Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật: 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT<br /> -----------------------------------<br /> <br /> BÙI ĐÌNH THANH<br /> <br /> TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA MỘT SỐ SƠ ĐỒ<br /> CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỈA THAN DÀY DỐC THOẢI<br /> VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH<br /> <br /> Ngành: Khai thác mỏ<br /> Mã số: 62.52.06.03<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT<br /> <br /> HÀ NỘI - 2016<br /> <br /> Công trình hoàn thành tại: Bộ môn khai thác hầm lò<br /> Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> GS.TSKH. Lê Như Hùng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất<br /> <br /> Phản biện 1: PGS.TS. Đặng Vũ Chí<br /> Phản biện 2: PGS.TS. Phùng Mạnh Đắc<br /> Phản biện 3: TS. Nguyễn Khắc Thọ<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường,<br /> họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phường Đức Thắng, Quận<br /> Bắc Từ Liêm, Hà Nội vào hồi ....... giờ ....... ngày ....... tháng .......<br /> năm 2016.<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia Hà Nội, hoặc Thư viện<br /> trường Đại học Mỏ - Địa chất<br /> <br /> 1<br /> MỞ ĐẦU<br /> 1. Tính cấp thiết của đề tài<br /> Hiện nay khai thác than hầm lò chiếm tỷ trọng lớn của ngành than<br /> Việt Nam (chiếm 60% sản lượng toàn ngành) và trong những năm tới<br /> sẽ còn chiếm ỷ trọng cao hơn vì khai thác bằng phương pháp lộ thiên<br /> không còn hiệu quả khi khai thác xuống sâu. Do đó, để đạt được mục<br /> tiêu sản lượng theo kế hoạch, nhất thiết phải đổi mới công nghệ khai<br /> thác than hầm lò theo hướng áp dụng các loại hình công nghệ cơ giới<br /> hóa các khâu sản xuất, đáp ứng các tiêu chí như: công suất khai thác<br /> lớn; an toàn; trình độ công nghệ và thiết bị tiên tiến; giảm thiểu lao<br /> động thủ công; giám sát, thông tin liên lạc, điều hành sản xuất tập<br /> trung, tự động hóa... yêu cầu đòi hỏi triển khai các nghiên cứu, phân<br /> tích, đề xuất, lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và công nghệ phù hợp,<br /> tạo cơ sở phát triển cơ giới hóa và hiện đại hóa các mỏ than.<br /> Vùng than Cẩm Phả - Quang Ninh là một trong những khoáng sàng<br /> than lớn, hàng năm đóng góp phần lớn trong tổng sản lượng than cả<br /> nước. Các vỉa than dày, góc dốc thoải là đối tượng phổ biến tại vùng<br /> than này. Hiện nay, để khai thác các vỉa than này, các mỏ chủ yếu áp<br /> dụng một số công nghệ khai thác gồm: Công nghệ khai thác cột dài<br /> theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ công, hạ trần thu hồi<br /> than nóc; Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu than lớp trụ,<br /> hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu<br /> lớp vách, lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than lớp giữa. Tuy<br /> nhiên, sản lượng lò chợ còn thấp, năng suất lao động chưa cao. Đặc<br /> biệt, công tác thiết kế, quy hoạch các lò chợ chưa có cơ sở tính toán lựa<br /> chọn các tham số công nghệ tối ưu, do đó chưa phát huy tối đa hiệu<br /> quả áp dụng công nghệ. Vì vậy, vấn đề nghiên cứu “Tối ưu hóa các<br /> tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc<br /> thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh” với mục tiêu nâng cao hiệu quả<br /> khai thác than là rất cần thiết và có ý nghĩa thiết thực để thực hiện kế<br /> hoạch phát triển sản lượng ngành than.<br /> 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài<br /> Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ<br /> công nghệ lựa chọn khai thác các vỉa than dày, dốc thoải vùng Cẩm<br /> Phả - Quảng Ninh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác.<br /> <br /> 2<br /> 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu<br /> - Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các tham số của một số sơ đồ<br /> công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải.<br /> - Phạm vi nghiên cứu của đề tài là một số sơ đồ công nghệ khai<br /> thác vỉa than dày, dốc thoải phù hợp điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ<br /> vùng Cẩm Phả - Quang Ninh.<br /> 4. Nội dung nghiên cứu<br /> - Nghiên cứu điều kiện địa chất và điều kiện các khoáng sàng hầm<br /> lò theo điều kiện cơ giới hóa khai thác.<br /> - Phân tích, đánh giá điều kiện trang thiết bị, khả năng cơ giới hóa của<br /> các mỏ hầm lò trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam.<br /> - Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các tham số của một số sơ đồ<br /> công nghệ dốc thoải lựa chọn cho điều kiện vùng Cẩm Phả - Quang Ninh.<br /> 5. Phƣơng pháp nghiên cứu<br /> Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng để thực hiện luận án là:<br /> - Phương pháp tổng hợp; phương pháp kế thừa; phương pháp<br /> thống kê và phương pháp đồ thị; mô hình hóa toán - kinh tế.<br /> - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.<br /> 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn<br /> 6.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài: xây dựng được phương pháp luận<br /> tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc<br /> thoải với chi phí sản xuất thấp nhất trên mỗi tấn than nguyên khai.<br /> 6.2. Giá trị thực tiễn của đề tài: kết quả nghiên cứu góp phần xác<br /> định giá trị cụ thể của các tham số trong sơ đồ công nghệ khai thác<br /> theo điều kiện vỉa và công nghệ áp dụng, giúp Tập đoàn Công nghiệp<br /> Than - Khoáng sản Việt Nam lựa chọn các giải pháp chuẩn bị ruộng<br /> 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<br /> vùng Quảng Ninh.<br /> 7. Điểm mới của luận án<br /> 7.1. Xây dựng thuật giải bài toán tối ưu hóa các tham số sơ đồ<br /> công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.<br /> 7.2. Kết quả chạy máy tính đã cho phép đề xuất giá trị tối ưu các<br /> tham số của một số sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải tại<br /> mỏ Khe chàm III vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh.<br /> 8. Những luận điểm bảo vệ<br /> 8.1. Chi phí sản xuất phụ thuộc vào các tham số như: chiều dài lò chợ<br /> và chiều dài cột khấu: khi chiều dài lò chợ và chiều dài cột khấu tăng lên<br /> <br /> 3<br /> đến một giá trị nhất định, chi phí sản xuất than là thấp nhất, sau đó nếu<br /> tiếp tục tăng giá trị các tham số này, chi phí sản xuất sẽ tăng lên.<br /> 8.2. Trong điều kiện mỏ Khe Chàm III, với điều kiện địa chất vỉa<br /> và công nghệ đang áp dụng, đề tài xác định chiều dài lò chợ cơ giới<br /> hóa tối ưu là 200m với chiều dài cột khấu tối ưu là 500m.<br /> 8.3. Trong quá trình tính toán tối ưu hóa các tham số của sơ đồ công<br /> nghệ, yếu tố giá thành phân xưởng nhỏ nhất không hoàn toàn tương ứng<br /> với chi phí sản xuất nhỏ nhất do trong trường hợp chi phí đào lò chuẩn bị<br /> tính trên mỗi tấn than cao hơn so với trường hợp đạt kết quả tối ưu.<br /> 8.4. Hệ số hoàn thành chu kỳ Kck = 0,75<br /> 9. Cấu trúc cảu luận án<br /> Nội dung của luận án gồm 4 chương, các phần mở đầu và kết luận,<br /> phụ lục, được trình bày trong 133 trang đánh máy, nhiều bảng biểu và<br /> hình vẽ minh họa, tham khảo nhiều tài liệu trong và ngoài nước.<br /> 10. Các ấn phẩm đã công bố<br /> Theo hướng nghiên cứu của luận án đã công bố 8 công trình đăng<br /> trong các tạp chí chuyên ngành, hội nghị khoa học trong và ngoài nước.<br /> Chƣơng1<br /> TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI<br /> THÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ CÁC KẾT QUẢ<br /> NGHIÊN CỨU TỐI ƢU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA SƠ ĐỒ<br /> CÔNG NGHỆ KHAI THÁC<br /> 1.1. Hiện trạng áp dụng công nghệ khai thác vỉa dày, dốc thoải<br /> tại vùng than Quảng Ninh<br /> Các công nghệ khai thác vỉa than dày, dốc thoải hiện đang được áp<br /> dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh gồm: Công nghệ khai thác cột<br /> dài theo phương, khấu lớp trụ bằng khoan nổ mìn thủ công, hạ trần thu<br /> hồi than nóc; Công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ, khấu than lớp<br /> trụ, hạ trần thu hồi than nóc; Công nghệ khai thác chia lớp nghiêng, khấu<br /> lớp vách, lớp trụ bằng khoan nổ mìn, hạ trần thu hồi than lớp giữa.<br /> Thực tế sản xuất cho thấy, sản lượng than từ các lò chợ khai thác vỉa<br /> dày thoải thường lớn hơn 1,5 ÷ 2 lần so với lò chợ khai thác vỉa dày<br /> trung bình trong cùng các điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ khác. Tuy<br /> nhiên, sản lượng các lò chợ còn thấp (chỉ từ 120 ÷ 180 ngàn tấn/năm),<br /> năng suất lao động chưa cao (từ 2 ÷ 6 tấn/công-ca).<br /> Đồng thời, các công nghệ khai thác truyền thống bằng khoan nổ mìn<br /> thủ công đã đạt đến giới hạn về công suất và năng suất. Để đáp ứng nhu<br /> <br />