Tiểu luận cao học phân tích khả năng áp dụng các phương pháp lựa chọn đồng bộ thiết bị trong khai thác than lộ thiên vùng quảng ninh

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU................................................................................................................................1
NỘI DUNG............................................................................................................................3
CHƯƠNG 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG......................................................................3
1.1. KHÁI NIỆM MỎ LỘ THIÊN.........................................................................................3
1.2. CÁC HÌNH THỨC KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN........................................................3
1.3. UU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ VỀ KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN......................................5
1.4. PHƯƠNG TIỆN CƠ GIỚI HOÁ TRÊN MỎ LỘ THIÊN..............................................5
CHƯƠNG 2 THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA
CHỌN ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG
NINH......................................................................................................................................8
2.1. THỰC TRẠNG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN Ở QUẢNG NINH..........................8
2.2. PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC LỘ THIÊN9
2.3. MỘT SỐ HẠN CHẾ CÒN TỒN TẠI TRONG ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ TẠI CÁC MỎ
THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC.....................13
KẾT LUẬN..........................................................................................................................16
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................17


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết đề tài
Khai thác than đá từ lâu đã là một hoạt động kinh tế chính của nhiều
quốc gia trên thế giới để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau của quốc gia
đó, chẳng hạn như kinh tế, quân đội và các hoạt động hàng ngày của người
dân để sản xuất ra của cải vật chất. Theo kế hoạch phát triển ngành than, nhu
cầu về sản lượng than ngày càng tăng. Các mỏ than lộ thiên vẫn đang đảm
nhiệm một sản lượng lớn trong tổng sản lượng than của toàn ngành. Tuy
nhiên, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh - nơi cung cấp than chủ yếu cho
đất nước đang phải tiến hành khai thác trong những điều kiện khó khăn hơn

do có đặc thù hình học mỏ trên sườn núi dưới moong sâu, mỏ có dạng sâu và
rộng, càng xuống sâu nước ngầm càng lớn, độ cứng và độ khối của đất đá
tăng, số lượng tầng cơng tác nhiều, khối lượng đất bóc hàng năm tại các tầng
tăng nên cường độ khai thác toàn bờ mỏ lớn, càng xuống sâu cung độ vận tải
và chiều cao nâng tải càng tăng. Hiện nay, các mỏ than lộ thiên vẫn sử dụng ô
tô đơn thuần với nhiều loại chủng loại để vận chuyển đất đá các mỏ dần khai
thác xuống sâu, khối lượng đất bóc lớn, thiếu diện tích và khơng gian đổ thải,
chiều cao nâng tải và cung độ vận tải tăng, sự đồng bộ và phối hợp giữa các
thiết bị chính trong mỏ chưa phù hợp,… Trên các mỏ than lộ thiên Việt Nam
hiện nay, công tác xúc bốc và vận tải chủ yếu vẫn sử dụng máy xúc một gàu
và ôtô. Tuy nhiên, cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các
thiết bị máy móc như máy xúc, ơtơ, máy khoan,… đang ngày càng đa dạng về
chủng loại và phong phú về số lượng. Tuy nhiên sự phối hợp đồng bộ thiết bị
để có được kết quả tối ưu trong khai thác mỏ lộ thiên ở Quảng Ninh. Trước
thực trạng đó, tác giả đã chọn “Phân tích khả năng áp dụng các phương


2

pháp lựa chọn đồng bộ thiết bị trong khai thác than lộ thiên vùng Quảng
Ninh” để làm đề tài nghiên cứu cho mơn học của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ơtơ trên các mỏ than lộ thiên
vùng Quảng Ninh khi lựa chọn thiết bị cho mỏ.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: năng suất đồng bộ máy xúc – ơtơ, các mơ hình
tối ưu hóa đồng bộ máy xúc - ôtô cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh
4. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng phối hợp giữa máy xúc và ôtô tại các mỏ than lộ
thiên vùng Quảng Ninh.

5. Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được các kết quả nghiên cứu tác giả sử dụng một số các phương
pháp nghiên cứu như: Phương pháp thống kê; phương pháp tra cứu tài liệu từ
giáo trình, sách báo, các văn bản pháp quy, các website để thu thập số liệu, tài
liệu có liên quan.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
- Bổ sung cơ sở khoa học và phương pháp tối ưu hóa sự phối hợp giữa
máy xúc và ôtô cho mỏ lộ thiên dựa trên việc xác định năng suất đồng bộ tối
ưu giữa máy xúc và ôtô theo điều kiện kỹ thuật vận tải.
- Góp phần nâng cao hiệu quả phối hợp giữa máy xúc và ôtô cũng như
nâng cao năng suất cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh
7. Kết cấu của tiểu luận: Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham
khảo. Nội dung tiểu luận được kết cấu thành 2 chương và 7 tiết.


3

NỘI DUNG
Chương 1
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG
1.1.

Khái niệm mỏ lộ thiên

- Phương diện kĩ thuật: Để tiến hành khai thác khoáng sản bằng phương
pháp lộ thiên, từ mặt đất, ở ngoài hoặc ở trong biên giới mỏ người ta đào các
hào và các cơng trình mỏ cần thiết phục vụ mục đích lấy khống sản và đất đá
bóc từ lịng đất đồng thời vận chuyển chúng đến kho chứa hoặc thải. tổng hợp
các cơng trình đó gọi là mỏ lộ thiên.
- Phương diện hành chính: Mỏ lộ thiên là một đơn vị hành chính, một

đơn vị kinh doanh độc lập, chịu trách nhiệm khai thác một phần hay tồn bộ
khống sản bằng phương pháp lộ thiên.
1.2. Các hình thức khai thác mỏ lộ thiên
Khai thác than đá tại mỏ lộ thiên là một trong những hình thức khai
thác khống sản lâu đời nhất trên thế giới, khi được áp dụng lần đầu tiên vào
thế kỉ 16 và trở nên phổ biến vào thế kỉ 20. Nguyên lí cơ bản của hình thức
khai thác này chính là bóc dỡ lớp đất đá bao phủ trên bề mặt của loại vật liệu
cần khai thác bằng các loại máy móc có năng suất lớn như máy xúc đất, để
loại bỏ lớp đất đá bề mặt. Kế tiếp là dùng máy xúc tay gàu kéo cáp (dragline
excavator) hoặc máy xúc nhiều gàu kiểu roto (bucket-wheel excavator) để lấy
khống sản. Trong hình thức khai thác mỏ lộ thiên, người ta đã tìm tịi và
sáng tạo ra các phương pháp khác, chẳng hạn như khai thác dải, khai thác mỏ
mở, khai thác loại bỏ đỉnh núi, khai thác mỏ nạo vét,...
Khai thác dải: Với hình thức khai thác này, các lớp đất đá sẽ được loại
bỏ theo dải (vạch) để lộ các lớp mỏ, quặng than nằm bên dưới. Trong một quá
trình khai thác dải điển hình, dải khấu đầu tiên được loại bỏ và đặt qua một


4

bên, kế tiếp đến dải đất thứ hai cũng sẽ được loại bỏ và đặt bên cạnh dải đất
đầu tiên. Quá trình này sẽ được tiến hành lặp đi lặp lại cho đến khi khai thác
được toàn bộ mỏ than hoặc cho đến khi độ dày giữa các dải đất quá lớn để
không thể khai thác được nữa. Thông thường người ta dùng hình thức khai
thác dải để khai thác các loại than cục. Hình thức khai thác dải chỉ áp dụng
nếu khống sản ở gần bề mặt.
Có 2 dạng khai thác dải chính là khai thác dải theo khu vực và khai
thác dải vạch viền. Trong đó, phương pháp phổ biến là "khai thác dải theo
khu vực", được áp dụng cho địa hình tương đối bằng phẳng. Phương pháp thứ
2 là "khai thác dải vạch viền" phù hợp với các khu vực có địa hình đồi núi.

Khai thác mỏ mở là một phương pháp lấy than đá từ lòng đất thông qua
việc loại bỏ chúng từ 1 hố đã được mở trước đó. Nhiều người gặp vấn đề khi
phân biệt khai thác mỏ mở và phương pháp khai thác dải với nhau, tuy nhiên
2 phương pháp này là khác nhau do khai thác mỏ mở có ít đất đá phủ
(overburden) hơn. Đa số vật liệu được loại bỏ trong q trình khai thác mỏ
mở là khống sản nói chung và than đá nói riêng, trong khi đó vật liệu được
loại bỏ trong quá trình khai thác dải lại là đất đá phủ trên bề mặt.
Khai thác loại bỏ đỉnh núi: là hình thức khai thác mỏ có vị trí dưới đỉnh
núi, để khai thác được than đá theo hình thức này việc đầu tiên là phải loại bỏ
lớp đất đá ở đỉnh núi. Người ta thường sử dụng thuốc nổ để phá vỡ các lớp đất
đá phía trên mỏ, sau đó xúc bỏ các lớp đất đá này. Sau đó các xe tải lớn sẽ
được tập hợp để vận chuyển các chất thải dư thừa này đến các hố rỗng hoặc
thung lũng gần đó để lấp đầy.
Khai thác mỏ tường cao: Đây là hình thức khai thác được phát triển từ
khai thác bằng mỏ khoan. Trong khai thác mỏ tường cao, một máy đào liên
tục sẽ xuyên thủng các vỉa than cần được khai thác.


5

1.3. Uu điểm và hạn chế về khai thác mỏ lộ thiên
Ưu điểm
- An toàn lao động cao và điều kiện sản xuất tốt do không gian khai
thác rộng.
- Năng suất lao động trong các mỏ lộ thiên cao hơn, giá thành khai
thác 1 đơn vị sản phẩm thấp hơn do mỏ lộ thiên có khả năng cơ giới hố cao,
sử dụng các thiết bị khai thác có năng suất cao...
- Thời gian xây dựng mỏ lộ thiên nhỏ hơn thời gian xây dựng mỏ hầm
lị có cùng cơng suất. Chi phí cho xây dựng cơ bản nhỏ hơn so với xây dựng
mỏ hầm lò.

- Dễ dàng tiến hành khai thác chọn lọc, có thể tiến hành tách riêng các
loại quặng khác nhau trong quá trình khai thác, vì vậy giảm được tổn thất và
làm nghèo khoáng sản.
- Được phép khai thác những khoáng sản mà phương pháp khai thác
hầm lị khơng được phép khai thác (mỏ có khí và bụi nổ, khí độc...).
Nhược điểm
- Phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và thời tiết.
- Khó khăn trong việc bố trí bãi thải để chứa đất đá bóc của mỏ.
- Cần thiết phải đầu tư chi phí cơ bản lớn trong một thời gian ngắn.
1.4. Phương tiện cơ giới hoá trên mỏ lộ thiên
+ Các phương tiện cơ giới hoá là thiết bị cơ bản tiến hành công tác mỏ.
- Mục đích:
+ Cơ giới hiện đại thì mới có khả năng khai thác khoáng sản bằng
phương pháp lộ thiên với quy mơ lớn.
+ Việc hồn thiện cơ giới hố làm giảm nhẹ lao động của công nhân,
tăng năng suất lao động, giảm chi phí khai thác tính cho 1 tấn khoáng sản và
tăng mức tiết kiệm của phương pháp khai thác mỏ lộ thiên


6

- Mức độ và hình thức cơ giới hố cơng tác mỏ được xác định:
+ Bằng các kết quả kinh tế của phương pháp lộ thiên.
+ Chiều sâu và các thơng số khác của mỏ.
+ Sản lượng của nó, phương pháp mở Via và hệ thống khai thác.
- Nguyên tắc tiến hành cơ giới hoá: từ đơn giản đến phức tạp, từ cơ
khí hố từng khâu riêng biệt tới cơ khí hố tồn bộ q trình cơng nghệ.
- Sơ đồ cơ giới hoá: Sự kết hợp các thiết bị và máy móc được thực
hiện cơ giới hố q trình sản xuất từ khi bắt đầu đến khi kết thúc.

- Đặc điểm cơ bản của cơ giới hố tồn bộ là:
+ Số lượng, công suất và các thông số làm việc của thiết bị trong các
khâu cơng nghệ liền nhau có mối quan hệ và sự phối hợp hợp lý.
+ Các mối quan hệ này được xác định theo thông số của máy, công
suất, cũng như đơn giá và mức tiết kiệm của chúng.
- Những sơ đồ cơ giới hoá được xác định bởi các yếu tố sau:
+ Phương pháp tiến hành công tác mỏ.
+ Độ cứng của đất đá.
+ Quy mô công tác mỏ, những yếu tố thế nằm của khoáng sản.


7

Đặc điểm chung của các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh là đều có
địa hình dạng đồi núi, bao gồm các đỉnh núi nằm xen lẫn với các thung lũng.
Hiện trạng địa hình trên mặt của các khu mỏ lộ thiên nói trên hầu như đã bị
khai thác, đổ thải,… làm thảm thực vật rừng khơng cịn ngun vẹn, sườn núi
khá dốc, dễ bị xói lở trong mùa mưa. Địa hình ngun thuỷ của khu vực bị
biến đổi hồn tồn. Địa hình các mỏ hiện nay chủ yếu là các moong khai thác,
các tầng đất đá đang khai thác và các bãi thải, các mương, rãnh và các cơng
trình xây dựng phục vụ khai thác mỏ.
Các mỏ than lộ thiên ở Quảng Ninh hầu hết đã sử dụng hệ thống khai
thác xuống sâu, dọc, một (hai) bờ công tác, đất đá đổ bãi thải ngồi (bãi thải
trong), với cơng nghệ khai thác khấu theo lớp đứng.
Các khâu trong dây chuyền cơng nghệ khai thác chính của mỏ than lộ
thiên gồm: Làm tơi đất đá bằng khoan - nổ mìn sử dụng máy khoan xoay cầu
chạy điện; Xúc bốc, vận tải đất đá bằng máy xúc tay gàu, máy xúc thủy lực
máy xúc (gầu thuận, gầu ngược) có cơng suất lớn, nhiều chủng loại, mã hiệu
khác nhau. Công tác vận tải đất đá ở các mỏ than lộ thiên Việt Nam sử dụng
công nghệ vận tải bằng ô tô đơn thuần có tải trọng khác nhau.

8

Chương 2
THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA
CHỌN ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN
VÙNG QUẢNG NINH
2.1. Thực trạng khai thác than lộ thiên ở Quảng Ninh
Quảng Ninh vừa thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc, vừa thuộc
vùng duyên hải Bắc Bộ và đây là tỉnh khai thác than chính của Việt Nam. Với
sản lượng chiếm 50% tổng sản lượng than khai thác được trong năm 2018 thì
các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh vẫn đang và vẫn tiếp tục có vai trò
quan trọng trong ngành Than của Việt Nam.
Các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh đã hoàn thiện và làm chủ được
công nghệ đào sâu đáy mỏ dưới mức thoát nước tự chảy. Sự phối hợp giữa
máy xúc đào hào chuẩn bị với máy xúc tay gàu mở rộng tầng, giữa đào hào và
khấu than theo phân tầng và bóc đất đá tồn tầng ngày càng thuần thục, nhờ
thế mà mỏ tăng được tốc độ xuống sâu từ 57 m/năm lên 1015 m/năm,
thậm chí đến nay tại các mỏ Cao Sơn, Cọc Sáu, Đèo Nai có thể đạt 2025 m/
năm.
Trong khâu khoan - nổ mìn, tiến bộ kỹ thuật thể hiện qua việc ứng
dụng máy khoan thủy lực; công nghệ nổ mìn vi sai phi điện kết hợp với việc
sử dụng nhiều loại thuốc nổ có tính năng phù hợp với điều kiện sản xuất cụ
thể của mỏ. Ngoài hiệu quả kinh tế trực tiếp mang lại, các thành tựu do tiến
bộ khoa học trong công nghệ khoan - nổ mìn nói riêng và tiến bộ khoa học,
cơng nghệ nói chung đã làm ảnh hưởng lớn đến việc đầu tư bổ sung, thay thế
và sử dụng hệ thống thiết bị xúc bóc, vận tải, thải đá của các mỏ. Để khắc
phục khó khăn do úng lụt trong mùa mưa gây ra cho sản xuất, hầu hết các mỏ
đều sử dụng công nghệ khai thác đáy mỏ 2 cấp. Việc sử dụng công nghệ khai

9

thác này đã giúp cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh chủ động điều
hoà được sản lượng than, đất trong các mùa của năm. Hệ thống khai thác
khấu theo lớp dốc đứng đã được nghiên cứu và áp dụng thành công ở các mỏ
than lộ thiên vùng Quảng Ninh. Với hệ thống khai thác này cho phép các mỏ
có thể chủ động nâng cao góc nghiêng bờ cơng tác, đẩy lùi một khối lượng
đất bóc (khi cần thiết) về giai đoạn sau. Với công nghệ khai thác chọn lọc
than bằng máy xúc thủy lực gàu ngược như hiện nay cho phép tăng khả năng
xúc chọn lọc các vỉa than và đá kẹp trong các mỏ than lộ thiên vùng Quảng
Ninh. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu về công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho
các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam, hiện nay Tập đồn Cơng nghiệp Than –
Khống sản Việt Nam đã có chủ trương đầu tư thí điểm hệ thống vận tải liên
hợp ôtô - băng tải dốc kết hợp với các trạm đập nghiền đá di động. Trong
công nghệ này, việc sử dụng thiết bị máy xúc là gần như không thay đổi
nhưng số lượng, chủng loại ôtô và các loại hình thiết bị khác trong đồng bộ
thiết bị của mỏ cần được nghiên cứu, lựa chọn, đầu tư, bố trí sử dụng hợp lý
để đảm bảo hiệu quả sản xuất.
2.2. Phân tích khả năng đồng bộ thiết bị trong khai thác lộ thiên
Trong đồng bộ thiết bị mỏ, máy xúc và ơtơ là hai loại thiết bị có số
lượng lớn và tổng mức chi phí thiết bị lớn nhất. Hơn nữa, máy xúc và ôtô
tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất chính của mỏ, quyết định đối với
năng suất lao động của toàn mỏ. Tuy nhiên bên cạnh đó cũng cần phải tính
đến các cơng đoạn khác của quá trình khai thác
a. Khâu chuẩn bị đất đá xúc bốc: tại các mỏ than lộ thiên lớn vùng
Quảng Ninh, đa số các loại đất đá có độ cứng lớn, cần làm tơi sơ bộ trước khi
xúc. Để làm tơi đất đá, các mỏ này đều sử dụng công nghệ khoan, nổ mìn.
Hiện nay với cơng nghệ khoan thủy lực (DML hoặc TAMROCK) có năng

suất cao đã tạo điều kiện rút ngắn thời gian thi công bãi khoan, chủ động bố


10

trí cơng việc khoan, tránh thời tiết mưa, giảm bớt số mét khoan bị ngập nước.
Do sử dụng phổ biến kíp nổ phi điện và cơng nghệ nổ vi sai đã tạo điều kiện
để nâng cao hiệu suất phá đá cho mỗi mét lỗ khoan, giảm hậu xung, giảm
chiều cao mô chân tầng và đặc biệt là giảm đến trên 50% lượng bụi phát sinh
do nổ mìn và giảm trên 90 khối lượng đá văng (thậm chí có bãi nổ mìn gần
như khơng có đá văng). Với điều kiện đất đá mỏ, các điều kiện cơng nghệ về
khoan, nổ mìn như hiện tại, các mỏ đã giải quyết được tương đối tốt khâu
chuẩn bị đất đá xúc bốc. Một trong những hướng đi hiện đại hố của ngành
than đá đó là sử dụng cơng tác khoan nổ mìn. Hình thức này giúp đảm bảo
sản lượng làm tơi đất đá, mức độ đập vỡ đất đá và góp phần làm giảm giá
thành của sản phẩm than. Để ứng dụng công tác này vào thực tế cần tập trung
sử dụng loại thuốc nổ có sức cơng phá lớn và giá thành rẻ thay thế các loại
thuốc nổ có giá thành cao
Các quốc gia tiên tiến trên trên thế giới đều sở hữu một loại thuốc nổ có
tốc độ nổ cao từ 5,3÷5,8 km/s, cụ thể là thuốc nổ Powergel Pulsa - 3131,
Powergel P2521, P2541 (Úc); GOMA (Tây Ban Nha); đặc biệt thuốc nổ UP1
(Nga) đã sử dụng bột than để thay thế một phần dầu diezel trong thuốc nổ, từ
đó cho phép hạ giá thành thuốc nổ.
Lựa chọn sơ đồ bố trí lỗ khoan, kết cấu lượng thuốc nổ và các thông số
khoan nổ mìn phù hợp
Sử dụng chiều cao tầng lớn: Mục đích của giải pháp tăng chiều cao
tầng để tăng tỉ lệ chiều cao cột thuốc từ đó giảm chi phí khoan. Nga là quốc
gia áp dụng chiều cao tầng lên đến 25÷30 m. Kết quả so sánh thành phần cỡ
hạt cho thấy tỷ lệ cỡ hạt có kích thước dtb > 400 mm khi nổ tầng 15 m khi chỉ
tiêu thuốc nổ q = 0,58 kg/m3 chiếm 15%, còn khi nổ mìn tầng cao 25÷30 m

chiếm tỷ lệ nhỏ hơn < 10%.
Hiện đại hóa khâu nạp thuốc nổ


11

Tại Việt Nam, công tác nạp thuốc nổ tại các mỏ lộ thiên chủ yếu được
các công ty than tiến hành bằng công tác thủ công, phương pháp này sẽ làm
kéo dài thời gian nạp nổ khi quy mô các bãi nổ lên đến hàng chục tấn thuốc nổ,
làm ảnh hưởng không nhỏ đến sản lượng làm tơi đất đá. Bên cạnh đó cịn tiềm
ẩn nhiều nguy cơ đến tính mạng của công nhân nạp thuốc. Với cường độ khai
thác than đá lớn trong tương lai cần nghiên cứu hiện đại hóa khâu nạp mìn
bằng các thiết bị chun dụng để rút ngắn thời gian thi công và tăng năng suất
lao động.
b. Khâu xúc bốc: từ khi bắt đầu đi vào hoạt động, các mỏ đều được
thiết kế, trang bị thiết bị xúc bốc một gàu điều khiển xúc bằng tay gàu và cáp
kéo chạy bằng động cơ điện. Đến nay, các mỏ vẫn đang sử dụng các máy xúc
tay gầu cũ và đã bổ sung thay thế một số loại máy xúc thủy lực có dung tích
gầu từ 1,512 m3 để xúc đất đá và than. Các máy xúc có dung tích gàu lớn
(có dung tích gàu từ 3,512 m3) thường được bố trí xúc bóc đất đá, các máy
xúc có dung tích gàu loại nhỏ (có dung tích gàu từ 3,51,5 m3) thường được
bố trí xúc than. Phục vụ các tầng dưới mức thoát nước tự chảy là các máy xúc
thủy lực gầu ngược có dung tích gàu nhỏ từ 1,55,2 m3. Để có được than
nguyên khai có chất lượng tốt các mỏ đều đã sử dụng máy xúc thủy lực gầu
ngược có dung tích gàu xúc từ 1,52,5 m3 để xúc chọn lọc than. Sự đa dạng
về chủng loại đã làm giảm tính đồng bộ của hệ thống thiết bị hiện có của các
mỏ than này.
c. Khâu vận tải: Các phân tích, nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ vận tải
đất đá hợp lý dựa trên phương pháp so sánh kinh tế theo mục tiêu:
- Giá thành vận tải 1 tấn (1 m3) đất đá nhỏ nhất

- Chi phí xúc vận tải và thải 1 tấn (1 m3) đất đá nhỏ nhất
- Chi phí quy chuyển khai thác hoặc vận tải 1 tấn (1 m3) đất đá nhỏ
nhất


12

Các phân tích cần bao hàm một số trường hợp khác đã tính đến mức độ
khó khăn, tiêu hao nhiên liệu, vật liệu, năng lượng...
Phương pháp so sánh các chỉ tiêu kinh tế: Giá thành vận tải đất đá, chi
phí quy chuyển vận tải đất đá… dựa trên các số liệu thống kê, các chi phí mua
thiết bị, đơn giá ngun, nhiên liệu phụ thuộc thị trường. Có quy mơ cơng
nghệ phù hợp với đặc, cơng suất trình tự, hình thức khai thác và năng suất lớn
nhất. ngồi ra cơng nghệ vận tải lựa chọn có chi phí vận tải quy chuyển và
tiêu hao năng lượng nhỏ nhất, ít ảnh hưởng tới môi trường.
Để tổ chức dây chuyền xúc bốc, vận tải trên các mỏ than hay mỏ quặng
khai thác lộ thiên, một nhiệm vụ cần phải giải quyết là tính tốn số lượng ơtơ
phục vụ cho một máy xúc. Thơng thường số lượng này được tính tốn dựa vào
năng lực sản xuất của máy xúc, năng lực sản xuất của ôtô cũng như căn cứ vào
các điều kiện cụ thể nơi làm việc của các loại thiết bị. Mặc dù vậy, việc phối
hợp hoạt động của các thiết bị xúc bốc, vận tải vẫn thường xảy ra hiện tượng
mất cân đối và kém hiệu quả. Điều này xảy ra do các dòng đất đá, than, quặng
cần vận chuyển cũng như các dịng ơtơ vận tải thường mang tính “ngẫu nhiên”
và “đám đơng”, hơn nữa khi tính tốn số lượng các thiết bị các nhá tổ chức
thường chưa để ý tới các chỉ tiêu kinh tế có liên quan. Sự phối hợp hoạt động
của máy xúc và ơtơ có thể được xem là một hệ thống phục vụ đám đông. Dòng
đất đá, than hay quặng do máy xúc xúc ra có thể được coi là “dịng u cầu”,
một u cầu có thể được hiểu là một chuyến xe đất đá, xe than hay xe quặng
cần vận chuyển.
Để tính số lượng ôtô tối ưu phục vụ cho một máy xúc, cần đi tìm số

kênh phục vụ sao cho tổng chi phí và tổn thất của dây chuyền xúc bốc vận tải
trong một đơn vị thời gian là nhỏ nhất. Khi tính tốn cho từng loại máy xúc,
từng loại ơtơ trong từng điều kiện cụ thể về cự ly vận chuyển, đường xá cũng


13

như các điều kiện khác có liên quan, sẽ xây dựng được bảng mức phục vụ cho
từng loại máy xúc theo từng loại ôtô vận tải.
Về quy mô công suất, sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô trong việc bóc
đất đá và khai thác than tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh hiện nay có
thể được phân thành hai loại đồng bộ máy xúc - ôtô là: đồng bộ có cơng suất
lớn và đồng bộ có cơng suất nhỏ, trong đó:
+ Đồng bộ máy xúc - ơtơ có cơng suất nhỏ bao gồm các loại máy xúc
có dung tích gầu từ 3,0<5 m3 và các loại ơtơ có tải trọng từ 2758 tấn.
+ Đồng bộ máy xúc - ơtơ có cơng suất lớn bao gồm các loại máy xúc có
dung tích gầu ≥ 5m3 và các loại ôtô có tải trọng ≥ 58 tấn.
2.3. Một số hạn chế còn tồn tại trong đồng bộ thiết bị tại các mỏ
than lộ thiên vùng Quảng Ninh và giải pháp khắc phục
Một số hạn chế tồn tại
Thực tế sản xuất tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh cho thấy sự
phù hợp về các tính năng kỹ thuật trong quy trình khai thác cơng tác làm tơi
đất đá. giữa máy xúc và ôtô trong bốc xúc, vận chuyển đất đá, than cịn chưa
được đảm bảo, thậm chí trong nhiều tình huống cịn tiềm ẩn nguy cơ về mất
an tồn lao động. Do thiếu đồng bộ về thiết bị, nhất là thiết bị vận tải dẫn đến
tình trạng trong mỏ tồn tại nhiều chủng loại xe ôtô cùng vận tải trên một
tuyến đường và đổ thải chung tại cùng một bãi thải. Việc duy trì bãi thải có
các thơng số kỹ thuật theo yêu cầu như: độ dốc vào phía trong của nền bãi
thải, kích thước bờ chắn an tồn, khoảng cách và phạm vi quay đầu đối với
các loại xe khác nhau rất khó khăn, từ đó rất khó đảm bảo an toàn cho các

hoạt động của mỏ nhất là trong công tác điều hành sản xuất và đẫn đến việc
giảm năng suất của từng thiết bị và của cả đồng bộ máy xúc - ôtô: Một số
nguyên nhân chính dẫn đến sự giảm năng suất của đồng bộ máy xúc - ôtô bao
gồm:


14

- Chất lượng bãi nổ mìn là một nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng đến
năng suất của đồng bộ máy xúc-ơtơ. Trong nhiều tình huống như: gặp đá mơ
chân tầng cịn sót lại do nổ mìn chưa phá hết hoặc chất lượng đập vỡ do nổ
mìn chưa tốt, tỷ lệ đá to (chưa đến mức quá cỡ) còn nhiều sẽ làm cho máy xúc
không thể phát huy được năng suất.
- Các mỏ đã và đang khai thác xuống sâu, chiều cao nâng tải lớn,
đường vận tải nhiều đoạn có độ dốc lớn, thời tiết vùng Quảng Ninh nằm trong
vùng nhiệt đới, gió mùa có mưa nhiều, nên mỗi khi gặp thời tiết mưa thì thiết
bị vận tải bị trơn, lầy, nhiều khi không thể tiếp tục sản xuất được, cả máy xúc
và ôtô đều phải nghỉ gián đoạn.
- Việc sử dụng đồng bộ máy xúc - ôtô không phù hợp về dung tích gàu
xúc và thùng xe ơtơ (tải trọng ôtô) và sự phối hợp không nhịp nhàng giữa hai
thiết bị này dẫn đến giảm năng suất của máy xúc, của ơtơ và của cả đồng bộ
máy xúc - ơtơ.
Nhìn chung, vùng khai thác than lộ thiên ở Quảng Ninh đều có những
đặc điểm chung giống nhau, đó là các mỏ đều khai thác xuống sâu dưới mức
thoát nước tự chảy, sử dụng đồng thời cả máy xúc thủy lực và máy xúc tay
gàu; khối lượng mỏ cần xúc bốc hàng năm lớn, số lượng máy xúc không đủ
để xúc bốc hết khối lượng mỏ theo thiết kế ban đầu; các máy xúc tay gàu đã
quá 10 năm nên không còn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật,… Sự đa dạng
về chủng loại đã làm giảm tính đồng bộ của hệ thống thiết bị hiện có của các
mỏ than này. Các mỏ sử dụng từ 5 đến 8 loại máy xúc, bao gồm cả máy xúc

tay gàu và máy xúc thủy lực với các loại dung tích gàu khác nhau để xúc bốc
đất đá và than, khai thác chọn lọc các vỉa mỏng và dọn vách vỉa, trụ vỉa.
Chính sự đa dạng về chủng loại và khác nhau về số lượng các máy xúc sử
dụng tại các mỏ này dẫn tới nhu cầu về số lượng ôtô phục vụ cho mỗi máy
xúc cũng khác nhau. Điều này dẫn tới năng suất làm việc của các thiết bị xúc


15

bốc và vận tải không đồng đều, hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô thấp. Thực tế
này đặt ra vấn đề cần tìm ra các giải pháp khắc phục nhằm nâng cao hiệu quả
xúc bốc cũng như tối ưu hóa sự phối hợp giữa máy xúc và ơtơ để mang lại
hiệu quả sản xuất cao nhất cho các doanh nghiệp mỏ.
Một số giải pháp nâng cao hiệu quả đồng bộ thiết bị tại các mỏ
than lộ thiên vùng Quảng Ninh
Từ thực trạng phối hợp giữa máy xúc và ôtô tại các mỏ than lộ thiên
vùng Quảng Ninh hiện nay, vấn đề đặt ra là phải tính tốn lại việc lựa chọn
các đồng bộ máy xúc - ôtô nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, góp phần
hạ giá thành sản xuất. Phương pháp lựa chọn đồng bộ máy xúc - ơtơ cho các
mỏ nói trên phải được xây dựng trên cơ sở khoa học, cách tiếp cận tiên tiến,
phù hợp với xu thế của thế giới, phù hợp với điều kiện về kinh tế, kỹ thuật cụ
thể hiện tại của các mỏ này, đồng thời cho phép đối chiếu, so sánh với
phương pháp lựa chọn truyền thống. Việc lựa chọn đồng bộ máy xúc - ôtô cho
các mỏ than lộ thiên lớn nói riêng và các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh
nói chung cần tính đến những giải pháp cơ bản như sau:
Một là, Sử dụng ít chủng loại thiết bị khác nhau. Với thực trạng sử
dụng thiết bị như hiện nay hầu như tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh
đã xảy ra tình trạng không đồng bộ giữa các thiết bị trên mỏ làm giảm năng
suất của thiết bị cũng như năng suất của toàn mỏ. Để khắc phục nhược điểm
trên và phát huy tối đa hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô trên mỏ, nên sử dụng

ít chủng loại thiết bị phục vụ trên mỏ. Ngồi ra, việc sử dụng ít chủng loại
thiết bị cũng thuận lợi hơn trong công tác quản lý, điều hành, thay thế và sửa
chữa.
Hai là, Tối ưu hóa các sơ đồ xúc bốc và nhận tải. Để khắc phục những
tồn tại hiện nay trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, cần thiết phải tối
ưu hóa các sơ đồ xúc bốc và nhận tải cả khi xúc bốc đất đá và xúc bốc than.


16

Việc sử dụng các luồng xúc hợp lý cho phép làm tăng hiệu quả làm việc của
thiết bị xúc bốc và vận tải. Đối với các vỉa than mỏng và các vỉa than có lẫn
đất đá kẹp, cần phải sử dụng các sơ đồ xúc bốc chọn lọc trong từng điều kiện
cụ thể để tối ưu hóa q trình xúc bốc, nâng cao hiệu quả làm việc của máy
xúc và tăng hiệu quả xúc bốc chọn lọc, giảm tỷ lệ làm nghèo khoáng sản


17

KẾT LUẬN

Khai thác than đá bằng hình thức lộ thiên đã và đang trải qua nhiều khó
khăn cũng như thách thức hiện nay. Một vài khó khăn có thể đến là chiều sâu
khai thác lớn, chiều cao nâng tải và cung độ vận tải lớn, hệ số bóc sản xuất
cao. Bên cạnh đó, hiện tượng trượt lở bờ mỏ tại một số mỏ than, gây ảnh
hưởng đến quá trình xuống sâu, làm tăng hệ số bóc sản xuất. Các mỏ lộ thiên
vùng Quảng Ninh sự phối hợp đồng bộ thiết bị và cơng nghệ khai thác cịn
nhiều bất cập. dẫn đến chưa phát huy được tối đa năng suất lao động. Hiện
nay, các mỏ than lộ thiên vẫn sử dụng ô tô đơn thuần với nhiều loại chủng
loại để vận chuyển đất đá. Khi chiều cao nâng tải lớn hơn 150 m đã xảy ra

tình trạng ơ tơ hỏng hóc thường xuyên, phải dừng nghỉ giữa chừng đặc biệt
vào mùa hè nên ảnh hưởng tới chi phí sản xuất. Theo quy hoạch phát triển
ngành than, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh sẽ khai thác xuống sâu
đến mức -300÷-350 m, khối lượng đất đá bóc từ 20÷40 triệu m3, chiều cao
nâng tải trên bờ mỏ từ 400÷500 m, cung độ vận tải từ 4-6 km. Chính vì vậy,
việc nghiên cứu công nghệ, lựa chọn thiết bị, đồng bộ thiết bị trong khai thác
các mỏ than lộ thiên là vấn đề có tính thực tiễn và cấp thiết hiện nay.


18

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nhữ Văn Bách (2011), Công nghệ nổ mìn ở các mỏ lộ thiên sâu, Bài giảng
dùng cho NCS ngành Kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên, Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội.
2. Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Anh Tuấn (2009), Khai thác khoáng
sản rắn bằng phương pháp lộ thiên, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà
Nội.
3. Nguyễn Văn Kháng (2005), Máy và tổ hợp thiết bị vận tải mỏ, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
4. Cao Trọng Khng (2003), Giáo trình vận tải mỏ. Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội.
5. Lê Văn Quyển (2008), Nghiên cứu mức độ đập vỡ đất đá và xác định mức
độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ lộ thiên Việt Nam, Luận án Tiến sĩ
kỹ thuật, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
6. Nguyễn Phụ Vụ (2000), Bài giảng Cơ sở khai thác mỏ lộ thiên, Trường
Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
7. Trần Doãn Trường, Vũ Thế Sự (2000), Trục tải mỏ, Nhà xuất bản giao
thông vận tải, Hà Nội.
8. Trần Mạnh Xuân (2011), Công nghệ khai thác các mỏ lộ thiên sâu, Bài
giảng dùng cho NCS ngành Kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên, Trường Đại

học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
9. Trần Mạnh Xuân (2011), Các quá trình sản xuất trên mỏ lộ thiên, Nhà
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.