Sử dụng tổ hợp khoan kết hợp xúc nhằm nâng cao tốc độ thi công các đường lò đá ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
11 KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ
Tóm tắt: 
Để nâng cao tốc độ đào lò, việc lựa chọn thiết bị với diện áp dụng lớn cho các mỏ than hầm lò 
vùng Quảng Ninh là rất quan trọng. Trên cơ sở phân tích, đánh giá kỹ thuật công nghệ đào lò đang 
sử dụng ở các mỏ hầm lò, loại hình và đặc tính kỹ thuật của thiết bị khoan xúc, kinh nghiệm áp dụng 
công nghệ cơ giới hóa đào lò ở các nước có nền công nghiệp mỏ phát triển, tác giả đề xuất tổ hợp 
khoan kết hợp xúc trong thi công các đường lò đá ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh. 
1. Đặt vấn đề
Sản lượng khai thác than các năm gần đây 
của tập đoàn Công nghiệp – Than Khoáng sản 
Việt Nam (TKV) tăng nhanh do nhu cầu sử dụng 
ngày một lớn. Tỷ trọng khai thác bằng công nghệ 
hầm lò ngày một tăng, năm 2014 đạt 20,03 triệu 
tấn, năm 2018 đạt 23,29 triệu tấn than nguyên 
khai. Trung bình, để khai thác được 1000 tấn 
than, cần đào 10-15 mét lò các loại. Trong đó 
các đường lò đá chiếm khoảng 25%. Như vậy, 
số lượng mét lò đá cần phải đào hàng năm là rất 
lớn, khoảng hơn 100km. 
Ở các mỏ vùng Quảng Ninh, phần lớn các 
thiết bị trong dây chuyền thi công có năng suất 
thấp, tốc độ đào lò và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 
đạt được không cao. Dây chuyền thi công phổ 
biến nhất là: khoan nổ mìn bằng búa khoan khí 
nén cầm tay; xúc bốc bằng máy cào tời, lật hông, 
lật sau; vận tải bằng goòng-tầu điện. Các thiết bị 
trong dây chuyền phối hợp với nhau chưa thật 
sự hợp lý, mức độ cơ giới hóa thấp. Do đó, cần 
phải có sự đầu tư thêm thiết bị mới đa năng trong 
thời gian tới nhằm nâng cao tốc độ và cơ giới 
hóa trong thi công đào các đường lò mỏ, đảm 
bảo yêu cầu về kế hoạch đào lò của TKV. 
2. Hiện trạng công tác khoan và xúc bốc 
trong thi công lò đá ở các mỏ vùng Quảng 
Ninh
Trong thi công các đường lò đá, thì phương 
pháp phá vỡ đất đá bằng khoan nổ mìn vẫn 
được áp dụng phổ biến và hiệu quả nhất vì tính 
kinh tế và linh hoạt của nó. Ở các mỏ hầm lò 
vùng Quảng Ninh, phương pháp phá vỡ đất đá 
bằng khoan – nổ mìn đã được áp dụng từ lâu, 
đến nay vẫn là phương pháp hiệu quả trong thi 
công các đường lò qua đất đá rắn cứng. Hai 
công đoạn chủ yếu trong chu trình thi công theo 
phương pháp này chính là công tác khoan và 
công tác xúc tải. Tính năng trang thiết bị của hai 
công đoạn này sẽ là yếu tố lớn quyết định đến 
hiệu quả và tốc độ thi công đường lò. 
Hiện trạng công tác đào lò bằng khoan nổ 
mìn ở các mỏ than hầm lò nói chung ở mức độ 
cơ giới hóa thấp. Trang thiết bị sử dụng chủ yếu 
trong công tác khoan, xúc bốc vận tải được tổng 
hợp trong bảng 1.
3. Phân tích, đánh giá ưu, nhược điểm 
của một số thiết bị thi công cơ bản 
3.1. Trang thiết bị khoan
SỬ DỤNG TỔ HỢP KHOAN KẾT HỢP XÚC NHẰM NÂNG CAO TỐC ĐỘ THI 
CÔNG CÁC ĐƯỜNG LÒ ĐÁ Ở CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH 
 KS. Hoàng Phương Thảo 
 Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
 Biên tập: TS. Nhữ Việt Tuấn
Bảng 1. Trang thiết bị chủ yếu khoan và xúc tải trong đào lò đá 
TT Nội dung Thi công lò đá
1 Thiết bị khoan
Mỗi gương sử dụng 1 đến 2 búa khoan khí nén cầm tay như PP-30, PP-
24, PP-54 của Nga; YL-18, YL-24, YT- 18, YT-24, 27 của Trung Quốc. 
Gần đây mộ số mỏ đưa vào sử dụng xe khoan tự hành như Tamrock.
2 Thiết bị xúc tải
Máy xúc cào vơ như 1PHb-2, máy xúc lật sau 1PPH-5 của Nga, XĐ-0.32 
của Việt Nam, máy xúc lật hông ZCY-60, LBS-500W của Ba Lan, máy 
cào tời PY-30B, PY-60B của Trung Quốc. Gần đây một số mỏ đưa vào 
sử dụng máy xúc gầu nghịch có chuyển tải đuôi ZWY.
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ12
Trong thi công bằng phương pháp khoan nổ 
mìn, yêu cầu cơ bản cần đạt là có được biên 
đào gần đúng với biên thiết kế và khối đá ít bị 
phá hoại nhất, giảm thiểu hệ số thừa tiết diện. 
Hiệu quả khoan nổ mìn phụ thuộc chủ yếu vào 
ba nhóm yếu tố: mức độ chính xác của kỹ thuật 
và công nghệ khoan; phương tiện nổ, kỹ thuật 
nổ, sơ đồ nổ và đặc điểm điều kiện địa chất đất 
đá. Về kỹ thuật và công nghệ khoan, muốn đạt 
được hiệu quả phá vỡ đá hợp lý, quan trọng 
là khoan chính xác các lỗ mìn và tốc độ khoan 
lỗ mìn. Kỹ thuật khoan ngày nay đã có những 
bước phát triển mạnh mẽ, chuyển từ khoan sử 
dụng khí nén sang khoan điện – thủy lực. Các 
máy khoan thủy lực có nhiều ưu điểm so với các 
máy khoan chạy bằng khí nén. Chúng có khả 
năng tăng số lần đập và năng lượng đập; tốc 
độ khoan tăng lên 50%-150% trong các loại đất 
đá có độ bền khác nhau (từ 70-490 Mpa); suất 
chi phí năng lượng giảm xuống 2-5 lần; có khả 
năng điều chỉnh tự động độ lớn năng lượng đập, 
tần số đập, lực truyền và tần số xoay của cần 
khoan; mức độ gây ồn giảm, tạo ra những điều 
kiện vệ sinh công nghiệp tốt hơn cho gương 
lò. Trên thế giới đã xuất hiện các máy khoan 
có năng suất rất cao cho phép nâng cao chất 
lượng khoan như định vị lỗ khoan, định hướng 
lỗ khoan, theo dõi được chiều dài lỗ khoan, 
có thể khoan những lỗ khoan có đường kính 
khác nhau trên mặt gương, điều chỉnh hợp lý 
các tham số kỹ thuật (mối liên hệ giữa thời gian 
khoan với độ bền của đất đá tại vị trí từng lỗ ). 
Những điều này sẽ giúp cho việc thiết kế lập hộ 
chiếu khoan nổ mìn tối ưu nhất. 
Do sử dụng búa khoan tay, nên khoan chính 
xác vị trí các lỗ mìn sẽ hết sức khó khăn, dẫn 
đến tiết diện sẽ bị lẹm nhiều sau khi nổ. Đồng 
thời, cần phải có máy nén khí hoặc sử dụng 
trạm nén khí cố định, nên phải có hệ thống 
đường ống dẫn khí đi cùng. Thống kê cho thấy 
thời gian khoan ở nhiều đường lò chiếm tới 35% 
thời gian toàn bộ chu kỳ đào chống lò. Do vậy, 
vấn đề chính yếu là cần giảm tối đa thời gian 
khoan lỗ mìn. 
Các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh chủ 
yếu vẫn sử dụng búa khoan khí nén cầm tay, 
nên khó khoan được chính xác vị trí lỗ mìn trên 
gương theo hộ chiếu, rất khó để có thể khoan 
được những lỗ mìn sâu, không thể khoan được 
lỗ khoan đường kính lớn, tốc độ khoan thấp 
khi gặp đá rắn cứng, dẫn đến hiệu quả nổ mìn 
không cao. Vì vậy, việc sử dụng thiết bị khoan 
điện – thủy lực như các dạng xe khoan tự hành 
là ưu thế hơn vì đã được thực tế chứng minh sự 
hiệu quả trong thời gian qua.
3.2. Trang thiết bị xúc bốc
Năng suất xúc bốc phụ thuộc vào dạng hình 
cấu tạo kiểu xúc của máy, tính chất cơ lý đá, cỡ 
hạt của đá sau khi nổ mìn, dạng vận tải, trình độ 
chuyên môn của thợ lái máy xúc, phụ thuộc vào 
diện tích gương đào, số lượng đường xe... Dây 
chuyền xúc bốc vận tải hợp lý là dây chuyền cần 
đảm bảo các điều kiện tiêu chuẩn sau:
- Có sự phù hợp về tính chất, kích thước 
và năng suất giữa các thiết bị với đất đá; kích 
thước lò với công nghệ và thiết bị của các khâu 
khác như khoan nổ mìn và chống.
- Đảm bảo dây chuyền thông suốt, hoàn 
chỉnh khối lượng và thời gian xúc bốc vận tải 
theo chu kỳ đào qui định, đồng thời phối hợp tốt 
Hình 1. Búa khoan tay Hình 2. Xe khoan tự hành
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
13 KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ
và với mức cao nhất các khâu khác như khoan 
nổ, chống.
- Tận dụng thiết bị ở mức cao nhất, có hiệu 
quả kinh tế cao nhất.
- Có cấu hình và nguyên lý làm việc phù hợp 
với các đường lò có không gian làm việc trật 
hẹp.
Hiện nay ở các mỏ than hầm lò đã đưa vào 
sử dụng nhiều máy xúc nên năng suất đã tăng 
lên đáng kể. Tuy nhiên, phần lớn thiết bị xúc bốc 
có năng suất thấp và xuất xứ đã lâu như 1PPH-
5. Một số máy xúc đang sử dụng như máy cào 
vơ 1PHБ-2 và 1PHБ-5, máy xúc lật sau 1PPH-
5 (Nga), XĐ-0.32 (Việt Nam), máy xúc lật hông 
LBS-500W (Ba Lan), máy cào tời P-30B, P-60B 
(Trung Quốc). Gần đây một số mỏ cũng đã đưa 
vào áp dụng loại máy xúc gầu nghịch có chuyển 
tải đuôi như ZWY của Trung Quốc có năng suất 
cao và cấu hình thích hợp với không gian trật 
hẹp ở các đường lò. Đặc điểm cơ bản của một 
số dạng máy xúc có cấu hình và nguyên lý hoạt 
động khác nhau như sau:
a) Máy cào tời:
-Sự tồn tại dây cáp chuyển dịch trong khu 
vực gương thi công sẽ không cho phép tiến 
hành các công tác thi công khác theo quy định 
của quy phạm an toàn.
b) Máy cào vơ:
- Lượng bụi sinh ra trong quá trình xúc bốc 
nhiều, nền phải thường xuyên tưới nước dập bụi.
-Răng miệng gạt chà sát luôn nên dễ bị gãy, 
đá dễ bị kẹt trong các bộ phận máng cào làm 
đứt xích.
- Không có khả năng xúc sạch đá trong gương-
hông lò, tăng lao động thủ công do gom đá.
Hình 3. Máy xúc lật sau Hình 4. Máy cào tời
Hình 5. Máy xúc lật hông
Hình 6. Máy cào vơ
Hình 7. Máy xúc gầu nghịch chuyển tải đuôi
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ14
C) Máy xúc lật hông: 
-Mỗi lần chất hoặc dỡ tải đều phải quay cả 
thân máy, hoặc phải tiến hoặc lùi. Khi phải xoay 
liên tục dẫn đến nhanh mòn xích.
- Do máy phải tiến lùi rất nhiều lần để chất và 
dỡ tải, nên làm cho đất đá mỏ nền lò dễ bị lầy 
lội, máy dễ bị sa lầy, làm việc khó khăn.
d) Máy xúc gầu nghịch có chuyển tải đuôi:
Máy xúc gầu nghịch có băng chuyền đuôi 
cũng khá đa dạng như: LWL, ZWY (Trung Quốc); 
Kemco KL 20, KL 7 (Nhật); ITC (Đức)...các loại 
máy này có những đặc điểm cơ bản sau:
- Chuyển tải đuôi có thể quay về 2 phía trong 
mặt phẳng nằm ngang một góc 150, còn góc 
xoay của gầu vè hai phía ±55 độ, giúp gia tăng 
diện xúc bốc. Nhờ vậy máy có thể xúc bốc ở 
những vị trí hẹp, bên hông mà những máy xúc 
khác khó xúc được.
Trên cơ sở hiện trạng trang thiết bị xúc bốc ở 
các mỏ vùng Quảng Ninh, tốc độ và năng suất 
đào lò hiện tại là thấp. Để nâng cao được tốc 
độ đào lò cần thiết phải lựa chọn loại hình kết 
cấu thiết bị xúc bốc thích hợp, hoạt động hiệu 
quả trong các không gian chật hẹp ở các đường 
lò mỏ, như các dạng máy xúc gầu nghịch có 
chuyển tải đuôi, hoặc các dạng tổ hợp thiết bị 
khoan kết hợp xúc có năng suất cao đang được 
sử dụng trên thế giới.
4. Lợi điểm của tổ hợp khoan kết hợp xúc 
và sự đa năng trong thi công
Công tác thi công đào các đường lò mỏ trên 
thế giới đã phát triển nhanh chóng. Các chu 
trình công tác đã được cơ giới hóa ở mức độ 
cao như đào, xúc tải, vận chuyển, chống giữ 
Nhiều nước tiên tiến đã đưa vào áp dụng những 
tổ hợp khoan kết hợp xúc tải, có năng suất cao, 
có thể thực hiện song song hoặc giảm số lượng 
và thời gian trao đổi thiết bị, tạo ra không gian 
thuận lợi phục vụ thi công, khiến cho tốc độ thi 
công đào các đường lò đá được nâng lên khá 
cao với chi phí đầu tư không lớn. Một số dạng 
hình tổ hợp thiết bị khoan kết hợp xúc như trên 
hình vẽ số 8÷11.
Trong số các dạng tổ hợp thiết bị khoan kết 
hợp xúc, tổ hợp Xúc gầu nghịch chuyển tải đuôi 
kết hợp khoan như trong hình 10 đã cho thấy 
hiệu quả rõ rệt tại thực tế áp dụng ở các mỏ than 
Trung Quốc. Loại máy này có 2 búa khoan điện 
– thủy lực và có thể tự xúc bốc đất đá chuyển 
lên goòng hay băng tải phía sau. Trong điều 
kiện các đường lò chật hẹp, việc sử dụng loại 
thiết bị đa chức năng như tổ hợp khoan kết hợp 
xúc là rất thích hợp, đỡ mất thời gian di chuyển, 
tránh nhau, phát huy được tối đa khả năng làm 
việc của thiết bị. Hiện nay, các dạng tổ hợp thiết 
bị khoan kết hợp xúc chủ yếu được phát triển 
dựa trên dạng máy xúc gầu nghịch có chuyển 
tải đuôi, sau đó tích hợp thêm búa khoan, nên 
chúng có đầy đủ các ưu điểm của dạng máy xúc 
này và có thêm tính năng khoan điện thủy lực, 
có thể 1 cần, hoặc 2 cần khoan. Đặc điểm cơ 
bản của tổ hợp khoan kết hợp xúc như sau: 
- Làm việc như một xe khoan tự hành, sử 
dụng khoan điện – thủy lực nên năng suất rất 
cao, chiều sâu khoan lớn, có nhiều lựa chọn về 
thông số kỹ thuật khoan như, đường kính mũi 
khoan, tốc độ vòng xoay, dẫn tiến 
Hình 9. Máy xúc cào vơ kết hợp khoan
 Hình 8. Máy xúc lật hông có thể thay gầu xúc bằng
búa khoan
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
15 KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ
- Trong quá trình khoan đất đá gương lò có 
thể bị lở ra, thì gầu xúc của tổ hợp sẽ tiến hành 
cào và xúc tải để tiếp tục công tác khoan gương 
mà không phải tiến hành xúc dọn bằng thủ công 
mất nhiều thời gian. 
- Trong các đường lò tiết diện lớn, có thể hỗ 
trợ công tác khoan lắp neo rất hiệu quả. 
- Gầu có tác dụng hỗ trợ nâng vì chống. Có 
thể tháo gầu xúc ra để lắp đầu khấu, hoặc búa 
căn thủy lực khi cần.
- Tương thích với hệ thống vận tải của các 
mỏ hầm lò TKV. Có thể kết hợp với các thiết bị 
vận tải như goòng, băng tải, máng cào ... diện 
áp dụng rộng cho các loại đường lò bằng và lò 
nghiêng trung bình.
- Hiệu quả khoan và xúc bốc rất cao. Trong 
quá trình làm việc không phải di chuyển nhiều 
như máy xúc lật hông. Đặc biệt gầu nghịch có 
thể cào sạch gương và cắm xuống lấy đất đá 
om dưới nền, làm sạch nền lò đảm bảo cốt nền 
lò mà không cần phải nổ mìn bắn tẩy.
- Tổ hợp đa chức năng được tích hợp trên 
máy, làm cho máy chở nên đa di năng, giảm 
thiểu số lượng máy móc thiết bị có mặt trong 
dây chuyền thi công, tiết kiệm không gian và thời 
gian trong thi công, đảm bảo cho dây chuyền 
hoạt động thông suốt.. Giảm thời gian cho công 
tác trao đổi thiết bị cho các công đoạn khoan, 
xúc bốc.
- Có loại tổ hợp được tích hợp hai loại hình 
di chuyển, bằng bánh xích qua hệ thống điều 
khiển bằng thủy lực hoặc bằng bánh goòng trên 
đường ray. Việc tích hợp hai hệ thống di chuyển 
làm tăng khả nang cơ động của thiết bị.
- Phạm vi áp dụng rộng cho các đường lò 
đào trong đá có hệ số kiên cố f>4, tiết diện đào 
lò từ trung bình trở lên Sđ > 12m
2, khi có thêm hỗ 
trợ của tời trục, thì có thể làm việc trong đường 
lò có góc nghiêng tới 32 độ.
- Đầu tư 1 tổ hợp thiết bị khoan kết hợp xúc 
bằng đầu tư 1 xe khoan tự hành và 1 máy xúc. 
Giá thành đầu tư sẽ rẻ hơn rất nhiều so với giá 
thành đầu tư thiết bị khoan riêng và thiết bị xúc 
riêng.
Qua những phân tích trên, có thể thấy rằng 
việc lựa chọn thiết bị đào lò cần dựa trên những 
điều kiện cụ thể của mỗi mỏ, tận dụng những 
thiết bị hiện có. Nhưng vì khối lượng các đường 
lò cần phải đào là rất lớn, nên cần phải đầu tư 
mới các thiết bị có năng suất cao, đặc biệt là các 
dạng tổ hợp thiết bị đa năng vừa khoan vừa xúc 
là rất thích hợp. 
5. Kết luận
Dây chuyền thiết bị thi công ở các mỏ hầm 
lò Quảng Ninh hiện tại có mức độ cơ giới hóa 
thấp, đặc biệt là công tác khoan và xúc tải. Sau 
khi thống kê, phân tích đánh giá ưu nhược điểm 
của các thiết bị khoan và xúc tải, tham khảo kinh 
nghiệm sử dụng thiết bị trên thế giới, dựa trên 
các thông số kỹ thuật và nguyên lý hoạt động 
làm việc của thiết bị, đề xuất của tác giả là cơ 
sở để chủ đầu tư và các nhà thiết kế tham khảo 
khi lựa chọn và thiết kế chế tạo các dạng tổ hợp 
thiết bị cho tương lai.
Việc lựa chọn áp dụng và định hướng thiết 
kế chế tạo trong nước nhằm nâng cao năng 
 Hình 10. Máy xúc gầu nghịch chuyển tải đuôi kết
hợp khoan
Hình 11. Máy Combai kết hợp khoan
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
KHCNM SỐ 3/2019 * CNKT HẦM LÒ16
lực thi công các đường lò đá ở các mỏ hầm lò 
vùng Quảng Ninh là rất cần thiết và cần được 
nhân rộng, góp phần tăng tốc độ thi công, đáp 
ứng được kế hoạch đặt ra của Tập đoàn Công 
nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam.
Tài liệu tham khảo:
[1] Trịnh Đăng Hưng và nnk (2005), “Hiện 
trạng công tác đào chống lò đá trong ngành 
Than và đề xuất giải pháp cơ giới hoá”, Tạp 
chí Khoa học kỹ thuật Mỏ-Địa chất, (số 12/ 10-
2005), tr16-20.
[2] Trịnh Đăng Hưng và nnk (2015), “ Đề xuất 
lựa chọn sơ đồ công nghệ và đồng bộ thiết bị 
đào lò hợp lý áp dụng cho các mỏ than hầm lò 
vùng Quảng Ninh“, Thông tin Khoa học Công 
nghệ mỏ (số 3/2015).
[3] Hoàng Phương Thảo, Trịnh Đăng Hưng 
và nnk (2015), “ Đề xuất lựa chọn thiết bị xúc 
bốc thi công lò đá phù hợp với điều kiện mỏ hầm 
lò vùng Quảng Ninh“, Thông tin Khoa học Công 
nghệ mỏ (số 8/2015).
[4] Trịnh Đăng Hưng và nnk (2015), “Nghiên 
cứu đề xuất dây chuyền công nghệ phù hợp để 
nâng cao tốc độ đào lò hạ, giếng nghiêng ở các 
mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh”, Báo cáo 
tổng kết đề tài Bộ Công thương.
Use of combined drilling complex in combination with shovelling to increase 
the speed of rock entry development at underground coal mines in Quang Ninh
 Eng. Hoang Phuong Thao 
 Institute of Mining Science and Technology – Vinacomin
Summary:
In order to improve the speed of roadway development, it is very important to select equipment 
with a large application scale for underground coal mines in Quang Ninh. On the basis of technical 
analysis and evaluation of the roadway development technology being used at underground mines, 
type and technical characteristics of drilling and shovelling equipment, and applied experience 
of mechanized roadway development technology in countries with advanced mining industry. In 
this paper, the author proposes a combined drilling complex in combination with shovelling in the 
construction of rock entries at underground coal mines in Quang Ninh.