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

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
NHỮ VIỆT TUẤN
NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ
HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ DỌC
VỈA PHÂN TẦNG SỬ DỤNG DÀN CHỐNG TỰ
HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY DỐC
VÙNG QUẢNG NINH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2017

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
NHỮ VIỆT TUẤN
NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ
HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ DỌC
VỈA PHÂN TẦNG SỬ DỤNG DÀN CHỐNG TỰ
HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY DỐC
VÙNG QUẢNG NINH
Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 62.52.06.03
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Đỗ Mạnh Phong
2. TS Nguyễn Anh Tuấn
Hà Nội - 2017

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 2017
Tác giả Luận án
Nhữ Việt Tuấn

4. ii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HTKT LÒ DVPT ÁP DỤNG CHO ĐIỀU KIỆN
CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 5
1.1. Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc
trên thế giới................................................................................................................5
1.1.1. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa
than dày, dốc trên thế giới.......................................................................................5
1.1.2. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT................................................18
1.1.3. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện
các vỉa than dày, dốc trên thế giới ........................................................................19
1.1.4. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc
trên thế giới...........................................................................................................20
1.2. Tổng quan kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than
dày, dốc vùng Quảng Ninh......................................................................................20
1.2.1. Khái quát chung về bể than Quảng Ninh....................................................20
1.2.2. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các vỉa than dày, dốc vùng Quảng
Ninh ......................................................................................................................23
1.2.3. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa
than dày, dốc vùng Quảng Ninh ...........................................................................31
1.2.4. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT................................................35
1.2.5. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện
các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh...............................................................35
1.2.6. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc
vùng Quảng Ninh..................................................................................................37
1.3. Kết luận Chương 1 ...........................................................................................37
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC TRONG HTKT
LÒ DVPT SỬ DỤNG DÀN CHỐNG......................................................39

5. iii
2.1. Quy luật dịch chuyển của than – đá trong quá trình thu hồi than nóc..............39
2.2. Nghiên cứu quá trình thu hồi than nóc trên mô hình vật liệu tương đương.....43
2.2.1. Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố địa
chất – kỹ thuật mỏ.................................................................................................43
2.2.2. Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc dưới sự ảnh hưởng của kết cấu dàn
chống và quy trình thu hồi than nóc .....................................................................55
2.3. Nghiên cứu quá trình hạ trần, thu hồi than nóc của HTKT lò DVPT sử dụng
dàn chống KDT-2 tại mỏ than Hà Ráng bằng mô hình số......................................57
2.3.1. Lựa chọn các tham số và xây dựng mô hình mô phỏng .............................57
2.3.2. Khai thác mô hình mô phỏng......................................................................59
2.3.3. Phân tích, đánh giá các kết quả khai thác trên mô hình số.........................60
2.4. Kết luận Chương 2 ...........................................................................................65
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HTKT
LÒ DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CÁC VỈA THAN
DÀY, DỐC VÙNG QUẢNG NINH ........................................................66
3.1. Nghiên cứu, đề xuất công nghệ CGH áp dụng cho HTKT lò DVPT trong điều
kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh..........................................................66
3.2. Nghiên cứu xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH
áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh .............................74
3.2.1. Nghiên cứu xác định chiều cao PTKT hợp lý ............................................74
3.2.2. Nghiên cứu xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý..........................77
3.3. Kết luận Chương 3 ...........................................................................................85
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ÁP DỤNG CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA HTKT LÒ
DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ ....................87
4.1. Khái quát chung về điều kiện địa chất khu vực được lựa chọn thiết kế áp dụng
.................................................................................................................................87
4.2. Lựa chọn các thông số của HTKT và CNKT...................................................89
4.3. Tính toán hộ chiếu chống giữ gương khai thác................................................90

6. iv
4.3.1. Tính toán áp lực mỏ tác động lên dàn chống..............................................90
4.3.2. Kiểm tra khả năng kháng lún của cột chống vào nền lò.............................92
4.4. Tính toán xây dựng hộ chiếu KNM và tổ chức sản xuất lò chợ.......................92
4.4.1. Tính toán hộ chiếu KNM............................................................................92
4.4.2. Tổ chức sản xuất lò chợ..............................................................................94
4.5. Tính toán các chỉ tiêu KTKT của công nghệ ...................................................96
4.5.1. Sản lượng than khai thác 1 dải khấu...........................................................96
4.5.2. Sản lượng than khai thác 1 chu kỳ..............................................................96
4.5.3. Sản lượng than khai thác một ngày đêm.....................................................96
4.5.4. Sản lượng than khai thác một tháng ...........................................................97
4.5.5. Công suất lò chợ .........................................................................................97
4.5.6. NSLĐ trực tiếp............................................................................................97
4.5.7. Chi phí gỗ cho 1000 tấn than......................................................................97
4.5.8. Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than............................................................97
4.5.9. Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than................................................................97
4.5.10. Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than ....................................................97
4.5.11. Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than........................................................98
4.5.12. Chi phí mét lò chuẩn bị cho 1000 tấn than...............................................98
4.5.13. Tổn thất than.............................................................................................99
4.6. Tính toán giá thành phân xưởng của công nghệ ............................................101
4.7. Đánh giá các chỉ tiêu KTKT của công nghệ được chọn ................................104
4.8. Kết luận Chương 4 .........................................................................................106
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................................107
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ..........................................109
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................111
PHỤ LỤC ....................................................................................................................116

7. v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HTKT Hệ thống khai thác
DVPT Dọc vỉa phân tầng
CNKT Công nghệ khai thác
CGH Cơ giới hóa
KNM Khoan nổ mìn
DCTH Dàn chống tự hành
PTKT Phân tầng khai thác
KKT Khu khai thác
NSLĐ Năng suất lao động
SLKT Sản lượng khai thác
KTKT Kinh tế kỹ thuật
LV Lộ vỉa
km Ki lô mét
NCS Nghiên cứu sinh
m mét
VNHIMI
Viện nghiên cứu Khoa học Trắc địa trong ngành Mỏ của
Liên Xô (cũ)

8. vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Kết quả áp dụng HTKT lò DVPT trên thế giới.................................................5
Bảng 1.2: Tổng hợp SLKT tại bể than Quảng Ninh giai đoạn 2003 ÷ 2013..................21
Bảng 1.3: Phân loại nham thạch trong địa tầng chứa than Quảng Ninh.........................26
Bảng 1.4: Các chỉ tiêu chất lượng than của bể than Quảng Ninh....................................28
Bảng 1.5: Tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày, dốc thuộc bể than Quảng Ninh..........29
Bảng 2.1: Các đại lượng kích thước trên mô hình ...........................................................45
Bảng 2.2: Tổng hợp các hệ số đồng dạng của mô hình vật liệu tương đương ...............47
Bảng 2.3: Tổng hợp tính chất cơ lý của các lớp đá được định nghĩa trong mô hình .....58
Bảng 3.1: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của trạm bơm dung dịch CHΛ90/32..................68
Bảng 3.2: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của DCTH KPV1................................................69
Bảng 3.3: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của băng tải co giãn DSJ 65/10/40.....................70
Bảng 3.4: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của cầu chuyển tải SZB 730/40..........................70
Bảng 3.5: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của máy khoan thủy lực VPS-01 .......................71
Bảng 3.6: Tổng hợp đặc tính kỹ thuật của máy combain đào lò AM-50Z.....................73
Bảng 3.7: Tổng hợp kết quả tính toán chiều dài theo phương KKT theo điều kiện địa
chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng vùng Quảng Ninh.........................................81
Bảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT của công nghệ ................................................100
Bảng 4.2: Giá thành phân xưởng khai thác áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng dàn
chống KPV1 (theo thiết kế)......................................................................102
Bảng 4.3: Giá thành phân xưởng khai thác áp dụng HTKT chia lớp ngang nghiêng sử
dụng giá thủy lực di động (áp dụng thực tế tại mỏ)................................103
Bảng 4.4: Tổng hợp, so sánh các chỉ tiêu KTKT thực tế áp dụng và theo thiết kế......104

9. vii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn ..................................6
Hình 1.2: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài .....................................7
Hình 1.3: Sơ đồ HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn......................7
Hình 1.4: Tổ hợp CGH khai thác PKK...............................................................................8
Hình 1.5: Tổ hợp CGH khai thác KPO...............................................................................9
Hình 1.6: Tổ hợp CGH khai thác APV...............................................................................9
Hình 1.7: Sơ đồ khu vực áp dụng tổ hợp APV tại vỉa Dày mỏ “Trung Tâm” ...............11
Hình 1.8: Tổ hợp CGH khai thác KPV.............................................................................12
Hình 1.9: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp BMV-10.......................................................13
Hình 1.10: Tổ hợp dàn chống BMV-10............................................................................13
Hình 1.11: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp dàn chống KPV1.......................................14
Hình 1.12: Tổ hợp dàn chống KPV1 ................................................................................15
Hình 1.13: Sơ đồ làm yếu trần than tại các PTKT ...........................................................17
Hình 1.14: Máy rung..........................................................................................................17
Hình 1.15: Phương pháp làm yếu bằng sóng phân cực tại mỏ “Kiselevskaya”.............18
Hình 1.16: Biểu đồ quy hoạch sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh .........22
Hình 1.17: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dày vỉa ............29
Hình 1.18: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố góc dốc vỉa ...............30
Hình 1.19: Biểu đồ quan hệ giữa trữ lượng than với yếu tố chiều dày, góc dốc vỉa......30
Hình 1.20: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dài theo phương
KKT.............................................................................................................31
Hình 1.21: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn ..............................32
Hình 1.22: Tổ hợp dàn chống KDT-2 tại mặt bằng cửa lò..............................................33
Hình 1.23: Dàn tự hành KDT-1.........................................................................................34
Hình 2.1: Sơ đồ dịch chuyển của than, đá trong quá trình tháo than ..............................40
Hình 2.2: Dịch chuyển của than - đá phá hỏa trong quá trình tháo than có áp dụng thiết
bị pít tông đẩy ngang ..................................................................................41
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý dịch chuyển của than phía sau dàn chống CGH..................42
Hình 2.4: Hình dạng và kết cấu tổng thể của mô hình thiết kế........................................44
Hình 2.5: Mô hình nghiên cứu sau khi gia công, chế tạo ................................................45
Hình 2.6: Quá trình khai thác một số mô hình đặc trưng.................................................49

10. viii
Hình 2.7: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và chiều cao phân tầng....................50
Hình 2.8: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và góc dốc vỉa than .........................51
Hình 2.9: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ tổn thất than và bước hạ trần than........................52
Hình 2.10: Tổn thất than theo chiều cao phân tầng trên mô hình ...................................53
Hình 2.11: Tổn thất than do góc dốc vỉa trên mô hình ....................................................54
Hình 2.12: Quá trình khai thác mô hình vật liệu tương đương........................................56
Hình 2.13: Mô hình số mô phỏng HTKT lò DVPT tại mỏ than Hà Ráng .....................59
Hình 2.14: Trạng thái ứng suất tự nhiên của mô hình trước khi tiến hành khai thác.....60
Hình 2.15: Trạng thái ứng suất xung quanh lò DVPT.....................................................61
Hình 2.16: Quy luật thay đổi giá trị của ứng suất tại khu vực gần biên lò DVPT .........61
Hình 2.17: Chiều cao trần than tự sập đổ trên nóc lò DVPT...........................................62
Hình 2.18: Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng thứ nhất............................63
Hình 2.19: Quá trình hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng thứ hai..............................64
Hình 2.20: Quá trình sập đổ của đá vách vỉa 14 Núi Khánh, mỏ Hà Ráng....................65
Hình 3.1: Sơ đồ HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH khai thác ...........................67
Hình 3.2: Trạm bơm dung dịch CHΛ90/32......................................................................69
Hình 3.3: Băng tải co giãn DSJ 65/10/40..........................................................................70
Hình 3.4: Cầu chuyển tải SZB 730/40..............................................................................71
Hình 3.5: Máy khoan thủy lực VPS-01.............................................................................72
Hình 3.6: Máy combain đào lò AM-50Z..........................................................................73
Hình 3.7: Biểu đồ mối quan hệ giữa Lb và Qo ..................................................................83
Hình 3.8: Biểu đồ mối quan hệ giữa Lb và h ....................................................................84
Hình 4.1: Sơ đồ khu vực được lựa chọn thiết kế, áp dụng...............................................88
Hình 4.2: Sơ đồ CNKT cho khu vực thiết kế áp dụng.....................................................90
Hình 4.3: Sơ đồ bố trí lỗ mìn hạ trần than nóc .................................................................94
Hình 4.4: Biểu đồ tổ chức chu kỳ khai thác......................................................................95
Hình 4.5: Biểu đồ bố trí nhân lực khai thác......................................................................95
Hình 4.6: Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu KTKTcủa lò chợ thiết kế và lò chợ thực tế ....105

11. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong 10 năm qua, sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh có sự tăng
trưởng vượt bậc, từ khoảng 18 triệu tấn năm 2003 lên tới hơn 46 triệu tấn năm
2013, tăng gấp hơn 2,5 lần và tỷ trọng than khai thác hầm lò đã tăng từ 34 % lên
đến hơn 50 %. Theo kế hoạch, trong thời gian tới, sản lượng than khai thác tại bể
than Quảng Ninh sẽ tiếp tục tăng và tỷ trọng than khai thác hầm lò sẽ tăng từ 58 %
năm 2014 lên tới 88 % vào năm 2030 [1].
Hiện nay, tại bể than Quảng Ninh, sản lượng than khai thác từ các vỉa dày, dốc
chiếm khoảng 10 ÷ 12 % tổng sản lượng than khai thác hầm lò. Việc khai thác các
vỉa than dày, dốc chủ yếu áp dụng HTKT lò DVPT và HTKT chia lớp ngang
nghiêng, khấu bằng KNM, chống giữ bằng vì chống thủy lực. Mặc dù các chỉ tiêu
KTKT, mức độ an toàn lao động của các HTKT này đã được cải thiện so với HTKT
buồng, song, SLKT, NSLĐ chưa cao, tổn thất tài nguyên còn lớn [4], [6].
HTKT lò DVPT sử dụng DCTH đã được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới
với các giải pháp kỹ thuật và thiết bị đa dạng, cho phép nâng cao chiều cao PTKT
và chiều dài theo phương KKT, góp phần tăng NSLĐ, SLKT và mức độ an toàn lao
động. Hiện nay, trong điều kiện vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh, các kết quả
nghiên cứu về công nghệ CGH còn rất hạn chế, số các công trình được đưa vào áp
dụng còn rất ít, chưa thành công. Do vậy, việc nghiên cứu, xác định các tham số
hợp lý cùng các giải pháp kỹ thuật, thiết bị đi cùng phù hợp cho HTKT lò DVPT sử
dụng DCTH nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, an toàn sản xuất là công việc rất
cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH áp dụng cho
điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh nhằm nâng cao mức độ an toàn
lao động và hiệu quả khai thác.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là các tham số của HTKT lò DVPT (chiều cao phân

12. 2
tầng và chiều dài theo phương KKT) sử dụng DCTH.
- Phạm vi nghiên cứu là các vỉa than có chiều dày lớn hơn 3,5 m, dốc hơn 450
thuộc các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày, dốc
trên thế giới và trong nước.
- Nghiên cứu quá trình thu hồi than nóc trong HTKT lò DVPT sử dụng
DCTH.
- Nghiên cứu, xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng
DCTH trong điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh.
- Áp dụng các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng DCTH trong điều
kiện cụ thể.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp mô hình vật lý bằng vật liệu tương đương để nghiên cứu quá
trình chuyển dịch của than nóc và đá phá hỏa khi tháo than hạ trần.
- Phương pháp mô hình số nghiên cứu phá hủy, dịch chuyển của than và đá
vách trong quá trình khai thác.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề như: áp lực mỏ, sập đổ,
dịch chuyển của trần than, đá vách, ảnh hưởng của kết cấu dàn chống đối với quá
trình thu hồi than nóc khi khai thác các vỉa than dày, dốc.
- Phương pháp nghiên cứu tại thực tế hiện trường để đo đạc, thu thập các số
liệu địa chất, kỹ thuật và quan sát quá trình khai thác tại mỏ Hà Ráng.
- Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích, so sánh số liệu để đánh giá đặc
điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ và kết quả áp dụng HTKT lò DVPT trên thế
giới và Việt Nam.
Khi áp dụng các phương pháp trên, đã sử dụng các phần mềm máy tính để hỗ
trợ trong quá trình nghiên cứu như: DATAFIT, PHACE2, EXEL.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án
Luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, xác định các

13. 3
tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống trong điều kiện vỉa dày, dốc
vùng Quảng Ninh.
Kết quả nghiên cứu của Luận án có thể góp phần xây dựng hướng phát triển
công nghệ CGH khai thác các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh, giải quyết những khó
khăn trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn sản xuất than hầm lò hiện nay.
7. Các luận điểm bảo vệ
- Tổn thất than trong quá trình khai thác áp dụng HTKT lò DVPT chủ yếu do
không thể thu hồi được các khối than có hình tam giác (lăng trụ tam giác hoặc nêm
than) nằm dưới nền lò, được hình thành một cách có hệ thống, theo chu kỳ hạ trần,
thu hồi và lượng than nằm phía trụ vỉa, ổn định dưới góc dốc khoảng 730
÷ 780
.
- Trong HTKT lò DVPT, khi thu hồi than hạ trần, than luôn dịch chuyển
xuống trước, đá vách sập đổ sau, theo trật tự nhất định, không hỗn loạn và đá vách
của phân tầng thứ hai trở đi luôn dễ sập đổ hơn phân tầng đầu tiên.
- Trong HTKT lò DVPT, chiều cao PTKT tỷ lệ thuận với góc dốc vỉa, tỷ lệ tổn
thất than cho phép, tỷ lệ nghịch với bước hạ trần và có thể được nâng cao khi sử
dụng DCTH có cửa sổ thu hồi than trên xà phá hoả với bộ phận cấp liệu phía dưới
và thu hồi than đồng thời trên các cửa sổ tháo, khe hở giữa các DCTH. Trong điều
kiện các vỉa dày, dốc đặc trưng vùng Quảng Ninh (vỉa dày 7 m, dốc 650
), khi sử
dụng DCTH, chiều cao PTKT hợp lý được xác định khoảng từ 13,2 ÷ 23,5 m.
- Trong HTKT lò DVPT, chiều dài theo phương KKT tỷ lệ thuận với SLKT,
tỷ lệ nghịch với chiều cao PTKT và phụ thuộc vào kết cấu chống lò DVPT, độ cứng
của than, sự nhịp nhàng giữa công tác đào lò – khai thác. Trong điều kiện địa chất,
kỹ thuật các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, chiều dài theo phương KKT hợp lý khi
sử dụng DCTH được xác định khoảng từ 130 ÷ 150 m.
8. Các điểm mới của luận án
- Xác định, làm rõ được sự ảnh hưởng của các yếu tố địa chất, kỹ thuât mỏ đối
với tỷ lệ tổn thất than thu hồi khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH cho điều
kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.
- Xác định được quy luật xuất hiện ứng suất, dịch chuyển, sập đổ của trần

14. 4
than, đá vách khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH cho điều kiện các vỉa
dày, dốc vùng Quảng Ninh.
- Thiết lập được hàm số thể hiện mối quan hệ giữa các tham số của HTKT với
các yếu tố địa chất - kỹ thuật - kinh tế và xác định được phạm vi chiều cao PTKT,
chiều dài theo phương KKT hợp lý cho điều kiện các mỏ than hầm lò vùng Quảng
Ninh khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH.
- Đề xuất được các giải pháp kỹ thuật, đồng bộ thiết bị CGH, kết cấu dàn
chống, quy trình thu hồi than nóc phù hợp khi áp dụng HTKT lò DVPT cho điều
kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh.
9. Các công trình đã công bố
Tác giả Luận án đã công bố 03 bài báo trên các tạp chí chuyên ngành, 04 báo
cáo tại các hội nghị khoa học, 05 công trình nghiên cứu tại các hội đồng khoa học.
10. Khối lượng và kết cấu của luận án
Nội dung của luận án được trình bày trong 115 trang đánh máy khổ A4
210x217 mm với 19 bảng biểu, 57 hình vẽ và biểu đồ.
Luận án được kết cấu gồm: phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận–kiến nghị.
Luận án được hoàn thành tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng
dẫn khoa học của PGS.TS Đỗ Mạnh Phong, Bộ môn Khai thác Hầm lò và TS
Nguyễn Anh Tuấn, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam.
11. Lời cảm ơn
Tác giả Luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô trong Ban giám
hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm lò, Trường Đại
học Mỏ - Địa chất, đặc biệt là PGS.TS Đỗ Mạnh Phong và TS Nguyễn Anh Tuấn,
những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tác giả Luận án cũng đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu, sự ủng
hộ, giúp đỡ và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các nhà khoa học, các bạn đồng
nghiệp, lãnh đạo các đơn vị từ phòng Nghiên cứu CNKT Hầm lò - Viện Khoa học
Công nghệ Mỏ; Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam và các mỏ than hầm lò
như: Nam Mẫu, Mạo Khê, Hà Ráng, Vàng Danh, Quang Hanh, Khe Chàm.

15. 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HTKT LÒ DVPT ÁP DỤNG CHO ĐIỀU
KIỆN CÁC VỈA THAN DÀY, DỐC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
1.1. Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa than dày,
dốc trên thế giới
1.1.1. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa
than dày, dốc trên thế giới
1.1.1.1. Các HTKT lò DVPT
Các HTKT lò DVPT được áp dụng trên thế giới tương đối phong phú, sử dụng
CNKT thủ công và công nghệ CGH, thích ứng với các điều kiện địa chất, kỹ thuật
mỏ. Các HTKT áp dụng CNKT thủ công bao gồm:
* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn: đã được áp dụng ở nhiều
nước trên thế giới như: Pháp, Liên Xô (cũ), Ba Lan, Trung Quốc... cho điều kiện vỉa
dày, dốc, đá vách sập đổ trung bình, đá trụ ổn định trung bình. Trong HTKT này
(Hình 1.1), tầng được chia thành các phân tầng với chiều cao từ 6 ÷ 8 m, có trường
hợp lên tới hơn 10 m. Việc khấu than tại các phân tầng được thực hiện bằng KNM.
Kết quả áp dụng HTKT lò DVPT tại một số mỏ xem tại Bảng 1.1 [24].
Bảng 1.1: Kết quả áp dụng HTKT lò DVPT trên thế giới
TT Các chỉ tiêu Đơn vị
Giá trị
Mỏ Saint
mary, Pháp
Treliabin,
Nga
Kailuan,
Trung Quốc
1 Chiều dày vỉa m 7 4,7 ÷ 5 3 ÷ 4
2 Góc dốc vỉa độ 80 ÷ 90 45 ÷ 70 50 ÷ 80
3 Chiều cao tầng m 7 ÷ 10 6 8 ÷ 9
4 SLKT tấn/ca - 80 ÷ 100 120
5 NSLĐ tấn/công 4 5,5 ÷ 6 4,7
6 Chi phí gỗ m3
/1000 tấn 10 20,8 12,5
7 Tổn thất than % - 47 28

16. 6
Hình 1.1: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn
Nhìn chung, HTKT này có ưu điểm như: SLKT và NSLĐ cao, gấp từ 1,5 ÷ 2,5
lần so với HTKT chia lớp nghiêng [24], chi phí gỗ thấp. Nhược điểm của HTKT
này là chi phí mét lò chuẩn bị lớn, tổn thất than cao.
* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài: được áp dụng tại bể than
Pennsylvania Hoa Kỳ cho điều kiện vỉa dày 4,5 ÷ 15 m; dốc > 410
; đá vách và đá
trụ bền vững, ổn định từ trung bình trở lên [21]. Trong HTKT này, chiều cao PTKT
khoảng 35 m. Từ lò DVPT, khoan các lỗ khoan dài theo các dải hình rẻ quạt,
khoảng cách từ 1,5 ÷ 3 m/dải; sau đó nạp, nổ mìn khai thác (Hình 1.2). HTKT đạt
NSLĐ 28 tấn/công, tổn thất than 35 % [24].
HTKT này có ưu điểm: mức độ an toàn và NSLĐ cao, chi phí mét lò chuẩn bị,
chi phí gỗ thấp; tuy nhiên, có nhược điểm như: tổn thất than cao, hiệu quả khai thác
phụ thuộc rất lớn vào điều kiện địa chất, nhất là mức độ ổn định của vỉa than, độ
kiên cố của than, độ bền đá vách, tính chất của đá kẹp trong vỉa, v.v.

17. 7
Hình 1.2: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài
* HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO): được áp dụng
phổ biến tại Liên Xô (cũ) cho các vỉa than có chiều dày 3,0 ÷ 8,0 m, dốc > 45°, đá
vách bền vững trung bình đến bền vững. Sơ đồ chuẩn bị của HTKT này tương tự
như HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn; tuy nhiên, có bổ sung thêm
các lỗ khoan đường kính lớn để tháo than và thông gió cho gương khai thác (Hình
1.3). Các lỗ khoan có đường kính φ850 mm, cách nhau từ 6 ÷ 8 m, đôi chỗ lớn hơn.
Công tác đào lò chuẩn bị có thể được thực hiện bằng máy combai đào lò.
Lß däc vØa ph©n tÇng
Lß däc vØa ph©n tÇng
Lß däc vØa ph©n tÇng
Lß däc vØa ph©n tÇng
Th−îngchiacét
Lß däc vØa vËn t¶i
m Æt c¾t a - a
1m
50 m
Lß däc vØa th«ng giã
3m2m
30÷40m
6÷8m
Lç khoan khai th¸c
Lç khoan th−îng
Phçng th¸o than
Lß däc vØa ph©n tÇng
Lß däc vØa vËn t¶i
Lß däc vØa th«ng giã
Lç khoan khai th¸c
6
÷
8
m
α>35°
M
v
6
÷
8
m
4
÷
6
m
6
÷
8
m
4
÷
6
m
30
÷
40
m
4÷6m6÷8m6÷8m
a
a
Hình 1.3: Sơ đồ HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn

18. 8
Một số chỉ tiêu KTKT chính của HTKT đạt được: công suất khai thác đạt 50 ÷
60 ngàn tấn/năm, NSLĐ đạt 8 ÷ 15 tấn/công, tổn thất than 35 ÷ 45 % [24]. HTKT
này có ưu điểm là: công tác chuẩn bị, vận tải, thông gió, quy trình kỹ thuật đơn
giản, đầu tư thấp và có nhược điểm là: chi phí mét lò chuẩn bị, tổn thất tài nguyên
cao, vỉa phải ổn định về góc dốc, không có đá kép cứng trong vỉa.
Trong điều kiện thuận lợi, các nước đã áp dụng công nghệ CGH. Khi áp dụng
công nghệ CGH, HTKT lò DVPT được chuẩn bị như khi áp dụng CNKT thủ công;
tuy nhiên, các thông số của HTKT được tăng lên nhờ khả năng chống giữ của dàn
chống, tốc độ khai thác, SLKT cao. Các HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH
trên thế giới bao gồm:
* Tại khu vực Prokopevsko-Kiselevsk, LB Nga: từ những năm 1970, đã áp
dụng ba tổ hợp CGH cho các vỉa dày từ 6 ÷ 10 m, dốc từ 45o
÷ 90o
[29], bao gồm:
tổ hợp PKK do Nhà máy Chế tạo máy Kiselevsk sản xuất (Hình 1.4), tổ hợp KPO
do Viện Máy mỏ Siberi Sibgormash nghiên cứu, thiết kế (Hình 1.5) và tổ hợp APV
của Viện Nghiên cứu và Thiết kế than Kuznetsk KuzNIUI (Hình 1.6).
Hình 1.4: Tổ hợp CGH khai thác PKK

19. 9
Hình 1.5: Tổ hợp CGH khai thác KPO
Hình 1.6: Tổ hợp CGH khai thác APV
Các tổ hợp PKK và KPO được thử nghiệm tại vỉa Cháy mức +210, mỏ
“Krasnokamensk” với chiều dày 10 m, góc dốc 60 o
÷ 63o
. Đá vách trực tiếp là cát
kết có độ bền trung bình, dày 9 ÷ 10 m. Đá trụ là sét kết màu xám đen, phân lớp
mạnh, độ bền yếu. Than trong vỉa thuộc loại bán ánh kim, độ cứng 0,8 ÷ 1,2.

20. 10
Tổ hợp PKK được thử nghiệm tại cột thứ hai của vỉa Cháy để khai thác tận
thu trụ than bảo vệ nằm giữa lò dọc vỉa chính và lò song song chân. Chiều cao theo
hướng dốc của trụ than là 9 m. Lò DVPT cách lò dọc vỉa chính khoảng 3 ÷ 4 m,
được đào với tiết diện sử dụng khoảng 2,2 m2
. Giữa hai đường lò này, khoan các lỗ
khoan đường kính 500 mm. Chiều dài theo phương khu vực thử nghiệm khoảng 50
m, trong đó, khoảng 25 m đầu tiên được khai thác dưới lớp ngăn cách mềm.
Tổ hợp KPO đã được thử nghiệm tại cột thứ ba cũng thuộc vỉa Cháy. Chiều
dài theo phương của cột 100 m, chiều dài theo hướng dốc 60 m. Tầng khai thác
được chia thành ba phân tầng. Lò dọc vỉa chính đặt băng tải được đào với tiết diện
sử dụng 5,3 m2
và các lò DVPT được đào với tiết diện sử dụng 2,8 ÷ 3,7 m2
. Trên
các đường lò dọc vỉa, khoan các lỗ khoan có đường kính 500 mm, cách nhau
6 m/lỗ để tải than, hỗ trợ thông gió. Phân tầng đầu tiên không được khai thác dưới
lớp ngăn cách mềm, hai phân tầng còn lại được khai thác dưới lớp ngăn cách mềm.
Tổ hợp APV được áp dụng tại vỉa Dày mức +15, mỏ “Trung Tâm”. Vỉa dày
10 ÷ 12 m, dốc 45o
÷ 60o
. Than có nguy hiểm về nổ bụi than, có tính tự cháy. Độ
thoát khí tuyệt đối 1,44 m3
/phút. Độ cứng của than từ 0,8 ÷ 1,5. Vách, trụ vỉa có lớp
than vò nhàu, dày 0,2 ÷ 0,4 m. Đá vách là bột kết, nứt nẻ, xen với các thấu kính
than mỏng. Điều kiện địa chất khá phức tạp với nhiều đứt gãy địa chất lớn, biên độ
đến 3 m, than - đá gần các đứt gãy bị làm yếu. Khu vực thử nghiệm có chiều dài
theo phương 180 m, theo hướng dốc 110 m (Hình 1.7). Tầng được chia thành bốn
PTKT. Việc thử nghiệm được tiến hành ở phân tầng trên cùng. Lò dọc vỉa thông
gió và vận tải có tiết diện là 3,7 m2
và 5,5 m2
, được chống liền vì bằng vì gỗ.
CNKT khi áp dụng ba loại tổ hợp trên cơ bản giống nhau, gồm các bước: phá
vỡ trần than bằng KNM; hạ trần, thu hồi than và đưa ra ngoài bằng tổ hợp chuyển
tải dưới dàn chống và các máng cào; di chuyển tổ hợp DCTH. Ban đầu, ba tổ hợp
này được thử nghiệm khai thác dưới lớp ngăn cách mềm; tuy nhiên, trong quá trình
thử nghiệm, do sự phức tạp của điều kiện địa chất, nên một số phân tầng không có
lớp ngăn cách mềm. Khi đó, việc thu hồi than nóc được dừng khi xuất hiện đá phá
hỏa tại cửa tháo than. Việc tháo than được tiến hành tại cửa sổ tháo than trên xà phá

21. 11
hỏa (tổ hợp PKK) hoặc phía sau xà phà hỏa (tổ hợp KPO) hoặc bên hông lò dọc vỉa
(tổ hợp APV). Việc di chuyển các tổ hợp trên được thực hiện cơ bản giống nhau.
Tổ hợp được di chuyển nhờ lực kéo của dàn chống neo, kéo dàn chống tiến về phía
trước với bước di chuyển khoảng 2 ÷ 3 m/chu kỳ. Khi nóc lò dọc vỉa bị phá hủy,
cần có sự hỗ trợ của các tời kéo (tổ hợp PKK) hoặc bằng cách neo vào phần dưới
của vì chống lò dọc vỉa (tổ hợp KPO) hoặc sử dụng các cột thủy lực đơn đặc biệt
(tổ hợp APV). Như vậy, ba tổ hợp trên đã được thử nghiệm tại các vỉa dày từ 6 ÷ 14
m, dốc 48o
÷ 64o
, chiều cao phân tầng từ 6 ÷ 23 m với kết quả như sau: tổng SLKT
29.775 tấn, tổng chiều dài tiến gương 320 m, NSLĐ trung bình tại gương khấu đạt
40 tấn/công, cao nhất 95 tấn/công, SLKT trung bình đạt 242 ÷ 472 tấn/ngày, cao
nhất 855 tấn/ngày, tổn thất than khoảng 18 % (có lớp ngăn cách mềm).
Hình 1.7: Sơ đồ khu vực áp dụng tổ hợp APV tại vỉa Dày mỏ “Trung Tâm”

22. 12
Năm 1975, Viện Máy mỏ Siberi Sibgormash đã chế tạo tổ hợp CGH KPV
(Hình 1.8) trên cơ sở hoàn thiện kết cấu của tổ hợp dàn chống KPO. Tổ hợp này đã
được thử nghiệm công nghiệp tại mỏ hầm lò "Bungurskaya" thuộc Liên doanh
"Juzhkuzbassugol". Giai đoạn từ 12/1975 đến 3/1976 đã tiến gương được 110 m,
SLKT 700 tấn/ngày. Sau đó, tổ hợp này được đề nghị chế tạo hàng loạt [40], [41].
1: Dàn gương 2: Dàn neo 3: Cầu chuyển tải 4: Máng cào chất tải 5: Kích thủy lực di
chuyển 6: Thiết bị neo di động 7: Hệ thống thủy lực 8: Hệ thống cửa sổ tháo than
9: Máng cào CR-70
Hình 1.8: Tổ hợp CGH khai thác KPV
Các kết quả thử nghiệm cho thấy, việc áp dụng các tổ hợp CGH trên trong
khai thác các vỉa than dày, dốc rất có triển vọng, cho phép nâng cao SLKT, NSLĐ,
an toàn lao động và giảm tổn thất than [36]. Tuy nhiên, các tổ hợp trên còn có các
nhược điểm: việc nổ mìn phá vỡ trần than trên lò DVPT không được phép trong
điều kiện nguy hiểm về khí, bụi nổ; sự hạn chế về kích thước dòng than qua cửa thu
hồi, gây tổn thất than và tăng độ tro của than. Đây là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến
việc tạm dừng thử nghiệm để tiếp tục hoàn thiện.
* Tại Ba Lan: Công ty GEOTECH đã đề xuất HTKT lò DVPT sử dụng
DCTH BMV-10 của Slovakia (Hình 1.9, Hình 1.10), áp dụng tại mỏ "Kazimierz
Juliusz” cho điều kiện vỉa dày 20 m, dốc 45o
(còn gọi là HTKT podberkovoy) [22].
Các thông số của HTKT: chiều dài theo phương KKT 150 ÷ 200 m, chiều cao
PTKT 20 ÷ 40 m. Mỗi tổ hợp CGH gồm 2 dàn chống, 1 cầu chuyển tải nằm giữa
hai dàn chống, hệ thống di chuyển dàn chống và máng cào, máy khoan lỗ khoan
dài, tổ hợp bơm cung cấp dung dịch nhũ hóa và các thiết bị khác.

23. 13
1: Lò dọc via thông gió trong đá 2: lò dọc vỉa vận tải trong đá 3: Lò xuyên vỉa trung
gian 4: Lò dọc vỉa khai thác 5: Phỗng tháo than 6: Gương khấu
Hình 1.9: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp BMV-10
Việc hạ trần than trên nóc lò dọc vỉa sử dụng phương pháp nổ mìn trong lỗ
khoan dài. Than được thu hồi tại khe hở giữa hai dàn chống. Cửa thu hồi được điều
tiết bằng các tấm chắn nóc. Than thu hồi từ cửa tháo được rót xuống cầu chuyển tải,
lên máng cào hoặc băng tải lò DVPT, sau đó được vận tải ra ngoài.
Hình 1.10: Tổ hợp dàn chống BMV-10
* Tại vùng than Kuznetsk, LB Nga: HTKT lò DVPT đã được áp dụng rộng rãi
trong khai thác các vỉa dày, dốc [35]. Công đoạn phức tạp nhất, quan trọng nhất của
HTKT này là việc tháo than an toàn và hiệu quả từ trần than đã được làm yếu phía
trên. Để nâng cao hiệu quả và an toàn trong công đoạn thu hồi than nóc, Viện Mỏ
Siberi thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã nghiên cứu, thiết kế tổ hợp dàn chống

24. 14
CGH KPV1 cho HTKT lò DVPT để khai thác các vỉa dày, dốc tại vùng than
Kuznetsk [32]. Trong HTKT này, trần than phía trên lò dọc vỉa được làm yếu bằng
các lò DVPT trung gian đào trong than, chiều dài theo phương KKT từ 150 ÷ 200
m, chiều cao phân tầng từ 15 ÷ 20 m (Hình 1.11).
Hình 1.11: HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp dàn chống KPV1
Tổ hợp dàn chống KPV1 (Hình 1.12) bao gồm: 02 dàn chống, mỗi dàn chống
gồm xà (1), cột chống thủy lực (2), xà nóc (3), cửa sổ thu hồi than nóc (4), bộ phận
tiếp liệu kiểu pít tông để tải than thu hồi từ cửa sổ tháo than xuống cầu chuyển tải
(5), tấm chắn dạng bản lề (6), máy chuyển tải ПСП-26 đặt giữa hai dàn chống và có
khung được liên kết với 2 dàn chống (7). Việc di chuyển tổ hợp KPV1 và máy
chuyển tải ПСП-26 theo tiến độ được thực hiện với sự trợ giúp của các kích thủy
lực có liên kết với các cột chống phía trước gương.

25. 15
Hình 1.12: Tổ hợp dàn chống KPV1

26. 16
Với đặc điểm kết cấu như trên, có thể thấy, tổ hợp dàn chống KPV1 có nhiều
ưu điểm như: diện tích cửa thu hồi lớn, việc tải than từ các cửa sổ tháo xuống cầu
chuyền tải được CGH bằng bộ phận cấp liệu. Những ưu điểm về kết cấu này có thể
cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi than nóc. Ngoài ra, tổ hợp dàn chống KPV1 còn
có những ưu điểm khác như: công tác di chuyển, chống giữa, tải than được CGH;
khả năng chống giữ tốt, có thể nâng cao an toàn cho gương khai thác.
1.1.1.2. Các giải pháp kỹ thuật khi áp dụng HTKT lò DVPT
Cho tới nay, trong HTKT lò DVPT, các khâu công nghệ chính như: vận tải,
thông gió, kiểm soát khí mỏ, cấp – thoát nước, cấp điện... đã được giải quyết tốt
bằng các giải pháp kỹ thuật, thiết bị hiện có.
Khi áp dụng các tổ hợp CGH trong HTKT lò DVPT, nâng cao chiều cao
PTKT, đồng thời áp dụng các kỹ thuật làm yếu trần than là một trong những giải
pháp quan trọng, cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi, SLKT và NSLĐ. Sau khi di
chuyển dàn chống, trần than phía trên lò DVPT tự sập đổ một phần, phần còn lại
cần có các giải pháp kỹ thuật làm yếu cưỡng bức. Có nhiều phương pháp làm yếu
trần than đã được sử dụng trên thế giới như:
Phương pháp làm yếu trần than bằng KNM: sử dụng kíp nổ vi sai phi điện an
toàn, chất nổ dạng dẻo, nạp bằng thiết bị CGH hoặc thủ công để nổ mìn trong các lỗ
khoan dài, được khoan từ lò DVPT lên trần than. Phương pháp này được sử dụng
hiệu quả tại mỏ Kazimierz Juliusz, Ba Lan. Nhược điểm của phương pháp này là
không sử dụng được trong điều kiện mỏ có nguy hiểm về nổ khí, bụi.
Phương pháp làm yếu trần than bằng thủy lực: sử dụng nước có áp suất cao,
ép lên các mặt lớp, khe nứt, gây phá vỡ khối than (Hình 1.13a) [33], [34]. Nhược
điểm của phương pháp này là kích thước khối than bị làm vỡ lớn, gây khó khăn khi
thu hồi qua cửa tháo, dẫn tới tổn thất và làm nghèo than [43], [44].
Phương pháp làm yếu trần than bằng địa chấn: được Viện Mỏ Siberi thuộc
Viện Hàn lâm Khoa học Nga đề xuất (Hình 1.13b). Phương pháp này sử dụng các
máy rung (Hình 1.14), được lắp đặt trên các lò dọc vỉa trung gian, trong vùng áp lực
tựa, ở khoảng cách 15 ÷ 20 m tính từ gương [39], tạo các sóng ngang, gây biến dạng

27. 17
kéo trong trần than và làm phá hủy khối than nguyên.
Hình 1.13: Sơ đồ làm yếu trần than tại các PTKT
Hình 1.14: Máy rung
Phương pháp làm yếu trần than bằng sóng phân cực và tạo rung trong lỗ
khoan: được thử nghiệm tại mỏ “Kiselevskaya”, Kuzbass, cho hiệu quả tốt (Hình
1.15).
Ngoài các phương pháp trên, một số mỏ đã áp dụng phương pháp làm yếu trần
than bằng các lò DVPT trung gian đào trong trần than cho điều kiện vỉa rất dày.
Phương pháp này nhìn chung hiệu quả không cao, chi phí lớn.

28. 18
Hình 1.15: Phương pháp làm yếu bằng sóng phân cực tại mỏ “Kiselevskaya”
Trong các phương pháp trên, phương pháp làm yếu trần than bằng KNM có
nhiều ưu điểm hơn cả do thi công đơn giản, có thể kiểm soát tốt kích cỡ khối than
được làm vỡ, góp phần nâng cao hiệu quả thu hồi than nóc.
1.1.2. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT
Từ tổng hợp trên, có thể đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT cho điều
kiện các vỉa than dày, dốc trên thế giới như sau:
- Các HTKT lò DVPT sử dụng CNKT thủ công được áp dụng rộng rãi tại
nhiều nước trên thế giới; tuy nhiên, SLKT, NSLĐ không cao, chiều cao PTKT
thường nhỏ hơn 10 m (ngoại trừ HTKT lò DVPT nổ mìn trong lỗ khoan dài).
- Các HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH khai thác đã sử dụng đa dạng
các chủng loại thiết bị, các giải pháp kỹ thuật và đạt các chỉ tiêu KTKT tốt, đặc biệt
là mức độ an toàn lao động, SLKT và NSLĐ cao.
- Khi áp dụng CGH khai thác, góc dốc vỉa thường lớn hơn 450
, chiều dày vỉa
thường lớn hơn 5 m, có trường hợp lên tới 20 m và các thông số của HTKT đã được
nâng cao, chiều cao PTKT lên tới 40 m, chiều dài theo phương KKT lên tới 200 m.
- Phương pháp làm yếu trần than bằng KNM có nhiều ưu điểm hơn cả do thi
công đơn giản, có thể kiểm soát tốt kích cỡ khối than được làm vỡ, góp phần nâng

29. 19
cao hiệu quả thu hồi than nóc.
- Dàn chống KPV1 có nhiều ưu điểm hơn cả nhờ kích thước cửa tháo lớn, có
bộ phận cấp liệu với khả năng điều chỉnh dòng than thu hồi, góp phần nâng cao hiệu
quả thu hồi, giảm tổn thất than.
1.1.3. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện
các vỉa than dày, dốc trên thế giới
Phần lớn các kết quả nghiên cứu về HTKT lò DVPT thuộc các công trình
nghiên cứu chung về khai thác vỉa dày, dốc. Các công trình này không chỉ có ý
nghĩa về mặt thực tiễn, đó là nâng cao được hiệu quả khai thác, an toàn lao động,
mà rất có ý nghĩa về mặt khoa học, đó là nghiên cứu, xác định được mối quan hệ
giữa các yếu tố địa chất, kỹ thuật mỏ với hiệu quả và mức độ an toàn khai thác.
Trong nghiên cứu, các tác giả chủ yếu sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp,
kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu tại hiện trường, một số trường
hợp sử dụng mô hình vật liệu tương đương và gần đây sử dụng mô hình số (FLAC,
UDEX, PHACE 2). Các công trình nghiên cứu tiêu biểu về HTKT lò DVPT gồm:
Các tác giả A.P. Xudoplatov, V.F. Paruximov, L.N. Gapanovich, A.V.
Xtarikov, A.V. Xakharov đã tổng hợp kết quả áp dụng, đánh giá ưu nhược điểm, xu
hướng hoàn thiện các HTKT gương lò ngắn trên thế giới cho các điều kiện vỉa khác
nhau, trong đó có đề cập, nghiên cứu HTKT lò DVPT sử dụng lỗ khoan dài [24].
Tác giả L.D. Seviakov đã tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ thuật, kết quả áp
dụng, hướng hoàn thiện các HTKT cho điều kiện các vỉa dày, dốc tại bể than
Kuzbass, LB Nga, trong đó có đề cập HTKT lò DVPT áp dụng CNKT thủ công [38].
Tác giả A.P. Tomasexki đã tổng hợp, đánh giá kết quả thực hiện, đề xuất
hướng áp dụng các thiết bị CGH đào lò, khai thác cho HTKT lò DVPT và một số
HTKT khác tại bể than Kuzbass, LB Nga [25].
Tác giả K.A. Ardasev đã nghiên cứu bước sập đổ của đá vách và phương pháp
điều khiển áp lực mỏ khi khai thác các vỉa dốc, dày trung bình và mỏng. Các kết
quả nghiên cứu có thể áp dụng tính toán áp lực mỏ cho HTKT lò DVPT [30].
Tác giả Xu Yong Qi đã tổng hợp kinh nghiệm khai thác các vỉa than có điều kiện

30. 20
địa chất khác nhau tại Trung Quốc. Đối với vỉa dày, dốc đã tổng hợp kinh nghiệm khai
thác áp dụng HTKT lò DVPT và một số HTKT gương lò ngắn khác [23].
Từ kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới về HTKT lò DVPT
có thể đánh giá, nhận xét như sau:
- Các HTKT lò DVPT đã áp dụng phong phú, đa dạng các giải pháp kỹ thuật,
công nghệ và đồng bộ thiết bị, thích ứng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau.
- Việc hoàn thiện HTKT chủ yếu tập trung vào các giải pháp kỹ thuật, công
nghệ cho từng khu vực cụ thể. Các tham số của HTKT chủ yếu được chọn theo kinh
nghiệm, không có phương pháp tính toán, xác định bằng công thức toán học.
- Phương pháp nghiên cứu sử dụng là phân tích lý thuyết kết hợp với nghiên
cứu tại hiện trường, mô phỏng quá trình khai thác bằng mô hình vật liệu tương đương
và trong những năm gần đây, sử dụng phương pháp mô phỏng bằng mô hình số.
1.1.4. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc
trên thế giới
Để nâng cao hiệu quả, an toàn trong khai thác vỉa than dày, dốc trên thế giới,
có thể hoàn thiện HTKT lò DVPT theo các hướng như sau:
- Tăng cường áp dụng các tổ hợp CGH khai thác theo hướng sử dụng các
DCTH có kết cấu hạ trần, thu hồi dạng cửa sổ với kích thước lớn, có khả năng điều
tiết dòng than, cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi, giảm tổn thất than.
- Khi áp dụng các tổ hợp CGH khai thác, các thông số của HTKT cần điều
chỉnh theo hướng nâng lên tới mức phù hợp; đồng thời, tăng cường sử dụng giải
pháp làm yếu trần than bằng KNM.
1.2. Tổng quan kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa
than dày, dốc vùng Quảng Ninh
1.2.1. Khái quát chung về bể than Quảng Ninh
Bể than Quảng Ninh có diện tích khoảng 1.400 km2
, rộng từ 10 ÷ 20 km, kéo
dài từ Phả Lại (Hải Dương) đến Cái Bầu (Quảng Ninh) và được phân chia thành ba
khu vực: Cẩm Phả, Hòn Gai, Uông Bí. Khu vực Cẩm Phả nằm phía Đông của bể
than, có 11 khoáng sàng than. Khu vực Hòn Gai nằm ở trung tâm của bể than, có 6

31. 21
khoáng sàng than. Khu vực Uông Bí nằm ở phía Tây của bể than, gồm hai dải than:
dải chứa than phía Bắc và dải chứa than phía Nam. Dải than phía Bắc hiện đã định
danh được 06 khoáng sàng than, phần còn lại chưa được tìm kiếm, thăm dò. Dải
than phía Nam hiện đã định danh được 7 khoáng sàng than.
Than của bể than Quảng Ninh thuộc loại Antraxít, có chất lượng tốt. Tổng trữ
lượng than còn lại của bể than tính đến ngày 1/1/2011 là 8.826.923 ngàn tấn. Với
trữ lượng đã xác định, ngành Than sẽ huy động vào khai thác khoảng 3.268.803
ngàn tấn, tương ứng với trữ lượng công nghiệp khoảng 2.241.881 ngàn tấn; trong
đó, giai đoạn từ năm 2012 ÷ 2030 sẽ khai thác khoảng 1.211.063 ngàn tấn [1].
Hiện nay, tại Quảng Ninh, có khoảng 20 mỏ, điểm khai thác lộ thiên và
khoảng 30 mỏ hầm lò, trong đó có 5 mỏ lộ thiên có công suất trên 2 triệu tấn/năm
và 10 mỏ hầm lò có công suất trên 1 triệu tấn/năm. Tổng hợp SLKT than theo [1],
[11], [12], [13] xem tại Bảng 1.2 dưới đây.
Bảng 1.2: Tổng hợp SLKT tại bể than Quảng Ninh giai đoạn 2003 ÷2013
TT
Năm
khai thác
Khai thác lộ thiên Khai thác hầm lò Tổng sản
lượng
(ngàn tấn)
Sản lượng
(ngàn tấn)
Tỷ trọng
(%)
Sản lượng
(ngàn tấn)
Tỷ trọng
(%)
1 2003 12.375 64,9 6.704 35,1 19.079
2 2004 16.230 62,9 9.580 37,1 25.810
3 2005 20.660 63,0 12.126 37,0 32.786
4 2006 24.443 63,1 14.307 36,9 38.750
5 2007 25.007 61,4 15.739 38,6 40.746
6 2008 23.593 57,8 17.233 42,2 40.826
7 2009 23.762 56,9 18.015 43,1 41.777
8 2010 24.648 54,8 20.310 45,2 44.958
9 2011 24.236 53,4 21.133 46,6 45.369
10 2012 21.265 51,4 20.067 48,6 41.332
11 2013 18.846 46,0 22.131 54,0 40.977

32. 22
Như vậy, trong khoảng hơn 10 năm, từ 2003 ÷ 2013, SLKT tại bể than Quảng
Ninh có sự tăng trưởng vượt bậc, từ khoảng hơn 19 triệu (2003) đã lên tới hơn 45
triệu (2011), tăng gấp gần 2,4 lần và tỷ trọng than khai thác hầm lò đã tăng từ 35,1
% (2003) lên đến hơn 54,0 % (2013). Trong các năm 2014, 2015 và 2016, sản
lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh có giảm nhẹ so với năm 2013; tuy
nhiên, tỷ lệ than khai thác hầm lò vẫn có chiều hướng tăng. Trong thời gian tới, nhu
cầu than đáp ứng cho sự phát triển của nền kinh tế được dự báo như sau: năm 2020
khoảng 60 ÷ 65 triệu tấn, năm 2025 khoảng 66 ÷ 70 triệu tấn và năm 2030 khoảng
trên 75 triệu tấn. Theo [1], sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh được
quy hoạch nhằm đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế xem tại Hình 1.16 dưới đây.
Hình 1.16: Biểu đồ quy hoạch sản lượng than khai thác tại bể than Quảng Ninh
Biểu đồ trên cho thấy, SLKT tại bể than Quảng Ninh có xu hướng tăng, đạt cao
nhất khoảng 70 triệu tấn vào năm 2023 ÷ 2024; trong đó, sản lượng tăng chủ yếu từ
than khai thác hầm lò với tỷ trọng tăng từ 58 % năm 2014 lên tới 88 % vào năm
2030.
Để đáp ứng yêu cầu tăng sản lượng, trong thời gian tới, các mỏ than vùng
Quảng Ninh sẽ áp dụng một số giải pháp như: cải tạo, mở rộng diện khai thác, đầu
tư xây dựng các mỏ hầm lò mới, hiện đại, công suất lớn và đặc biệt, phải đẩy mạnh
0
10
20
30
40
50
60
70
80
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Sảnlượngthannguyênkhai,Tr.Tấn
Năm khai thác
Lộ thiên Hầm lò Tổng

33. 23
việc áp dụng công nghệ CGH ở các công đoạn sản xuất, sử dụng các thiết bị đồng
bộ, hiện đại, công suất lớn. Trong các giải pháp trên, giải pháp đẩy mạnh áp dụng
công nghệ CGH đóng vai trò quan trọng nhất, cho phép nâng cao SLKT, NSLĐ, an
toàn sản xuất, giảm số người làm việc trong mỏ.
1.2.2. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các vỉa than dày, dốc vùng Quảng
Ninh
1.2.2.1. Phương pháp đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ
Luận án chọn phương pháp đánh giá tổng hợp trữ lượng than và đặc điểm các
yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến
tại các nước thuộc Liên Xô (cũ) và Việt Nam, cho kết quả tin cậy [5], [10]. Các chỉ
tiêu định tính, định lượng chủ yếu về điều kiện địa chất – kỹ thuật mỏ được lựa
chọn đánh giá bao gồm:
- Chiều dày vỉa (M): theo phân loại, các vỉa có chiều dày lớn hơn 3,5 m [8].
- Góc dốc vỉa: theo phân loại, các vỉa có góc dốc lớn hơn 45o
[8].
- Mức độ biến động chiều dày vỉa (Vm) [7]:
Vm = %100.
)1(
)( 2
tb
n
i
tbi
m
n
mm
∑ −
−
(1.1)
Trong đó: mi: chiều dày vỉa tại điểm đo thứ i, m;
mtb: chiều dày vỉa trung bình, m;
n: số điểm đo.
Nếu : Vm < 35 %: thuận lợi cho việc áp dụng CGH khai thác;
Vm > 35 %: khó khăn cho việc áp dụng CGH khai thác.
- Mức độ biến động góc dốc vỉa (Vα) [7]:
%100
)1(
)( 2
×
−
−
=
∑
tb
n
i
tbi
n
V
α
αα
α
(1.2)
Trong đó:
αi: góc dốc vỉa tại điểm đo thứ i, (độ);
αtb: góc dốc vỉa trung bình, (độ);

34. 24
n: số điểm đo.
Nếu : Vα ≤ 20 %: vỉa ổn định về góc dốc;
Vα > 20 %: vỉa không ổn định về góc dốc.
- Tính chất của đá vách:
Đá vách có các tính chất bao gồm [26]:
+ Tính chất ổn định: gồm bốn loại là ổn định, ổn định trung bình, không ổn
định và rất không ổn định. Cơ sở để phân loại là diện tích lộ trần sau khi nổ mìn và
thời gian tồn tại ổn định của đá vách. Đá vách được coi là ổn định nếu vách trực tiếp
có diện lộ trần khoảng 10 ÷ 15 m2
và duy trì trong khoảng 1 ÷ 2 giờ.
+ Tính chất sập đổ: là khả năng sập đổ tự do của từng lớp hoặc của tập lớp đá
vách có độ dày khác nhau phía sau khoảng không gian được chống giữ và được chia
thành các loại: rất dễ sập đổ, dễ sập đổ, sập đổ trung bình, khó sập đổ và rất khó sập
đổ. Tính chất sập đổ của đá vách phụ thuộc vào độ bền, tính chất nứt nẻ, phân lớp
của đá và một vài yếu tố khác.
+ Tính chất tải trọng: gồm ba loại là nhẹ, trung bình và nặng. Chỉ tiêu phân
loại là tỷ số giữa chiều dày tập lớp đá vách dễ sập đổ với chiều cao khấu của vỉa
than (h/m):
h/m ≥ 6 ÷ 7 : vách nhẹ, đá vách dễ sập đổ;
3 ÷ 4 ≤ h/m < 6 ÷ 7 : vách trung bình, đá vách sập đổ trung bình;
h/m < 3 ÷ 4 : vách nặng, khó sập đổ.
Đá vách có tính chất tải trọng nhẹ, trung bình thuận lợi cho công tác phá hỏa.
+ Tính chất điều khiển: phụ thuộc vào tính chất ổn định, tính chất tải trọng,
tính chất sập đổ của đá vách và được phân thành ba loại: dễ điều khiển, điều khiển
trung bình và khó điều khiển. Đá vách thuộc loại dễ điều khiển đến điều khiển trung
bình sẽ thuận lợi cho quá trình khai thác.
- Mức độ phá hủy kiến tạo (k1): được biểu thị bằng các hệ số [7]:
k1 = l/s (m/ha) (1.3)
Trong đó:
l: tổng chiều dài phay phá trong khu vực (m);

35. 25
s - diện tích khu vực (ha).
Theo VNIMI, mức độ phá hủy kiến tạo được phân thành 4 loại như sau:
Loại I: k1 = 50m/ha - phá hủy kiến tạo yếu;
Loại II: k1 = 50 ÷ 150 m/ha - phá huỷ kiến tạo tương đối mạnh;
Loại III: k1 = 150 ÷ 250 m/ha - phá hủy kiến tạo mạnh;
Loại IV: k1 > 250 m/ha - phá hủy kiến tạo rất mạnh.
Khu vực có mức độ phá hủy kiến tạo loại I, loại II thuận lợi cho khai thác.
- Tỷ lệ đá kẹp và hệ số lớp kẹp trong vỉa:
+ Tỷ lệ đá kẹp trong vỉa ( k
K1 ) được xác định theo công thức [10]:
%1001 ×=
∑
v
kk
m
m
K , % (1.4)
Trong đó:
Σmk: tổng chiều dày các lớp đá kẹp trong vỉa (m);
mv: chiều dày vỉa than (m).
Theo đánh giá [10]:
k
K1 < 10 %: thuận lợi cho công nghệ CGH khai thác;
k
K1 < 20 %: khó khăn cho công nghệ CGH khai thác;
k
K1 > 20 %: rất khó khăn cho công nghệ CGH khai thác.
+ Hệ số lớp kẹp ( k
K2 ) được xác định theo công thức [10], [28]:
%1002 ×= ∑
v
kk
m
n
K , % (1.5)
Trong đó:
Σnk: tổng số lớp kẹp trong vỉa (lớp);
mv: chiều dày vỉa than (m).
Theo [10], nếu: k
K2 ≤ 2 – vỉa có cấu tạo đơn giản;
k
K2 > 2- vỉa có cấu tạo phức tạp.
Ngoài các tiêu chí cơ bản trên, có thể đánh giá thêm các tiêu chí khác như: độ
chứa và thoát khí của vỉa, điều kiện địa chất thủy văn - công trình, tính tự cháy của

36. 26
than, phương pháp mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ, hạ tầng kỹ thuật…
1.2.2.2. Kết quả đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ
- Địa tầng:
Địa tầng chứa than có tuổi địa chất thuộc hệ Triats - Thống Thượng, bậc Nori -
Rêti - hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg), phụ hệ tầng Hòn Gai giữa T3n-rhg2. Chiều dày địa
tầng thay đổi từ 200 ÷ 300 m đến 1500 m. Địa tầng chứa than khu vực Cẩm Phả chứa
từ 22 đến 35 vỉa than. Khu vực Hòn Gai chứa hơn 22 vỉa than tại khối phía Bắc, trong
đó có 7 đến 12 vỉa than có giá trị công nghiệp và 15 vỉa than tại khối phía Nam, trong
đó có 8 đến 10 vỉa than có giá trị công nghiệp. Tại dải than Uông Bí - Mạo Khê - Đông
Triều - Phả Lại chứa gần 60 vỉa than, trong đó có 37 vỉa than có giá trị công nghiệp [1].
Địa tầng chứa các loại đá: sét than, sét kết, bột kết, cát kết, cuội sạn kết. Sự chuyển
tiếp của nham thạch tương đối nhịp nhàng, theo quy luật chung của quá trình trầm
tích. Phân loại các nham thạch trong địa tầng xem Bảng 1.3 [3].
Bảng 1.3: Phân loại nham thạch trong địa tầng chứa than Quảng Ninh
TT Tên đá và đặc điểm
Độ bền nén (KG/cm2
)
max - min Trung bình
1 Sét kết phân lớp rất mỏng, bở, dễ hoá dẻo 100 ÷190 100 ÷150
2
Sét than phân lớp mỏng, thường kẹp
than, mềm, dễ vỡ vụn
60 ÷ 100 < 100
3 Sét kết thường phân lớp mỏng 100 ÷410 150 ÷ 350
4 Bột kết phân lớp mỏng, kẹp chỉ than 90 ÷ 400 200 ÷ 340
5 Bột kết phân lớp mỏng 100 ÷ 480 150 ÷ 400
6 Bột kết phân lớp dày 210 ÷ 1200 400 ÷ 900
7 Cát kết hạt mịn 380 ÷ 2380 700 ÷ 1200
8 Cát kết hạt vừa 220÷ 2160 600 ÷ 1200
9 Cát kết hạt thô 600 ÷ 1990 600 ÷ 1100
10 Cuội sạn kết 760 ÷ 2770 600 ÷ 1400

37. 27
- Kiến tạo:
Toàn bộ khu vực Cẩm Phả là một phức nếp lõm có trục chạy theo hướng gần
Tây – Đông. Tại khu vực Hòn Gai, khối phía Bắc là các nếp uốn có phương cấu trúc
chính là vĩ tuyến, khối phía Nam là các nếp uốn lớn có phương gần kinh tuyến. Khu
vực Uông Bí - Phả Lại có các nếp uốn lớn như: nếp lõm Bảo Đài, có trục kéo dài
theo vĩ tuyến, nếp lõm Trung Lương và nếp lồi Mạo Khê - Tràng Bạch. Các nếp
uốn lớn có chiều dài từ 35 km đến 40 km, góc dốc của cánh từ 200
÷ 800
và trên hai
cánh thường phát triển các nếp uốn bậc cao. Trong phạm vi khối kiến tạo, mật độ
nếp uốn trung bình từ 0,98 ÷ 1,28 nếp uốn/km và chiều dài mỗi cánh nếp uốn dao
động từ 200 ÷ 400 m [1]. Có các đứt gãy lớn như: đứt gãy A-A, Bắc Huy, B-B, A2-
A2, N-N, L-L tại khu vực Cẩm Phả; đứt gãy K-K, A-A, Nam Hòn Gai, Hà Ráng,
Hà Tu ở khu vực Hòn Gai và đứt gãy Trung Lương, F.B khu vực Uông Bí. Ngoài ra
còn có nhiều đứt gãy nhỏ. Hơn 90 % các đứt gãy nhỏ được phát hiện trong quá
trình đào lò và khai thác. Nếu chỉ tính các đứt gãy lớn, mật độ đứt gãy thấp, nhỏ
hơn 50 m/ha. Các đứt gãy nhỏ có biên độ dịch chuyển từ 5 ÷ 20 m và thường xuất
hiện với mật độ 10 ÷ 20 đứt gãy/km2
. Một số kết quả nghiên cứu mật độ đứt gãy tại
một số mỏ như sau: mỏ Vàng Danh có k1 =150 ÷ 200 m/ha; mỏ Mông Dương, vỉa
12 có k1 =140 m/ha, vỉa 11 có k1 =70 m/ha, vỉa 10 có k1 =150 m/ha [10], [15].
- Điều kiện địa chất thủy văn:
Do địa hình bị chia cắt mạnh, nhiều sông suối, lượng mưa hàng năm lớn
(khoảng 2400 mm/năm, thời gian mưa khoảng 5 ÷ 6 tháng) [10]. Các mỏ phần lớn
khai thác dưới mức thông thủy, nên điều kiện thủy văn rất phức tạp. Nước trong
trầm tích chứa than liên quan chặt chẽ với nước mặt và thay đổi theo mùa: về mùa
mưa, lưu lượng nước trong lò lớn gấp 15 ÷ 30 lần so với mùa khô và đạt tới 5000 ÷
6000 m3
/giờ. Trong quá trình khai thác, đã có một số mỏ bị ngập nước như Hà Lầm,
Mông Dương, Bình Minh, Vàng Danh, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Tại
một số mỏ hầm lò, nước mỏ có tính ăn mòn kim loại mạnh.
- Điều kiện khí mỏ:
Phần lớn các mỏ được xếp loại I, II về độ chứa khí mê tan, ngoại trừ mỏ Mạo

38. 28
Khê được xếp siêu hạng sau khi xảy ra vụ nổ khí năm 1999. Đã có một số vụ nổ khí
xảy ra trong những năm gần; tuy nhiên, nguyên nhân chính là do khí bị tích tụ
không được xử lý. Khi khai thác xuống sâu, độ chứa khí trong các vỉa than tăng lên.
- Chất lượng than:
Bể than Quảng Ninh có tới 96,19 % là than antraxit và bán antraxit, có chất
lượng tốt [9]. Các chỉ tiêu chất lượng than xem tại Bảng 1.4.
Bảng 1.4: Các chỉ tiêu chất lượng than của bể than Quảng Ninh
TT Chỉ tiêu
Ký
hiệu
Đơn vị
Giá trị
Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình
1 Độ ẩm phân tích Wpt % 0,87 2,18 1 ÷ 1,15
2 Độ tro khô Ak % 9,73 23,64 16
3 Chất bốc Vch % 7,62 9,78 8,52
4 Nhiệt lượng Qch kCal 8.120 8.685 8.300
5 Tỷ trọng γ g/cm3
1,45 1,50 1,48
6 Lưu huỳnh Sch % 0,29 0,36 0,32
- Tính tự cháy của than:
Than của bể than Quảng Ninh có khả tự cháy thấp. Trong quá trình khai thác
mới phát hiện vỉa 24 – mỏ Tràng Khê II, III và vỉa 5 mỏ Khe Chuối có tính tự cháy.
- Trữ lượng các vỉa than:
Luận án sử dụng kết quả nghiên cứu của TS Nguyễn Anh Tuấn, Viện KHCN
Mỏ năm 2007 [16]. Trong công trình này, tác giả đã sử dụng phương pháp đánh giá
tổng hợp trữ lượng than và đặc điểm các yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ. Đối
tượng được đánh giá là các khối kiến tạo có hình dạng đơn giản (hình vuông hoặc
chữ nhật), chứa các vỉa than có chiều dày > 3,5 m và góc dốc > 450
thuộc 9 mỏ than
hầm lớn vùng Quảng Ninh. Tổng trữ lượng than các vỉa dày, dốc thuộc bể than
Quảng Ninh được xác định có điều kiện thuận lợi, có khả năng áp dụng công nghệ
CGH khai thác là 116.564,90 nghìn tấn (xem Bảng 1.5), chiếm khoảng 10 ÷ 12 %
tổng trữ lượng của các khoáng sàng [16].

39. 29
Bảng 1.5: Tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày, dốc thuộc bể than Quảng Ninh
Số
TT
Tên khoáng sàng
hoặc công ty
Tên vỉa than Mức
đánh giá
Trữ lượng
(103
T)
Tỷ lệ
(%)
1 Mạo Khê - Tràng Khê 6; 7; 8; 9; 9A; 9B -150 ÷ LV 30.013,0 25,75
2 Vàng Danh 4; 5; 6; 7; 8 -150÷+260 13.389,2 11,49
3 Than Thùng-Yên Tử 4; 5; 6; 6A, 7; 7trụ, 8 -350÷+290 36.535,5 31,34
4 Suối Lại - Hòn Gai 10 (7); 11(8); 14(10) -150 ÷ LV 10.116,3 8,68
5 Hà Lầm 8; 9; 10; 12; 13; 14 -140÷+200 11.348,2 9,74
6 Hà Ráng - Đá Bạc 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 -100÷+200 9.254,1 7,94
7 Ngã Hai 5; 7 -150÷+150 1.284,7 1,10
8 Dương Huy 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14 +40 ÷ -350 3.809,8 3,27
9 Mông Dương H(10); II(11) -250 ÷ +0 814,1 0,70
Tổng cộng 116.564,9 100,0
Phân tích các yếu tố địa chất - kỹ thuật mỏ theo trữ lượng như sau:
+ Theo yếu tố chiều dày vỉa (Hình 1.17)
Hình 1.17: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dày vỉa
Từ biểu đồ trên cho thấy, chiều dày vỉa tập trung lớn nhất ở giới hạn 5,0 ÷
10,0 m, chiếm 48,8 %, tiếp theo ở giới hạn 3,5 ÷ 5,0 m, chiếm 34,4 %. Nhóm vỉa có
34,40
48,80
16,80
0 10 20 30 40 50 60
3,5 - 5,0
5,0 - 10,0
> 10,0
Giíih¹nchiÒudµyvØa,m
Tû lÖ phÇn tr¨m so víi tæng tr÷ l−îng, %

40. 30
chiều dày hơn 10 m chiếm 16,8 % tổng trữ lượng, tập trung chủ yếu tại khoáng sàng
Hà Lầm, Hòn Gai và Hà Ráng.
+ Theo yếu tố góc dốc vỉa (Hình 1.18)
Hình 1.18: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố góc dốc vỉa
Từ biểu đồ trên cho thấy, nhóm các vỉa có góc dốc 45o
÷ 55o
và các vỉa có góc
dốc lớn hơn 55o
tương đối cân bằng nhau, lần lượt chiếm 48,37 % và 51,63 % tổng
trữ lượng các vỉa dày, dốc có khả năng áp dụng công nghệ CGH.
Tổ hợp yếu tố chiều dày và góc dốc vỉa thể hiện trên Hình 1.19.
Hình 1.19: Biểu đồ quan hệ giữa trữ lượng than với yếu tố chiều dày, góc dốc vỉa
Từ biểu đồ trên có thể thấy, nhóm các vỉa có chiều dày 5,0 ÷ 10,0 m, góc dốc
lớn hơn 55° chiếm tỷ lệ lớn nhất, khoảng 27,65 %; tiếp theo là nhóm các vỉa có
chiều dày 5,0 ÷ 10,0 m, góc dốc 45° ÷ 55° chiếm 21,14 %; nhóm các vỉa có chiều
dày 3,5 ÷ 5,0 m, góc dốc 45° ÷ 55° và nhóm các vỉa có chiều dày 3,5 ÷ 5,0 m, góc
45 - 55
48,37%
> 55
51,63%
3,5-5,0
5,0-10,0
>10,0
45-55
>55
16,85
27,65
11,54
17,08 21,14
5,74
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
TûlÖphÇntr¨msovíitængtr÷
l−îng,%

41. 31
dốc lớn hơn 55° chiếm tỷ lệ trữ lượng tương đối cân bằng nhau, lần lượt là 17,08 %
và 16,85 %. Các nhóm còn lại chiếm tỷ trọng không đáng kể.
+ Yếu tố chiều dài theo phương KKT (Hình 1.20)
Hình 1.20: Biểu đồ quan hệ giữa tổng trữ lượng than với yếu tố chiều dài theo
phương KKT
Qua biểu đồ phân tích cho thấy, các vỉa dày, dốc của bể than Quảng Ninh phần
lớn có chiều dài theo phương lớn hơn 800 m, chiếm tỷ lệ 55,7 %, chiều dài theo
phương từ 300 ÷ 800 m và dưới 300 m chiếm tỷ lệ lần lượt là 39,11 % và 5,2 %
tổng trữ lượng có khả năng áp dụng công nghệ CGH khai thác. Đây là yếu tố thuận
lợi để áp dụng công nghệ CGH khai thác.
1.2.3. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa
than dày, dốc vùng Quảng Ninh
1.2.3.1. Các HTKT lò DVPT
HTKT lò DVPT được áp dụng rộng rãi tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh,
bao gồm một số dạng như sau:
* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn: được áp dụng tại hầu hết
các mỏ, cho điều kiện: vỉa dốc hơn 450
, dày từ 2 ÷ 5 m, chiều dày và góc dốc biến
động bất kỳ, đá vách và đá trụ trực tiếp bền vững, ổn định trung bình. Trong HTKT
này, ruộng mỏ được chia thành các KKT với chiều dài theo phương khoảng 80 ÷ 100
m, tầng được chia thành các phân tầng với chiều cao từ 6 ÷ 8 m (Hình 1.21). Việc
khai thác được thực hiện bằng KNM cưỡng bức trần than phía trên lò dọc vỉa với các
lỗ khoan ngắn, chiều dài lỗ khoan nhỏ hơn 3 m, sau đó thu hồi than hạ trần. Khu vực
thu hồi than hạ trần có thể được chống tăng cường bằng các cũi lợn gỗ, cột chống
thủy lực đơn kết hợp với xà khớp hoặc xà hộp. Các chỉ tiêu chính của HTKT: công
< 300
5,20%
301 - 800
39,11%
> 800
55,70%

42. 32
suất khai thác 25.000 ÷ 35.000 tấn/năm, NSLĐ trực tiếp 2,5 ÷ 3,5 tấn/công, chi phí
mét lò chuẩn bị 50 ÷ 60 m/1000 tấn, tổn thất than bình quân 25 ÷ 35 % [4].
65 m
Lß xuyªn vØa ®¸ +364
Lß däc vØa +370
Lß däc vØa +376
Lß däc vØa +382
82.5 m
Lß xuyªn vØa ®¸ +364
Lß däc vØa +370
Lß däc vØa +376
Lß däc vØa +382
Lß th−îng +364 ÷ +382
Lß däc vØa +364
mÆt c¾t I - I
64006400
100 m
82.5 m
6400
70°
3500
6m6m6m
iI
iI
Lß xuyªn vØa ®¸ +364
70°6400
Lß däc vØa +3643500
6400
mÆt c¾t II - II
6400
Lß th−îng +364 ÷ +382
I
I
Lß däc vØa +376
Lß däc vØa +382
Lß däc vØa +370
Lß däc vØa +364
Hình 1.21: Sơ đồ HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn
Ưu điểm của HTKT này là: khả năng thích ứng tốt với điều kiện địa chất phức
tạp; sơ đồ chuẩn bị và quy trình kỹ thuật khai thác đơn giản. Nhược điểm của
HTKT này là: chi phí mét lò chuẩn bị và tổn thất than cao, NSLĐ thấp.
* HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO): đã được áp
dụng tại mỏ Mông Dương cho điều kiện vỉa dày 3 ÷ 8 m, góc dốc > 45°, đá vách
bền vững trung bình đến bền vững. Sơ đồ chuẩn bị của HTKT này (xem Hình 1.3)
tương tự như tại Liên Xô (cũ); tuy nhiên, công tác đào lò chuẩn bị được thực hiện
bằng KNM thủ công. Các chỉ tiêu KTKT cơ bản đạt được của HTKT như sau: công
suất khai thác 35.000 tấn/năm; NSLĐ bình quân 3,5 tấn/công; chi phí gỗ 25
m3
/1000 tấn, tổn thất than 35 % [16]. Ưu, nhược điểm của HTKT này tương tự như
HTKT đã được áp dụng tại Liên Xô (cũ).
* HTKT lò DVPT sử dụng DCTH kết hợp nổ mìn trong lỗ khoan dài: được áp
dụng thử nghiệm tại mức -25 ÷ +50 vỉa 14 khu III, Núi Khánh, mỏ Hà Ráng, Công
ty than Hạ Long (năm 2012) với điều kiện địa chất như sau: chiều dày vỉa trung

43. 33
bình 6,5m; góc dốc vỉa trung bình 560
; chiều dày và góc dốc ổn định; đá vách và đá
trụ trực tiếp thuộc loại ổn định, bền vững trung bình đến kém ổn định, bền vững.
Trong HTKT này, chiều cao PTKT được điều chỉnh lên 15 m. Các thông số chính
của công nghệ: bước di chuyển dàn chống 0,7m; bước hạ trần, thu hồi than nóc 1,4
m. Việc phá nổ cưỡng bức trần than phía trên lò DVPT áp dụng phương pháp nổ
mìn trong các lỗ khoan dài. Mỗi gương khai thác được chống giữ bởi 01 tổ hợp gồm
02 DCTH KDT-2 (Hình 1.22). Giữa hai dàn có tấm chắn có thể điều chỉnh chiều
rộng khe hở (lớn nhất khoảng 500 mm) trong quá trình thu hồi. Do ảnh hưởng bởi
nước mặt, lò DVPT không ổn định, khó khăn khi nạp mìn trong lỗ khoan dài bằng thủ
công, nên quá trình khai thác thử nghiệm diễn ra không liên tục với thời gian ngắn,
khoảng 5 tháng; tuy nhiên, công nghệ đã chứng minh được hiệu quả như: SLKT đạt
4297 tấn/tháng, NSLĐ trực tiếp đạt 7,4 tấn/công, mức độ an toàn được nâng cao [18].
Hình 1.22: Tổ hợp dàn chống KDT-2 tại mặt bằng cửa lò
Trước đó, năm 2007, mỏ Vàng Danh đã đưa vào áp dụng HTKT chia lớp bằng
sử dụng tổ hợp DCTH KDT-1 (Hình 1.23) tại vỉa 7 dốc - Tây Vàng Danh với chiều
dày trung bình 7,5 m; dốc trung bình 750
; vách trực tiếp là sét kết xen lẫn bột kết,
thuộc loại bền vững trung bình; trụ trực tiếp là sét kết xen kẽ bột kết rắn chắc vừa,
thuộc loại ổn định trung bình. PTKT có chiều cao 8 m, sau đó nâng lên 15m. Chiều
dài theo phương KKT từ 80 ÷ 100 m. Khấu gương bằng KNM với chiều cao 2,5 m.
Chống giữ gương khai thác bằng tổ hợp DCTH KDT-1. Công tác thử nghiệm được
thực hiện từ tháng 7 năm 2007; tuy nhiên, không diễn ra liên tục và không kéo dài, do
khu vực khai thác bị ảnh hưởng mạnh bởi nước mặt, dẫn tới lún vì chống, khó khăn

44. 34
trong khâu di chuyển, lò chuẩn bị không ổn định, bị bóp méo. Một số chỉ tiêu KTKT
đạt được của 10 luồng khai thác đầu tiên: SLKT 200 ÷ 250 tấn/ngày đêm, tương ứng
60.000 ÷ 75.000 tấn/năm; NSLĐ 12,5 tấn/công; hệ số thu hồi than hạ trần đạt 80 ÷ 85
%; điều kiện làm việc và mức độ an toàn được cải thiện, nâng cao.
Điều kiện áp dụng tổ hợp DCTH KDT-1 tại mỏ Vàng Danh và DCTH KDT-2 tại
mỏ Hà Ráng có nhiều điểm tương đồng; do vậy, việc tổng hợp, phân tích kết quả áp
dụng hai tổ hợp trên là rất cần thiết, nhất là khâu hạ trần, thu hồi than nóc, tạo cơ sở để
hoàn thiện công nghệ CGH khai thác các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh. Tuy
nhiên, do thời gian thử nghiệm ngắn, nên việc phân tích, đánh giá còn hạn chế.
Hình 1.23: Dàn tự hành KDT-1
1.2.3.2. Các giải pháp kỹ thuật khi áp dụng HTKT lò DVPT
Tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, việc làm yếu trần than chủ yếu
được thực hiện bằng KNM trong các lỗ khoan ngắn, sử dụng kíp nổ mìn vi sai điện
kết hợp với thuốc nổ nhũ tương lò than, nạp thủ công. Với chiều cao PTKT không
lớn, phương pháp này có ưu điểm là dễ thi công, hiệu quả tương đối cao; tuy nhiên,
khi chiều cao PTKT lớn, việc thi công rất khó khăn do những hạn chế trong khâu
khoan, nạp và nổ mìn. Năm 2009, tại mỏ Đồng Vông, đã sử dụng lỗ khoan đường
kính lớn (φ850), khoan nối thông hai PTKT đồng thời, liền nhau. Các lỗ khoan
đường kính lớn được khoan cách nhau khoảng 6 ÷ 8 m theo phương, có nhiệm vụ
thông gió, vận tải, làm yếu trần than và giảm độ chứa khí trong vỉa. Ngoài ra, một
số mỏ hầm lò đã áp dụng phương pháp khoan, nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn trên

45. 35
nền lò của phân tầng trên nhằm làm yếu trần than, tạo điều kiện thuận lợi cho công
tác hạ trần, thu hồi than nóc tại phân tầng dưới.
Năm 2010, một số mỏ đã áp dụng kíp nổ vi sai phi điện an toàn phòng nổ,
nâng chiều cao phân tầng lên 12 ÷ 15 m; tuy nhiên, khâu nạp nổ vẫn thực hiện thủ
công, mất nhiều thời gian, nên ảnh hưởng tới hiệu quả khai thác.
1.2.4. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT
Từ tổng hợp trên, có thể đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT cho điều
kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh như sau:
- HTKT lò DVPT áp dụng CNKT thủ công được áp dụng rộng rãi với chiều
cao PTKT chủ yếu từ 6 ÷ 8 m, chiều dài KKT chủ yếu từ 80 ÷ 100 m, SLKT và
NSLĐ còn thấp, tổn thất tài nguyên còn cao; tuy nhiên, có khả năng thích ứng tốt
với điều kiện địa chất phức tạp, biến động.
- HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH được áp dụng còn rất ít và chưa
thành công; mặc dù vậy, bước đầu đã cho thấy tính hiệu quả của công nghệ, nhất là
SLKT và NSLĐ đã được nâng cao so với CNKT thủ công.
1.2.5. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu áp dụng HTKT lò DVPT trong điều kiện
các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu, áp dụng HTKT lò DVPT cho điều kiện các vỉa
dày, dốc đã được đặt ra từ lâu. Nhiều tác giả đã nghiên cứu, đề xuất các giải pháp
kỹ thuật, công nghệ cho HTKT lò DVPT, áp dụng phù hợp với điều kiện địa chất,
kỹ thuật mỏ vùng Quảng Ninh và mang lại kết quả tích cực, tiêu biểu bao gồm:
Tác giả TS Ninh Quang Thành đã nghiên cứu, tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ
thuật các vỉa than vỉa dày, dốc α > 35° vùng Quảng Ninh, đề xuất HTKT lò DVPT
sử dụng lỗ khoan đường kính lớn và các HTKT khác. HTKT lò DVPT sử dụng lỗ
khoan đường kính lớn đã được áp dụng tại mỏ Mông Dương, sau đó được theo dõi,
hoàn thiện công nghệ [14].
Tác giả TS Ninh Quang Thành đã nghiên cứu, đánh giá các vỉa than có điều
kiện địa chất phức tạp của bể than Quảng Ninh. Đối với các vỉa dày, dốc, tác giả đã
đề xuất áp dụng HTKT lò DVPT và các HTKT gương lò ngắn khác [15].

46. 36
Tác giả TS Đặng Văn Cương đã nghiên cứu, xác định được chiều dày lớp than
đệm giữa các PTKT trên cơ sở đảm bảo trần than không bị phá hủy, dịch chuyển
trong quá trình khai thác áp dụng HTKT lò DVPT. Ngoài ra, tác giả còn xác định
được chiều dài theo phương KKT trên cơ sở phối hợp nhịp nhàng giữa khai thác và
đào lò trong điều kiện áp dụng công nghệ đào lò, khai thác thủ công [2].
Tác giả TS Phùng Mạnh Đắc đã nghiên cứu, tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ
thuật các vỉa than dốc vùng Quảng Ninh và đề xuất áp dụng HTKT lò DVPT nổ mìn
trong các lỗ khoan dài và các HTKT sử dụng dàn chống [6].
Tác giả TS Nguyễn Anh Tuấn đã tổng hợp điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ các
vỉa dày, dốc trên 450
của bể than Quảng Ninh và đề xuất áp dụng HTKT lò DVPT
sử dụng công nghệ CGH khai thác kết hợp với máy combai đào lò than và nổ mìn
trong các lỗ khoan dài, áp dụng đối với vỉa có chiều dày 3,5 ÷ 6,0 m [16].
Tác giả KS Nhữ Việt Tuấn đã nghiên cứu, đánh giá hiện trạng CNKT các vỉa
dốc vùng Quảng Ninh và đề xuất nâng cao chiều cao PTKT cho HTKT lò DVPT
bằng giải pháp nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn kết hợp với lỗ khoan đường kính lớn
và giải pháp nổ mìn trong các lỗ khoan dài kết hợp với chống giữ bằng DCTH. Kết
quả nghiên cứu của đề tài đã được áp dụng và hoàn thiện tại mỏ Đồng Vông [19].
Tác giả KS Nhữ Việt Tuấn đã nghiên cứu, thiết kế, đưa vào áp dụng và theo
dõi, đánh giá, hoàn thiện HTKT lò DVPT sử dụng DCTH tại mỏ Hà Ráng [18].
Từ các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học về HTKT lò DVPT áp dụng
cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh, có thể nhận xét như sau:
- Các công trình chủ yếu tập trung nghiên cứu về CNKT thủ công, nghiên cứu
về công nghệ CGH khai thác còn hạn chế. Việc nghiên cứu hoàn thiện các tham số
của HTKT, CNKT ít được quan tâm, nếu có thường là chiều cao PTKT.
- Các kết quả thử nghiệm trong các điều kiện khác nhau chưa được tổng hợp,
phân tích một cách có hệ thống để từ đó có thể đánh giá được mức độ tác động, ảnh
hưởng của điều kiện địa chất - kỹ mỏ thuật đối với hiệu quả khai thác và mức độ an
toàn lao động, tạo cơ sở hoàn thiện HTKT, CNKT theo điều kiện khoáng sàng.
- Phương pháp nghiên cứu sử dụng chủ yếu là phân tích lý thuyết, thống kê,

47. 37
kết hợp với nghiên cứu tại thực tế hiện trường. Việc nghiên cứu sử dụng phương
pháp mô phỏng bằng mô hình số và mô hình vật liệu tương đương còn hạn chế, nên
ít nhiều ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu.
1.2.6. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa than dày, dốc
vùng Quảng Ninh
Để đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững của ngành than, HTKT lò DVPT tại các
mỏ than hầm lò Quảng Ninh cần đáp ứng các mục tiêu sau:
- Giảm tổn thất than khai thác;
- Tăng SLKT và tốc độ đào chống lò chuẩn bị;
- Tăng NSLĐ tại gương khai thác và đào chống lò;
- Giảm chi phí chống xén, bảo vệ các đường lò chuẩn bị;
- Nâng cao mức độ an toàn trong quá trình đào lò và khai thác.
Trên cơ sở hiện trạng điều kiện địa chất, kỹ thuật, công nghệ, thiết bị và kinh
nghiệm đã đạt được, có thể thấy, để đạt được các mục tiêu trên, HTKT lò DVPT áp
dụng tại vùng Quảng Ninh hiện nay cần hoàn thiện theo hướng như sau:
- Tăng cường áp dụng công nghệ, thiết bị CGH phù hợp;
- Xác định được các tham số phù hợp cho HTKT khi áp dụng công nghệ CGH
đào lò và khai thác;
- Lựa chọn kết cấu, tiết diện, vật liệu chống giữ, gia cường các đường lò chuẩn
bị phù hợp với điều kiện địa chất mỏ, HTKT và CNKT được áp dụng;
- Hoàn thiện giải pháp nổ mìn trong các lỗ khoan dài theo hướng áp dụng CGH
khâu nạp kíp, mìn để rút ngắn thời gian thi công;
- Kiểm soát hiệu quả nguy cơ về cháy nổ khí, bục nước, sập đổ lò.
1.3. Kết luận Chương 1
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được của Chương 1, có thể đưa ra các
kết luận như sau:
- Trên thế giới, HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp CGH khai thác đã được áp
dụng với nhiều chủng loại khác nhau và đạt các chỉ tiêu KTKT tốt. Khi áp dụng tổ
hợp CGH khai thác, góc dốc vỉa thường lớn hơn 450
, chiều dày vỉa thường lớn hơn

48. 38
5 m, chiều cao PTKT có thể lên tới hơn 20 m và chiều dài theo phương KKT có thể
lên tới 200 m. Ngoài ra, DCTH có kết cấu thu hồi dạng cửa sổ có nhiều ưu điểm
hơn các chủng loại khác nhờ khả năng điều tiết, điều chỉnh dòng than thu hồi.
- Các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh có điều kiện thuận lợi để áp dụng
công nghệ CGH trong HTKT lò DVPT: trữ lượng lớn, khoảng 116.564,90 nghìn tấn
(tính đến mức -300); phần trữ lượng các vỉa dày từ 5,0 ÷ 10,0 m và có chiều dài
theo phương lớn hơn 800 m chiếm tỷ lệ lớn, lần lượt là 48,8 % và 55,7 %.
- HTKT lò DVPT sử dụng CNKT thủ công được áp dụng rộng rãi tại vùng
Quảng Ninh và đã cải thiện các chỉ tiêu KTKT, mức độ an toàn lao động so với
CNKT buồng; song, vẫn còn nhiều hạn chế, nhất là SLKT và NSLĐ còn thấp, tổn
thất tài nguyên còn cao. Công nghệ CGH được áp dụng còn rất ít và chưa thành
công; mặc dù vậy, bước đầu cũng cho thấy tính hiệu quả của công nghệ, nhất là
SLKT và NSLĐ đã được nâng cao so với CNKT thủ công.
- Có nhiều công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về HTKT lò
DVPT; tuy nhiên, chủ yếu tập trung vào các khâu công nghệ, quy trình, giải pháp kỹ
thuật, thiết bị, chưa xác định được mối quan hệ tổng thể giữa điều kiện địa chất, kỹ
thuật mỏ với các tham số của HTKT và hiệu quả khai thác.
- Để nâng cao hiệu quả khai thác và mức độ an toàn lao động, HTKT lò DVPT
áp dụng tại vùng Quảng Ninh hiện nay cần hoàn thiện theo hướng: tăng cường áp
dụng công nghệ, thiết bị CGH phù hợp trong đào lò, khai thác; xác định được các
tham số phù hợp cho HTKT; lựa chọn được kết cấu, tiết diện, vật liệu chống giữ, gia
cường các đường lò chuẩn bị phù hợp với điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ; hoàn thiện
giải pháp nổ mìn trong lỗ khoan dài; kiểm soát hiệu quả nguy cơ về cháy nổ khí, bục
nước, sập đổ lò.

49. 39
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THU HỒI THAN NÓC TRONG
HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DÀN CHỐNG
2.1. Quy luật dịch chuyển của than – đá trong quá trình thu hồi than nóc
Việc nghiên cứu quy luật dịch chuyển của than – đá trong quá trình thu hồi
than hạ trần có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định các yếu tố ảnh hưởng tới
hiệu quả thu hồi than nóc, nhất là: chiều cao PTKT, điều kiện địa cơ mỏ, đặc điểm
cấu tạo dàn chống, quy trình, kỹ thuật thu hồi, v.v.
Các nghiên cứu đầu tiên về hạ trần, thu hồi than nóc được thực hiện tại
Trường Đại học Mỏ Leningrad vào những năm 1949 ÷ 1953 với mục đích chính là
xác định, thiết lập được các tham số kỹ thuật hợp lý cho quá trình tháo than hạ trần,
bao gồm: chiều dày của lớp than được tháo, vị trí lớp than được tháo so với mặt
phẳng nằm ngang, chiều rộng của cửa sổ tháo than, v.v. Phương pháp nghiên cứu
chủ yếu là sử dụng mô hình vật liệu tương đương. Các kết quả nghiên cứu đã xác
định: để đảm bảo quá trình tháo than diễn ra bình thường, chiều dày của lớp than
được tháo phải lớn hơn kích thước của cục than từ 4 ÷ 6 lần và không quá 2 ÷ 15
lần kích thước của cửa tháo than; khối than được tháo phải được bố trí nghiêng về
phía không gian khai thác 60o
÷ 80o
so với phương nằm ngang và khoảng cách giữa
các cửa sổ tháo phải là tối thiểu trong điều kiện cho phép [42].
Để xác định quy luật dịch chuyển của dòng than thu hồi, Ivanov B.A. đã
nghiên cứu, thí nghiệm tháo than tại cửa tháo đơn bằng phương pháp mô hình vật
liệu tương đương [45]. Chuyển động, dịch chuyển của than hạ trần tới cửa tháo diễn
ra trong vùng nhất định, gọi là vùng tháo than hay vùng thu hồi. Thí nghiệm đã chỉ
ra rằng, vùng này có dạng parabol (Paraboloid), có trục đi qua cửa tháo [45]. Các
mặt của Paraboloid thường nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc từ 60o
÷
65o
(Hình 2.1). Quan sát dịch chuyển của than - đá cho thấy, các cục than được tháo
chuyển động với tốc độ khác nhau, các cục càng gần trục đi qua tâm cửa tháo càng
có tốc độ dịch chuyển lớn và ngược lại.

50. 40
Hình 2.1: Sơ đồ dịch chuyển của than, đá trong quá trình tháo than
Than, đá dịch chuyển sẽ hình thành phễu xâm nhập (Hình 2.1). Khi phễu này
phát triển, đá phá hỏa sẽ dịch chuyển xuống dưới, gây nhiễm bẩn than và phần than
bên rìa phễu không được tháo, gây tổn thất than.
Như vậy, việc hình thành phễu xâm nhập, tạo cho đá phá hỏa dịch chuyển vào
khối than tháo là nguyên nhân dẫn đến nhiễm bẩn và tổn thất than khi tháo. Nếu
đảm bảo than đi qua toàn bộ diện tích của cửa sổ tháo với tốc độ như nhau, có thể
loại trừ sự hình thành phễu xâm nhập với phần đáy hẹp. Để thực hiện điều đó, trong
những năm 1969 – 1973, NCS của Viện Mỏ Leningrad (LGI) Ivanov B.A đã thực
hiện các nghiên cứu, thí nghiệm sử dụng thiết bị tháo – đập than có pít tông tác
động hai phía (Hình 2.2) [45].
Việc tháo than với sự trợ giúp của pít tông đẩy ngang là sự khác biệt về
nguyên lý so với tháo than qua cửa tháo thông thường, đảm bảo sự dịch chuyển của
than xuống dưới với tốc độ như nhau. Ở đây, toàn bộ khối than phía trên cửa tháo
được tháo theo chiều thẳng đứng, dịch chuyển xuống dưới đều nhau, các cục than
trong một mặt phẳng đến cửa tháo gần như đồng thời.

51. 41
Hình 2.2: Dịch chuyển của than - đá phá hỏa trong quá trình tháo than có áp dụng
thiết bị pít tông đẩy ngang
Kết quả thí nghiệm đã chỉ ra rằng, phương pháp tháo than sử dụng pít tông đẩy
ngang đã nâng cao tỷ lệ than sạch thu hồi được, tăng từ 40 % lên 80 % so với
phương pháp tháo than tự do qua cửa tháo (trường hợp không sử dụng lưới ngăn đá
phá hỏa phía trên) [45]. Như vậy, kết quả thí nghiệm của Ivanov B.A. đã chỉ ra hiệu
quả của phương pháp tháo than sử dụng pít tông đẩy ngang, nhất là giảm tỷ lệ tổn
thất than và mức độ nhiễm bẩn của than.
Dựa trên phương pháp tháo than của Ivanov B.A, A.V.Vaxiliev đã thực hiện
các thí nghiệm khác nhau trên cơ sở thay đổi các thông số kỹ thuật, kết cấu của pít
tông [27]. Các kết quả thí nghiệm cho phép tính toán, lựa chọn kết cấu và các tham
số kỹ thuật phù hợp cho dàn chống thu hồi than nóc.
Như vậy, các kết quả thí nghiệm trên đã làm rõ bản chất quá trình dịch chuyển
của than hạ trần, đá phá hỏa trong quá trình tháo than và chỉ rõ nguyên nhân gây tổn
thất than tại hai bên cửa tháo.
Việc nghiên cứu quá trình dịch chuyển của than hạ trần, đá phá hỏa vào lò chợ
và xác định nguyên nhân gây tổn thất than sau cửa tháo, trong khu vực phá hỏa, đã
được nghiên cứu. Theo các kết quả thí nghiệm trên mô hình vật liệu tương đương,

52. 42
quá trình dịch chuyển của than vào không gian lò chợ diễn ra như sau [42]:
- Ngay sau khi trần than bị phá hủy, khối than trên nóc tràn vào không gian lò
chợ và nằm ổn định theo góc tự nhiên, thường từ 40o
÷ 43o
. Khi đó, mặt phẳng tiếp
xúc than – đá (ở phía trên) dịch chuyển xuống dưới, bắt đầu hình thành phễu tháo,
phễu xâm nhập.
- Khi tháo than hạ trần xuống máng cào, phễu tháo than từ từ hạ xuống, đáy
phễu dần dịch chuyển đến cửa tháo than. Than được tháo đến thời điểm đó là than
sạch. Cửa tháo than được hình thành một cách tự nhiên trong quá trình tháo than,
được giới hạn bởi mép trần than phần dưới và mặt phẳng trượt của than. Chiều rộng
của cửa tháo thay đổi trong quá trình tháo than, phụ thuộc vào kích cỡ các cục than
tháo, khi các cục than lớn hơn đi qua, chiều rộng này tăng lên.
- Tại thời điểm than - đá phá hỏa đồng thời tới cửa tháo, đặc điểm dịch
chuyển, hình dạng khối than – đá được tháo không có sự khác biệt so với thời điểm
trước đó và không phụ thuộc vào chiều rộng của bước hạ trần.
- Đến thời điểm nào đó, tại cửa sổ tháo than chỉ tháo được đá, đạt tới điểm phát
triển đầy đủ của “phễu xâm nhập”. Khi đó, phần than tổn thất chủ yếu nằm phía dưới
góc (dốc) ổn định của than, có dạng tam giác (lăng trụ tam giác hoặc nêm than) và
các tam giác này hình thành một cách có hệ thống sau mỗi chu kỳ tháo than (Hình
2.3).
1:Máng cào cấp liệu; 2: Lớp than chuyển động trên máng cào; 3: Vùng không dịch chuyển
4: Than tổn thất; 5: Đá phá hỏa; 6: Dàn chống;α: góc dốc tự nhiên của than
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý dịch chuyển của than phía sau dàn chống CGH