Nghiên cứu công nghệ cơ giới hóa phù hợp khai thác trong điều kiện các vỉa dày trung bình, góc dốc vỉa nghiêng, đá vách, trụ vỉa yếu tại các mỏ hầm lò vùng Mạo Khê - Uông Bí

h loại che chắn 
(loại chắn chống); (2) - Giàn chống tự hành loại 
chống chắn; (3) - Giàn chống tự hành loại chống. 
Giàn chống loại che chắn (hình 3a) gồm kết cấu 
tay biên; hai cột thủy lực gắn vào xà nóc và đế 
giàn; kích cân bằng xà nóc và xà che chắn nằm 
ở giữa đế giàn và xà che chắn; xà nóc, xà che 
chắn, kích cân bằng liên kết với nhau bằng kiểu 
khớp xoay. Giàn chống loại che chắn được thiết 
a. Hệ thống chống trôi giàn chống b. Hệ thống chống trôi máng cào c. Hệ thống chống đổ giàn chống
Hình 2. Một số hình ảnh hệ thống chống trôi, chống đổ giàn chống, máng cào 
được lắp đặt trong lò chợ CGH tại mỏ Ngã Hai - Công ty than Quang Hanh
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ10
kế có phần xà nóc ngắn hơn so với xà che chắn, 
cho phép giảm diện tích chống giữ vách của giàn 
chống và diện tích lộ vách trong lò chợ. Khi đó, 
giảm áp lực mỏ tác động lên giàn chống, cũng 
như số lần tác động của giàn chống lên vách 
vỉa, giúp cho vách ổn định hơn. Loại giàn chống 
này áp dụng phù hợp cho điều kiện vỉa có vách 
thuộc loại kém ổn định đến ổn định trung bình. 
Giàn chống loại chống chắn (hình 3b) có kết 
cấu tương tự như giàn chống che chắn (gồm 
tay biên, 04 cột thủy lực, kích cân bằng, xà nóc 
và xà che chắn). Tuy nhiên, xà nóc của giàn 
chống loại chống chắn được thiết kế dài hơn 
so với xà che chắn, do vậy diện tích chống giữ 
vách của giàn chống và diện tích lộ vách trong 
lò chợ lớn hơn so với loại giàn chống che chắn. 
Khi đó, áp lực mỏ tác động lên giàn chống lớn 
và số lần tác động của giàn chống lên vách vỉa 
nhiều hơn, nhờ đó vách sẽ được làm yếu sơ 
bộ, thuận lợi cho việc điều khiển vách. Loại giàn 
chống này áp dụng phù hợp cho những vỉa than 
có vách thuộc loại ổn định và khó điều khiển.
Giàn chống kiểu chống (hình 3c) là loại giàn 
chống không có kết cấu tay biên và xà che chắn, 
giàn chống chỉ thay đổi chiều cao theo hướng 
thẳng đứng, cột chống được gắn vào xà và đế 
giàn. Do giàn chống không có xà che chắn, nên 
để đảm bảo không gian làm việc cho người và 
thiết bị trong lò chợ, xà nóc thường được thiết kế 
dài. Do vậy, cơ chế làm việc của giàn chống loại 
chống tương tự như giàn chống loại chống chắn. 
Loại giàn chống này áp dụng phù hợp cho những 
vỉa than có chiều dày từ mỏng đến trung bình, 
vách thuộc loại ổn định. Mối quan hệ giữa chiều 
dài xà giàn và số lần tác động của giàn chống 
lên vách vỉa trong quá trình khai thác xem hình 4. 
Theo biểu đồ hình 4, chiều dài xà nóc của 
giàn chống tỷ lệ thuận với số lần tác động 
của giàn chống lên vách vỉa (tính từ thời điểm 
khấu gương đến khi phá hỏa), khi chiều dài 
xà giàn chống tăng, số lần tác động của giàn 
chống lên vách vỉa trong quá trình khai thác 
cũng sẽ tăng và ngược lại. Do vậy, trong điều 
kiện vỉa dày trung bình có đá vách, trụ vỉa và 
a. Giàn chống che chắn
(loại chắn chống) 
b. Giàn chống loại chống chắn c. Giàn chống loại chống 
(loại chắn chống) 
Hình 3. Phân loại giàn chống theo kết cấu
Hình 4. Biểu đồ mối tương quan giữa chiều dài xà nóc với số lần tác động của giàn chống lên vách vỉa
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
11 KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
gương than mềm yếu áp dụng các loại giàn 
chống kiểu che chắn (hình 3a) để khai thác 
sẽ phù hợp hơn các loại giàn chống khác. 
Ngoài ra, các bộ phận của giàn chống cũng 
được thiết kế phù hợp để ứng xử với điều kiện 
địa chất vỉa bất lợi của khu vực áp dụng, ví dụ: 
Xà nóc giàn chống cần được thiết kế phía đầu 
lắp xà tiến gương dạng thò thụt để kịp thời che 
chắn vách sau khi khấu gương, ngăn ngừa, xử lý 
hiện tượng tụt nóc. Đồng thời đầu xà tiến gương 
có vị trí lắp đặt tấm chắn gương (hình 5a), có 
thể tháo lắp tấm chắn gương dễ dàng. Trường 
hợp chiều cao khấu lớn, than gương mềm yếu 
hoặc dừng lò chợ thời gian dài để sửa chữa 
bảo dưỡng thiết bị, đẩy tấm chắn gương áp sát 
gương than cho phép phòng tránh hiện tượng lở 
gương. Trong điều kiện gương than ổn định có 
thể tháo dỡ tấm chắn gương để giảm tối đa thao 
tác điều khiển giàn trong quá trình khai thác. Xà 
nóc và xà che chắn của giàn chống có tấm chắn 
cạnh linh hoạt lắp một bên làm kín tối đa không 
gian trên nóc, vị trí khớp nối giữa xà nóc và xà 
che chắn được thiết kế dạng khớp bản lề có 
vành chắn che kín toàn bộ không gian khớp nối 
(hình 5c) ngăn chặn đá rơi vào không gian lò 
chợ, đảm bảo an toàn cho công nhân làm việc. 
Diện tích đế giàn đóng vai trò quan trọng 
trong việc kháng lún nền của giàn chống, diện 
tích của giàn phụ thuộc vào cường độ kháng 
nén của nền lò chợ. Với từng điều kiện địa chất 
cụ thể của khu vực áp dụng, sẽ xác định được 
cường độ kháng nén của nền lò, từ đó tính toán 
và lựa chọn được diện tích đế giàn phù hợp. 
Mối tương quan giữa cường độ kháng nén của 
nền lò với diện tích đế giàn xem hình 6.
Theo biểu đồ hình 6, cường độ kháng nén 
(sn) của nền lò chợ tỷ lệ nghịch với diện tích đế 
giàn. Theo đó, khi giá trị áp lực mỏ lớn nhất tác 
dụng lên giàn chống là không đổi (Rmax), giá trị 
của cường độ kháng nén của nền lò chợ giảm, 
tương ứng với giá trị diện tích đế giàn chống 
tăng và ngược lại. Ngoài việc thiết kế diện tích 
đế giàn phù hợp với cường độ kháng nén của 
nền lò, đế giàn còn được trang bị kích nâng đế 
(hình 7b) để khi cần thiết có thể sử dụng kích 
nâng đế kết hợp với hệ thống thanh đẩy máng 
cào nhấc đế giàn lên tạo điều kiện thuận lợi cho 
quá trình di chuyển giàn chống. Như vậy, trong 
điều kiện trụ vỉa mềm yếu, đế giàn chống cần 
được thiết kế dạng chỉnh thể, khả năng chống 
a. Kết cấu tấm chắn gương b. Xà nóc của giàn chống c. Khớp nối giữa xà nóc 
và xà che chắn
Hình 5. Kết cấu xà nóc của giàn chống
Hình 6. Biểu đồ mối quan hệ giữa cường độ kháng nén của nền lò chợ với diện tích đế giàn chống
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ12
biến dạng tốt, tính năng ổn định, chắc chắn. 
Đầu mũi trước đế giàn thiết kế vát dạng hình 
thuyền 450 cho phép giảm lực cản trong quá 
trình di chuyển giàn chống (hình 7a). Ngoài 
ra, đế giàn được trang bị kích chỉnh đế phục 
vụ căn chỉnh khoảng cách giữa các giàn chống 
để thuận lợi khi di chuyển giàn chống (hình 7c).
Đối với điều kiện góc dốc vỉa: Kinh nghiệm 
áp dụng CGH đồng bộ khai thác tại Trung Quốc 
và các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh cho 
thấy, khi góc dốc lò chợ < 15o, giàn chống có thể 
không cần trang bị các cơ cấu chống trôi, chống 
đổ giàn chống và máng cào. Trường hợp góc 
dốc vỉa từ 15 ÷ 250, cần xem xét đến khả năng 
trang bị các cơ cấu chống trôi, chống đổ giàn ở 
nhóm giàn chống chân lò chợ, đồng thời xem 
xét khả năng trang bị cơ cấu chống trôi máng 
cào ở mọi vị trí. Khi góc dốc vỉa > 250 cần lắp đặt 
thiết bị chống trôi, chống đổ cho các nhóm giàn 
chống trong lò chợ, cầu máng trung gian của 
máng cào lắp đặt thiết bị chống trôi trượt. Các 
hệ thống kích chống trôi, chống đổ được lắp đặt 
dọc theo lò chợ, tạo thành hệ liên kết nhóm giữa 
giàn chống và máng cào, tăng sự hỗ trợ giữa 
các thiết bị để có thể ngăn ngừa sự cố trôi, trượt 
thiết bị xuống lò chân, giúp cho thiết bị làm việc 
ổn định hơn, cụ thể: Kích chống đổ giàn chống 
sử dụng để liên kết hai xà giàn chống cạnh nhau 
bằng mối liên kết đặt biệt dạng khớp xoay chữ 
thập. Khớp xoay chữ thập cho phép kích thuỷ 
lực chống đổ có thể quay theo phương ngang 
và thẳng đứng (so với mặt phẳng nóc lò chợ) 
một góc khoảng 900. Độ chênh cáo giữa hai xà 
giàn chống sau khi lắp đặt kích chống đổ không 
được lớn hơn 350mm, trường hợp vượt quá 
giá trị cho phép, sẽ làm phá huỷ các thiết bị.
Kích chống trôi giàn chống được lắp ở phía 
trước đế giàn (hình 9a) và phía sau đế giàn (hình 
a. Đế giàn chống có vị trí lắt kích nâng đế b. Kết cấu kích nâng đế giàn chống c. Kích căn chỉnh đế giàn
Hình 7. Kết cấu đế giàn có kích chống lún nền
a. Vị trí lắp đặt kích chống đổ b. Độ chênh cao cho phép giữa hai xà giàn
Hình 8. Kết cấu thiết bị chống đổ xà giàn chống
a. Thiết bị chống trôi đế giàn phía 
trước
b. Thiết bị chống trôi đế giàn phía 
sau
c. Độ chênh cao giữa hai đế giàn chống 
Hình 9. Kết cấu thiết bị chống trôi đế giàn
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
13 KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ
9b). Các kích thuỷ lực này liên kết với đế giàn 
thông qua khớp nối chữ thập và có thể quay theo 
phương ngang và thẳng đứng (so với mặt phẳng 
nền lò chợ) một góc khoảng 900. Độ chênh cáo 
giữa các đế giàn khi lắp kích chống trôi không 
được vượt quá 250mm, trường hợp vượt quá 
giá trị cho phép, sẽ làm phá huỷ các thiết bị.
Để chống trôi máng cào sử dụng kích 
thủy lực một đầu kích liên kết với tai của cầu 
máng cào, đầu còn lại liên kết với đế giàn bên 
cạnh phía trên. Khi máng cào có hiện tượng 
trôi xuống phía dưới, dựa vào lực kéo của 
kích thuỷ lực để kéo máng cào lên (hình 10).
Ngoài các giải pháp về kết cấu của các thiết bị 
chính như trên, có thể áp dụng thêm một số giải 
pháp kỹ thuật để ứng xử với điều kiện vỉa có vách, 
trụ và gương than mềm, góc dốc vỉa lớn như:
- Đẩy nhanh tốc độ tiến gương của lò chợ 
nhằm giảm áp lực mỏ tác dụng lên giàn chống, 
cũng như giảm thời gian lộ vách, giúp cho nóc 
lò chợ ổn định hơn. Tốc độ tiến gương của lò 
chợ phụ thuộc chủ yếu vào tham số chiều dài lò 
chợ theo hướng dốc, khi chiều dài lò chợ lớn, 
thời gian hoàn thành chu kỳ kéo dài dẫn đến 
tốc độ tiến gương của lò chợ chậm và ngược 
lại. Kinh nghiệm áp dụng công nghệ CGH trong 
và ngoài nước cho thấy, trong điều kiện vỉa 
có đá vách, trụ và gương than mềm yếu, góc 
dốc vỉa lớn, chiều dài lò chợ theo hướng dốc 
thường được lựa chọn từ 80 ÷ 120m là phù hợp. 
- Khấu lò chợ xiên chéo với chân tiến trước 
đầu chợ nhằm đưa góc dốc của lò chợ phù hợp 
với miền làm việc của đồng bộ thiết bị. Đồng 
thời 03 giàn chống đầu tiên tại đầu và chân lò 
chợ lắp đặt cụm kích chống trôi, chống đổ ở 
phần xà và đế giàn, ngoài ra trong lò chợ cứ 
10 giàn bố trí một nhóm kích chống trôi, chống 
đổ cho giàn chống và máng cào để thuận 
lợi cho việc điều chỉnh giàn lúc di chuyển.
- Áp dụng sơ đồ khấu một chiều theo hướng 
từ trên xuống, chiều từ dưới lên máy khấu 
không cắt than mà sẽ thực hiện vét nền lò. 
Việc bố trí khấu gương lò chợ theo hướng từ 
trên xuống trong trường hợp góc dốc vỉa lớn 
sẽ đảm bảo an toàn cho nhóm công nhân thao 
tác di chuyển giàn chống và máng cào phía 
sau máy khấu (không bị than, đá quăng trong 
khi máy khấu cắt than gương), đồng thời tang 
khấu luôn tỳ vào bậc gương than và tạo lực 
đẩy vào máng cào theo hướng lên trên, góp 
phần hạn chế trôi trượt máng cào và máy khấu.
- Để ngăn ngừa máng cào trượt xuống, lúc 
máy khấu tiến hành khấu xuống, trước tiên không 
đẩy cầu máng mà đợi sau khi máy khấu khấu 
đến khoảng giữa lò chợ, lúc này mới bắt đầu 
di chuyển máng cào, việc di chuyển được thực 
hiện đồng thời cả hướng lên và hướng xuống.
- Khi máy khấu than theo hướng đi xuống, cứ 
5 giàn tổ hợp thành một phân đoạn để di chuyển 
giàn chống theo hình thức di từ dưới lên trên, 
giàn dưới cùng làm thành giàn đầu hàng của 
nhóm kiểm soát trôi trượt cho các giàn còn lại.
- Các giàn từ số 3 đến số 7 tại ngã ba 
chân chợ là nhóm giàn có vai trò chống trôi, 
chống đổ cho toàn bộ lò chợ, việc di chuyển 
giàn chống của nhóm này được thực hiện 
theo thứ tự từ giàn chống số 4®5®6®7®3.
- Khi di chuyển giàn chống phía chân lò chợ, 
trước tiên di chuyển giàn chống số 2, 3 đợi sau 
khi giàn chống số 2 và số 3 di chuyển ổn định 
chắc chắn, tiếp tục di chuyển giàn chống số 1. 
- Sử dụng giàn chống đặc biệt tại đoạn ngã 
ba giữa chân lò chợ với lò dọc vỉa vận tải nhằm 
tăng cường độ ổn định đoạn ngã ba và hạn chế 
Hình 10. Kết cấu thiết bị chống trôi máng cào lò chợ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
KHCNM SỐ 2/2019 * CNKT HẦM LÒ14
Study on the suitable mechanization technology for the medium coal seam 
exploitation with dip angle, inclined bed, weak roof rock and coal pillar 
at underground coal mines at Mao Khe and Uong Bi areas 
 Dr. Le Van Hau, Dr. Le Duc Nguyen, MSc. Ngo Van Thang
 Institute of Mining Science and Technology – Vinacomin
Summary:
The coal reserves in medium coal seams with dip angle, inclined bed and weak roof rock and coal 
pillar are estimated at 32.9 million tons, mainly concentrated in Mao Khe and Uong Bi underground 
coal mines. In order to exploit the coal in the above mentioned mining conditions the coal mining 
units usually apply the drilling and blasting mining method, using hydraulic supports. However, 
the labor productivity and the longwall capacity are low and the safety level has been limited. 
Therefore, research on mining mechanization technology to improve the mining efficiency and the 
safety level is the main content in this paper.
trôi trượt cho các giàn chống ở trong lò chợ.
4. Kết luận
Kết quả đánh giá trữ lượng và điều kiện địa 
chất tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 
cho thấy, phần trữ lượng vỉa dày trung bình, dốc 
thoải đến nghiêng, có đá, vách trụ yếu khoảng 
32,9 triệu tấn. Để khai thác trong điều kiện vỉa 
trên, các mỏ than hầm lò vùng Quang Ninh chủ 
yếu áp dụng công nghệ khấu gương bằng khoan 
nổ mìn, chống giữ bằng các vì chống thủy lực 
cho năng suất lao đông, công suất lò chợ thấp 
và mức độ an toàn còn hạn chế. Trên cơ sở kinh 
nghiệm áp dụng công nghệ CGH đồng bộ khấu 
hết chiều dày vỉa trong và ngoài nước, để lựa 
chọn đồng bộ thiết bị CGH phù hợp cho điều 
kiện vỉa dày trung bình, góc dốc vỉa nghiêng đến 
dốc nghiêng, có đá vách, trụ yếu, nhóm tác giả 
đề xuất một số giải pháp: (1) - Lựa chọn các loại 
giàn chống kiểu che chắn có phần xà nóc ngăn 
hơn so với xà che chắn; (2) - Xà nóc của giàn 
chống thiết kế có xà tiến gương kết hợp với tấm 
chắn gương; (3) - Đế giàn chống được thiết kế 
phù hợp với cường độ kháng nén của nền lò và 
được trang bị kích nâng đế, kích căn chỉnh đế 
giàn; (4) - Để hạn chế ảnh hưởng của góc dốc 
vỉa, trong lò chợ lắp đặt bổ sung hệ thống kích 
chống trôi, trượt máng cào và giàn chống. Ngoài 
ra, có thể áp dụng bổ sung các giải pháp như: 
Đẩy nhanh tốc độ tiến gương; khấu lò chợ xiên 
chéo với chân tiến trước đầu chợ; áp dụng sơ 
đồ khấu một chiều theo hướng từ trên xuống...
Tài liệu tham khảo:
1. Trần Xuân Hòa (2011), Báo cáo tổng kết đề 
tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu nâng cao mức độ 
cơ giới hóa và hiện đại hóa khai thác than hầm lò 
và định hướng ứng dụng cho các mỏ than hầm 
lò vùng Quảng Ninh”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.
2. Đặng Thanh Hải (2016), Đề tài “Phát triển 
áp dụng cơ giới hóa đào lò và khai thác tại các mỏ 
hầm lò vùng Quang Ninh giai đoạn 2013 ÷ 2015, 
lộ trình đến năm 2020”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.
3. Đào Hồng Quảng (2018), Đề tài “Nghiên cứu 
đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế ảnh 
hưởng của góc dốc vỉa than đến lò chợ cơ giới hóa 
vỉa thoải đến nghiêng”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.
4. Đinh Văn Cường và nnk (2016), Báo cáo 
“Đánh giá kết quả áp dụng và nghiên cứu hoàn 
thiện công nghệ cơ giới hóa khai thác tại Công 
ty than Quang Hanh”, Viện KHCN Mỏ, Hà Nội.