Nghiên cứu và xác định các tham số hợp lý của hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng dàn chống tự hành trong điều kiện vỉa dày dốc vùng quảng ninh tt

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

NHỮ VIỆT TUẤN

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA
HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ DỌC VỈA PHÂN TẦNG SỬ
DỤNG DÀN CHỐNG TỰ HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA
DÀY DỐC VÙNG QUẢNG NINH
Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 62.52.06.03

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2017


Cơng trình được hồn thành tại: Bộ mơn khai thác hầm lò,
Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Đỗ Mạnh Phong, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
2. TS Nguyễn Anh Tuấn, Tập đồn Cơng nghiệp
Than - Khống sản Việt Nam
Phản biện 1: PGS.TS Trần Văn Thanh, Đại học Mỏ - Địa chất
Phản biện 2: TS Lê Đức Vinh, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ
Phản biện 3: GS.TSKH Lê Như Hùng, Hội Khoa học và
Công nghệ Mỏ Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp
Trường, họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, phường Đức Thắng,

quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội vào hồi…. giờ….. phút ngày….
tháng…. năm 2017

Có thể tìm hiểu Luận án tại Thư viện Quốc Gia Hà Nội hoặc
Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất


1
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Tại bể than Quảng Ninh, trong thời gian tới, sản lượng than khai
thác sẽ tiếp tục tăng và tỷ trọng than khai thác hầm lò sẽ tăng từ 58%
(2014) lên tới 88% (2030). Các vỉa than dày, dốc chiếm khoảng 10 ÷
12% tổng trữ lượng huy động và được khai thác chủ yếu bằng HTKT
lò DVPT, HTKT chia lớp ngang nghiêng, khấu bằng KNM (khoan
nổ mìn), chống bằng vì thủy lực với SLKT (sản lượng khai thác),
NSLĐ (năng suất lao động) thấp, tổn thất than cao.
HTKT (hệ thống khai thác) lò DVPT (dọc vỉa phân tầng) sử dụng
DCTH (dàn chống tự hành) được áp dụng tại nhiều nước, cho phép
nâng cao NSLĐ, SLKT, an tồn. Để áp dụng hiệu quả HTKT lị
DVPT sử dụng DCTH cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng
Ninh cần phải nghiên cứu, xác định các tham số của HTKT cùng các
giải pháp kỹ thuật, thiết bị đi cùng phù hợp. Do đó, nội dung nghiên
cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học, thực tiễn quan trọng và cấp thiết.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH
áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh nhằm
nâng cao mức độ an toàn lao động và hiệu quả khai thác.

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là các tham số của HTKT lò DVPT sử dụng
DCTH. Phạm vi nghiên cứu là các vỉa than có chiều dày lớn hơn 3,5
m, dốc hơn 450 thuộc các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

a) Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa
than dày, dốc trên thế giới và trong nước.
b) Nghiên cứu q trình thu hồi than nóc trong HTKT lị DVPT
sử dụng DCTH.
c) Nghiên cứu, xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT
sử dụng DCTH trong điều kiện vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh.
d) Áp dụng các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng
DCTH trong điều kiện cụ thể.


2
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Sử dụng phương pháp mô phỏng đối tượng nghiên cứu bằng mơ
hình vật liệu tương đương, mơ hình số; phương pháp nghiên cứu lý
thuyết và nghiên cứu tại hiện trường; phương pháp thống kê, so sánh...
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN

a) Ý nghĩa khoa học: góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc
nghiên cứu, xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử
dụng dàn chống trong điều kiện vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.
b) Giá trị thực tiễn: góp phần định hướng phát triển cơng nghệ
CGH (cơ giới hóa) khai thác vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.

7. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

a) Xác định, làm rõ được sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất, kỹ
thuât mỏ đối với tỷ lệ tổn thất than thu hồi khi áp dụng HTKT lò
DVPT sử dụng DCTH cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng
Ninh.
b) Xác định được quy luật xuất hiện ứng suất, dịch chuyển, sập đổ
của trần than, đá vách khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH
cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.
c) Thiết lập được hàm số thể hiện mối quan hệ giữa các tham số
của HTKT với yếu tố địa chất - kỹ thuật - kinh tế và xác định được
phạm vi chiều cao PTKT (phân tầng khai thác), chiều dài theo
phương KKT (khu khai thác) hợp lý cho điều kiện các mỏ than hầm
lò vùng Quảng Ninh khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH.
d) Đề xuất được giải pháp kỹ thuật, đồng bộ thiết bị CGH, kết cấu
dàn chống, quy trình thu hồi than nóc phù hợp khi áp dụng HTKT lò
DVPT cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.
8. NHỮNG LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ

a) Tổn thất than trong quá trình khai thác áp dụng HTKT lị
DVPT chủ yếu do khơng thể thu hồi được các khối than có dạng hình
tam giác (nêm than) nằm dưới nền lị, được hình thành một cách có
hệ thống, theo chu kỳ và lượng than nằm phía trụ vỉa, ổn định dưới
góc dốc khoảng 730 ÷ 780.
b) Trong HTKT lò DVPT, khi thu hồi than hạ trần, than luôn dịch
chuyển xuống trước, đá vách sập đổ sau, theo trật tự nhất định,


3
không hỗn loạn và đá vách của phân tầng thứ hai trở đi luôn dễ sập

đổ hơn phân tầng đầu tiên.
c) Trong HTKT lò DVPT, chiều cao PTKT tỷ lệ thuận với góc dốc
vỉa, tỷ lệ tổn thất than cho phép, tỷ lệ nghịch với bước hạ trần và có thể
được nâng cao khi sử dụng DCTH có cửa sổ thu hồi than trên xà phá
hoả với bộ phận cấp liệu phía dưới và thu hồi than đồng thời trên các
cửa sổ tháo, khe hở giữa các DCTH. Trong điều kiện các vỉa dày, dốc
đặc trưng vùng Quảng Ninh (vỉa dày 7 m, dốc 650), khi sử dụng DCTH,
chiều cao PTKT hợp lý được xác định khoảng từ 13,2 ÷ 23,5 m.
d) Trong HTKT lò DVPT, chiều dài theo phương KKT tỷ lệ thuận
với SLKT, tỷ lệ nghịch với chiều cao PTKT và phụ thuộc vào kết
cấu chống lò DVPT, độ cứng của than, sự nhịp nhàng giữa công tác
đào lò – khai thác. Trong điều kiện địa chất, kỹ thuật các mỏ hầm lò
vùng Quảng Ninh, chiều dài theo phương KKT hợp lý khi sử dụng
DCTH được xác định khoảng từ 130 ÷ 150 m.
9. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN

Luận án được kết cấu gồm: phần mở đầu, 4 chương và phần kết
luận – kiến nghị, được trình bày trong 115 trang đánh máy khổ A4
210x217 mm với 19 bảng biểu, 57 hình vẽ và biểu đồ.
10. CÁC ẤN PHẨM ĐÃ CƠNG BỐ

Tác giả Luận án đã cơng bố 03 bài báo trên các tạp chí chuyên
ngành, 04 báo cáo tại các hội nghị khoa học và 05 công trình nghiên
cứu tại các hội đồng khoa học các cấp.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HTKT LÒ DVPT ÁP DỤNG CHO
ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC TRÊN THẾ GIỚI VÀ
TRONG NƯỚC

1.1. Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa
than dày, dốc trên thế giới

1.1.1. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng
HTKT lò DVPT áp dụng CNKT (công nghệ khai thác) thủ công
gồm các dạng sau:
* HTKT lị DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn: áp dụng cho
vỉa dày 3 ÷ 7 m, dốc hơn 450; chiều cao phân tầng 6 ÷ 10 m; NSLĐ


4
đạt 4 ÷ 6 tấn/cơng, SLKT 80 ÷ 120 tấn/ca, tổn thất than 28 ÷ 47%.
* HTKT lị DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài: áp dụng cho vỉa
ổn định, dày 4,5 ÷ 15 m, dốc > 410; chiều cao PTKT 35 m; NSLĐ
đạt 28 tấn/công, tổn thất than 35 %.
* HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO):
áp dụng cho vỉa ổn định, dày 3,0  8,0 m, dốc > 45; các lỗ khoan có
đường kính 850 mm, cách nhau từ 6 ÷ 8 m; SLKT 50  60 ngàn
tấn/năm, NSLĐ đạt 8  15 tấn/cơng, tổn thất than 35  45%.
Các HTKT lị DVPT áp dụng công nghệ CGH bao gồm:
* Tại khu vực Prokopevsko-Kiselevsk, LB Nga: đã áp dụng tổ hợp
PKK, KPO, APV, KPV cho vỉa dày 6  14 m, dốc 48o  64o; chiều
cao PTKT 6  23 m; NSLĐ 40 tấn/công, SLKT 242  472 tấn/ngày,
tổn thất than 18%. Do nguy hiểm về khí, nên thử nghiệm bị dừng lại.
* Tại Ba Lan: HTKT lò DVPT sử dụng DCTH BMV-10 của
Slovakia được áp dụng tại mỏ "Kazimierz Juliusz”, vỉa dày 20 m,
dốc 45o; chiều dài theo phương KKT 150  200 m, chiều cao PTKT
20  40 m. HTKT đã hoạt động tốt, nhưng đã dừng do trữ lượng hết.
* Tại vùng than Kuznetsk, LB Nga: Viện Mỏ Siberi đã nghiên
cứu, thiết kế tổ hợp dàn chống KPV1 cho HTKT lò DVPT tại vùng
Kuznetsk. Trong HTKT này, trần than phía trên được làm yếu bằng
các lị DVPT trung gian đào trong than, chiều dài theo phương KKT
từ 150 ÷ 200 m, chiều cao PTKT từ 15 ÷ 20 m (Hiǹ h 1.1, Hiǹ h 1.2).

Hình 1.1: HTKT lò DVPT sử dụng
tổ hợp dàn chống KPV1

Hình 1.2: Tổ hợp dàn
chống KPV1


5
Dàn chống KPV1 có ưu điểm: diện tích cửa tháo lớn, việc tải than
được CGH, có bộ phận cấp liệu cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi.
Khi áp dụng các tổ hợp CGH, chiều cao PTKT được nâng lên,
nên cần thiết phải làm yếu trần than. Có nhiều phương pháp làm yếu
trần than đã áp dụng như: khoan nổ mìn (KNM), thủy lực, địa chấn
và sóng phân cực. Phương pháp làm yếu bằng KNM, sử dụng kíp nổ
vi sai phi điện an tồn, chất nổ dạng dẻo có hiệu quả nhất.
1.1.2. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT
- HTKT lị DVPT sử dụng CNKT thủ cơng được áp dụng rộng rãi
tại nhiều nước trên thế giới; tuy nhiên, SLKT, NSLĐ khơng cao.
- HTKT lị DVPT áp dụng công nghệ CGH đạt các chỉ tiêu KTKT
tốt, đặc biệt là an toàn lao động, SLKT và NSLĐ cao.
- Khi áp dụng CGH khai thác, chiều dày vỉa lớn hơn 5 m, chiều
cao PTKT lên tới 40 m, chiều dài theo phương KKT lên tới 200 m.
- Phương pháp làm yếu trần than bằng KNM có nhiều ưu điểm
hơn cả so với các phương pháp khác.
- Dàn chống KPV1 có nhiều ưu điểm hơn cả so với các loại khác
khi được áp dụng trong HTKT lò DVPT.
1.1.3. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT
trong điều kiện các vỉa than dày, dốc trên thế giới
Các công trình nghiên cứu về HTKT lị DVPT chủ yếu tập trung

vào các giải pháp kỹ thuật, công nghệ. Các tham số của HTKT chủ
yếu được chọn theo kinh nghiệm, không có cơng thức tính tốn. Các
phương pháp sử dụng gồm: nghiên cứu lý thuyết, hiện trường mỏ,
mơ hình vật liệu tương đương và gần đây sử dụng mơ hình số.
1.1.4. Hướng hồn thiện HTKT lị DVPT trong điều kiện các vỉa
than dày, dốc trên thế giới
Để nâng cao hiệu quả, an tồn, có thể hồn thiện HTKT lị DVPT
theo các hướng như sau: tăng cường áp dụng các tổ hợp CGH; đồng
thời, nâng cao các thông số của HTKT tới mức phù hợp và sử dụng
giải pháp làm yếu trần than bằng KNM.
1.2. Tổng quan kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều
kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh
1.2.1. Khái quát chung về bể than Quảng Ninh


6
Bể than Quảng Ninh có diện tích khoảng 1.400 km2, gồm ba khu
vực: Cẩm Phả, Hịn Gai, ng Bí. Than thuộc loại Antraxít, có chất
lượng tốt. Tổng trữ lượng than cịn lại tính đến ngày 1/1/2011 là
8.826.923 ngàn tấn. Hiện nay, tại Quảng Ninh, có khoảng 20 mỏ,
điểm khai thác lộ thiên và khoảng 30 mỏ hầm lò. Năm 2013, SLKT
đạt 45 triệu và tỷ trọng than khai thác hầm lò đạt 54,0%. SLKT và tỷ
trọng than khai thác hầm lị có xu hướng tăng trong giai đoạn tới.
1.2.2. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các vỉa than dày, dốc
vùng Quảng Ninh
- Địa tầng: có tuổi địa chất thuộc hệ Triats - Thống Thượng, bậc
Nori - Rêti - hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg), phụ hệ tầng Hòn Gai giữa T3nrhg2; có chiều dày thay đổi từ 200  1500 m; chứa các loại đá: sét than,
sét kết, bột kết, cát kết, cuội sạn kết và các vỉa than.
- Kiến tạo: có nhiều nếp uốn lớn, dài từ 35  40 km, dốc 200 ÷ 800
và trên hai cánh thường phát triển các nếp uốn bậc cao.

- Điều kiện địa chất thủy văn: nhiều suối, nước dưới đất quan hệ
mật thiết với nước mặt, điều kiện thủy văn phức tạp.
- Điều kiện khí mỏ: phần lớn các mỏ được xếp loại I, II về độ
chứa khí mê tan, ngoại trừ mỏ Mạo Khê được xếp siêu hạng.
- Chất lượng than: bể than Quảng Ninh có tới 96,19% là than
antraxit và bán antraxit, có chất lượng tốt.
- Tính tự cháy của than: than có khả tự cháy thấp, mới phát hiện
vỉa 24 – Tràng Khê II, III và vỉa 5 - Khe Chuối có tính tự cháy.
- Trữ lượng các vỉa than: được xác định có khả năng áp dụng
CGH là 116.564,90 nghìn tấn, chiếm 10  12% tổng trữ lượng, trong
đó: vỉa dày 5,0  10,0 m, chiếm 48,8%; vỉa có chiều dài theo phương
> 800 m, chiếm 55,7% và từ 300  800 m chiếm 39,11%.
1.2.3. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều
kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh
* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn: được áp dụng
tại hầu hết các mỏ, cho điều kiện: vỉa dốc hơn 450, dày từ 2 ÷ 5 m;
chiều dài theo phương KKT khoảng 80 ÷ 100 m, chiều cao PTKT từ 6
÷ 8 m; chống bằng các cũi lợn gỗ hoặc vì thủy lực; cơng suất 25  35
ngàn tấn/năm, NSLĐ 2,5  3,5 tấn/cơng, chi phí lị chuẩn bị 50  60


7
m/1000 tấn, tổn thất than 25  35% ; ưu điểm là thích ứng tốt với
điều kiện địa chất phức tạp, quy trình kỹ thuật đơn giản; nhược điểm
là chi phí mét lị chuẩn bị, tổn thất than cao, NSLĐ thấp.
* HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO):
đã được áp dụng tại mỏ Mơng Dương cho vỉa ổn định với chiều dày
3  8 m, dốc > 45; công suất 35.000 tấn/năm; NSLĐ 3,5 tấn/công;
chi phí gỗ 25 m3/1000 tấn, tổn thất than 35%; ưu, nhược điểm tương
tự như HTKT đã áp dụng tại Liên Xơ (cũ).

* HTKT lị DVPT sử dụng DCTH kết hợp nổ mìn trong lỗ khoan
dài: được thử nghiệm tại mỏ Hà Ráng với vỉa dày 6,5m; dốc 560 ;
chiều cao PTKT 15 m; chống bằng tổ hợp KDT-2. Do ảnh hưởng bởi
nước mặt, nên thử nghiệm chưa thành công; tuy nhiên, công nghệ đã
chứng minh được hiệu quả như: SLKT đạt 4297 tấn/tháng, NSLĐ đạt
7,4 tấn/cơng, mức độ an tồn được nâng cao.
1.2.4. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lị DVPT
- Chủ yếu áp dụng CNKT thủ cơng, chiều cao PTKT 6 ÷ 8 m,
chiều dài KKT từ 80 ÷ 100 m, SLKT, NSLĐ thấp, tổn thất than cao.
- Cơng nghệ CGH được áp dụng cịn rất ít và chưa thành công;
tuy nhiên, bước đầu đã chỉ ra hiệu quả của công nghệ.
1.2.5. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT
trong điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh
Đã có các cơng trình nghiên cứu về HTKT lò DVPT cho điều
kiện vùng Quảng Ninh, được áp dụng và mang lại kết quả tốt. Các
cơng trình này chủ yếu nghiên cứu về CNKT thủ cơng, về cơng nghệ
CGH cịn hạn chế. Việc nghiên cứu hồn thiện các tham số của
HTKT, CNKT ít được quan tâm, nếu có thường là chiều cao PTKT.
Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là phân tích lý thuyết kết hợp với
nghiên cứu tại thực tế hiện trường.
1.2.6. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa
than dày, dốc vùng Quảng Ninh
- Tăng cường áp dụng công nghệ, thiết bị CGH phù hợp;
- Xác định được các tham số phù hợp cho HTKT khi áp dụng công
nghệ CGH đào lò và khai thác;
- Lựa chọn kết cấu, tiết diện, vật liệu chống giữ, gia cường các


8
đường lò phù hợp với điều kiện địa chất, HTKT, CNKT được áp dụng;

- Hồn thiện giải pháp nổ mìn trong các lỗ khoan dài theo hướng áp
dụng CGH khâu nạp kíp, mìn để rút ngắn thời gian thi cơng;
- Kiểm sốt tốt nguy cơ về cháy nổ khí, bục nước, sập đổ lò.
1.3. Kết luận Chương 1
- Trên thế giới, HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp CGH đã được áp
dụng rộng rãi cho vỉa dày hơn 5 m, chiều cao PTKT lên tới 20 m và
chiều dài theo phương KKT tới 200 m; các chỉ tiêu KTKT đạt tốt.
- Các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh có trữ lượng lớn, thuận
lợi để áp dụng công nghệ CGH trong HTKT lò DVPT.
- HTKT lò DVPT sử dụng CNKT thủ công được áp dụng rộng rãi
tại vùng Quảng Ninh; tuy nhiên, SLKT và NSLĐ còn thấp, tổn thất
than cao. Trong khi đó, cơng nghệ CGH chưa thành cơng.
- Có nhiều nghiên cứu về HTKT lò DVPT; tuy nhiên, chủ yếu tập
trung vào các khâu công nghệ, giải pháp kỹ thuật, chưa xác định
được tham số của HTKT theo các yếu tố địa chất, kỹ thuật.
- Để nâng cao hiệu quả HTKT lò DVPT tại vùng Quảng Ninh cần:
tăng cường áp dụng CGH; xác định được các tham số phù hợp cho
HTKT; lựa chọn được kết cấu, tiết diện, vật liệu chống giữ, gia cường
các đường lị; hồn thiện giải pháp nổ mìn trong lỗ khoan dài; kiểm
sốt hiệu quả nguy cơ về cháy nổ khí, bục nước, sập đổ lị.
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU Q TRÌNH THU HỒI THAN NĨC
TRONG HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DÀN CHỐNG

2.1. Quy luật dịch chuyển của than – đá trong quá trình thu hồi
than nóc
Các nghiên cứu đầu tiên về hạ trần, thu hồi than nóc được thực
hiện tại Trường Đại học Mỏ Leningrad vào những năm 1949 ÷ 1953
cho thấy: để đảm bảo quá trình tháo than diễn ra bình thường, chiều
cao của lớp than được tháo phải lớn hơn kích thước của cục than từ 4
÷ 6 lần và khơng q 2  15 lần kích thước của cửa tháo than; khối

than được tháo phải được bố trí nghiêng về phía khơng gian khai thác
60o ÷ 80o và khoảng cách giữa các cửa sổ tháo phải là tối thiểu.
Ivanov B.A. đã thí nghiệm tháo than tại cửa tháo đơn bằng mô


9
hình vật liệu tương đương và cho thấy, vùng dịch chuyển của than hạ
trần tới cửa tháo (gọi là vùng tháo than hay vùng thu hồi) có dạng
parabol (Paraboloid), trục đi qua cửa tháo, có mặt nghiêng so với mặt
phẳng nằm ngang một góc từ 60o  65o. Các cục than được tháo
chuyển động với tốc độ khác nhau, các cục càng gần trục đi qua tâm
cửa tháo càng có tốc độ dịch chuyển lớn và ngược lại. Năm 1969 –
1973, Ivanov B.A đã thí nghiệm sử dụng thiết bị tháo – đập than có
pít tơng tác động hai phía. Việc tháo than với sự trợ giúp của pít tơng
đẩy ngang đảm bảo sự dịch chuyển của than xuống dưới với tốc độ
như nhau, theo chiều thẳng đứng, các cục than trong một mặt phẳng
đến cửa tháo gần như đồng thời. Kết quả thí nghiệm cho thấy, tháo
than sử dụng pít tơng đẩy ngang đã nâng tỷ lệ than sạch thu hồi được
từ 40% lên 80% và giảm tổn thất than.
Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu đã cho thấy, sau mỗi chu kỳ
tháo than, khu vực phía sau cửa tháo hình thành các khối than có
dạng lăng trụ tam giác, không thu hồi được, gây tổn thất than.
2.2. Nghiên cứu q trình thu hồi than nóc trên mơ hình vật liệu
tương đương
2.2.1. Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của
các yếu tố địa chất – kỹ thuật mỏ
Chọn những yếu tố chính để nghiên cứu, bao gồm: góc dốc vỉa
than ():  = 450, 650, 850; chiều dày vỉa (M): M = 7 m; bước hạ trần
than nóc (a): a = 1 m, 2 m, 3 m; chiều cao PTKT (h): h = 8 m, 12 m
và 15 m và trần than được giả định đã bị phá vỡ, làm yếu. Mơ hình

được chọn có kích thước dài x rộng x cao = 800 x 800 x 800 mm, mơ
phỏng HTKT lị DVPT với: chiều dài theo phương lò DVPT: 40 m;
tổng chiều cao lò DVPT, trần than và đá phá hoả: 40 m; chiều dày
vỉa: 7 m; chiều cao lò DVPT: 2 m; chiều rộng lò DVPT: 4 m.
Các hệ số đồng dạng của mơ hình được tính tốn, xác định như
sau: kích thức αl=1:50; khối lượng = 1:1; thời gian t = 1:7; cường
độ kháng nén, kéo nén = kéo = l. =1:50; lực dính kết c= l.=
1:50; góc nội ma sát =tgTT/tgM=1:1; hệ số đàn hồi E E=
l.=1:50; hệ số PoatxôngTT=M=1:1. Đá phá hoả và than của mơ
hình được lấy từ hiện trường mỏ. Tiến hành khai thác 27 mơ hình,


10
tổng hợp, xác định và phân tích mối quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than
theo các yếu tố địa chất, kỹ thuật (Hình 2.2, 2.3, 2.4).

Hình 2.1: Quá trình khai thác một mơ hình đặc trưng

a) a =1 m
b) a =2 m
c) a =3 m
Hình 2.2: Quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than - chiều cao phân tầng

a) h =8 m
b) h =12 m
c) h =15 m
Hình 2.3: Quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than – góc dốc vỉa

a) α = 450
b) α = 650

c) α = 850
Hình 2.4: Quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than – bước hạ trần


11
Từ các kết quả phân tích trên, có thể nhận xét:
- Tổn thất than luôn tỷ lệ thuận với chiều cao PTKT, khi chiều
cao PTKT tăng từ 8 m lên 15 m, tỷ lệ tổn thất than tăng từ 3 ÷ 7 %.
- Tổn thất than luôn tỷ lệ nghịch với góc dốc vỉa , khi  giảm từ
850 xuống 450, tỷ lệ tổn thất than tăng từ 12 ÷ 18 %.
- Tổn thất than luôn tỷ lệ thuận với bước hạ trần a (m), khi a tăng
từ 1 m lên 3 m, tỷ lệ tổn thất than tăng từ 6 ÷ 11 %.
2.2.2. Q trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của kết
cấu dàn chống và quy trình thu hồi than nóc
Luận án chọn mơ hình vật liệu tương đương để mơ phỏng một
chu kỳ hạ trần với các tham số địa chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng của
vùng Quảng Ninh: góc dốc vỉa than ():  = 650; chiều dày vỉa (M):
M = 7 m; bước hạ trần than nóc (a): a = 1 m; chiều cao PTKT (h): h
= 12 m; trần than phía trên lị DVPT đã bị phá vỡ. Mơ hình có kích
thước: dài x rộng x cao = 800 x 420 x 50 mm, có 3 cửa tháo than cao
100 mm, rộng 50 mm, tương ứng với kích thước thực là 2,0 x 1,0 m.
Các cửa tháo than cách nhau 75 mm, tương ứng với kích thước thực
là 1,5 m. Các đại lượng nghiên cứu trên mơ hình và giá trị thực tế
được liên hệ bởi các tỷ lệ đồng dạng như sau: về kích thước: l =
1:20; về thời gian: T = 1:4,5; về khối lượng 1:1. Vật liệu tương
đương được chọn là đá bột kết và than được lấy tại mỏ. Luận án đã
tiến hành thí nghiệm với 4 mơ hình, kết quả như sau:
- Khi thu hồi than hạ trần của Mơ hình 1, chỉ thu hồi than tại cửa
sổ tháo ở giữa, tỷ lệ tổn thất than đạt lớn nhất,  = 48,6 %.
- Khi thu hồi than hạ trần của Mơ hình 4, thu hồi than đồng thời

tại 03 cửa sổ, tỷ lệ tổn thất than đạt thấp nhất,  = 39,3 %.
- Khi thu hồi than của Mơ hình 2 và Mơ hình 3, từ trụ sang vách
và từ vách sang trụ, tỷ lệ tổn thất là  = 41,1% và  = 42,0%.
Từ các kết quả nghiên cứu, có thể nhận xét: để giảm tốn thất than,
nên chọn dàn chống có cửa sổ thu hồi trên xà phá hoả và khe hở giữa
hai dàn và thu hồi đồng thời trên các cửa tháo.
2.3. Nghiên cứu qúa trình hạ trần, thu hồi than nóc của HTKT lò
DVPT sử dụng dàn chống KDT-2 tại mỏ than Hà Ráng bằng mơ
hình số


12
2.3.1. Lựa chọn các tham số và xây dựng mô hình mơ phỏng
Luận án sử dụng phần mềm PHASE2 để mơ phỏng dịch chuyển
của than, đá vách trong q trình thu hồi than nóc của HTKT lị
DVPT sử dụng dàn chống KDT-2 tại mỏ than Hà Ráng. Mơ hình có
dạng 2D, kích thước 120 x 120 m, mơ phỏng các đối tượng gồm: vỉa
dày 6,5 m; dốc 56; vách gồm sét kết, bột kết, cát kết, cuội, sạn kết;
trụ gồm bột kết, cát kết, cuội sạn kết; lò DVPT mức +30 và +41; trần
than được làm yếu bằng KNM; phân tầng +41  +50 được chống
bằng giá thủy lực XDY, phân tầng +30  +41 được chống bằng dàn
chống KDT-2. Than, đá được mô phỏng bằng các loại vật liệu đàn
hồi dẻo tuyến tính, nứt nẻ như khối đá trong tự nhiên.
2.3.2. Khai thác mơ hình mơ phỏng
- Giai đoạn 1: trạng thái ban đầu với trường ứng suất tự nhiên.
- Giai đoạn thứ 2: đào chống lò DVPT mức +41 và chống giá
thủy lực tăng cường tại đường lò này.
- Giai đoạn thứ 3: phá nổ cưỡng bức lớp than nóc.
- Giai đoạn thứ 4: hạ trần than nóc lò DVPT mức +41.
- Giai đoạn thứ 5: thu hồi giá thủy lực ở lò DVPT mức +41, đào

lò DVPT mức +30 và chống dàn chống KDT-2.
- Giai đoạn thứ 6: lặp lại trình tự trên đối với phân tầng thứ hai.
2.3.3. Phân tích, đánh giá các kết quả khai thác trên mơ hình số
Khi đào lị DVPT, hình thành vùng ứng suất tập trung bao quanh
biên lò, cách biên lị khoảng 3,0  3,5 m (Hình 2.5).
Khi chống tăng cường, trần than trên nóc lị hình thành vùng phá
hủy hình vịm, có chiều cao khoảng 2,5 m (Hình 2.6).


13

Hình 2.5: Trạng thái ứng
Hình 2.6: Chiều cao trần than
suất xung quanh lị DVPT
tự sập đổ trên nóc lị DVPT
Khi bắt đầu thu hồi than, một phần vách trực tiếp trên nóc lị
DVPT hình thành các phá hủy dạng cắt, tạo thành một dải khe nứt,
tạo bước gẫy ban đầu. Khi thu hồi hết lớp than nóc (10 m), vùng khe
nứt phát triển mạnh hơn, nhưng chưa sập đổ. Sau khi thu hồi dàn
chống, vách trực tiếp bắt đầu sập đổ (Hình 2.7).

a)

b)

c)

d)

Hình 2.7: Q trình thu hồi than nóc tại phân tầng thứ nhất

Khai thác phân tầng thứ hai với trình tự tương tự như trên; tuy
nhiên, ngay sau khi thu hồi, phá hủy đã phát triển mạnh trong đá


14
vách. Khi thu hồi đạt chiều cao khoảng 3,0 m xuất hiện dấu hiệu đá
vách bắt đầu sập đổ. Xem xét biểu đồ mô tả chuyển vị của các phần
tử hữu hạn cho thấy, trần than bị phá hủy lớn hơn rất nhiều lần so với
đá vách và than luôn xuống trước đá vách, phản ánh đúng diễn biến
tại thực tế hiện trường.
2.4. Kết luận Chương 2
- Pít tơng đẩy ngang dưới cửa tháo giúp cho than dịch chuyển đều
trong phễu tháo, cho phép nâng cao năng suất, giảm tổn thất than.
- Tỷ lệ tổn thất than phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: góc dốc vỉa,
bước hạ trần, chiều cao phân tầng, trình tự thu hồi và kết cấu dàn
chống. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy, để nâng cao hiệu quả
khai thác cần ưu tiên nâng cao chiều cao PTKT, sử dụng dàn chống
có cửa sổ thu hồi than nóc trên xà phá hoả với bộ phận cấp liệu dưới
cửa sổ thu hồi và thu hồi đồng thời trên các cửa tháo.
- Khi khai thác từ phân tầng thứ hai trở đi, đá vách dễ sập đổ hơn
và khi sập đổ, than luôn dịch chuyển xuống trước và đá vách sập đổ
không ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả thu hồi than nóc.
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ
CỦA HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CÁC
VỈA THAN DÀY, DỐC VÙNG QUẢNG NINH

3.1. Nghiên cứu, đề xuất công nghệ CGH áp dụng cho HTKT lò
DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, Luận án đề xuất HTKT lò DVPT
cho điều kiện vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh như sau:

- Chuẩn bị khoáng sàng: theo phương, các tầng được chuẩn bị
thành các KKT và tầng được chia thành các phân tầng. Các lị nối
được đào với góc dốc khoảng 300, tiết diện, kết cấu phù hợp để có
thể thuận lợi cho việc vận chuyển than, vật liệu, thiết bị.
- Các khâu công nghệ chính bao gồm:
+ Khâu hạ trần than nóc áp dụng giải pháp nổ mìn trong lỗ khoan
dài sử dụng kíp nổ phi điện an tồn hầm lị.
+ Chống tăng cường sử dụng tổ hợp dàn chống có cấu tạo tương
tự tổ hợp dàn chống KPV1. Mỗi KKT bố trí 02 gương khấu đồng


15
thời, cách nhau khoảng 20 ÷ 30 m.
+ Than được thu hồi đồng thời trên 3 cửa tháo, xuống bộ phận
cấp liệu, cầu chuyển tải, lên băng tải và ra ngoài.
+ Việc di chuyển dàn chống và cầu chuyển tải được thực hiện
bằng các kích thủy lực chuyên dụng đặt phía trước.
Cơng tác đào lị và khai thác sẽ được thực hiện theo trình tự lần
lượt từng cột, từ biên giới khai trường về trung tâm, từ trên xuống và
nhịp nhàng, không gián đoạn, ảnh hưởng lẫn nhau.
Đồng bộ thiết bị được đề xuất gồm: tổ hợp dàn chống KPV1, trạm
bơm dung dịch CH90/32, băng tải co giãn DSJ 65/10/40, cầu
chuyển tải SZB 730/40, máy khoan thủy lực VPS-01 và máy combai
đào lị AM-50Z hoặc các thiết bị có đặc tính kỹ thuật tương đương.
Bảng 3.1: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của DCTH KPV1
TT
Tên chỉ tiêu
Đơn vị
Số lượng
1 Chiều cao tối thiểu/tối đa

m
1,8/3,5
2 Chiều rộng của dàn chống
m
1,75
3 Kích thước cửa tháo than
m
0,9 x 2
4 Bước di chuyển của dàn chống
mm
800
5 Số lượng cột chống
cột
2
6 Lực chống của cột chống
kN
3530
7 Cường độ kháng nền
MPa
>2
8 Trọng lượng
tấn
17
3.2. Nghiên cứu xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT
sử dụng DCTH áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng
Quảng Ninh
3.2.1. Nghiên cứu xác định chiều cao PTKT hợp lý
Mỗi mơ hình vật liệu tương đương có các tham số: góc dốc vỉa α
(radian), bước hạ trần a (m), chiều cao PTKT h (m) và tỷ lệ tổn thất
than  (%). Sau khi 27 mơ hình được thí nghiệm (Chương 2), đã tập

hợp được cơ sở dữ liệu gồm các tham số trên. Trên cơ sở đó, Luận án
sử dụng phần mềm Datafit để hồi quy cơ sở dữ liệu trên và xác định
được hàm số biểu thị mối quan hệ giữa các tham số như sau:
=exp(-0,562α+0,099a+0,01157h–0,683)
(3.1)


16
Thay các tham số của 27 mơ hình vật liệu tương đương đã thí
nghiệm vào cơng thức (3.1), xác định được tỷ lệ tổn thất than theo
tính tốn cho từng trường hợp. So sánh kết quả thu được cho thấy,
sai số giữa kết quả thí nghiệm và kết quả tính tốn từ cơng thức (3.1)
khá thấp, mức độ chênh lệch tuyệt đối ||=0,16 ÷ 1,352%, trung bình
0,645%. Như vậy, hàm số xác định tại cơng thức 3.1 có thể chấp
nhận, tin cậy được. Nếu thay () bằng tỷ lệ tổn than cho phép (cp)
và biến đổi, sẽ xác định được chiều cao PTKT hợp lý như sau:
h=(lncp+ 0,562α- 0,099a +0,683). 84,43
(3.2)
Hiện nay, tại Quảng Ninh, tỷ lệ tổn thất than cho phép khi khai
thác vỉa dày, dốc được chấp nhận khoảng 35 ÷ 40%. Giá trị này được
xác định trên cơ sở đặc điểm địa chất, kỹ thuật mỏ, chi phí đầu vào,
giá bán, mơ hình quản lý và nhiều yếu tố khác, được chấp nhận, giao
khoán cho các mỏ. Khi đó, áp dụng cơng thức (3.2) có thể xác định
được chiều cao phân tầng hợp lý cho điều kiện đặc trưng của vùng
Quảng Ninh (M = 7 m, α = 650) khoảng h = 14,5 ÷ 25,7 m.
Kết quả tính tốn trên khơng kể tới ảnh hưởng của yếu tố dàn
chống. Nếu kể tới ảnh hưởng của kết cấu dàn chống, chiều cao phân
tầng hợp lý được chọn sẽ thấp hơn so với kết quả tính tốn trên và
được xác định như sau:
h=(lncp+0,562α-0,099a+0,683).84,43.k1

(3.3)
Trong đó: k1 là hệ số kể tới ảnh hưởng của dàn chống, quy trình
thu hồi. Hệ số k1 được xác định trên cơ sở thí nghiệm của hai mơ
hình có điều kiện địa chất, kỹ thuật tương tự, chỉ khác là có một mơ
hình có vì chống. Từ kết quả thí nghiệm của Mơ hình 13 tại mục
2.2.1 và Mơ hình 4 tại mục 2.2.2, có thể xác định được k1 = 0,91. Khi
đó, trong điều kiện các vỉa dày, dốc đặc trưng vùng Quảng Ninh và
với công nghệ, thiết bị được đề xuất như trên, chiều cao phân tầng
hợp lý của HTKT lò DVPT được xác định như sau:
h=(14,5 ÷ 25,7).k1 = (14,5 ÷ 25,7).0,91 = 13,2 ÷ 23,5 m
3.2.2. Nghiên cứu xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý
Việc xác định chiều dài theo phương KKT trên cơ sở nhiều yếu tố
rất phức tạp, khó thực hiện. Do đó, trong phạm vi của Luận án, tác
giả chỉ nghiên cứu, xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý trên


17
cơ sở phối hợp hài hòa giữa khâu đào lò chuẩn bị và khai thác. Khi
đó, cơng tác đào lị chuẩn bị phải đáp ứng được tiến độ khai thác,
đảm bảo khai thác liên tục và ngược lại, công tác khai thác phải đảm
bảo theo kịp tiến độ chuẩn bị khai trường. Tức là, thời gian đào lò
chuẩn bị và thời gian khai thác của một khu phải bằng nhau. Đây là
cơ sở để xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý. Khi đó, việc
xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý được xác định như sau:
- Tổng trữ lượng công nghiệp của một cột khai thác (Z):
(3.4)
Trong đó:
h: chiều cao phân tầng, m;
n: số PTKT của một tầng, phân tầng;
M: chiều dày vỉa, m;

góc dốc vỉa, độ;
tỷ trọng than, m3/tấn;
tỷ lệ tổn thất than, %;
Lb: chiều dài theo phương KKT (blốc), m;
So: tiết diện lị DVPT, m2;
góc dốc của lò nối, độ;
a: chiều rộng trụ bảo vệ giữa gương khấu-lò nối, m;
b: chiều rộng trụ bảo vệ giữa hai lò nối, m;
r: chiều rộng lò nối, m.
- Thời gian khai thác xong một cột khấu (TKT):
(3.5)
, ngày
Trong đó:
Qo: SLKT của một gương khấu, tấn/ngày đêm;
t1: thời gian di chuyển, lắp đặt một tổ hợp CGH, ngày.
Thay công thức (3.4) vào cơng thức (3.5) ta có:


18
(3.6)

- Thời gian đào lò chuẩn bị xong một KKT (Tcb):
(3.7)
Trong đó:
H: chiều cao (đứng) của tầng khai thác, m;
Vn: tốc độ đào lị nối bằng thủ cơng, m/ngày đêm;
Vdv: tốc độ đào lò DVPT bằng combai, m/ngày đêm;
t2: thời gian di chuyển, lắp đặt tổ hợp CGH đào lò, ngày.
Để Tkt = Tcb và biến đổi ta có:
(3.8)

Chọn các thông số đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật đặc
trưng của các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh gồm:  tấn/m3, M
= 7 m,  So = 9,2 m2, a = 8 m, b = 4, r = 3,5 m, t1 = 7
ngày, t2 = 3 ngày, Vn = 3,2 m/ngày đêm, Vdv = 10 m/ngày đêm. Thay
các giá trị trên vào công thức (3.8), cho H, n, h, Qo, biến đổi và
phân tích cho thấy, chiều dài theo phương KKT phụ thuộc rất lớn
vào chiều cao PTKT, SLKT. Trên cơ sở điều kiện của vùng Quảng
Ninh và kinh nghiệm trên thế giới cho thấy, với chiều cao phân tầng
khoảng 10 ÷ 20 m, quy mơ cơng suất của một KKT với 2 tổ hợp
CGH có thể đạt khoảng 200 ÷ 250 tấn/ngày đêm, tương đương với
cơng suất 110.000 ÷ 135.000 tấn/năm và khi đó, chiều dài theo
phương KKT được xác định khoảng 130 ÷ 150 m.
3.3. Kết luận Chương 3
- Chiều cao PTKT phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là: góc
dốc vỉa, kết cấu dàn chống, bước hạ trần, quy trình thu hồi than nóc
và tỷ lệ tổn thất than cho phép. Trong điều kiện các vỉa dày, dốc đặc
trưng vùng Quảng Ninh, khi áp dụng HTKT lị DVPT sử dụng cơng


19
nghệ CGH, chiều cao PTKT hợp lý được xác định h = 13,2 ÷ 23,5 m.
- Chiều dài theo phương KKT phụ thuộc vào yếu tố: kinh tế, địa
chất, kỹ thuật, sự nhịp nhàng giữa khâu đào lò và khai thác, v.v.
Trong điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng của vùng Quảng
Ninh, khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng công nghệ CGH, chiều
dài theo phương KKT hợp lý được xác định là Lb = 130 ÷ 150 m.
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ÁP DỤNG CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA
HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ

4.1. Khái quát chung về điều kiện địa chất khu vực thiết kế
Khu vực được lựa chọn thiết kế thuộc vỉa 5, mức +125 ÷ +40, mỏ
than Nam Mẫu có: chiều dài theo phương KKT: Lp = 450 m; chiều
dài theo hướng dốc KKT: Lhd = 109 m; chiều dày vỉa: M = 7,5 m;
góc dốc vỉa:  = 510; tổng trữ lượng địa chất: Z = 605.000 tấn; đá
vách, trụ thuộc loại sập đổ ổn định trung bình.
4.2. Lựa chọn các thông số của HTKT và CNKT
Chiều cao PTKT được tính tốn, lựa chọn là 14 m và tầng được
chia thành 6 phân tầng, một phân tầng có chiều cao 15 m. Chiều dài
theo phương KKT được tính tốn, lựa chọn là 150 m. Khi đó, khu
vực thiết kế có chiều dài 450 m sẽ được chia thành 3 khu khai thác.
CNKT và thiết bị được chọn như đã đề xuất tại mục 3.1.
4.3. Tính tốn xây dựng hộ chiếu KNM và tổ chức sản xuất
4.3.1. Tính tốn hộ chiếu KNM cho một dải khấu:
4 lỗ dài 4,0m, nạp 1,6 kg thuốc, 01 kíp, nạp liên tục.
4 lỗ dài 7,6m, nạp 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn.
4 lỗ dài 11,1m, nạp 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn.
4 lỗ dài 12,0m, nạp 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn.
4.3.2. Tổ chức sản xuất lò chợ
Tổ chức sản xuất trong gương khai thác được thực hiện như sau:
một ngày đêm sản xuất 3 ca, mỗi ca làm việc 8 giờ, bố trí 3 ca khai
thác 1 chu kỳ. Công việc trong một chu kỳ khai thác gồm: kiểm tra,
củng cố; di chuyển dàn chống; KNM phá nổ cưỡng bức trần than; hạ
trần, thu hồi than nóc 2 dải khấu, tiến độ mỗi dải khấu 1,6 m và
chống chuyển đổi từ vì chống sắt sang vì chống gỗ tại lị DVPT.


20
Nhân lực một ca là 22 người, 01 chu kỳ (3 ca) là 66 người.
4.4. Tính tốn các chỉ tiêu KTKT của công nghệ

Bảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT của công nghệ
TT Tên chỉ tiêu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
12
13
14
15

Chiều dày vỉa trung bình
Góc dốc vỉa trung bình
Trọng lượng thể tích của than
Chiều cao PTKT
Bước hạ trần, thu hồi than nóc
SLKT 1 ngày đêm
Sản lượng tháng
Cơng suất khai thác
NSLĐ trực tiếp
Chi phí gỗ cho 1000 tấn than

Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than
Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than
Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than
Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than
Chi phí lị chuẩn bị cho 1000 tấn than
Tổn thất than chung
Tổn thất than do cơng nghệ

Đơn vị
m
độ
tấn/m3
m
m
tấn
tấn
tấn/năm
tấn/cơng
m³
kg
kíp
kg
m³
m
%
%

Số
lượng
7,5

51
1,64
14
1,6
624
15.611
130.000
9,5
4,0
157,8
125,6
28,8
0,5
8,4
37,1
32,5

4.5. Tính tốn giá thành phân xưởng của cơng nghệ
Giá thành phân xưởng của công nghệ được xây dựng trên các cơ
sở các quy định về định mức, đơn giá của ngành, địa phương và các
chỉ tiêu KTKT của công nghệ, được xác định như sau: lò chợ theo
thiết kế: 265.911 đồng/tấn; lò chợ thực tế tại mỏ: 443.068 đồng/tấn.
4.6. Đánh gía các chỉ tiêu KTKT của cơng nghệ được chọn
Tổng hợp, so sánh các chỉ tiêu KTKT của lò chợ thiết kế và lò
chợ thực tế áp dụng xem tại Bảng 4.2.


21
Bảng 4.2: So sánh các chỉ tiêu KTKT thực tế áp dụng và theo thiết kế
Số lượng

TT
Tên chỉ tiêu
Đơn vị
Thực
Thiết kế
tế
8
1 Chiều cao PTKT
m
14
280
2 SLKT một ngày đêm
tấn
624
7.000
3 SLKT một tháng
tấn
15.611
75
4 Công suất khai thác
103 tấn/năm
130
66
66
5 Nhân lực 1 ngày đêm
người
9,5
4,2
6 NSLĐ trực tiếp
tấn/cơng

8,4
15,2
7 Chi mét phí lị
m/103 tấn
265,9
443,0
8 Giá thành khai thác
103đồng/tấn
Từ kết quả so sánh ở trên có thể thấy, so với HTKT chia lớp
ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực di động, HTKT lò DVPT sử
dụng dàn chống có NSLĐ trực tiếp tăng 226,2 %, chi phí mét lị
chuẩn bị giảm 47,7 %, cơng suất khai thác tăng 173,3 %, giá thành
khai thác giảm khoảng 40%.
4.7. Kết luận Chương 4
Tính tốn, thiết kế áp dụng HTKT lị DVPT sử dụng dàn chống
KPV1 cho điều kiện vỉa 5, mỏ than Nam Mẫu cho thấy rõ hiệu quả
so với HTKT chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực di động
hiện đang áp dụng tại mỏ. Từ kết quả trên có thể thấy, HTKT lị
DVPT sử dụng dàn chống KPV1 theo đề xuất của Luận án phù hợp
với điều kiện địa chất, kỹ thuật của vỉa 5, mỏ than Nam Mẫu nói
riêng và các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh nói chung.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận:
1. Tại nhiều nước trên thế giới, HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp
CGH được áp dụng với nhiều loại dàn chống, các giải pháp kỹ thuật
khác nhau và đã nâng cao được SLKT, NSLĐ và mức độ an toàn lao
động. Khi áp dụng tổ hợp CGH khai thác, chiều cao PTKT lên tới
hơn 20 m và chiều dài theo phương KKT lên tới 200 m.
2. Tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, HTKT lò DVPT

22
chủ yếu áp dụng CNKT thủ công với chiều cao PTKT từ 6 ÷ 8, chiều
dài theo phương KKT từ 80 ÷ 100 m, các chỉ tiêu KTKT đạt được
cịn hạn chế. Do đó, để nâng cao hiệu quả sản xuất, cần tăng cường
áp dụng cơng nghệ CGH đào lị, khai thác và xác định được các tham
số phù hợp cho HTKT lò DVPT.
3. Tỷ lệ tổn thất than trong q trình thu hồi than nóc khi áp dụng
HTKT lị DVPT phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là: góc dốc vỉa,
bước hạ trần – thu hồi, chiều cao PTKT, trình tự thu hồi và kết cấu
dàn chống. Các kết quả thí nghiệm cho thấy, để nâng cao hiệu quả
khai thác cần xác định chiều cao PTKT phù hợp, chọn dàn chống có
cửa sổ thu hồi trên xà phá hoả với bộ phận cấp liệu dưới cửa sổ thu
hồi và thu hồi than đồng thời trên các cửa tháo.
4. Tại vùng Quảng Ninh, HTKT lò DVPT sử dụng DCTH khai
thác hiệu quả các vỉa than dày, dốc khi chiều dày vỉa lớn hơn 5 m,
góc dốc vỉa hơn 450, có các tiêu chuẩn, điều kiện địa chất – kỹ thuật
mỏ phù hợp và chiều cao PTKT từ 13,2 ÷ 23,5 m, chiều dài theo
phương KKT từ 130 ÷ 150 m.
5. Kết quả tính tốn, thiết kế áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng
dàn chống KPV1 theo đề xuất của Luận án cho điều kiện vỉa 5, mỏ
Nam Mẫu cho thấy hiệu quả hơn so với HTKT chia lớp ngang
nghiêng sử dụng giá thủy lực di động được áp dụng tại mỏ: công suất
khai thác tăng từ 75.000 tấn/năm lên 130.000 tấn/năm; NSLĐ trực
tiếp tăng từ 4,2 tấn/công lên 9,5 tấn/cơng; chi phí mét lị chuẩn bị
giảm từ 15,2 m/1000 tấn xuống còn 8,4 m/1000 tấn; giá thành khai
thác giảm khoảng 40,0 %, từ 443.068 đồng/tấn xuống còn 265.911
đồng/tấn. Điều đó cho thấy, HTKT lị DVPT sử dụng cơng nghệ
CGH khai thác với đồng bộ thiết bị, giải pháp kỹ thuật và các tham

số của HTKT theo đề xuất của Luận án phù hợp với điều kiện địa
chất, kỹ thuật của vỉa 5, mỏ than Nam Mẫu nói riêng và các vỉa than
dày, dốc vùng Quảng Ninh nói chung.
Kiến nghị:
Tác giả của Luận án xin kiến nghị các cơ quan có thẩm quyền
xem xét, cho phép áp dụng các kết quả nghiên cứu trên vào thực tế
sản xuất, tư vấn, nghiên cứu, giảng dạy.


23
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

1. Nhữ Việt Tuấn (2010), Nghiên cứu ứng dụng tường cách ly nhân
tạo bằng hóa chất nhằm nâng cao an tồn, hiệu quả trong khai
thác than tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết
đề tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội.
2. Nhữ Việt Tuấn (2012): Áp dụng thử nghiệm cơng nghệ cơ giới hóa
khai thác than các vỉa dày, dốc trên 450 bằng dàn chống tự hành
chế tạo tại Việt Nam ở các mỏ than Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết
dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước, Hà Nội.
3. Nhữ Việt Tuấn (2012), Nghiên cứu khả năng tự cháy và đề xuất các
giải pháp kỹ thuật cơng nghệ phịng ngừa cháy nội sinh của mỏ
than Hồ Thiên – Khe Chuối, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ
Công Thương, Hà Nội.
4. Nhữ Việt Tuấn (2013), Nghiên cứu quy luật, dự báo độ thốt khí mê
tan khi đào lò chuẩn bị trong than và đề xuất các giải pháp nâng
cao mức độ an toàn về cháy nổ khí khi đào lị, Báo cáo tổng kết đề
tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội.
5. Nhữ Việt Tuấn (2014), Nghiên cứu áp dụng giải pháp phun khí ni tơ
vào khu vực phá hỏa nhằm phòng chống cháy nội sinh tại các mỏ

than hầm lò vùng Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ
Công Thương, Hà Nội.
6. Lê Trung Tuyến, Takehiro Isei, Nhữ Việt Tuấn (2014), Hiểm họa về
bụi than trong mỏ hầm lò, Tuyển tập Báo cáo tại Hội nghị Khoa
học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 24, Hội Khoa học và Công
nghệ Mỏ Việt Nam, Vũng Tàu.
7. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn (2016), Nghiên
cứu xác định chiều dài theo phương khu khai thác hợp lý cho
các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ số 3,
Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, Hà Nội.
8. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn, Lê Đức
Nguyên, Đinh Văn Cường (2016), Nghiên cứu quá trình hạ trần,
thu hồi than nóc bằng mơ hình số cho điều kiện hệ thống khai
thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng dàn chống KDT-2 tại mỏ Hà
Ráng, Tuyển tập Báo cáo tại Hội nghị Khoa học kỹ thuật mỏ toàn