Tổng quan nghiên cứu

Mỏ Than Hà Lầm, thuộc Công ty Cổ phần Than Hà Lầm - Vinacomin, là một trong những mỏ than hầm lò trọng điểm tại tỉnh Quảng Ninh, với công suất khai thác hiện tại khoảng 1,8 đến 2,2 triệu tấn than mỗi năm. Vỉa 10 mức -300 là khu vực khai thác có điều kiện địa chất phức tạp, đòi hỏi áp dụng công nghệ khai thác tiên tiến nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm tổn thất tài nguyên và đảm bảo an toàn lao động. Trên cơ sở chiến lược phát triển ngành Than Việt Nam đến năm 2025, việc nghiên cứu, đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác tại vỉa 10 mức -300 có ý nghĩa thiết thực trong việc đáp ứng nhu cầu than ngày càng tăng của ngành công nghiệp.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào phân tích điều kiện địa chất, đánh giá thực trạng công nghệ khai thác hiện tại, đồng thời đề xuất các giải pháp công nghệ và thiết bị phù hợp nhằm tăng công suất khai thác lên mức 1.000 tấn/ngày, giảm tổn thất than và cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu vực vỉa 10 mức -300 của mỏ Than Hà Lầm, với dữ liệu thu thập từ năm 2019 và các báo cáo kỹ thuật liên quan. Nghiên cứu góp phần làm cơ sở dữ liệu khoa học cho việc lập kế hoạch đầu tư và phát triển khai thác dài hạn của Công ty Than Hà Lầm, đồng thời nâng cao năng lực cạnh tranh và hiệu quả kinh tế trong ngành khai thác mỏ than.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết khai thác mỏ hầm lò và mô hình công nghệ cơ giới hóa đồng bộ. Lý thuyết khai thác mỏ hầm lò tập trung vào các yếu tố địa chất kỹ thuật ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp khai thác, bao gồm đặc điểm địa tầng, cấu trúc địa chất, độ dốc và chiều dày vỉa than, cũng như tính chất cơ lý của đá vách và trụ vỉa. Mô hình công nghệ cơ giới hóa đồng bộ được áp dụng nhằm tối ưu hóa quá trình khai thác, giảm tổn thất than và nâng cao năng suất lao động thông qua việc sử dụng các thiết bị cơ giới hiện đại như giàn chống tự hành, máy khấu liên hợp và máng cào uốn.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng bao gồm: cơ giới hóa đồng bộ, giàn chống thủy lực, máy khấu than, lò chợ dài, thu hồi than nóc, và điều khiển đá vách. Ngoài ra, nghiên cứu còn áp dụng phương pháp đánh giá tổng hợp các yếu tố địa chất kỹ thuật để xác định khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa tại vỉa 10 mức -300.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các báo cáo địa chất, số liệu khai thác thực tế tại Công ty Than Hà Lầm, các tài liệu kỹ thuật về thiết bị khai thác và công nghệ cơ giới hóa đồng bộ trong nước và quốc tế. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các số liệu về trữ lượng than, đặc điểm địa chất, thông số kỹ thuật thiết bị và hiệu quả khai thác tại các lò chợ cơ giới hóa đồng bộ.

Phương pháp phân tích bao gồm: phân tích định tính và định lượng các yếu tố địa chất kỹ thuật, đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của các công nghệ khai thác hiện có, so sánh các chỉ tiêu năng suất, tổn thất than và chi phí sản xuất. Phương pháp giải tích được sử dụng để xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hóa hiệu quả khai thác. Ngoài ra, ý kiến chuyên gia trong ngành khai thác mỏ được tham khảo để hoàn thiện các đề xuất giải pháp.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2019, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích đánh giá và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Điều kiện địa chất phức tạp tại vỉa 10 mức -300: Vỉa than có chiều dày trung bình 14,92 m, góc dốc khoảng 26 độ, với các lớp đá vách chủ yếu là bột kết, sét kết có độ bền vững trung bình đến cao. Trữ lượng địa chất tại khu vực này đạt khoảng 90 triệu tấn, trong đó trữ lượng công nghiệp khoảng 52,8 triệu tấn. Độ chứa khí mê tan thuộc loại I, đòi hỏi các biện pháp an toàn nghiêm ngặt.

  2. Hiệu quả khai thác công nghệ cơ giới hóa đồng bộ hiện tại: Công nghệ sử dụng giàn chống tự hành ZZ-3200/16/26 kết hợp máy khấu liên hợp MG-150/375-W và máng cào uốn SGZ-630/2x110 đạt công suất lò chợ khoảng 400.000 tấn/năm, năng suất lao động 23,8 tấn/người-ca, tổn thất than khoảng 16,6%. So với công nghệ thủ công, năng suất lao động tăng đáng kể nhưng vẫn còn tổn thất than cao.

  3. So sánh với công nghệ VINAALTA 2,0/3,15: Tổ hợp thiết bị VINAALTA kết hợp máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E tại Công ty Than Vàng Danh cho thấy sản lượng lò chợ tăng 1,7 lần, năng suất lao động tăng gần 4 lần, tỷ lệ thu hồi than hạ trần đạt 85%, giảm tổn thất than và chi phí nhân công đáng kể. Giá thành phân xưởng giảm 9,2%, tỷ suất lợi nhuận/doanh thu tăng 23,88%, cho thấy hiệu quả kinh tế vượt trội.

  4. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất đến lựa chọn công nghệ: Các yếu tố như độ dốc vỉa, chiều dày vỉa, đặc tính cơ lý đá vách và trụ vỉa, cùng với độ chứa khí và lượng nước ngầm ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ. Vỉa 10 mức -300 có điều kiện phù hợp để áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ tiên tiến nhằm nâng cao hiệu quả khai thác.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ hiện đại như tổ hợp VINAALTA 2,0/3,15 mang lại nhiều lợi ích vượt trội về năng suất, an toàn và hiệu quả kinh tế so với công nghệ truyền thống. Việc tăng tỷ lệ thu hồi than hạ trần và giảm tổn thất than góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên khoáng sản. Các số liệu về năng suất lao động và chi phí sản xuất được trình bày qua bảng so sánh chi tiết, minh họa rõ ràng sự cải thiện đáng kể.

So sánh với các nghiên cứu và thực tiễn khai thác tại Trung Quốc, Hoa Kỳ và Ba Lan, việc áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của vỉa than dày, dốc thoải đã được chứng minh là xu hướng phát triển tất yếu. Ngoài ra, việc kiểm soát khí mê tan và an toàn lao động cũng được nâng cao nhờ các thiết bị cơ giới hóa hiện đại.

Tuy nhiên, việc đầu tư ban đầu cho công nghệ mới đòi hỏi nguồn vốn lớn và cần có kế hoạch đào tạo, chuyển giao công nghệ phù hợp. Việc lựa chọn thiết bị và công nghệ cần căn cứ vào đặc điểm địa chất cụ thể của từng khu vực khai thác để đạt hiệu quả tối ưu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ VINAALTA 2,0/3,15 tại vỉa 10 mức -300: Triển khai đồng bộ tổ hợp giàn chống tự hành, máy liên hợp và máng cào hiện đại nhằm nâng công suất khai thác lên 1.000 tấn/ngày, giảm tổn thất than xuống dưới 10%. Thời gian thực hiện dự kiến trong vòng 2 năm, do Công ty Than Hà Lầm chủ trì.

  2. Tăng cường đào tạo và chuyển giao công nghệ cho công nhân và kỹ sư khai thác: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành thiết bị cơ giới hóa, an toàn lao động và bảo trì thiết bị nhằm nâng cao năng lực nhân lực, đảm bảo vận hành hiệu quả. Thời gian đào tạo liên tục trong 6 tháng đầu sau khi triển khai công nghệ mới.

  3. Cải thiện hệ thống quản lý và giám sát khai thác: Áp dụng hệ thống tự động hóa và giám sát từ xa để theo dõi tiến độ khai thác, điều kiện an toàn và hiệu suất thiết bị, giúp kịp thời xử lý sự cố và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Chủ thể thực hiện là phòng kỹ thuật và công nghệ thông tin của công ty, triển khai trong 1 năm.

  4. Nâng cấp hệ thống an toàn và kiểm soát khí mê tan: Lắp đặt các thiết bị đo khí tự động, hệ thống thông gió và phòng chống cháy nổ hiện đại nhằm đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người lao động và thiết bị khai thác. Thời gian thực hiện song song với việc áp dụng công nghệ mới, do phòng an toàn công ty đảm nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và kỹ sư khai thác mỏ than: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về điều kiện địa chất và công nghệ khai thác hiện đại, giúp họ lựa chọn giải pháp kỹ thuật phù hợp để nâng cao hiệu quả sản xuất và an toàn lao động.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khai thác mỏ: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá về phương pháp đánh giá điều kiện địa chất, phân tích công nghệ cơ giới hóa đồng bộ và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong khai thác than hầm lò.

  3. Các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý ngành than: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách phát triển công nghệ khai thác than bền vững, đáp ứng nhu cầu năng lượng quốc gia và bảo vệ môi trường.

  4. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp trong lĩnh vực khai thác khoáng sản: Luận văn giúp đánh giá tiềm năng đầu tư vào công nghệ khai thác hiện đại, tối ưu hóa chi phí và nâng cao lợi nhuận trong hoạt động khai thác than.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công nghệ cơ giới hóa đồng bộ là gì và có ưu điểm gì?
    Công nghệ cơ giới hóa đồng bộ là hệ thống khai thác than sử dụng đồng bộ các thiết bị cơ giới như giàn chống tự hành, máy khấu liên hợp và máng cào để khai thác hiệu quả. Ưu điểm gồm tăng năng suất lao động, giảm tổn thất than, cải thiện an toàn và giảm chi phí sản xuất.

  2. Điều kiện địa chất nào ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ cơ giới hóa?
    Các yếu tố như chiều dày vỉa than, góc dốc, đặc tính cơ lý của đá vách và trụ vỉa, độ chứa khí mê tan và lượng nước ngầm đều ảnh hưởng đến khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ. Điều kiện phức tạp đòi hỏi thiết bị và phương pháp phù hợp để đảm bảo hiệu quả và an toàn.

  3. Tỷ lệ thu hồi than hạ trần là gì và tại sao quan trọng?
    Tỷ lệ thu hồi than hạ trần là phần than được khai thác từ lớp than dưới cùng của vỉa, giúp giảm tổn thất than. Tỷ lệ này càng cao thì hiệu quả sử dụng tài nguyên càng tốt, góp phần giảm chi phí và tăng lợi nhuận khai thác.

  4. So sánh hiệu quả kinh tế giữa công nghệ cơ giới hóa đồng bộ và phương pháp thủ công?
    Công nghệ cơ giới hóa đồng bộ tăng sản lượng lò chợ lên 1,7 lần, năng suất lao động tăng gần 4 lần, giảm chi phí nhân công 2,4 lần và giảm giá thành phân xưởng 9,2% so với phương pháp thủ công, đồng thời nâng cao tỷ suất lợi nhuận.

  5. Làm thế nào để đảm bảo an toàn khi khai thác than có khí mê tan cao?
    Cần lắp đặt hệ thống đo khí tự động, thông gió hiệu quả, sử dụng thiết bị chống cháy nổ và đào tạo nhân công về an toàn lao động. Công nghệ cơ giới hóa đồng bộ cũng giúp giảm tiếp xúc trực tiếp với môi trường nguy hiểm, nâng cao an toàn.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá chi tiết điều kiện địa chất và công nghệ khai thác tại vỉa 10 mức -300 mỏ Than Hà Lầm, xác định tiềm năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ hiện đại.
  • Công nghệ VINAALTA 2,0/3,15 kết hợp máy liên hợp MB12-2V2P/R-450E cho hiệu quả kinh tế kỹ thuật vượt trội so với công nghệ truyền thống, với năng suất lao động và tỷ lệ thu hồi than cao hơn đáng kể.
  • Các yếu tố địa chất kỹ thuật như chiều dày vỉa, độ dốc, đặc tính đá vách và khí mê tan là cơ sở quan trọng để lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp.
  • Đề xuất các giải pháp công nghệ, đào tạo và quản lý nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, giảm tổn thất than và đảm bảo an toàn lao động trong giai đoạn 2 năm tới.
  • Khuyến nghị các nhà quản lý, kỹ sư và nhà đầu tư ngành than nghiên cứu và áp dụng kết quả để phát triển bền vững ngành khai thác mỏ than Việt Nam.

Hành động tiếp theo là triển khai thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa đồng bộ tại vỉa 10 mức -300, đồng thời xây dựng kế hoạch đào tạo và nâng cấp hệ thống an toàn nhằm đảm bảo hiệu quả và bền vững trong khai thác than.