Tạp chí Công nghiệp Mỏ

Numerical study on stability of retained roadway in non-pillar mining at Nam Mau coal mine

Trung Nguyen Pham1 — 2025-12-10

By using numerical modelling method, the study aims to better understand the geomechanical behaviours of roof strata and stability of retained roadway in the non-pillar mining method at Nam Mau coal mine. The analysis of numerical model shows that when the face is far away from the retained roadway, the mining does not cause significant impact on roadway stability. When the face approaches the roadway, the vertical stress gradually increases around the roadway. The stress reaches a peak value when the face is from 10 to 20 m away and then rapidly decreases when the roadway complete falls within the stress relief zone of longwall. In combination with the insignificant concentration of horizontal stress, the surrounding stress condition induces the roadway to deform and fail when the face approaches roadway. The study finds that the roadway is significantly affected when the face is adjacent to it. The rock mass around roadway fails up to 25 m towards the unmined area. At the end of the upper panel mining, only immediate roof caves that form a caving line of less than 70 degrees to seam floor. The strong main roof does not cave but sag downwards, causing significant load on roadway. The results in this paper can serve as fundamental knowledge for efficient design of roof cutting techniques, contributing to reducing the cost of using non-pillar mining method into Vietnam coal industry.

Nghiên cứu cắt vách bằng phương pháp hỗn hợp thủy lực - nổ mìn định hướng trong công nghệ khai thác không để lại trụ bảo vệ

Phạm Trung Nguyên — 2025-12-10

Điều khiển trạng thái khối đá nhằm dỡ tải áp lực mỏ lên đường lò dọc vỉa vận tải trong vùng áp lực tựa lò chợ là khâu công nghệ quan trọng và phức tạp nhất trong tổ hợp các giải pháp chống giữ duy trì để sử dụng lại lò dọc vỉa vận tải trong sơ đồ công nghệ khai thác không để lại trụ bảo vệ. Phương pháp nổ mìn cắt vách định hướng được áp dụng rộng rãi ở Trung Quốc, LB Nga. Do tính chất cơ lý và cấu tạo của khối đá vách rất đa dạng và biến đổi trong phạm vi lớn nên rất khó có thể tạo ra một mặt khe nứt lý tưởng (mặt liên kết yếu) trong khối đá để vách có thể sập đổ, gẫy xuống theo dự kiến. Thực tế thường sử dụng phương pháp hỗn hợp: kết hợp phương pháp nổ mìn tụ năng cắt vách định hướng với phương pháp nổ mìn phá vỡ khối đá; phương pháp nổ mìn – thủy lực định hướng với phương pháp nổ mìn phá vỡ khối đá. Khi đó, khối lượng công tác khoan - nổ mìn rất lớn, đặc biệt trong trường hợp khai thác vỉa dày theo sơ đồ khấu lò chợ trụ - hạ trần thu hồi than nóc và đá vách thuộc loại bền vững, khó sập đổ. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn áp dụng các phương pháp làm yếu khối đá, các tác giả đề xuất công nghệ cắt vách bằng phương pháp hỗn hợp thủy lực - nổ mìn định hướng áp dụng cho điều kiện khai thác vỉa dày và một số kết quả thử nghiệm công nghệ tại lò dọc vỉa vận tải lò chợ IV-9-17 Công ty than Hạ Long.

Finite element and fictitious component methods for solving the poisson equation in a rectangular domain

Dien Huu Nguyen — 2025-12-10

This study presents a novel hybrid numerical framework for solving the Poisson equation ∇²u = f in a unit square domain Ω, discretized into a uniform 14×14 coarse grid, with the computational domain encompassing a triangular subregion defined by vertices (0,0), (0,1), and (1,1). The methodology integrates the Finite Element Method (FEM) for triangulation—refining each grid cell into two linear triangular elements along a diagonal—with the Fictitious Component Method (FCM) to embed the irregular domain into a fictitious square, enhancing iterative efficiency. A stiffness matrix is assembled via FEM weak formulation, modified by FCM penalty terms, and solved using Richardson iteration with an optimal parameter ω ≈ 2/( + ), where and are extreme non-zero eigenvalues of the system matrix.

Numerical simulations across mesh refinements (3,249 to 201,601 nodes) demonstrate rapid convergence in 39 iterations to ||r|| < , achieving O(h²) accuracy ( < 0.00015) and linear time scaling (~1.2 ms/node). Compared to pure FEM, the hybrid reduces iterations by 54% and computation time by 40% on fine meshes, underscoring its novelty in preconditioning ill-conditioned systems for irregular geometries. This framework offers significant potential in geomechanics and mining engineering, enabling efficient modeling of stress-strain fields and rock deformation around tunnels, with broader applicability to nonlinear and 3D problems.

Mechanical performance of concrete incorporating fluidized catalytic cracking residue from the petrochemical industry as a supplementary cementitious material

Dien Huu Nguyen — 2025-12-10

The increasing demand for sustainable construction materials has highlighted the need to reduce the environmental footprint of cement production. This study investigates the reuse of petrochemical residue fluidized catalytic cracking (RFCC) waste as a supplementary cementitious material (SCM) in concrete. RFCC was subjected to two activation methods: high-temperature treatment at 800, 1000, and 1200 °C, and mechanical grinding to enhance pozzolanic activity. Concrete mixtures were prepared with cement replacement levels ranging from 10% to 50% by mass. Fresh properties, including workability and setting time, and hardened mechanical properties such as compressive strength, flexural strength, and elastic modulus, were evaluated at 28 days. Results show that RFCC reduces slump and shortens the setting time of concrete mixtures. At 50% cement replacement, compressive and flexural strengths decreased by up to 45%. However, thermal activation at 1000–1200 °C significantly improved compressive and flexural strengths as well as elastic modulus by 10–20% compared to untreated RFCC. Ground RFCC showed lower early-age strength at 10% replacement but outperformed heat-treated RFCC at higher replacement levels (20–50%). The findings demonstrate that properly treated RFCC waste can replace up to 30% of cement without compromising mechanical performance, offering a viable route for cost reduction, carbon emission mitigation, and sustainable concrete production.

Nghiên cứu thử nghiệm ảnh hưởng của kết cấu vi mô bề mặt đến đặc tính ma sát - mòn và hiệu suất vận hành của bơm pit tông hướng trục kiểu đĩa nghiêng

Xu Ping — 2025-12-10

Trong bối cảnh yêu cầu nâng cao hiệu suất vận hành và tuổi thọ của các thiết bị cơ khí-thủy lực ngày càng trở nên cấp thiết, việc nghiên cứu các giải pháp nhằm giảm thiểu tổn thất do ma sát-mòn và nâng cao hiệu quả bôi trơn trong các cặp ma sát làm việc dưới tải trọng lớn, áp suất cao và tốc độ cao là vấn đề mang tính cấp thiết. Trên thế giới, giải pháp tạo kết cấu vi mô (micro-texture) trên bề mặt các cặp ma sát đã trở thành một bước tiến đột phá trong lĩnh vực ma sát học. Các cấu trúc vi mô như rãnh nhỏ, hố lõm, lồi hoặc các kết cấu đặc biệt khác có khả năng cải thiện đáng kể hiệu quả bôi trơn, giảm hệ số ma sát và mòn. Các dạng kết cấu vi mô như rãnh nhỏ, hố lõm, lồi hoặc hình dạng đặc thù đã được áp dụng thành công tại nhiều quốc gia như Hoa Kỳ, Áo, Thổ Nhĩ Kỳ, Nga và đặc biệt là Trung Quốc, giúp giảm hệ số ma sát tới 20%, kéo dài tuổi thọ chi tiết từ 15% đến 35%, đồng thời tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí bảo trì. Bài báo trình bày nghiên cứu thử nghiệm nhằm đánh giá hiệu quả ứng dụng thực tế ảnh hưởng của kết cấu vi mô trong việc cải thiện hiệu suất ma sát-mòn và bôi trơn của bơm pit tông hướng trục kiểu đĩa nghiêng, góp phần làm rõ vai trò của kỹ thuật tạo hình kết cấu vi mô bề mặt trong việc giảm thiểu ma sát-mòn, kiểm soát trạng thái bôi trơn và nâng cao hiệu quả tổng thể của thiết bị thủy lực. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng kết cấu vi mô vào các thiết bị thủy lực, mà còn mở ra tiềm năng triển khai trong các hệ thống cơ khí - năng lượng hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, đặc biệt là trong ngành công nghiệp khai khoáng và công nghiệp nặng tại Việt Nam.

Analysis of electron transport coefficients in gas mixtures for plasma discharge in emiconductor etching- Atrend in mining electrical equipment manufacturing

Hien Xuan Pham — 2025-12-10

This study presents the calculation and analysis of electron transport coefficients in gas mixtures composed of argon (Ar), molecular fluorine (F₂), and nitrogen (N₂), with a focus on their relevance to gas discharge applications. Using the BOLSIG+ Boltzmann solver and well-established electron collision cross-section data, key parameters such as mobility, diffusion coefficients, and ionization coefficients were evaluated across a range of reduced electric fields (E/N) and mixture ratios. These data serve as critical input for the modeling and optimization of low-temperature plasma discharges, particularly in applications such as reactive ion etching and thin film deposition using inductively coupled plasma systems.

Design of a vacuum contact pair for 660/1140 V switchgears used in underground mine power networks

Tinh Chi Phung — 2025-12-10

The vacuum contact pair located in interruption chamber (The vacuum contact pair) is the core component of switchgears used in mining power systems. The design and evaluation process of the vacuum contact pair are often influenced by empirical parameters. With the advancement of modern technology, the application of numerical simulation tools in vacuum contact pair design has significantly improved reliability and shortened the design time. This paper presents the analysis and design of a vacuum contact pair using the finite element method (FEM) implemented in ANSYS software. Experimental validation was conducted on a physical prototype to verify the theoretical results. The findings of this study provide a solid scientific basis for domestic manufacturers to develop and produce vacuum switchgears, contributing to the replacement of imported equipment for mining power systems.

Estimation of geological coal reserve by structure modeling for Vinacomin coal seams

Truc Kim Kieu — 2025-12-10

The structure of coal seams in Vietnam is quite complex with tectonic disturbances and inseam rock partings. Determining the geological structure, calculating reserves and especially the geological reserves of coal seams is a common but rather difficult task for mining engineers. The traditional method in Vietnam is linear interpolation and calculating reserves by parallel cross-sections. But now, with the support of computers, the modeling method is being widely applied, and moreover, it also helps to accurately describe the structure of the coal seam and eliminate the rockpartings located between the roofs and floors in the seams, which is very necessary for calculating coal reserves. At the same time, new criteria for coal reserves have also been introduced, such as T, T1, T2. This newly applied method of calculating coal reserves not only increases the accuracy, but also shortens the time and even increases the calculated coal volume compared to the traditional method, has many scientific and practical meanings, and can be effectively applied to geological and surveying works such as calculating geological reserves and calculating mining excavated volume.

The main content of the paper is to introduce the method of calculating reserves by combining structural modeling and thickness of coal seam. This method is applied to calculate all major coal seams in large open-pit mines of Vinacomin, but the typical case study presented in the paper is the case of Caoson and Hatu mines, using data from boreholes in Vinacomin's geological exploratory reports.

In order to have good results of reserve estimation, the article also introduces the creation of relational geological databases of coal deposits for mines. The modeling results demonstrate the effectiveness of these PC applied works, including establishment of coal seam structural maps such as elevation isolines of roof, floor and thickness of coal seams, as wel as tectonic zone planes. These modeling results can be served as the basis for mine design, mine planning, mine scheduling, mine optimization and economic efficiency calculation... on computers in a continuous and intergrated way.

Ứng dụng phương pháp giảm cường độ cắt trong nghiên cứu và xác định vùng biến dạng của mái dốc

Bùi Văn Phòng — 2025-12-10

Quá trình thay đổi giá trị thông số cường độ chống cắt của đất tạo nên vùng biến dạng dẻo của mái dốc. Tại trạng thái sau biến dạng, vật liệu sẽ thay đổi và không còn ở trạng thái nguyên dạng như trước, các liên kết trong vật liệu bị phá vỡ và kết cấu bị phá hủy. Trong bài báo này, phương pháp giảm cường độ cắt được sử dụng để xác định cơ chế hình thành, quá trình phát triển, khả năng dịch chuyển cũng như vị trí chính xác của vùng biến dạng dẻo trên bề mặt trượt của mái dốc. Mô hình mái dốc 3D được xây dựng, phân tích, tính toán hệ số an toàn cũng như xác định vùng biến dạng dẻo gây nguy cơ trượt lở mái dốc bằng phần mềm Midas GTS NX tích hợp phương pháp giảm sức chống cắt.

Ứng dụng học máy và phương pháp Kriging trong nghiên cứu địa chất mỏ đất hiếm dạng hấp phụ ion

Trịnh Đức Thiện — 2025-12-10

Mỏ đất hiếm dạng hấp phụ ion là loại hình khoáng sản có giá trị chiến lược, phân bố phổ biến trong các vỏ phong hóa tại vùng nhiệt đới ẩm. Tuy nhiên, việc đánh giá tài nguyên và phân vùng triển vọng đối với kiểu mỏ này còn gặp nhiều thách thức do đặc điểm phân bố phức tạp và dữ liệu thực địa hạn chế. Trong nghiên cứu này, các phương pháp hiện đại gồm nội suy địa thống kê Kriging và mô hình học máy như Random Forest (RF) và Support Vector Machine (SVM) đã được tích hợp để phân tích dữ liệu địa hóa và mô hình hóa phân bố tài nguyên đất hiếm (REE) trên diện tích khảo sát 10 km².

Trên cơ sở 30 điểm mẫu thực nghiệm và lưới dữ liệu mô phỏng gồm 10.000 điểm, các mô hình học máy đã được huấn luyện để xác định vùng triển vọng theo hàm lượng REE_sum. Kết quả phân vùng cho thấy khu vực trung tâm có xác suất triển vọng cao, được cả hai mô hình RF và SVM đồng thuận. Phép nội suy Kriging cho thấy phân bố hàm lượng REE giảm dần từ trung tâm ra rìa với mức độ liên tục không gian cao. Dữ liệu cũng được chia theo block 500 m × 500 m để tính toán tài nguyên, với tổng tài nguyên ước tính đạt khoảng 11.300 tấn REE, chủ yếu tập trung tại các block trung tâm. Mô hình khối 3D đã được xây dựng nhằm hỗ trợ trực quan hóa và định hướng khai thác.

Nghiên cứu này khẳng định hiệu quả của việc tích hợp phương pháp Kriging và các mô hình học máy (machine learning models) trong mô hình hóa không gian và đánh giá tài nguyên mỏ đất hiếm hấp phụ ion. Kết quả không chỉ có ý nghĩa phương pháp mà còn mang giá trị khoa học và thực tiễn, góp phần định hướng các nghiên cứu và điều tra tài nguyên đất hiếm (REE_sum) tại Việt Nam trong thời gian tới.

Nghiên cứu xây dựng bộ tiêu chí nhận dạng đất hiếm trong vỏ phong hóa

Hoàng Văn Dũng — 2025-12-10

Các mỏ đất hiếm kiểu hấp phụ ion trong vỏ phong hóa là một trong những loại hình khoáng sản chiến lược có giá trị cao và công nghệ khai thác tuyển đơn giản, đã được phát hiện và khai thác rộng rãi tại Trung Quốc, Myanmar và gần đây là Việt Nam. Bài báo này trình bày một hệ thống 6 nhóm tiêu chí nhận dạng địa chất–môi trường phục vụ công tác điều tra, thăm dò và đánh giá tiềm năng mỏ đất hiếm trong vỏ phong hóa, bao gồm: (1) Đặc điểm đá mẹ, (2) Địa hình–địa mạo, (3) Chỉ số biến đổi hóa học, (4) Điều kiện khí hậu, (5) Thành phần khoáng vật sét hấp phụ, và (6) Dạng tồn tại của REE và phương pháp nhận dạng hiện trường.

Thông qua tổng hợp các nguồn tài liệu trên thế giới và dữ liệu thực địa tại Việt Nam, bài viết nhấn mạnh vai trò ảnh hưởng của đá mẹ felsic giàu REE, khí hậu nhiệt đới–cận nhiệt đới ẩm kéo dài, địa hình đồi thoải, quá trình phong hóa và sự hiện diện của các khoáng vật sét có khả năng trao đổi ion cao (kaolinit, halloysit, illit...) đối với sự hình thành đất hiếm trong vỏ phong hóa. Đồng thời, bài báo cũng đề xuất một số tiêu chí phụ như độ dày tầng phong hóa, chỉ số HREE/LREE, Ce/Ce*… giúp hỗ trợ đánh giá và dự báo tiềm năng quặng hóa. Kết quả nghiên cứu này góp phần xây dựng khung tiêu chí chuẩn hóa, phục vụ định hướng công tác điều tra và đánh giá tài nguyên đất hiếm tại Việt Nam trong bối cảnh nhu cầu đất hiếm toàn cầu ngày càng gia tăng.