt các xí nghiệp đã và đang sản xuất ổn
định có cùng một điều kiện, người ta đưa các số liệu này lên đồ thị và tìm cực trị của
nó nhờ các phương trình tốn học gần đúng.

- Phương pháp phương án: Dựa trên trữ lượng công nghiệp của ruộng mỏ người ta
tiến hành thiết kế mỏ với nhiều giá trị công suất khác nhau (mỗi phương án ứng với một
giá trị công suất mỏ). So sánh các phương án với nhau về phương diện kinh tế và lựa
chọn được phương án có chi phí giá thành khai thác một tấn than nhỏ nhất để áp dụng.
- Phương án giải tích: Người ta thiết lập mối quan hệ giữa công suất mỏ và các chi
phí bằng các phương trình tốn học và tiến hành giải các phương trình này để tìm ra
công suất tối ưu của mỏ.
Theo giáo sư: P.Z. Dviagin công suất tối ưu của mỏ được xác định theo công thức:
Ao 

C1 2  E.K 1'
C1
 K .E.K 2
Z CN

; tấn/năm

(1-10)

Trong đó: C1, K, K1‟, K2- Các hệ số tính tốn theo các số liệu thống kê của các mỏ
đang sản xuất.
E- Hệ số hiệu quả tương đối của vốn đầu tư sản xuất cơ bản, E = 0,1
- Hệ số cố định phụ thuộc vào sản lượng lò chợ.
Như vậy tuổi mỏ tối ưu của mỏ (To) được xác định:
To =

Z CN
;
Ao

năm

(1-11)

Thời gian tồn tại thực tế của mỏ cần phải kể đến thời gian xây dựng cơ bản đưa mỏ
vào sản xuất cho đến khi đạt công suất thiết kế (t1) và thời gian khấu vét (t2). Do đó
thời gian tồn tại thực tế của mỏ là:
năm

Tm= To + t1 + t2 ;

(1-12)

Theo quy định của Liên Xô cũ, thời gian xây dựng cơ bản đưa mỏ vào sản xuất
cho đến khi đạt công suất thiết kế (t1) và thời gian khấu vét (t2) được tính như sau:
Thời gian xây dựng cơ bản đưa mỏ vào sản xuất cho đến khi đạt công suất thiết kế
(t1) được quy định theo công suất (quy mô của mỏ) như sau:
Khi công suất mỏ Am = (0,6  1,2). 106 ; tấn/năm thì t1  2năm
Khi cơng suất mỏ Am = (1,2  3). 106
Khi công suất mỏ Am  3.106

; tấn/năm thì t1  3năm
; tấn/năm thì t1  5năm

19


Đối với các mỏ khai thác ở độ sâu trên 800 mét, thì t1 xác định theo thiết kế
(trong lịch trình thi cơng các cơng trình mỏ).
Thời gian khấu vét (t2): Thời gian khấu vét t2 được lấy bằng 20% thời gian khai

thác tầng (hay mức) dưới cùng, tức là ở các vỉa thoải t2  2  3 năm; ở các vỉa dốc
đứng t2  1  2 ; năm.
Theo kinh nghiệm của các nước, thời gian tồn tại của mỏ dài hay ngắn phụ thuộc
vào công suất mỏ:
Công suất mỏ nhỏ hơn 1,2.106 tấn/năm thì thời gian tồn tại của mỏ không dưới 25 
50 năm.
Công suất mỏ lớn hơn 1,2.106 tấn/năm thì thời gian tồn tại của mỏ phải lớn hơn 40
 50 năm.
Ở Việt Nam trong “Quy phạm K thuật Khai thác Hầm lò than và diệp thạch
18 - TCN - 5 – 2006 phân loại mỏ như sau:
Điều 14 mỏ được phân loại theo công suất thiết kế như sau:
1. Loại lớn:

Từ 1000000 tấn/năm trở lên

2. Loại trung bình:

Từ 500000  1000000 tấn/năm

3. Loại nhỏ:

Dưới 500000 tấn/năm.

Điều 15. Tuổi thọ thiết kế mỏ được xác định tối thiểu như sau:
1. Loại lớn:

20 năm

2. Loại trung bình:

15 năm

3. Loại nhỏ:

7 năm

Để phản ánh đầy đủ các điều kiện: Địa chất mỏ, trữ lượng công nghiệp, sự tăng
chiều sâu khai thác, số lượng vỉa trong ruộng mỏ và số vỉa khai thác đồng thời, tổng
chiều dày các vỉa than trong ruộng mỏ và tổng chiều dày các vỉa khai thác đồng thời,
độ chứa khí, góc dốc của vỉa và sản lượng lò chợ... Sản lượng hàng năm của mỏ có thể
xác định theo cơng thức:
An  K t K v  K s  Z CN

md
.K a
mt

;

tấn/năm

(1-13)

Trong đó: Kt- Độ tin cậy của sơ đồ cơng nghiệp mỏ, gương lò, vận tải dưới ngầm,
trục tải, mặt mỏ...
Kv- Hệ số kể đến ảnh hưởng của số lượng vỉa, trong ruộng mỏ và số vỉa
khai thác đồng thời.
mđ- Tổng chiều dày các vỉa khai thác đồng thời, m.
mt- Tổng chiều dày các vỉa trong ruộng mỏ, m.
Ka- Hệ số tính đến độ sâu khai thác và góc dốc của vỉa.

lị chợ.

Ks- Hệ số tính đến sản lượng lị chợ và điều kiện khai thác của các gương

1.3. Các phƣơng pháp chuẩn bị ruộng than

20


1.3.1. Khái niệm về công tác chuẩn bị ruộng than
1.3.1.1. Khái niệm
Chuẩn bị ruộng than: Là việc phân chia ruộng than thành các phần bằng một
hệ thống các đường lò và để có kế hoạch khai thác từng phần một, đảm bảo cho cơng
tác khai thác liên tục, có kế hoạch và ổn định, nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình
khai thác, đảm bảo kế hoạch sản lượng theo thiết kế. Hệ thống các đường đó gọi là hệ
thống các đường lò chuẩn bị.
1.3.1.2. Khái niệm và phân loại đường lị mỏ
a. Khái niệm: Lị là một cơng trình (khoảng trống) được đào trong lịng đất dùng để
thăm dò, phục vụ khai thác hoặc trực tiếp khai thác khống sản có ích, nó có kích thước
theo phương (trục) lớn hơn nhiều so với kích thước tiết diện ngang; (các đường lị có
chiều dài nhỏ, kích thước tiết diện ngang lớn trong mỏ được gọi là hầm hay trạm).
b. Phân loại đường lò
Để phân loại các đường lò người ta có thể có nhiều cách:
+ Phân loại đường lị theo vị trí trong khơng gian:
- Lị bằng: Là đường lị có trục của nó nằm trong mặt phẳng nằm ngang, (nhưng trong
thực tế các đường lò bằng thường được đào có độ dốc từ nhỏ nhơn 7 ‰ để thốt nước
tự nhiên). Trong lị bằng được chia ra các loại:
- Lị dọc vỉa: Là lị bằng có trục đường lò nằm song song với đường phương vỉa. (lò dọc
vỉa đào trong than có thể bám vách hoặc bám trụ; có thể nằm trong đá vách hoặc đá trụ).
- Lị xun vỉa: Là các đường lị bằng có trục của nó vng góc với đường phương vỉa

và đào qua các lớp đất đá khác nhau.
- Lò bán xuyên vỉa: Là các đường lị bằng có trục của nó hợp với đường phương của
vỉa và một góc 00 <  < 900 và đào qua các lớp đất đá khác nhau.
+ Ngồi ra lị bằng cịn bao gồm các đường lị dọc vỉa phân tầng, lò song song đầu và lò
song song chân của lò chợ...
- Lò nghiêng: Là những đường lị mà trục của nó hợp với mặt phẳng nằm ngang một
góc 00 <  < 900. Trong lị nghiêng được chia ra các loại:
- Giếng nghiêng: Là đường lò nghiêng được đào từ mặt đất dùng để mở vỉa (lò xây
dựng cơ bản) phục vụ khai thác một phần hay tồn bộ trữ lượng cơng nghiệp trong
ruộng mỏ. Phổ biến giếng nghiêng chính vận tải khống sản có góc dốc 180 (khi vận tải
bằng băng tải), giếng nghiêng phụ vận tải vật liệu, thiết bị, đi lại có độ dốc đến 250.
- Lò thượng: Là các đường lò nghiêng có thể đào trong đá hoặc trong than thường
được đào theo hướng dốc của vỉa than phục vụ khai thác một phần trữ lượng khoáng
sản trong ruộng mỏ, vận tải than theo hướng từ trên xuống.
- Lò hạ: Là các đường lị nghiêng có thể đào trong đá hoặc trong than thường được đào
theo hướng dốc của vỉa than phục vụ khai thác một phần trữ lượng khoáng sản trong
ruộng mỏ, nhưng vận tải than theo hướng từ dưới lên.
- Lò cắt (thượng cắt, thượng khởi điểm, thượng khai thác): Là đường lò nghiêng đào trong
than, nối từ lò dọc vỉa vận chuyển đến lị dọc vỉa thơng gió trong tầng (phân tầng), dùng làm
luồng khấu đầu tiên cho lò chợ.

21


+ Ngồi ra lị nghiêng cịn bao gồm các họng sáo tháo than, họng sáo thơng gió...
- Lị đứng: Là những đường lị mà trục của nó hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc  =
900 (trục của nó nằm trong mặt phẳng thẳng đứng). Trong lò đứng được chia ra các loại:
- Giếng đứng: Là đường lò đứng được đào từ mặt đất dùng để mở vỉa (lò xây dựng cơ
bản) phục vụ khai thác một phần hay tồn bộ trữ lượng cơng nghiệp trong ruộng mỏ.
- Giếng mù: Là lò đứng (làm nhiệm vụ thay cho giếng đứng khi khai thác xuống sâu)

nhưng miệng giếng khơng có lối thông trực tiếp với mặt đất.
- Phỗng: Là đường lị đứng dùng để tháo quặng, thả vật liệu, thơng gió (trong khai thác
than phỗng chỉ dùng để thơng gió).
+ Lò chợ (lò khai thác): Là nơi trực tiếp khai thác than.
- Phân loại theo vốn dùng để thi công đường lò:
+ Các đường lò xây dựng cơ bản: Dùng vốn đầu tư xây dựng cơ bản để thi công
đào lò và được khấu hao theo tấn trữ lượng.
+ Các đường lò chuẩn bị và lò khai thác (lò chợ): Dùng vốn sản xuất kinh doanh để
thi cơng đào lị.
1.3.2. Các phƣơng pháp chuẩn bị ruộng than
1.3.2.1. Ruộng than chia tầng
a. Khái niệm về chia tầng
Dọc theo hướng dốc của vỉa than người ta chia ruộng than thành các phần có
chiều dài theo phương bằng chiều dài theo phương của ruộng mỏ. Chiều dài theo
hướng dốc của mỗi tầng được giới hạn bởi phía trên là lị dọc vỉa thơng gió, phía dưới
là dọc vỉa vận chuyển của tầng như hình 1-4.

5'

4

22
51

10

9


- Với vỉa dốc thoải thì chiều cao nghiêng của tầng ht = 100  400m.

- Với vỉa dốc đứng thì chiều cao nghiêng của tầng ht = 75  150m.
- Chiều cao đứng của tầng hđ độ chênh cao giữa mức vận tải và thơng gió.
- Chiều cao nghiêng của tầng (chiều cao tầng) ht là khoảng cách theo độ dốc từ mức
vận tải đến mức thơng gió. ht =

Hđ
.
sin 

- Phần than phía trên lị dọc vỉa vận chuyển chính khi khai thác sẽ được vận chuyển
qua cặp lò thượng hướng từ trên xuống về lò dọc vỉa vận chuyển chính và gọi là phần
than lị thượng.
- Phần than phía dưới lị dọc vỉa vận chuyển chính khi khai thác sẽ được vận chuyển
qua cặp lò hạ hướng từ dưới lên về lị dọc vỉa vận chuyển chính và gọi là phần than lò hạ.
- Thứ tự khai thác trong ruộng mỏ được tiến hành từ trên xuống. Khi đó các đường lị
dọc vỉa vận chuyển của tầng trên được giữ lại làm lị dọc vỉa thơng gió cho tầng dưới.
Khi chuẩn bị ruộng than chia tầng trong một số trường hợp như điều kiện địa chất
đặc biệt hay bị giới hạn về công nghệ khấu than, khi chiều cao nghiêng của tầng q lớn
thì tầng có thể chia thành phân tầng, ranh giới giữa các phân tầng là các đường lò dọc vỉa
phân tầng (dọc vỉa trung gian). Số phân tầng trong một tầng không quá ba phân tầng.
Các đường lò dọc vỉa phân tầng được đào từ cặp lò thượng được đặt ở các khu khai thác.
Trên mỗi tầng cơng tác khấu than có thể được tiến hành từ trung tâm ra tới biên giới
của ruộng mỏ (khấu đuổi) hay ngược lại khấu than từ biên giới về trung tâm (khấu giật).
b. Ưu, nhược điểm và điều kiện áp dụng

23


* Ưu điểm:
- Khối lượng đào và chi phí bảo vệ lị nghiêng tính cho 1000 tấn than khai thác

ít; sơ đồ mạng đường lò đơn giản.
- Sơ đồ hệ thống thơng gió của mỏ đơn giản và ít bị rị gió.
- Tổn thất than để lại làm trụ bảo vệ các lò dốc nhỏ.
- Thời gian đưa mỏ vào khai thác nhanh.
* Nhược điểm:
- Số lò chợ hoạt động đồng thời ít dẫn đến sản lượng của mỏ khơng lớn.
- Chiều dài thơng gió cho các đường lị cụt khi đào các đường lị dọc vỉa lớn nên
thơng gió cục bộ khó khăn
* Điều kiện áp dụng
- Ruộng than ổn định khơng có phay phá, đứt gãy.
- Có thể áp dụng trong mọi điều kiện góc dốc của vỉa khác nhau (nhưng thuận tiện
nhất đối với các vỉa than có góc dốc lớn).
- Chiều dài theo phương của ruộng mỏ S ≤ 2000m.
1.3.2.2. Ruộng than chia khoảnh
a. Khái niệm về chia khoảnh
I

4

5'

II

5'

4
51

51

52

52

3I

3II

1

2
6IV

6III

III

IV

Hình 1-5. Chuẩn bị ruộng than chia khoảnh.
I, II, III, IV- Các khoảnh khai thác
1- Lò xuyên vỉa vận chuyển chính.
2- Lị dọc vỉa vận chuyển chính.
3I, 3II- Các cặp lị thượng khoảnh. 4- Lị xun vỉa thơng gió chính.
5’- Lị dọc vỉa thơng gió .
6III, 6IV- Các cặp lị hạ khoảnh.
Khi ruộng
mỏ
có
kích

thước
lớn.
Dọc
theo
đường
phương
vỉa than người ta
51,52- Lị dọc vỉa vận chuyển của các dải phần
thancủa
lò thượng.
chia vỉa thành các phần mỗi phần có kích thước từ 1000  1400 mét, dọc theo độ dốc
của vỉa than người ta chia vỉa thành các phần mỗi phần có kích thước từ 800  1000
mét, mỗi phần như vậy gọi là một khoảnh. Biên giới theo phương của các khoảnh là
biên giới của các khoảnh lân cận, hay biên giới của ruộng mỏ. Biên giới theo độ dốc

24


của các là giới hạn trên hoặc dưới của ruộng mỏ và lị dọc vỉa vận chuyển chính (trong
hình 1-5 ruộng than được chia thành 4 khoảnh có thứ tự I, II, III, IV). Lị dọc vỉa vận
chuyển chính chia ruộng than thành hai phần: Phần phía trên gọi là phần than lị
thượng, phần phía dưới gọi là phần than lị hạ.
Trong mỗi khoảnh bố trí cặp lị thượng trong khoảnh I và II (hay lò hạ trong
khoảnh III và IV) ở trung tâm của khoảnh. Dọc theo hướng dốc của khoảnh người ta
chia thành các phần chạy dài theo đường phương (tương tự như các tầng khi ruộng mỏ
chia tầng), mỗi phần như vậy được gọi là một dải. Người ta có thể khai thác đồng thời
nhiều khoảnh tuỳ thuộc vào yêu cầu sản lượng của mỏ, trong mỗi khoảnh thứ tự khai
thác được thực hiện từ trên xuống dưới (khai thác dải trên trước dải dưới sau).
Chiều cao theo hướng dốc của khoảnh (hk) ta có thể xác định bằng:
hk = n.hd ; m

(1-14)

Trong đó:
n- Số dải trong khoảnh.
hd- Chiều cao nghiêng của dải, m.
b. Ưu, nhược điểm và điều kiện áp dụng
* Ưu điểm:
- Có thể khai thác nhiều khoảnh đồng thời, nên số lò chợ hoạt động đồng thời tăng dẫn
đến sản lượng của mỏ tăng.
- Chiều dài thơng gió cho các đường lị cụt khi đào các đường lò dọc vỉa nhỏ hơn khi
ruộng than chia tầng.
- Sản lượng than cần vận tải lớn nên có thể sử dụng thiết bị vận tải liên tục có năng
suất cao để vận chuyển than ở lị dọc vỉa vận chuyển chính làm giảm chi phí vận tải.
- Các đường lò đào trước khi vào khai thác tạo điều kiên thuận lợi cho việc thốt khí
Mêtan đảm bảo an tồn trong q trình khai thác khai thác,
* Nhược điểm:
- Khối lượng đào và chi phí bảo vệ lị nghiêng tính cho 1000 tấn than khai thác
lớn hơn; sơ đồ mạng đường lò phức tạp.
- Sơ đồ hệ thống thơng gió của mỏ phức tạp và rị gió lớn.
- Tổn thất than để lại làm trụ bảo vệ các lò dốc lớn.
- Thời gian đưa mỏ vào khai thác chậm.
Để phù hợp với độ dốc của các vỉa than và năng lực sản xuất của Xí nghiệp mỏ
than hầm lò ở Việt Nam ruộng mỏ phần lớn là chia tầng. Tuy nhiên trong các Xí
nghiệp mỏ cịn phân chia tầng thành các khu khai thác, thực chất nó chỉ là một phần
của tầng có chiều dài theo phương từ 150 † 300m lại mở một lò chợ. Việc phân chia
thành các khu khai thác ở các mỏ than hầm lò Việt Nam nhằm đáp ứng tăng số lò chợ
hoạt động đồng thời, giảm chiều dài thơng gió cục bộ khi đào lò chuẩn bị, phù hợp với
tốc độ tiến gương lò chợ trong điều kiện khai thác như hiện nay; tuy nhiên làm tăng tổn
thất than trong quá trình khai thác và dễ gây ách tắc sản xuất.

* Điều kiện áp dụng

25