Nghiên cứu lựa chọn phương pháp mở vỉa khai thác và công nghệ khai thác chọn lọc cho mỏ đất hiếm nậm xe, huyện phong thổ, tỉnh lai châu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT MA VĂN THỦY NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP MỞ VỈA, KHAI THÁC VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CHỌN LỌC CHO MỎ ĐẤT HIẾM NẬM XE, HUYỆN PHONG THỔ, TỈNH LAI CHÂU Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 8520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Sỹ Hội PGS.TS Phan Quang Văn HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp mở vỉa khai thác công nghệ khai thác chọn lọc cho mỏ đất Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu” cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu Luận văn thạc sỹ kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Ma Văn Thủy ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG ĐẤT HIẾM 1.1 Đất nguồn tài nguyên đất 1.1.1 Khái niệm đất 1.1.2 Nguồn tài nguyên đất 1.1.2.1 Nguồn tài nguyên đất giới 1.1.2.2 Nguồn tài nguyên đất Việt Nam 1.2 Khai thác sử dụng đất 1.2.1 Khai thác sử dụng đất giới 1.2.1 Khai thác sử dụng đất Việt Nam 1.3 Điều kiện tự nhiên 10 1.3.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 10 1.3.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 11 1.4 Đặc điểm địa chất mỏ 12 1.4.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 12 1.4.3 Đặc điểm địa chất cơng trình 12 1.4.4 Đặc điểm trữ lượng, chất lượng quặng đất Bắc Nậm Xe 16 1.4.3.1 Thành phần khoáng vật 16 1.4.3.2 Thành phần hoá học 22 1.5 Nhận xét đánh giá chương 23 CHƢƠNG 24 PHƢƠNG PHÁP LUẬN LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP MỞ VỈA, KHAI THÁC CHỌN LỌC MỎ QUẶNG ĐẤT HIẾM NẬM XE 26 2.1 Khái quát chung mở vỉa 26 2.1.1 Vị trí mở vỉa 26 2.1.2 Các tuyến đường mở vỉa 27 2.2 Công nghệ khai thác chọn lọc 28 iii 2.2.1 HTKT hướng phát triển cơng trình mỏ 28 2.2.1.1 Hệ thống khai thác 28 2.2.1.2 Hướng phát triển cơng trình mỏ 29 2.3 Nhận xét đánh giá chương 30 CHƢƠNG 3: 31 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT 31 KHAI THÁC HỢP LÝ MỎ ĐẤT HIẾM BẮC NẬM XE 31 3.1 Tính tốn Cơng nghệ khai thác quặng đất 31 3.1.1 Phương pháp công nghệ khai thác không chọn lọc 31 3.1.1.1 Lựa chọn, phân tích tính ưu việt đồng khai thác mỏ 31 3.1.1.2 Thông số chủ yếu HTKT 31 3.1.1.3 Lựa chọn sơ đồ công nghệ 34 3.1.1.4 Tính tốn khâu cơng nghệ 35 3.1.1.5 Tính tốn tổn thất làm nghèo quặng 39 3.1.2 Phương pháp công nghệ khai thác chọn lọc 53 3.1.3 Xúc bốc chọn lọc bóc tách khống sản đất đá 55 3.1.4 Công nghệ khai thác chọn lọc máy ủi kết hợp với máy xúc 60 3.1.5 Công nghệ khai thác chọn lọc máy xúc 62 3.1.6 Tính tốn tổn thất làm nghèo quặng khai thác chọn lọc 67 3.1.7 Tính tốn tổn thất làm nghèo quặng khai thác chọn lọc theo cấu tạo vỉa quặng đất Bắc Nậm Xe 67 3.2 Nhận xét đánh giá chương .70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Tên Trang Bảng 1.1 Toạ độ mỏ đất Bắc Nậm Xe 10 Bảng 1.2 Thành phần hóa học khống vật bastnezit 17 Bảng 1.3 Thành phần hóa học khống vật parizit 18 Bảng 1.4 Thành phần hóa học khống vật monazit 19 Bảng 1.5 Thành phần hóa học khống vật cocdilit 20 Bảng 1.6 Bảng hàm lượng nguyên tốtrong pyroclo 21 Bảng 1.7 Thành phần hóa học khống vật barit 22 Bảng 1.8 Hàm lượng hợp phần có ích quặng đất mỏ Bắc Nậm 23 Bảng 1.9 Tổng hợp hàm lượng thành phần có ích chủ yếu 24 Bảng 1.10 Thành phần hóa học thân quặng đất 24 Bảng 3.1 Các thông số hệ thống khai thác 32 Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật máy khoan ECM-660IV 35 Bảng 3.3 Tổng hợp thông số khoan nổ mìn 39 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Khống vật bastnezit 17 Hình 1.2 Khống vật parizit 18 Hình 1.3 Khống vật Rabdophanit 19 Hình 1.4 Khống vật barit 21 Hỡnh 3.1 Các ph-ơng án xúc lấn vỉa S cơng nghệ khai thác làm tơi đất đá 33 Hình 3.2 33 Hỡnh 3.4 Sơ đồ tính tổn thất làm nghèo khoáng sản khai thác chùm vỉa có vách trụ vỉa chỉnh hợp Sơ đồ xác định Km khai thác không chọn lọc vỉa khoáng sản Hỡnh 3.5 Sơ đồ xác định Km Kđ vỉa không quy cách 49 Hỡnh 3.6 51 Hỡnh 3.8 Sơ đồ xác định tổn thất làm nghèo cho vỉa dốc tho Sơ đồ xác định Km khai thác không chọn lọc vỉa khoáng sản Sơ đồ xác định tổn thất làm nghèo vách vỉa trụ vỉa Hỡnh 3.9 Nổ mìn môi tr-ờng nén ép 54 Hỡnh 3.10 Các dạng g-ơng xúc đặc tr-ng 55 Hỡnh 3.11 Sơ đồ quỹ đạo gàu xúc máy xúc thuỷ lực gầu thuận 56 Hỡnh 3.12 Quỹ đạo gàu xúc máy bốc Công nghệ chọn lọc máy ủi kết hợp với máy xúc tay gầu 56 57 Hỡnh 3.16 Công nghệ khai thác vỉa móng dốc thoải Sơ đồ công nghệ dùng MXTLGN xúc chọn lọc vỉa dốc nghiêng dốc đứng Sơ đồ công nghƯ dïng MXTLGN xóc chän läc vØa dµy dèc nghiêng dốc đứng Hỡnh 3.17 Sơ đồ dọn vách vØa theo líp xiªn b»ng MXTLGN 62 Hình 3.3 Hình 3.7 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.18 S¬ đồ khấu khoáng sản cụm vỉa mỏng dốc ®øng 48 49 51 53 67 60 61 64 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐCCT Địa chất công trình ĐCTV Địa chất thủy văn HTKT Hệ thống khai thác MXTLGN Máy xúc thủy lực gầu ngược TPCI Thành phần có ích KNCN Khả cơng nổ SCP Sức công phá MĐĐV Mức độ đập vỡ LTN Lượng thuốc nổ TKV Tập đồn cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam NXB Nhà xuất MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, nhu cầu thị trường quặng đất phục vụ cho công nghiệp điện tử, vi mạch cao cấp ngày gia tăng Mỏ đất Việt Nam ít, nằm tỉnh phía Bắc, mỏ đất Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu điển hình Phương pháp mở vỉa, khai thác quặng, bóc đất đá, thải đá, lưu trữ quặng nghèo, cần phải xem xét lựa chọn kỹ Lựa chọn phương pháp khai thác hợp lý cho mỏ đất Nậm Xe, mỏ loại hình khống sản Việt Nam, có tính đặc thù riêng lập dự án Mặt khác, quặng đất loại khoáng sản có phóng xạ, nên khai thác, bảo vệ mơi trường, cần nghiêm ngặt, mang tính xã hội, mơi trường chung, xanh sạch, an toàn Để đáp ứng yêu cầu trên, khai thác đòi hỏi mỏ phải đưa giải pháp mở vỉa hợp lý, đầu tư loại thiết bị khai thác theo hướng đại, làm việc chắn, an toàn mang lại hiệu cao Đồng thời nghiên cứu lựa chọn phương pháp khai thác tiên tiến, nhằm khai thác tối đa lượng quặng nguyên khai, tiết kiệm tài nguyên, giảm tổn thất làm nghèo quặng có hiệu quả, bảo vệ tài nguyên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an tồn phát triển bền vững Chính vậy, đề tài luận văn “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp mở vỉa khai thác công nghệ khai thác chọn lọc cho mỏ đất Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu” lựa chọn để nghiên cứu có tính cấp thiết Mục tiêu đề tài Nâng cao hiệu khai thác, tận thu tối đa tài nguyên quý hiếm, bảo vệ tốt môi trường cho mỏ mỏ đất Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu tiến hành cho mỏ đất Nậm Xe Phạm vi nội dung nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Mỏ đất Bắc Nậm Xe Các nội dung luận văn Chương 1: Tổng quan khai thác sử dụng đất Chương 2: Phương pháp luận lựa chọn phương pháp mở vỉa, khai thác chọn lọc quặng đất Bắc Nậm Xe Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn Công nghệ kỹ thuật khai thác hợp lý mỏ đất Bắc Nậm Xe Phƣơng pháp nghiên cứu - Tổng hợp tài liệu, số liệu - Phân tích đánh giá tổng hợp - Phương pháp kế thừa - Phương pháp so sánh nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế Ý nghĩa khoa học thực tiễn 6.1 Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu lựa chọn, phương pháp mở vỉa công nghệ khai thác chọn lọc hợp lý mỏ đất tính tốn áp cho mỏ đất Bắc Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu, nhằm xây dựng mơ hình khai thác tiên tiến, hiệu kinh tế, sử dụng thiết bị đại, suất cao phù hợp điều kiện khai thác đặc thù, tận thu tối đa KSCI, giảm hệ số làm nghèo quặng, khai thác an toàn, bảo vệ tốt môi trường, phát triển bền vững 6.2 Ý nghĩa thực tiễn - Các giải pháp lựa chọn phương pháp mở vỉa cơng nghệ khai thác hợp lý, tính tốn kinh tế, phân tích hiệu cho mỏ khai thác đất có đặc thù riêng - Các kết nghiên cứu đề tài phục vụ cho việc lựa chọn phương pháp mở vỉa đồng khai thác chọn lọc, có hiệu kinh tế cao, bảo vệ mơi trường cho mỏ có điều kiên tương tư Cấu trúc Luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, luận văn gồm chương trình bày 69 trang với 22 hình 13 bảng biểu CHƢƠNG TỔNG QUAN KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG ĐẤT HIẾM 1.1 Đất nguồn tài nguyên đất 1.1.1 Khái niệm đất Đất nhóm gồm 15 nguyên tố giống mặt hóa học bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev gọi chung lantan, gồm nguyên tố có số thứ tự từ 57 (lantan) đến số thứ tự 71 (lutexi) Thông thường ytri (số thứ tự 39) scandi (số thứ tự 21) xếp vào nhóm đất tự nhiên ln ngun tố Trong cơng nghệ tuyển khống, ngun tố đất phân thành hai nhóm: nhóm nhẹ nhóm nặng hay cịn gọi nhóm lantan-ceri nhóm ytri Trong số trường hợp, đặc biệt kỹ thuật tách triết, nguyên tố đất chia ba nhóm: Nhóm nhẹ, nhóm trung gian nhóm nặng Đất khống sản chiến lược, có giá trị đặc biệt khơng thể thay đóng vai trị quan trọng lĩnh vực từ điện tử, kỹ thuật ngun tử, chế tạo máy, cơng nghiệp hóa chất, nông nghiệp, y học đến lĩnh vực luyện kim chăn nuôi trồng trọt Đất dùng để sản xuất chất xúc tác, nam châm, hợp kim, bột mài, gốm, chất phát quang… Để chế tạo máy điện thoại di động, ổ đĩa cứng máy tính không dùng đất Nhiều nước coi đất vàng kỷ XXI, chí kỷ XXII Các nhà khoa học gọi đất nguyên tố tương lai Những lĩnh vực sử dụng nguyên tố đất hỗn hợp gồm: - Lantan (La) dùng men gốm thuỷ tinh quang học - Ceri (Ce) thành phần chủ yếu mischemetal dùng ngành công nghiệp sản xuất thép Ceri làm tăng độ bền, tăng tính mềm dẻo hợp kim nhơm tăng tính chịu nhiệt hợp kim magne Các hợp kim ceri làm lớp chống phát xạ bề mặt catôt đền chân không, làm chất xúc tác 59 chiều cao g-ơng xúc thấp, khai thác điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp, đào hào đất đá ngậm n-ớc Hình 3.11: Sơ đồ quỹ đạo gàu xúc máy xúc thuỷ lực gầu thuận Trong khai thác chọn lọc, máy xúc thuỷ lực đà đóng góp vai trò quan trọng việc nâng cao chất l-ợng khoáng sản khai thác, giảm tổn thất làm nghèo khoáng sản khoáng sàng khoáng sản có điều kiện địa chất Ngoài ng-ời ta dùng máy bốc chạy bánh lốp việc khai thác chọn lọc khoáng sàng chứa khoáng sản sa khoáng để xúc chọn lọc đơn giản theo giải khấu cụt, theo phân tầng, theo luồng xúc hẹp Nhờ tính động cao mà máy bốc làm việc với suất cao làm ảnh h-ởng đến xuất thiết bị vận tải Máy bốc xúc sát tầng, xúc g-ơng tầng thấp, đ-ợc sử dụng có hiệu việc xúc bóc chọn lọc g-ơng phức tạp mà đất đá khoáng sản có độ cứng không lớn Hình 3.12 giới thiệu quỹ đạo xúc máy bốc a) 0.3-0.4m b) c) Hình 3.12: Quỹ đạo gàu xúc máy bốc 60 3.1.4 Cụng ngh khai thác chọn lọc máy ủi kết hợp với máy xỳc Công nghệ áp dụng cho khu vực vỉa có góc cắm nhỏ 22 25o Nhiệm vụ chọn lọc (dọn vách trụ vỉa bóc tách lớp khoáng sản mỏng) chủ yếu máy ủi đảm nhiệm Máy xúc đứng đáy hào (máy xúc tay gầu máy xúc thuỷ lực - hình 3.13) đứng miệng hào phía bờ vách (nếu máy xúc thủy lực gàu ng-ợc - MXTLGN) làm nhiệm vụ bóc tam giác đất vách vỉa chất khoáng sản lên ph-ơng tiện vận tải (hình 3.13) Hình 3.13: Công nghệ chọn lọc máy ủi kết hợp với máy xúc tay gầu a) b) I III VI IV H×nh 3.14: Công nghệ khai thác vỉa móng dốc thoải a - trình tự khấu phân tầng; b - trình tự khấu tầng - vỉa khoáng sản ; - lộ trụ vỉa sau máy ủi đẩy khoáng sản xuống d-ới; - lộ vách vỉa sau MXTLGN dọn tam giác đất; - MXTLGN; - ô tô; - đống khoáng sản máy ủi dồn xuống; I, II,- trình tự khấu 61 Khi máy xúc đứng đáy hào chiều rộng đáy hào phải đủ lớn để thiết bị vận tải thiết bị xúc bóc hoạt động đ-ợc dễ dàng Tr-ờng hợp khai thác d-ới mức thoát n-ớc tự chảy, đáy mỏ lầy lội g-ơng khoáng sản đ-ợc đặt cao đáy mỏ tầng (hoặc phân tầng) Tức sử dụng đáy mỏ hai cấp - phần đáy thấp nằm đá vách, phần đáy cao nằm phía vỉa khoáng sản, có chiều rộng lµ: B = Mn + Bm + C + T + Z , m (3.48) Trong ®ã: Mn - chiỊu dày nằm ngang vỉa khoáng sản; Bm - chiều rộng để máy xúc hoạt động, chiều dài thân máy; C - khoảng cách an toàn từ thân máy quay đến đ-ờng vận tải; T - chiều rộng đ-ờng vận tải; Z khoảng cách an toàn tr-ợt lở mép tầng Khi sử dụng MXTLGN việc dọn tam giác đất đá treo vách vỉa khoáng sản đ-ợc tiến hành theo luồng xúc ngang với g-ơng dọc tầng (cũng dùng luồng xúc dọc), dùng máy ủi đẩy khoáng sản từ mép tầng (hào) xuống đáy hào để MXTLGN quay trở lại xúc chất lên ph-ơng tiện vận tải (hình 3.14a) Chiều dài luồng xúc phụ thuộc vào gãc c¾m cđa vØa: L1 = h ' (cotg  + cotg ) , m (3.49) Trong ®ã: h’- chiỊu cao phân tầng; - góc cắm vỉa khoáng sản; góc nghiêng sườn tầng với h = 7.5m v = 700 thì: , độ 24 22 20 18 16 14 12 10 L1,m 19,6 21,3 23,3 25,5 28,9 32,8 28,0 45,3 56,1 74,1 Tr×nh tự thi công chu kỳ xuống sâu tầng nh- sau (hình 3.14b) - Dọn tam giác đất vách vỉa phân tầng - Khấu khoáng sản phân tầng - Mở rộng phân tầng - Dọn tam giác đất vách vỉa phân tầng d-ới - Khấu khoáng sản phân tầng d-ới - Đào hào để chuẩn bị tiến hành bóc đất toàn tầng 62 Chiều rộng phần mở rộng phân tầng là: Bo = b0 + h(cotg  + cotg ) , m Víi b0 - chiều rộng đáy hào chuẩn bị, m Trong tr-ờng hợp chiều rộng đáy hào chuẩn bị thu hĐp tíi møc tèi thiĨu vµ cã thĨ lÊy phần mở rộng giải khấu đất đá nổ mìn tràn ra: bo =kd kv h q  W , m (3.50) Trong ®ã: kd - hƯ số kể đến mức độ khó nổ mìn đất đá, kd = 2,5 3; 3,5 4,5 5,5 t-ơng ứng với đất đá dễ, khó khó nổ mìn W - đ-ờng kháng chân tÇng, m 3.1.5 Cơng nghệ khai thác chọn lọc mỏy xỳc Công nghệ áp dụng cho vỉa khoáng sản có góc cắm 22 25o Thiết bị xúc bóc máy xúc tay gầu, máy xúc thủy lực gàu thuận (MXTLGT) MXTLGN Khi dùng máy xúc tay gầu, MXTLGT MXTLGN với g-ơng mức máy đứng để bóc tách chọn lọc theo vách trụ vỉa giảm đ-ợc tỷ lệ tổn thất vµ lµm bÈn than ChiỊu cao xóc chän läc cđa máy xúc phụ thuộc vào thông số làm việc máy xúc góc cắm vỉa Khi chọn chiều cao phân tầng nhỏ chiều cao xúc chọn lọc máy xúc t-ợng tổn thất làm bẩn khoáng sản xẩy t-ơng tự nh- dùng máy ủi để dọn vách trụ vỉa Khi chiều cao phân tầng lớn chiều cao xúc chọn lọc máy xúc phần d-ới, phạm vi chiỊu cao xóc chän läc, hiƯn t-ỵng tỉn thÊt v¯ l¯m bÈn than xÈy theo v¸ch trơ vØa víi chiều dy xúc lẫn t , phần mép tầng (trên độ cao hc) xuất lăng trụ đất đá làm bẩn khoáng sản lăng trụ khoáng sản tổn thất theo góc tr-ợt tự nhiên s-ờn tầng Thông th-ờng phía vách xẩy tổn thất khoáng sản phần d-ới làm bẩn khoáng sản phần trên, phía trụ làm bẩn khoáng sản phần d-ới tổn thất khoáng sản phần tầng, khối l-ợng tổn thất làm bẩn vách trụ coi gần 63 Việc dọn vỉa khoáng sản đ-ợc tiến hành đồng thời trình đào hào chuẩn bị Khi góc nghiêng vỉa nhỏ (25 35o) cần tiến hành đào hào v-ợt tr-ớc sát vách vỉa, nhằm giảm bớt khối l-ợng đá treo vách vỉa Đất đá hào v-ợt tr-ớc đ-ợc đổ sang bên cạnh (trên hào chuẩn bị) để chất vào ph-ơng tiện vận tải tiến hành đào hào chuẩn bị (hình 3.15) Hoặc đồng thời lúc đào hào chuẩn bị, dùng máy ủi gạt chéo phần đất đá mép thành hào phía vách vỉa xuống d-ới để máy xúc đào hào xúc đổ lên ph-ơng tiện vận tải a) b) Hình 3.15: Sơ đồ công nghệ dùng MXTLGN xúc chọn lọc vỉa dốc nghiêng dốc đứng a- khai thác phân tầng ; b - khai thác phân tầng d-ới Khi dïng MXTLGN, nÕu vØa cã chiỊu dµy nhá, gµu xóc kiểm soát đ-ợc toàn g-ơng xúc phân tầng, nên sử dụng g-ơng d-ới mức máy đứng để giảm bớt khối l-ợng đào hào tăng hiệu chọn lọc, tiến hành khấu lần l-ợt khối 1, phân tầng trên; 4, phân tầng d-ới máy xúc phân tầng đồng thời máy xúc phân tầng lần l-ợt từ xuống d-ới Khi thiết bị xúc bóc vận tải 64 đ-ợc bố trí mặt tầng trên, nên hoạt động thuận lợi không bị lầy lội đáy mỏ có n-ớc Khi bố trí MXTLGN phía vách để bóc tam giác đất đá vách vỉa khấu khoáng sản (xúc với g-ơng d-ới mức máy đứng) xảy hai tr-ờng hợp: Bán kính mức máy đứng (Rxt) đủ lớn để dọn tam giác đất vách vỉa khấu vết vỉa khoáng sản, tức là: Rxt C + Mn + h’ (cotg  + cotg ) , m Bán kính xúc mức máy đứng không v-ơn tới đ-ợc trụ vỉa mức, tức là: Rxt C + Mn + h’(cotg  + cotg ) , m (3.51) Trong đó: C - khoảng cách an toàn cho phép từ mép tầng tới trục quay máy xóc; Mn - chiỊu dµy n»m ngang cđa vØa; h’ - chiều cao phân tầng; góc nghiêng s-ờn tầng; - góc cắm vỉa tr-ờng hợp thứ nhất, máy xúc dọn tam giác đất vách vỉa toàn chiều dài tuyến tầng đoạn tầng sau tiến hành khấu khoáng sản sơ đồ này, hiệu chọn lọc lớn nhất, suất làm việc máy xúc đ-ợc đảm bảo tổ chức thi công đơn giản (a) (b) 65 Hình 3.16: Sơ đồ công nghệ dùng MXTLGN xúc chọn lọc vỉa dày dốc nghiêng dốc đứng (a- khai thác phân tầng trên; b - khai thác phân tầng d-ới) tr-ờng hợp thứ hai, việc đào hào dọn vách vỉa MXTLGN dùng g-ơng d-ới mức máy đứng việc khấu quặng (than) phải dùng g-ơng mức máy đứng MXTLGN MXTLGT Khi chiều rộng đáy hào chuẩn bị tạm thời phân tầng phải lớn hơn, đủ rộng cho thiết bị xúc bóc vận tải hoạt động Trình tự khấu khối phân tầng t-ơng tự nh- Nhìn chung, ph-ơng án bố trí MXTLGN phía vách vỉa để dọn đá vách khấu khoáng sản hợp lý thao tác có hiệu xúc bóc chọn lọc cao hơn, đặc biệt khai thác vỉa mỏng ( m) Trong hai tr-ờng hợp nói MXTLGN trực tiếp dọn đá vách chất lên thiết bị vận tải mà không cần đào hào v-ợt tr-ớc Để khai thác vỉa dốc thoải ng-ời ta dùng ph-ơng pháp khấu lớp đất đá sát vách vỉa theo lớp xiên (theo bề mặt vách vỉa), tức đáy hào chuẩn bị có độ dốc ngang góc cắm vỉa, (hình 3.17) Khi đáy mỏ xuống sâu đ-ợc khoảng chiều cao tầng mở rộng tầng theo tầng ngang Còn việc khấu khoáng sản tiến hành theo sơ đồ sau: A-A h A A  Hình 3.17: Sơ đồ dọn vách vỉa theo lớp xiên MXTLGN 66 - Dùng máy xúc tay gàu phối hợp với ô tô, chất hàng lên trên, ô tô nhận tải theo sơ đồ thông tầng - Dùng máy xúc tay gàu phối hợp với ô tô, nhận tải mức máy xúc đứng theo sơ đồ quay đảo chiều - Dùng máy xúc xúc chuyển phần khoáng sản trụ vỉa chất đống vào vỉa để xúc đồng thời với khoáng sản phía d-ới Trong ph-ơng pháp dọn vách vỉa theo lớp xiên tiến hành máy xúc thuỷ lực gàu ng-ợc Máy xúc đứng đứng đống đá nổ mìn, xúc đất đá tầng theo luồng xúc dọc, chất vào thiết bị vận tải đứng mức phần đất đá nguyên khối (ngoài phạm vi dải khÊu) ChiỊu réng cđa lng xóc phơ thc vµo chiỊu sâu xúc máy xúc Nếu chiều rộng luồng xúc lớn phía trong, gàu xúc không với tới đ-ợc vách vỉa Càng mở rộng, chiều sâu tới vách vỉa lớn, vỉa cắm dốc máy xúc thuỷ lực phải xúc theo phân tầng Khi chiều sâu hào chuẩn bị đạt chiều cao tầng bình th-ờng chuyển sang tầng bóc đất nằm ngang máy xúc thuỷ lực lại bắt đầu chu kỳ chuẩn bị theo lớp nghiêng Ph-ơng pháp chuẩn bị tầng theo lớp nghiêng áp dụng có hiệu sử dụng máy xúc thuỷ lực gầu ng-ợc Trong tr-ờng hợp khác, thiết bị phải làm việc mặt nghiêng, khâu tổ chức thi công phức tạp, suất làm việc máy xúc thấp, khó điều chỉnh nhịp nhàng khâu chuẩn bị tầng khâu bóc đá, nên đ-ợc áp dụng Khi khai thác cụm vỉa mỏng dốc dốc đứng có chiều dày lớp đá kẹp t-ơng đối lớn, để giảm tổn thất làm nghèo khoáng sản, dùng sơ đồ khai thác có tuyến công tác chéo với ph-ơng vỉa (hình 3.18) V IV I II III 67 Hình 3.18: Sơ đồ khấu khoáng sản cụm vỉa mỏng dốc đứng (I, II, III,… thø tù xóc) 3.1.6 Tính tốn tổn thất làm nghèo quặng khai thác chọn lọc HiƯn t-ỵng tổn thất khoáng sản khai thác chọn lọc th-ờng xảy trình nổ mìn vận tải, dọn vách vỉa bóc tách riêng lớp đá kẹp Còn t-ợng làm nghèo khoáng sản xảy nạo vét trụ vỉa, bóc tách riêng lớp đá kẹp xúc xô lớp đá kẹp có chiều dày nhỏ chiều dày xúc chọn lọc Có thể phân làm hai tr-ờng hợp để tính tỷ lệ tổn thất làm nghèo khoáng sản Tr-ờng hợp thứ nhất, chiều cao tầng nhỏ chiều cao xúc chọn lọc máy xúc, vỉa có góc cắm nhỏ dùng máy ủi để dọn vách trụ vỉa bóc tách riêng lớp đá kẹp thì: Tỷ lệ tổn thất khoáng sản là: Km = km + 100(n 1) t ;% M (3.52) Trong ®ã: km - tû lệ tổn thất nổ mìn vận tải, đ-ợc quy định cho công nghệ khai thác qua số liệu thống kê, %; t - chiều dày lớp xóc lÉn cđa thiÕt bÞ xóc bãc, tïy thc kiĨu loại máy dạng l-ỡi cắt gàu, m; M - chiều dày thật vỉa khoáng sản (không kể chiều dày lớp đá 68 kẹp), m; n - số l-ợng lớp đá kẹp có chiều dày đủ để bóc tách riêng Tỷ lệ làm nghèo khoáng sản là: r n 1t m 100 M  n 1 t   n 1 t   m  i d q i (3.53) ,% d Trong đó: mi - tổng chiều dày lớp đá kẹp đ-ợc phép xúc xô, m; đ, q khối l-ợng riêng đất đá làm bẩn khoáng sản khoáng sản vỉa, t/m3 Tr-ờng hợp thứ chiều cao tầng lớn chiều cao xúc chọn lọc máy xúc thì: Tỷ lệ tổn thất khoáng sản là: Km km 100 h c t  0,5 sin h  h c  n  1 ,% Mh (3.54) Tû lƯ lµm nghèo khoáng sản là: Km k m  100 h c t  0,5 sin h  h c   h mi  d ,% (3.55) 2 Mh  h c t  0,5 sin h  h c   q  h c t  0,5 sin h  h c   h mi  d     Trong ®ã:  1 n Víi: h - chiỊu cao tầng khai thác, m; hc- chiều cao xúc chọn lọc cđa m¸y xóc, m;  = cotg - cotg0;  - góc cắm vỉa, - góc nghiêng s-ờn tầng, độ Trong thực tế ng-ời ta th-ờng khai thác khoáng sản theo phân tầng, bóc đất theo toàn tầng nhằm giảm tổn thất làm nghèo khoáng sản, xóc bãc kh«ng chän läc cịng nh- xóc bóc chọn lọc máy xúc để gàu xúc tiến hành thao tác chọn lọc toàn g-ơng xúc Mặt khác, vấn đề nêu chØ cã tÝnh chÊt nguyªn lý, vËn dơng thực tế sản xuất, tuỳ theo khác biệt độ cứng, màu sắc, cấu tạo, lớp khoáng sản đất đá vây quanh mà t-ợng tổn thất (hay làm nghèo) xảy vách, trụ hay vách trụ vỉa Khi cần vào tình hình cụ thể để lựa chọn hay đ-a biểu thức tính toán cho phù hợp với điều kiện thực tế 69 3.1.7 Tớnh toán tổn thất làm nghèo quặng khai thác chọn lọc theo cấu tạo vỉa quặng đất Bắc Nm Xe Tỷ lệ tổn thất khoáng sản là: Km = km + 100(n  1) t ;% M Trong ®ã: km - tû lƯ tỉn thÊt nỉ m×n vận tải, đ-ợc quy định cho công nghệ khai thác qua số liệu thống kê, km=1%; t - chiều dày lớp xúc lẫn thiết bị xúc bóc, tùy thuộc kiểu loại máy dạng l-ỡi cắt cđa gµu, t = 0,2m; M - chiỊu dµy thËt vỉa khoáng sản (không kể chiều dày lớp đá kẹp), M = 17,3 m; n - số l-ợng lớp đá kẹp có chiều dày đủ để bóc tách riêng n = Thay s tớnh toỏn ta được: Km = 1+ 100(2  1)0,2 = 4,47 % 17,3 Tỷ lệ làm nghèo khoáng sản là: r n 1t   m  100 M  n 1 t   n 1 t   m  i q d i (3.53) ,% d Trong ®ã: mi - tổng chiều dày lớp đá kẹp đ-ợc phép xúc xô, mi = 0,4 m; đ - khối l-ợng riêng đất đá làm bẩn khoáng sản, đ = 2,86 t/m3 q - khối l-ợng riêngcủa khoáng sản vØa, ® = 1,75 t/m3 Thay số ta được: r 2  1 0,2  0,42,86 *100 17,3  2  1 0,21,75  2  1 0,2  0,42,86 = 8,96% 3.2 Nhận xét đánh giá chƣơng La chn phng phỏp khấu khoáng sản theo h-ớng từ vách sang trụ để quỹ đạo chuyển động gàu xúc ph-ơng gần trùng với h-ớng cắm vỉa nhằm giảm tới mức nhỏ chiều rộng đới tổn thất làm nghèo khoáng sản vùng tiếp xúc đất đá khoáng sản, đồng thời làm tăng góc quan sát ng-ời điều khiển máy xúc 70 S khai thác: Xúc bốc chọn lọc máy xúc thủy lực gầu ngược cho vỉa có cấu tạo phức tạp có góc cắm 30°- 40° Nổ mìn tách quặng đất đá riêng Hệ số tổn thất: Km = 4,47%; hệ số làm nghèo: r = 8,96%, 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau xem xét nghiên cứu lựa chọn hệ thống khai thác áp dụng cho mỏ sau: Hệ thống khai thác hỗn hợp, sử dụng bãi thải kết hợp bãi thải trong, vận chuyển ô tô tự đổ Công nghệ sử dụng khai thác là: Phá vỡ đất đá thân quặng phương pháp khoan, nổ mìn, xúc bốc máy xúc thủy lực gầu ngược lên ôtô, sau quặng vận tải kho quặng nguyên khai nhà máy tuyển, đất đá vận tải bãi thải rắn Phương pháp xúc chọn lọc quặng máy xúc thuỷ lực gầu ngược Trên sở điều kiện sản trạng, cấu tạo đặc điểm tính chất vỉa quặng, trạng khai thác mỏ, không gian, khối lượng đổ thải, hàm lượng đất trung bình thân quặng khu khác Sơ đồ khai thác: Xúc bốc chọn lọc máy xúc thủy lực gầu ngược cho vỉa có cấu tạo phức tạp có góc cắm 30°- 40° Nổ mìn tách quặng đất đá riêng Hệ số tổn thất: Km = 4,47%; hệ số làm nghèo: r = 8,96%, khai thác tối đa lượng quặng nguyên khai, tiết kiệm tài nguyên, giảm tổn thất làm nghèo quặng có hiệu quả, bảo vệ tài nguyên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an toàn phát triển bền vững Dựa phân tích trên, lựa chọn trình tự khai thác khu vực mỏ đất Bắc Nậm Xe sau: - Trình tự khai thác từ xuống dưới, tầng kề gương tầng trước cách gương tầng sau chiều dài xác định, gương tầng khấu đuổi luồng xúc từ vào trong, máy xúc làm việc cách khoảng xác định, sử dụng luồng xúc cụt, ô tơ vào nhận tải từ phía - Đất đá tầng máy xúc xúc trực tiếp (có thể làm tơi khoan nổ mìn cần) lên tô chở bãi thải rắn 72 - Đá cỡ xử lý đầu đập thủy lực gắn vào máy xúc Những tảng đá lớn phải xử lý khoan nổ mìn - Sau máy xúc thủy lực xúc trực tiếp quặng đất chất tải lên ô tô vận tải kho quặng nguyên khai nhà máy tuyển - Để đảm bảo an tồn cho người máy xúc, tuyến cơng tác chia làm khu vực: Khu vực tiến hành khoan nổ, cậy bẩy gương công tác; khu vực thiết bị xúc bốc vận tải làm việc Kiến nghị Để áp dụng có hiệu giải pháp nêu địi hỏi phải có thống phối hợp chặt chẽ đơn vị lập hộ chiếu thi công đơn vị thi cơng Đặc biệt q trình thi cơng địi hỏi phải có kiểm tra, giám sát chặt chẽ cán kỹ thuật coi nhiệm vụ bắt buộc mỏ đất Nậm Xe 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Anh Tuấn (2009), Khai thác khoáng sản rắn phương pháp lộ thiên, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Phụ Vụ (2010), Những công nghệ tiên tiến khai thác mỏ lộ thiên, Bài giảng cao học Chuyên ngành Khai thác Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Phụ Vụ (2010), Bảo vệ môi trường phát triển bền vững khai thác mỏ lộ thiên, Bài giảng cao học Chuyên ngành Khai thác Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Bùi Xuân Nam (2006), “Về phương pháp lựa chọn đồng xúc bốc - vận tải mỏ lộ thiên”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT mỏ toàn quốc lần thứ 17., Hội Khoa học công nghệ mỏ Việt Nam, Đà Nẵng - Việt Nam Tr 201-205 Trần Mạnh Xuân (2010) Một số vấn đề thiết kế mỏ lộ thiên, Bài giảng cao học ngành Khai thác mỏ, Trường ĐH Mỏ - Địa chất Phan Quang Văn nnk (2017), “Đánh giá trạng ô nhiễm môi trường khơng khí khu mỏ đất Bắc Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu”, Tạp chí KHKT Mỏ-Địa chất, tập 58, kỳ tr 108-114 ISSN 18591469 Hà Nội, 2017 Phan Quang Văn nnk (2017), „Nghiên cứu đánh giá trạng ô nhiễm môi trường không khí mỏ đất Nậm Xe, Phong Thổ, Lai Châu", Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, số 2-2017, năm thứ XXXI, ISSN 0868-7052, Hà Nội, 2017 Phan Quang Văn nnk (2017), "Đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường phóng xạ tự nhiên khu mỏ đất Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu", Tạp chí Khoa học Lạc Hồng ISSN: 2525-2186, Trường ĐH Lạc Hồng, Đồng Nai, 2017