Thiết kế mở vỉa và khai thác cho mỏ than

Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL

Mục đích
Việc học tập lý thuyết là cơ sở để trang bị những kiến thức cơ bản cho các
Sinh Viên. Song việc làm đồ án môn học là sự củng cổ và đi sâu vào những kiến
thức dã được học và đọc đó. Đồng thời thông qua đó thúc đẩy sự tìm tòi học hỏi
cũng như tập dược cho Sinh Viên làm quen với tác phong làm việc một cách có
khoa hoc.

Yêu cầu:
Thiết kế mở vỉa và khai thác cho mỏ than có các điều kiện sau:
Công suất thiết kế 1.1 triệu tấn/năm
Chiều dày vỉa: m1 = 3.5m, m2 = 3m, m3 = 3.2m, m4 = 5.,4 m
Góc dốc các vỉa than: α = 25o, chiều cao theo hướng thẳng đứng
của tầng 50m
Trọng lượng thể tích của than: γt = 1,45t/m3.
Trọng lượng thể tích của đá vách: γđ = 2,6t/m3.
Chiều dài theo phương của ruộng mỏ: S = 2000m.
Hệ số kiên cố của đá vách trực tiếp: f1 = 4, chiều dày 8m.
1


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Bộ môn KTHL
Hệ số kiên cố của đá vách cơ bản: f2 =6, chiều dày 12m, khoảng
cách giữa các vỉa than là 40m
Các điều kiện khác được xem như hình vẽ .

Lời nói đầu

Ngành khai thác than Việt Nam đã ra đời từ lâu và có một quá trình phát
triển khá phong phú. Là một ngành khai thác khoáng sản đã và đang khẳng định
vai trò, vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước. Không ngừng vươn lên đóng góp một phần đáng kể vào nền kinh tế quốc
dân.
Để nâng cao sản lượng, tăng năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất,
nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, thì việc nghiên cứu, ứng dụng công
nghệ khai thác tiên tiến phù hợp với điều kiện địa chất mỏ Việt Nam là hết sức
quan trọng không thể thiếu trong khai thác than.
Là những kỹ sư tương lai của ngành khai thác, là những người trực tiếp
trong sản xuất, do vậy cần phải tích cực trong học tập cũng như trong nghiên

2


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Bộ môn KTHL
cứu lắm bắt kịp thời những tiến bộ khoa học trong lĩnh vực ngành khai thác mỏ
vào trong sản xuất.
Trên cơ sở những kiến thức đã được học của các môn học của chuyên
ngành KTHL, Em đã hoàn thành bản đồ án môn học NLTKMHL với chuyên đề
thiết kế mở vỉa cho một cụm vỉa cho trước, với nội dung bao gồm bốn chương:
Chương 1: Đặc điểm và điều kiện địa chất mỏ.
Chương 2: Mở vỉa và chuẩn bị rộng mỏ.
Chương 3: Hệ thống khai thác.
Chương 4: Kết luận chung.
Do trình độ hiểu biết còn có hạn cũng như những hiểu biết về thực tế
chưa nhiêu, do vậy bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy nên rất
mong nhận được sự chỉ bảo của Thầy giáo hướng dẫn, và những đóng góp của
các bạn đọc.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Vũ Trung Tiến đã hướng dẫn để em
hoàn thành bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Chương I
đặc điểm và điều kiện
địa chất khu mỏ
I.1. Đặc điểm địa chất khu mỏ.
a. Địa hình.
Khoáng sản than ở cả dạng đồi núi và chìm sâu trong lòng đất, địa hình t,
ít lồi lõm và đặc biệt có khu mặt bằng khá thuận lợi cho việc bố trí mặt bằng
công nghiệp ngoài mỏ.
b. Kích thước ruộng mỏ.

3


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Bộ môn KTHL
Khoáng sản than bao gồm ba vỉa than: m1, m2, m3, m4 nằm song song với
góc cắm là α = 250. Các vỉa đều có chiều dài theo phương khá lớn (S = 2000m )
và nằm trong mức cao từ -250 đến +380.
Chiều dài theo hướng dốc của ruộng mỏ là:

Hd =

380 − (−220)
=
Sin (25)

1419m.

I.2. Điều kiện địa chất khu mỏ.
Bốn vỉa than có chiều dày đều nhau:
m1 = 3,5m, m2 = 3m, m3 = 3,2m, m4 = 5,4m
Khoảng cách giữa các vỉa than là 40m.
Đá vách trực tiếp có f1 = 4 và dày 8m, vách cơ bản là đá cứng có f2 = 6 và chiều
dày là 12m.
Với điều kiện đất đá vách như vậy ta thấy rất thuận lợi cho việc điều
khiển áp lực lò chợ bằng phá hoả toàn phần.
I.3. Điều kiện địa chất thuỷ văn.
Một phần của cụm vỉa than nằm trên địa hình đồi núi, cao hơn mức thông
thuỷ cho nên việc thoát nước mỏ có nhiều thuận lợi hơn. Trong quá trình khai
thác có thể áp dụng thoát nức tự chảy. Về mùa mưa nước mặt thoát nhanh theo
sườn núi cho nên ít ảnh hưởng đến các công trình trong mỏ.
Tuy nhiên ngược lại là phần cụm vỉa từ mức -250 tới +100 nằm dưới mức
thông thuỷ, do vậy việc thoát nước mỏ phải được thực hiện bằng thoát nước
cưỡng bức. Tức là dung các máy bơm chuyên dụng để đưa nước từ trong các
công trinh mỏ ra ngoài.
I.4. Tính toán trữ lượng địa chất.
Trữ lượng địa chất của khu mỏ được xác định:
4


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL
n

Zdc = S .H d .∑ mi .γ i

i =1

,tấn.

Trong đó: S – Chiều dài theo phương của vỉa: S = 2800m.
Hd – Chiều dài theo hướng dốc của vỉa: Hd = 1419m.
N – Số vỉa than: n = 4.
Mi – chiều dày của vỉa thứ i.
γI – Trọng lượng thể tích của than.
⇒ Zđc = 2800.1419.(3.5 + 3 + 3.2 + 5.4).1,45 = 86 993 214tấn.

I.5. Kết luận.
Qua những phân tích cơ bản về các yếu tố địa hình, địa chất, địa chất thuỷ
văn, ... của khu mỏ ta nhận thấy rằng:
Cụm vỉa có những điều kiện thuận lợi cho quá trình mỏ vỉa và khai thác
khoáng sản than.
Độ kiên cố của đá vách ở mức độ trung bình cho lên thuận cho việc điều
khiển áp lực mỏ.
Tuy nhiên do địa hình đồi núi cũng có thể sẽ gây trở ngại cho công tác
vận tải ngoài mỏ.

Chương II
Mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ.
II.1. Các yếu tố ảnh hưởng tới công tác mở vỉa.
II.1.1. Các yếu tố về Địa chất mỏ.
Các yếu tố về Địa chất mỏ bao gồm: Trữ lượng, số vỉa khai thác, chiều
dày mỗi vỉa, khoảng cách giữa các vỉa, điều kiện địa hình, chiêu sâu khai thác,
5

Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Bộ môn KTHL
điều kiện vận tải, mức độ phức tạp của Địa chất (chiều dày lớp đất đá mặt, tính
chất của đất đá xung quanh, điều kiện Địa chất thuỷ văn và Địa chất công trình).
Ruộng mỏ được chia làm hai mức:
Mức1 từ -220 đến +100
Mức 2 từ +100 đến +380
Mặt đất phía trên cùng có cao độ là +400, khoảng cách từ mặt đất tới vỉa
than m4 tại mức +100 là 100m và tại mức +380 là 80m.
II.1.2. Các yếu tố kỹ thuật.
Các yếu tố kỹ thuật trong khai thác mỏ bao gồm: Kích thước ruộng mỏ,
sản lượng tuổi mỏ, trình độ cơ khí hoá, khả năng sàng tuyển, chế biến, công
nghệ khai thác được sử dụng.
II.1.3. Các yếu tố về kinh tế.
Các yếu tố cơ bản về kinh tế ảnh hưởng tới việc lựa chọn các phương án
mỏ vỉa bao gồm: Vốn đầu tư cơ bản, thời gian thu hồi vốn, giá thành chi phí cho
các khâu công nghệ sản xuất, giá thành sản phẩm.
II.2. Tính toán trữ lượng công nghiệp.
Trữ lượng công nghiệp của ruộng mỏ được tính theo công thức:
Zđc = Zcđ + Zncđ
Với: Zcđ - Trữ lượng trong bảng cân đối
Zncđ -Trữ lượng ngoài bảng cân đối
Vì ta coi cụm vỉa than có chất lượng than ở mọi điểm là như nhau và điều
kiện kỹ thuật cho phép khai thác hết các vỉa,
do đó Zncđ = 0 ⇒ Zđc = Zcđ = 86 993 214 tấn

6


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL
Trữ lượng công nghiệp của mỏ là trữ lượng sau khi đã trừ đi phần trữ
lượng do để lại trụ bảo vệ và mất mát trong quá trình khai thác và vận tải. Ký
hiệu Zcn
Zcn = Zcđ .C
C – Hệ số khai thác trữ lượng. C = 1-0,01 Tch
Tch = ti + tkt
ti – Tổn thất do để lại trụ bảo vệ: (0.5 ÷ 2%). Đối với vỉa dốc thoải
và nghiêng chọn ti = 1,5%.
tkt – tổn thất khi khai thác. tkt = 11%
⇒ Tch = 12,5%
C = 1- 0,01.12,5 = 0,875
⇒ Trữ lượng công nghiệp là:
Zcn = 86 993 214 . 0,875 = 76 119 062 tấn.
II.3. Sản lượng và tuổi mỏ.
a.

Sản lượng mỏ.

Sản lượng mỏ là khối lượng than khai thác được trong thời gian một năm, ký
hiệu Am.
Z cn .k a

Am = kt.( kv + ks ).

md
.
mt

tấn.

Trong đó: kt - Độ tin cậy của sơ đồ công nghệ mỏ lấy bằng 0,8.
Kv – Hệ số ảnh hưởng của số vỉa than khai thác đồng thời.
n d + nv − n d

Kv =

nv

Nđ - Số vỉa khai thác đồng thời (=4).
7


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Nv - Số vỉa có trong ruộng mỏ (=4).
4+ 4−4

=2

4

⇒ kv =

Bộ môn KTHL

.

Ks – Hệ số tính đến sản lượng lò chợ và điều kiện khai thác của các
gương lò chợ.
ψ t . Ach .

Ks =

mtb
mtbd

.

Ψt – Hệ số tính đến điều kiện làm việc của gương lò chợ, đặc trưng cho
các vùng than.

Ψt = kb. kc

k b .k c
1 + k p + kn

.

Kb – Hệ số tính đến độ bền vững của đá vách, với điều kiện bàI ra vách
trực tiếp có f1 = 4, vách cơ bản có f2 = 6 cho nên kb = 0,08.
kc – Hệ số tính đến độ ổn định của đá trụ, chọn 0,015.
Kp – hệ số kể đến sự phá huỷ của trư lượng, chọn 0,12.
Kn – Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của khí nổ đến công suất mỏ, chọn 0,2.

⇒ Ψt =

0,08.0,015
1 + 0,2 + 0,12

= 0,00091.

Ach – Sản lượng hàng tháng của lò chợ.
Ach = l.mt .vch.γ.Co.Nt
Với: l – Chiều dàI lò chợ m, chọn l = 100m.
Kiểm tra theo điều kiện thông gió.

Ltg=

60.a.mt .v naxϕ
r.mc .γ .c.nch .q k

,m.

A – chiều rộng của luồng khai thác a = 2,5m.
8


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Mt – Chiều dày trung bình của các vỉa, mt = 3,33m.

Bộ môn KTHL

vmax – Tốc độ gió lớn nhất cho phép qua lò chợ: 4m/s.
ϕ - Hệ số thu hẹp luồng gió do máy móc và vì chống: 0,3.
R = vch – Tiến độ của lò chợ trong một chu kỳ: 1m.
Mc – Chiều dày trung bình hưu ích của các vỉa: 3,33m.
Nck – Số chu kỳ trong 1 ngày - đêm: nck = 1.
qk = Chỉ tiêu không khí cho một tấn than khai thác trong ngày-đêm:
1,25m3/ph.

⇒ ltg =

60.2,5.3,33.4.0,3
1.3,33.1,45.0,875.1.1,25

= 113,5m.

Do l < ltg, nên ta chọn chiều dàI lò chợ là 100m.
Co- Hệ số khai thác mỏ: 0,95.
Nt - Số ngày làm việc trong tháng: 22ngày.
⇒ Ach= 100.3,33.1.1,45.0,95.22 = 10 092 tấn/tháng.

ka – Hệ số tính đến chiều sâu khai thác và góc dốc:

ka = 1+

Ht
Hd

.

Ht – Chiều sâu tới hạn trên của ruộng mỏ: 20m.
Hd - Chiều sâu tới hạn dưới của ruộng mỏ: 250m.
Mđ – Chiều dày trung bình hưu ích của các vỉa: 3,33m.
⇒ ka = 1+20/350 =1,06.
0,00091.10092.1.

Ks =

9

= 3,03.


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL

⇒ Am = 0,8.(2 + 3,03).

76119062 .1.1,06.10 3

= 1143029.97 tấn/năm.

b.

Tuổi mỏ.

–

Tuổi mỏ theo tính toán là thời gian mỏ tồn tại, không tính đến thời gian
xây dựng mỏ và thời gian khấu vét.( kh T)

T=

Z cn
76119062
=
= 66
Am 1143029.97

năm.

- Tuổi mỏ thực tế là thời gian tồn tại tính từ khi bắt đầu xây dựng đến khi kết
thúc mọi công việc khai thác và các công việc khác của mỏ ( khi mỏ ngừng
hoạt động ): Ttt.
Ttt = T + t1 + t2
+ t1 – Thời gian xây dựng mỏ: 3năm.
+ t2 – Thời gian khấu vét và sử lý những hậu quả và môi trường do việc
khai thác than gây ra: 2năm.
Do đó tuổi mỏ thực tế: Ttt = 53 + 3 + 2 = 58 năm.
II.4. Tổ trức công tác trong mỏ.
Mỏ làm việc ba ca trong một ngày đêm, mỗi ca làm việc 8 tiếng, có thời
gian nghỉ giữa các ca.
Thời gian làm việc:

Ca
1
2
3

Mùa hè
6h – 14h
14h – 22h
22h - 6h

Mùa đông
7h – 15h
15h – 23h
23h – 7h

Để đảm bảo cho công nhân có đủ thời gian nghỉ ngơi, và đảm bảo tính
liên tục của công tác mỏ, chúng ta bố trí công nhân đổi ca cho nhau sau mỗi
tuần làm việc.Các công nhân có thể đổi ca cho nhau theo sơ đồ thuận và nghịch.
10


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Sơ đồ đổi ca:
Ca
1
2
3

Thứ6

Thứ7

Bộ môn KTHL
Chủ nhật

Thứ2

số giờ nghỉ
72
72
56

Theo quyết định mới của BLĐTBXH thì từ ngày 1/10/1999 các đơn vị
hành chính sự nghiệp chỉ làm việc 5 ngày một tuần. Do đó số ngày làm việc

trong tháng là 22 ngày và số ngày làm việc trong năm là khoảng 250 ngày trừ
các ngày lễ tết.
II.5. Mở vỉa.
II.5.1. Những yếu cầu cơ bản đối với công tác mở vỉa.
a). Yêu cầu về kinh tế.
- Chi phí đầu tư cơ bản phải tối thiểu.
- Giá thành khai thác phải tối thiểu.
b. Yêu cầu về kỹ thuật.
- Khối lượng đường lò mở vỉa là tối thiểu
- Số cáp vận tải phải tối thiểu.
- Sự đồng bộ về thiết bị vận tải phải tối đa.
- Trữ lượng mỗi mức phải đủ lớn để xây dựng mức dưới.
- Đảm bảo thông gió vững chắc, có hiệu quả.
- Tổn thất than phải tối thiểu.
- Thời gian xây dựng cơ bản là nhỏ nhất.
- Đảm bảo an toàn tối đa trong quá trình xây dựng và sản xuất.
II.5.2. Các phương án mỏ vỉa.
Ruộng mỏ được chia làm hai phần:
11


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
- Phần trên từ +100 đến +380
-

Bộ môn KTHL

Phần dưới từ -220 đến +100

Do điều kiện vỉa được chia làm hai phần như vậy, thì đối với mỗi phần sẽ

có những phương án mỏ vỉa khác nhau. ở đây ta lựa chọn một vài phương án
mở vỉa khả thi cho từng phần.
II.5.2.1.Đối với phần trên.
a). Phương án một: Mở vỉa bằng lò bằng chính.
* Sơ đồ mở vỉa. Hình vẽ 02.
* Thứ tự đào các đường lò:
Trên mức +100 tại địa điểm đã được chọn đào cặp lò bằng qua cụm vỉa
than tới gặp vỉa than m1, sau đó đào cặp lò thượng lên tới mức +380, từ đó tiến
hành các đường lò chuẩn bị ( Lò dọc vỉa thông gió và lò dọc vỉa vận chuyển
tầng của tầng +320/+380, sau dó tiến hành đào các lò cắt ban đầu,…)của vỉa m 1
và theo thứ tự khai thác của tầng trên thì đào các đường lò chuẩn bị để khai thác
tầng dưới, cũng như theo thứ tự khai thác và yêu cầu chuẩn bị cho các vỉa khai
thác đồng thời để tiến hành các công tác chuẩn bị cho các m2, m3, m4.
* Vận tải, thoát nước, thông gió:
+ Vận tải:
- Vận tải than: Than sau khi khai thác ra ở lò chợ tự trượt trong máng
trượt qua các họng sáo rót vào goòng đặt ở lò dọc vỉa vận chuyển, được đưa
xuôi xuống theo lò thượng chính rồi theo lò bằng xuyên vỉa ra ngài mặt đất.
- Vận tải vật liệu: Vật liệu được dưa theo phổng thong gió xuống lò dọc
vỉa thông gió tới các lò chợ.
+ Thoat nước: nước từ các đường lò dọc vỉa vận chuyển tự chảy vào rãnh
thoát nước, chảy xuôi theo đường lò thượng và theo lò bằng xuyên vỉa ra ngoài
mặt đất.
12


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Bộ môn KTHL
+ Thông gió: Gió sạch từ ngoài mặt đất vào theo đường lò bằng xuyên vỉa
chính qua lò thượng phụ lên đường lò dọc vỉa vận chuyển tầng tới lò chợ lên lò

dọc vỉa thông gió qua các phổng thông gió ra ngoài mặt đất.
b). Phương án hai: Mở vỉa bằng lò bằng từng tầng.
* Sơ đồ mở vỉa: Hình vẽ 03.
* Thứ tự đào các đường lò:
Trên các tầng đào các đường lò bằng xuyên vỉa tầng vào cụm vỉa sau đó
đào lò dọc vỉa vận chuyển tầng, lò cắt ban đầu, rồi lò dọc vỉa thông gió của vỉa
m1 và theo thứ tự khai thác của tầng trên thì đào các đường lò chuẩn bị để khai
thác tầng dưới, cũng như theo thứ tự khai thác và yêu cầu chuẩn bị cho các vỉa
khai thác đồng thời để tiến hành các công tác chuẩn bị cho các m2, m3.
* Vận tải, thoát nước, thông gió:
Các công tác vận tải, thoát nước, thông gió, … cũng tương tự như ở
phương án một.
II.5.2.2. Mở vỉa cho phần dưới.
Sau khi khai thác phần trên các đường lò bằng tại mức +100 được giữ lại
để kết hợp với các đường lò mở vỉa khác của phần dưới.
a). Phương án một:
* Sơ đồ mở vỉa. Hình vẽ 04.
* Thứ tự đào các đường lò:
Trên mức +100 tại địa điểm đã được chọn đào cặp giếng nghiêng tới mức
-220 gần cụm vỉa nhất. Từ đó đào cúp xuyên vỉa qua các vỉa tới vỉa than m1, sau
đó đào cặp lò thượng lên tới mức +100, từ đó tiến hành đào các đường lò chuẩn
bị ( Lò dọc vỉa thông gió, lò dọc vỉa vận chuyển tầng, lò cắt ban đầu,… của
tầng) của vỉa m1 và theo thứ tự khai thác của tầng trên thì đào các đường lò
chuẩn bị để khai thác tầng dưới, cũng như theo thứ tự khai thác và yêu cầu
13


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Bộ môn KTHL
chuẩn bị cho các vỉa khai thác đồng thời để tiến hành các công tác chuẩn bị cho

các m2, m3, m4.
* Vận tải, thoát nước, thông gió:
+ Vận tải:
- Vận tải than: Than sau khi khai thác ra ở lò chợ tự trượt trong máng
trượt qua các họng sáo rót vào goòng đặt ở lò dọc vỉa vận chuyển, được đưa
xuôi xuống theo lò thượng chính rồi theo giếng nghiêng lên mặt đất.
- Vận tải vật liệu: Vật liệu được đưa theo lò bằng trên mức +100 xuống lò
dọc vỉa thông gió tới các lò chợ.
+ Thoat nước: nước từ các đường lò dọc vỉa vận chuyển tự chảy vào rãnh
thoát nước, chảy xuôi theo đường lò thượng tập trung tại hố ở cuối giếng
nghiêng và được bơm lên mặt đất.
+ Thông gió: Gió sạch từ ngoài mặt đất vào theo giếng nghiêng phụ qua
cúp xuyên vỉa đến lò thượng phụ lên lò dọc vỉa vận chuyển tầng tới lò chợ theo
lò dọc vỉa thông gió ra ngoài mặt đất theo lò bằng tai mức +100.
b). Phương án hai:
* Sơ đồ mở vỉa. Hình vẽ 05.
* Thứ tự đào các đờng lò:
Trên mức +100 tại địa điểm đã được chọn đào cặp giếng nghiêng tới mức
-220 gần cụm vỉa nhất. Tại các tầng ta đào các cúp xuyên vỉa tầng, và tiến hành
chuẩn bị trên các tầng ngay không phải đào cặp lò thượng. Tiến hành đào các
đường lò chuẩn bị ( Lò dọc vỉa thông gió, lò dọc vỉa vận chuyển tầng, lò cắt ban
đầu, của tầng) của vỉa m1 và theo thứ tự khai thác của tầng trên thì đào các
đường lò chuẩn bị để khai thác tầng dưới, cũng như theo thứ tự khai thác và yêu
cầu chuẩn bị cho các vỉa khai thác đồng thời để tiến hành các công tác chuẩn bị
cho các m2, m3, m4.
14


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
* Vận tải, thoát nước, thông gió:

Bộ môn KTHL

+ Vận tải:
- Vận tải than: Than sau khi khai thác ra ở lò chợ tự trượt trong máng
trượt qua các họng sáo rót vào goòng đặt ở lò dọc vỉa vận chuyển, theo các cúp
xuyên vỉa ra giếng nghiêng lên mặt đất.
- Vận tải vật liệu: Vật liệu được đưa theo lò bằng trên mức +100 xuống lò
dọc vỉa thông gió tới các lò chợ.
+ Thoat nước: nước từ các đường lò dọc vỉa vận chuyển tự chảy vào rãnh
thoát nước, tập trung tại hố ở đầu các cúp xuyên vỉa trên giếng nghiêng và được
bơm lên mặt đất.
+ Thông gió: Gió sạch từ ngoài mặt đất vào theo giếng nghiêng phụ qua
cúp xuyên vỉa lên lò dọc vỉa vận chuyển tầng tới lò chợ theo lò dọc vỉa thông
gió ra ngoài mặt đất theo lò bằng tai mức +100.
II.5.3. Lựa chọn phương án.
a). Phần trên.
- Đối với phương án 1: Ta thấy rằng khối lượng đào lò ban đầu là lớn, thời gian
bước vào sản xuất lâu hơn. Thế nhưng tổng khối lượng đào chuẩn bị lại nhỏ
hơn, điều nay sẽ làm giảm chi phí của một tấn than khai thác được.
- Với phương án 2: Ta thấy rằng khối lương đao các đường lò chuẩn bị ban đầu
là nhỏ, do vậy mà thời gian bước vào sản xuất nhanh hơn. Thế nhưng nhược
điểm là tổng khối lượng đào lò chuẩn bi là lớn, dẫn tới chi phí cho một tấn than
khai thác sẽ tăng.
b). Phần dưới.
Ngoài những ưu nhược điểm của phương án một là tổng khối lượng đào
các đường lò nhỏ nhưng khối lương đào lò ban đầu lớn, thì phương án này còn

15

Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Bộ môn KTHL
một nhược điểm nữa là quãng đường vận chuyển là dốc do vậy năng lượng cho
vận chuyển sẽ tăng.
Nhưng đối với phương án hai thi nhược điểm lớn nhất là tổng khối lượng
đào lò chuẩn bi là lớn.
Qua phân tích những ưu nhược điểm cơ bản của các phương án mở vỉa
của các phần, ta thấy rằng đối với mỗi phương án đều co những ưu nhược điểm
khác nhau về mặt kỹ thuật và kinh tế. Song ở đây ta chọn phương án một để mở
vỉa cho cả phần trên và phần dưới là có tính kha thi hơn cả.
II.5.4. Tính toán lựa chọn tiết diện các đường lò.
II. 5.4.1. Lò bằng.
a). Lò bằng xuyên vỉa chính.
a.1). Hình dáng tiết diện.
Tiết diện lò bằng là kết hợp giữa hình vòm và hiònh chữ nhật. Sở dĩ chọn
tiết diện đó bởi vì lò bằng xuyên vỉa chịu nhiều áp lực cả nóc và hông, lò bằng
có thời gian tồn tại lâu dài. Theo điều kiện kỹ thuật và khả năng thi công, chọn
vật liêu chống lò bằng vì chống kim loại.
Tiết diện lò bằng phải thoả mãn yêu cầu về công tác vận tải và thông gió.
Căn cứ vào sản lượng than yêu cầu vận chuyển trong một ngày đêm, ta chọn
thiết bị vận tải là xe goòng do tầu điện Acquy loại 8APπ-3 kéo với các thông số:
Chiều rộng: A = 1350m
Chiều cao: h = 1500m
* Chiều rộng bên trong của lò:
B = m+A+ n
m – Khoảng cách an toàn: m = 0,25m.
A – Chiều rộng thiết bị vận tải: A = 1,35m.
n – Chiều rộng lối đi lại: n = 0,75m
→ B = 0,25 + 1,35 + 0,750 = 2,35m

16


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL

* Chiều cao toàn bộ đường lò:
H = ho + h + hđ
ho – Chiều cao vòm:
ho =

B
2. f

+ ƒ - Độ cứng trung bình của đá vách: ƒ = 4
ho =

2,35
= 0,29m
2.4

h – Chiều cao của goòng: h = 1,5m.
hđ - Chiều cao từ đỉnh ray đến mặt đường:
hđ = hp + ha
ha - Chiều cao ray: ha = 0,19m.
hp – Chiều cao lớp đá balát: hp = 0,2m.
→ hđ = 0,2 + 0,19 = 0,39m

Vậy: H = 0,29 + 1,5 + 0,39 = 2,18m

* Xác chiều cao vòm.
hc =

Lc
f

=

0,925
= 0,463m
4

Trong đó: Lc – Nửa chiều rộng sử dụng của đường lò, Lc = 0,925m
* Xác định bán kính vòm.
- Bán kính vòm được xác định theo công thức:
2

R=

2

Lc + hc
0,9252 + 0,4632
=
= 1,156m
2hc
2.0,463

- Góc mở của cửa vòm.
17

Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
sin

Ta có:

→ Chọn

Bộ môn KTHL

α Lc
α 0,925
=
→ sin =
= 0,8
2 R
2 1,156

α
= 54o
2

→ ỏ = 108o

* Diện tích sử dụng của đường lò.
α
α
+ ( R - h o ).R.sin
0

2
360
0
108
2,35
S sd = 2,35.(1,5 + 0,39) + 3,14.2,24 2.
+ ( 2,24 − 0,29).2,24.
0
360
2.2,24
S sd = B.( h + hd ) + π .R 2 .

S sd = 4,44 + 4,73 + 2,29 = 11,46m 2

- Kiểm tra diện tích sử dụng theo điều kiện thông gió
V < [Vcp] Với Vcp = 8m/s
V=

Trong đó:

Ang .q.k
60.S sd .µ

Ang- Sản lượng ngày - đêm của mỏ: Ang = 458,73T/ngày - đêm
q – Lượng không khí cần thiết cho 1tấn than: q = 1m3/phút
k – Hệ số khai thác không đồng đều: k = 1,25
Ssd – Diện tích sử dụng của đường lò: Ssd = 11,46m2
µ - Hệ số giảm tiết diện của đường lò: µ = 0,8
V=

458,73.1.1,25
= 1,04m / s
60.11,46.0,8

→ V < [Vcp]
Vậy với diện tích đã xác định đường lò luôn đảm bảo điều kiện thông gió.
a.2). Xác định chiều dày vỏ chống.
* Chiều dày vỏ chống tại đỉnh vòm được xác định theo công thức:

18


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
d o = 4,4.

B
B
.3
16,5. f 2.ho

d o = 4,4.

2,35
2,35
.3
16,5. 4 2.0,29

Bộ môn KTHL

→ Lấy do = 0,232m.

Chiều dày chân vòm: d = do = 0,232m
Chiều dày tường: dt = 1,5do = 1,5.0,232 = 0,348m
Chiều dày chân móng: dm = 300mm(0,3m).
a.3). Diện tích đường lò khi đào.
S d = Bd ( h + hd ) +

π .Rd 2 .α R d 2
−
360
2

Trong đó:
Bd – Chiều rộng đường lò khi đào
Bd = B + 2dt = 2,35 + 2.0,348 = 3,046m.
Rd – Bán kình vòm khi đào:
Rd = R + do = 2,24 + 0,232 = 2,472m
3,14.2,4722.108 3,0462
+
360
2
2
S d = 5,757 + 5,756 + 4,639 = 16,152m
S d = 3,046(1,5 + 0,39) +

b). Lò bằng xuyên vỉa tầng.
Do các lò xuyên vỉa tầng có thời gian tồn tại tương đối ngắn. Do vậy ta
chọn tiết diện ngang của các lò xuyên vỉa tầng là hình thang, chống lò bằng vì
chống gỗ. Các thông số kỹ thuật của đường lò tương tự như các thông số của
lò dọc vỉa.
19

Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL

II.5.4.2. Lò dọc vỉa.
a). Hình dạng của đường lò.
Do thời gian tồn tại của đường lò dọc vỉa tương đối ngắn cho nên các lò
này được chống bằng gỗ và có tiết diện là hình thang.
b). Kích thước tiết diện ngang.
Kích thước tiết diện ngang của đường lò được xác định dựa trên các
thông số của thiết bị vận tải và các khoảng cách an toàn.
Như ở trên ta đã chọn thiết bị vận tải là đường sắt gồm các xe goòng do
tầu điện ăcquy loại 8AP π - 3 kéo.
* Chiều cao của đường lò khi đào:
H = h 1 + d + h c + hđ
Với: h1 – Chiều cao từ đỉnh ray đến bụng xà khi vận tải tầu điện: h1 = 2m.
d - Đường kính xà: d = 0,2m
hc – Chiều dày chèn phía nóc: hc = 0,1m
hđ = ho + hp
ho - Chiều cao ray: ho = 190mm.
hp – Chiều cao lớp đá ba lát: hp = 200mm.
→ hđ = 190 + 200 = 390mm
Vậy: H = 2 + 0,2 + 0,1 + 0,39 = 2,69m.
* Chiều rộng tính tại vị trí cao nhất của phương tiện vận tải:
B1 = m + A + n
m – Khoảng cách an toàn: m = 0,25m
A – Chiều rộng đoàn tàu: A = 1,35m
n – Khoảng cách an toàn: n = 0,7

B1 = 0,25 + 1,35 + 0,7 = 2,3m
20


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
Chiều rộng bên trong vì chống của nóc lò:
B2 = B1 – 2.(h1 - h).cotgα
B2 = 2,3 – 2.(2 – 1,5).cotg800
B2 = 2,12m
* Chiều rộng bên trong vỏ chống của nền lò:
B2’ = B1 + 2.(h1 + hđ).cotgα
B2’ = 2,3 + 2.(2 + 0,39).cotg800
B2’ = 3,14m
* Chiều rộng của nóc lò tính cả vì chống
B3 = B2 + 2hc + 2hn + 2d
hn- Độ nén bẹp ngang khi mới đào: hn = 0
B3 = 2,12 + 2.0,1 + 2.0,2
B3 = 2,72m
* Chiều rộng phía ngoài vỏ chống ở nền lò
B4 = B2’ + 2d + 2hc + 2hn
B4 = 3,14 + 2.0,2 + 2.0,1
B4 = 3,74m
Vậy ta có:
- Diện tích sử dụng của đường lò
1
S sd = .( B2 + B2 ' ).h1
2
1
S sd = .( 2,12 + 3,14 ).2
2

S sd = 5,26m 2

- Diện tích lò khi đào
21

Bộ môn KTHL


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL

1
S d = .( B3 + B4 ).H
2
1
S d = .( 2,72 + 3,74 ).2,69 = 8,68m 2
2

II.5.4.3. Lò thượng.
Do các lò thượng tồn tại liên tục trong quá trình sản xuất của mỏ, do vậy
ta chọn tiết diện ngang của lò thượng là hình vòm một tâm, tường thẳng.
Chống lò bằng bêtông liền khối, vận tải bằng tầu điện. Các thông số kỹ thuật
của đường lò xác định tương tự như lò xuyên vỉa chính.
II.5.4.4. Lò hạ.
Các thông số kỹ thuật xác định tương tự lò thượng.
II.6. Kết luận:
Căn cứ vào địa chất mỏ, ĐCTV-CT, đặc điểm địa hình ta đã đưa ra
phương án mỏ vỉa khả thỉ. Trên cơ sỏ lựa chọn được phương pháp mở vỉa hơp
lý, ta đã di tính toán được những thông số cơ bản của mở vỉa vàchuẩn bị ruộng

mỏ. Từ đó ta đi đén thiết kế khai thác.

Chương III
Khai thác
III.1. Đặc điểm và các yếu tố liên quan tới công tác khai thác.
Với cụm vỉa gồm bốn vỉa khác nhau về chiều dày ( m 1 = 3.5m; m2 =
3m; m3 = 3,2m, m4 = 5.4m ), do vậy việc áp dụng chung cho cả bốn vỉa một
HTKT là rất khó khăn.
ở đây chúng ta có thể chọn cách chuẩn bị chung cho ba vỉa m 1, m2, m3
còn vỉa m4 sẽ được chuẩn bị riêng.
22


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
III.2. Lựa chọn hệ thống khai thác.


Bộ môn KTHL

Với các đặc điểm của cụm vỉa than như chiều dày, góc dốc và
các diều kiện về đá vách, chúng ta có các HTKT khả thi về mặt
kỹ thuật sau:

+ HTKT chia cột dài theo phương kết hợp cả khấu dật và khấu đuổi.
Vứa m4 khai thác tận thu than hạ trần khi phá hoả. Vứa m 2, m3 được chia làm
hai lớp, khai thác tận thu lớp trụ giữa (40m). Vứa m 1 được chia làm hai lớp,
khai thác lớp trên vựot trước và đồng thời tiến hành rảI lưới để khai thác lớp
dưới.
+ HTKT chia cột dài theo phương, kết hợp cả khấu dật và khấu đuổi.
Vỉa m1, m3 được khai thác tận thu, còn vỉa m2, m4 được chia làm hai lớp

khai thác và tận thu lớp giữa.


Phân tích và chọn HTKT.

+ HTKT1:
-

ưu điểm: Làm tăng số khu vực khai thác, dẫn đến cho ra sản
lượng lớn, có thể thăm dò được các điều kiện địa chất khi lò chợ
bắt đầu hoạt động. Hiệu quả kinh tế cao do sản lượng lớn.

-

Nhựơc điểm: tổ chức san xuất phức tạp, dễ bị ùn tắc khi gặp sự
cố, công tác thông gió phức tạp, mức độ rò gió lớn,…

+ HTKT2:
-

ưu điểm: Giảm chi phí vật liệu chống lò cho một tấn than khai
thác, các công tác ở lò chợ đơn giản, tổ chức sản xuất đơn giản,
…

-

nhược điểm: Khi góc dốc của vỉa lớn các công tác trong lò chợ
tiến hành khó khăn, than hạ trần dễ gây nguy hiểm cho người và
thiết bị trong lò chợ.

Qua việc phân tích một vàI nét cơ bản về ưu và nhược điểm của hai hệ
thống khai thác trên ta chọn HTKT1 để làm thiết kế cho bản đồ án này.
23


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất

Bộ môn KTHL

III.3. Tính toán các thông số của hệ thống khai thác.
III.3.1. Chiều cao tầng.
Chiều cao thẳng đứng của mỗi tầng ta chọn là h t = 60m.
Chiều cao theo hướng dốc của các tầng là:

Hn =

ht
sinα

=

60
sin 25 o

= 141m.

III.3.2. Kích thước trụ bảo vệ.
Chiều dài theo hướng dốc của trụ bảo vệ được xác định theo công thức:
St =

L .H
cos α
.ξ . c o
5
f

α - Góc dốc của vỉa: α = 250
ƒ - Hệ số kiên cố của đá vách: ƒ = 4
ξ - Hệ số tính đến độ kiên cố của than và đá trụ của vỉa: ở đây than và
đá trụ thuộc loại trung bình thì: ξ = 1
Ho - Độ sâu khai thác từ mặt đất đến đường lò cần bảo vệ.
Lc – Chiều dài chợ: Lc = 100m
→ ứng với các giá trị khác nhau của H o ta co kích thước của trụ bảo vệ
tương ứng theo các tầng là:
S t ( +380 ) =

S t ( +320 )

cos 25 0
100.80
=
. 1.
5
4

S t ( + 260 ) =

24

cos 25 0

100.20
. 1.
5
4

cos 25 0
100.140
.1 .
5
4

= 4.02m.

= 8.04m

= 10.64m


Trường ĐH Mỏ-Địa Chất
S t ( + 200 ) =

S t ( +140)

S t ( + 20) =

S t ( − 40 )

cos 25 0
100.320
.1.

5
4
cos 25 0
100.380
.1 .
5
4

cos 25 0
100.440
=
.1 .
5
4

S t ( −100 ) =

S t ( −160 ) =

S t ( −220)

cos 25 0
100.200
.1 .
5
4

cos 25 0
100.260
=

.1 .
5
4

S t ( +80 ) =

Bộ môn KTHL

cos 25 0
100.500
.1 .
5
4
cos 25 0
100.560
.1 .
5
4

= 12,72m

= 14.51m

= 16.09m

= 17.54m

= 18.87m

= 20.12m

= 21.29m

cos 25 0
100.620
=
.1 .
5
4

= 22.4m

Chiều dài theo phương của trụ bảo vệ được lấy theo kinh nghiệm.
III.3.3. Chiều dày lớp khấu.
Ta chọn chiều dày của lớp khấu là 2,2m.

III.3.4. Số lò chợ hoạt động đồng thời.

25