Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và tối ưu thông số khai thác than tại mỏ hầm lò Uông Bí, Quảng Ninh

• Tác giả: Đào Trọng Cường
• Người hướng dẫn: Trương Đức Dư
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Khai thác mỏ
• Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác và tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác cho các vỉa dày trung bình dốc đứng tại các mỏ than hầm lò khu vực Uông Bí - Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG KHAI THÁC VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH DỐC ĐỨNG VÀ CÔNG TÁC NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC
• 1.1. Tổng quan về HTKT các vỉa dày trung bình, dốc đứng trên thế giới
• 1.2. HTKT bằng giàn chống
• 1.3. HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp giàn chống tự hành kết hợp máy bào than
• 1.4. HTKT cột dài theo phương, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp giàn chống tự hành kết hợp máy bào hoặc combai khấu than
• 1.5. HTKT dạng buồng sử dụng lỗ khoan dài, đường kính lớn. Các CNKT khấu than bằng máy cưa than
• 1.6. CNKT bằng sức nước
• 1.7. Tổng quan về các HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng ở trong nước
• 1.8. Các HTKT dạng buồng
• 1.9. HTKT lò dọc vỉa phân tầng
• 1.10. HTKT bằng giàn chống tại các mỏ Vàng Danh, Mạo Khê
• 1.11. HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn chống mềm tại mỏ Vàng Danh
• 1.12. HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ chia bậc chân khay, điều khiển vách bằng chèn lò kiểu Kakuchi tại mỏ Mạo Khê
• 1.13. HTKT bằng giàn chống, CGH đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH
• 1.14. HTKT cột dài theo phương, gương lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm loại ZRY
• 1.15. Tổng quan về công tác nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác vỉa dày trung bình, dốc đứng
• 1.16. Tổng quan về các phương pháp tối ưu hóa trong ngành mỏ
• 1.17. Tổng quan các kết quả nghiên cứu tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác vỉa dày trung bình, dốc đứng
• 1.18. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ CHO CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH, DỐC ĐỨNG VÙNG UÔNG BÍ - QUẢNG NINH
• 2.1. Đánh giá đặc điểm địa chất - kỹ thuật mỏ và tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí
• 2.2. Đặc điểm địa tầng
• 2.3. Đặc điểm địa chất công trình
• 2.4. Đặc điểm địa chất thủy văn
• 2.5. Đặc điểm khí mỏ, cháy nội sinh
• 2.6. Tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí
• 2.7. Nghiên cứu xây dựng điều kiện áp dụng các HTKT và CNKT cho các vỉa dày trung bình, dốc đứng
• 2.8. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc lựa chọn CNKT hợp lý
• 2.9. Xây dựng điều kiện áp dụng các loại hình CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng
• 2.10. Phân tích, đánh giá lựa chọn HTKT và CNKT phù hợp cho các vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí
• 2.11. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HOÁ CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ CHỢ XIÊN CHÉO CHỐNG GIỮ BẰNG GIÀN MỀM ZRY CHO CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH, DỐC ĐỨNG
• 3.1. Lựa chọn các thông số cần tối ưu hóa của HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng
• 3.2. Các thông số cơ bản của các HTKT vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí - Quảng Ninh
• 3.3. Lựa chọn CNKT cần tối ưu hóa các thông số của HTKT
• 3.4. Lựa chọn các thông số cần tối ưu hóa của HTKT cột dài theo phương trong CNKT lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
• 3.5. Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa các thông số của HTKT lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
• 3.6. Lựa chọn phương pháp tối ưu hóa
• 3.7. Xây dựng mô hình toán - kinh tế tối ưu hóa các thông số của HTKT cột dài theo phương, lò chợ xiên chéo, sử dụng giàn mềm ZRY
• 3.8. Tối ưu hóa các thông số của HTKT cột dài theo phương, lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
• 3.9. Tổng hợp một số đơn giá định mức, giá thành công đoạn sản xuất phục vụ tính toán
• 3.10. Tối ưu hóa chiều cao tầng khi biết trước chiều dài cột khai thác
• 3.11. Tối ưu hóa chiều dài cột khai thác khi biết trước chiều cao tầng
• 3.12. Tối ưu hóa các thông số của HTKT lò chợ xiên chéo sử dụng giàn mềm loại ZRY theo tiêu chí giá thành sản xuất nhỏ nhất
• 3.13. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHAI THÁC LÒ CHỢ XIÊN CHÉO, CHỐNG GIỮ BẰNG GIÀN MỀM ZRY CHO ĐIỀU KIỆN VỈA 9B KHU TRÀNG KHÊ, CÔNG TY THAN HỒNG THÁI
• 4.1. Đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ vỉa 9b khu Tràng Khê, mỏ Hồng Thái
• 4.2. Tóm tắt đặc điểm địa chất khu vực
• 4.3. Đặc điểm vỉa than 9b khu Tràng Khê
• 4.4. Hiện trạng công tác khai thông, chuẩn bị, khai thác. Kích thước khai trường và tổng hợp trữ lượng khu vực
• 4.5. Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa 9B với các thông số tối ưu
• 4.6. Khai thông, chuẩn bị khai trường
• 4.7. Phương pháp khấu than, thiết bị chống giữ lò chợ và đồng bộ
• 4.8. Tính toán hộ chiếu chống giữ lò chợ
• 4.9. Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
• 4.10. Tính toán một số chỉ tiêu KTKT lò chợ
• 4.11. Tính toán giá thành phân xưởng, giá thành sản xuất trực tiếp
• 4.12. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về công nghệ khai thác và hệ thống khai thác

Nghiên cứu tập trung vào công nghệ khai thác và tối ưu hệ thống cho các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí, Quảng Ninh. Các hệ thống khai thác hiện tại chủ yếu sử dụng phương pháp thủ công, dẫn đến hiệu quả thấp, tỷ lệ tổn thất cao (30-40%). Các công nghệ mỏ tiên tiến như cơ giới hóa đồng bộ và giàn chống mềm ZRY đã được thử nghiệm và cho thấy tiềm năng cải thiện đáng kể. Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác để nâng cao hiệu quả và giảm tổn thất.

1.1. Công nghệ khai thác truyền thống

Các công nghệ khai thác truyền thống như khai thác dạng buồng và lò dọc vỉa phân tầng được áp dụng phổ biến. Tuy nhiên, các phương pháp này có nhược điểm như sản lượng thấp, chi phí cao và tỷ lệ tổn thất lớn. Các kỹ thuật khai thác này không phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của vỉa than dốc đứng.

1.2. Công nghệ khai thác tiên tiến

Các công nghệ mỏ tiên tiến như cơ giới hóa đồng bộ sử dụng tổ hợp 2ANSH và giàn chống mềm ZRY đã được thử nghiệm. Các phương pháp này cho thấy hiệu quả cao hơn, đặc biệt trong việc tăng sản lượng và giảm tổn thất. Tối ưu hóa khai thác các thông số như chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác là trọng tâm của nghiên cứu.

II. Đặc điểm địa chất và kỹ thuật mỏ

Nghiên cứu đánh giá đặc điểm địa chất và kỹ thuật của các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí, Quảng Ninh. Các yếu tố như địa tầng, địa chất công trình, và thủy văn được phân tích để xác định điều kiện áp dụng các hệ thống khai thác phù hợp. Trữ lượng than tại khu vực này chiếm khoảng 5-8% tổng trữ lượng bể than Đông Bắc, với sản lượng hàng năm đáng kể.

2.1. Đặc điểm địa tầng và địa chất công trình

Các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí có đặc điểm địa tầng phức tạp, với góc dốc lớn và chiều dày trung bình. Điều kiện địa chất công trình bao gồm đá vách và đá trụ từ ổn định trung bình đến ổn định, ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ khai thác.

2.2. Tổng hợp trữ lượng và sản lượng

Tổng trữ lượng các vỉa than dày trung bình dốc đứng tại Uông Bí ước tính khoảng 54,6 triệu tấn. Sản lượng khai thác hàng năm từ các vỉa này chiếm khoảng 7-8% tổng sản lượng than của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV).

III. Tối ưu hóa hệ thống khai thác

Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác như chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác. Các phương pháp toán học và kinh tế được áp dụng để xác định các thông số tối ưu, nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất.

3.1. Phương pháp tối ưu hóa

Các phương pháp tối ưu hóa được sử dụng bao gồm mô hình toán học và kinh tế. Các thông số như chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác được tối ưu hóa dựa trên các tiêu chí kinh tế và kỹ thuật. Kết quả cho thấy chiều cao tầng tối ưu dao động từ 75-80m và chiều dài cột khai thác từ 650-700m.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Các kết quả tối ưu hóa được áp dụng thực tế tại vỉa 9B khu Tràng Khê, Công ty Than Hồng Thái. Hệ thống khai thác sử dụng giàn chống mềm ZRY với các thông số tối ưu đã cho thấy hiệu quả kinh tế và kỹ thuật vượt trội so với các phương pháp truyền thống.

IV. Thiết kế hệ thống khai thác

Nghiên cứu đề xuất thiết kế hệ thống khai thác sử dụng giàn chống mềm ZRY cho vỉa 9B khu Tràng Khê. Các thông số tối ưu được áp dụng để thiết kế hệ thống, bao gồm phương pháp khấu than, thiết bị chống giữ và đồng bộ hóa các công đoạn sản xuất.

4.1. Thiết kế hệ thống khai thác

Hệ thống khai thác được thiết kế dựa trên các thông số tối ưu, bao gồm chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác. Phương pháp khấu than sử dụng giàn chống mềm ZRY được áp dụng để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình khai thác.

4.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế

Hệ thống khai thác được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Kết quả cho thấy giá thành sản xuất giảm đáng kể, đồng thời năng suất lao động và mức độ an toàn được cải thiện rõ rệt.