Tóm tắt luận án 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

 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 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI - 2017 
Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn khai thác hầm lò, 
Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 
Người hướng dẫn khoa học: 
1. PGS.TS Đỗ Mạnh Phong, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 
2. TS Nguyễn Anh Tuấn, Tập đoàn Công nghiệp 
Than - Khoáng sản Việt Nam 
Phản biện 1: PGS.TS Trần Văn Thanh, Đại học Mỏ - Địa chất 
Phản biện 2: TS Lê Đức Vinh, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ 
Phản biện 3: GS.TSKH Lê Như Hùng, Hội Khoa học và 
Công nghệ Mỏ Việt Nam 
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp 
Trường, họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, phường Đức Thắng, 
quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội vào hồi. giờ.. phút ngày. 
tháng. năm 2017 
Có thể tìm hiểu Luận án tại Thư viện Quốc Gia Hà Nội hoặc 
Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất 
1 
MỞ ĐẦU 
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 
Tại bể than Quảng Ninh, trong thời gian tới, sản lượng than khai 
thác sẽ tiếp tục tăng và tỷ trọng than khai thác hầm lò sẽ tăng từ 58% 
(2014) lên tới 88% (2030). Các vỉa than dày, dốc chiếm khoảng 10 ÷ 
12% tổng trữ lượng huy động và được khai thác chủ yếu bằng HTKT 
lò DVPT, HTKT chia lớp ngang nghiêng, khấu bằng KNM (khoan 
nổ mìn), chống bằng vì thủy lực với SLKT (sản lượng khai thác), 
NSLĐ (năng suất lao động) thấp, tổn thất than cao. 
HTKT (hệ thống khai thác) lò DVPT (dọc vỉa phân tầng) sử dụng 
DCTH (dàn chống tự hành) được áp dụng tại nhiều nước, cho phép 
nâng cao NSLĐ, SLKT, an toàn. Để áp dụng hiệu quả HTKT lò 
DVPT sử dụng DCTH cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng 
Ninh cần phải nghiên cứu, xác định các tham số của HTKT cùng các 
giải pháp kỹ thuật, thiết bị đi cùng phù hợp. Do đó, nội dung nghiên 
cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học, thực tiễn quan trọng và cấp thiết. 
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 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 
a) Tổng quan về HTKT lò DVPT áp dụng cho điều kiện các vỉa 
than dày, dốc trên thế giới và trong nước. 
b) Nghiên cứu quá trình thu hồi than nóc trong HTKT lò DVPT 
sử dụng DCTH. 
c) Nghiên cứu, xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT 
sử dụng DCTH trong điều kiện vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh. 
d) Áp dụng các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử dụng 
DCTH trong điều kiện cụ thể. 
2 
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
Sử dụng phương pháp mô phỏng đối tượng nghiên cứu bằng mô 
hình vật liệu tương đương, mô hình số; phương pháp nghiên cứu lý 
thuyết và nghiên cứu tại hiện trường; phương pháp thống kê, so sánh... 
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN 
a) Ý nghĩa khoa học: góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc 
nghiên cứu, xác định các tham số hợp lý của HTKT lò DVPT sử 
dụng dàn chống trong điều kiện vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh. 
b) Giá trị thực tiễn: góp phần định hướng phát triển công nghệ 
CGH (cơ giới hóa) khai thác vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh. 
7. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 
a) 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. 
b) Xác định được quy luật xuất hiện ứng suất, dịch chuyển, sập đổ 
của trần than, đá vách khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH 
cho điều kiện các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh. 
c) Thiết lập được hàm số thể hiện mối quan hệ giữa các tham số 
của HTKT với yếu tố địa chất - kỹ thuật - kinh tế và xác định được 
phạm vi chiều cao PTKT (phân tầng khai thác), chiều dài theo 
phương KKT (khu khai thác) hợp lý cho điều kiện các mỏ than hầm 
lò vùng Quảng Ninh khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng DCTH. 
d) Đề xuất được 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. 
8. NHỮNG LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ 
a) 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 dạng hình 
tam giác (nêm than) nằm dưới nền lò, được hình thành một cách có 
hệ thống, theo chu kỳ và lượng than nằm phía trụ vỉa, ổn định dưới 
góc dốc khoảng 730 ÷ 780. 
b) 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, 
3 
không hỗn loạn và đá vách của phân tầng thứ hai trở đi luôn dễ sập 
đổ hơn phân tầng đầu tiên. 
c) 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. 
d) 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. 
9. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN 
Luận án được kết cấu gồm: phần mở đầu, 4 chương và phần kết 
luận – kiến nghị, được trình bày trong 115 trang đánh máy khổ A4 
210x217 mm với 19 bảng biểu, 57 hình vẽ và biểu đồ. 
10. CÁC ẤN PHẨM 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 và 05 công trình nghiên 
cứu tại các hội đồng khoa học các cấp. 
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 áp dụng CNKT (công nghệ khai thác) thủ công 
gồm các dạng sau: 
* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan ngắn: áp dụng cho 
vỉa dày 3 ÷ 7 m, dốc hơn 450; chiều cao phân tầng 6 ÷ 10 m; NSLĐ 
4 
đạt 4 ÷ 6 tấn/công, SLKT 80 ÷ 120 tấn/ca, tổn thất than 28 ÷ 47%. 
* HTKT lò DVPT nổ mìn trong các lỗ khoan dài: áp dụng cho vỉa 
ổn định, dày 4,5 ÷ 15 m, dốc > 410; chiều cao PTKT 35 m; NSLĐ 
đạt 28 tấn/công, tổn thất than 35 %. 
* HTKT lò DVPT kết hợp với máy khoan đường kính lớn (PSO): 
áp dụng cho vỉa ổn định, dày 3,0  8,0 m, dốc > 45; các lỗ khoan có 
đường kính 850 mm, cách nhau từ 6 ÷ 8 m; SLKT 50  60 ngàn 
tấn/năm, NSLĐ đạt 8  15 tấn/công, tổn thất than 35  45%. 
Các HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH bao gồm: 
* Tại khu vực Prokopevsko-Kiselevsk, LB Nga: đã áp dụng tổ hợp 
PKK, KPO, APV, KPV cho vỉa dày 6  14 m, dốc 48o  64o; chiều 
cao PTKT 6  23 m; NSLĐ 40 tấn/công, SLKT 242  472 tấn/ngày, 
tổn thất than 18%. Do nguy hiểm về khí, nên thử nghiệm bị dừng lại. 
* Tại Ba Lan: HTKT lò DVPT sử dụng DCTH BMV-10 của 
Slovakia được áp dụng tại mỏ "Kazimierz Juliusz”, vỉa dày 20 m, 
dốc 45o; chiều dài theo phương KKT 150  200 m, chiều cao PTKT 
20  40 m. HTKT đã hoạt động tốt, nhưng đã dừng do trữ lượng hết. 
* Tại vùng than Kuznetsk, LB Nga: Viện Mỏ Siberi đã nghiên 
cứu, thiết kế tổ hợp dàn chống KPV1 cho HTKT lò DVPT tại vùng 
Kuznetsk. Trong HTKT này, trần than phía trên được làm yếu bằng 
các lò DVPT trung gian đào trong than, chiều dài theo phương KKT 
từ 150 ÷ 200 m, chiều cao PTKT từ 15 ÷ 20 m (Hình 1.1, Hình 1.2). 
Hình 1.1: HTKT lò DVPT sử dụng 
tổ hợp dàn chống KPV1 
Hình 1.2: Tổ hợp dàn 
chống KPV1 
5 
Dàn chống KPV1 có ưu điểm: diện tích cửa tháo lớn, việc tải than 
được CGH, có bộ phận cấp liệu cho phép nâng cao hiệu quả thu hồi. 
Khi áp dụng các tổ hợp CGH, chiều cao PTKT được nâng lên, 
nên cần thiết phải làm yếu trần than. Có nhiều phương pháp làm yếu 
trần than đã áp dụng như: khoan nổ mìn (KNM), thủy lực, địa chấn 
và sóng phân cực. Phương pháp làm yếu bằng KNM, sử dụng kíp nổ 
vi sai phi điện an toàn, chất nổ dạng dẻo có hiệu quả nhất. 
1.1.2. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT 
- 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. 
- HTKT lò DVPT áp dụng công nghệ CGH đạt các chỉ tiêu KTKT 
tốt, đặc biệt là an toàn lao động, SLKT và NSLĐ cao. 
- Khi áp dụng CGH khai thác, chiều dày vỉa lớn hơn 5 m, 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 so với các phương pháp khác. 
- Dàn chống KPV1 có nhiều ưu điểm hơn cả so với các loại khác 
khi được áp dụng trong HTKT lò DVPT. 
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 
Các công trình nghiên cứu về HTKT lò DVPT chủ yếu tập trung 
vào các giải pháp kỹ thuật, công nghệ. Các tham số của HTKT chủ 
yếu được chọn theo kinh nghiệm, không có công thức tính toán. Các 
phương pháp sử dụng gồm: nghiên cứu lý thuyết, hiện trường mỏ, 
mô hình vật liệu tương đương và gần đây sử dụng 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, có thể hoàn thiện HTKT lò DVPT 
theo các hướng như sau: tăng cường áp dụng các tổ hợp CGH; đồng 
thời, nâng cao các thông số của HTKT tới mức phù hợp và 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 
6 
Bể than Quảng Ninh có diện tích khoảng 1.400 km2, gồm ba khu 
vực: Cẩm Phả, Hòn Gai, Uông Bí. Than thuộc loại Antraxít, có chất 
lượng tốt. Tổng trữ lượng than còn lại tính đến ngày 1/1/2011 là 
8.826.923 ngàn tấn. Hiện nay, tại Quảng Ninh, có khoảng 20 mỏ, 
điểm khai thác lộ thiên và khoảng 30 mỏ hầm lò. Năm 2013, SLKT 
đạt 45 triệu và tỷ trọng than khai thác hầm lò đạt 54,0%. SLKT và tỷ 
trọng than khai thác hầm lò có xu hướng tăng trong giai đoạn tới. 
1.2.2. Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất các vỉa than dày, dốc 
vùng Quảng Ninh 
- Địa tầng: 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; có chiều dày thay đổi từ 200  1500 m; chứa các loại đá: sét than, 
sét kết, bột kết, cát kết, cuội sạn kết và các vỉa than. 
- Kiến tạo: có nhiều nếp uốn lớn, dài từ 35  40 km, dốc 200 ÷ 800 
và trên hai cánh thường phát triển các nếp uốn bậc cao. 
- Điều kiện địa chất thủy văn: nhiều suối, nước dưới đất quan hệ 
mật thiết với nước mặt, điều kiện thủy văn phức tạp. 
- Điều kiện khí mỏ: phần lớn các mỏ được xếp loại I, II về độ 
chứa khí mê tan, ngoại trừ mỏ Mạo Khê được xếp siêu hạng. 
- Chất lượng than: bể than Quảng Ninh có tới 96,19% là than 
antraxit và bán antraxit, có chất lượng tốt. 
- Tính tự cháy của than: than có khả tự cháy thấp, mới phát hiện 
vỉa 24 – Tràng Khê II, III và vỉa 5 - Khe Chuối có tính tự cháy. 
- Trữ lượng các vỉa than: được xác định có khả năng áp dụng 
CGH là 116.564,90 nghìn tấn, chiếm 10  12% tổng trữ lượng, trong 
đó: vỉa dày 5,0  10,0 m, chiếm 48,8%; vỉa có chiều dài theo phương 
> 800 m, chiếm 55,7% và từ 300  800 m chiếm 39,11%. 
1.2.3. Tổng hợp kinh nghiệm áp dụng HTKT lò DVPT trong điều 
kiện các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh 
* 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 dài theo phương KKT khoảng 80 ÷ 100 m, chiều cao PTKT từ 6 
÷ 8 m; chống bằng các cũi lợn gỗ hoặc vì thủy lực; công suất 25  35 
ngàn tấn/năm, NSLĐ 2,5  3,5 tấn/công, chi phí lò chuẩn bị 50  60 
7 
m/1000 tấn, tổn thất than 25  35% ; ưu điểm là thích ứng tốt với 
điều kiện địa chất phức tạp, quy trình kỹ thuật đơn giản; nhược điểm 
là chi phí mét lò chuẩn bị, 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 vỉa ổn định với chiều dày 
3  8 m, dốc > 45; công suất 35.000 tấn/năm; NSLĐ 3,5 tấn/công; 
chi phí gỗ 25 m3/1000 tấn, tổn thất than 35%; ưu, nhược điểm tương 
tự như HTKT đã áp dụng tại Liên Xô (cũ). 
* HTKT lò DVPT sử dụng DCTH kết hợp nổ mìn trong lỗ khoan 
dài: được thử nghiệm tại mỏ Hà Ráng với vỉa dày 6,5m; dốc 560 ; 
chiều cao PTKT 15 m; chống bằng tổ hợp KDT-2. Do ảnh hưởng bởi 
nước mặt, nên thử nghiệm chưa thành công; tuy nhiên, công nghệ đã 
chứng minh được hiệu quả như: SLKT đạt 4297 tấn/tháng, NSLĐ đạt 
7,4 tấn/công, mức độ an toàn được nâng cao. 
1.2.4. Đánh giá kết quả áp dụng HTKT lò DVPT 
- Chủ yếu áp dụng CNKT thủ công, chiều cao PTKT 6 ÷ 8 m, 
chiều dài KKT từ 80 ÷ 100 m, SLKT, NSLĐ thấp, tổn thất than cao. 
- Công nghệ CGH được áp dụng còn rất ít và chưa thành công; 
tuy nhiên, bước đầu đã chỉ ra hiệu quả của công nghệ. 
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 
Đã có các công trình nghiên cứu về HTKT lò DVPT cho điều 
kiện vùng Quảng Ninh, được áp dụng và mang lại kết quả tốt. Các 
công trình này chủ yếu nghiên cứu về CNKT thủ công, về công nghệ 
CGH 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. 
Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là phân tích lý thuyết kết hợp với 
nghiên cứu tại thực tế hiện trường. 
1.2.6. Hướng hoàn thiện HTKT lò DVPT trong điều kiện các vỉa 
than dày, dốc vùng Quảng Ninh 
- 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 
8 
đường lò phù hợp với điều kiện địa chất, HTKT, 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 tốt nguy cơ về cháy nổ khí, bục nước, sập đổ lò. 
1.3. Kết luận Chương 1 
- Trên thế giới, HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp CGH đã được áp 
dụng rộng rãi cho vỉa dày hơn 5 m, chiều cao PTKT lên tới 20 m và 
chiều dài theo phương KKT tới 200 m; các chỉ tiêu KTKT đạt tốt. 
- Các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh có trữ lượng lớn, thuận 
lợi để áp dụng công nghệ CGH trong HTKT lò DVPT. 
- HTKT lò DVPT ... như sau: 
 =exp(-0,562α+0,099a+0,01157h–0,683) (3.1) 
16 
Thay các tham số của 27 mô hình vật liệu tương đương đã thí 
nghiệm vào công thức (3.1), xác định được tỷ lệ tổn thất than theo 
tính toán cho từng trường hợp. So sánh kết quả thu được cho thấy, 
sai số giữa kết quả thí nghiệm và kết quả tính toán từ công thức (3.1) 
khá thấp, mức độ chênh lệch tuyệt đối | |=0,16 ÷ 1,352%, trung bình 
0,645%. Như vậy, hàm số xác định tại công thức 3.1 có thể chấp 
nhận, tin cậy được. Nếu thay () bằng tỷ lệ tổn than cho phép (cp) 
và biến đổi, sẽ xác định được chiều cao PTKT hợp lý như sau: 
h=(lncp+ 0,562α- 0,099a +0,683). 84,43 (3.2) 
Hiện nay, tại Quảng Ninh, tỷ lệ tổn thất than cho phép khi khai 
thác vỉa dày, dốc được chấp nhận khoảng 35 ÷ 40%. Giá trị này được 
xác định trên cơ sở đặc điểm địa chất, kỹ thuật mỏ, chi phí đầu vào, 
giá bán, mô hình quản lý và nhiều yếu tố khác, được chấp nhận, giao 
khoán cho các mỏ. Khi đó, áp dụng công thức (3.2) có thể xác định 
được chiều cao phân tầng hợp lý cho điều kiện đặc trưng của vùng 
Quảng Ninh (M = 7 m, α = 650) khoảng h = 14,5 ÷ 25,7 m. 
Kết quả tính toán trên không kể tới ảnh hưởng của yếu tố dàn 
chống. Nếu kể tới ảnh hưởng của kết cấu dàn chống, chiều cao phân 
tầng hợp lý được chọn sẽ thấp hơn so với kết quả tính toán trên và 
được xác định như sau: 
 h=(lncp+0,562α-0,099a+0,683).84,43.k1 (3.3) 
Trong đó: k1 là hệ số kể tới ảnh hưởng của dàn chống, quy trình 
thu hồi. Hệ số k1 được xác định trên cơ sở thí nghiệm của hai mô 
hình có điều kiện địa chất, kỹ thuật tương tự, chỉ khác là có một mô 
hình có vì chống. Từ kết quả thí nghiệm của Mô hình 13 tại mục 
2.2.1 và Mô hình 4 tại mục 2.2.2, có thể xác định được k1 = 0,91. Khi 
đó, trong điều kiện các vỉa dày, dốc đặc trưng vùng Quảng Ninh và 
với công nghệ, thiết bị được đề xuất như trên, chiều cao phân tầng 
hợp lý của HTKT lò DVPT được xác định như sau: 
h=(14,5 ÷ 25,7).k1 = (14,5 ÷ 25,7).0,91 = 13,2 ÷ 23,5 m 
3.2.2. Nghiên cứu xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý 
Việc xác định chiều dài theo phương KKT trên cơ sở nhiều yếu tố 
rất phức tạp, khó thực hiện. Do đó, trong phạm vi của Luận án, tác 
giả chỉ nghiên cứu, xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý trên 
17 
cơ sở phối hợp hài hòa giữa khâu đào lò chuẩn bị và khai thác. Khi 
đó, công tác đào lò chuẩn bị phải đáp ứng được tiến độ khai thác, 
đảm bảo khai thác liên tục và ngược lại, công tác khai thác phải đảm 
bảo theo kịp tiến độ chuẩn bị khai trường. Tức là, thời gian đào lò 
chuẩn bị và thời gian khai thác của một khu phải bằng nhau. Đây là 
cơ sở để xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý. Khi đó, việc 
xác định chiều dài theo phương KKT hợp lý được xác định như sau: 
- Tổng trữ lượng công nghiệp của một cột khai thác (Z): 
(3.4) 
Trong đó: 
 h: chiều cao phân tầng, m; 
 n: số PTKT của một tầng, phân tầng; 
 M: chiều dày vỉa, m; 
 góc dốc vỉa, độ; 
 tỷ trọng than, m3/tấn; 
 tỷ lệ tổn thất than, %; 
 Lb: chiều dài theo phương KKT (blốc), m; 
 So: tiết diện lò DVPT, m2; 
 góc dốc của lò nối, độ; 
 a: chiều rộng trụ bảo vệ giữa gương khấu-lò nối, m; 
 b: chiều rộng trụ bảo vệ giữa hai lò nối, m; 
 r: chiều rộng lò nối, m. 
- Thời gian khai thác xong một cột khấu (TKT): 
, ngày 
(3.5) 
Trong đó: 
Qo: SLKT của một gương khấu, tấn/ngày đêm; 
t1: thời gian di chuyển, lắp đặt một tổ hợp CGH, ngày. 
Thay công thức (3.4) vào công thức (3.5) ta có: 
18 
(3.6) 
- Thời gian đào lò chuẩn bị xong một KKT (Tcb): 
(3.7) 
Trong đó: 
H: chiều cao (đứng) của tầng khai thác, m; 
Vn: tốc độ đào lò nối bằng thủ công, m/ngày đêm; 
Vdv: tốc độ đào lò DVPT bằng combai, m/ngày đêm; 
t2: thời gian di chuyển, lắp đặt tổ hợp CGH đào lò, ngày. 
Để Tkt = Tcb và biến đổi ta có: 
(3.8) 
Chọn các thông số đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật đặc 
trưng của các vỉa dày, dốc vùng Quảng Ninh gồm:   tấn/m3, M 
= 7 m,    So = 9,2 m2, a = 8 m, b = 4, r = 3,5 m, t1 = 7 
ngày, t2 = 3 ngày, Vn = 3,2 m/ngày đêm, Vdv = 10 m/ngày đêm. Thay 
các giá trị trên vào công thức (3.8), cho H, n, h, Qo, biến đổi và 
phân tích cho thấy, chiều dài theo phương KKT phụ thuộc rất lớn 
vào chiều cao PTKT, SLKT. Trên cơ sở điều kiện của vùng Quảng 
Ninh và kinh nghiệm trên thế giới cho thấy, với chiều cao phân tầng 
khoảng 10 ÷ 20 m, quy mô công suất của một KKT với 2 tổ hợp 
CGH có thể đạt khoảng 200 ÷ 250 tấn/ngày đêm, tương đương với 
công suất 110.000 ÷ 135.000 tấn/năm và khi đó, chiều dài theo 
phương KKT được xác định khoảng 130 ÷ 150 m. 
3.3. Kết luận Chương 3 
- Chiều cao PTKT phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là: góc 
dốc vỉa, kết cấu dàn chống, bước hạ trần, quy trình thu hồi than nóc 
và tỷ lệ tổn thất than cho phép. Trong điều kiện các vỉa dày, dốc đặc 
trưng vùng Quảng Ninh, khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng công 
19 
nghệ CGH, chiều cao PTKT hợp lý được xác định h = 13,2 ÷ 23,5 m. 
- Chiều dài theo phương KKT phụ thuộc vào yếu tố: kinh tế, địa 
chất, kỹ thuật, sự nhịp nhàng giữa khâu đào lò và khai thác, v.v. 
Trong điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ đặc trưng của vùng Quảng 
Ninh, khi áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng công nghệ CGH, chiều 
dài theo phương KKT hợp lý được xác định là Lb = 130 ÷ 150 m. 
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ÁP DỤNG CÁC THAM SỐ HỢP LÝ CỦA 
HTKT LÒ DVPT SỬ DỤNG DCTH TRONG ĐIỀU KIỆN CỤ THỂ 
4.1. Khái quát chung về điều kiện địa chất khu vực thiết kế 
Khu vực được lựa chọn thiết kế thuộc vỉa 5, mức +125 ÷ +40, mỏ 
than Nam Mẫu có: chiều dài theo phương KKT: Lp = 450 m; chiều 
dài theo hướng dốc KKT: Lhd = 109 m; chiều dày vỉa: M = 7,5 m; 
góc dốc vỉa: = 510; tổng trữ lượng địa chất: Z = 605.000 tấn; đá 
vách, trụ thuộc loại sập đổ ổn định trung bình. 
4.2. Lựa chọn các thông số của HTKT và CNKT 
Chiều cao PTKT được tính toán, lựa chọn là 14 m và tầng được 
chia thành 6 phân tầng, một phân tầng có chiều cao 15 m. Chiều dài 
theo phương KKT được tính toán, lựa chọn là 150 m. Khi đó, khu 
vực thiết kế có chiều dài 450 m sẽ được chia thành 3 khu khai thác. 
CNKT và thiết bị được chọn như đã đề xuất tại mục 3.1. 
4.3. Tính toán xây dựng hộ chiếu KNM và tổ chức sản xuất 
4.3.1. Tính toán hộ chiếu KNM cho một dải khấu: 
4 lỗ dài 4,0m, nạp 1,6 kg thuốc, 01 kíp, nạp liên tục. 
4 lỗ dài 7,6m, nạp 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn. 
4 lỗ dài 11,1m, nạp 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn. 
4 lỗ dài 12,0m, nạp 2,4 kg thuốc, 02 kíp, nạp 02 phân đoạn. 
4.3.2. Tổ chức sản xuất lò chợ 
Tổ chức sản xuất trong gương khai thác được thực hiện như sau: 
một ngày đêm sản xuất 3 ca, mỗi ca làm việc 8 giờ, bố trí 3 ca khai 
thác 1 chu kỳ. Công việc trong một chu kỳ khai thác gồm: kiểm tra, 
củng cố; di chuyển dàn chống; KNM phá nổ cưỡng bức trần than; hạ 
trần, thu hồi than nóc 2 dải khấu, tiến độ mỗi dải khấu 1,6 m và 
chống chuyển đổi từ vì chống sắt sang vì chống gỗ tại lò DVPT. 
20 
Nhân lực một ca là 22 người, 01 chu kỳ (3 ca) là 66 người. 
4.4. Tính toán các chỉ tiêu KTKT của công nghệ 
Bảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu KTKT của công nghệ 
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị 
Số 
lượng 
1 Chiều dày vỉa trung bình m 7,5 
2 Góc dốc vỉa trung bình độ 51 
3 Trọng lượng thể tích của than tấn/m3 1,64 
4 Chiều cao PTKT m 14 
5 Bước hạ trần, thu hồi than nóc m 1,6 
6 SLKT 1 ngày đêm tấn 624 
7 Sản lượng tháng tấn 15.611 
8 Công suất khai thác tấn/năm 130.000 
9 NSLĐ trực tiếp tấn/công 9,5 
10 Chi phí gỗ cho 1000 tấn than m³ 4,0 
11 Chi phí thuốc nổ cho 1000 tấn than kg 157,8 
12 Chi phí kíp nổ cho 1000 tấn than kíp 125,6 
13 Chi phí dầu nhũ hóa cho 1000 tấn than kg 28,8 
12 Chi phí nước sạch cho 1000 tấn than m³ 0,5 
13 Chi phí lò chuẩn bị cho 1000 tấn than m 8,4 
14 Tổn thất than chung % 37,1 
15 Tổn thất than do công nghệ % 32,5 
4.5. Tính toán giá thành phân xưởng của công nghệ 
Giá thành phân xưởng của công nghệ được xây dựng trên các cơ 
sở các quy định về định mức, đơn giá của ngành, địa phương và các 
chỉ tiêu KTKT của công nghệ, được xác định như sau: lò chợ theo 
thiết kế: 265.911 đồng/tấn; lò chợ thực tế tại mỏ: 443.068 đồng/tấn. 
4.6. Đánh gía các chỉ tiêu KTKT của công nghệ được chọn 
Tổng hợp, so sánh các chỉ tiêu KTKT của lò chợ thiết kế và lò 
chợ thực tế áp dụng xem tại Bảng 4.2. 
21 
Bảng 4.2: So sánh các chỉ tiêu KTKT thực tế áp dụng và theo thiết kế 
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị 
Số lượng 
Thiết kế 
Thực 
tế 
1 Chiều cao PTKT m 14 8 
2 SLKT một ngày đêm tấn 624 280 
3 SLKT một tháng tấn 15.611 7.000 
4 Công suất khai thác 103 tấn/năm 130 75 
5 Nhân lực 1 ngày đêm người 66 66 
6 NSLĐ trực tiếp tấn/công 9,5 4,2 
7 Chi mét phí lò m/103 tấn 8,4 15,2 
8 Giá thành khai thác 103đồng/tấn 265,9 443,0 
Từ kết quả so sánh ở trên có thể thấy, so với HTKT chia lớp 
ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực di động, HTKT lò DVPT sử 
dụng dàn chống có NSLĐ trực tiếp tăng 226,2 %, chi phí mét lò 
chuẩn bị giảm 47,7 %, công suất khai thác tăng 173,3 %, giá thành 
khai thác giảm khoảng 40%. 
4.7. Kết luận Chương 4 
Tính toán, thiết kế áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng dàn chống 
KPV1 cho điều kiện vỉa 5, mỏ than Nam Mẫu cho thấy rõ hiệu quả 
so với HTKT chia lớp ngang nghiêng sử dụng giá thủy lực di động 
hiện đang áp dụng tại mỏ. Từ kết quả trên có thể thấy, HTKT lò 
DVPT sử dụng dàn chống KPV1 theo đề xuất của Luận án phù hợp 
với điều kiện địa chất, kỹ thuật của vỉa 5, mỏ than Nam Mẫu nói 
riêng và các vỉa than dày, dốc vùng Quảng Ninh nói chung. 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
Kết luận: 
1. Tại nhiều nước trên thế giới, HTKT lò DVPT sử dụng tổ hợp 
CGH được áp dụng với nhiều loại dàn chống, các giải pháp kỹ thuật 
khác nhau và đã nâng cao được SLKT, NSLĐ và mức độ an toàn lao 
động. Khi áp dụng tổ hợp CGH khai thác, chiều cao PTKT lên tới 
hơn 20 m và chiều dài theo phương KKT lên tới 200 m. 
2. Tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, HTKT lò DVPT 
22 
chủ yếu áp dụng CNKT thủ công với chiều cao PTKT từ 6 ÷ 8, chiều 
dài theo phương KKT từ 80 ÷ 100 m, các chỉ tiêu KTKT đạt được 
còn hạn chế. Do đó, để nâng cao hiệu quả sản xuất, cần tăng cường 
áp dụng công nghệ CGH đào lò, khai thác và xác định được các tham 
số phù hợp cho HTKT lò DVPT. 
3. Tỷ lệ tổn thất than trong quá trình thu hồi than nóc khi áp dụng 
HTKT lò DVPT phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là: góc dốc vỉa, 
bước hạ trần – thu hồi, chiều cao PTKT, trình tự thu hồi và kết cấu 
dàn chống. Các kết quả thí nghiệm cho thấy, để nâng cao hiệu quả 
khai thác cần xác định chiều cao PTKT phù hợp, chọn dàn chống có 
cửa sổ thu hồi trên xà phá hoả với bộ phận cấp liệu dưới cửa sổ thu 
hồi và thu hồi than đồng thời trên các cửa tháo. 
4. Tại vùng Quảng Ninh, HTKT lò DVPT sử dụng DCTH khai 
thác hiệu quả các vỉa than dày, dốc khi chiều dày vỉa lớn hơn 5 m, 
góc dốc vỉa hơn 450, có các tiêu chuẩn, điều kiện địa chất – kỹ thuật 
mỏ phù hợp và chiều cao PTKT từ 13,2 ÷ 23,5 m, chiều dài theo 
phương KKT từ 130 ÷ 150 m. 
5. Kết quả tính toán, thiết kế áp dụng HTKT lò DVPT sử dụng 
dàn chống KPV1 theo đề xuất của Luận án cho điều kiện vỉa 5, mỏ 
Nam Mẫu cho thấy hiệu quả hơn so với HTKT chia lớp ngang 
nghiêng sử dụng giá thủy lực di động được áp dụng tại mỏ: công suất 
khai thác tăng từ 75.000 tấn/năm lên 130.000 tấn/năm; NSLĐ trực 
tiếp tăng từ 4,2 tấn/công lên 9,5 tấn/công; chi phí mét lò chuẩn bị 
giảm từ 15,2 m/1000 tấn xuống còn 8,4 m/1000 tấn; giá thành khai 
thác giảm khoảng 40,0 %, từ 443.068 đồng/tấn xuống còn 265.911 
đồng/tấn. Điều đó cho thấy, HTKT lò DVPT sử dụng công nghệ 
CGH khai thác với đồng bộ thiết bị, giải pháp kỹ thuật và các tham 
số của HTKT theo đề xuất của Luận án phù hợp với điều kiện địa 
chất, kỹ thuật của vỉa 5, mỏ than Nam Mẫu nói riêng và các vỉa than 
dày, dốc vùng Quảng Ninh nói chung. 
Kiến nghị: 
Tác giả của Luận án xin kiến nghị các cơ quan có thẩm quyền 
xem xét, cho phép áp dụng các kết quả nghiên cứu trên vào thực tế 
sản xuất, tư vấn, nghiên cứu, giảng dạy. 
23 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 
1. Nhữ Việt Tuấn (2010), Nghiên cứu ứng dụng tường cách ly nhân 
tạo bằng hóa chất nhằm nâng cao an toàn, hiệu quả trong khai 
thác than tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết 
đề tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội. 
2. Nhữ Việt Tuấn (2012): Áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa 
khai thác than các vỉa dày, dốc trên 450 bằng dàn chống tự hành 
chế tạo tại Việt Nam ở các mỏ than Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết 
dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước, Hà Nội. 
3. Nhữ Việt Tuấn (2012), Nghiên cứu khả năng tự cháy và đề xuất các 
giải pháp kỹ thuật công nghệ phòng ngừa cháy nội sinh của mỏ 
than Hồ Thiên – Khe Chuối, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 
Công Thương, Hà Nội. 
4. Nhữ Việt Tuấn (2013), Nghiên cứu quy luật, dự báo độ thoát khí mê 
tan khi đào lò chuẩn bị trong than và đề xuất các giải pháp nâng 
cao mức độ an toàn về cháy nổ khí khi đào lò, Báo cáo tổng kết đề 
tài cấp Bộ Công Thương, Hà Nội. 
5. Nhữ Việt Tuấn (2014), Nghiên cứu áp dụng giải pháp phun khí ni tơ 
vào khu vực phá hỏa nhằm phòng chống cháy nội sinh tại các mỏ 
than hầm lò vùng Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 
Công Thương, Hà Nội. 
6. Lê Trung Tuyến, Takehiro Isei, Nhữ Việt Tuấn (2014), Hiểm họa về 
bụi than trong mỏ hầm lò, Tuyển tập Báo cáo tại Hội nghị Khoa 
học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 24, Hội Khoa học và Công 
nghệ Mỏ Việt Nam, Vũng Tàu. 
7. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn (2016), Nghiên 
cứu xác định chiều dài theo phương khu khai thác hợp lý cho 
các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Tạp chí Công nghiệp Mỏ số 3, 
Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, Hà Nội. 
8. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn, Lê Đức 
Nguyên, Đinh Văn Cường (2016), Nghiên cứu quá trình hạ trần, 
thu hồi than nóc bằng mô hình số cho điều kiện hệ thống khai 
thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng dàn chống KDT-2 tại mỏ Hà 
Ráng, Tuyển tập Báo cáo tại Hội nghị Khoa học kỹ thuật mỏ toàn 
24 
Quốc lần thứ 25, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, Cửa 
Lò. 
9. Nhữ Việt Tuấn, Đỗ Mạnh Phong, Nguyễn Anh Tuấn (2016), Nghiên 
cứu ảnh hưởng của các yếu tố địa chất – kỹ thuật đối với hiệu quả 
thu hồi than nóc của hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử 
dụng dàn chống trong điều kiện các vỉa than dày, dốc vùng 
Quảng Ninh, Tạp chí Khoa học Kỹ Thuật Mỏ - Địa chất số 57, 
Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội. 
10. Nguyen Anh Tuan, Nhu Viet Tuan, Dao Hong (2012), Trend of 
mechanization development for underground mining in Quang 
Ninh, Proceedings of the 2nd international conference on advances 
in mining and tunneling, Hanoi, Vietnam. 
11. Le Trung Tuyen, Nhu Viet Tuan, Nguyen Tuan Anh (2014), The 
feature of spontaneous combustion of anthracite coal in vietnam 
coal mine, Proceedings of the 3nd international conference on 
advances in mining and tunneling, Hanoi, Vietnam. 
12. Le Trung Tuyen, Nhu Viet Tuan, Kotaro OHGA and Takehiro 
ISEI (2016), Characteristics of Spontaneous Combustion of 
Anthracite in Vietnamese Coal Mines, Journal of MMIJ, Vol.132, 
No.11, Japan.