Nghiên cứu công nghệ khai thác các mỏ quặng sắt lộ thiên dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn phức tạp ở Việt Nam (tóm tắt)

Do đó, các nội dung nghiên cứu của đề tài mang tính cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn đối với các mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa chất và

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Khai thác lộ thiên,

Khoa mỏ, Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Người hướng dẫn khoa học: NGƯT.PGS.TS Hồ Sĩ Giao Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Phản biện 1:TSKH Nguyễn Thanh Tuân

Hội Khoa học và công nghệ Mỏ Việt Nam

Phản biện 2: TS Nguyễn Phụ Vụ

Hội Khoa học và công nghệ Mỏ Việt Nam

Phản biện 3: TS Lê Ngọc Ninh

Bộ tài nguyên và Môi trường

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp trường, họp tại: Trường Đại học Mỏ-địa Chất, Phường Đức Thắng, Quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội

Vào hồi…… giờ….ngày… tháng … năm 2014

Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc Gia, Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ-địa Chất

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, trên lãnh thổ VN đã phát hiện được 216 mỏ và điểm quặng sắt với trữ lượng và tài nguyên gần 1,2 tỷ tấn Các mỏ chủ yếu phân bố ở các tỉnh miền núi phía Bắc và Trung Bộ Điều kiện khai thác của các mỏ quặng sắt nước ta khá khó khăn: Hầu hết các mỏ phải khai thác xuống sâu dưới mức thoát nước tự chảy, điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp Hiện nay, nhiều mỏ các thông số HTKT và thiết bị khai thác không đồng bộ, thiết bị lạc hậu, không phù hợp với yêu cầu khi mở rộng và khai thác xuống sâu, v.v Tuy nhiên, đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu đầy đủ và hoàn chỉnh để đưa vào áp dụng trong sản xuất tại các mỏ Đặc biệt các vấn đề xúc bốc, vận tải trên nền đất yếu, ĐBTB khai thác và đào sâu đáy mỏ phù hợp với điều kiện của từng mỏ Do đó, các nội dung nghiên cứu của đề tài mang tính cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn đối với các mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp ở VN

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Trên cơ sở đặc điểm điều kiện tự nhiên của các mỏ quặng sắt lộ thiên, lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác và ĐBTB xúc bốc – vận tải phù hợp với các mỏ quặng sắt khai thác dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp nói chung và cho

mỏ sắt Thạch Khê nói riêng, nhằm đáp ứng yêu sản lượng và nâng cao hiệu quả khai thác cho doanh nghiệp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là các mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy có điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp ở VN, chú trọng mỏ sắt Thạch Khê

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ khai thác quặng sắt lộ thiên;

- Nghiên cứu về đặc điểm tự nhiên của các mỏ quặng sắt có tác động đến cơ hội phát triển ngành công nghiệp khai thác quặng sắt VN;

- Nghiên cứu công nghệ khai thác có tiềm năng áp dụng cho các

mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp ở VN;

- Nghiên cứu các giải pháp công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện của các mỏ quặng sắt lộ thiên dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp ở VN

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa để phát triển, hoàn thiện;

- Sử dụng phương pháp giải tích, mô hình hoá toán và trí tuệ nhân tạo;

- Phương pháp phân tích, chọn lọc, so sánh và kinh nghiệm chuyên gia

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6.1 Ý nghĩa khoa học:

Góp phần bổ sung và hoàn thiện lý thuyết khai thác mỏ lộ thiên nói chung và khai thác quặng sắt lộ thiên trong điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp nói riêng

6.2 Ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học để các Công ty khai thác quặng sắt lộ thiên tham khảo, nhằm đưa ra được những giải pháp công nghệ và kỹ thuật thích hợp, khắc phục những khó khăn do điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp trong quá trình khai thác, đảm bảo hoàn thành kế hoạch sản xuất

7 Luận điểm bảo vệ

7.1 Ngoài quy mô sản lượng yêu cầu, các đặc điểm tự nhiên như nguồn gốc thành tạo, tính chất cơ lý đất đá, điều kiện ĐCTV là cơ sở

để lựa chọn công nghệ khai thác và ĐBTB sử dụng cho mỏ lộ thiên 7.2 Khai thác dưới mức thoát nước tự chảy và điều kiện ĐCTV phức tạp là các yếu tố có ảnh hưởng đến góc nghiêng của bờ công tác trên mỏ lộ thiên

7.3 Để giảm tổn thất và làm nghèo cho các mỏ khai thác lộ thiên đặc biệt là các mỏ quặng sắt có điều kiện tự nhiên phức tạp và khai thác dưới mức thoát nước tự chảy cần có phương pháp khai thác chọn lọc phù hợp

7.4 Với điều kiện khai thác trên nền đất yếu thì trong đồng bộ thiết bị sử dụng (máy xúc-ô tô) cho mỏ lộ thiên, ô tô là thiết bị được

ưu tiên lựa chọn đầu tiên

8 Những điểm mới của luận án

8.1 Đã đề xuất được phương pháp phân loại mức độ phức tạp đối với các mỏ quặng sắt lộ thiên VN theo nguồn gốc thành tạo và yếu tố địa chất và ĐCTV, làm cơ sở để lựa chọn công nghệ và thiết bị khai

thác phù hợp cho các mỏ;

8.2 Đã xây dựng được phương pháp xác định góc nghiêng bờ công tác cho HTKT có góc nghiêng bờ công tác lớn khi khai thác dưới mức thoát nước tự chảy phù hợp với điều kiện tự nhiên các mỏ quặng sắt VN;

8.3 Đã xây dựng được các sơ đồ khai thác chọn lọc phù hợp với điều kiện tự nhiên phức tạp của các mỏ quặng sắt VN khi khai thác dưới mức thoát nước tự chảy;

8.4 Đề xuất phương pháp lựa chọn ĐBTB xúc bốc – vận tải phù hợp với điều kiện các mỏ quặng sắt VN khai thác trên nền đất yếu

9 NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA LUẬN ÁN

Chương 1: Tổng quan về khai thác sắt lộ thiên ở Việt Nam

và các vấn đề liên quan 1.1 Hiện trạng công tác khai thác quặng sắt ở VN

Hiện tại, một số mỏ quặng sắt nước ta bắt đầu khai thác quặng gốc, sản lượng đạt từ 100÷250 ngàn tấn/năm, một số mỏ đang đầu tư xây dựng cơ bản như Thạch Khê, Nà Rụa, v.v

- Nhiều mỏ có thông số HTKT chưa đảm bảo theo đúng thiết kế, khai thác chọn lọc chưa được quan tâm đúng mức ĐBTB khai thác ở các mỏ có công suất còn nhỏ, lạc hậu, năng suất thấp

- Điều kiện khai thác của các mỏ quặng sắt lộ thiên VN thuộc loại khó khăn, đặc biệt các mỏ có điều kiện tự nhiên và ĐCTV phức tạp

Quy ho ạch phát triển ngành khai thác quặng sắt VN: Sản lượng

của nhiều mỏ sẽ đạt từ 100÷10.000 ngàn tấn/năm, chiều bờ mỏ đạt từ 150÷500 m Những năm tới nếu các mỏ khai thác với công nghệ, thông số HTKT và ĐBTB như hiện nay sẽ không đảm bảo sản lượng cũng như hiệu quả kinh tế

1.2 Tiềm năng trữ lượng quặng sắt VN: Tổng trữ lượng và tài

nguyên quặng sắt VN gần 1,2 tỷ tấn Cấp trữ lượng là 955,39 triệu

tấn, chiếm 82,24%

1.3 Đặc điểm tự nhiên các khoáng sàng quặng sắt VN

- Các thân quặng sắt gốc nước ta có cấu tạo phức tạp Vì vậy, sẽ ảnh hưởng đến công nghệ khai thác và ĐBTB sử dụng ở các mỏ

- Tầng đất phủ ở các mỏ có chiều dày từ vài mét đến hàng trăm mét (mỏ Thạch Khê từ 26÷226m) Khi bão hòa nước tầng đất phủ sẽ trở thành đất yếu Địa tầng của một số mỏ có các hang karst

- Phần lớn các mỏ khai thác dưới mức thoát nước tự chảy có điều

kiện tự nhiên và ĐCTV phức tạp Trong đó, mỏ Thạch Khê có điều kiện ĐCTV phức tạp nhất, ảnh hưởng rất lớn đến quá trình khai thác

1.4 Phân loại mức độ phức tạp các mỏ quặng sắt theo yếu tố

tự nhiên

Theo mức độ phức tạp về điều kiện tự nhiên và ĐCTV các mỏ quặng sắt được phân thành 3 nhóm: Nhóm I- Đơn giản gồm các mỏ:

Quý Xa, Làng Vinh-Làng Cọ, Sàng Thần và các mỏ quặng sắt sa

khoáng; Nhóm II- Phức tạp gồm các mỏ: Làng Mỵ, Tiến Bộ, Làng

Tháp, Kíp Tước, Thanh Kỳ, Thanh Tân, Tùng Bá, Nà Lũng, Thầu Lũng, Đồng Chum, v.v ; Nhóm III- Rất phức tạp gồm các mỏ: Thạch Khê, Nà Rụa, Trại Cau

1.5 Tổng quan về công tác nghiên cứu công nghệ khai thác quặng sắt ở VN

Đến nay, đã có một số công trình nghiên cứu về khai thác quặng sắt như: Công ty CP tư vấn đầu tư Mỏ và Công nghiệp-TKV đã lập Phương án thử nghiệm thi công trên nền cát và sét tại mỏ quặng sắt Thạch Khê; Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-Vinacomin đã thực hiện một số đề tài như: Đánh giá phương án thử nghiệm công nghệ thi công trên nền cát và sét mỏ quặng sắt Thạch Khê; công nghệ KNM; công nghệ khai thác,v.v Tuy nhiên, các công trình trên đều chưa đề

cập đầy đủ đến điều kiện khai thác của các mỏ khai thác dưới mức thoát nước tự chảy có điều kiện địa chất và ĐCTV phức tạp

Đối với khai thác than và Apatit một số tác giả đã nghiên cứu về công nghệ khai thác chọn lọc sử dụng MXTLGN Tuy nhiên, điều kiện khai thác của khoáng sàng Apatit Lào Cai và các mỏ than lộ thiên nước ta không phức tạp Các vỉa than thường phân bố chỉnh hợp với nhau, khai thác than không phải KNM, đá kẹp xúc trực tiếp Đối với công tác đào sâu đáy mỏ PGS.TS Hồ Sĩ Giao đã có một số công trình nghiên cứu về công nghệ khai thác với đáy mỏ 2 cấp áp dụng cho các mỏ than lộ thiên Tuy nhiên, khi vận dụng cho các mỏ quặng sắt cần có những điều chỉnh, hoàn thiện hoặc bổ sung một số

nội dung cho phù hợp Đối với ĐBTB xúc bốc–vận tải các công trình nghiên cứu từ trước đến nay đều theo trình tự: Lựa chọn máy xúc trước, sau đó lựa chọn ô tô theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải

1.6 Một số nét về công nghệ khai thác quặng sắt trên thế giới

Trên thế giới các mỏ quặng sắt có sản lượng lớn đều sử dụng ĐBTB có công suất lớn, áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai điện, phi điện nhiều hàng Các nhà khoa học thuộc Liên Xô (cũ) đã có một

số công trình nghiên cứu về khai thác mỏ quặng sắt ĐBTB sử dụng chủ yếu máy khoan xoay cầu, máy xúc ЭКГ, các thiết bị này không phù hợp với các mỏ quặng sắt có điều kiện tự nhiên phức tạp ở VN

1.7 Kết luận

Theo điều kiện tự nhiên và ĐCTV các mỏ được phân thành 3 nhóm: Đơn giản, phức tạp và rất phức tạp Hiện nay, tại nhiều mỏ các thông số HTKT không đảm bảo đúng theo thiết kế, công nghệ và ĐBTB khai thác chưa phù hợp với điều kiện tự nhiên và quy mô sản xuất của các mỏ Đến nay, đã có một số công trình ở trong nước và ngoài nước nghiên cứu về công nghệ khai thác quặng sắt, tuy nhiên các công trình đều chưa đề cập đầy đủ và chưa chú trọng đến điều kiện tự nhiên, địa chất và ĐCTV phức tạp của các mỏ Để đáp ứng nhu cầu phát triển của toàn ngành trong giai đoạn sắp tới, đòi hỏi phải nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật công nghệ hợp lý

Chương 2: Nghiên cứu công nghệ khai thác có tiềm năng áp dụng cho các mỏ quặng sắt lộ thiên ở Việt Nam

2.1 Khái quát vấn đề

Điều kiện tự nhiên của các mỏ quặng sắt lộ thiên VN đa số thuộc loại phức tạp, trữ lượng nhỏ Từ đó những yêu cầu cơ bản đặt ra với công nghệ khai thác và ĐBTB sử dụng cho các mỏ là:

1 Công nghệ khai thác phải linh hoạt, có khả năng ứng phó kịp thời với những biến động của thời tiết khí hậu, tận thu được nhiều nhất tài nguyên trong lòng đất, ít gây ô nhiễm môi trường;

2 Thiết bị sử dụng phải thích nghi với địa hình miền núi, cơ động, công suất nhỏ vừa phải, phù hợp với tuổi thọ mỏ, có khả năng khai thác chọn lọc, hoạt động được trong không gian chật hẹp

2.2 Công nghệ khai thác dưới mức thoát nước tự chảy

1 Công nghệ khai thác đáy mỏ 2 cấp:

- Yêu cầu cần thiết, chiều dài toàn bộ đáy mỏ phải đủ để bố trí 2 lần hào dốc từ tầng trên xuống tầng dưới cho đến độ sâu cuối

- Chiều dài đáy thấp của mỏ xác định:

đ

t

t T

ctg ctg h L

.1

λ

, m (2.9)

- Chiều dài đáy cao của mỏ xác định:

L2 =Lt−[L1+h(ctgα+ctgγđ)], m (2.10) Trong đó: h- chiều cao tầng, m; α, γđ- góc nghiêng sườn tầng và

đầu bờ mỏ, độ; Lt- chiều dài của tuyến phân chia 2 cấp đáy mỏ, m; λ-

hệ số phân mùa; tc- thời gian đào một khu vực hào chuẩn bị, năm;

LK- chiều dài bloc máy xúc, m

2 Đào sâu đáy mỏ và khai thác quặng bằng MXTLGN

Khi sử dụng MXTLGN để đào sâu đáy mỏ có thể tiến hành đồng thời nhiều gương chuẩn bị trên toàn bộ chiều sâu của hào, có thể đào hào dốc độc lập với đào hào chuẩn bị; công tác chuẩn bị tầng mới và khai thác quặng ở đáy mỏ theo phân tầng, bóc đất đá trên toàn tầng

2.3 Công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn

- Khi sử dụng các thiết bị công suất nhỏ và bố trí hoạt động trên

tất cả các tầng, góc nghiêng bờ công tác nhỏ và được xác định:

B n arcctg

- Khi sử dụng thiết bị công suất lớn là tiền đề để tăng góc nghiêng

bờ công tác Khi đó sẽ cho phép điều hòa chế độ công tác mỏ, tăng hiệu quả kinh tế của doanh nghiệp

2.4 Công nghệ khai thác chọn lọc các mỏ quặng sắt

Sử dụng MXTL khai thác chọn lọc đối với các mỏ quặng sắt có cấu tạo địa chất và ĐCTV phức tạp, quy mô trữ lượng nhỏ như nước

ta là hoàn toàn phù hợp Các mỏ có điều kiện ĐCTV phức tạp, MXTLGN sử dụng gương xúc phía dưới mức máy đứng sẽ giảm

khối lượng đào hào chuẩn bị và các thiết bị không bị ảnh hưởng bởi đáy mỏ lầy lội

2.5 Phân tích tiềm năng sử dụng các thiết bị cho các mỏ quặng sắt lộ thiên VN

- Khâu chuẩn bị đất đá: Khâu này có thể dùng phương pháp cơ

giới; năng lượng chất nổ; thuỷ lực, v.v trong đó, công nghệ KNM

vẫn là phương pháp được sử dụng phổ biến, đặc biệt là ở VN

- Khâu xúc bốc: Thiết bị xúc bốc gồm: Loại có cơ cấu công tác

hoạt động liên tục và không liên tục Theo đặc điểm công nghệ: Máy xúc tay gàu kéo cáp; MXTL; máy xúc gàu treo; máy chất tải; máy ủi

- Khâu vận tải: Thiết bị bao gồm ô tô, đường sắt, băng tải, trục

tải, vận tải liên hợp

2.6 Kết luận: Công nghệ khai thác với đáy mỏ 2 cấp được ứng

dụng có hiệu quả trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh Trong

những năm qua các mỏ than lộ thiên VN áp dụng và hoàn thiện dần công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn, công nghệ khai thác chọn lọc Tuy nhiên, để áp dụng được cho các mỏ quặng sắt có điều kiện tự nhiên phức tạp của nước ta, cần có những điều chỉnh, hoàn thiện một số vấn đề trong các giải pháp kỹ thuật công nghệ cho phù hợp với điều kiện của các mỏ

Chương 3: Nghiên cứu các giải pháp công nghệ khai thác phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động cho các mỏ quặng sắt lộ thiên trong điều kiện tự nhiên phức tạp Việt Nam 3.1 Nghiên cứu hoàn thiện công tác đào sâu cho các mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy

1- Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ khai thác mỏ gồm 2

nhóm: Nhóm 1 các yếu có ảnh hưởng lớn gồm: Chiều cao tầng (h),

chiều dài blốc máy xúc (LK), năng suất máy xúc tham gia chuẩn bị tầng mới (Qx); Nhóm 2 các yếu tố có ảnh hưởng ít gồm: Chiều rộng

mặt tầng công tác (Bmin), góc dốc thân quặng (γ)

2- Để tăng tốc độ đào sâu đáy mỏ, tốc độ đào hào chuẩn bị, và tốc

độ dịch chuyển dọc của tuyến công tác: Cần giảm chiều cao tầng, giảm chiều dài bloc máy xúc và giảm chiều rộng mặt tầng công tác

3.2 Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn cho các mỏ quặng sắt lộ thiên VN

3.2.1 Ý nghĩa của việc nâng cao góc nghiêng bờ công tác: Tăng

góc nghiêng bờ công tác, cho phép tăng hiệu quả kinh tế của doanh nghiệp Với các mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện địa chất phức tạp, khi xác định góc nghiêng bờ công tác ngoài yếu tố công nghệ, còn

phải xét đến khả năng thay đổi các yếu tố địa kỹ thuật của các mỏ

3.2.2 Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới góc nghiêng bờ công tác và khả năng nâng cao góc nghiêng bờ công tác khi khai thác các mỏ quặng sắt dưới mức thoát nước tự chảy, bao gồm:

1- Khi giảm chiều rộng mặt tầng công tác, hoặc tăng chiều cao tầng,

sẽ cho phép tăng góc nghiêng bờ công tác

2- Phương pháp khai thác ảnh hưởng rất lớn đến góc nghiêng bờ công tác:

- Khi sử dụng các thiết bị có công suất nhỏ xảy ra 3 trường hợp:

+ Khi tất cả các tầng trên bờ công tác đều là tầng công tác và sử dụng dải khấu thông tầng, góc nghiêng bờ công tác là nhỏ nhất; + Khi sử dụng dải khấu cụt, góc nghiêng bờ công tác được nâng lên đáng kể;

+ Khi bờ công tác hình thành các nhóm tầng, trên các nhóm tầng khấu đuổi hoạt động song song, góc nghiêng bờ công tác sẽ lớn hơn

so với hai trường hợp trên

- Khi sử dụng thiết bị có công suất lớn xảy ra 2 trường hợp:

+ Nếu số máy xúc ít hơn hoặc bằng số tầng trong nhóm (Nx ≤ m),

sử dụng phương pháp khấu đuổi giữa các tầng trên bờ công tác với luồng xúc cụt, góc nghiêng bờ công tác sẽ lớn nhất được xác định:

,.'

4

h n

ctg h n B B n arcctg

t

t vt

t C

α

Trong đó: Bvt- chiều rộng đường vận tải, m

+ Nếu số máy xúc lớn hơn số tầng trong nhóm (Nx > m), các nhóm tầng trên bờ mỏ khấu đuổi, hoạt động song song, góc nghiêng

bờ công tác trường hợp này nhỏ hơn so với biểu thức (3.15)

- Lựa chọn góc nghiêng bờ công tác hợp lý khi chiều cao bờ mỏ lớn:

Khi mỏ khai thác tới độ sâu (H), góc nghiêng bờ công tác φ0 (hình 3.12) Khi mỏ khai thác thêm độ sâu (∆H) và bổ sung các thông tin về địa chất và ĐCTV, góc nghiêng bờ công tác xác định là φt Khi góc nghiêng bờ công tác là φt

1

, tương ứng với khả năng để bờ mỏ không xảy ra trượt lở là β1 Khi đó độ tin cậy của giá trị thu được từ khả năng bán quặng được xác định:

1

q β

q G P

P= , đồng (3.17) Trong đó: Pq- khối lượng quặng khai thác được, tấn; Gq- giá bán quặng, đồng/tấn

L,10 6 đồng

n

Hình 3.14: Đồ thị sự phụ thuộc giữa lợi nhuận L và hệ số dự

), tương ứng với khả năng để bờ mỏ không xảy ra trượt lở là β2 > β1 Khi đó có thể xác

và φt

1

, m3; Cđ- chi phí bóc 1m3 đất đá, đồng/m3; Cq- chi phí khai thác 1 tấn quặng, đồng/tấn; Cp- chi phí phụ trợ, đồng/tấn

Mối quan hệ giữa lợi nhuận (L) và hệ số dự trữ ổn định (n) theo hàm phụ thuộc L = f(n) (hình 3.14), từ đó xác định được lợi nhuận lớn nhất (Lmax) tương ứng với góc nghiêng bờ công tác φt

*

và giá trị

tin cậy β Góc nghiêng bờ công tác phải thỏa mãn điều kiện:

kt t

(φCi- xác định theo điều kiện công nghệ)

3.3 Nghiên cứu khai thác với đáy mỏ hai cấp đối với các mỏ

có điều kiện ĐCTV phức tạp

3.3.1 Áp dụng công nghệ khai thác đáy mỏ hai cấp đối với các

mỏ có chiều dài đường phương lớn

Các mỏ có chiều dài theo đường phương lớn và ĐCTV phức tạp, cần phải áp dụng công nghệ khai thác với đáy mỏ 2 cấp Đối với mỏ

Thạch Khê thời gian chuẩn bị tầng mới của đáy thấp ngoài các công

việc: Đào hào dốc, đào hào chuẩn bị, mở rộng tầng, còn phải thực hiện nạo vét bùn, nên chiều dài đáy thấp được xác định:

−

=

αγ

ϕ

λ

ctg h b h K

h ctg ctg

h

t n

Q L

C b

b

d x

)12(

Trong đó: td- thời gian đào hào dốc, tháng; Vb- khối lượng bùn đất trôi xuống đáy mỏ, m3; hb- chiều dày lớp bùn ở đáy mỏ, m; Kb- hệ số giảm năng suất của máy xúc khi xúc bùn lẫn nước, Kb = 0,45÷0,6; bc

- chiều rộng đáy hào chuẩn bị, m

3.3.2 Lựa chọn công nghệ phân khu vực khai thác theo mùa:

Các mỏ có thiết bị khai thác hạn chế và yêu cầu sản lượng không cao, có thể áp dụng phương pháp khai thác phân khu vực theo mùa

Ưu điểm của phương pháp này: Đảm bảo sự ổn định sản xuất giữa các mùa trong năm; tốc độ xuống sâu ở trường hợp này lớn hơn so với chuẩn bị trên toàn bộ chiều dài đáy mỏ; cho phép điều hòa chất lượng quặng khai thác giữa 2 khu vực

3.4 Nghiên cứu xây dựng các sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc đối với các vỉa quặng (gốc) có cấu trúc địa chất phức tạp

3.4.1 Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng:

Tổn thất và làm nghèo phụ thuộc vào phương pháp khai thác ở vùng tiếp xúc giữa đất đá và quặng, các thông số HTKT, thế nằm và cấu tạo của thân quặng, các thông số làm việc của máy xúc, v.v…

3.4.2 Các nguyên nhân gây lên tổn thất và làm nghèo quặng trong quá trình khai thác lộ thiên, bao gồm:

Do công tác thăm dò; do công nghệ khai thác; do quá trình sản xuất; do công tác thiết kế Tuy nhiên, luận án chỉ nghiên cứu biện pháp KNM và xúc bốc chọn lọc đối với các mỏ khai thác quặng gốc

3.4.3 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới tổn thất và làm nghèo khi khai thác mỏ quặng sắt lộ thiên, bao gồm:

Tính chất cơ lý của đất đá và quặng, sản trạng thân quặng, vị trí

mở vỉa và hướng phát triển công trình mỏ, dung tích gàu xúc, chiều cao tầng quặng

3.4.4 Công nghệ KNM khai thác chọn lọc quặng sắt gốc

Có thể áp dụng một số phương pháp nổ mìn sau: Nổ tách các lớp quặng và đá phân bố trên cùng khu vực tầng; nổ giữ nguyên ranh giới tự nhiên của thân quặng; nổ theo phân tầng; nổ phân đoạn cột thuốc trong lỗ khoan; nổ tách theo dải cụt; lựa chọn và sử dụng sơ đồ khởi nổ hợp lý

3.4.5 Xác định chiều cao xúc chọn lọc của MXTL:

- Trường hợp MXTLGN đứng trên vách thân quặng xúc với

gương trên mức máy đứng, chất tải vào ô tô đứng cùng mức (hình 3.24) Chiều cao xúc chọn lọc:

h = X sinγ , m (3.38)

Hình 3.24: Sơ đồ xác định

mối quan hệ giữa các

thông s ố làm việc của

Hình 3.25: Sơ đồ xác định mối quan

hệ giữa các thông số của MXTLGN với góc cắm thân quặng và chiều cao xúc chọn lọc khi máy xúc đứng trên nóc tầng quặng xúc gương phía dưới

Trong đó: X1, X2, X3- phần chuyển động thẳng của gàu xúc với thân quặng

MXTLGN có thể đứng ở mức trung gian xúc cả trên và dưới mức máy đứng Để xác định hC1, hC2, hC3 luận án đã xây dựng phền mềm Chương trình tính chiều sâu (cao) xúc chọn lọc bằng MXTLGN

3.4.6 Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng vùng tiếp xúc giữa đất đá và quặng khi khai thác:

Khi sử dụng MXTL khai thác quặng thường xảy ra trường hợp:

Tổn thất ở vách vỉa quặng và trụ lớp đá kẹp cần xúc riêng, làm nghèo

1 Trường hợp mỏ có một thân quặng

a Khi thân quặng có vách và trụ chỉnh hợp với nhau

* Khi điều kiện ĐCTV của mỏ phức tạp, đáy mỏ luôn lầy lội:

MXTLGN xúc gương phía dưới và chất tải vào ôtô đứng cùng mức (hình 3.29a) Các thông số cơ bản: Chiều cao phân tầng h = h ;