Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu lựa chọn và tối ưu hóa công nghệ khai thác cho vỉa than dốc đứng tại mỏ hầm lò Uông Bí, Quảng Ninh

• Tác giả: Đào Trọng Cường
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Mạnh Phong
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Khai thác mỏ
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Tối Ưu Hóa Công Nghệ Khai Thác Cho Vỉa Than Dốc Đứng Tại Mỏ Hầm Lò Uông Bí, Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• 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
• 2.1.1. Đặc điểm địa tầng
• 2.1.2. Đặc điểm địa chất công trình
• 2.1.3. Đặc điểm địa chất thủy văn
• 2.1.4. Đặc điểm khí mỏ, cháy nội sinh
• 2.1.5. Tổng hợp trữ lượng các vỉa than dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí
• 2.2. Nghiên cứu xây dựng điều kiện áp dụng các HTKT và CNKT cho các vỉa dày trung bình, dốc đứng
• 2.2.1. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc lựa chọn CNKT hợp lý
• 2.2.2. Xây dựng điều kiện áp dụng các loại hình CNKT vỉa dày trung bình, dốc đứng
• 2.3. Phân tích, đánh giá lựa chọn HTKT và CNKT phù hợp cho các vỉa dày trung bình, dốc đứng vùng Uông Bí
• 2.4. 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
• 4.1.1. Tóm tắt đặc điểm địa chất khu vực
• 4.1.2. Đặc điểm vỉa than 9b khu Tràng Khê
• 4.1.3. Hiện trạng công tác khai thông, chuẩn bị, khai thác. Kích thước khai trường và tổng hợp trữ lượng khu vực
• 4.2. Hệ thống khai thác áp dụng cho vỉa 9B với các thông số tối ưu
• 4.3. Khai thông, chuẩn bị khai trường
• 4.4. Phương pháp khấu than, thiết bị chống giữ lò chợ và đồng bộ
• 4.5. Tính toán hộ chiếu chống giữ lò chợ
• 4.6. Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống khai thác lò chợ xiên chéo, chống giữ bằng giàn mềm ZRY
• 4.7. Tính toán một số chỉ tiêu KTKT lò chợ
• 4.8. Tính toán giá thành phân xưởng, giá thành sản xuất trực tiếp
• 4.9. 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 than

Công nghệ khai thác than đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, đặc biệt là trong việc khai thác các vỉa than dày trung bình, dốc đứng. Nghiên cứu công nghệ khai thác cho thấy rằng các vỉa than này thường gặp khó khăn trong việc áp dụng các phương pháp khai thác hiện đại do đặc điểm địa chất phức tạp. Các công nghệ khai thác truyền thống như khai thác than hầm lò thường không đạt hiệu quả cao, dẫn đến tỷ lệ tổn thất lớn. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như công nghệ khai thác bằng giàn chống đã được thử nghiệm và cho thấy hiệu quả vượt trội hơn hẳn. Theo thống kê, tỷ lệ tổn thất trong khai thác có thể giảm xuống dưới 20% khi áp dụng công nghệ hiện đại.

1.1. Đặc điểm của vỉa than dốc đứng

Vỉa than dốc đứng có chiều dày và góc dốc lớn, điều này tạo ra nhiều thách thức trong quá trình khai thác. Kỹ thuật khai thác than cần phải được điều chỉnh để phù hợp với các điều kiện địa chất cụ thể. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp có thể nâng cao năng suất lao động và giảm chi phí sản xuất. Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ khai thác mỏ hầm lò Uông Bí đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả trong việc khai thác các vỉa than dày trung bình, dốc đứng.

II. Tối ưu hóa công nghệ khai thác

Tối ưu hóa công nghệ khai thác là một trong những yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất. Tối ưu hóa khai thác than không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao an toàn lao động. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các thông số của hệ thống khai thác có thể làm giảm tỷ lệ tổn thất và tăng sản lượng khai thác. Việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa như mô hình toán - kinh tế đã giúp xác định các thông số tối ưu cho hệ thống khai thác, từ đó cải thiện hiệu quả kinh tế cho các mỏ than.

2.1. Các phương pháp tối ưu hóa

Các phương pháp tối ưu hóa trong khai thác than bao gồm việc sử dụng mô hình toán học để phân tích và dự đoán hiệu quả của các phương pháp khai thác khác nhau. Công nghệ khai thác mỏ hiện đại cho phép áp dụng các giải thuật tối ưu hóa để tìm ra các thông số khai thác tốt nhất. Việc tối ưu hóa chiều cao tầng và chiều dài cột khai thác là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất trong khai thác. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số này có thể giúp giảm chi phí sản xuất và nâng cao năng suất lao động.

III. Đánh giá hiệu quả kinh tế của công nghệ khai thác

Đánh giá hiệu quả kinh tế của công nghệ khai thác là một phần không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu và phát triển. Khai thác than hiệu quả không chỉ dựa vào công nghệ mà còn phụ thuộc vào các yếu tố kinh tế khác như chi phí đầu tư, chi phí vận hành và lợi nhuận. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ khai thác tiên tiến có thể giúp giảm chi phí sản xuất từ 10% đến 20%. Điều này không chỉ giúp tăng lợi nhuận cho các doanh nghiệp mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp than.

3.1. Tính toán hiệu quả kinh tế

Tính toán hiệu quả kinh tế của các công nghệ khai thác là rất quan trọng để xác định tính khả thi của các dự án khai thác. Việc sử dụng các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật như giá thành sản xuất, năng suất lao động và tỷ lệ tổn thất giúp đánh giá chính xác hiệu quả của công nghệ. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ khai thác hiện đại có thể giúp giảm giá thành sản xuất và nâng cao năng suất lao động, từ đó tạo ra lợi nhuận cao hơn cho các doanh nghiệp.