Nghiên cứu, lựa chọn trình tự khai thác và đồng bộ thiết bị phù hợp với phương pháp vận tải đất đá liên hợp ô tô băng tải cho mỏ than cao sơn

i.1

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

BÙI DUY NAM

NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN TRÌNH TỰ KHAI THÁC VÀ ĐỒNG
BỘ THIẾT BỊ PHÙ HỢP VỚI PHƯƠNG PHÁP VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ
LIÊN HỢP Ô TÔ - BĂNG TẢI CHO MỎ THAN CAO SƠN
Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Mã số

: 60.53.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS Hồ Sĩ Giao

HÀ NỘI, 2013


i.2

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày 03 tháng 04 năm 2013
Tác giả luận văn

Bùi Duy Nam


i.3

MỤC LỤC

Nội dung

Trang

Trang phụ bìa

i.1

Lời cam đoan

i.2

Mục lục

i.3

Danh mục các bảng

i.5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

i.9

MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM CÁC VỈA THAN, HIỆN TRẠNG KHAI THÁC

4

ĐỔ THẢI MỎ THAN CAO SƠN

1.1.

Đặc điểm các vỉa than

4

1.2.

Hiện trạng khai thác mỏ

7

1.3.

Đánh giá hiện trạng sử dụng đồng bộ thiết bị

10

1.4.

Đánh giá trình tự khai thác - đổ thải mỏ than Cao Sơn

14

1.5.

Đặc điểm mỏ khi sử dụng hình thức vận tải đất đá bằng

17

liên hợp ô tô – băng tải
1.6.

Kinh nghiệm sử dụng công nghệ vận tải liên hợp ôtô -

18

băng tải tại các mỏ lộ thiên trên thế giới
1.7.

Đánh giá

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TRÌNH TỰ KHAI THÁC HỢP

22
23

LÝ CHO MỎ THAN CAO SƠN

2.1

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

23

2.2.

Các phương pháp xác định khối lượng mỏ

24

2.3.

Các phương pháp xây dựng biểu đồ chế độ công tác

28

2.4.

Các yếu tố ảnh hưởng tới biểu đồ chế độ công tác

34

2.5.

Công tác lập lịch kế hoạch trên mỏ lộ thiên

49

i.4

2.6.

Lựa chọn trình tự khai thác hợp lý cho mỏ than cao sơn

52

2.7.

Đánh giá

63

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ PHÙ

65

HỢP VỚI PHƯƠNG PHÁP VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ LIÊN HỢP Ô TÔ - BĂNG
TẢI CHO MỎ THAN CAO SƠN

3.1.

Nguyên tắc lựa chọn đồng bộ thiết bị (ĐBTB) khai thác

65

3.2.

Lựa chọn cỡ hạt đất đá hợp lý cho các khâu công nghệ

67

3.3.

Nghiên cứu, lựa chọn thiết bị xúc bốc phù hợp với điều

76

kiện khai thác và quy mô công suất của mỏ
3.4.

Lựa chọn thiết bị khoan phù hợp với điều kiện khai thác và

84

quy mô công suất của mỏ
3.5.

Đánh giá

97

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

99

TÀI LIỆU THAM KHẢO

101

PHỤ LỤC


i.5

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1.

Bảng thống kê đặc điểm các vỉa than mỏ Cao Sơn

6

Bảng 1.2.

Hiện trạng các thông số HTKT của mỏ Cao Sơn

8

Bảng 1.3.

Tổng hợp các thiết bị hiện có của mỏ than Cao Sơn

9

Bảng 1.4.

Năng suất làm việc của máy khoan mỏ Cao Sơn

11

Bảng 1.5.

Năng suất thiết bị xúc bốc hiện có

12

Bảng 1.6.

Năng suất thiết bị vận tải hiện có

13

Bảng 1.7.

Thơng số hệ thống vận tải liên hợp ôtô - băng tải tại
một số mỏ lộ thiên thế giới

20

Bảng 2.1.

Bảng mẫu thống kê khối lượng đất bóc và khối lượng
quặng

25

Bảng 2.2.

Hệ số văng xa của đất đá nổ mìn

41

Bảng 2.3.

Chiều dài tuyến cơng tác hợp lý với chiều sâu mỏ

46

Bảng 2.4.

Chiều dài luồng xúc phụ thuộc vào dung tích máy xúc

46

Bảng 2.5.

Các thơng số cơ bản hệ thống khai thác mỏ than Cao
Sơn

52

Bảng 2.6.

Khối lượng khảo sát theo đợt phương án 1

57

Bảng 2.7.

Khối lượng khảo sát theo đợt phương án 2

57

Bảng 2.8.

Thời gian chuẩn bị tầng mới

61

Bảng 2.9.

Lịch khai thác mỏ than Cao Sơn

64

Bảng 3.1.

Đường kính cỡ hạt hợp lý theo dung tích gàu xúc

62

Bảng 3.2.

Hệ số sử dụng tải trọng xe theo kích thước cỡ hạt

62

Bảng 3.3.

Kích thước cục lớn nhất khuyến cáo cho chiều rộng
băng

74


i.6

Bảng 3.4.

Dung tích gàu xúc hợp lý với các thơng số của tuyến
công tác

79

Bảng 3.5.

Giá trị Vo và qo của ôtô với dung tích gàu xúc theo cự
ly vận tải

81

Bảng 3.6.

Số gầu xúc đầy xe và hệ số sử dụng tải trọng ô tô

82

Bảng 3.7.

Bảng so sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu các tổ
hợp ĐBTB (vận tải đất đá từ gương khai thác đến
trạm đập)

83

Bảng 3.8.

Bảng so sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu các tổ
hợp ĐBTB (vận tải đất đá từ gương khai thác đến bãi
thải)

84

Bảng 3.9.

Quan hệ của đường kính lỗ khoan theo độ tạo khối

83

Bảng 3.10. Lựa chọn máy khoan theo độ bền nén

86

Bảng 3.11. Năng suất máy khoan xoay cầu theo độ cứng đất đá

86

Bảng 3.12. Điều kiện làm việc hợp lý của một số loại máy khoan

87

Bảng 3.13.

Sự phối hợp hợp lý giữa các kiểu máy xúc và máy
khoan

88

Bảng 3.14. Lựa chọn máy khoan theo các yếu tố khác nhau

89

Bảng 3.15. Phân loại đá mỏ theo độ khó khoan, khó nổ

88

Bảng 3.16. Đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào chiều cao tầng

93

Bảng 3.17.

Đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào dung tích gầu
xúc

93

Bảng 3.18.

So sánh đặc tính kỹ thuật và hiệu quả của máy khoan
thuỷ lực và xoay cầu

96

Bảng 3.19. Lựa chọn máy khoan cho mỏ than Cao Sơn
Bảng 3.20.

So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giữa phương án tính
tốn và phương án theo thiết kế kỹ thuật

97
98


i.7

Bảng PL1. Lịch đổ thải mỏ than Cao Sơn (PA tính tốn)

PL.1

Bảng PL2. Phụ lục 2: Bảng nhu cầu thiết bị (PA tính tốn)

PL.2

Bảng PL3.

Chi phí và giá thành xúc bốc, vận tải đất đá thải (PA
tính tốn)

PL.3

Bảng PL4.

Chi phí hiện tại thực xúc bốc, vận tải đất đá (PA tính
tốn)

PL.4


i.8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
TT

Tên hình vẽ, đồ thị

Trang

Hình 1.1.

Dạng cấu trúc đặc trưng các vỉa than mỏ Cao Sơn

7

Hình 1.2.

Biểu đồ phân bố khối lượng than đất theo chiều sâu
V(P) = f(H)

15

Hình 2.1.

Sơ đồ xác định khối lượng mỏ theo phương pháp hình
thang

25

Hình 2.2.

Sơ đồ phát triển của tầng cơng tác trên bình đồ

27

Hình 2.3.

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

28

Hình 2.4.

Biểu đồ CĐCT theo mối quan hệ ΣV= f1(H) và ΣQ =
f2(H)

31

Hình 2.5.

Biểu đồ CĐCT theo mối quan hệ V=ϕ(Q)

33

Hình 2.6.

Ảnh hưởng của góc nghiêng bờ cơng tác tới biểu đồ
CĐCT mỏ

35

Hình 2.7.

Góc nghiêng bờ cơng tác lớn nhất sau khi khấu hết một
chu kỳ theo HTKT khấu theo lớp đứng

37

Hình 2.8.

Hiệu quả k i n h tế khi tiến hành nâng góc nghiêng bờ

cơng tác

37

Hình 2.9.

Biểu đồ CĐCT với góc dốc bờ cơng tác có giá trị khác
nhau

38

Hình 2.10.
Hình 2.11.

Phương án điều chỉnh lịch bóc đá khi góc bờ công tác
ϕ1 〉ϕ 2

Sơ đồ xác định chiều rộng mặt tầng nghỉ theo điều kiện
nổ mìn

Hình 2.12. Sơ đồ xác định bv theo điều kiện vận tải
Hình 2.13.

Sơ đồ xác định chiều rộng dải khấu theo điều kiện kết
thúc chu kỳ khấu mỏ xuống sâu thêm 1 tầng

39
41
42
43

i.9

Hình 2.14.

Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa chiều rộng dải khấu
Aϕ với góc nghiêng của vỉa khống sản

Hình 2.15. Sơ đồ xác định chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu

44
45

Hình 2.16.

Biểu đồ chiều dài luồng xúc phụ thuộc vào dung tích
gầu máy xúc khi A = 23m, H = 15m.

47

Hình 2.17.

Sự thay đổi biểu đồ CĐCT V=ϕ(Q) theo hướng phát
triển cơng trình mỏ

47

Hình 2.18.

Hình dạng biểu đồ CĐCT phụ thuộc vào dạng tuyến
đường hào sử dụng trong mỏ

49

Hình 2.19. Biểu đồ chế độ cơng tác V = ϕ(Q)

51

Hình 2.20.

Trình tự phát triển cơng trình mỏ phương án 1 (1, 2, 3
– trình tự phát triển cơng trình)

54

Hình 2.21.

Trình tự phát triển cơng trình mỏ phương án 2 (1, 2, 3
– trình tự phát triển cơng trình)

54

Hình 2.22.

Sơ đồ cơng nghệ khai thác và bố trí tuyến băng vận tải
đất đá mỏ Cao Sơn phương án 1

55

Hình 2.23.

Sơ đồ cơng nghệ khai thác và bố trí tuyến băng vận tải
đất đá mỏ Cao Sơn phương án 1

56

Hình 2.24. Biểu đồ chế độ công tác V = ϕ(Q) các phương án

58

Hình 2.25. Trình tự đào sâu đáy mỏ

59

Hình 2.26. Sơ đồ bố trí máy xúc chuẩn bị tầng mới

60

Hình 2.27.

Biểu đồ xác định thời gian chuẩn bị tầng mới ứng với
máy xúc có dung tích gầu E = 10,0 m3

Hình 2.28. Biểu đồ chế độ cơng tác V = ϕ (Q) điều chỉnh

61
63

Hình 3.1.

Quan hệ giá thành khoan nổ 1m3 đất đá vào kính thước
cỡ hạt nổ mìn

68

Hình 3.2.

Quan hệ giữa hệ số nở rời Kr và dtb

69


i.10

Hình 3.3.

Quan hệ giữa chu kỳ xúc của máy xúc và kích cỡ hạt
trung bình

69

Hình 3.4.

Quan hệ giữa hệ số xúc của máy xúc và kích thước cỡ
hạt nổ mìn

70

Hình 3.5.

Quan hệ giữa năng suất ca của máy xúc và kích thước
cỡ hạt nổ mìn

70

Hình 3.6.

Quan hệ giữa chí phí xúc bốc và cỡ hạt đất đá

71

Hình 3.7.

Quan hệ giữa năng suất ca của ơtơ và cỡ hạt đất đá

73

Hình 3.8.

Sự phụ thuộc giá thành vận tải ơtơ và kích thước cỡ hạt
trung bình

73

Hình 3.9.

Quan hệ giữa chi phí khai thác quy chuyển 1m3 đất đá
theo kích thước cỡ hạt trong các khâu cơng nghệ

75

Hình 3.10. Sơ đồ cơng nghệ xúc bốc đất đá trên bờ cơng tác

77

Hình 3.11. Số gầu xúc hợp lý theo cung độ vận tải

80

Biểu đồ quan hệ giữa đường kính lỗ khoan và chiều
cao tầng

92

Quan hệ giữa kích thước lớn nhất của khối nứt nẻ và
Hình 3.13. đường kính cỡ hạt trung bình đất đá nổ mìn với đường
kính lỗ khoan

93

Phạm vi áp dụng các phương pháp khoan hợp lý cho
các mỏ lộ thiên

95

Hình 3.12.

Hình 3.14.

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

BÙI DUY NAM

NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN TRÌNH TỰ KHAI THÁC VÀ ĐỒNG
BỘ THIẾT BỊ PHÙ HỢP VỚI PHƯƠNG PHÁP VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ
LIÊN HỢP Ô TÔ - BĂNG TẢI CHO MỎ THAN CAO SƠN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2013



1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Theo quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2015 có xét
triển vọng đến năm 2025 do Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khống sản Việt
Nam (VINACOMIN) lập, tồn ngành Than Việt Nam phấn đấu sản lượng
than sạch năm 2015 đạt khoảng 40÷45 triệu tấn, năm 2020 đạt 55÷60 triệu
tấn, năm 2025 đạt 65÷70 triệu tấn.
Mỏ than Cao Sơn là một trong những mỏ lộ thiên lớn của Việt Nam,
góp phần khơng nhỏ vào kế hoạch sản lượng của tập đồn. Để thực thiện
được sản lượng trên, theo dự án khai thác mỏ than Cao Sơn đến năm 2015 sẽ
đạt 5 triệu tấn than/năm và khối lượng đất bóc 50 triệu m3/năm, với cung độ
vận tải bình quân trên 7km. Để vận tải khối lượng đất đá thải lớn với cung độ

vận tải như trên, mỏ sẽ đầu tư hai hệ thống băng tải với năng suất 20tr m3/1
tuyến/năm. Tuy nhiên, để có thể áp dụng hiệu quả hình thức vận tải trên cần
thiết phải lựa chọn được trình tự khai thác hợp lý nhằm tạo mặt bằng chuyển
tải ổn định, phù hợp với hướng chuyển tải và đảm bảo cung độ từ các gương
khai thác tới trạm chuyển tải là ngắn nhất. Với trình tự khai thác hiện tại chưa
đảm bảo giải quyết được vấn đề này. Hơn nữa, hiện trạng đồng bộ thiết bị
khai thác của mỏ hầu hết là các loại thiết bị có cơng suất nhỏ, nhiều loại đã
hết khấu hao và đã qua nhiều lần trung đại tu nên khơng đảm bảo được tính
đồng bộ và năng suất khi đưa băng tải vào hoạt động.
Vì vậy, để khắc phục được những tồn tại nói trên, góp phần đảm bảo
cho mỏ hoạt động an toàn, bền vững, nâng cao hiệu quả khai thác, cần thiết
phải tiến hành: “Nghiên cứu, lựa chọn trình tự khai thác và đồng bộ thiết bị
phù hợp với phương pháp vận tải đất đá liên hợp ô tô - băng tải cho mỏ than
Cao Sơn”.


2

2. Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt được)
Nghiên cứu, lựa chọn trình tự khai thác và đồng bộ thiết bị phù hợp với
phương pháp vận tải liên hợp ô tô – băng tải cho mỏ than Cao Sơn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng của Đề tài là mỏ than Cao Sơn
- Phạm vi nghiên cứu: Các phương pháp xây dựng và điều chỉnh biểu
đồ chế độ công tác, phương pháp lựa chọn đồng bộ thiết bị.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài và các vấn đề cần giải quyết
- Đánh giá hiện trạng đồng bộ thiết bị, trình tự khai thác – đổ thải của
mỏ than Cao Sơn.
- Nghiên cứu, lựa chọn trình tự khai thác và đồng bộ thiết bị phù hợp
với phương pháp vận tải đất đá liên hợp ô tô – băng tải cho mỏ than Cao Sơn.

- So sánh hiệu quả kinh tế của phương án lựa chọn với thiết kế đã lập.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp thống kê, phân tích kích thước hình học mỏ,
đánh giá tổng hợp điều kiện tự nhiên, kỹ thuật gắn với trình tự khai thác và
đồng bộ thiết bị mỏ trong phạm vi nghiên cứu.
- Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến của các chuyên gia khai
thác mỏ, máy mỏ, cơ điện, vận tải, kinh tế mỏ …
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Góp phần bổ sung vào cơ sở khoa học của việc lựa chọn trình tự khai
thác và đồng bộ thiết bị phù hợp với phương pháp vận tải đất đá liên hợp ô tô
- băng tải của mỏ than Cao Sơn.
- Việc lựa chọn trình tự khai thác và đồng bộ thiết bị phù hợp với
phương pháp vận tải góp phần đảm bảo sản xuất an tồn, bền vững và tăng
hiệu quả kinh tế cho mỏ.


3

7. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận và tài liệu tham
khảo được trình bày trong 101 trang với 40 bảng biểu và 33 hình vẽ, đồ thị.
Luận văn: “Nghiên cứu, lựa chọn trình tự khai thác và đồng bộ thiết bị
phù hợp với phương pháp vận tải liên hợp ô tô – băng tải cho mỏ than Cao
Sơn” hoàn thành nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy hướng dẫn khoa học
PGS TS. Hồ Sĩ Giao, phịng Cơng nghệ khai thác mỏ lộ thiên, Viện Khoa học
Công nghệ Mỏ - Vinacomin, mỏ than Cao Sơn và các đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!


4

CHƯƠNG 1
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC
ĐỔ THẢI MỎ THAN CAO SƠN
1.1. ĐẶC ĐIỂM CÁC VỈA THAN

Trong biên giới khu mỏ Cao Sơn có 8 vỉa than cơng nghiệp: V10, V11, V12,
V13-1, V13-2, V14-1, V14-2, V14-5 là đối tượng khai thác lộ thiên của mỏ.
- Vỉa 14-5: Vỉa có diện tích phân bố rộng, chiều dày tồn vỉa thay đổi từ
0,79m (LK.K22) đến 41,41m (LK.2573), trung bình 11,16m. Chiều dày riêng than
đổi từ 0,79m (LK.K22) đến 33,68m (LK.2573), trung bình 9,68m. Đá kẹp trong vỉa
có từ 1÷11 lớp, chiều dày đá kẹp từ 0,0÷17,76m (LK2573), trung bình 1,48m. Độ
dốc vỉa từ 6÷700, trung bình 260. Hệ số chứa than trung bình 89%. Vỉa 14-5 có cấu
tạo tương đối phức tạp, thành phần lớp đá kẹp đa số là sét kết, đôi khi là những lớp
bột kết hạt mịn.
- Vỉa 14-4: chủ yếu phân bố từ phía Đơng Bắc sang phía Tây Nam khu mỏ.
Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,27m (LK.2576) đến 45,00m (LK175), trung bình
4,04m. Đá kẹp trong vỉa có từ 1÷9 lớp. Chiều dày đá kẹp từ 0,0÷6,93m (LK.707),
trung bình 0,47m. Độ dốc vỉa từ 5÷700, trung bình 290. Hệ số chứa than trung bình
của vỉa 91%, độ tro hàng hố trung bình 15,63%. Vỉa 14-4 có 170 cơng trình gặp vỉa,
trong đó có 58 hào gặp lộ vỉa và các lỗ khoan thăm dò.
- Vỉa 14-2: có diện phân bố tương đối ổn định trên tồn khu mỏ. Chiều dày
toàn vỉa thay đổi từ 0,43m (LK.2631) đến 28,05m (LK.101), trung bình 4,24m.
Chiều dày riêng than đổi từ 0,43m (LK.2631) đến 26,48m (LK.101), trung bình
3,69m. Đá kẹp trong vỉa có từ 1÷8 lớp, chiều dày đá kẹp từ 0÷5,08m (LKS41), trung
bình 0,59m. Độ dốc vỉa từ 3÷640, trung bình 260, hệ số chứa than trung bình của vỉa
92%, độ tro hàng hố trung bình 13,52%. Vỉa 14-2 có 190 cơng trình gặp vỉa, trong
đó có 46 hào gặp lộ vỉa và các lỗ khoan thăm dò.

5

- Vỉa 13-2: Chiều dày vỉa thay đổi từ 0,51m (LK846) đến 17,20m (LK.473).
Góc dốc vỉa biến đổi từ 3÷520, trung bình 240. Vỉa có từ 1÷10 lớp kẹp. Chiều dày lớp
kẹp thay đổi từ 0÷5,08m (LK.74), trung bình 0,47m. Vỉa 13-2 thuộc loại vỉa có cấu
tạo từ đơn giản đến rất phức tạp, chiều dày tương đối ổn định, trừ một vài nơi vỉa bị
vát mỏng (LK.2722-T.XIB và LK.2576-TXII). Các lớp kẹp mỏng chủ yếu là bột kết,
sét kết, sét than. Hệ số chứa than trung bình của vỉa 91%, độ tro trung bình 16,18%.
- Vỉa 13-1: Phân bố hầu khắp diện tích khu mỏ chiều dày vỉa thay đổi từ 0,36
m (LK500) đến 37,13m (LK.74). Góc dốc vỉa biến đổi từ 3÷740, trung bình 260. Vỉa
có từ 1÷14 lớp kẹp, trung bình 2 lớp. Chiều dày lớp kẹp thay đổi từ 0÷13,77m
(LK.74), trung bình 1,43m. Vỉa 13-1 thuộc loại vỉa có cấu tạo từ đơn giản đến rất
phức tạp. Xen kẹp trong vỉa than là các lớp sét kết, sét than. Hệ số chứa than trung
bình của vỉa 86%, độ tro hàng hố trung bình 15,62%.
- Vỉa 12: Vỉa không ổn định, lộ ra ở cánh Nam nếp lõm Bàng Nâu, có 219
cơng trình thăm dị bắt gặp. Dọc theo lộ vỉa đã có 35 hào thăm dị để xác định vỉa,
chiều dày vỉa thay đổi từ 0,59m (H263) đến 3,74m (H1133). Dưới sâu vỉa phân bố
hầu khắp diện tích khu mỏ. Chiều dày tồn vỉa thay đổi từ 0,19m đến 16,88m, trung
bình 1,83m. Đá kẹp trong vỉa có từ 1÷6 lớp, chiều dày đá kẹp từ 0÷7,53m, trung bình
0,22m. Vỉa có cấu tạo đơn giản, thường chỉ gặp một lớp than, xen kẹp trong vỉa than
chủ yếu là sét kết, sét than. Độ dốc vỉa thay đổi từ 3÷630, trung bình 240, hệ số chứa
than trung bình của vỉa 93%, độ tro hàng hố trung bình 17,28%.
- Vỉa 11: Vỉa lộ ra dưới lớp đất phủ trên một diện hẹp ở phía Tây Nam khu mỏ
(Cạnh LK394 T.VI), vỉa có 145 cơng trình thăm dị bắt gặp. Khu vực phía Nam và
Tây Nam đứt gẫy L-L vỉa than tương đối ổn định, cấu tạo vỉa đơn giản. Các lớp đá
kẹp trong vỉa chủ yếu là sét kết, bột kết, đơi chỗ là sét than. Chiều dày tồn vỉa thay
đổi từ 0,27÷17,52m, trung bình 3,89 m. Đá kẹp trong vỉa có từ 1÷6 lớp, chiều dày đá
kẹp từ 0÷4,09m, trung bình 0,41m. Hệ số chứa than trung bình của vỉa 91%, độ tro
hàng hố trung bình 15,91%.

6

- Vỉa 10: Vỉa không lộ ra dưới lớp đất phủ, diện lộ ra ở trên mức - 350, vỉa có
80 cơng trình bắt gặp. Chỗ cao nhất gặp vỉa ở mức +64,5 m (LK 394 TVI ). Chiều
dày toàn vỉa thay đổi từ 0,28÷24,17m, trung bình 5,57 m, đá kẹp trong vỉa có từ 1÷9
lớp, chiều dày đá kẹp từ 0÷5,72m, trung bình 0,71m. Vỉa có từ 1÷3 lớp than, cá biệt
tới 9 lớp than. Các lớp đá kẹp thường mỏng, chỉ một vài điểm có chiều dày lớn hơn
1,00m. Sát vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, ít gặp lớp sét kết. Vỉa 10 có độ dốc
vỉa biến đổi từ 9÷670, độ tro hàng hố trung bình là 14,31%.
Bảng 1.1: Bảng thống kê đặc điểm các vỉa than mỏ Cao Sơn
TT

Chiều dày

Số lớp đá
kẹp

Từ - đến

Trung bình
Từ - đến

Trung bình
Chiều dày

Cấu tạo

Khoảng
cách Các

vỉa (m)

Vỉa

Phân loại vỉa

1

14-5

0,37 ÷ 41,41
9,41

0 ÷ 10
2

Tương đối ổn
định

Phức tạp

94

2

14-4

0,27 ÷ 45,0
3,62

0÷8
1

Tương đối ổn
định

Đơn giản

30

3

14-2

0,33 ÷28,05
3,65

0÷7
1

Tương đối ổn
định

Đơn giản

34

4

14-1

0,10 ÷ 6,01
1,70

0 ÷2

Khơng ổn định

Đơn giản

24

5

13-2

0,51 ÷ 17,52
4,01

0 ÷9
1

ổn định

Đơn giản

42

6

13-1

0,10 ÷37,13
5,59

0 ÷ 13
2

Tương đối ổn
định

Phức tạp

37

7

12

0,19 ÷16,88
1,83

0÷5

Tương đối ổn
định

Đơn giản

27

8

11

0.27 ÷ 17,52
3,97

0÷5
1

Tương đối ổn
định

Phức tạp

81

9

10

0,28 ÷ 24,17
5,57

0÷8
1

Tương đối ổn
định

Phức tạp

94


7

LK CS19
LK 160

LK 152 LK S71

F.C

5
V.14-

V.13-1

V.12

V.12

+

V.10
V.9

+150

lk 819 +100

LK 132
F.L

V.11
V.10
V.9
+

V.8
V.8

V .1

4 -4

+-

V.13-2

+

V.11

H.443
110° 15°

LK 102

V.14-2

3 -1
V .1
2
V .1
1
.
V1
0
V .1

+-

H.581
10 0° 22°

+

+150
+100
+50
0
-50
-100
-150
-200
-250
-300
-350

LK 2611

+-

LK S12

LK 2467
H.258
100° 22°

+50
0
-50
-100
-150
-200
-250
-300
-350

Hình 1.1: Dạng cấu trúc đặc trưng các vỉa than mỏ Cao Sơn
1.2. HIỆN TRẠNG KHAI THÁC MỎ

1.2.1. Hiện trạng khai trường
Hiện nay, mỏ đang huy động khai thác khu Đông Cao Sơn vỉa 14-5 và
khu Cao Sơn gồm các vỉa 14-5, 14-5A, 14-4, 14-2.
*/ Khu Đông Cao Sơn: Hiện nay mỏ đang tập trung bóc đất ở các tầng
từ +50 ÷ +170 phía vách vỉa 14-5 để mở rộng khu Đơng Cao Sơn (ĐCS) về
phía Nam. Than khai thác tại vỉa 14-5 từ các tầng +65, +50, +35 và tầng +20.

Ngoài ra mỏ đang hoàn thiện mương thoát nước vành đai ĐCS từ mức +145,
+220, đảm bảo an toàn cho tuyến đường vận tải đất từ mức +170 ÷ +145 ra bãi
thải ĐCS trong mùa mưa bão.
*/ Khu Cao Sơn: Tập trung mở rộng khu Nam Cao Sơn để tạo diện mở
rộng khu Đông Cao Sơn về phía Nam.
Hạ thấp tuyến đường Đơng - Tây xuống mức +20, mở rộng diện khai
thác khu Trung tâm Cao Sơn về phía Nam để khai thác than vỉa 14-5 ở mức
+65, +50, +35, +20. Mở rộng diện khai thác vỉa 14-4, 14-2 về phía Nam và thi
cơng tuyến đường nối liền khu Trung tâm Cao Sơn với khu Tây nam Cao Sơn
vỉa 14-4, 14-2 để vận chuyển một phần đất đá về bãi thải Khe Chàm III nhằm
rút ngắn cung độ vận chuyển đất đá thải của mỏ
1.2.2. Hiện trạng bãi thải


8

Đất đá thải của mỏ được đổ tại các bãi thải ngồi như sau:
+ Bãi thải trong Đơng Cao Sơn.
+ Bãi thải Khe chàm III mức +180.
+ Bãi thải ngoài Đông Cao Sơn mức +245, +250, +260.
Công tác đổ thải ở bãi thải Đơng Cao Sơn hiện nay rất khó khăn: do
diện đổ thải hẹp, liên quan đến nhiều đơn vị xung quanh, cốt cao đổ thải
thường xuyên phải nâng lên; do vậy, cung độ vận chuyển đất ngày càng dài
gây khó khăn lớn cho cơng tác vận tải.
1.2.3. Hiện trạng đồng bộ thiết bị
Mỏ than Cao Sơn được thiết kế và trang bị kỹ thuật cơ giới với hệ
thống khai thác: xuống sâu có vận tải, đất đá đổ bãi thải ngồi, bãi thải trong
với việc áp dụng cơng nghệ khấu theo lớp đứng, đào sâu đáy mỏ bằng máy
xúc thuỷ lực gầu ngược. Hiện trạng các thông số của hệ thống khai thác tại
Cao Sơn được trình bày ở bảng 1.2.

Bảng 1.2: Hiện trạng các thông số HTKT của mỏ Cao Sơn
TT
Tên thông số
Đơn vị
Giá trị
1 Chiều cao tầng bóc đất đá
m
12 ÷ 15
2 Chiều cao phân tầng khai thác than
m
5 ÷ 7,5
3 Chiều cao tầng kết thúc
m
15 ÷ 30
4 Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu Bmin
m
45 ÷ 50
5 Chiều rộng mặt tầng nghỉ
m
18 ÷ 20
6 Số lượng tầng trong một nhóm tầng
3÷ 4
7 Góc dốc sườn tầng
độ
65 ÷ 70
8 Góc dốc bờ cơng tác φmax
độ
28 ÷ 32
9 Chiều rộng dải khấu
m

13 ÷ 15
10 Mức thoát nước tự chảy
m
+50
11 Cốt cao đáy mỏ hiện tại
m
- 100
Các khâu cơng nghệ chính trong q trình khai thác gồm: khoan nổ,
xúc bốc, vận tải, thải đá, thoát nước.
Đồng bộ thiết bị khai thác chủ yếu tại khâu khoan là sử dụng máy


9

khoan xoay cầu CБШ-250, máy khoan thủy lực DML 1600/110 và
TAMROCK;
Khâu xúc đất đá chủ yếu dùng máy xúc tay gàu kéo cáp ЭКГ-5A ;ЭКГ8И và ЭКГ-10И; có dung tích gàu từ 4,6÷10m3; xúc than dùng máy xúc ЭКГ4,6; phương tiện vận tải là ơtơ có tải trọng từ 36÷96 tấn.
Những năm gần đây, Công ty Cổ phần than Cao Sơn đã đầu tư các thiết
bị xúc bốc hiện đại như: máy xúc thuỷ lực gàu ngược (MXTLGN) có dung
tích gàu E = 3,5÷12 m3 để bóc đất đá, đào sâu đáy mỏ và khai thác than. Đây
là một trong những loại thiết bị cơ động, quỹ đạo xúc khá linh hoạt và mềm
dẻo, có khả năng xúc phía dưới mức máy đứng khá sâu từ 6÷7m tùy theo từng
cỡ máy và thơng số làm việc của nó. Kết quả hoạt động của chúng trên các
mỏ than lộ thiên đã chứng minh vai trị quan trọng của nó trong q trình đào
sâu đáy mỏ.
Ngồi ra, Cơng ty than Cao Sơn - Vinacomin cũng đã đầu tư các loại
ôtô hiện đại hơn như ơtơ khung mềm Volvo A35D, HM 400-2R có tải trọng
37 tấn để vận chuyển trong điều kiện đường xấu, ơ tơ khung cứng CAT 773E
có tải trọng 58 tấn, Belaz 7555; HD 465 có tải trọng 55 tấn và CAT 777 có tải
trọng 96 tấn để vận chuyển đất đá ra bãi thải.

Bảng 1.3: Tổng hợp các thiết bị hiện có của mỏ than Cao Sơn
TT
I
1
2
3
II
1
2
3

Thiết bị

Nước
SX

Máy khoan
MK xoay cầu CБШ có d = 243÷250 mm
Nga
Máy khoan DML 1600
T. Điển
MK Tamrock có d = 50÷89 mm
Máy xúc
Máy xúc TLGN PC1800-6 dung tích gàu 12m3
Nhật
Máy xúc TLGN bánh xích PC1250SP-8R dung
tích V=6,7m3
Nhật
3
Máy xúc PC 750-7 số P3 dung tích gàu 3,4m

Nhật

Số
lượng
16
1
1

Phân loại
A B C
16
1
1

01

01

3
2

2

1
2


10

TT

Thiết bị
4 Máy bốc bánh lốp Volvo 180F
Máy xúc lốp HuynDai 170W-7 dung tích V =
5 0,8m3
Máy xúc HuynDai 170W-7 dung tích V =
6 0,8m3
7 Máy xúc ЭКГ- 4,6Б dung tích V= 5 m3
8 Máy xúc ЭКГ- 10m3
9 Máy xúc ЭКГ- 8m3
III Máy gạt
1 Máy gạt D155-2
2 Máy e gạt lốp GD 705A-4
3 Máy gạt bánh lốp Cat D 8R
4 Máy gạt bánh lốp Cat 14M
5 Máy gạt xích KOMATSU D155A-6R
IV Ơ tơ
1 Xe Cat 773E tải trọng 58 T
2 Xe HD 465 -7 tải trọng 55 T
3 Xe CAT 777E tải trọng 96 T
4 Xe VOLVO tải trọng 32 T
5 Xe VOLVO 40E tải trọng 32 T
6 Xe KOMATSU HM - 2R tải trọng 36T
7 Xe KOMATSU HM - 2R tải trọng 36T

Nước
Số
SX
lượng
T. Điển
4

Phân loại
4

H.Quốc

1

1

H.Quốc
Nga
Nga
Nga

2
11
1
08

2
1
1

Nhật
Nhật
Mỹ
Mỹ

7

2
1
1
1

4
2

Mỹ
Nhật
Mỹ
T. Điển
T. Điển
Nhật
Nhật

25
50
4
10
8
5
10

10
08
3

1
1

1
10
5

15
45
4
10

8
5
10

1.3. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ

1.3.1. Thiết bị khoan
Hiện tại, mỏ đang sử dụng 16 chiếc máy khoan xoay cầu CБШ-250 do
Nga chế tạo nhưng đều thuộc loại C; 01 một máy khoan thuỷ lực DML đường
kính 230mm. Khối lượng khoan chủ yếu vẫn do máy khoan xoay cầu đảm
nhiệm (chiếm 75-80% khối lượng khoan tồn mỏ). Cơng tác khoan nổ mìn
phá đá lần 2, phá mơ chân tầng chủ yếu được thực hiện bằng khoan thủy lực
TAMROK CHA-1100.
Năng suất làm việc của máy khoan mỏ Cao Sơn thể hiện trong bảng 1.4


11

Bảng 1.4: Năng suất làm việc của máy khoan mỏ Cao Sơn
TT
1

2

Máy khoan
Máy khoan xoay cầu
CБШ - 250 MH
Máy khoan thuỷ lực
DML 1600

Năng
suất ca
(m/ca)

Năng suất
Ngày
(m/ng)

Năng
suất năm
(103m/n)

Khả năng
khoan sâu
(m)

48÷50

135÷140

37,1

32

70÷74

179

36,5

54

Các máy khoan xoay cầu CBIII-250MH có năng suất 37.100 m/năm thấp
hơn năng suất theo Định mức 2034/QĐ-HĐQT. Máy khoan thuỷ lực DML
được đầu tư và đưa vào sử dụng từ năm 2006. Hiện tại máy còn chất lượng
loại C; năng suất đạt theo Định mức 2034/QĐ-HĐQT
Máy khoan thủy lực và CБШ-250 hiện có của mỏ làm việc có hiệu quả
và cho năng suất cao nhất trong phạm vi đất đá có mức độ khó khoan có giá
trị Pk = 10 ÷ 15 (thuộc nhóm II - III, độ kiên cố f = 10 ÷ 12), ít hoặc khơng có
nước ngầm. Trong những khu vực có nước ngầm hoạt động hoặc độ cứng đất
đá tăng f > 13 với máy khoan có D = 250 mm thì năng suất khoan giảm
15 ÷ 20 % đồng thời các chi phí khoan tăng (chi phí dầu từ 2,7 lên xấp xỉ 3
l/mk). Một số khu vực bóc đất của mỏ có độ kiên cố cao f > 13 hoặc nước
ngầm hoạt động mạnh thì năng suất của MKTL chỉ còn bằng xoay cầu sử
dụng điện vk = 10 ÷ 11m/h. Trong điều kiện như vậy sử dụng máy khoan
CБШ-250 có hiệu quả hơn.
Nhận xét:
- Điều kiện tự nhiên của mỏ phức tạp độ kiên cố đất đá cao phân bố
không đồng đều. Nhiều khu vực phân lớp mạnh, nước ngầm hoạt động là
những yếu tố gây khó khăn trong cơng tác khoan, nổ mìn của mỏ.
- Máy khoan xoay cầu có thời gian sử dụng quá lâu > 30 năm, chất
lượng còn lại kém. Năng suất thấp, khó đáp ứng với điều kiện khi mỏ tăng sản

lượng bóc đất về lâu dài.


12

1.3.2. Thiết bị xúc bốc
Mỏ than Cao Sơn hiện nay vẫn còn đang sử dụng chủ yếu máy xúc
ЭКГ do Nga chế tạo. Dung tích gàu xúc từ 4,6÷10 m3, chất lượng chủ yếu
loại C.
Những năm gần đây, mỏ than Cao Sơn đã đầu tư máy xúc thuỷ lực gàu
ngược (MXTLGN) với dung tích gàu từ 3,5÷12 m3. Qua thời gian hoạt động,
MXTLGN đã chứng minh những ưu điểm nổi bật của mình: áp lực lên nền
nhỏ, cơ động, quỹ đạo mềm dẻo, xúc được ở vị trí dưới mức máy đứng và đã
thể hiện là thiết bị không thể thiếu được khi các mỏ khai thác xuống sâu.
Mỏ Cao Sơn việc dùng đồng bộ ЭКГ - 4,6 và ЭКГ -5 phối hợp với ơtơ
27÷40 tấn là tương đối phù hợp trong những năm trước đây khi chiều sâu khai
thác cịn thấp, hệ số bóc thấp, chưa địi hỏi cường độ khai thác lớn. Hiện nay
mỏ càng xuống sâu, khai thác với hệ số bóc lớn thì các đồng bộ trên bộc lộ
một số nhược điểm dẫn tới giảm năng suất và giá thành khai thác cao như:
- Năng suất thiết bị thấp;
- Chi phí: bảo dưỡng, sửa chữa lớn và nhỏ, năng lượng tính cho 1 đơn
vị sản phẩm lớn hơn so với khi dùng thiết bị lớn;
- Số nhân viên phục vụ tăng;
- Sản xuất phân tán, gây phức tạp cho công tác điều hành sản xuất, tổ
chức bảo dưỡng sửa chữa vận hành;
Bảng 1.5: Năng suất thiết bị xúc bốc hiện có
TT
1
2
3

4
5
6
7

Năng suất Năng suất
Đơn vị năm theo
năm theo
Định mức
thống kê
3 3
3
Máy xúc chạy điện ЭКГ 4,6b-(5A) có E=4,6 ÷ 5m 10 m 835÷907
713÷893
3
3 3
Máy xúc chạy điện ЭКГ 8И có E = 8m
10 m
1.026
727÷866
3
3 3
Máy xúc chạy điện ЭКГ - 10 có E = 10m
10 m
1.283
1.340÷1.512
Máy xúc TLGN CAT-1800-6 có E = 12m3
103m3
1.637
1.525÷1.624

Máy xúc TLGN CAT-365BL có E = 3,5m3
103m3
624
572÷904
3
3 3
Máy xúc TLGN PC1250 có E = 6,7m
10 m
987
1.224
Máy bốc KAWASAKI
103m3
834÷952
Tên thiết bị


13

Qua bảng thống kê năng suất các máy xúc từ năm 2009 ÷ 2010 ở bảng
1.5 cho thấy: Hầu hết các máy xúc của mỏ có năng suất năm đạt và vượt định
mức Định mức 2034/QĐ-HĐQT (loại B) . Tuy nhiên 1 số máy xúc ЭКГ 4,6(5A) có E=4,6 ÷ 5m3 chưa đạt năng suất theo định mức.
1.3.3. Thiết bị vận tải
Công tác vận tải đất đá và than ở mỏ sử dụng ôtô đơn thuần. Hiện nay,
mỏ than Cao Sơn sử dụng loại ơtơ có tải trọng 27÷96 tấn gồm nhiều chủng
loại như: CAT 773E; HD467-7 ( tải trọng 55÷58 tấn); CAT 777 (tải trọng 96
tấn); v v ... Các loại ôtô này được đầu tư theo các thời kỳ khác nhau, nên có
chất lượng khác nhau đặc biệt cùng vận hành trên 1 tuyến đường sẽ làm ảnh
hưởng lẫn nhau và giảm hiệu quả làm việc. Hiện nay, mỏ than Cao Sơn xe
chất lượng loại B, C chiếm khoảng 80% tổng số thiết bị vận tải.
Năng suất các ôtô tổng hợp ở bảng 1.6, qua bảng thấy rằng đa số các xe

chất lượng loại C có năng suất thấp hơn so với định mức; các xe mới (loại A,
B) có năng suất cao hơn định mức. Số giờ hoạt động của thiết bị vận tải qua
các năm thay đổi có xu hướng năm trước cao hơn năm sau do yêu cầu sửa
chữa bảo dưỡng. Qua đó, có thể thấy rằng một số chủng loại thiết bị vận tải có
chất lượng kém cần phải thay thế để đảm bảo nhu cầu phát triển của mỏ trong
tương lai.
Bảng 1.6: Năng suất thiết bị vận tải hiện có
TT
1
2
3
4
5
6
7

Loại xe
Belaz
CAT773E
CAT777D
HD 465 -5;7
HD 785 -5;7
A35D
HM 400-2R

Số giờ hoạt động bình
quân đầu xe, giờ
2009
850
3685

4250
4136
4235
4608
4442

2010
3582
3572
4054
4084
2900
4108

Năng suất vận tải đất
bình quân đầu xe ,
m3/năm
2009
2010
1.068
173.893
145.941
254.075
210.544
181.247
163.698
279.022
251.398
27.042
12.986

137.307
107.996