TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA MỎ
BỘ MÔN KHAI THÁC HẦM LÒ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ MỎ HẦM LÒ
Gvhd : T.S Nguyễn Phi Hùng
Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 01
Đề tài: Thiết kế mở vỉa và khai thác vỉa 14-2 mỏ Khe Chàm I từ mức +38 xuống mức -175
sản lượng 1,5 triệu tấn / năm.
Danh sách thành viên nhóm
1. Vũ Văn Doanh (NT)
2. Vũ Văn Cường
3. Phạm Văn Đồng
4. Nguyễn Văn Nhất
5. Tạ Tùng Linh
6. Nguyễn Vũ Thi

Mã số sinh viên
1321040443
1321040040
1321040468
1321040198
1321040155
1321040268
Hà Nội , 4/2017


MỤC LỤC

2


2. Địa hình, khí hậu và giao thông.
Địa hình khu mỏ là đồi núi cao ở khu vực trung tâm thấp dần về phía Bắc, Nam và
Đông. Khu vực trung tâm mức cao nhất là +140m. Phía Nam và Đông Bắc, khu vực được
bao bọc bởi các suối Khe Chàm và thượng lưu sông Mông Dương. Độ cao lòng suối có
cốt +14 ÷ +18. Sông suối có nước quanh năm là dòng thoát nước chính của khu vực Khe
Tam.
Các khu vực mang tính chất chung với toàn vùng một năm có hai mùa rõ rệt: Mùa
Hè - Thu nhiệt độ không khí từ 26° ÷ 38°C (từ tháng 04 đến tháng 10 hàng năm). Đây là
mùa mưa lớn, giông bão thường xuyên và xuất hiện nhiều cơn mưa lớn, đột ngột có khả
năng gây ngập lụt. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 03 năm sau. Trong mùa
thường xảy ra mưa dầm, không khí ẩm ướt độ ẩm không khí tới 95 ÷ 100%. Nhiệt độ
trung bình từ 13° ÷ 21°C.
Hệ thống giao thông vận tải khá thuận tiện với hệ thống đường mỏ cho ôtô trọng
tải lớn và đường sắt từ mặt bằng sân công nghiệp Cao Sơn ra cảng Cửa Ông. Trong vùng
có các mỏ than lớn như: Cao Sơn, Mông Dương, Dương Huy, Cọc Sáu, Đèo Nai.... và các
nhà máy cơ khí Trung Tâm, cơ khí Cẩm Phả, nhà máy tuyển than Cửa Ông....
II. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CẤU TẠO MỎ
1. Địa tầng
Trầm tích chứa than của khu vực là các trầm tích thuộc hệ Triát thống thượng, bậc
Nori (T3n) và trầm tích đệ tứ (Q) chủ yếu là lớp đất phủ dầy 2 ÷ 3 m. Trong cột địa tầng
chung của mỏ có mặt các loại nham thạch: Cuội kết, Sạn kết, Cát kết, bột kết và các vỉa
than từ vỉa 13 ÷ 16 là các vỉa có giá trị công nghiệp.
Cuội kết thường phân bố ở khoảng giữa địa tầng của các vỉa than. Đặc biệt sát
vách vỉa 14-5 là dấu hiệu để nhận biết vỉa than trong quá trình khai thác.
Sạn kết: Diện phân bố rộng, đá cứng chắc. Trong tầng đá vách vỉa 14 - 5 sạn kết
chiếm 10%.
Cát kết: Phổ biến rộng rãi nhất ở vách các vỉa than thuộc loại đá tương đối rắn
chắc.
4


lên, khối Bắc tụt xuống.
Nếp uốn lõm Đông - Nam: Phương kéo dài theo hướng Bắc-Nam, hai cánh tương
đối đối xứng với độ dốc trung bình 30°.
5


III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CÁC VỈA THAN
1. Cấu tạo các vỉa than.
Trong phạm vi mỏ than Khe Chàm quản lý, địa tầng trầm tích chứa các vỉa than có
giá trị công nghiệp tính đến mức -300 bao gồm:
÷

Vỉa 11: Chiều dày biến đổi từ 1,1m

3,9m khá ổn định về chiều dày, cấu tạo

tương đối đơn giản.
Vỉa 12: Chiều dày biến đổi từ 0,6m (LK 370) đến 1,6m (LK 2541) cấu tạo tương
đối đơn giản, tương đối ổn định.
Vỉa 13-1: Nằm ở dưới sâu vỉa được khống chế bằng 27 lỗ khoan. Chiều dầy vỉa
nhỏ nhất 0,65m (LK 2588), lớn nhất 4,05m (LK 2544), trung bình 2,4 m.
Vỉa 13-2: Được khống chế bởi 49 lỗ khoan, chiều dày vỉa biến đổi từ 0,51÷12,0m,
trung bình 3,15m. Vỉa 13-2 thuộc loại ổn định về chiều dày, cấu tạo khá đơn giản.
Vỉa 14-2: lộ vỉa 14-2 đã được xác định bằng 22 hào và một số lò thăm dò. Ở dưới
sâu vỉa được khống chế bằng 27 lỗ khoan. Chiều dầy vỉa nhỏ nhất 0,85m (LK 2588), lớn
nhất 4,25 m (LK 2544), trung bình 2,7m.
Vỉa 14-4: Nằm trên và cách vỉa 14-2 trung bình 35m. Lộ vỉa được xác định bởi 27
hào thăm dò, dưới sâu được khống chế bởi 36 lỗ khoan. Vỉa có chiều dày nhỏ nhất là
0,00m ( LK 2594), lớn nhất 12,72m (LK K18), trung bình 3,03m.


Độ ẩm làm việc (ALV)

%

3,34

9,39

5,20

2

Độ ẩm phân tích (APT)

%

2,22

4,92

3,6

3

Độ tro khô(AK)

%

6,70


Phốt pho (P)

%

0,002

0,0169

0,150

7

Nhiệt lượng cháy (QCH)

%

7699

8666

8250

8

Nhiệt lượng làm việc (QLV)

%

5702


%

0,84

1,73

Oxy (O)

%

0,28

8,87

10

Nhiệt lượng của tro than

%

1273

1574

1300

11

Tỷ trọng

Trong đó:
Q: Trữ lượng địa chất, tấn.
S: Diện tích thật của vỉa, m2.
M: Chiều dày vỉa than tính trữ lượng, m.
D: Thể trọng của than, T/m3.
Tổng trữ lượng địa chất (-300 ÷ +38) là 35.086.000 tấn
Trong đó:
-

Cấp A : 12 085 000 tấn
Cấp B : 17 112 000 tấn
Cấp C1: 5 889 000 tấn

8


CHƯƠNG II. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ MỞ VỈA, CHUẨN BỊ RUỘNG MỎ VÀ CÁC
CÔNG TÁC PHỤ TRỢ KHÁC
I. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ MỞ VỈA VÀ CHUẨN BỊ RUỘNG MỎ
1. Đặc điểm và nguyên tắc chung:
a. Đặc điểm :
- Mỏ đang tiến hành khai thác mức -300 đến +38
- Các vỉa than trong phạm vi khai trường chủ yếu thuộc vỉa có chiều dày trung
bình, góc dốc thuộc vỉa dốc nghiêng.
b. Nguyên tắc:
Với những đặc điểm trên khai thông phần dưới sâu của mỏ được thực hiện theo
nguyên tắc sau:
- Tận dụng tối đa các công trình trên mặt bằng và các đường lò khai thông chính
của các tầng trên.
- Tổn thất than và các đường lò khai thông là ít nhất.



Trên cơ sở bản đồ địa hình ta thấy phía tây nam là khai trường lộ thiên công
trường III, phía Nam là mặt bằng mỏ than Cao Sơn gần đường giao thông nên ta chọn vị
trí đặt giếng tại vị trí mặt bằng có cốt cao +38. Và tiến hành mở vỉa.
Tọa độ vị trí giếng :
Tọa độ
X
Y

Miệng giếng
28438
427250

3. Đề xuất phương án mở vỉa cho vỉa 14-2 mỏ than Khe Chàm I
 Phương án 1 : Mở vỉa bằng giếng nghiêng kết hợp đường lò xuyên vỉa tầng
 Phương án 2: Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp đường lò xuyên vỉa mức
II. PHÂN CHIA RUỘNG NHỎ
Với tổng chiều dài thẳng đứng của khu thiết kế vỉa than từ +38 ÷ -300 là 338 m,
đối tượng khai thác là vỉa than 14-2 với góc dốc trung bình các vỉa là α = 160 ÷ 250, độ
kiên cố f = 1,5 ÷ 3, trọng lượng thể tích của than
γ = 1,45 ;t/m3.
Do đặc điểm các vỉa than trong ruộng mỏ có chiều dày và góc dốc biến đổi. Vì
vậy, đồ án chia ruộng mỏ thành 4 tầng như sau:
Tầng I: Mức +38 ÷ -9
Tầng II: Mức -9 ÷ -59
Tầng III: Mức -59 ÷ -109
Tầng IV: Mức -109 ÷ -175
III. MỞ VỈA VÀ CÔNG TÁC CHUẨN BỊ MỞ VỈA
1. Phương án 1: Mở vải bằng giếng nghiêng kết hợp lò xuyên vỉa tầng

3
xv 3

7

xv 5

xv 7

xv 9

8, 8'

4

9

A
10 , 10'

so d? m? v?a c?a v?a 14-2
chỳ gi?i :
1, 1' : gi?ng nghiờng chớnh, ph?
Đ ất phủ
V.4

-

Đ ứt gãy và h ớ ng dịchchuyển


2, 2', 4, 4', 6, 6', 8, 8', 10, 1 0' : lũ d?c v?a

L +2 50

201.42: Chiều sâ
u trụ vỉa

H.VI-35/21

Hào thăm dò, số hiệu
và các yếu tố thếnằm củađá

Than bẩn

Cát kết

30

201
.42

9.4
2(

11, 11' : lũ ch?

Bên phải
30 : Đ ộ dốcđấtđá
0.51
5 ) 8.9

di. thc hin cỏc cụng tỏc trờn thỡ ta o ging xung sõu mc -59.
c. S vn ti

Than c khai thỏc t gng lũ ch 11,11 c vn chuyn xung lũ song song
13 ri ti hng sỏo 12,12 v c a xung lũ dc va vn ti 4,4. Than c a ra
ng lũ xuyờn va 3 v c a lờn theo ging chớnh 1 ri i ra ngoi.
d. S thụng giú v thoỏt nc m
11

rónh g iú 14


Gió sạch được đưa vào qua giếng nghiêng phụ 1’ rồi tới lò xuyên vỉa 3 rồi tách ra
2 luồng đi qua lò dọc vỉa vận tải 4,4’. Gió đi tiếp qua họng sáo 12,12’ lên lò song song
13,13’. Và gió đi qua gương lò chợ thông gió cho gương lò chợ 11, 11’. Gió sạch qua lò
chợ sẽ được đi tiếp lên lò dọc vỉa thông gió 2,2’ rồi đi đến giếng nghiêng phụ 1’ và qua
rãnh thoát gió số 14 ra ngoài môi trường bên ngoài.
Thoát nước: Nước thoát ra từ các địa tầng, các đường lò khai thác theo các rãnh
nước chảy vào hầm chứa nước ở các tầng. Tại đây bố trí hầm bơm chứa nước, đưa nước
theo đường ống đặt ở giếng phụ dẫn lên mặt đất.
e. Các thông số mở vỉa của phương án 1

Bảng 2: thông số mở vỉa phương án 1

TT

Tên đường lò

Chiều dài (m)



700

24

19

Thép

3

Lò xuyên vỉa

393

18.7

15.8

Thép

4

Lò dọc vỉa

198.72*5=993

10

7.5


2

5
6 , 6'

3

7

8, 8'

4

9

lũ xv 11

lũ xv 3

lũ xv 5

lũ xv 7

lũ xv 9

10 , 10'

Ghi chú:
1: Giếng đứng chính

287.79

LK .A : Số hiệu lỗ khoan
287.79: Đ ộ cao miệng lỗ khoan
Bêntrái

Cuội kết
201.42: Chiều sâu trụ vỉa
30

Vỉa than chắ
c chắn

H.VI -35 /21

Hào thămdò, số hiệu
vàcác yếu tố thếnằmcủa đá

Bên phải
30 : Đ ộ dốc đất đá
9.42: Chiều dày chung của vỉa
0.51: Chiềudày lớ p kẹp
5: Số lớ p kẹp
8.91: Chiều dày tính trữl ợ ng
371.08: Chiều sâu đáy lỗ khoan

371.08

Hỡnh 2 : s m va phng ỏn 2
b. Trỡnh t o lũ:


 Thoát nước mỏ.
Để phục vụ cho công tác thoát nước tất cả các đường lò nằm ngang phải được đào
với độ dốc 50/00 và có đặt các rãnh thoát nước.
Nước từ lò chợ → dọc vỉa vận tải → xuyên vỉa vận tải → hầm chứa sân ga → bơm
lên mặt bằng.
e. Các thông số mở vỉa của phương án 2:

Bảng 3:Các thông số mở vỉa phương án 2
STT

Tên đường lò

Chiều dài

Tiết diện đào

Tiết diện sử

Vật liệu

(m)

Sđ (m2)

dụng Ssd (m2)

chống

1


15.8

Thép

4

Lò dọc vỉa

993

10

7.5

Thép

5

Sân ga

600

6

Rãnh gió

35

 Phân tích và so sánh về mặt kỹ thuật giữa các phương án mở vỉa

- Khối lượng đường lò xuyên vỉa

- Ở những mỏ có kích thước lớn, lớn.
Phương án 2

phương án đảm bảo sự tồn tại - Chỉ áp dụng cho điều kiện đất
trong thời gian dài cho mỗi mức đá phủ vững chắc.
với chi phí tương đối nhỏ.

- Chi phí đào lò lớn.

- Kích thước đường lũ nhỏ hơn
giếng nghiêng
 So sánh hai phương án về mặt kinh tế :
•

Chi phí xây dựng cơ bản:
Chi phí đào đường lò mở vỉa, sân giếng
Ccb = L * K , đồng
Trong đó:
- L: chiều dài lò, m
- K: đơn giá một mét lò, đồng/m
Phương án 1:
TT

Tên đường lò

Chiều dài (m)

15


392

18.000.000

7.056.000.000

4

Các lò dọc vỉa

993

12.000.000

11.916.000.000

5

Sân giếng

50*4 = 200

12.000.000

2.400.000.000

6

Rãnh gió


26.130.000.000

2

Giếng đứng phụ

198

90.000.000

17.820.000.000

3

Lò xuyên vỉa

1962

18.000.000

35.316.000.000

4

Các lò dọc vỉa

993

12.000.000

94.062.000.000

Chi phí bảo vệ đường lò:
R = r. l. t , (đồng)
Trong đó:
r : Đơn giá bảo vệ lò (đồng/m.năm)
16


l: Chiều dài lò cần bảo vệ (m)
t: Thời gian cần bảo vệ (năm)
•

Phương án 1:
S
TT

Tên đường lò

Thời gian

(m)

(đ/m)

(năm)

Thành tiền (đ)

Giếng nghiêng chính


539.280.000

4

Lò dọc vỉa

50.000

7

347.550.000

5

Sân giếng

200

45.000

21

189.000.000

6

Rãnh gió

50


Thành tiền (đ)

1

Giếng đứng chính

201

30.000

21

126.630.000

2

Giếng đứng phụ

198

30.000

21

124.740.000

3

Lò xuyên vỉa


189.000.000

6

Rãnh gió

40

45.000

21

37.800.000

7

•

Đơn giá

1

7
•

Chiều dài

Tổng


Đơn
giá (đ)

gian

Thành tiền (đ)

(năm)

Giếng nghiêng chính

1.500.000

0,7

2.500

21

55.125.000.000

2

Giếng nghiêng phụ

1.500.000

0,7

2.500


13.033.125.000

Tổng

149.034.375.000

Phương án 2:

TT

Tên đường lò

Sản lượng

Chiều

Đơn giá

(tấn)

dài (km)

(đ)

Thời
gian

Thành tiền (đ)


3

Lò xuyên vỉa

1.500.000

1,962

2.500

3.5

25.751.250.000

4

Lò dọc vỉa

1.500.000

0,993

2.500

3.5

13.033.125.000

Tổng
•


94.062.000.000

2

Chi phí bảo vệ

3.181.080.000

1.365.000.000

3

Chi phí vận tải

149.034.375.000

227.311.875.000

4

Tổng

216.187.455.000

322.738.875.000

5

Tỷ lệ

Với điều kiện khai thác mỏ và điều kiện vận tải hiện tại của mỏ chọn thiết bị vận
tải trong lò xuyên vỉa là tầu điện.
Do yêu cầu sản lượng thiết kế mỏ và nhu cầu tăng sản lượng ngày càng cao và mỏ
là mỏ loại III về khí CH4 chọn đầu tàu acquy A14 - 2 và goòng loại YBD - 3.
Bảng 5: Bảng đặc tính kỹ thuật tàu điện cần vẹt 14KP − 2
STT

Các thông số

Đơn vị

Chỉ tiêu kỹ thuật

1

Chiều cao

mm

1550

2

Chiều dài

mm

4900

3


Bảng 6: Bảng đặc tính kỹ thuật goòng VG 3,3
Mã hiệu
VG - 3,3

Dung

Chiều

Chiều dài

Chiều cao

TL bản

Cỡ đường

tích (m3)

rộng (m)

(m)

(m)

thân (T)

(m)

3,3

nhô ra lớn nhất của thiết bị ở độ cao (1,7 -:- 1,8 m) tới vì chống, theo quy phạm n ′
≥ 0,7 (m), chọn n′ = 0,8 (m).
α: Độ thách của khung chống, với vì chống hình vòm α = 0.
htb: Khoảng cách từ mức trên cùng của thiết bị tới đường lò, htb = 1,5 (m).
Vậy: n = 1,7 – 1,5 + 0,8 = 1 (m).
Thay số vào biểu thức ta có :
B = 0,3 + 2. 1,35 + 0,25 + 1 = 4,25 (m).
- Chiều rộng bên ngoài vỏ chống. Bn = B + 2. (a + b) (m).
Với:
a: Chiều dày vỏ chống a = hr = 0,16 (m).
b: Chiều dày thanh chèn b = 0,1 (m).
Vậy: Bn = 4,25 + 2. (0,16 + 0,1) = 4,77 (m)
•

Chiều cao từ nền lò tới chân vòm.
h = h1 + hđx (m)
h - Chiều cao từ nền lò lên tới chân vòm (m).
h1- Chiều cao từ đỉnh ray tới chân vòm, đường lò có 2 đường xe chọn h1 = 1,7 (m).
hđx - Chiều cao của đường xe (m). hđx = hđ + hr (m).
hđ - Chiều cao lớp đất đá giải, chọn loại ray P33 do đó chọn hđ = 0,2 (m).
21


hr - Chiều cao ray loại P33 có hr = 0,16 (m).
Vậy :
hđx = 0,2 + 0,16 = 0,36 (m)
Thay vào công thức ta có : h = 1,7 + 0,36 = 2,06 (m).
•
•


100

Hình 3. Sơ đồ xác định kích thước tiết diện ngang đường lò
- Diện tích sử dụng đường lò:
Ssd = Sv + Shl (m2).
Trong đó:
- Ssd : diện tích sử dụng của đường lò (m2).
- Sv : diện tích vòm (m2)

Sv =

1
2

.π. R2 =

1
2

.3,14.(2,125)2 = 7,1 (m2) .
22

4445


- Shl : diện tích phần hông lò (m2)
Shl = B. h = 4,25. 2, 06 = 8,7 (m2).
Vậy: Ssd = 7,1 + 8,7 = 15,8 ,(m2).
- Diện tích đào.


Am
N

== 5000 T/ng-đêm

m

A : Công suất mỏ, A = 1.500.000 T
N: Số ngày làm việc trong năm, N = 300 ngày
q: Lượng không khí tối thiểu cung cấp để khai thác 1 tấn than, q = 1,2 m3
k: Hệ số khai thác không đồng đều, k = 1,05
µ: Hệ số giảm tiết diện trong khung chống do đặt thiết bị, µ = 1,1
Ssd- Tiết diện sử dụng của đường lò,Ssd = 15,8 m2.
Thay số vào ta được :
V = =6,04 m/s

23


Theo điều kiện thông gió

Vmin ≤ V ≤ Vmax

với giá trị Vmin = 0,25m/s, Vmax = 8m/s. Kết

quả tính toán cho thấy tiết diện lựa chọn thoả mãn điều kiện thông gió.
4. Hộ chiếu chống lò
Xác định áp lực tác dụng lên 1m dài đường lò
Sơ đồ áp lực tác dụng lên đường lò (hình 4)



γ

= 2,60 (T/m3) ;

= 3,28 (T/m) ;

+ Áp lực đất đá lên hông lò:
Theo Ximbarevic:

h

P =

γd
h
2

1

2

(h + 2b )tg (

90° − ϕ
2

Trong đó:
h - Chiều cao đường lò, h = 4,185 m



2,6.4,185
2

2

(4,185+2.0,486)tg (

90° + 80°
)
2

= 0,486 m

90° − 80°
2

) = 0,22 T/m

Áp lực tác dụng lên nền lò:
90° − ϕ
)
2
90° + ϕ
90° − ϕ
tg 2 (
) − tg 2 (
)
2
2

[ Pvi ]
Pnoc

,m

Với [P ] là khả năng chịu tải của vì chống linh hoạt. Ta chọn vật liệu chống lò vì
thép SV3 có: [Pvì] = 2,92 Tấn/vì

25