Nghiên cứu phương pháp xây dựng biểu đồ chế độ công tác và lập lịch kế hoạch bóc đá cho các mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng ở việt nam

i1

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học mỏ - địa chất

Phạm Văn Việt

Nghiên cứu phơng pháp xây dựng biểu đồ chế độ
công tác và lập lịch kế hoạch bóc đá cho các mỏ
lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng ở Việt Nam

Chuyên ngành: Khai thác mỏ
MÃ số:
60.53.05

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

ngời hớng dẫn khoa học:
GS.TS. Trần Mạnh Xuân

Hà Néi, 2011


i2

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng
đợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2011
Tác giả luận văn

Phạm Văn ViÖt


i3

Mục lục

Nội dung

Trang

Trang phụ bìa

i1

Lời cam đoan

i2

Mục lục

i3

Danh mục các bảng

i5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

i7

mở đầu

1

Chơng 1: Đánh giá hiện trạng khai thác tại các mỏ lộ
thiên khấu theo lớp dốc đứng

1.1.

Khái niệm về mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng

4

1.2.

Hiện trạng khai thác tại một số mỏ lộ thiên khai thác than ở

5

nớc ta
Chơng 2: Tổng quan về phơng pháp xây dựng biểu đồ
chế độ công tác mỏ lộ thiên

2.1.

Tổng quan về biểu đồ chế độ công tác mỏ lộ thiên

20

2.2.

Các phơng pháp xây dựng biểu đồ chế độ công tác mỏ lộ

21

thiên
2.3.

Các yếu tố ảnh hởng đến biểu đồ chế độ công tác mỏ lộ

29

thiên
Chơng 3: Nghiên cứu phơng pháp xây dựng biểu đồ
chế độ công tác và lập lịch kế hoạch bóc đá cho các
mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng

3.1.

Cơ sở xây dựng biểu đồ chế độ công tác

34


i4

3.2.

Xác định các thông số hệ thông khai thác khấu theo lớp dốc

39

đứng
3.3.

Nghiên cứu xây dựng biểu đồ chế độ công tác và lập lịch kế

52

hoạch bóc đá
3.4.

Xác định dung tích gầu xúc bóc đá

63

Chơng 4: Nghiên cứu triển khai áp dụng tại khu I mỏ
than Na dơng

4.1.

Tổng quan về hiện trạng khai thác tại mỏ than Na Dơng

72

4.2.

Nghiên cứu triển khai áp dụng tại khu I mỏ than Na Dơng

76

Kết luận và kiến nghị

99

Danh mục công trình đà công bố của tác giả

101

Tài liệu tham khảo

102

Phụ lục


i5

danh mục các bảng

TT

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1.

6

Bảng 1.2.

Sản lợng than nguyên khai đợc khai thác lộ thiên
giai đoạn 2003 ữ 2009
Một số chỉ tiêu các mỏ và công trờng lộ thiên

6

Bảng 1.3.

Các chỉ tiêu biên giới khai trờng mỏ lộ thiên

8

Bảng 1.4.

Các thông số HTKT của mỏ than Cọc Sáu

10

Bảng 1.5.

Các thông số HTKT của mỏ than Đèo Nai

10

Bảng 1.6.

Các thông số HTKT của mỏ than Cao Sơn

11

Bảng 1.7.

Các thông số HTKT của mỏ than Hà Tu

12

Bảng 1.8.

Các thông số HTKT của mỏ than Núi Béo

12

Bảng 1.9.

Các thông số HTKT của mỏ than Tây Nam Đá Mài

13

Bảng 1.10. Các thông số HTKT của mỏ than Na Dơng

13
23

Bảng 3.3.

Bảng thống kê khối lợng đất bóc và khối lợng
khoáng sản trên các tầng
Chiều cao tầng phụ thuộc vào thông số làm việc của
máy xúc
Thể hiện hệ số văng xa của đất đá nổ mìn phụ thuộc
vào thời gian giÃn cách t
Chiều dài tuyến công tác hợp lý với chiều sâu mỏ

Bảng 3.4.

Chiều dài luồng xúc phụ thuộc vào dung tích gầu xúc

48

Bảng 3.5.

Bảng so sánh năng suất của các loại máy xúc với
chiều cao tầng khác nhau
Mối quan hệ giữa chiều cao tầng với dung tích gầu
xúc
Bảng phối hợp giữa MXTLGN với ôtô trong khai thác

65

Bảng 2.1.
Bảng 3.1.
Bảng 3.2.

Bảng 3.6.

Bảng 3.7.

41
43
47

66
68


i6

Bảng 4.1.

Đặc điểm cấu tạo vỉa 4, 9 mỏ than Na Dơng

Bảng 4.2.

Chất lợng than cấp cho Nhà máy điện

76

Bảng 4.3.

Thống kê khối lợng than và đất bóc với góc = 240

78

Bảng 4.4.

Thống kê khối lợng than và đất bóc với góc = 260

79

Bảng 4.5.

Thống kê khối lợng than và đất bóc với góc = 280

80

Bảng 4.6.

Bảng khối lợng LKH bóc đá trên các tầng với góc
=240

83

Bảng 4.7.

Bảng khối lợng LKH bóc đá trên các tầng với góc
=260

85

Bảng 4.8.

Bảng khối lợng LKH bóc đá trên các tầng với góc
=280

87

Bảng 4.9.

Bảng tính giá trị NPV theo góc bờ công tác =240

89

Bảng 4.10. Bảng tính giá trị NPV theo góc bờ công tác =260

90

Bảng 4.11. Bảng tính giá trị NPV theo góc bờ công tác =280

91

Bảng 4.12. Các thông số của công tác chuẩn bị tầng mới

92

Bảng 4.13. Các thông số HTKT khấu theo lớp dốc đứng

93

Bảng 4.14. Kế hoạch 5 năm đầu của giai đoạn sản xuất

94


i7

danh mục các hình vẽ, đồ thị

TT

Tên hình vẽ, đồ thị

Trang

Hình 2.1.

Biểu đồ CĐCT theo mối quan hệ V=f1(H) và Q=f2(H)

21

Hình 2.2.

Biểu đồ CĐCT theo mối quan hệ V=f1(H) và Q=f2(H)

26

tích lũy
Hình 2.3.

Biểu đồ CĐCT theo mối quan hệ phụ thuộc giữa đá bóc

27

tích lũy với lợng khoáng sản khai thác đợc tích lũy
Hình 2.4.

ảnh hởng của góc nghiêng bờ công tác () tới sự

29

phân bố khối lợng đất đá bóc theo chiều sâu khai thác
Hình 2.5.

Hiệu quả kinh tế khi tiến hành nâng góc nghiêng bờ

30

công tác
Hình 2.6.

Thể hiện vị trí mở vỉa và hớng phát triển công trình

32

mỏ.
Hình 2.7.

Biểu đồ CĐCT thể hiện mối quan hệ V=f1(H) và

32

Q=f2(H) theo hớng phát triển công trình mỏ
Hình 2.8.

Hình dạng biểu đồ CĐCT phụ thuộc vào dạng tuyến

33

đờng hào sử dụng trong mỏ
Hình 3.1.

Sơ đồ xác định góc nghiêng bờ công tác theo phơng

35

tây
Hình 3.2.

Sơ đồ xác định góc nghiêng bờ công tác theo giáo s

35

A.I.Arxenchep
Hình 3.3.

Sơ đồ xác định góc nghiêng bờ công tác theo giáo s
VS.V.V. Rjevxki

36


i8

Hình 3.4.

Sơ đồ xác định góc nghiêng bờ công tác theo giáo s

37

Trần Mạnh Xuân
Hình 3.5.

Sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa chiều cao của đới bóc

37

đá và góc nghiêng bờ công tác
Hình 3.6.

Đồ thị mối quan hệ giữa chiều cao tầng với thông số

41

làm việc của máy xúc
Hình 3.7.

Sơ đồ xác định bv theo điều kiện chứa hết đống đá sau

42

khi nổ mìn hàng đầu tiên
Hình 3.8.

Sơ đồ xác định bv theo điều kiện bố trí thiết bị vận tải

43

chuyển động trên tầng
Hình 3.9.

Sơ đồ xác định bv theo điều kiện đảm bảo ổn định của

44

tầng
Hình 3.10.

Sơ đồ xác định chiều rộng khoảnh khai thác khi khai

44

thác thêm 1 tầng
Hình 3.11.

Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa chiều rộng khoảnh

45

khai thác A với góc nghiêng của vỉa khoáng sản
Hình 3.12.

Biểu đồ chiều dài luồng xúc phụ thuộc vào dung tích

48

gầu xúc khi A = 20m, H = 15m.

Hình 3.13.

Thể hiện góc nghiêng bờ công tác lớn nhÊt sau khi

49

khÊu hÕt mét chu kú theo HTKT bê công tác lớn
Hình 3.14

Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa góc max vào số tầng

49

trên đới công tác khi bv = 15m và h = 15m, = 700
Hình 3.15.

Trên bờ công tác bố trí 2 tầng công tác hoạt động đồng

50

thời
Hình 3.16.

Các sơ đồ bố trí thiết bị xúc bốc đất đá theo phơng

51

thức khấu đuổi trong một nhóm tầng
Hình 3.17.

Sơ đồ tính khối lợng bằng phơng pháp mặt cắt

55


i9

Hình 3.18.

Biểu đồ CĐCT đợc xây dựng bằng phơng pháp mặt

55

cắt
Hình 3.19.

Sơ đồ chuẩn bị tầng mới đào sâu đáy mỏ theo trình tự

56

thuận (a) và theo trình tự nghịch (b)
Hình 3.20.

Biểu đồ lịch kế hoạch bóc đá

61

Hình 3.21.

Biểu đồ LKH hợp lý cho mỏ lộ thiên

62

Hình 3.22.

Mối quan hệ giữa chiều cao tầng và năng suất của các

64

loại máy xúc có dung tích E = 15m3
Hình 3.23.

ảnh hởng của chiều cao tầng tới năng suất của các

66

loại máy xúc
Hình 3.24.

Sự biến động của giá thành khai thác với dung tích của

67

máy xúc (khi sử dụng giá tính và so sánh với máy xúc
E = 15m3)
Hình 4.1.

Mặt cắt địa chất đặc trng của khu I mỏ than Na

77

Dơng
Hình 4.2.

Biểu đồ CĐCT khi góc nghiêng bờ công tác = 240

81

Hình 4.3.

Biểu đồ CĐCT khi góc nghiêng bờ công tác = 260

81

Hình 4.4.

Biểu đồ CĐCT khi góc nghiêng bờ công tác = 280

82

Hình 4.5.

Biểu đồ LKH bóc đá khi góc nghiêng bờ công tác

84

=240
Hình 4.6.

Biểu đồ LKH bóc đá sau khi tiến hành điều chỉnh khi

84

góc nghiêng bờ công tác = 240
Hình 4.7.

Biểu đồ LKH bóc đá khi góc nghiêng bờ công tác

86

=260
Hình 4.8.

Biểu đồ LKH bóc đá sau khi tiến hành điều chỉnh khi
góc nghiêng bờ công t¸c ϕ = 260

86


i10

Hình 4.9.

Biểu đồ LKH bóc đá khi góc nghiêng bờ công tác

88

=280
Hình 4.10.

Biểu đồ LKH bóc đá sau khi tiến hành điều chỉnh khi

88

góc nghiêng bờ công tác = 280
Hình 4.11.

Sơ đồ đào hào và khấu than theo phân tầng

92

Hình 4.12.

Lập lịch bóc đá trên tầng trong 5 năm ®Çu

95


1

Mở đầu

1. Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay, các mỏ than lộ thiên lớn của Việt Nam theo các dự án đầu t
mở rộng nâng công suất các mỏ và quy hoạch phát triển ngành đến năm 2015
có xét triển vọng đến năm 2025 các mỏ đang ngày càng khai thác xuống sâu,
biên giới trên mặt đợc mở rộng. Một số các mỏ vùng Hòn Gai nh: Núi Béo
(-135), Hµ Tu (-190), XN than 917 (-170) sÏ kÕt thóc khai thác lộ thiên vào
năm 2015. Các mỏ vùng Cẩm Phả nh: Cao Sơn (-350), Cọc Sáu (-375), Đèo
Nai (-345), Tây Nam Đá Mài (-200) thời gian tồn tại từ 15ữ35 năm. Các mỏ

Na Dơng (-6), Khánh Hoà (-300) thời gian tồn tại mỏ từ 25ữ50 năm.
Do yêu cầu sản lợng than ngày càng lớn, các mỏ hoạt động theo nhu
cầu thị trờng, nên tiến độ bóc đất đều không phù hợp theo thiết kế đà đợc
phê duyệt. Điều đó, làm phá vỡ trình tự phát triển ổn định và bền vững.
Đứng trớc những yêu cầu về sản lợng và khối lợng đất bóc lớn, để
tăng hiệu quả công tác khai thác các mỏ lộ thiên đà đầu t các thiết bị khai
thác có công suất lớn. Các mỏ: Cao Sơn, Cọc Sáu, Đèo Nai trong vài năm gần
đây đà tiến hành đầu t một số loại thiết bị có công suất lớn nh máy xúc có
dung tích gầu từ 8ữ12 m3, ô tô tải trọng từ 55ữ96 tấn. Khi chuyển dần sang sử
dụng các thiết bị có công suất lớn thì hệ thống khai thác (HTKT) của mỏ cũng
chuyển sang sư dơng HTKT khÊu theo líp dèc ®øng gióp đẩy khối lợng đất
bóc về giai đoạn sau. Nhng hầu hết cha phát huy đợc hết năng suất của các
thiết bị sử dụng do cha xây dựng đợc chế độ khai thác và bóc đá hợp lý khi
áp dụng HTKT khấu theo lớp dốc đứng.
Do vậy, đề tài: Nghiên cứu phơng pháp xây dựng biểu đồ chế độ
công tác và lập lịch kế hoạch bóc đá cho các mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc
đứng ở Việt Nam

mang tính cấp thiết, đáp ứng yêu cầu thực tế hiện nay.


2

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu lý thuyết về phơng pháp xây dựng biểu đồ CĐCT và
lịch kế hoạch bóc đá cho các mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng. Đảm
bảo quá trình sản xuất ổn định, hoàn thành kế hoạch sản lợng. Đồng
thời phải đảm bảo cho mỏ hoạt động đợc an toàn, phối hợp đồng bộ
giữa các khâu sản xuất, nâng cao năng suất thiết bị và hiệu quả công

việc.
3. Đối tợng nghiên cứu của đề tài
Đối tợng nghiên cứu của đề tài chủ yếu là phơng pháp xây dựng biểu
đồ chế độ công tác và lập lịch kế hoạch bóc đá cho các mỏ lộ thiên khấu theo
lớp dốc đứng ở Việt Nam, chủ yếu là các mỏ than thuộc tập đoàn công nghiệp
than khoáng sản Việt Nam (Vinacomin). Kết quả nghiên cứu đợc áp dụng
xây dựng biểu đồ chế độ công tác và lập lịch kế hoạch bóc đá cho khu I mỏ
than Na Dơng.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Xuất phát từ việc phân tích vai trò của góc nghiêng bờ công tác trong hệ
thống khai thác khấu theo lớp dốc đứng. Từ đó, nghiên cứu xây dựng biểu đồ
chế độ công tác và lập lịch kế hoạch bóc đá trên các mỏ lộ thiên khấu theo lớp
dốc đứng.
5. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Luận văn phân tích góc nghiêng bờ công tác () chỉ là cơ sở ban đầu để
tiến hành xây dựng biểu đồ CĐCT và LKH cho mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc
đứng.
Luận văn xây dựng biểu đồ CĐCT và LKH cho các mỏ lộ thiên khấu
theo lớp dốc đứng theo góc nghiêng bờ công tác () mà cho giá trị NPV lớn
nhất.
Luận văn xác định số máy xúc, dung tích máy xúc dựa vào LKH đÃ
đợc lập.


3

- Là cơ sở định hớng, áp dụng cho các mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc
đứng lập LKH.
6. Phơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu các phơng pháp sau đây đà đợc áp dụng:

phơng pháp thống kê, phân tích hình học mỏ, giải tích, tổng hợp, đồ thị,
7. Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn gồm 95 trang
đánh máy, 32 bảng biểu, 46 hình vẽ, 1 phụ lục và tham khảo nhiều tài liệu
trong và ngoài nớc đợc bố trí theo trình tự nh sau:
Chơng 1- Đánh giá hiện trạng khai thác tại một số mỏ lộ thiên khai
thác than ë n−íc ta
Ch−¬ng 2 - Tỉng quan vỊ ph−¬ng pháp xây dựng biểu đồ chế độ công
tác
Chơng 3 - Nghiên cứu phơng pháp xây dựng biểu đồ chế độ công tác
và lập lịch kế hoạch bóc đá cho các mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng
Chơng 4 - Nghiên cứu triển khai áp dụng tại khu I mỏ than Na Dơng
8. Lời cảm ơn
Luận văn đợc thực hiện tại Bộ môn Khai thác lộ thiên, Trờng Đại học
Mỏ - Địa chất, dới sự hớng dẫn của GS. TS Trần Mạnh Xuân. Tác giả xin
chân thành cám ơn sự hớng dẫn tận tình của GS. TS Trần Mạnh Xuân, cùng
toàn thể các thầy cô trong bộ môn khai thác lộ thiên, Viện khoa học công
nghệ mỏ, Công ty cổ phần t vấn xây dựng mỏ, Các công ty than thuộc tập
đoàn than khoáng sản Việt Nam.
Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đối với các ý kiến đóng góp
bổ ích và sự giúp đỡ của các nhà khoa học và các đồng nghiệp trong và ngoài
trờng.


4

Chơng 1
Đánh giá hiện trạng khai thác tại các mỏ lộ thiên
Khấu theo lớp dốc đứng
1.1. khái niệm về mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng

Mỏ lộ thiên khấu theo lớp dốc đứng là mỏ lộ thiên có góc nghiêng bờ
công tác () lớn. Do sự thay đổi về cấu trúc của bờ công tác sẽ làm thay đổi
góc nghiêng bờ công tác.
Trớc đây, khi tiến hành sử dụng các thiết bị nhỏ để đảm bảo khối
lợng khai thác và bóc đá đòi hỏi một số lợng lớn các thiết bị trên mỏ, rải
đều trên các tầng của bờ công tác, do đó các tầng công tác đều có chiỊu réng
b»ng chiỊu réng tèi thiĨu (Bmin) vµ cã chiỊu cao tầng nhỏ để phù hợp với các
thông số làm việc của thiết bị xúc bốc. Điều này, dẫn đến làm cho góc
nghiêng bờ công tác nhỏ (thông thờng từ 12 ữ 180).
Ngày nay, do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đà tạo ra các thiết bị khai
thác lớn có năng suất cao (chủ yếu là máy xúc). Để đảm bảo khối lợng bóc đá
và khai thác khoáng sản thì trên mỏ không cần quá nhiều máy xúc hoạt động.
Khi đó, chỉ tầng nào có máy xúc hoạt động thì mới cần có chiều rộng mặt tầng
công tác đạt Bmin, còn lại các tầng khác chỉ cần có chiều rộng đủ để đảm bảo
ổn định của bờ hoặc sự chuyển động của phơng tiên vận tải. Ngoài ra, khi sử
dụng thiết bị lớn thì các thông số làm việc của nó cũng tăng lên, nên chiều cao
tầng cũng phải đợc nâng đến một giá trị phù hợp. Từ đó, có thể làm góc
nghiêng bờ công tác tăng đến một giá trị đáng kể (có thể tới 35 và hơn). Hay
ngời ta gọi đây là hệ thống khai thác (HTKT) có góc nghiêng bờ công tác lớn.
Ngoài ra, HTKT có góc nghiêng bờ công tác lớn còn có một sè −u viƯt sau:
+ Khi ¸p dơng HTKT cã gãc nghiêng bờ công tác lớn sẽ đẩy lùi một
khối lợng lớn đất bóc về thời kỳ sản xuất sau, nhờ thế làm chậm thời gian
huy động vốn vào sản xuất ®Ĩ bãc ®Êt ®¸.


5

+ Khi sử dụng các thiết bị lớn có công suất cao nên số lợng thiết bị ít
vẫn đảm bảo khối lợng mỏ, làm cho sản xuất tập trung hơn, tạo thuận lợi
trong công việc quản lý và điều hành sản xuất, có điều kiện áp dụng các giải

pháp công nghệ hiệu quả nh nổ mìn tầng cao, nổ mìn bÃi lớn (để giảm chi
phí khoan, nâng cao hiệu quả nổ mìn), sử dụng phơng pháp vận tải theo chu
trình hở, giảm công tác phụ trợ trên mỏ (làm đờng, di chuyển đờng điện,
bảo dỡng công trình và thiết bị) và số lợng công nhân làm việc.
Với hiệu quả vợt trội của HTKT có góc nghiêng bờ công tác lớn, các
mỏ lộ thiên trên thế giới đều sử dụng thiết bị lớn (máy xúc có dung tích gầu
12 ữ 25 m3 và hơn, ôtô có trọng tải 75 ữ 180 tấn). ở Việt Nam HTKT có góc
nghiêng bờ công tác lớn đợc áp dụng ở một số mỏ khai thác than và khai
thác quặng với các thiết bị có công suất lớn nh máy xúc có dung tích gầu đến
12 m3 và ô tô có trọng tải đến 100 tấn.
1.2. Hiện trạng khai thác tại một số mỏ lộ thiên khai
thác than ở nớc ta
1.2.1. Biên giới và Trữ lợng
Theo định hớng quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm
2020, có xét đến năm 2030 của Tập đoàn công nghiệp than khoáng sản Việt
Nam (Vinacomin) do công ty Cổ phần t vấn đầu t mỏ và công nghiệp
(Vinacomin) thiết kế. Trớc những yêu cầu rất lớn về nguồn sử dụng than trong
nớc (chủ yếu ngành điện và xi măng) cũng nh xuất khẩu. Tập đoàn than
khoáng sản Việt Nam tăng cờng khai thác trữ lợng than hiện có ở vùng Đông
Bắc và các vùng khác (trừ bể than Đồng bằng Sông Hồng) với sản lợng đạt
nh sau: phấn đấu đạt sản lợng than sạch vào khoảng từ 50 ữ 55 triệu tấn vào
năm 2015; 55 ữ 60 triệu tấn vào năm 2020; và duy trì 65 triệu tấn vào những
năm sau 2020.
Trong những năm qua cũng nh hiện nay, khai thác mỏ lộ thiên luôn
đóng vai trò chủ đạo trong việc đáp ứng sản lợng của ngành than. Theo thèng


6

kê, sản lợng khai thác lộ thiên trong những năm qua chiếm khoảng 55 ữ 65%

tổng sản lợng khai thác than của toàn ngành. Hiện tại, ngành than có 5 mỏ lộ
thiên lớn với công suất trên 2 triệu tấn/năm (nh Cao Sơn, Đèo Nai, Hà Tu,
Núi Béo,...), và 15 mỏ lộ thiên vừa và công trờng lộ thiên (thuộc các công ty
than Hầm lò quản lý có công suất từ 100 ữ 700 ngàn tấn/năm.[1]
Bng1.1. Sn lng than nguyờn khai được khai thác
lộ thiên giai đoạn 2003÷2009.[1]
Stt Tên chỉ tiêu Đơn vị

2003

Than
Triệu tấn 19,8
nguyên khai
Trong đó:
Triệu tấn 12,98
lộ thiên
1

2 Tỷ trọng

%

3 Đất đá bóc
4

Hệ số bóc
đất đá

2005 2006 2007 2008
42,9

43,9 252,15

17,33 22,06

24,5 26,79 25,33

25,76 154,75

60

Triệu m3 87,18 122,74 165,0

193

211 216,4

7,8

7,9

6,7

Tng
cng

40,8

64

43,1

2009

27,11 34,54

64

m3/tn

66

2004

7,1

7,5

62

59

8,48

59

63

208,7 1198,1
8,0

53,48

Theo quy hoạch của ngành thì khai thác lộ thiên vẫn chiếm vai trò quan
trọng. Mở rộng ranh giới khai thác lộ thiên các mỏ, duy trì nâng công suất
khai thác các mỏ lớn nh Đèo Nai, Cọc Sáu, Cao Sơn, Khe Chàm II, Đông và
Tây Khe Sim, Hà Tu, Núi Béo, Xí nghiệp 917, Khánh hòa,
Bảng 1.2. Một số chỉ tiêu các mỏ và công trờng lộ thiên[1]
Trữ lợng (1000tấn)
TT

I
1
2
3
4
5

Mỏ/ công trờng

Vùng Uông Bí
Mỏ Vàng Danh
Mỏ Mạo Khê
Mỏ Hồng Thái
Mỏ Đông Tràng Bạch
Mỏ Đồng Vông (cả Bắc
Đồng Vông)

Đáy
thiết

kế

Địa chất
HĐ

Công
nghiệp

KL đất
bóc;
103m3

Công
suất
thiết
kế
103tấn

+30
+150

25980
1591
2900
245
200

29517
1750
3190

270
220

201808
14123
23957
1952
1811

350
500
1340
1000

+300

305

335

2294

1500


7

+0

1000

1100

7832

Công
suất
thiết
kế
103tấn
150

+60

19749

22662

91319

650

-220
-135
-30
-70
-20

48699
9373

17569
5736
7150
2818

53046
10310
19326
6310
7365
3100

360272
114500
86505
36050
47150
23188

1650
4700
3500
1350
1350

-20

2395

2635

31220

500

-350
-200

301023
126247
33670

338765
142117
38720

3935725
1770778
700729

5000
3000

-375

53786

59165

733139

3600

-330
+0
-10

48600
105
1090

55890
116
1200

602725
311239

2700
2046
2000

-70

304

350

3249

250

527

580

2274

1050

+0
+0

661
1935
1500

700
2090
1800

3003
15711
23630

2500
1090
450

+10

636

700

4032

700

545

600

100

500

550

160

-50
+0

3909
255
6729

4300
280

7442

50116
2176
93174

3000
100
1500

+30

350

385

5205

100

-20

4917

3764

8560

600

Trữ lợng (1000tấn)
TT

Mỏ/ công trờng

6

Mỏ Nam Tràng Bạch
Mỏ Vietmindo (Uông
7
Thợng)
II Vùng Hòn Gai
1 Mỏ Hà Tu
2 Mỏ Núi Béo
3 Mỏ Hà Lầm
4 Mỏ Suối Lại (Lộ thiên)
5 Mỏ Hà Ráng (T©y Ng· Hai)
Má T©n LËp (khu Bï Lï,
6
Khe Hïm)
III Vïng Cẩm Phả
1 Mỏ Cao sơn ( GĐ I - II)
2 Mỏ Khe Chàm (lộ thiên)
Mỏ Cọc Sáu ( Lộ thiên, có
3
khu Nam Quảng Lợi)
4 Mỏ Đèo Nai
5 Mỏ Lộ Trí ( Thống Nhất)
6 Mỏ Mông Dơng
Mỏ Bắc Quảng Lợi ( CTLT

7
Bắc +50, Nam -70)
Mỏ Khe Chàm I ( cả Đông
8
Bắc Khe Chàm)
9 Mỏ Khe Chàm III
10 Mỏ Tây Nam Đá Mài
11 Mỏ Đông Đá Mài
Mỏ Bàng Nâu (Đông Bàng
12
Nâu, Tây Bàng Nâu)
13 Mỏ Nam Khe Tam
14
15
16
17
18

Đáy
thiết
kế

Lộ thiên(Tây Nam Khe Tam)Cty TNHH MTV Than 35
Lé thiªn (Nam Khe Tam)-Cty
TNHH MTV 86

Má Khe Tam (Dơng Huy)
Mỏ Tây Bắc Khe Tam(LT)
Mỏ Khe Sim
Mỏ Tây Khe Sim (TITVIII)

Mỏ Tây Bắc Ngà Hai

Địa chất
HĐ

Công
nghiệp

KL đất
bóc;
103m3


8

Trữ lợng (1000tấn)
TT

Đáy
thiết
kế

Mỏ/ công trờng

Địa chất
HĐ

Công
nghiệp

KL đất
bóc;
103m3

19
IV

Mỏ Ngà Hai
Vùng Nội Địa

-20

2200
56085

2500
61440

25625
395686

1
2
3
4

Mỏ Núi Hồng
Mỏ Khánh Hòa
Mỏ Na Dơng
Mỏ Nông Sơn

+15
-300
-6
-40

5081
11409
34727
4868

5335
12550
38200
5355

7090
94400
248404
13860

Công
suất
thiết
kế
103tấn
2000
400
1200
1200

250

Bảng 1.3. Các chỉ tiêu biên giới khai trờng mỏ lộ thiên[1]
Mỏ XN Mỏ
Núi than Đèo
Béo 917 Nai

Mỏ
Cọc
Sáu

Mỏ
Mỏ Tây
Cao Nam
Sơn Đá
Mài

Kích
Đơn
Na Khánh
T
thớc khai
vị Dơng Hoà
T
trờng

Mỏ
Hà
Tu

1 Dài
m
2 Rộng
m
3 Diện tích
ha
Số tầng
4
tầng
khai thác
Chiều cao
5
m
bờ má

2069 1570 1430 3500 3000 4400 2550
1568 1050 775 2600 2500 2900 1500
415
325 94
670

2898
1820
486

1277
850
89

25

25

35

15

37

48

40

42

18

300

375

525

135

370

720

605

630

270

1.2.2. HiƯn tr¹ng vỊ hƯ thèng khai thác
Trớc những năm 90 của thế kỷ trớc HTKT đợc sử dụng trên các mỏ
than lộ thiên của Việt Nam do Liên Xô cũ thiết kế là HTKT dọc, một hoặc hai
bờ công tác, đất đá đợc khấu theo lớp nghiêng và đổ ra bÃi thải ngoài, hào
mở vỉa bên vách vỉa.
Các thông số của HTKT là:
- Chiều cao tầng khai thác h = 12ữ15m;
- Chiều cao phân tầng than ht = 6ữ7,5m;
- Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu Bmin = 50ữ55m;
- Góc nghiêng bờ công tác = 13÷150;


9

- Góc nghiêng sờn tầng = 700.
Đặc điểm công nghệ khi khai thác theo các thông số của HTKT này là
các tầng trên bờ công tác đều có chiều rộng bằng nhau và bằng chiều rộng mặt
tầng công tác Bmin mặc dù có bố trí hay không bố trí thiết bị công tác trên tầng
đó. Khai thác theo HTKT này khối lợng đất bóc trong thời kỳ xây dựng cơ
bản là rất lớn, khó điều hoà chế độ công tác mỏ, chi phí đầu t ban đầu lớn,
giá thành khai thác cao làm giảm hiệu quả khai thác của các doanh nghiệp.
Để khắc phục tình trạng trên, vào đầu những năm 90 của thế kỷ XX các
nhà khoa học mỏ của Việt Nam đà tiến hành nghiên cứu áp dụng khai thác
bằng công nghệ khấu theo lớp đứng.
Trong thời gian vừa qua và hiện nay hầu hết các mỏ khai thác than lộ

thiên của Việt Nam đà và đang đợc thiết kế cũng nh vận hành theo HTKT sử
dụng công nghệ khấu theo lớp đứng, chia bờ mỏ thành nhiều nhóm tầng với
góc nghiêng bờ công tác lớn. Các thông số HTKT theo thiết kế và thực tế trong
những năm gần đây trên các mỏ than lộ thiên là khác nhau. Thực tế cho thấy
HTKT này cha phù hợp với các điều kiện khai thác hiện nay của các mỏ than
lộ thiên Việt Nam. Các thông số HTKT của mét sè má cơ thĨ nh− sau:
- Má Cäc S¸u:
HiƯn tại, mỏ Cọc Sáu đà khai thác khu đông tụ Bắc Tả Ngạn với đáy
moong ở mức -143m. Khai trờng đợc chia thành 3 khu vực tả ngạn, Thắng
Lợi và khu Đông Nam.
Khu Tả Ngạn bao gồm 2 đông tụ Bắc và Nam có dải sơn tụ làm ranh
giới. Đông tụ Nam đà kết thúc khai thác và hiện đang làm nơi cha nớc,
đông tụ Bắc đà khai thác đến -160m.
Khu Đông Nam có phần trữ lợng khai thác nằm phía dới các xởng
công nghiệp.
Khu Thắng Lợi, công tác khai thác đang đợc tiến hành ở mức -80ữ +310m


10

Khu gầm Cọc Sáu dự kiến sẽ đa vào khai thác vào năm 2013.
Khu Bắc phay B mở rộng, dự kiến sẽ đa vào khai thác năm 2019.
Hệ thống khai thác mỏ sử dụng là hệ thống khai thác khấu theo lớp
đứng và các thông số HTKT thể hiện bảng 1.4. dới đây:
Bảng 1.4. Thông số HTKT của mỏ than Cọc Sáu[8]

1

Chiều cao tầng

2

Chiều rộng mặt tầng công tác

Bmin

m

50

30ữ40

3

Chiều rộng dải khấu, m

A

m

13ữ15

13ữ15

4

Góc dốc sờn tầng, độ

m

65ữ70

60ữ65

5

Góc bờ công tác, độ

m

6

Chiều rộng đờng vận tải,m


B

28ữ35
24

25ữ30
24

Các thông số

Đơn
vị
m

Giá trị
Thiết kế
Thực tế
15
12ữ15

Ký
hiệu
h

TT

m

- Mỏ Đèo Nai:
Mỏ than Đèo Nai đang tiến hành khai thác đồng thời cả 2 khu vực công
trờng Chính và Lộ Trí. Địa hình toàn mỏ đợc chia thành 2 khu vực nhng
chúng nối thông với nhau và thấp dần về phía Đông. Riêng công trờng chính
đang phải tiến hành khai thác dới mức thoát nớc tự chảy. HTKT mỏ ¸p
dơng lµ HTKT khÊu theo líp dèc døng 1 bê công tác. Thông số HTKT thể
hiện bảng 1.5 nh sau:
Bảng 1.5. Thông số HTKT mỏ than Đèo Nai[8]
Ký
hiệu
h
Bmin

Đơn
vị

m
m

Chiều rộng dải khấu, m

A

m

13ữ15

13ữ15

4

Góc dốc sờn tầng, độ



m

65ữ70

60ữ65

5

Góc bờ công tác, độ

m

28ữ35

25ữ27

6

Chiều rộng đờng vận tải,m


B

m

20ữ22

20ữ22

TT

Các thông số

1
2

Chiều cao tầng
Chiều rộng mặt tầng công tác

3

Giá trị
Thiết kế
Thực tế
15
13ữ15
45
30ữ35


11

- Mỏ Cao Sơn:
Hiện tại mỏ than Cao Sơn chủ yếu khai thác ở vỉa 14-5 khu Đông và Tây
Cao Sơn, đáy khai trờng ở mức -50m. Khu Bắc Cọc Sáu sau khi khai thác hết trữ
lợng than còn lại của vỉa 14-5 ở mức -30m hiện đang dừng và moong trở thành
khu vực chứa nớc, tơng tự khu Tây Bắc Cao Sơn cũng là moong chứa nớc.
Đất bóc chủ u tËp trung ë phÝa Nam khai tr−êng víi ®Ønh cao nhÊt lµ
+400m. ChiỊu cao bê má lín nhÊt khu Nam gần 370m.
Hiện tại, mỏ đà hình thành moong khai thác lớn với đáy moong mức 50m (khu Tây). Khai trờng đợc chia làm 3 khu vực Tây, Đông và Bắc Cọc
Sáu. Hệ thống khai thác sử dụng là HTKT khấu theo lớp dốc đứng, các thông
số HTKT thể hiện bảng 1.6 nh sau:
Bảng 1.6. Thông số HTKT mỏ than Cao Sơn[8]
TT

Các thông số

Giá trị

Ký

Đơn

hiệu

vị

Thiết kế

Thực tế

h

m

15

15

Bmin

m

50

30ữ45

1

Chiều cao tầng

2

Chiều rộng mặt tầng công tác

3

Chiều rộng dải khấu, m

A

m

13ữ15

15

4

Góc dốc sờn tầng, độ



m

65ữ70

60ữ65

5

Góc bờ công tác, độ



m

28ữ35

23ữ27

6

Chiều rộng đờng vận tải,m

B

m

23ữ27

23ữ27

- Mỏ Hà Tu:
Mỏ than Hà Tu khai thác 5 công trờng chính là vỉa 16, vỉa Trụ Đông,
vỉa Trụ Tây, vỉa 78 và vỉa 10, năm 2009 đà kết thúc khai thác moong vỉa 16.
HTKT mỏ đang áp dụng là HTKT khấu theo lớp dốc đứng 2 bờ công tác,
thông sè HTKT thĨ hiƯn b¶ng 1.7 nh− sau:


12

Bảng 1.7. Thông số HTKT mỏ than Hà Tu[8]
Ký
hiệu
h
Bmin

Đơn
vị
m
m

Chiều rộng dải khấu, m

A

m

13ữ15

13ữ15

Góc dốc sờn tầng, độ
Góc bờ công tác, độ
Chiều rộng đờng vận tải,m



B

m
m
m

60ữ70
24
18

60ữ70
25ữ28
20ữ22

TT

Các thông số

1
2

Chiều cao tầng
Chiều rộng mặt tầng công tác

3
4
5
6

Giá trị
Thiết kế
Thực tế

15
15
56
30ữ35

- Mỏ Núi Béo:
Mỏ than Núi Béo đang khai thác tại vỉa 11 và vỉa 14, có cấu tạo 2 hớng
tà lớn. Mỏ đà hình thành 3 moong khai thác độc lập (2 moong tại công trờng
vỉa 11 và 1 moong tại công trờng vỉa 14). Đáy mỏ sâu nhất hiện tại ở mức 100 (khu Tây công trờng vỉa 14). HTKT mỏ đang áp dụng là HTKT khấu theo
lớp đứng, dọc một bờ công tác. Các thông số HTKT thể hiện bảng 1.8 nh sau:
Bảng 1.8. Thông số HTKT mỏ than Núi Béo[8]
Ký
hiệu
h
Bmin
A

Đơn
vị
m
m
m

Góc dốc sờn tầng, độ



m

65ữ70

60ữ65

5

Góc bờ công tác, độ

m

28ữ32

22ữ28

6

Chiều rộng đờng vận tải,m


B

m

16ữ25

20ữ22

TT

Các thông số

1
2
3

Chiều cao tầng
Chiều rộng mặt tầng công tác
Chiều rộng dải khấu, m

4

Giá trị
Thiết kế
Thực tế
15
12
35
25ữ40
12ữ15
12ữ15

- Mỏ Tây Nam Đá Mài:
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, cấu tạo và
phân bố vỉa 13-1 và 13-2, sự ảnh hởng của uốn nếp, đứt gÃy. HTKT mỏ lựa
chọn là HTKT xuống sâu dọc một bờ công tác khấu theo lớp đứng. Thông số
HTKT của má thĨ hiƯn b¶ng 1.9 nh− sau:


13

Bảng 1.9. Thông số HTKT mỏ than Tây Nam Đá Mài[8]

Ký
hiệu
h
Bmin

Đơn
vị
m
m

Chiều rộng dải khấu, m

A

m

13ữ15

12ữ15

4

Góc dốc sờn tầng, độ



m

65ữ70

60ữ70

5

Góc bờ công tác, độ

m

35ữ40

30ữ35

6

Chiều rộng đờng vận tải,m


B

m

20ữ22

20ữ22

TT

Các thông số

1

2

Chiều cao tầng
Chiều rộng mặt tầng công tác

3

Giá trị
Thiết kế
Thực tế
10
10
30
22ữ30

- Mỏ Na Dơng:
Các vỉa than mỏ Na Dơng có cấu tạo là hai hớng tà lớn. Trữ lợng than
chủ yếu tập chung ở phần sâu, đất bóc tập chung chủ yếu ở các tầng phía trên,
nhằm giảm khối lợng đất đá bóc giai đoạn đầu, chọn hệ thống khai thác khấu
theo lớp đứng khai thác xuống sâu, dọc, một bờ công tác, có vận tải đất đá đổ
bÃi thải ngoài và bÃi thải trong. Thông số HTKT thể hiện bảng 1.10 nh sau:
Bảng 1.10. Thông số HTKT mỏ Na Dơng[8]
Ký
hiệu
h
Bmin

Đơn
vị
m

m

Chiều rộng dải khấu, m

A

m

4

Góc dốc sờn tầng, độ



m

55ữ60

55ữ60

5

Góc bờ công tác, độ

m

Chiều rộng đờng vận tải,m

22ữ28
20

16ữ19

6


B

TT

Các thông số

1
2

Chiều cao tầng
Chiều rộng mặt tầng công tác

3

m

Giá trị
Thiết kế Thực tế
12
12
40
30ữ50
12
12ữ16

18ữ22

Theo định hớng của Tập đoàn công nghiệp than khoáng sản Việt Nam
(Vinacomin) đến năm 2020 các mỏ lộ thiên vẫn đóng vai trò rất lớn để đảm
bảo kế hoạch sản lợng của tập đoàn. Do đó, trên các mỏ lộ thiên sẽ đầu t
các thiết bị có công suất lớn, tăng hiệu quả khai thác mỏ lộ thiên cũng nh
tăng hệ số bóc, tăng chiều sâu khai thác. Do vậy, các mỏ sẽ tiến hành khai
thác với HTKT có góc nghiêng bờ công tác càng ngày càng tăng.


14

1.2.3. Hiện trạng sử dụng đồng bộ thiết bị (ĐBTB)
Hiện nay, dây chuyền công nghệ khai thác phổ biến cho các mỏ than lộ
thiên Việt Nam bao gồm: Khoan nổ, xúc bốc, vận tải và đổ thải với các thiết bị
chính trong các khâu công nghệ nh sau:
* Khâu làm tơi sơ bộ: Máy khoan xoay cầu C-250 ( = 250 mm) và
máy khoan thuỷ lực có = 127ữ250 mm.
* Khâu xúc bốc: Máy xúc có dung tích từ 3,5ữ12 m3 xúc đất đá. Phục vụ
cho công tác xuống sâu là các máy xúc TLGN có dung tích gàu từ 2,5ữ3,5m3.
* Khâu vận tải:
- Đất đá: Dùng ôtô tải trọng từ 27ữ96 tấn
- Than: Dùng chủ yếu là ôtô 16ữ40 tấn hoặc phối hợp ôtô - băng tải.
* Khâu thải đá: Dùng máy gạt công suất từ 180ữ320 HP.
1.2.3.1. Khâu khoan nổ
+ Các máy khoan xoay cầu đờng kính 200 ữ 250 mm hiện đang sử
dụng tại các mỏ đều do Liên Xô (cũ) chế tạo. Nhìn chung các máy khoan đều
có thời gian sử dụng lâu (đa vào sử dụng từ những năm đầu thập kỷ 70 ữ 80,
một số máy đa vào những năm 1995 ữ 2005 qua nhiều lần trung đại tu). Các

máy khoan xoay cầu hiện tại có một số nhợc điểm chính nh sau: Di chuyển
chậm, không cơ động, không khoan nghiêng.
+ Hiện nay, trên các mỏ than lộ thiên Việt Nam đà tiến hành đầu t
những loại máy khoan thủy lực có đờng kính d = 127ữ250 mm. Thời gian
đa máy khoan xoay cầu thủy lực vào hoạt động lâu nhất là 10 năm và mới
nhất là 02 năm. Các máy khoan có chất lợng loại A, B và có một số máy loại
C, năng suất cao đạt từ 70.000 ữ77.600 mk/năm và vợt định mức của
Vinacomin. Máy khoan thủy lực có những u điểm nổi bật hơn máy khoan
xoay cầu điện nh sau: Tốc độ di chuyển cao (cơ động), thích nghi lµm viƯc


15

trong điều kiện địa hình chật hẹp, dốc, làm việc theo chế độ khoan tự động và
bán tự động, do tốc độ cắt, phá đất đá trên gơng lỗ khoan lớn, áp suất khí nén
thổi phoi cao vì thế làm tốc độ, năng suất khoan lớn, có khả năng khoan
nghiêng dễ dàng. (Bảng PL2).
Ngoài những u điểm nói trên máy khoan thủy lực còn có những tồn tại
so với máy khoan xoay cầu điện nh sau: Hay xảy ra sự cố kẹt, rắt ty, búa
khoan khi gặp đất đá thay đổi tính chất đột ngột, năng suất giảm mạnh khi gặp
vùng có nhiều nớc ngầm,
Độ mài mòn mũi khoan tăng cao trong đất đá khó nổ cấp nứt nẻ IV ữV
(nh mỏ Cao Sơn, Đèo Nai đất đá chứa nhiều hàm lợng thạch anh...) làm cho
hiệu quả khoan nổ kém.
+ Công tác nổ mìn ở các mỏ lộ thiên Quảng Ninh từ năm 1997 trở lại đây
sử dụng thuốc nổ sản xuất trong nớc ở các xí nghiệp Bộ Quốc phòng, Công ty
Hoá chất Mỏ bao gồm: Anfo, Watergel, NT-13, AD1, Zécnô 79/21, phụ kiện
nổ của úc và ấn Độ. Sử dụng phơng pháp nổ mìn vi sai phi điện, sử dụng
thuốc nổ thông thờng trong các lỗ khoan có nớc nhằm giảm chi phí nổ mìn.
Hiện tại, ở các mỏ nh Cao Sơn, Cọc Sáu, Đèo Nai, Hà Tu, Núi Béo đÃ

tiến hành đầu t một số loại máy khoan thuỷ lực có đờng kính d = 200ữ250
mm để khoan đất đá. Do vậy, trong một mỏ tồn tại các loại thiết bị khoan có
thông số làm việc và năng suất khác nhau, nên sẽ khó khăn trong công tác tổ
chức điều hành và bố trí thiết bị làm việc trên các tầng khác nhau. Dẫn đến
ảnh hởng tới các thông số HTKT, mạng khoan nổ mìn, chỉ tiêu thuốc nổ và
ảnh hởng tới năng suất của máy khoan.
1.2.3.2. Khâu xúc bốc
Trên các mỏ lộ thiên lớn vẫn sử dụng chủ yếu máy xúc EKG do Nga
chế tạo. Dung tích gàu xúc từ 4,6ữ10 m3, chất lợng chủ yếu lo¹i C, cã 04
chiÕc EKG-10 dung tÝch 10 m3 lo¹i A của Cao Sơn và Cọc Sáu.