Nghiên cứu lựa chọn CNKT và tối ưu hóa các thông số của HTKT cho các vỉa dầy trung bình dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực uông bí quảng ninh (tt)

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

ĐÀO TRỌNG CƯỜNG

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
KHAI THÁC VÀ TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ
CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC CHO CÁC VỈA DẦY
TRUNG BÌNH DỐC ĐỨNG TẠI CÁC MỎ THAN
HẦM LÒ KHU VỰC UÔNG BÍ - QUẢNG NINH

Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 9520603

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội- 2017


Công trình được hoàn thành tại: Bộ Môn Khai thác hầm lò,
Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Đỗ Mạnh Phong
2. TS Trương Đức Dư
Phản biện 1: GS. TSKH. Lê Như Hùng
Phản biện 2: TS. Phùng Quốc Huy
Phản biện 3: TS. Trần Minh Nguyên

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp
Trường họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … giờ … ngày …

tháng … năm 2017

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc Gia, Hà Nội
- Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trữ lượng các vỉa than dày trung bình, dốc đứng chiếm tỷ trọng
không nhỏ trong tổng trữ lượng bể than Đông Bắc (Quảng Ninh),
khoảng 5 ÷ 8%, trong đó tập trung ở vùng than Uông Bí với tổng trữ
lượng khoảng 54,6 triệu tấn. Hàng năm, sản lượng khai thác từ đối
tượng vỉa dày trung bình, dốc đứng chiếm khoảng 7 ÷ 8 tổng sản lượng
than của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV).
Hiện nay, để khai thác các vỉa than dày trung bình, dốc đứng, các
mỏ hầm lò chủ yếu vẫn áp dụng các CNKT thủ công như các CNKT
dạng buồng; CNKT lò dọc vỉa phân tầng. Các CNKT này có hiệu quả
chưa cao, sản lượng và NSLĐ thấp, chi phí khai thác lớn và đặc biệt là
tỷ lệ tổn thất cao (30 ÷ 40%). Những năm gần đây, một số mỏ vùng
Uông Bí đã đưa vào áp dụng thử nghiệm các CNKT tiên tiến như:
CNKT CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH, HTKT lò chợ xiên chéo,
chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY đã bước đầu khẳng định tính ưu
việt hơn hẳn các CNKT thủ công trong cùng điều kiện, qua đó mở ra
triển vọng mở rộng áp dụng. Tuy nhiên, quá trình đưa vào áp dụng chưa
lâu, cần tiến hành theo dõi, đánh giá, nghiên cứu tối ưu hóa các thông số
của HTKT nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả áp dụng công nghệ.
Xuất phát từ từ thực tế nêu trên, cần thiết phải thực hiện “Nghiên
cứu lựa chọn CNKT và tối ưu hóa các thông số của HTKT cho các vỉa

dầy trung bình dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực Uông Bí Quảng Ninh” nhằm nâng cao sản lượng khai thác, NSLĐ, mức độ an
toàn lao động và giảm tổn thất trong khai tháccác vỉa than dày trung
bình, dốc đứng.
2. Mục tiêu của đề tài
Lựa chọn được CNKThợp lý và tối ưu hóa các thông số của
HTKT các vỉa dày trung bình dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực
Uông Bí - QN, nhằm nâng cao mức độ an toàn, sản lượng và NSLĐ
trong khai thác than HL.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tàiluận án là CNKT vỉa dày trung
bình, dốc đứng.Phạm vi nghiên cứu là của đề tàicác vỉa than dày


2
trung bình, dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực Uông Bí Quảng Ninh.
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ các vỉa than dày trung
bình dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực Uông Bí - Quảng Ninh.
- Phân tích, đánh giá, lựa chọn được CNKT phù hợp điều kiện các
vỉa than dày trung bình, dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực Uông
Bí - Quảng Ninh.
- Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của HTKT cho các vỉa dày
trung bình dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực Uông Bí.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Luận án sử dụng tổng hợp các phương pháp:
- Phương pháp tổng hợp, đánh giá tài liệu;
- Phương pháp khảo sát, đánh giá điều kiện địa chất;
- Phương pháp thống kê, phân tích, so sánh;
- Phương pháp tính toán giải tích;
- Phương pháp mô hình toán - kinh tế.

6. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài
6.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài:Góp phần xây dựng điều kiện áp
dụng một số loại hình CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng; Xây dựng
được phương pháp luận, giải thuật bài toán tối ưu hóa các thông số
“chiều cao tầng khai thác”, “chiều dài theo phương cột khai thác” trong
CNKT lò chợ chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY.
6.2. Giá trị thực tiễn của đề tài:Đề xuất được các CNKT hợp lý
cho điều kiện các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí Quảng Ninh; Tối ưu hóa các thông số HTKT giúp nâng cao hiệu quả áp
dụng CNKT lò chợ chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY
trong điều kiện vỉa dày trung bình, dốc đứng tại các mỏ hầm lò vùng
Uông Bí - Quảng Ninh.
7. Những điểm mới của luận án
7.1. Xây dựng được điều kiện áp dụng một số loại hình CNKT vỉa
dày trung bình, dốc đứng.


3
7.2. Xây dựng phương pháp tối ưu hóa các thông số của HTKT
các vỉa dày trung bình, dốc đứng.
7.3. Thiết kế hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng
giàn mềm ZRY cho vỉa 9b khu Tràng Khê, Công ty Than Hồng Thái với
các thông số tối ưu.
8. Luận điểm khoa học
8.1. Đề xuất lựa chọn CNKT hợp lý theo nguyên tắc ưu tiên áp
dụng CNKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ
bằng giàn mềm loại ZRY; CNKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng
bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH.
8.2. Trong CNKT lò chợ chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn
mềm loại ZRY:Chiều cao tầng tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa than,
chi phí đào, xén lò và tỷ lệ nghịch với chi phí thiết bị; Chiều dài theo

phương cột khai thác tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa than, chi phí đào,
xén lò; và tỷ lệ nghịch với chiều dày vỉa than, chi phí thiết bị.
8.3. Trong điều kiện vỉa 9b khu Tràng Khê, chiều cao tầng khai
thác tối ưu khoảng Ht = 75 ÷ 80 m, chiều dài theo phương cột khai thác
tối ưu khoảng Lp = 650 ÷ 700 m.
9. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 4 chương, các phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị,
126 trang, bao gồm 28 bảng biểu và 28 hình vẽ.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG KHAI THÁC
VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG
BÌNH DỐC ĐỨNG VÀ CÔNG TÁC NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA
CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC
1.1. Tổng quan về HTKT các vỉa dày TB, dốc đứng trên thế giới
1.1.1.HTKT chia cột theo hướng dốc, sử dụng giàn chống cứng
Các thông số cơ bản của HTKT: chiều rộng cột từ 20 40 m, chiều dài
theo hướng dốc từ 100  140 m, chiều rộng trụ bảo vệ giữa các thượng
cột từ 1,5 ÷ 3,5 m.
1.1.2. HTKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp giàn
chống tự hành kết hợp máy bào than


4
Các thông số cơ bản của HTKT: chiều rộng cột khai thác (theo đường
phương) khoảng 40 ÷ 60 m, chiều dài cột khai thác (theo hướng dốc vỉa)
phụ thuộc vào chiều cao tầng khai thác, từ 100 ÷ 300 m.
1.1.3. HTKT cột dài theo phương, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợpgiàn chống
tự hành kết hợp máy bào hoặc combai khấu than
Các thông số cơ bản của HTKT gồm: chiều dài lò chợ khoảng 120 m,
chiều dài theo phương của cột khai thác phụ thuộc vào điều kiện vỉa
than, thường không nhỏ hơn 300 m.

1.1.4. HTKT dạng buồng sử dụng lỗ khoan dài, đường kính lớn
Khu vực KT chuẩn bị bởi các lò dọc vỉa phân tầng cách nhau 20 ÷ 30 m.
1.1.5. Các CNKT khấu than bằng máy cưa than
KVKT được chia thành các phân tầng chiều dài theo hướng dốc từ 40 ÷ 80 m.
KVKT được chuẩn bị bằng các lò dọc vỉa phân tầng cách nhau 20 ÷ 50 m.
1.1.6. CNKT bằng sức nước
Để khai thác các vỉa mỏng, dốc và dốc đứng bằng phương pháp sức
nước thường áp dụng hệ thống chuẩn bị bằng các lò dọc vỉa phân tầng.
1.2. Tổng quan về các HTKT vỉa dày TB, dốc đứng ở trong nước
1.2.1. Các HTKT dạng buồng
Để khai thác các vỉa than dày trung bình, dốc đứng, bao gồm hai sơ đồ
HTKT chính là buồng - thượng chéovà buồng - thượng.
1.2.2. HTKT lò dọc vỉa phân tầng
HTKT lò dọc vỉa phân tầngđược áp dụng ở hầu hết các mỏ hầm lò để
khai thác các vỉa dày trung bình và dày (<6,0 m).
1.2.3. HTKT chia cột theo hướng dốc, sử dụng giàn chống cứng tại các mỏ
Vàng Danh, Mạo Khê
Tại mỏ Vàng Danh áp dụng HTKT sử dụng giàn chống cứng không
phân mảng tại vỉa 8 vách khu Tây Vàng Danh.
Tại mỏ Mạo Khê áp dụng HTKT sử dụng giàn chống cứng dạng vòm tại
vỉa 6 khu Tràng Khê.
1.2.4. HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng
giàn chống mềm tại mỏ Vàng Danh
So với HTKTsử dụng bằng giàn chống cứng phân mảng đã thử nghiệm
tại Vàng Danh, HTKT sử dụng giàn chống mềm đã giải quyết được vấn


5
đề giảm tổn thất than. Tuy nhiên, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được
khá thấp, công nghệ gặp nhiều khó khăn khi vỉa than có độ biến động

lớn chiều dày, góc dốc, than mềm yếu.
1.2.5. HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ chia bậc chân khay, điều
khiển vách bằng chèn lò kiểu Kakuchi tại mỏ Mạo Khê
Năm 2006, Viện KHCN Mỏ đã phối hợp với các chuyên gia Nhật Bản
và Công ty than Mạo Khê nghiên cứu áp dụng thử nghiệm HTKT cột
dài theo phương, gương lò chợ chia bậc chân khay, điều khiển đá vách
bằng phương pháp chèn lò toàn phần theo kiểu Kakuchi của Nhật Bản
1.2.6. HTKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH
Áp dụng 2ANSH tại Hồng Thái cũng tồn tại hạn chế như tại Mạo Khê,
đó là chỉ sử dụng một dây chuyền, dẫn đến thời gian chuyển diện lâu,
trong thời gian đó sản lượng đạt được thấp.
1.2.7. HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng
giàn mềm loại ZRY
Giàn chống mềm ZRY được chế tạo với nhiều mã hiệu khác nhau tương
ứng với từng miền chiều dày vỉa. Kết quả áp dụng thử nghiệm thành
công công nghệ vỉa 9b, khu Tràng Khê II, Công ty than Hồng Thái.
1.3. Tổng quan về công tác nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của
hệ thống khai thác vỉa dày trung bình, dốc đứng
1.3.1. Tổng quan về các phương pháp tối ưu hóa trong ngành mỏ
Việc tìm giải pháp tối ưu cho một vấn đề nào đó chiếm một vai trò hết
sức quan trọng. Phương án tối ưu là phương án hợp lý nhất, tốt nhất, tiết
kiệm chi phí, tài nguyên, nguồn lực mà lại cho hiệu quả cao. Để giải các
bài toán tối ưu hóa các tham số của công nghệ khai thác mỏ thường áp
dụng các phương pháp: Phương pháp tiếp nhận các lời giải phức tạp;
Phương pháp giải tích (một hoặc hai biến); Phương pháp phương án;
Phương pháp mô hình toán kinh tế.
1.3.2. Tổng quan các kết quả nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của hệ
thống khai thác vỉa dày trung bình, dốc đứng
Ở trong nước có các công trình như sau:
1) Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu khả năng phát triển công nghệ khai thác

vỉa than độ dốc lớn theo hướng áp dụng các giàn chống (không phân


6
mảng, giàn chống có đế trượt, giá thuỷ lực di động) và phương pháp nổ
mìn trong lỗ khoan dài đường kính lớn” do Viện KHCN Mỏ chủ trì thực
hiện năm 2004, ThS. Trần Tuấn Ngạn chủ nhiệm đề tài.
2) Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác chèn lò phục
vụ công tác điều khiển đá vách và bảo vệ các đối tượng công trình bề
mặt trong điều kiện các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh” do Viện KHCN
Mỏ chủ trì thực hiện năm 2006, TS.Nguyễn Anh Tuấn chủ nhiệm đề tài.
3) Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chiều cao phân
tầng trong sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dốc tại các mỏ than hầm lò
vùng Quảng Ninh” do Viện KHCN Mỏ chủ trì thực hiện năm 2009, TS.
Nhữ Việt Tuấn chủ nhiệm đề tài.
4) Đề tài cấp Bộ “Đánh giá hiệu quả và đề xuất hướng phát triển áp
dụng công nghệ cơ giới hoá vỉa dốc mỏng bằng giàn chống tự hành
2ANSH tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh” do Viện KHCN Mỏ
chủ trì thực hiện năm 2009, TS. Nguyễn Anh Tuấn chủ nhiệm đề tài.
1.4. Kết luận chương 1
Luận án đã tổng quan các HTKT vỉa than dày trung bình, dốc đứng ở
trong và ngoài nước. Kết quả cho thấy, trên thế giới, các HTKT vỉa than
dày trung bình, dốc đứng đã được nghiên cứu phát triển rất đa dạng, đa
phần có mức độ CGH tương đối cao ít phù hợp với điều kiện địa chất
phức tạp vùng Quảng Ninh.
Ở trong nước, một số công trình nghiên cứu đã đề cập và hoàn thiện
các thông số của HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng cho một vài loại
hình CNKT. Tuy nhiên, đặc điểm chung của các kết quả nghiên cứu nói
trên là đều tiến hành tối ưu hóa các thông số của CNKT theo phương
pháp phương án, hoặc lựa chọn dựa trên kinh nghiệm thực tiễn. Do đó,

phương pháp luận hoặc kết quả nghiên cứu thường chỉ áp dụng được với
một số trường hợp cụ thể, khó có khả năng khái quát để sử dụng cho bài
toán công nghệ khác, hoặc điều kiện khác.
Xuất phát từ thực tế nêu trên, luận án xác định mục tiêu và nội dung
nghiên cứu gồm:


7
- Nghiên cứu lựa chọn CNKT phù hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật
mỏ các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí - Quảng Ninh;
- Xây dựng phương pháp tối ưu hóa các thông số của HTKT theo
công nghệ được lựa chọn.
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HTKH VÀ CÔNG
NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ CHO CÁC VỈA THAN DÀY
TRUNG BÌNH, DỐC ĐỨNG VÙNG UÔNG BÍ - QUẢNG NINH
2.1. Đánh giá đặc điểm địa chất - kỹ thuật mỏ và tổng hợp trữ lượng
các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí
2.1.1. Đặc điểm địa tầng
Đặc điểm chung của địa tầng trầm tích chứa than vùng Uông Bí, Quảng
Ninh gồm nhiều biến thể bởi các kiểu kiến trúc đặc biệt như dạng ẩn
tinh, lấp đầy, cơ sở, biến tinh.
2.1.2. Đặc điểm địa chất công trình
Tuy cùng một loại đá, nhưng các đặc trưng tính chất, trạng thái cũng rất
khác nhau, mức độ biến thiên lớn, nên trong quá trình tổng hợp tài liệu
chuyên đề đã lựa chọn những nét đặc trưng bằng phương pháp xác suất
thống kê.
2.1.3. Đặc điểm địa chất thủy văn
Đặc điểm địa chất thủy văn chính của vùng Uông Bí, Quảng Ninh là
nước trong trầm tích chứa than có liên quan chặt chẽ với nước mặt và
thay đổi theo mùa: về mùa mưa, lưu lượng nước trong lò lớn gấp 15 

30 lần so với mùa khô và đạt tới 5000  6000 m3/giờ.
2.1.4. Đặc điểm khí mỏ, cháy nội sinh
Qua nghiên cứu, phân tích, nguyên nhân xảy ra cháy là do cháy nội sinh,
do vỉa than có tính chất tự cháy.
2.1.5. Tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông
Bí tại bảng 2.1


8
Bảng 2.1. TH trữ lượng các vỉa than dày TB, dốc đứng vùng Uông Bí
TT
1
2
3
4
5

Tên mỏ
Mạo Khê
Nam Mẫu
Uông Bí
Vàng Danh
Hồng Thái
Tổng cộng

Chiều dày (m)
1,21÷2,2m
2,21÷3,5m
14.990,5
28.624,3

1.932,9
3.455,8
0,0
1.728,2
168,6
3.327,4
143,4
272,0
17.235,4
37.407,7

Tổng cộng
(1000T)
43.614,7
5.388,7
1.728,2
3.496,1
415,4
54.643,1

Tỷ lệ
%
79,8%
9,9%
3,2%
6,4%
0,8%
100%

2.2. Nghiên cứu xây dựng điều kiện áp dụng các HTKT và CNKT

cho các vỉa dày trung bình, dốc đứng
2.2.1. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc lựa chọn CNKT hợp lý
1. Yếu tố sản trạng vỉa
2. Yếu tố cấu tạo vỉa
3. Tính chất cơ lý của đá vách và trụ vỉa
4. Hệ số kiên cố của than
5. Mức độ phá huỷ kiến tạo vỉa than
2.2.2. Xây dựng điều kiện áp dụng các loại hình CNKT vỉa dày trung bình,
dốc đứng bảng 2.2.
Bảng 2.2. Điều kiện áp dụng các HTKTdạng buồng
TT

Thông số

1

Điều kiện áp dụng
Buồng - thượng

Buồng - thượng chéo

Chiều dày vỉa

< 6,0m, ổn định đến không ổn
định

< 6,0m, ổn định đến không ổn
định

2

Góc dốc vỉa

≥ 45º, ổn định đến không ổn
định

≥ 45º, ổn định đến không ổn
định

3

Cấu tạo vỉa

4

Đá vách vỉa

5

Đá trụ vỉa

Từ đơn giản đến phức tạp
Đá vách trực tiếp bất kỳ

Đá vách trực tiếp bất kỳ

Đá trụ trực tiếp bất kỳ

Đá trụ trực tiếp bất kỳ

6

Tính chất cơ học
Than có độ cứng bất kỳ
của than

7

Mức độ phá hủy Có thể áp dụng ở các khu vực có nhiều phay phá đứt gẫy,tuy
kiến tạo
nhiên sẽ làmgiảm hiệu quả khai thác.

8

Ghi chú(ưu tiên
áp dụng)

Áp dụng để khai thác tận thu
các khu vực nhỏ lẻ

Than có độ cứng bất kỳ

Áp dụng để khai thác tận thu
các khu vực có trữ lượng lớn


9
2. Điều kiện áp dụng HTKT lò dọc vỉa phân tầng xem bảng 2.3.
Bảng 2.3. Điều kiện áp dụng HTKT lò dọc vỉa phân tầng
TT

1
2
3
4
5
6
7
8

Thông số
Chiều dày vỉa
Góc dốc vỉa
Cấu tạo vỉa
Đá vách vỉa
Đá trụ vỉa
Tính chất cơ
học của than
Mức độ phá hủy
kiến tạo
Vật liệu chống
giữ gương khấu

Điều kiện áp dụng
< 6,0 m, ổn định đến ổn định trung bình
≥ 450, ổn định đến ổn định trung bình
Từ đơn giản đến phức tạp
Đá vách trực tiếp bất kỳ
Đá trụ trực tiếp bất kỳ
Than có độ cứng bất kỳ
Có thể áp dụng ở các khu vực có nhiều phay phá đứt gẫy,tuy

nhiên sẽ làmgiảm hiệu quả khai thác.
Giá thủy lực di động loại XDY-1T2/LY của Trung Quốc hoặc
của Việt Nam sản xuất

3. Điều kiện áp dụng HTKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng
bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH xem bảng 2.4.
Bảng 2.4. Điều kiện áp dụng HTKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng
bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH
TT
1

Thông số
Chiều dày vỉa

2
3
4
5
6
7
8

Góc dốc vỉa
Cấu tạo vỉa
Đá kẹp và than có chỉ tiêu độ cứng
Đá vách trực tiếp
Đá vách cơ bản
Đá trụ trực tiếp của vỉa
Mức độ phay phá

9

Điều kiện địa chất thủy văn

Điều kiện áp dụng
1,2  2,2 m
40  90°
Đơn giản. Vỉa ít, hoặc không có đá kẹp
f<3
Sét kết, bột kết có độ ổn định từ TB trở lên
Nhẹ đến trung bình
Bền vững trung bình trở lên
Phay phá nhỏ hoặc không có phay phá
Khu vực khai thác không hoặc ít bị ảnh
hưởng của nước mặt cũng như nước ngầm

4. Điều kiện áp dụng HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ
xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY xem bảng 2.5.
Bảng 2.5. Điều kiện áp dụng HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên
chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY
TT
1
2
3
4

Một số yếu tố
Chiều dày vỉa (m)
Góc dốc vỉa (độ)
Cấu tạo vỉa

Độ cứng của than

Thông số - Điều kiện
1,6 2,5; 2,0 ÷ 3,0; 2,5 ÷ 3,5; 3,5 ÷ 4,5
>45º, tương đối ổn định
Đơn giản, vỉa ít, hoặc không có đá kẹp
Than có độ cứng bất kỳ


10
TT
5
6
7
8

Một số yếu tố
Đá vách trực tiếp
Đá trụ trực tiếp của vỉa
Mức độ phay phá
Điều kiện địa chất thủy văn

Thông số - Điều kiện
Sét kết, bột kết có độ ổn định từ TB trở lên
Tập sét kết và bột kết, bền vững trung bình
Phay phá nhỏ hoặc không có phay phá
Khu vực khai thác không hoặc ít bị ảnh hưởng của
nước mặt cũng như nước ngầm

2.3. Phân tích, đánh giá lựa chọn HTKT và CNKT phù hợp cho các

vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí.
Luận án tiến hành phân tích, so sánh ưu nhược điểm của các HTKT
cho điều kiện vỉa trung bình, đốc đứng với các công nghệ khai thác (Lò
dọc vỉa phân tầng, các CNKT dạng buồng, CNKT lò chợ 2ANSH, giàn
mềm kiểm ZRY) đồng thời so sánh một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ
bản của các HTKT này với nhau từ đó đánh giá lựa chọn một số loại
hình HTKT phù hợp với điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vùng Quảng
Ninh như sau:
- Các HTKT dạng buồng - thượng cho các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
đạt được còn hạn chế
- HTKT buồng - lò thượng chéo chỉ phù hợp áp dụng tạm thời nhằm
đảm bảo nhu cầu sản lượng hàng năm theo kế hoạch của mỏ.
- HTKT lò dọc vỉa phân tầng cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật, mức độ kiểm soát an toàn tốt hơn các HTKT dạng buồng. Tuy
nhiên các chỉ tiêu KTKT thậm chí còn thấp hơn, tổn thất than cao, chi
phí gỗ lớn.
- HTKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp
2ANSH là loại hình công nghệ tiên tiến nhất, nhiều ưu điểm vượt trội
hơn so với các loại hình CNKT thủ công. Tuy nhiên, điều kiện áp dụng
CNKT này đòi hỏi rất khắt khe.
-HTKT lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY có
những ưu điểm giống như sơ đồ CNKT chống giữ bằng giàn mềm ở
mỏ Vàng Danh trước đây. Ngoài ra, do sử dụng loại giàn mềm ZRY
có nhiều cải tiến so với giàn mềm trước đây nên có thể khắc phục
được những hạn chế của sơ đồ công nghệ chống giữ bằng giàn mềm
ở mỏ Vàng Danh.


11
2.4. Kết luận chương 2

Trữ lượng nằm trong miền chiều dày vỉa từ 1,21 ÷ 2,2 m khoảng 17,2
triệu tấn (chiếm 31,5%), trong miền chiều dày từ 2,21 ÷ 3,5 m khoảng
37,4 triệu tấn (chiếm 68,5%).
Luận án đề xuất lựa chọn HTKT vùng Uông Bí như sau:
- Ưu tiên áp dụng HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo,
chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY cho những khu vực có điều kiện
phù hợp.
- Áp dụng HTKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng bộ sử dụng tổ
hợp 2ANSH cho những khu vực có điều kiện thuận lợi (vỉa than có
chiều dày từ 1,2 ÷ 2,2 m, ít biến động về chiều dày và góc dốc;cấu tạo
vỉa đơn giản; đá vách, đá trụ ổn định trung bình trở lên; trữ lượng tập
trung; định hướng áp dụng tại vùng Mạo Khê, Hồng Thái, Uông Bí).
- Áp dụng các HTKT dạng buồng, HTKT lò dọc vỉa phân tầng để khai
thác tận thu các khu vực nhỏ lẻ, phân tán hoặc các điều kiện vỉa biến
động phức tạp, phân tán, khó tập trung hóa sản xuất.
CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HOÁ CÁC THÔNG SỐ CỦA HTKT LÒ
CHỢ XIÊN CHÉO CHỐNG GIỮ BẰNG GIÀN MỀM ZRY CHO
CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH, DỐC ĐỨNG
3.1. Lựa chọn các thông số cần tối ưu hóa củaHTKT vỉa dày trung
bình, dốc đứng
3.1.1. Các thông số cơ bản của các HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng
Uông Bí - Quảng Ninh
1. Các thông số CB của HTKT buồng - thượng chéo xem bảng 3.1.
Bảng 3.1. Các thông số cơ bản của HTKT buồng - thượng chéo
TT
1
2
3
4

Tên các thông số
Chiều cao tầng khai thác
Chiều dài theo phương cột khai thác
Khoảng cách giữa các thượng chéo
- Nổ mìn sử dụng kíp vi sai điện
- Nổ mìn sử dụng kíp vi sai phi điện
Chiều dài buồng khấu

Đơn vị
m
m

Giá trị
60 ÷ 80
60 ÷ 80

m
m
m

7,5 ÷ 8
10 ÷ 12
3,5 ÷ 5,0


12
2. Các thông số cơ bản của HTKT buồng - thượng xem bảng 3.2.
Bảng 3.2. Các thông số cơ bản của HTKT buồng - thượng
TT
1

2
3
4
5

Tên các thông số
Chiều dài theo phương cột khai thác
Chiều cao tầng khai thác
Chiều cao phân tầng khai thác
Khoảng cách giữa các thượng khai thác
- Nổ mìn sử dụng kíp vi sai điện
- Nổ mìn sử dụng kíp vi sai phi điện
Chiều dài buồng khấu

Đơn vị
m
m
m

Giá trị
60 ÷ 80
60 ÷ 80
20 ÷ 30

m
m
m

7,5 ÷ 8,0
10 ÷ 12

3,5 ÷ 5,0

3. Các thông số CB của HTKT lò dọc vỉa phân tầng xem bảng 3.3.
Bảng 3.3. Các thông số cơ bản của HTKT lò dọc vỉa phân tầng
TT
1
2
3

Tên các thông số
Chiều dài theo phương cột khai thác
Chiều cao tầng khai thác
Chiều cao phân tầng khai thác
- Nổ mìn sử dụng kíp vi sai điện
- Nổ mìn sử dụng kíp vi sai phi điện

Đơn vị
m
m

Giá trị
60 ÷ 80
60 ÷ 80

m
m

7,0 ÷ 8,0
10 ÷ 12

4. Các thông số cơ bản của HTKT chia cột theo hướng dốc trong
CNKT CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH xem bảng 3.4.
Bảng 3.4. Các thông số cơ bản của HTKT chia cột theo hướng dốc trong
CNKT CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH
TT
1
2
3

Tên các thông số
Chiều cao tầng khai thác
Chiều rộng cột khai thác (chiều dài lò chợ)
Chiều rộng trụ bảo vệ lò DVVT

Đơn vị
m
m
m

Giá trị
100 ÷ 150
40 ÷ 60
10 ÷ 15

5. Xác định các thông số cơ bản của HTKT cột dài theo phương
trong CNKT lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY tại
bảng 3.5.
Bảng 3.5. Các thông số cơ bản của HTKT cột dài theo phương trong
CNKT lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
TT

1
2
3
4

Tên các thông số
Chiều cao tầng khai thác
Chiều dài theo phương của cột khai thác
Khoảng cách giữa các cúp tháo than - đi lại
Chiều cao trụ bảo vệ lò dọc vỉa vận tải

Đơn vị
m
m
m
m

Giá trị
65
200
6
10


13
3.1.2. Lựa chọn CNKT cần tối ưu hóa các thông số của HTKT
CNKT chia cột theo hướng dốc, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH
đã được Viện Khoa học Công nghệ Mỏ nghiên cứu hoàn thiện và hiện
nay triển khai tại Hồng Thái cho kết quả tương đối tốt. HTKT cột dài
theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY

mới được đưa vào áp dụng thử nghiệm thành công tại Công ty than
Hồng Thái (và gần đây là Công ty than Uông Bí). Tuy nhiên, việc thiết
kế công nghệ thử nghiệm, cũng như lựa chọn các thông số của HTKT
còn chủ yếu dựa trên kinh nghiệm tại Trung Quốc, chưa có các nghiên
cứu sâu đánh giá hoàn thiện công nghệ, cũng như tối ưu hóa các thông
số của HTKT.
Trên cơ sở đó, luận án sẽ tập trung nghiên cứu tối ưu hóa các thông số
của HTKT cột dài theo phương trong CNKT lò chợ xiên chéo, chống
giữ bằng giàn mềm ZRY.
3.1.3. Lựa chọn các thông số cần tối ưu hóa của HTKT cột dài theo phương
trong CNKT lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
Luận án lựa chọn nghiên cứu tối ưu hóa các thông số trong HTKT cột
dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm
loại ZRY, gồm: chiều cao tầng khai thác; chiều dài theo phương của cột
khai thác.
3.2. Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các thông số của HTKT lò
chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
3.2.1. Lựa chọn phương pháp tối ưu hóa
Để giải bài toán tối ưu hóa các thông số của HTKT có thể áp dụng một
số phương pháp, gồm: Phương pháp tiếp nhận các lời giải phức tạp;
Phương pháp giải tích (một hoặc hai biến); Phương pháp phương án;
Phương pháp mô hình toán kinh tế.
Trong đó, phương pháp mô hình toán - kinh tế phù hợp nhất với bài toán
luận án đặt ra.
3.2.2. Xây dựng mô hình toán - kinh tế tối ưu hóa các thông số của HTKT
cột dài theo phương, lò chợ xiên chéo, sử dụng giàn mềm ZRY gồm 4 bước:
Bước 1. Xây dựng mô hình định tính cho vấn đề đặt ra.
Bước 2. Xây dựng mô hình toán học cho vấn đề đang xét.

14
Bước 3. Sử dụng các công cụ toán học để khảo sát và giải quyết bài toán
hình thành trong bước 2.
Bước 4. Kiểm chứng lại các kết quả tính toán thu được trong bước 3.
1. Xây dựng mô hình tổng quát và xác lập các điều kiện tính toán
1. Xây dựng mô hình tổng quát
C = f(Ht,Lp) → min
(3.1)
Trong đó:
C - Giá thành sản xuất 1 tấn than;
Ht - Chiều cao tầng khai thác, m;
Lp - Chiều dài cột khai thác theo phương, m;
f(Ht,Lp) - Hàm số tính toán chi phí sản xuất dựa trên Ht,Lp. Trong đó, các
giá trị Ht,Lp được cho trước miền biến thiên bởi các giá trị cực tiểu và
cực đại: Ht = [Ht-min; Ht_max] ; Lp - [Lc-min; Lp_max], đồng thời giả định các
yếu tố đầu vào khác (không liên quan đến Ht,Lp) là không đổi.
2. Xác định chi phí thời gian cho từng công việc chính trong chu
kỳ khai thác lò chợ thể hiện trong bảng 3.6.
Bảng 3.6. Các điều kiện tính toán bài toán tối ưu hóa
TT
1
2
3
4
5
6
7
8

Chỉ tiêu

Thời gian giao ca, chuẩn bị sản xuất
Thời gian khoan lỗ mìn 1 đợt khấu
Thời gian nạp mìn 1 đợt khấu
Thời gian nổ mìn, thông gió 1 đợt khấu
Thời gian tải than, căn chỉnh 1 đợt khấu
Thời gian vận chuyển giàn ZRY
Thời gian 1 lần chuyển diện
Hệ số hoàn thành chu kỳ

Đơn vị
Phút/ca
Phút/đợt
Phút/đợt
Phút/đợt
Phút/đợt
Phút/ca
Tháng/lần
-

Giá trị
60
30
30
30
90
60
1,5
0,9

2. Xây dựng hàm số quan hệ giữa giá thành sản xuất và các

thông số cần tối ưu hóa
Xây dựng hàm quan hệ phụ thuộc f(Ht,Lp) trong phương trình
(3.1), từ đó tìm cực trị min của hàm số này.
Giá thành sản xuất 1 tấn than(C) ra đến cửa lò:
C = Gpx + Cđl + Cvt + Ctg + Ctn + Cx + Cc đồng/tấn. (3.4)
Trong đó:
Gpx - Giá thành phân xưởng, đồng/tấn;
Cđl - Chi phí đào lò chuẩn bị sản xuất, đồng/tấn;
Cvt - Chi phí vận tải than, đồng/tấn;
Ctg - Chi phí thông gió cho lò chợ, đồng/tấn;


15
Ctn - Chi phí thoát nước cho lò chợ, đồng/tấn;
Cx - Chi phí chống xén lò chợ, đồng/tấn;
Ccd - Chi phí chuyển diện khai thác, đồng/tấn.
Cc - Chi phí chung

(3.49)
3. Xây dựng giải thuật của mô hình tối ưu hóa

Hình 3.1. Giải thuật của mô hình tối ưu hóa các thông số của HTKT cột
dài theo phương, lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY

Luận án đã tiến hành xây dựng chương trình phần mềm phục vụ tính
toán giải quyết bài toán tối ưu hóa bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic

Hình 3.2. Giao diện phần mềm tối ưu hóa các thông số của HTKT cột dài
theo phương, lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY

16
3.3. Tối ưu hóa các thông số của HTKT cột dài theo phương, lò chợ
xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
3.3.1. Tổng hợp một số đơn giá định mức, giá thành công đoạn sản xuất
phục vụ tính toán tại bảng 3.7
Bảng 3.7. Tổng hợp các điều kiện địa chất, kỹ thuật, kinh tế mỏ
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Chỉ tiêu
Chiều dày vỉa trung bình

Góc dốc vỉa trung bình
Chiều cao tầng khai thác tối đa
Chiều dài theo phương của cột tối đa
Tỷ trọng than
Số nhân công làm việc trong 1 ngày đêm
Chi phí vật liệu cho 1 tấn than nguyên khai (Cvl)
Chi phí động lực cho 1 tấn than nguyên khai (Cđ)
Chi phí tiền lương cho 1 tấn than nguyên khai (Ctl)
Chi phí bảo hiểm cho 1 tấn than nguyên khai (Cbh)
Tỷ lệ chi phí khác (N1)
Tỷ lệ chi phí xén lò/chi phí đào lò (N2)
Chi phí vận tải chung (Cvt_c)
Chi phí thông gió (Ctg)
Chi phí thoát nước (Ctn)
Chi phí sản xuất chung (Cc)
Đơn giá thiết bị giàn chống mềm ZRY (Gtb)
Đơn giá đào lò chuẩn bị sản xuất (Gđl)
Đơn giá vận tải than cự ly 300 m (Gvt × 1000)

Đơn vị
m
Độ
m
m
T/m3
Người
Đồng/tấn
Đồng/tấn
Đồng/tấn
Đồng/tấn

%
%
Đồng/tấn
Đồng/tấn
Đồng/tấn
Đồng/tấn
trđ/giàn
trđ/mét
Đồng/T

Giá trị
2,7
55
170
650
1,72
63
49.940
18.216
161.346
13.421
7,04
15,56
30.434
16.500
14.045
258.458
108
13,86
2.580

Thay các giá trị trong bảng 3.2 vào công thức (3.49) ta có:

(3.50)
3.3.2. Tối ưu hóa chiều cao tầng khi biết trước chiều dài cột khai thác
Các giá trị cho trước bao gồm:
- Chiều dài cột khai thác theo phương: Lp = 240m.
- Chiều cao tầng tối thiểu: Ht_min = 10 m.
- Chiều cao tầng tối đa: Ht_max= 170m.
Thay giá trị Lp = 240m vào công thức (3.50) ta có hàm số f(Ht) phụ
thuộc vào biến số chiều cao tầng (Ht) như sau:


17

(3.51)
Tiến hành khảo sát đồ thị hàm số f(Ht) trong công thức (4.2), cho thấy:
- Khi biến số Ht → +10,0 thì f(Ht) → +∞: Lim Ht →+10 f (Ht) = +∞
- Khi biến số Ht → +∞ thì f(Ht) → +∞: Lim Ht →+∞ f (Ht) = +∞
Giải phương trình đạo hàm bậc nhất của hàm số: f’(Ht) = 0 có nghiệm Ht
= 75 (m). Khi đó giá trị f(Ht) = 714.174 (đồng/tấn). Đồ thị hàm số f(Ht)
trong công thức (3.51) với giá trị Ht = [0;200] thể hiện trong hình 3.3.

Hình 3.3. Đồ thị hàm số f(Ht) thể hiện mối quan hệ giữa giá thành sản xuất
với thông số chiều cao tầng Ht

3.3.3. Tối ưu hóa chiều dài cột khai thác khi biết trước chiều cao tầng
Các giá trị cho trước bao gồm:
- Chiều cao tầng khai thác: Ht = 60m.
- Chiều dài cột khai thác tối thiểu: Ht_min = 0,0 m.

- Chiều dài cột khai thác tối đa: Ht_max= 650 m.
Thay giá trị Ht = 60m vào công thức (3.50) ta có hàm số f(Lp) phụ thuộc
vào biến số chiều dài cột khai thác(Lp) như sau:
(3.52)
Tiến hành khảo sát đồ thị hàm số f(Lp) trong công thức (4.3), cho thấy:
- Khi biến số Lp → +0 thì f(Lp) → +∞: Lim Lp →+0 f (Lp) = +∞
- Khi biến số Lp → +∞ thì f(Ht) → +∞: Lim Lp →+∞ f (Lp) = +∞
Giải phương trình đạo hàm bậc nhất của hàm số: f’(Lp) = 0 có nghiệm Lp
= 671 (m). Khi đó giá trị f(Lp) = 710.843 (đồng/tấn). Đồ thị hàm số f(Lp)
trong công thức (3.52) với giá trị Lp = [0;2.000] thể hiện trong hình 3.5.


18

Hình 3.5. Đồ thị hàm số f(Lp) thể hiện mối quan hệ giữa giá thành sản xuất
với thông số chiều dài cột khai thác theo phương Lp

3.3.4. Tối ưu hóa các thông số của HTKT lò chợ xiên chéo sử dụng giàn
mềm loại ZRY theo tiêu chí giá thành sản xuất nhỏ nhất trong hình 3.7.

Hình 3.7.Kết quả chạy phần mềm tối ưu hóa các thông sốchiều dài cột khai
thác, chiều cao tầng, trong CNKT lò chợ giàn mềm ZRY

Kết quả tính toán bằng phần mềm cho thấy, chiều cao tầng khai thác tối
ưu là Ht = 77m, chiều dài theo phương cột khai thác tối ưu là Lp = 660m.
Khi đó, công suất lò chợ đạt 108.000 tấn/năm, NSLĐ đạt 6,1 tấn/công,
giá thành sản xuất 708.684 đồng/tấn. Như vậy, chiều cao tầng khai thác
tối ưu khoảng 55 ÷ 60m, chiều dài theo phương cột khai thác tối ưu là Lp
= 650m. Khi đó giá thành sản xuất một tấn than là thấp nhất, khoảng
700.000 ÷ 720.000đồng/tấn.

Khi thay đổi các hệ số trong bảng 3.3 và tính toán kết quả tối ưu hóa các
thông số bằng phần mềm cũng cho cho phép rút ra nhận xét rằng:
- Chiều cao tầng khai thác tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa than, đơn
giá đào, xén lò; tỷ lệ nghịch với đơn giá thiết bị giàn chống mềm.
- Chiều dài theo phương cột khai thác tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa
than, đơn giá đào, xén lò; tỷ lệ nghịch với chiều dày vỉa than, đơn giá
thiết bị giàn chống mềm.


19
3.4. Kết luận chương 3
Kết quả giải các bài toán tối ưu hóa cho phép rút ra một số kết luận sau:
- Chiều cao tầng khai thác tối ưu khoảngHt = 75 ÷ 80 m, chiều dài theo
phương cột khai thác tối ưu khoảngLp = 650 ÷ 700 m. Khi đó, công suất
lò chợ khoảng 105.000 ÷ 110.000 tấn/năm, NSLĐ đạt 6,1 tấn/công, giá
thành sản xuất 700.000÷ 720.000 đồng/tấn.
- Nếu chiều dài cột khai thác theo phương (Lp) được xác định trước bằng
240 m, thì chiều cao tầng khai thác tối ưu khoảng 70 ÷ 80 m. Khi đó giá
thành sản xuất một tấn than là thấp nhất, khoảng 700.000 ÷ 720.000
đồng/tấn.
- Nếu chiều cao tầng khai thác (Ht) được xác định trước bằng 60m, thì
chiều dài theo phương của cột khai thác tối ưu khoảng 650 ÷ 700 m. Khi
đó giá thành sản xuất một tấn than là thấp nhất, khoảng 700.000 ÷
720.000đồng/tấn.
Mặt khác, thông qua việc giải bài toán tối ưu hóa các thông số HTKT lò
chợ xiên chéo sử dụng giàn mềm ZRY cũng cho phép rút ra nhận xét:
- Chiều cao tầng khai thác tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa than, đơn
giá đào, xén lò; tỷ lệ nghịch với đơn giá thiết bị giàn chống mềm.
- Chiều dài theo phương cột khai thác tối ưu tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa
than, đơn giá đào, xén lò; tỷ lệ nghịch với chiều dày vỉa than, đơn giá

thiết bị giàn chống mềm.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HTKT LÒ CHỢ XIÊN CHÉO, CHỐNG
GIỮ BẰNG GIÀN MỀM ZRY CHO ĐIỀU KIỆN VỈA 9B KHU
TRÀNG KHÊ, CÔNG TY THAN HỒNG THÁI
4.1. Đặc điểmđiều kiện địa chất -kỹ thuậtmỏ vỉa 9b khu Tràng Khê,
mỏ Hồng Thái
4.1.1. Tóm tắt đặc điểm địa chất khu vực
4.1.2. Đặc điểm vỉa than 9b khu Tràng Khê
vỉa 9b có chiều dày thay đổi từ 0,8 ÷ 5,1 m, trung bình 2,7 m, chiều dày
riêng than thay đổi từ 0,8 ÷ 4,4 m, trung bình 2,1 m.
4.1.3. Hiện trạng công tác khai thông, chuẩn bị, khai thác
* Hiện trạng công tác khai thông


20
- Mức thông gió khai thông bằng lò xuyên vỉa +200 đào từ mặt bằng địa
hình với tổng chiều dài 70 m.
- Mức vận tải được khai thông bằng lò xuyên vỉa vận tải mức +30, lò
dọc vỉa đá mức +30 V9b-TKII và các cúp xuyên vỉa đá mức +30.
* Hiện trạng công tác chuẩn bị
- Mức thông gió +200 đã được chuẩn bị bằng lò dọc vỉa than mức +200
V9b cánh Tây đào từ vị trí lò xuyên vỉa +200 gặp vỉa đến tuyến T.IXA
với tổng chiều dài 925 m.
- Mức vận tải +30 đã được chuẩn bị bằng lò dọc vỉa than mức +30 V9b
đào từ lò xuyên vỉa mức +30 V9b-12-TKII đến IIK644 với tổng chiều
dài 644m và đoạn lò dọc vỉa than mức +30 V9b đào từ cúp đá số 3 mức
+30 đến IIK176 với chiều dài 176 m.
* Hiện trạng công nghệ khai thác
Hiện nay, công tác khai thác đã kết thúc lò chợ mức +30/+95 cột số 1
phía Tây biên giới khai trường và chuyển diện sang cột khai thác số 2.

4.1.4. Kích thước khai trường và tổng hợp trữ lượng khu vực
+ Theo hướng dốc từ mức +30 lên +200 (chênh cao 170 m, tương ứng
với chiều dài theo hướng dốc vỉa than khoảng 207 m).
+ Theo đường phương từ lò xuyên vỉa vận tải mức +30 về phía Tây đến
ranh giới cột đã khai thác (khoảng 650 m).
4.2.Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa 9B với các thông số tối ưu
4.2.1. Khai thông, chuẩn bị khai trường
- Tại ranh giới dừng khai thác (gần các xuyên vỉa đá +30 và +200) đào
thượng thông gió - vận tải +30/+200 số 1 nối thông mức vận tải với mức
thông gió;
- Từ thượng thông gió - vận tải +30/+200 số 1, đào các lò dọc vỉa mức
+85 và +140 về phía biên giới khai trường (chiều dài mỗi lò khoảng
650m) để phân chia khu vực khai thác thành 03 tầng khai thác (03 lò
chợ):
+ Tầng khai thác +140/+200 (Lò chợ số 1): mức thông gió là lò dọc vỉa
than +200, mức vận tải là lò dọc vỉa than +140;
+ Tầng khai thác +85/+140 (Lò chợ số 2): mức thông gió là lò dọc vỉa
than +140, mức vận tải là lò dọc vỉa than +85;


21
+ Tầng khai thác +30/+85 (Lò chợ số 3): mức thông gió là lò dọc vỉa
than +85, mức vận tải là lò dọc vỉa than +30.
4.2.2. Phương pháp khấu than, thiết bị chống giữ lò chợ và đồng bộ
Phương pháp khấu than trong lò chợ chống giữ bằng giàn mềm ZRY
hoàn toàn bằng khoan nổ mìn.
4.2.3. Tính toán hộ chiếu chống giữ lò chợ
+ Tổng chiều dài cần chống giữ là: 100 + 20 + 15 = 135 m. Khoảng
cách giữa các giàn chống trong lò chợ là 0,35 mm, tổng số giàn chống
cần thiết là: 135/0,35 = 386 (bộ).

+ Số lượng cột thuỷ lực đơn tăng cường: 03 giá/cột. Tổng số cột cần
thiết là 386/3 = 129 (cột).
4.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống khai thác lò chợ xiên
chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
4.3.1. Tính toán một số chỉ tiêu KTKT lò chợ
- Sản lượng khai thác một chu kỳ:
Qck = Lcx r x mk x γ x k = 100 x 0,8 x 2,7 x 1,72 x 0,95 = 353 (T)
- Số ca hoàn thành chu kỳ:
nck = 0,025Lc = 0,025 x100 = 2,5 (ca/chu kỳ)
- Sản lượng khai thác một ngày đêm:
381,2
(T/ngày-đêm)
- Sản lượng khai thác trong một tháng:
Qtháng=Qn.đnt = 381,225 = 9.529,5 (T/tháng)
- Tốc độ tiến gương trong 1 tháng:
11,8 (m/tháng)
- Số lần chuyển diện 1 năm:
0,21 (lần/năm)
- Hệ số chuyển diện:
- Công suất khai thác:


22
Qnăm = Qthángnthkcd = 9.529,5120,97 = 111.323 (T/năm), làm tròn:
Qnăm= 110.000 (T/năm).
- Năng suất lao động: NSLĐ =

Qnđ
= 381,2/63 = 6,05 (T/công)
N cn

- Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than:
Ct = 51/353 1000 = 144,5 (kg/1000 T).
- Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than: Ck =170/353 1000 = 482 (kíp/1000 tấn)
- Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than:
=3,6(m/1000T)
Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT cơ bản của lò chợ thể hiện trong bảng 4.1.
Bảng 4.1. Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT cơ bản của lò chợ
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Chỉ tiêu
Chiều dày vỉa trung bình
Góc dốc vỉa trung bình
Tỷ trọng than
Sản lượng than khai thác 1chu kỳ
Sản lượng than khai thác 1 ngày đêm
Sản lượng than khai thác 1 tháng

Hệ số chuyển diện lò chợ
Công suất lò chợ
Số nhân công làm việc trong 1 ngày đêm
Năng suất lao động trực tiếp
Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than
Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than
Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than

Đơn vị
m
Độ
T/m3
T
T
T
T/năm
Người
T/công
kg
kíp
m

Giá trị
2,7
55
1,72
353
381,2
9.529,5
0,97

110.000
63
6,05
144,5
482
3,6

4.3.2. Tính toán giá thành phân xưởng, giá thành sản xuất trực tiếp
Giá thành phân xưởng khai thác lò chợ thể hiện trong bảng 4.2.
Bảng 4.2. Giá thành phân xưởng khai thác lò chợ
TT

I
1
2
3

Các yếu tố chi phí
TỔNG SỐ
Vật liệu
Thuốc nổ
Kíp điện
Dây nổ

ĐVT

kg
cái
m

Đơn giá, đ

34.500
11.540
850

Định
mức/1000T

Thành tiền,
đ/tấn

144,5
482
1.779

408.453
49.940
4.989
5.562
1.512


23
TT

Các yếu tố chi phí

ĐVT

Đơn giá, đ

Định
mức/1000T

Thành tiền,
đ/tấn

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
II
III
IV
V
VII

Gỗ lò
Mũi khoan than
Choòng khoan than
Cầu máng cào
Xích máng cào
Đèn ắc quy lò

Chi phí dầu nhũ
Lưới thép
Chi phí sửa chữa
Vật tư khác
Động lực
Tiền lương
Các loại bảo hiểm
Khấu hao cơ bản
Chi phí khác

m3
cái
cái
cái
m
cái
lít
m3

910.000
127.000
350.000
2.300.000
425.000
1.450.000
49.167
25.000

3,6
6

5
1
8
2
25,6
93,1

%
Kwh
công
đ
đ

1.422
822,.864
68.448
15.032.891.640

12.810
196.08
196.08
110.000

6.643
762
1.750
2.300
3.400
2.900
1.259

2.328
10.022
6.514
18.216
161.346
13.421
136.663
28.867

Giá thành sản xuất 1 tấn than:
C = Gpx + Cđl + Cvt + Ctg + Ctn + Cx + Cc = 719.141 đồng/tấn
Như vậy, thiết kế lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY cho
điều kiện vỉa 9b khu Tràng Khê với các thông số hệ thống khai thác tối ưu:
chiều cao tầng khai thác 60m; chiều dài theo phương cột khai thác 650m,
cho kết quả tương đồng với kết quả tính toán bằng giải thuật tối ưu hóa.
4.4. Kết luận chương 4
Luận án đã tiến hành thiết kế hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo, chống
giữ bằng giàn mềm ZRY cho điều kiện vỉa 9b khu Tràng Khê, Công ty
than Hồng Thái và đánh giá hiệu quả kinh tế. Kết quả cho thấy, với các
thông số tối ưu hóa, giá thành phân xưởng là 408.453 nghìn đồng/tấn,
tương đương với giá thành phân xưởng hiện nay tại Công ty than Hồng
Thái. Tuy nhiên, giá thành sản xuất trực tiếp một tấn than khoảng
719.141 đồng/tấn, giảm so với tính toán thực tế tại Hồng Thái.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Kết luận
1. Trữ lượng các vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí là tương
đối lớn (Khoảng 55 triệu tấn) chiếm khoảng 8,3% tổng trữ lượng than
toàn vùng.