Nghiên cứu công nghệ khai thác hợp lý và đề xuất giải pháp thoát nước cho Lò chợ I-7-22A nằm dưới suối gốc Vạng - Công ty than Nam Mẫu - TKV

 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 59, Kỳ 4 (2018) 45-51 45 
Nghiên cứu công nghệ khai thác hợp lý và đề xuất giải pháp 
thoát nước cho Lò chợ I-7-22A nằm dưới suối gốc Vạng - Công 
ty than Nam Mẫu - TKV 
Đào Văn Chi 1,*, Lê Quang Phục 1, Đặng Quang Hưng 1, Bùi Quốc Chính 2 
1 Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam 
2 Công ty than Nam Mẫu – TKV, Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO 
TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 15/6/2018 
Chấp nhận 20/7/2018 
Đăng online 31/8/2018 
 Lò chợ I-7-22A mỏ than Nam Mẫu nằm dưới lòng suối Gốc Vạng từ 175-
200m. Trong điều kiện khai thác ngày càng xuống sâu và khó khăn phức tạp 
nên các Lò chợ thuộc cụm vỉa nằm dưới suối Gốc Vạng này được Công ty quy 
hoạch vào khai thác để đảm bảo sản lượng mỏ và tận thu tài nguyên. Tuy 
nhiên, vấn đề giải pháp kỹ thuật công nghệ và an toàn khi khi thác Lò chợ 
này cần thiết phải được nghiên cứu tỉ mỉ và chi tiết. Vì vậy, bài báo sử dụng 
phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế tại hiện trường để 
tiến hành đánh giá, nghiên cứu đề xuất công nghệ khai thác phù hợp đồng 
thời đưa ra các giải pháp thoát nước đảm bảo an toàn khi Lò chợ I-7-22A đi 
vào hoạt động. 
© 2018 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từ khóa: 
Lò chợ, kỹ thuật an toàn 
Công nghệ khai thác 
Thoát nước 
Dưới lòng suối 
1. Mở đầu 
Khai thác than dưới các đối tượng cần bảo vệ 
trên bề mặt địa hình (đối tượng chứa nước, công 
trình công nghiệp, khu dân cư) là một vấn đề lớn 
đối với hầu hết các mỏ than hầm lò của Tập đoàn 
Công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam, trong đó 
vấn đề khai thác dưới các lòng suối, hồ nước là 
một thực tế cần được giải quyết cấp bách ở các mỏ 
như Mạo Khê (suối Văn Lôi, các suối Bình Minh, 
Tràng Khê, Tràng Bạch, hồ Ba Cọc, hồ Cầu Cuốn); 
Vàng Danh (suối Tây Vàng Danh 1 và Tây Vàng 
Danh 2; Nam Mẫu (suối Gốc Vạng, Than Thùng); 
Hòn Gai (suối trung tâm mỏ Cái Đá); Quang Hanh 
 (suối Hữu Nghị, suối phía Tây Nam, suối Ngã Hai, 
suối Lép Mỹ); Khe Chàm (suối Bàng Nâu, suối Khe 
Chàm); Mông Dương (suối Khe Chàm, Vũ Môn)( 
Viện Khoa học Công nghệ mỏ - Vinacomin, 2010). 
Hiện nay đối với vùng mỏ Quảng Ninh chưa 
có một công trình nghiên cứu nào về xác định độ 
sâu khai thác an toàn và công nghệ khai thác hợp 
lý cho các cụm vỉa nằm dưới các đối tượng chứa 
nước như nêu ở trên. Chính vì vậy, một khối lượng 
lớn trữ lượng than chưa được huy động vào khai 
thác gây nên lãnh phí tài nguyên. 
Cùng với chủ trương chung của Tập đoàn, 
Công ty than Nam Mẫu- TKV có kế hoạch khai thác 
tận thu phần cụm vỉa than nằm dưới khu vực suối 
Gốc Vạng một cách an toàn và hiệu quả. Trong cụm 
vỉa này, vỉa V7 nằm trên cùng và được chuẩn bị 
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E-mail: daovanchi@humg.edu.vn 
46 Đào Văn Chi và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (4), 45-51 
thành Lò chợ dài có số hiệu I-7-22A nằm cách suối 
từ 175m đến 200m. Cũng trong điều kiện tương 
tự như Lò chợ này, năm 2011 tại mỏ Vàng Danh 
khai thác cụm vỉa 8, 7, 6 năm dưới suối tây Vàng 
Danh. Tại đây Công ty than Vàng Danh đã áp dụng 
giải pháp đổ bê tông lòng suối đoạn chảy qua khu 
vực khai thác, tuy nhiên đã không mang lại hiệu 
quả, suối vị đứt gãy và nước chảy vào Lò chợ nhiều 
gây ngập lụt, mất an toàn trong quá trình khai thác 
hầm lò bên dưới (Viện Khoa học Công nghệ mỏ - 
Vinacomin, 2010; Quy tắc bảo vệ những công trình 
và đối tượng tự nhiên khỏi sự ảnh hưởng tiêu cực 
từ các đường lò của các mỏ than, 1998). 
Chính vì vậy, để làm căn cứ triển khai thực 
hiện vào thực tế, việc tính toán lựa chọn công nghệ 
khai thác và khả năng thoát nước cho Lò chợ I-7-
22A là rất cần thiết. Việc áp dụng thử nghiệm các 
giải pháp tính toán cũng là tiền đề và cơ sở khoa 
học quan trọng để điều chỉnh phương pháp khai 
thác cho các vỉa bên dưới nhằm tận thu được tối 
đa tài nguyên. 
2. Khái quát chung về Lò chợ I-7-22A 
Khu vực Lò chợ I-7-22A nằm dưới suối Gốc 
Vạng thuộc vỉa V7 có chiều dày vỉa than trung bình 
8,6 m, góc dốc trung bình của vỉa = 900. Chiều dài 
Lò chợ trung bình theo hướng dốc 123,6m, chiều 
dài theo phương trung bình khu vực áp dụng 
270m. Than trong vỉa thuộc loại bán Antraxit mầu 
đen, ánh kim, cấu tạo phân lớp mỏng, trung bình 
đến dầy và có cấu tạo khối, than trong vỉa cứng, 
dòn thường dễ vỡ trong than phát triển nhiều khe 
nứt vuông góc mặt lớp. Độ kiên cố của than f= 1÷2. 
Đá vách trực tiếp gồm các tập lớp bột kết và 
sét kết xen kẽ, sát vách vỉa thường là bột kết tiếp 
theo là cát kết. Bột kết mầu sám đen hạt to đến 
nhỏ, lượng cát tương đối nhiều, trong tập lớp đá 
vách có kẹp lớp mỏng và chỉ thạch anh. Bột kết có 
kết cấu rắn chắc có nhiều khe nứt phân lớp không 
rõ ràng, chiều dầy trung bình 0,5m, cường độ 
kháng nén trung bình  = 352 KG/cm2, dung trọng 
 = 2,58 T/m3. Cát kết mầu xám đen hạt mịn, kết 
cấu rắn chắc có nhiều khe nứt, chiều dầy trung 
bình 0,5m, cường độ bền nén trung bình  = 907 
KG/cm2, dung trọng  = 2,64 T/m3 (Viện Khoa 
học Công nghệ mỏ - Vinacomin, 2014; Trần Xuân 
Hà và nnk., 2012). Nhìn chung, vách trực tiếp có 
độ bền vững trung bình dễ sập đổ khi khai thác. Đá 
trụ vỉa là loại bột kết rắn chắc, thuộc loại ổn định 
trung bình, chiều dầy thay đổi từ 8,0  11 m 
trung bình 9,5 m (Hình 1). 
3. Nghiên cứu công nghệ khai thác hợp lý cho 
Lò chợ I-7-22A 
Ở các nước trên thế giới đã tích luỹ được 
nhiều kinh nghiệm khai thác dưới các đối tượng 
chứa nước. Nguyên tắc cơ bản xác định khả năng 
khai thác an toàn tránh nguy cơ bục nước vào lò là 
công tác khai thác cần được tiến hành ở một độ 
sâu nhất định đảm bảo sao cho vùng biến dạng 
uốn võng cùng với hệ thống khe nứt tạo thành 
trong các tập lớp đá mỏ nằm trên khu vực khai 
thác không lan truyền tới đáy của đối tượng chứa 
nước. Những giải pháp thường được áp dụng ở 
nước ngoài có thể tổng hợp như sau (Phùng Mạnh 
Đắc, 1991): 
- Áp dụng công nghệ khai thác có điều khiển 
đá vách bằng chèn lò trong hệ thống khai thác cột 
dài theo phương 
- Áp dụng công nghệ khai thác gương lò ngắn 
để lại các trụ than bảo vệ giữa các lò khai thác. 
- Áp dụng công nghệ khai thác cột dài theo 
phương với lựa chọn chiều dày khai thác hợp lý. 
Phương pháp chèn lò có giá thành khai thác 
cao, thường chỉ áp dụng trong những trường hợp 
đặc biệt. Kinh nghiệm áp dụng thử nghiệm công 
nghệ khai thác có điều khiển đá vách bằng chèn lò 
tại Lò chợ vỉa 8 Công ty than Mạo Khê năm 2008 
cho thấy chi phí gia công và vận tải vật liệu chèn 
vào lấp khoảng trống đã khai thác lớn, dẫn đến giá 
thành 1 tấn than khai thác cao, năng suất lao động 
bình quân thấp, không đảm bảo hiệu quả khai thác 
(Phùng Mạnh Đắc, 1991). 
Phương pháp công nghệ khai thác gương lò 
ngắn thường được áp dụng khi khai thác một vỉa 
độc lập hoặc khi các vỉa không có sự ảnh hưởng 
lẫn nhau trong quá trình khai thác. Trong trường 
hợp khai thác cụm vỉa nằm gần nhau, trụ than bảo 
vệ giữa các lò khai thác ở vỉa nằm trên sẽ có ảnh 
hưởng áp lực bất lợi đối với công tác khai thác ở 
vỉa nằm dưới. 
Phương pháp khai thác Lò chợ cột dài theo 
phương với chiều dày khai thác hợp lý là phương 
pháp phổ biến nhất khi khai thác các vỉa dày, đặc 
biệt là khai thác cụm vỉa gần nhau. 
Đối với điều kiện địa chất-kỹ thuật mỏ khu 
vực cụm vỉa V7, V6A, V6, V5 nằm dưới suối Gốc 
Vạng- Công ty than Nam Mẫu thì giải pháp công 
nghệ khai thác Lò chợ cột dài theo phương với độ 
 Đào Văn Chi và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (4), 45-51 47 
sâu và chiều dày khai thác hợp lý là lựa chọn phù 
hợp nhất. 
Căn cứ Quy chuẩn quốc gia về an toàn trong 
khai thác than hầm lò năm 2011, để đảm bảo 
không bị nước thẩm thấu nước trực tiếp từ bề mặt 
xuống khu vực đang khấu than thì chiều cao bảo 
vệ theo đường vuông góc tối thiểu phải bằng 40 
lần chiều cao khấu. Như vậy với điều kiện Lò chợ 
I-7-22A nằm cách suối gần nhất là 175m, dưới đáy 
suối có lớp sét dầy 2m thì chiều sâu khai thác an 
toàn tương ứng tối đa phải nhỏ hơn 175m. Chiều 
dày lớp than được phép khai thác của Lò chợ I-7-
22A tương ứng sẽ là 173/40 = 4,3m (Bộ công 
thương, 2011). Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và 
cũng là cơ sở xác định chiều cao vùng sụt lún, khe 
nứt trong quá trình khai thác I-7-22A, đồng thời 
tạo tiền đề cho việc khai thác các Lò chợ bên dưới, 
nhóm tác giả đề xuất chỉ khai thác tận thu một lớp 
với chiều cao khấu gương 2,2m, không thu hồi 
than nóc (Hình 2). 
Căn cứ các điều kiện trên, đồng thời trên cơ 
sở công nghệ khai thác tại các Lò chợ dài vùng 
Quảng Ninh, nhóm tác giả đề xuất áp dụng giải 
pháp công nghệ khai thác trong Lò chợ như sau: 
(1) Công tác khấu và chống lò: sử dụng phương 
pháp khoan nổ mìn để khấu gương với chiều cao 
2,2 m. Chống giữ Lò chợ bằng vì chống thuỷ lực 
(giá khung hoặc giá thủy lực di động). (2) Công tác 
vận tải than: trong Lò chợ và trên lò song song 
chân than được vận chuyển bằng máng cào. Sau 
đó vận chuyển rót vào hộc tháo than và đưa ra 
ngoài mặt bằng bằng băng tải; (3) Công tác vận tải 
vật liệu: vật liệu, thiết bị phục vụ khai thác được 
vận chuyển bằng tích chuyên dụng từ ngoài mặt 
bằng cửa lò vào cung cấp cho Lò chợ; (4) 
Hình 1. Bình đồ Lò chợ I-7-22A nằm dưới suối. 
48 Đào Văn Chi và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (4), 45-51 
Công tác thông gió: cho khu vực Lò chợ bằng 
phương pháp thông gió hút chung của mỏ. 
4. Đề xuất giải pháp thoát nước trong quá 
trình khai thác ở Lò chợ I-7-22A 
4.1. Giải pháp thoát nước trong Lò chợ 
Vào mùa mưa, khi có lưu lượng nước lớn từ 
thượng nguồn dồn về suối Gốc Vạng, nếu suối 
không thoát nhanh thì nước có thể sẽ ngấm xuống 
Lò chợ qua các khe nứt. Đặc biệt nếu dòng suối bị 
chặn (do trôi trượt bãi thải...) hoặc do công tác nạo 
vét không hiệu quả thì lượng nước thẩm thấu 
xuống Lò chợ là rất lớn. Do vậy, để đề phòng hiện 
tượng bục nước, nước chảy vào lò, nhóm tác giả 
tiến hành nghiên cứu và đề xuất các phương án 
sản xuất đảm bảo an toàn chống bục nước như 
sau: 
- Tuyệt đối tuân thủ chiều cao khai thác lớp 
than theo đúng thiết kế nhằm đảm bảo chiều sâu 
khai thác an toàn dưới suối theo quy chuẩn. 
- Xây dựng các tường chắn dự phòng tại lò dọc 
vỉa vận tải và lò dọc dọc thông gió để kịp thời cách 
ly khu vực Lò chợ khi lượng nước lớn không thể 
kiểm soát được (Hình 3, Hình 4). 
Nhằm đánh giá khả năng thoát nước trong Lò 
chợ, nhóm tác giả dự báo lượng nước chảy vào Lò 
chợ theo công thức sau: 
B
rR
h)MH2(M
KQ
2
Trong đó: Q: Lượng nước dưới đất chảy vào 
lò (m 3 /ngđ); K: Hệ số thấm nước, lấy giá trị trung 
bình cao của các lỗ khoan thí nghiệm hút nước 
(m/ng). K=0.07 m/ngđ; H: Chiều cao trung bình 
cột nước tính từ mực thủy tĩnh lỗ khoan (m). Sử 
dụng 20 lỗ khoan trong khu vực, ∆Htb = 322,09m; 
M: Chiều dày trung bình đất đá chứa nước tính từ 
đáy địa tầng trở lên (m), M = 0,38 H (m); R: Bán 
kính ảnh hưởng mực nước hạ thấp khi khai thác, 
tính theo công thức kinh nghiệm R = 10. S K ; S: 
Mực nước hạ thấp, khi khai thác đến đáy địa 
tầng thì S = H; r : Bán kính lò khai thác, lấy r= 1.5m; 
h: Lựa chọn mặt phẳng tính toán trùng với mặt 
phẳng gốc, h = 0; B: Chiều dài Lò chợ, B = 136m; 
Kết quả tính toán được thể hiện trong Bảng 1. 
Hình 2. Mặt cắc xác định chiều sâu khai thác an toàn và công nghệ đề xuất cho Lò chợ I-7-22A. 
(1) 
 Đào Văn Chi và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (4), 45-51 49 
Bảng 1. Bảng dự báo lưu lượng nước chảy vào Lò chợ I-7-22A. 
Địa cấp K H M S h r R Lưu lượng 
(m) (m/ng) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m3/ng) (m3/h) 
+150 0,07 172,09 198,39 172,09 0 1,5 455,31 606,56 25,84 
+125 0,07 197,09 198,39 197,09 0 1,5 521,45 711,28 29,92 
+100 0,07 222,09 198,39 222,09 0 1,5 587,59 791,52 32,64 
+50 0,07 272,09 198,39 272,09 0 1,5 719,88 908,48 38,08 
0 0,07 322,09 198,39 322,09 0 1,5 852,17 990,08 40,8 
Hình 3. Vị trí xây tường chắn dự phòng bục nước khu vực Lò chợ I-7-22A. 
Hình 4. Kết cấu tường chắn trong Lò chợ I-7-22A. 
50 Đào Văn Chi và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (4), 45-51 
Theo tính toán trên, để xử lý phần nước chảy 
vào lò trong quá trình khai thác nhóm tác giả cùng 
với Công ty than Nam Mẫu nghiên cứu thực hiện 
đào các hố thu với kích thước DxRxC = 2x2x1m = 
4 m3 tại lò dọc vỉa vận tải chân Lò chợ sau mỗi 
luồng khấu để kịp thời thu nước. Sử dụng hệ thống 
máy bơm bơm cưỡng bức từ hố thu nước ra ngoài 
với lưu lượng nước từ 10-:-200 m3/h. Trong quá 
trình khai thác luôn cập nhật và theo dõi để có kế 
hoạch chuyển diện khai thác kịp thời trong trường 
hợp Lò chợ bị ngập nước (Avershin, 1954). 
4.2. Giải pháp thoát nước cho suối Gốc Vạng 
Lòng các suối này rộng từ 5m  7m, hạ nguồn 
rộng từ 10m 15m. Càng lên thượng nguồn càng 
dốc, độ dốc từ 40o60 o. Lòng suối có nhiều đá lăn 
cỡ lớn, đôi chỗ có thác cao từ 1m  2m. Mạng suối 
phân bố khắp khu mỏ, có nhiều nhánh nhỏ. Lưu 
lượng nước ở các suối không ổn định, hệ số biến 
đổi lớn. Lưu lượng các suối phụ thuộc theo mùa, 
mùa khô (tháng 11- tháng 4) lưu lượng trung bình 
từ 1.90 l/s - 53.06l/s. Mùa mưa (tháng 5 - tháng 
10) từ 36 l/s - 5901 l/s. 
Để đảm bảo an toàn, Công ty phải thường 
xuyên kiểm tra, khảo sát lòng suối để kịp thời khắc 
phục sự cố. San lấp các hố sụt lún và lu nền lòng 
suối tại các vị trí Lò chợ khấu qua. Nạo vét lòng 
suối phía thượng nguồn và phần hạ nguồn để đảm 
bảo dòng chảy liên tục. Làm việc cùng với Công ty 
than Vàng Danh báo cáo Tập đoàn di chuyển bãi 
thải tránh nguy cơ sạt lở lấp dòng chảy. 
5. Kết luận 
Với mục tiêu tận thu tối đa tài nguyên than, 
việc sớm nghiên cứu huy động trữ lượng than 
nằm dưới suối vào khai thác đảm bảo an toàn là 
rất cần thiết. Kết quả nghiên cứu, tính toán tại Lò 
chợ I-7-22A nằm dưới suối Gốc Vạng - Công ty 
than Nam Mẫu đã chứng minh được việc khai thác 
tận thu than dưới suối là hoàn toàn khả thi. Thời 
gian qua Công ty đã áp dụng khai thác tại Lò chợ 
này với chiều dày khai thác 2,2m đã hoàn toàn 
đảm bảo an toàn. Với kết quả trên, quá trình khai 
thác sẽ từng bước nâng cao chiều dày khai thác 
đồng thời xây dựng mạng lưới quan trắc dịch động 
đất đá thường xuyên để tận thu được nhiều tài 
nguyên than hơn. 
Bên cạnh việc khai thác, công tác phòng tránh 
sự cố luôn đồng hành đảm bảo an toàn. Giải pháp 
xây dựng tường chắn dự phòng và hệ thống hố thu 
nước ở chân Lò chợ sẽ hạn chế được lượng nước 
chảy tràn trên đường lò gây ách tắc sản xuất đồng 
thời thoát nước dễ dàng hơn qua hệ thống máy 
bơm. 
Tài liệu tham khảo 
Avershin, S. G., 1954. Công tác mỏ dưới các công 
trình và hồ chứa, Moscow, Ugletekhizdat. (bản 
tiếng Nga). 
Bộ công thương, 2011. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc 
gia về An toàn trong khai thác than hầm lò. Nhà 
xuất bản Lao động. Hà Nội. 
Phùng Mạnh Đắc, 1991. Nghiên cứu áp dụng các sơ 
đồ công nghệ khai thác không để lại trụ than 
bảo vệ. Viện Khoa học Công nghệ mỏ - 
Vinacomin, Hà Nội. 
Quy tắc bảo vệ những công trình và đối tượng tự 
nhiên khỏi sự ảnh hưởng tiêu cực từ các đường 
lò của các mỏ than, 1998. St. Petersburg, 
VNIMI. (bản tiếng Nga). 
Trần Xuân Hà, Đặng Vũ Chí, Nguyễn Văn Sung, 
Nguyễn Cao Khải, Nguyễn Văn Thịnh, Phan 
Quang Văn, 2012. An toàn vệ sinh lao động 
trong khai thác mỏ hầm lò, Nhà xuất bản Khoa 
học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
Viện Khoa học Công nghệ mỏ - Vinacomin, 2014. 
Báo cáo kết quả nghiệm thu tính chất cơ lý đá 
mỏ than Nam Mẫu. Hà Nội. 
Viện Khoa học Công nghệ mỏ - Vinacomin, 2010. 
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khai thác trụ 
bảo vệ suối Vàng Danh, Hà Nội. 
Viện Khoa học Công nghệ mỏ - Vinacomin, 2016. 
Báo cáo kết quả Quan trắc trên bề mặt địa hình 
vỉa 7,8,9 mỏ than Nam Mẫu. Hà Nội..
 Đào Văn Chi và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (4), 45-51 51 
ABSTRACT 
Study on mining technology and mine drainage for longwall face I-7-
22A underneath Goc Vang stream, Nam Mau coal mine - TKV 
Chi Van Dao 1, Phuc Quang Le 1, Hung Quang Dang 1, Chinh Quoc Bui 2 
1 Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam 
2 Vinacomin - Nam Mau Coal Company, Vietnam 
Longwall face I-7-22A at Nam Mau coal mine is lying under Goc Vang stream at level 175-200 m. Due 
to the deep mining and complex geological conditions at the mine, faces belong to seams underlying Goc 
Vang stream are scheduled to be extracted, ensuring mine productivity and coal resource exploitation. 
However, the technology and safety in mining this face should be carefully assessed in detail. This paper 
presents assessment and investigation in order to propose appropriate technology and drainage 
solutions, contributing to improving mine safety when face I-7-22A is in operation.