NGHIÊN cứu HOÀN THIỆN một số THÔNG số CÔNG NGHỆ KHAI THÁC lò CHỢ cơ GIỚI hóa ĐỒNG bộ hạ TRẦN THAN ở vỉa dày, dốc THOẢI và NGHIÊNG tại các mỏ hầm lò VÙNG QUẢNG NINH

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

NÔNG VIỆT HÙNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG
NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ
TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI
CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2018


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

NÔNG VIỆT HÙNG

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG
NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ
TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI
CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH
Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 9520603

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Đặng Vũ Chí
2. PGS. TS. Phùng Mạnh Đắc

Hà Nội - 2018


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên
cứu trình bày trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Tác giả Luận án

Nông Việt Hùng


ii

MỤC LỤC
Chương mục
Trang
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KINH NGHIỆM KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG

THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ
NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI .......................................................4
1.1. Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, dốc thoải và nghiêng trong nước ...........................4
1.2. Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, thoải đến nghiêng trên thế giới............................17
1.3. Các kết quả nghiên cứu của một số tác giả trong và ngoài nước về vấn đề khai
thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa cho vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng ...............27
1.4. Kết luận...................................................................................................................28
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT - KỸ
THUẬT MỎ ĐẾN QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC ...........................................29
2.1. Quy luật dịch chuyển của than nóc.........................................................................29
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi than nóc ............................................31
2.3. Kết luận...................................................................................................................47
CHƯƠNG 3. HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ
CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA
DÀY, THOẢI VÀ NGHIÊNG VÙNG QUẢNG NINH ...............................................49
3.1. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu ........................................................................49
3.2. Xây dựng mô hình và tiến hành thí nghiệm mô phỏng ..........................................55
3.3. Phân tích, đánh giá kết quả trên mô hình ...............................................................56
3.4. Kết luận...................................................................................................................78
CHƯƠNG 4. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ
DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY,
THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI MỘT ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ...........................................79
4.1. Lựa chọn khu vực áp dụng thử nghiệm ..................................................................79
4.2. Các giải pháp kỹ thuật, công nghệ khu vực nghiên cứu .........................................80
4.3. Hoàn thiện thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu
hồi than nóc tại vỉa 7 mỏ than Hà Lầm .........................................................................82
4.4. Kết luận...................................................................................................................98
KẾT LUẬN CHUNG- KIẾN NGHỊ .............................................................................99
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ
CÔNG BỐ ...................................................................................................................101

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................103


iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT

Chữ viết tắt

Nghĩa đầy đủ

1

HTKT

Hệ thống khai thác

2

CNKT

Công nghệ khai thác

3

CGH

Cơ giới hóa

4

KNM

Khoan nổ mìn

5

NSLĐ

Năng suất lao động

6

SLKT

Sản lượng khai thác

7

KTKT

Kinh tế kỹ thuật

8

CGH

Cơ giới hóa

9

NCS

Nghiên cứu sinh

10

KHCN

11

TKV

12

m

Khoa học công nghệ
Than khoáng sản Việt Nam
Mét


iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng than tại các mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh và tỷ lệ trữ lượng
than trong các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng ............................................................................. 4
Bảng 1.2. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGHtại mỏ Vàng Danh ........................... 7
Bảng 1.3. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGH tại mỏ Nam Mẫu ............................. 8

Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng CGH hạ trần than nóc sử dụng giàn tự hành loại 1
máng cào ..................................................................................................................................... 9
Bảng 1.5. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 11, Công ty than Hà Lầm [14] ..... 14
Bảng 1.6. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 7, Công ty than Hà Lầm [14] ....... 16
Bảng 1.7. Tổng hợp một số mỏ than áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than
nócở Trung Quốc [5] ................................................................................................................ 24
Bảng 1.8. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày tới 7 m .............................................. 25
Bảng 1.9. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày trên 7 m ............................................ 26
Bảng 3.1. Sự sai khác (%) sau khi phân tích với đường hầm trong môi trường đàn hồi-dẻo
không có dãn nở thể tích ( = 0º) ............................................................................................. 54
Bảng 3.2. Các tham số địa chất đầu vào cho phân tích ............................................................ 55
Bảng 3.3. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m ................... 57
Bảng 3.4. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m .................. 59
Bảng 3.5. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m .................. 60
Bảng 3.6. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m .................... 61
Bảng 3.7. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m ................. 62
Bảng 3.8. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m .................. 63
Bảng 3.9. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m .................... 64
Bảng 3.10. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m ................ 65
Bảng 3.11. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m ................ 65
Bảng 3.12. Bảng tổng hợp kết quả thu hồi than hạ trần ........................................................... 67
Bảng 3.13. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3 ........................ 69
Bảng 3.14. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,5 ..................... 70
Bảng 3.15. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,1 ..................... 70
Bảng 3.16. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5 ........................ 72
Bảng 3.17. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:4,3 ..................... 73
Bảng 3.18. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3,7 ..................... 73
Bảng 3.19. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:7 ........................ 75
Bảng 3.20. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:6,1 ..................... 75
Bảng 3.21. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5,2 ..................... 76

Bảng 3.22. Tỷ lệ thu hồi bình quân khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi ......................................... 77
Bảng 4.1. Bảng chiều dày vỉa theo phương của khu vực lò chợ nghiên cứu ........................... 80


v
Bảng 4.2. Bảng thông số của thiết bị lò chợ[12] ...................................................................... 81
Bảng 4.3. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm ................................................ 83
Bảng 4.4. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = r = 0,63m ........................... 85
Bảng 4.5. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 2r = 1,26m ......................... 86
Bảng 4.6. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 3r = 1,89m ......................... 87
Bảng 4.7. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần ................... 88
Bảng 4.8. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm ................................................ 90
Bảng 4.9. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao
khấu 2,5m) ................................................................................................................................ 92
Bảng 4.10. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao
khấu 2,8m) ................................................................................................................................ 93
Bảng 4.11. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao
khấu 3,2m) ................................................................................................................................ 94
Bảng 4.12. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm tỷ lệ khấu-hạ trần ............................. 95


vi

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mối tương quan giữa tổng trữ lượng than tại các mỏ với trữ lượng than tại các vỉa
dày, dốc thoải và nghiêng ........................................................................................................... 5
Hình 1.2.Tỷ lệ trữ lượng vỉa dày, thoải đến nghiêng với tổng trữ lượng toàn mỏ ..................... 5
Hình 1.3. Biểu đồ sản lượng khai thác của lò chợ CGH hạ trần ................................................ 9
Hình 1.4. So sánh giá thành khai thác và năng xuất lao động của lò chợ CGH và lò chợ giá
khung, giá xích ......................................................................................................................... 10

Hình 1.5. Đồng bộ thiết bị cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm ............................................................ 14
Hình 1.6. Khai thác vỉa dày thoải và nghiêng với việc lưu than vào không gian khai thác và
thu hồi khi khai thác lớp dưới ................................................................................................... 18
Hình 1.7. Khai thác vỉa dày thoải với việc làm yếu lớp trên bằng khoan nổ mìn .................... 19
Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới ........................................... 19
Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới KM-130V với lưới liên kết
.................................................................................................................................................. 20
Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc ............................................... 22
Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc dùng 1 máng cào .................. 22
Hình 1.12. Tổ hợp giàn chống tháo than hạ trần lên máng cào sau (tổ hợp giàn chống sử dụng
2 máng cào) .............................................................................................................................. 23
Hình 1.13. Sơ đồ công nghệ “Valenje” khai thác vỉa dày thoải và nghiêng tại Séc ................. 24
Hình 2.1. Sự phân bố áp lực tựa trước sau lò chợ khai thác ..................................................... 29
Hình 2.2. Phân bố biến dạng than nóc ...................................................................................... 30
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý tác dụng tương hỗ giữa than sập đổ và đất đá khi tháo lên máng
cào............................................................................................................................................. 32
Hình 2.4. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần mỏng ........................................................ 34
Hình 2.5. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần dày .......................................................... 34
Hình 2.6. Kết cấu sập đổ hình thức bán vòm của than nóc ...................................................... 35
Hình 2.7. Tổn thất than và bước hạ trần than ........................................................................... 36
Hình 2.8. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía nguyên khối ....... 37
Hình 2.9. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía phá hoả ............... 37
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý thu hồi than với góc nghiêng mặt trượt về phía trước ................. 38
Hình 2.11. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than, khi
bước hạ trần bằng 3 lần chiều rộng tang khấu .......................................................................... 38
Hình 2.12. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than khi
bước hạ trần bằng bước khấu.................................................................................................... 39
Hình 2.13. Sơ đồ khai thác vỉa nghiêng theo hướng dốc xuống............................................... 41
Hình 2.14. Sơ đồ khai thác theo hướng dốc lên khi khai thác vỉa nghiêng .............................. 41
Hình 2.15. Sơ đồ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng theo phương .......................................... 41

vii
Hình 2.16. Sơ đồ khai thác lò chợ xiên chéo, hạ trần than nóc ................................................ 42
Hình 2.17. Ranh giới than và đá khi thu hồi than nóc liên tục nhiều lần [7] ............................ 45
Hình 2.18. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le nhiều lần [7] .................. 46
Hình 2.19. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc liên tục một lần[7] .................. 46
Hình 2.20. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le một lần[7] ...................... 46
Hình 2.21. Quan hệ tỷ lệ khấu- hạ trần ..................................................................................... 47
Hình 3.1. So sánh kết quả giữa lời giải bằng giải tích và lời giải bằng phần mềm số Phase 2 54
Hình 3.2. Mô hình số phân tích các trường hợp bước thu hồi thay đổi .................................... 57
Hình 3.3. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống .................. 58
Hình 3.4. Mô hình mô phỏng khi bước thu hồi than hạ trần rth = 0,63m (bằng một tiến độ
khấu) đối với vỉa dày 10m ........................................................................................................ 58
Hình 3.5. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày
10m, chiều cao khấu 2,8m)....................................................................................................... 60
Hình 3.6. Mối quan hệ giũa tổn thất và bước hạ trần trong trường hợp vỉa dày đến 10m ....... 61
Hình 3.7. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa
dày 15m, chiều cao khấu 2,8m) ................................................................................................ 63
Hình 3.8. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa
dày 15m, chiều cao khấu 3m) ................................................................................................... 66
Hình 3.9. Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng với chiều dày
vỉa và bước thu hồi than hạ trần ............................................................................................... 67
Hình 3.10. Mô hình phân tích số bài toán lò chợ trong vỉa dầy thu hồi than nóc khi thay đổi tỷ
lệ chiều cao khấu gương với chiều cao thu hồi than nóc .......................................................... 68
Hình 3.11. Phân bố ứng suất và chuyển vị xung quanh khu vực lò chợ khai thác ................... 68
Hình 3.12. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống ................ 69
Hình 3.13. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện
vỉa dày 10m .............................................................................................................................. 71
Hình 3.14. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện

vỉa dày 15m .............................................................................................................................. 74
Hình 3.15. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện
vỉa dày 20m .............................................................................................................................. 77
Hình 3.16. Mối quan hệ giữa tỷ lệ khấu-hạ trần và thu hồi than nóc ....................................... 77
Hình 4.1. Sơ đồ lò chợ khu vực nghiên cứu ............................................................................. 79
Hình 4.2. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = r = 0,63m ................... 85
Hình 4.3. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 2r = 1,26m .................. 86
Hình 4.4. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 3r = 1,89m .................. 87
Hình 4.5. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi bước
thu hồi than hạ trần khác nhau .................................................................................................. 88
Hình 4.6. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với bước thu


viii
hồi than hạ trần ......................................................................................................................... 89
Hình 4.7. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao khấu
2,5m) ......................................................................................................................................... 92
Hình 4.8. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu
2,8m) ......................................................................................................................................... 93
Hình 4.9. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao khấu
3,2m) ......................................................................................................................................... 94
Hình 4.10. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi tỷ lệ
khấu-hạ trần .............................................................................................................................. 95
Hình 4.11. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với tỷ lệ
khấu-hạ trần .............................................................................................................................. 96


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Than là một loại khoáng sản tự nhiên nằm sâu trong lòng đất trong điều kiện
địachất mỏ phức tạp, có ảnh hưởng thuận lợi hay bất lợi cho công tác khai thác mỏ.
Trong giai đoạn hiện nay, khi khoa học kỹ thuật và công nghệ ngày càng hoàn thiện,
cơ giới hóa khai thác dần dần thay thế các công đoạn khai thác thủ công trước kia thì
cần thiết phải nghiên cứu, lựa chọncông nghệ và thiết bị phù hợpvới điều kiện địa chất
mỏ vốn có trong tự nhiên của mỗi khoáng sàng than. Để phát huy tốt nhất các ưu điểm
khi tiến hành áp dụng công nghệ và thiết bị cơ giới hóa vào quá trình khai thác than thì
điều kiện tiên quyết là hiểu rõ được các tác động, ảnh hưởng của yếu tố địa chất - kỹ
thuật mỏ, khả năng áp dụng của công nghệ cũng như thiết bị sử dụng để xây dựng
thông số công nghệ hợp lý.
Theo Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đã được Thủ tướng Chính phủ
phê duyệt, tổng sản lượng khai thác than tại các mỏ phấn đấu đến năm 2025 đạt trên 80
triệu tấn. Thực tế hiện nay, các mỏ than hầm lò đang khai thác trong điều kiện địa chất
phức tạp, biến động lớn về chiều dày và dốc, nhiều phay phá kiến tạo và hầu hết các mỏ
đang có xu hướng khai thác xuống sâu. Do đó, việc tăng sản lượng và khả năng cơ giới
hóa đồng bộ ở các mỏ rất khó khăn. Sản lượng than khai thác bằng công nghệ cơ giới
hóa đồng bộ chỉ đạt 3%, còn lại đóng góp cho sản lượng chung của ngành là từ công
nghệ thủ công(chiếm 97%). Trên cơ sở áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai
thác tại các mỏ than hầm lò thời gian qua có thể thấy rằng, cơ giới hoá đồng bộ là giải
pháp công nghệ then chốt trong việc nâng cao năng suất lao động , sản lượng khai thác
và mức độ an toàn; Kết quả áp dụng thử nghiệm đã bước đầu đạt được những kết quả
khả quan và mở ra triển vọng lớn về phát triển áp dụng cơ giới hóa trong các mỏ hầm lò.
Trong điều kiện địa chất kỹ thuật các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh rất
phức tạp nên đòi hỏi phải có những nghiên cứu, đánh giácụ thể trong việc lựa chọn
thông số kỹ thuật và thiết bị khai thác cơ giới hóa phù hợp. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu
hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần
than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”là rất cần
thiết và cấp bách, đáp ứng nhu cầu tăng nhanh sản lượng khai thác than hầm lò.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ hợp lý đối với lò chợ cơ giới hoá
đồng bộ hạ trần thu hồi than ở vỉa dày thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng
Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động và hiệu quả khai thác.


2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là thông số công nghệ trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ,
hạ trần thu hồi than nóc (chiều cao lớp than hạ trần, bước thu hồi than hạ trần).
- Phạm vi nghiên cứu là các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng nhỏ hơn 350
thuộc các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về kinh nghiệm khai tháclò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng
bộở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêngtrong nước và trên thế giới.
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất – kỹ thuật mỏ đến quá trình
thu hồi than nóc.
- Hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ
giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc ở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng
vùng Quảng Ninh.
- Xác định thông số công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa
đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại một điều kiện cụ thể.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề như: áp lực mỏ, quá trình
dịch chuyển của trần than và đá vách, sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất - kỹ thuật
mỏ đến quá trình thu hồi than nóc.
- Phương pháp nghiên cứu tại thực tế hiện trường như: Khảo sát, đo đạc, thu
thập các số liệu địa chất, kỹ thuật, quan sát quá trình khai thác tại lò chợ sử dụng thiết
bị cơ giới hóa ở mỏ than Hà Lầm.
- Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích và so sánh kết quả nghiên cứu và

thực tế sản xuất.
- Phương pháp mô hình số nghiên cứu sự phá hủy, dịch chuyển của than và đá
vách trong quá trình khai thác vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, xác định
thông số công nghệ khai thác hợp lý khi lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ hạ
trần thu hồi than nóc ở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
- Kết quả nghiên cứu của luận án có thể đóng góp vào chương trình xây dựng
hướng phát triển công nghệ cơ giới hóa khai thác tại các mỏ than hầm lò Việt Nam,
giải quyết những khó khăn trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn sản xuất.


3

7. Các luận điểm bảo vệ
- Trong lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ, thực tiễn cho thấy khi
chiều dày vỉa nhỏ hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng với bước
khấu gương (rth = r) sẽ cho hiệu quả tốt. Ngược lại, khi chiều dày vỉa lớn hơn 13m thì
việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng 2 lần bước khấu gương (rth = 2r) mới
mang lại hiệu quả.
- Trong lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ, khi tỷ lệ khấu-hạ trần theo
thực nghiệm có tỉ lệ tương quan 1:2,5 thì khả năng thu hồi than hạ trầnđạt được giá trị
tối ưu.Khả năng thu hồi than cao nhất là khi tỷ lệ khấu-hạ trần lý tưởng 1:2,5.
8. Các điểm mới của luận án
- Xác định được miền áp dụng bước thu hồi than hạ trần hợp lý ở lò chợ sử
dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
- Xác định được miền áp dụng tỷ lệ khấu - hạ trần hợp lý ở lò chợ sử dụng thiết
bị cơ giới hóa đồng bộ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
9. Các công trình đã công bố
Tác giả luận án đã công bố12 bài báo trên các tạp chí chuyên ngành, báo cáo tại

các hội nghị khoa học.
10. Khối lượng và kết cấu của luận án
Nội dung của luận án được trình bày trong 105 trang đánh máy khổ A4
210x217mm với 43 bảng biểu, 61 hình vẽ và biểu đồ.
Luận án được kết cấu gồm: phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận - kiến nghị.
Luận án được hoàn thành tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn
khoa học của PGS.TS Đặng Vũ Chí, PGS.TS Phùng Mạnh Đắc, Bộ môn khai thác
Hầm lò, Hội khoa học và Công nghệ mỏ Việt Nam.
11. Lời cảm ơn
Tác giả luận án xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô trong Ban
giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm lò, Trường
Đại học Mỏ - Địa chất, đặc biệt là PGS.TS Đặng Vũ Chí, PGS.TS Phùng Mạnh Đắc,
những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tác giả luận án cũng đã nhận được nhiều đóng góp quý báu, sự ủng hộ, giúp đỡ
và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp, ban lãnh
đạo Viện KHCN mỏ-Vinaco min cơ quan NCS công tác, Hội Khoa học và Công nghệ
Mỏ Việt Nam, lãnh đạo và tập thể các đơn vị trực thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam, đặc biệt là Mỏ than Hà Lầm đã tạo điều kiện giúp đỡ NCS có
thực nghiệm hoàn chỉnh kiểm chứng Luận án nghiên cứu đưa vào thực tế sản xuất.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KINH NGHIỆM KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG
THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI
VÀ NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.1. KINH NGHIỆM KHAI THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TRONG
NƯỚC
Căn cứ Quy phạm kỹ thuật khai thác hầm lò than và diệp thạch 18-TCN-52006, theo đặc điểm chiều dày và góc dốc, các vỉa than được phân chia theo từng
nhóm như sau [4]:
- Theo chiều dày: vỉa rất mỏng (0,7m); vỉa mỏng (0,71 ÷ 1,20m); vỉa trung

bình (1,21 ÷ 3,5m); vỉa dày (>3,5m).
- Theo góc dốc: vỉa thoải (<15º); vỉa nghiêng (15 ÷ 35º); vỉa dốc nghiêng (35
÷ 55º); vỉa dốc đứng (55º).
Với mục tiêu nghiên cứu hoàn thiện một số thông số của sơ đồ công nghệ cơ
giới hóa khai thác vỉa dày, thoải đến nghiêng. Đối tượng nghiên cứu là vỉa than có
chiều dày dốc thoải và nghiêng và góc dốc < 35 độ. Phần lớn các vỉa than này phân bố
tại các mỏ than Hà Lầm, Nam Mẫu, Vàng Danh, Núi Béo, Hạ Long, Khe chàm và
Thống Nhất và chiếm khoảng 44,41% tổng trữ lượng đã được quy hoạch. Chi tiết xem
bảng 1.1.
Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng than tại các mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh và tỷ
lệ trữ lượng than trong các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng
TT

Tên mỏ

Trữ lượng toàn Trữ lượng vỉa dày, dốc thoải
Tỷ lệ %
mỏ, 1000 tấn
đến nghiêng, 1000 tấn

1

Mạo Khê

74.909

2.789

3,7

2

Nam Mẫu

43.543

22.921

52,6

3

Uông Bí

38.741

0

0,0

4

Vàng Danh

43.666

26.967

61,8

5

Hà Lầm

50.973

49.364

96,8

6

Núi Béo

64.474

51.777

80,3

7

Dương Huy

59.076

9.773

16,5

8

Quang Hanh

25.157

2.786

11,1

9

Thống Nhất

37.422

17.679

47,2

10

Hạ Long

94.666

64.834

68,5

11

Khe Chàm

72.935

23.482

32,2

12

Mông Dương

25.083

7.708

30,7

630.645

280.080

44,4

Tổng cộng


5

94.666

100.000
90.000
80.000

74.909

72.935

70.000

64.834

64.474
59.076

60.000

50.973
49.364

50.000

51.777

43.666

43.543
38.741

37.422

40.000
30.000

26.967

22.921

25.157

23.48225.083
17.679

20.000
9.773

10.000

2.789

7.708
2.786

0

0
Mạo
Khê

Nam
Mẫu

Uông Bí

Vàng
Danh

Hà Lầm Núi Béo Dương
Huy

Trữ lượng toàn mỏ, 1000 tấn

Quang
Hanh

Thống
Nhất

Hạ Long

Khe
Chàm

Mông
Dương

Vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng, 1000 tấn

Hình 1.1. Mối tương quan giữa tổng trữ lượng than tại các mỏ với trữ lượng than
tại các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng

Trữ lượng toàn mỏ,
630.645.10 3 T; 100%

Trữ lượng vỉa dày,
dốc thoải đến
nghiêng;
280.080.10 3 T;
44,4%

Hình 1.2.Tỷ lệ trữ lượng vỉa dày, thoải đến nghiêng với tổng trữ lượng toàn mỏ
Phân tích bảng 1.1và biểu đồ trên cho thấy trữ lượng các khu vực vỉa dày thoải
đến nghiêng chiếm một tỷ trọng tương đối lớn so với tổng trữ lượng của các mỏ, trong
đó tập trung cao tại mỏ Hà Lầm, Núi Béo và Hạ Long.
Trong những năm vừa qua, việc áp dụng cơ giới hóa đồng bộ khi khai thác các
vỉa than tại các mỏ hầm lò Việt Nam vẫn còn hạn chế. Với điều kiện vỉa dày, dốc thoải
và nghiêng thì Công nghệ cơ giới hóa khai thác hạ trần được triển khai trong ngành mỏ


6

Việt Nam theo cả hai mô hình bao gồm máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu
thu hồi 01 máng cào (than hạ trần và than khấu gương được vận tải chung trên 01
tuyến máng cào đặt tại luồng gương) hay máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu
thu hồi 02 máng cào (than gương và than thu hồi vận tải độc lập thông qua máng cào
gương đặt tại luồng gương và máng cào thu hồi nằm phía phá hỏa). Trong đó, công
nghệ cơ giới hóa đồng bộ sử dụng máy khấu với giàn chống có kết cấu thu hồi 01
máng cào được triển khai tại Công ty than Vàng Danh từ năm 2008, tiếp đó tại Công

ty than Nam Mẫu từ năm 2010; công nghệ cơ giới hóa đồng bộ sử dụng máy khấu với
giàn chống có kết cấu thu hồi 02 máng cào được triển khai tại Công ty than Hà Lầm từ
năm 2015 đến nay. Chi tiết kết quả áp dụng đạt được các công nghệ như sau:
1.1.1. Kinh nghiệm áp dụng Công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu
kết hợp với giàn chống có kết cấu thu hồi 01 máng cào [4].
a. Khái quát quá trình triển khai áp dụng
Công nghệ CGH đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc đã được triển khai tại lò chợ
II-8-2 khu giếng Vàng Danh từ tháng 01/2008 ÷ 12/2013 theo hai giai đoạn, trong đó:
- Giai đoạn I (từ ngày 01/12/2007÷ 27/3/2008): thực hiện có tính chất thử
nghiệm nhằm mục tiêu khẳng định khả năng làm việc và sự phù hợp của giàn chống
cơ giới hóa với điều kiện địa chất mỏ Vàng Danh, lò chợ có chiều dài 45m, chiều dài
theo phương khu khai thác 30m. Trong giai đoạn I, lò chợ lắp đặt tổng cộng 30 giàn
chống tự hành Vinaalta do Công ty Cổ phần Chế tạo máy phối hợp với Công ty ALTA
của Cộng hoà Séc sản xuất tại Việt Nam và sử dụng máy khấu MG-200W1, máng cào
SGB-620/110x2 sản xuất tại Trung Quốc cùng các thiết bị đi kèm được tiếp nhận từ
Công ty than Khe Chàm.Sản lượng khai thác được của giai đoạn I là 21.341 tấn với
một số thông số công nghệ chính như chiều cao khấu gương 2,5m, chiều dày lớp than
hạ trần trung bình 5,0m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.
- Giai đoạn II (từ 16/6/2008 - 12/2013) lò chợ được triển khai đồng bộ với chiều
dài 120m, theo đó lò chợ được lắp thêm 50 giàn chống, nâng tổng số giàn chống trong
lò chợ là 80 giàn và các đồng bộ thiết bị của lò chợ được nhập khẩu từ Cộng hoà Séc
gồm: máy khấu MB-450E, máng cào DSS-260/2x90, máy chuyển tải DSS-190, máy
nghiền, ...v.v. Một số thông số công nghệ chính giai đoạn này là: chiều cao khấu gương
2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 4,7m và bước thu hồi than hạ trần là 0,8m.
Do điều kiện địa kỹ thuật mỏ biến động phức tạp, trang thiết bị chưa đồng bộ,
chất lượng thiết bị chưa hoàn chỉnh. Quá trình khai thácgiai đoạn 2 xảy ra một số sự cố
làm gián đoạn sản xuất với thời gian dừng lớn, nguyên như điều kiện trụ vách trong lò
chợ biến động khi vỉa thu hẹp lại khấu đá răng cắt máy khấu không cắt được phải khấu
căn tẩy nổ mìn;thiết bị máy khấu bị hỏng phải khấu thủ công từ 12/5/2011 - 3/6/2011,
sau đó phải dừng lò chợ để sửa chữa thiết bị, thay thế các vật tư thiết bị hư hỏng; thời

7

gian dừng lò chợ từ 14/11/2011 - 15/6/2012 để cắt ngắn 40m đầu lò chợ do đá trụ nổi
cục bộ với chiều cao 1,6  3,0 m; dừng hoạt động từ ngày 10/7/2012 đến 7/8/2012 để
hàn, sửa chữa máng cào lò chợ DSS-260; dừng lò chợ từ 8/7/2012 đến 24/8/2012 do
lượng nước chảy vào lò chợ lớn (lớn nhất vào ngày 19/8/2012, lên tới 394 m3/h), ... Các
sự cố nêu trên đã xảy ra các hỏng hóc mang tính dây chuyền làm cho đồng bộ thiết bị hoạt
động không còn hiệu quả nên từ tháng 11/2012, các bên đã thống nhất dừng khai thác lò
chợ để thu rút thiết bị ra ngoài mặt bằng, thời gian thu rút từ tháng 01/2013 - 12/2013.
Như vậy, tính từ tháng 1/2008 đến tháng 12/2013 công nghệ cơ giới hóa khai
thác tại Công ty than Vàng Danh đã triển khai với thời gian tổng cộng là 6 năm. Trong
đó, thời gian dừng khai thác để sửa chữa là 1 năm 3 tháng (từ tháng 6/2011 đến hết
tháng 8/2012); thời gian hoạt động khai thác và có sửa chữa thiết bị thường kỳ là 3
năm 8 tháng; thời gian thực hiện thu hồi hệ thống thiết bị lò chợ là 13 tháng (từ tháng
12/2012 đến 12/2013). Tổng sản lượng khai thác được là 459.924tấn.Thống kê sản
lượng theo từng tháng xem bảng 1.2.
Bảng 1.2. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGHtại mỏ Vàng Danh
Sản lượng than khai thác (tấn)

Năm
Tháng

2008

Tháng 1
Tháng 2
Tháng 3
Tháng 4

(sản lượng
tính theo
giai đoạn I 21.341 tấn)

Tháng 5

2009

2010

8.361

22.342

16.343

10.767

14.885

18.828

17.226

6.746

12.272

9.606

2011

2012

Tháng 6

8.032

9.542

9.910

Tháng 7

21.976

5.898

5.982

Tháng 8

19.264

8.170

14.357

Tháng 9

18.941

11.716

10.915

2.471

Tháng 10

24.640

20.031

15.721

3.331

Tháng 11

17.391

18.740

11.141

Tháng 12

18.352

20.292

5.767

Tổng

128.596

163.476

142.082

18.983

5.802

NSLĐ

10,0

10,2

10,8

3,6

5,5

Năng suất lao động trung bình: 9,5 tấn/công

Tổng sản lượng than khai thác giai đoạn II: 458.939 (tấn)


8

Từ kinh nghiệm tại Công ty than Vàng Danh, tháng 8/2010công nghệ cơ giới
hóa sử dụng giàn thu hồi 01 máng cào tiếp tục được triển khai tại Công ty than Nam
Mẫuvới một số thông số công nghệ chính như chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày
lớp than hạ trần trung bình 3,9m và bước thu hồi than hạ trần là 0,8m.. Tính đến thời
điểm tạm dừng khai thác chuyển thiết bị ra ngoài mặt bằng để trung tu bảo dưỡng
(tháng 6/2015), công nghệ cơ giới hóa khai thác tại Công ty than Nam Mẫu đã triển
khai được 59 tháng, trong đó 49 tháng lò chợ hoạt động, 10 tháng lò chợ chuyển diện
và tháo chuyển thiết bị. Công nghệ đã được triển khai tại 04 lò chợ (03 lò chợ tại vỉa 6
và 01 lò chợ tại vỉa 5), tổng sản lượng khai thác được là 665.336 tấn. Chi tiết sản
lượng theo các tháng xem bảng sau.
Bảng 1.3. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGH tại mỏ Nam Mẫu
Sản lượng khai thác (tấn)

Năm
Tháng

Tổng cộng
2010

2011

2012

2013

2014

2015

Tháng 1

23.682

4.729

2.915

7.540

38.866

Tháng 2

20.622

7.457

6.341

4.805

39.225

Tháng 3

17.891

11.381

24.498

13.389

7.544

74.703

Tháng 4

22.825

9.005

36.500

16.322

4.244

88.896

Tháng 5

24.480

5.236

30.006

13.085

1.790

74.597

Tháng 6

15.202

5.768

12.819

10.650

44.439

Tháng 7

8.715

3.653

21.912

7.194

41.474

Tháng 8

9.107

9.140

5.307

20.320

1.274

45.148

Tháng 9

7.001

7.804

5.596

19.032

2.582

42.015

Tháng 10

8.992

7.651

3.192

17.105

10.172

47.112

Tháng 11

21.400

7.501

2.419

10.600

20.606

62.526

Tháng 12

28.150

6.075

371

5.068

26.273

65.937

Tổng cộng

74.650 171.588

NSLĐ

9,0

8,7

64.114
3,2

204.201 124.462
11,3

6,9

25.922

664.937

3,1

7,20

b. Đánh giá kết quả áp dụng
Tổng hợp kết quả áp dụng trong những năm vừa qua cho thấy tại mỏ Vàng
Danh sản lượng khai thác đạt từ 2.471 ÷ 24.640 tấn/tháng, trung bình 12.139
tấn/tháng; công suất lò chợ đạt từ 128.596 ÷ 163.476 tấn/nămm, trung bình 145.673
tấn/năm; NSLĐ đạt từ 3,6 ÷ 10,8 tấn/công, trung bình 9,5 tấn/công. Tại mỏ Nam Mẫu
sản lượng khai thác đạt từ 1.274 ÷ 36.540 tấn/tháng, trung bình 11.847 tấn/tháng; công


9

suất lò chợ đạt từ 64.114 ÷ 204.201tấn/năm, trung bình 142.486tấn/năm; NSLĐ đạt từ
3,1 ÷ 11,3 tấn/công, trung bình 7,2 tấn/công. Tổng hợp kết quả đánh giá xem bảng 1.4.
Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng CGH hạ trần than nóc sử dụng giàn tự
hành loại 1 máng cào
Các chỉ tiêu cơ bản
Sản lượng tháng (tấn/tháng)

Vàng Danh

Nam Mẫu

Trung bình

2.471 ÷ 24.640

1.274 ÷ 36.500

1.274 ÷ 36.500

12.139

11.874

11.982

Công suất lò chợ (tấn/năm)

Năng suất lao động (tấn/công)
1000T

64.114 ÷
204.201

128.596 ÷ 163.476 64.114 ÷ 204.201
145.673

142.486

3,6 ÷ 10,8

3,1 ÷ 11,3

3,1 ÷ 11,3

9,5

7,2

8,1

143.788

250
142

200
145
150
100
50
0

Nam Mẫu

Vàng Danh
2008

2009

2010

2011

2013

2014

2015

Trung bình

2012

(Ghi chú: Giá trị trung bình không tính năm 2011, 2012 tại Vàng Danh và không tính
năm 2010, 2015 tại Nam Mẫu do không khác thác hết năm)

Hình 1.3. Biểu đồ sản lượng khai thác của lò chợ CGH hạ trần
Tỷ lệ tổn thất tại các lò chợ cơ giới hóa hạ trần sử dụng giàn thu hồi 01 máng
cào tại Công ty than Vàng Danh từ 15 ÷ 20%, tại Công ty than Nam Mẫu là 22,3 
31,9%, tương ứng với tỷ lệ thu hồi than từ 68,1÷ 85,0, trung bình 76,6%. Giá trị này
tương đương với tỷ lệ thu hồi của các lò chợ giá khung, giá xích hạ trần trong cùng
điều kiện.
Về năng suất lao động, lò chợ CGH cao gấp cao gấp 1,5 lần so với lò chợ giá
khung, giá xích trong cùng điều kiện đã chứng minh khả năng giải quyết vấn đề nhân
lực của công nghệ cơ giới hóa. Phân tích các yếu tố tham gia trong giá thành khai thác


10

800

09
08

600

08

7

700

27

03,6

07

238

06

500

5.3

400

05

134

04
266,8

300

18

15

200

03
02

172

291

100

tấn/công

x1000đ

cho thấy mặc dù lò chợ cơ giới hóa có chi phí tiền lương và chi phí bảo hiểm thấp hơn
so với lò chợ giá khung, nhưng tổng thể giá thành phân xưởng khai thác một tấn than
vẫn cao gấp 2,6 lần (703.568 đồng/266.806 đồng). Tuy nhiên, công suất lò chợ trung
bình đạt thấp, từ 142.000 ÷ 145.000 tấn/năm (khoảng 32% so với thiết kế 450.000

tấn/năm) - tương đương với các lò chợ giá khung hoặc giá xích trong khi chi phí đầu
tư lớn dẫn đến giá thành khai thác cao và chưa đạt được hiệu quả về mặt kinh tế.

01
61

0
CGH Vinalta

-

Giá khung, giá xích

Vật liệu

Nhiên liệu, động lực

Tiền lương + Bảo hiểm

Khấu hao cơ bản

Chi phí khác

NSLĐ

Hình 1.4. So sánh giá thành khai thác và năng xuất lao động của lò chợ CGH và
lò chợ giá khung, giá xích
Nguyên nhân dẫn đến công suất của lò chợ cơ giới hóa chưa đạt mục tiêu đề ra
được đúc rút tổng kết như sau:
* Nguyên nhân xuất phát từ điều kiện địa chất:

Các nguyên nhân xuất phát từ điều kiện địa chất ảnh hưởng đến hiệu quả khai
thác cơ giới hóa tại các công ty than Vàng Danh và Nam Mẫu gồm các yếu tố: góc dốc
vỉa lớn, đá kẹp duy trì có độ kiên cố lớn hơn khả năng cắt của máy khấu phải nổ, đá trụ
nổi cục bộ, đá vách cứng với bước sập đổ lớn gây lở gương tụt nóc, ... Chi tiết ảnh
hưởng của từng yếu tố như sau:
- Do yếu tố góc dốc vỉa:trong quá trình khai thác lò chợ CGH tại Công ty than
Nam Mẫu đã nhiều lần gặp sự cố trôi trượt giàn chống, máy khấu vận hành khó khăn
và cắt liên động điều khiển làm gián đoạn sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả
sản xuất.
- Do đá kẹp:Tại mỏ Vàng Danhtrong quá trình khai thác lò chợ II-8-2 khu
giếng, dọc gương lò chợ luôn duy trì và tồn tại từ 1  3 lớp đá kẹp bột kết phân lớp dày
từ 0,4  0,8 mcứng hơn khả năng cắt của máy khấu. Để xử lý trong những trường hợp


11

này mỏ đã phải khấu gương bằng khoan nổ mìn làm giảm tốc độ khai thác. Đá kẹp sau
nổ mìn thường gây sự cố quá tải, hỏng hóc máng cào, cầu chuyển tải và máy nghiền
gây ách tắc sản xuất. Ngoài ra, việc nổ mìn đá kẹp thường xuyên cũng gây hỏng hỏng
các linh kiện thủy lực của giàn chống, máy khấu và làm rơ, rão máng cào lò chợ.
- Do biến động đá vách, đá trụ vỉa than:Trong suốt thời gian từ tháng 3 
9/2009 tại lò chợ CGH mỏ Vàng Danh liên tục phải xử lý hiện tượng đá trụ nổilên mặt
gương từ 0,3 ÷ 0,5m, lớn nhất lên tới 2,6m (cao hết mặt gương khai thác) bằng khoan
nổ mìn gây ảnh hưởng đến thiết bị và làm gián đoạn, ách tắc sản xuất. Đối với lò chợ
cơ giới hóa của Công ty than Nam Mẫu trong suốt giai đoạn từ 2014 ÷ 2015cũng phải
nhiều lần xử lý hiện tượng trụ nổi bằng khoan nổ mìn gây ra các sự cố hỏng hóc thiết
bị, đặc biệt là máy khấu và hệ thống thiết bị vận tải lò chợ như máng cào, cầu chuyển
tải, máy nghiền và gây ách tắc sản xuất tương tự tại Công ty than Vàng Danh. Ngoài
các vấn đề về đá trụ, tại mỏ Nam Mẫu, do đá vách trực tiếp cứng vững sập đổ với bước
gãy lớn đã làm gia tăng áp lực mỏ gây ra hiện tượng lở gương tụt nóc phải xử lý làm

và ảnh hưởng lớn đến tốc độ tiến gương
- Yếu tố thủy văn:Đây có lẽ là yếu tố ảnh hưởng nặng nề nhất đến công tác khai
thác của các lò chợ cơ giới hóa tại hai đơn vị.Tại Công ty than Vàng Danh, lò chợ cơ
giới hóa hạ trần bị ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn suối B khu Tây Vàng
Danh, thường xuyên có nước dột từ nóc lò chợ, lưu lượng từ 30  180 m3/h. Đặc biệt
vào mùa mưa năm 2010, lưu lượng nước trong lò chợ lên tới từ 200  394 m3/h, từ
tháng 7/2010 giảm còn 30  40 m3/h. Lưu lượng nước chảy vào lò chợ lớn đã gây ra
các sự cố làm ách tắc sản xuất (ách tắc cho tuyến băng tải, thượng tháo than) và giảm
hiệu quả khai thác như: làm ẩm và cháy động cơ điện của thiết bị; các thiết bị nhanh
hỏng hóc do bị ăn mòn bởi nước có tính axít; thường xuyên phải xử lý hiện tượng lở
gương tụt nóc do than ngậm nước bị giảm yếu.
Tại Công ty than Nam Mẫu, do phía trên bề mặt địa hình do đơn vị khác quản
lý nên không xử lý được hiện tượng nước mặt ngấm qua địa tầng chảy xuống lò chợ.
Trong mùa mưa lò chợ thường thường xuyên có nước với lưu lượng lớn, gây ra các
ách tắc sản xuất tương tự tại Công ty than Vàng Danh như: làm ngập lụt đường lò khu
vực áp dụng cơ giới hóa (năm 2013), làm ẩm và cháy động cơ điện của các thiết bị;
các thiết bị nhanh hỏng hóc do bị ăn mòn bởi nước có tính axít cao.
* Nguyên nhân xuất phát từ vấn đề kỹ thuật:
Các nguyên nhân xuất phát từ vấn đề kỹ thuật được đúc rút gồm khấu lò chợ
vượt thượng, khấu vê lò chợ, hạn chế về quy mô trữ lượng lò chợ, thiết bị nhập khẩu
trong nước chưa sản xuất được linh kiện đặc chủng, ... Chi tiết như sau:
- Do phải khấu lò chợ vượt thượng:Trong quá trình khai thác diện đầu tiên tại
mỏ Nam Mẫu, lò chợ CGH đã phải khấu vượt qua hai lò thượng chéo +160/+170 và


12

thượng vận tải +160/+190. Tổng thời gian khấu vượt qua hai thượng này mất tới 12
tháng (cả năm 2012)làm hạn chế sản lượng và hỏng hóc thiết bị dẫn đến tồng chiều dài
tiến gương trong một năm chỉ khoảng 85m, tương ứng sản lượng khai thác khoảng

70.000 tấn. Ngoài ra, để tăng trữ lượng huy động lò chợ, mỏ đã đã tổ chức khấu tràn
qua trụ than giữa lò song song chân mức +160 với lò vận tải +155. Quá trình khai thác
tại khu vực này mất nhiều thời gian, ảnh hướng lớn đến tiến độ khấu gương lò chợ cơ
giới hóa, các sự cố thường xảy ra làm hư hỏng thiết bị ảnh hưởng đến cả quá trình khai
thác về sau.
- Do phải khấu vê lò chợ:Tại Công ty than Vàng Danh, lò chợ cơ giới hóa được
áp dụng tại vị trí đã được quy hoạch và chuẩn bị cho lò chợ khai thác thủ công, các
đường lò dọc vỉa đã được đào bám trụ và tạo thành 2 góc quay lớn từ 35  70º. Do đó,
trong quá trình khai thác lò chợ cơ giới hóa phải khấu vê nhiều dẫn đến làm giảm năng
suất của máy khấu và gây ra các sự cố gãy chốt liên kết máng cào, đứt xích máng cào,
... Đây là một nguyên nhân không nhỏ dẫn đến lò chợ cơ giới hóa tại Vàng Danh chưa
thành công.
- Hạn chế về quy mô trữ lượng lò chợ:Tại Công ty than Nam Mẫu, trữ lượng
các lò chợ cơ giới hóa (từ 77.360 - 385.000 tấn) đều nhỏ hơn so với công suất thiết kế
(450.000 tấn/năm), dẫn đến hầu như hàng năm lò chợ đều phải chuyển diện (thời gian
chi phí cho một lần chuyển từ 2 ÷ 3 tháng), làm giảm thời gian khai thác liên tục của
thiết bị và giảm sản lượng chung của công nghệ.
- Vấn đề liên quan đến thiết bị:Các thiết bị lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than
Vàng Danh, Nam Mẫu được nhập khẩu từ Cộng Hòa Séc, trong nước chưa sản xuất
được các linh kiện đặc chủng của thiết bị (máy khấu, máy nghiền, cầu chuyển tải), nên
khi hỏng hóc phải chờ đợi nhập khẩu, lò chợ phải dừng sản xuất trong thời gian dài,
làm giảm sản lượng năm của công nghệ và nảy sinh các sự cố mang tính dây chuyền.
- Vấn đề liên quan đến năng lực của các công tác phụ trợ: Vấn đề này ảnh
hưởng ở cả hai công ty. Do dự án xây dựng mỏ không có lò chợ cơ giới hóa, nên các
công tác phụ trợ phục vụ khai thác từ vận tải than, vật liệu, tiết diện đường lò, ... được
xây dựng theo yêu cầu cần thông qua của lò chợ khấu gương bằng khoan nổ mìn với
sản lượng thông qua chỉ vài chục đến 100 tấn/h cho mỗi cánh, trong khi đó sản lượng
thông qua của lò chợ cơ giới hóa trong cùng một đơn vị thời gian lớn gấp vài lần, dẫn
đến thường xuyên xảy ra ách tắc sản xuất.
- Một số vấn đề khác:Một số vấn đề khác ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác lò

chợ có thể kể đến: (1) Mô hình hợp tác ba bên tại lò chợ CGH Vàng Danh là mô hình
mới, lần đầu tiên được thực hiện, nên trong quá trình triển khai đã xuất hiện nhiều vấn
đề phức tạp khó giải quyết như: vấn đề quản lý, vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thay
thế chi tiết thiết bị; vấn đề điều hành sản xuất từ đó làm ảnh hưởng đến hiệu quả chung


13

của cả dự án; (2) Trình độ tiếp nhận công nghệ thời gian đầu và năng lực cơ khí phụ
trợ trong nước chưa đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa, ...
c. Đánh giá khả năng làm việc của đồng bộ thiết bị
Về khả năng chống giữ của giàn chống: Kết quả theo dõi áp lực mỏ tác động
lên các giàn chống tại lò chợ số 2 của Công ty than Nam Mẫu trong thời gian 3,5 tháng
từ 18/3/2013 đến 24/6/2013 cho thấy giàn chốngđã đáp ứng tốt yêu cầu chống giữ.
Tương tự, tại Công ty than Vàng Danh, mặc dù trải qua 6 mùa mưa nước chảy vào lò
chợ với lưu lượng lớn nhất 394 m3/h lò chợ vẫn giữ được ổn định và không xảy ra tai
nạn lao động nặng nào. Đặc biệt, có thời điểm lò chợ dừng khai thác, giàn chống đứng
yên không di chuyển trong thời gian dài nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu chống giữ.
Về khả năng làm việc theo điều kiện góc dốc: Trong quá trình khai thác, phần
lớn các lò chợ có góc dốc từ 0  17º, trung bình 8º, một số khu vực vỉa than có góc dốc
đến 23º(Nam Mẫu). Kinh nghiệm cho thấy giàn chống Vinaalta hoạt động hiệu quả
trong phạm vi góc dốc nhỏ hơn 20º. Khi góc dốc lò chợ lớn hơn 20º, giàn chống và
máng cào trôi trượt mạnh theo hướng dốc, công tác khắc phục rất khó khăn, tốn nhiều
chi phí nhân lực và thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ khai thác và sản lượng lò
chợ.Ngoài ra, khi góc dốc lớn trên 20º, máy khấu làm việc mất ổn định gây nhiều sự
cố gián đoạn sản xuất.
Đối với điều kiện góc dốc theo phương khấu, thực tế giàn chống và máy khấu
đã làm việc được với góc dốc lên tới22º. Tuy nhiên, kết quả theo dõi cho thấy góc gốc
làm việc hiệu quả theo phương khấu của giàn chống và máy khấu trong lò chợ cơ giới
hóa chỉ đến 15º.

1.1.2. Công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu kết hợp với giàn chống
thu hồi 02 máng cào
a. Khái quát quá trình triển khai áp dụng
* Dây chuyền 1: [14]
Mỏ than Hà Lầm được đơn vị Tư vấn (Viện Thiết kế Nam Kinh - Trung Quốc)
xây dựng theo mô hình mỏ hiện đại với sản lượng than cơ giới hóa hàng năm 1,8 triệu
tấn (01 lò chợ), sau được điều chỉnh thành 02 lò chợ (01 lò chợ công suất 0,6 triệu
tấn/năm và 01 lò chợ công suất 1,2 triệu tấn/năm), chiếm 75% tổng sản lượng toàn mỏ.
Trên cơ sở kinh nghiệm áp dụng công nghệ cơ giới hóa hạ trần thu hồi than nóc tại
Trung Quốc, đơn vị tư vấn đã lựa chọn đồng bộ thiết bị cơ giới hóa sử dụng giàn
chống thu hồi có kết cấu hai máng cào để áp dụng cho các lò chợ cơ giới hóa tại Công
ty than Hà Lầm.
Dây chuyền cơ giới hóa đầu tiên được triển khai lắp đặt tại lò chợ 11-1.14 vỉa
11.1 từ tháng 01  3/2015 dưới sự hướng dẫn của các chuyên gia Trung Quốc với công


14

suất thiết kế 600.000 tấn/năm. Đặc điểm điều kiện địa chấtvỉa than khu vực lò chợ như
sau: chiều dày vỉa trung bình 6,8m, góc dốc vỉa trung bình 19º, chiều dài lò chợ theo
hướng dốc 108m, theo phương 420m.Tổ hợp thiết bị gồm 67 giàn chống mã hiệu
ZF4400/16/28, 06 giàn chống ngã ba lò đầu, lò chân, mỗi vị trí 03 giàn, mã hiệu ZFG
4800/18/28 kết hợp máy khấu dẫn động thủy lực MG150/375 - W, 02 máng cào
SGZ630/264.Một số thông số công nghệ chính của lò chợ: chiều cao khấu gương
2,5m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 5,5m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.

Hình 1.5. Đồng bộ thiết bị cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm
Sau khi kết thúc công tác chạy thử, hiệu chỉnh thiết bị, lò chợ chính thức vận
hành khai thác từ ngày 08/5/2015. Tính đến hết tháng 2/2017 đã khai thác được
1.055.747 tấn. Chi tiết thể hiện trong bảng 1.5.

Bảng 1.5. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 11, Công ty than Hà
Lầm [14]
NSLĐ
(tấn/công)

Phần trăm công
suất đạt được so
với thiết kế (%)

Tỷ lệ thu
hồi (%)

TT

Tháng

Sản lượng
(tấn)

1

3/1/2015

1.927

Lắp đặt

Lắp đặt

Lắp đặt

2

4/1/2015

18.934

17,5

37,9

93.21

3

5/1/2015

36.000

17,7

72

94.23

4

6/1/2015

45.618

18,9

91,2

90.98

5

7/1/2015

42.506

17,7

85

91.10

6

8/1/2015

35.692

14,9

71,4

90.59

7

9/1/2015

35.842

14,9

71,7

90.83

8

10/1/2015

39.809

16,6

79,6

92.26

9

11/1/2015

23.022

9,6

46

91.26


15

10

12/1/2015

21.696

9

43,4

91.14

11

1/1/2016

47.794

19,9

95,6

89.67

12

2/1/2016

32.797

13,7

65,6

89.90

13

3/1/2016

68.255

28,4

136,5

90.23

14

4/1/2016

58.245

24,3

116,5

90.05

15

5/1/2016

80.196

33,4

160,4

90.17

16

6/1/2016

81.346

33,9

162,7

90.43

17

7/1/2016

24.524

10,2

49,0

82,7

18

8/1/2016

12.578

5,2

25,2

65,2

19

9/1/2016

6.451

2,7

12,9

75,9

20

10/1/2016

42.012

17,5

84,0

69,4

21

11/1/2016

74.560

31,1

149,1

88,9

22

12/1/2016

76.506

31,9

153,0

88,3

23

1/1/2017

65.491

27,3

131,0

88,9

24

2/1/2017

83.946

35,0

167,9

92,1

1.055.747

19,6

91,6

81,4

Tổng cộng
/trung bình

* Dây chuyền 2:
Trên cơ sở thành công của dây chuyền 1 tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 11, tháng
10/2016 Công ty than Hà Lầm tiếp tục đưa vào áp dụng dây chuyền công nghệ cơ giới
hóa đồng bộ thứ hai tại lò chợ 7-2 vỉa 7 với công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/năm. Theo
tài liệu địa chất, đặc điểm địa chất kỹ thuật khu vực lò chợ như sau: chiều dày vỉa than
thay đổi từ 2,35÷30,24mtrung bình 18,56m. Góc dốc vỉa than thường 2°÷25°. Trong
phạm vi diện khai thác đầu tiên có 11 lỗ khoan, thay đổi chiều dày vỉa 16,21÷28,12m,
trung bình 18,9mm, góc dốc vỉa thường là 2°÷25°; chiều dài lò chợ 154m, chiều dài
theo phương của lò chợ là 750m, chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ

trần trung bình 15,07m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.
Sau khi kết thúc công tác chạy thử, hiệu chỉnh thiết bị, lò chợ chính thức vận
hành khai thác từ ngày 08/12/2016. Tính đến hết tháng 3/2017 đã khai thác được
129.360 tấn. Chi tiết thể hiện trong bảng 1.6.