Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu và xác định các tham số hợp lý của hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng dàn chống tự hành trong điều kiện vỉa dày dốc ở vùng Quảng Ninh

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

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ DỌC VỈA PHÂN TẦNG SỬ DỤNG DÀN CHỐNG TỰ

HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY DỐC

VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2017

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

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ DỌC VỈA PHÂN TẦNG SỬ DỤNG DÀN CHỐNG TỰ

HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY DỐC

VÙNG QUẢNG NINH

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 62.52.06.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS Đỗ Mạnh Phong

2. TS Nguyễn Anh Tuấn

Hà Nội - 2017

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 2017

Tác giả Luận án

Nhữ Việt Tuấn

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

........................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HTKT LÒ DVPT ÁP DỤNG CHO ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 5 1.1. Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc

trên thế giới ................................................................................................................ 5

1.1.1. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa

than dày, dốc trên thế giới....................................................................................... 5

1.1.2. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT ................................................ 18

1.1.3. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện

các vỉa than dày, dốc trên thế giới ........................................................................ 19

1.1.4. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc

trên thế giới ........................................................................................................... 20

1.2. Tổng quan kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than

dày, dốc vùng Quảng Ninh ...................................................................................... 20

1.2.1. Khái quát chung về bể than Quảng Ninh .................................................... 20

1.2.2. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các vỉa than dày, dốc vùng Quảng

Ninh ...................................................................................................................... 23

1.2.3. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa

than dày, dốc vùng Quảng Ninh ........................................................................... 31

1.2.4. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT ................................................ 35

1.2.5. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện

các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh ............................................................... 35

1.2.6. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc

vùng Quảng Ninh .................................................................................................. 37

1.3. Kết luận Chương 1 ........................................................................................... 37

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC TRONG HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DÀN CHỐNG ...................................................... 39

iii

2.1. Quy luật dịch chuyển của than – đá trong quá trình thu hồi than nóc .............. 39

2.2. Nghiên cứu quá trình thu hồi than nóc trên mô hình vật liệu tương đương ..... 43

2.2.1. Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố địa

chất – kỹ thuật mỏ ................................................................................................. 43

2.2.2. Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của kết cấu dàn

chống và quy trình thu hồi than nóc ..................................................................... 55

2.3. Nghiên cứu quá trình hạ trần, thu hồi than nóc của HTKT lò DVPT sử dụng

dàn chống KDT-2 tại mỏ than Hà Ráng bằng mô hình số ...................................... 57

2.3.1. Lựa chọn các tham số và xây dựng mô hình mô phỏng ............................. 57

2.3.2. Khai thác mô hình mô phỏng ...................................................................... 59

2.3.3. Phân tích, đánh giá các kết quả khai thác trên mô hình số ......................... 60

2.4. Kết luận Chương 2 ........................................................................................... 65

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HTKT

LÒ DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC VÙNG QUẢNG NINH ........................................................ 66 3.1. Nghiên cứu, đề xuất công nghệ CGH áp dụng cho HTKT lò DVPT trong điều

kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh .......................................................... 66

3.2. Nghiên cứu xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH

áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh ............................. 74

3.2.1. Nghiên cứu xác định chiều cao PTKT hợp lý ............................................ 74

3.2.2. Nghiên cứu xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý .......................... 77

3.3. Kết luận Chương 3 ........................................................................................... 85

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ÁP DỤNG CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ .................... 87 4.1. Khái quát chung về điều kiện địa chất khu vực được lựa chọn thiết kế áp dụng

................................................................................................................................. 87

4.2. Lựa chọn các thông số của HTKT và CNKT ................................................... 89

4.3. Tính toán hộ chiếu chống giữ gương khai thác ................................................ 90

4.3.1. Tính toán áp lực mỏ tác động lên dàn chống .............................................. 90

4.3.2. Kiểm tra khả năng kháng lún của cột chống vào nền lò ............................. 92

4.4. Tính toán xây dựng hộ chiếu KNM và tổ chức sản xuất lò chợ ....................... 92

4.4.1. Tính toán hộ chiếu KNM ............................................................................ 92

4.4.2. Tổ chức sản xuất lò chợ .............................................................................. 94

4.5. Tính toán các chỉ tiêu KTKT của công nghệ ................................................... 96

4.5.1. Sản lượng than khai thác 1 dải khấu ........................................................... 96

4.5.2. Sản lượng than khai thác 1 chu kỳ .............................................................. 96

4.5.3. Sản lượng than khai thác một ngày đêm ..................................................... 96

4.5.4. Sản lượng than khai thác một tháng ........................................................... 97

4.5.5. Công suất lò chợ ......................................................................................... 97

4.5.6. NSLĐ trực tiếp ............................................................................................ 97

4.5.7. Chi phí gỗ cho 1000 tấn than ...................................................................... 97

4.5.8. Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than ............................................................ 97

4.5.9. Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than ................................................................ 97

4.5.10. Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than .................................................... 97

4.5.11. Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than ........................................................ 98

4.5.12. Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than ............................................... 98

4.5.13. Tổn thất than ............................................................................................. 99

4.6. Tính toán giá thành phân xưởng của công nghệ ............................................ 101

4.7. Đánh giá các chỉ tiêu KTKT của công nghệ được chọn ................................ 104

4.8. Kết luận Chương 4 ......................................................................................... 106

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 107 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .......................................... 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 111 .................................................................................................................... 116 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Hệ thống khai thác HTKT

Dọc vỉa phân tầng DVPT

Công nghệ khai thác CNKT

Cơ giới hóa CGH

Khoan nổ mìn KNM

Dàn chống tự hành DCTH

Phân tầng khai thác PTKT

Khu khai thác KKT

Năng suất lao động NSLĐ

Sản lượng khai thác SLKT

Kinh tế kỹ thuật KTKT

Lộ vỉa LV

Ki lô mét km

Nghiên cứu sinh NCS

mét m

Viện nghiên cứu Khoa học Trắc địa trong ngành Mỏ của VNHIMI Liên Xô (cũ)

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Kết quả áp dụng HTKT lò DVPT trên thế giới ................................................. 5 Bảng 1.2: Tổng hợp SLKT tại bể than Quảng Ninh giai đoạn 2003 ÷ 2013 .................. 21 Bảng 1.3: Phân loại nham thạch trong địa tầng chứa than Quảng Ninh ......................... 26 Bảng 1.4: Các chỉ tiêu chất lượng than của bể than Quảng Ninh .................................... 28 Bảng 1.5: Tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày, dốc thuộc bể than Quảng Ninh .......... 29 Bảng 2.1: Các đại lượng kích thước trên mô hình ........................................................... 45 Bảng 2.2: Tổng hợp các hệ số đồng dạng của mô hình vật liệu tương đương ............... 47 Bảng 2.3: Tổng hợp tính chất cơ lý của các lớp đá được định nghĩa trong mô hình ..... 58 Bảng 3.1: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của trạm bơm dung dịch CHL 90/32 .................. 68 Bảng 3.2: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của DCTH KPV1 ................................................ 69 Bảng 3.3: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của băng tải co giãn DSJ 65/10/40 ..................... 70 Bảng 3.4: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của cầu chuyển tải SZB 730/40 .......................... 70 Bảng 3.5: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của máy khoan thủy lực VPS-01 ....................... 71 Bảng 3.6: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của máy combain đào lò AM-50Z ..................... 73

Bảng 3.7: Tổng hợp kết quả tính toán chiều dài theo phương KKT theo điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng vùng Quảng Ninh ......................................... 81 Bảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT của công nghệ ................................................ 100

Bảng 4.2: Giá thành phân xưởng khai thác áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống KPV1 (theo thiết kế) ...................................................................... 102 Bảng 4.3: Giá thành phân xưởng khai thác áp dụng HTKT chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực di động (áp dụng thực tế tại mỏ) ................................ 103 Bảng 4.4: Tổng hợp, so sánh các chỉ tiêu KTKT thực tế áp dụng và theo thiết kế ...... 104

vii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn .................................. 6 Hình 1.2: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài ..................................... 7 Hình 1.3: Sơ đồ HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn ...................... 7 Hình 1.4: Tổ hợp CGH khai thác PKK ............................................................................... 8 Hình 1.5: Tổ hợp CGH khai thác KPO ............................................................................... 9 Hình 1.6: Tổ hợp CGH khai thác APV ............................................................................... 9 Hình 1.7: Sơ đồ khu vực áp dụng tổ hợp APV tại vỉa Dày mỏ “Trung Tâm” ............... 11 Hình 1.8: Tổ hợp CGH khai thác KPV ............................................................................. 12 Hình 1.9: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp BMV-10 ....................................................... 13 Hình 1.10: Tổ hợp dàn chống BMV-10 ............................................................................ 13 Hình 1.11: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp dàn chống KPV1 ....................................... 14 Hình 1.12: Tổ hợp dàn chống KPV1 ................................................................................ 15 Hình 1.13: Sơ đồ làm yếu trần than tại các PTKT ........................................................... 17 Hình 1.14: Máy rung .......................................................................................................... 17 Hình 1.15: Phương pháp làm yếu bằng sóng phân cực tại mỏ “Kiselevskaya” ............. 18 Hình 1.16: Biểu đồ quy hoạch sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh ......... 22 Hình 1.17: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dày vỉa ............ 29 Hình 1.18: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố góc dốc vỉa ............... 30 Hình 1.19: Biểu đồ quan hệ giữa trữ lượng than với yếu tố chiều dày, góc dốc vỉa ...... 30

Hình 1.20: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dài theo phương KKT ............................................................................................................. 31 Hình 1.21: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn .............................. 32 Hình 1.22: Tổ hợp dàn chống KDT-2 tại mặt bằng cửa lò .............................................. 33 Hình 1.23: Dàn tự hành KDT-1 ......................................................................................... 34 Hình 2.1: Sơ đồ dịch chuyển của than, đá trong quá trình tháo than .............................. 40

Hình 2.2: Dịch chuyển của than - đá phá hỏa trong quá trình tháo than có áp dụng thiết bị pít tông đẩy ngang .................................................................................. 41 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý dịch chuyển của than phía sau dàn chống CGH .................. 42 Hình 2.4: Hình dạng và kết cấu tổng thể của mô hình thiết kế........................................ 44 Hình 2.5: Mô hình nghiên cứu sau khi gia công, chế tạo ................................................ 45 Hình 2.6: Quá trình khai thác một số mô hình đặc trưng ................................................. 49

viii

Hình 2.7: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và chiều cao phân tầng .................... 50 Hình 2.8: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và góc dốc vỉa than ......................... 51 Hình 2.9: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và bước hạ trần than ........................ 52 Hình 2.10: Tổn thất than theo chiều cao phân tầng trên mô hình ................................... 53 Hình 2.11: Tổn thất than do góc dốc vỉa trên mô hình .................................................... 54 Hình 2.12: Quá trình khai thác mô hình vật liệu tương đương ........................................ 56 Hình 2.13: Mô hình số mô phỏng HTKT lò DVPT tại mỏ than Hà Ráng ..................... 59 Hình 2.14: Trạng thái ứng suất tự nhiên của mô hình trước khi tiến hành khai thác ..... 60 Hình 2.15: Trạng thái ứng suất xung quanh lò DVPT ..................................................... 61 Hình 2.16: Quy luật thay đổi giá trị của ứng suất tại khu vực gần biên lò DVPT ......... 61 Hình 2.17: Chiều cao trần than tự sập đổ trên nóc lò DVPT ........................................... 62 Hình 2.18: Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng thứ nhất ............................ 63 Hình 2.19: Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng thứ hai .............................. 64 Hình 2.20: Quá trình sập đổ của đá vách vỉa 14 Núi Khánh, mỏ Hà Ráng .................... 65 Hình 3.1: Sơ đồ HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH khai thác ........................... 67 Hình 3.2: Trạm bơm dung dịch CHL 90/32 ...................................................................... 69 Hình 3.3: Băng tải co giãn DSJ 65/10/40.......................................................................... 70 Hình 3.4: Cầu chuyển tải SZB 730/40 .............................................................................. 71 Hình 3.5: Máy khoan thủy lực VPS-01............................................................................. 72 Hình 3.6: Máy combain đào lò AM-50Z .......................................................................... 73 Hình 3.7: Biểu đồ mối quan hệ giữa Lb và Qo .................................................................. 83 Hình 3.8: Biểu đồ mối quan hệ giữa Lb và h .................................................................... 84 Hình 4.1: Sơ đồ khu vực được lựa chọn thiết kế, áp dụng ............................................... 88 Hình 4.2: Sơ đồ CNKT cho khu vực thiết kế áp dụng ..................................................... 90 Hình 4.3: Sơ đồ bố trí lỗ mìn hạ trần than nóc ................................................................. 94 Hình 4.4: Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác ...................................................................... 95 Hình 4.5: Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác ...................................................................... 95 Hình 4.6: Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu KTKTcủa lò chợ thiết kế và lò chợ thực tế .... 105

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong 10 năm qua, sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh có sự tăng

trưởng vượt bậc, từ khoảng 18 triệu tấn năm 2003 lên tới hơn 46 triệu tấn năm

2013, tăng gấp hơn 2,5 lần và tỷ trọng than khai thác hầm lò đã tăng từ 34 % lên

đến hơn 50 %. Theo kế hoạch, trong thời gian tới, sản lượng than khai thác tại bể

than Quảng Ninh sẽ tiếp tục tăng và tỷ trọng than khai thác hầm lò sẽ tăng từ 58 %

năm 2014 lên tới 88 % vào năm 2030 [1].

Hiện nay, tại bể than Quảng Ninh, sản lượng than khai thác từ các vỉa dày, dốc

chiếm khoảng 10 ÷ 12 % tổng sản lượng than khai thác hầm lò. Việc khai thác các

vỉa than dày, dốc chủ yếu áp dụng HTKT lò DVPT và HTKT chia lớp ngang

nghiêng, khấu bằng KNM, chống giữ bằng vì chống thủy lực. Mặc dù các chỉ tiêu

KTKT, mức độ an toàn lao động của các HTKT này đã được cải thiện so với HTKT

buồng, song, SLKT, NSLĐ chưa cao, tổn thất tài nguyên còn lớn [4], [6].

HTKT lò DVPT sử dụng DCTH đã được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới

với các giải pháp kỹ thuật và thiết bị đa dạng, cho phép nâng cao chiều cao PTKT

và chiều dài theo phương KKT, góp phần tăng NSLĐ, SLKT và mức độ an toàn lao

động. Hiện nay, trong điều kiện vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh, các kết quả

nghiên cứu về công nghệ CGH còn rất hạn chế, số các công trình được đưa vào áp

dụng còn rất ít, chưa thành công. Do vậy, việc nghiên cứu, xác định các tham số

hợp lý cùng các giải pháp kỹ thuật, thiết bị đi cùng phù hợp cho HTKT lò DVPT sử

dụng DCTH nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, an toàn sản xuất là công việc rất

cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH áp dụng cho

điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn

lao động và hiệu quả khai thác.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là các tham số của HTKT lò DVPT (chiều cao phân

tầng và chiều dài theo phương KKT) sử dụng DCTH.

- Phạm vi nghiên cứu là các vỉa than có chiều dày lớn hơn 3,5 m, dốc hơn 450

thuộc các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.

4. Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc

trên thế giới và trong nước.

- Nghiên cứu quá trình thu hồi than nóc trong HTKT lò DVPT sử dụng

DCTH.

- Nghiên cứu, xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng

DCTH trong điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh.

- Áp dụng các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH trong điều

kiện cụ thể.

5. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp mô hình vật lý bằng vật liệu tương đương để nghiên cứu quá

trình chuyển dịch của than nóc và đá phá hỏa khi tháo than hạ trần.

- Phương pháp mô hình số nghiên cứu phá hủy, dịch chuyển của than và đá

vách trong quá trình khai thác.

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề như: áp lực mỏ, sập đổ,

dịch chuyển của trần than, đá vách, ảnh hưởng của kết cấu dàn chống đối với quá

trình thu hồi than nóc khi khai thác các vỉa than dày, dốc.

- Phương pháp nghiên cứu tại thực tế hiện trường để đo đạc, thu thập các số

liệu địa chất, kỹ thuật và quan sát quá trình khai thác tại mỏ Hà Ráng.

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích, so sánh số liệu để đánh giá đặc

điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ và kết quả áp dụng HTKT lò DVPT trên thế

giới và Việt Nam.

Khi áp dụng các phương pháp trên, đã sử dụng các phần mềm máy tính để hỗ

trợ trong quá trình nghiên cứu như: DATAFIT, PHACE2, EXEL.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án

Luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, xác định các

tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống trong điều kiện vỉa dày, dốc

vùng Quảng Ninh.

Kết quả nghiên cứu của Luận án có thể góp phần xây dựng hướng phát triển

công nghệ CGH khai thác các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh, giải quyết những khó

khăn trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn sản xuất than hầm lò hiện nay.

7. Các luận điểm bảo vệ

- Tổn thất than trong quá trình khai thác áp dụng HTKT lò DVPT chủ yếu do

không thể thu hồi được các khối than có hình tam giác (lăng trụ tam giác hoặc nêm

than) nằm dưới nền lò, được hình thành một cách có hệ thống, theo chu kỳ hạ trần,

thu hồi và lượng than nằm phía trụ vỉa, ổn định dưới góc dốc khoảng 730 ÷ 780.

- Trong HTKT lò DVPT, khi thu hồi than hạ trần, than luôn dịch chuyển

xuống trước, đá vách sập đổ sau, theo trật tự nhất định, không hỗn loạn và đá vách

của phân tầng thứ hai trở đi luôn dễ sập đổ hơn phân tầng đầu tiên.

- Trong HTKT lò DVPT, chiều cao PTKT tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa, tỷ lệ tổn

thất than cho phép, tỷ lệ nghịch với bước hạ trần và có thể được nâng cao khi sử

dụng DCTH có cửa sổ thu hồi than trên xà phá hoả với bộ phận cấp liệu phía dưới

và thu hồi than đồng thời trên các cửa sổ tháo, khe hở giữa các DCTH. Trong điều

kiện các vỉa dày, dốc đặc trưng vùng Quảng Ninh (vỉa dày 7 m, dốc 650), khi sử

dụng DCTH, chiều cao PTKT hợp lý được xác định khoảng từ 13,2 ÷ 23,5 m.

- Trong HTKT lò DVPT, chiều dài theo phương KKT tỷ lệ thuận với SLKT,

tỷ lệ nghịch với chiều cao PTKT và phụ thuộc vào kết cấu chống lò DVPT, độ cứng

của than, sự nhịp nhàng giữa công tác đào lò – khai thác. Trong điều kiện địa chất,

kỹ thuật các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, chiều dài theo phương KKT hợp lý khi

sử dụng DCTH được xác định khoảng từ 130 ÷ 150 m.

8. Các điểm mới của luận án

- Xác định, làm rõ được sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất, kỹ thuât mỏ đối

với tỷ lệ tổn thất than thu hồi khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH cho điều

kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.

- Xác định được quy luật xuất hiện ứng suất, dịch chuyển, sập đổ của trần

than, đá vách khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH cho điều kiện các vỉa

dày, dốc vùng Quảng Ninh.

- Thiết lập được hàm số thể hiện mối quan hệ giữa các tham số của HTKT với

các yếu tố địa chất - kỹ thuật - kinh tế và xác định được phạm vi chiều cao PTKT,

chiều dài theo phương KKT hợp lý cho điều kiện các mỏ than hầm lò vùng Quảng

Ninh khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH.

- Đề xuất được các giải pháp kỹ thuật, đồng bộ thiết bị CGH, kết cấu dàn

chống, quy trình thu hồi than nóc phù hợp khi áp dụng HTKT lò DVPT cho điều

kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.

9. Các công trình đã công bố

Tác giả Luận án đã công bố 03 bài báo trên các tạp chí chuyên ngành, 04 báo

cáo tại các hội nghị khoa học, 05 công trình nghiên cứu tại các hội đồng khoa học.

10. Khối lượng và kết cấu của luận án

Nội dung của luận án được trình bày trong 115 trang đánh máy khổ A4

210x217 mm với 19 bảng biểu, 57 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 Đỗ Mạnh Phong, Bộ môn Khai thác Hầm lò và TS

Nguyễn Anh Tuấn, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam.

11. Lời cảm ơn

Tác giả Luận án xin 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 Đỗ Mạnh Phong và TS Nguyễn Anh Tuấn,

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 ý kiến đóng góp quý báu, sự ủng

hộ, giúp đỡ và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các nhà khoa học, các bạn đồng

nghiệp, lãnh đạo các đơn vị từ phòng Nghiên cứu CNKT Hầm lò - Viện Khoa học

Công nghệ Mỏ; Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam và các mỏ than hầm lò

như: Nam Mẫu, Mạo Khê, Hà Ráng, Vàng Danh, Quang Hanh, Khe Chàm.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HTKT LÒ DVPT ÁP DỤNG CHO ĐIỀU

KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC

1.1. Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày,

dốc trên thế giới

1.1.1. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa

than dày, dốc trên thế giới

1.1.1.1. Các HTKT lò DVPT

Các HTKT lò DVPT được áp dụng trên thế giới tương đối phong phú, sử dụng

CNKT thủ công và công nghệ CGH, thích ứng với các điều kiện địa chất, kỹ thuật

mỏ. Các HTKT áp dụng CNKT thủ công bao gồm:

* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn: đã được áp dụng ở nhiều

nước trên thế giới như: Pháp, Liên Xô (cũ), Ba Lan, Trung Quốc... cho điều kiện vỉa

dày, dốc, đá vách sập đổ trung bình, đá trụ ổn định trung bình. Trong HTKT này

(Hình 1.1), tầng được chia thành các phân tầng với chiều cao từ 6 ÷ 8 m, có trường

hợp lên tới hơn 10 m. Việc khấu than tại các phân tầng được thực hiện bằng KNM.

Kết quả áp dụng HTKT lò DVPT tại một số mỏ xem tại Bảng 1.1 [24].

Bảng 1.1: Kết quả áp dụng HTKT lò DVPT trên thế giới

Giá trị

Mỏ Saint Treliabin, Kailuan, Các chỉ tiêu Đơn vị TT mary, Pháp Nga Trung Quốc

m 7 1 Chiều dày vỉa 5 3 ‚ 4 4,7 ‚

độ 2 Góc dốc vỉa 45 ‚ 70 50 ‚ 80 90 80 ‚

m 6 3 Chiều cao tầng 8 ‚ 9 7 ‚ 10

120 tấn/ca - 4 SLKT 100 80 ‚

tấn/công 4,7 4 5 NSLĐ 5,5 ‚ 6

20,8 12,5 10 6 Chi phí gỗ m3/1000 tấn

47 28 - 7 Tổn thất than %

Hình 1.1: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn

Nhìn chung, HTKT này có ưu điểm như: SLKT và NSLĐ cao, gấp từ 1,5 ‚ 2,5

lần so với HTKT chia lớp nghiêng [24], chi phí gỗ thấp. Nhược điểm của HTKT

này là chi phí mét lò chuẩn bị lớn, tổn thất than cao.

* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài: được áp dụng tại bể than

Pennsylvania Hoa Kỳ cho điều kiện vỉa dày 4,5 ÷ 15 m; dốc > 410; đá vách và đá

trụ bền vững, ổn định từ trung bình trở lên [21]. Trong HTKT này, chiều cao PTKT

khoảng 35 m. Từ lò DVPT, khoan các lỗ khoan dài theo các dải hình rẻ quạt, khoảng cách từ 1,5 ‚ 3 m/dải; sau đó nạp, nổ mìn khai thác (Hình 1.2). HTKT đạt

NSLĐ 28 tấn/công, tổn thất than 35 % [24].

HTKT này có ưu điểm: mức độ an toàn và NSLĐ cao, chi phí mét lò chuẩn bị,

chi phí gỗ thấp; tuy nhiên, có nhược điểm như: tổn thất than cao, hiệu quả khai thác

phụ thuộc rất lớn vào điều kiện địa chất, nhất là mức độ ổn định của vỉa than, độ

kiên cố của than, độ bền đá vách, tính chất của đá kẹp trong vỉa, v.v.

Hình 1.2: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài

* HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO): được áp dụng 8,0 m, dốc > 45(cid:176) , đá phổ biến tại Liên Xô (cũ) cho các vỉa than có chiều dày 3,0 ‚

vách bền vững trung bình đến bền vững. Sơ đồ chuẩn bị của HTKT này tương tự

như HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn; tuy nhiên, có bổ sung thêm

các lỗ khoan đường kính lớn để tháo than và thông gió cho gương khai thác (Hình 1.3). Các lỗ khoan có đường kính f 850 mm, cách nhau từ 6 ÷ 8 m, đôi chỗ lớn hơn.

m Æ t c ¾ t a - a

5 0 m

Lß d ä c vØa th « n g g iã

Lß d ä c v Øa th « n g g iã

Lß d ä c vØa p h © n tÇ n g

6 m 4 ‚

Lß d ä c v Øa p h © n tÇ n g

m 8

m 3

‚ 6

Lç kh o a n k h a i th ¸ c

Lç kh o a n kh a i th ¸ c

Lß d ä c vØa p h © n tÇ n g

8 m 6 ‚

m 2

m 8

m 0 4

‚ 6

‚ 0 3

Lç kh o a n th − î n g

L ß d ä c vØa p h © n tÇ n g

8 m 40 m 6 ‚ 30 ‚

t é c a h c g n î − h T

Lß d ä c vØa vË n t¶ i

m 8

8 m 6 ‚

‚ 6

L ß d ä c vØa p h © n tÇ n g

6 m

4 ‚

5(cid:176)

Lß d ä c vØa v Ë n t¶ i

m 6

4‚

P h ç n g th ¸ o th a n

Công tác đào lò chuẩn bị có thể được thực hiện bằng máy combai đào lò.

Hình 1.3: Sơ đồ HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn

Một số chỉ tiêu KTKT chính của HTKT đạt được: công suất khai thác đạt 50 ‚

60 ngàn tấn/năm, NSLĐ đạt 8 ‚ 15 tấn/công, tổn thất than 35 ‚ 45 % [24]. HTKT

này có ưu điểm là: công tác chuẩn bị, vận tải, thông gió, quy trình kỹ thuật đơn

giản, đầu tư thấp và có nhược điểm là: chi phí mét lò chuẩn bị, tổn thất tài nguyên

cao, vỉa phải ổn định về góc dốc, không có đá kép cứng trong vỉa.

Trong điều kiện thuận lợi, các nước đã áp dụng công nghệ CGH. Khi áp dụng

công nghệ CGH, HTKT lò DVPT được chuẩn bị như khi áp dụng CNKT thủ công;

tuy nhiên, các thông số của HTKT được tăng lên nhờ khả năng chống giữ của dàn

chống, tốc độ khai thác, SLKT cao. Các HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH

trên thế giới bao gồm:

* Tại khu vực Prokopevsko-Kiselevsk, LB Nga: từ những năm 1970, đã áp

dụng ba tổ hợp CGH cho các vỉa dày từ 6 ÷ 10 m, dốc từ 45o ÷ 90o [29], bao gồm:

tổ hợp PKK do Nhà máy Chế tạo máy Kiselevsk sản xuất (Hình 1.4), tổ hợp KPO

do Viện Máy mỏ Siberi Sibgormash nghiên cứu, thiết kế (Hình 1.5) và tổ hợp APV

của Viện Nghiên cứu và Thiết kế than Kuznetsk KuzNIUI (Hình 1.6).

Hình 1.4: Tổ hợp CGH khai thác PKK

Hình 1.5: Tổ hợp CGH khai thác KPO

Hình 1.6: Tổ hợp CGH khai thác APV

Các tổ hợp PKK và KPO được thử nghiệm tại vỉa Cháy mức +210, mỏ

“Krasnokamensk” với chiều dày 10 m, góc dốc 60 o ÷ 63o. Đá vách trực tiếp là cát

kết có độ bền trung bình, dày 9 ÷ 10 m. Đá trụ là sét kết màu xám đen, phân lớp

mạnh, độ bền yếu. Than trong vỉa thuộc loại bán ánh kim, độ cứng 0,8 ÷ 1,2.

Tổ hợp PKK được thử nghiệm tại cột thứ hai của vỉa Cháy để khai thác tận

thu trụ than bảo vệ nằm giữa lò dọc vỉa chính và lò song song chân. Chiều cao theo hướng dốc của trụ than là 9 m. Lò DVPT cách lò dọc vỉa chính khoảng 3 ‚ 4 m,

được đào với tiết diện sử dụng khoảng 2,2 m2. Giữa hai đường lò này, khoan các lỗ

khoan đường kính 500 mm. Chiều dài theo phương khu vực thử nghiệm khoảng 50

m, trong đó, khoảng 25 m đầu tiên được khai thác dưới lớp ngăn cách mềm.

Tổ hợp KPO đã được thử nghiệm tại cột thứ ba cũng thuộc vỉa Cháy. Chiều

dài theo phương của cột 100 m, chiều dài theo hướng dốc 60 m. Tầng khai thác

3,7 m2. Trên được chia thành ba phân tầng. Lò dọc vỉa chính đặt băng tải được đào với tiết diện sử dụng 5,3 m2 và các lò DVPT được đào với tiết diện sử dụng 2,8 ‚

các đường lò dọc vỉa, khoan các lỗ khoan có đường kính 500 mm, cách nhau

6 m/lỗ để tải than, hỗ trợ thông gió. Phân tầng đầu tiên không được khai thác dưới

lớp ngăn cách mềm, hai phân tầng còn lại được khai thác dưới lớp ngăn cách mềm.

Tổ hợp APV được áp dụng tại vỉa Dày mức +15, mỏ “Trung Tâm”. Vỉa dày

10 ÷ 12 m, dốc 45o ÷ 60o. Than có nguy hiểm về nổ bụi than, có tính tự cháy. Độ

thoát khí tuyệt đối 1,44 m3/phút. Độ cứng của than từ 0,8 ÷ 1,5. Vách, trụ vỉa có lớp

than vò nhàu, dày 0,2 ÷ 0,4 m. Đá vách là bột kết, nứt nẻ, xen với các thấu kính

than mỏng. Điều kiện địa chất khá phức tạp với nhiều đứt gãy địa chất lớn, biên độ

đến 3 m, than - đá gần các đứt gãy bị làm yếu. Khu vực thử nghiệm có chiều dài

theo phương 180 m, theo hướng dốc 110 m (Hình 1.7). Tầng được chia thành bốn

PTKT. Việc thử nghiệm được tiến hành ở phân tầng trên cùng. Lò dọc vỉa thông

gió và vận tải có tiết diện là 3,7 m2 và 5,5 m2, được chống liền vì bằng vì gỗ.

CNKT khi áp dụng ba loại tổ hợp trên cơ bản giống nhau, gồm các bước: phá

vỡ trần than bằng KNM; hạ trần, thu hồi than và đưa ra ngoài bằng tổ hợp chuyển

tải dưới dàn chống và các máng cào; di chuyển tổ hợp DCTH. Ban đầu, ba tổ hợp

này được thử nghiệm khai thác dưới lớp ngăn cách mềm; tuy nhiên, trong quá trình

thử nghiệm, do sự phức tạp của điều kiện địa chất, nên một số phân tầng không có

lớp ngăn cách mềm. Khi đó, việc thu hồi than nóc được dừng khi xuất hiện đá phá

hỏa tại cửa tháo than. Việc tháo than được tiến hành tại cửa sổ tháo than trên xà phá

hỏa (tổ hợp PKK) hoặc phía sau xà phà hỏa (tổ hợp KPO) hoặc bên hông lò dọc vỉa

(tổ hợp APV). Việc di chuyển các tổ hợp trên được thực hiện cơ bản giống nhau.

Tổ hợp được di chuyển nhờ lực kéo của dàn chống neo, kéo dàn chống tiến về phía

trước với bước di chuyển khoảng 2 ÷ 3 m/chu kỳ. Khi nóc lò dọc vỉa bị phá hủy,

cần có sự hỗ trợ của các tời kéo (tổ hợp PKK) hoặc bằng cách neo vào phần dưới

của vì chống lò dọc vỉa (tổ hợp KPO) hoặc sử dụng các cột thủy lực đơn đặc biệt (tổ hợp APV). Như vậy, ba tổ hợp trên đã được thử nghiệm tại các vỉa dày từ 6 ‚ 14

64o, chiều cao phân tầng từ 6 ‚ 23 m với kết quả như sau: tổng SLKT m, dốc 48o ‚

29.775 tấn, tổng chiều dài tiến gương 320 m, NSLĐ trung bình tại gương khấu đạt 40 tấn/công, cao nhất 95 tấn/công, SLKT trung bình đạt 242 ‚ 472 tấn/ngày, cao

Hình 1.7: Sơ đồ khu vực áp dụng tổ hợp APV tại vỉa Dày mỏ “Trung Tâm”

nhất 855 tấn/ngày, tổn thất than khoảng 18 % (có lớp ngăn cách mềm).

Năm 1975, Viện Máy mỏ Siberi Sibgormash đã chế tạo tổ hợp CGH KPV

(Hình 1.8) trên cơ sở hoàn thiện kết cấu của tổ hợp dàn chống KPO. Tổ hợp này đã

được thử nghiệm công nghiệp tại mỏ hầm lò "Bungurskaya" thuộc Liên doanh

"Juzhkuzbassugol". Giai đoạn từ 12/1975 đến 3/1976 đã tiến gương được 110 m,

1: Dàn gương 2: Dàn neo 3: Cầu chuyển tải 4: Máng cào chất tải 5: Kích thủy lực di

chuyển 6: Thiết bị neo di động 7: Hệ thống thủy lực 8: Hệ thống cửa sổ tháo than

9: Máng cào CR-70

SLKT 700 tấn/ngày. Sau đó, tổ hợp này được đề nghị chế tạo hàng loạt [40], [41].

Hình 1.8: Tổ hợp CGH khai thác KPV

Các kết quả thử nghiệm cho thấy, việc áp dụng các tổ hợp CGH trên trong

khai thác các vỉa than dày, dốc rất có triển vọng, cho phép nâng cao SLKT, NSLĐ,

an toàn lao động và giảm tổn thất than [36]. Tuy nhiên, các tổ hợp trên còn có các

nhược điểm: việc nổ mìn phá vỡ trần than trên lò DVPT không được phép trong

điều kiện nguy hiểm về khí, bụi nổ; sự hạn chế về kích thước dòng than qua cửa thu

hồi, gây tổn thất than và tăng độ tro của than. Đây là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến

việc tạm dừng thử nghiệm để tiếp tục hoàn thiện.

* Tại Ba Lan: Công ty GEOTECH đã đề xuất HTKT lò DVPT sử dụng

DCTH BMV-10 của Slovakia (Hình 1.9, Hình 1.10), áp dụng tại mỏ "Kazimierz

Juliusz” cho điều kiện vỉa dày 20 m, dốc 45o (còn gọi là HTKT podberkovoy) [22]. Các thông số của HTKT: chiều dài theo phương KKT 150 ‚ 200 m, chiều cao

PTKT 20 ‚ 40 m. Mỗi tổ hợp CGH gồm 2 dàn chống, 1 cầu chuyển tải nằm giữa

hai dàn chống, hệ thống di chuyển dàn chống và máng cào, máy khoan lỗ khoan

dài, tổ hợp bơm cung cấp dung dịch nhũ hóa và các thiết bị khác.

1: Lò dọc via thông gió trong đá 2: lò dọc vỉa vận tải trong đá 3: Lò xuyên vỉa trung

gian 4: Lò dọc vỉa khai thác 5: Phỗng tháo than 6: Gương khấu

Hình 1.9: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp BMV-10

Việc hạ trần than trên nóc lò dọc vỉa sử dụng phương pháp nổ mìn trong lỗ

khoan dài. Than được thu hồi tại khe hở giữa hai dàn chống. Cửa thu hồi được điều

tiết bằng các tấm chắn nóc. Than thu hồi từ cửa tháo được rót xuống cầu chuyển tải,

lên máng cào hoặc băng tải lò DVPT, sau đó được vận tải ra ngoài.

Hình 1.10: Tổ hợp dàn chống BMV-10

* Tại vùng than Kuznetsk, LB Nga: HTKT lò DVPT đã được áp dụng rộng rãi

trong khai thác các vỉa dày, dốc [35]. Công đoạn phức tạp nhất, quan trọng nhất của

HTKT này là việc tháo than an toàn và hiệu quả từ trần than đã được làm yếu phía

trên. Để nâng cao hiệu quả và an toàn trong công đoạn thu hồi than nóc, Viện Mỏ

Siberi thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã nghiên cứu, thiết kế tổ hợp dàn chống

CGH KPV1 cho HTKT lò DVPT để khai thác các vỉa dày, dốc tại vùng than

Kuznetsk [32]. Trong HTKT này, trần than phía trên lò dọc vỉa được làm yếu bằng

các lò DVPT trung gian đào trong than, chiều dài theo phương KKT từ 150 ÷ 200

m, chiều cao phân tầng từ 15 ÷ 20 m (Hình 1.11).

Hình 1.11: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp dàn chống KPV1

Tổ hợp dàn chống KPV1 (Hình 1.12) bao gồm: 02 dàn chống, mỗi dàn chống

gồm xà (1), cột chống thủy lực (2), xà nóc (3), cửa sổ thu hồi than nóc (4), bộ phận

tiếp liệu kiểu pít tông để tải than thu hồi từ cửa sổ tháo than xuống cầu chuyển tải

(5), tấm chắn dạng bản lề (6), máy chuyển tải ПСП-26 đặt giữa hai dàn chống và có

khung được liên kết với 2 dàn chống (7). Việc di chuyển tổ hợp KPV1 và máy

chuyển tải ПСП-26 theo tiến độ được thực hiện với sự trợ giúp của các kích thủy

lực có liên kết với các cột chống phía trước gương.

Hình 1.12: Tổ hợp dàn chống KPV1

Với đặc điểm kết cấu như trên, có thể thấy, tổ hợp dàn chống KPV1 có nhiều

ưu điểm như: diện tích cửa thu hồi lớn, việc tải than từ các cửa sổ tháo xuống cầu

chuyền tải được CGH bằng bộ phận cấp liệu. Những ưu điểm về kết cấu này có thể

cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi than nóc. Ngoài ra, tổ hợp dàn chống KPV1 còn

có những ưu điểm khác như: công tác di chuyển, chống giữa, tải than được CGH;

khả năng chống giữ tốt, có thể nâng cao an toàn cho gương khai thác.

1.1.1.2. Các giải pháp kỹ thuật khi áp dụng HTKT lò DVPT

Cho tới nay, trong HTKT lò DVPT, các khâu công nghệ chính như: vận tải,

thông gió, kiểm soát khí mỏ, cấp – thoát nước, cấp điện... đã được giải quyết tốt

bằng các giải pháp kỹ thuật, thiết bị hiện có.

Khi áp dụng các tổ hợp CGH trong HTKT lò DVPT, nâng cao chiều cao

PTKT, đồng thời áp dụng các kỹ thuật làm yếu trần than là một trong những giải

pháp quan trọng, cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi, SLKT và NSLĐ. Sau khi di

chuyển dàn chống, trần than phía trên lò DVPT tự sập đổ một phần, phần còn lại

cần có các giải pháp kỹ thuật làm yếu cưỡng bức. Có nhiều phương pháp làm yếu

trần than đã được sử dụng trên thế giới như:

Phương pháp làm yếu trần than bằng KNM: sử dụng kíp nổ vi sai phi điện an

toàn, chất nổ dạng dẻo, nạp bằng thiết bị CGH hoặc thủ công để nổ mìn trong các lỗ

khoan dài, được khoan từ lò DVPT lên trần than. Phương pháp này được sử dụng

hiệu quả tại mỏ Kazimierz Juliusz, Ba Lan. Nhược điểm của phương pháp này là

không sử dụng được trong điều kiện mỏ có nguy hiểm về nổ khí, bụi.

Phương pháp làm yếu trần than bằng thủy lực: sử dụng nước có áp suất cao,

ép lên các mặt lớp, khe nứt, gây phá vỡ khối than (Hình 1.13a) [33], [34]. Nhược

điểm của phương pháp này là kích thước khối than bị làm vỡ lớn, gây khó khăn khi

thu hồi qua cửa tháo, dẫn tới tổn thất và làm nghèo than [43], [44].

Phương pháp làm yếu trần than bằng địa chấn: được Viện Mỏ Siberi thuộc

Viện Hàn lâm Khoa học Nga đề xuất (Hình 1.13b). Phương pháp này sử dụng các

máy rung (Hình 1.14), được lắp đặt trên các lò dọc vỉa trung gian, trong vùng áp lực

tựa, ở khoảng cách 15 ÷ 20 m tính từ gương [39], tạo các sóng ngang, gây biến dạng

kéo trong trần than và làm phá hủy khối than nguyên.

Hình 1.13: Sơ đồ làm yếu trần than tại các PTKT

Hình 1.14: Máy rung

Phương pháp làm yếu trần than bằng sóng phân cực và tạo rung trong lỗ

khoan: được thử nghiệm tại mỏ “Kiselevskaya”, Kuzbass, cho hiệu quả tốt (Hình

1.15).

Ngoài các phương pháp trên, một số mỏ đã áp dụng phương pháp làm yếu trần

than bằng các lò DVPT trung gian đào trong trần than cho điều kiện vỉa rất dày.

Phương pháp này nhìn chung hiệu quả không cao, chi phí lớn.

Hình 1.15: Phương pháp làm yếu bằng sóng phân cực tại mỏ “Kiselevskaya”

Trong các phương pháp trên, phương pháp làm yếu trần than bằng KNM có

nhiều ưu điểm hơn cả do thi công đơn giản, có thể kiểm soát tốt kích cỡ khối than

được làm vỡ, góp phần nâng cao hiệu quả thu hồi than nóc.

1.1.2. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT

Từ tổng hợp trên, có thể đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT cho điều

kiện các vỉa than dày, dốc trên thế giới như sau:

- Các HTKT lò DVPT sử dụng CNKT thủ công được áp dụng rộng rãi tại

nhiều nước trên thế giới; tuy nhiên, SLKT, NSLĐ không cao, chiều cao PTKT

thường nhỏ hơn 10 m (ngoại trừ HTKT lò DVPT nổ mìn trong lỗ khoan dài).

- Các HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH khai thác đã sử dụng đa dạng

các chủng loại thiết bị, các giải pháp kỹ thuật và đạt các chỉ tiêu KTKT tốt, đặc biệt

là mức độ an toàn lao động, SLKT và NSLĐ cao.

- Khi áp dụng CGH khai thác, góc dốc vỉa thường lớn hơn 450, chiều dày vỉa

thường lớn hơn 5 m, có trường hợp lên tới 20 m và các thông số của HTKT đã được

nâng cao, chiều cao PTKT lên tới 40 m, chiều dài theo phương KKT lên tới 200 m.

- Phương pháp làm yếu trần than bằng KNM có nhiều ưu điểm hơn cả do thi

công đơn giản, có thể kiểm soát tốt kích cỡ khối than được làm vỡ, góp phần nâng

cao hiệu quả thu hồi than nóc.

- Dàn chống KPV1 có nhiều ưu điểm hơn cả nhờ kích thước cửa tháo lớn, có

bộ phận cấp liệu với khả năng điều chỉnh dòng than thu hồi, góp phần nâng cao hiệu

quả thu hồi, giảm tổn thất than.

1.1.3. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện

các vỉa than dày, dốc trên thế giới

Phần lớn các kết quả nghiên cứu về HTKT lò DVPT thuộc các công trình

nghiên cứu chung về khai thác vỉa dày, dốc. Các công trình này không chỉ có ý

nghĩa về mặt thực tiễn, đó là nâng cao được hiệu quả khai thác, an toàn lao động,

mà rất có ý nghĩa về mặt khoa học, đó là nghiên cứu, xác định được mối quan hệ

giữa các yếu tố địa chất, kỹ thuật mỏ với hiệu quả và mức độ an toàn khai thác.

Trong nghiên cứu, các tác giả chủ yếu sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp,

kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu tại hiện trường, một số trường

hợp sử dụng mô hình vật liệu tương đương và gần đây sử dụng mô hình số (FLAC,

UDEX, PHACE 2). Các công trình nghiên cứu tiêu biểu về HTKT lò DVPT gồm:

Các tác giả A.P. Xudoplatov, V.F. Paruximov, L.N. Gapanovich, A.V.

Xtarikov, A.V. Xakharov đã tổng hợp kết quả áp dụng, đánh giá ưu nhược điểm, xu

hướng hoàn thiện các HTKT gương lò ngắn trên thế giới cho các điều kiện vỉa khác

nhau, trong đó có đề cập, nghiên cứu HTKT lò DVPT sử dụng lỗ khoan dài [24].

Tác giả L.D. Seviakov đã tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ thuật, kết quả áp

dụng, hướng hoàn thiện các HTKT cho điều kiện các vỉa dày, dốc tại bể than

Kuzbass, LB Nga, trong đó có đề cập HTKT lò DVPT áp dụng CNKT thủ công [38].

Tác giả A.P. Tomasexki đã tổng hợp, đánh giá kết quả thực hiện, đề xuất

hướng áp dụng các thiết bị CGH đào lò, khai thác cho HTKT lò DVPT và một số

HTKT khác tại bể than Kuzbass, LB Nga [25].

Tác giả K.A. Ardasev đã nghiên cứu bước sập đổ của đá vách và phương pháp

điều khiển áp lực mỏ khi khai thác các vỉa dốc, dày trung bình và mỏng. Các kết

quả nghiên cứu có thể áp dụng tính toán áp lực mỏ cho HTKT lò DVPT [30].

Tác giả Xu Yong Qi đã tổng hợp kinh nghiệm khai thác các vỉa than có điều kiện

địa chất khác nhau tại Trung Quốc. Đối với vỉa dày, dốc đã tổng hợp kinh nghiệm khai

thác áp dụng HTKT lò DVPT và một số HTKT gương lò ngắn khác [23].

Từ kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới về HTKT lò DVPT

có thể đánh giá, nhận xét như sau:

- Các HTKT lò DVPT đã áp dụng phong phú, đa dạng các giải pháp kỹ thuật,

công nghệ và đồng bộ thiết bị, thích ứng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau.

- Việc hoàn thiện HTKT chủ yếu tập trung vào các giải pháp kỹ thuật, công

nghệ cho từng khu vực cụ thể. Các tham số của HTKT chủ yếu được chọn theo kinh

nghiệm, không có phương pháp tính toán, xác định bằng công thức toán học.

- Phương pháp nghiên cứu sử dụng là phân tích lý thuyết kết hợp với nghiên

cứu tại hiện trường, mô phỏng quá trình khai thác bằng mô hình vật liệu tương đương

và trong những năm gần đây, sử dụng phương pháp mô phỏng bằng mô hình số.

1.1.4. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc

trên thế giới

Để nâng cao hiệu quả, an toàn trong khai thác vỉa than dày, dốc trên thế giới,

có thể hoàn thiện HTKT lò DVPT theo các hướng như sau:

- Tăng cường áp dụng các tổ hợp CGH khai thác theo hướng sử dụng các

DCTH có kết cấu hạ trần, thu hồi dạng cửa sổ với kích thước lớn, có khả năng điều

tiết dòng than, cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi, giảm tổn thất than.

- Khi áp dụng các tổ hợp CGH khai thác, các thông số của HTKT cần điều

chỉnh theo hướng nâng lên tới mức phù hợp; đồng thời, tăng cường sử dụng giải

pháp làm yếu trần than bằng KNM.

1.2. Tổng quan kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa

than dày, dốc vùng Quảng Ninh

1.2.1. Khái quát chung về bể than Quảng Ninh

20 km, kéo Bể than Quảng Ninh có diện tích khoảng 1.400 km2, rộng từ 10 ‚

dài từ Phả Lại (Hải Dương) đến Cái Bầu (Quảng Ninh) và được phân chia thành ba

khu vực: Cẩm Phả, Hòn Gai, Uông Bí. Khu vực Cẩm Phả nằm phía Đông của bể

than, có 11 khoáng sàng than. Khu vực Hòn Gai nằm ở trung tâm của bể than, có 6

khoáng sàng than. Khu vực Uông Bí nằm ở phía Tây của bể than, gồm hai dải than:

dải chứa than phía Bắc và dải chứa than phía Nam. Dải than phía Bắc hiện đã định

danh được 06 khoáng sàng than, phần còn lại chưa được tìm kiếm, thăm dò. Dải

than phía Nam hiện đã định danh được 7 khoáng sàng than.

Than của bể than Quảng Ninh thuộc loại Antraxít, có chất lượng tốt. Tổng trữ

lượng than còn lại của bể than tính đến ngày 1/1/2011 là 8.826.923 ngàn tấn. Với

trữ lượng đã xác định, ngành Than sẽ huy động vào khai thác khoảng 3.268.803

ngàn tấn, tương ứng với trữ lượng công nghiệp khoảng 2.241.881 ngàn tấn; trong

đó, giai đoạn từ năm 2012 ÷ 2030 sẽ khai thác khoảng 1.211.063 ngàn tấn [1].

Hiện nay, tại Quảng Ninh, có khoảng 20 mỏ, điểm khai thác lộ thiên và

khoảng 30 mỏ hầm lò, trong đó có 5 mỏ lộ thiên có công suất trên 2 triệu tấn/năm

và 10 mỏ hầm lò có công suất trên 1 triệu tấn/năm. Tổng hợp SLKT than theo [1],

[11], [12], [13] xem tại Bảng 1.2 dưới đây.

Bảng 1.2: Tổng hợp SLKT tại bể than Quảng Ninh giai đoạn 2003 ÷ 2013

Khai thác lộ thiên Khai thác hầm lò Tổng sản Năm lượng TT Sản lượng Tỷ trọng Sản lượng Tỷ trọng khai thác (ngàn tấn) (ngàn tấn) (%) (ngàn tấn) (%)

2003 12.375 64,9 6.704 35,1 19.079 1

2004 16.230 62,9 9.580 37,1 25.810 2

2005 20.660 63,0 12.126 37,0 32.786 3

2006 24.443 63,1 14.307 36,9 38.750 4

2007 25.007 61,4 15.739 38,6 40.746 5

2008 23.593 57,8 17.233 42,2 40.826 6

2009 23.762 56,9 18.015 43,1 41.777 7

2010 24.648 54,8 20.310 45,2 44.958 8

2011 24.236 53,4 21.133 46,6 45.369 9

2012 21.265 51,4 20.067 48,6 41.332 10

2013 18.846 46,0 22.131 54,0 40.977 11

Như vậy, trong khoảng hơn 10 năm, từ 2003 ‚ 2013, SLKT tại bể than Quảng

Ninh có sự tăng trưởng vượt bậc, từ khoảng hơn 19 triệu (2003) đã lên tới hơn 45

triệu (2011), tăng gấp gần 2,4 lần và tỷ trọng than khai thác hầm lò đã tăng từ 35,1

% (2003) lên đến hơn 54,0 % (2013). Trong các năm 2014, 2015 và 2016, sản

lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh có giảm nhẹ so với năm 2013; tuy

nhiên, tỷ lệ than khai thác hầm lò vẫn có chiều hướng tăng. Trong thời gian tới, nhu

cầu than đáp ứng cho sự phát triển của nền kinh tế được dự báo như sau: năm 2020

khoảng 60 ÷ 65 triệu tấn, năm 2025 khoảng 66 ÷ 70 triệu tấn và năm 2030 khoảng

trên 75 triệu tấn. Theo [1], sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh được

Lộ thiên

Hầm lò

Tổng

n ấ T . r T

, i a h k n ê y u g n n a h t g n ợ ư l n ả S

4 1 0 2

5 1 0 2

6 1 0 2

7 1 0 2

8 1 0 2

9 1 0 2

0 2 0 2

1 2 0 2

2 2 0 2

3 2 0 2

4 2 0 2

5 2 0 2

6 2 0 2

7 2 0 2

8 2 0 2

9 2 0 2

0 3 0 2

Năm khai thác

quy hoạch nhằm đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế xem tại Hình 1.16 dưới đây.

Hình 1.16: Biểu đồ quy hoạch sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh

Biểu đồ trên cho thấy, SLKT tại bể than Quảng Ninh có xu hướng tăng, đạt cao

nhất khoảng 70 triệu tấn vào năm 2023 ÷ 2024; trong đó, sản lượng tăng chủ yếu từ

than khai thác hầm lò với tỷ trọng tăng từ 58 % năm 2014 lên tới 88 % vào năm

2030.

Để đáp ứng yêu cầu tăng sản lượng, trong thời gian tới, các mỏ than vùng

Quảng Ninh sẽ áp dụng một số giải pháp như: cải tạo, mở rộng diện khai thác, đầu

tư xây dựng các mỏ hầm lò mới, hiện đại, công suất lớn và đặc biệt, phải đẩy mạnh

việc áp dụng công nghệ CGH ở các công đoạn sản xuất, sử dụng các thiết bị đồng

bộ, hiện đại, công suất lớn. Trong các giải pháp trên, giải pháp đẩy mạnh áp dụng

công nghệ CGH đóng vai trò quan trọng nhất, cho phép nâng cao SLKT, NSLĐ, an

toàn sản xuất, giảm số người làm việc trong mỏ.

1.2.2. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các vỉa than dày, dốc vùng Quảng

Ninh

1.2.2.1. Phương pháp đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ

Luận án chọn phương pháp đánh giá tổng hợp trữ lượng than và đặc điểm các

yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến

tại các nước thuộc Liên Xô (cũ) và Việt Nam, cho kết quả tin cậy [5], [10]. Các chỉ

tiêu định tính, định lượng chủ yếu về điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ được lựa

chọn đánh giá bao gồm:

- Chiều dày vỉa (M): theo phân loại, các vỉa có chiều dày lớn hơn 3,5 m [8].

- Góc dốc vỉa: theo phân loại, các vỉa có góc dốc lớn hơn 45o[8].

- Mức độ biến động chiều dày vỉa (Vm) [7]:

)

%100

mm∑ ( i tb ( n )1 m tb

- - Vm = (1.1)

Trong đó: mi: chiều dày vỉa tại điểm đo thứ i, m;

mtb: chiều dày vỉa trung bình, m;

n: số điểm đo.

Nếu : Vm < 35 %: thuận lợi cho việc áp dụng CGH khai thác;

Vm > 35 %: khó khăn cho việc áp dụng CGH khai thác.

- Mức độ biến động góc dốc vỉa (Va ) [7]:

a (

)

∑

%100

V a

( n a

- (1.2) ·

Trong đó:

i: góc dốc vỉa tại điểm đo thứ i, (độ);

tb: góc dốc vỉa trung bình, (độ);

n: số điểm đo.

Nếu : Va ≤ 20 %: vỉa ổn định về góc dốc;

Va > 20 %: vỉa không ổn định về góc dốc.

- Tính chất của đá vách:

Đá vách có các tính chất bao gồm [26]:

+ Tính chất ổn định: gồm bốn loại là ổn định, ổn định trung bình, không ổn

định và rất không ổn định. Cơ sở để phân loại là diện tích lộ trần sau khi nổ mìn và

2 giờ. thời gian tồn tại ổn định của đá vách. Đá vách được coi là ổn định nếu vách trực tiếp 15 m2 và duy trì trong khoảng 1 ‚ có diện lộ trần khoảng 10 ‚

+ Tính chất sập đổ: là khả năng sập đổ tự do của từng lớp hoặc của tập lớp đá

vách có độ dày khác nhau phía sau khoảng không gian được chống giữ và được chia

thành các loại: rất dễ sập đổ, dễ sập đổ, sập đổ trung bình, khó sập đổ và rất khó sập

đổ. Tính chất sập đổ của đá vách phụ thuộc vào độ bền, tính chất nứt nẻ, phân lớp

của đá và một vài yếu tố khác.

+ Tính chất tải trọng: gồm ba loại là nhẹ, trung bình và nặng. Chỉ tiêu phân

loại là tỷ số giữa chiều dày tập lớp đá vách dễ sập đổ với chiều cao khấu của vỉa

than (h/m):

h/m ‡ 6 ‚ 7 : vách nhẹ, đá vách dễ sập đổ;

3 ‚ 4 £ h/m < 6 ‚ 7 : vách trung bình, đá vách sập đổ trung bình;

h/m < 3 ‚ 4 : vách nặng, khó sập đổ.

Đá vách có tính chất tải trọng nhẹ, trung bình thuận lợi cho công tác phá hỏa.

+ Tính chất điều khiển: phụ thuộc vào tính chất ổn định, tính chất tải trọng,

tính chất sập đổ của đá vách và được phân thành ba loại: dễ điều khiển, điều khiển

trung bình và khó điều khiển. Đá vách thuộc loại dễ điều khiển đến điều khiển trung

bình sẽ thuận lợi cho quá trình khai thác.

- Mức độ phá hủy kiến tạo (k1): được biểu thị bằng các hệ số [7]:

k1 = l/s (m/ha) (1.3)

Trong đó:

l: tổng chiều dài phay phá trong khu vực (m);

s - diện tích khu vực (ha).

Theo VNIMI, mức độ phá hủy kiến tạo được phân thành 4 loại như sau:

Loại I: k1 = 50m/ha - phá hủy kiến tạo yếu;

Loại II: k1 = 50 ÷ 150 m/ha - phá huỷ kiến tạo tương đối mạnh;

Loại III: k1 = 150 ÷ 250 m/ha - phá hủy kiến tạo mạnh;

Loại IV: k1 > 250 m/ha - phá hủy kiến tạo rất mạnh.

Khu vực có mức độ phá hủy kiến tạo loại I, loại II thuận lợi cho khai thác.

- Tỷ lệ đá kẹp và hệ số lớp kẹp trong vỉa:

kK1 ) được xác định theo công thức [10]:

+ Tỷ lệ đá kẹp trong vỉa (

%100

k 1

= ∑ m v

· , % (1.4)

Trong đó:

S mk: tổng chiều dày các lớp đá kẹp trong vỉa (m);

mv: chiều dày vỉa than (m).

kK1 < 10 %: thuận lợi cho công nghệ CGH khai thác;

kK1 < 20 %: khó khăn cho công nghệ CGH khai thác;

kK1 > 20 %: rất khó khăn cho công nghệ CGH khai thác.

kK 2 ) được xác định theo công thức [10], [28]:

Theo đánh giá [10]:

%100

k 2

· , % (1.5) + Hệ số lớp kẹp ( = ∑ n k m v

Trong đó:

S nk: tổng số lớp kẹp trong vỉa (lớp);

mv: chiều dày vỉa than (m).

£ 2 – vỉa có cấu tạo đơn giản;

kK 2

kK 2 > 2- vỉa có cấu tạo phức tạp.

Theo [10], nếu:

Ngoài các tiêu chí cơ bản trên, có thể đánh giá thêm các tiêu chí khác như: độ

chứa và thoát khí của vỉa, điều kiện địa chất thủy văn - công trình, tính tự cháy của

than, phương pháp mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ, hạ tầng kỹ thuật…

1.2.2.2. Kết quả đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ

- Địa tầng:

Địa tầng chứa than có tuổi địa chất thuộc hệ Triats - Thống Thượng, bậc Nori -

Rêti - hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg), phụ hệ tầng Hòn Gai giữa T3n-rhg2. Chiều dày địa tầng thay đổi từ 200 ‚ 300 m đến 1500 m. Địa tầng chứa than khu vực Cẩm Phả chứa

từ 22 đến 35 vỉa than. Khu vực Hòn Gai chứa hơn 22 vỉa than tại khối phía Bắc, trong

đó có 7 đến 12 vỉa than có giá trị công nghiệp và 15 vỉa than tại khối phía Nam, trong

đó có 8 đến 10 vỉa than có giá trị công nghiệp. Tại dải than Uông Bí - Mạo Khê - Đông

Triều - Phả Lại chứa gần 60 vỉa than, trong đó có 37 vỉa than có giá trị công nghiệp [1].

Địa tầng chứa các loại đá: sét than, sét kết, bột kết, cát kết, cuội sạn kết. Sự chuyển

tiếp của nham thạch tương đối nhịp nhàng, theo quy luật chung của quá trình trầm tích. Phân loại các nham thạch trong địa tầng xem Bảng 1.3 [3].

Bảng 1.3: Phân loại nham thạch trong địa tầng chứa than Quảng Ninh

Độ bền nén (KG/cm2) TT Tên đá và đặc điểm max - min Trung bình

1 Sét kết phân lớp rất mỏng, bở, dễ hoá dẻo 100 ‚ 190 100 ‚ 150

Sét than phân lớp mỏng, thường kẹp < 100 2 60 ‚ 100 than, mềm, dễ vỡ vụn

3 Sét kết thường phân lớp mỏng 150 ‚ 350 100 ‚ 410

4 Bột kết phân lớp mỏng, kẹp chỉ than 90 ‚ 400 200 ‚ 340

5 Bột kết phân lớp mỏng 100 ‚ 480 150 ‚ 400

6 Bột kết phân lớp dày 210 ‚ 1200 400 ‚ 900

7 Cát kết hạt mịn 380 ‚ 2380 700 ‚ 1200

8 Cát kết hạt vừa 2160 600 ‚ 1200 220‚

9 Cát kết hạt thô 600 ‚ 1990 600 ‚ 1100

10 Cuội sạn kết 760 ‚ 2770 600 ‚ 1400

- Kiến tạo:

Toàn bộ khu vực Cẩm Phả là một phức nếp lõm có trục chạy theo hướng gần

Tây – Đông. Tại khu vực Hòn Gai, khối phía Bắc là các nếp uốn có phương cấu trúc

chính là vĩ tuyến, khối phía Nam là các nếp uốn lớn có phương gần kinh tuyến. Khu

vực Uông Bí - Phả Lại có các nếp uốn lớn như: nếp lõm Bảo Đài, có trục kéo dài

theo vĩ tuyến, nếp lõm Trung Lương và nếp lồi Mạo Khê - Tràng Bạch. Các nếp

uốn lớn có chiều dài từ 35 km đến 40 km, góc dốc của cánh từ 200 ÷ 800 và trên hai

cánh thường phát triển các nếp uốn bậc cao. Trong phạm vi khối kiến tạo, mật độ

nếp uốn trung bình từ 0,98 ÷ 1,28 nếp uốn/km và chiều dài mỗi cánh nếp uốn dao

động từ 200 ÷ 400 m [1]. Có các đứt gãy lớn như: đứt gãy A-A, Bắc Huy, B-B, A2-

A2, N-N, L-L tại khu vực Cẩm Phả; đứt gãy K-K, A-A, Nam Hòn Gai, Hà Ráng,

Hà Tu ở khu vực Hòn Gai và đứt gãy Trung Lương, F.B khu vực Uông Bí. Ngoài ra

còn có nhiều đứt gãy nhỏ. Hơn 90 % các đứt gãy nhỏ được phát hiện trong quá

trình đào lò và khai thác. Nếu chỉ tính các đứt gãy lớn, mật độ đứt gãy thấp, nhỏ hơn 50 m/ha. Các đứt gãy nhỏ có biên độ dịch chuyển từ 5 ‚ 20 m và thường xuất

hiện với mật độ 10 ÷ 20 đứt gãy/km2. Một số kết quả nghiên cứu mật độ đứt gãy tại

một số mỏ như sau: mỏ Vàng Danh có k1 =150 ÷ 200 m/ha; mỏ Mông Dương, vỉa

12 có k1 =140 m/ha, vỉa 11 có k1 =70 m/ha, vỉa 10 có k1 =150 m/ha [10], [15].

- Điều kiện địa chất thủy văn:

Do địa hình bị chia cắt mạnh, nhiều sông suối, lượng mưa hàng năm lớn

(khoảng 2400 mm/năm, thời gian mưa khoảng 5 ÷ 6 tháng) [10]. Các mỏ phần lớn

khai thác dưới mức thông thủy, nên điều kiện thủy văn rất phức tạp. Nước trong

trầm tích chứa than liên quan chặt chẽ với nước mặt và thay đổi theo mùa: về mùa mưa, lưu lượng nước trong lò lớn gấp 15 ‚ 30 lần so với mùa khô và đạt tới 5000 ‚

6000 m3/giờ. Trong quá trình khai thác, đã có một số mỏ bị ngập nước như Hà Lầm,

Mông Dương, Bình Minh, Vàng Danh, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Tại

một số mỏ hầm lò, nước mỏ có tính ăn mòn kim loại mạnh.

- Điều kiện khí mỏ:

Phần lớn các mỏ được xếp loại I, II về độ chứa khí mê tan, ngoại trừ mỏ Mạo

Khê được xếp siêu hạng sau khi xảy ra vụ nổ khí năm 1999. Đã có một số vụ nổ khí

xảy ra trong những năm gần; tuy nhiên, nguyên nhân chính là do khí bị tích tụ

không được xử lý. Khi khai thác xuống sâu, độ chứa khí trong các vỉa than tăng lên.

- Chất lượng than:

Bể than Quảng Ninh có tới 96,19 % là than antraxit và bán antraxit, có chất

lượng tốt [9]. Các chỉ tiêu chất lượng than xem tại Bảng 1.4.

Bảng 1.4: Các chỉ tiêu chất lượng than của bể than Quảng Ninh

Giá trị Ký Chỉ tiêu Đơn vị TT hiệu Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình

Wpt 1 Độ ẩm phân tích 2,18 1 ÷ 1,15 % 0,87

Ak 2 Độ tro khô 23,64 16 % 9,73

Vch 3 Chất bốc 9,78 8,52 % 7,62

Qch 4 Nhiệt lượng kCal 8.120 8.685 8.300

5 Tỷ trọng 1,50 1,48 g/cm3 1,45 g

Sch 6 Lưu huỳnh 0,36 0,32 % 0,29

- Tính tự cháy của than:

Than của bể than Quảng Ninh có khả tự cháy thấp. Trong quá trình khai thác

mới phát hiện vỉa 24 – mỏ Tràng Khê II, III và vỉa 5 mỏ Khe Chuối có tính tự cháy.

- Trữ lượng các vỉa than:

Luận án sử dụng kết quả nghiên cứu của TS Nguyễn Anh Tuấn, Viện KHCN

Mỏ năm 2007 [16]. Trong công trình này, tác giả đã sử dụng phương pháp đánh giá

tổng hợp trữ lượng than và đặc điểm các yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ. Đối

tượng được đánh giá là các khối kiến tạo có hình dạng đơn giản (hình vuông hoặc chữ nhật), chứa các vỉa than có chiều dày > 3,5 m và góc dốc > 450 thuộc 9 mỏ than

hầm lớn vùng Quảng Ninh. Tổng trữ lượng than các vỉa dày, dốc thuộc bể than

Quảng Ninh được xác định có điều kiện thuận lợi, có khả năng áp dụng công nghệ CGH khai thác là 116.564,90 nghìn tấn (xem Bảng 1.5), chiếm khoảng 10 ‚ 12 %

tổng trữ lượng của các khoáng sàng [16].

Bảng 1.5: Tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày, dốc thuộc bể than Quảng Ninh

Mức đánh giá

Trữ lượng (103 T)

Tỷ lệ (%)

Số Tên khoáng sàng Tên vỉa than TT hoặc công ty

1 Mạo Khê - Tràng Khê 6; 7; 8; 9; 9A; 9B -150 ‚ LV 30.013,0 25,75

2 Vàng Danh 4; 5; 6; 7; 8 -150‚ +260 13.389,2 11,49

3 Than Thùng-Yên Tử 4; 5; 6; 6A, 7; 7trụ, 8 -350‚ +290 36.535,5 31,34

4 Suối Lại - Hòn Gai 10 (7); 11(8); 14(10) -150 ‚ LV 10.116,3 8,68

5 Hà Lầm 8; 9; 10; 12; 13; 14 -140‚ +200 11.348,2 9,74

6 Hà Ráng - Đá Bạc 7,94 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 -100‚ +200 9.254,1

7 Ngã Hai 5; 7 1,10 -150‚ +150 1.284,7

8 Dương Huy 3,27 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14 +40 ‚ -350 3.809,8

9 Mông Dương H(10); II(11) 814,1 0,70 -250 ‚ +0

Tổng cộng 116.564,9 100,0

Phân tích các yếu tố địa chất - kỹ thuật mỏ theo trữ lượng như sau:

> 10,0

16,80

a v y µ d

u Ò h c

5,0 - 10,0

48,80

n ¹ h

í G

3,5 - 5,0

34,40

Tû lÖ phÇn tr¨m so víi tæng tr÷ l−îng, %

+ Theo yếu tố chiều dày vỉa (Hình 1.17)

Hình 1.17: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dày vỉa Từ biểu đồ trên cho thấy, chiều dày vỉa tập trung lớn nhất ở giới hạn 5,0 ‚

10,0 m, chiếm 48,8 %, tiếp theo ở giới hạn 3,5 ‚ 5,0 m, chiếm 34,4 %. Nhóm vỉa có

chiều dày hơn 10 m chiếm 16,8 % tổng trữ lượng, tập trung chủ yếu tại khoáng sàng

Hà Lầm, Hòn Gai và Hà Ráng.

45 - 55 48,37%

> 55 51,63%

+ Theo yếu tố góc dốc vỉa (Hình 1.18)

55o và các vỉa có góc Hình 1.18: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố góc dốc vỉa Từ biểu đồ trên cho thấy, nhóm các vỉa có góc dốc 45o ‚

dốc lớn hơn 55o tương đối cân bằng nhau, lần lượt chiếm 48,37 % và 51,63 % tổng

trữ lượng các vỉa dày, dốc có khả năng áp dụng công nghệ CGH.

27,65

30,00

25,00

16,85

20,00

17,08

21,14

÷ r t g n æ t i

15,00

11,54

10,00

g n î −

5,00

í v o s m ¨ r t n Ç h p Ö

û T

0,00

5,74

5 5

0 5 - 5 3

0 0 1

0 0 1 - 0 5

5 5 - 5 4

Hình 1.19: Biểu đồ quan hệ giữa trữ lượng than với yếu tố chiều dày, góc dốc vỉa

Tổ hợp yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa thể hiện trên Hình 1.19.

Từ biểu đồ trên có thể thấy, nhóm các vỉa có chiều dày 5,0 ‚ 10,0 m, góc dốc

lớn hơn 55(cid:176) chiếm tỷ lệ lớn nhất, khoảng 27,65 %; tiếp theo là nhóm các vỉa có

chiều dày 5,0 ‚ 10,0 m, góc dốc 45(cid:176) ‚ 55(cid:176) chiếm 21,14 %; nhóm các vỉa có chiều

dày 3,5 ‚ 5,0 m, góc dốc 45(cid:176) ‚ 55(cid:176) và nhóm các vỉa có chiều dày 3,5 ‚ 5,0 m, góc

dốc lớn hơn 55(cid:176) chiếm tỷ lệ trữ lượng tương đối cân bằng nhau, lần lượt là 17,08 %

và 16,85 %. Các nhóm còn lại chiếm tỷ trọng không đáng kể.

< 300 5,20%

301 - 800 39,11%

> 800 55,70%

+ Yếu tố chiều dài theo phương KKT (Hình 1.20)

Hình 1.20: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dài theo

phương KKT

Qua biểu đồ phân tích cho thấy, các vỉa dày, dốc của bể than Quảng Ninh phần

lớn có chiều dài theo phương lớn hơn 800 m, chiếm tỷ lệ 55,7 %, chiều dài theo phương từ 300 ‚ 800 m và dưới 300 m chiếm tỷ lệ lần lượt là 39,11 % và 5,2 %

tổng trữ lượng có khả năng áp dụng công nghệ CGH khai thác. Đây là yếu tố thuận

lợi để áp dụng công nghệ CGH khai thác.

1.2.3. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa

than dày, dốc vùng Quảng Ninh

1.2.3.1. Các HTKT lò DVPT

HTKT lò DVPT được áp dụng rộng rãi tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh,

bao gồm một số dạng như sau:

* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn: được áp dụng tại hầu hết

các mỏ, cho điều kiện: vỉa dốc hơn 450, dày từ 2 ÷ 5 m, chiều dày và góc dốc biến

động bất kỳ, đá vách và đá trụ trực tiếp bền vững, ổn định trung bình. Trong HTKT

này, ruộng mỏ được chia thành các KKT với chiều dài theo phương khoảng 80 ÷ 100

m, tầng được chia thành các phân tầng với chiều cao từ 6 ÷ 8 m (Hình 1.21). Việc

khai thác được thực hiện bằng KNM cưỡng bức trần than phía trên lò dọc vỉa với các

lỗ khoan ngắn, chiều dài lỗ khoan nhỏ hơn 3 m, sau đó thu hồi than hạ trần. Khu vực

thu hồi than hạ trần có thể được chống tăng cường bằng các cũi lợn gỗ, cột chống

thủy lực đơn kết hợp với xà khớp hoặc xà hộp. Các chỉ tiêu chính của HTKT: công

suất khai thác 25.000 ‚ 35.000 tấn/năm, NSLĐ trực tiếp 2,5 ‚ 3,5 tấn/công, chi phí

Lß th−îng +364 ‚ +382

Lß däc vØa +382

Lß däc vØa +376

m 6

Lß däc vØa +370

m 6

Lß däc vØa +364

m 6

82.5 m

100 m

65 m

Lß xuyªn vØa ®¸ +364

mÆt c¾t I - I

mÆt c¾t II - II

Lß däc vØa +382

Lß däc vØa +376

0 0 4 6

Lß däc vØa +370

Lß däc vØa +376 Lß th−îng +364 ‚ +382

0 0 4 6

Lß däc vØa +370

Lß xuyªn vØa ®¸ +364

0 0 4 6

(cid:176)

Lß däc vØa +364

3500

mét lò chuẩn bị 50 ‚ 60 m/1000 tấn, tổn thất than bình quân 25 ‚ 35 % [4].

Hình 1.21: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn

Ưu điểm của HTKT này là: khả năng thích ứng tốt với điều kiện địa chất phức

tạp; sơ đồ chuẩn bị và quy trình kỹ thuật khai thác đơn giản. Nhược điểm của

HTKT này là: chi phí mét lò chuẩn bị và tổn thất than cao, NSLĐ thấp.

* HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO): đã được áp 8 m, góc dốc > 45(cid:176) , đá vách dụng tại mỏ Mông Dương cho điều kiện vỉa dày 3 ‚

bền vững trung bình đến bền vững. Sơ đồ chuẩn bị của HTKT này (xem Hình 1.3)

tương tự như tại Liên Xô (cũ); tuy nhiên, công tác đào lò chuẩn bị được thực hiện

bằng KNM thủ công. Các chỉ tiêu KTKT cơ bản đạt được của HTKT như sau: công

suất khai thác 35.000 tấn/năm; NSLĐ bình quân 3,5 tấn/công; chi phí gỗ 25

m3/1000 tấn, tổn thất than 35 % [16]. Ưu, nhược điểm của HTKT này tương tự như

HTKT đã được áp dụng tại Liên Xô (cũ).

* HTKT lò DVPT sử dụng DCTH kết hợp nổ mìn trong lỗ khoan dài: được áp

dụng thử nghiệm tại mức -25 ‚ +50 vỉa 14 khu III, Núi Khánh, mỏ Hà Ráng, Công

ty than Hạ Long (năm 2012) với điều kiện địa chất như sau: chiều dày vỉa trung

bình 6,5m; góc dốc vỉa trung bình 560; chiều dày và góc dốc ổn định; đá vách và đá

trụ trực tiếp thuộc loại ổn định, bền vững trung bình đến kém ổn định, bền vững.

Trong HTKT này, chiều cao PTKT được điều chỉnh lên 15 m. Các thông số chính

của công nghệ: bước di chuyển dàn chống 0,7m; bước hạ trần, thu hồi than nóc 1,4

m. Việc phá nổ cưỡng bức trần than phía trên lò DVPT áp dụng phương pháp nổ

mìn trong các lỗ khoan dài. Mỗi gương khai thác được chống giữ bởi 01 tổ hợp gồm

02 DCTH KDT-2 (Hình 1.22). Giữa hai dàn có tấm chắn có thể điều chỉnh chiều

rộng khe hở (lớn nhất khoảng 500 mm) trong quá trình thu hồi. Do ảnh hưởng bởi

nước mặt, lò DVPT không ổn định, khó khăn khi nạp mìn trong lỗ khoan dài bằng thủ

công, nên quá trình khai thác thử nghiệm diễn ra không liên tục với thời gian ngắn,

khoảng 5 tháng; tuy nhiên, công nghệ đã chứng minh được hiệu quả như: SLKT đạt

4297 tấn/tháng, NSLĐ trực tiếp đạt 7,4 tấn/công, mức độ an toàn được nâng cao [18].

Hình 1.22: Tổ hợp dàn chống KDT-2 tại mặt bằng cửa lò

Trước đó, năm 2007, mỏ Vàng Danh đã đưa vào áp dụng HTKT chia lớp bằng

sử dụng tổ hợp DCTH KDT-1 (Hình 1.23) tại vỉa 7 dốc - Tây Vàng Danh với chiều

dày trung bình 7,5 m; dốc trung bình 750; vách trực tiếp là sét kết xen lẫn bột kết,

thuộc loại bền vững trung bình; trụ trực tiếp là sét kết xen kẽ bột kết rắn chắc vừa,

thuộc loại ổn định trung bình. PTKT có chiều cao 8 m, sau đó nâng lên 15m. Chiều dài theo phương KKT từ 80 ‚ 100 m. Khấu gương bằng KNM với chiều cao 2,5 m.

Chống giữ gương khai thác bằng tổ hợp DCTH KDT-1. Công tác thử nghiệm được

thực hiện từ tháng 7 năm 2007; tuy nhiên, không diễn ra liên tục và không kéo dài, do

khu vực khai thác bị ảnh hưởng mạnh bởi nước mặt, dẫn tới lún vì chống, khó khăn

trong khâu di chuyển, lò chuẩn bị không ổn định, bị bóp méo. Một số chỉ tiêu KTKT đạt được của 10 luồng khai thác đầu tiên: SLKT 200 ‚ 250 tấn/ngày đêm, tương ứng

75.000 tấn/năm; NSLĐ 12,5 tấn/công; hệ số thu hồi than hạ trần đạt 80 ‚ 85

60.000 ‚ %; điều kiện làm việc và mức độ an toàn được cải thiện, nâng cao.

Điều kiện áp dụng tổ hợp DCTH KDT-1 tại mỏ Vàng Danh và DCTH KDT-2 tại

mỏ Hà Ráng có nhiều điểm tương đồng; do vậy, việc tổng hợp, phân tích kết quả áp

dụng hai tổ hợp trên là rất cần thiết, nhất là khâu hạ trần, thu hồi than nóc, tạo cơ sở để

hoàn thiện công nghệ CGH khai thác các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh. Tuy

nhiên, do thời gian thử nghiệm ngắn, nên việc phân tích, đánh giá còn hạn chế.

Hình 1.23: Dàn tự hành KDT-1

1.2.3.2. Các giải pháp kỹ thuật khi áp dụng HTKT lò DVPT

Tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, việc làm yếu trần than chủ yếu

được thực hiện bằng KNM trong các lỗ khoan ngắn, sử dụng kíp nổ mìn vi sai điện

kết hợp với thuốc nổ nhũ tương lò than, nạp thủ công. Với chiều cao PTKT không

lớn, phương pháp này có ưu điểm là dễ thi công, hiệu quả tương đối cao; tuy nhiên,

khi chiều cao PTKT lớn, việc thi công rất khó khăn do những hạn chế trong khâu

khoan, nạp và nổ mìn. Năm 2009, tại mỏ Đồng Vông, đã sử dụng lỗ khoan đường kính lớn (f 850), khoan nối thông hai PTKT đồng thời, liền nhau. Các lỗ khoan

đường kính lớn được khoan cách nhau khoảng 6 ‚ 8 m theo phương, có nhiệm vụ

thông gió, vận tải, làm yếu trần than và giảm độ chứa khí trong vỉa. Ngoài ra, một

số mỏ hầm lò đã áp dụng phương pháp khoan, nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn trên

nền lò của phân tầng trên nhằm làm yếu trần than, tạo điều kiện thuận lợi cho công

tác hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng dưới.

Năm 2010, một số mỏ đã áp dụng kíp nổ vi sai phi điện an toàn phòng nổ,

nâng chiều cao phân tầng lên 12 ÷ 15 m; tuy nhiên, khâu nạp nổ vẫn thực hiện thủ

công, mất nhiều thời gian, nên ảnh hưởng tới hiệu quả khai thác.

1.2.4. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT

Từ tổng hợp trên, có thể đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT cho điều

kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh như sau:

- HTKT lò DVPT áp dụng CNKT thủ công được áp dụng rộng rãi với chiều

cao PTKT chủ yếu từ 6 ÷ 8 m, chiều dài KKT chủ yếu từ 80 ÷ 100 m, SLKT và

NSLĐ còn thấp, tổn thất tài nguyên còn cao; tuy nhiên, có khả năng thích ứng tốt

với điều kiện địa chất phức tạp, biến động.

- HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH được áp dụng còn rất ít và chưa

thành công; mặc dù vậy, bước đầu đã cho thấy tính hiệu quả của công nghệ, nhất là

SLKT và NSLĐ đã được nâng cao so với CNKT thủ công.

1.2.5. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện

các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu, áp dụng HTKT lò DVPT cho điều kiện các vỉa

dày, dốc đã được đặt ra từ lâu. Nhiều tác giả đã nghiên cứu, đề xuất các giải pháp

kỹ thuật, công nghệ cho HTKT lò DVPT, áp dụng phù hợp với điều kiện địa chất,

kỹ thuật mỏ vùng Quảng Ninh và mang lại kết quả tích cực, tiêu biểu bao gồm:

Tác giả TS Ninh Quang Thành đã nghiên cứu, tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ > 35(cid:176) vùng Quảng Ninh, đề xuất HTKT lò DVPT thuật các vỉa than vỉa dày, dốc a

sử dụng lỗ khoan đường kính lớn và các HTKT khác. HTKT lò DVPT sử dụng lỗ

khoan đường kính lớn đã được áp dụng tại mỏ Mông Dương, sau đó được theo dõi,

hoàn thiện công nghệ [14].

Tác giả TS Ninh Quang Thành đã nghiên cứu, đánh giá các vỉa than có điều

kiện địa chất phức tạp của bể than Quảng Ninh. Đối với các vỉa dày, dốc, tác giả đã

đề xuất áp dụng HTKT lò DVPT và các HTKT gương lò ngắn khác [15].

Tác giả TS Đặng Văn Cương đã nghiên cứu, xác định được chiều dày lớp than

đệm giữa các PTKT trên cơ sở đảm bảo trần than không bị phá hủy, dịch chuyển

trong quá trình khai thác áp dụng HTKT lò DVPT. Ngoài ra, tác giả còn xác định

được chiều dài theo phương KKT trên cơ sở phối hợp nhịp nhàng giữa khai thác và

đào lò trong điều kiện áp dụng công nghệ đào lò, khai thác thủ công [2].

Tác giả TS Phùng Mạnh Đắc đã nghiên cứu, tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ

thuật các vỉa than dốc vùng Quảng Ninh và đề xuất áp dụng HTKT lò DVPT nổ mìn

trong các lỗ khoan dài và các HTKT sử dụng dàn chống [6].

Tác giả TS Nguyễn Anh Tuấn đã tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ các

vỉa dày, dốc trên 450 của bể than Quảng Ninh và đề xuất áp dụng HTKT lò DVPT

sử dụng công nghệ CGH khai thác kết hợp với máy combai đào lò than và nổ mìn trong các lỗ khoan dài, áp dụng đối với vỉa có chiều dày 3,5 ‚ 6,0 m [16].

Tác giả KS Nhữ Việt Tuấn đã nghiên cứu, đánh giá hiện trạng CNKT các vỉa

dốc vùng Quảng Ninh và đề xuất nâng cao chiều cao PTKT cho HTKT lò DVPT

bằng giải pháp nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn kết hợp với lỗ khoan đường kính lớn

và giải pháp nổ mìn trong các lỗ khoan dài kết hợp với chống giữ bằng DCTH. Kết

quả nghiên cứu của đề tài đã được áp dụng và hoàn thiện tại mỏ Đồng Vông [19].

Tác giả KS Nhữ Việt Tuấn đã nghiên cứu, thiết kế, đưa vào áp dụng và theo

dõi, đánh giá, hoàn thiện HTKT lò DVPT sử dụng DCTH tại mỏ Hà Ráng [18].

Từ các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học về HTKT lò DVPT áp dụng

cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh, có thể nhận xét như sau:

- Các công trình chủ yếu tập trung nghiên cứu về CNKT thủ công, nghiên cứu

về công nghệ CGH khai thác còn hạn chế. Việc nghiên cứu hoàn thiện các tham số

của HTKT, CNKT ít được quan tâm, nếu có thường là chiều cao PTKT.

- Các kết quả thử nghiệm trong các điều kiện khác nhau chưa được tổng hợp,

phân tích một cách có hệ thống để từ đó có thể đánh giá được mức độ tác động, ảnh

hưởng của điều kiện địa chất - kỹ mỏ thuật đối với hiệu quả khai thác và mức độ an

toàn lao động, tạo cơ sở hoàn thiện HTKT, CNKT theo điều kiện khoáng sàng.

- Phương pháp nghiên cứu sử dụng chủ yếu là phân tích lý thuyết, thống kê,

kết hợp với nghiên cứu tại thực tế hiện trường. Việc nghiên cứu sử dụng phương

pháp mô phỏng bằng mô hình số và mô hình vật liệu tương đương còn hạn chế, nên

ít nhiều ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu.

1.2.6. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc

vùng Quảng Ninh

Để đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững của ngành than, HTKT lò DVPT tại các

mỏ than hầm lò Quảng Ninh cần đáp ứng các mục tiêu sau:

- Giảm tổn thất than khai thác;

- Tăng SLKT và tốc độ đào chống lò chuẩn bị;

- Tăng NSLĐ tại gương khai thác và đào chống lò;

- Giảm chi phí chống xén, bảo vệ các đường lò chuẩn bị;

- Nâng cao mức độ an toàn trong quá trình đào lò và khai thác.

Trên cơ sở hiện trạng điều kiện địa chất, kỹ thuật, công nghệ, thiết bị và kinh

nghiệm đã đạt được, có thể thấy, để đạt được các mục tiêu trên, HTKT lò DVPT áp

dụng tại vùng Quảng Ninh hiện nay cần hoàn thiện theo hướng như sau:

- Tăng cường áp dụng công nghệ, thiết bị CGH phù hợp;

- Xác định được các tham số phù hợp cho HTKT khi áp dụng công nghệ CGH

đào lò và khai thác;

- Lựa chọn kết cấu, tiết diện, vật liệu chống giữ, gia cường các đường lò chuẩn

bị phù hợp với điều kiện địa chất mỏ, HTKT và CNKT được áp dụng;

- Hoàn thiện giải pháp nổ mìn trong các lỗ khoan dài theo hướng áp dụng CGH

khâu nạp kíp, mìn để rút ngắn thời gian thi công;

- Kiểm soát hiệu quả nguy cơ về cháy nổ khí, bục nước, sập đổ lò.

1.3. Kết luận Chương 1

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được của Chương 1, có thể đưa ra các

kết luận như sau:

- Trên thế giới, HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp CGH khai thác đã được áp

dụng với nhiều chủng loại khác nhau và đạt các chỉ tiêu KTKT tốt. Khi áp dụng tổ

hợp CGH khai thác, góc dốc vỉa thường lớn hơn 450, chiều dày vỉa thường lớn hơn

5 m, chiều cao PTKT có thể lên tới hơn 20 m và chiều dài theo phương KKT có thể

lên tới 200 m. Ngoài ra, DCTH có kết cấu thu hồi dạng cửa sổ có nhiều ưu điểm

hơn các chủng loại khác nhờ khả năng điều tiết, điều chỉnh dòng than thu hồi.

- Các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh có điều kiện thuận lợi để áp dụng

công nghệ CGH trong HTKT lò DVPT: trữ lượng lớn, khoảng 116.564,90 nghìn tấn (tính đến mức -300); phần trữ lượng các vỉa dày từ 5,0 ‚ 10,0 m và có chiều dài

theo phương lớn hơn 800 m chiếm tỷ lệ lớn, lần lượt là 48,8 % và 55,7 %.

- HTKT lò DVPT sử dụng CNKT thủ công được áp dụng rộng rãi tại vùng

Quảng Ninh và đã cải thiện các chỉ tiêu KTKT, mức độ an toàn lao động so với

CNKT buồng; song, vẫn còn nhiều hạn chế, nhất là SLKT và NSLĐ còn thấp, tổn

thất tài nguyên còn cao. Công nghệ CGH được áp dụng còn rất ít và chưa thành

công; mặc dù vậy, bước đầu cũng cho thấy tính hiệu quả của công nghệ, nhất là

SLKT và NSLĐ đã được nâng cao so với CNKT thủ công.

- Có nhiều công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về HTKT lò

DVPT; tuy nhiên, chủ yếu tập trung vào các khâu công nghệ, quy trình, giải pháp kỹ

thuật, thiết bị, chưa xác định được mối quan hệ tổng thể giữa điều kiện địa chất, kỹ

thuật mỏ với các tham số của HTKT và hiệu quả khai thác.

- Để nâng cao hiệu quả khai thác và mức độ an toàn lao động, HTKT lò DVPT

áp dụng tại vùng Quảng Ninh hiện nay cần hoàn thiện theo hướng: tăng cường áp

dụng công nghệ, thiết bị CGH phù hợp trong đào lò, khai thác; xác định được các

tham số phù hợp cho HTKT; lựa chọn được kết cấu, tiết diện, vật liệu chống giữ, gia

cường các đường lò chuẩn bị phù hợp với điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ; hoàn thiện

giải pháp nổ mìn trong lỗ khoan dài; kiểm soát hiệu quả nguy cơ về cháy nổ khí, bục

nước, sập đổ lò.

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC TRONG

HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DÀN CHỐNG

2.1. Quy luật dịch chuyển của than – đá trong quá trình thu hồi than nóc

Việc nghiên cứu quy luật dịch chuyển của than – đá trong quá trình thu hồi

than hạ trần có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định các yếu tố ảnh hưởng tới

hiệu quả thu hồi than nóc, nhất là: chiều cao PTKT, điều kiện địa cơ mỏ, đặc điểm

cấu tạo dàn chống, quy trình, kỹ thuật thu hồi, v.v.

Các nghiên cứu đầu tiên về hạ trần, thu hồi than nóc được thực hiện tại

Trường Đại học Mỏ Leningrad vào những năm 1949 ÷ 1953 với mục đích chính là

xác định, thiết lập được các tham số kỹ thuật hợp lý cho quá trình tháo than hạ trần,

bao gồm: chiều dày của lớp than được tháo, vị trí lớp than được tháo so với mặt

phẳng nằm ngang, chiều rộng của cửa sổ tháo than, v.v. Phương pháp nghiên cứu

chủ yếu là sử dụng mô hình vật liệu tương đương. Các kết quả nghiên cứu đã xác

định: để đảm bảo quá trình tháo than diễn ra bình thường, chiều dày của lớp than được tháo phải lớn hơn kích thước của cục than từ 4 ÷ 6 lần và không quá 2 ‚ 15

lần kích thước của cửa tháo than; khối than được tháo phải được bố trí nghiêng về

phía không gian khai thác 60o ÷ 80o so với phương nằm ngang và khoảng cách giữa

các cửa sổ tháo phải là tối thiểu trong điều kiện cho phép [42].

Để xác định quy luật dịch chuyển của dòng than thu hồi, Ivanov B.A. đã

nghiên cứu, thí nghiệm tháo than tại cửa tháo đơn bằng phương pháp mô hình vật

liệu tương đương [45]. Chuyển động, dịch chuyển của than hạ trần tới cửa tháo diễn

ra trong vùng nhất định, gọi là vùng tháo than hay vùng thu hồi. Thí nghiệm đã chỉ

ra rằng, vùng này có dạng parabol (Paraboloid), có trục đi qua cửa tháo [45]. Các mặt của Paraboloid thường nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc từ 60o ‚

65o (Hình 2.1). Quan sát dịch chuyển của than - đá cho thấy, các cục than được tháo

chuyển động với tốc độ khác nhau, các cục càng gần trục đi qua tâm cửa tháo càng

có tốc độ dịch chuyển lớn và ngược lại.

Hình 2.1: Sơ đồ dịch chuyển của than, đá trong quá trình tháo than

Than, đá dịch chuyển sẽ hình thành phễu xâm nhập (Hình 2.1). Khi phễu này

phát triển, đá phá hỏa sẽ dịch chuyển xuống dưới, gây nhiễm bẩn than và phần than

bên rìa phễu không được tháo, gây tổn thất than.

Như vậy, việc hình thành phễu xâm nhập, tạo cho đá phá hỏa dịch chuyển vào

khối than tháo là nguyên nhân dẫn đến nhiễm bẩn và tổn thất than khi tháo. Nếu

đảm bảo than đi qua toàn bộ diện tích của cửa sổ tháo với tốc độ như nhau, có thể

loại trừ sự hình thành phễu xâm nhập với phần đáy hẹp. Để thực hiện điều đó, trong

những năm 1969 – 1973, NCS của Viện Mỏ Leningrad (LGI) Ivanov B.A đã thực

hiện các nghiên cứu, thí nghiệm sử dụng thiết bị tháo – đập than có pít tông tác

động hai phía (Hình 2.2) [45].

Việc tháo than với sự trợ giúp của pít tông đẩy ngang là sự khác biệt về

nguyên lý so với tháo than qua cửa tháo thông thường, đảm bảo sự dịch chuyển của

than xuống dưới với tốc độ như nhau. Ở đây, toàn bộ khối than phía trên cửa tháo

được tháo theo chiều thẳng đứng, dịch chuyển xuống dưới đều nhau, các cục than

trong một mặt phẳng đến cửa tháo gần như đồng thời.

Hình 2.2: Dịch chuyển của than - đá phá hỏa trong quá trình tháo than có áp dụng thiết bị pít tông đẩy ngang

Kết quả thí nghiệm đã chỉ ra rằng, phương pháp tháo than sử dụng pít tông đẩy

ngang đã nâng cao tỷ lệ than sạch thu hồi được, tăng từ 40 % lên 80 % so với

phương pháp tháo than tự do qua cửa tháo (trường hợp không sử dụng lưới ngăn đá

phá hỏa phía trên) [45]. Như vậy, kết quả thí nghiệm của Ivanov B.A. đã chỉ ra hiệu

quả của phương pháp tháo than sử dụng pít tông đẩy ngang, nhất là giảm tỷ lệ tổn

thất than và mức độ nhiễm bẩn của than.

Dựa trên phương pháp tháo than của Ivanov B.A, A.V.Vaxiliev đã thực hiện

các thí nghiệm khác nhau trên cơ sở thay đổi các thông số kỹ thuật, kết cấu của pít

tông [27]. Các kết quả thí nghiệm cho phép tính toán, lựa chọn kết cấu và các tham

số kỹ thuật phù hợp cho dàn chống thu hồi than nóc.

Như vậy, các kết quả thí nghiệm trên đã làm rõ bản chất quá trình dịch chuyển

của than hạ trần, đá phá hỏa trong quá trình tháo than và chỉ rõ nguyên nhân gây tổn

thất than tại hai bên cửa tháo.

Việc nghiên cứu quá trình dịch chuyển của than hạ trần, đá phá hỏa vào lò chợ

và xác định nguyên nhân gây tổn thất than sau cửa tháo, trong khu vực phá hỏa, đã

được nghiên cứu. Theo các kết quả thí nghiệm trên mô hình vật liệu tương đương,

quá trình dịch chuyển của than vào không gian lò chợ diễn ra như sau [42]:

- Ngay sau khi trần than bị phá hủy, khối than trên nóc tràn vào không gian lò

chợ và nằm ổn định theo góc tự nhiên, thường từ 40o ÷ 43o. Khi đó, mặt phẳng tiếp

xúc than – đá (ở phía trên) dịch chuyển xuống dưới, bắt đầu hình thành phễu tháo,

phễu xâm nhập.

- Khi tháo than hạ trần xuống máng cào, phễu tháo than từ từ hạ xuống, đáy

phễu dần dịch chuyển đến cửa tháo than. Than được tháo đến thời điểm đó là than

sạch. Cửa tháo than được hình thành một cách tự nhiên trong quá trình tháo than,

được giới hạn bởi mép trần than phần dưới và mặt phẳng trượt của than. Chiều rộng

của cửa tháo thay đổi trong quá trình tháo than, phụ thuộc vào kích cỡ các cục than

tháo, khi các cục than lớn hơn đi qua, chiều rộng này tăng lên.

- Tại thời điểm than - đá phá hỏa đồng thời tới cửa tháo, đặc điểm dịch

chuyển, hình dạng khối than – đá được tháo không có sự khác biệt so với thời điểm

trước đó và không phụ thuộc vào chiều rộng của bước hạ trần.

- Đến thời điểm nào đó, tại cửa sổ tháo than chỉ tháo được đá, đạt tới điểm phát

triển đầy đủ của “phễu xâm nhập”. Khi đó, phần than tổn thất chủ yếu nằm phía dưới

góc (dốc) ổn định của than, có dạng tam giác (lăng trụ tam giác hoặc nêm than) và

các tam giác này hình thành một cách có hệ thống sau mỗi chu kỳ tháo than (Hình

1:Máng cào cấp liệu; 2: Lớp than chuyển động trên máng cào; 3: Vùng không dịch chuyển 4: Than tổn thất; 5: Đá phá hỏa; 6: Dàn chống;a : góc dốc tự nhiên của than

2.3).

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý dịch chuyển của than phía sau dàn chống CGH

2.2. Nghiên cứu quá trình thu hồi than nóc trên mô hình vật liệu tương đương

2.2.1. Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố địa

chất – kỹ thuật mỏ

2.2.1.1. Lựa chọn các tham số mô phỏng

Đặc điểm quá trình hạ trần, thu hồi than nóc phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

chiều cao phân tầng, giải pháp kỹ thuật nâng cao chiều cao phân tầng, kết cấu dàn

chống, bước hạ trần - thu hồi than nóc, quy trình thu hồi than nóc, chiều dày và góc

dốc vỉa, tính chất sập đổ của đá vách, độ cứng của than, điều kiện địa chất thủy văn,

phay phá, kiến tạo... Tuy nhiên, việc nghiên cứu tổng hợp sự ảnh hưởng của các yếu

tố trên đến đặc điểm của quá trình hạ trần, thu hồi than nóc rất phức tạp, khó thực

hiện. Do đó, khi mô phỏng quá trình hạ trần, thu hồi than nóc, Luận án chỉ lựa chọn

những yếu tố địa chất, kỹ thuật chính để nghiên cứu, bao gồm:

- Góc dốc vỉa than (a ): chọn 3 giá trị a = 450, 650, 850.

- Chiều dày vỉa than (M): chọn giá trị trung bình M = 7 m, vì đây là chiều dày

đặc trưng và thuộc phạm vi có trữ lượng chủ yếu trong các vỉa than dày, dốc có khả

năng áp dụng công nghệ CGH khai thác tại vùng Quảng Ninh (các vỉa có chiều dày

gần 7 m phân bố ở nhiều mỏ như: vỉa 6 Cánh bắc, vỉa 9A Cánh Nam – mỏ Mạo

Khê; các vỉa 5, 6, 7 và 7 trụ gần khu vực đứt gãy F305, F270, F50 – khu Than Thùng –

mỏ Nam Mẫu; vỉa 5, vỉa 7 – mỏ Vàng Danh; vỉa 14 Núi Khánh – mỏ Hà Ráng...).

- Bước hạ trần than nóc (a): chọn 3 giá trị a = 1 m, 2 m, 3 m.

- Chiều cao PTKT (h): chọn 3 giá trị h = 8 m, 12 m, 15 m.

Các tham số trên được chọn trên cơ sở đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật

mỏ vùng Quảng Ninh và kinh nghiệm khai thác áp dụng công nghệ CGH trong

HTKT lò DVPT trên thế giới và tại Việt Nam. Trong mô hình được chọn ở trên,

trần than phía trên lò DVPT được giả định đã bị phá vỡ cưỡng bức bằng KNM.

2.2.1.2. Thiết kế, tính toán các tham số và lựa chọn vật liệu của mô hình

Mô hình được chọn có kích thước dài x rộng x cao = 800 x 800 x 800 mm,

làm bằng vật liệu mica trong suốt nhằm thuận lợi cho việc quan sát, nghiên cứu

(Hình 2.4 và Hình 2.5). Mô hình mô phỏng HTKT lò DVPT với các thông số sau:

- Chiều dài theo phương lò DVPT: 40 m;

- Tổng chiều cao lò DVPT, trần than và đá phá hoả: 40 m;

- Chiều dày vỉa: 7 m;

- Chiều cao lò DVPT: 2 m;

- Chiều rộng lò DVPT: 4 m.

Vỉa than được mô phỏng nằm trong hai mặt phẳng làm bằng hai tấm mica

trong suốt đặt song song, có thể điều chỉnh nghiêng theo các góc 450, 650 và 850 so

với mặt phẳng nằm ngang. Phía trên lò DVPT và nằm giữa hai tấm mica là than và

đá phá hỏa được mô phỏng bằng các vật liệu tương đương, có tính chất cơ lý đồng

dạng (theo tỷ lệ đồng dạng xác định) với tính chất cơ lý của than và đá thực tế. Phần

than có chiều cao tương ứng với chiều cao phân tầng cần nghiên cứu theo tỷ lệ đồng

dạng của mô hình. Bên trên phần than là đá phá hỏa với chiều cao tối thiểu bằng

chiều cao trần than. Mặt đáy của mô hình bố trí lò DVPT nằm trong vỉa than, sát về

phía trụ vỉa. Lò DVPT được mô phỏng bằng một hình hộp, có một đầu hở để mô

phỏng cửa tháo than, có thể di chuyển được dọc theo đường phương vỉa than để mô

phỏng quá trình tiến gương khai thác. Để thực hiện các thao tác thu hồi than, một

mặt bên của hình hộp hở để lấy than ra.

Hình 2.4: Hình dạng và kết cấu tổng thể của mô hình thiết kế

Hình 2.5: Mô hình nghiên cứu sau khi gia công, chế tạo

Các đại lượng nghiên cứu trên mô hình và giá trị thực tế được liên hệ bởi các hệ

số, tỷ lệ đồng dạng về kích thước, thời gian, khối lượng. Các tỷ lệ đồng dạng được

xác định theo kinh nghiệm của các nhà khoa học Nga [31], [37] như sau:

- Tỷ lệ đồng dạng về kích thước: khi mô hình càng lớn, càng gần thực tế, kết

quả nghiên cứu càng chính xác. Theo kinh nghiệm, có thể chọn tỷ lệ mô hình là

1:10, 1:50 hoặc 1:100. Với điều kiện đặt ra, Luận án lựa chọn tỷ lệ đồng dạng về kích thước của mô hình (a L) là 1:50. Khi đó, các đại lượng cần mô phỏng trên mô

hình được xác định tại Bảng 2.1 dưới đây.

Bảng 2.1: Các đại lượng kích thước trên mô hình

Đại lượng Giá trị trên mô hình

Chiều dày vỉa, mm 140 140 140

Góc dốc vỉa, độ 45 65 85

Chiều cao phân tầng, mm 160 240 300

Bước hạ trần, mm 20 40 60

- Tỷ lệ đồng dạng về thời gian: như đã biết, đối với quá trình rơi tự do, quãng

đường đi của đá được tính theo công thức:

(cid:2)

(cid:1) =

(cid:1) (cid:2) (cid:2)(cid:3)

(2.1)

Trong đó: g - gia tốc trọng trường, trên mô hình và ngoài thực tế là như nhau;

t - thời gian di chuyển của vật thể.

(cid:1)

(cid:3)

(cid:1)

Từ đó ta có:

(cid:4)(cid:3) =

(cid:2) hay (cid:4)(cid:6) = (cid:5)(cid:4)(cid:3)

(cid:4)

(cid:2)(cid:5)(cid:6)(cid:2) (cid:2)(cid:5)(cid:7)(cid:2) = (cid:4)(cid:6)

(2.2)

Như vậy, tỷ lệ đồng dạng theo thời gian là a T = (a L)0,5= (1:50)0,5 = 1:7, tức là 1

giờ trên mô hình tương đương với 7 giờ trong thực tế hay một ngày trong thực tế

bằng 3,5 giờ trên mô hình.

- Tỷ lệ đồng dạng về khối lượng: đối với các mô hình tỷ lệ lớn (1:10, 1:20,

1:50), tỷ lệ đồng dạng về khối lượng thường lấy bằng 1:1. Do đó, trong trường hợp

này, tỷ lệ đồng dạng về khối lượng được chọn là 1:1.

- Tỷ lệ đồng dạng của các đại lượng cơ học (lực, ứng suất) trên mô hình:

(cid:9)

(cid:10)

(cid:12)

(cid:14)(cid:3)

+ Tỷ lệ đồng dạng về vận tốc được tính theo công thức:

α(cid:8) =

(cid:8)

(cid:11)

(cid:13)

(cid:14)(cid:4)

(2.3)

(cid:16)

(cid:4)

(cid:3)

+ Tỷ lệ đồng dạng về gia tốc được tính theo công thức:

(cid:4)(cid:15) =

(cid:15)

(cid:7)(cid:2) :

(cid:6)(cid:2) =

(cid:17)(cid:5) (cid:2) (cid:17)(cid:6)

(2.4)

(cid:18)(cid:7)(cid:7)

(cid:19)(cid:20)

+ Tỷ lệ đồng dạng về lực được tính theo công thức:

α(cid:18) =

(cid:2)α(cid:8) (cid:2)

(cid:18)(cid:8)

(cid:21)(cid:22)

(cid:23)(cid:7)(cid:7)(cid:10)(cid:9)(cid:10) (cid:11)(cid:2)

(cid:23)(cid:8)(cid:12)(cid:9)(cid:12) (cid:13)(cid:2) = α(cid:23)α(cid:12)

(2.5)

(cid:24)(cid:10)(cid:10)

(cid:25)(cid:10)(cid:10)

(cid:4)

+ Tỷ lệ đồng dạng về các chỉ tiêu độ bền được tính theo công thức:

∙

(cid:4)(cid:24) =

= (cid:4)(cid:25)(cid:4)(cid:3)

(cid:24)(cid:11)

(cid:25)(cid:11)

(cid:3)

(2.6)

Trong đó: s TT và s M - tương ứng là độ bền khối đá trong thực tế và của mô

hình vật liệu tương đương.

Các tính chất cơ lý đá như cường độ kháng nén, cường độ kháng kéo, độ kết

dính, hệ số đàn hồi E được điều chỉnh theo tỷ lệ đồng dạng tương ứng, được xác

định theo công thức (2.6). Tổng hợp tỷ lệ (hệ số) đồng dạng của mô hình vật liệu

tương đương xem tại Bảng 2.2 dưới đây.

Bảng 2.2: Tổng hợp các hệ số đồng dạng của mô hình vật liệu tương đương

Hệ số đồng dạng Ký hiệu, công thức Giá trị

αl 1:50 Kích thước

a 1:1 Khối lượng

a 1:7 Thời gian

l.a

1:50 Cường độ kháng nén, kéo a nén = a kéo = a

c= a

l.a

a 1:50 Lực dính kết

j =tgj TT/tgj M

a 1:1 Góc nội ma sát

l.a

1:50 Hệ số đàn hồi E a E = a

1:1 n TT = n M Hệ số Poatxôngn

Do tính chất đồng dạng về độ bền của vật liệu không ảnh hưởng đến kết quả

nghiên cứu của mô hình, đồng thời, tỷ lệ đồng dạng về góc nội ma sát, trọng lượng

riêng đều bằng 1:1, nên có thể lựa chọn vật liệu tương đương trên mô hình chính là

vật liệu trong thực tế. Trong thí nghiệm này, Luận án đã chọn đá phá hoả cho mô

hình là bột kết của mỏ Nam Mẫu, than của mỏ Khe Chàm. Sau khi lấy từ hiện

trường mỏ, than và đá được gia công, xử lý đảm bảo các yêu cầu sau:

- Than đảm bảo tơi rời, cỡ hạt trung bình 1 ÷ 2 mm, khô ráo, độ ẩm tương

đương độ ẩm tự nhiên của than nguyên khai.

- Đá đảm bảo tơi rời, cỡ hạt trung bình 1÷ 10 mm, khô ráo.

2.2.1.3. Khai thác mô hình

Việc khai thác mô hình được thực hiện theo trình tự như sau:

- Chuẩn bị các dụng cụ để lấy than từ khay thu hồi than trên mô hình, dụng cụ

đựng than và cân điện tử.

- Di chuyển khay tháo than một tiến độ theo yêu cầu (20 mm, 40 mm, 60 mm).

- Dùng dụng cụ chuyên dụng cào, thu hồi than từ khay tháo cho đến khi quan

sát thấy đá phá hỏa xuống đến cửa tháo thì dừng lại.

- Cân than thu hồi được bằng cân điện tử để xác định khối lượng, ghi kết quả

vào sổ ghi chép.

- Lặp lại các bước 2 ÷ 4 cho đến khi khai thác đến giới hạn khung mô hình.

Ngay sau khi di chuyển khay tháo, trần than và đá phá hỏa đang từ trạng thái

cân bằng đã bắt đầu có sự dịch chuyển xuống phía dưới và hướng vào không gian lò

chợ. Khu vực trần than tiếp giáp với khay tháo (gần phía gương) dịch chuyển trước,

420. Than và đá phá hỏa dịch sau đó, than và đá phá hỏa phía trên bắt đầu dịch chuyển theo. Than tràn vào không gian lò chợ tạo thành một góc ổn định khoảng 400 ‚

chuyển xuống dưới hình thành phễu tháo than có dạng parabol bất đối xứng. Khi

tiếp tục thu hồi, than và đá phá hỏa tiếp tục dịch chuyển vào không gian lò chợ và

phễu tháo được mở rộng dần về phía phá hỏa. Kết thúc chu kỳ thu hồi, đá phá hỏa

tràn vào không gian lò chợ gây nhiễm bẩn than và trùm lên lớp than nằm ổn định

trên nền lò. Lớp than này cơ bản có hình lăng trụ tam giác (như kết quả thí nghiệm

tại Hình 2.3) và đây là lượng than không thể thu hồi được, gây tổn thất. Ngoài ra,

trong quá trình thu hồi, còn một lượng than nữa nằm bên phía vách và trụ vỉa không

thu hồi được, gây tổn thất. Sau khi thu hồi xong một chu kỳ, trần than phía trên lò

dọc vỉa nằm ổn định với góc nghiêng khoảng 730 ÷ 780 so với mặt phẳng nằm

ngang. Góc ổn định này không phụ thuộc vào chiều cao PTKT, góc dốc vỉa, bước

hạ trần than nóc (Hình 2.6).

Tổng hợp kết quả xác định tỷ lệ tổn thất than khi khai thác, thu hồi than hạ

trần của 27 mô hình xem tại Phụ lục 1.

a) Mô hình với: h = 8 m, a = 3 m, a = 85 0

b) Mô hình với: h = 12 m, a = 2 m, a = 45 0

c) Mô hình với: h= 15 m, a =1 m, a = 65 0

Hình 2.6: Quá trình khai thác một số mô hình đặc trưng

2.2.1.4. Phân tích các kết quả khai thác trên mô hình theo các yếu tố ảnh hưởng

Từ kết quả tổng hợp tại Phụ lục 1, có thể phân tích tỷ lệ tổn thất than theo các

yếu tố ảnh hưởng dưới dạng các biểu đồ như sau:

- Tỷ lệ tổn thất than theo yếu tố chiều cao phân tầng

a) a = 1 m

b) a = 2 m

c) a = 3 m

Hình 2.7: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và chiều cao phân tầng

η, % 55

a = 1

a = 2

a = 3

α, độ

- Tỷ lệ tổn thất than theo yếu tố góc dốc vỉa

η, % 55

a = 1

a = 2

a = 3

α, độ

a) h = 8 m

η, % 60

a = 1

a = 2

a = 3

α, độ

b) h = 12 m

c) h =15 m

Hình 2.8: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và góc dốc vỉa than

η, % 60

h = 8

h = 12

h = 15

a,m

- Tỷ lệ tổn thất than theo yếu tố bước hạ trần than nóc

a) α = 450

b) α = 650

c) α = 850 Hình 2.9: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và bước hạ trần than

Từ các kết quả phân tích trên, có thể nhận xét, đánh giá như sau:

- Tổn thất than luôn tỷ lệ thuận với chiều cao PTKT. Tỷ lệ tổn thất than thấp

nhất là 28,04 % khi chiều cao phân tầng h = 8 m và cao nhất là 55,36 % khi h = 15

m; tuy nhiên, trong cùng điều kiện góc dốc vỉa và bước hạ trần, khi chiều cao PTKT

tăng từ 8 m lên 15 m (tăng gần 88 %), tỷ lệ tổn thất than chỉ tăng trung bình từ 3 ÷ 7

%. Như vậy, có thể thấy, tỷ lệ tổn thất than không phụ thuộc nhiều vào chiều cao

PTKT. Tỷ lệ tổn thất than tăng khi chiều cao PTKT tăng có thể được giải thích do

dòng than thu hồi dịch chuyển từ trên xuống dưới về phía cửa tháo với khoảng cách

dài, nên bị đá phá hoả xâm nhập vào, gây ách tắc dòng chảy, dẫn tới tăng tổn thất

than trong khu vực phá hoả (Hình 2.10).

1: Đá phá hỏa 2: Than tổn thất

: Ranh giới than - đá

a) h = 8 m b) h = 12 c) h = 15 m

Hình 2.10: Tổn thất than theo chiều cao phân tầng trên mô hình

- Tổn thất than luôn tỷ lệ nghịch với góc dốc vỉa than. Tỷ lệ tổn thất than thấp

nhất khi góc dốc vỉa a = 850 và cao nhất khi a = 450. Trong cùng điều kiện chiều

cao phân tầng và bước hạ trần, khi góc dốc vỉa giảm từ 850 xuống 450, tỷ lệ tổn thất

than tăng trung bình từ 12 ÷ 18 %. Như vậy, có thể thấy, góc dốc vỉa ảnh hưởng rất

lớn tới tỷ lệ tổn thất than. Thí nghiệm trên mô hình vật liệu tương đương cho thấy,

góc ổn định của khối than phía trên lò DVPT sau khi bị phá vỡ khoảng 730 ÷ 780 so

với mặt phẳng nằm ngang. Khi tháo than, tổn thất than chủ yếu nằm ở phía trụ vỉa,

từ mặt trụ vỉa tới ranh giới ổn định của khối than rời. Góc dốc vỉa càng thấp, khối

than này càng lớn và đây là nguyên nhân chính gây tổn thất than (Hình 2.11).

1: Đá phá hỏa 2: Than tổn thất

: Ranh giới than - đá

α = 450 α = 650 α = 850

Hình 2.11: Tổn thất than do góc dốc vỉa trên mô hình

- Tổn thất than luôn tỷ lệ thuận với bước hạ trần. Tỷ lệ tổn thất than thấp nhất

khi bước hạ trần a = 1 m và cao nhất khi hạ trần a = 3 m. Trong cùng điều kiện

chiều cao phân tầng và góc dốc vỉa, khi bước hạ trần tăng từ 1 m lên 3 m, tỷ lệ tổn

thất than tăng trung bình từ 6 ÷ 11 %. Như vậy, có thể thấy, ảnh hưởng của bước hạ

trần than đối với tỷ lệ tổn thất than lớn hơn so với yếu tố chiều cao PTKT, nhưng

thấp hơn so với yếu tố góc dốc vỉa. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy, khi bước hạ

trần a = 1 m, than thu hồi được có tỷ lệ nhiễm bẩn khoảng 10 ÷ 12 %; tuy nhiên, khi

bước hạ trần a = 3 m, tỷ lệ nhiễm bẩn của than giảm xuống còn 6 ÷ 8 %. Ngoài ra,

thí nghiệm trên mô hình vật liệu tương đương cho thấy, khi tháo than hạ trần, phần

than gần khu vực cửa tháo sẽ dịch chuyển về phía cửa tháo sớm hơn và nhanh hơn

phần than còn lại ở phía phá hoả. Do tỷ trọng của đá phá hoả lớn hơn so với than hạ

trần, nên khi phần than phía phá hoả dịch chuyển về phía cửa tháo (theo phương

ngang và phương thẳng đứng), đá phá hoả sẽ dịch chuyển theo với tốc độ nhanh

hơn, xâm nhập vào, gây ách tắc dòng than dịch chuyển, tạo tổn thất than. Khi chiều

rộng bước hạ trần càng lớn, quãng đường và thời gian di chuyển của dòng than hạ

trần về phía cửa tháo càng lớn và nguy cơ đá phá hỏa xâm nhập gây ách tắc, tổn thất

than càng cao. Đây là nguyên nhân giải thích tỷ lệ tổn thất than tỷ lệ thuận với bước

hạ trần, thu hồi than nóc.

Từ các phân tích trên, Luận án đề xuất một số hướng nâng cao hiệu quả khai

thác khi áp dụng HTKT lò DVPT như sau:

- Nên ưu tiên việc nâng cao phân tầng để nâng cao hiệu quả khai thác.

- Khi góc dốc vỉa thấp, nên xem xét hạn chế áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng

dàn chống CGH.

- Các tổ hợp dàn chống CGH hiện nay thường được thiết kế với bước dịch

chuyển từ 600 ÷ 800 mm; do vậy, nên chọn bước hạ trần than nóc bằng 1 ÷ 2 lần

bước dịch chuyển dàn chống.

2.2.2. Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của kết cấu dàn

chống và quy trình thu hồi than nóc

Luận án chọn mô hình vật liệu tương đương để mô phỏng một chu kỳ hạ trần,

thu hồi than nóc cho điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng của vùng Quảng

Ninh như sau:

- Góc dốc vỉa than (a ): chọn giá trị a = 650;

- Chiều dày vỉa than (M): chọn giá trị M = 7 m;

- Bước hạ trần than nóc (a): chọn giá trị a = 1 m;

- Chiều cao PTKT (h): chọn giá trị h = 12 m;

- Trần than phía trên lò DVPT đã bị phá vỡ.

Mô hình được chọn có kích thước: dài x rộng x cao = 800 x 420 x 50 mm,

khung làm bằng thép, các mặt làm bằng tôn, riêng mặt trước làm bằng vật liệu mica

trong suốt dày 4 mm để thuận lợi cho việc quan sát. Vỉa than được mô phỏng nằm

trong hai mặt phẳng làm bằng hai tấm tôn nghiêng một góc 650 so với mặt phẳng

nằm ngang. Phần mặt trước, phía dưới bố trí 3 cửa tháo than làm bằng thép có kích

thước cao x rộng là 100 x 50 mm, tương ứng với kích thước thực của cửa tháo than

cao x rộng là 2,0 x 1,0 m. Các cửa tháo than cách nhau 75 mm, tương ứng với kích

thước thực là 1,5 m. Phía sau và phía trên các cửa tháo than là than và đá phá hỏa

được mô phỏng bằng các vật liệu rời rạc, có tính chất cơ lý và kích thước đồng dạng

với tính chất của than và đá thực tế. Mô hình mô phỏng trong quá trình khai thác thí

nghiệm xem tại Hình 2.12. Các đại lượng nghiên cứu trên mô hình và giá trị thực tế

được liên hệ bởi các tỷ lệ đồng dạng, được tính toán, lựa chọn như sau:

- Tỷ lệ đồng dạng về kích thước: a l = 1:20.

- Tỷ lệ đồng dạng về thời gian: a T = 1:4,5.

- Tỷ lệ đồng dạng về khối lượng là 1:1.

Vật liệu tương đương được chọn là đá bột kết lấy tại mỏ Nam Mẫu, than được

lấy tại mỏ Khe Chàm. Than có cỡ hạt trung bình 2,5 ÷ 5,0 mm; đá có cỡ hạt trung

bình 3,0 ÷ 30 mm, tơi rời, có độ ẩm tương đương độ ẩm tự nhiên.

Hình 2.12: Quá trình khai thác mô hình vật liệu tương đương

Sau khi chuẩn bị xong theo thiết kế, tiến hành khai thác mô hình, thu hồi than

tại các cửa tháo cho tới khi quan sát thấy đá phá hỏa xuống đến cửa tháo. Luận án

đã tiến hành thí nghiệm với 4 mô hình như sau:

Mô hình 1: chỉ thu hồi than tại cửa sổ tháo ở giữa.

Mô hình 2: thu hồi than lần lượt từ cửa sổ bên trụ vỉa, cửa sổ ở giữa, sau đó

đến cửa sổ bên vách.

Mô hình 3: thu hồi than lần lượt từ cửa sổ bên vách vỉa, cửa sổ ở giữa, sau đó

đến cửa sổ bên trụ vỉa.

Mô hình 4: thu hồi than đồng thời tại 03 cửa sổ.

Kết quả khai thác 4 mô hình trên như sau:

- Khi thu hồi than hạ trần của Mô hình 1, chỉ thu hồi than tại cửa sổ tháo ở

giữa, tỷ lệ tổn thất than đạt lớn nhất, h = 48,6 %. Nguyên nhân chính là do góc ổn

định của thành phễu thu hồi so với mặt phẳng nằm ngang lớn, khoảng 730 ÷ 780,

nên có một lượng lớn than nằm ngoài thành phễu không được thu hồi, gây tổn thất. - Khi thu hồi than hạ trần của Mô hình 4, tỷ lệ tổn thất than đạt thấp nhất, h =

39,3 %. Nguyên nhân chính là do trần than dịch chuyển đều theo chiều thẳng đứng

xuống các cửa tháo, hạn chế đá phá hoả xâm nhập vào phễu tháo than.

- Khi thu hồi than hạ trần của Mô hình 2 và Mô hình 3, than và đá có sự dịch

chuyển lần lượt về phía cửa tháo, phễu tháo được mở rộng từ trên xuống và từ trụ

sang vách (Mô hình 2) hoặc từ vách sang trụ (Mô hình 3). Các phễu tháo này có

diện tích lớn hơn phễu của Mô hình 1; tuy nhiên, trong quá trình hình thành phễu

tháo than, đá phá hỏa đã xâm nhập, gây nhiễm bẩn, ách tắc dòng than dịch chuyển,

gây tổn thất than. Do vậy, Mô hình 2 và Mô hình 3 có tỷ lệ tổn thất thấp hơn Mô hình 1, nhưng cao hơn Mô hình 4, lần lượt là h = 41,1 % và h = 42,0 %.

Từ các kết quả nghiên cứu trên, có thể đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao

hiệu quả của HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống như sau:

- Nên ưu tiên chọn loại dàn chống có cửa sổ thu hồi trên xà phá hoả và khe hở

giữa hai dàn chống vì có diện tích thu hồi lớn, cho phép giảm tổn thất than.

- Đối với tổ hợp dàn chống được đề xuất như trên, nên thu hồi than hạ trần

đồng thời trên các cửa tháo.

2.3. Nghiên cứu quá trình hạ trần, thu hồi than nóc của HTKT lò DVPT sử

dụng dàn chống KDT-2 tại mỏ than Hà Ráng bằng mô hình số

2.3.1. Lựa chọn các tham số và xây dựng mô hình mô phỏng

Luận án sử dụng phần mềm PHASE2 để mô phỏng sự dịch chuyển của trần

than, đá vách trong quá trình hạ trần, thu hồi than nóc của HTKT lò DVPT áp dụng

thử nghiệm công nghệ CGH khai thác tại khu III vỉa 14 Núi Khánh, mức -50 ÷ +70,

mỏ Hà Ráng. Đây là phần mềm dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và lý thuyết

về độ bền khối đá của Hoek và Brown [20].

Mô hình có dạng 2D với kích thước 120 x 120 m, mô phỏng các đối tượng gồm: vỉa than dày trung bình 6,5 m; dốc trung bình 56(cid:176) ; vách trực tiếp là sét kết,

dày trung bình 3,5 m, phía trên là bột kết dày 10,0 m, sau đó là cát kết dày 18,0 m,

sau cùng là cuội - sạn kết; trụ trực tiếp là bột kết dày trung bình 18,0 m, sau đó là

cát kết, cuội sạn kết; hai lò DVPT mức +30 và +41. Trong mô hình, trần than được phá vỡ cưỡng bức bằng KNM, phân tầng mức +41 ‚ +50 được chống bằng giá thủy

lực XDY, phân tầng mức +30 ‚ +41 được chống bằng tổ hợp DCTH KDT-2.

Ứng suất nguyên sinh trong mô hình là ứng suất do tác dụng của lực trọng

trường với mức cao bề mặt địa hình lấy trung bình bằng +300 m. Do chưa có các kết

quả nghiên cứu về lực kiến tạo trong khu vực, nên ứng suất theo phương ngang được

lấy bằng giá trị ứng suất theo phương thẳng đứng, được tính theo công thức:

s v = s n = g. H (2.7)

Than và các lớp đá được mô phỏng bằng các loại vật liệu đàn hồi dẻo tuyến

tính theo lý thuyết Morh - Coulomb. Để mô phỏng điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ

tương tự với thực tế, các vật liệu mô phỏng của mô hình có đặc điểm nứt nẻ như

khối đá trong tự nhiên và tính chất cơ lý được tính toán giảm yếu với sự trợ giúp

của phần mềm Roclab (Bảng 2.3).

Bảng 2.3: Tổng hợp tính chất cơ lý của các lớp đá được định nghĩa trong mô hình

Tỷ Cường Góc nội Mô đun Lực kết Hệ số Loại vật liệu độ kháng ma sát, đàn hồi, dính, Poisson trọng, tấn/m3 kéo, MPa độ MPa MPa

Than 1,64 2000 28 1,0 0,25 0,1

Sét kết 2,65 3000 29 1,4 0,29 0,2

Bột kết 2,66 4270 31,47 2,6 0,23 0,42

Cát kết 2,71 4000 33,28 5,0 0,21 0,1

Cuội, sạn kết 2,66 4000 33,5 4,8 0,20 0,1

Đá phá hỏa 1,70 30 30 0 0,07 0

Quá trình sập đổ lớp than nóc và đá vách được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn

phá hủy của loại vật liệu đàn hồi dẻo tuyến tính (Mohr-Coulomb). Trên mô hình, ký

hiệu “○” thể hiện vật liệu bị phá hủy do các lực nén hoặc kéo, ký hiệu “x” thể hiện

vật liệu bị phá hủy do lực cắt, ký hiệu “˜ ” thể hiện vật liệu bị phá hủy do cả lực cắt

và lực kéo. Các vùng bao quanh bởi các phần tử hữu hạn đã bị phá hủy được coi là

vùng sập đổ. Mô hình sau khi xây dựng, mô phỏng xem tại Hình 2.13.

Hình 2.13: Mô hình số mô phỏng HTKT lò DVPT tại mỏ than Hà Ráng

2.3.2. Khai thác mô hình mô phỏng

Mô hình được khai thác với các giai đoạn như sau:

- Giai đoạn 1: thể hiện mô hình ở trạng thái ban đầu với trường ứng suất tự

nhiên phân bố đều theo phương ngang và tăng dần theo chiều sâu.

- Giai đoạn thứ 2: thể hiện đã đào chống lò DVPT thứ nhất tại mức cao +41 và

chống giá thủy lực tăng cường tại đường lò này. Lò DVPT mức +41 được mô

phỏng bằng các lực phân phối đều trên hông và nền lò. Giá trị của các lực này được

lấy bằng lực chống ban đầu của giá thủy lực, 7 tấn.

- Giai đoạn thứ 3: thể hiện lớp than nóc được phá nổ cưỡng bức bằng KNM. Khi

đó, toàn bộ lớp than nóc với chiều dày 10 m được định nghĩa bằng vật liệu rời rạc.

- Giai đoạn thứ 4: mô phỏng quá trình hạ trần than nóc bằng cách xóa lần lượt

các phần tử hữu hạn đã bị phá hủy trên nóc lò DVPT mức +41 cho đến khi thu hồi

hết chiều dày lớp than nóc.

- Giai đoạn thứ 5: thể hiện giá thủy lực ở lò DVPT mức +41 đã được thu hồi

và đào lò DVPT mức +30, chuẩn bị cho phân tầng thứ hai, mức +30 ‚ +41. Lò

DVPT mức +30 được mô phỏng chống bằng DCTH KDT-2 với các lực phân phối

đều trên hông và nền lò. Giá trị của các lực này được lấy bằng lực chống ban đầu

của dàn chống, 7 tấn.

- Giai đoạn thứ 6: lặp lại trình tự khai thác như trên đối với phân tầng thứ hai.

Đồng thời, trong các giai đoạn này, tiếp tục quan sát diễn biến dịch động của lớp

than nóc và đá vách.

2.3.3. Phân tích, đánh giá các kết quả khai thác trên mô hình số

Quan sát trên mô hình quá trình khai thác theo các bước trên cho thấy, ở giai

đoạn 1, trường ứng suất xung quanh vỉa than ở trạng thái tự nhiên, áp lực phân bố

đều theo phương ngang và tăng dần theo chiều sâu (Hình 2.14).

Hình 2.14: Trạng thái ứng suất tự nhiên của mô hình trước khi tiến hành khai thác

Quá trình đào lò DVPT làm thay đổi trạng thái ứng suất xung quanh đường lò,

hình thành vùng ứng suất tập trung bao quanh biên lò với ranh giới cách biên lò khoảng 3,0 ‚ 3,5 m. Khối đá nằm ngay sát biên lò chuyển từ trạng thái nén ép sang

trạng thái lở rời và tại vùng này, xuất hiện các phá hủy dạng cắt “x” và dạng kéo

“o” (Hình 2.15, 2.16).

Hình 2.15: Trạng thái ứng suất xung quanh lò DVPT

Hình 2.16: Quy luật thay đổi giá trị của ứng suất tại khu vực gần biên lò DVPT

Ở giai đoạn 2, có kết cấu chống giữ tăng cường, thể hiện bằng các lực phân

phối đều trên thành lò và nền lò, giúp cân bằng trạng thái ứng suất tại khu vực được

chống giữ. Phần lộ trần trên nóc lò hình thành vùng phá hủy hình vòm, có chiều cao

khoảng 2,5 m (Hình 2.17). Khi tiến hành xóa các phần tử hữu hạn trong vòm phá

hủy cho thấy, trạng thái ứng suất của lớp than nóc phía trên vùng bị xóa về cơ bản

không thay đổi so với trước khi xóa vùng này. Điều đó cho thấy, khi không tiến

hành KNM thu hồi than nóc, chiều cao lớp than nóc tự sập đổ trên nóc lò DVPT

khoảng 2,5 m.

Hình 2.17: Chiều cao trần than tự sập đổ trên nóc lò DVPT

Mặt khác, khi thay thế lớp than nóc bằng vật liệu rời rạc để mô phỏng trần

than bị phá nổ cưỡng bức bằng KNM, đồng thời xóa phần vòm than tự sập đổ trên

nóc lò DVPT, kết quả cho thấy, toàn bộ lớp than nóc đã phá hỏa xuất hiện phá hủy

“x” hoặc “o” (Hình 2.18a).

Trong các giai đoạn từ 3 đến 4, tiến hành mô phỏng công tác hạ trần, thu hồi

than nóc bằng cách xóa lần lượt các lớp than từ dưới lên trên với tiến độ 2,5 m để

quan sát diễn biến dịch động của đá vách (Hình 2.18 b, c, d). Kết quả cho thấy, khi

bắt đầu thu hồi than, một phần vách trực tiếp trên nóc lò DVPT hình thành các phá

hủy dạng cắt. Các phá hủy này phát triển thành một dải theo hướng tạo với mặt phẳng nằm ngang một góc khoảng 67(cid:176) . Đây chính là vùng hình thành khe nứt cắt,

bước đầu của quá trình gãy vách trực tiếp. Khi thu hồi hết chiều cao lớp than nóc đã

phá hỏa (10 m), vùng khe nứt này phát triển mạnh hơn, nhưng không dẫn đến sự sập

đổ của đá vách trực tiếp vào không gian đã khai thác. Điều này cho thấy, tại PTKT

đầu tiên, chiều cao của lớp than hạ trần nhỏ hơn bước sập đổ ban đầu của đá vách

trực tiếp. Tuy nhiên, tại giai đoạn 5, khi thu hồi dàn chống tại phân tầng đầu tiên,

các phá hủy trong đá vách trực tiếp phát triển mạnh và cho thấy, vách trực tiếp bắt

đầu sập đổ vào không gian đã khai thác.

a) b)

c) d)

Hình 2.18: Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng thứ nhất

Từ giai đoạn 6, mô phỏng quá trình khai thác tại phân tầng thứ hai với trình tự

tương tự như đã thực hiện tại phân tầng thứ nhất (Hình 2.19); tuy nhiên, ngay giai

đoạn thu hồi đầu tiên, các phá hủy đã phát triển mạnh trong đá vách trực tiếp. Khi

lớp than nóc thu hồi đạt chiều cao khoảng 3,0 m, xuất hiện dấu hiệu đá vách trực

tiếp đã bắt đầu sập đổ và ở giai đoạn này, vách trực tiếp dễ sập đổ hơn so với giai

đoạn khai thác phân tầng đầu tiên (có thể do không còn gối đỡ ở phân tầng trên).

Xem xét biểu đồ mô tả chuyển vị của các phần tử hữu hạn cho thấy, trong quá

trình thu hồi than nóc, chuyển vị tại khu vực trần than bị phá hủy luôn lớn hơn rất

nhiều lần so với khu vực đá vách bị phá hủy. Điều này chứng tỏ than luôn xuống

trước đá vách. Kết quả nghiên cứu này phản ánh đúng diễn biến tại thực tế hiện

trường khai thác.

a) b)

c) d)

Hình 2.19: Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng thứ hai

Ngoài ra, theo kết quả nghiên cứu quá trình sập đổ của đá vách trên mô hình

vật liệu tương đương cho điều kiện của khu III, vỉa 14 Núi Khánh, mỏ Hà Ráng,

cũng cho thấy, sau khi phân tầng được khai thác, đá vách trực tiếp bị tách lớp, uốn

võng, sập đổ với kích thước lớn, chiều dài theo hướng dốc khoảng từ 7 ÷ 15 m,

chiều dày lớp sập đổ khoảng 15 ÷ 20 m. Sau khi sập đổ, đá vách nằm theo trình tự

của lớp, không hỗn loạn, do vậy, khó di chuyển vào dòng than thu hồi, ít ảnh hưởng

đến tổn thất than (Hình 2.20) [17].

Từ các kết quả nghiên cứu trên mô hình số cho điều kiện của khu III vỉa 14

Núi Khánh, mỏ Hà Ráng, có thể đưa ra một số nhận xét như sau:

- Chiều cao lớp than nóc tự sập đổ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của than.

Trong mô hình nghiên cứu, giá trị này khoảng 2,5 m.

- Khi khai thác từ phân tầng thứ hai trở đi, đá vách trực tiếp sẽ dễ sập đổ hơn

so với giai đoạn khai thác phân tầng đầu tiên và khi đá vách - than cùng sập đổ, than

luôn dịch chuyển xuống trước đá vách.

Hình 2.20: Quá trình sập đổ của đá vách vỉa 14 Núi Khánh, mỏ Hà Ráng

2.4. Kết luận Chương 2

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được của Chương 2, có thể đưa ra các

kết luận như sau:

- Khi bố trí pít tông đẩy ngang dưới cửa tháo giúp cho than dịch chuyển đều

trong phễu tháo, cho phép nâng cao năng suất tháo, giảm tổn thất than. Đây là

nguyên lý của bộ phận cấp liệu, được bố trí phía dưới cửa tháo than của dàn chống

KPV1.

- Tỷ lệ tổn thất than phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: góc dốc vỉa, bước hạ

trần, chiều cao phân tầng, trình tự thu hồi và kết cấu dàn chống. Các kết quả nghiên

cứu đã cho thấy, để nâng cao hiệu quả khai thác cần ưu tiên nâng cao chiều cao

PTKT (đến giới hạn phù hợp), sử dụng dàn chống có cửa sổ thu hồi than nóc trên xà

phá hoả với bộ phận cấp liệu dưới cửa sổ thu hồi và thu hồi đồng thời trên các cửa

tháo.

- Khi khai thác từ phân tầng thứ hai trở đi, đá vách trực tiếp sẽ dễ sập đổ hơn

và khi đá vách - than cùng sập đổ, than luôn dịch chuyển xuống trước và đá vách

sập đổ không ảnh hưởng nhiều đến quá trình, hiệu quả hạ trần, thu hồi than nóc.

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA

HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN

DÀY, DỐC VÙNG QUẢNG NINH

3.1. Nghiên cứu, đề xuất công nghệ CGH áp dụng cho HTKT lò DVPT trong

điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh

Từ các kết quả nghiên cứu, tổng hợp, phân tích ở trên cho thấy, điều kiện địa

chất - kỹ thuật mỏ của các khu vực áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH trên

thế giới có sự tương đồng với điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh. Trữ lượng các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh tương đối lớn, chiếm khoảng 10 ‚ 12

% tổng trữ lượng khoáng sàng và có điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ

CGH khai thác. Hiện nay, toàn bộ các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh đã áp dụng các

loại vì chống thủy lực, một số mỏ đã áp dụng công nghệ CGH. Đây là điều kiện

thuận lợi cho việc áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH tại các mỏ hầm lò vùng

Quảng Ninh.

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, kinh nghiệm áp dụng công nghệ CGH khai

thác trong và ngoài nước, đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ, Luận án đề xuất

HTKT và CNKT lò DVPT cho điều kiện các vỉa than dày, dốc của bể than Quảng

Ninh như sau:

- Chuẩn bị khoáng sàng:

Theo phương, các tầng được chuẩn bị thành các KKT (cột khai thác) và tại

mỗi KKT, tầng được chia thành các phân tầng. Các lò nối giữa các phân tầng được

đào với góc dốc khoảng 300, tiết diện, kết cấu phù hợp để thuận lợi cho việc đi lại,

vận chuyển than, vật liệu và nhất là các thiết bị CGH. Chiều dài theo phương KKT

và chiều cao phân tầng được tính toán, xác định trong từng trường hợp cụ thể; tuy

nhiên, theo hướng tăng lên so với CNKT thủ công, nhằm nâng cao hiệu quả của

công nghệ CGH. Sơ đồ chuẩn bị cho khu vực khai thác áp dụng công nghệ CGH lò

DVPT xem Hình 3.1 dưới đây.

Hình 3.1: Sơ đồ HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH khai thác

- Các khâu công nghệ chính bao gồm:

+ Khâu hạ trần than nóc áp dụng giải pháp nổ mìn trong lỗ khoan dài sử dụng

kíp nổ vi sai phi điện an toàn hầm lò. Thuốc và kíp nổ được nạp bằng cơ giới.

+ Tại mỗi gương khai thác, việc chống tăng cường sử dụng một tổ hợp dàn

chống có cấu tạo tương tự tổ hợp dàn chống KPV1, gồm 2 đơn nguyên, mỗi đơn

nguyên có 01 cửa sổ tháo than trên xà phá hỏa, 01 bộ phận cấp liệu dưới cửa sổ tháo

than, 01 tấm chắn hông và 01 tấm chắn nóc. Mỗi cột khai thác bố trí 02 gương khấu

đồng thời, khấu đuổi nhau theo phương, cách nhau khoảng 20 ÷ 30 m.

+ Than được thu hồi qua cửa sổ tháo than và khe hở giữa các đơn nguyên của

tổ hợp dàn chống. Than từ cửa sổ tháo than xuống bộ phận cấp liệu, sau đó xuống

cầu chuyển tải nằm giữa hai đơn nguyên, lên băng tải hoặc máng cào trên lò DVPT,

sau cùng được rót xuống lò dọc vỉa vận tải chính và ra ngoài. Than thu hồi qua khe

hở giữa hai đơn nguyên được tháo trực tiếp xuống cầu chuyển tải nằm giữa hai đơn

nguyên, sau đó được vận chuyển ra ngoài như than thu hồi từ cửa tháo. Việc hạ trần,

thu hồi than nóc được thực hiện đồng thời trên 3 cửa tháo.

+ Việc di chuyển dàn chống và cầu chuyển tải được thực hiện bằng các kích

thủy lực chuyên dụng đặt phía trước dàn chống, được thực hiện sau mỗi chu kỳ hạ

trần, thu hồi than nóc.

Với công nghệ được chọn như trên, tổ hợp CGH tại một gương khai thác bao

gồm các thiết bị chính như sau: 01 tổ hợp dàn chống (gồm 02 đơn nguyên); 01 tổ

hợp máy khoan để khoan lỗ khoan dài; 01 băng tải co giãn (có thể điều chỉnh chiều

dài) đặt trên lò DVPT; 01 cầu chuyển tải và các thiết bị đồng bộ đi kèm như: trạm

bơm dung dịch nhũ hóa, quạt gió cục bộ và các thiết bị khác, v.v.

Với sơ đồ chuẩn bị và công nghệ như trên, công tác đào lò và khai thác sẽ

được thực hiện theo trình tự lần lượt từng cột, từ biên giới khai trường về trung tâm

và từ trên xuống dưới. Công tác đào lò chuẩn bị luôn phải thực hiện trước, không

làm gián đoạn, ảnh hưởng đến công tác khai thác.

Luận án đề xuất đồng bộ thiết bị sử dụng cho công nghệ CGH khai thác lò

DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh bao gồm: tổ hợp dàn chống KPV1, trạm bơm dung dịch CHL 90/32, băng tải co giãn DSJ 65/10/40, cầu

chuyển tải SZB 730/40, máy khoan thủy lực VPS-01 hoặc các thiết bị khác có đặc

tính kỹ thuật tương đương. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị được đề xuất thể hiện

tại các Bảng 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 dưới đây.

Bảng 3.1: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của trạm bơm dung dịch CHL 90/32

STT Thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng

Áp suất bơm MPa 32 1

Lưu lượng lít/phút 180 (90 + 90) 2

Công suất động cơ kW 110 (55 + 55) 3

Điện áp V 660/1140 4

Áp suất nước vào MPa 0,3 5

Kích thước bơm (dài x rộng x cao) mm 2700 x 1200 x 1100 6

Kích thước thùng (dài x rộng x cao) mm 3200 x 1200 x 1100 7

Trọng lượng kg 5600 8

Bơm Kg 4000 -

Thùng Kg 1600 -

Hình 3.2: Trạm bơm dung dịch CHL 90/32

Bảng 3.2: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của DCTH KPV1

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Số lượng

1 Chiều cao tối thiểu m 1,8

2 Chiều cao tối đa m 3,5

3 Khả năng chống giữ kN/m2 1300

m 1,75 4 Chiều rộng của dàn chống

m 0,9 x 2 5 Kích thước cửa tháo than

độ 5 ÷ 15 6 Góc nghiêng của máng dẫn

mm 800 7 Bước di chuyển của dàn chống

cột 2 8 Số lượng cột chống

kN 3530 9 Lực chống của cột chống

MPa > 2 10 Cường độ kháng nền

tấn 17 11 Trọng lượng

Bảng 3.3: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của băng tải co giãn DSJ 65/10/40

TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Trị số

1 Năng suất tấn/h 100

2 Chiều rộng băng mm 650

3 Công suất động cơ kW 40

4 Đường kính tang dẫn động mm 500

5 Đường kính tang con lăn mm 50

6 Vận tốc vận chuyển m/giây 1,6

7 Kích thước đầu băng mm 1919 x 1460

Hình 3.3: Băng tải co giãn DSJ 65/10/40

Bảng 3.4: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của cầu chuyển tải SZB 730/40

TT Thông số kỹ thuật Khối lượng Đơn vị

1 Công suất vận tải tấn/giờ 400

2 Chiều dài vận tải m 25

3 Vận tốc xích m/giây 0,85

4 Công suất động cơ kW 40

5 Chiều dài đoạn kê hợp lý trên băng tải m 12

6 Trọng lượng tấn 13,2

Hình 3.4: Cầu chuyển tải SZB 730/40

Bảng 3.5: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của máy khoan thủy lực VPS-01

TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Trị số

1 Kiểu lực dẫn động - thuỷ lực

2 Đường kính khoan mm 28 ‚ 100

3 Công suất động cơ kW đến 13

4 Mô men quay N.m 101; 195; 240; 300

5 Lực khoan (nén) kN 4; 6, 2; 9

6 Vận tốc tiến m/phút 0 ‚ 8

7 Chiều dài máy khoan (tuỳ kiểu) mm 2400 ‚ 4200

8 Phạm vi dịch chuyển khoan mm 1000 ‚ 3500

9 Hành trình piston mm 550

10 Loại dầu thuỷ lực - HSC

11 Áp lực làm việc MPa 17

12 Lưu lượng dầu lít/phút 60 ‚ 65

13 Trọng lượng máy (tuỳ loại) kg 42 ‚ 85

14 Trọng lượng bộ phận phân bổ áp lực kg 23

15 Chiều sâu khoan tối đa m 40

Hình 3.5: Máy khoan thủy lực VPS-01

Công nghệ CGH khai thác có tính đồng bộ hóa, tập trung hóa sản xuất cao, tốc

độ tiến gương nhanh. Ngoài ra, trong HTKT lò DVPT, số mét lò chuẩn bị, nhất là

số mét lò dọc vỉa trong than rất lớn. Do vậy, để đáp ứng được yêu cầu đối với công

tác đào lò chuẩn bị cho khu vực áp dụng công nghệ CGH khai thác lò DVPT, Luận

án đề xuất áp dụng công nghệ CGH đào lò than sử dụng máy combai đào lò khi đào

các đường lò DVPT và kết hợp với công nghệ đào thủ công khi thi công các đường

lò nối, phỗng tháo than. Tiết diện, kết cấu chống các đường lò chuẩn bị được tính

toán, lựa chọn trên cơ sở đặc điểm điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ khu vực áp dụng

và thông số của đồng bộ thiết CGH đào lò và khai thác được chọn. Với kinh nghiệm

áp dụng trên thế giới và Việt Nam, khi khai thác đồng thời 02 gương lò CGH, có thể

sử dụng 01 tổ hợp CGH đào lò bằng máy combai. Trên cơ sở kết quả áp dụng tại

một số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh những năm gần đây, Luận án đề xuất sử dụng

máy combai đào lò AM-50Z hoặc loại có đặc tính kỹ thuật tương đương (xem Bảng

3.6).

Bảng 3.6: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của máy combain đào lò AM-50Z

TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng

1 Chiều dài x rộng x cao 7470 x 2000 x 1645 mm

2 Tổng công suất kW 184

3 Trọng lượng tấn 27

4 Vận tốc di chuyển m/phút 5

5 Hiệu điện thế/tần số V/Hz 660/50

6 Đường kính đầu khấu (kể cả dao) mm 750

7 Vận tốc khấu m/giây 2,51

8 Số lượng dao trên 2 đầu khấu chiếc 2 x 48

9 Công suất động cơ khấu kW 100

10 Chiều ngang bàn vơ cơ bản/mở rộng mm 2000/2500

11 Kích thước xích cào mm 18 x 64

12 Chiều rộng bộ phận cào mm 458

13 Vận tốc xích cào m/giây 0,9

14 Công suất động cơ điện máy cào kW 2 x 13

15 Công suất bơm chống bụi kW 15

Hình 3.6: Máy combain đào lò AM-50Z

Để phù hợp với đồng bộ thiết bị có đặc tính kỹ thuật như trên, vỉa than phải có

chiều dày lớn hơn 5 m, dốc hơn 450, than không có tính tự cháy và có các tiêu

chuẩn khác đảm bảo có khả năng áp dụng công nghệ CGH khai thác.

3.2. Nghiên cứu xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng

DCTH áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh

3.2.1. Nghiên cứu xác định chiều cao PTKT hợp lý

3.2.1.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới chiều cao PTKT

Chiều cao phân tầng là tham số rất quan trọng của HTKT lò DVPT, ảnh hưởng

lớn đến hiệu quả khai thác. Việc xác định chiều cao PTKT hợp lý là vấn đề rất phức

tạp vì tham số này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố địa chất, kỹ thuật và kinh tế.

a) Yếu tố kinh tế

Về mặt kỹ thuật, tại các mỏ than hầm lò Quảng Ninh hiện nay, chiều cao phân

tầng có thể được nâng lên tới hơn 20m, thậm chí lớn hơn, nhờ sử dụng phương pháp

nổ mìn trong các lỗ khoan dài; tuy nhiên, thực tế tại Việt Nam cũng như trên thế

giới, chiều cao các PTKT thường thấp hơn 20 m.

Thực tế khai thác cũng như các kết quả nghiên cứu trên mô hình thí nghiệm

cho thấy, khi chiều cao phân tầng tăng, tổn thất than sẽ tăng theo. Chiều cao phân

tầng tăng có thể cho phép SLKT và NSLĐ được nâng cao, chi phí đào chống lò và

bảo dưỡng đường lò chuẩn bị, chi phí vật tư, nguyên nhiên liệu, điện năng, nhân

công cho một tấn than khai thác được sẽ giảm; tuy nhiên, khi đó, tỷ lệ tổn thất than

sẽ tăng, dẫn tới chi phí khấu hao công trình, thiết bị đã đầu tư và các loại thuế tài

nguyên cho một tấn than khai thác được sẽ tăng. Giá thành sản xuất than bao gồm

các chi phí: nhân công, nguyên nhiên liệu, vật liệu, năng lượng, khấu hao thiết bị,

công trình và các loại thuế tài nguyên, v.v. Do đó, trong trường hợp cụ thể, khi điều

kiện địa chất, kỹ thuật, công nghệ đã xác định, chiều cao phân tầng sẽ được quyết

định bởi tỷ lệ tổn thất than cho phép. Giá trị này được xác định bởi yếu tố kinh tế,

giá bán than trên thị trường, giá cả chi phí đầu vào và theo nguyên tắc giá thành

khai thác phải thấp hơn giá bán, tức là sản xuất phải có hiệu quả. Điều này có nghĩa

là, trong cùng một điều kiện, tỷ lệ tổn thất than cho phép có thể thay đổi theo thời

điểm. Như vậy, từ phân tích trên có thể thấy, kinh tế là một trong những yếu tố quan

trọng, quyết định chiều cao PTKT hợp lý.

b) Yếu tố địa chất, kỹ thuật

Kết quả nghiên cứu tại Chương 2 đã chỉ ra, phân tích và làm rõ sự ảnh hưởng

của các yếu tố địa chất, kỹ thuật mỏ (góc dốc vỉa, bước hạ trần than nóc, chủng loại,

kết cấu dàn chống, quy trình thu hồi, tính chất sập đổ của đá vách) đối với hiệu quả

thu hồi than hạ trần.

Đối với yếu tố chiều dày vỉa, khi áp dụng công nghệ CGH khai thác lò DVPT,

phần lớn chiều dày từ 5 ÷ 10 m; tuy nhiên, có trường hợp lên tới 20m [10]. Tổng

chiều rộng của các tổ hợp dàn chống CGH thông thường từ 3,5 ÷ 4,0 m. Trong

trường hợp chiều dày vỉa lớn, một phần than của vỉa sẽ không lấy được khi hạ trần,

thu hồi than nóc, nhưng có thể thu hồi được khi khai thác phân tầng dưới; tuy nhiên,

trong quá trình dịch chuyển, khối than này bị đá phá hỏa có tỷ trọng lớn hơn xâm

nhập vào, nên chỉ thu hồi được một phần, phần còn lại nằm trong khu vực phá hỏa,

không lấy được, gây tổn thất than. Phần lớn các vỉa than vùng Quảng Ninh có chiều

dày dưới 10 m, nên yếu tố chiều dày vỉa ít ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi than nóc.

Như vậy, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chiều cao PTKT; trong đó, tỷ lệ tổn

thất than cho phép là yếu tố quan trọng, tổng hợp của các yếu tố kinh tế - kỹ thuật –

địa chất, có sự ảnh ảnh hưởng lớn nhất.

Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến chiều cao PTKT như:

công tác tổ chức sản xuất, chất lượng thiết bị...; tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng không

lớn. Do đó, khi tính toán chiều cao PTKT hợp lý, Luận án chỉ xem xét, kể tới các

yếu tố chính như đã phân tích, trình bày ở trên.

3.2.1.2. Nghiên cứu xác định chiều cao phân khai thác hợp lý

Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm của 27 mô hình vật liệu tương đương tại

Chương 2 và được tổng hợp tại Phụ lục 1, Luận án sử dụng phần mềm Datafit để

hồi quy, tập hợp các dữ liệu thu được nhằm xây dựng hàm số mô tả chính xác mối

quan hệ giữa các dữ liệu đó. Với đặc điểm, quy luật của các tham số đã được xác

định trong thí nghiệm, Luận án chọn phương pháp hồi quy phi tuyến với hàm số

dạng mũ.

Nếu gọi Y là hàm số thể hiện hệ số tổn thất than (h ) và các biến số x1, x2, x3

thể hiện các đại lượng gồm: góc dốc vỉa α (radian), bước hạ trần a (m) và chiều cao

phân tầng h (m). Khi đó, hàm số Y có dạng:

Y= f(α, a,h) = f(x1, x2, x3) (3.1)

Từ kết quả thí nghiệm được tổng hợp tại Phụ lục 1, sử dụng phương pháp phân

tích hồi quy phi tuyến của phần mềm Datafit đã xác lập được mối quan hệ của hàm

số Y theo phương trình:

Y = exp(-0,562x1+0,099x2+ 0,01157x3–0,683) (3.2) h = exp (-0,562α+0,099a+0,01157h–0,683) (3.3)

Trong đó : 0 ≤ x1 ≤ P /2, x1 là góc dốc của vỉa (α), radian;

1 ≤ x2 ≤ 3, x2 là bước hạ trần (a), m;

8 ≤ x3 ≤ 15, x3 là chiều cao tầng (h), m.

Thay các tham số địa chất, kỹ thuật của 27 mô hình thí nghiệm bằng vật liệu

tương đương đã thực hiện (các tham số xem tại Phụ lục 1) vào công thức (3.3), đã

xác định được tỷ lệ tổn thất than theo tính toán cho từng trường hợp. Kết quả so

sánh tỷ lệ tổn thất than theo thí nghiệm trên mô hình (y_tn) và kết quả tính toán tỷ lệ

tổn thất than theo hàm số trên (y_h) có thể xem tại Phụ lục 2.

Từ kết quả tại Phụ lục 2 có thể thấy, sai số giữa kết quả thí nghiệm và kết quả

tính toán từ công thức xây dựng được khá thấp, mức độ chênh lệch tuyệt đối |D | =

0,16 ÷ 1,352 %, trung bình 0,645 %. Như vậy, hàm số xác định tại công thức 3.3 có

thể chấp nhận, tin cậy được.

cp) và biến đổi, sẽ xác định được chiều cao PTKT hợp lý như sau:

Từ công thức (3.3), nếu thay tỷ lệ tổn than (h ) bằng tỷ lệ tổn than cho phép

cp + 0,562α- 0,099a +0,683). 84,43 (3.4)

h = (lnh

Với đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật của vùng Quảng Ninh hiện nay, tỷ lệ

tổn thất than cho phép khi khai thác các vỉa dày, dốc được chấp nhận trong khoảng

35 ÷ 40 %. Giá trị này được xác định trên cơ sở đặc điểm địa chất, kỹ thuật mỏ của

vùng Quảng Ninh, chi phí đầu vào, giá bán, mô hình quản lý và nhiều yếu tố khác,

được chấp nhận, giao khoán cho các mỏ sản xuất than hầm lò.

Khi đó, áp dụng công thức (3.4) có thể xác định được chiều cao phân tầng hợp

lý cho điều kiện đặc trưng của vùng Quảng Ninh (M = 7 m, α = 650) khoảng h =

14,5 ÷ 25,7 m.

Kết quả tính toán trên được thực hiện trên mô hình vật liệu tương đương với

điều kiện thuận lợi hơn thực tế và không kể tới ảnh hưởng của dàn chống. Nếu kể

tới ảnh hưởng của kết cấu dàn chống, chiều cao phân tầng hợp lý được chọn sẽ thấp

hơn so với kết quả tính toán ở trên. Khi đó, chiều cao PTKT hợp lý (h) được xác

cp + 0,562α- 0,099a +0,683). 84,43.k1 (3.5)

định như sau:

h = (lnh

hồi than nóc đối với tổn thất than, được xác định theo công thức k1 = h Trong đó: k1 là hệ số kể tới ảnh hưởng của kết cấu dàn chống và quy trình thu /h ’, trong đó

với h là tổn thất than được xác định trên mô hình chưa kể tới ảnh hưởng của kết cấu

dàn chống, quy trình thu hồi than nóc và h ’ là tổn thất than có kể tới ảnh hưởng của

các yếu tố trên.

Có thể xác định hệ số k1 trên cơ sở kết quả thí nghiệm của Mô hình 13 tại

mục 2.2.1 (xem Phụ lục 1) và Mô hình 4 tại mục 2.2.2, Chương 2. Cả hai mô hình

này có phương pháp thí nghiệm, điều kiện địa chất, kỹ thuật như nhau, đặc trưng của vùng Quảng Ninh như: góc dốc vỉa a = 650, chiều dày vỉa than M = 7 m, bước

hạ trần than nóc a = 1 m, chiều cao PTKT h = 12 m, trần than phía trên lò DVPT đã

bị phá vỡ; tuy nhiên, Mô hình 13 không có dàn chống CGH, nhưng Mô hình 4 có bố

trí dàn chống CGH.

Kết quả thí nghiệm tại Mô hình số 13 đã xác định được h = 36,08 % và tại Mô

hình số 4 đã xác định được h ’= 38,30 %. Khi đó, có thể xác định hệ số k1 như sau:

k1 = h /h ’ = 36,08 % / 39,3 %% = 0,91

Như vậy, với điều kiện các vỉa dày, dốc đặc trưng của vùng Quảng Ninh

(M = 7 m, a = 650), khi khai thác áp dụng dàn chống có cửa sổ thu hồi than nóc trên

xà phá hoả và thu hồi đồng thời trên các cửa tháo, chiều cao phân tầng hợp lý của

HTKT lò DVPT được xác định như sau:

H = (14,5 ÷ 25,7).k1 = (14,5 ÷ 25,7).0,91 = 13,2 ÷ 23,5 m

3.2.2. Nghiên cứu xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý

3.2.2.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới chiều dài theo phương KKT

- Yếu tố kinh tế: khi chiều dài theo phương KKT tăng, thời gian và chi phí

chuyển diện giảm, cho phép nâng cao hiệu quả khai thác; tuy nhiên, khi đó, thời

gian tồn tại của đường lò tăng, dẫn tới chi phí bảo vệ, sửa chữa tăng. Chiều dài theo

phương KKT được chọn phải đảm bảo giá thành sản xuất (khai thác, đào chống và

bảo dưỡng đường lò) thấp nhất.

- Yếu tố địa chất: khi đường lò được chống trong than cứng, đá vách và đá trụ

ổn định, tuổi thọ của đường lò sẽ tăng, cho phép tăng chiều dài theo phương KKT.

- Yếu tố kỹ thuật: khi lựa chọn được kết cấu chống giữ phù hợp, có thể giảm

chi phí chống xén lò, cho phép tăng chiều dài theo phương KKT.

- Yếu tố tổ chức sản xuất: nếu đẩy nhanh tốc độ đào lò và khai thác, đồng thời

phối hợp nhịp nhàng giữa khâu đào lò - khai thác, đảm bảo sau khi đào lò, chuẩn bị

xong, công tác khai thác được tiến hành ngay, không gián đoạn, có thể rút ngắn thời

gian tồn tại của đường lò, giảm chi phí chống xén, bảo dưỡng lò, cho phép tăng

chiều dài theo phương KKT.

3.2.2.2. Nghiên cứu xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý

Việc nghiên cứu, xác định chiều dài theo phương KKT trên cơ sở các yếu tố

kinh tế, địa chất và kết cấu vì chống lò rất phức tạp, khó thực hiện trong khuôn khổ

của Luận án. Do đó, trong phạm vi của Luận án này, tác giả chỉ nghiên cứu, xác

định chiều dài theo phương KKT hợp lý trên cơ sở phối hợp hài hòa, nhịp nhàng

giữa khâu đào lò chuẩn bị và khai thác. Khi đó, công tác đào lò chuẩn bị phải đáp

ứng được tiến độ khai thác, đảm bảo khai thác liên tục và ngược lại, công tác khai

thác phải đảm bảo theo kịp tiến độ chuẩn bị khai trường. Tức là, thời gian đào lò

chuẩn bị và thời gian khai thác của một khu vực phải bằng nhau [2]. Khi đó, thời

gian tồn tại của đường lò DVPT là ngắn nhất và đây là cơ sở để xác định chiều dài

theo phương KKT hợp lý.

Tại mục 3.1, Luận án đã lựa chọn được sơ đồ HTKT lò DVPT (Hình 3.1) và

công nghệ CGH đào lò và khai thác. Mỗi khu vực, cột khai thác gồm: 02 tổ hợp

khấu gương, khấu đuổi nhau trên hai phân tầng và 01 tổ hợp đào lò bằng máy

combai trên đào các lò DVPT, các đường lò nối, dốc khoảng 300 được đào thủ công

bằng KNM. Khi đó việc tính toán, xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý

được thực hiện như sau:

(cid:1)

- Tổng trữ lượng công nghiệp của một cột khai thác:

(cid:3)(cid:4)(cid:5)α

(cid:1).(cid:2) (cid:3)(cid:4)(cid:5)α

− S(cid:6))(b + r) − S(cid:6)(cid:2) (cid:1)L(cid:7) − a − b − cotgβ − 2r(cid:2) n + γ. η( Z = γ. η (cid:1)

(3.6)

Trong đó:

Z: tổng trữ lượng công nghiệp của một cột khai thác, tấn;

h: chiều cao phân tầng, m;

n: số PTKT của một tầng, phân tầng;

M: chiều dày vỉa, m; a: góc dốc vỉa, độ;

g: tỷ trọng than, m3/tấn;

h: tỷ lệ tổn thất than, %;

Lb: chiều dài theo phương KKT (blốc), m;

So: tiết diện lò DVPT, m2; b: góc dốc của lò nối, độ;

a: chiều rộng trụ bảo vệ giữa gương khấu và lò nối, m;

b: chiều rộng trụ bảo vệ giữa hai lò nối, m;

r: chiều rộng lò nối, m.

(cid:27)

(cid:29)

- Thời gian khai thác xong một cột khấu (TKT):

T(cid:26)(cid:13) =

t(cid:1), ngày

(cid:2)(cid:28)(cid:12)

(cid:2)

(3.7)

Trong đó:

Qo: SLKT của một gương khấu, tấn/ngày đêm (tấn/ng.đêm);

t1: thời gian di chuyển, lắp đặt một tổ hợp CGH khai thác, ngày.

(cid:5)(cid:9)(cid:2)

Thay công thức (3.6) vào công thức (3.7) ta có:

γ.η (cid:10)(cid:11)(cid:1) (cid:1)

(cid:1).(cid:2) (cid:3)(cid:4)(cid:5)α

(cid:1) (cid:3)(cid:4)(cid:5)α.(cid:9)(cid:12)β

(cid:10)

(3.8) T(cid:8)(cid:9) = − S(cid:6)(cid:2) (cid:3)(cid:1)L(cid:7) − a − b − − 2r(cid:2) n + (cid:4)b + r(cid:5)(cid:6) +

- Thời gian đào lò chuẩn bị xong một KKT (Tcb):

((cid:29)#(cid:1))(cid:10)(cid:14)

T(cid:30)(cid:31) =

+ (n − 1)t(cid:2) (3.9)

!"(cid:29)α.!"(cid:29)β.(cid:8)(cid:13)

(cid:8)(cid:15)(cid:16)

Trong đó:

H: chiều cao (đứng) của tầng khai thác, m;

Vn: tốc độ đào lò nối bằng thủ công, m/ngày đêm;

Vdv: tốc độ đào lò DVPT bằng máy combai, m/ngày đêm;

t2: thời gian di chuyển, lắp đặt một tổ hợp CGH đào lò, ngày.

$.(cid:19)

(cid:29)(cid:13)(cid:1)

− S%(cid:7) (cid:8)(cid:6)L(cid:31) − a − b −

− 2r(cid:7) n + (cid:9)b + r(cid:10)(cid:11) +

γ.η (cid:2)(cid:28)(cid:12) (cid:6)

!"(cid:29)α

!"(cid:29)α.(cid:13)&β

(cid:2)

'(cid:29)#(cid:1)((cid:10)(cid:14)

Để thời gian khai thác bằng thời gian đào lò, Tkt = Tcb, ta có:

+ (cid:9)n − 1(cid:10)t(cid:2)

!"(cid:29)α.!"(cid:29)β.(cid:8)(cid:13)

(cid:8)(cid:15)(cid:16)

(3.10)

−

γ. η 2Q(cid:18) (cid:1)

nt(cid:20) 2 + (cid:6)n − 1(cid:7)t(cid:21)

h. M sinα − S(cid:18)(cid:2) (cid:3)(cid:4)a + b +

H sinα. sinβ. v(cid:19)

L(cid:17) =

− S(cid:18)(cid:2) n − (cid:6)n − 1(cid:7)

+ 2r(cid:5) n − (cid:6)b + r(cid:7)(cid:8) h. M sinα

h sinα. tgβ γ. η 2Q(cid:18) (cid:1)

v(cid:22)(cid:23)

Biến đổi biểu thức trên ta được:

(3.11)

Chọn các thông số đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật đặc trưng của các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh gồm: g = 1,6 tấn/m3, M = 7 m, a = 65 0, b = 30 0, So = 9,2

m2, a = 8 m, b = 4, r = 3,5 m, t1 = 7 ngày, t2 = 3 ngày, Vn = 3,2 m/ngày đêm, Vdv = 10

m/ngày đêm. Thay các giá trị trên vào công thức (3.11) và cho các giá trị H, n, h, Qo, h biến đổi theo đặc điểm địa chất, kỹ thuật của từng khu vực, có thể xác định

được chiều dài hợp lý của KKT cho các điều kiện khác nhau (Bảng 3.7)

Bảng 3.7: Tổng hợp kết quả tính toán chiều dài theo phương KKT theo điều kiện

địa chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng vùng Quảng Ninh

h Lb TT h Q0 H n

(phân (tấn/ngày (m) (%) (m) (m) tầng) đêm)

(3) (4) (5) (7) (5) (2) (1)

6 11,7 93,2 150 70 0,65 1

6 11,7 124 200 70 0,65 2

6 11,7 167 250 70 0,65 3

6 11,7 235 300 70 0,65 4

5 14 89,1 150 70 0,62 5

5 14 118 200 70 0,62 6

5 14 151 250 70 0,62 7

5 14 195 300 70 0,62 8

4 17,5 85,4 150 70 0,58 9

4 17,5 106 200 70 0,58 10

4 17,5 139 250 70 0,58 11

4 17,5 175 300 70 0,58 12

6 10 96,9 150 60 0,67 13

6 10 136 200 60 0,67 14

6 10 187 250 60 0,67 15

6 10 250 300 60 0,67 16

5 12 90 150 60 0,65 17

5 12 121 200 60 0,65 18

5 12 160 250 60 0,65 19

5 12 210 300 60 0,65 20

4 15 86,5 150 60 0,61 21

4 15 108 200 60 0,61 22

(3) (4) (1) (2) (5) (5) (7)

23 0,61 60 15 250 141 4

24 0,61 60 15 300 180 4

25 0,68 50 8,33 150 100 6

26 0,68 50 8,33 200 154 6

27 0,68 50 8,33 250 207 6

28 0,68 50 8,33 300 265 6

29 0,67 50 10 150 90,9 5

30 0,67 50 10 200 128 5

31 0,67 50 10 250 176 5

32 0,67 50 10 300 233 5

33 0,64 50 12,5 150 87,8 4

34 0,64 50 12,5 200 109 4

35 0,64 50 12,5 250 144 4

36 0,64 50 12,5 300 188 4

Từ kết quả tính toán, tổng hợp tại Bảng 3.7, có thể phân tích mối quan hệ giữa

chiều dài theo phương KKT với yếu tố SLKT và chiều cao PTKT theo сác biểu đồ

thể hiện tại Hình 3.7, Hình 3.8 dưới đây.

a) H = 70 m

b) H = 60 m

c) H = 50 m

Hình 3.7: Biểu đồ mối quan hệ giữa Lb và Qo

a) H=70 m

b) H = 60 m

c) H = 50 m

Hình 3.8: Biểu đồ mối quan hệ giữa Lb và h

Từ các kết quả phân tích trên có thể nhận xét, đánh giá như sau:

- Chiều dài theo phương KKT tỷ lệ thuận với SLKT của tổ hợp CGH, đạt

khoảng 100 m khi SLKT một gương đạt 150 tấn/ngày đêm và lên tới khoảng 250 m

khi SLKT một gương đạt 300 tấn/ngày đêm. Như vậy, có thể thấy, chiều dài theo

phương KKT phụ thuộc rất lớn vào SLKT của tổ hợp CGH.

Do vậy, nâng cao SLKT không chỉ mang lại lợi ích về mặt NSLĐ, chi phí vật

tư, nguyên nhiên liệu, năng lượng điện mà còn cho phép giảm chi phí bảo vệ đường

lò chuẩn bị, thời gian và các chi phí khác liên quan đến chuyển diện sản xuất.

- Chiều dài theo phương KKT tỷ lệ nghịch với chiều cao PTKT. Khi SLKT

thấp, sản lượng một gương khấu 150 tấn/ngày đêm và 200 Tấn/ngày đêm, chiều cao

phân tầng tăng từ 8 m lên tới 15 m, tăng khoảng 90 %, chiều dài KKT giảm không

đáng kể, khoảng 10 ÷ 12 m, giảm khoảng 8 ÷ 10 %. Tuy nhiên, khi SLKT cao, sản

lượng một gương khấu 300 tấn/ngày đêm, chiều cao phân tầng tăng từ 8 m lên tới

15 m, chiều dài KKT giảm đáng kể, khoảng 60 ÷ 80 m, giảm khoảng 25 ÷ 30 %.

Trên cơ sở kinh nghiệm của thế giới, có thể chọn quy mô công suất của một

gương khấu (Qo) khi áp dụng công nghệ CGH trong HTKT lò DVPT cho điều kiện

các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh khoảng Qo = 200 ÷ 250 tấn/ngày đêm, tương

đương với công suất 110.000 ÷ 135.000 tấn/năm.

Trong điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh, với các tham số địa chất,

kỹ thuật, quy mô công suất như trên và từ công thức (3.11) hoặc từ biểu đồ mối

quan hệ giữa Lb và Qo (Hình 3.7), Luận án xác định, lựa chọn được chiều dài theo

phương KKT của HTKT lò DVPT sử dụng công nghệ, thiết bị CGH (được đề xuất

tại mục 3.1) khoảng 130 ÷ 150 m.

3.3. Kết luận Chương 3

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được của Chương 3, có thể đưa ra các

kết luận như sau:

- Chiều cao PTKT phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là góc dốc vỉa, kết cấu

dàn chống, bước hạ trần, quy trình thu hồi than nóc và tỷ lệ tổn thất than cho phép. Trong điều kiện các vỉa dày, dốc đặc trưng vùng Quảng Ninh (M = 7 m, a = 650),

khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng công nghệ CGH, chiều cao PTKT hợp lý

được xác định là h = 13,2 ÷ 23,5 m.

- Chiều dài theo phương KKT phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: kinh tế, độ

cứng của than, đá vách – trụ, kết cấu chống giữ đường lò DVPT, tốc độ, năng suất

và sự phối hợp nhịp nhàng giữa khâu đào lò và khai thác, v.v. Trong điều kiện địa

chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng của vùng Quảng Ninh, khi áp dụng HTKT lò DVPT

sử dụng công nghệ CGH, chiều dài theo phương KKT hợp lý được xác định

là Lb = 130 ÷ 150 m.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ÁP DỤNG CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HTKT LÒ

DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ

4.1. Khái quát chung về điều kiện địa chất khu vực được lựa chọn thiết kế,

áp dụng

Khu vực được lựa chọn thiết kế, áp dụng thuộc vỉa 5, mức +125 ÷ +40, Công

ty than Nam Mẫu (xem Hình 4.1). Điều kiện địa chất, kỹ thuật cơ bản của khu vực

như sau:

- Chiều dài theo phương KKT: Lp = 450 m.

- Chiều dài theo hướng dốc KKT: Lhd = 109 m.

- Chiều dày vỉa: M = 7,5 m. - Góc dốc vỉa: a = 510.

- Tổng trữ lượng địa chất: Z = 605.000 tấn. - Cấu tạo vỉa: có chứa 1 ‚ 3 lớp đá kẹp với chiều dày trung bình 0,21 m.

- Vách trực tiếp có thành phần là sét kết dạng thấu kính, dày 0,15 ‚ 0,8 m, dễ

sập lở (vách giả) và bột kết phân bố đều, chiều dày từ 3 ‚ 25 m. Vách ổn định, sập

đổ trung bình. Cường độ kháng nén s n = 38,5 ‚ 62,1 MPa, trung bình 54,5 MPa.

- Vách cơ bản có thành phần là cát kết phân bố đều, đôi chỗ lẫn bột kết với

chiều dày từ 3 ‚ 13 m. Vách ổn định, khó sập đổ. Cường độ kháng nén s n = 40,2 ‚

100,3 MPa, trung bình 75,5 MPa.

- Trụ trực tiếp có thành phần là sét kết, sét than dạng thấu kính dày từ 0,2 ‚

1,1 m, dễ sụt lún và bột kết lẫn cát kết phân bố đều, dày từ 5 ‚ 18 m. Trụ ổn định,

bền vững.

- Mỏ xếp loại I về độ chứa khí mê tan.

396800

397000

126 8.46

18T-111-6.34

268.66 44.65

I-7-9A

CG03 3.90

314.22 42.09

I-7-9 GK

Lß DVPT

290.90 39.00

CGH02 1.48

t 1 é c

13-122-7.17

Th−îng cét

5 2 1 + G T V D ß L

294.60 31.98

279.62 33.28

Lß DVVT +40

NM3

139.89

cét 2

100

1 3

1 1

3 3

9.6 9.6

8 8

120

287.79 86.89

1 6.91

H.1074

cét 3

1 4 0

T.IF

13T-122-1.78

Khu vùc ®(cid:23) khai th¸c

1 5 0

160

180

0 0 2

396800

397000

Hình 4.1: Sơ đồ khu vực được lựa chọn thiết kế, áp dụng

4.2. Lựa chọn các thông số của HTKT và CNKT

HTKT và sơ đồ chuẩn bị được chọn theo đề xuất của Luận án tại mục 3.1. Các

thông số chính của HTKT được chọn như sau:

- Chiều cao PTKT được xác định theo công thức (3.5) là 14,4 m. Hiện nay,

khu vực đã được chuẩn bị các mức +125 và +40 tạo thành tầng khai thác +125 ÷

+40 với chiều cao là 85 m. Trên cơ sở đó, Luận án chọn chiều cao phân tầng trung

bình là 14m, tầng khai thác được chia thành 6 phân tầng và có một phân tầng với

chiều cao 15 m.

- Chiều dài theo phương KKT có thể xác định theo công thức (3.11) với các

tham số tính toán có thể lấy theo đề xuất tại mục 3.2.2.2 và đặc điểm điều kiện địa

chất, kỹ thuật của khu vực thiết kế như đã nêu ở mục 4.1. Căn cứ vào kết quả tính

toán, kinh nghiệm khai thác của mỏ và hiện trạng chuẩn bị của khu vực, Luận án

chọn chiều dài theo phương KKT là Lb = 150 m.

Khi đó, khu vực thiết kế với chiều dài theo phương 450 m sẽ được chia thành

3 cột (khu) khai thác. Sơ đồ chuẩn bị cho khu vực thiết kế xem tại Hình 4.1.

CNKT được chọn như đề xuất tại mục 3.1. Theo đó, trần than được phá nổ

cưỡng bức bằng KNM, mỗi cột khai thác bố trí 2 gương khấu, gương khai thác được

chống giữ bằng tổ hợp dàn chống CGH, thu hồi than hạ trần qua các cửa sổ tháo và

qua khe hở giữa hai dàn chống, vận chuyển than khai thác bằng cầu chuyển tải kết

hợp với băng tải trên lò DVPT. Sơ đồ CNKT xem Hình 4.2.

Đồng bộ thiết bị được chọn cho 2 gương khấu như nhau, mỗi gương khấu bao

gồm: 01 tổ hợp dàn chống KPV1, 01 băng tải co giãn DSJ 65/10/40, 01 cầu chuyển tải SZB 730/40, 01 máy khoan thủy lực VPS-01. Trạm bơm dung dịch CHL 90/32

được sử dụng chung cho cả hai gương khấu. Ngoài ra, chọn 01 máy combai đào lò

AM-50Z phục vụ công tác đào lò, chuẩn bị chung cho khu vực.

Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị trên xem tại các Bảng 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5,

3.6.

Hình 4.2: Sơ đồ CNKT cho khu vực thiết kế áp dụng

4.3. Tính toán hộ chiếu chống giữ gương khai thác

4.3.1. Tính toán áp lực mỏ tác động lên dàn chống

Tải trọng tác động lên hàng cột chống luồng gương:

l(q

l +

) a.a ]

( l.) l(

- R1 = , tấn (4.1) -

[ l2

LC 2 LC

l.)

Tải trọng tác động lên hàng cột chống luồng phá hỏa:

a. ]

l(q [ l2

l l(

2 LC

R2 = , tấn (4.2) -

Trong đó:

a2: khoảng cách giữa các dàn chống, a2 = 1,75 m;

a1: khoảng cách giữa hai hàng cột của dàn chống, a1 = 1,2 m;

lLC: chiều rộng lớn nhất gương khai thác; lLC = 3,5 m;

lsđ: bước hạ trần than nóc: lsđ = 1,6 m;

qLC: tải trọng tác động lên gương khai thác, tấn/m2;

PR: lực chống ban đầu cần thiết của dàn chống, tấn.

Các tham số qLC và PR được xác định như sau:

+ qLC là tải trọng lớp than nóc và lớp đá vách trực tiếp đã sập đổ ở trạng thái

cân bằng mới:

qLC = P1 + P2, tấn/m2 (4.3)

P1: tải trọng do lớp than nóc tác dụng lên dàn chống, được xác định theo công

thức:

P1 = g . h. cosa g, tấn/m2 (4.4)

Trong đó:

t = 1,64 tấn/m3;

g : tỷ trọng than, g

h: chiều dày lớp than hạ trần, h = 15 m; a g: góc dốc gương khai thác, a g = 0(cid:176) .

Thay các giá trị trên vào công thức (4.4) ta có:

P1 = 1,64 x 15 x cos0(cid:176) = 24,6 tấn/m2

P2: tải trọng lớp đá vách trực tiếp đã sập đổ, ở trạng thái cân bằng mới, có độ

( sin

cos

Mđ

  

  

f 1 x 1

liên kết kém, tác động lên gương khai thác, được xác định theo công thức: ) - , tấn/m2 (4.5) P2 =

Trong đó:

M: chiều dày của vỉa; M = 7,5 m; g đ: tỷ trọng đá phá hỏa trên dàn chống, g đ = 2,0 tấn/m3;

f1: hệ số ma sát của đá phá hỏa trên dàn chống, f1 = 0,6; x : hệ số tính đến áp lực hông, x = 0,7;

)

a : góc dốc của vỉa, a = 51 độ.

0 51

cos

x 5,70,2

cos

0 51

6,0 x 7,06,02

  

  

- Thay các giá trị trên vào công thức (4.5) ta có: ( sin P2 = = 16,6 tấn/m2

Thay các giá trị trên vào công thức (4.3) ta có:

qLC = P1 + P2 = 24,6 + 16,6 = 41,2 tấn/m2.

+ Tham số PR được xác định như sau:

PR = n . q . a2, tấn (4.6)

Trong đó:

n: hệ số dự trữ, n = 3;

q: tải trọng phân lớp than dưới cùng dễ sập đổ, q = 3,5 tấn/m2.

Thay các giá trị trên vào công thức (4.6) ta có:

PR = 3 . 3,5 . 1,75 = 18,4 tấn.

Thay số các giá trị trên vào các công thức (4.1) và (4.2) ta có:

4,18

75,1).2,15,3.( ] ) 2

)6,15,3.(2,41 [ ( + 5,3.2 2,15,3

4,18

- = 123,7 tấn R1 = -

)

75,1.5,3.)6,15,3.(2,41 ] ( 2,15,3

R2 = = 178,7 tấn -

[ 5,3.2

Như vậy, tổng tải trọng của than – đá tác dụng lên dàn chống là:

R = R1 + R2 = 123,7 + 178,7 = 302,4 tấn

Dàn chống KPV-1 có khả năng chịu tải là 2 cột x 353 tấn/cột = 706 tấn, lớn

hơn tải trọng của than – đá tác dụng lên; do vậy, có thể đáp ứng được yêu cầu chống

giữ gương khai thác.

4.3.2. Kiểm tra khả năng kháng lún của cột chống vào nền lò

Khả năng kháng lún của nền lò có thể xác định theo công thức thực nghiệm

của VNIMI như sau:

s kl = 0,58. s n, MPa (4.7)

Trong đó:

s kl: cường độ kháng lún của nền lò, MPa;

s n: cường độ kháng nén của than, s n = 10 ÷ 20 MPa;

0,58: hệ số giảm bền khi làm việc của than.

Thay số các giá trị trên vào các công thức (4.7) ta có:

s kl = 0,58. (10 ÷ 20) = 5,8 ÷ 11,6 MPa

Như vậy, cường độ kháng lún của nền (lò) than lớn hơn cường độ kháng lún

của nền lò theo yêu cầu (2 MPa); do vậy, dàn chống KPV1 có thể đáp ứng được yêu

cầu chống giữ gương khai thác.

4.4. Tính toán xây dựng hộ chiếu KNM và tổ chức sản xuất lò chợ

4.4.1. Tính toán hộ chiếu KNM

- Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị được xác định theo công thức:

2,0

  

  

1 s

q = 0,4.m.e , kg/m³ (4.8)

Trong đó:

m: hệ số phụ thuộc số mặt phẳng tự do, m = 0,5;

e: khả năng công nổ của thuốc nổ, e = 525/295 (nhũ tương lò than); f : độ cứng của than, f = 1 ‚ 2;

S: diện tích gương nổ, S=(1,6· 7,5)/sin510 = 15,44 m2.

2,12,0

525 295

44,15

   

   

· = 0,20 kg/m3 Thay số: q = 0,4 · 0,5 ·

- Tính toán lượng thuốc nổ cho 1 dải khấu Qtn:

Qtn = (q · l · r · M)/sina , kg (4.9)

Trong đó:

l: chiều dài 1 dải khấu, l = 1,6 m;

hk: chiều cao phá nổ phân tầng, hk = 11,0 m;

M: chiều dày vỉa, M = 7,5 m; a: góc dốc vỉa, a = 51 0;

q: chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, q = 0,20 kg/m3.

Qtn = 0,2 · 1,6 · 11 · 7,5/sin510 = 33,5 kg.

- Bố trí các lỗ mìn trong phạm vi dải khấu:

Bố trí các lỗ khoan trong phạm vi một dải khấu xem tại Hình 4.3 dưới đây.

Chi tiết lý lịch các lỗ mìn như sau:

+ Lỗ số 1, 5, 9, 13: dài 4,0m, bố trí 1,6 kg thuốc, 01 kíp, nạp liên tục.

+ Lỗ số 2, 6, 10, 14: dài 7,6m, bố trí 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn.

+ Lỗ số 3, 7, 11, 15: dài 11,1m, bố trí 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn.

+ Lỗ số 4, 8, 12, 16: dài 12,0m, bố trí 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn.

Như vậy, lượng thuốc, kíp nổ sử dụng cho 1 dải khấu theo thiết kế bố trí là:

+ Thuốc nổ: Qtn = 4×(1,6 + 3×2,4) = 35,2 kg;

+ Kíp: Nkip = 4×1 + 12×2 = 28 cái.

Hình 4.3: Sơ đồ bố trí lỗ mìn hạ trần than nóc

4.4.2. Tổ chức sản xuất lò chợ

Tổ chức sản xuất trong gương khai thác được thực hiện như sau: một ngày

đêm sản xuất 3 ca, mỗi ca làm việc 8 giờ, bố trí 3 ca khai thác 1 chu kỳ. Các công

việc trong một chu kỳ khai thác gồm: kiểm tra, củng cố; di chuyển dàn chống;

KNM phá nổ cưỡng bức trần than; hạ trần, thu hồi than nóc 2 dải khấu, tiến độ mỗi

dải khấu 1,6 m và chống chuyển đổi từ vì chống sắt sang vì chống gỗ tại lò DVPT.

Tổng số nhân lực bố trí cho một ca sản xuất là 22 người, một chu kỳ khai thác (3 ca)

là 66 người.

9 5

Hình 4.4: Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác

Hình 4.5: Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác

4.5. Tính toán các chỉ tiêu KTKT của công nghệ

4.5.1. Sản lượng than khai thác 1 dải khấu

Qlk = [h.M/sin(a )-S0].l.g .k, tấn (4.10)

Trong đó:

h: chiều cao phân tầng, h =14 m;

M: chiều dày vỉa, M=7,5 m; a: góc dốc vỉa, a = 51 0;

g: tỷ trọng than, g =1,64 m3/tấn;

l: bước hạ trần, l=1,6 m;

So: tiết diện lò DVPT, So = 9,2 m2; k: hệ số thu hồi than hạ trần.

cn) và tham số này (h

cn)

Tham số k phụ thuộc vào tổn thất than do công nghệ (h

được xác định theo công thức thực nghiệm cho điều kiện của khu vực thiết kế,

cn = 32,5 %. Khi đó, tham số k được xác định như sau:

cn = 1 - 0,325 = 0,675

k = 1- h

Thay các giá trị trên vào công thức (4.10) ta có:

Qlk = (14x7,5/sin510 – 9,2)x1,6x1,64x0,675 = 223 tấn

4.5.2. Sản lượng than khai thác 1 chu kỳ

Một chu kỳ khai thác hoàn thành 2 dải khấu. Như vậy, SLKT của 1 chu kỳ

khai thác là:

Qck = 2 x Qlk = 2 x 223 = 446 tấn (4.11)

4.5.3. Sản lượng than khai thác một ngày đêm

Một ngày đêm hoàn thành 1 chu kỳ khai thác. Như vậy, SLKT một ngày đêm

của KKT được xác định như sau:

Qng.đ = n.Qck.kck, tấn (4.12)

Trong đó:

n: số gương khấu khai thác đồng thời, n=2 gương;

kck: hệ số hoàn thành chu kỳ, kck = 0,7.

Thay số: Qng.đ = 2x446x0,7 = 624 tấn

4.5.4. Sản lượng than khai thác một tháng

Qth = Qng.đ . 25 = 624 x 25 = 15.611 tấn/tháng (4.13)

Trong đó: 25 là số ngày làm việc trong tháng.

4.5.5. Công suất lò chợ

Q = Qth x 12 x 0,7 = 15.611 x12x0,7 = 131.134 tấn/năm (4.14)

Làm tròn: Q = 130.000 tấn/năm.

Trong đó:

12: số tháng làm việc trong năm;

0,70: hệ số giảm sản lượng tính đến việc tháo, lắp đặt dàn chống.

4.5.6. NSLĐ trực tiếp

NSLĐ=Qng.đ/N=624/66=9,5 tấn/công (4.15)

Trong đó:

N: tổng số người làm việc trong khu vực khai thác, N = 66 người.

4.5.7. Chi phí gỗ cho 1000 tấn than

Chi phí gỗ dùng để chống chuyển đổi từ vì chống sắt sang chống gỗ tại lò

DVPT trong quá trình khai thác có thể tạm lấy theo kinh nghiệm khai thác tại Hà

Ráng và Vàng Danh là: Cg= 4 m³/1000 tấn.

4.5.8. Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than

Ctn = 1000.Qtn/Qlk = 1000x35,2/223= 157,8 kg/1000 tấn (4.16)

Trong đó: Qtn là lượng thuốc nổ sử dụng cho 1 dải khấu, Qtn = 35,2 kg;

Qlk là sản lượng than khai thác từ 1 dải khấu, Qlk = 223 tấn.

4.5.9. Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than

Ckip = 1000.Nkip/Qlk = 1000x28/223= 125,6 cái/1000 tấn (4.17)

Trong đó: Nkip là số kíp sử dụng để khai thác 1 dải khấu, Nkip = 28 kíp.

4.5.10. Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than

Cd= 1000.Nd/Qth, kg/1000 tấn (4.18)

Trong đó: Nd là lượng dầu nhũ hóa sử dụng trong 1 tháng.

Dầu nhũ hóa sử dụng cho dàn chống có nồng độ từ 3 ÷ 5 %. Trong 1 tháng,

mỗi thùng dịch có dung tích 1500 lít được thay mới 4 lần. Như vậy, tổng lượng dầu

nhũ hóa sử dụng trong 1 tháng là: Nd = 1,5 × 4 lần × 1500 lít/lần × 5 % = 450 kg

dầu (1,5 là hệ số kể đến sự hao hụt dầu nhũ hóa trong quá trình sử dụng).

Thay số: Cd= 1000x450/15.611 = 28,8 kg/1000 tấn

4.5.11. Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than

Lượng nước sạch dùng trong 1 tháng là:

Nn = Nd × 95 % / 5 % = 8.550 lít = 8,55 m³

Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than khai thác được là:

Cn = 1000. Nn/Qth= 1000x8,55/15.611 = 0,5 m³/1000 tấn (4.19)

4.5.12. Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than

- Tổng số mét lò DVPT của một cột khai thác được xác định theo công thức:

S dvpt=Lb.n=150x6= 900 m (4.20)

Trong đó:

Lb: chiều dài của một cột khai thác, Lb = 150 m;

n: số phân tầng của một tầng khai thác, n = 6 phân tầng.

S - Tổng số mét lò nối của một cột khai thác được xác định theo công thức: ln=n.ln/sinb = 6.14/sin300 = 168 m (4.21)

Trong đó:

ln : chiều dài nghiêng của phân tầng (trừ đi chiều cao lò DVPT), ln=14 m;

n: số phân tầng của một tầng khai thác, n= 6 phân tầng; b : góc nghiêng của lò nối, b = 30 0.

Như vậy, tổng số mét lò chuẩn bị của một cột khai thác là:

cb = S dvpt + S

ln = 900 + 168 =1.068 m

cb.S0. g. kcb=1.068x9,2x1,64x0,9= 14.503 tấn (4.22)

- Sản lượng từ đào lò chuẩn bị của một cột khai thác là:

Qcb = S

Trong đó:

S0 : tiết diện đường lò chuẩn bị, S0=9,2 m2; g: tỷ trọng than, g =1,64 m3/tấn;

kcb: hệ số tính tới mất mát than trong quá trình đào lò, kcb = 0,9.

- SLKT từ một cột được xác định theo công thức:

Qkt= n.(Qlk/l).(Lb-a-b-r) (4.23)

Trong đó:

Qlk: sản lượng than khai thác 1 dải khấu, Qlk = 223 tấn;

l: chiều dài dải khấu, l=1,6 m;

Lb: chiều dài của một cột khai thác, Lb=150 m;

a: chiều rộng trụ bảo vệ giữa gương khấu và lò nối, a = 8 m;

b: chiều rộng trụ bảo vệ giữa hai lò nối, b = 4 m;

r: chiều rộng lò nối, r = 3,5 m.

Thay số:

Qkt= 6x(223/1,6)x(150-8-4-3,5)= 112.484 tấn

- Tổng sản lượng than từ đào lò và khai thác của một cột là:

S Q = Qcb + Qkt = 14.503+112.484 = 126.987 tấn (4.24)

cb/S Q = 1000x1.068/126.987 = 8,4 m/1000 tấn (4.25)

Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than khai thác được là: Ccb = 1000. S

4.5.13. Tổn thất than

- Tổng trữ lượng của một cột khai thác (Zc):

Zc=M.H.Lb. g/ sina, tấn (4.26)

Trong đó:

M: chiều dày vỉa, m;

H: chiều cao tầng khai thác, H = 85 m;

Lb: chiều dài theo phương KKT, m; g: tỷ trọng than, g =1,64 m3/tấn;

a: góc dốc vỉa a = 510.

Thay số: Zc=7,5x85x150x1,64/sin510 = 201.800 tấn

c) được xác định như sau:

- Tổn thất than chung (h

c = (1-S Q/Zc).100 = (1- 126.987/201.800) = 37,1 % (4.27)

- Tổn thất than trên các trụ bảo vệ (h bv) được xác định như sau:

c - h

cn = 37,1 – 32,5 = 4,6 % (4.28)

h bv = h

Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT của công nghệ xem tại Bảng 4.1 dưới đây.

100

Bảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT của công nghệ

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Số lượng

Chiều dày vỉa trung bình m 7,5 1

Góc dốc vỉa trung bình độ 51 2

Trọng lượng thể tích của than tấn/m3 1,64 3

Hệ số kiên cố của than - 1 ÷ 2 4

Chiều cao PTKT m 14 5

Bước hạ trần, thu hồi than nóc m 1,6 6

Sản lượng than một dải khấu tấn 223 7

Số dải khấu 1 chu kỳ luồng 2 8

SLKT một chu kỳ tấn 446 9

Hệ số hoàn thành chu kỳ - 0,7 10

1 Số chu kỳ 1 ngày đêm chu kỳ 11

SLKT 1 ngày đêm tấn 624 12

Sản lượng tháng tấn 15.611 13

Công suất khai thác tấn/năm 130.000 12

Nhân lực 1 ngày đêm 66 người 13

NSLĐ trực tiếp 9,5 tấn/công 14

Chi phí gỗ cho 1000 tấn than m³ 4,0 15

Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than kg 157,8 16

Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than kíp 125,6 17

Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than kg 28,8 18

Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than m³ 0,5 19

Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than m 8,4 20

Tổn thất than chung % 37,1 21

Tổn thất than do công nghệ % 32,5 22

101

4.6. Tính toán giá thành phân xưởng của công nghệ

Giá thành phân xưởng của công nghệ được xây dựng trên các cơ sở sau:

- Quyết định số: 2634/QĐ-Vinacomin ngày 20/12/2012 của Tổng Giám đốc

Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) V/v “Ban hành

đơn giá tổng hợp các công đoạn trong sản xuất than”.

- Các chi phí liên quan đến việc áp dụng CNKT gồm:

+ Chi phí nguyên vật liệu: căn cứ vào định mức tiêu hao theo quy định của

Vinacomin đối với các loại máy móc thiết bị. Giá của vật liệu được lấy theo bảng

giá vật liệu hiện hành đến hiện trường của Sở Tài chính Vật giá tỉnh Quảng Ninh.

+ Điện năng: căn cứ Thông tư số 38/2012/TT-BCT ngày 20/12/2012 của Bộ

Công thương về giá bán điện và theo giá điện thực tế ở các mỏ.

+ Tiền lương của CBCNV: được áp dụng theo Quyết định số: 1933/QĐ-

Vinacomin ngày 31/8/2011 của Tổng giám đốc Vinacomin quy định về mức tiền

lương, hệ số giãn cách giao khoán cho một số chức danh, ngành nghề.

+ Bảo hiểm các loại: khoản chi phí bảo hiểm xã hội, bảo hiểm y tế, kinh phí

công đoàn và kinh phí hoạt động Đảng được tính theo quy định hiện hành của Nhà

nước trên cơ sở lương cơ bản và thu nhập.

+ Khấu hao TSCĐ: theo Thông tư số 45/2013/TT-BTC ngày 25/04/2013 của

Bộ Tài chính. Khấu hao thiết bị được tính trên cơ sở tổng mức đầu tư, công suất

khai thác và thời gian khấu hao (lấy 5 năm). Lò chợ CGH (theo thiết kế) có tổng

mức đầu tư là 21.500.000.000 đồng, công suất khai thác 130.000 tấn/năm, trên cơ

sở đó xác định được khấu hao thiết bị tính cho một tấn than khai thác được là:

33.077 đồng/tấn. Tương tự như vậy, lò chợ áp dụng giá thủy lực di động (được áp

dụng trong thực tế tại mỏ) có tổng mức đầu tư là 3.300.000.000 đồng, công suất

khai thác 75.000 tấn/năm và khấu hao thiết bị tính cho một tấn than khai thác được

tính toán, xác định là: 8.800 đồng/tấn.

+ Chi phí khác: Được tính theo tỷ lệ quy định.

Giá thành phân xưởng của lò chợ CGH và lò chợ khai thác thủ công xem tại

các Bảng 4.2 và Bảng 4.3.

102

Bảng 4.2: Giá thành phân xưởng khai thác áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng dàn

chống KPV1 (theo thiết kế)

Đơn giá, Định Thành tiền, Các yếu tố chi phí Đơn vị TT đồng mức/1000 tấn đồng/tấn

265.911 Tổng số

34.575 I Vật liệu

44.600 157,80 kg 7.038 1 Thuốc nổ

11.540 125,60 cái 1.449 2 Kíp nổ

850 1.867,6 m 1.587 3 Dây nổ

cái 3.833.500 2,00 7.667 4 Cột thủy lực

cái 127.000 5,00 635 5 Mũi khoan than

cái 360.000 1,00 360 6 Choòng khoan than

cái 2.300.000 2,00 4.600 7 Cầu máng cào

m 425.000 8,00 3.400 8 Xích máng cào

m³ 910.000 4,00 3.640 9 Gỗ

cái 1.450.000 2,00 2.900 10 Đèn ắc quy lò

kg 49.167 26,20 1.288 11 Chi phí dầu nhũ hóa

m3 20.000 0,50 10 12 Nước sạch

Kwh 1.495 7,75 12 II Động lực

công 855.000 105,26 90.000 III Tiền lương

đ 77.264 105,26 8.133 IV Các loại bảo hiểm

đ 117.077 V Khấu hao cơ bản

đ 33.077 1 Khấu hao thiết bị đầu tư 33.077

đ 84.000 2 Khấu hao mét lò chuẩn bị 10.000.000 8,4

16.135 VI Chi phí khác

Chi phí khác 6,45 16.135 1 đ [(I+…V)*6,45 %]

103

Bảng 4.3: Giá thành phân xưởng khai thác áp dụng HTKT chia lớp ngang nghiêng

sử dụng giá thủy lực di động (áp dụng thực tế tại mỏ)

Định Đơn giá, Thành tiền, Các yếu tố chi phí Đơn vị TT mức/1000 đồng đồng/tấn tấn

443.068 Tổng số

I Vật liệu 35.657

170,30 kg 1 Thuốc nổ 44.600 7.595

145,50 cái 2 Kíp nổ 11.540 1.679

m 3 Dây nổ 1.587 850

1.867,6 2,00 cái 4 Cột thủy lực 3.833.500 7.667

5,00 cái 5 Mũi khoan than 635 127.000

1,00 cái 6 Choòng khoan than 360 360.000

2,00 cái 7 Cầu máng cào 2.300.000 4.600

8,00 m 8 Xích máng cào 425.000 3.400

4,00 m³ 9 Gỗ 3.640 910.000

2,00 cái 10 Đèn ắc quy lò 1.450.000 2.900

32,00 kg 11 Chi phí dầu nhũ hóa 49.167 1.573

1,00 m3 12 Nước sạch 20 20.000

8,80 Kwh II Động lực

235,71 công 1.495 855.000 13 201.536 III Tiền lương

235,71 đ 77.264 18.212 IV Các loại bảo hiểm

đ V Khấu hao cơ bản 160.800

đ 1 Khấu hao thiết bị đầu tư 8.800 8.800

đ 2 Khấu hao mét lò chuẩn bị 10.000.000 15,2 152.000

VI Chi phí khác 25.561

đ 1 Chi phí khác (I+…V)*6,45 %] 25.561 6,45

104

4.7. Đánh giá các chỉ tiêu KTKT của công nghệ được chọn

Hiện nay, Công ty than Nam Mẫu đang áp dụng HTKT chia lớp ngang

nghiêng, chống bằng giá thủy lực di động, khấu bằng KNM cho khu vực được lựa

chọn thiết kế, áp dụng HTKT lò DVPT chống bằng DCTH KPV1, khấu bằng KNM.

Tổng hợp, so sánh các chỉ tiêu KTKT của lò chợ thiết kế và lò chợ thực tế áp

dụng xem tại Bảng 4.4 và Hình 4.6 dưới đây.

Bảng 4.4: Tổng hợp, so sánh các chỉ tiêu KTKT thực tế áp dụng và theo thiết kế

Số lượng

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Theo Theo thực

thiết kế tế

7,5 7,5 m 1 Chiều dày vỉa trung bình

51 51 độ 2 Góc dốc vỉa trung bình

Trọng lượng thể tích của than tấn/m3 1,64 1,64 3

14 8 m 4 Chiều cao PTKT

Dàn Giá thủy - 5 Thiết bị chống giữ chống lực

624 280 tấn 6 SLKT một ngày đêm

15.611 7.000 tấn 7 SLKT một tháng

8 Công suất khai thác tấn/năm 130.000 75.000

người 66 66 9 Nhân lực 1 ngày đêm

tấn/công 9,5 4,2 10 NSLĐ trực tiếp

8,4 15,2 11 Chi phí lò chuẩn bị cho 1000 tấn than m

12 Giá thành khai thác đồng/tấn 265.911 443.068

105

700

650

600

550

500

443,1

450

400

350

300

Theo thiết kế Theo thực tế

265,9

250

200

152

140

150

130

100

Chiều cao

Công suất

NSLĐ

(103 tấn/năm)

(10-1 tấn/công)

Chi phí mét lò chuẩn bị

Giá thành khai thác

PTKT (10-1 m)

(10-1 m/1000 tấn)

(103 đồng/tấn)

Hình 4.6: Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu KTKTcủa lò chợ thiết kế và lò chợ thực tế

Từ kết quả tổng hợp, so sánh ở trên có thể thấy, so với HTKT chia lớp ngang

nghiêng sử dụng giá thủy lực di động, HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống có chỉ

tiêu NSLĐ trực tiếp tăng 226,2 % (4,2 tấn/công lên tới 9,5 tấn/công), chi phí mét lò

chuẩn bị giảm 47,7 % (từ 15,2 m/1000 tấn xuống còn 8,4 m/1000 tấn), công suất

khai thác tăng 173,3 % (từ 75.000 tấn/năm lên tới 130.000 tấn/năm).

Các kết quả tính toán, xây dựng giá thành khai thác ở trên cho thấy, tổng chi

phí tiền lương và khấu hao mét lò chuẩn bị chiếm tỷ trọng rất lớn trong kết cấu giá

thành phân xưởng, chiếm 65,5 % đối với HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống và

79,8 % đối với HTKT chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực di động hiện

đang áp dụng tại mỏ.

HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống theo thiết kế cho phép nâng cao chiều cao

PTKT, từ 8 m lên tới 14 m, đồng thời sử dụng các thiết bị CGH đồng bộ, tập trung,

nên đã góp phần nâng cao SLKT, NSLĐ. Đây là nguyên nhân chính dẫn tới giá

thành khai thác của lò chợ thiết kế giảm khoảng 40,0 % so với lò chợ khai thác thủ

công được áp dụng tại mỏ, từ 443.068 đồng/tấn xuống còn 265.911 đồng/tấn.

106

4.8. Kết luận Chương 4

Tính toán, thiết kế áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống KPV1 cho

điều kiện khoáng sàng đặc trưng của vùng Quảng Ninh, vỉa 5, mức +125 ÷ +40,

Công ty than Nam Mẫu đã cho thấy rõ hiệu quả so với HTKT chia lớp ngang

nghiêng sử dụng giá thủy lực di động hiện đang áp dụng tại mỏ: công suất khai thác

tăng từ 75.000 tấn/năm lên 130.000 tấn/năm; NSLĐ trực tiếp tăng từ 4,2 tấn/công

lên 9,5 tấn/công; chi phí mét lò chuẩn bị giảm từ 15,2 m/1000 tấn xuống còn 8,4

m/1000 tấn; giá thành khai thác giảm khoảng 40,0 %, từ 443.068 đồng/tấn xuống

còn 265.911 đồng/tấn.

Từ kết quả trên có thể thấy, HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống KPV1 theo

đề xuất của Luận án phù hợp với điều kiện địa chất, kỹ thuật của vỉa 5, mức +125 ÷

+40, Công ty than Nam Mẫu nói riêng và các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh

nói chung.

107

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Đối với HTKT lò DVPT sử dụng DCTH, việc xác định các tham số hợp lý của

hệ thống và lựa chọn các giải pháp kỹ thuật phù hợp đóng vai trò rất quan trọng

trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn khi khai thác các vỉa dày, dốc vùng Quảng

Ninh. Luận án là công trình nghiên cứu khoa học đã giải quyết, thực hiện được các

yêu cầu, mục tiêu trên và với kết quả thu được, có thể kết luận như sau:

1. Tại nhiều nước trên thế giới, HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp CGH khai

thác được áp dụng với nhiều chủng loại dàn chống, các giải pháp kỹ thuật khác

nhau và đã nâng cao được SLKT, NSLĐ và mức độ an toàn lao động. Khi áp dụng

tổ hợp CGH khai thác, các tham số của HTKT được nâng cao, chiều cao PTKT có

thể lên tới hơn 20 m và chiều dài theo phương KKT có thể lên tới 200 m.

2. Tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, HTKT lò DVPT chủ yếu áp

dụng CNKT thủ công với chiều cao PTKT từ 6 ÷ 8, chiều dài theo phương KKT từ

80 ÷ 100 m, các chỉ tiêu KTKT đạt được còn hạn chế. Do đó, để nâng cao hiệu quả

sản xuất, cần tăng cường áp dụng công nghệ CGH đào lò, khai thác và xác định

được các tham số phù hợp cho HTKT lò DVPT. Ngoài ra, các kết quả tổng hợp cho

thấy, trữ lượng các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh có khả năng áp dụng công

nghệ CGH trong HTKT lò DVPT tương đối lớn.

3. Tỷ lệ tổn thất than trong quá trình thu hồi than nóc khi áp dụng HTKT lò

DVPT phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là: góc dốc vỉa, bước hạ trần – thu hồi,

chiều cao PTKT, trình tự thu hồi và kết cấu dàn chống. Các kết quả thí nghiệm cho

thấy, để nâng cao hiệu quả khai thác cần xác định, lựa chọn các tham số phù hợp

cho HTKT, chọn dàn chống có cửa sổ thu hồi trên xà phá hoả với bộ phận cấp liệu

dưới cửa sổ thu hồi và thu hồi than đồng thời trên các cửa tháo.

4. Tại vùng Quảng Ninh, HTKT lò DVPT sử dụng DCTH khai thác hiệu quả

các vỉa than dày, dốc khi chiều dày vỉa lớn hơn 5 m, góc dốc vỉa hơn 450, có các

tiêu chuẩn, điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ phù hợp và chiều cao PTKT từ 13,2 ÷

23,5 m, chiều dài theo phương KKT từ 130 ÷ 150 m.

5. Kết quả tính toán, thiết kế áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống

108

KPV1 theo đề xuất của Luận án cho điều kiện vỉa 5, mức +125 ÷ +40, Công ty than

Nam Mẫu cho thấy hiệu quả hơn so với HTKT chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá

thủy lực di động được áp dụng tại mỏ: công suất khai thác tăng từ 75.000 tấn/năm

lên 130.000 tấn/năm; NSLĐ trực tiếp tăng từ 4,2 tấn/công lên 9,5 tấn/công; chi phí

mét lò chuẩn bị giảm từ 15,2 m/1000 tấn xuống còn 8,4 m/1000 tấn; giá thành khai

thác giảm khoảng 40,0 %, từ 443.068 đồng/tấn xuống còn 265.911 đồng/tấn. Điều

đó cho thấy, HTKT lò DVPT sử dụng công nghệ CGH khai thác với đồng bộ thiết

bị, giải pháp kỹ thuật và các tham số của HTKT theo đề xuất của Luận án phù hợp

với điều kiện địa chất, kỹ thuật của với điều kiện địa chất, kỹ thuật của vỉa 5, mức

+125 ÷ +40, Công ty than Nam Mẫu nói riêng và các vỉa than dày, dốc vùng Quảng

Ninh nói chung.

Trên cơ sở đã đạt được, tác giả của Luận án xin kiến nghị các cơ quan có thẩm

quyền xem xét, cho phép áp dụng các kết quả nghiên cứu trên vào thực tế sản xuất,

tư vấn, nghiên cứu, giảng dạy.

109

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

1. Nhữ Việt Tuấn (2010), Nghiên cứu ứng dụng tường cách ly nhân tạo bằng hóa

chất nhằm nâng cao an toàn, hiệu quả trong khai thác than tại các mỏ hầm lò

vùng Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội.

2. Nhữ Việt Tuấn (2012): Áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác than

các vỉa dày, dốc trên 450 bằng dàn chống tự hành chế tạo tại Việt Nam ở các mỏ

than Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước, Hà

Nội.

3. Nhữ Việt Tuấn (2012), Nghiên cứu khả năng tự cháy và đề xuất các giải pháp kỹ

thuật công nghệ phòng ngừa cháy nội sinh của mỏ than Hồ Thiên – Khe

Chuối, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội.

4. Nhữ Việt Tuấn (2013), Nghiên cứu quy luật, dự báo độ thoát khí mê tan khi đào lò

chuẩn bị trong than và đề xuất các giải pháp nâng cao mức độ an toàn về cháy

nổ khí khi đào lò, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội.

5. Nhữ Việt Tuấn (2014), Nghiên cứu áp dụng giải pháp phun khí ni tơ vào khu vực

phá hỏa nhằm phòng chống cháy nội sinh tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng

Ninh, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội.

6. Lê Trung Tuyến, Takehiro Isei, Nhữ Việt Tuấn (2014), Hiểm họa về bụi than trong

mỏ hầm lò, Tuyển tập Báo cáo tại Hội nghị Khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần

thứ 24, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, Vũng Tàu.

7. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn (2016), Nghiên cứu xác định

chiều dài theo phương khu khai thác hợp lý cho các mỏ hầm lò vùng Quảng

Ninh, Tạp chí Công nghiệp Mỏ số 3, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam,

Hà Nội.

8. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn, Lê Đức Nguyên, Đinh Văn

Cường (2016), Nghiên cứu quá trình hạ trần, thu hồi than nóc bằng mô hình số

cho điều kiện hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng dàn chống

KDT-2 tại mỏ Hà Ráng, Tuyển tập Báo cáo tại Hội nghị Khoa học kỹ thuật mỏ

toàn Quốc lần thứ 25, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, Cửa Lò.

110

9. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn (2016), Nghiên cứu ảnh hưởng

của các yếu tố địa chất – kỹ thuật đối với hiệu quả thu hồi than nóc của hệ thống

khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng dàn chống trong điều kiện các vỉa than

dày, dốc vùng Quảng Ninh, Tạp chí Khoa học Kỹ Thuật Mỏ - Địa chất số 57,

Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

10. Nguyen Anh Tuan, Nhu Viet Tuan, Dao Hong (2012), Trend of mechanization

development for underground mining in Quang Ninh, Proceedings of the 2nd

international conference on advances in mining and tunneling, Hanoi, Vietnam.

11. Le Trung Tuyen, Nhu Viet Tuan, Nguyen Tuan Anh (2014), The feature of

spontaneous combustion of anthracite coal in vietnam coal mine, Proceedings of

the 3nd international conference on advances in mining and tunneling, Hanoi,

Vietnam.

12. Le Trung Tuyen, Nhu Viet Tuan, Kotaro OHGA and Takehiro ISEI (2016),

Characteristics of Spontaneous Combustion of Anthracite in Vietnamese Coal

Mines, Journal of MMIJ, Vol.132, No.11, Japan.

(https://www.jstage.jst.go.jp/browse/journalofmmij/132/0/_contents

https://www.jstage.jst.go.jp/article/journalofmmij/132/11/132_167/_article)

111

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư Mỏ và Công nghiệp - Vinacomin (2012), Quy

hoạch phát triển ngành than đến năm 2020 có xét triển vọng đến năm 2030, Hà

Nội.

2. Đặng Văn Cương, Nghiên cứu một số thông số cơ bản của HTKT phá nổ phân tầng

để khai thác các vỉa than dốc, dày 2 – 5 m trong điều kiện địa chất phức tạp ở

vùng than Quảng Ninh, Luận án phó tiến sỹ khoa học kỹ thuật, Đại học Mỏ - Địa

chất, Hà Nội.

3. Trương Đức Dư (2003), Nghiên cứu hoàn thiện CNKT vỉa dày thoải cho một số mỏ

hầm lò vùng Quảng Ninh, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Hà Nội.

4. Phùng Mạnh Đắc (2006), Nghiên cứu các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm

huy động tổng hợp tài nguyên phục vụ chiến lược phát triển bền vững trong khai

thác và sử dụng than ở Việt Nam, Báo cáo tổng kết đề tài trọng điểm cấp Bộ,

Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.

5. Phùng Mạnh Đắc (2004), Nghiên cứu áp dụng cơ giới hoá khai thác các vỉa dày

trong điều kiện địa chất phức tạp bể than Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết đề tài

cấp Bộ Công nghiệp, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.

6. Phùng Mạnh Đắc (2004), Nghiên cứu khả năng phát triển công nghệ khai thác

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

mảng, dàn chống có đế trượt, giá thủy lực di động) và phương pháp nổ mìn

trong lỗ khoan dài đường kính lớn, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Viện

KHCN Mỏ, Hà Nội.

7. Nguyễn Trọng Hoan, Dupak I.N. (1990), Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định của

đá vách và đá trụ mỏ than Mạo Khê, Mông Dương, Hà Lầm, Báo cáo tổng kết đề

tài cấp nhà nước, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.

8. Trần Văn Huỳnh, Đặng Văn Cương (1993), Giáo trình CNKT than hầm lò - tập II,

Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

9. Trương Văn Lợi (2002), Nghiên cứu và lựa chọn các sơ đồ CNKT gương lò ngắn áp

dụng cho điều kiện mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Đại

112

học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

10. Đào Danh Phượng (1996), Đánh giá khả năng ứng dụng và xác định các tham số

hợp lý của sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác mỏ than hầm lò bể than Quảng

Ninh, Luận án Phó tiến sỹ khoa học kỹ thuật, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

11. Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (2012), Báo các kết quả sản

xuất kinh doanh năm 2011 của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt

Nam, Hà Nội.

12. Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (2013), Báo các kết quả sản

xuất kinh doanh năm 2012 của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt

Nam, Hà Nội.

13. Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (2014), Báo các kết quả sản

xuất kinh doanh năm 2013 của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt

Nam, Hà Nội.

14. Ninh Quang Thành (1985), Nghiên cứu công nghệ khai thác vỉa dày dốc a >

35(cid:176) vùng mỏ than Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Viện KHCN

Mỏ, Hà Nội

15. Ninh Quang Thành (1995), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hầm lò và lộ

thiên trong điều kiện địa chất phức tạp, Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KC- 03-03 giai đoạn 1991 ‚ 1995, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội

16. Nguyễn Anh Tuấn (2007), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hóa khai thác

các vỉa dày, dốc trên 450 tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, Báo cáo tổng

kết đề tài cấp nhà nước, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.

17. Nguyễn Anh Tuấn (2012), Nghiên cứu xác định các thông số dịch chuyển, biến

dạng đá khi khai thác vỉa dày bằng phương pháp hầm lò trên mô hình vật liệu

tương đương, Báo cáo tổng kết đề tài, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.

18. Nhữ Việt Tuấn (2012), Áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác than

các vỉa dày, dốc trên 450 bằng dàn chống tự hành chế tạo tại Việt Nam ở các mỏ

than Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước,

Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.

113

19. Nhữ Việt Tuấn (2009), Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chiều cao phân tầng

trong sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dốc tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh,

Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội

20. Hoek E. (2002), Hoek-Brown failure criterion – 2002 edition, Vancouver, Canada

– 2002, Cosulting Group Inc: Minneapolis, Minnesota, USA

21. Lovell G.H, Partol W.J and Grane J.T (1957), Longwall method of mining

anthracite, Mingning engineer.

22. Stanislaw Gajos (2004), Experience and practical aspects of utilizing a shrinkage

metod of extraction at Kazimierz-Juliusz coal mine in Sosnowiec, International

mining forum, New technologies in underground mining, Safety in mines,

Cracow-Szczyrk-Wieliczka, Poland.

23. Xu Yong Qi (1990), Drawing album of the coal mining used in China, Publishing

house of China University of Mining and Technology, Beijing.

24. А.П.Судоплатов, В.Ф.Парусимов, Л.Н.Гапанович, А.В.Стариков

А.В.Сахаров (1962), разработка уголъных месторождений корокими

очистными забоямиб, Углетехиздатб, Москва.

25. А.П.Томашевский (1985), Совершенствование способов разработки мощных

пластов в кузбассе, Недра, Москва.

26. Бурчаков А.С., Гринко Н.К., Дорохов Д.В. (1983), Технология подземной

разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, Москва –

Недра.

27. Васильев А.Б. (1977), Исследование процесса выпуска угля при разработке

мощных пластов механизированными комплексами с принудительным

обрушением, Афтореферат канд, Дисс. Л.

28. Графова Л.Е. (1974), Направления комплексной механизации разработки

крутых и наклонных пластов, Москва – Недра.

29. Жетесов С.С., Сагинов А.С., Лазуткин А.Г., Нургужин М.Р. (1992), Пути

развития и совершенствования механизированных крепей, Алма-Ата

Гылым.

114

30. К.А. Ардашев (1967), Управление горным давлением при разработке тонких

и средней мощности уголъных пластов наклонного и крутого падения,

Кемеровское книжное издателъство.

31. Кирпичев М.В.(1953), Теория подобия, Москва.

32. Клишин В.И. (2009), Технология выемки крутопадающих пластов, Уголь

Кузбасса, № 3.

33. Клишин В.И., Кокоулин Д.И., Кубанычбек Б., Клишин С.В. (2010), Способ

отработки мощных угольных пластов, Патент № 2399762 Российской

Федерации - Опубл. в БИ № 26.

34. Клишин В.И., Леконцев Ю.М., Сажин П.В (2010), Способ разупрочнения

прочных углей, Патент № 2394991 Российской Федерации - Опубл. в БИ №

20.

35. Клишин С.В., Клишин В.И (2010), Рациональные режимы

механизированной отработки мощных крутопадающих пластов угля

подэтажными штреками, Рудник будущего.

36. Крылов В.Ф., Яковлев А.И., Калугин О.С., Коврижин А.К., Жданько В.Н.

(1967), Разработка мощного крутого пласта подэтажами с применением

КТУ, Уголь - № 6.

37. Кузнецов Г.Н., Будъко М.Н., Василъев Ю.И., Шклярский М.Ф., Юревич

Г.Г.(1968), Моделирование проявлений горного давления, Ленинград.

38. Л.Д.Шевякова (1956), Разработка крутопадающих пластов кузбасса,

Углетехиздатб, Москва.

39. Макарюк Н.В. (2010), Способ сейсмоволново10о разупрочнения угольных

массивов и скважинный сейсмовибратор, Патент № 2449108 Российской

Федерации - Опубл. в БИ № 12.

40. Томашевский Л. П., Левочко В.П., Боровиков П. А., Блинов Ю. С., Кузин

Г.С., Калугин О.Ф. (1974), Разработка и научное обоснование технологии

подэтажной выемки угля и параметров выпускного механизированного

комплекса крепь – штрек, Совершенствование тех-нологии разработки

115

крутых пластов Кузбасса №25, Прокопьевск.

41. Томашевский Л. П. (1978), Технология разработки мощных крутых

нарушенных пластов Кузбасса и направления ее совершенствования,

Москва – Обзор ЦНИЭИ-уголь.

42. Фунг мань дак (1989), Совершенствование технологии выемки мoщных

наклонных угольных пластов в сложных горно-геологических условиях

Куангниньского месторождения СРВ, кандидатская диссертация,

Ленинград

43. Шундулиди И.А., Марков А.С., Калинин С.И., Егоров П.В. (1999), Выбор

параметров технологии отработки мощных пологих пластов с выпуском

межслоевых и подкровельных пачек угля, Кемерово: Кемеров. кн. изд-во.

44. Шундулиди И.А. (2004), Интегрированные технологические системы

двухста-дийной отработки запасов мощных угольных пластов, Москва.

45. Иванов Б.А (1973), Исследование выпуска угля при разработке мощных

пластов с принудительным обрушением, Афтореферат канд, Дисс. Л.

116

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Tổng hợp kết quả tỷ lệ tổn thất than khai thác trên các mô hình

Tỷ lệ tổn thất than, Chiều cao phân tầng, h No mô hình h (m) a (m)

Góc dốc Bước hạ vỉa than, trần than, a (độ) 45 45 Chiều dày vỉa than, M (m) (%) 39,33 45,43 7 7 1 2 8 8 1 2

45 45 3 1 7 7 50,58 42,17 8 12 3 4

45 2 7 47,31 12 5

45 3 7 53,07 12 6

45 1 7 46,33 15 7

45 45 65 2 3 1 7 7 7 50,96 55,36 34 ,32 15 15 8 8 9 10

65 65 65 2 3 1 7 7 7 36,60 40,55 36,08 8 8 12 11 12 13

65 65 65 2 3 1 7 7 7 38,72 43,34 37,96 12 12 15 14 15 16

65 65 85 2 3 1 7 7 7 40,55 44,93 28,04 15 15 8 17 18 19

85 2 7 29,82 8 20

85 3 7 34,50 8 21

85 1 7 29,82 12 22

85 2 7 31,06 12 23

85 85 3 1 7 7 35,90 31,82 12 15 24 25

85 85 2 3 7 7 33,26 37,85 15 15 26 27

117

Phụ lục 2: Tổng hợp, so sánh kết quả tỷ lệ tổn thất than theo thí nghiệm

và từ hàm số hồi quy

TT x1 (radian) x2 (m) x3 (m) y_tn (%) y_h (%) |D | (%)

1 8 39,33 40,682 1,352 0,785 1

2 8 45,43 44,92 0,51 0,785 2

3 8 50,58 49,601 0,979 0,785 3

1 12 42,17 43,331 1,161 0,785 4

2 12 47,31 47,846 0,536 0,785 5

3 12 53,07 52,831 0,239 0,785 6

1 15 46,33 45,431 0,899 0,785 7

2 15 50,96 50,165 0,795 0,785 8

3 15 55,36 55,392 0,032 0,785 9

1 8 34,32 33,507 0,813 1,13 10

2 8 36,6 36,998 0,398 1,13 11

3 8 40,55 40,853 0,303 1,13 12

1 12 36,08 35,69 0,39 1,13 13

2 12 38,72 39,408 0,688 1,13 14

3 12 43,34 43,514 0,174 1,13 15

1 15 37,96 37,419 0,541 1,13 16

2 15 40,55 41,318 0,768 1,13 17

3 15 44,93 45,623 0,693 1,13 18

1 8 28,04 27,521 0,519 1,48 19

2 8 29,82 30,388 0,568 1,48 20

3 8 34,5 33,554 0,946 1,48 21

1 12 29,82 29,313 0,507 1,48 22

2 12 31,06 32,367 1,307 1,48 23

3 12 35,9 35,74 0,16 1,48 24

1 15 31,82 30,734 1,086 1,48 25

2 15 33,26 33,936 0,676 1,48 26

3 15 37,85 37,472 0,378 1,48 27

118

Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu và xác định các tham số hợp lý của hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng dàn chống tự hành trong điều kiện vỉa dày dốc ở vùng Quảng Ninh

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động và hiệu quả khai thác.

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

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ DỌC VỈA PHÂN TẦNG SỬ DỤNG DÀN CHỐNG TỰ

HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY DỐC

VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2017

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

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ DỌC VỈA PHÂN TẦNG SỬ DỤNG DÀN CHỐNG TỰ

HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY DỐC

VÙNG QUẢNG NINH

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 62.52.06.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

1. PGS.TS Đỗ Mạnh Phong

2. TS Nguyễn Anh Tuấn

Hà Nội - 2017

[ l2

[ 5,3.2

Có thể bạn quan tâm

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển nguồn nhân lực du lịch trong các cơ sở lưu trú tại Hà Nội

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển nguồn nhân lực du lịch trong các cơ sở lưu trú tại Hà Nội

Luận án Tiến sĩ: Giáo dục đạo đức sinh thái cho sinh viên các trường đại học tại Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Giáo dục đạo đức sinh thái cho sinh viên các trường đại học tại Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Công tác hoằng pháp và hoạt động của đạo tràng Phật giáo tỉnh Lào Cai hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Hành vi nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe tâm thần của học sinh trung học phổ thông tại Hà Nội hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Hành vi nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe tâm thần của học sinh trung học phổ thông tại Hà Nội hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Đảng bộ tỉnh Đồng Nai lãnh đạo công tác bảo tồn và phát huy giá trị các di tích lịch sử - văn hóa từ năm 1996 đến năm 2015

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Đảng bộ tỉnh Đồng Nai lãnh đạo công tác bảo tồn và phát huy giá trị các di tích lịch sử - văn hóa từ năm 1996 đến năm 2015

Luận án Tiến sĩ: Thực hiện Pháp lệnh thực hiện dân chủ ở xã, phường, thị trấn vùng dân tộc thiểu số tỉnh Quảng Nam hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Thực hiện Pháp lệnh thực hiện dân chủ ở xã, phường, thị trấn vùng dân tộc thiểu số tỉnh Quảng Nam hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Công tác hoằng pháp và hoạt động của đạo tràng Phật giáo tỉnh Lào Cai hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chất lượng dịch vụ viễn thông di động tại Tổng công ty viễn thông Viettel

Luận án Tiến sĩ: Nâng cao chất lượng cơ sở vật chất các trường đại học tư thục trên địa bàn thành Hà Nội

Luận án Tiến sĩ: Năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp nhỏ và vừa trên địa bàn tỉnh Phú Thọ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới sự thành công trong khởi sự kinh doanh của phụ nữ khu vực miền Bắc

Luận án Tiến sĩ: Kiểm soát nội bộ tại Tập đoàn xăng dầu Việt Nam

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Kiểm soát nội bộ tại Tập đoàn xăng dầu Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu giải pháp phát triển trung tâm logistics quốc tế cho khu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến mức độ công bố thông tin trên báo cáo thường niên của các ngân hàng thương mại Việt Nam

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook