các quá trình sản xuất trong khai thác than hầm lò

phần thứ nhất
khái niệm chung về các quá trình sản xuất trong
khai thác than hầm lò
Chơng 1 : Lịch sử và hớng phát triển công nghệ
khai thác than hầm lò
1.1. Khái niệm về quy trình công nghệ khai thác than hầm lò
Quy trình công nghệ khai thác là một tập hợp của nhiều khâu công tác, cần
phải thực hiện theo một trình tự thời gian và không gian nhất định để lấy đợc
khoáng sản có ích.
Quy trình công nghệ khai thác than hầm lò có thể đợc hiểu theo nghĩa rộng
và theo nghĩa hẹp. Theo nghĩa rộng, đó sẽ là tập hợp các quá trình mở vỉa và chuẩn
bị ruộng than, quá trình khấu than trong các gơng khai thác, quá trình vận tải than
lên mặt đất và hàng loạt các vấn đề khác nh sàng tuyển than, thông gió mỏ, thoát n-
ớc, cung cấp vật liệu, máy móc thiết bị và năng lợng, các quá trình công nghệ trên
mặt bằng công nghiệp và v.v Theo nghĩa hẹp thì đó chỉ là tập hợp các công việc
chuẩn bị và khai thác, cần đợc thực hiện trong một khu khai thác. Trong phạm vi
giáo trình này, chủ yếu chúng ta sẽ xem xét những vấn đề trong nghĩa hẹp nói trên.
Quy trình công nghệ khai thác than ở lò chợ đợc chia thành các công tác
chính và các công tác phụ. Các công tác chính là các khâu tách than khỏi khối
nguyên ban đầu, phá vỡ than đến cỡ hạt cần thiết, xúc bốc và vận tải than, chống
giữ lò chợ và điều khiển áp lực mỏ. Các công tác phụ bao gồm việc di chuyển thiết
bị vận tải theo tiến độ của gơng lò chợ, cung cấp vật liệu, máy móc, thiết bị, năng l-
ợng vào lò chợ, thông gió, chống bụi, thoát nớc, chiếu sáng, thông tin liên lạc Nh
vậy, với các dạng công nghệ khai thác than khác nhau, sẽ có các tập hợp các công
tác chính và phụ khác nhau, tức là các quy trình công nghệ khai thác than khác
nhau.
Công nghệ khai thác than hầm lò có thể đợc chia thành bốn dạng chính. Đó
là công nghệ thủ công, công nghệ bán cơ khí hoá, công nghệ cơ khí hoá toàn bộ và
công nghệ tự động hoá. Trong dạng công nghệ thủ công, hầu hết các khâu công tác
chính đều phải thực hiện bằng sức ngời; còn ở công nghệ bán cơ khí hoá thì máy
móc đã làm thay con ngời ở một số công tác chính và khi ứng dụng công nghệ tự

động hoá, thì có thể loại trừ sự có mặt thờng xuyên của con ngời trong lò chợ.
1.2. Các giai đoạn phát triển của công nghệ khai thác than hầm lò
Để thấy rõ lịch sử phát triển công nghệ khai thác than hầm lò trên thế giới từ
đầu thế kỷ XX đến nay, chúng ta phải xem xét các bớc phát triển của công nghiệp
than ở các nớc sản xuất nhiều than và có trình độ công nghiệp tiên tiến trên thế giới,
đó là các nớc châu Âu, Bắc Mỹ, úc, Trung Quốc Qua đó, có thể thấy những giai
đoạn phát triển công nghệ khai thác than hầm lò nh sau:
Giai đoạn I - Từ đầu thế kỷ XX đến trớc đại chiến thế giới lần thứ hai: Trình
độ cơ khí hoá sản xuất còn ở mức thấp, nhiều khâu công nghệ phải thao tác thủ
công, nhất là ở các khâu chống lò và điều khiển áp lực mỏ. Trong giai đoạn này
3
cũng có chế tạo và cải tiến một số loại máy đánh rạch, máy liên hợp khấu than và
đào lò , nhng trong lĩnh vực tự động hoá vẫn cha áp dụng đợc gì.
Giai đoạn II - Từ sau đại chiến thế giới lần thứ hai đến năm 1960: Tiếp tục
nghiên cứu và áp dụng cơ khí hoá các quá trình sản xuất, nhng việc cơ khí hoá cha
đồng bộ, mới chỉ dừng ở từng khâu công tác riêng biệt. Trong lĩnh vực tự động hoá
đã nghiên cứu thành công các hệ thống điều khiển từ xa một số thiết bị riêng lẻ, tự
động hoá một số thiết bị cố định.
Giai đoạn III - Từ 1960 đến 1980: Có những thay đổi căn bản về chất lợng
khai thác than hầm lò. Chế tạo thành công và áp dụng rộng rãi nhiều loại tổ hợp
thiết bị cơ khí hoá toàn bộ việc khấu than, do đó sản lợng và chiều sâu khai thác của
các mỏ than tăng lên rõ rệt. Công nghệ đào lò cũng đợc cơ khí hoá toàn bộ đã làm
tăng tốc độ đào lò. Nhiều nơi đã áp dụng trục tải nhiều cáp ở giếng đứng. Việc tự
động hoá cũng dần dần đi vào đồng bộ và có ảnh hởng trực tiếp đến sản xuất. Một
số thiết bị lẻ và tổ hợp không thích hợp với chế độ tự động hoá dần dần đợc thay thế
bằng các loại thiết bị mới.
Giai đoạn IV - Từ 1980 đến nay: Cùng với sự phát triển vũ bão của nhiều
ngành công nghiệp, đặc biệt là sự phát triển mãnh liệt của kỹ thuật điện tử và công
nghệ tin học, công nghệ khai thác than hầm lò đang chuyển biến dần về chiều sâu.
Nhiều dây chuyền sản xuất tự động hoá, do đợc kiểm soát chặt chẽ, đã hoạt động ổn

định và đem lại hiệu quả cao. Quá trình khai thác than đã và đang đợc gắn liền với
việc đảm bảo điều kiện lao động an toàn cho thợ mỏ và bảo vệ môi trờng thiên
nhiên.
1.3. Hớng phát triển của công nghệ khai thác than hầm lò
Xu hớng phát triển của ngành khai thác than hầm lò ở các nớc tiên tiến trên
thế giới bao gồm:
- Tạo ra trong tơng lai một dây chuyền công nghệ liên tục duy nhất, cơ khí
hoá toàn bộ và tự động hoá để khai thác và vận chuyển than từ các gơng lò chợ đến
toa xe lửa hoặc bunke nhận than của nhà máy tuyển trên mặt đất ;
- Lựa chọn đúng đắn mức độ tự động hoá theo sự hợp lý về kinh tế cho từng
điều kiện cụ thể và theo yêu cầu đảm bảo an toàn lao động đến mức cao nhất ;
- Tập trung hoá việc điều khiển và kiểm tra công tác của các khu vực và
thiết bị sản xuất chủ yếu của mỏ hầm lò nhằm nâng cao tính linh hoạt trong việc
điều khiển sản xuất, giảm thời gian chết của thiết bị, giảm số công nhân điều khiển
máy móc, thiết bị ;
- Cải tiến hệ thống khai thác nhằm tạo những điều kiện thuận lợi nhất cho
việc cơ khí hoá toàn bộ và tự động hoá ;
- Gắn chặt quá trình khai thác than với nhiệm vụ bảo vệ môi trờng để duy trì
sự phát triển bền vững.
1.4. Tình hình và hớng phát triển của ngành than hầm lò ở Việt Nam
Điều kiện địa chất ở các vùng than nớc ta hiện nay có đặc điểm nổi bật là địa
hình đồi núi, thích hợp cho khai thác lộ thiên. Do đó, tỷ trọng của sản lợng than
khai thác bằng phơng pháp hầm lò so với tổng sản lợng than khai thác hàng năm chỉ
chiếm khoảng 30-35 %.
4
Hiện nay, ngành khai thác than hầm lò Việt Nam còn khá lạc hậu so với các
nớc tiên tiến. Công nghệ khấu than và đất đá ở các gơng lò khai thác và gơng lò
chuẩn bị chủ yếu là thủ công kết hợp với công tác khoan nổ mìn. Trong các gơng lò
chợ dài các công tác nặng nhọc và tốn thời gian nh chống lò, điều khiển áp lực
mỏ vẫn phải thao tác thủ công.

Tuy nhiên, cho đến nay ngành than hầm lò của nớc ta đã cơ khí hoá và bán
cơ khí hoá đợc nhiều khâu công nghệ quan trọng của các mỏ. Việc vận tải than
trong hầm lò và ngoài mặt bằng đã đợc cơ khí hoá hoàn toàn, hầu hết các mỏ hầm
lò đã đợc trang bị đầu tầu điện và goòng 1 đến 3 tấn, hoạt động trên cỡ đờng 600
đến 900 mm. Nhiều mỏ đã lắp đặt thành công hệ thống băng tải bán tự động và tự
động để vận chuyển than trong giếng nghiêng và trên mặt bằng. Nhiều loại máy và
thiết bị cố định chuyên dùng đã đợc cơ khí hoá và tự động hoá.
Trong những năm 70 của thế kỷ trớc ở mỏ Vàng Danh đã đa máy liên hợp và
vì chống đơn bằng thép vào khai thác thí điểm trong lò chợ, song do nhiều nguyên
nhân khách quan cuộc thử nghiệm đó cha đạt tới kết quả mong muốn. Vài năm gần
đây, nhiều mỏ hầm lò đã đa vào áp dụng thành công vì chống thuỷ lực đơn và vì
chống tổ hợp kiểu giá thuỷ lực di động trong lò chợ, các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật
của lò chợ đã đợc cải thiện đáng kể. Đặc biệt, tại mỏ Khe Chàm đã áp dụng thành
công phơng pháp khấu than bằng máy liên hợp, sản lợng của lò chợ đã đợc nâng lên
hơn hai lần so với phơng pháp khoan nổ mìn.
Trong tơng lai gần, cùng với việc nâng cao tổng sản lợng khai thác than, tỷ
trọng sản lợng khai thác hầm lò sẽ gia tăng và có thể lên tới 50%. Do đó, muốn đáp
ứng đợc yêu cầu về sản lợng và cải thiện đợc các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật, ngành
khai thác than hầm lò cần đợc phát triển theo các hớng sau đây :
- Cải tạo những mỏ cũ và xây dựng một số mỏ mới theo hớng tăng sản lợng
và tập trung hoá sản xuất ;
- Ưu tiên áp dụng các hệ thống khai thác có gơng lò chợ dài cùng với việc
đầu t hợp lý để cơ khí hoá các khâu công tác chính trong lò chợ. Nghiên cứu và dần
dần áp dụng công nghệ bán cơ khí hoá và cơ khí hoá vào các gơng lò ngắn ;
- Nâng cao tốc độ đào các đờng lò mở vỉa và chuẩn bị trên cơ sở áp dụng
các loại máy và thiết bị đào lò có năng suất cao và hoàn thiện việc tổ chức công tác
đào lò ;
- Nâng cao năng lực vận tải trong hầm lò bằng cách thay goòng 1 tấn với cỡ
đờng 600 mm bằng goòng 3 đến 5 tấn với cỡ đờng 900 mm, chú ý phát triển các ph-
ơng tiện vận tải liên tục, chủ yếu là các tuyến băng tải ;

- Gắn liền sự phát triển khai thác than với công tác bảo vệ môi trờng thiên
nhiên .
Chơng 2 : những nguyên tắc chung của công nghệ
khai thác than hầm lò
2.1. Tăng cờng độ và tập trung hoá sản xuất
Tăng cờng độ sản xuất ở mỏ là toàn bộ các biện pháp kỹ thuật và tổ chức
nhằm nâng cao sản lợng trong một đơn vị thời gian của lò chợ, của tầng, của
khoảnh, của cánh hay của vỉa trong ruộng mỏ.
5
Việc tăng cờng độ khai thác cho phép cải thiện các chỉ tiêu chính của các
công tác mỏ, mà trớc hết là các chỉ tiêu về năng suất lao động của công nhân và giá
thành khai thác.
Không nên nhầm lẫn hai khái niệm "tăng cờng độ" và "tập trung hoá" trong
sản xuất. Công tác mỏ có thể tiến hành với cờng độ cao, nhng không tập trung, tức
là tiến hành đồng thời trên một số vỉa, một số cánh, một số tầng hay khoảnh và
trong nhiều lò chợ.
Tập trung hoá sản xuất ở mỏ là tập trung mức độ khai thác khoáng sản trong
các xí nghiệp riêng biệt hay trong các khâu của chúng về mặt thời gian (giảm số ca
sản xuất và số giờ làm việc) và về mặt không gian (giảm số đơn vị sản xuất: giảm
số lò chợ, giảm số khu khai thác ).
Các chỉ tiêu cơ bản của tập trung hoá là sản lợng của mỏ, sản lợng của lò chợ
và chỉ tiêu tập trung hoá về mặt không gian.
Cờng độ khấu than đợc tính theo công thức:
i
k
=
lc
L
A

trong đó: A - Sản lợng của mỏ trong một đơn vị thời gian, tấn;
L
lc
- Tổng chiều dài trung bình của các gơng lò chợ hoạt động trong thời
gian đó, m.
Cờng độ vận tải đợc tính theo công thức:
i
vt
=
vt
L
A

trong đó: L
vt
- Tổng chiều dài hoạt động trung bình của các lò vận tải.
Chỉ tiêu mức độ tập trung về không gian của các công tác mỏ có thể đợc tính
theo công thức:
i
tk

=
vt
lc
L
L
Giữa tập trung hoá và tăng cờng độ sản xuất có quan hệ nh sau: việc tăng c-
ờng độ khai thác, tức là tăng sản lợng trong một đơn vị thời gian trong khi các điều
kiện khác gần nh nhau, sẽ đa đến nâng cao sự tập trung. Do đó, việc tăng cờng độ
có thể xem nh là một biện pháp để đạt đợc sự tập trung hoá.

Việc tăng cờng độ và tập trung hoá có thể đợc thực hiện bằng các biện pháp
sau: tạo nên kỹ thuật và công nghệ mới có hiệu quả hơn; sử dụng tốt hơn các máy
móc, thiết bị khai thác và vận tải hiện có; giảm bớt sự ảnh hởng của các yếu tố địa
chất; nâng cao độ tin cậy và độ bền của các loại máy và thiết bị hiện có; cải tiến tổ
chức lao động.
2.2. Tính nhịp nhàng và liên tục
Tính nhịp nhàng trong sản xuất là một yêu cầu công nghệ tất yếu cho công
tác của xí nghiệp mỏ, nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật cao và ổn định.
Tính nhịp nhàng trong công tác của mỏ hầm lò nói chung và của từng khâu công
nghệ nói riêng là sự tuân thủ nghiêm túc các chế độ khai thác, vận hành đã định tr-
ớc trong một khoảng thời gian nhất định, để hoàn thành nhiệm vụ sản xuất.
6
Tính nhịp nhàng trong khi hoàn thành các quy trình sản xuất cho phép loại
trừ các loại gián đoạn trong công tác, vì không đáp ứng đợc việc cung cấp vật liệu
và phụ tùng thay thế; việc tiến hành sửa chữa thiết bị theo đúng thời hạn quy định sẽ
loại bỏ các sự cố, cũng nh sự mất ổn định trong lúc vận hành và do đó nâng cao tính
an toàn trong công tác. Tính an toàn càng đợc nâng cao khi tăng cờng độ và tập
trung hoá sản xuất.
Giữa phơng tiện cơ khí hoá mới và hình thức tổ chức lao động mới có một
mối liên hệ hết sức chặt chẽ. Thí dụ, công nghệ khấu than thủ công, cũng nh công
nghệ khấu than bán cơ khí hoá thích hợp với hình thức tổ chức lao động theo chu
kỳ, tức là các quá trình sản xuất của việc khấu than đợc tiến hành nối tiếp với các
quá trình phụ phi sản xuất. Đối với công nghệ cơ khí hoá toàn bộ thì lại cần chuyển
sang hình thức tổ chức lao động theo dây chuyền liên tục. Hình thức này đặc trng
bằng sự phối hợp chặt chẽ về thời gian tất cả các quá trình sản xuất chính và phụ.
Vì vậy, tính nhịp nhàng và liên tục là điều kiện thiết yếu để thực hiện cơ khí
hoá toàn bộ và tự động hoá sản xuất ở mỏ.
Trong khai thác than, nguyên tắc cơ bản của phơng pháp liên tục (tính liên
tục của việc khấu than ở gơng lò chợ) có thể biểu thị bằng hệ số liên tục:
k

lt
=
ck
k
T
T
trong đó : T
k
- Thời gian khấu than trong một chu kỳ;
T
ck
- Thời gian của một chu kỳ lò chợ.
2.3. Tính ít công đoạn trong quá trình sản xuất
Một trong các yêu cầu cơ bản đối với công nghệ khai thác than hợp lý là
giảm số bớc công nghệ, mà chủ yếu là nhờ sự thay đổi về chất của các đặc điểm
công nghệ khai thác than.
ở các sơ đồ công nghệ phức tạp, có nhiều công đoạn thì phải dùng nhiều loại
máy móc, thiết bị và dụng cụ khác nhau, lại cần có những công nhân lành nghề, cần
nhiều quá trình và công đoạn phi sản xuất, khó phối hợp một cách rõ ràng để hoàn
thành các quá trình và công đoạn. Từ đó thờng dẫn đến sự ngừng trệ trong sản xuất
và gây trở ngại cho việc tổ chức lao động theo phơng pháp dây chuyền liên tục.
Do đó, công nghệ hoàn thiện phải dựa trên cơ sở sơ đồ công nghệ có ít quá
trình và công đoạn nhất và ít những chi phí sản xuất. Ưu điểm của sơ đồ công nghệ
ít công đoạn là: đầu t cơ bản để mua thiết bị ít, số ngời làm việc trong dây chuyền
ít, dễ tổ chức thực hiện các công đoạn của dây chuyền phối hợp về thời gian, cải
thiện đợc điều kiện an toàn lao động, tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc tự động
hoá dây chuyền công nghệ.
2.4. Tính linh hoạt
Tính linh hoạt của dây chuyền công nghệ là khả năng thích ứng của nó với
sự thay đổi của các điều kiện khách quan. Các điều kiện tự nhiên của hoạt động

khai thác mỏ luôn luôn biến động, thí dụ chiều dày, góc dốc của các vỉa than, lợng
đá kẹp trong vỉa, tính chất của đá vách và đá trụ v.v Do đó, tính linh hoạt là một
yêu cầu không thể thiếu đối với dây chuyền công nghệ khai thác mỏ, để đảm bảo nó
hoạt động ổn định và có hiệu quả.
7
Bên cạnh sự linh hoạt, thích ứng với điều kiện tự nhiên, dây chuyền công
nghệ còn phải linh hoạt với những sự thay đổi của nhu cầu sản xuất. Thí dụ: có khả
năng gia tăng cờng độ khai thác; có khả năng thay đổi tỷ lệ than củ, than cám; có
khả năng khấu chọn để giảm độ tro v.v
2.5. Tính an toàn
Cơ khí hoá toàn bộ và tự động hoá sản xuất chẳng những loại bỏ lao động
thủ công nặng nhọc, mà còn đảm bảo điều kiện vệ sinh công nghiệp tốt và hoàn
toàn an toàn cho ngời trực tiếp làm việc trong mỏ.
An toàn lao động khi cơ khí hoá toàn bộ và tự động hoá khai thác than đạt đ-
ợc trớc hết là do có thể loại trừ một phần, hoặc toàn bộ sự có mặt của con ngời ở
chỗ trực tiếp sản xuất của các quy trình công nghệ chính và phụ. Mặt khác, cơ khí
hoá toàn bộ và tự động hoá sản xuất đảm bảo sự kiểm tra các hoạt động của máy
móc và thiết bị một cách rõ ràng và tin cậy, đồng thời đảm bảo giữ đúng chế độ vận
hành tối u các thiết bị, do đó loại trừ đợc các sự cố, loại trừ đợc khả năng mất ổn
định và càng tạo điều kiện an toàn hơn cho sản xuất ở mỏ.
2.6. Tính kinh tế
Tính kinh tế của dây chuyền công nghệ đợc đánh giá bằng năng suất lao
động của công nhân (trong lò chợ, ở lò chuẩn bị, trong khu khai thác và trong toàn
mỏ), giá thành khai thác khoáng sản, vốn đầu t cơ bản cần thiết và thời hạn thu hồi
vốn.
Rõ ràng cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao
vì đảm bảo năng suất lao động cao và hạ giá thành sản phẩm.
Chơng 3 : những đặc điểm công nghệ của các vỉa than
và đá mỏ
3.1. Sự dịch chuyển của địa tầng khi khai thác than

Các quá trình khai thác than gây ra sự biến dạng của đá vách. Sự biến dạng
có thể biểu hiện ở dạng dịch chuyển của đá mà không bị phá huỷ, cũng có thể ở
dạng nứt nẻ và đứt gẫy. Với các kích thớc lớn của khoảng trống đã khai thác, quá
trình dịch chuyển phát triển tới mặt đất. Ban đầu, các lớp đá nằm ngay trên vỉa than
bị phá huỷ, sau đó xảy ra sự đứt gẫy của các lớp đá vách nằm trên theo mức độ phát
triển của công tác khấu than.
Theo hớng từ khoảng trống đã khai thác lên phía trên, trong địa tầng có thể
phân biệt ba vùng, đặc trng các mức độ phá huỷ của đá mỏ khác nhau: sập đổ, uốn
võng cùng với sự rạn nứt và uốn dẻo mà không bị phá huỷ.
Trong vùng sập đổ, sự dịch chuyển của các tảng và khối đá rời rạc xảy ra
theo từng chu kỳ, cùng với tiến độ của gơng lò chợ. Với diện bóc lộ lớn, chiều cao
của vùng này đạt 2ữ4 lần chiều dày của vỉa. Khi điều khiển đá vách bằng phơng
pháp chèn lò toàn phần, thì có thể không xuất hiện vùng sập đổ của đá. Đồng thời
với quá trình dịch chuyển của đá, ứng suất trong địa tầng bị phân bố lại, xuất hiện
vùng ứng suất cao (áp lực tựa) và vùng ứng suất thấp (áp lực suy giảm). Nguyên
8
nhân gia tăng ứng suất là sự treo của các lớp đá bên trên khu khai thác và sự truyền
một phần trọng lợng của chúng vào địa khối ngoài khu khai thác.
Các lớp đá ở trên và dới khu khai thác nằm trong vùng áp lực mỏ suy giảm.
Theo đặc điểm biến dạng của các lớp đá mỏ và nguyên nhân gây ra dịch
chuyển, trong địa tầng khu khai thác có thể phân biệt ba vùng đặc trng (Hình 1):
I
- vùng dịch chuyển hoàn toàn (áp lực suy giảm); IIa, IIb - vùng uốn võng lớn nhất;
IIIa và IIIb - vùng nén ép của đá (áp lực tựa).
Hình 1
Vùng I đợc giới hạn bởi các đờng chéo dóng từ biên của khu khai thác với
các góc dịch chuyển hoàn toàn
1
và
2

. Trong khu vực này có vùng sập đổ của đá
vách 4. Trong khối POQ, sau khi kết thúc dịch chuyển các lớp đá nằm ở vị trí song
song với trạng thái ban đầu.
Vùng áp lực tựa IIIa và IIIb đợc phân bố từ các đờng biên dịch chuyển của
địa tầng trên khu khai thác LB và MF tới các tuyến CD và GH, dóng qua đờng biên
của khu khai thác. Giữa vùng dịch chuyển hoàn toàn và vùng áp lực tựa là vùng uốn
võng lớn nhất IIa và IIb.
Trong đá trụ của vỉa hình thành vùng áp lực tựa IVa và IVb, vùng áp lực suy
giảm VI và các vùng nâng nền không đồng đều Va và Vb.
Trong những vùng áp lực tựa đá mỏ bị nén ép (các giản đồ 1), còn ở những
vùng áp lực suy giảm chúng bị kéo dãn (các giản đồ 2) về phía khu khai thác.
Đờng bao ngoài các vùng kể trên tạo thành miền ảnh hởng của công tác khai
thác ALBKFME.
3.2. Các tính chất công nghệ chủ yếu của đá mỏ
Sự dịch chuyển của địa tầng khi khai thác than gây ra các quá trình vật lý
phức tạp, đặc trng mối tác động tơng hỗ của tập hợp nhiều yếu tố. Những yếu tố đó
phụ thuộc đáng kể vào công nghệ thực hiện các công tác mỏ. Với cùng một địa
9

A
tầng, quá trình dịch chuyển của các lớp đá có thể rất khác nhau khi khai thác vỉa
bằng gơng lò dài và gơng lò ngắn, khi bớc khấu rộng và hẹp, với các tiến độ khác
nhau của gơng, ở những phơng pháp điều khiển đá vách khác nhau và v.v
Tập hợp các tính chất của đá mỏ, quy định hành vi của nó dới tác động của
các công tác mỏ, đợc gọi là các tính chất công nghệ. Các tính chất chủ yếu là: độ
bền vững, độ phân lớp, độ nứt nẻ và khả năng sập đổ (phá hoả).
Sự kết hợp các tính chất công nghệ khác nhau của địa tầng vô cùng đa dạng
và nó quyết định sự lựa chọn đúng đắn các quá trình công nghệ khai thác.
3.2.1. Cấu tạo, cấu trúc và sự phân lớp của đá mỏ
Cấu tạo của địa tầng đợc xác định bởi các điều kiện thành tạo khoáng sàng.

Các khoáng sàng dạng trầm tích thờng có đặc điểm phân lớp của các vỉa sét kết, bột
kết, cát kết, đá vôi và v.v Các tính chất của các loại đá này đã đợc nghiên cứu tỷ
mỷ ở dạng các mẫu đá, song các tính chất bền và đàn hồi của địa tầng khác biệt
nhiều so với các tính chất của các mẫu đá. Có sự khác biệt này là do cấu trúc và độ
nứt nẻ của các lớp đá. Tất cả các loại đá đều có vô số nứt nẻ, tách biệt địa tầng
thành các khối cấu trúc.
Các tính chất của đá đợc xác định ở các mẫu, với kích thớc nhỏ hơn các khối
cấu trúc, không thể đặc trng cho các tính chất của địa tầng. Chính vì vậy, để nhận
biết các tính chất của địa tầng, cần phải lấy thông tin từ một địa khối có chứa một
số lợng các khối cấu trúc đủ lớn.
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu và lựa chọn phơng pháp chống lò và điều
khiển áp lực mỏ, các lớp đá xung quanh vỉa than đợc phân biệt theo các dấu hiệu
riêng. Căn cứ vào vị trí phân bố so với vỉa than, ngời ta chia đá vách thành vách giả,
vách trực tiếp và vách cơ bản, còn đá trụ - trụ giả, trụ trực tiếp và trụ cơ bản.
Vách giả là lớp đá không dày lắm (thờng chỉ tới 0,5-0,6 m) nằm ngay trên
vỉa than. Lớp này dễ bị sập hoặc bị sập cùng với than khi khấu, hoặc bị sập sau một
khoảng thời gian ngắn. Tuy nhiên, nhiều vỉa than không có vách giả.
Vách trực tiếp là lớp đá tơng đối dễ sập nằm ở phía trên vỉa than. áp lực của
lớp này tác dụng lên các vì chống ở gơng lò và trụ than. Khi không có vách giả,
vách trực tiếp nằm sát trên vỉa than.
Vách cơ bản là lớp đá bền chắc, khó sập nằm trên vách trực tiếp và không
sập đồng thời với lớp này. Có khi vách cơ bản nằm ngay trên vỉa, là một lớp đá cứng
và dày.
Vách giả thờng là diệp thạch than, diệp thạch sét yếu; vách trực tiếp phổ biến
là diệp thạch sét-cát và diệp thạch sét; còn vách cơ bản thờng là đá vôi và cát kết,
đôi khi là diệp thạch sét vững chắc.
Trụ giả là lớp đá mỏng, rất dễ bị phá huỷ trong quá trình khấu than.
Trụ trực tiếp là lớp đá nằm ngay dới vỉa than khi không có trụ giả. Các hiện
tợng bùng nền, hiện tợng trợt và sập ở các vỉa dốc đứng có quan hệ chặt chẽ với tính
chất của trụ trực tiếp.

Trụ cơ bản là một lớp đá vững chắc nằm dới trụ trực tiếp.
10
Độ ổn định và khả năng sập đổ của đá ở lò chợ phụ thuộc nhiều vào cách
thức tách lớp của chúng, trong đó chiều dày của chúng có vai trò rất lớn. Khi mối
gắn kết giữa các lớp càng yếu và các lớp càng mỏng, thì chúng càng dễ sập đổ ở
những khối tơng đối nhỏ. Khi các lớp đá càng dày, thì chúng càng khó uốn võng và
sẽ sập đổ với những khối càng lớn.
Các loại đá trầm tích đều có tính phân lớp, đó là sự lắng đọng không đồng
chất. Nguyên nhân của sự phân lớp là sự đan xen của các lớp đá yếu và các lớp đá
bền vững, trong đó sự tách lớp xảy ra theo các lớp đá yếu, cho dù chúng rất mỏng.
Tính phân lớp biểu hiện rõ nét nhất khi trong địa khối có các lớp đá chất sét, than,
sliuđit hoặc chứa các tàn d thực vật.
Giữa các lớp đá có thể có những bề mặt liên kết rất yếu, chúng có thể đi qua
ranh giới của vỉa, cũng có thể xen vào giữa các lớp đá đồng chất. Đó chính là
nguyên nhân của sự phân vỉa. Chiều dày của một phân vỉa càng lớn, thì tính ổn định
của nó càng cao. Do mỗi phân vỉa không có sự gắn kết với các lớp đá nằm trên, cho
nên toàn bộ trọng lợng của nó đợc truyền xuống các lớp đá nằm dới.
!"#"
Độ dày của lớp, m
Phân lớp rất mỏng . . . . . . . . . . . < 0,2
Phân lớp mỏng . . . . . . . . . . . . 0,2 ữ 1
Phân lớp trung bình . . . . . . . . . . 1 ữ 3
Phân lớp dày . . . . . . . . . . . . . 3 ữ 10
Phân lớp rất dày . . . . . . . . . . . . > 10
3.2.2. Độ nứt nẻ của đá
Độ ổn định của đá mỏ xung quanh hầm lò phụ thuộc nhiều vào độ nứt nẻ của
chúng. Trong các vỉa đá vôi, khoảng cách giữa các vết nứt lớn hơn chiều dày vỉa từ
2ữ10 lần. Trong các vỉa cát kết hạt mịn, 78 % có khoảng cách giữa các vết nứt vợt
chiều dày vỉa 1ữ3 lần, 20 % - từ 3ữ10 lần. Trong các vỉa cát kết hạt thô có tới 92 %
trờng hợp có khoảng cách giữa các vết nứt lớn hơn chiều dày từ 1ữ3 lần. Trong các

lớp diệp thạch cát, khoảng cách giữa các vết nứt gần bằng chiều dày lớp. Các loại
đá chất sét thờng có độ nứt nẻ cao, khi khoảng cách giữa các vết nứt thờng nhỏ hơn
chiều dày vỉa.
Các vết nứt đợc nhận biết qua chiều dài và chiều rộng của chúng. Khi chiều
rộng của vết nứt nhỏ hơn 0,05 mm, chúng có cỡ sợi tóc; khi chiều rộng từ 0,05 đến
2 mm - rất mảnh; từ 2 đến 10 mm - cỡ milimét; từ 10 đến 100 mm - cỡ centimét; từ
100 đến 1000 mm - cỡ decimét.
Tất nhiên, tính ổn định của đá phụ thuộc vào mật độ các vết nứt, đợc xác
định bởi số vết nứt trên 1 m
2
diện tích địa khối.
Phụ thuộc vào độ nứt nẻ, các loại đá đợc phân biệt nh sau:
- không nứt nẻ ;
- ít nứt nẻ - có một hệ nứt với khoảng cách giữa chúng lớn hơn 1 m ;
- nứt nẻ trung bình - có hai hệ nứt cắt chéo nhau với khoảng cách giữa chúng
lớn hơn 1 m ;
11
- nứt nẻ mạnh - có vài hệ nứt cắt chéo nhau với tần suất phân bố trung bình
tới 0,5 m ;
- nứt nẻ rất mạnh - có nhiều hệ nứt phân bố cách nhau qua khoảng cách nhỏ
hơn 0,2 m.
Độ ổn định của đá vách trên lò chợ phụ thuộc rất nhiều vào góc tạo bởi giữa
gơng lò và hớng các thớ nứt chính của nó, góc này quyết định phơng thức dịch
chuyển của đá vách.
3.2.3. Độ ổn định của đá khi bị bóc lộ
Tính bền của đá khi bị bóc lộ bởi các công tác mỏ đợc gọi là độ ổn định của
nó. Trạng thái của phần đá vách bị bóc lộ và không đợc chống giữ đợc coi là ổn
định, nếu qua một khoảng thời gian của nhu cầu sản xuất nó không bị sập đổ hoặc
trôi trợt, còn sự dịch chuyển của nó không vợt quá giới hạn cho phép.
Độ ổn định của đá đợc xác định bởi khả năng không bị phá huỷ dới tác động

của tự trọng và của nội ứng suất khi bị bóc lộ.
Cần phân biệt tính ổn định của đá khi bóc lộ trong thời gian ngắn và ổn định
trong thời gian dài.
Độ ổn định của đá vách ảnh hởng lớn đến hiệu quả khai thác vỉa than, đến
việc lựa chọn loại và kết cấu vì chống lò chợ và phơng pháp điều khiển đá vách.
$%
&'(%
- Không ổn định Khi không chống giữ, sập đổ ngay sau tiến độ
của gơng
- Kém ổn định Khi dải bóc lộ ở gơng rộng tới 1 m, ổn định
trong 2-3 h
- ổn định trung bình Khi dải bóc lộ ở gơng rộng tới 2 m, ổn định
tới 1 ngày-đêm
- ổn định Khi dải bóc lộ rộng tới 2 m, ổn định tới 2 ng-đêm
- Rất ổn định Khi dải bóc lộ rộng 5-6 m, ổn định lâu dài
3.2.4. Khả năng sập đổ của đá vách
Các loại đá vách khác nhau có khả năng sập đổ khác nhau.
Khi điều khiển đá vách bằng phơng pháp phá hoả toàn phần, cần phân biệt
phá hoả ban đầu, phá hoả đợt một và phá hoả đợt hai. Phá hoả ban đầu đợc tiến
hành khi gơng lò chợ dịch chuyển qua một khoảng nhất định kể từ lò cắt, gọi là b-
ớc phá hoả ban đầu. Thông thờng, bớc phá hoả ban đầu là 8-12 m, nhng với các loại
đá vách bền vững, bớc này có thể tới 50-60 m. Để phá hoả đá vách bền vững, phải
sử dụng phơng pháp khoan nổ mìn.
Sau phá hoả ban đầu sẽ thực hiện phá hoả thờng kỳ đá vách trực tiếp, liền sau
các tiến độ của gơng lò chợ, đó là phá hoả đợt một.
Đá vách cơ bản thờng treo ở dạng các tấm côngsơn. Theo mức độ dịch
chuyển của gơng lò chợ, kích thớc của tấm côngsơn sẽ lớn dần và tới một thời điểm
nào đó nó sẽ sập đổ. Sự sập đổ của vách cơ bản đợc gọi là phá hoả đợt hai.
12
Nếu nh đá vách trực tiếp sau khi sập đổ lấp đầy toàn bộ khoảng trống đã khai

thác, thì sập đổ đợt hai có thể không xảy ra. Còn nếu khoảng trống đã khai thác
không đợc lấp đầy, thì cờng độ sập đổ của vách cơ bản sẽ càng nhỏ, khi tỷ số giữa
chiều dày vách trực tiếp và chiều dày vỉa than càng lớn.
Theo khả năng tự sập đổ của các lớp đá vách ngời ta còn phân biệt chúng
dựa vào bớc phá hoả (l
ph
), khi đó chúng đợc chia thành năm nhóm:
&)#"*+
"
,
rất dễ phá hoả . . . . . . . . . . . . . . . . . < 0,5 m
dễ phá hoả . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 - 2,0 m
trung bình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,0 - 5,0 m
khó phá hoả . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,0 - 10 m
rất khó phá hoả . . . . . . . . . . . . . . . . > 10 m
Trình tự và đặc điểm phát triển của quá trình phá huỷ của đá vách đợc quyết
định bởi các đặc tính cấu trúc và các tính chất cơ học của đá.
Trên cơ sở khả năng sập đổ của đá, viện nghiên cứu VUGI (Liên Xô cũ) đã
đề xuất bảng phân loại dới đây.
*-./"%
& '(
I Vách trực tiếp là một hay nhiều lớp đá dễ sập đổ, có chiều dày
không nhỏ hơn 6-8 lần chiều dày của vỉa than đợc khai thác
II Vách trực tiếp là lớp đá dễ sập đổ, có chiều dày nhỏ hơn 6-8
lần chiều dày vỉa. Vách cơ bản là loại đá khó sập đổ, chỉ sập
đổ trên diện lớn
III Vách trực tiếp là lớp đá dày, khó sập đổ. Trong một số tr ờng
hợp không có vách trực tiếp và trên vỉa than là vách cơ bản,
có khả năng bóc lộ trên diện lớn
IV Vách trực tiếp là loại đá có khả năng hạ võng từ từ mà không

bị rạn nứt và đứt gẫy (khi chiều dày vỉa không quá 0,8-1,0 m)
Từ bảng phân loại thấy rằng, khi vách trực tiếp là loại đá dễ sập đổ, dày hơn
6-8 lần chiều dày vỉa (đá loại I), tải trọng tác động lên vì chống chỉ do lớp đá này
gây ra. Trong khi đó vách cơ bản bị chèn toàn bộ bởi đá vách trực tiếp đã phá hoả,
sẽ hạ võng dần dần và không gây tải trọng lên vì chống.
Nếu không có điều kiện trên, vách cơ bản sẽ sập đổ và không phải lúc nào vì
chống cũng chịu đợc những tải trọng sinh ra bởi cả vách trực tiếp và vách cơ bản.
Khi xét tới bớc phá hoả của đá mỏ và vùng áp lực tựa ở trớc gơng lò chợ,
viện VNIMI đã có những bổ xung cho bảng phân loại đá vách của VUGI.
0123405363
&'(
I Vách trực tiếp và vách cơ bản là các lớp đá dễ phá hoả. Vách trực tiếp
phá hoả theo chu kỳ lò chợ, còn vách cơ bản treo trên khoảng trống đã
khai thác ở những khẩu độ không lớn, trong phạm vi một bớc sập của
vách trực tiếp. Vùng áp lực tựa trong vỉa than phân bố ở khoảng cách
không lớn trong khối nguyên, kể từ biên của khoảng trống đã khai thác
13
II Vách trực tiếp là đá dễ phá hoả, dày 3-10 m; còn vách cơ bản là lớp đá
dày, khó phá hoả. Vách cơ bản có thể treo trên khoảng trông đã khai
thác với khẩu độ không lớn (tới 3-4 bớc phá hoả của vách trực tiếp).
Vùng áp lực tựa phân bố ở khoảng cách đáng kể phía trớc lò chợ
III Vách trực tiếp là lớp đá bền vững, khó phá hoả, dày 3-5 m. Trên nó là
các loại đá dễ phá hoả, không có khả năng treo tự do. Khả năng treo
trên khoảng trống đã khai thác của loại đá này phụ thuộc vào chiều dày
và độ bền vững của vách trực tiếp. Bớc phá hoả của vách cơ bản tuỳ
thuộc vào kích thớc các khối gẫy của vách trực tiếp. Khi chiều dày vỉa
không quá 1 m, có khả năng đá vách hạ từ từ
IV Các vách trực tiếp và cơ bản đều là những loại đá bền vững, khó phá
hoả. Chúng có xu hớng treo trên khoảng trống đã khai thác với khẩu
độ

lớn (tới 50 m hoặc hơn) và tạo ra áp lực tựa khá lớn ở trớc gơng lò
chợ
Khi khai thác các vỉa dốc đứng, bên cạnh sự sập đổ của đá vách còn có thể
có sự trôi trợt của đá trụ. Quan tâm đến khả năng này, viện ĐônUGI (Ukraina) đề
xuất bảng phân loại đá dới đây.
78
&

'( '(9:
I Vách trực tiếp là đá rất yếu hoặc vách giả Trụ yếu có khả năng trợt, trụ
giả
II Vách trực tiếp là đá dễ phá hoả, có chiều
dày không nhỏ hơn 6-8 lần chiều dày vỉa
Trụ trực tiếp có độ bền từ trung
bình trở lên, không trợt
III Vách trực tiếp có độ bền trung bình, phá
hoả ở chiều cao nhỏ hơn 6-8 lần chiều dày
vỉa. Vách cơ bản là đá khó phá hoả, có khả
năng bóc lộ trên diện lớn
Trụ trực tiếp có độ bền trung
bình, không trợt
IV Vách trực tiếp là đá khó phá hoả, có khả
năng bóc lộ trên diện lớn
Trụ trực tiếp có độ bền trung
bình hay bền vững, không trợt
V Vỉa dày dới 0,7 m, vách trực tiếp có khả
năng hạ từ từ
Trụ không trợt, có khả năng tr-
ơng bùng
VI Vách trực tiếp là đá khó phá hoả Trụ là đá yếu, dễ trôi trợt

Kinh nghiệm khai thác mỏ cho thấy vách cơ bản gây ảnh hởng lớn đến các
hoạt động trong lò chợ và các lò chuẩn bị. Vách cơ bản đợc chia làm hai nhóm: dễ
điều khiển và khó điều khiển.
Đá vách dễ điều khiển là loại đá không gây ra phá hoả đợt hai. Khi đó, giữa
vỉa than và vách cơ bản có lớp đá vách trực tiếp dễ phá hoả với chiều dày lớn hơn 3-
4 lần chiều dày vỉa, mà khi sập đổ tạo ra khả năng hạ võng của vách cơ bản.
Đá vách khó điều khiển là loại đá có bớc phá hoả đợt một và đợt hai lớn hơn
30 m, khi vách trực tiếp là đá dễ phá hoả với chiều dày nhỏ hơn 4 lần chiều dày vỉa
than.
Đá vách khó điều khiển thờng là các loại đá đồng chất có giới hạn bền khi
chịu nén một trục lớn hơn 70 MPa: cát kết, đá vôi, diệp thạch cát.
3.3. Những đặc điểm công nghệ của các vỉa than
3.3.1. Phân loại các vỉa than theo đặc điểm công nghệ
Để dễ dàng lựa chọn các sơ đồ công nghệ khai thác than hợp lý, các vỉa than
đợc phân loại theo hai dấu hiệu chính, đó là chiều dày và góc dốc của chúng.
14
Theo chiều dày, các vỉa than đợc chia thành bốn nhóm:
- rất mỏng - có chiều dày không quá 0,7 m;
- mỏng - có chiều dày từ 0,71 đến 1,2 m;
- dày trung bình - có chiều dày từ 1,21 đến 3,5 m;
- dày - có chiều dày lớn hơn 3,5 m.
Với mục đích chế tạo và lựa chọn phơng tiện cơ khí hoá cho lò chợ, ngời ta
còn đề nghị chia các vỉa than theo chiều dày của chúng thành bẩy nhóm:
nhóm một - các vỉa dày không quá 0,6 m, mà cho đến nay vẫn cha có tổ hợp
thiết bị cơ khí hoá toàn bộ phù hợp (ngoại trừ công nghệ khoan lấy than ở các vỉa
dốc thoải);
nhóm hai - các vỉa dày từ 0,6ữ0,9 m, đã đợc chế tạo các tổ hợp cơ khí hoá,
nhng năng suất của chúng bị hạn chế bởi sự chật hẹp của không gian lò chợ. Khi
đó, với chiều cao hạn chế của lò chợ, khoảng cách giữa xà của vì chống và thân
máy khai thác hay máng cào không đáng kể. Vì vậy, máy liên hợp buộc phải bố trí

bên ngoài khung máng cào, làm thay đổi bố cục của cả tổ hợp, giảm hiệu quả hoạt
động của nó;
nhóm ba - các vỉa dày từ 0,9ữ1,3 m, có thể bố trí máy liên hợp trên máng
cào, nhng dới thân máy phải có khoảng hở cần thiết cho dòng tải than của máng
cào;
nhóm bốn - các vỉa dày từ 1,3ữ2,0 m, có thể bố trí dễ dàng máy liên hợp trên
máng cào. Đây chính là điều kiện thuân lợi nhất để tạo ra các tổ hợp thiết bị với
năng suất cao;
nhóm năm - các vỉa dày từ 2,0ữ3,5 m, có điều kiện khai thác thuận lợi. Nhng
do sự phát triển mạnh của hiện tợng ép trồi, cần phải bổ sung bộ phận chống lở g-
ơng vào kết cấu của vì chống;
nhóm sáu - các vỉa dày từ 3,5ữ5,0 m, có thể khai thác bằng phơng pháp chia
lớp. Song, ở các vỉa dốc thoải có thể khai thác chỉ một lớp bằng tổ hợp thiết bị cơ
khí hoá, phá hoả đá vách hoặc tháo tận thu lớp than đệm dới vách; ở các vỉa dốc
đứng để khấu các lớp cần chế tạo các tổ hợp thiết bị áp dụng chèn lò toàn phần;
nhóm bẩy - các vỉa dày hơn 5 m, khai thác theo phơng pháp chia lớp, sử
dụng các tổ hợp thiết bị của vỉa dày trung bình.
Đặc điểm xuất hiện các lực hấp dẫn và phơng pháp vận tải than trong lò chợ
phụ thuộc vào góc dốc của vỉa. Vì vậy, khi lựa chọn máy khai thác, vì chống và ph-
ơng pháp vận tải than cần phải xét tới các góc dốc tới hạn của vỉa trong điều kiện tr-
ợt than và các bộ phận kim loại của thiết bị, đợc đa ra dới đây.
;<7#
=>.7. 2<#?
$
Than đá trợt trên đá trụ . . . . . . 0,7 - 0,8 35 - 38
Than đá trên thép lá . . . . . . . . 0,3 - 0,5 17 - 25
Antrxit trên thép lá . . . . . . . . 0,27 - 0,3 15 - 17
Antrxit trên thép lá tráng men . . . . 0,19 - 0,23 11 - 13
Kim loại trên kim loại . . . . . . . 0,19 - 0,23 13 - 17
15

Kim loại trên đá trụ . . . . . . . . 0,3 - 0,4 17 - 20
Theo góc dốc, các vỉa than đợc chia thành bốn nhóm:
- dốc thoải4có góc dốc từ 0 đến 18
o
;
- dốc nghiêng4có góc dốc từ 19 đến 35
o
;
- dốc nghiêng-đứng4có góc dốc từ 36 đến 55
o
;
- dốc đứng4có góc dốc từ 56 đến 90
o
.
Điều kiện thuận lợi nhất để sử dụng các tổ hợp thiết bị cơ khí hoá là các vỉa
có góc dốc từ 0 đến 12
o
, khi các lực hấp dẫn không ảnh hởng đến việc lựa chọn kết
cấu của thiết bị và có thể khai thác vỉa theo phơng, ngợc chiều dốc hoặc xuôi chiều
dốc.
ở các vỉa có góc dốc từ 13 đến 18
o
quá trình khai thác thờng đợc tiến hành
theo phơng.
Vận tải than ở các vỉa dốc từ 19 đến 35
o
có thể nhờ máng trợt hoặc khung
máng cào (không cần xích kéo và bộ truyền động), còn nếu dùng máng cào thì nó
sẽ làm việc ở chế độ hãm. Với độ dốc này, tổ hợp thiết bị lò chợ không cần phải có
các mối liên kết đặc biệt giữa các đoạn vì chống và cũng không cần có tời bảo hiểm

để giữ máy liên hợp.
Khi khai thác các vỉa dốc từ 46 đến 90
o
sẽ gặp nhiều khó khăn do khả năng
trôi trợt của đá trụ và sự ảnh hởng mạnh của các lực hấp dẫn.
3.3.2. Các tính chất của than
Việc lựa chọn phơng pháp và phơng tiện tách phá than quyết định công nghệ
khấu trong lò chợ. Các tính chất của than đóng vai trò quan trọng khi lựa chọn ph-
ơng tiện phá than.
Các tính chất của than đợc đánh giá tơng đối so với quá trình tách phá nó cụ
thể. Khi phá than bằng phơng pháp cơ khí, điều quan trọng là phải biết đợc mối
quan hệ giữa các tính chất cơ học của than và các đặc điểm của quá trình tách phá.
Khả năng của than chống lại các dạng tác động cơ học khác nhau đợc gọi là sức
kháng phá vỡ của nó.
Sức kháng phá vỡ của than phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên và kỹ thuật mỏ.
Các yếu tố tự nhiên bao gồm: mức độ biến chất, độ nứt nẻ của than, cấu tạo của vỉa,
độ dày của nó và v.v Các yếu tố kỹ thuật mỏ bao gồm: chiều rộng lò chợ, loại,
mật độ và độ linh hoạt của vì chống, phơng pháp điều khiển đá vách, tốc độ dịch
chuyển của gơng, phơng pháp khấu than, hớng khấu và v.v
ở đây, chúng ta dừng lại ở các yếu tố tự nhiên. Các yếu tố kỹ thuật mỏ sẽ đ-
ợc xem xét trong mục tiếp dới.
Mức độ biến chất quyết định chất lợng của than và các tính chất cơ học của
nó. Các loại than có sức kháng phá vỡ lớn nhất là than ở thời kỳ biến chất sớm (có
độ dẻo cao) và antraxit biến chất cao (có độ kiên cố lớn).
Độ nứt nẻ có ảnh hởng đáng kể tới sức kháng phá vỡ của than, độ nứt nẻ
càng lớn thì sức kháng phá vỡ càng nhỏ. Việc chọn hớng cho dụng cụ phá than tơng
đối với hớng thớ nứt rất quan trọng. Thực tế cho thấy rằng, hiệu quả phá than cao
nhất đạt đợc khi nó bị cắt theo góc 45
o
so với hớng các thớ nứt chính.

16
Cấu tạo của vỉa than cũng ảnh hởng tới sức kháng phá vỡ của nó. Vỉa than có
cấu tạo càng phức tạp, có càng nhiều lớp đá kẹp rắn chắc, xen kẽ giữa các lớp than,
thì sức kháng phá vỡ của nó càng lớn.
3.3.3. Sự ép trồi và độ kháng cắt của than
ứng suất bình thờng trong vỉa than trớc khi đào hầm lò bằng áp lực tác động
lên nó của các lớp đá nằm trên. Quá trình phân bố lại ứng suất xảy ra do đào hầm
lò. Sự thay đổi trạng thái ứng suất trong vùng bóc lộ, thờng xuyên hơn là sự xuất
hiện của các lực đẩy ngang, có thể dẫn tới sự dịch chuyển của vỉa về phía khoảng
trống khai thác. Đó là nguyên nhân sinh ra hiện tợng ép trồi ở gơng lò chợ. Nếu các
biến dạng kéo đạt tới trị số giới hạn, thì các vết nứt ép trồi sẽ phát triển, hớng thẳng
góc với mặt phân vỉa và song song với mặt bóc lộ. Khi đó, than bị phá thành các
tảng dạng cột nhỏ. Trong phần còn lại của vùng ép trồi các biến dạng kéo cha đạt
tới trị số giới hạn và than cha bị phá huỷ rõ ràng. Giả sử ép trồi luôn dẫn tới phá
huỷ, thì bộ phận công tác của máy khấu chỉ còn phải thực hiện việc xúc bốc và đập
vụn các tảng than đã bị phá huỷ. Song, trong phần lớn các trờng hợp biến dạng của
than ở gơng lò không đạt tới giới hạn phá huỷ, mà chỉ làm suy yếu khối than ở mức
độ nào đó, tức là làm giảm độ kháng cắt của than.
Hiện nay, để đánh giá khả năng phá huỷ của than cần phải xác định các chỉ
tiêu sau: độ kháng cắt của than, kể cả độ kháng cắt của các phân lớp than và đá kẹp;
độ mài mòn của vỉa than; các tính chất dòn-dẻo của than; khả năng vỡ vụn của than.
Độ kháng cắt của than là khả năng chống lại các tác động khi bị cắt của nó.
Độ kháng cắt của than thay đổi trong khoảng 0,3ữ6,0 kN/cm, độ mài mòn
dao động trong khoảng 10ữ1500 mg/km, còn chỉ tiêu khả năng vỡ vụn của nó - từ
0,4 đến 1,2.
Việc điều khiển quá trình ép trồi than có thể thực hiện bằng cách thay đổi
các thông số kỹ thuật của lò chợ. Trong đó quan trọng nhất là: chiều rộng của lò
chợ, chiều rộng khấu của máy khai thác, phơng pháp điều khiển đá vách, độ linh
hoạt của vì chống và v.v
Khi tăng chiều rộng lò chợ sẽ dẫn đến sự gia tăng mức hạ võng của đá vách

và độ biến dạng của khối than ở gơng lò, do đó sẽ làm giảm độ kháng cắt của than.
Thực tế cho thấy rằng, nếu giảm chiều rộng lò chợ 1-1,2 m, thì độ kháng cắt của
than tăng lên 15-20 %. Nh vậy, muốn lợi dụng triệt để hiện tợng ép trồi cần phải
tăng chiều rộng lò chợ. Tuy vậy, do nhiều lý do khác, hiện nay đang có xu hớng
làm giảm chiều rộng lò chợ, mặc dù biết rằng độ kháng cắt của than gia tăng.
Việc giảm chiều rộng khấu của máy khai thác làm giảm giá trị hạ võng của
đá vách và ép trồi của than.
Phơng pháp điều khiển đá vách thờng đợc lựa chọn dựa vào khả năng phá
hoả của nó. Khi vách là đá yếu hoặc có độ ổn định trung bình, trong quá trình phá
hoả hiện tợng ép trồi đợc ghi nhận yếu hơn, so với khi vách là các loại đá bền vững.
Đá vách bền vững thờng treo và không sập đổ ở diện bóc lộ lớn, độ võng của nó đạt
giá trị cao và gây ra sự ép trồi mãnh liệt của than. Trong điều kiện nh vậy, sự ép trồi
thay đổi theo tiến độ dịch chuyển của lò chợ và theo sự thay đổi chiều dài côngxơn
của đá vách trong phạm vi một bớc phá hoả.
17
Một số tác giả cho rằng, trong cùng một lò chợ khi chuyển từ phơng pháp
chèn lò từng phần sang phơng pháp chèn toàn phần, thì hệ số ép trồi trung bình
giảm 20 %.
Độ linh hoạt của vì chống ảnh hởng đến sự hạ võng của vách và mức độ ép
trồi của than. Nếu độ linh hoạt của vì chống gia tăng, thì sự ép trồi cũng tăng theo.
Khi lắp dựng vì chống lò chợ, tải trọng ban đầu của chúng cũng ảnh hởng
lớn đến độ kháng cắt của than. Việc sử dụng các cột thuỷ lực với tải trọng ban đầu
lớn hơn so với cột gỗ và cột ma sát dẫn tới việc giảm giá trị ép trồi xuống 10-15 %.
Khi sử dụng vì chống cơ khí hoá thì khoảng chênh lệch này là 30 %, so với việc
dùng vì chống đơn.
Các quá trình sản xuất trong lò chợ tác động đến hình thức và trị số hạ võng
của vách và đồng thời ảnh hởng đến sự ép trồi của than. Ngời ta đã chứng minh
đợc
rằng, 15-45% độ hạ võng chung của vách xảy ra trong quá trình khấu than
, 8-30

% - trong quá trình phá hoả đá vách và 30-35 % - khi không thực hiện các quá trình
sản xuất. Trong trờng hợp cuối, yếu tố thời gian chiếm vai trò quan trọng. Độ dài
của khoảng thời gian gián đoạn giữa hai dải khấu cần phải lớn hơn khoảng thời gian
đủ để xuất hiện ép trồi. Có thể thấy rõ ảnh hởng của yếu tố thời gian tới hiện tợng
ép trồi khi khấu than bằng máy bào. Lúc đó, với tốc độ dịch chuyển của gơng lò
cao, đôi khi lỡi bào rơi vào vùng than không bị ép trồi.
Cờng độ suy giảm độ kháng cắt của than ở phần gơng lò lớn hơn so với vùng
nằm sâu trong khối nguyên; ở vùng sâu trong khối nguyên thời gian suy giảm độ
kháng cắt đạt tới 6-8 h, còn ở vùng gơng lò - 2,5-3,5 h.
Cần lu ý rằng, khi giảm độ kháng cắt của than, sự ép trồi thờng gây ảnh hởng
xấu tới độ ổn định của đá vách và gơng lò. Tơng ứng với giá trị ép trồi lớn, diện bóc
lộ của đá vách cần phải lớn, nh vậy khả năng sập đổ của vách sẽ gia tăng và phá vỡ
tính ổn định của nó.
Tóm lại, sự thay đổi các yếu tố kỹ thuật mỏ cho ta khả năng điều chỉnh độ ép
trồi của than và tạo ra các tiền đề để các tổ hợp thiết bị lò chợ hoạt động trong chế
độ tự động hoá.
phần thứ hai
các quá trình khai thác than
Chơng 4 : khấu than
4. 1. Phân loại các phơng pháp khấu than
Công tác khấu than có thể đợc thực hiện bằng các phơng pháp thủ công,
khoan nổ mìn, cơ khí, thuỷ lực, cơ-thuỷ lực Việc lựa chọn phơng pháp khấu trớc
hết phụ thuộc vào các tính chất của than và các lớp đá vây quanh, đồng thời phụ
thuộc vào các yêu cầu về chất lợng than và chi phí để khai thác nó. Độ ổn định của
đá vách và trụ có ảnh hởng lớn tới việc lựa chọn phơng pháp khấu than. Nếu những
cố gắng nâng cao năng lực của máy khai thác không đủ để tách phá than, thì cần
phải làm tơi sơ bộ vỉa than bằng phơng pháp khoan nổ mìn.
18
Quá trình khấu than không chỉ bao gồm việc phá vỡ than, mà còn cả xúc bốc
than. Những quá trình này có thể đợc thực hiện bởi một hay nhiều loại máy khác

nhau, đồng thời hay nối tiếp phụ thuộc vào các điều kiện địa chất mỏ và công nghệ
khai thác. ở các vỉa dốc đứng không cần phải xúc bốc than và quá trình khấu chỉ
còn là phá vỡ than. Cũng có thể nói nh vậy về phơng pháp khai thác than bằng sức
nớc.
Việc khấu than bằng phơng pháp cơ khí đợc áp dụng phổ biến nhất. Nó đợc
thực hiện trong các gơng lò chợ dài hoặc trong các gơng lò ngắn (buồng, buồng-
cột ). Tất nhiên, phổ biến hơn cả là các gơng lò dài. Phụ thuộc vào phơng pháp
khấu, các gơng lò chợ có thể có dạng thẳng hay dạng bậc.
Cần phân biệt khấu rộng và khấu hẹp. Khi việc tách phá than ở gơng đợc tiến
hành theo các dải rộng hơn 1 m, thì đợc gọi là khấu rộng. Nếu chiều rộng dải khấu
không vợt quá 1 m, thì đó là khấu hẹp.
Việc tách phá than trong lò chợ có thể thực hiện đồng thời trên cả chiều dài
gơng lò, cũng có thể tại một điểm di chuyển liên tục dọc theo gơng lò.
Sơ đồ khấu than với bộ phận công tác hoạt động trên toàn bộ mặt gơng và h-
ớng khấu trùng với hớng dịch chuyển của gơng đợc gọi là khấu trực diện. Sơ đồ này
cho phép thực hiện hình thức tổ chức các công tác một cách liên tục, với số công
đoạn tối thiểu và mức độ cơ khí hoá cao.
Sơ đồ khấu than bằng máy khai thác di chuyển dọc gơng lò, thẳng góc với h-
ớng dịch chuyển của nó, đợc gọi là khấu từ sờn. Đặc điểm của nó là ít công đoạn,
cho phép hoà đồng các quá trình chính trong lò chợ, tạo khả năng áp dụng các vì
chống tự hành cơ khí hoá với năng suất cao. Khác với sơ đồ khấu trực diện, ở đây
không thể tổ chức các công tác theo cách liên tục.
Ngoài ra, còn có sơ đồ khấu than hỗn hợp, trong đó công đoạn tự tạo rạch đ-
ợc tiến hành theo hớng dịch chuyển của gơng, còn việc trực tiếp khấu than lại theo
hớng thẳng góc với nó.
4.2. Khấu than bằng phơng pháp khoan nổ mìn
Công nghệ khấu than bằng khoan nổ mìn có thể đợc áp dụng ở nhiều hệ
thống khai thác khác nhau, cho nên nó có nhiều hình thức và thứ tự thao tác các
công việc khác nhau.
Ưu điểm cơ bản của công nghệ khoan nổ mìn là giảm đợc sức lao động của

công nhân trong quá trình tách phá than, mặt khác nó còn có tính linh hoạt cao,
nhất là khi điều kiện dạng nằm của vỉa than phức tạp.
Nhợc điểm của công nghệ này là không có tính liên tục của các công tác lò
chợ, ngoại trừ khâu tách phá than các khâu công tác khác đòi hỏi chi phí nhiều sức
lao động của công nhân. Ngoài ra, bụi và các sản phẩm nổ sinh ra trong lúc nổ mìn
làm ảnh hởng xấu tới điều kiện vi khí hậu trong hầm lò.
Chính vì những nhợc điểm trên, công nghệ khoan nổ mìn ngày càng ít đợc sử
dụng ở các gơng lò chợ. Phạm vi áp dụng của nó chỉ còn giới hạn trong các điều
kiện địa chất phức tạp, khi không thể áp dụng các dạng công nghệ khác hoàn thiện
hơn.
19
ở nớc ta hiện nay, một mặt vì điều kiện địa chất khá phức tạp, mặt khác do
mức độ trang bị kỹ thuật còn bị hạn chế, công nghệ khoan nổ mìn vẫn đang đợc áp
dụng rộng rãi trong các mỏ than hầm lò.
Quá trình khoan nổ mìn trong lò chợ bao gồm các công tác: khoan các lỗ
mìn, nạp mìn và nổ mìn. Cũng cần phân biệt hai phơng pháp nổ mìn trong lò chợ:
nổ các lỗ mìn nhỏ và nổ các lỗ mìn lớn, trong đó phơng pháp đầu đợc áp dụng phổ
biến hơn cả.
Việc khoan các lỗ mìn nhỏ ở gơng lò chợ thờng đợc thực hiện nhờ máy
khoan điện cầm tay, làm việc theo nguyên lý khoan xoay. Khi khoan xoay, cạnh cắt
của mũi khoan cắt hoặc hớt một lớp than mỏng. Choòng khoan đợc ép vào vào đáy
lỗ khoan đồng thời với khi xoay. Phoi đợc đa ra khỏi lỗ khoan theo các rãnh xoắn
của choòng ruột gà. Để tăng hiệu quả nổ mìn, lỗ mìn thờng đợc khoan nghiêng theo
một góc 60-80
o
so với mặt gơng.
Nhằm phá vỡ than ở gơng với độ cục đồng đều, các lỗ mìn thờng đợc bố trí
cách đều nhau trên mặt gơng thành từng hàng. Số hàng lỗ mìn cũng nh khoảng cách
giữa các lỗ mìn trong một hàng, đợc lựa chọn dựa vào độ kiên cố của than, chiều
dày của vỉa than hay lớp khấu, tiến độ một lần khấu và nhiều yếu tố khác.

Khi vỉa than mỏng có chiều dày là 0,5ữ0,8 m, thì có thể chỉ cần bố trí một
hàng lỗ mìn (hình 2, a); khi chiều dày vỉa là 0,8ữ2,0 m, thờng khoan hai hàng lỗ
mìn (hình 2, b); còn khi chiều dày vỉa là 2,0ữ3,5 m, có thể có ba hàng lỗ mìn (hình
2, c).

Hình 2@79!AB9CDE
20
a
a
a-a
b
b
b-b
c-c
c
c
a)
b)
c)
Để tránh hiện tợng kích nổ, khoảng cách giữa các lỗ mìn ở gơng than không
đợc nhỏ hơn 0,6 m.
Khi gơng lò có nhiều hàng lỗ mìn, ngời ta thờng bố trí các hàng lỗ mìn so le
nhau. Nh vậy, các lỗ mìn sẽ nằm cách nhau đều hơn, dẫn đến hiệu suất đập vụn
than cao hơn.
Trong các bản thiết kế công nghệ lò chợ, các thông số của công tác khoan nổ
mìn đợc tập hợp thành hộ chiếu khoan nổ mìn. Hộ chiếu khoan nổ mìn là tài liệu kỹ
thuật bao gồm: giải trình tính toán các thông số khoan nổ mìn, sơ đồ bố trí các lỗ
mìn thể hiện trên ba mặt cắt và bảng lý lịch các lỗ mìn có kèm theo trình tự nổ các
lỗ mìn.
Tuỳ theo phơng pháp nạp khối thuốc nổ trong lỗ khoan, có hai cách nạp mìn

phổ biến: nạp theo hình cột tập trung và theo hình cột phân đoạn (hình 3).
Nạp thuốc nổ theo hình cột tập trung là cách nạp mìn đơn giản nhất và thờng
đợc sử dụng. Trong lỗ khoan các thỏi thuốc đợc nạp liền nhau. Thỏi thuốc mồi đợc
đặt sau cùng, gần miệng lỗ khoan nhất, nó đợc gắn kíp nổ và đợc nổ đầu tiên, nhờ
tác động của sóng nổ các thỏi thuốc còn lại trong lỗ khoan sẽ nổ.
Nạp thuốc theo hình cột phân đoạn là nạp các thỏi thuốc thành từng nhóm
trong lỗ khoan, mỗi nhóm có một thỏi thuốc mồi, các nhóm cách nhau bằng một
đoạn vật liệu nút hoặc không khí. Nạp thuốc theo kiểu này giảm bớt đợc chi phí về
thuốc nổ. Tuy nhiên, do cách nạp phức tạp nên phơng pháp này không đợc áp dụng
rộng rãi.
Khối lợng thuốc nổ cần nạp vào các lỗ khoan đợc xác định theo tính chất của
than hoặc đá, sức công phá của thuốc nổ, cấu tạo và trình tự nổ các khối thuốc và số
mặt tự do của khối than cần nổ.
Đầu tiên cần xác định suất nạp thuốc (q), tức là lợng thuốc nổ cần thiết để
phá vỡ 1 m
3
than hay đá đợc khoan trong khối nguyên. Suất nạp thuốc có thể đợc
xác định bằng công thức thực nghiệm:
q = q
1
Fve , kg/m
3
,
trong đó q
1
- suất nạp thuốc của thuốc nổ quy ớc, kg/m
3
, đợc chọn phụ thuộc vào
hệ số kiên cố f (theo Prôtôđiacônốp) của than hay đá cần phá:
f : <2 2-3 4-6 6-8 8-15 15-20

q
1
: 0,15 0,2-0,3 0,4-0,6 0,6-0,8 1,0-1,1 1,2-1,5
F - hệ số đặc trng cấu tạo của than hay đá, đợc lấy trong khoảng
0,8ữ2,0 tuỳ theo cấu tạo của chúng;
v - hệ số ép của than hay đá khi bị tách khỏi khối với một mặt tự do:
21
Hình 3;"7%
4 B$/"9F
@4 B$"F
G4HA+@,F
I47%J
1
2
2
1
a)
b)
v =
S
12,5

S - diện tích gơng lò hoặc phần gơng lò đợc nổ, m
2
;
e - hệ số sức công phá của thuốc nổ, phụ thuộc vào khả năng công phá P,
cm
3
, của thuốc nổ
e =

P
380
,
các loại thuốc nổ Việt Nam AH-1 có P = 250-260;
PM-3151 có P = 390-400 cm
3
.
Trong công thức trên, các trị số q
1
và Fđợc xác định bằng thực nghiệm.
Khi xác định suất nạp thuốc để nổ mìn phá than ở gơng lò chợ, có thể sử
dụng số liệu trong bảng 1.
Tiêu hao chung về thuốc nổ cho toàn bộ khối than cần nổ mìn khi tiến độ
của gơng lò chợ là r đợc xác định bằng công thức:
Q = qSr , kg ,
trong đó S - diện tích gơng lò chợ, m
2
;
r - tiến độ gơng lò ở mỗi lần nổ, m.
Lợng thuốc nổ nạp hình cột tập trung trong lỗ mìn nhỏ bị khống chế bằng
quan hệ:
l
tn
l
lk
k
n
,
trong đó l
tn

- chiều dài khối thuốc nổ trong lỗ khoan, m;
l
lk
- chiều dài lỗ khoan, m;
k
n
- hệ số nạp thuốc nổ cho phép lớn nhất trong lỗ khoan.
Bảng 1
K>L.M"7N$C7
Hệ số kiên cố
của than (f)
Đặc tính của than
Suất nạp thuốc (q) , kg/m
3
khi có một
mặt tự do
khi có hai
mặt tự do
3
2 - 2,5
1,5 - 2
1 - 1,5
Antraxit kiên cố, than đá chắc
quánh không rạn nứt, có lẫn pirit
Antraxit ít rạn nứt, than đá chắc
quánh không lẫn pirit
Antraxit nhiều rạn nứt, than đá kiên
cố trung bình
Than đá mềm yếu, than nâu
0,48ữ0,60

0,40ữ0,52
0,34ữ0,45
0,26ữ0,36
0,24ữ0,36
0,20ữ0,29
0,14ữ0,20
0,10ữ0,16
Hiệu quả tác động của khối thuốc nổ và tính an toàn của công tác nổ mìn
phụ thuộc vào sự lựa chọn đúng đắn hệ số nạp thuốc trong lỗ khoan (k
n
). Đối với
các mỏ than không nguy hiểm về khí và bụi nổ, hệ số kn đợc lấy theo độ kiên cố
của than hoặc đá cần nổ mìn, độ kiên cố càng cao, k
n
càng lớn:
- khi f > 6 , thì k
n
= 0,8 ;
- khi f < 3 , thì k
n
= 0,6 .
22
Đối với các mỏ nguy hiểm về khí và bụi nổ, khi chiều dài lỗ khoan là
0,6ữ1,5 m, thì k
n
không vợt quá 0,5.
Hiệu quả của công tác nổ mìn còn phụ thuộc rất nhiều vào sự bố trí hợp lý
các lỗ khoan và có quan hệ với các mặt tự do, đặc biệt là bề mặt gơng lò.
Chúng ta sẽ xem xét vị trí của một lỗ khoan đơn độc so với bề mặt gơng lò:
lỗ khoan có thể đợc khoan thẳng góc hoặc nghiêng một góc nào đó với mặt gơng.

Trong trờng hợp đầu, khi bố trí lỗ khoan thẳng góc với gơng, năng lợng nổ về cơ
bản tiêu hao vào việc bắn nút mìn ra khỏi lỗ khoan và việc truyền sóng nổ vào bên
trong khối nguyên. Lúc này, chỉ có một thể tích nhỏ của khối than hoặc đá bị tách
vỡ. Trong trờng hợp thứ hai, thể tích than hay đá bị phá vỡ lớn hơn nhiều so với tr-
ờng hợp đầu. Khi bố trí lỗ khoan song song với mặt tự do, thì hiệu quả thu đợc còn
cao hơn nữa.
Khi tiến hành công tác nổ mìn, cần xét đến cấu trúc của than hay đá. Thí dụ,
nếu vỉa than có các mặt phẳng phân lớp hay có hớng các thớ nứt rõ rệt, thì cần cố
gắng bố trí lỗ khoan thẳng góc với các mặt đó.
Để nâng cao hiệu quả nổ mìn, ngời ta tạo thêm các mặt tự do ở gơng lò chợ
bằng cách tạo rạch cho nó.
Đờng kính lỗ khoan thờng lấy lớn hơn đờng kính thỏi thuốc nổ 10-15 %.
Trong công nghiệp than, đờng kính thỏi thuốc nổ thờng từ 32ữ36 mm, ứng với đờng
kính lỗ khoan là 36ữ40 mm. Chiều sâu lỗ khoan từ 1ữ5 m.
Khi nổ khối thuốc trong lỗ khoan, thờng có một phần ở đáy lỗ khoan không
đợc sử dụng hết. Hiệu quả sử dụng lỗ khoan đợc đánh giá bằng hệ số sử dụng lỗ
khoan (k
sd
), tức là tỷ số giữa chiều dài phần lỗ khoan đợc sử dụng với chiều dài
chung của nó. Hiệu suất lỗ khoan phụ thuộc vào các tính chất cơ-lý của than hay
đá, sự bố trí các lỗ khoan ở gơng lò, loại thuốc nổ và v.v Khi lựa chọn đúng các
thông số khoan nổ mìn, hệ số sử dụng lỗ khoan có thể đạt 0,85ữ0,95.
Theo kinh nghiệm của thực tế sản xuất ở nớc ta, chiều rộng mỗi dải khấu (r)
khi dùng khoan nổ mìn thờng đợc lấy từ 0,7ữ1,4 m. Dựa vào chiều rộng dải khấu,
có thể xác định chiều sâu lỗ khoan theo hớng thẳng góc với gơng lò chợ bằng công
thức:
l
lk
=
sd

k
r
, m .
Thờng các lỗ mìn đợc khoan nghiêng một góc 60ữ80
o
so với mặt gơng, cho
nên chiều sâu lỗ khoan thực tế lớn hơn một chút so với trị số l
lk
tính theo công thức
trên.
Tổng số lỗ mìn ở mỗi luồng khấu của lò chợ đợc xác định theo công thức:
N = 1,27
n
2
lc
k d
S q
, lỗ mìn ,
trong đó q - suất nạp thuốc nổ, kg/m
3
;
S
lc
- diện tích gơng lò chợ, m
2
;
- mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc, kg/m
3
;
d - đờng kính thỏi thuốc nổ, m;

k
n
- hệ số nạp thuốc.
23
Lợng thuốc nổ trung bình cho một lỗ khoan đợc tính bằng công thức:
q
lk
=
N
Q
, kg .
Trị số q
lk
này cần đợc làm tròn theo trọng lợng của thỏi thuốc. Thuốc nổ
dùng trong công nghiệp mỏ đợc đóng gói thành từng thỏi 150-200-250-300 g. Sau
khi điều chỉnh q
lk
, tất nhiên phải xác định lại tổng số lỗ mìn ở gơng lò chợ bằng
cách tính ngợc lại công thức trên:
N =
lk
q
Q
, lỗ mìn .
Để tránh làm mất tính ổn định của các vì chống, cũng nh của đá vách và đá
trụ và để thiết bị vận tải trong lò chợ không bị chất tải qúa mức trong khi nổ mìn,
ngời ta tiến hành nổ lần lợt từng nhóm lỗ mìn hoặc từng đoạn lò chợ.
Khi nổ từng nhóm lỗ mìn (có khi nổ lần lợt từng lỗ mìn) có thể giảm đợc chi
phí thuốc nổ ở mỗi luồng khấu, bởi vì, trừ nhóm lỗ mìn đợc nổ đầu tiên, các nhóm
lỗ mìn khác đợc nổ trong điều kiện có thêm mặt tự do. Cách nổ này thờng đợc thực

hiện nhờ sử dụng các loại kíp nổ vi sai.
4.3. Khấu than bằng máy liên hợp
Máy liên hợp khấu than là loại máy thực hiện các công đoạn tách than khỏi
khối nguyên, phá vỡ và xúc bốc than lên máng cào lò chợ.
Những yêu cầu chính đối với máy liên hợp là: bảo đảm tách phá than ở mọi
độ kiên cố và độ dẻo, năng suất cao, xúc bốc hết than lên máng cào, đảm bảo độ
cục của than, khấu than trên cả chiều dài lò chợ, chống bụi khi làm việc có hiệu quả
và tiêu thụ ít năng lợng.
Có nhiều dạng bộ phận công tác của máy liên hợp: tay xích, đĩa, trục, tang
trống, tang xoắn, kiểu khoan, đầu trục và hỗn hợp. Hiện nay, phổ biến hơn cả là các
bộ phận công tác kiểu khoan, tang xoắn và tang trống.
Đặc điểm của bộ phận công tác kiểu khoan là phá than bằng cách cắt một
khe rãnh sâu hình vành khuyên, rồi sau đó làm vỡ khối than hình trụ đã đợc viền.
Nh vậy, đảm bảo độ cục của than cao và khả năng sinh bụi tơng đối nhỏ. Nhợc
điểm chính của bộ phận công tác kiểu khoan là máy liên hợp không có khả năng tự
khoan rạch trớc mỗi dải khấu, đồng thời kết cấu của nó phức tạp, bởi vì cần có thêm
các bộ phận công tác phụ để định hình nền lò và mặt gơng.
Bộ phận công tác kiểu tang trống đợc chế tạo với trục quay ngang hay thẳng
đứng. Khi có hai tang trống, nó dễ dàng đợc điều chỉnh theo chiều dày của vỉa và
cho phép thay đổi chiều rộng dải khấu bằng cách lắp đặt lại các phần tử cắt than.
Khuyết điểm của tang trống với trục quay ngang là: không tự khoan rạch, tỷ lệ than
cám lớn, khả năng xếp tải kém và đòi hỏi cần có thêm cơ cấu xúc bốc đặc biệt,
nặng nề và cồng kềnh.
Bộ phận công tác kiểu tang xoắn tơng tự tang trống có trục quay ngang, nhng
nó khác biệt về điều kiện xúc bốc than lên máng cào. Dòng than phá đợc luôn bị
đẩy dọc trục tang xoắn, nh vậy quãng đờng tải than đợc rút ngắn, tác động làm vụn
than bị suy giảm khi xúc bốc và không đòi hỏi các phụ kiện xúc bốc phức tạp. Hoạt
động của tang xoắn không đòi hỏi tốc độ cao, nó cho phép tăng tiết diện rãnh cắt và
24
cải thiện độ cục của than nguyên khai. Bộ phận công tác kiểu tang xoắn có khả

năng tự khoan rạch, tạo nên tính u việt của máy liên hợp.
Các loại máy liên hợp đợc phân biệt theo kết cấu, kích thớc, năng suất, vị trí
của các bộ phận công tác tơng đối với thân máy (hình 4) và nguyên lý hoạt động
của chúng.
ở vị trí trung tâm của bộ phận công tác, chiều dài của các phần lò chợ không
đợc khấu bằng máy ở hai đầu lò chợ tơng đơng nhau. Trong sơ đồ công nghệ này
thực tế không thể loại trừ đợc các buồng khấu, kể cả khi đa các đầu truyền động của
máng cào ra lò chuẩn bị tiếp giáp với lò chợ.
Khi sắp xếp bộ phận công tác về một phía, kích thớc của phần không đợc
khấu có thể giảm ở một đầu lò chợ.
Vị trí các bộ phận công tác ở cả hai phía thân máy liên hợp cho phép khấu cả
chiều dài lò chợ mà không cần phải tạo các buồng khấu.
Có nhiều sơ đồ bố trí máy liên hợp tơng đối với máng cào lò chợ:
1) máy liên hợp hoạt động ở luồng thứ nhất, còn máng cào ở luồng thứ hai;
2) máy liên hợp và máng cào đều hoạt động ở luồng thứ nhất;
3) máng cào ở luồng thứ nhất, còn máy liên hợp khấu than từ rìa dải khấu;
4) máy liên hợp khấu than từ trên khung máng cào, nằm sát gơng.

Vị trí của bộ phận công tác
so với thân máy liên hợp
Trung tâm Về một phía Về hai phía
Một bộ phận công tác Hai bộ phận công tác
Gần nhau Xa nhau
Hình 4;"@79!@$"/OCE"
Sơ đồ đầu tiên đợc thờng đợc áp dụng cho máy liên hợp khấu rộng và máng
cào dễ tháo lắp, hiện nay không còn phổ biến nữa.
Sơ đồ thứ hai là sự hoàn thiện của sơ đồ trên vì không có hàng cột chống
giữa thân máy liên hợp và máng cào lò chợ. Song, do không có hàng cột đó, dẫn
đến sự gia tăng mạnh diện bóc lộ của đá vách, vì vậy độ ổn định của nó bị suy
giảm.

Khi áp dụng sơ đồ thứ ba, điều kiện xúc bốc than lên máng cào đợc cải thiện
đáng kể và tạo khả năng thuận lợi để duy trì chiều rộng dải khấu của máy ổn định.
Những khuyết điểm chính của sơ đồ này là: diện lộ của vách đáng kể ở vị trí công
tác của máy liên hợp, làm giảm phạm vi áp dụng của nó theo độ ổn định của đá
vách; khi điều kiện dạng nằm của vỉa phức tạp, việc điều khiển máy liên hợp sẽ gặp
rất nhiều khó khăn.
25
Hiện nay, sơ đồ thứ t đợc áp dụng rộng rãi nhất. Sơ đồ này đảm bảo tính định
hớng cho máy liên hợp, điều kiện xúc bốc than và tự cắt rạch đợc cải thiện. Nhờ đó,
quá trình khấu than đợc tiến hành với tốc độ cao. Thêm vào đó, sự hoà đồng luồng
máy và luồng máng cào cho phép giảm chiều rộng cần thiết của vùng gơng lò và tạo
điều kiện thuận lợi để ứng dụng vì chống cơ khí hoá. Yếu điểm đáng kể của sơ đồ
này là sự phức tạp khi bố trí máy liên hợp bên trên máng cào ở những vỉa mỏng hơn
0,8 m, khi mà khoảng hở giữa chúng không đủ để đi lọt những cục than lớn.
Các loại máy liên hợp có thể khấu than theo sơ đồ một chiều, hai chiều có
quay máy và hai chiều kiểu con thoi.
Công nghệ khấu than trong lò chợ theo sơ đồ con thoi phụ thuộc vào vị trí
lắp đặt bộ phận công tác so với thân máy. ở vị trí lệch về một phía, chúng thờng ở
phía hớng xuống lò dọc vỉa vận tải. Vì nh vậy, dòng tải than không phải đi bên dới
thân máy, tránh gạt văng những cục than lớn ra khỏi máng cào.
Vị trí của bộ phận công tác lệch về phía lò dọc vỉa thông gió thờng đợc ứng
dụng ở các vỉa nguy hiểm về khí và bụi.
Thực tế cho thấy rằng, không có phơng tiện hay dụng cụ nào có thể xúc bốc
hoàn toàn lợng than sau khi tách phá. Các hiện tợng rơi vãi than từ máng cào, ép
trồi, lở gơng không cho phép máy liên hợp dọn sạch nền lò chợ ở khoảng giữa
máng cào và gơng lò, do đó cần phải dọn nền bằng thủ công.
Công nghệ khấu than theo sơ đồ con thoi có những nhợc điểm dới đây:
- khi khấu than ngợc chiều gío, các công nhân lò chợ thực hiện sửa gơng,
dọn nền, đẩy máng cào, chống lò rơi vào vùng bị nhiễm bụi nặng nề;
- ở những vỉa có độ chứa khí cao, hiệu quả tháo khí tự nhiên bị suy giảm.

Khi có hiện tợng ép trồi mạnh, vách giả, độ dốc của vỉa đột biến ở các đoạn
lò chợ và trong các điều kiện khó khăn khác, hiện nay có xu hớng chuyển sang sơ
đồ khấu than một chiều. Trong đó, chiều khấu than là chiều máy liên hợp đi xuôi
theo dòng gió, còn chiều ngợc lại là để nó dọn nền.
Sơ đồ một chiều có những u điểm dới đây:
- cơ khí hoá việc dọn nền ở chiều đi ngợc về của máy liên hợp, giải phóng
con ngời khỏi luồng sát gơng, hạn chế tai nạn lao động do lở gơng hay sụt vách và
khối lợng lao động thủ công để dọn nền giảm 5-6 lần;
- khi đi ngợc về, máy liên hợp phá vỡ than một lần nữa, lấy hết các phần vỉa
còn sót lại ở nền lò, tạo điều kiện thuận lợi để di chuyển máng cào về phía gơng;
- ở chiều khấu than của máy liên hợp, công nhân lò chợ làm việc trong dòng
gió sạch, ở chiều dọn nền than đợc phun tới nớc một lần nữa, do đó làm giảm đáng
kể mức độ sinh bụi;
- hiệu quả tháo khí tự nhiên từ mặt gơng đợc nâng cao, do có thời gian dành
để quay đầu máy;
- giảm đợc thời gian cần dành cho các công đoạn cuối.
So với sơ đồ con thoi, sơ đồ khấu than một chiều có những yếu điểm sau:
- thời gian hoạt động của máy liên hợp cho một dải khấu gia tăng;
26
- tăng hai lần quãng đờng di chuyển của các thợ máy.
ở những vỉa than có góc dốc lớn hơn 6
o
, sơ đồ một chiều tỏ ra có hiệu qủa
dọn nền cao khi lò chợ dịch chuyển ngợc chiều dốc, nhng lại không hiệu quả khi lò
chợ dịch chuyển xuôi chiều dốc.
Trong sơ đồ con thoi, thợ máy chính và thợ phụ bắt đầu một chu kỳ bằng các
việc kiểm tra máy, tháo tấm gạt than và di chuyển máy về phía gơng cùng với đầu
máng cào, tức là đa máy lọt vào buồng khấu đã đợc chuẩn bị từ trớc. Sau khi đẩy
máng cào, máy sẽ khấu một đoạn gơng lò chợ khoảng 3-4 m không có tấm gạt than.
Khi đó, việc xúc bốc than đợc làm thủ công nhờ thợ phụ và các thợ lò chợ khác.

Chính họ sẽ lắp đặt tấm gạt than cho máy liên hợp. Những công đoạn này chiếm
khoảng 20-30 phút.
Trong thời gian khấu than (hình 5), thợ máy chính cùng một hoặc hai thợ
phụ tham gia điều khiển máy liên hợp. Một phần than vụn sót lại sau khi máy đi
qua đợc chất lên máng cào bằng thủ công. Sau khi khấu hết một dải than, máy liên
hợp đợc đẩy vào buồng khấu giáp với lò dọc vỉa thông gió, rồi các công đoạn cuối
sẽ đợc thực hiện. Cuối cùng, có thể bắt đầu một dải khấu mới.
Hình 6M$PCE"
4PMF@4P*
Trong sơ đồ khấu một chiều, khi thả máy, bộ phận công tác của nó xúc bốc
số than sót lại trên nền lò chợ trong khi khấu, kể cả lợng than phát sinh do lở gơng.
Các tấm xà của vì chống cơ khí hoá đợc di chuyển liền phía sau quá trình khấu than
của máy liên hợp, còn việc đẩy máng cào đợc thực hiện hoặc đồng thời với công
đoạn khoan rạch của máy ở phần dới của lò chợ, hoặc ngay sau khi máy đi qua ở
chiều quay lại (hình 6).
27
Hình 5O>M
@QCE"
GNI4@M#N9CF
R4CE"F
S4MF
T4NF
UNV49P$#N9C


a)
b))