Nghiên cứu áp dụng thử nghiệm công nghệ sử dụng trụ nhân tạo bảo vệ lò chuẩn bị trong quá trình khai thác tại mỏ Khe Chàm III, Công ty than Khe Chàm - TKV

 Nguyên (Tập 
đoàn than Dương Môi, tỉnh Sơn Đông) áp dụng 
giải pháp này để bảo vệ lò dọc vỉa cấp gió sạch 
của lò chợ cơ giới hóa đồng bộ 3107 tại vỉa số 
3 (chiều dày 2,8m, góc dốc 4°). Lò được chống 
neo chất dẻo cốt thép kết hợp neo cáp, chiều rộng 
4,0m, chiều cao 2,8m, chiều dài đường lò 1592m, 
độ sâu so với bề mặt địa hình 500m. Dải trụ nhân 
tạo được xây dựng bằng hỗn hợp khoáng hóa 
(hóa chất) hàm lượng nước cao (tỷ lệ hóa chất-
nước–phụ gia là 1-5-1), kích thước trụ: cao x rộng 
là 2,8x2,0m, xuyên qua thân trụ được bố trí bổ 
sung neo thép để tăng khả năng chịu nén. Kết quả 
áp dụng đạt tốt, kích thước đường lò đảm bảo yêu 
cầu, dải trụ duy trì ổn định không bị phá hủy, áp 
lực mỏ lớn nhất tác động lên dải trụ là 12,75 MPa, 
chi tiết thể hiện trong hình 4 [13].
Bên cạnh các ưu điểm là dễ thi công, khả năng 
chịu lực cao, thời gian thực hiện nhanh, ít co ngót, 
a. Trụ bê tông trên đường lò
b. Kết quả bảo vệ đường lò dọc vỉa 062
1 – Kích thước khi đào; 2 – Kích thước phạm vi 
ngã ba lò chợ; 3- Kích thước tại vị trí 200m phía 
sau gương lò chợ
Hình 3. Kết quả áp dụng giải pháp thay thế trụ 
than bảo vệ lò chuẩn bị bằng trụ bê tông tại mỏ 
Ziemowit (Ba Lan)
a. Vị trí thi công dải trụ nhân tạo
b. Dải trụ nhân tạo thi công hoàn thiện
Hình 4. Dải trụ nhân tạo bảo vệ lò chuẩn bị tại mỏ 
Tân Nguyên, Tập đoàn than Dương Môi, tỉnh Sơn 
Đông, Trung Quốc
12 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
cách ly tốt khu vực đã khai thác, giải pháp thi công 
dải trụ nhân tạo bằng vật liệu hóa chất có nhược 
điểm là giá thành cao. Thời gian gần đây, một số 
mỏ tại Trung Quốc như Hoa Thái, Tế Nam, Ngọa 
Long Hồ, Bình Môi, Đại Trang, ... đã sử dụng vật 
liệu thi công trụ bảo vệ nhân tạo là vật liệu dạng 
vữa gồm hỗn hợp tro bay, tro đáy nhà máy nhiệt 
điện, kết hợp một lượng phụ gia xi măng. Kết quả 
áp dụng đạt tốt tương đương vật liệu hóa chất, 
trong khi đó giá thành được giảm đáng kể. Đồng 
thời, việc sử dụng tro bay, tro đáy cũng cho phép 
giải quyết một lượng không nhỏ chất thải rắn từ 
các nhà máy nhiệt điện tại các khu vực lân cận [8; 
9;10; 11; 12].
Tại Việt Nam, thời gian qua vấn đề khai thác 
không để lại/hạn chế trụ bảo vệ (đào lò men) hoặc 
sử dụng trụ bảo vệ nhân tạo (sử dụng kết cấu cũi 
gỗ) đã được nghiên cứu áp dụng tại một số mỏ 
hầm lò vùng Quảng Ninh [1], gồm: lò chợ 7 vỉa G 
mỏ Tân Lập (năm 1991 ÷ 1993), vỉa 8 (năm 1993), 
lò chợ số 1 vỉa 7 TVD - mỏ Vàng Danh (năm 1998) 
và vỉa 7 khu Nam, mỏ Dương Huy (năm 2004). 
Việc áp dụng thử nghiệm các giải pháp khai thác 
đã cho phép giảm đáng kể tổn thất than ở trụ bảo 
vệ lò chuẩn bị, nhưng do hạn chế của vật liệu thi 
công trụ, nên hiệu quả bảo vệ đường lò chưa 
thực sự đáp ứng yêu cầu đặt ra. Nhìn chung, việc 
nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ khai thác sử 
dụng trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ đường 
lò chuẩn bị, cũng như vật liệu sử dụng thi công 
trụ chưa được đề cập nhiều trong ngành mỏ Việt 
Nam.
3. Nghiên cứu áp dụng thử nghiệm giải 
pháp công nghệ sử dụng trụ nhân tạo tại mỏ 
Khe Chàm III [3]
3.1. Đánh giá xác định các đường lò vận tải 
lò chợ năm 2020 có khả năng bảo vệ sử dụng 
lại tại mỏ Khe Chàm III
Phạm vi nghiên cứu được giới hạn là các 
đường lò vận tải lò chợ năm 2020 tại mỏ Khe 
Chàm III. Trên cơ sở đánh giá kế hoạch, trình tự 
khai thác lò chợ, sự cần thiết và khả năng duy 
duy trì sử dụng lại lò vận tải làm lò thông gió cho 
lò chợ kế tiếp trong năm 2020, Viện KHCN Mỏ và 
Công ty than Khe Chàm đã phân tích và xác định 
được 05 đường lò có khả năng duy trì sử dụng lại, 
gồm: 03 đường lò tại vỉa 14-5 (lò dọc vỉa vận tải 
lò chợ 14.5-19; lò dọc vỉa vận tải lò chợ 14.5-10; 
lò dọc vỉa vận tải lò chợ 14.5-9A) và 02 đường lò 
tại vỉa 14-4 (lò dọc vỉa vận tải lò chợ 14.4-9; lò dọc 
vỉa vận tải lò chợ 14.4-2). Các đường lò đào trong 
phạm vi chiều dày vỉa từ dày trung bình (vỉa 14.4, 
chiều dày từ 2,25 ÷ 2,6m) đến dày (vỉa 14.5, dày 
từ 5,37 ÷ 6,03m), góc dốc từ (từ 8 ÷ 25º). Đối chiếu 
Bảng 1. Đề xuất áp dụng các giải pháp sử dụng trụ nhân tạo tại mỏ Khe Chàm III
TT
Tên đường 
lò dọc vỉa 
vận tải
Thông số đường lò Đặc điểm vỉa than
Giải pháp 
đề xuất
Diện 
tích đào 
(m2)
Diện tích 
chống 
(m2)
Chiều 
dài (m)
Chiều 
dày vỉa 
(m)
Gócdốc 
vỉa (độ)
Dung 
trọng than 
(T/m3)
I Vỉa 14.5
1 Lò DVVT lò chợ 14.5-19 11,2 8,5 171 5,37 12 1,42 GP-1; GP-2
2 Lò DVVT lò chợ 14.5-10 13,1 10,4 540 5,67 15 1,42 GP-1; GP-2
3 Lò DVVT lò chợ 14.5-9A 11,2 8,5 243 6,03 8 1,42 GP-1; GP-2
II Vỉa 14.4
1 Lò DVVT lò chợ 14.4-9 11,2 8,5 341 2,25 25 1,4
GP-4; GP-3; 
GP-1; GP-2
2 Lò DVVT lò chợ 14.4-2 13,1 10,4 265 2,6 17 1,4
GP-4; GP-3; 
GP-1; GP-2
* Ghi chú: các giải pháp đề xuất được liệt kê theo thứ tự ưu tiên
 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
13
với kinh nghiệm tổng quan trên thế giới, kết hợp 
điều kiện địa chất, kỹ thuật khu vực nghiên cứu, 
đề tài đã đề xuất một số giải pháp chống giữ gia 
cường để bảo vệ, duy trì sử dụng lại lò vận tải lò 
chợ như sau:
- (1) Giải pháp chống giữ, gia cường bằng kết 
cấu cũi kết hợp cụm cột gỗ hoặc cột thép (GP-1).
- (2) Giải pháp chống giữ, gia cường bằng kết 
cấu kiểu trụ đỡ (GP-2).
- (3) Giải pháp chống giữ, gia cường bằng kết 
cấu trụ nhân tạo dạng dải liên tục (GP-3).
- (4) Giải pháp khai thác không trụ bảo vệ (GP-
4).
Chi tiết đề xuất áp dụng các giải pháp đề xuất 
xem bảng 1.
3.2. Thiết kế, triển khai áp dụng thử nghiệm 
giải pháp sử dụng trụ nhân tạo thay thế trụ 
than bảo vệ lò chuẩn bị
3.2.1. Điều kiện địa chất, kỹ thuật mỏ đường 
lò thiết kế 
Trên cơ sở các đường lò có khả năng duy trì 
sử dụng lại trong năm 2020, các bên thống nhất 
lựa chọn thiết kế giải pháp sử dụng trụ nhân tạo 
để bảo vệ lò vận tải lò chợ 14.5-19. Theo kế hoạch 
của Công ty than Khe Chàm, lò chợ được chuẩn bị 
với kích thước theo hướng dốc 65m, theo phương 
171m. Để bảo vệ và duy trì lò vận tải làm lò thông 
gió cho lò chợ kế tiếp (14-5-20), sẽ để lại trụ than 
có chiều rộng 18m (hình 5). Điều kiện địa chất, kỹ 
thuật mỏ đường lò và khu vực thiết kế như sau: 
- Điều kiện địa chất: Vỉa than phạm vi thiết kế 
có chiều dày riêng than 5,37m, toàn vỉa trung bình 
5,6 m, góc dốc 12º, đá vách, đá trụ vỉa là các tập 
đá bột kết ổn định, thuộc loại I về khí Mê tan, than 
trong vỉa không có tính tự cháy.
- Thông số kỹ thuật của đường lò: lò dọc vỉa 
vận tải 14.5-19 được đào bám theo trụ vỉa và 
nằm hoàn toàn trong vỉa 14.5, tiết diện hình vòm, 
Hình 5. Bản đồ vị trí khu vực lò chợ thiết kế 14-5-19 mỏ Khe Chàm III
14 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
chiều cao 3,24m, chiều rộng 4,03m, diện tích đào 
11,2m2, diện tích sử dụng 8,5m2. Đường lò được 
chống giữ bằng vì chống thép linh hoạt, kết cấu 
gồm 05 đoạn thép SVP27, bước chống 0,5m/vì 
(hình 6). 
3.2.2. Lựa chọn và thiết kế giải pháp sử dụng 
trụ nhân tạo bảo vệ lò chuản bị
Lò dọc vỉa vận tải lò chợ 14-5-19 được thi công 
trong phạm vi vỉa than có chiều dày lớn, nên các 
giải pháp trụ nhân tạo bằng dải đá chèn, trụ đỡ 
hay khai thác không trụ bảo vệ không phù hợp để 
áp dụng. Theo đó, trong trường hợp này, trụ nhân 
tạo có kết cấu dạng dải liên tục và kết cấu cũi là có 
thể áp dụng được.
Thời điểm triển khai giải pháp, lò chợ 14-5-19 
đã được chuẩn bị hoàn thiện, phải sớm đưa vào 
khai thác. Đối chiếu hiện trạng điều kiện kỹ thuật, 
khả năng cung ứng các vật liệu phục vụ chống 
giữ gia cường, tiến độ sản xuất của đơn vị, trong 
điều kiện khu vực lò chợ 14.5-19 vỉa 14.5, các bên 
thống nhất lựa chọn giải pháp trụ nhân tạo bằng 
kết cấu cũi gỗ kết hợp cột thép. Theo đó, phạm vi 
Hình 6. Hộ chiếu chống giữ lò vận tải lò chợ 14.5-19
Hình 7. Hộ chiếu chống giữ trụ nhân tạo bảo vệ lò DVVT lò chợ 14.5-19
 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
15
khám chân lò chợ sẽ được lưu và chống giữ bởi 
các cũi có khả năng chịu nén phù hợp. Đồng thời, 
phạm vi bên trong đường lò dọc vỉa vận tải 14-5-
19 cũng cần phải chống giữ gia cường bổ sung. 
Hộ chiếu chống giữ trụ nhân tạo bảo vệ đường lò 
xem hình 7.
Cùng với việc áp dụng giải pháp sử dụng trụ 
nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ tại lò chợ 14-
5-9, sẽ cho phép khai thác được thêm than trong 
trụ bảo vệ lò chuẩn bị (khoảng 19.951 tấn), nâng 
tổng sản lượng khai thác được của khu vực thiết 
kế lên 67.451 tấn, tỷ lệ tổn thất giảm xuống 14%, 
chi phí mét lò giảm gần 3 lần. Đồng thời, giá thành 
sản xuất khi sử dụng trụ nhân tạo từ lò chợ 14-
5-9 cũng cho phép giảm 33.915 đồng trên mỗi 
tấn than khai thác so với phương án để trụ than 
bảo vệ đang được áp dụng tại mỏ. Tổng giá trị 
làm lợi mang lại cho Công ty than Khe Chàm chỉ 
trong một diện lò chợ 14.5-19 là (67,45 nghìn tấn x 
33.915 đồng/tấn) = 2.287.610 nghìn đồng. Chi tiết 
thể hiện trong bảng 2 và biểu đồ hình 8.
3.2.3. Đánh giá kết quả áp dụng giải pháp sử 
Bảng 2. So sánh các chỉ tiêu chủ yếu của hai phương án công nghệ
TT Tên chỉ tiêu ĐVT
Giá trị
Chênh 
lệch Trụ than 
bảo vệ Trụ nhân tạo 
1 2 3 4 5 6=5-4
1 Tổng sản lượng than NK 1000 T 52,78 74,95 22,17
2 Tỷ lệ tổn thất than % 39,3 13,9 -25,40
3 Than thành phẩm 1000 T 47,50 67,45 19,95
4 Giá thành KT than lò chợ đ/tấn 314,770 404,994 90,224
5 Tổng chi phí SX-KD than tr đ 76,847 106,837 29,990
- Giá thành sản phẩm đ/tấn 1.617.844 1.583.929 -33,915
6 Tổng doanh thu tr đ 86,788 123,241 36,453
7 Tổng giá trị làm lợi của phương án đề xuất ng.đồng 2.287.610
Hình 8. So sánh giá thành sản phẩm giữa hai phương án công nghệ
16 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
a. Mức độ biến dạng đứng
b. Mức độ biến dạng ngang
c. Tốc độ biến dạng đứng
 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
17
dụng trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ
Để đánh giá mức độ ổn định của đường lò 
được bảo vệ bằng trụ nhân tạo, trong quá trình 
khai thác lò chợ 14-5-19, đề tài đã thiết thiết lập 
các trạm quan trắc dịch động trên đường lò 14-5-
19. Tổng số trạm đo là 11 trạm, tại các vị trí mét 
thứ 3, 18, 33, 48, 63, 78, 93, 109, 123, 138, 153 
tính từ gương lò khởi điểm lò chợ 14-5-19 về phía 
giới hạn dừng khai thác.
Kết quả quan trắc cho thấy, trong phạm vi 
khoảng 40m phía trước và phía sau gương lò chợ, 
tốc độ dịch động của đường lò diễn biến mạnh 
và nhanh nhất (tốc độ biến dạng đứng từ 7 ÷ 10 
mm/ngày-đêm; biến dạng ngang 8 ÷ 20 mm/ngày-
đêm). Theo hướng tiến gương lò chợ, tại khu vực 
phá hỏa từ mét thứ 40 ngược theo hướng tiến 
gương trở đi, tốc độ biến dạng của đường lò giảm 
dần (tốc độ biến dạng đứng chỉ từ 0 ÷ 4 mm/ngày-
đêm, biến dạng đứng từ 0 ÷ 6 mm/ngày-đêm). Từ 
mét thứ 100 phía sau gương lò chợ về phía phá 
hỏa, đường lò cơ bản không còn dịch động và đi 
vào ổn định.
Tổng giá trị biến dạng của đường lò trong thời 
gian theo dõi đạt lớn nhất 300mm (trạm đo số 1) 
theo chiều đứng, 350mm theo chiều ngang (trạm 
đo số 3), tương ứng mức độ giảm tiết diện khoảng 
9,8 ÷ 9,97%, đảm bảo kích thước theo quy định an 
toàn để phục vụ thông gió, sản xuất của lò chợ 14-
5-20. Chi tiết xem các biểu đồ hình 9a ÷ 9d.
5. Kết luận
Giải pháp sử dụng trụ nhân tạo bảo vệ đường 
lò chuẩn bị thay thế trụ than đã được áp dụng 
thành công tại mỏ Khe Chàm III, Công ty than 
Khe Chàm. Đường lò được bảo vệ có kích thước 
sau dịch động, biến dạng đáp ứng các yêu cầu kỹ 
thuật, an toàn để sử dụng cho lò chợ kế tiếp. Đã 
cho phép giảm tổn thất tài nguyên và chi phí mét lò 
chuẩn bị, từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cho đơn 
vị áp dụng. Mặt khác, cùng với việc duy trì thành 
công đường lò để sử dụng lại, áp lực về nhân lực, 
tổ chức sản xuất để thi công một gương lò độc lập 
cho đơn vị đã được giảm thiểu, đặc biệt là trong 
bối cảnh thiếu hụt thợ lò như hiện nay. Kết quả áp 
dụng thử nghiệm thành công giải pháp là cơ sở 
cho Công ty than Khe Chàm nói riêng, các công 
ty than hầm lò khác vùng Quảng Ninh nói chung 
nghiên cứu mở rộng áp dụng tại đơn vị để nâng 
cao hiệu quả sản xuất.
Tài liệu tham khảo:
[1]. Phùng Mạnh Đắc, Nguyễn Anh Tuấn và 
nnk (1991), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ: Nghiên 
cứu áp dụng các sơ đồ công nghệ khai thác không 
để lại trụ than bảo vệ, Viện Khoa học Công nghệ 
Mỏ, Hà Nội. 
[2]. Đào Hồng Quảng và nnk (2013), Báo cáo 
tổng kết đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu đề xuất giải 
pháp kỹ thuật công nghệ hợp lý trong đào chống 
các đường lò chuẩn bị khi khai thác vỉa than mỏng 
đến dày trung bình vùng Quảng Ninh, Viện Khoa 
học Công nghệ Mỏ, Hà Nội. 
[3]. Báo cáo tổng kết: Nghiên cứu lựa chọn và 
áp dụng giải pháp chống giữ gia cường phù hợp 
nhằm duy trì sử dụng lại lò vận tải lò chợ năm 2020 
mỏ Khe Chàm III - Công ty than Khe Chàm – TKV, 
d. Tốc độ biến dạng ngang
Hình 9. Kết quả quan trắc dịch động lò DVVT chợ 14-5-19
18 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, Hà Nội – 2020.
[4]. Проведение штреков широким забоем 
на шахте «Центральная-Боковская», 
бюллетень ЦИТИ 1957. 
[5]. Разработка угольных пластов без 
выдачи породы на поверхность, Косович В.Л., 
Углетехниздат 1958, 125с. 
[6]. Краткий справочник горного инженере 
угольной шахты, Бойко А.А., Москва 1963, 
642с. 
[7]. Piotr Niełacny (2009), Praca doktorska: 
Dobór technologii utrzymywania wyrobisk 
przyścianowych w jednostronnym otoczeniu 
zrobów na podstawie pomiarów przemieszczeń 
górotworu, Akademia Górniczo-Hutnicza w 
Krakowie.
[8]. 刘德明, 赵平谦, 晏立森. 平煤股份一矿戊
8-22180工作面沿空留巷膏体充填材料的应用研究
[J]. 华东科技:学术版, 2013(8):372-372. 
[9]. 柳成懋, 戚洋. 沿空留巷膏体充填工作面顶
板控制技术[C]. 全国采矿学术会议2015. 
[10]. 张大虎, 范祥峰. 膏体充填沿空留巷技术
在卧龙湖煤矿的应用[J]. 安徽科技, 2010(8):50-
51. 
[11]. 张年有. 膏体充填沿空留巷技术研究[J]. 
煤矿现代化, 2017(1):4-6. 
 [12]. 刘国磊, 温朋朋, 贾广辉. 济阳煤矿
膏体充填沿空留巷技术[J]. 煤矿安全, 2012, 
43(12):94-96. 
[13]. 张自政, 博士学位论文,沿空留巷充填区
域直接顶稳定机理 及控制技术研究, 中国矿业大
学, 二○一六年五月. 
Research on and trial application of the technology for artificial protection pillars 
in use to protect the preparation roadways in the mining process at Khe Cham III 
mine of Vinacomin - Khe Cham Coal Company
MSc. Dinh Van Cuong, Dr.Trinh Dang Hung, Dr.Pham Quang Nam, Eng.Hoang Phuong Thao 
Vinacomin – Instiute of Mining Science and Technology
MSc. Luong Thanh Chung, Eng.Tran Quang Tuan – Vinacomin – Khe Cham Coal Company
Abstract:
Most of the output at Khe Cham III mine of Khe Cham Coal Company has been exploited from the 
lateral opening, the protection coal pillars between the transport and ventilation levels of the adjacent 
longwalls will have to be kept. This will result in the loss of resources, increase in the cost of the 
preparation roadway meter and the exploitation costs. The article introduces the results of research on 
and implemention of technological solutions in usage of artificial pillars in replacement of the protection 
coal pillars for preparation roadways at Khe Cham III mine.