nghiên cứu tối ưu hóa chi phí vận tải và tiêu hao năng lượng công nghệ vận tải các mỏ than lộ thiên sâu tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT









TRỊNH CÔNG PHƯỚC

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CHI PHÍ VẬN TẢI VÀ TIÊU
HAO NĂNG LƯỢNG CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ CHO
CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU TẠI VIỆT NAM




Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 02.12.26.13


LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

















HÀ NỘI - 2015

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN
CỨU CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN
SÂU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 5
1.1. Tổng quan hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên 5
1.1.1. Phân loại mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 7
1.1.2. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên Việt

Nam 8
1.1.3. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu
nước ngoài 12
1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá
trong và ngoài nước 20
1.2.1. Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải
tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam 20
1.2.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu công nghệ vận tải tại các mỏ lộ
thiên nước ngoài 21
1.2.3. Phân tích các kết quả nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá 23
1.3. Kết luận Chương 1 24
Chương 2 ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÁC
CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU
VIỆT NAM 26
2.1. Đặc điểm các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 26

2.1.1. Đặc điểm hình học mỏ 26
2.1.2. Đặc điểm địa chất công trình 27
2.1.3. Đặc điểm khí hậu - thủy văn 28
2.1.4. Đặc điểm công tác đào sâu 28
2.2. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới công tác vận tải đất đá tại các mỏ than
lộ thiên Việt Nam 29









2.2.1. Ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên đến công tác vận tải mỏ 29
2.2.2. Ảnh hưởng của yếu tố kỹ thuật đến công tác vận tải mỏ 30
2.2.3. Ảnh hưởng của yếu tố tổ chức tới công tác vận tải 32
2.3. Nghiên cứu yêu cầu đối với công tác vận tải và đánh giá khả năng sử
dụng các công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 32
2.3.1. Kế hoạch khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 32
2.3.2. Yêu cầu đối với công tác vận tải 33
2.3.3. Đánh giá khả năng sử dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ than lộ
thiên sâu Việt Nam 34
2.4. Kết luận Chương 2 39
Chương 3 NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM 41
3.1. Nghiên cứu xác định kích thước cỡ hạt tối ưu cho các mỏ than lộ thiên
sâu Việt Nam 41
3.2. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải ô tô đơn thuần 46

3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tải trọng tối ưu của ô tô theo dung tích gàu xúc 46
3.2.2. Tốc độ chuyển động của ô tô 59
3.2.3. Tiêu hao nhiên liệu của ô tô 59
3.2.4. Nghiên cứu quan hệ chiều rộng ô tô với khối lượng đất đá mở rộng
đường 60
3.3. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải băng tải 63
3.3.1. Chiều rộng băng tải 63
3.3.2. Tính toán tốc độ chuyển động của băng tải 64
3.3.3. Kích thước cỡ hạt lớn nhất khi vận chuyển bằng băng tải 65
3.3.4. Lực cản chuyển động 67
3.4. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải trục tải 71









3.4.1. Năng suất giờ của trục 71
3.4.2. Tốc độ vận tải của trục 72
3.4.3. Thời gian 1 chu kỳ chuyển động của trục 72
3.4.4. Tải trọng lựa chọn của trục tải 73
3.4.5. Tốc độ trung bình của trục 73
3.4.6. Tính trọng lượng 1 m cáp trục 73
3.4.7. Hệ số độ bền của cáp 73
3.4.8. Công suất cần thiết của động cơ 74
3.5. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải liên hợp 74
3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn vị trí tầng tập trung trong nhóm tầng 74

3.5.2. Nghiên cứu xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải 78
3.5.3. Nghiên cứu xác định số tầng tập trung trong đới công tác vận tải liên
hợp 82
3.6. Kết luận Chương 3 84
Chương 4 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ
HỢP LÝ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM 86
4.1. Nghiên cứu cơ sở lựa chọn công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ
thiên sâu ở Việt Nam 86
4.2. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải ô tô cho các mỏ than lộ thiên
sâu ở Việt Nam 90
4.2.1. Tính toán số lượng ô tô đảm bảo khối lượng mỏ yêu cầu 90
4.2.2. Khả năng thông qua của đường ô tô 91
4.2.3. Tiêu hao năng lượng khi vận tải ô tô 92
4.2.4. Xác định giá thành vận tải ô tô đơn thuần 95
4.3. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải băng tải cho các mỏ than lộ
thiên sâu ở Việt Nam 97









4.3.1. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải thường 99
4.3.2. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải dốc 100
4.3.3. Xác định giá thành vận tải băng tải 102
4.4. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải cho các
mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam 104

4.4.1. Tiêu hao năng lượngkhi sử dụng công nghệ vận tải bằng trục tải 105
4.4.2. Xác định giá thành vận tải trục tải 107
4.5. Lựa chọn công nghệ vận tải hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt

Nam 109
4.5.1. Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải theo tiêu chí năng lượng 109
4.5.2. Đánh giá phạm vi sử dụng công nghệ vận tải theo tiêu chí giá thành
vận tải 111
4.5.3. Lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên
sâu Việt Nam theo tiêu chí kinh tế 114
4.5.4. Lựa chọn công nghệ vận tải khi kể đến yếu tố môi trường 121
4.5.5. Lựa chọn công nghệ vận tải cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam 122
4.6. Tính toán cho mỏ Cao Sơn 124
4.6.1. Khái quát chung về mỏ Cao Sơn 124
4.6.2. Kế hoạch khai thác và đổ thải mỏ Cao Sơn 124
4.7. Kết luận Chương 4 131
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133
1. Kết luận 133
2. Kiến nghị 134
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 135
TÀI LIỆU THAM KHẢO 137
PHẦN PHỤ LỤC 143







DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

QH60

CNKT

HTKT

NCS

MXTG

MXTL

SNG



Quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2015, xét
triển vọng đến 2025
Công nghệ khai thác
Hệ thống khai thác
Nghiên cứu sinh
Máy xúc tay gầu
Máy xúc thủy lực
Cộng đồng các Quốc gia độc lập
TCVN 5326:2008 Tiêu chuẩn Quốc gia: Kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên

TKV

XDCB
Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam
Xây dựng cơ bản









DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Khối lượng mỏ đã thực hiện tại một số mỏ than lộ thiên Việt Nam 6
Bảng 1.2: Một số chỉ tiêu cơ bản của các mỏ than lộ thiên 8
Bảng 1.3: Các thông số cơ bản của HTKT tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 9
Bảng 1.4: Giá thành đơn vị các khâu công nghệ tại các mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả 11
Bảng 1.5: Các chỉ tiêu kỹ thuật đồng bộ dây chuyền công nghệ ô tô - băng tải
nghiêng tại một số nước trên thế giới 15
Bảng 1.6: Thông số băng tải dốc tại một số mỏ trên thế giới 17
Bảng 2.1: Lượng nước chảy vào mỏ theo trận mưa lớn nhất trong ngày đêm 28
Bảng 2.2: Giá trị hệ số ảnh hưởng đến năng suất thiết bị và chiều sâu khai thác
mỏ 31
Bảng 2.3: Khối lượng mỏ yêu cầu tại một số mỏ lộ thiên theo QH 60 33
Bảng 2.4: Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải mỏ lộ thiên 35
Bảng 3.1: Kích thước cỡ hạt tối ưu theo các loại máy xúc 44
Bảng 3.2: Chiều dài bloc xúc tối ưu theo dung tích gàu xúc và chiều cao tầng 51
Bảng 3.3: Dung tích gàu xúc tính toán tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 52

Bảng 3.4: Tải trọng ô tô tối ưu theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải 56
Bảng 3.5: Tải trọng, số lượng ô tô và năng suất năm của tổ hợp máy xúc - ô tô lựa
chọn theo chiều cao nâng tải tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 58
Bảng 3.6: Khối lượng đất đá cần bóc thêm khi sử dụng ô tô vận tải và chiều sâu
mỏ 62
Bảng 3.7: Giá trị các hệ số C
1
và C
2
của băng với 3 con lăn 63
Bảng 3.8: Tốc độ băng với khoảng cách giữa các con lăn và góc dốc băng tải 65
Bảng 3.9: Kích thước cỡ hạt lớn nhất theo bề rộng băng và góc nghiêng con lăn 67
Bảng 3.10: Các phương án vận tải trên chiều cao đới công tác 79
Bảng 3.11: Mối quan hệ giữa giá trị tầng tập trung tối ưu với chiều cao đới công
tác và khối lượng mỏ 84
Bảng 4.1: Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu công nghệ vận tải theo tải trọng ô tô 89
Bảng 4.2: Quan hệ giữa tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô theo độ dốc 93
Bảng 4.3: Tính toán các hệ số a
q
và b
q
94
Bảng 4.4: Các chỉ tiêu KTKT các công nghệ vận tải 117

Bảng 4.5: Khối lượng chất thải thành phần khi vận tải ô tô với chiều sâu khai thác 122
Bảng 4.6: Công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt nam 123
Bảng 4.7: Lịch khai thác mỏ than Cao Sơn 127
Bảng 4.8: Chỉ tiêu phương án chọn công nghệ vận tải đất đá mỏ Cao Sơn 130
Bảng 4.9: Khối lượng phát thải của ô tô theo chiều sâu khai thác mỏ Cao Sơn 131















DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Phân bố chi phí trung bình của các khâu công nghệ trong giai đoạn sản
xuất từ năm 2009÷2012 tại mỏ Cọc Sáu 10
Hình 1.2: Phân bố vốn đầu tư cho các khâu công nghệ tại mỏ Cọc Sáu 10
16
-
thiên ""Muruitau" 18
Hình 2.1: Biểu đồ V, P, L

ct
=f(H) mỏ than Cọc Sáu 26
Hình 2.2: Biểu đồ V, P, L
ct
=f(H) mỏ than Cao Sơn 27
Hình 2.3: Biểu đồ V, P=f(H) mỏ than Na Dương 27
Hình 2.4: Các vùng sử dụng hình thức vận tải hợp lý trong khai trường 34
Hình 2.5: Phạm vi sử dụng ô tô và ô tô - băng tải ở mỏ Muruitau 36
Hình 2.6: Quan hệ giá thành vận tải của các dạng vận tải với chiều sâu mỏ 37
Hình 2.7: Sự phụ thuộc chi phí lao động của các dạng vận tải với chiều sâu mỏ 38
Hình 3.1: Quan hệ giữa kích thước cỡ hạt đất đá nổ mìn trung bình tối ưu và dung
tích gàu xúc của MXTL khi sử dụng máy khoan đường kính d
k
=250
mm và yêu cầu đập nghiền 45
Hình 3.2: Quan hệ giữa kích thước cỡ hạt đất đá nổ mìn trung bình tối ưu và
dung tích gàu xúc của MXTG khi sử dụng máy khoan đường kính
d
k
=250 mm và yêu cầu đập nghiền 45
Hình 3.3: Giao diện tính cỡ hạt đất đá trung bình tối ưu khi sử dụng máy khoan
đường kính d
k
=250 mm và yêu cầu đập nghiền 45
Hình 3.4: Sự phụ thuộc giá thành đơn vị của máy xúc vào chiều cao tầng với các
loại máy xúc khác nhau 48
Hình 3.5: Quan hệ giữa dung tích gàu xúc với chiều cao tầng và chiều dài bloc
máy xúc hợp lý 52
Hình 3.6: Quan hệ giữa đơn giá ca máy hoạt động với tải trọng ô tô 54
Hình 3.7: Quan hệ giữa đơn giá ô tô với tải trọng ô tô 55

Hình 3.8: Quan hệ giữa tải trọng ô tô theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải 57
Hình 3.9: Định mức nhiên liệu của ô tô tải trọng q=91 tấn phụ thuộc cung độ và
chiều cao nâng tải 60
Hình 3.10: Quan hệ giữa góc dốc bờ mỏ và bề rộng đường ô tô 60













Hình 3.11: Mối quan hệ giữa khối lượng đất bóc thêm theo từng loại ô tô 62
Hình 3.12: Sơ đồ tính toán các thông số của băng tải với 3 con lăn 66
Hình 3.13: Quan hệ giữa kích thước cỡ hạt lớn nhất trên băng theo bề rộng băng
và góc nghiêng sườn con lăn 67
Hình 3.14: Phân bố lực cản chuyển động của băng tải dốc với hệ thống nén 67
Hình 3.15: Sơ đồ làm việc của hệ thống trục tải nâng ô tô 72
Hình 3.16: Sơ đồ phân bố tầng tập trung trong nhóm tầng 75
Hình 3.17: Sơ đồ xác định cung độ vận tải trung bình trong mỏ 75
Hình 3.18: Sơ đồ khối xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải 81
Hình 4.1: Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu công nghệ vận tải theo tải trọng ô tô 88
Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ vận tải ô tô đơn thuần 90
Hình 4.3: Số lượng ô tô trong các tổ hợp theo năng suất vận tải từ 1.000÷10.000
tấn/giờ 91

Hình 4.4: Quan hệ giữa tiêu hao năng lượng vận tải nâng 1 tấn đất đá bằng ô tô
theo chiều cao nâng và hạ tải 94
Hình 4.5: Quan hệ giữa giá thành vận tải của ô tô khi lên dốc theo chiều dài vận
tải và năng suất giờ 96
Hình 4.6: Quan hệ giữa giá thành vận tải của ô tô xuống dốc theo chiều cao
xuống dốc và năng suất giờ 96
Hình 4.7: Giá thành vận tải ô tô trên đường bằng theo chiều dài vận tải và năng
suất giờ 97
Hình 4.8: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải 98
Hình 4.9: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng nghiêng ( =18
0
) theo chiều cao
nâng tải 99
Hình 4.10: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng khi vận tải trên đường bằng 100
Hình 4.11: Tiêu hao năng lượng của băng dốc 35
o
theo chiều cao và năng suất
băng 101
Hình 4.12: Tiêu hao năng lượng đơn vị kJ/tấn theo góc dốc băng tải và và năng
suất giờ khi chiều cao nâng H=100 m 101
Hình 4.13: Giá thành vận tải băng tải nghiêng ( =18
o
) theo chiều cao nâng tải và
năng suất băng 102

Hình 4.14: Giá thành vận tải băng tải dốc ( =35
o
) theo chiều cao nâng tải và năng
suất băng 103
Hình 4.15: Giá thành vận tải trên đường bằng theo chiều dài vận tải và năng suất
băng 103
Hình 4.16: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải skip 104
Hình 4.17: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải nâng ô tô 104
Hình 4.18: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải skip theo chiều cao nâng và
năng suất nâng khi góc dốc tuyến trục 35
o
106
Hình 4.19: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải nâng ô tô theo chiều cao nâng
và năng suất nâng khi góc dốc tuyến trục 35
o
107
Hình 4.20: Mối quan hệ giữa giá thành vận tải trục tải skip theo năng suất khi góc
dốc =35
o
với chiều sâu mỏ 108

Hình 4.21: Mối quan hệ giữa giá thành vận tải trục tải nâng ô tô theo năng suất
khi góc dốc =35
o
với chiều sâu mỏ 108
Hình 4.22: Tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô và băng tải khi vận tải đường
bằng 109
Hình 4.23: Tiêu hao năng lượng đơn vị của các công nghệ vận tải theo chiều sâu
mỏ và khối lượng vận tải 110
Hình 4.24: Giá thành của các công nghệ vận tải theo năng suất và chiều sâu mỏ 112
Hình 4.25: Giá thành của công nghệ vận tải băng tải và ô tô theo năng suất và
chiều dài khi vận tải trên đường bằng 113
Hình 4.26: Sơ đồ khối lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than
lộ thiên sâu ở Việt Nam 115
Hình 4.27: Giao diện lựa chọn phương án vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ
thiên sâu ở Việt Nam 116
Hình 4.28: Quan hệ giữa tổng chi phí các công nghệ vận tải theo khối lượng trung
bình tầng công tác mỏ và chiều cao nâng tải 119
Hình 4.29: Tổng tiêu hao năng lượng với chiều cao nâng tải của các công nghệ
vận tải 129
Hình 4.30: Tổng chi phí với chiều cao nâng tải của các công nghệ vận tải 129

1



MỞ ĐẦU



1. Tính cấp thiết của đề tài
Vận tải là một trong những khâu công nghệ chính của quá trình sản xuất trên
mỏ lộ thiên. Chi phí vận tải thường chiếm từ 50 60% giá thành khai thác 1 tấn than.
Hình thức vận tải ô tô được sử dụng phổ biến trên các mỏ lộ thiên có không gian
hạn chế, khai trường chật hẹp, tuyến công tác ngắn và phát triển nhanh, khoáng
sàng có thế nằm phức tạp. Tuy nhiên, năng suất và chi phí vận tải phụ thuộc chủ
yếu vào chiều cao nâng tải, cung độ vận tải, chất lượng, độ dốc đường và tải trọng ô
tô. Các mỏ lộ thiên sâu sử dụng công nghệ vận tải ô tô đơn thuần không hiệu quả,
bởi vì: cung độ vận tải theo hướng chạy có tải của xe lên dốc tăng nhanh, chiều cao
nâng tải ngày càng lớn dẫn đến giảm năng suất và tăng chi phí vận tải ô tô.
Theo tài liệu của các nhà khoa học mỏ, năng suất của ô tô sẽ giảm đi 10% khi
độ sâu mỏ đến 100 m và giảm tới 38% khi độ sâu mỏ đến 200 m; chi phí nguyên
nhiên liệu cũng tăng tỷ lệ thuận với chiều cao nâng tải. Điều này làm giá thành vận
tải tăng lên đáng kể.
Hiện nay, trên thế giới ngoài công nghệ vận tải bằng ô tô đơn thuần, còn có rất
nhiều công nghệ vận tải liên hợp như: Ô tô - băng tải, ô tô - trục tải (skip, ô tô), ô tô
- đường sắt. Việc áp dụng công nghệ vận tải liên hợp cho phép phát huy các ưu

điểm, khắc phục các nhược điểm của các dạng vận tải. Kinh nghiệm sử dụng công
nghệ vận tải liên hợp cho thấy: Chi phí vận tải giảm 15 30%, duy trì năng suất yêu
cầu và có trường hợp tăng năng suất vận tải lên 10 25%, số lượng ô tô làm việc
trong khai trường giảm từ 30 50%, nhân lực lao động giảm 40 60% so với phương
án sử dụng ô tô đơn thuần.
Các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 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 công 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







2



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 ô tô 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 Việt Nam như: Đèo
Nai, Cọc Sáu, Cao Sơn, Khánh Hòa, sẽ khai thác xuống sâu đến mức -300÷-350 m,
khối lượng đất đá bóc từ 20÷40 triệu m
3
, chiều cao nâng tải trên bờ mỏ từ 400÷500
m, cung độ vận tải từ 4 6 km. Với chiều cao và cung độ vận tải dài như vậy cần có

công nghệ vận tải đất đá phù hợp. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, lựa chọn công
nghệ vận tải đất đá hợp lý đảm bảo công suất yêu cầu, giảm giá thành vận tải cho
các mỏ than lộ thiên Việt Nam khi khai thác xuống sâu là vấn đề khoa học có tính
thực tiễn và cấp thiết rõ rệt.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ vận tải đất đá phù hợp với điều kiện tự nhiên,
kỹ thuật của các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam nhằm đảm bảo công suất yêu cầu
của mỏ, nâng cao hiệu quả khai thác và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
3. Đối tƯợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng của đề tài là công nghệ vận tải đất đá mỏ;
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các mỏ than lộ thiên Việt Nam đang khai
thác xuống sâu.
4. Nội dung nghiên cứu
a) Tổng quan hiện trạng công nghệ và các công trình nghiên cứu công nghệ vận tải
đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu trong và ngoài nước.
b) Đánh giá đặc điểm và khả năng áp dụng các công nghệ vận tải đất đá tại các
mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam.
c) Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ vận tải đất đá cho các mỏ than lộ
thiên sâu Việt Nam.
d) Nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ
thiên sâu Việt Nam.





3

5. PhƯơng pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp thống kê các số liệu thực tế để đánh giá ưu nhược điểm,
khả năng áp dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam.
- Sử dụng phương pháp mô hình hóa toán học xác định các thông số làm việc tối
ưu của các công nghệ vận tải có thể áp dụng tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam.
- Sử dụng phương pháp so sánh tiêu hao năng lượng đơn vị, chi phí vận tải quy
chuyển các công nghệ vận tải theo chiều sâu mỏ để lựa chọn công nghệ vận tải hợp lý
cho các mỏ lộ thiên sâu ở Việt Nam.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án
- Luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, lựa chọn các
thông số và công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam;
- Kết quả nghiên cứu của Luận án là cơ sở định hướng đầu tư công nghệ vận
tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên Việt Nam trong quá trình khai thác xuống
sâu, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác mỏ và bảo vệ môi trường.
7. Các luận điểm bảo vệ
a) Hiệu quả khai thác các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam được nâng cao dựa
trên cơ sở sử dụng công nghệ vận tải liên hợp và tối ưu hóa các thông số làm việc
của tổ hợp thiết bị vận tải.
b) Tiêu hao năng lượng là tiêu chí khách quan đánh giá hiệu quả của các khâu
công nghệ khai thác mỏ lộ thiên.
c) Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ sâu dựa trên cơ sở đánh
giá tiêu hao năng lượng đơn vị và giá thành vận tải mỏ theo chiều cao nâng tải.
Công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam khi có tổng
chi phí vận tải và tiêu hao năng lượng nhỏ nhất.
8. Các điểm mới của luận án
a) Đã phân loại mỏ lộ thiên sâu trên cơ sở kích thước hình học mỏ và sự phù
hợp về công nghệ vận tải.
b) Bằng mô hình hóa toán học đã xác định các thông số và chỉ tiêu tối ưu cho
các công nghệ vận tải; xây dựng quan hệ giữa tiêu hao năng lượng, giá thành vận tải
của các công nghệ vận tải với khối lượng vận tải và chiều cao nâng tải.

4



c) Đã thiết lập phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải trên cơ sở so sánh tiêu
hao năng lượng đơn vị và giá thành theo chiều cao nâng tải.
d) Đã lựa chọn được công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên
sâu ở Việt Nam theo tiêu chí tổng chi phí vận tải và tiêu hao năng lượng theo chiều
cao nâng tải, khối lượng vận tải nhỏ nhất.
9. Lời cảm ơn
Nghiên cứu sinh (NCS) đã hoàn thành luận án: “Nghiên cứu công nghệ vận tải
đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam” với sự hướng dẫn khoa học,
nhiệt tình của các thầy trong tiểu ban hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Xuân Nam và TS.
Nguyễn Phụ Vụ; các ý kiến đóng góp quý báu của các nhà khoa học trong Bộ môn
Khai thác Lộ thiên, Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất; các cán bộ phòng
CNKT Lộ thiên, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ; Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ
Việt Nam; Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam; các mỏ than Cao
Sơn, Đèo Nai, Cọc Sáu, Hà Tu, Núi Béo, Khánh Hòa và các đồng nghiệp.
NCS chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, đóng góp quý báu đó!

5









ChƯơng 1
TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG
NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU TRONG
VÀ NGOÀI NƯỚC


1.1. Tổng quan hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên
Trong mười năm trở lại đây, trên thế giới gần 75% khối lượng than, quặng,
khoáng sản phi quặng được khai thác bằng phương pháp lộ thiên. Đây là phương
pháp chủ đạo trong ngành công nghiệp khai thác mỏ, vì đã mang lại hiệu quả về
kinh tế, kỹ thuật và an toàn hơn so với phương pháp khai thác hầm lò.
Hiện nay tại Việt Nam, mặc dù sản lượng than khai thác lộ thiên đã giảm
nhiều nhưng vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong ngành than Việt Nam. Theo Quy hoạch
phát triển ngành than đến năm 2015, xét triển vọng đến năm 2025 (QH60), sản
lượng than lộ thiên như sau:
- Từ năm 2015÷2020 chiếm 42÷61% sản lượng toàn ngành than;
- Từ năm 2021÷2030 chiếm 14÷19% sản lượng toàn ngành than.
Trong đó, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh: Cọc Sáu, Đèo Nai, Cao
Sơn, Tây Nam Đá Mài, Núi Béo, Hà Tu, Mỏ lộ thiên Suối Lại chiếm khoảng 93%
sản lượng than lộ thiên; các mỏ than lộ thiên còn lại chiếm khoảng 7% (gồm các mỏ

như: Na Dương, Khánh Hòa, Núi Hồng, Nông Sơn ).
Công nghệ khai thác lộ thiên có đặc thù đó là công trình khai thác phát triển
theo cả bề rộng và chiều sâu. Với nhu cầu than ngày càng tăng, khối lượng than đất
hàng năm và chiều sâu đáy mỏ tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam ngày càng lớn. Căn
cứ vào tình hình thực tế có thể phân chia các giai đoạn phát triển để đánh giá độ sâu
kết thúc khai thác các mỏ than lộ thiên Việt Nam theo 3 giai đoạn như sau:
Giai đoạn 1: Trước năm 1994 (Thời kỳ trước khi thành lập Tập đoàn Công
nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam).
Giai đoạn 2: Từ năm 1995 đến năm 2003 (Thời kỳ xây dựng Quy hoạch ngành
than lần thứ nhất).
Năm
Cọc Sáu Đèo Nai Cao Sơn Khánh Hòa Na Dương
Đất
bóc,
3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn
Đất bóc,

3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn
Đất bóc,

3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn
Đất bóc,

3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn

Đất bóc,
3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn
1995 4.863

1.948 2.255 500 4.591 1.043 455 150 687 194
1996 5.002

1.778 3.279 807 3.065 730 280 127 637 183
1997 5.532

1.456 4.361 1.042 4.874 1.067 359 129 636 180
1998 5.665

1.315 4.616 1.013 5.369 936 449 161 477 146
1999 3.530

1.107 2.355 720 3.293 781 476 158 774 81
2000 4.474

1.241 4.196 931 4.616 842 800 169 541 103






6



Giai đoạn 3: Từ năm 2004 đến năm 2013 (Thời kỳ xây dựng quy hoạch ngành
than lần 2).
- Giai đoạn 1: Từ trước năm 1994 (khi bắt đầu thành lập TKV), các mỏ thực
hiện theo thiết kế của Liên Xô cũ: Mỏ Cọc Sáu có cao độ đáy mỏ kết thúc là -120 m
đối với công trường Tả Ngạn và -77 m đối với công trường Thắng Lợi. Mỏ than Đèo
Nai có cao độ kết thúc công trường vỉa Chính ở mức -110 m. Mỏ Cao Sơn có cao độ
đáy mỏ kết thúc là -145 m. Mỏ Hà Tu có cao độ đáy mỏ kết thúc là -100 m
- Giai đoạn 2: Theo (quy hoạch năm 2003 - QĐ số 20/2003), cao độ đáy mỏ
theo quy hoạch tại các mỏ như sau: Mỏ Cọc Sáu mức -255 m (công trường Thắng
Lợi), mỏ Đèo Nai mức -110 m (Khu vỉa Chính), mỏ Cao Sơn mức -350 m, mỏ Hà Tu

mức -165 m, mỏ Núi Béo mức -60 m, mỏ Na Dương mức +66 m, mỏ Khánh Hòa
mức -300 m.
- Giai đoạn 3: Theo (Quyết định QH60) đáy mỏ kết thúc tại một số mỏ than lộ
thiên Việt Nam có sự thay đổi rất lớn. Cao độ đáy mỏ theo quy hoạch tại các mỏ
như sau: Mỏ Cọc Sáu mức -375 m (công trường Thắng Lợi), mỏ Đèo Nai mức -345
m (khu vỉa Chính), mỏ Cao Sơn mức -325 m, mỏ Na Dương mức +6 m.
Khối lượng mỏ đã thực hiện tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam từ 1995 đến
2013 được thể hiện ở Bảng 1.1.
Bảng 1.1: Khối lượng mỏ đã thực hiện tại một số mỏ than lộ thiên Việt Nam




Năm
Cọc Sáu Đèo Nai Cao Sơn Khánh Hòa Na Dương
Đất
bóc,
3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn
Đất bóc,

3 3
10 m
Than
NK,
3

10 tấn
Đất bóc,

3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn
Đất bóc,

3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn

Đất bóc,
3 3
10 m
Than
NK,
3
10 tấn
2001 7.017

1.532 6.163 1.235 5.610 1.012 983 190 527 84
2002 9.122

1.758 8.644 1.515 8.101 1.106 1.034

185 1.395 47
2003 12.584

2.133 11.075

1.905 15.015

1.501 1.190

174 1.881 40
2004 15.694

2.671 14.798

2.456 18.059

1.804 2.514

231 2.374 112
2005 20.598

2.892 16.320

2.545 24.012

2.402 2.549

338 2.523 351

2006 25.360

3.141 19.299

2.883 23.352

3.005 2.629

406 2.838 587
2007 28.759

3.200 20.133

2.558 23.310

3.200 3.856

514 3.300 627
2008 32.597

3.850 21.049

2.701 24.695

2.952 5.354

563 4.338 612
2009 34.128

3.445 20.325

2.574 26.666

3.177 3.413

655 5.378 601
2010 37.644

3.634 24.842

2.751 27.008

3.834 5.972

633 5.821 620
2011 43.345

3.630 30.055

2.509 31.850

3.842 7.592

710 6.682 618
2012 37.352

3.260 24.065

2.492 25.413

3.726 7.898

741 6.658 559
2013 36.001

2.886 18.132

1.450 30.273

3.657 7.302

604 6.084 493






7

Như vậy, từ năm 1995 đến nay, các mỏ than lộ thiên Việt Nam đã có sự thay
đổi lớn về: Khối lượng mỏ hàng năm, chiều sâu kết thúc khai thác theo thiết kế.
1.1.1. Phân loại mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam
Trong [42], V.V. Rzhevsky đã đưa ra quan điểm về mỏ lộ thiên sâu khi có độ
sâu khai thác lớn hơn 200 m với các đặc điểm cơ bản: khối lượng đất bóc từ 50÷60
tr.tấn/năm; thời gian tồn tại không nhỏ hơn 30 năm; càng xuống sâu các thông số

tầng công tác càng giảm; sử dụng nhiều công nghệ khai thác (CNKT) và các dạng
vận tải.
Tùy thuộc vào tỉ số giữa chiều dài của mỏ (L, m) và chiều rộng mỏ (B, m), các

mỏ lộ thiên sâu được chia thành các loại: mỏ rộng (
L
B

2 ), mỏ hẹp (
L
B

2 ) [1].
Theo QH60, các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh có thời gian
tồn tại từ 23÷26 năm, lâu nhất là mỏ Cao Sơn tồn tại khoảng 26 năm. Khối lượng
đất bóc hàng năm của 1 mỏ than lộ thiên khoảng 10÷40 triệu m
3
/năm; sản lượng
than khai thác khoảng từ 1,2÷4,3 triệu tấn/năm.
Các mỏ than thuộc khu vực Hòn Gai sẽ đi vào kết thúc khai thác lộ thiên theo
TT

Tên mỏ
Tuổi

thọ
mỏ,

năm

Kích thước mỏ
(Dài x Rộng), m
Chiều cao bờ
mỏ, m
Khối lượng mỏ

Hệ số

bóc,
3
m /tấn

Hiện nay Kết thúc
Hiện

nay
Khi kết

thúc
Đất đá,

3
tr. m
Than,

tr. tấn

1 Cao Sơn 26 2050 x 1880

3540 x 2450

450 590 1015,10

98,00

10,36

2 Cọc Sáu 10 2400 x 1770

2400 x 1770

425 560 289,40

27,51

10,52

3 Đèo Nai 23 2260 x 1250

3360 x 1700

310 560 439,14

51,95

8,45
4
Tây Nam
Đá Mài
9 1840 x 1530

2570 x 2280

280 470 282,50

19,25

14,68

5 Núi Béo 4 1400 x 1150

1500 x 1150

280 330 32,43 4,34 7,48
6 Suối Lại 4 1090 x 1030

1320 x 1250

170 235 37,95 5,60 6,78
7 Khánh Hòa

31 1140 x 1010

2120 x 1640

190 570 578,22

36,77

15,73

8 Na Dương 44 2600 x 880 3140 x 1890

146 322 607,96

50,40

12,06







8



kế hoạch dự kiến vào năm 2017, mỏ Núi Béo sẽ kết thúc khai thác lộ thiên và
chuyển sang khai thác Hầm Lò từ năm 2016; mỏ Hà Tu theo dự kiến kết thúc năm
2017; mỏ than lộ thiên Suối Lại dự kiến kết thúc vào năm 2016.
Các mỏ than lộ thiên khác như: Na Dương, Khánh Hòa, Núi Hồng, Nông Sơn
có sản lượng khai thác không lớn từ 0,3÷0,6 triệu tấn/năm với thời gian tồn tại
khoảng 30 năm. Đặc biệt, mỏ Na Dương thời gian tồn tại khoảng 50 năm.
Một số thông số kỹ thuật cơ bản tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam hiện nay
được trình bày ở Bảng 1.2.
Bảng 1.2: Một số chỉ tiêu cơ bản của các mỏ than lộ thiên

Căn cứ vào khái niệm và phân loại trên, các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam
được phân loại như sau:
- Thuộc dạng sâu và hẹp là mỏ Na Dương;
- Thuộc dạng sâu và rộng là các mỏ như: Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu,

Khánh Hòa.

1.1.2. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam
Các mỏ than lộ thiên Việt Nam hầu hết đã sử dụng hệ thống khai thác (HTKT)
xuống sâu, dọc, một (hai) bờ công tác, đất đá đổ bãi thải ngoài (bãi thải trong),
TT

Các thông số
của HTKT
Đơn
vị
Tên mỏ
Cao
Sơn
Cọc
Sáu
Đèo
Nai
Hà Tu
Khánh
Hòa
Na
Dương
1
Chiều cao tầng:
- Tầng kết thúc
- Tầng khai thác
m
m
30
15
30

15
15÷30
15
15÷30
13÷15
30
15
24
12
2
Bề rộng mặt tầng
công tác
m 45 45÷49 45÷50 40÷45 40÷50 40
3 Bề rộng giải khấu

m 13÷15 7÷9 13÷15 15÷20 16,5 20
4
Góc nghiêng
sườn tầng
độ 65÷70 65÷70 65÷70 60÷65 60 60÷65
5
Góc nghiêng bờ
công tác
độ 28÷33 25÷28,5

22÷25 24÷26 28÷30 22÷26
6
Góc nghiêng bờ
kết thúc
độ 23÷35 23÷35 23÷35 35÷42 30÷40 33÷35

9



CNKT khấu theo lớp đứng. Các thông số của hệ thống khai thác được trình bày ở
Bảng 1.3.
Bảng 1.3: Các thông số cơ bản của HTKT tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

Các khâu trong dây chuyền CNKT chính của mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam
gồm:
- Làm tơi đất đá bằng khoan - nổ mìn sử dụng máy khoan xoay cầu chạy điện
CBS-250, đường kính 250 mm (do Liên bang Nga sản xuất); máy khoan xoay cầu
thuỷ lực, đường kính 200÷230 mm;
- Xúc bốc, vận tải đất đá bằng máy xúc tay gàu sử dụng năng lượng điện có
các mã hiệu:
EKG
-4,6; EKG-5A;
EKG
-8I và EKG-10A. Dung tích gàu xúc (E)
tương ứng: 4,6 m
3
; 5 m
3
; 8 m
3
và 10,5 m
3
. Từ năm 1994 cho tới nay các mỏ đã đưa
vào hoạt động các máy xúc thủy lực (MXTL) có dung tích gàu từ 2,8÷12 m
3

. Qua
các giai đoạn phát triển, các mỏ đã đầu tư các máy xúc (gầu thuận, gầu ngược) có
công 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 (q) thay đổi từ 20÷96 tấn gồm nhiều chủng
loại như: CAT 777 (q=96 tấn); HD785-7 (q=91 tấn); CAT 773E;F, HD465-7R
(q=55÷58 tấn); HM400; Volvo (q=32÷42 tấn); Scania, HOWO (q=20÷27 tấn).









10



Các loại ô tô được đầu tư theo các thời kỳ khác nhau. Xu hướng tăng dần tải
trọng để phù hợp với thiết bị xúc bốc và CNKT với góc nghiêng bờ công tác lớn.
Mặt khác, đảm bảo khối lượng đất đá, cung độ vận chuyển, chiều cao nâng tải ngày
một tăng khi mỏ khai thác xuống sâu hơn.
Theo báo cáo thực hiện các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật từ năm 2009÷2012 của mỏ
than Cọc Sáu, chi phí vận tải đất đá chiếm tỷ lệ cao nhất: 59,18%, sau đó là nổ mìn:
19,42%, xúc bốc: 12,17%, khoan: 6,88%, gạt bãi thải: 2,35%. Chi phí đầu tư cho thiết
bị vận tải đất đá lớn nhất chiếm 68,71%, thiết bị xúc 18,44%, thiết bị khoan 9,43% và
thiết bị gạt 3,41%. Cụ thể xem Hình 1.1 và Hình 1.2.

Vận tải
59,18%



Bãi thải
2,35%


Khoan
6,88%




Nổ
19,42%

Xúc bốc
12,17%


Hình 1.1: Phân bố chi phí trung bình của các khâu công nghệ trong giai đoạn sản xuất từ
năm 2009÷2012 tại mỏ Cọc Sáu


Thiết bị
khoan



Thiết bị gạt
9,43%
3,41%
Thiết bị xúc
18,44%

Thiết bị vận
tải
68,71%

Hình 1.2: Phân bố vốn đầu tư cho các khâu công nghệ tại mỏ Cọc Sáu
Khâu công
nghệ
3
Năm 2010, đ/m
3
Năm 2011, đ/m
3
Năm 2012, đ/m
Cao
Sơn
Cọc
Sáu
Đèo
Nai
Cao
Sơn
Cọc
Sáu
Đèo
Nai
Cao

Sơn
Cọc
Sáu
Đèo
Nai
Khoan lỗ mìn 3.850

3.259 3.657 3.992 3.345

3.699

4.008

3.450 3.708
Nổ mìn 10.064

8.903 9.771 10.371

9.084

9.861

10.441

9.310 9.879
Bốc xúc 5.174

5.191 5.258 5.179 5.224

5.320

5.251

5.233 5.331
Vận chuyển 29.000

23.098

35.652

33.381

25.476

35.571

39.419

28.584

38.960

San gạt bãi thải

3.043

3.043 3.043 3.043 3.043

3.043

3.043

3.043 3.043
Tổng (đồng) 51.131

43.494

57.381

55.966

46.171

57.494

62.162

49.621

60.921







11

Từ các biểu đồ Hình 1.1, Hình 1.2 cho thấy: Chi phí xúc bốc và vận tải đất đá
chiếm tỷ trọng chủ yếu trong giá thành khai thác than lộ thiên. Trong đó, vận tải chiếm
tới gần 60% và hơn 90% chi phí vốn đầu tư khai thác mỏ là thuộc về các loại thiết bị
xúc bốc và vận tải.
Khi tăng chiều sâu khai thác, giá thành các khâu công nghệ ngày càng tăng.
Giá thành đơn vị tăng chủ yếu do khâu vận tải với chiều cao nâng tải và cung độ
vận tải ngày càng lớn. Cụ thể giá thành khoan nổ, xúc bốc vận tải và thải 1 m
3
đất
đá tại các mỏ Cọc Sáu, Đèo Nai, Cao Sơn từ năm 2010÷2012 được tổng hợp và thể
hiện ở Bảng 1.4.
Bảng 1.4: Giá thành đơn vị các khâu công nghệ tại các mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả

Qua Bảng 1.4 cho thấy:
- Giá thành vận tải và nổ mìn của 1 m
3
đất đá là lớn nhất và tăng dần theo
chiều sâu khai thác;
- Tại mỏ Cọc Sáu: Giá thành vận tải đất đá chiếm 53% năm 2010, tới 55%
năm 2011 và chiếm 57% năm 2012;
- Tại mỏ Đèo Nai: Giá thành vận tải đất đá năm 2010 chiếm 63% đến năm
2012 tăng lên 64%;
- Tại mỏ Cao Sơn: Giá thành vận tải đất đá chiếm từ 56% năm 2010 đã tăng
lên tới 60% năm 2011 và năm 2012 chiếm 64%.





12



Đặc điểm các mỏ than lộ thiên sâu vùng Cẩm Phả có bờ mỏ ở cạnh nhau, cùng
có chung bãi thải Đông Cao Sơn và bãi thải Khe Sim. Mỗi mỏ có từ 1÷2 bãi thải
ngoài và bãi thải trong. Công tác đổ thải thực hiện bằng ô tô kết hợp với máy ủi.
Các giai đoạn trước đây, khi chiều cao nâng tải chưa lớn, công nghệ vận tải ô tô

tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam đã phù hợp với địa hình đồi núi, kích thước khai
trường chật hẹp, cường độ công tác lớn, cơ động, linh hoạt. Tuy nhiên, khi khai thác
xuống sâu, chi phí vận tải tăng rất nhanh (khoảng 10÷15%/năm). Khai trường chật
hẹp, nhiều cua dốc, chiều cao nâng tải lớn, nhiều loại ô tô với tải trọng khác nhau
cùng hoạt động đã xảy ra tình trạng hỏng hóc thường xuyên, lốp xe hao mòn nhanh.
Trong thời gian mùa hè, nhiệt độ trong mỏ tăng cao, ô tô phải dừng nghỉ nhiều đã ảnh
hưởng tới năng suất và chi phí sản xuất.
1.1.3. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu nước ngoài
Hiện nay, trên các mỏ lộ thiên sâu trên thế giới đang sử dụng chủ yếu công
nghệ vận tải liên hợp. Công nghệ vận tải liên hợp cho phép phát huy ưu điểm và
khắc phục nhược điểm của từng loại thiết bị. Từ đó, chi phí sản xuất giảm nhiều so
với vận tải đơn thuần. Vận tải liên hợp là sự kết hợp từ các công nghệ vận tải đơn
thuần: ô tô, trục tải, băng tải, đường sắt. Tùy thuộc vào điều kiện thực tế có rất
nhiều sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp. Phổ biến nhất là các sơ đồ:
- Ô tô vận tải đất đá từ gương tầng tới điểm chuyển tải + băng tải nghiêng
hoặc băng tải dốc trên bờ mỏ + băng tải thường trên mặt mỏ;
- Ô tô vận tải đất đá từ gương tầng tới điểm chuyển tải + trục tải nâng đất đá
trên bờ mỏ + ô tô hoặc băng tải hoặc đường sắt trên mặt vận tải đất đá ra bãi thải;
- Ô tô vận tải trong mỏ + đường sắt trên mặt mỏ vận tải đất đá ra bãi thải.
Trong các sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp, ô tô là thiết bị sử dụng tại khâu đầu
tiên có nhiệm vụ gom đất đá và vận chuyển trên mặt mỏ. Ô tô là thiết bị thực hiện gần
80% tổng khối lượng đất đá mỏ trên toàn thế giới [18]. Tại Mỹ và Canada vận tải ô tô
trong các mỏ chiếm 85%, Úc gần như 100%, Nam Phi trên 90%. Ở Nga và các nước
SNG hình thức vận tải bằng ô tô chiếm tỷ trọng 75% tổng khối lượng trên các mỏ
than lộ thiên.

13



Ưu điểm của công nghệ vận tải ô tô: Linh hoạt và cơ động trong điều kiện đồi
núi, kích thước hình học mỏ hạn chế, kích thước khoáng sàng thay đổi. Đặc biệt đáp
ứng nhiều điều kiện phức tạp trong mỏ sâu. Khối lượng đất đá vận chuyển đạt tới
100 tr.tấn/năm. Công tác xây dựng, bảo dưỡng đường vận tải rất đơn giản.
Nhược điểm của công nghệ vận tải ô tô: Sử dụng nhiên liệu dầu diezel nên gây
ra khí độc hại. Góc nghiêng nhỏ, hao mòn lốp nhanh, gây ô nhiễm môi trường, chi
phí nhiên liệu lớn, hệ số bao bì lớn.
Theo [22], chi phí nhiên liệu cho việc mang tải là 40÷50%; trong khi đó, chi phí
nhiên liệu cho tự trọng của xe là 50÷60%. Tại các mỏ lộ thiên sâu, cường độ công tác
và khối lượng mỏ lớn nên số lượng xe phục vụ tăng gây khó khăn cho công tác điều
khiển; ô tô làm việc phụ thuộc điều kiện thời tiết và chi phí săm lốp lớn.
Các ô tô dùng trên các khai trường lộ thiên đang được sản xuất theo xu thế có
tải trọng lớn, năng lực vận tải cao, khắc phục độ dốc lớn, lốp xe có độ bền cao, động
cơ có công suất lớn. Ngày nay, các ô tô mỏ có tải trọng đến 340 tấn hoặc lớn hơn và
có thể đảm nhận thực hiện vận chuyển khối lượng mỏ đến 200 triệu tấn/năm. Theo
[36], các hãng sản xuất đã chế tạo ra ô tô tải trọng 200÷220 tấn, trong đó được sử
dụng thành công trong các mỏ than vùng Kuzbass như: BELAZ-75.211 (tải trọng
170 tấn) và BELAZ-75.214 (tải trọng 180 tấn) hoạt động các mỏ than ở Yakutia.
Xe tải tự đổ BELAZ-75.501 (280 tấn) đã sử dụng ở mỏ than Yakutugol. Các
mỏ lộ thiên ở Nga và SNG đã được rộng rãi ô tô tải trọng 91÷154 tấn.
Theo [21], khoảng cách vận tải hợp lý của ô tô từ 0,2÷4 km. Trong trường hợp
đặc biệt, ô tô công suất lớn khoảng cách vận tải có thể đạt 5÷6 km, bán kính cong
nhỏ hơn 30 m, chiều sâu mỏ sử dụng ô tô có hiệu quả nhỏ hơn 80 m.
Công nghệ chế tạo các loại ô tô chạy bằng động cơ diezel - điện và diezel-
troolay với tải trọng 60÷65 tấn sử dụng cho các mỏ có khối lượng mỏ từ 10÷20
triệu tấn/năm, chiều sâu mỏ lớn hơn 100 m, khoảng cách vận tải 4÷6 km, độ dốc

đường tăng từ 10÷12% đã mở rộng phạm vi sử dụng ô tô [9].
1.1.3.1. Vận tải liên hợp ô tô - băng tải
Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải được nghiên cứu và sử dụng từ
những năm 60 của thế kỷ 20. Đây là sơ đồ công nghệ vận tải hiệu quả nhất đối với





14



các mỏ sâu. Việc sử dụng công nghệ vận tải ô tô - băng tải sẽ đảm bảo chỉ tiêu sử
dụng thiết bị mỏ, nâng cao hiệu quả sản xuất với các ưu điểm [22]:
- Năng suất cao do dòng vận tải liên tục, năng suất giảm không đáng kể
(khoảng 3÷5%) khi xuống sâu;
- Có khả năng tự động hóa kiểm tra đảm bảo nhịp độ sản xuất;
- Cung độ ngắn do sử dụng băng tải dốc có góc dốc bằng góc dốc bờ mỏ;
- Giá thành thấp (chỉ tăng 5÷6% khi chiều cao nâng tải tăng 100 m so với tăng
1,5 lần khi vận tải ô tô đơn thuần). Chi phí lao động nhỏ hơn 2÷4 lần so với vận tải
ô tô và vận tải đường sắt.
Nhược điểm của công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải: Cần đập nghiền
trước khi vận tải; phức tạp trong việc di chuyển thiết bị đập; tiêu hao băng tải lớn;
phụ thuộc điều kiện thời tiết; cần xây dựng tuyến đường ô tô trong mỏ.
Theo kinh nghiệm sử dụng tại các nước, tiêu hao năng lượng khi vận tải bằng
băng tải và chi phí lao động giảm tương ứng 65÷70% và 80÷93% so với vận tải ô tô
đơn thuần. Trong khi đó, tiêu hao năng lượng trong công nghệ chu kỳ - liên tục là:
Vận tải đất đá chiếm 75÷80%; Xúc bốc chiếm: 16÷18%; Đập: 8÷10% [52].
Hiện nay, băng tải thường có dạng nghiêng hoặc dốc, băng nghiêng có độ dốc

16÷18
o
, băng tải dốc có độ dốc từ 30÷70
o
.
Công nghệ vận tải ô tô - băng tải nghiêng được sử dụng nhiều ở các mỏ sắt,
đồng, vàng, than,… tại các nước Châu Âu, Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ và Úc.
Năm 1950, mỏ sử dụng công nghệ vận tải ô tô - băng tải đầu tiên là mỏ đá vôi ở
CHLB Đức. Năng suất đập khoảng 250 tấn/giờ, kích thước cỡ hạt sau đập là 50 mm.
Bắt đầu từ năm 1970, hàng loạt các mỏ sử dụng công nghệ vận tải liên hợp ô
tô - băng tải như các mỏ sắt: Batler, Delaver, Kill Anneksl, Plummer (Nga),
Ripablik (Mỹ), Keland, Nob Leck (Canada), các mỏ đồng: Tvinyuts, Sierrita (Mỹ);

Exotica, Chuquicamata (Chile), Cananea (Mexico).
Theo đánh giá của hãng Krupp (CHLB Đức), tính đến 2005, trên thế giới đã
sử dụng 100 công nghệ đồng bộ ô tô - băng tải - máy đập với công suất 5.000
tấn/giờ. Một số chỉ tiêu công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải nghiêng tại các
nước được thể hiện ở Bảng 1.5.