Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864 Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net Download luận án tiến sĩ ngành khai thác mỏ với đề tài: 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, cho các bạn làm luận văn tham khảo

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
XV Xuyên vỉa
TB Tây Bắc
ZHF Giá thủy lực di động kiểu ZHF
LAC Fast Lagrangian Analyis of Continua
UDEC The Universal Distinct Element Code
CNKT Công nghệ khai thác
CLTĐ Cột thủy lực đơn
HDIB Xà kim loại kiểu HDJB
GTLDĐ Giá thủy lực di động
HDFBC Xà hộp
SNG Khối các nước thuộc Nga
XDY Giá thủy lực di động kiểu XDY
VINAALTA Giàn chống tự hành kiểu VINAALTA
2ANSH Giàn chống tự hành kiểu 2ANSH
OKU Cột chống pha hỏa kiểu 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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.

12. 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

13. 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.

14. 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.

15. 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),

16. 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.

17. 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
Đơn
vị
Giá trị
1
Vật liệu chống
giữ
Giá thủy
lực di
động
Giá khung
thủy lực di
động phân
thể
Giá khung
thủy lực di
động chỉnh
thể
Giá thủy
lực di động
có xích
2
Chiều dày vỉa
than
m 3,2 ÷ 6,3 3,2 ÷ 6,0 3,0 ÷ 9,8 3,6 ÷ 7,8
3
Chiều cao khấu
gương
m 2,2 2,2 2,2 2,2
4
Chiều cao hạ
trần
1,0 ÷ 4,9 1,0 ÷ 4,8 0,8 ÷ 7,6 1,4 ÷ 5,6
5 Góc dốc vỉa độ
≤ 35
(35  45)*
20 ÷ 40 10 ÷ 30 25 ÷ 32
6 Chiều dài lò chợ m 60 ÷ 150 50 ÷ 130 60 ÷ 150 50 ÷ 140
7 Công suất lò chợ T/năm
60000 ÷
180000
50000 ÷
150000
80000 ÷
250000
80000 ÷
200000
8
Năng suất lao
động
T/công 3,0 ÷ 5,5 3,0 ÷ 5,0 3,3 ÷ 9,0 5,8 ÷ 7,2
9
Chi phí gỗ cho
1000 T than
m3
1,95 ÷ 5,4 1,3 ÷ 2,4 1,5 ÷ 4,6 -
10
Chi phí lưới thép
cho 1000 T than
kg 503 ÷ 675 412 ÷ 734 - -
11
Chi phí thuốc nổ
cho 1000 T than
kg 98 ÷ 120 117 ÷ 184 60 ÷150 100 ÷ 146
12
Chi phí kíp nổ
cho 1000 T than
cái 490 ÷ 558 517 ÷ 645 250 ÷ 500 500 ÷ 680
13
Chi phí dầu nhũ
hoá cho 1000 T
than
kg 150 ÷ 243 108 ÷ 167 35 ÷ 120 114 ÷ 154
14
Tổn thất than
theo công nghệ
% 18 ÷ 27 17 ÷ 25 20 ÷ 28 20 ÷ 28
15
Địa điểm áp
dụng
Hầu hết
các mỏ
hầm lò
Nam Mẫu,
Đồng Vông,
86, Cầm
Thành, Khe
Chàm
Hầu hết
các mỏ
hầm lò
Thống
Nhất, D-
ương Huy,
Đông Bắc

18. 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
Lßdäc vØavËnt¶i
Lßdäc vØath«nggiã
a
a
b
MÆt c ¾t b - b
Lßdäc vØavËnt¶i
Lßdäc vØath«nggiã
MÆt c ¾t a - a
0÷45°
b
60÷150m
3,0÷10,0 m
2,2m
Hình 1.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương, khấu lớp trụ hạ trần
than nóc
1600
2200
1710
2200
a. Chống giữ lò chợ bằng giá thủy
lực di động
b. Chống giữ lò chợ bằng giá thủy
lực di động có xích
1950
2200
2200
2000
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

19. 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.

20. 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

21. 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.
mÆt c¾t b -b mÆt c¾t c -c
mÆt c¾t d -dmÆt c¾t e -e
45.000 120.000
LßdäcvØath«nggiã
mÆt c¾t a -a
Dµntùhµnh
LßdäcvØavËnt¶i
45.000120.000
DµnchèngM¸ngcµoM¸ykhÊu
e e
a
a
bb
cc
d d
LßdäcvØath«nggiã
mk
mv
mt
35°
M¸ngthuhåi
mk
mv
mt
mk
mv
mt
mk
mv
mt
LßdäcvØavËnt¶i
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

22. 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
TT Tên chỉ tiêu
Đơn
vị
Số lượng
Vàng Danh Nam Mẫu
1 Chiều dày vỉa than m 7,0 6,7
2 Chiều cao khấu gương m 2,8 2,8
3 Chiều cao hạ trần m 4,2 3,9
4 Góc dốc vỉa than độ 14 16
5
Chiều dài lò chợ theo hướng
dốc
m 120 102
6 Sản lượng khai thác một tháng T
19200 
23.100
15200 
29500
7 Công suất lò chợ T/năm 250.000 250.000
8 Năng suất lao động T/công 12,7 10,6
9
Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000
T than
lít 40  50 40  50
10
Chi phí răng khấu cho 1000 T
than
cái - 14  15
11 Tổn thất than % 23,6 21,2

23. 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

24. 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.
LßdäcvØavËnt¶i lí ptrô
Lßchî lí pv¸ch
Lßchî lí ptrô
b
2,2m
2,2m
5,8÷8,0m
28÷35°
MÆt c ¾t b - b
a
a
LßdäcvØa
vËnt¶i lí pv¸ch
b
100÷140m
LßdäcvØa
th«nggiãlí ptrô
LßdäcvØath«nggiãlí pv¸ch
MÆt c ¾t a - a
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

25. 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
Đơn
vị
Số lượng
1 Vật liệu chống giữ
Giá thủy lực
di động có
xích
Giá khung thủy
lực di động
2 Chiều dày lớp khai thác m 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 100  110 120  140
7 Công suất lò chợ T/năm
50000 
70000
200000 
250000
8 Năng suất lao động T/công 2,8  3,5 6,2  7,0
9
Chi phí thuốc nổ cho 1000 T
than
Kg 35  45 90  120
10 Chi phí kíp nổ cho 1000 T than Cái 90  120 360  400
11 Chi phí gỗ cho 1000 T than m3
9,0  12 2,0  3,0
12
Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000
T than
Kg 60  80 50  70
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-

26. 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).

27. 18
Lß däc vØa vËn t¶i lí p trô
Lí p ng¨ n c ¸ ch nh©n t¹ o
Lß chî lí p v¸ ch
80-:-150m
Lß c hî lí p trô
b
MÆt c ¾t b - b 80-:-150m
a
a
b
Lß däc vØa
vËn t¶i lí p v¸ ch
Lß däc vØa
th«ng giã lí p trô
Lß däc vØa th«ng giã lí p v¸ ch
MÆt c ¾t a - a
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

28. 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,

29. 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

30. 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

31. 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

32. 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.

33. 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.

34. 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:
 
nmnjnn
imijii
mj
mj
ij
JJJJ
JJJJ
JJJJ
JJJJ
JA
......
..................
......
..................
......
......
21
21
222221
111211
 (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.

35. 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 { 0
ijJ }
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:
KTH = n
n
i
Ki1
(1.2)
và KTH = 
n
i
Ki
1
(1.3)
Trong đó: Ki - điểm của tính chất thứ i, xác định thông qua công thức:
Ki = CH
Jij
Jij
(1.4)
n- Số lượng các chỉ tiêu được xem xét.
CH
ij
J - 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 =

36. 27
max,CH
Jij
Jij
một phần khác sẽ giảm Ki +k = .minCH
Jij
Jij
Trong điều kiện như
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 )
KTH =  n
n
i
ii mk1
, (1.5)
và KTH = 
n
i
ii mk
1
),( (1.6)
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

37. 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 :
mi =

n
i
i
i
S
S
1
(1.7)
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 1 iK và 0 1 im với 1
1

n
i
im . 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

38. 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:
F(X,Y) = C+EHK  min (1.8)

39. 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) = ),( YXF i
n
m
i  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.
),( YXF i
n
m
i - 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 ),( YXF i
n
m
i
Xi  Di

40. 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 ),( YXF i
n
m
i trong
tập hơp Di . Hiển nhiên phương án cần tìm không thể nằm trong Vi . Thưc tế
phương án nào đó:
X*
= (x*
1, x*
2, … , x*
i, … x*
n)  Vi
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 = WV1.
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 =
WV1V1V2,…, 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: 1 - Tập hợp các lời giải giai đoạn tối ưu thứ nhất;
2 - Tập hợp các lời giải giai đoạn tối ưu thứ hai;
 = 21  - 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
 2 . 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

41. 32
không thể xẩy ra vì lúi xa cực tiểu của hàm F. vì Vậy X0
 2 . Do phạm vi
2 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 )( 12  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

42. 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

43. 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.

44. 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

45. 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.

46. 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
Mô
đun
đàn
hồi,
GPa
Lực kết
dính,
MPa
Góc
nội
ma
sát,
độ
Dung
trọng,
g/cm3
1
Dương
Huy
Sạn
kết
70÷130
111,2
17÷21
20,9
-
39÷60
50,1
26÷35
32
2,45÷2,62
2,58
Cát
kết
60÷95
86,6
12÷15
13,9
24
21÷42
33,9
25÷35
31
2,51÷2,67
2,65
Bột
kết
35÷55
46,4
7,5÷11,2
10,4
8,59
17÷21,5
20,4
20÷32
30
2,51÷2,61
2,65
Sét
kết
14÷22
20
3,9÷5,3
5,1
3,73
3,1÷5,8
4,8
25÷35
34
2,47÷2,6
2,57
2
Khe
Chàm
Sạn
kết
65÷123
108,5
5,4÷15,2
8,7
-
35,1÷54
44,5
24÷35
33
2,43÷2,58
2,55

47. 38
Cát
kết
55÷91
81
8,5÷12,5
11,2
-
21÷41,5
34
24÷32
29
2,48÷2,69
2,63
Bột
kết
36÷56
44,8
4,4÷9,8
5,3
-
14,5÷21
19,5
23÷32
30
2,46÷2,69
2,65
Sét
kết
9,5÷19,5
17,4
1,2÷2,9
2,2
- - -
2,37÷2,53
2,46
3
Mông
Dương
Sạn
kết
82÷117
107,1
6,5÷11
9,5
-
9,5÷17,2
15,5
27÷38
37
2,48÷2,69
2,63
Cát
kết
98,7÷145
104,9
6,8÷11
8,8
18,7
9,8÷19
13,2
34÷36
35
2,58÷2,65
2,64
Bột
kết
29,6÷49,5
37,8
4,1÷5
4,8
11,5
5,9÷6,8
6,3
29÷38
37
2,6÷2,64
2,62
Sét
kết
8,7÷21,9
20,3
1,5÷3,9
3,1
-
3÷7
6,1
28÷34
32
2,51÷2,6
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

48. 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
).

49. 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 200
300
,
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.

50. 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
mỏ, %
Tỷ lệ trong
tổng TLĐC
vỉa dày, dốc
thoải, %
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.

51. 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.

52. 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
Mức đánh
giá
Trữ lượng
vỉa dày, dốc
thoải (1000T)
Trữ lượng có
khả năng
CGH (1000T)
Tỷ lệ, %
1 Dương Huy -350/+38 1.862,4 1.265,0 10,8
2 Quang Hanh -750/+20 1.104,5 940,2 8,0
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

53. 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

54. 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.
a
M¸ngthuhåi khi h¹
a. Dàn chống hạ trần sử dụng máng cào
gương và máng cào thu hồi riêng biệt
b. Dàn chống hạ trần sử dụng một
máng cào chung cho khấu gương và
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:

55. 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

56. 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