Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://vietbaitotnghiep.com/dich-vu-viet-thue-luan-van Download luận án tiến sĩ ngành khai thác mỏ với đề tài: Nghiên cứu hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT
NÔNG VIỆT HÙNG
NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG
NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ
TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI
CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2018

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT
NÔNG VIỆT HÙNG
NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG
NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ
TRẦN THAN Ở VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI
CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH
Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 9520603
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Đặng Vũ Chí
2. PGS. TS. Phùng Mạnh Đắc
Hà Nội - 2018

3. i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên
cứu trình bày trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Tác giả Luận án
Nông Việt Hùng

4. ii
MỤC LỤC
Chương mục Trang
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KINH NGHIỆM KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG
THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI VÀ
NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI.......................................................4
1.1. Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, dốc thoải và nghiêng trong nước...........................4
1.2. Kinh nghiệm khai thác vỉa dày, thoải đến nghiêng trên thế giới............................17
1.3. Các kết quả nghiên cứu của một số tác giả trong và ngoài nước về vấn đề khai
thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa cho vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng ...............27
1.4. Kết luận...................................................................................................................28
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT - KỸ
THUẬT MỎ ĐẾN QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC...........................................29
2.1. Quy luật dịch chuyển của than nóc.........................................................................29
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi than nóc............................................31
2.3. Kết luận...................................................................................................................47
CHƯƠNG 3. HOÀN THIỆN MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ
CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA
DÀY, THOẢI VÀ NGHIÊNG VÙNG QUẢNG NINH...............................................49
3.1. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu........................................................................49
3.2. Xây dựng mô hình và tiến hành thí nghiệm mô phỏng..........................................55
3.3. Phân tích, đánh giá kết quả trên mô hình ...............................................................56
3.4. Kết luận...................................................................................................................78
CHƯƠNG 4. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ
DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ HẠ TRẦN THAN Ở VỈA DÀY,
THOẢI VÀ NGHIÊNG TẠI MỘT ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ...........................................79
4.1. Lựa chọn khu vực áp dụng thử nghiệm..................................................................79
4.2. Các giải pháp kỹ thuật, công nghệ khu vực nghiên cứu.........................................80
4.3. Hoàn thiện thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần thu
hồi than nóc tại vỉa 7 mỏ than Hà Lầm .........................................................................82
4.4. Kết luận...................................................................................................................98
KẾT LUẬN CHUNG- KIẾN NGHỊ.............................................................................99
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ
CÔNG BỐ ...................................................................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................103

5. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ
1 HTKT Hệ thống khai thác
2 CNKT Công nghệ khai thác
3 CGH Cơ giới hóa
4 KNM Khoan nổ mìn
5 NSLĐ Năng suất lao động
6 SLKT Sản lượng khai thác
7 KTKT Kinh tế kỹ thuật
8 CGH Cơ giới hóa
9 NCS Nghiên cứu sinh
10 KHCN Khoa học công nghệ
11 TKV Than khoáng sản Việt Nam
12 m Mét

6. iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng than tại các mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh và tỷ lệ trữ lượng
than trong các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng .............................................................................4
Bảng 1.2. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGHtại mỏ Vàng Danh ...........................7
Bảng 1.3. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGH tại mỏ Nam Mẫu.............................8
Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng CGH hạ trần than nóc sử dụng giàn tự hành loại 1
máng cào.....................................................................................................................................9
Bảng 1.5. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 11, Công ty than Hà Lầm [14] .....14
Bảng 1.6. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 7, Công ty than Hà Lầm [14] .......16
Bảng 1.7. Tổng hợp một số mỏ than áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than
nócở Trung Quốc [5] ................................................................................................................24
Bảng 1.8. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày tới 7 m..............................................25
Bảng 1.9. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày trên 7 m............................................26
Bảng 3.1. Sự sai khác (%) sau khi phân tích với đường hầm trong môi trường đàn hồi-dẻo
không có dãn nở thể tích ( = 0º).............................................................................................54
Bảng 3.2. Các tham số địa chất đầu vào cho phân tích ............................................................55
Bảng 3.3. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m...................57
Bảng 3.4. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m..................59
Bảng 3.5. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m..................60
Bảng 3.6. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m....................61
Bảng 3.7. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m.................62
Bảng 3.8. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m..................63
Bảng 3.9. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = r = 0,63m....................64
Bảng 3.10. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 2r = 1,26m................65
Bảng 3.11. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi bước hạ trần rth = 3r = 1,89m................65
Bảng 3.12. Bảng tổng hợp kết quả thu hồi than hạ trần ...........................................................67
Bảng 3.13. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3 ........................69
Bảng 3.14. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,5 .....................70
Bảng 3.15. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:2,1 .....................70
Bảng 3.16. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5 ........................72
Bảng 3.17. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:4,3 .....................73
Bảng 3.18. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:3,7 .....................73
Bảng 3.19. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:7 ........................75
Bảng 3.20. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:6,1 .....................75
Bảng 3.21. Bảng thống kê tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần là 1:5,2 .....................76
Bảng 3.22. Tỷ lệ thu hồi bình quân khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi.........................................77
Bảng 4.1. Bảng chiều dày vỉa theo phương của khu vực lò chợ nghiên cứu ...........................80

7. v
Bảng 4.2. Bảng thông số của thiết bị lò chợ[12] ......................................................................81
Bảng 4.3. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm................................................83
Bảng 4.4. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = r = 0,63m...........................85
Bảng 4.5. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 2r = 1,26m.........................86
Bảng 4.6. Bảng thống kê sản lượng lò chợ với bước thu hồi rth = 3r = 1,89m.........................87
Bảng 4.7. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm bước thu hồi than hạ trần ...................88
Bảng 4.8. Bảng các thông số vị trí lò chợ áp dụng thử nghiệm................................................90
Bảng 4.9. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao
khấu 2,5m)................................................................................................................................92
Bảng 4.10. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao
khấu 2,8m)................................................................................................................................93
Bảng 4.11. Bảng thống kê sản lượng khai thác áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao
khấu 3,2m)................................................................................................................................94
Bảng 4.12. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng thử nghiệm tỷ lệ khấu-hạ trần .............................95

8. vi
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mối tương quan giữa tổng trữ lượng than tại các mỏ với trữ lượng than tại các vỉa
dày, dốc thoải và nghiêng...........................................................................................................5
Hình 1.2.Tỷ lệ trữ lượng vỉa dày, thoải đến nghiêng với tổng trữ lượng toàn mỏ .....................5
Hình 1.3. Biểu đồ sản lượng khai thác của lò chợ CGH hạ trần ................................................9
Hình 1.4. So sánh giá thành khai thác và năng xuất lao động của lò chợ CGH và lò chợ giá
khung, giá xích .........................................................................................................................10
Hình 1.5. Đồng bộ thiết bị cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm............................................................14
Hình 1.6. Khai thác vỉa dày thoải và nghiêng với việc lưu than vào không gian khai thác và
thu hồi khi khai thác lớp dưới...................................................................................................18
Hình 1.7. Khai thác vỉa dày thoải với việc làm yếu lớp trên bằng khoan nổ mìn ....................19
Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới...........................................19
Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới KM-130V với lưới liên kết
..................................................................................................................................................20
Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc...............................................22
Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc dùng 1 máng cào ..................22
Hình 1.12. Tổ hợp giàn chống tháo than hạ trần lên máng cào sau (tổ hợp giàn chống sử dụng
2 máng cào) ..............................................................................................................................23
Hình 1.13. Sơ đồ công nghệ “Valenje” khai thác vỉa dày thoải và nghiêng tại Séc.................24
Hình 2.1. Sự phân bố áp lực tựa trước sau lò chợ khai thác.....................................................29
Hình 2.2. Phân bố biến dạng than nóc......................................................................................30
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý tác dụng tương hỗ giữa than sập đổ và đất đá khi tháo lên máng
cào.............................................................................................................................................32
Hình 2.4. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần mỏng........................................................34
Hình 2.5. Trạng thái gương lò khi lớp than hạ trần dày ..........................................................34
Hình 2.6. Kết cấu sập đổ hình thức bán vòm của than nóc ......................................................35
Hình 2.7. Tổn thất than và bước hạ trần than ...........................................................................36
Hình 2.8. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía nguyên khối .......37
Hình 2.9. Gương khấu lò chợ hạ trần khi nghiêng gương trần than về phía phá hoả...............37
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý thu hồi than với góc nghiêng mặt trượt về phía trước.................38
Hình 2.11. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than, khi
bước hạ trần bằng 3 lần chiều rộng tang khấu..........................................................................38
Hình 2.12. Ảnh hưởng của góc nghiêng trần than về phía trước đến mức độ tổn thất than khi
bước hạ trần bằng bước khấu....................................................................................................39
Hình 2.13. Sơ đồ khai thác vỉa nghiêng theo hướng dốc xuống...............................................41
Hình 2.14. Sơ đồ khai thác theo hướng dốc lên khi khai thác vỉa nghiêng..............................41
Hình 2.15. Sơ đồ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng theo phương..........................................41

9. vii
Hình 2.16. Sơ đồ khai thác lò chợ xiên chéo, hạ trần than nóc ................................................42
Hình 2.17. Ranh giới than và đá khi thu hồi than nóc liên tục nhiều lần [7]............................45
Hình 2.18. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le nhiều lần [7] ..................46
Hình 2.19. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc liên tục một lần[7]..................46
Hình 2.20. Ranh giới than và đá phá hỏa khi thu hồi than nóc so le một lần[7] ......................46
Hình 2.21. Quan hệ tỷ lệ khấu- hạ trần.....................................................................................47
Hình 3.1. So sánh kết quả giữa lời giải bằng giải tích và lời giải bằng phần mềm số Phase 2 54
Hình 3.2. Mô hình số phân tích các trường hợp bước thu hồi thay đổi....................................57
Hình 3.3. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống..................58
Hình 3.4. Mô hình mô phỏng khi bước thu hồi than hạ trần rth = 0,63m (bằng một tiến độ
khấu) đối với vỉa dày 10m........................................................................................................58
Hình 3.5. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa dày
10m, chiều cao khấu 2,8m).......................................................................................................60
Hình 3.6. Mối quan hệ giũa tổn thất và bước hạ trần trong trường hợp vỉa dày đến 10m .......61
Hình 3.7. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa
dày 15m, chiều cao khấu 2,8m)................................................................................................63
Hình 3.8. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi khi thay đổi bước hạ trần khác nhau (vỉa
dày 15m, chiều cao khấu 3m)...................................................................................................66
Hình 3.9. Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi than hạ trần tương ứng với chiều dày
vỉa và bước thu hồi than hạ trần ...............................................................................................67
Hình 3.10. Mô hình phân tích số bài toán lò chợ trong vỉa dầy thu hồi than nóc khi thay đổi tỷ
lệ chiều cao khấu gương với chiều cao thu hồi than nóc..........................................................68
Hình 3.11. Phân bố ứng suất và chuyển vị xung quanh khu vực lò chợ khai thác...................68
Hình 3.12. Phân bố chuyển vị và vùng phá hủy phía trước và phía sau giàn chống................69
Hình 3.13. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện
vỉa dày 10m ..............................................................................................................................71
Hình 3.14. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện
vỉa dày 15m ..............................................................................................................................74
Hình 3.15. Đồ thị biểu thị tỷ lệ thu hồi than nóc khi tỷ lệ khấu-hạ trần thay đổi với điều kiện
vỉa dày 20m ..............................................................................................................................77
Hình 3.16. Mối quan hệ giữa tỷ lệ khấu-hạ trần và thu hồi than nóc.......................................77
Hình 4.1. Sơ đồ lò chợ khu vực nghiên cứu.............................................................................79
Hình 4.2. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = r = 0,63m...................85
Hình 4.3. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 2r = 1,26m..................86
Hình 4.4. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng bước thu hồi rth = 3r = 1,89m..................87
Hình 4.5. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi bước
thu hồi than hạ trần khác nhau..................................................................................................88
Hình 4.6. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với bước thu

10. viii
hồi than hạ trần .........................................................................................................................89
Hình 4.7. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:6,95 (chiều cao khấu
2,5m).........................................................................................................................................92
Hình 4.8. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:5,68 (chiều cao khấu
2,8m).........................................................................................................................................93
Hình 4.9. Biểu đồ sản lượng khai thác khi áp dụng tỷ lệ khấu-hạ trần 1:4,84 (chiều cao khấu
3,2m).........................................................................................................................................94
Hình 4.10. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa sản lượng khai thác lò chợ khi thay đổi tỷ lệ
khấu-hạ trần..............................................................................................................................95
Hình 4.11. Biểu đồ biểu thị mối tương quan giữa tỷ lệ thu hồi, tổn thất tương ứng với tỷ lệ
khấu-hạ trần..............................................................................................................................96

11. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Than là một loại khoáng sản tự nhiên nằm sâu trong lòng đất trong điều kiện
địachất mỏ phức tạp, có ảnh hưởng thuận lợi hay bất lợi cho công tác khai thác mỏ.
Trong giai đoạn hiện nay, khi khoa học kỹ thuật và công nghệ ngày càng hoàn thiện,
cơ giới hóa khai thác dần dần thay thế các công đoạn khai thác thủ công trước kia thì
cần thiết phải nghiên cứu, lựa chọncông nghệ và thiết bị phù hợpvới điều kiện địa chất
mỏ vốn có trong tự nhiên của mỗi khoáng sàng than. Để phát huy tốt nhất các ưu điểm
khi tiến hành áp dụng công nghệ và thiết bị cơ giới hóa vào quá trình khai thác than thì
điều kiện tiên quyết là hiểu rõ được các tác động, ảnh hưởng của yếu tố địa chất - kỹ
thuật mỏ, khả năng áp dụng của công nghệ cũng như thiết bị sử dụng để xây dựng
thông số công nghệ hợp lý.
Theo Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đã được Thủ tướng Chính phủ
phê duyệt, tổng sản lượng khai thác than tại các mỏ phấn đấu đến năm 2025 đạt trên 80
triệu tấn. Thực tế hiện nay, các mỏ than hầm lò đang khai thác trong điều kiện địa chất
phức tạp, biến động lớn về chiều dày và dốc, nhiều phay phá kiến tạo và hầu hết các mỏ
đang có xu hướng khai thác xuống sâu. Do đó, việc tăng sản lượng và khả năng cơ giới
hóa đồng bộ ở các mỏ rất khó khăn. Sản lượng than khai thác bằng công nghệ cơ giới
hóa đồng bộ chỉ đạt 3%, còn lại đóng góp cho sản lượng chung của ngành là từ công
nghệ thủ công(chiếm 97%). Trên cơ sở áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai
thác tại các mỏ than hầm lò thời gian qua có thể thấy rằng, cơ giới hoá đồng bộ là giải
pháp công nghệ then chốt trong việc nâng cao năng suất lao động , sản lượng khai thác
và mức độ an toàn; Kết quả áp dụng thử nghiệm đã bước đầu đạt được những kết quả
khả quan và mở ra triển vọng lớn về phát triển áp dụng cơ giới hóa trong các mỏ hầm lò.
Trong điều kiện địa chất kỹ thuật các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh rất
phức tạp nên đòi hỏi phải có những nghiên cứu, đánh giácụ thể trong việc lựa chọn
thông số kỹ thuật và thiết bị khai thác cơ giới hóa phù hợp. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu
hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ cơ giới hóa đồng bộ hạ trần
than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh”là rất cần
thiết và cấp bách, đáp ứng nhu cầu tăng nhanh sản lượng khai thác than hầm lò.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ hợp lý đối với lò chợ cơ giới hoá
đồng bộ hạ trần thu hồi than ở vỉa dày thoải và nghiêng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng
Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn lao động và hiệu quả khai thác.

12. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là thông số công nghệ trong lò chợ cơ giới hóa đồng bộ,
hạ trần thu hồi than nóc (chiều cao lớp than hạ trần, bước thu hồi than hạ trần).
- Phạm vi nghiên cứu là các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng nhỏ hơn 350
thuộc các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về kinh nghiệm khai tháclò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng
bộở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêngtrong nước và trên thế giới.
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất – kỹ thuật mỏ đến quá trình
thu hồi than nóc.
- Hoàn thiện một số thông số công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ
giới hóa đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc ở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng
vùng Quảng Ninh.
- Xác định thông số công nghệ khai thác lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa
đồng bộ hạ trần than ở vỉa dày, dốc thoải và nghiêng tại một điều kiện cụ thể.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề như: áp lực mỏ, quá trình
dịch chuyển của trần than và đá vách, sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất - kỹ thuật
mỏ đến quá trình thu hồi than nóc.
- Phương pháp nghiên cứu tại thực tế hiện trường như: Khảo sát, đo đạc, thu
thập các số liệu địa chất, kỹ thuật, quan sát quá trình khai thác tại lò chợ sử dụng thiết
bị cơ giới hóa ở mỏ than Hà Lầm.
- Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích và so sánh kết quả nghiên cứu và
thực tế sản xuất.
- Phương pháp mô hình số nghiên cứu sự phá hủy, dịch chuyển của than và đá
vách trong quá trình khai thác vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, xác định
thông số công nghệ khai thác hợp lý khi lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ hạ
trần thu hồi than nóc ở các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
- Kết quả nghiên cứu của luận án có thể đóng góp vào chương trình xây dựng
hướng phát triển công nghệ cơ giới hóa khai thác tại các mỏ than hầm lò Việt Nam,
giải quyết những khó khăn trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn sản xuất.

13. 3
7. Các luận điểm bảo vệ
- Trong lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ, thực tiễn cho thấy khi
chiều dày vỉa nhỏ hơn 13m thì việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng với bước
khấu gương (rth = r) sẽ cho hiệu quả tốt. Ngược lại, khi chiều dày vỉa lớn hơn 13m thì
việc áp dụng bước thu hồi than hạ trần bằng 2 lần bước khấu gương (rth = 2r) mới
mang lại hiệu quả.
- Trong lò chợ sử dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ, khi tỷ lệ khấu-hạ trần theo
thực nghiệm có tỉ lệ tương quan 1:2,5 thì khả năng thu hồi than hạ trầnđạt được giá trị
tối ưu.Khả năng thu hồi than cao nhất là khi tỷ lệ khấu-hạ trần lý tưởng 1:2,5.
8. Các điểm mới của luận án
- Xác định được miền áp dụng bước thu hồi than hạ trần hợp lý ở lò chợ sử
dụng thiết bị cơ giới hóa đồng bộ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
- Xác định được miền áp dụng tỷ lệ khấu - hạ trần hợp lý ở lò chợ sử dụng thiết
bị cơ giới hóa đồng bộ tại các vỉa than dày, dốc thoải và nghiêng.
9. Các công trình đã công bố
Tác giả luận án đã công bố12 bài báo trên các tạp chí chuyên ngành, báo cáo tại
các hội nghị khoa học.
10. Khối lượng và kết cấu của luận án
Nội dung của luận án được trình bày trong 105 trang đánh máy khổ A4
210x217mm với 43 bảng biểu, 61 hình vẽ và biểu đồ.
Luận án được kết cấu gồm: phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận - kiến nghị.
Luận án được hoàn thành tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn
khoa học của PGS.TS Đặng Vũ Chí, PGS.TS Phùng Mạnh Đắc, Bộ môn khai thác
Hầm lò, Hội khoa học và Công nghệ mỏ Việt Nam.
11. Lời cảm ơn
Tác giả luận án xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô trong Ban
giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm lò, Trường
Đại học Mỏ - Địa chất, đặc biệt là PGS.TS Đặng Vũ Chí, PGS.TS Phùng Mạnh Đắc,
những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tác giả luận án cũng đã nhận được nhiều đóng góp quý báu, sự ủng hộ, giúp đỡ
và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp, ban lãnh
đạo Viện KHCN mỏ-Vinaco min cơ quan NCS công tác, Hội Khoa học và Công nghệ
Mỏ Việt Nam, lãnh đạo và tập thể các đơn vị trực thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than -
Khoáng sản Việt Nam, đặc biệt là Mỏ than Hà Lầm đã tạo điều kiện giúp đỡ NCS có
thực nghiệm hoàn chỉnh kiểm chứng Luận án nghiên cứu đưa vào thực tế sản xuất.

14. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KINH NGHIỆM KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG
THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA ĐỒNG BỘ Ở CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC THOẢI
VÀ NGHIÊNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.1. KINH NGHIỆM KHAI THÁC VỈA DÀY, DỐC THOẢI VÀ NGHIÊNG TRONG
NƯỚC
Căn cứ Quy phạm kỹ thuật khai thác hầm lò than và diệp thạch 18-TCN-5-
2006, theo đặc điểm chiều dày và góc dốc, các vỉa than được phân chia theo từng
nhóm như sau [4]:
- Theo chiều dày: vỉa rất mỏng (0,7m); vỉa mỏng (0,71 ÷ 1,20m); vỉa trung
bình (1,21 ÷ 3,5m); vỉa dày (>3,5m).
- Theo góc dốc: vỉa thoải (<15º); vỉa nghiêng (15 ÷ 35º); vỉa dốc nghiêng (35
÷ 55º); vỉa dốc đứng (55º).
Với mục tiêu nghiên cứu hoàn thiện một số thông số của sơ đồ công nghệ cơ
giới hóa khai thác vỉa dày, thoải đến nghiêng. Đối tượng nghiên cứu là vỉa than có
chiều dày dốc thoải và nghiêng và góc dốc < 35 độ. Phần lớn các vỉa than này phân bố
tại các mỏ than Hà Lầm, Nam Mẫu, Vàng Danh, Núi Béo, Hạ Long, Khe chàm và
Thống Nhất và chiếm khoảng 44,41% tổng trữ lượng đã được quy hoạch. Chi tiết xem
bảng 1.1.
Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng than tại các mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh và tỷ
lệ trữ lượng than trong các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng
TT Tên mỏ
Trữ lượng toàn
mỏ, 1000 tấn
Trữ lượng vỉa dày, dốc thoải
đến nghiêng, 1000 tấn
Tỷ lệ %
1 Mạo Khê 74.909 2.789 3,7
2 Nam Mẫu 43.543 22.921 52,6
3 Uông Bí 38.741 0 0,0
4 Vàng Danh 43.666 26.967 61,8
5 Hà Lầm 50.973 49.364 96,8
6 Núi Béo 64.474 51.777 80,3
7 Dương Huy 59.076 9.773 16,5
8 Quang Hanh 25.157 2.786 11,1
9 Thống Nhất 37.422 17.679 47,2
10 Hạ Long 94.666 64.834 68,5
11 Khe Chàm 72.935 23.482 32,2
12 Mông Dương 25.083 7.708 30,7
Tổng cộng 630.645 280.080 44,4

15. 5
Hình 1.1. Mối tương quan giữa tổng trữ lượng than tại các mỏ với trữ lượng than
tại các vỉa dày, dốc thoải và nghiêng
Hình 1.2.Tỷ lệ trữ lượng vỉa dày, thoải đến nghiêng với tổng trữ lượng toàn mỏ
Phân tích bảng 1.1và biểu đồ trên cho thấy trữ lượng các khu vực vỉa dày thoải
đến nghiêng chiếm một tỷ trọng tương đối lớn so với tổng trữ lượng của các mỏ, trong
đó tập trung cao tại mỏ Hà Lầm, Núi Béo và Hạ Long.
Trong những năm vừa qua, việc áp dụng cơ giới hóa đồng bộ khi khai thác các
vỉa than tại các mỏ hầm lò Việt Nam vẫn còn hạn chế. Với điều kiện vỉa dày, dốc thoải
và nghiêng thì Công nghệ cơ giới hóa khai thác hạ trần được triển khai trong ngành mỏ
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
Mạo
Khê
Nam
Mẫu
Uông Bí Vàng
Danh
Hà Lầm Núi Béo Dương
Huy
Quang
Hanh
Thống
Nhất
Hạ Long Khe
Chàm
Mông
Dương
74.909
43.543
38.741
43.666
50.973
64.474
59.076
25.157
37.422
94.666
72.935
25.083
2.789
22.921
0
26.967
49.364
51.777
9.773
2.786
17.679
64.834
23.482
7.708
Trữ lượng toàn mỏ, 1000 tấn Vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng, 1000 tấn
Trữ lượng toàn mỏ,
630.645.103T; 100%
Trữ lượng vỉa dày,
dốc thoải đến
nghiêng;
280.080.103T;
44,4%

16. 6
Việt Nam theo cả hai mô hình bao gồm máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu
thu hồi 01 máng cào (than hạ trần và than khấu gương được vận tải chung trên 01
tuyến máng cào đặt tại luồng gương) hay máy khấu kết hợp với giàn chống có kết cấu
thu hồi 02 máng cào (than gương và than thu hồi vận tải độc lập thông qua máng cào
gương đặt tại luồng gương và máng cào thu hồi nằm phía phá hỏa). Trong đó, công
nghệ cơ giới hóa đồng bộ sử dụng máy khấu với giàn chống có kết cấu thu hồi 01
máng cào được triển khai tại Công ty than Vàng Danh từ năm 2008, tiếp đó tại Công
ty than Nam Mẫu từ năm 2010; công nghệ cơ giới hóa đồng bộ sử dụng máy khấu với
giàn chống có kết cấu thu hồi 02 máng cào được triển khai tại Công ty than Hà Lầm từ
năm 2015 đến nay. Chi tiết kết quả áp dụng đạt được các công nghệ như sau:
1.1.1. Kinh nghiệm áp dụng Công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu
kết hợp với giàn chống có kết cấu thu hồi 01 máng cào [4].
a. Khái quát quá trình triển khai áp dụng
Công nghệ CGH đồng bộ hạ trần thu hồi than nóc đã được triển khai tại lò chợ
II-8-2 khu giếng Vàng Danh từ tháng 01/2008 ÷ 12/2013 theo hai giai đoạn, trong đó:
- Giai đoạn I (từ ngày 01/12/2007÷ 27/3/2008): thực hiện có tính chất thử
nghiệm nhằm mục tiêu khẳng định khả năng làm việc và sự phù hợp của giàn chống
cơ giới hóa với điều kiện địa chất mỏ Vàng Danh, lò chợ có chiều dài 45m, chiều dài
theo phương khu khai thác 30m. Trong giai đoạn I, lò chợ lắp đặt tổng cộng 30 giàn
chống tự hành Vinaalta do Công ty Cổ phần Chế tạo máy phối hợp với Công ty ALTA
của Cộng hoà Séc sản xuất tại Việt Nam và sử dụng máy khấu MG-200W1, máng cào
SGB-620/110x2 sản xuất tại Trung Quốc cùng các thiết bị đi kèm được tiếp nhận từ
Công ty than Khe Chàm.Sản lượng khai thác được của giai đoạn I là 21.341 tấn với
một số thông số công nghệ chính như chiều cao khấu gương 2,5m, chiều dày lớp than
hạ trần trung bình 5,0m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.
- Giai đoạn II (từ 16/6/2008 - 12/2013) lò chợ được triển khai đồng bộ với chiều
dài 120m, theo đó lò chợ được lắp thêm 50 giàn chống, nâng tổng số giàn chống trong
lò chợ là 80 giàn và các đồng bộ thiết bị của lò chợ được nhập khẩu từ Cộng hoà Séc
gồm: máy khấu MB-450E, máng cào DSS-260/2x90, máy chuyển tải DSS-190, máy
nghiền, ...v.v. Một số thông số công nghệ chính giai đoạn này là: chiều cao khấu gương
2,8m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 4,7m và bước thu hồi than hạ trần là 0,8m.
Do điều kiện địa kỹ thuật mỏ biến động phức tạp, trang thiết bị chưa đồng bộ,
chất lượng thiết bị chưa hoàn chỉnh. Quá trình khai thácgiai đoạn 2 xảy ra một số sự cố
làm gián đoạn sản xuất với thời gian dừng lớn, nguyên như điều kiện trụ vách trong lò
chợ biến động khi vỉa thu hẹp lại khấu đá răng cắt máy khấu không cắt được phải khấu
căn tẩy nổ mìn;thiết bị máy khấu bị hỏng phải khấu thủ công từ 12/5/2011 - 3/6/2011,
sau đó phải dừng lò chợ để sửa chữa thiết bị, thay thế các vật tư thiết bị hư hỏng; thời

17. 7
gian dừng lò chợ từ 14/11/2011 - 15/6/2012 để cắt ngắn 40m đầu lò chợ do đá trụ nổi
cục bộ với chiều cao 1,6  3,0 m; dừng hoạt động từ ngày 10/7/2012 đến 7/8/2012 để
hàn, sửa chữa máng cào lò chợ DSS-260; dừng lò chợ từ 8/7/2012 đến 24/8/2012 do
lượng nước chảy vào lò chợ lớn (lớn nhất vào ngày 19/8/2012, lên tới 394 m3
/h), ... Các
sự cố nêu trên đã xảy ra các hỏng hóc mang tính dây chuyền làm cho đồng bộ thiết bị hoạt
động không còn hiệu quả nên từ tháng 11/2012, các bên đã thống nhất dừng khai thác lò
chợ để thu rút thiết bị ra ngoài mặt bằng, thời gian thu rút từ tháng 01/2013 - 12/2013.
Như vậy, tính từ tháng 1/2008 đến tháng 12/2013 công nghệ cơ giới hóa khai
thác tại Công ty than Vàng Danh đã triển khai với thời gian tổng cộng là 6 năm. Trong
đó, thời gian dừng khai thác để sửa chữa là 1 năm 3 tháng (từ tháng 6/2011 đến hết
tháng 8/2012); thời gian hoạt động khai thác và có sửa chữa thiết bị thường kỳ là 3
năm 8 tháng; thời gian thực hiện thu hồi hệ thống thiết bị lò chợ là 13 tháng (từ tháng
12/2012 đến 12/2013). Tổng sản lượng khai thác được là 459.924tấn.Thống kê sản
lượng theo từng tháng xem bảng 1.2.
Bảng 1.2. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGHtại mỏ Vàng Danh
Năm
Tháng
Sản lượng than khai thác (tấn)
2008 2009 2010 2011 2012
Tháng 1
(sản lượng
tính theo
giai đoạn I -
21.341 tấn)
8.361 22.342
Tháng 2 16.343 10.767
Tháng 3 14.885 18.828
Tháng 4 17.226 6.746
Tháng 5 12.272 9.606
Tháng 6 8.032 9.542 9.910
Tháng 7 21.976 5.898 5.982
Tháng 8 19.264 8.170 14.357
Tháng 9 18.941 11.716 10.915 2.471
Tháng 10 24.640 20.031 15.721 3.331
Tháng 11 17.391 18.740 11.141
Tháng 12 18.352 20.292 5.767
Tổng 128.596 163.476 142.082 18.983 5.802
NSLĐ 10,0 10,2 10,8 3,6 5,5
Năng suất lao động trung bình: 9,5 tấn/công
Tổng sản lượng than khai thác giai đoạn II: 458.939 (tấn)

18. 8
Từ kinh nghiệm tại Công ty than Vàng Danh, tháng 8/2010công nghệ cơ giới
hóa sử dụng giàn thu hồi 01 máng cào tiếp tục được triển khai tại Công ty than Nam
Mẫuvới một số thông số công nghệ chính như chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày
lớp than hạ trần trung bình 3,9m và bước thu hồi than hạ trần là 0,8m.. Tính đến thời
điểm tạm dừng khai thác chuyển thiết bị ra ngoài mặt bằng để trung tu bảo dưỡng
(tháng 6/2015), công nghệ cơ giới hóa khai thác tại Công ty than Nam Mẫu đã triển
khai được 59 tháng, trong đó 49 tháng lò chợ hoạt động, 10 tháng lò chợ chuyển diện
và tháo chuyển thiết bị. Công nghệ đã được triển khai tại 04 lò chợ (03 lò chợ tại vỉa 6
và 01 lò chợ tại vỉa 5), tổng sản lượng khai thác được là 665.336 tấn. Chi tiết sản
lượng theo các tháng xem bảng sau.
Bảng 1.3. Tổng hợp sản lượng khai thác của lò chợ CGH tại mỏ Nam Mẫu
Năm
Tháng
Sản lượng khai thác (tấn)
Tổng cộng
2010 2011 2012 2013 2014 2015
Tháng 1 23.682 4.729 2.915 7.540 38.866
Tháng 2 20.622 7.457 6.341 4.805 39.225
Tháng 3 17.891 11.381 24.498 13.389 7.544 74.703
Tháng 4 22.825 9.005 36.500 16.322 4.244 88.896
Tháng 5 24.480 5.236 30.006 13.085 1.790 74.597
Tháng 6 15.202 5.768 12.819 10.650 44.439
Tháng 7 8.715 3.653 21.912 7.194 41.474
Tháng 8 9.107 9.140 5.307 20.320 1.274 45.148
Tháng 9 7.001 7.804 5.596 19.032 2.582 42.015
Tháng 10 8.992 7.651 3.192 17.105 10.172 47.112
Tháng 11 21.400 7.501 2.419 10.600 20.606 62.526
Tháng 12 28.150 6.075 371 5.068 26.273 65.937
Tổng cộng 74.650 171.588 64.114 204.201 124.462 25.922 664.937
NSLĐ 9,0 8,7 3,2 11,3 6,9 3,1 7,20
b. Đánh giá kết quả áp dụng
Tổng hợp kết quả áp dụng trong những năm vừa qua cho thấy tại mỏ Vàng
Danh sản lượng khai thác đạt từ 2.471 ÷ 24.640 tấn/tháng, trung bình 12.139
tấn/tháng; công suất lò chợ đạt từ 128.596 ÷ 163.476 tấn/nămm, trung bình 145.673
tấn/năm; NSLĐ đạt từ 3,6 ÷ 10,8 tấn/công, trung bình 9,5 tấn/công. Tại mỏ Nam Mẫu
sản lượng khai thác đạt từ 1.274 ÷ 36.540 tấn/tháng, trung bình 11.847 tấn/tháng; công

19. 9
suất lò chợ đạt từ 64.114 ÷ 204.201tấn/năm, trung bình 142.486tấn/năm; NSLĐ đạt từ
3,1 ÷ 11,3 tấn/công, trung bình 7,2 tấn/công. Tổng hợp kết quả đánh giá xem bảng 1.4.
Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kết quả áp dụng CGH hạ trần than nóc sử dụng giàn tự
hành loại 1 máng cào
Các chỉ tiêu cơ bản Vàng Danh Nam Mẫu Trung bình
Sản lượng tháng (tấn/tháng)
2.471 ÷ 24.640
12.139
1.274 ÷ 36.500
11.874
1.274 ÷ 36.500
11.982
Công suất lò chợ (tấn/năm)
128.596 ÷ 163.476
145.673
64.114 ÷ 204.201
142.486
64.114 ÷
204.201
143.788
Năng suất lao động (tấn/công)
3,6 ÷ 10,8
9,5
3,1 ÷ 11,3
7,2
3,1 ÷ 11,3
8,1
(Ghi chú: Giá trị trung bình không tính năm 2011, 2012 tại Vàng Danh và không tính
năm 2010, 2015 tại Nam Mẫu do không khác thác hết năm)
Hình 1.3. Biểu đồ sản lượng khai thác của lò chợ CGH hạ trần
Tỷ lệ tổn thất tại các lò chợ cơ giới hóa hạ trần sử dụng giàn thu hồi 01 máng
cào tại Công ty than Vàng Danh từ 15 ÷ 20%, tại Công ty than Nam Mẫu là 22,3 
31,9%, tương ứng với tỷ lệ thu hồi than từ 68,1÷ 85,0, trung bình 76,6%. Giá trị này
tương đương với tỷ lệ thu hồi của các lò chợ giá khung, giá xích hạ trần trong cùng
điều kiện.
Về năng suất lao động, lò chợ CGH cao gấp cao gấp 1,5 lần so với lò chợ giá
khung, giá xích trong cùng điều kiện đã chứng minh khả năng giải quyết vấn đề nhân
lực của công nghệ cơ giới hóa. Phân tích các yếu tố tham gia trong giá thành khai thác
145
142
0
50
100
150
200
250
Vàng Danh Nam Mẫu
1000T
2008 2009 2010 2011 2012
2013 2014 2015 Trung bình

20. 10
cho thấy mặc dù lò chợ cơ giới hóa có chi phí tiền lương và chi phí bảo hiểm thấp hơn
so với lò chợ giá khung, nhưng tổng thể giá thành phân xưởng khai thác một tấn than
vẫn cao gấp 2,6 lần (703.568 đồng/266.806 đồng). Tuy nhiên, công suất lò chợ trung
bình đạt thấp, từ 142.000 ÷ 145.000 tấn/năm (khoảng 32% so với thiết kế 450.000
tấn/năm) - tương đương với các lò chợ giá khung hoặc giá xích trong khi chi phí đầu
tư lớn dẫn đến giá thành khai thác cao và chưa đạt được hiệu quả về mặt kinh tế.
Hình 1.4. So sánh giá thành khai thác và năng xuất lao động của lò chợ CGH và
lò chợ giá khung, giá xích
Nguyên nhân dẫn đến công suất của lò chợ cơ giới hóa chưa đạt mục tiêu đề ra
được đúc rút tổng kết như sau:
* Nguyên nhân xuất phát từ điều kiện địa chất:
Các nguyên nhân xuất phát từ điều kiện địa chất ảnh hưởng đến hiệu quả khai
thác cơ giới hóa tại các công ty than Vàng Danh và Nam Mẫu gồm các yếu tố: góc dốc
vỉa lớn, đá kẹp duy trì có độ kiên cố lớn hơn khả năng cắt của máy khấu phải nổ, đá trụ
nổi cục bộ, đá vách cứng với bước sập đổ lớn gây lở gương tụt nóc, ... Chi tiết ảnh
hưởng của từng yếu tố như sau:
- Do yếu tố góc dốc vỉa:trong quá trình khai thác lò chợ CGH tại Công ty than
Nam Mẫu đã nhiều lần gặp sự cố trôi trượt giàn chống, máy khấu vận hành khó khăn
và cắt liên động điều khiển làm gián đoạn sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả
sản xuất.
- Do đá kẹp:Tại mỏ Vàng Danhtrong quá trình khai thác lò chợ II-8-2 khu
giếng, dọc gương lò chợ luôn duy trì và tồn tại từ 1  3 lớp đá kẹp bột kết phân lớp dày
từ 0,4  0,8 mcứng hơn khả năng cắt của máy khấu. Để xử lý trong những trường hợp
291
61
134
172
238
15
27
18
08
5.3
-
01
02
03
04
05
06
07
08
09
0
100
200
300
400
500
600
700
800
CGH Vinalta Giá khung, giá xích
tấn/công
x1000đ
Vật liệu Nhiên liệu, động lực Tiền lương + Bảo hiểm
Khấu hao cơ bản Chi phí khác NSLĐ
266,8
7
03,6

21. 11
này mỏ đã phải khấu gương bằng khoan nổ mìn làm giảm tốc độ khai thác. Đá kẹp sau
nổ mìn thường gây sự cố quá tải, hỏng hóc máng cào, cầu chuyển tải và máy nghiền
gây ách tắc sản xuất. Ngoài ra, việc nổ mìn đá kẹp thường xuyên cũng gây hỏng hỏng
các linh kiện thủy lực của giàn chống, máy khấu và làm rơ, rão máng cào lò chợ.
- Do biến động đá vách, đá trụ vỉa than:Trong suốt thời gian từ tháng 3 
9/2009 tại lò chợ CGH mỏ Vàng Danh liên tục phải xử lý hiện tượng đá trụ nổilên mặt
gương từ 0,3 ÷ 0,5m, lớn nhất lên tới 2,6m (cao hết mặt gương khai thác) bằng khoan
nổ mìn gây ảnh hưởng đến thiết bị và làm gián đoạn, ách tắc sản xuất. Đối với lò chợ
cơ giới hóa của Công ty than Nam Mẫu trong suốt giai đoạn từ 2014 ÷ 2015cũng phải
nhiều lần xử lý hiện tượng trụ nổi bằng khoan nổ mìn gây ra các sự cố hỏng hóc thiết
bị, đặc biệt là máy khấu và hệ thống thiết bị vận tải lò chợ như máng cào, cầu chuyển
tải, máy nghiền và gây ách tắc sản xuất tương tự tại Công ty than Vàng Danh. Ngoài
các vấn đề về đá trụ, tại mỏ Nam Mẫu, do đá vách trực tiếp cứng vững sập đổ với bước
gãy lớn đã làm gia tăng áp lực mỏ gây ra hiện tượng lở gương tụt nóc phải xử lý làm
và ảnh hưởng lớn đến tốc độ tiến gương
- Yếu tố thủy văn:Đây có lẽ là yếu tố ảnh hưởng nặng nề nhất đến công tác khai
thác của các lò chợ cơ giới hóa tại hai đơn vị.Tại Công ty than Vàng Danh, lò chợ cơ
giới hóa hạ trần bị ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn suối B khu Tây Vàng
Danh, thường xuyên có nước dột từ nóc lò chợ, lưu lượng từ 30  180 m3
/h. Đặc biệt
vào mùa mưa năm 2010, lưu lượng nước trong lò chợ lên tới từ 200  394 m3
/h, từ
tháng 7/2010 giảm còn 30  40 m3
/h. Lưu lượng nước chảy vào lò chợ lớn đã gây ra
các sự cố làm ách tắc sản xuất (ách tắc cho tuyến băng tải, thượng tháo than) và giảm
hiệu quả khai thác như: làm ẩm và cháy động cơ điện của thiết bị; các thiết bị nhanh
hỏng hóc do bị ăn mòn bởi nước có tính axít; thường xuyên phải xử lý hiện tượng lở
gương tụt nóc do than ngậm nước bị giảm yếu.
Tại Công ty than Nam Mẫu, do phía trên bề mặt địa hình do đơn vị khác quản
lý nên không xử lý được hiện tượng nước mặt ngấm qua địa tầng chảy xuống lò chợ.
Trong mùa mưa lò chợ thường thường xuyên có nước với lưu lượng lớn, gây ra các
ách tắc sản xuất tương tự tại Công ty than Vàng Danh như: làm ngập lụt đường lò khu
vực áp dụng cơ giới hóa (năm 2013), làm ẩm và cháy động cơ điện của các thiết bị;
các thiết bị nhanh hỏng hóc do bị ăn mòn bởi nước có tính axít cao.
* Nguyên nhân xuất phát từ vấn đề kỹ thuật:
Các nguyên nhân xuất phát từ vấn đề kỹ thuật được đúc rút gồm khấu lò chợ
vượt thượng, khấu vê lò chợ, hạn chế về quy mô trữ lượng lò chợ, thiết bị nhập khẩu
trong nước chưa sản xuất được linh kiện đặc chủng, ... Chi tiết như sau:
- Do phải khấu lò chợ vượt thượng:Trong quá trình khai thác diện đầu tiên tại
mỏ Nam Mẫu, lò chợ CGH đã phải khấu vượt qua hai lò thượng chéo +160/+170 và

22. 12
thượng vận tải +160/+190. Tổng thời gian khấu vượt qua hai thượng này mất tới 12
tháng (cả năm 2012)làm hạn chế sản lượng và hỏng hóc thiết bị dẫn đến tồng chiều dài
tiến gương trong một năm chỉ khoảng 85m, tương ứng sản lượng khai thác khoảng
70.000 tấn. Ngoài ra, để tăng trữ lượng huy động lò chợ, mỏ đã đã tổ chức khấu tràn
qua trụ than giữa lò song song chân mức +160 với lò vận tải +155. Quá trình khai thác
tại khu vực này mất nhiều thời gian, ảnh hướng lớn đến tiến độ khấu gương lò chợ cơ
giới hóa, các sự cố thường xảy ra làm hư hỏng thiết bị ảnh hưởng đến cả quá trình khai
thác về sau.
- Do phải khấu vê lò chợ:Tại Công ty than Vàng Danh, lò chợ cơ giới hóa được
áp dụng tại vị trí đã được quy hoạch và chuẩn bị cho lò chợ khai thác thủ công, các
đường lò dọc vỉa đã được đào bám trụ và tạo thành 2 góc quay lớn từ 35  70º. Do đó,
trong quá trình khai thác lò chợ cơ giới hóa phải khấu vê nhiều dẫn đến làm giảm năng
suất của máy khấu và gây ra các sự cố gãy chốt liên kết máng cào, đứt xích máng cào,
... Đây là một nguyên nhân không nhỏ dẫn đến lò chợ cơ giới hóa tại Vàng Danh chưa
thành công.
- Hạn chế về quy mô trữ lượng lò chợ:Tại Công ty than Nam Mẫu, trữ lượng
các lò chợ cơ giới hóa (từ 77.360 - 385.000 tấn) đều nhỏ hơn so với công suất thiết kế
(450.000 tấn/năm), dẫn đến hầu như hàng năm lò chợ đều phải chuyển diện (thời gian
chi phí cho một lần chuyển từ 2 ÷ 3 tháng), làm giảm thời gian khai thác liên tục của
thiết bị và giảm sản lượng chung của công nghệ.
- Vấn đề liên quan đến thiết bị:Các thiết bị lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than
Vàng Danh, Nam Mẫu được nhập khẩu từ Cộng Hòa Séc, trong nước chưa sản xuất
được các linh kiện đặc chủng của thiết bị (máy khấu, máy nghiền, cầu chuyển tải), nên
khi hỏng hóc phải chờ đợi nhập khẩu, lò chợ phải dừng sản xuất trong thời gian dài,
làm giảm sản lượng năm của công nghệ và nảy sinh các sự cố mang tính dây chuyền.
- Vấn đề liên quan đến năng lực của các công tác phụ trợ: Vấn đề này ảnh
hưởng ở cả hai công ty. Do dự án xây dựng mỏ không có lò chợ cơ giới hóa, nên các
công tác phụ trợ phục vụ khai thác từ vận tải than, vật liệu, tiết diện đường lò, ... được
xây dựng theo yêu cầu cần thông qua của lò chợ khấu gương bằng khoan nổ mìn với
sản lượng thông qua chỉ vài chục đến 100 tấn/h cho mỗi cánh, trong khi đó sản lượng
thông qua của lò chợ cơ giới hóa trong cùng một đơn vị thời gian lớn gấp vài lần, dẫn
đến thường xuyên xảy ra ách tắc sản xuất.
- Một số vấn đề khác:Một số vấn đề khác ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác lò
chợ có thể kể đến: (1) Mô hình hợp tác ba bên tại lò chợ CGH Vàng Danh là mô hình
mới, lần đầu tiên được thực hiện, nên trong quá trình triển khai đã xuất hiện nhiều vấn
đề phức tạp khó giải quyết như: vấn đề quản lý, vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thay
thế chi tiết thiết bị; vấn đề điều hành sản xuất từ đó làm ảnh hưởng đến hiệu quả chung

23. 13
của cả dự án; (2) Trình độ tiếp nhận công nghệ thời gian đầu và năng lực cơ khí phụ
trợ trong nước chưa đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa, ...
c. Đánh giá khả năng làm việc của đồng bộ thiết bị
Về khả năng chống giữ của giàn chống: Kết quả theo dõi áp lực mỏ tác động
lên các giàn chống tại lò chợ số 2 của Công ty than Nam Mẫu trong thời gian 3,5 tháng
từ 18/3/2013 đến 24/6/2013 cho thấy giàn chốngđã đáp ứng tốt yêu cầu chống giữ.
Tương tự, tại Công ty than Vàng Danh, mặc dù trải qua 6 mùa mưa nước chảy vào lò
chợ với lưu lượng lớn nhất 394 m3
/h lò chợ vẫn giữ được ổn định và không xảy ra tai
nạn lao động nặng nào. Đặc biệt, có thời điểm lò chợ dừng khai thác, giàn chống đứng
yên không di chuyển trong thời gian dài nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu chống giữ.
Về khả năng làm việc theo điều kiện góc dốc: Trong quá trình khai thác, phần
lớn các lò chợ có góc dốc từ 0  17º, trung bình 8º, một số khu vực vỉa than có góc dốc
đến 23º(Nam Mẫu). Kinh nghiệm cho thấy giàn chống Vinaalta hoạt động hiệu quả
trong phạm vi góc dốc nhỏ hơn 20º. Khi góc dốc lò chợ lớn hơn 20º, giàn chống và
máng cào trôi trượt mạnh theo hướng dốc, công tác khắc phục rất khó khăn, tốn nhiều
chi phí nhân lực và thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ khai thác và sản lượng lò
chợ.Ngoài ra, khi góc dốc lớn trên 20º, máy khấu làm việc mất ổn định gây nhiều sự
cố gián đoạn sản xuất.
Đối với điều kiện góc dốc theo phương khấu, thực tế giàn chống và máy khấu
đã làm việc được với góc dốc lên tới22º. Tuy nhiên, kết quả theo dõi cho thấy góc gốc
làm việc hiệu quả theo phương khấu của giàn chống và máy khấu trong lò chợ cơ giới
hóa chỉ đến 15º.
1.1.2. Công nghệ CGH đồng bộ, lò chợ sử dụng máy khấu kết hợp với giàn chống
thu hồi 02 máng cào
a. Khái quát quá trình triển khai áp dụng
* Dây chuyền 1: [14]
Mỏ than Hà Lầm được đơn vị Tư vấn (Viện Thiết kế Nam Kinh - Trung Quốc)
xây dựng theo mô hình mỏ hiện đại với sản lượng than cơ giới hóa hàng năm 1,8 triệu
tấn (01 lò chợ), sau được điều chỉnh thành 02 lò chợ (01 lò chợ công suất 0,6 triệu
tấn/năm và 01 lò chợ công suất 1,2 triệu tấn/năm), chiếm 75% tổng sản lượng toàn mỏ.
Trên cơ sở kinh nghiệm áp dụng công nghệ cơ giới hóa hạ trần thu hồi than nóc tại
Trung Quốc, đơn vị tư vấn đã lựa chọn đồng bộ thiết bị cơ giới hóa sử dụng giàn
chống thu hồi có kết cấu hai máng cào để áp dụng cho các lò chợ cơ giới hóa tại Công
ty than Hà Lầm.
Dây chuyền cơ giới hóa đầu tiên được triển khai lắp đặt tại lò chợ 11-1.14 vỉa
11.1 từ tháng 01  3/2015 dưới sự hướng dẫn của các chuyên gia Trung Quốc với công

24. 14
suất thiết kế 600.000 tấn/năm. Đặc điểm điều kiện địa chấtvỉa than khu vực lò chợ như
sau: chiều dày vỉa trung bình 6,8m, góc dốc vỉa trung bình 19º, chiều dài lò chợ theo
hướng dốc 108m, theo phương 420m.Tổ hợp thiết bị gồm 67 giàn chống mã hiệu
ZF4400/16/28, 06 giàn chống ngã ba lò đầu, lò chân, mỗi vị trí 03 giàn, mã hiệu ZFG
4800/18/28 kết hợp máy khấu dẫn động thủy lực MG150/375 - W, 02 máng cào
SGZ630/264.Một số thông số công nghệ chính của lò chợ: chiều cao khấu gương
2,5m, chiều dày lớp than hạ trần trung bình 5,5m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.
Hình 1.5. Đồng bộ thiết bị cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm
Sau khi kết thúc công tác chạy thử, hiệu chỉnh thiết bị, lò chợ chính thức vận
hành khai thác từ ngày 08/5/2015. Tính đến hết tháng 2/2017 đã khai thác được
1.055.747 tấn. Chi tiết thể hiện trong bảng 1.5.
Bảng 1.5. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 11, Công ty than Hà
Lầm [14]
TT Tháng
Sản lượng
(tấn)
NSLĐ
(tấn/công)
Phần trăm công
suất đạt được so
với thiết kế (%)
Tỷ lệ thu
hồi (%)
1 3/1/2015 1.927 Lắp đặt Lắp đặt Lắp đặt
2 4/1/2015 18.934 17,5 37,9 93.21
3 5/1/2015 36.000 17,7 72 94.23
4 6/1/2015 45.618 18,9 91,2 90.98
5 7/1/2015 42.506 17,7 85 91.10
6 8/1/2015 35.692 14,9 71,4 90.59
7 9/1/2015 35.842 14,9 71,7 90.83
8 10/1/2015 39.809 16,6 79,6 92.26
9 11/1/2015 23.022 9,6 46 91.26

25. 15
10 12/1/2015 21.696 9 43,4 91.14
11 1/1/2016 47.794 19,9 95,6 89.67
12 2/1/2016 32.797 13,7 65,6 89.90
13 3/1/2016 68.255 28,4 136,5 90.23
14 4/1/2016 58.245 24,3 116,5 90.05
15 5/1/2016 80.196 33,4 160,4 90.17
16 6/1/2016 81.346 33,9 162,7 90.43
17 7/1/2016 24.524 10,2 49,0 82,7
18 8/1/2016 12.578 5,2 25,2 65,2
19 9/1/2016 6.451 2,7 12,9 75,9
20 10/1/2016 42.012 17,5 84,0 69,4
21 11/1/2016 74.560 31,1 149,1 88,9
22 12/1/2016 76.506 31,9 153,0 88,3
23 1/1/2017 65.491 27,3 131,0 88,9
24 2/1/2017 83.946 35,0 167,9 92,1
Tổng cộng
/trung bình
1.055.747 19,6 91,6 81,4
* Dây chuyền 2:
Trên cơ sở thành công của dây chuyền 1 tại lò chợ cơ giới hóa vỉa 11, tháng
10/2016 Công ty than Hà Lầm tiếp tục đưa vào áp dụng dây chuyền công nghệ cơ giới
hóa đồng bộ thứ hai tại lò chợ 7-2 vỉa 7 với công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/năm. Theo
tài liệu địa chất, đặc điểm địa chất kỹ thuật khu vực lò chợ như sau: chiều dày vỉa than
thay đổi từ 2,35÷30,24mtrung bình 18,56m. Góc dốc vỉa than thường 2°÷25°. Trong
phạm vi diện khai thác đầu tiên có 11 lỗ khoan, thay đổi chiều dày vỉa 16,21÷28,12m,
trung bình 18,9mm, góc dốc vỉa thường là 2°÷25°; chiều dài lò chợ 154m, chiều dài
theo phương của lò chợ là 750m, chiều cao khấu gương 2,8m, chiều dày lớp than hạ
trần trung bình 15,07m và bước thu hồi than hạ trần là 0,63m.
Sau khi kết thúc công tác chạy thử, hiệu chỉnh thiết bị, lò chợ chính thức vận
hành khai thác từ ngày 08/12/2016. Tính đến hết tháng 3/2017 đã khai thác được
129.360 tấn. Chi tiết thể hiện trong bảng 1.6.

26. 16
Bảng 1.6. Tổng hợp kết quả khai thác lò chợ CGH tại vỉa 7, Công ty than Hà Lầm
[14]
TT Tháng
Sản lượng
(tấn)
NSLĐ
(tấn/công)
Phần trăm công
suất đạt được so
với thiết kế (%)
Tỷ lệ thu
hồi (%)
1 12/2016 12.523 5,2 12,5 78,1
2 1/2017 53.452 22,3 53,5 87,5
3 2/2017 63.385 26,4 63,4 92,4
Tổng cộng
/trung bình
129.360 18,0 43,1 86,0
b. Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu
Sản lượng và năng suất lao động đạt được của lò chợ cơ giới hóa tại vỉa 11 và
vỉa 7, Công ty than Hà Lầm trong thời gian vừa qua là rất khả quan. Theo thống kê sản
lượng tháng cao nhất đã đạt tới 83.946 tấn/tháng, năng suất lao động bình quân đạt tới
19,6 tấn/công. Việc đạt được kết quả này được đúc rút bởi một số nguyên nhân chủ
yếu sau: (1) điều kiện vỉa than khu vực đã khai thác của lò chợ thuộc loại thuận lợi về
chiều dày đến 17,87m, góc dốc chủ yếu dưới 15º; (2) công tác thu hồi ở máng cào sau
đồng thời với quá trình khấu gương đã cho phép nâng cao được sản lượng lò chợ; (3)
mỏ được xây dựng theo mô hình mỏ hiện đại với sản lượng chủ yếu từ cơ giới hóa
(toàn mỏ có 04 lò chợ, trong đó 02 lò chợ cơ giới hóa chiếm 75% sản lượng năm), nên
dây chuyền vận tải được thiết kế liên tục, đơn giản và đồng bộ với sản lượng phải
thông qua của lò chợ cơ giới hóa; (4) Các thiết bị mới được đầu tư nên không xảy ra
các hỏng hóc nghiêm trọng phải dừng sản xuất lâu.
Mặc dù sản lượng thực tế của lò chợ cơ giới hóa tại Công ty than Hà Lầm đạt
cao, gấp khoảng 2,0 lần so với các lò chợ giá khung, giá xích hạ trần, nhưng chưa đạt
được như kỳ vọng trong thiết kế. Nguyên nhân do quá trình khai thác lò chợ cũng đã
xảy ra một số sự cố như gặp phay có biên độ nhỏ, đá trụ nổi phải khấu cắt bằng khoan
nổ mìn, chiều cao cắt đá lớn lên tới tới 1,6 - 1,9 m (ví dụ theo dõi kỹ thuật thực
nghiệm hiện trường tại giàn số 39 ÷ 60, thời gian từ ngày 16 ÷ 30/9/2015); tụt lở nóc
và gương lò chợ do than mềm, vỉa không ổn định (ví dụ theo dõi kỹ thuật thực nghiệm
hiện trườngcác ngày 19/5, 25  27/5/2015, 01  07/6/2015, ...); khấu vê chỉnh tuyến lò
chợ; lò chợ khấu cắm xuống theo chiều dốc (lớn nhất lên tới 18º).
Cũng theo thống kê, tỷ lệ thu hồi than của lò chợ cơ giới hóa theo báo cáo của
Công ty than Hà Lầm đạt từ 65÷ 94,23%, trung bình 81,4% của lò chợ cơ giới hóa vỉa
11 và với 86% của lò chợ cơ giới hóa vỉa 7. Đạt được điều này là do công tác thu hồi
than được thực hiện độc lập bằng máng cào đặt trên nền lò phía phá hỏa, cho phép thu

27. 17
hồi tối đa than hạ trần, theo đó đã tăng được tỷ lệ thu hồi than sạch trong vỉa. Đây
chính là lợi thế của máng cào sau thu hồi triệt để than hạ trấn.
c. Đánh giá khả năng làm việc của đồng bộ thiết bị
Về khả năng chống giữ của giàn chống: Kết quả theo dõi áp lực mỏ tác động
lên các giàn chống tại hai dây chuyền lò chợ cơ giới hóa ở mỏ than Hà Lầm cho thấy
giàn chốngđã đáp ứng tốt yêu cầu chống giữ, đáp ứng tiêu chí kỹ thuật khả năng chịu
tải làm việc do nhà thiết kế đề ra.
Về khả năng làm việc theo điều kiện góc dốc: Trong quá trình khai thác, phần
lớn các lò chợ có góc dốc từ 225º, trung bình 15º. Kết quả khảo sát, thống kê cho
thấy giàn chống hoạt động hiệu quả trong phạm vi góc dốc nhỏ hơn 18º. Khi góc dốc
lò chợ lớn hơn 18º, giàn chống và máng cào trôi trượt mạnh theo hướng dốc, công tác
khắc phục rất khó khăn, tốn nhiều chi phí nhân lực và thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ
khai thác và sản lượng lò chợ.Ngoài ra, khi góc dốc lớn trên 18º, máy khấu làm việc
mất ổn định gây nhiều sự cố gián đoạn sản xuất.
Đối với điều kiện góc dốc theo phương khấu, thực tế giàn chống và máy
khấuthường phải khấu cắm xuống theo phương với góc dốc lên tới18º. Tuy nhiên, kết
quả theo dõi cho thấy góc gốc làm việc hiệu quả theo phương khấu của giàn chống và
máy khấu trong lò chợ cơ giới hóa chỉ đến 15º.
1.2. KINH NGHIỆM KHAI THÁC VỈA DÀY, THOẢI ĐẾN NGHIÊNG TRÊN THẾ
GIỚI
Khoảng gần 50% trữ lượng than công nghiệp của thế giới nằm trong miền chiều
dày vỉa trên 4m, phần lớn trữ lượng này phân bố tại Trung Quốc, Nga, Kazaxtan, Ba
Lan, Rumani và các quốc gia khác. Tại Nga, chỉ riêng bể than Kyzơbass trữ lượng vỉa
dày thoải đến nghiêng đã có khoảng 47,8 tỷ tấn. Ngày nay để khai thác các vỉa than
này người ta sử dụng hệ thống khai thác cột dài theo phương, sử dụng các tổ hợp cơ
khí hóa.[4, 5, 6]
Công nghệ cơ giới hóa khai thác các vỉa than dày, dốc thoải đến nghiêng trên
thế giới được phát triển theo ba dạng chủ yếu sau [4, 5, 6]:
- Sơ đồ hệ thống và công nghệ khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa;
- Sơ đồ hệt thống và công nghệ khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ trần
thu hồi than nóc.
Kinh nghiệm khai thác trong các sơ đồ công nghệ trên lần lượt như sau:
1.2.1. Kinh nghiệm áp dụng sơ đồ và hệ thống khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa
Khi khai thác các vỉa than dày từ 10 – 15 m hệ thống khai thác lưu than và thu
hồi nó khi khai thác lớp dưới được áp dụng phổ biến [12]. Tại mỏ than “Velenje” Nam

28. 18
Tư [5, 6] đã khai thác vỉa than dày đến 140 m với góc dốc 6 - 8º. Vỉa than được chia
thành các lớp với chiều dày mỗi lớp đến 20 m. Trong mỗi tập lại chia thành 2 lớp. Lò
chợ lớp trên trong mỗi tập làm nhiệm vụ khai thác và phá nổ than nền để tạo điều kiện
thuận lợi khi khai thác lớp dưới (hình 1.9). Khoảng cách vượt trước của các lớp tiếp
nhận từ 30 - 90 m.
Tại Cộng hòa Séc [5] vỉa dày được khai thác với việc làm yếu than của nền lò
chợ lớp trên và sau đó thu hồi tại lò chợ lớp dưới (Hình 1.6).
Để phá hủy phần than nền của lớp trên tiến hành đào các đường lò cách nhau 3 - 4
m từ trụ vỉa tại mỗi khoảng 40 m trên toàn bộ chiều dài ruộng mỏ. Từ các đường lò này
đào các cúp cách nhau 7 m và sâu 20 m. Từ đó khoan nổ mìn làm yếu than nền lớp trên.
a- khi khai thác vỉa dày đến 15 m; b- khi khai thác vỉa dày 15 - 20 m.
Hình 1.6. Khai thác vỉa dày thoải và nghiêng với việc lưu than vào không gian
khai thác và thu hồi khi khai thác lớp dưới
Ưu điểm của hệ thống khai thác làm yếu nền than lớp trên có ưu điểm là khối
lượng công tác đào lò chuẩn bị không lớn và tận dụng được áp lực mỏ để làm yếu lớp
than giữa.
Tại Nga các vỉa than dày chủ yếu được khai thác tại bê than Kuzơbass và một
phần tại các bể than "Vorkutaugol", "Severovostokugol", "VostSibUgol" và
"Primorskugol" [5, 6, 10].
Những đóng góp to lớn trong việc hình thành các cơ sở khoa họcvề quá trình
địa cơ học gây ra trong đất đá mỏ khi khai thác các vỉa than dày, đặc điểm quan hệ
tương hỗ của vì chống và đất đá vách khi điều khiển áp lực mỏ đã góp phần hoàn thiện

29. 19
và tạo ra những công nghệ mới. Đóng góp lớn nhất cho việc phát triển công nghệ khai
thác vỉa dày thoải và nghiêng được thực hiện tại Nga bởi các nhà khoa học như BV
Gromov, Ermakov AY, Kalinin VI, Makhno EY, Shundulidi IA Melnik VV Solovyev
AS và những người khác.Các mỏ than có công suất 1,5 triệu tấn than/năm đều có các
lò chợ công suất cao. Khai thác vỉa than dày được tiến hành vào những năm 60 của thế
kỷ 20. Vào thời điểm đó người ta đã chế tạo ra tổ hợp KTU-3M để hạ trần than từ lớp
than giữa qua cửa thu hồi kim loại.[5]
Hình 1.7. Khai thác vỉa dày thoải với việc làm yếu lớp trên bằng khoan nổ mìn
1- lớp thứ nhất; 2- lưới thép; 3- lớp thứ 2; 4- lớp than giữa; 5, 6- tổn thất than
Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới

30. 20
Công nghệ khai thác vỉa dày thoải với hạ trần than lớp giữa (hình 1.8), được
nghiên cứu bởi trường đại học Kuzniui.Theo sơ đồ công nghệ này, lớp thứ (1) được
khai thác bằng tổ hợp cơ giới và trải lưới (2) để ngăn đất đá phá hỏa từ lớp trên lẫn vào
than khi khai thác lớp dưới (3). Tổ hợp cơ giới (KM-8V, KM-130V) được sử dụng để
thu hồi than hạ trần từ lớp giữa (4).
Nhược điểm của sơ đồ công nghệ này là chi phí lưới thép cao; tổn thất than lớn
(5)(6) dẫn tới nguy cơ cháy mỏ đối với vỉa than có tính tự cháy.
Nhược điểm này có thể hạn chế nếu như sử dụng lưới gắn vào tổ hợp KM-130V
của lớp 1 (Hình 1.8). Trong đó điểm A phải được tính toán để khoảng cách vượt trước
của lò chợ trên đủ lớn nằm ngoài phần ảnh hưởng do lò chợ lớp dưới. Lưới được gắn
vào vị trí A của tổ hợp cơ giới khai thác lớp trên kéo theo toàn bộ lưới để thu hẹp phần
than tổn thất của lò chợ lớp dưới.
1- lớp thứ nhất; 3- lớp thứ 2; 4- lớp than giữa; 7- máng cào sau; 8- lưới thép; 9-mặt
nghiêng lớp than giữa; m1- chiều cao khấu gương lớp thứ nhất; m2- chiều cao khấu
gương lớp thứ 2;m3- chiều cao lớp giữa; m- chiều dày vỉa
Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày bằng tổ hợp cơ giới KM-130V với
lưới liên kết
Các tính toán (khả năng kéo lưới) đã chỉ ra rằng giải pháp hiệu quả để khai thác
các vỉa than dày từ 4,5 - 12 m.
Ở mỏ Bukatrantra bể than Phía Đông khai thác vỉa than dày 50m được chia
thành 2 lớp từ 7 - 25 m bởi lớp đá kẹp. Viện nghiên cứu KuzNIUI đã xây dựng công
nghệ lưu than giữa các lớp khấu. Lớp lắp đặt được khai thác trước tiên ở phía vách vỉa,
giàn chống dẻo được lắp đặt ở phía trụ vỉa than. Lớp giữa được khai thác theo hướng
dốc sử dụng tổ hợp cơ giới KM-81E. Lớp than giữa giàn dẻo và vách cảu lớp này bị
phá sập do áp lực tựa và được lưu lại trong khoảng trống đã khai thác [10].

31. 21
Lớp dưới được khai thác nhờ tổ hợp giàn chống KTU. Khi khấu lớp dưới tiến
hành phá sập trần than lớp giữa và tháo thu hồi than giữa các lớp.
Tại mỏ Karkinskaya bể than Treliask đã tiến hành nghiên cứu điều khiển đất đá
phá hủy của lớp lắp đặt trong khoảng trống đã khai thác bằng sét dẫn theo đường ống
gắn với giàn chống [10].
Tại bể than Kuzobass cũng đã nghiên cứu và thử nghiệm côg nghệ khai thác hết
chiều dày vỉa đến 5M bằng tổ hợp giàn chống KM-120 và 2UKP-5.
Về cơ bản tại các mỏ thuộc bể than Kuzobass đã áp dụng 2 hệ thống khai thác:
thu hồi than hạ trần và chia lớp nghiêng.Trong thời gian áp dụng hệ thống khai thác
chia lớp nghiêng đã giải quyết được vấn đề tháo than giữa các lớp và giảm tổn thất
than đồng thời đã xác định được giải pháp hoàn thiện bao gồm [6]:
- Sử dụng lớp than dày 1m làm lớp ngăn cách;
- Thay đổi hướng khấu của lớp trên và lớp dưới một góc 900
;
- Sử dụng tuần tự khai thác các lớp và chuyển sang sơ đồ “lớp - vỉa”
Bản chất của sơ đồ công nghệ khai thác tháo than lớp giữa như sau:
Vỉa than dày được chia thành 3 lớp, trong đó 2 lớp khấu chủ động, một lớp là bị
động. Lớp chủ động là lớp lắp đặt và lớp bị động là lớp giữa [22]. Đầu tiên cần khai
thác các cột theo phương nhờ tổ hợp AMC lắp đặt với chiều dày (1,8 - 2,5) m.
Khai thác phân lớp dày (2,2 - 2,5) m bằng các cột theo hướng dốc, phần than
còn lại giữa các lớp được phá vỡ bằng khoan nổ mìn sau đó được tháo qua các cửa
tháo vào máng cào [6].
Tại mỏ Lê Nin bể than Kuzobass vào những năm 1960 - 1970 đã sử dụng gần
20 tổ hợp KTU, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khi khai thác các vỉa dày áp dụng cơ giới
hóa đã tăng lên đáng kể, đạt 24.000 tấn/tháng [6, 10].
Đồng thời tại Nga đã tiến hành nghiên cứu tăng chiều dày khấu của vỉa than bởi
Viện IGD. Sau các thử nghiệm ở quy mô công nghiệp tại bể than Kuzobass, tổ hợp
KM-120 [10] bắt đầu được chế tạo hàng loạt.
Những năm gần đây tổ hợp 4KM-180, 2YKP-5 đã được áp dụng để khai thác
các vỉa dày trên 4 m bằng một lớp khấu. Tại mỏ Lê Nin đã khai thác vỉa dày (9 - 10) m
chỉ bằng 2 lớp khấu [10].
1.2.2 Kinh nghiệm áp dụng hệ thống khai thác hạ trần thu hồi than nóc
Về cơ bản ngày nay sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày thoải và nghiêng, lò chợ
trụ hạ trần thu hồi than nóc sử dụng tổ hợp cơ giới hóa đã được nghiên cứu đạt hiệu
quả [5, 6]. Sơ đồ công nghệ này là một trong các công nghệ khai thác vỉa dày thoải và

32. 22
nghiêng có triển vọng (Hình 1.10).
Trong hầu hết các trường hợp lớp than hạ trần sẽ tự sập đổ dưới tác động của áp
lực mỏ. Nếu than bền vững không tự sập đổ người ta tiến hành phá sập cưỡng bức
bằng khoan nổ mìn trong các lỗ khoan dài.
Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc
Để thu hồi than giữa các lớp người ta áp dụng 2 giải pháp công nghệ: phương
án sử dụng tổ hợp giàn chống một máng như KTU, KNKM của Nga, VHP-731 của
Hungary hoặc loại giàn khác và phương án là sử dụng thêm một máng cào sau lò chợ
(loại tổ hợp giàn chống 2 máng cào) ví dụ tổ hợp OKPV-70, KM-81V (Nga), ZFS
(Trung Quốc) hoặc các loại khác [5, 6, 10].
Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc dùng 1 máng cào
Khi sử dụng phương án giàn chống một máng cào đặt gần gương cho phép
giảm kích thước tổ hợp nhưng không đảm bảo khối than được chuẩn bị ở mức độ cần
thiết do khoảng cách đến cửa tháo nhỏ chính vì vậy dù than mềm vẫn cần hỗ trợ làm
vỡ bổ sung. Đồng thời còn gây bụi khi tháo than và mất an toàn khi làm việc (hình

33. 23
1.11). Mặt khác không cóa cửa thu hồi sau giàn gây nên tổn thất thu hồi than hạ trần
lớn. Đây cũng chính là hạn chế của tổ hợp giàn chống có một máng cào thu hồi trước.
Khi sử dụng phương án thứ 2 (tháo than thu hồi hạ trần vào máng cào sau) tạo
điều kiện thuận lợi cho biến dạng và phá hủy lớp than giữa. Tuy nhiên điều này làm
tăng đáng kể kích thước, trọng lượng của tổ hợp giàn chống và còn phải có thêm một
máng cào sau làm phức tạp thêm kết cấu của tổ hợp cũng như quá trình sử dụng, gây
quá tải lên thiết bị đặt nền lò vận tải (Hình 1.12).
Hình 1.12. Tổ hợp giàn chống tháo than hạ trần lên máng cào sau (tổ hợp giàn
chống sử dụng 2 máng cào)
Trong những năm gần đây tại Trung Quốc đã tiến hành các nghiên cứu công
nghệ khai thác vỉa thoải và nghiêng với hạ trần thu hồi than nóc (chủ yếu sử dụng tổ
hợp giàn chống sử dụng 2 máng cào). Họ đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển sơ đồ
khai thác này từ những năm 1982. Sau một thời gian nghiên cứu hoàn thiện năm 1995
sơ đồ này đã cho hiệu quả lớn so với các sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày thoải và
nghiêng chia lớp nghiêng. Sơ đồ này đã trở thành sơ đồ có hiệu quả cao và được áp
dụng phổ biến.[5]
Quá trình khai thác than được thực hiện bằng 2 cách: khấu than lớp dưới thực
hiện bằng máy liên hợp, dịch chuyển giàn chống, máng cào gần gương và vận hành
máng cào sau thu hồi than hạ trần.
Tại mỏ Jinging N0
3 đã khai thác vỉa dày tới 7m bằng lò chợ dài 290m tại độ sâu
700m và đã khai thác lớp dưới dày 3m, than hạ trần 4m. Than lớp trên tự phá hủy bởi
áp lực mỏ và được tháo vào máng cào sau.Sản lượng khai thác lớn nhất đã đạt đến
15.000 tấn/ngày [5]. Hiện nay công nghệ này đang được áp dụng trên toàn lãnh thổ
Trung Quốc đối với các mỏ có điều kiện vỉa dày công nghệ khai thác hạ trần vẫn luôn
được ưu tiên số một.
Nhờ kết cấu giàn chống hoàn hảo và các thông số công nghệ hợp lý tại mỏ than
Tasan vào năm 2011 đã khai thác gần 50.000 tấn/ngày từ một lò chợ ở độ sâu 400m

34. 24
với chiều dài lò chợ 235m, chiều dày khấu than 3,5m khi khai thác các vỉa than dày tới
20m và thu hồi than hạ trần. Tổn thất than khoảng từ (20 - 30)% [5].
Bảng 1.7. Tổng hợp một số mỏ than áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác hạ trần
thu hồi than nócở Trung Quốc [5]
Mỏ than
Chiều
dày vỉa,m
Chiều dày
lớp hạ
trần, m
Độ sâu khai
thác, m
Chiều dài
lò chợ, m
Sản lượng khai thác,
nghìn tấn/ngày
Tổn thất,
%
Trung bìnhLớn nhất
Jining№3 7,0 3,0 700 290 - 15 30
Dongtan 6,0 3,0-3,5 710 223 - 16 14
Gaohe 6,5 2,5-2,8 470 236 - 8 -
Tashan 12-20 3,5 400 235 35 50 20-30
Tại nước Úc hệ thống khai thác thu hồi than hạ trần cũng được nghiên cứu từ
những năm 2003. Năm 2006 đã áp dụng tại mỏ Austar và thu được kết quả khả quan.
Hiện nay hệ thống này được áp dụng phổ biến tại nước Úc khi khai thác các vỉa than
dày thoải và dốc nghiêng.
Tại nước Séc đã sử dụng hệ thống “Valenje” khấu lớp dưới với chiều dày tới
4m bằng máy liên hợp khấu than và hạ trần than nóc bằng phương pháp khoan nổ mìn
từ các lỗ khoan dài đến 17m (Hình 1.13) [5].
Hình 1.13. Sơ đồ công nghệ “Valenje” khai thác vỉa dày thoải và nghiêng tại Séc
1.2.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của một số hệ thống khai thác
Trong bảng 1.8 và bảng 1.9 tổng hợp và so sánh những ưu nhược điểm giữa các
hệ thống khai thác vỉa dày thoải và nghiêng.
Ký hiệu dấu “-” thể hiện hệ thống được đánh giá với chỉ số thấp nhất (nhược điểm);

35. 25
Ký hiệu dấu “++” thể hiện hệ thống có ưu thế nhất (ưu điểm)
Bảng 1.8. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày tới 7 m
Các chỉ tiêu
HTKT chia
lớp nghiêng
HTKT lò chợ trụ
hạ trần than nóc
Chiều dày khai thác, lớp + -
Diện tích gương + ++
Năng suất lao động - +
Tổn thất than + -
Nguy cơ với than tự cháy + -
Điều khiển đá vách + -
Điều khiển mức độ làm bẩn than + -
Chi phí cho công tác đào lò chuẩn bị - ++
Khối lượng máy móc sử dụng - +
Khả năng kiểm soát độ ổn định của gương + +
Khả năng khai thác chọn lọc + -
Khả năng loại bỏ đá kẹp + -
Chi phí bảo vệ đường lò - -
Mức độ tập trung hóa sản xuất - +
Chi phí năng lượng - ++
Nhu cầu nhân lực thực hiện - +
Mức độ phụ thuộc vào khả năng ổn định của than - +

36. 26
Bảng 1.9. Khai thác áp dụng một số HTKT các vỉa dày trên 7 m
Các chỉ tiêu
Hệ thống khai
thác chia lớp
nghiêng
Hệ thống khai
thác lò chợ trụ
hạ trần than nóc
Chiều dày khai thác, lớp + -
Diện tích gương + ++
Năng suất lao động + ++
Tổn thất than + -
Nguy cơ với than tự cháy + -
Điều khiển đá vách + -
Điều khiển mức độ làm bẩn than + -
Chi phí cho công tác đào lò chuẩn bị + ++
Khối lượng máy móc sử dụng + ++
Khả năng kiểm soát độ ổn định của gương + -
Khả năng khai thác chọn lọc + -
Khả năng loại bỏ đá kẹp - -
Chi phí bảo vệ đường lò + ++
Mức độ tập trung hóa sản xuất + ++
Chi phí năng lượng + ++
Nhu cầu nhân lực thực hiện + ++
Mức độ phụ thuộc vào khả năng ổn định của than + -
Trên cơ sở đó để đánh giá khả năng và tính khả thi của việc sử dụng các hệ
thống khai thác trong điều kiện vỉa dày dốc thoải và nghiêng tại mỏ Hà Lầm đối với
chiều dày vỉa than (10 – 13) m:
Tùy thuộc vào đặc điểm điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ để khai thác các vỉa
dày thoải và nghiêng có thể sử dụng nhiều hệ thống khai thác khác nhau. Với mục tiêu
để nghiên cứu một số thông số của sơ đồ công nghệ khai thác vỉa dày dốc thoải và
nghiệng, luận án lựa chọn vị trí địa điểm là lò chợ cơ giới hóa tại mỏ Hà Lầm, tính đến
thời điểm hiện tại, đây là một mỏ có điều kiện phù hợp nhất để triển khai công tác
nghiên cứu cho vấn đề đặt ra của luận án.

37. 27
Có rất nhiều phương án để khai thác các vỉa than dày thoải và nghiêng đã được
thực hiện ở trong nước và trên thế giới. Tuy nhiên, thực tế hiện nay các hệ thống khai
thác vỉa dày thoải và nghiêng trên thế giới cũng như ở trong nước chủ yếu được phát
triển theo 2 hướng chính là:
1. Hệ thống khai thác chia lớp nghiêng, hạ trần than lớp giữa;
2. Hệ thống khai thác lò chợ trụ hạ trần than nóc lên máng cào gương hoặc
máng cào sau thu hồi.
Trong điều kiện thực tế của mỏ Hà Lầm hiện nay đang sử dụng hệ thống khai
thác lò chợ trụ hạ trần thu hồi than nóc lên máng cào phía sau (sử dụng tổ hợp cơ giới
có kết cấu giàn cơ khí hóa sử dụng 2 máng cào một máng cào gương và một máng cào
sau thu hồi than hạ trần) độc lập.
1.3. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA MỘT SỐ TÁC GIẢ TRONG VÀ NGOÀI
NƯỚC VỀ VẤN ĐỀ KHAI THÁC LÒ CHỢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA
CHO VỈA DÀY, DỐC THOẢI ĐẾN NGHIÊNG
Cho đến nay, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về các thông số của lò chợ
sử dụng thiết bị cơ giới hóa cho điều kiện vỉa dày, dốc thoải và nghiêng. Tuy nhiên,
đối với các điều kiện địa chất vỉa than dày tại Việt Nam, một số đề tài đã được nghiên
cứu như sau:
* Luận án tiến sĩ của tác giả Phùng Mạnh Đắc (tiếng Nga): Nội dung của Luận
án nghiên cứu về các vấn đề sau:
- Lựa chọn phương pháp tháo than trên cơ sở phân tích kinh nghiệm khai thác
vỉa dày nghiêng trong điều kiện địa chất phức tạp
- Xác định quy luật dịch chuyển của than và đất đá trong phễu tháo than than và
xác định các tham số hợp lý như chiều dày lớp than hạ trần, khoảng cách cửa tháo
than, phương pháp thu hồi hợp lý để giảm tổn thất
- Đề xuất sơ đồ công nghệ chia lớp, hạ trần trên cơ sở các tham số hoàn thiện.
* Luận án tiến sĩ của tác giả Trương Đức Dư (tiếng Việt): Nội dung của Luận
án nghiên cứu về các vấn đề sau:
- Xác định một số thông số cơ bản của công nghệ khai thác hạ trần như: góc
nghiêng gương trần than, khoảng cách các cửa tháo than, chiều dày vỉa tối đa thực hiện
khai thác hạ trần trong điều kiện công nghệ khai thác thời điểm thực hiện luận án (giá
thủy lực di động).
* Luận án tiến sĩ của tác giả Vũ Thái Tiến Dũng (tiếng Việt): Nội dung của
Luận án nghiên cứu về các vấn đề sau:

38. 28
- Xác định chiều dày lớp than hạ trần hợp lý;
- Nghiên cứu các yếu tố khả năng sập đổ của đá vách và góc mặt trượt trần than
ảnh hưởng đến khả năng thu hồi than nóc;
1.4. KẾT LUẬN
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, chương 1 luận án rút ra một số kết luận sau:
(1) Ngày nay tại các mỏ hầm lò của Việt Nam cũng như tại các nước có nền
công nghiệp khai thác than phát triển (Nga, Trung Quốc, Ba Lan, Nam Phi…) khi khai
thác các vỉa than dày trên 5 - 6 m thường sử dụng các công nghệ khai thác sau:
+ Phân chia vỉa thành các lớp nghiêng, tại mỗi lớp khai thác độc lập bằng hệ
thống khai thác cột dài theo phương. Chiều dày mỗi lớp khấu từ 2,5 – 2,7 m, hoặc tới 5
- 6 m khi sử dụng các tổ hợp cơ giới (khấu một lần nếu không chia lớp). Phương pháp
điều khiển đá vách là phá hỏa toàn phần.
+ Công nghệ khai thác hạ trần thu hồi than nóc;theo sơ đồ công nghệ này vỉa
than sẽ được khấu một lớp bám trụ với chiều dày từ 2,5 – 3,5 m, chiều dày lớp than hạ
trần từ 6 – 13 m. Cố một số trường hợp thu hồi than hạ trần đến 17 m.
(2)Các kết quả phân tích kinh nghiệm khai thác vỉa dày thoải và nghiêng trên
thế giới đã chỉ ra rằng khi chiều dày vỉa lớn hơn 10 – 12 m cần phải xem xét lựa chọn
sơ đồ công nghệ cho phép giảm thiểu tổn thất khai thác. Trong trường hợp này tổn thất
tăng thêm khi sử công nghệ chia lớp nghiêng và để lại trụ giữa các cột, còn khi sử
dụng công nghệ khai thác lò chợ trụ hạ trần với một máng cào gương sẽ dẫn đến tổn
thất lượng than lớn trên trụ vỉa trong không gian đã khai thác phía sau của lò chợ, đây
chính là hạn chế tổ hợp giàn chống sử dụng một máng cào.
(3)Trong điều kiện các vỉa dốc thoải và nghiêng, chiều dày vỉa trên 10 -12 mthì
việc áp dụng hệ thống khai thác chia lớp nghiêng theo vỉa, khấu lớp vách- lớp trụ và hạ
trần thu hồi than lớp giữa sử dụng tổ hợp giàn chống 2 máng cào độc lập có hiệu quả
cao và nhiều lợi thế do chiều dày lớp hạ trần nhỏ, giảm được tổn thất. Tuy nhiên, công
tác chuẩn bị và khai thác phức tạp, chi phí lớn. Do đó, việc khai thác lò chợ hạ trần
than nóc cần nghiên cứu áp dụng với việc trên cơ sở đánh giá ảnh hưởng của điều kiện
địa chất - kỹ thuật và lựa chọn các thông số công nghệ phù hợp nhằm tăng hiệu quả
khai thác.
(4) Có phương án xác định độ lớn hợp lý của góc trượt than hạ trần để giảm tổn
thất trong quá trình thu hồi than nóc hoặc than lớp giữa trong mối quan hệ ảnh hưởng
của đá vách - xuống khối than hạ trần, khối than hạ trần – với giàn chống và không
gian khai thác trong lò trợ.

39. 29
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT -
KỸ THUẬT MỎ ĐẾN QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC
Khả năng thu hồithan hạ trần trong các lò chợ phụ thuộc rất lớn vào điều kiện
địa chất và công nghệ khai thác. Những yếu tố ảnh hưởng đó là: mức độ phá huỷ kiến
tạo, tính chất đá vách vỉa (tính chất cơ lý, mức độ phân lớp, tính nứt nẻ, độ ngậm
nước), đặc điểm vỉa than (chiều dày, góc dốc vỉa và độ ổn định của chúng, chiều dày
kẹp, số lượng và độ ổn định của đá kẹp trong vỉa than, tính chất của than), loại vì
chống với cơ cấu thu hồi than nóc, chiều rộng bước hạ trần, khoảng cách các cửa tháo
than .v.v..
Dưới đây, luận án sẽ tiến hành phân tích quy luật dịch chuyển của than nóc và
những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi than hạ trần khi áp dụng lò chợ
cơ giới hóa đồng bộ.
2.1. QUY LUẬT DỊCH CHUYỂN CỦA THAN NÓC
Than nóc là một bộ phận nằm dưới vách trực tiếp cần phải thu hồi, đảm bảo yêu
cầu bảo vệ và duy trì tính ổn định giàn chống và đảm bảo không gian sập đổ của đá
vách phía sau lò chợ. Quy luật vận động dạng này của than nóc và đặc tính môi trường
lực học của nó có quan hệ rất chặt chẽ với nhau. Theo nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng,
dịch động do khai thác là căn nguyên phát sinh biểu hiện áp lực mỏ, biểu hiện áp lực
tựa trong khai thác lò chợ cũng là do dịch động trong khai thác lò chợ tạo nên. Theo
bước dịch chuyển của là chợ, sự phân bố áp lực tựa trước và sau lò chợ thể hiện như
hình 2.1.[7]
Hình 2.1. Sự phân bố áp lực tựa trước sau lò chợ khai thác
Áp lực tựa phía trước khối than hình thành là do biến dạng của khối than tiếp
cận với bề mặt gương lò chợ, khối than bị nén ép phá hủy, hoàn toàn mất đi khả năng
mang tải; ở vị trí phía trước cách xa gương lò chợ hơn, do áp lực xung quang tăng nên
cường độ giới hạn của than cũng dần dần tăng, khả năng mang tải trong khối than cũng
từng bước nâng cao, tạo nên sự phân bố ứng lực nội bộ trong khối than phía trước
gương và hình thành vùng áp lực tựa.
Cũng theo bước dịch chuyển của lò chợ, phá hủy than nóc dần phát triển về
phía trước, quan hệ tác động tương hỗ giữa than nóc và đá mỏ xuất hiện một vòng biến
Khối than trước gương lò chợ Khu vực phá hỏa sau lò chợLò
chợ

40. 30
hóa mới. Quá trình phân bố ứng lực này là biến động ảnh hưởng do nhiều nguyên
nhân, vì thế phá hủy than nóc cũng là biến động, phát triển.
Thông qua phân tích quy luật thay
đổi áp lực tựa đối với than nóc khai thác
lò chợ hạ trần thu hồi than và quan trắc
hiện trường nhận thấy, do áp lực của áp
lực tựa, than nóc phân thành 4 vùng
(Hình 2.2): Theo thể hiện trên hình
2.1vùng hoàn chỉnh (I) (vùng biến dạng
đàn hồi), vùng phát triển phá hủy (II)
(vùng biến dạng dẻo), vùng phát triển nứt
gãy (III) (áp lực tựa than nóc phía trên
giàn chống xu thế bằng 0) và vùng sập đổ
vỡ vụn (IV).
Hình 2.2. Phân bố biến dạng than nóc
Vùng biến dạng đàn hồi (I) nằm ở điểm giá trị lớn nhất về phía cạnh khối than
có trạng thái nén duỗi, lượng nén duỗi tương đối nhỏ, các nứt nẻ xảy ra không rõ ràng,
như đặc trưng biến dạng tính đàn hồi cũng phù hợp với quy luật. Vùng biến dạng dẻo
(II) nằm ở vị trí điểm giá trị cao nhất đến gương lò có trạng thái nở nứt ngang, dịch
chuyển vị trí ngang lớn hơn vị trí dịch chuyển vuông góc, vị trí dịch chuyển vuông góc
từ trên xuống dưới tăng lên, độ lớn vị trí dịch chuyển và khoảng cách đến gương lò tạo
thành quan hệ hàm số mũ. Vùng phát triển nứt nẻ (III) nằm ở phía trên vùng điều
khiển vách của giàn chống, do sự di chuyển về phía trước để dỡ tải của giàn chống,
than nóc dần dần bị vỡ vụn, vị trí dịch chuyển vuông góc lớn hơn vị trí dịch chuyển
ngang, vị trí dịch chuyển vuông góc từ dưới lên trên giảm, vị trí dịch chuyển ngang
phía trên than nóc là lớn nhất, độ lớn vị trí dịch chuyển và khoảng cách đến gương lò
tạo thành quan hệ hàm số chỉ số. Vùng sập đổ vỡ vụn (IV) nằm phía trên cửa tháo than
và đuôi xà nóc của giàn chống, than nóc từ đó mà sập xuống, phía dưới than nóc sập
có kích thước độ hạt nhỏ, phía trên có kích thước lớn, khi mở cửa tháo than thì than ở
phía dưới sập xuống dễ dàng, phía trên than nóc thường bị nén ép thành vòm, đuôi xà
dao động hoặc cột đập vụn (bằng cơ) phá vỡ chân vòm có thể làm cho than nóc từng
bước rời rạc mà sập đổ xuống, cần phân biệt vùng sập đổ lần đầu IV1 và vùng sập đổ
cuối cùng IV2.[7].
Từ quá trình phá hủy than nóc cho thấy, sự tạo thành vùng phá hủy than nóc lần
đầu chủ yếu là tác dụng của áp lực tựa phía trước gương lò. Khi tiếp cận với gương lò
thì trở lại đá vách, điều này có liên quan đến kết cấu của đá vách, đặc biệt có quan hệ
với cường độ và bước phá hỏa. Trong vùng điều khiển vách, chủ yếu là tác dụng
chống giữ nhiều lần của giàn chống đối với đá vách, mà căn cứ và cơ sở phá vỡ than
nóc là điều kiện về cường độ tự thân trọng lượng của nó.