đồ án tốt nghiệp trường đại học mỏ địa chất đề tài khai thác mỏ quặng sắt thạch khê huyện thạch hà tỉnh hà tĩnh

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 1 Lớp Khai thác A.K53 CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU MỎ VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CỦA KHOÁNG SÀNG 1.1. Vị trí và đặc điểm địa lý tự nhiên. 1.1.1. Vị trí địa lý. Mỏ quặng sắt Thạch Khê nằm trên địa phận 3 xã Thạch Khê, Thạch Đỉnh và Thạch Hải thuộc huyện Thạch Hà - tỉnh Hà Tĩnh, cách thành phố Hà Tĩnh 8 km về phía Đông, trung tâm của mỏ cách bờ biển Đông khoảng 1,6 km. Tọa độ địa lý khu mỏ như sau: Kéo dài từ 10555’30’’ đến 10559’00’’ độ kinh đông. Rộng từ 1820’00’’ đến 1826’00’’ vĩ độ bắc. Thuộc tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 5000. Diện tích nghiên cứu mỏ sắt Thạch Khê khoảng 8 km 2 . 1.1.2. Hệ thống giao thông: 1. Đường bộ: Quốc lộ 1A chạy qua thành phố Hà Tĩnh, có đường ôtô vận tải theo hướng Đông – Đông Bắc từ mỏ tới thành phố Hà Tĩnh dài 8 km. 2. Đường thủy: Phía Bắc mỏ có cảng Cửa Sót cách mỏ khoảng 3 km. Sông Cửa Sót có chiều sâu lớn và chiều rộng từ 1 – 2 km (thay đổi do thủy triều), tàu thuyền có tải trọng lớn đi lại thuận tiện. Phía Nam mỏ có cảng nước sâu Vũng Áng cách mỏ khoảng 40 km, phục vụ tàu có trọng tải lớn. 3. Đường sắt Đường sắt nối từ Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh nằm ở phía Tây vùng mỏ cách 24 km. 1.1.3. Đặc điểm địa hình, khí hậu, sông suối. 1.1.3.1. Địa hình: Địa hình khu mỏ tương đối bằng phẳng phân bố trên bãi cát ven biển, độ cao tuyệt đối của bề mặt phần trung tâm là +5 ÷ +7m. Theo cốt cao địa hình có thể phân chia khu mỏ ra làm 3 dải phát triển theo hướng Tây – Bắc. - Dải phía đông: Dải này nằm ven biển, nó có chiều rộng khoảng 1km và bao gồm các cồn cát tương đối lớn liên tiếp tạo thành một miền địa hình cao ngăn cách khu mỏ với biển. Nơi cao nhất 19,65 m, phổ biến từ 10 ÷ 15 m. - Dải trung tâm: Dải này bao trùm toàn bộ diện tích có quặng, chiều rộng dải khoảng 1,5 km. Địa hình bằng phẳng. Độ cao phổ biến từ 6 ÷ 7 m. Ở phía Nam có một số cồn cát nhỏ, độ cao từ 10 ÷ 12 m. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 2 Lớp Khai thác A.K53 - Dải phía Tây và Tây Bắc: Dải này có chiều rộng khoảng 600 ÷ 700 m. Nó gồm các cồn cát nhỏ, chạy nối tiếp nhau, tạo thành một miền hẹp kéo dài lên tận đồi Kiều Mộc. Độ cao phổ biến từ 9 ÷ 12 m. Riêng đồi Kiều Mộc có độ cao 66,91m. Xa hơn nữa về phía Tây Bắc khu mỏ có núi Nam Giới cao 373 m. 1.1.3.2. Đặc điểm mạng sông suối, ao, hồ. Mỏ sắt Thạch Khê chạy dài theo bờ biển. Nó nằm giữa bờ biển Vịnh Bắc Bộ và sông Thạch Đồng. Sông này nối với sông Cửa Sót. Khoảng 3 km về phía Tây Bắc khu mỏ là cửa sông Cửa Sót. Cửa sông rộng thông ra biển. Khi thủy triều dâng cao nhất mực nước tối thiểu ở cốt + 1,76 m. Trong khu mỏ có hai hồ nhỏ. Hiện nay, dọc theo sông Thạch Đồng và Rào Cái đã có hệ thống đê bảo vệ khu mỏ từ phía Tây khỏi lũ lụt từ sông vào mùa mưa. 1.1.3.1. Đặc điểm khí hậu: Khí hậu của vùng mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới. Từ tháng 1 đến tháng 5 là mùa khô. Từ tháng 6 đến tháng 12 là mùa mưa. Từ tháng 9 đến tháng 11 thường có những trận mưa kéo dài và gió bão. Lượng mưa trung bình hàng năm từ 2 500 đến 2 800 mm. Lượng mưa trong tháng 4 khoảng 75,7 mm. Lượng mưa trong tháng 10 khoảng 875,1 mm. Lượng mưa tập trung chủ yếu từ tháng 6 đến tháng 12 với tổng lượng mưa đo được là 2 390,5 mm chiếm 89,1% tổng lượng mưa cả năm. Số ngày có mưa trong năm là 124 đến 150 ngày. Lượng mưa cực đại đo được trong 1 ngày đêm là 657 mm. Lượng nước bốc hơi từ 1300 ÷ 1800 mm. Vào mùa xuân và mùa thu nhiệt độ từ 16C ÷ 20C, mùa đông 6C ÷ 15C, còn vào mùa hè nhiệt độ lên tới 28C ÷ 38C. Tại khu mỏ có 3 hướng gió: Gió mùa đông bắc chủ yếu thổi từ tháng 9 đến tháng 11 với tốc độ cấp 4 ÷ 5 cho đến cấp 7 mang theo không khí lạnh và mưa phùn kéo dài hoặc mưa rào. Gió Đông nam và gió Nam làm cho không khí mát mẻ kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8. Gió Tây làm cho không khí khô và ngột ngạt. 1.1.6. Đặc điểm kinh tế - xã hội. Tỉnh Hà Tĩnh nằm ở miền trung của Việt Nam, phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, Nam giáp tỉnh Quảng Bình và Tây giáp Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, phía Đông giáp với biển Đông. Diện tích của tỉnh là 6 055 km 2 . Dân số 1270 000 người (2009). Tỉnh Hà Tĩnh có 1 thành phố là Hà Tĩnh, 1 thị xã là Hồng Lĩnh và 10 huyện, 80% địa bàn của tỉnh là địa hình đồi núi. Dải hẹp dọc bờ biển có địa hình tương đối phẳng, có 104 nghìn ha là diện tích canh tác nông nghiệp. Độ dài bờ biển là 137 km. Vùng nước ven bờ biển có nhiều hải sản. Rừng phủ 165 nghìn ha, chủ yếu là rừng trên núi cao. Có rừng Vũ Quang là Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 3 Lớp Khai thác A.K53 rừng nguyên sinh được bảo tồn. Ngoài mỏ Thạch Khê tỉnh còn có mỏ thiếc Sơn Kim cách Hà Tĩnh 115 km về phía Tây, mỏ than Hương Khê và đá ốp lát, nhiều nơi có dấu hiệu vàng sa khoáng. Trong tỉnh còn có nhiều khu mỏ vật liệu xây dựng (cát, sỏi và đá xây dựng). Mỏ đá granit ở gần khu mỏ Thạch Khê, rất thuận lợi cho sản xuất đá dăm đạt công suất 126 triệu m 3 /năm. Trên địa bàn tỉnh có 170 đơn vị xây dựng, trong đó có 8 đơn vị là của nhà nước, 7 đơn vị xây dựng cầu - đường. Dân số ở tuổi lao động vào năm 2003 là 596 nghìn người. Dự kiến mức tăng thêm 35 nghìn người vào năm 2005 và 68 nghìn người vào năm 2010. Lực lượng lao động không có tay nghề và trình độ chiếm 90%, làm ruộng 80%, chỉ có 3,5% có trình độ trung cấp và 1% có trình độ đại học, hiện nay vấn đề tạo công ăn việc làm cho nhân dân là một nhiệm vụ cấp bách của tỉnh. Việc xây dựng khu liên hợp khai thác - tuyển quặng và luyện kim sẽ tạo việc làm cho hàng chục nghìn lao động. 1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất, thiết kế khai thác mỏ. 1.2.1. Công tác nghiên cứu địa chất khu mỏ từ 1960-1987. - Giai đoạn từ 1960-1964: Phát hiện, khoan kiểm tra và đo địa vật lý để xác định sơ bộ điều kiện địa chất khu mỏ. - Giai đoạn 1970-1987: Tìm kiếm tỷ mỷ bằng khoan thăm dò; Thăm dò sơ bộ; Thăm dò tỷ mỷ (1981-1984). Việc thăm dò mỏ Thạch Khê do các chuyên gia Liên Xô và Việt Nam thực hiện. Kết quả báo cáo thăm dò mỏ Thạch Khê đã được Hội đồng Xét duyệt trữ lượng Khoáng sản phê duyệt (số 153/QĐ-HĐ, ngày12/4/1985). Tổng trữ lượng địa chất toàn mỏ là 544.080.000 tấn, trong đó quặng gốc có 488.389.700 tấn và quặng Deluvi có 55.690.400 tấn. Hàm lượng trung bình của quặng xem bảng 1.1. Chiều dài thân quặng tới 3.030 m, chiều rộng 200 ÷ 600 m, chiều dày thay đổi từ 22 ÷ 400 m. Quặng nằm sâu từ – 42 m đến – 750 m. Bảng 1.1: Hàm lượng trung bình của quặng ở các độ sâu. Độ sâu (m) Trữ lượng, triệu tấn Fe -tổng, % Mn, % Zn, % S, % P, % - 400 320,900 61,5 0,21 0,07 0,063 0,031 - 750 544,080 59,42 0,264 0,071 0,112 0,018 1.2.2. Công tác thiết kế khai thác mỏ. Luận chứng KT-KT do Liên Xô lập năm 1984-1985: Luận chứng kinh tế - kỹ thuật xây dựng Khu liên hợp luyện kim công suất 1,5 triệu tấn/năm do Liên Xô lập năm 1985 chia làm 3 giai đoạn đầu tư như sau: - Giai đoạn I: Nhà máy luyện thép lò điện sử dụng thép phế công suất Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 4 Lớp Khai thác A.K53 500.000 tấn/năm. - Giai đoạn II: Khai thác mỏ quặng sắt Thạch Khê với công suất 3,45 triệu tấn/năm để sản xuất quặng thương phẩm cho xuất khẩu (giai đoạn đầu) và sau đó cung cấp cho Nhà máy luyện kim được xây dựng trong giai đoạn III. Trong trường hợp cần thiết công suất khai thác có thể tăng tới 6 ÷ 7 triệu tấn/năm. - Giai đoạn III: Nhà máy luyện kim công suất 1500 000 tấn/năm theo công nghệ “Lò cao - Lò thổi ôxy”. * Các báo cáo lập Giai đoạn từ năm 1991-1997: + Báo cáo tiền khả thi khai thác mỏ do Krup - Lohrho Pacific lập1990- 1991. Báo cáo do liên Công ty Krupp - Lohrho Pacific lập với công suất khai thác là 10 triệu tấn quặng/năm. Khai thác tới độ sâu –400 m đạt sản lượng là 304 triệu tấn. Sản phẩm chủ yếu dùng cho xuất khẩu. Tổng mức đầu tư ban đầu là 683 triệu USD. Với giá quặng là 76,85 USD/tấn, dự án có tính khả thi, tỷ suất thu hồi nội bộ IRR = 14,4%. Thời hạn hoàn vốn là 8,4 năm. + Báo cáo TKKT khai thác mỏ do các Công ty Nhật Bản lập năm 1991. Nhóm các công ty của Nhật Bản do Công ty Nippon Steel đứng đầu cùng với Mitsui, Nichimen và Nissho Iwai đã lập Báo cáo tiền khả thi khai thác mỏ quặng sắt Thạch Khê với công suất 5 triệu tấn/năm. Báo cáo đã trình Bộ Công nghiệp nặng tháng 12/1991. + Báo cáo do UNIDO lập năm 1992. Báo cáo do UNIDO lập là báo cáo hỗ trợ cho Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi của Krupp - Lohrho Pacific đã sử dụng kết quả thăm dò của Việt Nam với công suất khai thác 10 triệu tấn/năm. Mục tiêu xuất khẩu là chính và một phần cung cấp cho Lò cao. + Báo cáo do Công ty Dr.Otto Gold và RE lập năm 1994. Trong giai đoạn 1 của Báo cáo nghiên cứu khả thi do Krupp - Lohrho chủ trì đã thuê Công ty Tư vấn kỹ thuật Dr. Otto Gold lập “Báo cáo đánh giá địa chất và chất lượng mỏ quặng sắt Thạch Khê” và Công ty Rheinbraun Engineeri (RE của LB Đức) lập “Báo cáo tháo khô mỏ”. Tổng chi phí cho thoát nước là 438,8 triệu USD. Báo cáo của RE cho thấy về phương diện kỹ thuật vấn đề nước ngầm và nước mặt có thể kiểm soát được. + Báo cáo khả thi chi tiết của Consortium lập 1995-1997. Dựa vào kết quả nghiên cứu của CTy Dr. Otto Gold, RE và khảo sát hiện trường, Consortium gồm Krupp (Đức), Genrco (Nam Phi) và Mitsubisshi (Nhật Bản) đã phối hợp lập Báo cáo khả thi chi tiết khai thác mỏ Thạch Khê với công suất 10 triệu tấn/năm. Sản phẩm chủ yếu dùng để xuất khẩu. Nhưng khi phân tích xác định thấy hàm lượng kẽm (Zn) trong quặng Thạch Khê cao (0,07%) so với quặng thế giới nên việc xuất khẩu quặng sắt Thạch Khê gặp khó khăn, vì Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 5 Lớp Khai thác A.K53 vậy Consortium đã quyết định ngừng việc lập báo cáo khả thi chi tiết Dự án khai thác mỏ Thạch Khê. 1.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất. 1.3.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng mỏ. a. Nếp uốn: Trong phạm vi mỏ sắt Thạch Khê – Hà tĩnh, trên bản đồ địa chất tỷ lệ 1:5000 thể hiện rõ sự phức tạp của chế độ kiến tạo ở đây. Trên phần phía Bắc, Tây Bắc quan sát cấu trúc của một nếp lồi không hoàn chỉnh, trục kéo dài theo Đông Bắc – Tây Nam. Nhân của nếp lồi có sự tham gia của trầm tích D 1-2 và granit, về phía Đông, Đông Nam thể hiện rõ cấu trúc cánh của một nếp lõm. Tham gia vào cấu trúc đó có các đá hoa C 1 , C 2 – P 1 và T 2-3 . Chuyển tiếp giữa cấu trúc lồi sang cấu trúc lóm được thể hiện bằng bậc kiến tạo lớn gọi là đức gãy trước quặng (I). đức gãy đó tạo nên đới dập vỡ cà nát, rộng theo phương á kinh tuyến mà sau này là chỗ thuận lợi để tích tụ quặng và tạo thành thân quặng manhetit Thạch Khê. Nghiên cứu mẫu lõi khoan và kết quả phân tích mẫu thạch học thấy rõ các đá trầm tích D 1-2 phân bố ở nhân nếp lồi có thành phần phức tạp, thế nằm không ổn định, có góc dốc thay đổi lớn (50 0 ÷ 10 0 , cá biệt 75 0 ), đá bị vò nhàu uốn lượn mạnh. Gần lên phía Bắc, Tây Bắc mức độ biến chất nhiệt mạnh, chiều dày đới phong hóa khá lớn. Chuyển dần sang phía Đông, Đông Nam trong phạm vi cánh của nếp lõm các trầm tích trẻ tuổi C 1 , C 2 – P 1 và T 2-3 có nếp uốn mềm mại hơn, đơn giản hơn, góc nghiêng tương đồi thoải (30 0 ÷ 45 0 ). Chế độ kiến tạo phức tạp của vùng mỏ thể hiện rõ nét hơn quan những hệ thống đức gẫy ngang dọc mà dấu vết của chúng là những đới dăm kiến tạo, những quặng oxy hóa mạnh liệt những đới nâng cụt dạng bậc thang, những trũng sâu Nenogen ở trung tâm mỏ. b. Đứt gẫy: Dựa vào những đặc điểm của đứt gẫy có thể phân thành hai loại: Đứt gẫy trước quặng và đứt gẫy sau quặng. 1. Đứt gãy trước quặng: Đứt gãy trước quặng được coi là đứt gãy cổ nhất ở mỏ. Do có những hoạt động kiến tạo ở các giai đoạn sau và những quá trình biến chất nhiệt, biến chất tiếp xúc trao đổi xóa nhòa nên rất khó phát hiện. Dấu hiệu của đứt gẫy cổ tìm được trên các mỗi lõi khoan qua các quán trình thăm dò. Đây là một đới dăm kết tái kết tinh khá rộng (150 ÷ 200 m) chạy dài từ Bắc đến Nam, gặp trong nhiều lỗ khoan, LK 6, LK 47, LK 52, LK 94, LK 125, LK 230, LK 232. Thành phần của những mành dăm là đá hoa, đá sừng, xi măng là mùn đá và các khoáng vật quặng pirit, pirotin, manhetit. Đứt gẫy có phương á kinh tuyến cắm Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 6 Lớp Khai thác A.K53 dốc về phía Tây, trên các mặt cắt địa chất thấy rõ cánh phía Tây nâng lên, cánh phía Đông hạ xuống, biên độ dịch chuyển đứng khoảng 80 ÷ 100m, biên độ dịch chuyển ngang khó xác định. Đứt gẫy không cắt qua tầng T2-3, đới đạp vỡ cà nát là điều kiện thuận lới cho việc tích tụ quặng và tạo nên thân quặng manhetit sau này. 2. Đứt gãy sau quặng: Hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc – Đông Nam, gần song song với đường bờ, bao gồm: đứt gãy II 1 , II 2 . Hai đứt gẫy này cắm về hướng tây với góc dốc khoảng 40 0 ÷ 45 0 . Do ảnh hưởng hoạt động của hai đứt gẫy này vùng mỏ được nâng dần lên từ Tây sang Đông theo dạng bậc thang. Dấu hiệu của chúng là những dập vỡ cà nát, những đới dăm kết kiến tạo trong các lỗ khoan: Lk235, LK604, LK257, LK530, LK573A, LK554… Biên độ dịch chuyển của chúng khoảng 80 ÷ 100m. Hệ thống đứt gẫy thứ 2 được coi là những đứt gẫy trẻ nhất trong vùng mỏ, bao gồm III 1, 2, 3, 4, 5, 6, . Trong phạm vi mỏ phát triển đứt gẫy III 4 , chúng có phương Đông Bắc – Tây Nam, tất cả đều là những đứt gẫy thuận, có góc cắm thay đổi từ 45 0 ÷ 75 0 đến 80 0 (đứt gãy III 4 ). Rất có thể những đứt gẫy này sinh thành trong kỷ nguyên Neogen và gây nên những nâng tụt khối tảng, vết tích của những đứt gẫy này để lại trong nhiều lỗ khoang, đặc biệt là phần bắc của thân quặng manhetit bị vỡ vụn, oxy hóa mãnh liệt. Ngoài ra còn thể hiện bằng những đai mạch thạch anh trên đồi Kiều Mộc hoặc bằng sự phân chia thành hai phần của dị thường từ Bắc vào Nam Khê. Đứt gẫy III 4 chia thân quặng thành hai phần và là ranh giới giữa quặng manhetit nguyên sinh ở phía Nam và quặng manhetit bị ôxy hóa ở phía Bắc. Biên độ dịch chuyển đứng và ngang của những đứt gãy sau quặng không xác định được trọn ven, những quan sát trên các mặt cắt địa chất có thể đoán chúng có dịch chuyển đứng khoảng 50 ÷ 80 m và dịch chuyển ngang khoảng 100 m. 1.3.2 Đặc điểm địa chất mỏ sắt Thạch Khê. Mỏ sắt Thạch Khê chiếm một phần diện tích tờ bản đồ địa chất vùng tỷ lệ 1:10000. Khối granit γ 4 T 3 xuyên cắt các tầng trầm tích cổ tạo ra một đới biến chất tiếp xúc bao quanh khối quặng sắt. Sau đây là những đặc điểm thạch học các tầng đá vây quanh thân quặng manhetit như sau: A Đặc điểm thạch học tầng đá biến chất. 1. Tầng đá sừng xen đá hoa (D 1-2 tk): Tầng đá sừng xen đá hoa (D 1-2 tk) gặp ở bắc, tây bắc thân quặng manhetit, ngoài ra còn gặp trong một số lỗ khoan ở phía tây thân quặng: LK 48, LK 51… Đá của tầng bao gồm: Trầm tích lục nguyên xen cacbonat bị biến chất phân lớp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 7 Lớp Khai thác A.K53 mỏng, sọc dải mỏng, vò nhàu, uốn lượng mạnh, nhiều nơi có cấu tạo dạng dải, xen kẽ nhịp nhàng giữa đá phiến vôi silic, chiều dày các lớp thay đổi từ 1÷ 2 m đến 3 ÷ 4 m và lớn hơn. Mức độ xen kẽ giữa đá sừng, đá hoa có sự thay đổi: Từ tuyến T 88 trở lên phía Bắc đá hoa màu xám, xám tối chiếm ưu thế, đá sừng chỉ là những dải thưa thớt. Do có nguồn gốc từ trầm tích lục nguyên xen kẽ cacbonat nên thành phần đá sừng và đá hoa D 1-2 tk rất phức tạp. Dựa vào thành phần thạch học có thể phân chia các đá chủ yếu của tầng thành các loại sau: a. Các loại đá sừng gồm: - Đá sừng thạch anh cacbonat. - Đá sừng cocdierit cacbonat. - Đá sừng epiđot – zoizitit. - Đá sừng piroxen plagiocla. - Đá sừng fenpat – thạch anh. - Đá sừng xcapolit – piroxen. - Đá sừng đốm vết. - Đá sừng silic bị sừng hóa. b. Các loại đá hoa: Các loại đá hoa xen kẽ trong đá sừng làm thành những thấu kính kéo dài hoặc những lớp mỏng, sơ bộ phân thành: Đá hoa màu xám sanh, sám sẫm, xám đen, kết tinh hạt nhỏ đến vừa, đôi nơi hạt lớn. Thành phần chủ yếu là canxit. Ngoài ra còn có thạch anh diopxit… và ít manhetit. Oficanxit là đá hoa bị xecpentin hóa màu xám trắng, phớt lục cấu tạo khối và phân lớp không rõ ràng. Thành phần: canxit, xecpentin, ngoài ra có tismutcovit, piroxen, xpinen và manhetit. Các nguyên tố tham gia vào thành phần đá hoa D 1-2 tk gồm Al, Si, Mg, Ca, Fe 3%, Mn, Ti chiếm từ 0,03% đến 0,05%, Co, Ni, Cu, Pb, Ga chiếm 0,001%. Tính chất cơ lý của các loại đá sừng, đá hoa tầng D 1-2 tk xem bảng 1.2. 2. Tầng đá hoa xen đá sừng (C 1 ): Đá hoa xen đá sừng C 1 phát triển ở Đông Bắc mỏ và nằm ở phía Đông đứt gẫy cổ (I). Tầng gồm trầm tích cacbonat xen kẽ bột kết, đá phiến sét, phiến silic, phiến sét vôi đá vôi phân lớp mỏng đến vừa biến chất thành đá hoa và đá sừng màu xám, xám đen có grafit. Thành phần đá tương đối phức tạp, mức độ biến chất của đá phụ thuộc vào vị trí của chúng so với thân quặng. Các loại đá chủ yếu của tầng: - Đá sừng thạch anh cacbonat có màu xám sáng, cấu tạo khối đến phân lớp kiến.trúc hạt biến tinh. Thành phần gồm : thạch anh, cacbonat ít khoáng vật quặng. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 8 Lớp Khai thác A.K53 - Đá sừng thạch anh cacbonat anđaluzit - thành phần gồm thạch anh, cacbonat, anđaluzit, quặng. - Đá sừng cacbonat, volastonit, thành phần gồm: cacbonat, volaztonit khoáng vật quặng. Bảng 1.2: Tính chất cơ lý trung bình các loại đá sừng, tuổi cổ. Loại đá Dung trọng (g/cm 3 ) Tỷ trọng (g/cm 3 ) Cường độ kháng nén(kg/cm 2 ) Cường độ kháng kéo (kg/cm 2 ) Góc nội ma sát (độ) Lực dính kết (kg/cm 2 ) Đá hoa 2.68 742.00 34 0 14 ’ 233.00 Đá sừng 2.66 2.74 886.00 261.00 28 0 45 ’ 511.50 Granit 2.59 2.66 1343.10 138.10 34 0 15 ’ 490.13 Đá sừng xen hoa 2.68 2.77 685.71 85.73 31 0 30 ’ 194.00 Đá skacnơ 3.00 3.18 952.25 113.33 33 0 17 ’ 248.67 Quặng manhetit 4.55 4.77 678.48 78.75 34 0 43 ’ 185.67 3. Tầng đá hoa (C 2 -P 1 ): - Đá hoa tuổi (C 2 -P 1 ) nằm ở phía Đông, Đông Nam thân quặng về phía Nam bị phủ bởi tầng đá sừng T 2-3 . Đá có hướng cắm không ổn định nhìn chung về phía Tây Nam với góc cắm 40 0 ÷ 45 0 , tầng nằm chỉnh hợp trên tầng C 1 . Quan hệ đó quan sát được các lỗ khoan 82 A , 82 B . - Đá của tầng bao gồm trầm tích cacbonat đơn thuần bị hoa hóa, cục bộ từng phần chứa đôlômit, ở đáy thân quặng manhetit hoặc tại những đới phá hủy kiến tạo thường chứa nhiều bruxit thành đá hoa bruxit. Rìa thân quặng trong đá thường có xâm tán quăng. - Đá hoa C 2 -P 1 có màu xám trắng, trắng phớt hồng, hồng thịt, cấu tạo khối kiến trúc hạt vừa đến hạt thô, đá ít bị nứt nẻ, vỡ vụn, trừ những phần tiếp xúc với thân quặng hoặc trong đới cà nát kiến tạo. Trong nhiều lỗ khoan quan sát hiện tượng hang hốc các tơ ( LK 271, LK 102A, LK 72A, LK 72B, LK 241…). Dựa vào đặc điểm thạch học và thành phần khoáng vật phân chia đá cacbonat C 2 -P 1 thành các loại: + Đá hoa dạng khối. + Đá hoa phân lớp. + Đá hoa đôlômit. + Đá hoa bruxit. + Đá hoa oficanxit. Kết quả phân tích quang phổ cho thấy các nguyên tố tham gia vào thành Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 9 Lớp Khai thác A.K53 phần đá gồm Al, Si, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ti, Cu. 4. Tầng đá sừng (T 2-3 ): Tầng trầm tích lục nguyên bị biến chất này nằm ở phía Nam thân quặng, xa hơn trong nếp lõm Nam Khê, có chiều dày khá lớn (lớn hơn 929m). Đá của tầng gồm: bột kết, cát kết, sét kết, đá phiến sét, phiến silic bị biến chất nhiệt mạnh mẽ thành đá sừng màu xám, sám sẫm đến đen, cấu tạo phân lớp mỏng, vừa, trong một số lỗ khoan có cấu tạo dạng flic. Đá có quan hệ trái khớp với tầng C 2 - P 1 . Ranh giới quan sát rõ trong nhiều lỗ khoan LK 50, LK 68, LK 115, LK554… Đá có hướng cắm chung về Tây Nam với góc dốc khoảng 30 0 ÷ 40 0 , thể hiện rõ nét trên các mặt cắt. Phía Tây đá có góc cắm dốc, phía Đông thoải. Tầng đá sừng T 2-3 giữ vai trò màn chắn trong quắng trình tạo quặng manhetit. Thành phần đá nhìn chung rất phức tạp. Dựa vào đặc điểm thạch học và thành phần khoáng vật có thể phân chia đá của tầng thành các loại: - Đá sừng dạng phiến đốm vết và đốm sần có màu xám, hạt thô gặp trong một số lỗ khoan LK 41, LK 45, LK 56, LK 66… tại nhiều độ sâu khác nhau. Thành phần chính: Thạch anh (35 ÷ 75%), fenpat (25%), ít biotit, cacbonat, x fen, prenit tuamalin, , apatit, ziricon. - Đá sừng (tường Hocblen và tướng piroxen) phổ biến khá rộng rãi trong mỏ. Chúng có nguồi gốc sét kết, bột kết ít cát kết xi măng và sét, máu sắc thay đổi từ xám, xám sẫm đến đen. Theo thành phần khoáng vật bao gồm các loại: + Đá sừng thạch anh fenpat. + Đá sừng thạch anh epodot – zoizit. + Đá sừng piroxen. + Đá sừng thạch anh piroxen. + Đá sừng thạch anh andaluzit. + Đá sừng amfibôn. + Đá sừng cocdierit – thạch anh. Các nguyên tố tham gia vào thành phần hóa học của đá gồm: Al, Si, Mg, Ca, Sr, Ba, Fe, V, Mn, Ti, Co,Ni, Cr, Cu, Ga, Be, Na, Y, Yb, Zn. B. Đặc điểm biến chất tiếp xúc trao đổi (metaxomatit). Đá biến chất tiếp xúc trao đổi phát triển mạnh mẽ trên phần phía Nam thân quặng, tập trung chủ yếu từ tuyến T 79, đến tuyến T 76. Ở phần phía Bắc ít gặp hơn, chỉ bắt gặp duy nhất trong lỗ khoan LK 110 trên tuyến T 90. Trên các mặt cắt địa chất các đá metaxomatit thường làm thành những riềm mỏng bao quanh thân quặng hoặc làm thành những thể sót rải rác trong thân quặng do manhetit thay thế chưa hoàn toàn. Chiều dày riềm metaxomatit thay đổi từ vài chục em đến hàng chục mét, có nơi đạt đến gần 100m (LK50,LK 68). Chiều dày tăng dần về phía Đông thân quặng, khi thân quặng phát triển tiếp xúc Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 10 Lớp Khai thác A.K53 của tầng đá hoa C 2 -P 1 và đá sừng T 2-3 . Ranh giới giữa metaomatit và đá vây quanh không rõ ràng, thường quan sát được sự biển đổi dần dần từ đá vây quanh vào phía than quặng (LK 3, LK 4, LK 50, LK 50A, LK 68…). Đá metaxomatit ở mỏ sắt Thạch Khê thường có màu xám xanh đen phớt lục, xanh lục sẫm, nâu nhạt. Cấu tạo khối, dòn, dễ vỡ kiến trúc hạt biến tinh, hạt vảy biến thành, tầm biến tinh ô mạng, tàn dư thay thế. Thành phần khoáng vật của đá bao gồm: piroxen, canxit, clorit, thạch anh, amfibon: thứ yếu có biotit, mutcovit, clorit, flogopit, fenpat, xecpentin, plagiocla, granat, epidot, vezuvian, hocblen, manhetit, oxit sắt. Kết quả phân tích quang phổ cho thấy các nguyên tố tham gia vào thành phần của đá gồm: Al, Si, Mg, Ca, Fe, Ti, Co, Ni, Cr, Sz, Cu, Ga, Be, Sr, Ba, V, P, Ag, Pb, Zn, Na, Y, Yb, Na, Se, Zn. Dựa vào thành phần khoáng vật phân đá metaxomatit thành: + đá skarn – piroxen. + đá skarn – amfibon – canxit. + đá tane – tremolit. 1.3.3 Đặc điểm chung của thân quặng. Theo các nhà địa chất, mỏ sắt Thạch Khê có nguồn gốc Skarnơ, tham gia cấu trúc địa tầng của mỏ gồm các loại đá vôi, đá hoa, đá granit và đá mêtaoxômatit, các trầm tích cát, cuội, sỏi, sét có tuổi từ Đề Vôn đến Đệ Tứ. Quặng sắt mỏ Thạch Khê gồm quặng deluvi, quặng gốc và những thân quặng pha tạp khác. 1. Thân quặng deluvi: Là loại quặng thứ sinh, tạo thành trong quá trình phá hủy bào mòn than quặng gốc. Quặng phân bố dưới dạng một hình rẻ quạt, từ trung tâm tuyến T 79, đáy kéo dài từ tuyến T 80 đến tuyến T 98 toả ra phía bờ biển với diện tích khoảng 2 km 2 . Thân quặng có xu thế nằm ngang, chiều dày từ 1,5 ÷ 100 m. Bề mặt phân cách giữa quặng deluvi và quặng gốc khó xác định. Quặng có thành phần phức tạp, các khoáng vật nguyên sinh và thứ sinh biến đổi không có quy luật. Quặng có dạng cục và đã bị ôxy hoá mạnh. 2. Thân quặng gốc: Kéo dài theo phương Đông Bắc – Tây Nam, phương vị 10 0 ÷ 15 0 có chiều dài khoảng 3000 m, rộng từ 500  700 m. Quặng bị vùi lấp bởi lớp trầm tích Đệ Tứ và Nêogen với chiều dày biến đổi từ 20  200 m, trung bình khoảng 90 m. Thân quặng bị đứt gãy III 4 chia làm 2 phần: phần phía Nam và phần phía Bắc, ranh giới giữa 2 phần này gần trùng với tuyến T 79. – Phần thân quặng phía Bắc: Phần thân quặng phía Bắc có chiều dài 400 m, rộng từ 300  700 m, dày từ 22  273 m, nơi nông nhất là – 7,89 m nơi sâu nhất là – 415,14 m. Thân quặng [...]... 3,18 952,25 113,33 330 17 248,67 Quặng manhetit 4,22 4,55 425,98 44,45 36o08' 120,60 Loại đá Sinh viên: Trần Quốc Phú 14 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2 NHỮNG SỐ LIỆU GỐC LÀM THIẾT KẾ 2.1 Các tài liệu địa chất + Tình hình địa chất công trình, địa chất thủy văn mỏ sắt Thạch Khê + Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:10 000 + Các lát cắt địa chất: T 76, T 77, T 78, T 79, T... Thành phần hóa học, tính chất cơ lý của đất đá và quặng sắt mỏ Thạch Khê xem bảng 1.3 và bảng 1.4 Bảng 1.3: Thành phần hóa học trung bình quặng deluvi Tên nguyên tố Ký hiệu Đơn vị Quặng giàu Quặng nghèo Sắt Fe % 43.12 23.07 Mangan Mn % 0.07 0.00 Kẽm Zn % 0.02 0.02 Lưu huỳnh S % 0.01 0.01 Phốt pho P % 0.06 0.13 Sinh viên: Trần Quốc Phú 11 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp. .. viên: Trần Quốc Phú 33 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG KHAI THÁC VÀ ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ 5.1 Khái niệm hệ thống khai thác (HTKT) Hệ thống khai thác là trình tự xác định để hoàn thành các công tác chuẩn bị, xúc bốc và khai thác, đảm bảo cho mỏ lộ thiên hoạt động được an toàn, kinh tế và thu hồi tới mức tối đa trữ lượng công nghiệp của quặng trong lòng đất HTKT.. .Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp nằm trong đới sụt lún của khu vực nên bị ôxy hoá mạnh, hình dáng thân quặng có dạng “chân sứa” và phức tạp hơn ở phía Nam Căn cứ theo hàm lượng sắt, lưu huỳnh và mức độ ôxy hóa quặng của khu mỏ, những dạngquặng và chủng loại quặng được phân ra như sau: - Quặng gốc giàu dạng hạt nhỏ tạo nên những quần thể lớn, độ dày thân quặng khá đồng đều Quặng ôxy... hào tiên phong cần đầu tư loại máy xúc TLGN PC750 LC - 6 có dung tích gầu E =3,5 m3 và có chiều sâu xúc tối đa càng lớn càng tốt và tối thiểu cần thiết là hx  8,5  9 m Với đặc điểm địa hình, địa chất, điều kiện sản trạng của thân quặng cũng như thời tiết khí hậu của vùng và không gian khai trường mỏ quặng sắt Thạch Khê Sinh viên: Trần Quốc Phú 26 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ. .. phần hóa học đầy đủ Mất mát trong quá trình luyện Tổng cộng Bảng1.5: Tính chất cơ lý của các loại quặng Độ ẩm tự nhiên, Hệ số độ bền theo Dung trọng, Tên quặng, đất đá 3 % GS.M.M.Protodiakonov tấn/m Quặng sơ khai giàu Quặng oxy hóa giàu Quặng nghèo 4,77 0,04  3,98 1,52  11,35 Quặng Sunfua Quặng Deluvi Sinh viên: Trần Quốc Phú 12 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp 1.4... thoát nước: Loại 1D 1250-125, Loại CP 3312… Sinh viên: Trần Quốc Phú 16 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI MỎ 3.1 Khái niệm Để khai thác khoáng sàng, việc đầu tiên là xác định biên giới mỏ lộ thiên Biên giới mỏ có ảnh hưởng đến kết quả hoạt động sản xuất kinh doanh của mỏ sau này, cũng như ảnh hưởng đến quy hoạch mặt bằng xây dựng với các công... đá và quặng tương ứng cho các tầng và xác định hệ số bóc biên giới: Kbg = V Q + Vẽ đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn (Kbg =const) và hệ số bóc biên giới với chiều sâu khai thác theo kết quả tính toán Kết quả tính toán cho mỗi lát cắt Sinh viên: Trần Quốc Phú 18 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp * Lát cắt tuyến T 90 Bảng 3.1: Kết quả tính toán tuyến... phù hợp với hệ thống khai thác và công nghệ đào sâu đấy mỏ: + Hào mở vỉa đầu tiên được bắt đầu từ tọa độ: X = 2.035.474 Y = 548.106 Sinh viên: Trần Quốc Phú 25 Lớp Khai thác A.K53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Từ vị trí này dùng 2 máy xúc TLGN xúc với gương công tác phía dưới, di chuyển thụt lùi dọc theo hướng Bắc – Tây, Nam – Đông Nam đã được xác định (tim hào mở mỏ đầu tiên đi qua 2... lẫn trong đất sét Quặng gốc nghèo dạng phân tán - Quặng nguyên khai chính là manhetit và có ít hematit Trong quặng giàu sunfua có pha lẫn pirit (FeS2) Trong quặng ôxy hóa những khoáng chất chính là hematit, manhetit, đôi khi có limônít và ôxit sắt ngậm nước Quặng deluvi về thành phần, chất lượng và tính chất cơ lý tương tự như quặng ôxy hóa Những khoáng sản có lợi đồng hành trong mỏ là những đất đá . địa lý. Mỏ quặng sắt Thạch Khê nằm trên địa phận 3 xã Thạch Khê, Thạch Đỉnh và Thạch Hải thuộc huyện Thạch Hà - tỉnh Hà Tĩnh, cách thành phố Hà Tĩnh 8 km về phía Đông, trung tâm của mỏ cách. học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Quốc Phú 12 Lớp Khai thác A.K53 Bảng 1.4: Thành phần hóa học của quặng sắt mỏ Thạch Khê. Thành phần Hàm lượng các chất trong quặng, % Quặng. chi tiết Dự án khai thác mỏ Thạch Khê. 1.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất. 1.3.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng mỏ. a. Nếp uốn: Trong phạm vi mỏ sắt Thạch Khê – Hà tĩnh, trên bản đồ địa chất