BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
BÙI ĐÌNH THANH TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
BÙI ĐÌNH THANH TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH
Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 62.52.06.03
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TSKH. LÊ NHƯ HÙNG
HÀ NỘI - 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các kết
quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án
Bùi Đình Thanh
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI
THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC . 5
1.1. Hiện trạng áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải tại vùng
than quảng ninh ......................................................................................... 5
1.2. Kinh nghiệm áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải trên thế
giới .......................................................................................................... 19
1.3. Tổng quan các kết quả nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của công
nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải ............................................................ 22
1.4. Kết luận, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ..................................... 32
CHƯƠNG 2. ĐỀ XUẤT CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC PHÙ
HỢP ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ
- QUẢNG NINH ............................................................................................. 35
2.1. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất- kỹ thuật mỏ và tổng hợp trữ
lượng các vỉa dày, dốc thoải vùng cẩm phả- quảng ninh........................ 35
2.2. Đề xuất một số công nghệ khai thác phù hợp điều kiện vỉa dày, dốc
thoải vùng cẩm phả- quảng ninh ............................................................. 44
2.3. Đề xuất đồng bộ thiết bị cơ giới hóa khai thác vỉa dày thoải .......... 51
2.4. Kết luận ............................................................................................ 58
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ
CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI
VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH ............................................................. 60
3.1. Nghiên cứu xác định các tham số cần tối ưu hóa của sơ đồ công
nghệ khai thác ......................................................................................... 60
3.2. Xây dựng phương pháp tổng quát giải quyết bài toán tối ưu hóa các
tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải ..................... 72
3.3. Xây dựng phương pháp tính toán chi phí sản xuất than dựa trên các
tham số của sơ đồ công nghệ khai thác ................................................... 75
3.3. Kết luận ............................................................................................ 82
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA SƠ ĐỒ
CÔNG NGHỆ CƠ GIỚI HÓA KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC
THOẢI TẠI MỎ THAN KHE CHÀM III ...................................................... 84
4.1. Xây dựng các điều kiện tính toán .................................................... 85
4.2. Tối ưu hóa chiều dài lò chợ khi biết trước chiều dài cột khai thác và
chiều cao khấu gương ........................................................................... 101
4.3. Tối ưu hóa chiều dài cột khai thác khi biết trước chiều dài lò chợ và
chiều cao khấu gương ........................................................................... 103
4.4. Xây dựng mối quan hệ giữa chiều cao khấu gương và chi phí sản
xuất khi biết trước các kích thước lò chợ ............................................. .106
4.5. Tối ưu hóa các tham số của lò chợ cơ giới hóa theo yếu tố chi phí
sản xuất nhỏ nhất ................................................................................... 107
4.6. Kết luận .......................................................................................... 109
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 110
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ............................................. 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 113
PHỤ LỤC ...................................................................................................... 117
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Xuyên vỉa XV
Tây Bắc TB
Giá thủy lực di động kiểu ZHF ZHF
Fast Lagrangian Analyis of Continua LAC
The Universal Distinct Element Code UDEC
Công nghệ khai thác CNKT
Cột thủy lực đơn CLTĐ
Xà kim loại kiểu HDJB HDIB
Giá thủy lực di động GTLDĐ
Xà hộp HDFBC
Khối các nước thuộc Nga SNG
Giá thủy lực di động kiểu XDY XDY
VINAALTA Giàn chống tự hành kiểu VINAALTA
Giàn chống tự hành kiểu 2ANSH 2ANSH
Cột chống pha hỏa kiểu OKU OKU
QCVN01:2011/BCT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm
CNKT Công nghệ khai thác
HTKTCDTP Hệ thống khai thác cột dài theo phương
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ hạ trần than nóc .. 9
Hình 1.2. Mặt cắt gương lò chợ theo các loại vật liệu chống giữ ..................... 9
Hình 1.3. Giá thủy lực di động XDY-1T2/LY ................................................ 10
Hình 1.4. Giá thủy lực di động có xích ZH1800/16/24ZL ............................. 10
Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ sử dụng dàn tự hành
Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc ...................................... 12
Hình 1.6. Lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại Công ty than Nam Mẫu ................ 13
Hình 1.7. Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo .......... 15
Hình 1.8. Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng - hạ trần ................................ 18
Hình 1.9. Sơ đồ CNKT CGH chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi lớp giữa ...... 20
Hình 1.10. Sơ đồ CNKT chia lớp nghiêng với chèn lò toàn phần ................. 20
Hình 1.11. Sơ đồ CNKT cột dài theo phương, CGH khấu than lớp trụ hạ trần
thu hồi than nóc tại Trung Quốc ..................................................................... 21
Hình 2.1. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò
vùng Cẩm Phả ................................................................................................. 42
Hình 2.2. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng
cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả ................................. 43
Hình 2.3. Công nghệ CGH khai thác hạ trần than nóc ................................... 45
Hình 2.4. Công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng,hạ trần thu hồi
than lớp giữa .................................................................................................. .49
Hình 2.5. Dàn chống tự hành kiểu “che- chống” có kết cấu thu hồi than nóc sử
dụng 1 máng cào ............................................................................................. 52
Hình 2.6. Dàn chống tự hành kiểu “chống - che” có kết cấu thu hồi than nóc,
sử dụng 2 máng cào ......................................................................................... 54
Hình 3.1. Mối quan hệ giữa chiều dài lò chợ với công suất khai thác, giá
thành phân xưởng, chi phí sản xuất than ......................................................... 67
Hình 3.2. Mối quan hệ giữa chiều dài cột khai thác theo phương với công suất
khai thác, giá thành phân xưởng, chi phí sản xuất than .................................. 69
Hình 3.3. Mối quan hệ giữa chiều cao khấu gương với công suất khai thác, giá
thành phân xưởng, chi phí sản xuất than ......................................................... 70
Hình 3.4. Giải thuật tổng quát giải quyết bài toán tối ưu hóa các tham số của
sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải ......................................... 74
Hình 4.1. Giao diện phần mềm tối ưu hóa các thông số của SĐCN cơ giới hóa
khai thác vỉa than dày, dốc thoải ................................................................... 100
Hình 4.2. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ khi biết trước chiều dài
cột khai thác và chiều cao khấu (trong điều kiện mỏ Khe Chàm III) ........... 102
Hình 4.3. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều dài lò chợ ............... 103
Hình 4.4. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài cột khai thác khi biết trước
chiều dài lò chợ và chiều cao khấu (trong điều kiện mỏ Khe Chàm III) ...... 104
Hình 4.5. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều dài cột khấu (trong
điều kiện mỏ Khe Chàm III) ........................................................................ 105
Hình 4.6. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều cao khấu gương (trong
điều kiện mỏ Khe Chàm III) ......................................................................... 106
Hình 4.7. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ, chiều dài cột khai thác
theo yếu tố chi phí sản xuất nhỏ nhất (trong điều kiện mỏ Khe Chàm III) ........ 108
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tổng hợp một số chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT cột dài theo
phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than nóc ................. 8
Bảng 1.2: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT CGH đồng bộ sử
dụng dàn tự hành Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc ......... 13
Bảng 1.3: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT chia lớp nghiêng .. 16
Bảng 2.1: Bảng tính chất cơ lý đá mỏ vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh ............. 37
Bảng 2.2: Tổng hợp trữ lượng địa chất vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm
lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh ...................................................................... 41
Bảng 2.3: Tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải có khả
năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả .......... 43
Bảng 2.4: Đặc tính kỹ thuật của một số loại dàn tự hành thu hồi than nóc có
kết cấu kiểu “che - chống” sử dụng một máng cào ......................................... 53
Bảng 2.5: Đặc tính kỹ thuật của một số loại dàn tự hành thu hồi than nóc có
kết cấu “chống - che” sử dụng hai máng cào .................................................. 55
Bảng 2.6: Bảng so sánh ưu, nhược điểm các loại dàn chống tự hành ............ 56
Bảng 4.1: Các điều kiện tính toán bài toán tối ưu hóa .................................... 99
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm qua, sản lượng khai thác than trong nước đã tăng
trưởng với tốc độ cao. Những thành tựu đạt được là kết quả của quá trình triển
khai áp dụng các giải pháp công nghệ nhằm từng bước nâng cao mức độ cơ
giới hóa các khâu trong quá trình sản xuất. Theo Điều chỉnh quy hoạch phát
triển ngành Than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030,
sản lượng khai thác sẽ tăng nhanh từ 44,1 triệu tấn năm 2014 lên 58,2 triệu
tấn năm 2020 và đạt khoảng 68,9 triệu tấn vào năm 2030. Trong đó, sản
lượng than khai thác hầm lò sẽ liên tục tăng cao, từ 20,9 triệu tấn năm 2014
lên 48,6 triệu tấn vào năm 2030, tương ứng tăng khoảng 2,3 lần so với hiện
nay và chiếm hơn 70% tổng sản lượng toàn ngành. Như vậy, trong tương lai
các mỏ hầm lò sẽ là các đơn vị đóng góp sản lượng khai thác than chủ yếu. Do
đó, để đạt được mục tiêu sản lượng theo kế hoạch, nhất thiết cần đổi mới công
nghệ khai thác than hầm lò theo hướng áp dụng các loại hình công nghệ cơ
giới hóa các khâu sản xuất, đáp ứng các tiêu chí cơ bản của mỏ hiện đại như:
công suất khai thác lớn; an toàn; trình độ công nghệ và thiết bị tiên tiến; giảm
thiểu lao động thủ công; giám sát, thông tin liên lạc, điều hành sản xuất tập
trung, tự động hóa... yêu cầu đòi hỏi triển khai các nghiên cứu, phân tích, đề
xuất, lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và công nghệ phù hợp, tạo cơ sở định
hướng phát triển cơ giới hóa và hiện đại hóa các mỏ than.
Một trong những điều kiện vỉa than tương đối phổ biến ở vùng than
Đông Bắc nói chung, vùng Cẩm Phả nói riêng là đối tượng vỉa than dày thoải.
Hiện nay, để khai thác đối tượng vỉa than dày, góc dốc thoải, các công nghệ
khai thác được áp dụng chủ yếu tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh là:
Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ
2
công, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu
than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng,
khấu lớp vách, lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than lớp giữa. Các
lò chợ áp dụng những sơ đồ công nghệ khai thác nói trên hiện nay cơ bản đã
đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật yêu cầu, đóng góp tỷ lệ lớn trong
sản lượng khai thác ngành than hàng năm. Thực tế sản xuất cho thấy, sản
lượng than từ các lò chợ khai thác vỉa dày thoải thường lớn hơn 1,5 ÷ 2 lần so
với lò chợ khai thác vỉa dày trung bình trong cùng các điều kiện địa chất - kỹ
thuật mỏ khác. Tuy nhiên, sản lượng các lò chợ còn thấp (chỉ từ 120 ÷ 180
ngàn tấn/năm), năng suất lao động chưa cao (từ 2 ÷ 6 tấn/công-ca). Vì vậy,
vấn đề nghiên cứu “Tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công nghệ
khai thác vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh” với mục
tiêu nâng cao hiệu quả khai thác than là rất cần thiết và có ý nghĩa thiết thực
để thực hiện kế hoạch phát triển sản lượng ngành than.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công
nghệ khai thác các vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quang Ninh nhằm
nâng cao hiệu quả khai thác than, phục vụ Quy hoạch phát triển Ngành than
đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các tham số của một số sơ đồ công
nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa
than dày, dốc thoải phù hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vùng Cẩm Phả -
Quang Ninh.
3
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu điều kiện địa chất và điều kiện các khoáng sàng hầm lò theo
điều kiện cơ giới hóa khai thác.
- Phân tích, đánh giá điều kiện trang thiết bị, khả năng cơ giới hóa của các
đơn vị hầm lò trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam.
- Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ công
nghệ dốc thoải lựa chọn cho điều kiện các vỉa than vùng Cẩm Phả - Quang Ninh.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp khảo sát, tổng hợp, kế thừa các tài liệu;
- Phương pháp phân tích, thống kê và phương pháp đồ thị;
- Phương pháp mô hình hóa toán - kinh tế;
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
6. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài
6.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài: xây dựng được phương pháp luận tối
ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải với
tiêu chí tối ưu là chi phí sản xuất thấp nhất trên mỗi tấn than nguyên khai.
6.2. Giá trị thực tiễn của đề tài: kết quả nghiên cứu góp phần xác định
giá trị cụ thể của các tham số trong sơ đồ công nghệ khai thác theo điều kiện
vỉa và công nghệ áp dụng, giúp Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản
Việt Nam lựa chọn các giải pháp chuẩn bị ruộng mỏ hợp lý để cơ giới hóa ở
các mỏ than hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh nhằm phát triển bền vững,
khai thác than có hiệu quả vùng Quảng Ninh
4
7. Những điểm mới của luận án
7.1. Xây dựng thuật giải bài toán tối ưu hóa các tham số sơ đồ công
nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.
7.2. . Kết quả chạy máy tính đã cho phép đề xuất giá trị tối ưu các tham
số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải tại mỏ Khe chàm
III vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.
8. Luận điểm khoa học
8.1. Chi phí sản xuất phụ thuộc vào các tham số như: chiều dài lò chợ
và chiều dài cột khấu: khi chiều dài lò chợ và chiều dài cột khấu tăng lên đến
một giá trị nhất định, chi phí sản xuất than là thấp nhất, sau đó nếu tiếp tục
tăng giá trị các tham số này, chi phí sản xuất sẽ tăng lên.
8.2. Trong điều kiện mỏ Khe Chàm III, chiều dài lò chợ cơ giới hóa tối
ưu là 200m với chiều dài cột khấu tối ưu là 500m.
8.3. Trong quá trình tính toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công
nghệ, yếu tố giá thành phân xưởng nhỏ nhất không hoàn toàn tương ứng với
chi phí sản xuất nhỏ nhất do trong trường hợp chi phí đào lò chuẩn bị tính trên
mỗi tấn than cao hơn so với trường hợp đạt kết quả tối ưu.
8.4. Hệ số hoàn thành chu kỳ Kck = 0,75
9. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 4 chương, các phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị, 138
trang, bao gồm 24 hình vẽ và 10 bảng biểu.
5
Chương 1
TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
1.1. HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA DÀY,
DỐC THOẢI TẠI VÙNG THAN QUẢNG NINH
Trong những năm qua, sản lượng khai thác than trong nước đã tăng
trưởng với tốc độ cao. Những thành tựu đạt được là kết quả của quá trình triển
khai áp dụng các giải pháp công nghệ nhằm từng bước nâng cao mức độ cơ
giới hóa các khâu trong quá trình sản xuất. Theo Điều chỉnh quy hoạch phát
triển ngành Than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030,
sản lượng khai thác sẽ tăng nhanh từ 44,1 triệu tấn năm 2014 lên 58,2 triệu
tấn năm 2020 và đạt khoảng 68,9 triệu tấn vào năm 2030. Trong đó, sản
lượng than khai thác hầm lò sẽ liên tục tăng cao, từ 20,9 triệu tấn năm 2014
lên 48,6 triệu tấn vào năm 2030, tương ứng tăng khoảng 2,3 lần so với hiện
nay và chiếm hơn 70% tổng sản lượng toàn ngành. Như vậy, trong tương lai
các mỏ hầm lò sẽ là các đơn vị đóng góp sản lượng khai thác than chủ yếu.
Do đó, để đạt được mục tiêu sản lượng theo kế hoạch, nhất thiết cần đổi
mới công nghệ khai thác than hầm lò theo hướng áp dụng các loại hình công
nghệ cơ giới hóa các khâu sản xuất, đáp ứng các tiêu chí cơ bản của mỏ hiện
đại như: công suất khai thác lớn; an toàn; trình độ công nghệ và thiết bị tiên
tiến; giảm thiểu lao động thủ công; giám sát, thông tin liên lạc, điều hành sản
xuất tập trung, tự động hóa... yêu cầu đòi hỏi triển khai các nghiên cứu, phân
tích, đề xuất, lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và công nghệ phù hợp, tạo cơ sở
định hướng phát triển cơ giới hóa và hiện đại hóa các mỏ than.
6
Một trong những điều kiện vỉa than tương đối phổ biến ở vùng than
Đông Bắc nói chung, vùng Cẩm Phả nói riêng là đối tượng vỉa than dày thoải.
Hiện nay, để khai thác đối tượng vỉa than dày, góc dốc thoải, các công nghệ
khai thác được áp dụng chủ yếu tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh là:
Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ
công, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu
than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng,
khấu lớp vách, lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than lớp giữa.
1.1.1. Công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan
nổ mìn thủ công, hạ trần thu hồi than nóc
Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ và hạ trần
than nóc, khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng vì chống thủy
lực, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn phần được áp dụng
tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh như Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu,
Hà Lầm, Dương Huy, Thống Nhất, Mông Dương, Khe Chàm v.v để khai thác các vỉa có chiều dày từ 3 ÷ 10m, góc dốc đến 45o, đá vách từ dễ sập đổ đến
sập đổ trung bình, đá trụ có tính chất bất kỳ (thuận lợi hơn khi đá trụ từ bền
vững trung bình trở lên). Miền áp dụng công nghệ phổ biến nhất là chiều dày vỉa từ 3,5 ÷ 7,5 m, góc dốc vỉa đến 35o. Các mỏ đã áp dụng công nghệ này cho điều kiện vỉa có góc dốc đến 45o gồm Nam Mẫu, Đồng Vông, Công ty
86, Cẩm Thành, Quang Hanh, Khe Chàm, Mông Dương.
Theo sơ đồ công nghệ này, khu vực áp dụng được chuẩn bị bằng các
đường lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông gió được đào trong than bám theo
trụ vỉa, tại biên giới khu vực đào lò thượng nối giữa lò dọc vỉa vận tải với lò
dọc vỉa thông gió để làm thượng khởi điểm khai thác lò chợ. Chiều dài lò chợ
từ 80 ÷ 150m, chiều dài cột khai thác theo hướng khấu than phụ thuộc nhiều
vào yếu tố địa chất (các đứt gãy địa chất chia cắt ruộng mỏ, sự biến động của
yếu tố chiều dày và góc dốc ảnh hưởng đến điều kiện áp dụng công nghệ),
7
phổ biến trong khoảng 200 ÷ 600m. Để sử dụng lại lò dọc vỉa vận tải làm lò
thông gió khi khai thác tầng hoặc phân tầng dưới trong quá trình khai thác lò
chợ tiến hành đào thêm lò song song chân.
Lò chợ được chống giữ bằng các loại vì chống thủy lực như giá thủy
lực di động, giá khung thủy lực di động dạng phân thể, giá khung thủy lực
dạng chỉnh thể, giá thủy lực di động có xích. Chiều cao chống giữ lò chợ từ
1,8 2,2 m với giá thủy lực di động và giá khung thủy lực di động dạng phân
thể (hành trình của cột từ 1,6 2,4 m); từ 2,3 3,0 m khi sử dụng giá khung
thủy lực dạng chỉnh thể (hành trình của cột từ 2,1 3,2 m). Khoảng cách giữa
các vì chống theo hướng dốc là 1,0 m. Trong quá trình khai thác theo dõi, xác
định bước sập đổ thường kỳ của đá vách để tiến hành chống giữ tăng cường.
Quá trình khai thác lò chợ trụ, hạ trần than nóc tại các mỏ Hà Lầm, Vàng
Danh cho thấy, theo chu kỳ cứ 5 ÷ 7 luồng khấu, ở gương lò lại xuất hiện
những hiện tượng có áp lực lớn, biểu hiện sự gãy của đá vách có tính chu kỳ.
Công tác khai thác lò chợ gồm khấu than bằng khoan nổ mìn với chiều
cao gương khấu phổ biến nhất là 2,2 m. Thiết bị khoan lỗ mìn là các máy
khoan điện hoặc máy khoan khí nén cầm tay. Thuốc nổ sử dụng là các loại
thuốc nổ an toàn sản xuất trong nước. Phương tiện nổ là kíp điện vi sai an
toàn hầm lò loại và máy nổ mìn phòng nổ. Trong mỗi chu kỳ sản xuất, sau khi
di chuyển phương tiện chống giữ, trần than sẽ tự sập đổ hoặc sẽ thực hiện
khoan nổ hạ trần phần than vách phía sau khu vực chống giữ; than hạ trần
được thu hồi sang luồng gương. Điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần.
Than khai thác từ lò chợ được vận tải qua máng trượt hoặc máng cào lò
chợ xuống máng cào ở lò dọc vỉa vận tải (hoặc song song chân) sau đó đổ vào
hệ thống vận tải chung của mỏ. Thông gió cho lò chợ bằng hạ áp chung của
mỏ theo sơ đồ thông gió hút hoặc đẩy. Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt
được của công nghệ xem bảng 1.1.
8
Bảng 1.1: Tổng hợp một số chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT cột dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than nóc
TT Tên chỉ tiêu Giá trị Đơn vị
1 Vật liệu chống giữ Giá thủy lực di động Giá thủy lực di động có xích Giá khung thủy lực di động phân thể Giá khung thủy lực di động chỉnh thể
2 m 3,2 ÷ 6,3 3,2 ÷ 6,0 3,0 ÷ 9,8 3,6 ÷ 7,8
3 m 2,2 2,2 2,2 2,2
4 1,0 ÷ 4,9 1,0 ÷ 4,8 0,8 ÷ 7,6 1,4 ÷ 5,6 Chiều dày vỉa than Chiều cao khấu gương Chiều cao hạ trần
5 Góc dốc vỉa độ 20 ÷ 40 10 ÷ 30 25 ÷ 32
6 Chiều dài lò chợ m
7 Công suất lò chợ T/năm 50 ÷ 130 50000 ÷ 150000 60 ÷ 150 80000 ÷ 250000 50 ÷ 140 80000 ÷ 200000 ≤ 35 (35 45)* 60 ÷ 150 60000 ÷ 180000
T/công 3,0 ÷ 5,5 3,0 ÷ 5,0 3,3 ÷ 9,0 5,8 ÷ 7,2 8
9 m3 1,95 ÷ 5,4 1,3 ÷ 2,4 1,5 ÷ 4,6 -
10 kg 503 ÷ 675 412 ÷ 734 - -
11 kg 98 ÷ 120 117 ÷ 184 60 ÷150 100 ÷ 146
12 cái 490 ÷ 558 517 ÷ 645 250 ÷ 500 500 ÷ 680
13 kg 150 ÷ 243 108 ÷ 167 35 ÷ 120 114 ÷ 154
14 % 18 ÷ 27 17 ÷ 25 20 ÷ 28 20 ÷ 28 Năng suất lao động Chi phí gỗ cho 1000 T than Chi phí lưới thép cho 1000 T than Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than Chi phí kíp nổ cho 1000 T than Chi phí dầu nhũ hoá cho 1000 T than Tổn thất than theo công nghệ
15 Địa điểm áp dụng Hầu hết các mỏ hầm lò Hầu hết các mỏ hầm lò Thống Nhất, D- ương Huy, Đông Bắc Nam Mẫu, Đồng Vông, 86, Cầm Thành, Khe Chàm
9
* Một số mỏ như Quang Hanh, Mông Dương đã chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực trong điều kiện vỉa có góc dốc từ 35 45o
Hình 1.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ hạ trần than nóc
a. Chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động b. Chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động có xích
c. Chống giữ lò chợ bằng giá khung thủy lực di động dạng chỉnh thể d. Chống giữ lò chợ bằng giá khung thủy lực di động dạng phân thể
Hình 1.2. Mặt cắt gương lò chợ theo các loại vật liệu chống giữ
10
Một số thiết bị chính được sử dụng trong các lò chợ áp dụng sơ đồ công
nghệ gồm: Giá thủy lực di động loại XDY-1T2/LY, XDY-1T2/Hh/Lr; giá
khung thủy lực di động phân thể loại GK/1600/1.6/2.4/HTD, ZH1600/16/24F;
giá khung thủy lực di động chỉnh thể loại ZH1600/16/24Z,
GK/1600/1.6/2.4/HT; giá thủy lực di động có xích; máy khoan điện cầm tay
loại ZM-12, máy khoan khí nén cầm tay loại ZQS-35, máng cào SKAT-80
hoặc SGB-420, SGB-620.
Hình 1.3. Giá thủy lực di động XDY-1T2/LY Hình 1.4. Giá thủy lực di động có xích ZH1800/16/24ZL
Quá trình áp dụng công nghệ tại các mỏ hầm lò cho thấy, ưu điểm của
công nghệ là phù hợp với điều kiện địa chất các vỉa dày thoải đến nghiêng có
điều kiện địa chất phức tạp. Nhược điểm của công nghệ là công tác khấu than,
chống giữ, điều khiển áp lực mỏ thực hiện hoàn toàn bằng thủ công mức độ
tổn thất than trong hạ trần còn cao (trung bình khoảng 30%). Không chủ động
trong công tác điều khiển đá vách.
11
1.1.2. Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu than lớp trụ, hạ
trần thu hồi than nóc
Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ và hạ trần
than nóc, cơ giới hóa khai thác bằng máy khấu than và dàn chống tự hành có
kết cấu hạ trần được đưa vào áp dụng tại vỉa 8 khu Giếng Vàng Danh từ tháng
10/2007. Trên cơ sở kinh nghiệm và kết quả đạt được tại Vàng Danh, đầu
năm 2010, sơ đồ công nghệ khai thác này tiếp tục được triển khai áp dụng tại
6 khu I Than Thùng mỏ than Nam Mẫu. Điều kiện áp dụng công nghệ là các
vỉa dày, thoải đến nghiêng, mức độ biến động về chiều dày và góc dốc từ ổn
định trung bình trở lên, đá vách thuộc loại dễ sập đổ đến sập đổ trung bình, đá
trụ từ bền vững trung bình trở lên.
Các khu vực áp dụng công nghệ được chuẩn bị tương tự như sơ đồ
công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ và hạ trần than nóc,
khấu than bằng khoan nổ mìn, chống giữ các loại giá chống thủy lực. Lò chợ
sử dụng đồng bộ thiết bị cơ giới hoá, khấu gương bằng máy khấu với chiều
cao khấu gương 2,8 m, hạ trần thu hồi than phần chiều dày vỉa còn lại, chống
giữ lò chợ bằng dàn tự hành có kết cấu hạ trần than nóc. Sau mỗi chu kỳ khấu
gương tiến hành di chuyển máng cào và dàn chống, phần than nóc tự sập đổ.
Thu hồi than hạ trần qua cửa sổ tháo than, máng thu hồi của dàn chống tự
hành xuống máng cào luồng gương lò chợ. Công tác điều khiển đá vách bằng
phương án phá hỏa toàn phần, sử dụng phương pháp tự sập đổ “không thực
hiện phá hỏa cưỡng bức hay chèn lò hoặc để lại trụ than phía sau lò chợ”.
Các thiết bị chính trong dây chuyền thiết bị cơ giới hóa đồng bộ bao
gồm: dàn chống VINALTA-2.0/3.15, máy khấu than MB12 2V2P-450E,
máng cào DSS 260 - 2 x 132kW - 120, máy nghiền DUK 2P1, máy chuyển tải
DSS 190, trạm bơm dung dịch nhũ hóa HA80/320 P1, trạm bơm phun sương
12
22-850-FIL-TRACE. Trong dây truyền đồng bộ thiết bị có dàn chống tự hành
VINALTA-2.0/3.15 được thiết kế chế tạo tại Việt Nam, các thiết bị còn lại
chủ yếu được nhập từ CH Séc.
Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ sử dụng dàn tự hành Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc
13
Hình 1.6. Lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại Công ty than Nam Mẫu
Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được của các lò chợ áp dụng loại
hình công nghệ khai thác trong thời kỳ lò chợ khai thác ổn định xem bảng 1.2.
Bảng 1.2: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT CGH đồng bộ sử dụng dàn tự hành Vinaalta, khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc
Số lượng TT Tên chỉ tiêu Đơn vị
1 Chiều dày vỉa than 2 Chiều cao khấu gương 3 Chiều cao hạ trần 4 Góc dốc vỉa than m m m độ Vàng Danh 7,0 2,8 4,2 14 Nam Mẫu 6,7 2,8 3,9 16
5 m 120 102 Chiều dài lò chợ theo hướng dốc
6 Sản lượng khai thác một tháng T
7 Công suất lò chợ 8 Năng suất lao động T/năm T/công 19200 23.100 250.000 12,7 15200 29500 250.000 10,6
9 lít 40 50 40 50
10 cái - 14 15 Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 T than Chi phí răng khấu cho 1000 T than
11 Tổn thất than % 23,6 21,2
14
Quá trình áp dụng công nghệ tại Vàng Danh và Nam Mẫu cho thấy, ưu
điểm của công nghệ là nâng cao được sản lượng, năng suất lao động và mức
độ an toàn so với các loại hình công nghệ khai thác thủ công trong cùng điều
kiện. Tuy nhiên, do đặc điểm điều kiện địa chất khu vực áp dụng có nhiều khó
khăn chưa lường trước được như: hiện tượng xuất hiện trụ nổi, các lớp kẹp
dày trong vỉa nhiều, điều kiện chiều dày, góc dốc vỉa biến đổi tương đối
mạnh, ảnh hưởng của nước chảy vào lò chợ rất lớn làm ngập lụt đường lò,
đình trệ và ách tắc sản xuất, .v.v.. đã ảnh hưởng đến công suất khai thác của
lò chợ. Ngoài ra, còn một số nguyên nhân ảnh hưởng đến sản lượng khai thác
như: các vật tư, thiết bị hỏng hóc chưa kịp thời thay thế do phải phụ thuộc vào
việc nhập khẩu từ nước ngoài; cán bộ công nhân trực tiếp tham gia công nghệ
chưa hoàn toàn làm chủ công nghệ.
1.1.3. Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng
Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu lớp vách, lớp trụ bằng
khoan nổ mìn thủ công, hạ trần thu hồi than lớp giữa thường được áp dụng
cho điều kiện vỉa rất dày (từ 10 m trở lên), góc dốc đến 35o, vỉa thuộc loại ổn
định đến ổn định trung bình về chiều dày và góc dốc. Đá vách vỉa thuộc loại
dễ sập đổ đến sập đổ trung bình, đá trụ có tính chất bất kỳ. Ngoài ra, có thể áp
dụng sơ đồ công nghệ khai thác này để khai thác các vỉa dày từ 6,0 ÷ 7,0 m
trở lên với đá vách thuộc loại khó sập đổ. Sơ đồ công nghệ khai thác này đã
được áp dụng tại Mạo Khê, Vàng Danh, khu vực Ngã Hai, Thống Nhất, Khe
Chàm, Mông Dương, hiện nay chỉ còn được áp dụng ở Mạo Khê, Đồng Rì (có
lớp kẹp chia vỉa thành các phân lớp) Thống Nhất (vỉa rất dày).
Theo sơ đồ công nghệ này, vỉa than tại khu vực áp dụng được chia
thành các lớp nghiêng theo chiều dốc vỉa các lớp có chiều dày từ 2,2 ÷ 7,0 m.
Công tác chuẩn bị trong mỗi lớp tương tự như sơ đồ công nghệ khai thác cột
15
dài theo phương. Lò chợ lớp vách có thể khấu hạ trần hoặc chỉ khấu bám vách
không hạ trần và được khai thác trước, sau đó khai thác lớp trụ (hoặc lớp
dưới, đối với trường hợp chia nhiều lớp) sau hoặc có thể khai thác hai lớp
đồng thời nhưng cách nhau một khoảng theo phương nhất định (khoảng 25 ÷
30 m). Lò chợ được chống giữ bằng vì chống thủy lực (giá khung thủy lực,
giá thủy lực di động có xích).
Công tác khai thác lò chợ được thực hiện như sau: khấu gương bằng
khoan nổ mìn với chiều cao khấu 2,2 m, chống giữ bằng vì chống thủy lực sau
1 ÷ 2 luồng khấu tiến hành hạ trần thu hồi than nóc (các lớp có hạ trần); việc
điều khiển đá vách được thực hiện bằng phương pháp phá hoả toàn phần.
Hình 1.7. Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng có lớp đệm nhân tạo
Để tăng sự ổn định, giảm áp lực mỏ cho lò chợ lớp dưới, các khu vực
áp dụng hệ thống khai thác kiểu này thường dùng các lớp đệm nhân tạo trải
tại nền lò chợ khai thác lớp trên (ví dụ tại mỏ Thống Nhất, xem hình 1.7),
hoặc lợi dụng các lớp đá kẹp ổn định để phân cách các lớp khấu (ví dụ tại vỉa
Dày và vỉa G mỏ Thống Nhất), trong trường hợp đó, trong phạm vi một lớp
khấu nếu chiều dày lớp khấu lớn hơn chiều cao khấu của lò chợ thì gương
16
khấu bám theo đá kẹp trụ và kết hợp hạ trần thu hồi than nóc. Mặt khác, trong
trường hợp áp dụng tại các vỉa dày mỏ Mạo Khê, do đá phá hỏa của lò chợ
lớp trên có khả năng liên kết trở lại sau một khoảng thời gian khai thác, tạo ra
sự ổn định cho nóc lò chợ lớp dưới, nên lò chợ lớp trụ được bắt đầu chuẩn bị
và khai thác sau khi khai thác hết lớp vách và đất đá phá hỏa được xác định là
đã ổn định.
Bảng 1.3: Tổng hợp chỉ tiêu KTKT đạt được của CNKT chia lớp nghiêng
TT Tên chỉ tiêu Số lượng Đơn vị
1 Vật liệu chống giữ Giá khung thủy lực di động
2 Chiều dày lớp khai thác m Giá thủy lực di động có xích 5,8 8,0 6,0 8,0
3 Chiều cao khấu m 2,2 2,2
4 Chiều cao thu hồi m 3,6 5,8 3,8 5,8
5 Góc dốc vỉa độ 35 45 28 35
6 Chiều dài lò chợ m
7 Công suất lò chợ T/năm
8 Năng suất lao động T/công 100 110 50000 70000 2,8 3,5 120 140 200000 250000 6,2 7,0
9 Kg 35 45 90 120 Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than
Cái 10 Chi phí kíp nổ cho 1000 T than 90 120 360 400
11 Chi phí gỗ cho 1000 T than m3 9,0 12 2,0 3,0
12 Kg 60 80 50 70
Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 T than 13 Tổn thất than % 25 35 20 25
14 Địa điểm áp dụng Đồng Rì Thống Nhất
Một số thiết bị chính được sử dụng trong các lò chợ áp dụng sơ đồ công
nghệ gồm: Cột thủy lực đơn loại DZ-22 với xà khớp loại HDJB-1200, HDJA-
17
1200; giá thủy lực di động loại XDY-1T2/LY, XDY-1T2/Hh/Lr; giá khung
thủy lực di động phân thể loại GK/1600/1.6/2.4/HTD, ZH1600/16/24F; giá
khung thủy lực di động chỉnh thể loại ZH1600/16/24Z, GK/1600/1.6/2.4/HT;
giá thủy lực di động có xích; máy khoan điện cầm tay loại ZM-12, máy khoan
khí nén cầm tay loại ZQS-35, máng cào SKAT-80 hoặc SGB-420, SGB-620.
Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng còn được áp dụng ở vỉa 14 - 5
mỏ Khe Chàm, các khu vực khai thác của vỉa 4, vỉa 6 mỏ Vàng Danh và vỉa
G9, vỉa H10 mỏ Mông Dương. Vỉa than ở những nơi này có chiều dày 4 ÷ 6m
và tương đối ổn định; đá vách vỉa cứng vững, khó sập đổ; nên các mỏ đã tiến
hành khai thác lớp vách trước để phá hoả cưỡng bức. Đá vách sập đổ rời rạc,
không liên kết trở lại nên lò chợ lớp trụ phải thực hiện khấu dưới nóc giả là
một lớp than dày 1,0 ÷ 1,3m. Khoảng cách đuổi nhau giữa lò chợ lớp trụ và
lớp vách là 25 ÷ 30 m hoặc lớp trụ bắt đầu khai thác sau khi kết thúc khai thác
lớp vách.
Ngoài ra, tại một số mỏ như Vàng Danh, Hà Lầm, Tân Lập đã áp dụng
công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu than lớp vách, lớp trụ hạ trần lớp
giữa. Chiều cao lớp than hạ trần khoảng 1,0 ÷ 4,5 m (hình 1.8).
18
Hình 1.8. Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng - hạ trần
Qua quá trình áp dụng công nghệ tại các mỏ hầm lò cho thấy, ưu điểm
của công nghệ khai thác chia lớp nghiêng là giảm tổn thất than so với sơ đồ
công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ hạ trần than nóc, chống
giữ bằng vì chống thủy lực, đồng thời chủ động trong công tác điều khiển đá
vách. Nhược điểm của công nghệ điều kiện địa chất khu vực phải ổn định về
chiều dày và góc dốc. Khai thác lò chợ dễ mất lớp nếu trong vỉa không có lớp
kẹp định hướng, chi phí mét lò chuẩn bị cao do mỗi lớp phải hệ thống đường
lò chuẩn bị riêng.
1.1.4. Nhận xét
Các lò chợ áp dụng những sơ đồ công nghệ khai thác nói trên hiện nay
cơ bản đã đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật yêu cầu, đóng góp tỷ lệ
lớn trong sản lượng khai thác ngành than hàng năm. Thực tế sản xuất cho
thấy, sản lượng than từ các lò chợ khai thác vỉa dày thoải thường lớn hơn 1,5
÷ 2 lần so với lò chợ khai thác vỉa dày trung bình trong cùng các điều kiện địa
chất - kỹ thuật mỏ khác. Tuy nhiên, sản lượng các lò chợ còn thấp (chỉ từ 120
19
÷ 180 ngàn tấn/năm), năng suất lao động chưa cao (từ 2 ÷ 6 tấn/công-ca). Vì
vậy, việc hoàn thiện, tối ưu hóa các thông số của công nghệ khai thác vỉa than
dày, dốc thoải với mục tiêu nâng cao hiệu quả khai thác than có ý nghĩa thiết
thực để thực hiện kế hoạch phát triển sản lượng ngành than.
1.2. KINH NGHIỆM ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA DÀY,
DỐC THOẢI TRÊN THẾ GIỚI
Hiện nay, tại một số nước có nền công nghiệp than phát triển trên thế
giới như Nga, Trung Quốc, Mỹ, Balan, Đức, Australia, v.v..., đã và đang áp
dụng rất phổ biến các kỹ thuật khai thác than hầm lò bằng các thiết bị công
nghệ có mức độ cơ giới hóa cao. Các thiết bị cơ giới hóa đã được sử dụng
trong hầu hết các công đoạn của quá trình sản xuất than hầm lò như đào lò,
khai thác, vận tải, kiểm soát an toàn mỏ, quản lý và định vị người trong lò,
v.v. Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài tập trung phân tích kinh nghiệm áp
dụng công nghệ cơ giới hóa trong khai thác các vỉa than dày, dốc thoải.
Đặc trưng của công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải tại Mỹ, Úc, Nam
Phi là khấu than không chia lớp (khấu hết chiều dày vỉa hoặc khấu lớp trụ hạ
trần than nóc). Chiều dài gương khấu tại các lò chợ cơ giới hóa đồng bộ tại
các nước này từ 190 ÷ 375m, chiều dài cột khấu có thể lên đến 4km. Sản
lượng khai thác luôn đảm bảo ổn định đạt từ 8 ÷ 14 nghìn tấn/ngày-đêm, tổn
thất than năm trong khoảng 10 ÷ 15%. Kết quả này đạt được nhờ công tác tổ
chức sản xuất tốt và việc áp dụng các thiết bị công suất lớn với hệ số sử dụng
thiết bị đạt từ 60 ÷ 80%.
Tại LB Nga, các bể than Karagandinsk và Kuznhetsk là những nơi có
nhiều kinh nghiệm khai thác vỉa than dày, dốc thoải nhất với chiều dày vỉa
than đến 12m, phần lớn đá vách thuộc loại khó sập đổ. Các lò chợ tại đây sử
dụng các dàn chống tự hành thế hiện mới của Nga như M142, M144, M145,
20
M130, Pioma, sản lượng khai thác lò chợ đạt trung bình 3.600 tấn/ngày-đêm.
Khi khai thác các vỉa dày, dốc thoải người ta thường áp dụng hệ thống
khai thác chia lớp nghiêng hoặc hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc.
Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng có ưu điểm là mức độ tổn thất than nhỏ,
tuy nhiên hệ thống khai thác này lại tồn tại một số nhược điểm như: chi phí
đào lò chuẩn bị lớn; gặp khó khăn trong việc duy trì ổn định lớp khấu đặc biệt
trong trường hợp chiều dày vỉa biến động lớn. Trình tự khấu các lớp được
thực hiện từ trên xuống (đối với phương pháp điều khiển đá vách bằng phá
hỏa) hoặc từ dưới lên (với phương pháp điều khiển đá vách bằng chèn lò).
Hình 1.9. Sơ đồ CNKT CGH chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi lớp giữa
Hình 1.10. Sơ đồ CNKT chia lớp nghiêng với chèn lò toàn phần
21
Để giảm chi phí đào các đường lò chuẩn bị và hạn chế sự phụ thuộc vào
sự biến động về chiều dày vỉa tại một số nước như Slovakia, Ba Lan và gần
đây nhất là Trung Quốc đã áp dụng rộng rãi hệ thống khai thác cơ giới hóa
khấu than lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc khi khai thác các khu vực vỉa dày,
dốc thoải đến nghiêng ở các mỏ hầm lò và đạt sản lượng rất cao. Hệ thống
khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc có ưu điểm sản lượng khai thác và năng
suất lao động cao, chi phí mét lò chuẩn bị nhỏ và ít phụ thuộc vào mức độ
biến động chiều dày vỉa. Nhược điểm cơ bản của hệ thống khai thác lò chợ trụ
hạ trần than nóc chính là mức độ tổn thất than cao, đặc biệt khi chiều dày lớp
than hạ trần lớn.
Hình 1.11. Sơ đồ CNKT cột dài theo phương, CGH khấu than lớp trụ hạ trần thu hồi than nóc tại Trung Quốc
22
Ví dụ tại mỏ Đồng Tân Trung Quốc, sau 9 năm áp dụng công nghệ cơ
giới hóa đồng bộ khai thác lò chợ trụ hạ trần, thu hồi than nóc khi khai thác
vỉa có chiều dày 5,6 ÷ 6,5 m, góc dốc 3 ÷ 8o với sản lượng cao nhất tăng từ
2,72 triệu tấn năm 1994 lên 6,08 triệu tấn năm 2002, và năng suất lao động
bình quân tăng từ 2.821 tấn lên 14.306 tấn/người/năm.
Nhìn chung công nghệ cơ giới hóa khai thác lớp trụ hạ trần than nóc
đáp ứng rất tốt yêu cầu về sản lượng (trong những điều kiện thuận lợi lò chợ
có thể đạt công suất hàng triệu tấn/năm), năng suất lao động đạt trên 10
T/công. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của công nghệ này là mức độ tổn
thất than tương đối lớn (thường dao động trong khoảng 20 ÷ 30% tùy thuộc
vào từng điều kiện cụ thể). Ở các nước có nền công nghiệp khai thác than
phát triển, trong các sơ đồ công nghệ có hạ trần, chiều dày lớp than hạ trần lên
tới 27 m (Rumani) hoặc ở Trung Quốc là 20 m, v.v thậm chí xu thế người ta
ưu tiên áp dụng công nghệ khai thác khấu lớp trụ hạ trần, tức là khấu đồng
thời toàn bộ chiều dày vỉa mà hạn chế áp dụng các sơ đồ công nghệ có chia
lớp. Tuy nhiên, chiều cao lớp than hạ trần cho phép phụ thuộc vào rất nhiều
yếu tố như độ cứng của than, tỷ lệ đá kẹp, số lớp kẹp và độ cứng của đá kẹp.
Kinh nghiệm áp dụng tại Trung Quốc cho thấy với các khu vực than cứng
(than đá) hoặc các khu vực vỉa than có nhiều đá kép, chiều cao lớp than hạ
trần hợp lý thường dao động trong khoảng 3 ÷ 7,5 m, tương ứng chiều dày vỉa
6 ÷ 10 m.
1.3. TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC
THÔNG SỐ CỦA CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI
Khoa học mỏ trên thế giới từ lâu đã chú trọng đến vấn đề nghiên cứu
tối ưu các tham số công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả khai thác hầm lò các
vỉa dốc thoải [15,19,48,54]. Trong số đó phải kể đến các nhà khoa học, các
23
giáo sư đã đặt nền móng đầu tiên: B.I. Boki, P.Z. Dviagin, D.A. Borixov
[28,29]. Ngày nay các vấn đề tối ưu hóa các tham số mỏ được thể hiện trong
nhều công trình nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học hàng đầu của LB
Nga: Viện sĩ M.I. Agosov,A.C. Burtracov, A.C. Malkin, L.A. Putrcov, Giáo
sư: A.M. Kurnoxov, M.I. Uxchinov, G.G.Lomonoxov, Tiến sĩ khoa học
A.V.Xtarichkov, IuK. Brumanov, v.v…[28,29,30,31,32]. Các nhà khoa học
Việt Nam cũng có nhiều công trình nghiên cứu về tối ưu các tham số mỏ hầm
lò. Trong đó phải kể đến các công trình nghiên cứu của GS. TS. Trần Văn
Huỳnh, TS. Vũ Cao Đàm, GS. TSKH. Lê Như Hùng, TS. Ninh Quang Thành,
PGS. TS. Đỗ Mạnh Phong, PGS. TS. Trần Văn Thanh, PGS. TS. Phùng Mạnh
Đắc, TS. Thái Hồng Phương, TS. Nguyễn Anh Tuấn… [3,8,9,10,11]. Tuy
nhiên những công trình nghiên cứu này chủ yếu đề cập tới vấn đề tối ưu các
tham số mỏ hầm lò, phục vụ cho thiết kế mỏ hầm lò, mà chưa đi sâu về tối ưu
hóa các tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải.
Việc giải các bài toán tối ưu trong ngành khai thác mỏ được phát triển
theo hai hướng chủ yếu:
- Tối ưu cục bộ: Lựa chọn các lời giải tối ưu theo từng bài toán nhỏ như
lựa chọn chiều dài lò chợ, công suất mỏ, số tầng khai thác hợp lý v.v… Điển
hình là bài toán số nguyên của Seviakov, bài toán xác định tiết diện lò để tổng
chi phí đào lò và chi phí năng lượng thông gió là nhỏ nhất .
- Tối ưu tổng hợp: Xét toàn diện các vấn đề trong dây chuyền công
nghệ mỏ. Hướng này cho ta lựa chọn được một sơ đồ công nghệ khai thác mỏ
tối ưu tồn tại khách quan trong một tập hợp các sơ đồ công nghệ mỏ khả thi.
Song tối ưu tổng hợp gặp nhiều khó khăn về mặt khối lượng tính toán cũng
như thuật toán để giải bài toán.
24
Với sự ra đời của máy tính điện tử, nhất là gần đây với các loại máy
tính điện tử thế hệ thứ tư trong một giây có thể tính hàng vài chục triệu phép
tính đã giúp ta giải quyết khó khăn về mặt khối lượng tính toán. Tuy vậy khi
thiết kế sơ đồ công nghệ khai thác có thể lập được tập hợp các phương án (vài
nghìn phương án). Độ tin cậy của kết quả tính toán càng cao khi càng nhiều
số phương án được xem xét. Với số lượng phương án nhiều như vậy nhiều khi
vượt quá khả năng của máy tính điện tử. Để giảm bớt khối lượng tinh toán mà
vẫn đảm bảo độ tin cậy của kết quả tính toán, TSKH. Lê Như Hùng đã kết
hợp cả hai hướng trên: Tối ưu hóa cục bộ gắn với tối ưu hóa tổng hợp.
Phương pháp này cho phép lựa chọn được một sơ đồ công nghệ tối ưu tồn tại
khách quan trong tập hợp lớn các sơ đồ công nghệ có thể áp dụng cho mỏ [3].
Để giải các bài toán tối ưu hóa các tham số sơ đồ công nghệ mỏ thường
áp dụng các phương pháp [5,6] :
- Phương pháp giải tích (một hoặc hai biến);
- Phương pháp thống kê, dự đoán, dự báo;
- Phương pháp biểu đồ;
- Phương pháp quy hoạch tuyến tính;
- Phương pháp quy hoạch phi tuyến;
- Phương pháp quy hoạch động;
- Phương pháp tiếp nhận các lời giải phức tạp;
- Phương pháp phương án;
- Phương pháp mô hình toán kinh tế.
25
1.3.1. Các phương pháp giải bài toán tối ưu hóa
1.3.1.1. Phương pháp tiếp nhận các lời giải phức tạp
Thông thường để giải các bài toán trong điều kiện có nhiều tiêu chuẩn
tối ưu (từ 2 chuẩn tối ưu trở lên) cần phải đưa bài toán tới việc xác định lời
giải trong điều kiện có một tiêu chuẩn tổng hợp. Tiêu chuẩn tổng hợp đó cần
bao hàm tất cả những tiêu chuẩn đã nêu. Có rất nhiều công trình nghiên cứu
của các nhà khoa học nước ngoài về việc giải các loại bài toán này. Một số
nhà khoa học đề nghị xây dựng một “hàm siêu” bao gồm tất cả các tiêu chuẩn
tối ưu, một số khác lại đề nghị áp dụng “chỉ tiêu tổng hợp” và lần lượt áp
dụng vào các tiêu chuẩn tối ưu tuỳ thuộc vào tình huống phát sinh cụ thể.
Bài toán đánh giá tổng hợp để xác định giá trị tối ưu về: điều kiện địa
chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai
thác mỏ) có thể được biểu diễn bằng cách [5,6]: Giả sử điều kiện địa chất,
khai thác mỏ được đặc trưng bằng tổ hợp các tiêu chuẩn tối ưu J = { J1, J2,... ,
Ji, ... , Jn }, ta lập ma trận A về điều kiện địa chất mỏ:
(1.1)
Trong đó:
Jij – giá trị của tiêu chuẩn Ji trong điều kiện địa chất thứ j.
n – Số tiêu chuẩn cần xem xét.
m – Số điều kiện địa chất khai thác mỏ cần đánh giá.
26
Mỗi véc tơ của cột Ji tương ứng với tổ hợp các giá trị của các tiêu chuẩn
về điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu
quả kinh tế khai thác mỏ). Để có thể lựa chọn được giá trị tối ưu mang lại
hiệu quả kinh tế tốt nhất cần phải tìm được chỉ tiêu { }
Các phương pháp đánh giá chất lượng điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ
thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) theo các
tiêu chuẩn thường có dạng:
KTH = F( Ki ). Hàm này được thể theo hai dạng sau:
(1.2) KTH =
(1.3) và KTH =
Trong đó: Ki - điểm của tính chất thứ i, xác định thông qua công thức:
Ki = (1.4)
n- Số lượng các chỉ tiêu được xem xét.
- điểm của tiêu chuẩn thứ i của điều kiện điều kiện địa chất mỏ
(hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ)
chuẩn được chọn.
Điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ
hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) được xem xét có thể có một số chỉ tiêu
thấp, một số chỉ tiêu cao, do vậy một phần trong số n điểm của các tính chất
Ki của điều kiện điều kiện địa chất mỏ (hay kỹ thuật và công nghệ khai thác
mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ) sẽ được tăng lên Ki =
27
Trong điều kiện như một phần khác sẽ giảm Ki +k =
vậy sẽ không rõ ràng là hướng tới giá trị lớn hay nhỏ.
Vì vậy khi đánh giá KTH cần đánh giá cả tính quan trọng của các chỉ
tiêu tương ứng mi. Phương pháp đánh giá điều kiện điều kiện địa chất mỏ
(hay kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ)
theo chỉ tiêu tổng hợp có dạng:
KTH = f (Ki, mi )
(1.5) KTH =
(1.6) và KTH =
Trong đó:
mi – chỉ tiêu độ quan trọng của tiêu chuẩn thứ i của điều kiện địa chất
mỏ (kỹ thuật và công nghệ khai thác mỏ hoặc hiệu quả kinh tế khai thác mỏ).
Cả hai mô hình (1.5) và (1.6) về mặt hình thức vẫn chưa giảm bớt được
các nhược điểm đã nêu do các hướng đối chọi nhau của các giá trị:
Ki max và Ki + 1 min.
Phương pháp xác định các chỉ tiêu mi sẽ quyết định độ quan trọng khác
nhau của các tiêu chuẩn. Hiện nay chưa có phương pháp nào để giải quyết vấn
đề này trong trường hợp chung nhất. Tuy nhiên có vài giải pháp có thể giải
quyết được vấn đề này trong những điều kiện cụ thể. Trong số đó có giải pháp
đánh giá các tiêu chuẩn theo dấu hiệu trọng số.
Nguyên tắc cơ bản xác định trọng số của mi của các tiêu chuẩn tối ưu
dựa trên luận cứ: trọng số mi là hàm số tăng đơn điệu so với biến cố Si. Biến
28
cố Si là chi phí về tiền (hoặc sức lao động) cần để đảm bảo thực hiện và hoàn
thiện tiêu chuẩn thứ i. Nói cách khác, nếu mi = (Si ) thì khi Si + 1 > Si ta sẽ có
mi+ 1 > mi. Thông thường hàm (Si ) là hàm tuyến tính.
Hàm trọng số được xác định theo công thức :
(1.7) mi =
Để đánh giá trọng số của các tiêu chuẩn khác nhau ta sử dụng phép biến
hình khác nhau của phương pháp đánh giá chuyên gia. Khi đó:
0 và 0 với . Đôi khi phạm vi thay đổi của Ki và mi
không phải trong khoảng {0,1} mà trong khoảng {0,10}. Phương pháp Delphi
là phương pháp hoàn thiện nhất hiện nay về mặt tiến hành hỏi ý kiến chuyên
gia. Phương pháp chuyên gia cho phép làm sáng tỏ ý kiến của các chuyên gia
trong điều kiện thiếu sự thảo luận trực tiếp. Tuy nhiên độ chính xác và tính
khách quan của ý kiến đã có sự phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm của
các chuyên gia cũng như số lượng chuyên gia. Thông thường có thể đạt độ
chính xác khi có nhóm chuyên gia 10 – 12 người với 3 vòng đánh giá.
Kinh nghiệm áp dụng phương pháp chuyên gia cho thấy việc xử lý các
kết quả đánh giá được tiến hành bằng các phương pháp toán học khác nhau:
Phương pháp trội, phương pháp bậc, các phương pháp tương quan cặp và sắp
đặt tuần tự. Có sự trùng khớp các kết quả cao khi xử lý các số liệu của các lần
đánh giá bằng các phương pháp toán học. Kiểm tra, bổ sung về các số liệu của
đánh giá đã tiến hành khi xác định các trọng số cho thấy sự trùng hợp của các
kết quả theo phương pháp kiểm tra trội và bậc.
Phương pháp trội và bậc là hai phương pháp đơn giản nhất trong các
phương pháp chuyên gia đánh giá trọng số. Trọng số của các tính chất riêng
29
cũng có thể được xác định được bằng phương pháp tổng hợp bao gồm nguyên
tắc đánh giá chuyên gia và nguyên tắc chi phí. Trong các lĩnh vực khác nhau
có thể sử dụng hàng loạt các phương pháp cụ thể để đánh giá tổng hợp chất
lượng của các đối tượng. Các phương pháp này đã được kiểm tra và sử dụng
rất có hiệu quả. Tuy nhiên không có phương pháp nào có thể sử dụng trực tiếp
để đánh giá hiệu quả của các điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ. Mỗi phương
pháp trong những phương pháp nêu trên có hàng loạt các vấn đề không thể
giải quyết được và chưa rõ ràng để áp dụng cho đối tượng phức tạp như điều
kiện địa chất kỹ thuật mỏ.
1.3.1.2. Phương pháp giải tích (một hoặc hai biến)
Phương pháp giải tích được áp dụng có hiệu quả khi tối ưu các tham số
đơn lẻ của mỏ [6,7,38,39]. Hàm một biến thường có dạng: f(x) = a.x+b/x+c
→ min. Trong đó x là biến cần tìm. Hàm hai biến thường có dạng: f(S,n) =
a.x+b/x+c → min. Trong đó x là biến cần tìm; a, b, c là các hệ số. Hàm hai
biến thường có dạng: f(S,n) = C1S + C2/nS + C3/S + C4n + C5/n+C6 → min.
Trong đó: S và n là biến cần tìm; C1, C2, C3, C4, C5 và C6 là các hệ số.
1.3.1.3. Phương pháp phương án
Phương pháp phương án được áp dụng để giải các bài toán đa phương
án [6,7,38,39]. Tuy nhiên với các chuẩn tối ưu khác nhau (Chi phí quy đổi
đơn vị nhỏ nhất hoặc lợi nhuận lớn nhất), đáp án cũng có thể khác nhau.
1.3.1.4. Phương pháp mô hình toán - kinh tế
Phương pháp mô hình toán – kinh tế có ưu điểm là đánh giá định lượng
theo một chuẩn tối ưu: Giá thành thấp nhất, chi phí nhỏ nhất hay lợi nhuận
lớn nhất. Hàm mục tiêu trong trường hợp này được thể hiện:
(1.8) F(X,Y) = C+EHK min
30
Trong đó: Y - Các điều kiện ban đầu của bài toán: Chiều dày, góc dốc
của vỉa than, tính chất cơ lý cua đất đá và than v.v…
X - Các tham số tối ưu cần tìm: Phương án mở vỉa và chuẩn bị, công
suất mỏ, chiều cao tầng, hệ thống khai thác, chiều dài khu khai thác, công
nghệ khai thác v.v…
Bài toán đặt ra trong trường hợp chung nhất là bái toán có n biến, Việc
giảI bài toán có n biến và nhiều tham số phụ thuộc là một công việc hết sức
khó khăn.
Nhờ có máy tính điện tử ta có thể chuyển việc giải giải bài toán có n
biến thành việc giả n bài toán, mỗi bài toán chỉ có một tham số cần tìm:
F(X,Y) = min. (1.9)
Trong đó: Y = (y1, y2, … , yj, … ym) – Véc tơ các điều kiẹn ban đầu của
bài toán: j = 1, 2, 3,…, m.
X – Tập hợp các tham số cần tìm:
X = (x1, x2, … , xi, … xn) Di (1.10)
i = 1, 2, 3,…, n.
- Các thành phần của hàm mục tiêu.
Rõ ràng bài toán tối ưu n biến được đưa về giải n bài toán tối ưu hàm
một biến: Các thành phần bất kỳ của véc tơ X làm cực tiểu hàm (1.9) với các
điều kiên biên (1.10) sẽ là các lời giải của bài toán [42]:
Min
Xi Di
31
Ta ký hiệu W là tập hợp tất cả các véc tơ có thể (Tập hượp khả thi các
các tam số sơ đồ công nghệ mỏ). Giả sử Vi là tập hợp các véc tơ X trong W
mà trong đó thành phần thứ nhất không làm cực tiểu hàm trong
tập hơp Di . Hiển nhiên phương án cần tìm không thể nằm trong Vi . Thưc tế
phương án nào đó:
X* = (x* Vi
1, x*
2, … , x*
i, … x*
n)
Fi(Y,X*
i) ≠ Fi(Y,X0
i)
Giá trị F(X,Y) trong đó X* = (x0
1, x*
2, … , x*
i, … x*
n) sẽ nhỏ hơn
F(X*,Y). Do vậy phương án phương án tối ưu nằm giữa tập hợp Wi = W\V1.
Khi thu hẹp tập hợp các phương án , ta đã đi từ tạp hợp W sang tập hơp
Wi. Qúa trình lặp lại liên tục, cuối cùng ta được tập hơp Wi =
W\V1\V1\V2,…,\ Vi\....Vn. Gồm véc tơ: X0 = (x0
1, x0
2, … , x0
i, … x0
n) là lời
giải của bài toán. Ta chứng minh véc tơ: X0 thỏa mãn hai điều kiện:
- Điều kiện cần; X0 D = [X];
- Điều kiện đủ:0 F(Y, X0) = min {F(Y,X)}.
Giả sử: - Tập hợp các lời giải giai đoạn tối ưu thứ nhất;
- Tập hợp các lời giải giai đoạn tối ưu thứ hai;
= - Tập hợp các lời giải cần phải lựa chon.
Nếu khi lựa chọn ta có tập hợp n thỏa mãn điều kiện:
F(Y,Z) < R’
Z .
Hiển nhiên X0 . Ngược lại X0 (Tổ hợp không thỏa mãn điều kiện
ban đầu) hoặc là X0 (Giá trị của hàm mục tiêu sẽ nhỏ hơn R. Điều này
32
không thể xẩy ra vì lúi xa cực tiểu của hàm F. vì Vậy X0 . Do phạm vi
xác định tập hợp D ={X} nên véc tơ X0 D. Ta đã chứng minh được điều
kiện đủ của tính tối ưu.
Giá trị F(Y, X0) = min F(Y, X) là cực tiểu của hàm tịa toàn tập hợp .
Giả sử điều này không đúng thì giữa các điểm cua tập hợp không
nằm trong chí ít tìm được một điểm có F(Y, X*) < F(Y, X0). Giả
thiết này không thể có được vì các điểm của của vùng Q có F(Y, X) > R. Ta
đã chứng minh được điều kiện đủ của tính tối ưu.
1.3.2. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu
Qua phân tích các ưu và nhược điểm của các phương pháp tối ưu cho thấy:
Phương pháp mô hình toán - kinh tế có ưu điểm là đánh giá định lượng theo một
chuẩn tối ưu: Giá thành thấp nhất, chi phí nhỏ nhất hay lợi nhuận lớn nhất. Vì vậy
để giải bài toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc
thoải cần phải áp dụng phương pháp mô hình toán – kinh tế.
1.4. KẾT LUẬN, MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Theo quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2020, định hướng đến
năm 2030, sản lượng khai thác than sẽ không ngừng tăng nhanh để đáp ứng
nhu cầu của nền kinh tế quốc dân. Trong đó, than khai thác hầm lò đóng vai
trò chủ đạo, chiếm đến 70% tổng sản lượng toàn ngành. Do đó vấn đề nghiên
cứu đổi mới kỹ thuật, công nghệ, hoàn thiện và nâng cao hiệu quả sản xuất
kinh doanh than hầm lò có tính thời sự và cấp thiết trong giai đoạn hiện nay.
Đối tượng vỉa than dày thoải có trữ lượng lớn tại bể than Đông Bắc nói
chung, vùng Cẩm Phả nói riêng. Hiện nay, để khai thác điều kiện vỉa than
này, các công ty than hầm lò đã và đang áp dụng hệ thống khai thác cột dài
theo phương, khấu lớp trụ, hạ trần than nóc; hoặc hệ thống khai thác chia lớp
nghiêng. Sơ đồ công nghệ khai thác chủ yếu còn thù công: khấu than bằng
33
khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng vì chống thủy lực. Các công nghệ khai
thác này có những chỉ tiêu KTKT cơ bản đã đáp ứng yêu cầu sản xuất hiện
nay, tuy nhiên sản lượng và năng suất lao động đều còn thấp. Một số đơn vị
như Vàng Danh, Nam Mẫu đã bắt đầu áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới
hóa đồng bộ khai thác vỉa than dày, dốc thoải, sử dụng tổ hợp dàn tự hành
Vinaalta chế tạo trong nước và máy khấu than, tuy nhiên kết quả đạt được
chưa cao. Bên cạnh các nguyên nhân do yếu tố khách quan như điều kiện địa
chất kỹ thuật mỏ, vấn đề thiết bị vật tư phải nhập khẩu v.v.. cũng có những
nguyên nhân chủ quan do ngành khoa học mỏ trong nước còn thiếu tích lũy
vể cả cơ sở lý thuyết và thực tiễn áp dụng cơ giới hóa.
Xuất phát từ thực tế nêu trên, việc nghiên cứu tối ưu hóa các tham số
của một số công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng
Ninh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác than là hết sức cần thiết.
Kết quả tổng quan các kết quả nghiên cứu tối ưu hóa các tham số của
sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải ở trong và ngoài nước cho thấy,
trên thế giới từ lâu các nhà khoa học đã chú trọng vấn đề này và có nhiều
công trình nghiên cứu quan trọng. Tuy nhiên, đặc điểm chung của các nghiên
cứu này là dựa trên nhiều thông số đầu vào mang tính đặc trưng đối với từng
vùng than, hoặc đối với trình độ khoa học kỹ thuật, mức độ cơ giới hóa của
từng nước và đặc điểm kinh tế xã hội nước đó ở thời điểm nghiên cứu. Do đó
việc áp dụng các kết quả nghiên cứu của nước ngoài vào điều kiện trong nước
nói chung, vùng than Cẩm Phả - Quảng Ninh nói riêng là không phù hợp. Các
công trình nghiên cứu trong nước về vấn đề tối ưu hóa các tham số công nghệ
khai thác còn tương đối ít và mang tính định hướng chung.
Trên cơ sở đánh giá hiện trạng áp dụng công nghệ khai thác đối tượng vỉa
than dày, dốc thoải tại vùng than Quảng Ninh, tổng quan các kết quả nghiên cứu
34
về tối ưu hóa các tham số của công nghệ khai thác ở trong và ngoài nước, luận văn
xác định mục tiêu và định hướng nội dung nghiên cứu như sau:
1. Đề xuất một số sơ đồ công nghệ khai thác phù hợp đặc điểm điều
kiện địa chất các vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.
2. Xây dựng phương pháp luận tối ưu hóa các tham số trong sơ đồ công
nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải, gồm: chiều dài lò chợ, chiều dài cột
khấu theo phương, chiều cao khấu gương và chiều cao hạ trần.
3. Tính toán tối ưu hóa các tham số công nghệ khai thác vỉa than dày,
dốc thoải cho một điều kiện cụ thể vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.
Luận văn lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu hóa là mô hình
toán - kinh tế.
35
CHƯƠNG 2
ĐỀ XUẤT CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH
2.1. ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT- KỸ THUẬT MỎ VÀ
TỔNG HỢP TRỮ LƯỢNG CÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM
PHẢ- QUẢNG NINH
2.1.1. Đặc điểm cấu tạo địa tầng chứa than vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh
Khu vực Cẩm Phả có cấu tạo địa tầng tương đối đơn giản với chiều dày
trầm tích gồm từ 2 ÷ 5 vỉa than, như điều kiện ở khu vực này là chiều dày
than lớn, tới 80 ÷ 92 m và tạo thành nhiều chùm vỉa, do vậy khá phức tạp khi
khai thác hầm lò. Vách trụ vỉa là các tập đá yếu, kém bền vững như sét kết,
sét kết than với chiều dày 0,5 ÷ 5,0 m đẽ bị tách chẻ, sập lở.
Khu vực Mông Dương - Khe Chàm phân bố giữa đứt gãy lớn A.A và
đứt gãy Dương Huy. Địa tầng trầm tích chứa than khu vực này tương đối dày
từ 1200 ÷ 1350 m. Cấu tạo vỉa than khá phức tạp, mức độ biến động vỉa lớn
và về chiều dày cũng như diện tích phân bố. Vỉa bị vò nhàu, uốn lượn mạnh
tạo thành nhiều nếp lồi, nếp lõm. Khoảng cách giữa các vỉa than từ 15 ÷ 70 m.
Trầm tích hạt thô dày chiếm khoảng 60% địa tầng. Riêng khu vực mỏ Mông
Dương có trầm tích hạt mịn chiếm 45 ÷ 75% tạo thành những tập dày kẹp
giữa các vỉa than làm cho vách, trụ vỉa đều thuộc loại đá yếu kém bền vững,
dễ gây hiện tượng sập lở, tách chẻ.
Đặc điểm địa tầng trầm tích chứa than vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh
gồm nhiều biến thể bởi các kiểu kiến trúc đặc biệt như dạng ẩn tinh, lấp đầy,
cơ sở, biến tinh. Thành phần hạt được cấu tạo từ các loại hạt thô đến hạt vụn
mịn và chia thành 7 nhóm gồm: cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét
36
kết than và than. Xi măng gắn kết chủ yếu là thành phần silic, cacbonat và sét
nên khả năng bền vững trong cùng một loại đá cũng có những đặc điểm khác
nhau. Với tính chất như vậy nên tính chất cơ lý của đá cũng biến đổi mạnh
ngay trong cùng một lớp, phân lớp trầm tích. Do điều kiện cấu tạo thành lớp,
phân lớp nên khả năng bền vững theo bề mặt tiếp xúc lớp thường rất yếu, dễ
bị tách chẻ, đặc biệt là trong các loại đá hạt mịn như bột kết, sét kết.
2.1.2. Đặc điểm đá vách, đá trụ vỉa than
Do đặc điểm trầm tích nhịp điển hình nên đá vách, đá trụ của các vỉa
than dày, thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh thường thuộc loại mềm yếu, kém
ổn định trong công tác khai thác hầm lò.
Nằm sát vỉa than thường là các tập sét kết than, sét kết màu xám đen,
xám, mềm bở với phân lớp rất mỏng từ 2 ÷ 12 cm và trong đá kẹp nhiều chỉ
than thuộc loại than cám, vụn rời. Đá bị nứt nẻ mạnh, mặt phân lớp nhẵn,
trơn, láng bóng, khi gặp nước thường trương nở, nhão, dễ tách chẻ, sập lở,
trượt tiếp xúc khi đào lò hoặc khai thác. Chiều dày của tập đá yếu, kém bền
vững này thường từ 0,3 ÷ 5,0 m. Nằm kế tiếp tập đá yếu, kém ổn định là tập
bột kết màu xám đen, xám, phân lớp mỏng từ 8 ÷ 25 cm, nứt nẻ mạnh. Mặt
phân lớp phẳng, nhẵn nhưng khó tách chẻ và đá thuộc loại rắn chắc hơn.
Chiều dày của tập bột kết thường từ 6,0 ÷ 25,0 m. Đây là tập đá thường bị
dịch chuyển, biến dạng trong quá trình khai thác, theo kiểu kéo theo do sập lở
của tập đá yếu phân bố ở sát vách và trụ vỉa than. Tiếp theo là tập đá trầm tích
hạt thô như cát kết, sạn kết, cuội kết phân lớp dày từ 18 ÷ 25 cm, đá rắn chắc,
bền vững, nứt nẻ trung bình đến mạnh. Mặt phân lớp phẳng khó tách chẻ, sập
lở. Đây là tập đá khá ổn định khi khai thác than. Chiều dày của tập này
thường từ 20 ÷ 60 m.
37
2.1.3. Đặc điểm tính chất cơ lý đá mỏ
Đặc điểm tính chất cơ lý đá các khu vực vỉa dày, thoải vùng Cẩm Phả -
Quảng Ninh được nghiên cứu liên tục trong các giai đoạn điều tra khảo sát và
khai thác mỏ. Tuy cùng một loại đá, nhưng các đặc trưng tính chất, trạng thái
cũng rất khác nhau, mức độ biến thiên lớn, nên trong quá trình tổng hợp tài
liệu, đề tài đã lựa chọn những nét đặc trưng bằng phương pháp xác suất thống
kê. Công tác thu thập tài liệu tính chất cơ lý đá được dựa vào các kết quả thí
nghiệm mẫu chuẩn trong phong thí nghiệm của các loại đá trầm tích, đã được
trình bày trong các báo cáo thăm dò địa chất qua các giai đoạn thăm dò sơ bộ,
thăm dò tỉ mỉ, thăm dò bổ sung và thăm dò khai thác. Kết quả nghiên cứu tính
chất cơ lý đá các khu vực vỉa dày, thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh xem
bảng 2.1.
Bảng 2.1: Bảng tính chất cơ lý đá mỏ vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh
TT Tên mỏ Loại đá Độ bền nén, MPa Độ bền kéo, MPa Lực kết dính, MPa Dung trọng, g/cm3
Góc nội ma sát, độ Mô đun đàn hồi, GPa
70÷130 17÷21 39÷60 26÷35 2,45÷2,62 - Sạn kết 111,2 20,9 50,1 32 2,58
60÷95 12÷15 21÷42 25÷35 2,51÷2,67 24 Cát kết 86,6 13,9 33,9 31 2,65 1 Dương Huy 35÷55 7,5÷11,2 17÷21,5 20÷32 2,51÷2,61 8,59 Bột kết 46,4 10,4 20,4 30 2,65
14÷22 3,9÷5,3 3,1÷5,8 25÷35 2,47÷2,6 3,73 Sét kết 20 5,1 4,8 34 2,57
65÷123 5,4÷15,2 35,1÷54 24÷35 2,43÷2,58 2 - Khe Chàm Sạn kết 108,5 8,7 44,5 33 2,55
38
55÷91 8,5÷12,5 21÷41,5 24÷32 2,48÷2,69 - Cát kết 81 11,2 34 29 2,63
36÷56 4,4÷9,8 14,5÷21 23÷32 2,46÷2,69 - Bột kết 44,8 5,3 19,5 30 2,65
9,5÷19,5 1,2÷2,9 2,37÷2,53 - - - Sét kết 17,4 2,2 2,46
82÷117 6,5÷11 9,5÷17,2 27÷38 2,48÷2,69 - Sạn kết 107,1 9,5 15,5 37 2,63
98,7÷145 6,8÷11 9,8÷19 34÷36 2,58÷2,65 18,7 Cát kết 104,9 8,8 13,2 35 2,64 3 Mông Dương 29,6÷49,5 4,1÷5 5,9÷6,8 29÷38 2,6÷2,64 11,5 Bột kết 37,8 4,8 6,3 37 2,62
8,7÷21,9 1,5÷3,9 3÷7 28÷34 2,51÷2,6 - Sét kết 20,3 3,1 6,1 32 2,58
2.1.4. Đặc điểm điều kiện địa chất thủy văn
Các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh chủ yếu nằm ở vùng đồi
núi thấp, hiện nay một số khu vực khai thác hầm lò đã nằm dưới mức thông
thủy, độ sâu khai thác dưới 250 m. Đặc điểm địa chất thủy văn chính của
vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh là nước trong trầm tích chứa than có liên quan
chặt chẽ với nước mặt và thay đổi theo mùa: về mùa mưa, lưu lượng nước
trong lò lớn gấp 15 ÷ 30 lần so với mùa khô và đạt tới 5000 ÷ 6000 m3/giờ.
Lưu lượng nước lớn vào mùa mưa gây nhiều ảnh hưởng bất lợi cho công tác
khai thác, sản lượng lò chợ cũng như tốc độ đào lò chuẩn bị trong thời kỳ này
giảm xuống đáng kể.
Bên cạnh đó, nhiều khu vực khai thác hầm lò nằm dưới ao hồ, sông
suối, moong lộ thiên chứa nước, và khu vực lò cũ không được cập nhật.
Trong quá trình khai thác, đã có một số mỏ bị ngập nước như Hà Lầm, Mông
39
Dương, thậm chí một số nơi cũng đã xảy ra bục nước trong hầm lò, gây thiệt
hại lớn về người và tài sản.
Một số vỉa than dày, thoải vùng Cẩm Phả thuộc loại than cám bóp, có
đặc tính khi gặp nước thì trương nở, bùn hóa, giảm độ bền.
2.1.5. Các điều kiện khác
Theo “Báo cáo địa chất kết quả công tác thăm dò tỷ mỉ vùng Cẩm Phả -
Quảng Ninh” do Đoàn địa chất 9b Liên đoàn 9 - Tổng cục địa chất thành lập
được Hội đồng Xét duyệt trữ lượng khoáng sản phê chuẩn năm 1980.
- Nếp Uốn: có một số nếp uốn lớn như sau:
+ Nếp lõm Bàng Nâu: Mặt trục nghiêng về phía Nam với độ dốc 750 800.
Độ dốc hai cánh không cân đối, ở cánh Nam độ dốc thay đổi từ 300 600,
trung bình 450 500, sát trên lộ vỉa có chỗ dốc đến 700.
+ Nếp lõm 360:. Độ dốc vỉa hai cánh thay đổi từ 300 - 400, dần về phía
Nam độ dốc vỉa tăng dần lên (450 500). Nếp lõm này kéo dài 100 150m.
+ Nếp lõm 375: phân bố trên một diên tích khoảng gần 1km2, là một nếp
lõm không hoàn chỉnh. Do ảnh hưởng của 2 đứt gãy F.6 phía Tây và đứt gãy
A - A phía Nam nên hai đầu của nếp lõm này tạo nên các nếp uốn kéo theo
nằm kề gần với hai đứt gãy trên.
+ Nếp lồi 480:. Đường trục nếp lồi chạy song song với nếp lõm 360 và
cắm dốc đứng. Hai cánh gần đỉnh nếp lồi có cấu tạo cân đối, dốc khoảng 300,
ra xa khoảng hơn 100m dốc hơn (~400) sau đó thoải dần.
+ Nếp lồi 2525: Mặt trục chính có hướng cắm về phía Tây Nam với độ dốc
khoảng 850. Trên các cánh phía Đông và Đông Nam được trải rộng và có độ
dốc thoải (250 350).
40
+ Nếp lõm Cao Sơn: Nếp lõm này có xu hướng phát triển kế tục với nếp
lõm Bàng Nâu.
+ Nếp lồi E18: Nằm ở phía Bắc nếp lõm Cao Sơn, trục chạy theo hướng
gần trùng hướng Tây-Đông. Độ dốc hai cánh không cân xứng. Cánh Nam dốc
hơn(350-400).
+ Nếp lồi Vũ Môn: Độ dốc hai cánh thay đổi, cánh phía Tây dốc 200300,
cánh phía Đông dốc 300 - 400.
- Độ chứa khí:
Khu vực chứa than vùng Cẩm phả tồn tại 3 đới khí như sau:
Đới Nitơ-Mêtan: chủ yếu phân bố từ bề mặt đến mức +40m.
Đới khí Mêtan-Nitơ: chủ yếu phân bố từ mức +40m đến mức -150m.
Đới Mêtan: chủ yếu phân bố từ mức -150 trở xuống. Một vài nơi như
Cao Sơn, bề mặt của đới Mêtan nổi cao đến mức +50m, ở phía Nam phân khu
Đá Mài ở mức -50m và được nâng dần lên mức +50m ở phiá Tây Nam. Các
phần đới Mêtan cao hơn, mức -150m thường tạo thành những vòm kín, phù
hợp với diện phân bố của các vòm, đỉnh các nếp lồi.
2.1.6. Tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm
Phả - Quảng Ninh
Luận án đã tiến hành đánh giá tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than
dày, dốc thoải tại một số công ty than hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh
gồm: Dương Huy, Quang Hanh, Khe Chàm và Mông Dương. Kết quả đánh
giá xem bảng 2.2.
41
Bảng 2.2: Tổng hợp trữ lượng địa chất vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh
STT Tên mỏ Mức đánh giá
Trữ lượng địa chất (1000T) Trữ lượng vỉa dày, dốc thoải (1000T) Tỷ lệ trong tổng TLĐC vỉa dày, dốc thoải, % Tỷ lệ trong tổng TLĐC mỏ, %
1 Dương Huy -350/+38 156.317,7 1.862,4 1,2 9,2
2 Quang Hanh -750/+20 99.572,5 1.104,5 1,1 5,5
3 Mông Dương -250/LV 22.716,6 962,3 4,2 4,8
4 Khe Chàm -500/LV 137.651,3 16.282,9 11,8 80,6
Tổng cộng 642.610,2 20.212,0 4,9 100,0
Từ bảng 2.2 cho thấy, trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải tại
các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả khoảng 20.212 nghìn tấn, chiếm 4,9% tổng trữ
lượng trong phạm vi đánh giá. Trong đó, tập trung chủ yếu tại Công ty than
Khe Chàm, khoảng 16.283 nghìn tấn, chiếm 80,6% trữ lượng vỉa than dày,
thoải vùng Cẩm Phả và bằng 11,8% tổng trữ lượng mỏ. Tại các công ty than
Dương Huy, Quang Hanh và Mông Dương, trữ lượng vỉa than dày, thoải
tương đối ít, khoảng 1 - 2 triệu tấn, chiếm 1 - 4% tổng trữ lượng mỏ. Tỷ lệ
phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả
xem hình 2.1.
42
Hình 2.1. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả
2.1.7. Đánh giá tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày, dốc thoải có khả
năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh
Trên cơ sở kinh nghiệm khai thác cơ giới hóa tại các nước trên thế giới
cũng như tại vùng than Quảng Ninh những năm vừa qua, đề tài đã tiến hành
đánh giá và phân loại các khu vực vỉa than dày, thoải vùng Cẩm Phả - Quảng
Ninh được xem là có khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa phải thỏa mãn
đồng thời các tiêu chí sau:
- Chiều dài theo phương: Lp ≥ 200 m;
- Độ biến động về chiều dày vỉa: Vm ≤ 35%;
- Độ biến động về góc dốc vỉa: V ≤ 35%;
- Tỷ lệ đá kẹp trên gương ≤ 10%;
- Đá vách thuộc loại ổn định trung bình trở lên;
- Trụ vỉa thuộc loại bền vững trung bình trở lên;
- Khu vực có kích thước hình chữ nhật, trữ lượng công nghiệp không
nhỏ hơn 100.000 tấn và có xem xét đến chiều dày và góc dốc vỉa lớn nhất, nhỏ
nhất trong khu vực đánh giá.
43
Đối chiếu kết quả đánh giá tổng hợp trữ lượng và đặc điểm điều kiện
địa chất với các tiêu chí nêu trên, đề tài đã xác định được trữ lượng các khu
vực vỉa than dày thoải vùng Cẩm Phả có khả năng áp dụng công nghệ cơ giới
hóa khai thác khoảng 11.733 nghìn tấn. Trong đó, tập trung chủ yếu tại mỏ
Khe Chàm với trữ lượng 9.528 nghìn tấn, chiếm 81,2%, tiếp theo là mỏ
Dương Huy với trữ lượng 1.265 nghìn tấn, chiếm 10,8%, mỏ Quang Hanh với
trữ lượng 940 nghìn tấn, chiếm 8,0% (xem bảng 2.3).
Bảng 2.3: Tổng hợp trữ lượng các khu vực vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả
STT Tên mỏ Tỷ lệ, % Mức đánh giá
1 Dương Huy -350/+38 Trữ lượng vỉa dày, dốc thoải (1000T) 1.862,4 Trữ lượng có khả năng CGH (1000T) 1.265,0 10,8
2 Quang Hanh -750/+20 1.104,5 8,0 940,2
3 Mông Dương -250/LV 962,3 0,0 0,0
4 Khe Chàm -500/LV 16.282,9 9.527,8 81,2
Tổng cộng 20.212,0 11.733,0 100,0
Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ
giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả xem hình 2.2.
Hình 2.2. Tỷ lệ phân bố trữ lượng vỉa than dày, dốc thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả
44
2.2. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC PHÙ HỢP ĐIỀU
KIỆN VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÙNG CẨM PHẢ- QUẢNG NINH
Như đã trình bày tại chương 1, các sơ đồ công nghệ khai thác truyền
thống bằng thủ công khoan nổ mìn gần như đã đạt đến giới hạn về công suất
và năng suất. Để đáp ứng nhu cầu gia tăng sản lượng và phát triển bền vững
ngành than, việc nghiên cứu thay đổi bản chất của công nghệ khai thác là xu
hướng tất yếu. Theo đó, phải đẩy mạnh áp dụng công nghệ cơ giới hóa có
công suất lớn, đòi hỏi ít nhân lực phục vụ khai thác tại các khu vực khoáng
sàng than có điều kiện thuận lợi vùng Quảng Ninh nói chung, vùng Cẩm Phả
nói riêng.
Do vậy, trong khuôn khổ luận án sẽ tập trung nghiên cứu đề xuất một
số sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác phù hợp cho các khu vực vỉa dày
thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại vùng Cẩm Phả. Các khu
vực vỉa dày thoải không có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác có thể áp
dụng các sơ đồ công nghệ khai thác thủ công truyền thống bằng khoan nổ mìn
phổ biến hiện đang áp dụng của ngành.
2.2.1. Đề xuất sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương,
lò chợ trụ hạ trần than nóc
Trên cơ sở kết quả đánh giá, tổng hợp trữ lượng địa chất, kinh nghiệm
áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác các vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng
tại các nước trên thế giới và tại một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh. Đề
tài đề xuất áp dụng “sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo
phương, lò chợ trụ hạ trần than nóc” cho các khu vực vỉa có chiều dày 3,51-
:- 10,0 m, góc dốc vỉa đến 350 đá vách dễ sập đổ đến sập đổ trung bình. Theo
sơ đồ công nghệ này, lò chợ được khấu bám trụ với chiều cao khấu gương
thay đổi từ 2,0 - 3,5m, phần than còn lại được thu hồi qua các cửa tháo của
45
dàn chống. Các loại dàn chống áp dụng phải có kết cấu hạ trần than nóc,
thông thường gồm hai loại: (1) loại sử dụng 2 máng cào (hình 2.3a) có khả
năng thu hồi than tương đối cao do cửa tháo than thấp, tuy nhiên việc sử dụng
tới hai máng cào trong lò chợ gây nên sự phức tạp trong sản xuất và làm tăng
chi phí đầu tư thiết bị; (2) loại sử dụng một máng cào (hình 2.3b), đây là loại
dàn chống được phát triển sau với ưu điểm gọn nhẹ do công tác thu hồi than
và công tác khấu gương đều do một máng cào đảm nhiệm, nhược điểm chính
của dàn chống dạng này là việc đặt cửa sổ thu hồi than cao dễ dẫn đến làm
tăng tổn thất.
b. Dàn chống hạ trần sử dụng một a. Dàn chống hạ trần sử dụng máng cào máng cào chung cho khấu gương và gương và máng cào thu hồi riêng biệt thu hồi
Hình 2.3. Công nghệ CGH khai thác hạ trần than nóc
* Xây dựng sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò
chợ trụ hạ trần than nóc
Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ
hạ trần than nóc sử dụng dàn chống tự hành kết hợp với máy máy khấu
combai được áp dụng trong điều kiện vỉa dày (3,51 -:- 10,0 m), góc dốc vỉa
đến 350 đá vách dễ sập đổ đến sập đổ trung bình. Xây dựng sơ đồ công nghệ
khai thác như sau:
46
* Công tác chuẩn bị: Từ vị trí giới hạn khai thác, đào lò thượng nối hai
mức vận tải và thông gió làm thượng khởi điểm lắp đặt giàn chống và máy khấu.
* Công tác khai thác: Việc khai thác khu vực được tiến hành theo
phương pháp khấu dật theo hướng từ biên giới về trung tâm.
+ Đầu ca máy khấu (combai) đang ở chân (hoặc đầu) lò chợ, di chuyển
theo hướng dốc lên phía lò thông gió (hoặc xuống phía lò vận tải) khấu gương
hết luồng lò chợ.
+ Theo tiến độ máy khấu di chuyển khấu gương lò chợ thực hiện các
công tác đẩy tấm đỡ gương (cách tang sau máy khấu 2 3 giàn chống tương
ứng 3,0 4,5 m), di chuyển máng cào (cách tang sau máy khấu tối thiểu 15
m) và di chuyển giàn chống sau vị trí di chuyển máng cào 1,5 m). Các công
tác đẩy xà tiến gương, di chuyển máng cào, giàn chống đều được thực hiện
bằng các kích thủy lực.
+ Khi máy khấu đến đầu (hoặc chân) lò chợ sẽ thực hiện công tác quay
chuyển vị trí tang cắt: tang cắt trước đang khấu phần nóc hạ xuống để khấu
phần nền và ngược lại tang khấu sau nâng lên khấu nóc, máy khấu chạy
không tải theo hành trình ngược lại xuống phía dưới (hoặc lên trên), khi máy
khấu cách chân (hoặc đầu) lò chợ khoảng 22 ÷ 25 m, tiến hành cho máy khấu
áp sát gương và bắt đầu tạo luồng khấu mới. Khi máy khấu chạy đến chân
(hoặc đầu) lò chợ, máy khấu đã nằm trọn vào luồng khấu mới tiến hành di
chuyển giàn chống, máng cào phần đầu (hoặc chân) lò chợ. Sau đó tiến hành
đảo chiều tang khấu và chuẩn bị cho luồng khấu tiếp theo.
+ Công tác thu hồi than hạ trần: Sau mỗi luồng khấu gương và di chuyển
dàn chống, thực hiện công tác thu hồi than hạ trần. Công tác thu hồi than nóc
được tiến hành từ dưới lên theo chiều dốc gương lò chợ, trình tự công việc thu
hồi than nóc như sau: sử dụng hệ thống thủy lực hạ máng thu hồi sau đó mở cửa
47
sổ thu hồi than; dùng choòng chọc than ở mỗi cửa sổ, than thu hồi được chảy
qua máng thu hồi của dàn chống xuống máng cào gương lò chợ; sau khi thu hồi
tiến hành đóng cửa sổ và chuyển sang thu hồi dàn tiếp theo tương tự như trên.
+ Cuối ca thực hiện các công tác chuẩn bị bao gồm: kiểm tra tình trạng
kỹ thuật, bảo dưỡng và sửa chữa thay thế phụ tùng nếu cần cho máy khấu
than (hoặc máy bào), giàn chống, thiết bị và toàn bộ hệ thống bơm nhũ hóa,
hệ thống lọc bụi, hệ thống cung cấp điện, hệ thống cấp nước, hệ thống máng
cào trong và ngoài lò chợ, hệ thống cảnh báo khí mê tan, kiểm tra áp lực giàn
chống... thu hồi vì chống lò chuẩn bị, di chuyển máy chuyển tải; thu băng tải
co dãn và cắt khung băng (trường hợp sử dụng băng tải).
* Công tác vận tải: Than khấu từ gương lò chợ rót xuống hệ thống vận
tải (máng cào, băng tải hoặc goòng) ở lò dọc vỉa vận tải và vận chuyển ra mặt
bằng công nghiệp của mỏ. Vật liệu, thiết bị được vận chuyển theo hệ thống
đường lò thông gió cung cấp cho lò chợ.
* Công tác thông gió: Thông gió trong quá trình khai thác lò chợ theo
sơ đồ thông gió chung của khu vực. Gió sạch từ mạng gió chính qua lò dọc
vỉa than vận tải lên thông gió cho lò chợ. Gió thải từ lò chợ qua lò dọc vỉa
thông gió rồi ra ngoài theo hệ thống đường lò thông gió của mỏ.
* Công tác cung cấp nước và thoát nước của lò chợ: Nước phục vụ cho
lò chợ được lấy từ trên mặt bằng công nghiệp của mỏ qua hệ thống đường ống
dẫn nước xuống cung cấp cho trạm bơm nhũ tương. Nước thải từ lò chợ được
thoát, chảy tự nhiên theo rãnh nước ở nền lò xuống mức vận tải sau đó ra
ngoài theo sơ đồ thoát nước chung của mỏ.
2.2.2. Đề xuất sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng, hạ
trần thu hồi than lớp giữa
Trên cơ sở kết quả đánh giá, tổng hợp trữ lượng địa chất, kinh nghiệm
48
áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác các vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng
tại các nước trên thế giới, kinh nghiệm áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai
thác lò chợ trụ hạ trần than nóc tại Công ty than Vàng Danh và Công ty than
Nam Mẫu. Đề tài đề xuất áp dụng “sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác
chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi than lớp giữa” cho các khu vực chiều dày
vỉa lớn hơn 10m, góc dốc đến 350 tại một số khoáng sàng than hầm lò vùng
Quảng Ninh. Với sơ đồ công nghệ khai thác này, hình thức thu hồi than hạ
trần được phát triển theo 2 hướng chính:
+ Hướng thứ nhất là hạ trần kết hợp với lưu than (hình 2.4a), trong
phương án này, lò chợ lớp vách chỉ thực khấu gương, than hạ trần không
được thu hồi, toàn bộ phần than hạ trần sẽ được thu hồi qua lò chợ trụ; ưu
điểm của phương pháp này là mức độ làm bẩn than tương đối thấp trong khi
giảm được chi phí sản xuất do không phải tạo lớp ngăn cách đất đá phá hỏa
lẫn vào than thu hồi và không nhất thiết phải đầu tư tới 2 tổ hợp lò chợ cơ giới
hóa (lò vách và lò trụ); nhược điểm của phương pháp này là mức độ tổn thất
than lớn.
+ Hướng thứ 2 khi phát triển các lò chợ chia lớp nghiêng hạ trần than
lớp giữa là hạ trần dưới dàn dẻo (hình 2.4b), bản chất của phương pháp này là
lò chợ vách khấu bám vách và trải lưới để ngăn cách đất đá phá hỏa làm bẩn
than khi khai thác lớp trụ, phương án này có ưu điểm là mức độ làm bẩn than
rất thấp, tuy nhiên việc sử dụng dàn dẻo làm tăng chi phí sản xuất.
Ngoài 2 phương pháp trên cũng có thể sử dụng phương pháp thứ 3 là cả
lò chợ vách và lò chợ trụ đều tiến hành hạ trần thu hồi than nóc, trong đó lò
chợ vách trải lưới. Về cơ bản phương pháp này là sự kết hợp của hai phương
pháp kể trên và ưu điểm của nó là có thể áp dụng đối với các vỉa rất dày.
49
a. Hạ trần với lưu than b. Hạ trần than dưới dàn dẻo
Hình 2.4. Công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng,
hạ trần thu hồi than lớp giữa
* Xây dựng sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng, hạ
trần thu hồi than lớp giữa
Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi
than lớp giữa được áp dụng trong điều kiện vỉa dốc thoải đến ngiêng ( ≤
350), chiều dày vỉa lớn hơn 10 m. Sơ đồ công nghệ khai thác như sau:
* Công tác chuẩn bị: Công việc khấu than có thể tiến hành trên từng lớp
hoặc tiến hành đồng thời ở vài lớp. Khi khai thác nhiều lớp đồng thời thì lớp trên
luôn tiến trước lớp dưới một khoảng cách nhất định phụ thuộc vào tính chất đá
vách và thời gian tự lèn chặt lại của đất đá đổ xuống sau khi phá hỏa. Công tác
đào lò chuẩn bị cho từng lớp thường áp dụng hệ thống khai thác cột dài theo
phương. Đường lò vận tải và thông gió chung cho các lớp có thể đào trong vỉa
than hay trong đá khi than yếu, đá trụ vững chắc thì tốt nhất là lò chuẩn bị đào
trong đá trụ. Tại biên giới mỗi lớp khai thác tiến hành mở thượng khởi điểm nối
giữa lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông gió, sau đó lắp đặt dàn chống tự hành
và máy khấu combai để khai thác lò chợ.
* Công tác khai thác: Việc khai thác khu vực được tiến hành theo
phương pháp khấu dật theo hướng từ biên giới về trung tâm.
50
+ Đầu ca máy khấu (combai) đang ở chân (hoặc đầu) lò chợ, di chuyển
theo hướng dốc lên phía lò thông gió (hoặc xuống phía lò vận tải) khấu gương
hết luồng lò chợ.
+ Theo tiến độ máy khấu di chuyển khấu gương lò chợ thực hiện các
công tác đẩy tấm đỡ gương (cách tang sau máy khấu 2 3 giàn chống tương
ứng 3,0 4,5 m), di chuyển máng cào (cách tang sau máy khấu tối thiểu 15
m) và di chuyển giàn chống sau vị trí di chuyển máng cào 1,5 m). Các công
tác đẩy xà tiến gương, di chuyển máng cào, giàn chống đều được thực hiện
bằng các kích thủy lực.
+ Khi máy khấu đến đầu (hoặc chân) lò chợ sẽ thực hiện công tác quay
chuyển vị trí tang cắt: tang cắt trước đang khấu phần nóc hạ xuống để khấu
phần nền và ngược lại tang khấu sau nâng lên khấu nóc, máy khấu chạy
không tải theo hành trình ngược lại xuống phía dưới (hoặc lên trên), khi máy
khấu cách chân (hoặc đầu) lò chợ khoảng 22 25 m, tiến hành cho máy khấu
áp sát gương và bắt đầu tạo luồng khấu mới. Khi máy khấu chạy đến chân
(hoặc đầu) lò chợ, máy khấu đã nằm trọn vào luồng khấu mới tiến hành di
chuyển giàn chống, máng cào phần đầu (hoặc chân) lò chợ. Sau đó tiến hành
đảo chiều tang khấu và chuẩn bị cho luồng khấu tiếp theo.
+ Công tác thu hồi than hạ trần: Sau mỗi luồng khấu gương và di chuyển
dàn chống, thực hiện công tác thu hồi than hạ trần. Công tác thu hồi than nóc
được tiến hành từ dưới lên theo chiều dốc gương lò chợ, trình tự công việc thu
hồi than nóc như sau: sử dụng hệ thống thủy lực hạ máng thu hồi sau đó mở cửa
sổ thu hồi than; dùng choòng chọc than ở mỗi cửa sổ, than thu hồi được chảy
qua máng thu hồi của dàn chống xuống máng cào gương lò chợ; sau khi thu hồi
tiến hành đóng cửa sổ và chuyển sang thu hồi dàn tiếp theo tương tự như trên.
51
+ Cuối ca thực hiện các công tác chuẩn bị bao gồm: kiểm tra tình trạng
kỹ thuật, bảo dưỡng và sửa chữa thay thế phụ tùng nếu cần cho máy khấu than
(hoặc máy bào), giàn chống, thiết bị và toàn bộ hệ thống bơm nhũ hóa, hệ thống
lọc bụi, hệ thống cung cấp điện, hệ thống cấp nước, hệ thống máng cào trong và
ngoài lò chợ, hệ thống cảnh báo khí mê tan, kiểm tra áp lực giàn chống... thu
hồi vì chống lò chuẩn bị, di chuyển máy chuyển tải; thu băng tải co dãn và cắt
khung băng (trường hợp sử dụng băng tải).
* Công tác vận tải: Than khấu từ gương lò chợ rót xuống hệ thống vận
tải (máng cào, băng tải hoặc goòng) ở lò dọc vỉa vận tải và vận chuyển ra mặt
bằng công nghiệp của mỏ. Vật liệu, thiết bị được vận chuyển theo hệ thống
đường lò thông gió cung cấp cho lò chợ.
* Công tác thông gió: Thông gió trong quá trình khai thác lò chợ theo
sơ đồ thông gió chung của khu vực. Gió sạch từ mạng gió chính qua lò dọc
vỉa than vận tải lên thông gió cho lò chợ. Gió thải từ lò chợ qua lò dọc vỉa
thông gió rồi ra ngoài theo hệ thống đường lò thông gió của mỏ.
* Công tác cung cấp nước và thoát nước của lò chợ: Nước phục vụ cho
lò chợ được lấy từ trên mặt bằng công nghiệp của mỏ qua hệ thống đường ống
dẫn nước xuống cung cấp cho trạm bơm nhũ tương. Nước thải từ lò chợ được
thoát, chảy tự nhiên theo rãnh nước ở nền lò xuống mức vận tải sau đó ra
ngoài theo sơ đồ thoát nước chung của mỏ.
2.3. ĐỀ XUẤT ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA KHAI THÁC VỈA
DÀY THOẢI
Các loại dàn chống áp dụng phải có kết cấu hạ trần than nóc như:
MPV3200 (Séc); VINAALTA 2.0/31.5 (Việt Nam-Séc) hoặc một số loại dàn
chống có kết cấu thu hồi than hạ trần của của Trung Quốc như:
ZF5600/17/34; ZFS3800/16/28; ZFS5000/17/33B; ZFS5200/17/33;
ZFS5400/17/33; ZFS5600/17/35; ZFS6200/18/35.
52
Máy khấu combai được đề xuất bao gồm các loại được sản xuất tại
Trung Quốc, SNG, Slovakia, Ba Lan, Đức, Anh, Mỹ như: KCB-475; KCB-
475B ; EDW230/250; SL500 ; EL600/700; EL1000/3000; MG2x300-GW1;
MG2x300-W1; MG2x400-W; MG2x400-GW; MG400/985-WD;
MG400/985-GWD; MG400/920-WD; MG500/1250-WD; EL3000; 7LS3A;
7LS5; 7LS6.
Đối với dàn chống tự hành, hiện nay trong công nghệ khai thác hạ trần
thu hồi than nóc, trên thế giới đang sử dụng 2 loại dàn chống:
- Dàn chống trong lò chợ thu hồi than hạ trần bố trí một máng cào
(hình 2.5), đây là dàn chống kiểu “che - chống”. Đặc điểm của dàn chống là
chỉ bố trí một máng cào trong lò chợ ở vị trí sát gương khấu, máng cào này
làm nhiệm vụ vận tải than khấu gương đồng thời vận tải than thu hồi hạ trần.
Một số loại dàn chống bố trí một máng cào sử dụng trong lò chợ hạ trần như
dàn tự hành Vinaalta (đã sử dụng tại mỏ Vàng Danh và Nam Mẫu), dàn tự
hành BMV-MiV (dự kiến áp dụng tại mỏ Thống Nhất). Đặc tính kỹ thuật một
số loại dàn chống tự hành bố trí một máng cào trong lò chợ xem bảng 2.4.
Dàn tự hành Vinaalta Dàn tự hành BMV-MiV
Hình 2.5. Dàn chống tự hành kiểu “che- chống” có kết cấu thu hồi than nóc sử dụng 1 máng cào
53
Bảng 2.4: Đặc tính kỹ thuật của một số loại dàn tự hành thu hồi than nóc có kết cấu kiểu “che - chống” sử dụng một máng cào
Nước sản xuất TT Thông số kỹ thuật Đơn vị CH Séc Trung Quốc
1 Mã hiệu Vinaalta (*) - Slovakia BMV- MiV (*) ZFD 3600/21/28 ZFD 4000/17/30
3200 2800 3000 mm 3150 2
2100 2100 1700 mm 2420 3
4 mm 1500 1500 1500 1500
5 mm 3630 3650 3800 5380
6 mm 800 800 800 800
7 cột 2 2 2 4
8 kN 2287 340 3600 4000
9 MPa 0,61 1,5 0,76 0,50,7
10 MPa 31,5 31,5 31,5 31,5 Chiều cao tối đa Chiều cao tối thiểu Khoảng cách giữa 2 dàn chống liền kề Chiều dài dàn Bước di chuyển Số cột của dàn chống Lực chống tối đa Cường độ kháng nền Áp suất chất tải
tấn 12,5 13,2 14 17
12 chiếc 1 1 1 1
13 độ < 25 < 35 <25 < 25
14 độ ±15 ±21 ±15 ±15
15 - SZK730/320 SGZ730/320 SGZ730/320 11 Trọng lượng Số lượng máng cào vận chuyển than Góc dốc lò chợ làm việc hiệu quả Góc dốc theo hướng khấu Máng cào tương thích RYBNIK 850
54
- Dàn chống lò chợ thu hồi than hạ trần bố trí 2 máng cào (hình
2.6). Đây là loại dàn chống kiểu “chống - che” được thiết kế với không gian
đủ rộng để bố trí 02 máng cào trong lò chợ, trong đó một máng cào bố trí sát
gương làm nhiệm vụ vận tải than khấu gương và máng cào còn lại bố trí sát
đuôi dàn chống về phía phá hỏa để vận tải than thu hồi hạ trần. Đặc tính kỹ
thuật một số loại dàn chống lò chợ thu hồi than hạ trần bố trí 2 máng cào xem
trên bảng 2.5.
Dàn tự hành MKYu4V17/30 do LB Dàn tự hành ZFS2800/16/28 do
Nga sản xuất Trung Quốc sản xuất
Hình 2.6. Dàn chống tự hành kiểu “chống - che” có kết cấu thu hồi than nóc, sử dụng 2 máng cào
55
Bảng 2.5: Đặc tính kỹ thuật của một số loại dàn tự hành thu hồi than nóc có kết cấu “chống - che” sử dụng hai máng cào
Nước sản xuất TT Thông số kỹ thuật Đơn vị LB.Nga Trung Quốc
1 Mã hiệu - MKYu4 V17/30 ZFS320 0/15/28
mm 3040 ZFS2800 / 16/28 2800 3200 2 Chiều cao tối đa
mm 1680 1600 1500 3 Chiều cao tối thiểu
mm 1500 1500 1500 4
mm 3650 5500 5000 Khoảng cách giữa 2 dàn chống liền kề 5 Chiều dài dàn
800 630 6 Bước di chuyển mm 630, 800
cột 2 4 2 7 Số cột của dàn chống
kN 4920 5600 4000 8 Lực chống tối đa
MPa 1,86 2,1 1,43 9 Cường độ kháng nền
MPa 31,5 31,5 31,5 10 Áp suất chất tải
18,5 16,5 16 11 Trọng lượng
lượng máng cào vận 2 2 2 12 tấn chiế c
độ <15 <15 < 15 13 Số chuyển than Góc dốc lò chợ làm việc hiệu quả
Mỗi loại dàn chống trên có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào
điều kiện áp dụng. Đề tài đã tiến hành phân tích, so sánh ưu nhược điểm của
hai loại dàn chống này (chi tiết xem trên bảng 2.6).
56
Bảng 2.6: Bảng so sánh ưu, nhược điểm các loại dàn chống tự hành
Loại dàn chống T Các tiêu chí so Dàn chống kiểu “che - T Dàn chống kiểu “chống - sánh chống” sử dụng 1 máng che” sử dụng 2 máng cào cào
Không gian chống giữ nhỏ Không gian chống giữ lớn Không gian 1 hơn loại dàn chống 2 máng hơn loại dàn chống 1 máng chống giữ cào cào
Kích thước nhỏ gọn hơn, Dàn chống có kích thước
chiều dài dàn chống lớn, chiều dài theo phương
khoảng 3,6 m, trọng lượng khai thác của dàn chống Kích thước dàn 2 dàn chống phổ biến từ 12 khoảng 5 m, trọng lượng chống
14 tấn dàn lớn, phổ biến từ 16
19 tấn.
Do chiều dài xà dàn chống Áp lực mỏ tác dụng lên Áp lực mỏ tác nhỏ hơn nên áp lực mỏ tác dàn chống 2 máng cào lớn 3 dụng lên dàn dụng lên một dàn chống hơn do chiều dài dàn chống nhỏ hơn so với dàn chống chống lớn 2 máng cào
Linh hoạt hơn, dễ xử lý khi Kém linh hoạt hơn, khi
Mức độ linh gặp điều kiện địa chất biến gặp điều kiện địa chất biến
4 hoạt của dàn động. Chi phí lắp đặt và động việc xử lý phức tạp
chống thu hồi dàn chống khi do kích thước và trọng
chuyển diện nhỏ hơn lượng dàn chống lớn. Chi
57
phí tháo dỡ và lắp đặt dàn
chống khi chuyển diện lớn
- Công tác khấu gương và - Có thể thực hiện công tác
thu hồi than hạ trần thực khấu gương và thu hồi
hiện độc lập nên giới hạn than đồng thời nên tăng
Công tác thu hồi công suất lò chợ sản lượng khai thác 5 than hạ trần
- Cửa sổ thu hồi cao nên - Hạn chế bụi phát sinh
phát sinh nhiều bụi khi thu trong quá trình thu hồi than
hồi than hạ trần hạ trần
Việc sửa chữa khắc phục Khi máng cào thu hồi than Khả năng sửa sự cố trong trường hợp hạ trần bị hỏng, việc sửa chữa, thay thế máng cào trước gương chữa thay thế rất khó khăn 6 máng cào khi hỏng sẽ đơn giản, thuận lợi do không gian phía sau các hỏng cột chống chật hẹp.
Chi phí đầu tư Nhỏ hơn Lớn hơn 7 ban đầu
Yêu cầu về kích thước Yêu cầu kích thước ruộng Yêu cầu về điều ruộng mỏ nhỏ hơn so với 8 mỏ phải lớn và sự ổn định kiện áp dụng trường hợp sử dụng dàn của vỉa than chống có 2 máng cào
Từ kết quả phân tích, so sánh ưu, nhược điểm của các loại dàn chống
theo bảng 2.6 cho thấy:
+ Với loại dàn chống sử dụng một máng cào: Loại dàn chống này có
nhiều ưu điểm hơn so với dàn chống 2 máng cào như: kết cấu dàn chống nhỏ
gọn hơn, trọng lượng không quá lớn, không gian chống giữ nhỏ giảm được áp
58
lực tác động lên mỗi dàn chống, công tác lắp đặt thu hồi và bão dưỡng sữa
chữa thuận lợi hơn, chi phí đầu tư thấp hơn. Với những ưu điểm này cho thấy
dàn chống sử dụng một máng cào phù hợp với điều kiện địa chất mỏ vùng
Cẩm Phả, có kích thước theo phương của các lò chợ không lớn (phải chuyển
diện nhiều lần).
+ Đối với loại dàn chống có 2 máng cào: Loại dàn chống này có ưu
điểm khả năng thu hồi than triệt để, giảm tổn thất than. Tuy nhiên với kích
thước và trọng lượng dàn chống lớn, khối lượng công tác vận chuyển và lắp
đặt rất nhiều nên chỉ phù hợp với những lò chợ có kích thước theo phương lớn
đảm bảo khai thác liên tục trong thời gian dài không phải chuyển diện. Việc
quy hoạch các lò chợ cơ giới hóa có kích thước đường phương đủ lớn để khai
thác lò chợ liên tục trong nhiều năm ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
là yêu cầu khó đáp ứng được.
2.4. KẾT LUẬN
Kết quả tổng hợp trữ lượng và đánh giá điều kiện địa chất kỹ thuật tại
một số mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả cho thấy, trữ lượng các khu vực vỉa than
dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả khoảng 20.212 nghìn tấn.
Trong đó, trữ lượng có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác khoảng
11.733,0 ngàn tấn.
Trên cơ sở điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ và tổng quan kinh nghiệm
khai thác ở trong và ngoài nước, luận án đã đề xuất một số sơ đồ công nghệ
cơ giới hóa đồng bộ khai thác các vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả -
Quảng Ninh, gồm:
+ Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ
hạ trần than nóc.
59
+ Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác chia lớp nghiêng, hạ trần thu
hồi than lớp giữa.
Đồng thời, luận án đã phân tích và đề xuất một số đồng bộ thiết bị cơ
giới hóa phù hợp điều kiện khac thác vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả -
Quảng Ninh.
60
Chương 3
XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI
VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH
3.1. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CẦN TỐI ƯU HÓA CỦA
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
Trong chương 2, luận án đã tập trung nghiên cứu đề xuất một số sơ đồ
công nghệ cơ giới hóa khai thác phù hợp cho các khu vực vỉa dày thoải có khả
năng áp dụng cơ giới hóa khai thác tại vùng Cẩm Phả. Trên cơ sở đó, ở
chương này, luận án giới hạn đối tượng, phạm vi nghiên cứu là các sơ đồ
công nghệ cơ giới hóa khai thác đã đề xuất.
Hiệu quả áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác vỉa than dày, dốc
thoải chịu ảnh hưởng của tổ hợp rất nhiều các yếu tố, bao gồm chủ quan lẫn
khách quan. Trong đó, các yếu tố khách quan là các điều kiện địa chất - kỹ
thuật mỏ như chiều dày vỉa và mức độ biến động chiều dày; góc dốc vỉa và
mức độ biến động góc dốc; đặc điểm đá vách, đá trụ vỉa than; cấu tạo vỉa than
và độ kiên cố của than; các yếu tố kiến tạo; giới hạn khai trường; đặc điểm
chứa khí của vỉa than; đặc điểm địa chất thủy văn, v.v... Các yếu tố khách
quan quy định giới hạn hiệu quả áp dụng công nghệ, khả năng áp dụng cơ
giới hóa khai thác vỉa than và quyết định việc lựa chọn áp dụng công nghệ
khai thác. Các yếu tố chủ quan bao gồm: lựa chọn công nghệ và đồng bộ thiết
bị; tính toán xây dựng các tham số thiết kế sơ đồ công nghệ khai thác; vấn đề
tổ chức sản xuất; trình độ kỹ thuật của người lao động, v.v... Giải quyết bài
toán liên quan đến các yếu tố chủ quan cho phép nâng cao hiệu quả áp dụng
công nghệ cơ giới hóa khai thác. Luận án sẽ tiến hành phân tích ảnh hưởng
61
của các yếu tố chủ yếu nêu trên đến hiệu quả áp dụng ông nghệ cơ giới hóa
khai thác vỉa than dày, dốc thoải.
3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố địa chất - kỹ thuật mỏ đến
hiệu quả áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác
1. Yếu tố chiều dày vỉa và mức độ biến động chiều dày
Chiều dày vỉa và mức độ biến động chiều dày quyết định việc lựa chọn
sơ đồ công nghệ khai thác và đồng bộ thiết bị. Với miền chiều dày vỉa từ 3,5 -
5,0m, công nghệ phù hợp trên thế giới là khai thác một lớp khấu hết chiều dày
vỉa. Với miền chiều dày từ 3,5 - 8,5m phù hợp áp dụng công nghệ khai thác lò
chợ lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc. Trương hợp vỉa than dày trên 8,5m phù
hợp áp dụng công nghệ khai thác chia lớp nghiêng. Việc lựa chọn công nghệ
và đồng bộ thiết bị hợp lý với từng miền chiều dày vỉa sẽ quyết định hiệu quả
áp dụng công nghệ. Ngoài ra, đối với mỗi loại hình công nghệ cơ giới hóa
được lựa chọn cho từng điều kiện vỉa than cụ thể, về nguyên tắc, chiều dày
vỉa càng lớn thì sản lượng một chu kỳ khai thác càng lớn, do đó hiệu quả áp
dụng công nghệ càng tăng.
Mức độ ổn định về chiều dày vỉa (Vm) lớn đòi hỏi đồng bộ thiết bị khai
thác (chống giữ và khấu gương) phải có miền làm việc rộng. Trong khi đó,
các loại dàn chống có cột chống thủy lực nhiều cấp hành trình cho phép phạm
vi hoạt động trong miền chiều dày vỉa rộng, nhưng lại thường có khả năng
chông giữ kém hơn và giá thành cao hơn các loại dàn chống một hành trình
(phạm vi hoạt động hẹp). Do đó, các sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác
thường làm việc hiệu quả hơn trong phạm vi vỉa than có mức độ biến động
chiều dày thuộc loại ổn định đến ổn định trung bình (Vm ≤ 35%).
2. Yếu tố góc dốc vỉa và mức độ biến động góc dốc
Góc dốc và mức độ biến động góc dốc vỉa là một yếu tố quan trọng
62
trong việc lựa chọn đồng bộ thiết bị và công nghệ khai thác. Khi chiều dày và
góc dốc vượt giới hạn làm việc của thiết bị sẽ gây ra hiện tượng trôi trượt dẫn
đến mất kiểm soát khả năng công nghệ cũng như mức độ an toàn. Trên cơ sở
kinh nghiệm khai thác tại Việt Nam và một số nước có nền công nghiệp mỏ
phát triển trên thế giới cho thấy, điều kiện thuận lợi nhất để sử dụng thiết bị
cơ giới là các vỉa có góc dốc từ 0 ÷ 150, khi đó trọng lượng không ảnh hưởng
nhiều tới việc lựa chọn kết cấu của thiết bị, do đó có thể tiến hành khấu theo
phương, khấu xuôi theo chiều dốc hoặc ngược chiều dốc vỉa.
Biến động góc dốc (Vα) lớn đòi hỏi thiết bị khai thác phải có tính linh
hoạt cao. Các sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác phù hợp trong phạm vi
vỉa than có mức độ biến động chiều dày và góc dốc thuộc loại ổn định đến ổn
định trung bình (Vα ≤ 35%).
3. Độ ổn định của đá vách, đá trụ vỉa
Sự phức tạp về yếu tố đá vách, đá trụ vỉa được đặc trưng bởi tính chất
bền vững của nham thạch. Độ bền vững của vách vỉa được xác định bởi diện
tích mặt lộ của đá vách khi khấu than và thời gian duy trì ổn định không sập
đổ. Vách vỉa quá bền vững không sập đổ sau khi thực hiện các công tác điều
khiển đá vách mà treo với diện tích lộ lớn, hoặc vách vỉa quá yếu, sập đổ ngay
sau khi khấu than, đều là các yếu tố bất lợi cho công tác khai thác, đòi hỏi
phải có các giải pháp công nghệ đặc biệt. Đối với đá trụ vỉa được xác định bởi
khả năng kháng lún của nền lò đối với vì chống. Trường hợp đá trụ vỉa thuộc
loại kém bền vững làm cho các cột chống bị lún xuống nền trong quá trình
chống đỡ được coi là phức tạp. Hiệu quả của công nghệ khai thác phụ thuộc
rất nhiều vào tính chất đất đá vách và trụ vỉa, khi vách trực tiếp của vỉa kém
bền vững phải giảm chiều rộng luồng khấu, giảm chiều dài lò chợ, điều đó
làm giảm năng suất của thiết bị.
63
Trong điều kiện vách yếu, để tăng độ an toàn thường phải để lại lớp
than sát vách có chiều dày 0,3 ÷ 0,5 m, trong trường hợp đặc biệt có thể là 1,0
m hoặc lớn hơn. Tuy nhiên, khi để lại lớp than sát vách vỉa sẽ làm tăng tổn
thất than, tiềm ẩn nguy cơ cháy mỏ khi khai thác các vỉa than có tính tự cháy.
Trong các hệ thống khai thác cột dài theo phương, mức độ ảnh hưởng của độ
ổn định đá vách, đá trụ chủ yếu liên quan đến sự làm việc ổn định của dây
chuyền, khi trụ mềm yếu nền lò thường bị lún gây khó khăn cho công tác sang
máng cào và di chuyển dàn chống.
4. Tính chất bền vững của than
Trong các tính toán thông số cơ bản của hộ chiếu chống giữ và phương
pháp khấu than thường sử dụng giá trị trung bình hệ số bền vững và khả năng
kháng cắt của than, giá trị này phụ thuộc đặc tính cơ bản của vỉa than. Lực
cản cắt của than (Ā) là một chỉ tiêu quan trọng để lựa chọn máy khấu than.
Theo phương pháp khoan trực tiếp vào vỉa than và dùng máy ghi tự động để
mô tả thì lực cản cắt được phân ra làm 3 loại: Loại I: Ā = 180 KN/cm - than
mềm; Loại II: Ā = 180 ÷ 240 KN/cm - than cứng trung bình; Loại III: Ā = 240
÷ 360 KN/cm - than cứng. Máy khấu than thường có lực kháng cắt than dưới
300 KN/cm nên khi lựa chọn các khu vực áp dụng cần thoả mãn điều kiện
than và đá kẹp có lực kháng cắt < 300 KN/cm. Lực kháng cắt lớn sẽ làm giảm
hiệu quả của thiết bị, tăng chi phí răng cắt và làm giảm đáng kể độ bền của
máy khấu.
5. Yếu tố đá kẹp
Đá kẹp và các dạng đá ổ cứng trong vỉa than ảnh hưởng tới chất lượng
than khai thác, hiệu quả khai thác và năng suất lao động. Khi áp dụng cơ giới
hoá, đá kẹp ảnh hưởng lớn tới hiệu quả khấu than và độ bền của thiết bị cơ
giới hóa khấu gương.
64
Theo đánh giá điều kiện địa chất cho thấy, các khu vực vỉa than dày,
thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh thường chứa đá kép với tỉ lệ 10 ÷ 20 %
đây là phạm vi có thể gây khó khăn cho khai thác cơ giới hoá. Khi vỉa than có
chứa đá kẹp với tỉ lệ lớn thì cơ giới hóa khấu than bằng máy khấu than sẽ phù
hợp hơn là sử dụng máy bào than.
6. Yếu tố kiến tạo
Sự phức tạp về kiến tạo địa chất đặc trưng bởi hình dạng hình học khu
khai thác có thể phân chia được trong các khối kiến tạo, trụ than để lại gần
các phay phá, kích thước theo phương của khu vực khai thác. Nếu vỉa than bị
chia cắt bởi nhiều đứt gãy có biên độ lớn (> 15 m) thì khoáng sàng than nằm
trong các khối kiến tạo cũng có hình dạng phức tạp và khi phân chia các khu
khai thác sẽ tạo thành các tam giác than gần phay phá. Do đó trữ lượng than
phải để lại trong các tam giác than này và biên giới gần phay phá là rất lớn.
Chiều dài theo phương các khối kiến tạo không lớn là yếu tố làm hạn chế khả
năng áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác cũng như áp dụng các thiết bị cơ
giới khấu than với công suất lớn. Theo kinh nghiệm thực tế, các khối kiến tạo
có kích thước nhỏ hơn 100 m có thể được coi là phức tạp theo yếu tố kích
thước hình học đối với công nghệ thủ công sử dụng khoan nổ mìn và nhỏ hơn
200m được coi là phức tạp đối với công nghệ cơ giới hoá trong các lò chợ dài.
Kiến tạo vỉa phức tạp, có nhiều phay phá đứt gãy làm giảm độ ổn định
của đá vách và tính chất bền vững của than trong vỉa. Trong các điều kiện như
vậy các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đạt được của công nghệ cơ giới hóa không
hơn so với các công nghệ khai thác khác.
Biên độ dịch chuyển và số lượng các đứt gãy kiến tạo ảnh hưởng rất lớn
tới hiệu quả áp dụng của công nghệ cơ giới hóa. Đối với những đứt gãy kiến
tạo có biên độ dịch chuyển lớn hơn 0,3 ÷ 0,5 mét trong quá trình khai thác cần
65
phải có các giải pháp đặc biệt để khai thác vượt qua các đứt gãy, phay phá.
Mức độ phá hủy kiến tạo được xác định trên cơ sở tổng số mét phay
phá trên 1 đơn vị diện tích, căn cứ giá trị này khoáng sàng được chia thành 4
loại như sau: Loại 1: K1 < 50 m/ha - phá huỷ yếu, gây tổn thất than 5 ÷ 12 %;
Loại 2: K1 = 50 ÷ 150 m/ha - phá huỷ tương đối mạnh, gây tổn thất than 12 ÷
18 %; Loại 3: K1 =150 ÷ 250 m/ha - phá huỷ mạnh, gây tổn thất than 18 ÷
30%; Loại 4: K1 > 250 m/ha - phá huỷ rất mạnh, gây tổn thất than > 30 %.
Các khu vực áp dụng cơ giới hóa chỉ đáp ứng tốt tại khoáng sàng có mức độ
phá hủy yếu.
7. Độ chứa khí của vỉa than
Một trong những vấn đề quan trọng cần quan tâm khi áp dụng hệ thống
khai thác cơ giới hóa là thông gió và phòng chống cháy nổ bụi, khí. Khi khai
thác bằng cơ giới ở các vỉa chứa khí vấn đề thông gió càng phức tạp hơn do
lượng khí thoát từ than khấu và bề mặt gương lò lớn.
Đối với các khu vực vỉa than có độ chứa (xuất) khí mê tan lớn, để
phòng chống khí trong gương khai thác phải đưa vào mỏ lượng lớn gió sạch,
các khu khai thác được thông gió bằng phương pháp đặc biệt, điều đó xác
định sơ đồ chuẩn bị ruộng mỏ. Tuy nhiên, mặc dù có áp dụng các sơ đồ chuẩn
bị ruộng mỏ đặc biệt và các thiết bị thông gió có công suất lớn, nhưng đối với
các mỏ chứa khí hạng III trở lên hiệu quả và độ an toàn của các hệ thống khai
thác cơ giới hóa giảm rõ rệt. Điều này đã được kiểm nghiệm thực tế trong
năm 2009 với lò chợ cơ giới hóa tại vỉa 13 Công ty than Khe Chàm, do lượng
khí Mêtan xuất ra lớn (độ thoát khí mêtan tương đối lớn nhất 12,56 m3/tấn-
ngày.đêm) lò chợ chỉ dừng lại ở công suất 600 ÷ 700 T/ngày.đêm trong khi
hoàn toàn có thể khai thác với sản lượng tới 1200 T/ngày.đêm (công suất
giảm tới 40 ÷ 50%), làm giảm rõ rệt hiệu quả của công tác khai thác.
66
8. Yếu tố hình dạng và kích thước khai trường
Việc lựa chọn kích thước hình học khu vực áp dụng hợp lý sẽ quyết
định đến hiệu quả áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác. Giới hạn khu vực
áp dụng được lựa chọn và phân chia hợp lý để tạo ra các khu vực lò chợ có
dạng hình chữ nhật với chiều dài theo phương và theo độ dốc ổn định. Chiều
dài gương khai thác sử dụng cơ giới hóa cần lựa chọn sao cho phù hợp với
phương pháp khấu than, thuận lợi về điều khiển đá vách, tốc độ tiến gương,
trình độ tổ chức công việc, v.v.
Đối với các khu vực được đánh giá có khả năng áp dụng công nghệ cơ
giới hóa đồng bộ, báo cáo sẽ quy hoạch lò chợ cơ giới hóa theo dạng hình chữ
nhật, có chiều dài lò chợ theo hướng dốc từ 80 ÷ 150m và chiều dài theo
phương khai thác lớn hơn từ 2,5 ÷ 3 lần chiều dài theo hướng dốc lò chợ
nhằm tăng thời gian tồn tại và giảm thời gian chuyển diện khai thác. Phương
pháp khai thông chuẩn bị được tiến hành bằng cách chia nhỏ khu vực áp dụng
(nhưng vẫn đảm bảo kích thước tối thiểu lò chợ như trên) sao cho các đường
lò dọc vỉa thông gió và dọc vỉa vận tải được đào thẳng hướng và lò chợ có
dạng gần giống hình chữ nhật. Hoặc khai thông chuẩn bị bằng phương pháp
đào các đường lò dọc vỉa vận tải và lò dọc vỉa thông gió lò chợ dạng bán xiên.
Trong trường hợp này, các đường lò bán xiên được đào với độ dốc không
vượt quá giới hạn làm việc của thiết bị cơ giới hóa lựa chọn (thường không
quá 150). Ngoài ra, việc khống chế độ dốc các đường lò đảm bảo các yêu cầu
thông gió, thoát nước theo quy phạm cũng là vấn đề cần được lưu tâm.
67
3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số thiết kế công nghệ cơ giới
hóa khai thác đến hiệu quả áp dụng công nghệ
1. Chiều dài lò chợ
Về nguyên tắc, chiều dài lò chợ càng lớn thì sản lượng than một chu kỳ
khai thác càng lớn, cho phép tập trung hóa sản xuất cao do đó nâng cao công
suất lò chợ, đồng thời giúp giảm các chi phí chuẩn bị diện khai thác. Tuy
nhiên chiều dài lò chợ cơ giới hóa tăng lên cũng ảnh hưởng xấu đến một số
chỉ tiêu như: chi phí đầu tư thiết bị chống giữ lò chợ lớn (do tăng số lượng
dàn chống), thời gian thực hiện một chu kỳ khai thác tăng lên, tốc độ tiến
gương giảm dẫn đến chi phí duy tu, chống xén trên mỗi mét đường lò chuẩn
bị sẽ tăng lên. Ngoài ra, chiều dài lò chợ lớn làm tăng nguy cơ ách tắc sản
xuất khi một vị trí trên tuyến gương lò chợ gặp sự cố. Do đó, xét về cả khía
cạnh kinh tế cũng như kỹ thuật, chiều dài lò chợ quá lớn không hoàn toàn
đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Hình 3.1. Mối quan hệ giữa chiều dài lò chợ với công suất khai thác, giá thành phân xưởng, chi phí sản xuất than
68
Hình 3.1 thể hiện kết quả nghiên cứu trên mô hình toán - kinh tế mối
quan hệ giữa chiều dài lò chợ với công suất khai thác, giá thành phân xưởng,
chi phí sản xuất than. Trong đó, chi phí sản xuất than bao gồm giá thành phân
xưởng và các chi phí đào lò chuẩn bị sản xuất, chi phí vận tải than từ chân lò
chợ đến hệ thống vận tải chung của mỏ, chi phí thông gió và kiểm soát khí
mỏ, chi phí thoát nước mỏ, chi phí xén lò. Từ hình 3.1 cho thấy, khi chiều dài
lò chợ thay đổi từ 50 - 300m (các yếu tố khác là không đổi), công suất lò chợ
tăng dần. Tuy nhiên, giá thành phân xưởng và chi phí sản xuất thay đổi theo
dạng đường cong parabol, có đáy thấp nhất trong khoảng giá trị chiều dài lò
chợ từ 150 - 200m (giá thành phân xưởng đạt giá trị nhỏ nhất khi Lc = 150m;
chi phí sản xuất đạt giá trị nhỏ nhất khi Lc = 200m). Khi chiều dài lò chợ lớn
hơn 200m thì các chi phí này có xu hướng tăng lên.
2. Chiều dài cột khai thác
Việc xác định chiều dài công khấu hợp lý là một trong những tham số
quan trọng của bài toán tối ưu hóa. Chiều dài cột khai thác theo phương càng
dài thì thời gian gián đoạn sản xuất do chuyển diện và chi phí chuyển diện
càng giảm. Tuy nhiên, chiều dài cột khai thác lớn, việc thi công các đường lò
chuẩn bị sẽ càng khó khăn, các chi phí thông gió, vận tải đất đá từ gương đào
ra ngoài và vận tải nguyên vật liệu vào gương tăng lên khiến chi phí đào lò
tăng cao. Đồng thời, các chi phí duy tu, bảo dưỡng đường lò, chi phí vận tải,
thông gió, thoát nước, cấp cấp điện, vận chuyển nguyên vật liệu trong quá
trình khai thác v.v.. sẽ tăng lên tỷ lệ thuận với chiều dài cột khai thác. Theo
kinh nghiệm trên thế giới chiều dài cột khai thác thường không vượt quá
2,0km. Một số lò chợ tại Mỹ, Úc, Trung Quốc có chiều dài lò chợ đạt 2,0 -
4,0km.
69
Hình 3.2 thể hiện kết quả nghiên cứu trên mô hình toán - kinh tế mối
quan hệ giữa chiều dài cột khai thác với công suất khai thác, giá thành phân
xưởng, chi phí sản xuất than.
Hình 3.2. Mối quan hệ giữa chiều dài cột khai thác theo phương với công suất khai thác, giá thành phân xưởng, chi phí sản xuất than
Từ hình 3.2 cho thấy, khi chiều dài cột khai thác tăng từ 100m lên
400m, sản lượng lò chợ tăng lên rất nhanh, đồng thời giá thành phân xưởng
cũng như chi phí sản xuất than giảm mạnh. Điều này được lý giải do khi chiều
dài cột khai thác rất ngắn, số lần chuyển diện và thời gian chuyển diện trong
năm lớn, ảnh hưởng lớn đến thời gian lò chợ hoạt động trong năm khiến sản
lượng lò chợ trong năm khai thác thấp, đồng thời chi phí chuyển diện cao
khiến giá thành phân xưởng tăng cao. Mặt khác, khi chiều dài cột khai thác
lớn hơn 850m, từ đồ thị hình 3.2 có thể thấy, mặc dù tăng chiều dài cột khấu
nhưng sản lượng khai thác lò chợ và giá thành phân xưởng gần như không
70
đổi. Nguyên nhân bởi vì hệ số chuyển diện lúc này tiệm cận đến 1 và không
thay đổi nhiều.
Bên cạnh đó, xem xét sự thay đổi chi phí sản xuất khi thay đổi chiều dài
cột khai thác từ 100m - 1600m cho thấy, chi phí sản xuất đạt giá trị thấp nhất
khi chiều dài cột khai thác bằng 550-850m. Khi chiều dài cột khai thác lớn
hơn 850m, chi phí sản xuất có xu hướng tăng lên. Nguyên nhân do khi chiều
dài cột khai thác lớn trên 850m, các chi phí đào, xén lò chuẩn bị, chi phí vận
tải trong lò tăng cao ảnh hưởng lớn đến chi phí sản xuât than.
3. Chiều cao khấu gương
Về nguyên tắc, chiều cao khấu gương càng lớn thì sản lượng một luồng
khấu càng lớn. Hình 3.3 thể hiện kết quả nghiên cứu trên mô hình toán - kinh
tế mối quan hệ giữa chiều cao khấu gương với công suất khai thác, giá thành
phân xưởng, chi phí sản xuất than.
Hình 3.3. Mối quan hệ giữa chiều cao khấu gương với công suất khai thác, giá thành phân xưởng, chi phí sản xuất than
71
Tuy nhiên, bên cạnh vấn đề đòi hỏi thiết bị dàn chống phải có khả năng
chống giữ và trọng lượng lớn, dẫn đến giá thành đầu tư thiết bị tăng cao, các
chi phí vật tư, động lực cho công tác khấu gương sẽ tăng lên, thì ảnh hưởng
của chiều cao khấu gương lớn chủ yếu là làm tăng nguy cơ lở gương, tụt nóc
do áp lực phía trước gương lớn tác động lên gương than. Nguy cơ lở gương,
tụt nóc trong trường hợp này phụ thuộc vào độ kiên cố của than. Kinh nghiệm
khai thác ở trong nước cũng như trên thế giới đã cho thấy, với độ kiên cố của
than từ 1 ÷ 2 (theo Protodiakonov) thì chiều cao khấu gương hợp lý khoảng 2
÷ 3m, còn khi độ kiên cố của than từ 3 ÷ 4 chiều cao khấu gương hợp lý
khoảng 3 ÷ 4m hoặc lớn hơn nhưng không vượt quá 4,5m.
3.1.3. Lựa chọn các tham số cần nghiên cứu tối ưu hóa
Trên cơ sở phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố địa chất - kỹ
thuật mỏ và thông số thiết kế đến hiệu quả áp dụng sơ đồ công nghệ cơ giới
hóa khai thác vỉa than dày, dốc thoải cho thấy, các tham số cần nghiên cứu tối
ưu hóa trong quá trình tính toán thiết kế lò chợ cơ giới hóa khai thác vỉa dày,
dốc thoải là: chiều dài lò chợ, chiều dài cột khấu và chiều cao khấu gương.
Tuy nhiên, vấn đề lựa chọn chiều cao khấu gương tối ưu chủ yếu phụ
thuộc vào độ kiên cố của than, việc tính toán chiều cao khấu gương tối ưu
bằng phương pháp mô hình toán - kinh tế thực tế không khả thi. Để làm rõ
vấn đề này, trong quá trình xây dựng thuật giải mô hình toán - kinh tế xác
định các tham số tối ưu của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, thoải,
luận án vẫn đưa vào yếu tố chiều cao khấu gương như là một tham số tính
toán, trên cơ sở xem xét các trường hợp tối ưu hóa sẽ khẳng định nhận định
nói trên.
72
3.2. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TỔNG QUÁT GIẢI QUYẾT BÀI
TOÁN TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI
THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI
Như đã đề cập trong chương 1, luận án lựa chọn giải bài toán tối ưu hóa
các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày thoải phương pháp mô
hình toán - kinh tế. Trong đó, tiêu chuẩn tối ưu được đưa ra là chi phí sản xuất
thấp nhất. Các tham số được đưa vào xem xét tính toán tối ưu hóa là chiều dài
lò chợ và chiều dài cột khấu và chiều cao khấu gương.
Công thức chung để giải quyết bài toán tối ưu hóa có dạng như sau:
(3.1)
Trong đó:
C - chi phí sản xuất 1 tấn than ra đến cửa lò, bao gồm giá thành phân
xưởng và các chi phí đào lò chuẩn bị sản xuất, chi phí vận tải than từ chân lò
chợ đến hệ thống vận tải chung của mỏ, chi phí thông gió và kiểm soát khí
mỏ, chi phí thoát nước mỏ, chi phí xén lò.
Lc - Chiều dài lò chợ cơ giới hóa, m.
Lp - Chiều dài cột khai thác (lò chợ) theo phương, m.
mk - Chiều cao khấu gương.
f(Lc,Lp,mk) - Hàm số tính toán chi phí sản xuất dựa trên Lc, Lp, mk trong
khi các yếu tố đầu vào (không liên quan đến Lc, Lp, mk) là không đổi.
Luận án đã xây dựng giải thuật để giải phương trình (3.1) bằng sự trợ
giúp của máy tính. Theo đó, các biến số Lc, Lp, mk được cho trước miền biến
bằng giá trị cực đại và giá trị cực tiểu:
Lc = [Lc-min; Lc_max]
73
Lp - [Lc-min; Lp_max]
mk = [mk-min; mk_max = mv]
Trong đó: mv - chiều dày vỉa than, m.
Thuật giải bài toán xây dựng ba vòng lặp, mỗi vòng lặp tương ứng với
từng biến số nói trên. Cụ thể như sau:
- Biến số chiều cao khấu gương mk thay đổi trong miền biến cho trước;
- Với mỗi giá trị biến số mk, thực hiện thay đổi biến số Lp trong miền
biến cho trước;
- Với mỗi giá trị cặp biến số (mk, Lp) thực hiện thay đổi biến số Lc trong
miền biến cho trước.
Giả sử biến số mk có n1 giá trị thay đổi, biến số Lp có n2 giá trị thay đổi,
biến số Lc có n3 giá trị thay đổi, thì số lần tính toán hàm f(Lc,Lp,mk) là n1 × n2
× n3 lần.
Sơ đồ khối thể hiện giải thuật tổng quát giải quyết bài toán tối ưu hóa
nói trên thể hiện trong hình 3.4.
74
Hình 3.4. Giải thuật tổng quát giải quyết bài toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải
75
3.3. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHI PHÍ SẢN XUẤT
THAN DỰA TRÊN CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHAI
THÁC
Việc xây dựng mô hình toán - kinh tế tính toán chi phí sản xuất than
dựa trên các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải
thực chất là việc xây dựng phương pháp tính toán chi phí sản xuất 1 tấn than
dựa trên các biến số (các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác) và hệ số cho
trước (các giá trị cho trước và không bị ảnh hưởng bởi các tham số).
Chi phí sản xuất 1 tấn than được tính toán theo công thức sau:
, đồng/tấn. (3.2)
Trong đó:
Gpx - Giá thành phân xưởng;
Cđl - Chi phí đào lò chuẩn bị sản xuất, tính bình quân trong 1 năm;
Cvt - Chi phí vận tải than trong 1 năm;
Ctg - Chi phí thông gió cho lò chợ trong 1 năm;
Ctn - Chi phí thoát nước cho lò chợ trong 1 năm;
Cx - Chi phí chống xén lò chợ trong 1 năm;
Qnăm - Sản lượng lò chợ trong 1 năm.
3.3.1. Tính toán các chỉ tiêu KTKT lò chợ
- Sản lượng than một luồng khấu gương:
Qk = mk . . r . Lc . k1 ; (tấn)
Trong đó: mk - Chiều cao khấu gương (biến số); - Trọng lượng thể
tích của than; Lc - chiều dài gương lò chợ (biến số); r - chiều rộng luồng khấu;
76
k1 - Hệ số khai thác, k1. , r, k1 là các hệ số cho trước và không chịu ảnh
hưởng bởi các tham số (biến số) của bài toán tối ưu.
- Sản lượng một luồng thu hồi than hạ trần:
Qth = mth . . r . Lc. k2
Trong đó: mth - Chiều dày lớp than thu hồi, mth = mv - mk; k2 - Hệ số
cho trước tính đến tỷ lệ thu hồi than.
- Sản lượng khai thác một luồng khấu:
Ql = Qk + Qth
- Sản lượng khai thác một chu kỳ:
Qck = nl . Ql
Trong đó: nl - số luồng khấu một chu kỳ (hệ số).
- Sản lượng khai thác lò chợ một ngày đêm:
Qng.đêm =
Trong đó:
kck - Hệ số hoàn thành chu kỳ (hệ số);
nca - Số ca khai thác một ngày đêm(hệ số);
nck- Số ca hoàn thành chu kỳ.
- Số ca hoàn thành chu kỳ được tính toán dựa trên thời gian vận hành
máy khấu, máng cào trong ca và chiều dài lò chợ:
nck = Tmáy_ck/Tmáy_ca
Trong đó:
77
Tmáy_ck - Thời gian chạy máy khấu, máng cào trong một chu kỳ sản
xuất, Tmáy_ck = Lc/vmáy với vmáy là vận tốc khấu than bằng máy.
Tmáy_ca - Thời gian chạy máy khấu trong một ca, được đo đạc trực tiếp
từ kinh nhiệm sản xuất thực tế hoặc tính từ hiệu suất làm việc của máy.
- Sản lượng khai thác một tháng:
Qtháng = Qng.đ x nt (tấn/tháng).
Trong đó: nt - Số ngày làm việc trong tháng.
- Tốc độ tiến gương lò chợ một tháng:
(m/tháng) vkhấu = (Qtháng/Qck).r
- Công suất khai thác lò chợ:
Qnăm = Qtháng x nth x Kcd, (tấn/năm);
Trong đó: nth - Số tháng làm việc trong năm, nth = 12 (tháng).
kcd - Hệ số chuyển diện, được tính dựa trên số lần chuyển diện trong
năm và thời gian chuyển diện bình quân.
Số lần chuyển diện trong năm (tính bình quân) dựa trên chiều dài cột
khấu (Lp) và tốc độ tiến gương lò chợ trong tháng (vkhấu).
- Năng suất lao động trực tiếp công nhân lò chợ:
, (T/công)
Trong đó: Ncn - Số công nhân việc trong lò chợ một ngày đêm.
Qng.đ- Sản lượng khai thác lò chợ trong 1 ngày đêm.
- Chi phí dầu nhũ hóa: Trong quá trình khai thác, dung dịch nhũ hóa
được cấp cho dàn chống và cột thủy lực đơn chống tăng cường tại phạm vi
78
ngã ba đầu và chân lò chợ. Chi phí dầu nhũ hóa bằng: Adầu = Adầu 1 + Adầu2 .
Trong đó: Adầu 1 và Adầu 1 lần lượt là khối lượng dầu nhũ hóa cung cấp cho dàn
chống trong lò chợ và cho cột thủy lực đơn chống tăng cường phạm vi ngã ba
đầu, chân chợ.
Dung dịch nhũ hóa cung cấp cho dàn chống được sử dụng tuần hoàn
(từ trạm bơm nhũ hóa cung cấp cho các dàn chống qua bộ phận lọc và trở về
trạm bơm). Tuy nhiên, trong quá trình khai thác, lương dầu này thường bị hao
hụt và để đảm bảo khả năng làm việc của dàn chống thì cần thiết phải bổ sung
và thay thế dầu. Khi đó lượng dầu cung cấp cho dàn chống trong 1 chu kỳ
khai thác được xác định như sau:
Adầu 1 = VTLdàn × ndàn × cdầu × chh (kg)
Trong đó: VTLdàn – tổng thể tích dung dịch nhũ hóa cần thiết cho 1 dàn
chống sử dụng trong 1 chu kỳ khai thác.
ndàn – Số lượng dàn chống trong lò chợ, ndàn = Lc/Ldàn với Ldàn là chiều
rộng dàn chống.
cdầu – Nồng độ dầu nhũ hóa, cdầu = 5%.
chh – Tỷ lệ hao hụt dung dịch nhũ hóa, chh = 15%.
Lượng dầu nhũ hóa cung cấp cho cột thủy lực đơn để chống tăng cường
phạm vi ngã ba đầu và chân chợ trong 1 chu kỳ khai thác bằng:
Adầu 2 = Vcột × ncột × cdầu (kg)
Trong đó: Vcột – thể tích dung dịch nhũ hóa cần thiết cho 1 cột, Vcột = 5 lít.
ncột – Số lượng cột chống phải di chuyển trong 1 chu kỳ.
Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than khai thác được là:
79
- Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000T than khai thác:
(m/1000T)
Trong đó: Lcb = 2.Lp + Lc
ALC - Tổng sản lượng than khai thác được từ lò chợ, ALC = 291.429 (T)
- Chi phí nước cho 1000 T than: Trong 1 chu kỳ khai thác, nước sạch
được cung cấp để pha chế dung dịch nhũ hóa, để chống bụi và làm mát máy
khấu. Lượng nước tiêu hao trong 1 chu kỳ khai thác được xác định như sau:
Vn = Vn1 + Vn2 + Vn3
Trong đó: Vn1, Vn2, Vn3 lần lượt là lượng nước tiêu hao để pha chế dung
dịch nhũ hóa, để chống bụi và làm mát máy khấu.
* Lượng nước cần sử dụng để pha dung dịch nhũ hóa cấp cho dàn
chống, cột thủy lực đơn được xác định như sau:
(m³).
Trong đó:
ndầu – Nồng độ dầu nhũ hóa trong dung dịch cấp cho dàn chống, cột
thủy lực đơn, ndầu = 5%.
Adầu - Tiêu hao dầu nhũ hóa cho 1 chu kỳ khai thác.
* Lượng nước cần sử dụng để làm mát máy khấu, máng cào được xác
định như sau:
Vn2 = kn × Qnlm × Tmáy_ca × nc (m³).
Trong đó:
80
kn – Hệ số dự trữ nước làm mát cho máy khấu, máng cào, kn = 1,1.
Qnlm – Lưu lượng nước làm mát cho máy khấu và máng cào.
Tmáy_ca – Thời gian chạy máy khấu, máng cào trong 1 ca.
nck – Số ca hoàn thành 1 chu kỳ khai thác, .
* Lượng nước cần sử dụng để dập bụi được xác định như sau:
Vn3 = Qndb × tcm × nc , (m³).
Trong đó: Qndb – Tốc độ phun nước dập bụi.
- Tổn thất than theo công nghệ được xác định theo công thức:
, %
Trong đó:
Zđc1lk – Trữ lượng địa chất 1 luồng khấu;
ALC1LK - Sản lượng than khai thác 1 luồng khấu.
3.3.2. Tính toán giá thành phân xưởng
Giá thành phân xưởng được cấu thành từ 6 yếu tố chi phí chính là: vật
liệu (Cvl), động lực (Cđ), tiền lương (Ctl), các loại bảo hiểm (Cbh), khấu hao cơ
bản và chi phí khác (Ck):
, (3.3)
Chi phí vật liệu gồm hai nhóm chi phí chính:
- Nhóm chi phí tiêu hao xác định được cho mỗi 1 tấn than nguyên khai,
gồm các chi phí theo định mức (ắc quy đèn lò, chi phí răng khấu), hoặc tính
toán được khi thiết kế sơ đồ công nghệ khai thác (dầu nhũ hóa, nước sạch).
81
- Nhóm chi phí chưa được định mức cho mỗi tấn than nguyên khai. Ví
dụ: vật tư cho thiết bị cơ giới hóa (dàn chống, máy khấu, máng cào đúc, cầu
chuyển tải, máy nghiền, vật tư điện, v.v..) và các chi phí vật tư phục vụ
chuyển diện. Các chi phí này chủ yếu phụ thuộc vào số lượng, chủng loại thiết
bị và thời gian vận hành trong năm mà không phụ thuộc vào sản lượng lò chợ.
Việc tính toán các chi phí này trong cơ cấu giá thành phân xưởng có thể dựa
trên cơ sở kinh nghiệm, thống kê từ các lò chợ cơ giới hóa hiện đang hoạt
động tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
Chi phí động lực là tiêu hao điện năng, được tính toán dựa trên công
suất tiêu thụ điện năng của đồng bộ thiết bị cơ giới hóa (ATB) và thời gian hoạt
động của thiết bị trong một chu kỳ sản xuất (TTB_ck) và chia cho sản lượng
khai thác một chu kỳ (Qck).
Chi phí tiền lương được tính bằng đơn giá nhân công cho một ca lao
động chia cho năng suất lao động (NSLĐ) của nhân công trực tiếp. Các loại
chi phí bảo hiệm được tính theo tỷ lệ từ chi phí tiền lương theo các quy định
hiện hành của nhà nước.
Chi phí khấu hao cơ bản được tính từ tổng mức đầu tư lò chợ cơ giới
hóa, số năm khấu hao thiết bị và sản lượng lò chợ trong năm. Để đơn giản,
trong bài toán mô hình hóa, chi phí khấu hao cơ bản có thể được xem xét lấy
bằng tổng mức đầu tư thiết bị cơ giới hóa, do các chi phí khác được coi như
không ảnh hưởng lớn đến kết quả bài toán.
Chi phí khác được lấy bằng 3% tổng các chi phí trên.
3.3.3. Tính toán các chi phí khác
Chi phí đào lò được tính dựa trên số mét lò chuẩn bị sản xuất (2Lp + Lc)
nhân với đơn giá mét lò trung bình. Trong đó, đơn giá mét lò được tính toán
82
không chỉ dựa trên các yếu tố: phương pháp đào chống, tiết diện đào, độ cứng
than, v.v.. mà còn dựa trên chiều dài đường lò độc đạo.
Các chi phí vận tải, thông gió, thoát nước, chống xén được tính toán
tương tự dựa trên chiều dài đường lò.
Thuật giải bài toán tối ưu hóa các tham số (chiều dài lò chợ, chiều dài
cột khấu, chiều cao khấu gương) của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày, dốc
thoải thể hiện trong Phụ lục của luận án.
3.4. KẾT LUẬN
Trên cơ sở phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố địa chất - kỹ
thuật mỏ và thông số thiết kế đến hiệu quả áp dụng sơ đồ công nghệ cơ giới
hóa khai thác vỉa than dày, dốc thoải, luận án đã xác định các tham số cần
nghiên cứu tối ưu hóa trong quá trình tính toán thiết kế lò chợ cơ giới hóa
khai thác vỉa dày, dốc thoải là: chiều dài lò chợ, chiều dài cột khấu và chiều
cao khấu gương. Trong đó, vấn đề xác định chiều cao khấu gương tối ưu bằng
phương pháp mô hình toán - kinh tế thực tế không khả thi, tuy nhiên luận án
sẽ đưa vào thuật giải tính toán để khẳng định luận điểm này.
Luận án đã xây dựng phương pháp tổng quát để giải quyết bài toán tối
ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải, dựa trên
phương pháp mô hình toán - kinh tế, với phương trình tổng quát có dạng:
. Trong đó: C - chi phí sản xuất 1 tấn than ra đến
cửa lò; Lc, Lp, mk tương ứng là các tham số cần tối ưu, gồm: chiều dài lò chợ,
chiều dài cột khấu và chiều cao khấu gương. Luận án đã xây dựng được sơ đồ
khối thể hiện thuật giải bài toán tối ưu hóa.
Để tính toán hàm số , luận án đã xây dựng phương
pháp tính toán chi phí sản xuất than dựa trên các tham số (chiều dài lò chợ,
83
chiều dài cột khấu và chiều cao khấu gương) của sơ đồ công nghệ khai thác
và các hệ số cho trước như: chiều dày vỉa than, góc dốc vỉa, tỷ trọng và độ
cứng của than, đặc tính của đồng bộ thiết bị, v.v...
84
Chương 4
NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CƠ GIỚI HÓA KHAI THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI TẠI MỎ THAN KHE CHÀM III
Kết quả đánh giá tại chương 2 cho thấy, trữ lượng các vỉa than dày
thoải có khả năng áp dụng cơ giới hóa vùng Cẩm Phả tập trung chủ yếu tại
Công ty than Khe Chàm, chiếm tới 81,2% tổng trữ lượng (9.527/11.733,0
ngàn tấn). Hiện nay, Công ty than Khe Chàm đang huy động các khu vực vỉa
này vào dự án đầu tư xây dựng mỏ Khe Chàm III theo mô hình mỏ hiện đại,
công suất lớn (2,5 triệu tấn/năm). Sản lượng từ các lò chợ cơ giới hóa vỉa dày,
dốc thoải đến nghiêng dự kiến chiếm trên 50% tổng sản lượng than khai thác
hàng năm của đơn vị. Để đảm bảo tính phổ quát và tiềm năng áp dụng kết quả
nghiên cứu, luận án lựa chọn tính toán tối ưu hóa các tham số của lò chợ cơ
giới hóa khai thác vỉa dày thoải trong điều kiện địa chất kỹ thuật các vỉa than
mỏ Khe Chàm III, với tổ hợp áp dụng là loại máy khấu có mã hiệu MG-
150/375-W kết hợp với giàn chống ZFY-5000/16/28 và máng cào SGZ-
630/220. Các vỉa dày thoải tại các mỏ khác có thể tham khảo kết quả này.
- Đặc tính kỹ thuật của máy khấu MG-150/375-W:
+ Chiều dày vỉa phù hợp 1,8 – 3,2m
+ Công suất cắt: 2 x 170 kW
+ Đường kính tang khấu: 1,6m
+ Độ sâu cắt: 630mm
+ Độ dốc tầng than <100
+ Độ dốc diện sản xuất <350
+ Điện áp sử dụng: 1140kW
85
+ Trọng lượng máy: 25 tấn
- Đặc tính kỹ thuật của giàn chống ZFY-5000/16/28:
+ Lực chống làm việc: 5000KN
+ Chiều cao làm việc thấp nhất: 1600mm
+ Chiều cao làm việc cao nhất: 2800mm
4.1. XÂY DỰNG CÁC ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN
4.1.1. Xác định chi phí thời gian cho từng công việc chính trong chu kỳ
khai thác lò chợ
Các công việc chính trong chu kỳ khai thác lò chợ cơ giới hóa bao gồm:
- Giao ca, chuẩn bị sản xuất;
- Củng cố, bảo dưỡng thiết bị;
- Công tác khấu gương;
- Công tác di chuyển máng cào gương và di chuyển dàn chống;
- Công tác thu hồi than hạ trần;
- Công tác xử lý ngã ba lò chợ (bao gồm chống tăng cường và thu hồi
vì chống lò chuẩn bị);
- Di chuyển cầu chuyển tải.
1. Chi phí thời gian cho công tác khấu gương
Công tác khấu gương lò chợ được tổ chức thực hiện theo sơ đồ khấu
tạo khám đầu (hoặc tạo khám chân), cụ thể: Khi máy khấu đến đầu (hoặc
chân) lò chợ sẽ thực hiện công tác tạo luồng khấu mới bằng cách quay chuyển
vị trí tang cắt: tang cắt trước đang khấu phần nóc hạ xuống để khấu phần nền
và ngược lại tang khấu sau nâng lên khấu phần nóc, hành trình máy khấu theo
86
hướng ngược lại xuống phía dưới (hoặc lên trên), khấu luồng mới được 35
40 m (máy khấu đã nằm trọn vào luồng khấu mới) tiến hành di chuyển dàn
chống, máng cào phần đầu (hoặc chân) lò chợ. Sau đó tiến hành đảo chiều
tang khấu và cho máy khấu di chuyển ngược lại khấu nốt vai than sát nền tại
vị trí dừng máy kết thúc công tác tạo luồng khấu mới.
Khi kết thúc công tác khấu tạo khám, máy khấu chạy lên trên (hoặc
xuống dưới) khấu hết luồng khấu trên toàn bộ chiều dài lò chợ kết thúc một
luồng khấu. Như vậy, trong một luồng khấu, để kết thúc công tác tạo khám
máy khấu sẽ phải di chuyển 02 lần có tải (lên trên hoặc xuống dưới tùy vào vị
trí tạo khám tại đầu hoặc chân lò chợ) trong phạm vi chiều dài tạo khám, và
01 lần chạy có tải từ phạm vi kết thúc công tác tạo khám cho đến hết chiều dài
lò chợ còn lại. Tổng chiều dài di chuyển của máy khấu khi khấu thông một
luồng khấu khi đó được xác định như sau:
Ldc = 2xLtkct + Ltkkt + (Lc – Lk)
Trong đó:
Ldc – Chiều dài di chuyển của máy khấu phục vụ khấu hết một luồng
gương lò chợ, m
Lc – Chiều dài lò chợ
Lk – Chiều dài tạo khám, Lk = 35m
Ltkct - Chiều dài tạo khám có tải (máy khấu di chuyển có tắt gương),
Ltkct = 35m
Ltkkt - Chiều dài tạo khám không tải (máy khấu di chuyển không cắt
gương), Ltkct = 35m
Công tác khấu gương trong lò chợ cơ giới hóa được thực hiện bằng
máy khấu (tính theo điều kiện loại máy khấu MG180/420-WDK) có tốc độ di
87
chuyển theo đặc tính kỹ thuật của máy từ 0 7,5 m/phút. Tuy nhiên, tốc độ di
chuyển có tải của máy khấu trong thực tế khai thác sẽ được xác định trên các
cơ sở: đặc điểm cấu tạo vỉa, bao gồm các yếu tố độ kiên cố của than, số
lượng, tính chất và độ cứng đá kẹp trong vỉa than; độ ổn định của vách, trụ vỉa
than, ...
Kinh nghiệm khai thác tại các lò chợ cơ giới hóa trước đây của Công ty
than Khe Chàm cho thấy, các vỉa than trong khoáng sàng Khe Chàm thường
mềm yếu, dễ bở rời. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến diện lộ trần tối đa
(vách hoặc trần than) khi máy khấu khấu tạo khám. Tốc độ di chuyển có tải
tối ưu của máy khấu tại thời điểm đó được duy trì trong khoảng từ 2,5 3,0
m/phút và tốc độ di chuyển không khấu của máy khoảng 4,0 m/phút.
Đồng thời, kết quả thăm dò bổ sung và các tài liệu thu thập được trong
quá trình đào lò khai thông chuẩn bị trong vỉa 14.4, 14.5 mỏ Khe Chàm III
(tham khảo trong quá trình khảo sát, xem xét tài liệu và trao đổi tại Công ty
than Khe Chàm) cũng cho thấy, than trong vỉa khá mềm yếu và dễ tụt lở. Các
gương đào lò chuẩn bị trong than thường chỉ có thể nổ mìn phần chân, phần
nóc lò phải chọc bộ thủ công. Kết quả này đã củng cố thêm mức độ tin cậy
cho luận điểm trình bày trong luận án.
Trên cơ sở các phân tích và kinh nghiệm nêu trên, luận án chọn tốc độ
tối ưu của máy khấu khi di chuyển có tải trong điều kiện các các vỉa than áp
dụng công nghệ cơ giới hóa của mỏ Khe Chàm III là 2,5 3,0 m/phút, và tốc
độ di chuyển không tải là 4,0 m/phút.
Khi đó thời gian chi phí cho máy khấu khấu hết một luồng gương sẽ là:
Tg = Ttk + Tkg
88
Trong đó:
Ttk – Thời gian kết thúc công tác tạo khám, phút
Ttk = (2xLtkct)/vct + (1xLtkkt)/vkt (phút)
vct – Tốc độ di chuyển có tải của máy khấu, vct = 2,5 m/phút;
vkt – Tốc độ di chuyển không tải của máy khấu, vct = 4,0 m/phút;
Tkg – thời gian khấu phần gương lò chợ khi đã kết thúc công tác tạo
khám, phút;
Tkg = (Lc – Lk)/vct (phút)
2. Chi phí thời gian di chuyển máng cào gương và dàn chống
Công tác di chuyển máng cào gương và dàn chống thực hiện nối tiếp
trong quá trình máy khấu khấu gương: đẩy tấm chắn gương đỡ tạm nóc sau
đuôi máy khấu 2 3 dàn (3 4,5 m); đẩy máng cào sau đuôi máy khấu 8 10
dàn (12 15 m); di chuyển dàn chống được thực hiện dứt điểm từng dàn, di
chuyển dàn nào thì hạ thấp dàn (giảm tải) đó và được thực hiện ngay sau khi
di chuyển máng cào, bao gồm hạ tấm chắn gương, thu rút hết hành trình pít
tông kéo dàn tịnh tiến sát vào máng cào vừa di chuyển (bước di chuyển bằng
bước khấu), sau đó nâng dàn (chất tải).
- Thời gian di chuyển máng cào gương lò chợ: Trước khi di chuyển
máng cào thường phải mất thời gian trong công tác xúc, tải than nền do máy
khấu không tải hết phần than nền. Theo kết quả bấm giờ, thời gian di chuyển
máng cào từ 1,0 1,5 phút/m, trung bình 1,1 phút/01mét cầu máng.
- Thời gian di chuyển dàn chống: Qua theo dõi thực tế tại các lò chợ cơ
giới hóa tại Vàng Danh, Nam Mẫu cho thấy, thời gian di chuyển dàn chống
đầu hoặc chân lò chợ từ 5 45 phút, trung bình 10 phút. Nguyên nhân di
89
chuyển các dàn chống đầu và chân lò chợ mất nhiều thời gian là do các khu
vực này tiếp giáp với ngã ba đầu và chân lò chợ, nên thường xuyên phải xử lý
lở gương, tụt nóc lò chợ, đồng thời lò chuẩn bị và lò chợ sử dụng vật liệu
chống giữ khác nhau nên cần có sự kết nối giữa các điểm tiếp nhau để giữa
cho lò ổn định (nếu chưa ổn định thì phải chống tăng cường). Các dàn chống
còn lại, thời gian di chuyển từ 1 3 phút/dàn, trung bình 1,5 phút/dàn. Công
tác di chuyển dàn chống cũng có thể chia làm nhiều vị trí nhằm đẩy nhanh tốc
độ khai thác.
Khi kết thúc công tác tạo khám, máy khấu di chuyển xuống dưới (hoặc
lên trên), theo sau đó công tác di chuyển dàn được thực hiện theo nguyên tắc
đã trình bày ở trên. Khi đó, tổng thời gian phục vụ công tác di chuyển toàn bộ
100 dàn chống lò chợ sang luồng mới được xác định như sau:
Tdcd = 2 x v1 + (ndàn - 2) x v2
Trong đó:
Tdcd – Chi phí thời gian cho công tác di chuyển dàn, phút
100 - Tổng số dàn chống trong lò chợ,
v1 – Tốc độ di chuyển dàn chống đầu và dàn chống cuối trong lò chợ,
v1 = 10 phút/dàn.
v2 - Tốc độ di chuyển các dàn chống trung gian, v2 =1,5 phút/dàn,
Trong lò chợ cơ giới hóa, do công tác di chuyển máng cào gương và
dàn chống được thực hiện đồng thời, do đó, chi phí thời cho các công tác này
lấy theo thời gian di chuyển dàn chống.
3. Chi phí thời gian cho công tác thu hồi than hạ trần
Đối với lò chợ cơ giới hóa hạ trần, công đoạn thu hồi than hạ trần sẽ là
công tác đánh dấu thời điểm kết thúc công tác khai thác một luồng khấu (bao
90
gồm khấu gương và thu hồi). Từ trước tới nay, Công ty than Khe Chàm chưa
áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác hạ trần, do đó thời gian chi phí cho
công tác này sẽ được xác định trên cơ sở kinh ngiệm từ các lò chợ hạ trần tại
Công ty than Vàng Danh và Nam Mẫu.
Theo kinh nghiệm tại Công ty than Nam Mẫu, Vàng Danh, công tác thu
hồi than hạ trần có thể được thực theo hai cách sau:
- Cách thứ nhất: Thực hiện đồng thời với quá trình khấu gương
Việc thu hồi than được thực hiện ngay trong quá trình khấu tạo khám.
Theo đó, khi máy khấu từ đầu hoặc chân lò chợ di chuyển có tải xuống dưới
hoặc lên trên theo hướng dốc lò chợ khoảng 30m, 20 dàn chống trong phạm vi
đầu hoặc chân lò chợ chưa di chuyển được do vướng máy khấu (phạm vi này
chưa thu hồi được than hạ trần) sẽ được di chuyển sang luồng mới, khi đó sẽ
thực hiện công tác thu hồi trong phạm vi 30m lò chợ nêu trên. Tồn tại cơ bản
khi thực hiện công tác thu hồi đồng thời với quá trình khấu gương là vấn đề
bụi phát sinh trong thời gian thực hiện đồng thời hai công việc, làm hạn chế
tầm nhìn và ảnh hưởng rất lớn tới các công tác khác trong lò chợ; các thiết bị
vận tải phải có năng lực đủ lớn để thông tải cho sản lượng của cả hai công tác
khấu gương và thu hồi trong cùng một thời điểm.
- Cách thứ hai: Thực hiện công tác thu hồi than sau khi đã kết thúc toàn
bộ công tác khấu gương.
Cách này có ưu điểm là tổ chức lò chợ đơn giản hơn, không gặp khó
khăn về vấn đề lượng bụi lớn phát sinh khi thực hiện đồng thời cả khấu gương
và thu hồi. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là khó nâng cao được công suất
lò chợ.
Kết quả theo dõi trong thực tế cho thấy, thời gian thu hồi than nóc trong
trường hợp thực hiện thu hồi sau khi kết thúc công tác khấu gương thay đổi
91
trong khoảng từ 90 120 phút đối với lò chợ có chiều dài từ 100 120 m và
chiều dày vỉa than thu hồi từ 4 5 m.
Cách thức và tương quan về thời điểm thực hiện công tác thu hồi so với
công tác khấu gương có thể được tiến hành theo một trong hai cách trên.
- Trường hợp thực hiện theo cách thứ hai: Thực hiện thu hồi than sau
khi đã kết thúc toàn bộ công tác khấu gương, thời gian chi phí cho công tác
thu hồi than hạ trần được tạm lấy là:
Tth = 120 [phút]
- Trường hợp thực hiện theo cách thứ nhất: Nếu vấn đề dập bụi được
thực hiện tốt, tiến hành đồng thời công tác khấu gương và thu hồi than hạ trần
để tăng công suất khai thác lò chợ.
Trong trường hợp này, công tác thu hồi được thực hiện ngay trong quá
trình tạo khám, nên khi máy khấu di chuyển có tải lần một xuống dưới hoặc
lên trên để tạo luồng khấu mới (khoảng 30m nêu trên), các dàn chống trong
phạm vi này chưa được di chuyển trước đó do vướng máy khấu sẽ được di
chuyển sang luồng mới, sau đó mới thực hiện được công tác thu hồi than hạ
trần trong phạm vi này. Khi kết thúc công tác thu hồi than hạ trần trong phạm
vi này, máy khấu mới có thể di chuyển có tải lần 2 lên trên để cắt nốt phần vai
than còn lại trong phạm vi tạo khám. Như vậy, trong trường hợp thực hiện thu
hồi than theo cách thứ nhất, chi phí thời gian cho công tác thu hồi khi đó được
tính như sau:
Tthchân(đầu) = (Tth/Lc) x Lthchân (đầu) x ksc
Trong đó:
Tth - Chi phí thời gian cho công tác thu hồi toàn bộ chiều dài lò chợ, Tth
= 120 (phút),
92
Lc - Chiều dài lò chợ.
Lthchân (đầu) – Chiều dài đoạn thu hồi phía chân hoặc đầu lò chợ, Lthchân
(đầu) = 30 m,
ksc – Hệ số tính đến độ trễ do phụ thuộc giữa các công tác di chuyển
máng, sang dàn và thu hồi trong đoạn lò chợ thực hiện công tác thu hồi than,
ksc = 1,2;
Trong điều kiện Công ty than Khe Chàm, nhằm tăng công suất khai
thác lò chợ, báo cáo lựa chọn trường hợp 2 là “Tiến hành công tác thu hồi than
hạ trần đồng thời với quá trình khấu gương”. Tuy nhiên, công tác dập bụi
trong quá trình khấu gương và thu hồi đồng thời phải được đặc biệt chú trọng.
4. Chi phí thời gian xử lý ngã ba lò chợ
Trong khai thác lò chợ dài, phạm vi khoảng 15 20 m trước gương tại
lò đầu, lò chân chợ (phạm vi diễn biến của áp lực tựa trước gương) sẽ được
chống giữ tăng cường bằng vì chống thủy lực và cột thủy lực đơn. Chiều dài
chống tăng cường sẽ được thực hiện và duy trì mang tính chu kỳ trong suốt
quá trình khai thác lò chợ. Chi phí thời gian cho công tác này là tương đối
lớn. Kinh nghiệm khai thác trong điều kiện tương tự tại Công ty than Khe
Chàm, Vàng Danh, Nam Mẫu cho thấy, chi phí thời gian cho công tác này
dao động trong khoảng từ 30 60 phút, trung bình 40 phút.
Báo cáo xây dựng chi phí cho công tác này trong điều kiện mỏ Khe
Chàm III là:
Txlnb = 40 (phút/ca)
5. Chi phí thời gian cho công tác di chuyển máng cào chuyển tải
Thời gian chi phí cho công tác này lấy theo kinh nghiệm tại các công ty
than Khe Chàm, Vàng Danh, Nam Mẫu là:
93
Tcct = 30 (phút)
6. Chi phí thời gian cho công tác giao ca chuẩn bị sản xuất
Theo các kết quả thống kê, thời gian giao ca sản xuất của phân xưởng
thường chiếm từ 25 40 phút, trung bình 30 phút. Báo cáo xây dựng chi phí thời
gian cho công tác này trong điều kiện mỏ Khe Chàm III tương tự là:
Tgc = 30 (phút/ca)
7. Chi phí thời gian cho công tác củng cố, bảo dưỡng thiết bị
Đối với các lò chợ cơ giới hóa đã và đang áp dụng tại vùng Quảng
Ninh (chiều dài lò chợ từ 80 135m), công tác kiểm tra bảo dưỡng thường
được bố trí vào đầu hoặc cuối ca sản xuất. Kết quả thống kê cho thấy, thời
gian thực hiện công tác này thường chiếm từ 1,0 2,0 giờ. Giá trị này phụ
thuộc vào số lượng, chủng loại, chất lượng thiết bị cần thực hiện công tác bảo
dưỡng và trình độ của cán bộ công nhân thực hiện công tác này. Đối với các
lò chợ cơ giới hóa tại mỏ Khe Chàm III, báo cáo tạm lấy thời gian cho công
tác này là 1,5 giờ (90 phút)/ca. Trong thực tế phụ thuộc vào mức độ thành
thục của cán bộ công nhân, thời gian này có thể được rút ngắn.
Tbd = 150 (phút/ca)
4.1.2. Tính toán xác định số luồng khấu tối đa có thể thực hiện trong một
ngày đêm của công nghệ cơ giới hóa đề xuất
Trong lò chợ cơ giới hóa hạ trần, các công tác (1) Giao ca, chuẩn bị sản
xuất, (2) Củng cố, bảo dưỡng thiết bị, (3) Công tác khấu gương, di chuyển
máng cào gương và di chuyển dàn chống, (4) Công tác thu hồi than hạ trần
(phạm vi 30m chiều dài lò chợ trong phạm vi tạo khám - đầu hoặc chân lò
chợ) được thực hiện nối tiếp nhau; các công tác còn lại như (5) Xử lý ngã ba
lò chợ và (6) Công tác di chuyển máng cào chuyển tải và các công việc khác
94
được làm trong quá trình thực hiện các công tác trên. Do đó, số luồng khấu tối
đa trong một ngày đêm có thể thực hiện được theo các mô hình cơ giới hóa đề
xuất trong điều kiện các vỉa than mỏ Khe Chàm III được xác định như sau:
Nkht = [Tng.đ - (Tgc + Tbdht)x3]/Tht, (luồng)
Trong đó:
Nkht – Số luồng khấu có thể thực hiện trong một ngày đêm, luồng;
Tng.đ - Thời gian làm việc của lò chợ một ngày đêm;
Tgc – Thời gian giao ca, chuẩn bị sản xuất, Tgc = 60 (phút/ca)
Tbd - Củng cố, bảo dưỡng thiết bị lò chợ hạ trần, Tbd = 150 (phút/ca)
Tht - Tổng thời gian chi phí cho một luồng khấu trong lò chợ cơ giới
hóa hạ trần, phút;
Tht = Tdcd + Tthchân(đầu)
4.1.3. Tính toán, xác định hệ số hoàn thành chu kỳ khai thác lò chợ
Hệ số hoàn thành chu kỳ khai thác lò chợ là một đại lượng thể hiện
mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khách quan, chủ quan có thể tác động tiêu
cực tới quá trình khai thác lò chợ. Tùy thuộc vào loại hình công nghệ, đặc
điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ khu vực áp dụng mà hệ số này có thể
thay đổi lớn hay nhỏ. Đối với các lò chợ cơ giới hóa mỏ Khe Chàm III, hệ số
hoàn thành chu kỳ có thể được xác định trên các yếu tố:
- Yếu tố ảnh hưởng của điều kiện địa chất:
+ Tính chất than mềm yếu, dễ tụt lở: sẽ thường xuyên phải xử lý sự cố
trong quá trình khấu gương, dẫn đến tăng chi phí thời gian hoàn thành chu kỳ,
+ Trụ vỉa than thường là lớp sét kết, nên khi lò chợ có nước sẽ xảy ra
hiện tượng nền lò chợ, gây khó khăn cho công tác sang máng cào và di
95
chuyển dàn chống.
+ Mức độ biến động địa chất, như vỉa than thay đổi hướng cắm dẫn tới
phải khấu vê lò chợ, chiều dày vỉa (cục bộ) giảm đi nhỏ hơn chiều cao chống
giữ tối thiểu của dàn chống hay trụ nổi, ...
+ Yếu tố ảnh hưởng của mức độ chứa khí (xuất khí) mê tan: đặc điểm
các vỉa than trong khoáng sàng Khe Chàm thường có độ chứa khí lớn. Các vỉa
than được huy động vào khai thác cơ giới hóa đều được xếp loại II, III theo độ
xuất khí mê tan. Do vậy, khả năng hàm lượng khí mê tan trong khu vực lò chợ
vượt mức cho phép dẫn tới: (1) cắt điện liên động các thiết bị phục vụ lò chợ
(2) ảnh hưởng trực tiếp khả năng nâng cao sản lượng lò chợ do bị công tác
thông gió bị giới hạn. Vấn đề này đã được chứng minh trong thực tế khai thác
lò chợ cơ giới hóa tại vỉa 13 năm 2009 tại Công ty than Khe Chàm, do lượng
khí Mêtan xuất ra lớn (độ thoát khí mêtan tương đối lớn nhất 12,56 m3/tấn-
ngày.đêm) lò chợ chỉ dừng lại ở công suất 600 700 T/ngày.đêm trong khi
hoàn toàn có thể khai thác với sản lượng tới 1200 T/ngày.đêm (công suất
giảm tới 40 50%), làm giảm rõ rệt hiệu quả của công tác khai thác.
Do đó, báo cáo lấy hệ số ảnh hưởng bởi yếu tố địa chất là kdc = 0,8.
- Ảnh hưởng do trục trặc thiết bị, mất điện, ách tắc hệ thống vận tải:
Kinh nghiệm áp dụng cơ giới hóa khai thác tại các công ty than Khe
Chàm, Vàng Danh, Nam Mẫu cho thấy, hiện tượng dừng sản xuất do trục trặc
thiết bị và mất điện là hoàn toàn có thể xảy ra. Đặc biệt là vào mùa khô, hiện
tượng các mỏ thiếu điện sản xuất đã được minh chứng rõ ràng trong thực tế.
Hệ số ảnh hưởng trong trường hợp này tạm lấy là ktb = 0,95.
Các yếu tố ảnh hưởng kể trên đều là các yếu tố có khả năng xảy ra với
tần suất lớn trong quá trình khai thác lò chợ cơ giới hóa. Trên cơ sở từng hệ
số nêu trên, báo cáo xây dựng hệ số hoàn thành chu kỳ cho các lò chợ cơ giới
hóa của mỏ Khe Chàm III là:
kck = kdc x ktb = 0,8x0,95 = 0,76
96
Làm tròn: kck = 0,75.
4.1.5. Xác định thời gian chuyển diện khai thác
Từ kết quả đánh giá điều kiện địa chất cho thấy, phần trữ lượng có khả
năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa tại mỏ than Khe Chàm III tập trung
khoảng 50% tại các khu vực có chiều dài theo phương từ 200 800 m. Do
vậy, khi tính toán, xây dựng công suất cho lò chợ áp dụng công nghệ cơ giới
hóa khai thác tại khoáng sàng than Khe Chàm III, cần phải xem xét đến yếu tố
chuyển diện khai thác. Qua thực tế triển khai, việc vận chuyển, lắp đặt các
thiết bị cơ giới hóa đồng bộ trong lò thường rất khó khăn, chi phí nhân lực lớn
và mất nhiều thời gian do trọng lượng, kích thước các thiết bị lớn, các đường
lò chật hẹp (thi công trước khi áp dụng cơ giới hóa, nên kích thước không
đảm bảo hoặc đường lò bị lún mạnh). Ngoài ra, thời gian thu rút, lắp đặt đồng
bộ thiết bị cơ giới hóa cũng phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống thiết bị vận tải,
phương án vận chuyển và kinh nghiệm thu rút, lắp đặt thiết bị nặng trong hầm
lò. Cụ thể như sau:
+ Tại Công ty Than Khe Chàm: Thiết bị vận chuyển bao gồm 89 dàn
chống, 01 máy khấu, 140 mét máng cào lò chợ, trạm bơm dung dung dịch nhũ
hóa và hệ thống các thiết bị điện kèm theo, với tổng trọng lượng hơn 1000
tấn. Trong đó, trọng lượng một dàn chống là 9,8 tấn, máy khấu là 20 tấn,
máng cào lò chợ hơn 100 tấn và tổng trọng lượng trạm bơm dung dịch nhũ
hóa là 5 tấn. Theo thống kê, thời gian vận chuyển lắp đặt đồng bộ thiết bị cơ
giới hóa từ trên mặt bằng và lắp đặt đồng bộ thiết cơ giới hóa vào trong lò từ
28 30 ngày (lò chợ 13.2.2-1; lò chợ 14-2-3), với cung độ vận chuyển 500
2500 m, trung bình 1500 m và thời gian chuyển diện lò chợ từ 35 45 ngày
(từ lò chợ 13.2.2-1 sang 13.2.2-2 và từ lò chợ 14-2-3 sang 14-2-6), với cung
độ vận chuyển 550 650 m, trung bình 600 m.
97
Phương án vận chuyển: Giàn chống được vận chuyển nguyên chiếc,
máy khấu và máng cào được tách ra làm nhiều bộ phận. Sau đó các thiết bị
được vận chuyển bằng tích chuyên dụng kết hợp với tầu điện ắc quy ở các
đường lò bằng và được tời trục thả xuống (hoặc kéo lên) qua các đường lò
dốc. Tại lò thượng khởi điểm, các thiết bị thường được tời trục kéo trượt
(hoặc thả) trên nền lò đã lát ray và xoay thủ công vào vị trí lắp đặt. Trong đó,
các thiết bị lắp đặt trong lò chợ và lò vận tải được vận chuyển lắp đặt song
song nhau.
+ Tại Công ty than Vàng Danh: Phương án vận chuyển tương tự như
Công ty than Khe Chàm. Tuy nhiên, do dàn chống có trọng lượng và chiều
cao lớn hơn, nên ngay từ ngoài mặt bằng dàn chống được tách thành 2 bộ
phận (xà dàn và đế dàn) và được lắp ráp lại khi xà và đến dàn chống được vận
chuyển đến đầu lò thượng khởi điểm. Đồng bộ thiết bị vận chuyển (giai đoạn
II) bao gồm 50 dàn chống, 01 máy khấu, 130 mét máng cào lò chợ, máy
nghiền, máy chuyển tải, băng tải và hệ thống các thiết bị điện kèm theo, với
tổng trọng lượng hơn 840 tấn. Trong đó, trọng lượng một dàn chống là 12,5
tấn, máy khấu là 19 tấn, máng cào lò chợ hơn 140 tấn, máy nghiền 9,06 tấn và
tổng trọng lượng của máy chuyển tải là 20 tấn. Tổng thời gian vận chuyển và
lắp đặt đồng bộ thiết bị trong lò chợ là 50 ngày (từ 20/4/2008 đến 10/6/2008),
với cung độ vận chuyển hơn 1800 m.
+ Tại Công ty than Nam Mẫu: Phương án vận chuyển đồng bộ được sử
dụng đầu tầu Diezel chạy trên hệ thống mônôray để vận chuyển đồng bộ các
thiết bị cơ giới hóa đến vị trí lắp đặt. Đây là giải pháp đầu tiên được áp dụng
tại các mỏ hầm lò vùng Quảng ninh để vận chuyển các thiết bị nặng, có kích
thước lớn trong điều kiện đường lò dốc đến 280. Nhờ có giải pháp vận chuyển
trên, hơn 1000 tấn thiết bị cơ giới hóa đồng bộ trong lò bao gồm: 66 dàn
chống tự hành; 01 máy khấu; 01 máy nghiền; 01 bộ máng cào lò chợ có chiều
98
dài L = 105 m; 01 máy chuyển tải có chiều dài L = 30 m; trạm bơm dung dịch
nhũ hóa và đồng bộ các thiết bị điện đi kèm, đã được vận chuyển lắp đặt hoàn
thiện sau 36 ngày triển khai (từ ngày 22/6/2010 đến 28/7/2010), với cung độ
vận chuyển là 1430 m. Trong đó, các thiết bị được vận chuyển, lắp đặt trong
lò chợ và lò vận tải được thực hiện nối tiếp nhau, do hệ thống vận tải được
thực hiện theo 1 trục chính tại lò dọc vỉa vận tải.
Từ các phân tích trên cho thấy, khi sử dụng tàu điện hoặc tời trục để
vận chuyển các thiết bị đồng bộ cơ giới hóa mất khá nhiều thời gian, số lượng
các tời bố trí lớn (khoảng 5 chiếc), việc thi công xây móng và lắp đặt tời chi
phí nhiều thời gian nhân lực, vật liệu, phối hợp tín hiệu khi vận chuyển rất
phức tạp, mức độ an toàn không cao. Trên cơ sở đồng bộ thiết bị cơ giới hóa
đề xuất, hệ thống các đường lò khai thông chuẩn bị tại mỏ than Khe Chàm III
và kinh nghiệm các lần vận chuyển lắp đặt đồng bộ thiết bị cơ giới hóa tại
Công ty than Khe Chàm, Vàng Danh, Nam Mẫu, luận án đề xuất sử dụng đầu
tầu Diezel chạy trên hệ thống mônôray để vận chuyển đồng bộ thiết bị cơ giới
hóa, nhằm nâng cao mức độ an toàn, giảm thời gian vận chuyển thiết bị cũng
như nâng cao hiệu quả của các lò chợ cơ giới hóa.
Các lò chợ cơ giới hóa tại mỏ Khe Chàm III có cung độ vận chuyển
bình quân khoảng 2000m, công tác chuyển diện đồng bộ thiết bị CGH sẽ mất
khoảng 2,0 tháng.
Tổng hợp các hệ số kỹ thuật, công nghệ, tổ chức sản xuất là giá trị đầu
vào cho bài toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa
dày, dốc thoải thể hiện trong bảng 4.1.
99
Bảng 4.1: Các điều kiện tính toán bài toán tối ưu hóa
TT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
1 Tỷ trọng than T/m3 1,6
2 Số ca sản xuất trong 1 ngày đêm ca 3
3 Thời gian 1 ca sản xuất giờ 8
4 Số ngày làm việc trong tháng ngày 25
5 Hệ số khấu gương 0,95
6 Tỷ lệ thu hồi than hạ trần 0,7
7 Số luồng khấu trong 1 chu kỳ luồng 2
8 Hệ số hoàn thành chu kỳ 0,75
9 Số nhân công làm việc trong 1 ngày đêm người 75
10 Chiều dài khấu tạo khám m 35
11 Thời gian xử lý ngã ba phút 40
12 Thời gian di chuyển cầu chuyển tải phút 30
13 Thời gian giao ca phút 30
14 Thời gian bảo dưỡng thiết bị mỗi ca phút 90
15 Thời gian thu hồi than tại 1 dàn phút 3
16 Thời gian 1 lần chuyển diện tháng 2
17 Chiều rộng tang khấu m 0,63
18 Vận tốc máy khấu khi chạy không tải m/phút 4
19 Vận tốc máy khấu khi chạy có tải m/phút 2,5
20 Lưu lượng nước làm mát thiết bị lít/giờ 1000
21 Tốc độ phun nước dập bụi lít/phút 3
22 Chiều rộng 1 dàn chống m 1,5
23 Nồng độ dung dịch dầu nhũ hóa % 5
24 Thời gian khấu hao thiết bị năm 7
100
Trên cơ sở giải thuật tổng quát và các điều kiện tính toán bài toán tối ưu hóa, luận án đã xây dựng phần mềm giải quyết bài toán tối ưu hóa, chi tiết giải thuật của phần mềm xem Phụ lục.
Hình 4.1. Giao diện phần mềm tối ưu hóa các thông số của SĐCN cơ giới hóa khai thác vỉa than dày, dốc thoải
101
4.2. TỐI ƯU HÓA CHIỀU DÀI LÒ CHỢ KHI BIẾT TRƯỚC CHIỀU DÀI
CỘT KHAI THÁC VÀ CHIỀU CAO KHẤU GƯƠNG
Để giải quyết bài toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ khi biết trước chiều
dài cột khai thác và chiều cao khấu gương, bên cạnh các điều kiện tính toán
được trình bày trong bảng 4.1, các giá trị cho trước khác bao gồm:
- Chiều dài cột khấu: Lp = 700m.
- Chiều dài lò chợ tối thiểu: Lc_min = 50m.
- Chiều dài lò chợ tối đa: Lc_max = 500m.
- Chiều dày vỉa than: mv = 6,0m.
- Chiều cao khấu gương: mk = 3,0m.
Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ bằng phần mềm xây dựng
trên cơ sở giải thuật được trình bày trong phần Phụ lục của luận án, thể hiện
trong hình 4.4 và đồ thị hình 4.3.
Kết quả tính toán cho thấy, khi chiều dài lò chợ thay đổi từ 50 - 500m
(các yếu tố khác là không đổi), công suất lò chợ tăng dần. Tuy nhiên, giá
thành phân xưởng và chi phí sản xuất thay đổi theo dạng đường cong parabol.
Giá thành phân xưởng đạt giá trị nhỏ nhất khi Lc = 125m. Tuy nhiên, chi phí
trực tiếp sản xuất 1 tấn than nhỏ nhất bằng 276.938 đồng/tấn khi chiều dài lò
chợ là Lc = 200m. Trong trường hợp đó, công suất lò chợ đạt 649.000
tấn/năm, năng suất lao động đạt 32 tấn/công, giá thành phân xưởng 154.722
đồng/tấn.
102
Hình 4.2. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ khi biết trước chiều dài cột khai thác và chiều cao khấu (trong điều kiện mỏ Khe Chàm III)
103
x Đường biểu thị công suất lò chợ có dạng hàm tương ứng với y= lga Đường biểu thị chi phí khai thác có dạng hàm tương ứng với y= a/x Đường biểu thị giá thành phân xưởng có dạng hàm tương ứng với y=ax
Hình 4.3. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều dài lò chợ
(trong điều kiện mỏ Khe Chàm III)
4.3. TỐI ƯU HÓA CHIỀU DÀI CỘT KHAI THÁC KHI BIẾT TRƯỚC
CHIỀU DÀI LÒ CHỢ VÀ CHIỀU CAO KHẤU GƯƠNG
Để giải quyết bài toán tối ưu hóa chiều dài cột khấu khi biết trước chiều
dài lò chợ và chiều cao khấu gương, bên cạnh các điều kiện tính toán được
trình bày trong bảng 4.1, các giá trị cho trước khác bao gồm:
- Chiều dài lò chợ: Lc = 200m.
- Chiều dài cột khấu tối thiểu: Lp_min = 100m.
104
- Chiều dài cột khấu tối đa: Lp_max = 1600m.
- Chiều dày vỉa than: mv = 6,0m.
- Chiều cao khấu gương: mk = 3,0m.
Kết quả tính toán thể hiện trong hình 4.4 và đồ thị hình 4.5
Hình 4.4. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài cột khai thác khi biết trước chiều dài lò chợ và chiều cao khấu (trong điều kiện mỏ Khe Chàm III)
105
x Đường biểu thị công suất lò chợ có dạng hàm tương ứng với y= lga Đường biểu thị chi phí khai thác có dạng hàm tương ứng với y= a/x Đường biểu thị giá thành phân xưởng có dạng hàm tương ứng với y=a/x
Hình 4.5. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều dài cột khấu
(trong điều kiện mỏ Khe Chàm III)
Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ bằng phần mềm, xây dựng
trên cơ sở giải thuật được trình bày trong phần Phụ lục của luận án cho thấy,
chi phí trực tiếp sản xuất 1 tấn than nhỏ nhất bằng 249.167 đồng/tấn khi chiều
dài cột khấu là Lp = 500m. Trong trường hợp đó, công suất lò chợ đạt
625.000 tấn/năm, năng suất lao động đạt 32 tấn/công, giá thành phân xưởng
162.552 đồng/tấn.
106
4.4. XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CHIỀU CAO KHẤU GƯƠNG VÀ
CHI PHÍ SẢN XUẤT KHI BIẾT TRƯỚC CÁC KÍCH THƯỚC LÒ CHỢ
Để xây dựng mối quan hệ giữa chiều cao khấu gương và chi phí sản
xuất khi biết trước các kích thước lò chợ (chiều dài lò chợ, chiều dài cột
khấu), bên cạnh các hệ số tính toán được trình bày trong bảng 4.1, các giá trị
cho trước khác bao gồm:
- Chiều dài lò chợ: Lp = 200m.
- Chiều dài cột khấu: Lp = 500m.
- Chiều dày vỉa than: mv = 6,0m.
Kết quả tính toán thể hiện trong đồ thị hình 4.6.
Đường biểu thị công suất lò chợ có dạng hàm tương ứng với y= a.x +b Đường biểu thị chi phí khai thác có dạng hàm tương ứng với y= a.x +b Đường biểu thị giá thành phân xưởng có dạng hàm tương ứng với y= a.x +b
Hình 4.6. Mối quan hệ giữa chi phí sản xuất với chiều cao khấu gương (trong điều kiện mỏ Khe Chàm III)
107
Từ kết quả tính toán cho thấy, khi chiều cao khấu gương tăng dần từ 2
÷ 4m, công suất lò chợ cũng tăng theo, còn giá thành phân xưởng cũng như
chi phí sản xuất giảm dần. Điều đó cho thấy, xét trên mô hình toán – kinh tế,
chiều cao khấu gương càng tăng thì hiệu quả sản xuất than càng lớn. Tuy
nhiên, như đã trình bày trong chương 3, chiều cao khấu gương lớn đòi hỏi
thiết bị dàn chống phải có khả năng chống giữ và trọng lượng lớn, dẫn đến giá
thành đầu tư thiết bị tăng cao, các chi phí vật tư, động lực cho công tác khấu
gương sẽ tăng lên. Mặt khác, chiều cao khấu gương lớn chủ yếu là làm tăng
nguy cơ lở gương, tụt nóc do áp lực phía trước gương lớn tác động lên gương
than. Do đó, có thể khẳng định việc tối ưu hóa chiều cao khấu gương bằng
phương pháp mô hình toán – kinh tế là không khả thi.
4.5. TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA THEO
YẾU TỐ CHI PHÍ SẢN XUẤT NHỎ NHẤT
Để giải quyết bài toán tối ưu hóa các tham số của lò chợ cơ giới hóa,
gồm chiều dài lò chợ và chiều dài cột khấu, bên cạnh các hệ số tính toán được
trình bày trong bảng 4.1, các giá trị cho trước khác bao gồm:
- Chiều dài lò chợ tối thiểu: Lc_min = 50m.
- Chiều dài lò chợ tối đa: Lc_max = 500m.
- Chiều dài cột khấu tối thiểu: Lp_min = 100m.
- Chiều dài cột khấu tối đa: Lp_max = 1600m.
- Chiều dày vỉa than: mv = 6,0m.
- Chiều cao khấu gương: mk = 3,0m.
Kết quả tính toán thể hiện trong đồ thị hình 4.7.
Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ bằng phần mềm, xây dựng
trên cơ sở giải thuật được trình bày trong phần Phụ lục của luận án cho thấy,
chiều dài lò chợ tối ưu là Lc = 200m, chiều dài cột khấu tối ưu là Lp = 500m.
108
Khi đó, chi phí trực tiếp sản xuất 1 tấn than đạt nhỏ nhất bằng 249.167
đồng/tấn, công suất lò chợ đạt 625.000 tấn/năm, năng suất lao động đạt 32
tấn/công, giá thành phân xưởng 162.552 đồng/tấn.
Hình 4.7. Kết quả tính toán tối ưu hóa chiều dài lò chợ, chiều dài cột khai thác theo yếu tố chi phí sản xuất nhỏ nhất (trong điều kiện mỏ Khe Chàm III)
109
4.6. KẾT LUẬN
Trên cơ sở phương pháp luận về tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công
nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải, luận án đã tiến hành nghiên cứu xác định
chiều dài lò chợ, chiều dài cột khấu tối ưu cho điều kiện lò chợ cơ giới hóa
khai thác vỉa dày dốc thoải tại mỏ than Khe Chàm III. Kết quả nghiên cứu tối
ưu hóa bằng phần mềm, xây dựng trên cơ sở giải thuật được trình bày trong
phần Phụ lục của luận án cho phép rút ra một số kết luận sau:
1. Phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể, khi chiều dài lò chợ và chiều
dài cột khấu tăng lên đến một giá trị nhất định, chi phí sản xuất than sẽ đạt
thấp nhất, sau đó nếu tiếp tục tăng giá trị các tham số này, chi phí sản xuất sẽ
tăng theo. Trong điều kiện mỏ Khe Chàm III, chiều dài lò chợ cơ giới hóa tối
ưu là 200m với chiều dài cột khấu tối ưu là 500m.
2. Trong quá trình tính toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công
nghệ, yếu tố giá thành phân xưởng nhỏ nhất không luôn luôn tương ứng với
chi phí sản xuất nhỏ nhất. Điều này được giải thích là do trong trường hợp đó,
chi phí đào lò chuẩn bị tính trên mỗi tấn than cao hơn so với trường hợp đạt
kết quả tối ưu.
110
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN
1. Kết quả tổng hợp trữ lượng và đánh giá điều kiện địa chất kỹ thuật
tại một số mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả cho thấy, trữ lượng các khu vực vỉa than
dày, dốc thoải tại các mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả khoảng 20.212 nghìn tấn.
Trong đó, trữ lượng có khả năng áp dụng cơ giới hóa khai thác khoảng
11.733,0 ngàn tấn.
2. Trên cơ sở điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ và tổng quan kinh
nghiệm khai thác ở trong và ngoài nước, luận án đã đề xuất một số sơ đồ công
nghệ cơ giới hóa đồng bộ khai thác các vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả
- Quảng Ninh, gồm: Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo
phương, lò chợ trụ hạ trần than nóc; Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác
chia lớp nghiêng, hạ trần thu hồi than lớp giữa. Đồng thời, luận án đã phân
tích và đề xuất một số đồng bộ thiết bị cơ giới hóa phù hợp điều kiện khac
thác vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.
3. Luận án đã xác định các tham số cần nghiên cứu tối ưu hóa trong quá
trình tính toán thiết kế lò chợ cơ giới hóa khai thác vỉa dày, dốc thoải là: chiều
dài lò chợ, chiều dài cột khấu. Luận án đã xây dựng phương pháp tổng quát
để giải quyết bài toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác
vỉa dày, dốc thoải, dựa trên phương pháp mô hình toán - kinh tế, với phương
trình tổng quát có dạng: . Trong đó: C - chi phí sản
xuất 1 tấn than ra đến cửa lò; Lc, Lp, mk tương ứng là các tham số cần tối ưu,
gồm: chiều dài lò chợ, chiều dài cột khấu và chiều cao khấu gương. Luận án
đã xây dựng được sơ đồ khối thể hiện thuật giải bài toán tối ưu hóa đồng thời
111
luận án đã xây dựng chương trình tính toán tối ưu hóa các tham số bằng ngôn
ngữ lập trình C+, làm cơ sở tham khảo trong thiết kế xây dựng mỏ.
4. Luận án đã tiến hành nghiên cứu xác định chiều dài lò chợ, chiều dài
cột khấu tối ưu cho điều kiện lò chợ cơ giới hóa khai thác vỉa dày dốc thoải
tại mỏ than Khe Chàm III. Kết quả tính toán tối ưu hóa trên chương trình, xây
dựng trên cơ sở giải thuật được trình bày trong phần Phụ lục của luận án, cho
phép rút ra một số kết luận sau:
- Phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể, khi chiều dài lò chợ và chiều dài
cột khấu tăng lên đến một giá trị nhất định, chi phí sản xuất than sẽ đạt thấp
nhất, sau đó nếu tiếp tục tăng giá trị các tham số này, chi phí sản xuất sẽ tăng
theo. Trong điều kiện mỏ Khe Chàm III, chiều dài lò chợ cơ giới hóa tối ưu là
200m với chiều dài cột khấu tối ưu là 500m.
- Trong quá trình tính toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ,
yếu tố giá thành phân xưởng nhỏ nhất không luôn luôn tương ứng với chi phí
sản xuất nhỏ nhất do trong trường hợp đó, chi phí đào lò chuẩn bị tính trên
mỗi tấn than cao hơn so với trường hợp đạt kết quả tối ưu.
II. KIẾN NGHỊ
Đề nghị các công ty than hầm lò vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh xem xét
áp dụng các kết quả nghiên cứu của luận án đề xác định các tham số tối ưu
của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dầy dốc thoải, qua đó góp phần nâng cao
hiệu quả khai thác than hầm lò.
Chúng tôi mong muốn nhận được những ý kiến nhận xét, đánh giá và
đóng góp quý báu của các nhà khoa học, các nhà quản lý, các cán bộ chỉ đạo
sản xuất về kết quả nghiên cứu của luận án để tiếp tục hoàn thiện tốt hơn.
112
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
1. Lê Như Hùng, Dư Thị Xuân Thảo, Lê Quang Phục, Nguyễn Hồng Cường, Nguyễn Văn Quang, Nông Việt Hùng, Hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh. “Nghiên cứu lựa chọn các giải pháp kỹ thuật công nghệ đào chống lò bằng các phương pháp đặc biệt qua vùng địa chất phức tạp trong các mỏ hầm lò Qảng Ninh”, Tuyển tập các báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 20, trường Đại học Mỏ- Địa chất
2. Lê Như Hùng, Dư Thị Xuân Thảo, Nguyễn Văn Quang, Nguyễn Văn Thịnh, Nông Việt Hùng, Hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh, “Nghiên cứu tính toán áp dụng công nghệ khoan nổ mìn tạo biên kết hợp sử dụng kíp nổ vi sai phi điện trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ-Địa chất (số 43), tr. 56-63. 3. Lê Như Hùng, Nguyễn Văn Thịnh, Bùi Mạnh tùng, Ngô Thái Vinh, Nguyễn Cao Khải, Hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh. (2011), “Xác định chiều sâu khai thác an toàn bể than Đồng Bằng Sông Hồng bằng phương pháp hầm lò và khí hóa than”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa kỹ thuật Mỏ toàn quốc
4. Lê Như Hùng, Lê Quang Phục, Nguyễn Hồng Cường, Nguyễn Văn Quang, hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh (2011), “Nghiên cứu khả năng cơ giới hóa khai thác các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa học trường đại học Mỏ -Địa chất lần thứ 20, tr. 137
5. Hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh (2011), “Biện pháp xử lý chất thải rắn của các mỏ khai thác than vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ-Địa chất ( số 36) 6. Nguyễn Văn Thịnh, Ngô Thái Vinh, Hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh, Ngô Thái Vinh (2011), “Tình hình nghiên cứu mở vỉa khai thác mỏ than nằm sâu trong lòng đất” Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ-Địa chất (số 36), tr. 47-51
7. Nguyễn Văn Thịnh, Nguyễn Cao Khải, Phạm Thị Nhung, Bùi Đình Thanh, Đào Trọng Cường, “Giải pháp nâng cao hiệu quả công nghệ khai thác trng điều kiện vỉa dày, dốc đứng ở Công ty than Mạo Khê”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa học trường đại học Mỏ -Địa chất lần thứ 21, tr. 133
8. Vũ Trọng hiệt, Hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh (2012), “Vấn đề xác định áp lực trong lò chợ cơ giới hóa khai thác vỉa mỏng, dày trung bình dốc đứng”, Tạp chí KHCN mỏ (số 1)
113
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Công nghiệp (2006), Quy phạm kỹ thuật khai thác than hầm lò.
2. Bộ Công Thương (2011), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn trong
khai thác hầm lò QCVN 01:2011/BCT.
3. TS. Trương Đức Dư (1999), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác và các
giải pháp kỹ thuật nhằm giảm tổn thất than mỏ Vàng Danh, Viện KHCN
Mỏ.
4. TS. Phùng Mạnh Đắc (1997), Nghiên cứu đổi mới Công nghệ và Thiết bị
nhằm đáp ứng nhu cầu tăng sản lượng các mỏ than hầm lò, Viện KHCN
Mỏ.
5. TS. Phùng Mạnh Đắc, TS. Nguyễn Anh Tuấn, ThS. Trần Tuấn Ngạn và
nnk (2001), Báo cáo nghiên cứu khả thi áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ
giới hoá khấu than tại Công ty than Khe Chàm, Viện KHCN Mỏ.
6. TS. Phùng Mạnh Đắc, TS. Nguyễn Anh Tuấn, TS. Trương Đức Dư và nnk
(2004), Nghiên cứu áp dụng cơ giới hoá khai thác các vỉa dày, trong điều
kiện địa chất phức tạp vùng Quảng Ninh, Viện KHCN Mỏ.
7. GS. TSKH. Lê Như Hùng (2002), Thiết kế mỏ hầm lò, Hà Nội.
8. GS. TSKH. Lê Như Hùng (2002), Tối ưu hóa thiết kế mỏ hầm lò, Bài
giảng Cao học khai thác mỏ.
9. GS. TSKH. Lê Như Hùng (2002), Ứng dụng tin học xác định các tham số
mỏ hầm lò, Bài giảng Cao học khai thác mỏ.
10. GS. TS. Trần Văn Huỳnh và nnk (1998). Mở vỉa và khai thác khoáng
sàng dạng vỉa, NXB Xây dựng, Hà Nội.
11. KS. Vũ Đình Tiến, PGS.TS. Trần Văn Thanh (2008), Công nghệ khai
thác mỏ hầm lò, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội.
114
12. PGS.TS. Trần Văn Thanh (2009), Xu hướng phát triển công nghệ trong
khai thác mỏ hầm lò, Bài giảng cấp Tiến sỹ
13. PGS.TS. Trần Văn Thanh. Tổ hợp cơ giới hóa lò chợ
14. PGS.TS. Trần Văn Thanh. Công nghệ tiên tiến trong khai thác mỏ hầm lò
15. PGS.TS. Trần Văn Thanh. Hoàn thiện công tác tổ chức sản xuất trong
khai thác mỏ hầm lò
16. TS. Nguyễn Anh Tuấn và nnk (2002), Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ
cơ giới hoá khai thác than bằng máy khấu liên hợp MG - 200W1 và giá
thủy lực di động tại vỉa 14 - 4 Công ty than Khe Chàm, Viện KHCN Mỏ.
17. Tổng công ty than Việt Nam (1998), Các định mức kinh tế - kỹ thuật của
Tổng công ty than Việt Nam, Hà Nội.
18. Quyết định số 60/2012/QĐ-TTg ngày 09/01/2012. Quy hoạch phát triển
ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030.
19. Vông Khăm Chạ Lơn Xúc (1999), Lựa chọn các tham số hợp lý cho khu
khai thác. Chuyên đề cấp Tiến sĩ, Hà Nội.
20. Vông Khăm Chạ Lơn Xúc (1999), “Sử dụng máy tính để tối ưu hóa các
tham số mỏ”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ-Địa chất, số 2, tr. 15-17.
21. Le Nhu Hung (1999), Proceedings of ’99 International Workshop on
Underground thick seam Mining, Beijing.
22. ВНИИгидроуголь (1988), Методика выбора рациональных
параметров технологических схем очистной выемки пологих
угольных пластов гидрошахт Кузбасса, Новокузнецк.
23. ВНИМИ (1965), Методическое пособие по определению основных
параметров систем разработки с короткими забоями для пологих
пластов Кузбасса, JIенинград.
115
24. Иофис М.А., Шмелев А.И. (1985), Инженерная геомеханика при
подземных разработках, М.: недра.
25. Калинин С.И. (1993), Повышение эффективности разработки
пологих и наклонных пластов с труднообрушаемой кровлей, Дис. д-
ра техн. наук. -Кемерово: Институт угля СО РАН.
26. Кораблин Н.П., Середенко М.И., Белов В.П., Коровин Д.Р. (1966)
Обобщение опыта работы и определение параметров и области
применения крепи КТУ-2 на шахтах Кузбасса, Исследования по
вопросам горного дела. Сб. № 13, КузНИУИ. М.: Недра.
27. Лама Р.Д. (1994), Вклад в геотехнику, выбросы, газовый и пылевой
контроль и оптимизация горного планирования подземных угольных
шахт, Пер. с англ. Дисс. д-ра техн. наук. Кемерово.
28. Любогощев В.И., Семенихин А .Я., Соин В.В. (1980), Проблемы и
перспективы отработки пологих мощных пластов при гидродобыче,
Труды ВНИИгидроугля, Новокузнецк.
29. Малышев Ю.Н. (1994), “Механизм разработки рациональных
технологических решений”, Горный информационно-аналитический
бюллетень, Вып. № 5. - М.: МГГУ, С.29-35.
30. Малышев Ю.Н., Зайденварг В.Е., Зыков В.М. и др (1996),
Реструктуризация угольной промышленности, М.: «Росуголь».
31. Матонин П.К., Фомичев А.И., и др. (1970), “Разработка мощного
угольного пласта тремя наклонными слоями механизированными
комплексами в Карагандинском бассейне”, Уголь. - № 6.
32. Меррит П.К. (1991), “Разработка лавами в США в 1990г.”, Глюкауф,
№ 15/16, С.18-30.
116
33. Мукушев М.М., Хардин H.H., Новиков В.Я. (1972), Исследования и
разработка технологии выемки пласта Верхняя Марианна в два слоя
без оставления междуслоевой угольной пачки, Караганда: КНИУИ.
34. Некрасов В.В. (1997), Комплексное обоснование параметров и
реализация прогрессивных технологий эффективной и безопасной
отработки запасов высокоугленосных месторождений, Автореф.
дисс. докт. техн. наук. -М.: МГГУ.
35. Никитин С.Г., Бернацкий В.А., Акулин A.B. (1997), Результаты
промышленных испытаний и эксплуатации комплекса 2КМ-144Н, М.
36. Пономарев В.П. (1997), Воспроизводство экономического
потенциала добычи угля в системе ТЭК России, М.: Институт
конъкжтуры рынка угля.
37. Разумняк JI.H., Козловчунас Е.Ф., Петров А.И., Мышляев Б.К.
(1995), Очистные работы на шахтах Российской Федерации, М:
Недра.
38. Саламатин А.Г. 91996), “Воспроизводство запасов угля на шахтах,
разрабатывающих мощные пологие пласты”, Уголь, № 1.
39. Семенихин А.Я., Манжелевский Г.В. (1977), Пути
совершенствования системы разработки мощных пологих пластов
при гидродобыче, ВНИИгидроуголь, Новокузнецк.
40. Станченко Н.К. и др. (1986), Методология проектирования горных
предприятий. М.: Недра.
41. ЦНИЭИуголь (1993), Инструкция по расчету производственных
мощностей действующих предприятий по добыче и переработке
угля (сланца), М.: недра.
117
PHỤ LỤC
#include
665, 10, 5);Tạo GUI
;GUICtrlSetFont(-1, 10, 800, 0, "Arial") ; ;Tạo Group các thông tin đầu vào $Input_info = GUICtrlCreateGroup("Tham số", 4, 4, 280, 92) $Lb_Lc = GUICtrlCreateLabel("- Chiều dài lò chợ:", 10, 28, 105, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_Lc = GUICtrlCreateInput("", 110, 28, 35, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_Lc_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 227, 25, 10, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_Lp = GUICtrlCreateLabel("- Chiều dài cột khấu:", 10, 49, 105,
17)
GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_Lp = GUICtrlCreateInput("", 110, 49, 35, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_Lp_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 227, 49, 10, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_min = GUICtrlCreateLabel("Min", 160, 12, 20, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_max = GUICtrlCreateLabel("Max", 197, 12, 20, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_Lc_min = GUICtrlCreateInput("", 150, 28, 35, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_Lc_max = GUICtrlCreateInput("", 190, 28, 35, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_Lp_min = GUICtrlCreateInput("", 150, 49, 35, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_Lp_max = GUICtrlCreateInput("", 190, 49, 35, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF)
118
$Lb_mv = GUICtrlCreateLabel("- Chiều dày vỉa:", 10, 71, 80, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_mv = GUICtrlCreateInput("", 90, 71, 30, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_mv_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 122, 71, 10, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_mk = GUICtrlCreateLabel("- Chiều cao khấu:", 140, 71, 90, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Input_mk = GUICtrlCreateInput("3", 230, 71, 30, 18) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) $Lb_mk_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 262, 71, 20, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0x0000FF) ;Tạo Group các hệ số $He_so = GUICtrlCreateGroup("Hệ số kỹ thuật, công nghệ, tổ chức sản
xuất", 4, 97, 280, 550)
$Lb_g = GUICtrlCreateLabel("- Tỷ trọng than:", 10, 115, 215, 17) $Lb_g_dv = GUICtrlCreateLabel("T/m3", 247, 115, 30, 17) $Input_g = GUICtrlCreateInput("1.6", 215, 115, 30, 18) $Lb_nca = GUICtrlCreateLabel("- Số ca sản xuất trong 1 ngày đêm:",
10, 137, 215, 17)
$Lb_nca_dv = GUICtrlCreateLabel("ca", 247, 137, 30, 17) $Input_nca = GUICtrlCreateInput("3", 215, 137, 30, 18) $Lb_Tca = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian 1 ca sản xuất:", 10, 159,
215, 17)
$Lb_Tca_dv = GUICtrlCreateLabel("giờ", 247, 159, 30, 17) $Input_Tca = GUICtrlCreateInput("8", 215, 159, 30, 18) $Lb_nt = GUICtrlCreateLabel("- Số ngày làm việc trong tháng:", 10,
181, 215, 17)
$Lb_nt_dv = GUICtrlCreateLabel("ngày", 247, 181, 30, 17) $Input_nt = GUICtrlCreateInput("25", 215, 181, 30, 18) $Lb_kk = GUICtrlCreateLabel("- Hệ số khấu gương:", 10, 203, 215,
17)
$Input_kk = GUICtrlCreateInput("0.95", 215, 203, 30, 18) $Lb_kth = GUICtrlCreateLabel("- Tỷ lệ thu hồi than hạ trần:", 10, 225,
215, 17)
$Input_kth = GUICtrlCreateInput("0.7", 215, 225, 30, 18) $Lb_nl = GUICtrlCreateLabel("- Số luồng khấu trong 1 chu kỳ:", 10,
247, 215, 17)
$Input_nl = GUICtrlCreateInput("2", 215, 247, 30, 18)
119
$Lb_kck = GUICtrlCreateLabel("- Hệ số hoàn thành chu kỳ:", 10, 269,
215, 17)
$Input_kck = GUICtrlCreateInput("0.75", 215, 269, 30, 18) $Lb_Ncn = GUICtrlCreateLabel("- Số công nhân làm việc 1 ngày
đêm:", 10, 291, 215, 17)
$Lb_Ncn_dv = GUICtrlCreateLabel("người", 247, 291, 30, 17) $Input_Ncn = GUICtrlCreateInput("75", 215, 291, 30, 18) $Lb_Lk = GUICtrlCreateLabel("- Chiều dài khấu tạo khám:", 10, 313,
215, 17)
$Lb_Lk_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 247, 313, 30, 17) $Input_Lk = GUICtrlCreateInput("35", 215, 313, 30, 18) $Lb_Txlnb = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian xử lý ngã ba:", 10, 335,
215, 17)
$Lb_Txlnb_dv = GUICtrlCreateLabel("phút", 247, 335, 30, 17) $Input_Txlnb = GUICtrlCreateInput("40", 215, 335, 30, 18) $Lb_Tcct = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian di chuyển cầu chuyển
tải:", 10, 357, 215, 17)
$Lb_Tcct_dv = GUICtrlCreateLabel("phút", 247, 357, 30, 17) $Input_Tcct = GUICtrlCreateInput("30", 215, 357, 30, 18) $Lb_Tgc = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian giao ca:", 10, 379, 215,
17)
$Lb_Tgc_dv = GUICtrlCreateLabel("phút", 247, 379, 30, 17) $Input_Tgc = GUICtrlCreateInput("30", 215, 379, 30, 18) $Lb_Tbd = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian bảo dưỡng thiết bị mỗi
ca:", 10, 401, 215, 17)
$Lb_Tbd_dv = GUICtrlCreateLabel("phút", 247, 401, 30, 17) $Input_Tbd = GUICtrlCreateInput("90", 215, 401, 30, 18) $Lb_Tth = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian thu hồi than tại 1 dàn:",
10, 423, 215, 17)
$Lb_Tth_dv = GUICtrlCreateLabel("phút", 247, 423, 30, 17) $Input_Tth = GUICtrlCreateInput("3", 215, 423, 30, 18) $Lb_Ttcd = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian 1 lần chuyển diện:", 10,
445, 215, 17)
$Lb_Tcd_dv = GUICtrlCreateLabel("tháng", 247, 445, 30, 17) $Input_Tcd = GUICtrlCreateInput("2", 215, 445, 30, 18) $Lb_r = GUICtrlCreateLabel("- Chiều rộng tang khấu:", 10, 467, 215,
17)
$Lb_r_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 247, 467, 30, 17) $Input_r = GUICtrlCreateInput("0.63", 215, 467, 30, 18)
120
$Lb_vm_kt = GUICtrlCreateLabel("- Vận tốc máy khấu không tải:",
10, 489, 215, 17)
$Lb_vm_kt_dv = GUICtrlCreateLabel("m/phút", 247, 489, 33, 17) $Input_vm_kt = GUICtrlCreateInput("4", 215, 489, 30, 18) $Lb_vm_ct = GUICtrlCreateLabel("- Vận tốc máy khấu có tải:", 10,
511, 215, 17)
$Lb_vm_ct_dv = GUICtrlCreateLabel("m/phút", 247, 511, 33, 17) $Input_vm_ct = GUICtrlCreateInput("2.5", 215, 511, 30, 18) $Lb_Vnuoc_may = GUICtrlCreateLabel("- Lưu lượng nước làm mát
thiết bị:", 10, 533, 215, 17)
$Lb_Vnuoc_may_dv = GUICtrlCreateLabel("l/giờ", 247, 533, 33, 17) $Input_Vnuoc_may = GUICtrlCreateInput("1000", 215, 533, 30, 18) $Lb_Vnuoc_bui = GUICtrlCreateLabel("- Tốc độ phun nước dập bụi:",
10, 555, 215, 17)
$Lb_Vnuoc_bui_dv = GUICtrlCreateLabel("l/phút", 247, 555, 33, 17) $Input_Vnuoc_bui = GUICtrlCreateInput("3", 215, 555, 30, 18) $Lb_Wdan = GUICtrlCreateLabel("- Chiều rộng dàn:", 10, 577, 215,
17)
$Lb_Wdan_dv = GUICtrlCreateLabel("mm", 247, 577, 33, 17) $Input_Wdan = GUICtrlCreateInput("1500", 215, 577, 30, 18) $Lb_Cdd = GUICtrlCreateLabel("- Nồng độ dung dịch dầu nhũ hóa:",
10, 599, 215, 17)
$Lb_Cdd_dv = GUICtrlCreateLabel("%", 247, 599, 33, 17) $Input_Cdd = GUICtrlCreateInput("5", 215, 599, 30, 18) $Lb_nkhauhao = GUICtrlCreateLabel("- Thời gian khấu hao thiết bị:",
10, 621, 215, 17)
$Lb_nkhauhao_dv = GUICtrlCreateLabel("năm", 247, 621, 33, 17) $Input_nkhauhao = GUICtrlCreateInput("7", 215, 621, 30, 18) $q1 = 52.66; $q2 = 4; $q3 = 180; $Nrang_khau_dm = 8; ; Tạo Group các tham số tối ưu $Toi_uu = GUICtrlCreateGroup("Kết quả tối ưu hóa các tham số", 290,
4, 280, 92)
$Lb_Lc_TU = GUICtrlCreateLabel("- Chiều dài lò chợ tối ưu:", 296,
20, 140, 17)
$Display_Lc_TU = GUICtrlCreateLabel("", 440, 20, 35, 17)
121
GUICtrlSetColor(-1, 0xFF0000) $Lb_Lc_TU_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 487, 20, 10, 17) $Lb_Lp_TU = GUICtrlCreateLabel("- Chiều dài cột khấu tối ưu:", 296,
38, 140, 17)
$Display_Lp_TU = GUICtrlCreateLabel("", 440, 38, 35, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0xFF0000) $Lb_Lp_TU_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 487, 38, 10, 17) $Lb_mk_TU = GUICtrlCreateLabel("- Chiều cao khấu tối ưu:", 296,
56, 140, 17)
$Display_mk_TU = GUICtrlCreateLabel("", 440, 56, 35, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0xFF0000) $Lb_mv_TU_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 487, 56, 10, 17) $Lb_C_sx = GUICtrlCreateLabel("- Chi phí trực tiếp sản xuất 1 tấn
than:", 296, 74, 180, 17)
$Display_C_sx = GUICtrlCreateLabel("", 480, 74, 60, 17) GUICtrlSetColor(-1, 0xFF0000) $Lb_C_sx_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 540, 74, 10, 17) ; Tạo Group các chỉ tiêu KTKT $ChitieuKTKT = GUICtrlCreateGroup("Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật", 290, 97, 280, 308)
$Lb_mth = GUICtrlCreateLabel("- Chiều cao thu hồi:", 296, 115, 205,
17)
$Display_mth = GUICtrlCreateLabel("", 475, 115, 45, 17) $Lb_mth_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 522, 115, 43, 17) $Lb_ndan = GUICtrlCreateLabel("- Số lượng dàn chống:", 296, 133,
205, 17)
$Display_ndan = GUICtrlCreateLabel("", 475, 133, 45, 17) $Lb_ndan_dv = GUICtrlCreateLabel("dàn", 522, 133, 43, 17) $Lb_nca_ck = GUICtrlCreateLabel("- Số ca hoàn thành chu kỳ:", 296,
151, 205, 17)
$Display_nca_ck = GUICtrlCreateLabel("", 475, 151, 45, 17) $Lb_nca_ck_dv = GUICtrlCreateLabel("ca", 522, 151, 43, 17) $Lb_Ql = GUICtrlCreateLabel("- Sản lượng 1 luồng khai thác:", 296,
169, 205, 17)
$Display_Ql = GUICtrlCreateLabel("", 475, 169, 45, 17) $Lb_Ql_dv = GUICtrlCreateLabel("tấn", 522, 169, 43, 17) $Lb_Qck = GUICtrlCreateLabel("- Sản lượng khai thác 1 chu kỳ:",
296, 187, 205, 17)
$Display_Qck = GUICtrlCreateLabel("", 475, 187, 45, 17)
122
$Lb_Qck_dv = GUICtrlCreateLabel("tấn", 522, 187, 43, 17) $Lb_Qngd = GUICtrlCreateLabel("- Sản lượng khai thác 1 ngày đêm:",
296, 205, 205, 17)
$Display_Qngd = GUICtrlCreateLabel("", 475, 205, 45, 17) $Lb_Qngd_dv = GUICtrlCreateLabel("tấn", 522, 205, 43, 17) $Lb_Qthang = GUICtrlCreateLabel("- Sản lượng khai thác 1 tháng:",
296, 223, 205, 17)
$Display_Qthang = GUICtrlCreateLabel("", 475, 223, 45, 17) $Lb_Qthang_dv = GUICtrlCreateLabel("tấn", 522, 223, 43, 17) $Lb_vk = GUICtrlCreateLabel("- Tốc độ tiến gương:", 296, 241, 205,
17)
$Display_vk = GUICtrlCreateLabel("", 475, 241, 45, 17) $Lb_vk_dv = GUICtrlCreateLabel("m/tháng", 522, 241, 43, 17) $Lb_kcd = GUICtrlCreateLabel("- Hệ số chuyển diện:", 296, 259, 205,
17)
$Display_kcd = GUICtrlCreateLabel("", 475, 259, 45, 17) $Lb_Qnam = GUICtrlCreateLabel("- Công suất khai thác:", 296, 277,
205, 17)
$Display_Qnam = GUICtrlCreateLabel("", 475, 277, 45, 17) $Lb_Qnam_dv = GUICtrlCreateLabel("tấn/năm", 522, 277, 43, 17) $Lb_NSLD = GUICtrlCreateLabel("- Năng suất lao động:", 296, 295,
205, 17)
$Display_NSLD = GUICtrlCreateLabel("", 475, 295, 45, 17) $Lb_NSLD_dv = GUICtrlCreateLabel("tấn/công", 522, 295, 43, 17) $Lb_Llo_1000 = GUICtrlCreateLabel("- Chi phí mét lò chuẩn bị cho
1000T:", 296, 313, 205, 17)
$Display_Llo_1000 = GUICtrlCreateLabel("", 475, 313, 45, 17) $Lb_Llo_1000_dv = GUICtrlCreateLabel("m", 522, 313, 43, 17) $Lb_Vdau_1000 = GUICtrlCreateLabel("- Chi phí dầu nhũ hóa cho
1000T:", 296, 331, 205, 17)
$Display_Vdau_1000 = GUICtrlCreateLabel("", 475, 331, 45, 17) $Lb_Vdau_1000_dv = GUICtrlCreateLabel("kg", 522, 331, 43, 17) $Lb_Vnuoc_1000 = GUICtrlCreateLabel("- Chi phí nước sạch cho
1000T:", 296, 349, 205, 17)
$Display_Vnuoc_1000 = GUICtrlCreateLabel("", 475, 349, 45, 17) $Lb_Vnuoc_1000_dv = GUICtrlCreateLabel("m3", 522, 349, 43, 17) $Lb_Nrang_khau_1000 = GUICtrlCreateLabel("- Chi phí răng khấu
cho 1000T:", 296, 367, 205, 17)
$Display_Nrang_khau_1000 = GUICtrlCreateLabel("", 475, 367, 45,
17)
123
$Lb_Nrang_khau_1000_dv = GUICtrlCreateLabel("cái", 522, 367, 43,
17)
$Lb_Ton_that = GUICtrlCreateLabel("- Tổn thất than theo công
nghệ:", 296, 385, 205, 17)
$Display_Ton_that = GUICtrlCreateLabel("", 475, 385, 45, 17) $Lb_Ton_that_dv = GUICtrlCreateLabel("%", 522, 385, 43, 17) ; Tạo Group GTPX $Giathanhphanxuong = GUICtrlCreateGroup("Giá thành phân xưởng:",
290, 405, 280, 128)
$Display_GTPX = GUICtrlCreateLabel("", 410, 405, 45, 17) $Lb_GTPX_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 457, 405, 10, 17) $Lb_Trongdo = GUICtrlCreateLabel("Trong đó:", 296, 423, 50, 17) $Lb_Vattu = GUICtrlCreateLabel("+ Vật tư:", 348, 423, 50, 17) $Display_Vattu = GUICtrlCreateLabel("", 415, 423, 45, 17) $Lb_Vattu_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 457, 423, 10, 17) $Lb_Dongluc = GUICtrlCreateLabel("+ Động lực:", 348, 441, 60, 17) $Display_Dongluc = GUICtrlCreateLabel("", 415, 441, 45, 17) $Lb_Dongluc_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 457, 441, 10, 17) $Lb_Tienluong = GUICtrlCreateLabel("+ Tiền lương:", 348, 459, 62,
17)
$Display_Tienluong = GUICtrlCreateLabel("", 415, 459, 45, 17) $Lb_Tienluong_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 457, 459, 10, 17) $Lb_Baohiem = GUICtrlCreateLabel("+ Bảo hiểm:", 348, 477, 62, 17) $Display_Baohiem = GUICtrlCreateLabel("", 415, 477, 45, 17) $Lb_Baohiem_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 457, 477, 10, 17) $Lb_Khauhao = GUICtrlCreateLabel("+ Khấu hao:", 348, 495, 62, 17) $Display_Khauhao = GUICtrlCreateLabel("", 415, 495, 45, 17) $Lb_Khauhao_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 457, 495, 10, 17) $Lb_Khac = GUICtrlCreateLabel("+ Khác:", 348, 513, 62, 17) $Display_Khac = GUICtrlCreateLabel("", 415, 513, 45, 17) $Lb_Khac_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 457, 513, 10, 17) ; Tạo Group Chi phí sản xuất trực tiếp $Chiphisanxuat = GUICtrlCreateGroup("Chi phí sản xuất trực tiếp:",
290, 533, 280, 128)
$Display_CPSX = GUICtrlCreateLabel("", 425, 533, 45, 17) $Lb_CPSX_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 473, 533, 10, 17) $Lb_Trongdo = GUICtrlCreateLabel("Trong đó:", 296, 551, 50, 17)
124
$Lb_C_daolo = GUICtrlCreateLabel("+ Chi phí đào lò:", 348, 551,
100, 17)
$Display_C_daolo = GUICtrlCreateLabel("", 450, 551, 45, 17) $Lb_C_daolo_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 497, 551, 10, 17) $Lb_C_khaithac = GUICtrlCreateLabel("+ Chi phí khai thác:", 348,
569, 100, 17)
$Display_C_khaithac = GUICtrlCreateLabel("", 450, 569, 45, 17) $Lb_C_khaithac_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 497, 569, 10, 17) $Lb_C_vantai = GUICtrlCreateLabel("+ Chi phí vận tải:", 348, 587,
100, 17)
$Display_C_vantai = GUICtrlCreateLabel("", 450, 587, 45, 17) $Lb_C_vantai_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 497, 587, 10, 17) $Lb_C_thonggio = GUICtrlCreateLabel("+ Chi phí thông gió:", 348,
605, 100, 17)
$Display_C_thonggio = GUICtrlCreateLabel("", 450, 605, 45, 17) $Lb_C_thonggio_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 497, 605, 10, 17) $Lb_C_thoatnuoc = GUICtrlCreateLabel("+ Chi phí thoát nước:", 348,
623, 100, 17)
$Display_C_thoatnuoc = GUICtrlCreateLabel("", 450, 623, 45, 17) $Lb_C_thoatnuoc_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 497, 623, 10, 17) $Lb_C_xenlo = GUICtrlCreateLabel("+ Chi phí xén lò:", 348, 641,
100, 17)
$Display_C_xenlo = GUICtrlCreateLabel("", 450, 641, 45, 17) $Lb_C_xenlo_dv = GUICtrlCreateLabel("đ", 497, 641, 10, 17) $Lb_i = GUICtrlCreateLabel("Khối lượng tính toán đã thực hiện:", 10,
650, 170, 17)
$Display_i = GUICtrlCreateLabel("0", 190, 650, 50, 17) ;Tạo nút tắt bật $Button_Start = GUICtrlCreateButton("START", 240, 14, 40, 25) $Button_Exit = GUICtrlCreateButton("EXIT", 240, 42, 40, 25) Dim $MainGUI_AccelTable[2][2] = [["{Enter}", $Button_Start] ,
["{End}", $Button_Exit]]
GUISetAccelerators($MainGUI_AccelTable) GUICtrlSetOnEvent($Button_Start, "_Start") GUICtrlSetOnEvent($Button_Exit, "_Exit") GUISetOnEvent($GUI_EVENT_CLOSE, "_Exit") GUISetState(@SW_SHOW) #EndRegion ### END Koda GUI section ###
125
$g,$r,$nl,$nca,$Tca,$nt,$kk,$kth,$kck,$Ncn,$Lk,$Txlnb,$Tcct,
$Tth,$Tcd,$vm_kt,$vm_ct,$Vnuoc_may,$Vnuoc_bui,$Wdan,
; Set chế độ theo dõi GUI Opt("GUIOnEventMode", 1) Dim $Tgc,$Tbd Dim $Cdd,$nkhauhao Dim $start Dim $Lc,$Lp,$mv,$mk,$Lc_min,$Lc_max,$Lp_min,$Lp_max,
$mk_min, $mk_max
Dim $Dg_daolo,$Dg_vantai,$Dg_thonggio = 16000, $Dg_thoatnuoc =
17000,$Dg_xenlo Dim
$TM_Thietbi,$Tb_Dan,$Tb_Maykhau,$Tb_Mangcao, $Tb_Maynghien, $Tb_Cauchuyentai, $Tb_Khaithackhac, $Tb_Vantai, $Tb_Dien,$Tb_khac
Dim $Vt_Dan,$Vt_maynghien,$Vt_cauchuyentai,$Vt_mangcao,
$Vt_Dien,$Vt_maykhau
Dim $Vt_rangkhau, $Vt_denlo,$Vt_Dau,$Vt_nuoc,$Vt_chuyendien,
$Vattu
Dim $Dongluc,$Tienluong,$Baohiem,$Khauhao,$Khac,$GTPX Dim $mth,$Tm_ck,$ndan,$Tca_hq,$nca_ck,$nck,$Qk,$Qth,$Ql,
$Qck,$Qngd,$Qthang
Dim $NSLD,$Ton_that,$vk,$ncd,$kcd,$Qnam,$Llo_nam, $Llo_1000,
$Tck
Dim $Vdau_nam,$Vdau_1000,$Vnuoc_nam,$Vnuoc_1000,
$Nrang_khau_1000
Dim $C_sanxuat,$C_daolo,$C_khaithac,$C_vantai,$C_thonggio,
$C_thoatnuoc,$C_xenlo
Dim $mk1,$Lc1,$Lp1,$CPSX,$i $start = False While 1 If $start = True Then _GetInfo() $mk_min = 2 $mk_max = $mv If $mv < 3.5 Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều dày vỉa không được nhỏ 3.5m") $start = False
126
ElseIf ($mk>0 And $mk<2) Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều cao khấu không được nhỏ hơn
$start = False
ElseIf ($Lc=0 And $Lc_max<50) Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều dài lò chợ tối đa không được
$start = False
ElseIf ($Lc=0 And $Lc_min<50) Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều dài lò chợ tối thiểu không được
$start = False
ElseIf ($Lc>0 And $Lc<50) Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều dài lò chợ không được nhỏ hơn
$start = False
ElseIf ($Lp=0 And $Lp_max<50) Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều dài cột khấu tối đa không được
$start = False
2.0m") nhỏ hơn 50m") nhỏ hơn 50m") 50m") nhỏ hơn 50m") ElseIf ($Lp=0 And $Lp_min<50) Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều dài cột khấu tối thiểu không
được nhỏ hơn 50m")
$start = False
ElseIf ($Lp>0 And $Lp<50) Then MsgBox (0 ,"Lỗi" ,"Chiều dài cột khấu không được nhỏ
$start = False
$Lc_min = $Lc $Lc_max = $Lc
$Lp_min = $Lp $Lp_max = $Lp
hơn 50m") Else If $Lc <>0 Then EndIf If $Lp <>0 Then EndIf If $mk <>0 Then $mk_min = $mk $mk_max = $mk
127
$mk1 = $mk $Lc1 = $Lc $Lp1 = $Lp $CPSX = $C_sanxuat
_cost($Lc,$Lp,$mk) $i=$i+1 GUICtrlSetData($Display_i,$i) If $C_sanxuat<=$CPSX Then EndIf
For $Lp = $Lp_min To $Lp_max Step 10 Next
For $Lc = $Lc_min To $Lc_max Step 1.5 Next
EndIf $mk = $mk_min $Lc = $Lc_min $Lp = $Lp_min _cost($Lc,$Lp,$mk) $CPSX = $C_sanxuat $i=0 For $mk = $mk_min To $mk_max Step 0.1 Next _cost($Lc1,$Lp1,$mk1) _Show($Lc1,$Lp1,$mk1)
EndIf $start = False
EndIf WEnd Func _Show($Lc,$Lp,$mk) GUICtrlSetData($Display_Lc_TU,$Lc) GUICtrlSetData($Display_Lp_TU,$Lp) GUICtrlSetData($Display_mk_TU,$mk) GUICtrlSetData($Display_C_sx,Round($C_sanxuat,0)) GUICtrlSetData($Display_mth,$mth) GUICtrlSetData($Display_ndan,$ndan) GUICtrlSetData($Display_nca_ck,Round($nca_ck,2)) GUICtrlSetData($Display_Ql,Round($Ql,0)) GUICtrlSetData($Display_Qck,Round($Qck,0)) GUICtrlSetData($Display_Qngd,Round($Qngd,0))
128
GUICtrlSetData($Display_Qthang,Round($Qthang,0)) GUICtrlSetData($Display_vk,Round($vk,1)) GUICtrlSetData($Display_kcd,Round($kcd,3)) GUICtrlSetData($Display_Qnam,Round($Qnam,-3)) GUICtrlSetData($Display_NSLD,Round($NSLD,1)) GUICtrlSetData($Display_Llo_1000,Round($Llo_1000,1)) GUICtrlSetData($Display_Vdau_1000,Round($Vdau_1000,1)) GUICtrlSetData($Display_Vnuoc_1000,Round($Vnuoc_1000,1))
GUICtrlSetData($Display_Nrang_khau_1000,Round($Nrang_khau_1000,1))
GUICtrlSetData($Display_Ton_that,Round($Ton_that,1)) GUICtrlSetData($Display_GTPX,Round($GTPX,0)) GUICtrlSetData($Display_Vattu,Round($Vattu,0)) GUICtrlSetData($Display_Dongluc,Round($Dongluc,0)) GUICtrlSetData($Display_Tienluong,Round($Tienluong,0)) GUICtrlSetData($Display_Baohiem,Round($Baohiem,0)) GUICtrlSetData($Display_Khauhao,Round($Khauhao,0)) GUICtrlSetData($Display_Khac,Round($Khac,0)) GUICtrlSetData($Display_CPSX,Round($C_sanxuat,0)) GUICtrlSetData($Display_C_daolo,Round($C_daolo,0)) GUICtrlSetData($Display_C_khaithac,Round($C_khaithac,0)) GUICtrlSetData($Display_C_vantai,Round($C_vantai,0)) GUICtrlSetData($Display_C_thonggio,Round($C_thonggio,0)) GUICtrlSetData($Display_C_thoatnuoc,Round($C_thoatnuoc,0)) GUICtrlSetData($Display_C_xenlo,Round($C_xenlo,0)) EndFunc Func _GetInfo() $mv = GUICtrlRead($Input_mv) $mk = GUICtrlRead($Input_mk) $Lc = GUICtrlRead($Input_Lc) $Lp = GUICtrlRead($Input_Lp) $Lc_min = GUICtrlRead($Input_Lc_min) $Lc_max = GUICtrlRead($Input_Lc_max) $Lp_min = GUICtrlRead($Input_Lp_min) $Lp_max = GUICtrlRead($Input_Lp_max) $g = GUICtrlRead($Input_g) $r = GUICtrlRead($Input_r) $nl = GUICtrlRead($Input_nl) $nca = GUICtrlRead($Input_nca);
129
$Tca = GUICtrlRead($Input_Tca); $nt = GUICtrlRead($Input_nt); $kk = GUICtrlRead($Input_kk); $kth = GUICtrlRead($Input_kth); $kck = GUICtrlRead($Input_kck); $Ncn = GUICtrlRead($Input_Ncn); $Lk = GUICtrlRead($Input_Lk); $Txlnb = GUICtrlRead($Input_Txlnb)/60; $Tcct = GUICtrlRead($Input_Tcct)/60; $Tgc = GUICtrlRead($Input_Tgc)/60; $Tbd = GUICtrlRead($Input_Tbd)/60; $Tth = GUICtrlRead($Input_Tth)/60; $Tcd = GUICtrlRead($Input_Tcd); $vm_kt = GUICtrlRead($Input_vm_kt); $vm_ct = GUICtrlRead($Input_vm_ct); $Vnuoc_may = GUICtrlRead($Input_Vnuoc_may); $Vnuoc_bui = GUICtrlRead($Input_Vnuoc_bui); $Wdan = GUICtrlRead($Input_Wdan)/1000; $Cdd = GUICtrlRead($Input_Cdd)/100; $nkhauhao = GUICtrlRead($Input_nkhauhao); EndFunc Func _cost($Lc,$Lp,$mk) _KTKT ($Lc,$Lp,$mk) _Thietbi ($Lc,$Lp) _Gtpx ($Lc,$Lp,$mk) _Dg_daolo ($Lc,$Lp) _Dg_vantai ($Lp) $C_daolo = ($Dg_daolo*$Llo_nam)/$Qnam $C_khaithac = $GTPX $C_vantai = $Dg_vantai $C_thonggio = $Dg_thonggio $C_thoatnuoc = $Dg_thoatnuoc $C_xenlo = ($Dg_xenlo*$Llo_nam)/$Qnam $C_sanxuat = ($C_daolo+$C_khaithac+$C_vantai+$C_thonggio+
$C_thoatnuoc + $C_xenlo)
EndFunc Func _KTKT ($Lc,$Lp,$mk) $mth = $mv - $mk;
130
$Tm_ck = $nl*(($Lc + $Lk)/$vm_ct + $Lk/$vm_kt)/60; $ndan = Round($Lc/$Wdan,0); $Tca_hq = $Tca - $Tgc - $Tbd; $Tck = $Tm_ck + $Tth*$ndan + $Txlnb + $Tcct $nca_ck = $Tck/$Tca_hq; $nck = $nca/$nca_ck; $Qk = $Lc*$mk*$kk*$r*$g; $Qth = $Lc*$mth*$kth*$r*$g; $Ql = $Qk + $Qth; $Qck = $nl*$Ql; $Qngd = $Qck*$nck*$kck; $Qthang = $Qngd*$nt; $NSLD = $Qngd/$Ncn; $Ton_that = (1 - ($mk*$kk + $mth*$kth)/$mv)*100; $vk = $Qthang/$Ql*$r; $ncd = 12/($Lp/$vk+$Tcd); $kcd = $Lp/$vk/($Lp/$vk+$Tcd); $Qnam = $Qthang*12*$kcd; $Llo_nam = (2*$Lp + $Lc)*$ncd; $Llo_1000 = $Llo_nam/$Qnam*1000; $Vdau_nam = $Cdd*($Qnam/$Qck*($q3 + $nl*$q2*$ndan) +
$q1*$ndan*$ncd);
$Vdau_1000 = $Vdau_nam/$Qnam*1000; $Vnuoc_nam = $Vdau_nam/$Cdd*(1 - $Cdd) + (1.2*$Vnuoc_may +
60*$Vnuoc_bui)*$Tm_ck*$Qnam/$Qck;
$Vnuoc_1000 = $Vnuoc_nam/$Qnam; $Nrang_khau_1000 = $Nrang_khau_dm*$mk*$kk/($mk*$kk +
$mth*$kth);
EndFunc $Tb_Dan = Round($Lc/$Wdan,0)*1400000000; $Tb_Maykhau = 14500000000; $Tb_Mangcao = 210000000*$Lc; $Tb_Maynghien = 3000000000; $Tb_Cauchuyentai = 8000000000; $Tb_Khaithackhac = 21000000000; $Tb_Vantai = Round($Lp/500,0)*15000000000; $Tb_Dien = 16500000000; $Tb_khac = 23000000000;
131
$TM_Thietbi = $Tb_Dan + $Tb_Maykhau + $Tb_Mangcao + $Tb_Maynghien + $Tb_Cauchuyentai + $Tb_Khaithackhac + $Tb_Vantai + $Tb_Dien + $Tb_khac; EndFunc Func _Gtpx ($Lc,$Lp,$mk) $Vt_Dan = $Tb_Dan/(14*$Qnam); $Vt_maynghien = $Tb_Maynghien/(14*$Qnam); $Vt_cauchuyentai = $Tb_Cauchuyentai/(14*$Qnam); $Vt_mangcao = $Tb_Mangcao/(14*$Qnam); $Vt_Dien = $Tb_Dien/(14*$Qnam); $Vt_maykhau = $Tb_Maykhau/(14*$Qnam); $Vt_rangkhau = $Nrang_khau_1000/1000*120000; $Vt_denlo = 0.002*1450000; $Vt_Dau = 49167*$Vdau_1000/1000; $Vt_nuoc = 20000*$Vnuoc_1000/1000; $Vt_chuyendien = 10000000000*$ncd/$Qnam; $Vattu = $Vt_Dan + $Vt_maynghien + $Vt_cauchuyentai + $Vt_mangcao + $Vt_Dien + $Vt_maykhau + $Vt_rangkhau + $Vt_denlo + $Vt_Dau + $Vt_nuoc + $Vt_chuyendien;
$Dongluc = 1518*1400*$Tm_ck/$Qck; $Tienluong = 832000/$NSLD; $Baohiem = (0.24*4.97*1150000/20+0.0045*832000)/$NSLD; $Khauhao = $TM_Thietbi/$nkhauhao/$Qnam; $Khac = 65000/$NSLD + 0.03*($Vattu + $Dongluc + $Tienluong +
$Baohiem + $Khauhao); $GTPX
= thành
$Vattu+$Dongluc+$Tienluong+$Baohiem+$Khauhao+$Khac; Giá phân xưởng
EndFunc Func _Dg_daolo ($Lc,$Lp) Local $Dg250 = 15530230, $Dg500 = 22298731, $Dg750 = 29698194, $Dg1000 = 37843340, $Dg1250 = 47020969, $Dg1500 = 57804683
Local $mui1, $mui2 If $Lp <= 250 Then $mui1 = $Lp*$Dg250 ElseIf $Lp <= 500 Then $mui1 = 250*$Dg250 + ($Lp - 250)*$Dg500
132
ElseIf $Lp <= 750 Then $mui1 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + ($Lp - 500)*$Dg750 ElseIf $Lp <= 1000 Then $mui1 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + 250*$Dg750 + ($Lp -
750)*$Dg1000
ElseIf $Lp <= 1250 Then $mui1 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + 250*$Dg750 + 250*$Dg1000
+ ($Lp - 1000)*$Dg1250
Else $mui1 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + 250*$Dg750 + 250*$Dg1000
+ 250*$Dg1250 + ($Lp - 1250)*$Dg1500
EndIf If ($Lp + $Lc) <= 250 Then $mui2 = ($Lp + $Lc)*$Dg250 ElseIf ($Lp + $Lc) <= 500 Then $mui2 = 250*$Dg250 + ($Lp + $Lc - 250)*$Dg500 ElseIf ($Lp + $Lc) <= 750 Then $mui2 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + ($Lp + $Lc - 500)*$Dg750 ElseIf ($Lp + $Lc) <= 1000 Then $mui2 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + 250*$Dg750 + ($Lp + $Lc -
750)*$Dg1000
ElseIf ($Lp + $Lc) <= 1250 Then $mui2 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + 250*$Dg750 + 250*$Dg1000
+ ($Lp + $Lc - 1000)*$Dg1250
Else $mui2 = 250*$Dg250 + 250*$Dg500 + 250*$Dg750 + 250*$Dg1000
+ 250*$Dg1250 + ($Lp + $Lc - 1250)*$Dg1500
EndIf $Dg_daolo = ($mui1 + $mui2)/(2*$Lp + $Lc); $Dg_xenlo = $Dg_daolo*0.30; EndFunc Func _Dg_vantai ($Lp) If $Lp <= 500 Then $Dg_vantai = 12820 ElseIf $Lp <= 600 Then $Dg_vantai = 13128+31281 ElseIf $Lp <= 700 Then $Dg_vantai = 13435+31281 ElseIf $Lp <= 800 Then
133
$Dg_vantai = 13743+31281 ElseIf $Lp <= 900 Then $Dg_vantai = 14051+31281 ElseIf $Lp <= 1000 Then $Dg_vantai = 14358+31281 ElseIf $Lp <= 1200 Then $Dg_vantai = 14974+31281 ElseIf $Lp <= 1400 Then $Dg_vantai = 15589+31281 Else $Dg_vantai = 16204 EndIf EndFunc Func _Start() $start = Not $start $Button_Start = GUICtrlCreateButton("STOP", 240, 14, 40, 25) EndFunc Func _Exit() Exit EndFunc
