ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MỎ LỘ THIÊN_ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT-HÀ NỘI

Với số liệu và tình hình khai thác thực tế thu đợc trongquá trình thực tập trên mỏ Apatit Lào Cai em đợc bộ môn giaocho đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần chính: Phần chung: Thi

NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

NhËn xÐt cña gi¸o viªn ph¶n biÖn

Môc lôc

Môc lôc 5

Lêi nãi ®Çu 6

Phần chung : Thiết kế sơ bộ Khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4

- mỏ Apatít Lào cai 7

Chơng 1 : Giới thiệu chung về vùng mỏ Apatit và đặc điểm

địa chất của khoáng sàng 8

Chơng 12 : Cung cấp điện 95

Chơng 13 : An toàn vệ sinh công nghiệp 97

Chơng 14 : Tổng bình đồ và các công trình kỹ thuật trênmặt đất 99

Chơng 15 : Kinh tế mỏ 100

Phần chuyên đề: nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả công tác xúc bốc của máy xúc - 4,6 cho khai trờng mỏ cóc cánh 4 Mỏ apati Lào Cai……….………114

Chơng 1: Tổng kết tình hình công tác xúc bốc ở mỏ quặng

đây 115

Chơng 2: Các yếu tố ảnh hởng tới năng suất của máy xúc 

cóc 120

Chơng 3: Lựa chọn giải pháp nhằm nâng cao năng suất củamáy xúc  - 4,6 cho khai trờng mỏ cóc (C4)

……… 127 Chơng 4: Đánh giá

hiệu quả 139

Lời nói đầu

Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nớcthì nền công nghiệp khai thác mỏ đóng góp một phần quantrọng trong nền kinh tế quốc dân

Để tận thu khoáng sản có ích nằm sâu trong lòng đấtmột cách có hiệu quả, đòi hỏi phải có một đội ngũ cán bộ - kỹ

s đợc trang bị đầy đủ những kiến thức khoa học- kỹ thuật

Hiện nay khai thác quặng Apatit Lào Cai là một trongnhững nhiệm vụ quan trọng trong công tác khai thác khoángsản của đất nớc Apatit vừa là nguyên liệu xuất khẩu, vừa lànguyên liệu cung cấp cho các nhà máy sản xuất phân bón hóahọc trong cả nớc Do tình hình sản xuất của mỏ còn nhiều hạnchế dẫn đến hiệu quả năng suất khai thác cha cao Nguyênnhân chủ yếu là do các khâu công nghệ trong sản xuất của

mỏ còn cha đợc đầu t hiện đại, cha tính toán áp dụng thựctiễn các phơng pháp khoan nổ mìn tiên tiến nhất

Với số liệu và tình hình khai thác thực tế thu đợc trongquá trình thực tập trên mỏ Apatit Lào Cai em đợc bộ môn giaocho đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần chính:

Phần chung: Thiết kế sơ bộ khai trờng Mỏ Cóc Cánh

4- Mỏ Apatít Lào Cai

Phần chuyên đề: Nghiên cứu giải pháp nhằm nâng

cao hiệu quả công tác xúc của máy xúc - 4,6 cho Mỏ Cóc Cánh 4 - Mỏ Apatít Lào Cai.

Trong quá trình làm đồ án em đợc sự hớng dẫn, giúp đỡ

tận tình của thầy giáo PGS.TS Bùi Xuân Nam và các thầy, cô

giáo trong bộ môn Khai thác lộ thiên, cán bộ công nhân viênCông ty Apatit Việt Nam Nhng do khả năng và thời gian cònhạn chế, nên bản đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi sai sót.Kính mong thầy giáo, cô giáo trong bộ môn và bạn đọc đónggóp ý kiến để bản đồ án tốt nghiệp của em đợc hoàn thiệnhơn

Em xin chân thành cám ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ

môn Khai thác lộ thiên, cán bộ công nhân viên Công ty TNHH

một thành viên Apatit Việt Nam

Hơn nữa em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bùi Xuân

Nam đã hớng dẫn tận tình để bản đồ án của em đợc hoàn

thành!

Hà Nội, tháng 06 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thùy Dơng

Phần I : Phần chung Thiết kế sơ bộ Khai trờng mỏ cóc Cánh 4

Mỏ Apatít lào cai

Chơng 1 Giới thiệu chung về vùng mỏ apatit và đặc điểm địa

chất của khoáng sàng

Khoáng sàng Apatit đợc chia làm 3 khu vực.

- Khu trung tâm: Bát Xát- Ngòi Bo, hiện đang khai thác

- Khu Ngòi Bo- Bảo Hà

Lào Cai có hệ thống giao thông tơng đối phát triển về cả

đờng bộ, đờng sắt, đờng thủy Trên địa bàn tỉnh có 5 tuyếnquốc lộ đi qua với tổng chiều dài hơn 400 km Vùng mỏ có hệthống giao thông vận tải chủ yếu là đờng ô tô, mạng lới đờng ôtô nội bộ trong mỏ nối với các khai trờng với thành phố và nhàmáy tuyển, Ga quặng

Đờng sắt quốc gia kéo dài từ Hà Nội đến Lào Cai dài 290

Chuyên chở quặng từ ga 2, ga 3 và ga Mỏ Cóc đi nhà máytuyển Tằng Loỏng

Đờng thủy có sông Hồng, sông Chảy chủ yếu là vậnchuyển lâm sản do có nhiều thác ghềnh Đó là tiềm năng lớncho sau này nếu Mỏ Apatit có nhu cầu tăng nhu cầu vận tải

1.1.3- Khí hậu

1- Nhiệt độ: Vùng mỏ có khí hậu lục địa, gió mùa chia

làm 2 mùa rõ rệt: Mùa khô hanh và mùa ma Mùa khô hanh từtháng 10 đến tháng 3 năm sau Mùa ma từ tháng 4 đến tháng 9cùng năm

Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng và trong ngày khálớn, mùa đông thờng rất lạnh, từ 8  200 có khi xuống 10 hoặc

20 Mùa ma chịu sự ảnh hởng khắc nghiệt của thời tiết

2- Lợng ma: Lợng ma đợc tính bằng mm trung bình

nhiều năm về hai mùa nh sau

Thán g

Độ ẩm cao nhất trong năm 97,5%

Độ ẩm thấp nhất trong năm 67,9%

d- áp suất không khí

Đại lợng tối đa 1039 mm bar

Đại lợng tối thiểu 991 mm bar

e- Gió và hớng gió

Vùng mỏ ít có gió bão, thỉnh thoảng có gió lốc xoáy tốc độ khálớn có thể làm đổ cây, tốc mái nhà cấp 4 Gió có hớng ĐôngBắc và Tây Nam.

Tốc độ gió lớn nhất trong năm 20m/giây

Tốc độ gió nhỏ nhất trong năm 0,72,7 m/giây

1.1.4- Cơ sở công nghiệp trong vùng

Trong vùng, ngoài mỏ Apatit còn có các mỏ đang khai thácnh: Đồng Sin Quyền- Bát Xát, mỏ sắt Quý Sa- Văn Bàn, Grafit-Sơn Mãn, cao lanh- Kim Tân, đá vôi của nhà máy xi măng LàoCai v.v đó là những cơ sở tài nguyên thiên nhiên để pháttriển công nghiệp của tỉnh Lào Cai

Hiện nay trong tỉnh Lào Cai đã mở ra các khu côngnghiệp và thơng mại nh : Bắc Duyên Hải, Tằng Loỏng, KimThành

1.1.5- Cung cấp năng lợng và nớc

Hiện nay theo Hiệp ớc tiểu vùng sông Mê Kông mở rộng vềtrao đổi điện năng trong vùng từ năm 2004 tỉnh Lào Cai sửdụng điện từ tỉnh Vân Nam- Trung Quốc để sinh hoạt và sảnxuất, kinh doanh

Nớc cung cấp cho mỏ chủ yếu là ngòi Đờng, ngòi Bo, ngòi

Đông Hồ Mỏ Cóc sử dụng nớc từ ngòi Đờng và các nhánh của nó

1.1.6- Nhân văn

1- Dân tộc: Vùng mỏ có mật độ dân c khoảng 30 ngời/

km2 Với 15 dân tộc khác nhau Dân c chủ yếu là ngời Kinhsống tập trung quanh vùng mỏ Vùng mỏ xung quanh các triềnnúi là dân tộc ít ngời nh: Tày, Nùng, Dao, H’Mông v.v sốngchủ yếu bằng nghề chăn thả gia súc, trồng trọt, làm nơng rẫy

2- Văn hóa: Do có sự giao lu và quen thuộc với công tác

khai thác mỏ Công ty Apait Việt Nam, nói chung bà con dân tộctrong vùng đã sống chung với công nghiệp nhiều năm nên trình

độ dân trí đã phát triển nâng cao nhất định Hơn thế nữa

do ánh sáng của Đảng đã đến tận bản, làng nên trình độ dântrí của bà con đã phát triển hơn

1.2 Đặc điểm địa chất của khoáng sàng

1.2.1- Địa hình vùng mỏ

Địa hình khu mỏ khá phức tạp gồm những dải đồi núi liêntiếp kéo dài theo phơng Tây Bắc- Đông Nam , thấp dần vềphía Tây Nam Khu trung tâm có địa hình nhô cao và thấpdần về phía hai đầu, chia làm 3 khu vực địa hình

- Khu vực núi cao trên 600 m

- Khu vực trung bình từ 200  600 m

- Khu vực thấp dới 200 m

Với đặc điểm địa hình chia cắt nh trên sẽ gây nhiềukhó khăn cho việc mở đờng giao thông và bố trí các côngtrình trên mặt

1.2.2- Đặc điểm khoáng sàng

Đất đá vùng mỏ thuộc trầm tích biến chất Protorozoi (giảthiết), Paleozoi sớm (Pz1) và các trầm tích Đevon Về mac ma cócác xâm nhập Protorozoi giả định, xâm nhập Pecmi muộn

Về cấu tạo toàn bộ vùng mỏ thuộc cấu trúc nhỏ của đớiPanxipang, nằm trong nếp lõm lớn Cam Đờng, giữa nếp lồiPoxen và đới sông Hồng, chúng phân cách với các cấu trúc khácbởi đứt gãy lớn và đứt gãy khu vực

1.2.3- Cấu trúc địa chất khu mỏ

Theo Kanmucop A.F thì điệp Kốc San (KS) gồm 9 tầng ký

tự từ KS1  KS9 Trên tờ bản đồ tỷ lệ 1:10.000 có các tầng liênquan đến quặng Apatit đó là các tầng KS4, KS5, KS6, KS7

Dựa vào hàm lợng P2O5 trong quặng mà chia ra làm 4 loạiquặng Quặng 1 (QI), quặng 2 (QII), quặng 3 (QIII) và quặng 4(QIV) Nằm trong mức phong hóa có QI và QIII, nằm dới mứcphong hóa có QII và QIV

Điệp Kốc San gồm các đá cacbonat, thạch anh biến chất ởcác mức độ khác nhau

Khu khai trờng mỏ Cóc chỉ có từ KS2  KS8

Bảng 1.1- Cột địa tầng điệp Kốc San STT Tên địa tầng Ký hiệu Độ dày trung bình (m)

1 Tầng cuội kết (conglomerat) KS 12  15

thạch anh fenfat chứa apatit KS7 20  40

8 Tầng diệp thạch cacbonatthạch anh KS8 180  250Quặng 1: Là quặng apatit đơn khoáng và apatit chứa thạchanh quặng mềm hoặc nửa cứng màu xám nhạt, quặng nằm ởtầng KS5 trên mức phong hóa

Quặng 2: Là quặng apatit domolit thạch anh canxit, quặngcứng và có mầu xám, nằm trong tầng KS5 dới mức phong hóa.Quặng 3: Là quặng apatit thạch anh mutcovit, quặng mềmhoặc nửa cứng có mầu xám, nâu hay nâu nhạt Quặng 3 nằmtrên mức phong hóa, tầng KS4, KS6, KS7

Quặng 4: Là quặng apatit domolit thạch anh và apatit thạchanh mutcovit Quặng nửa cứng hoặc bở rời, màu xám nâu,nâu nhạt hoặc vàng nhạt

Bảng 1.2- Thành phần khoáng vật và hóa học các loại

HÖ sè në rêi

HÖ sè kiªn cè

Hình 1.1- Mẫu quặng mỏ Apatit Lào Cai

a- Quặng 1; b- quặng 2; c- quặng 3

- Đá măc ma: phát triển phong phú nhất trong khu mỏ làcác đai cơ Lamprofia ngoài ra còn có mặt của granit fooc fia

Các đá Lamprofia xâm nhập chia cắt, kích thớc mạchthay đổi từ vài chục cm đến vài chục mét, có khi hàng trămmét đến hàng nghìn mét, phổ biến nhất là các mạch xâmnhập có chiều dày 23 m Hầu hết chúng đều có phơng vịtrùng với phơng vị của vỉa đá gốc

- Mạch nhiệt dịch: Trong khu mỏ gặp nhiều mạch thạch anh có bề dày chừng vài cm Các mạch thạch anh có bềdày lơn hơn có khi đạt đến 0,2  0,5 m Trong một số mạchthạch anh và Lamprofia thấy có khoáng hoá pyrit

canxit Đứt gãy: Hệ thống đứt gãy phát triển trong khu mỏ pháttriển mạnh, có loại đứt gãy điển hình

+ Hệ thống đứt gãy theo phơng uốn nếp: Loại này chiếmchủ yếu trong vùng, kéo dài từ 300 m đến hàng nghìn mét

+ Hệ thống đứt gãy nham thạch: Có phơng gần nh vuônggóc với đờng phơng của nham thạch, đứt gãy này nhỏ, cự lydịch chuyển 2  3 m có thể là đứt gãy thuận hoặc nghịch Đứtgãy này làm dịch chuyển thân quặng nhng không ảnh hởng

đến trữ lợng mà chỉ ảnh hởng đến công tác thăm dò

+ Hệ thống đứt gãy chờm: Gây khó khăn cho công tácthăm dò và làm ảnh hởng tới trữ lợng Chúng thờng xuất hiệnnơi thân quặng nằm ngang hoặc hơi thoải, làm cho chiềudày thân quặng không ổn định và để lại các ô không liên tụcbám quanh đờng đứt gãy.

Ngoài ra còn có các khối trợt nằm phủ lên trên nền đất đágây khó khăn khi tổng hợp tài liệu thăm dò

- Phong hoá hoá học: Nguyên nhân chủ yếu tạo ra ranh giớicác loại quặng và phân bố quặng Quá trình rửa lũa cơ học

do nớc thẩm thấu, gió, rễ thực vật v.v các đá gần mặt đất bịphong hoá, chiều sâu phổ biến từ 50  80 m, sâu nhất là

110 m Tuỳ theo điều kiện địa hình, những nơi có địahình cao và bị chia cắt thì lớp phong hoá dày và ngợc lại

1.3- Địa chất thuỷ văn

1.3.1- Đặc điểm nớc mặt

Nớc mặt trong khu mỏ gồm 2 con suối: Năm 1955 mỏ Cóc

đã đợc Đoàn 1 nghiên cứu, năm 1956 Xí nghiệp Mỏ Apatit bắt

đầu khai thác quặng 1, quặng 3 đợc tập trung vào các kho bãichứa; sau năm 1979 quặng 2 đợc cung cấp cho nhà máy Phânlân Văn Điển và Ninh Bình sản xuất phân lân nung chảy, vàcác nhà mayd DAB Trong quá trình khai thác Mỏ Apatit đã tiếnhành khai thác thăm dò khai thác phục vụ công tác khai thácsuối Cóc và suối Pèng đều chảy vuông góc với phơng cấu tạochung và đổ vào ngòi Đờng

- Suối Cóc rộng từ 5  20 m sâu 0,3  1 m, độ dốc lòngsuối 5 100, lu lợng lớn nhất vào mùa ma 528,8 l/s và nhỏ nhấtvào mùa khô 129 l/s

- Suối Pèng rộng từ 10 30 m, độ dốc lòng suối 10 150, lulợng lớn nhất vào mùa ma 2251,32 l/s và nhỏ nhất vào mùa khô

408 l/s

- Ngòi Đờng rộng từ 10  50 m có chỗ 100 m, sâu từ 0,5 

2 m, lu lợng lớn nhất vào mùa ma 3672,01 l/s và nhỏ nhất vàomùa khô 1797 l/s

Những con suối này thờng có lũ đột ngột, thời gian lũ từ 2

 4 h, chênh lệch mực nớc tối đa là 2 m đến độ cao tuyệt đối

120 m Ngoài ra trong suối còn có các lạch nhỏ lu lợng thờng

xuất hiện vào mùa ma và sau những cơn ma lu lợng tổng cộng

33 l/s

1.3.2- Đặc điểm nớc dới đất

Nớc dới đất nằm trong 2 đơn vị chứa nớc: Tầng chứa nớcaluvi (ALQ) và phức hệ chứa nớc điệp Kốc San (T1KS)

- Tầng chứa nớc aluvi (ALQ): Tầng này tạo thành dải hẹptrong các thung lũng suối Pèng, suối Cóc và ngòi Đờng do cuội,sỏi, đá, sét cấu thành, chiều dày trung bình 7 m, mực nớctĩnh thay đổi từ 0,6  1,2 m và có quan hệ mật thiết với nớcmặt Nói chung tầng này ít ảnh hởng đến công tác khai thác

- Phức hệ chứa nớc điệp Kốc San (T1KS): Phức hệ này baotrùm toàn bộ khu mỏ trong đó các tầng ít ảnh hởng là KS2-3-4-5,

1.4- Địa chất công trình

Với mục đích phục vụ thiết kế khai thác cho quặng 1, 3trong vỏ phong hoá hoá học và quặng 2, 4 trong đới cha bịphong hoá Khu Mỏ Cóc đợc chia ra làm 4 đới sau

1.4.1- Đới đất phủ

Lộ ra trên mặt và phân bố khắp nơi Thành phần là sét

và sét pha lẫn dăm sạn đá gốc phong hoá nguồn gốc eluvi hayeluvi- deluvi Chiều dày 1  15 m, trung bình 10 m Đất có màuxám, xám vàng, bị laterit hoá nhẹ Hàm lợng nhóm hạt cát

số dung trọng tự nhiên từ 1,49 1,83 g/cm3; trung bình 1,66g/cm3; tỷ trọng từ 2,642,76 g/cm3; trung bình 2,7 g/cm3; lựcdính kết 0,07  0,25; trung bình 0,16 KG/cm3 tơng ứng với góc

ma sát trong từ 20007’ 41056’ trung bình 34011’

Bãi chứa chủ yếu là bãi chứa quặng 3 và đất đá thải dokhai thác trớc đây, chất đống trong các sờn đồi và thung lũng.Thành phần là sét pha lẫn dăm vụn, đá tảng, quặng apatit.Chiều dày từ 10  50 m Phân tích 3 mẫu hạt cát 40,5%; hạtbụi 28,8%; hạt sét 14,2%; dăm sạn 16,5 % Độ ẩm tự nhiên 27%;dung trọng tự nhiên 1,66  1,89 g/cm3 Dung trọng khô là1,48g/cm3 Tỷ trọng 2,70  2,76 g/cm3 Đất đá ở trạng thái xốprời Hệ số hổng 0,86 Tính thấm nớc kém 0,007 m/ng Khôngtrơng nở, sức bền cơ học giảm khi độ ẩm trong đất tăng Lựcdính kết 0,255 KG/cm2 và góc ma sát trong 20033’ ở trạng tháicắt tự nhiên giảm tơng ứng còn 0,15KG/cm2 và 14014’ khi cắttrong điều kiện bão hoà nớc

cm 3



Cắt tự nhiên

Cắt bão

m/ ng

C KG/

1.4.2- Đới đá gốc phong hoá mạnh

Nằm dới lớp phủ Đệ Tứ và các bãi chứa quặng đã khai thác,

đất đá thải Đá vây quanh là đá phiến sét khi phong hoánhìn bề ngoài giống nh sét, sét pha mềm bở, dễ bóp vỡ bằngtay, cát kết tựa nh cát pha nhng còn giữ nguyên mặt lớp ĐáLamprofia bị caolin hoá mạnh, không phân lớp Quặng phonghoá đợc làm giàu tự nhiên thuộc loại I và III chất lợng cao Nhiềukhe nứt và mặt lớp, mặt tiếp xúc giữa đá macma và đá trầm

tích bị xoá mờ do bị lấp đầy vật chất sét Chiều dày từ 10 

45 m, trung bình 32 m

Tính chất vật lý và sức bền cơ học của đất đá thuộc đớinày tơng tự nh đất lớp phủ Thậm chí đất phong hoá từ cáctầng đá mẹ Kốc San khác nhau cũng có những tính chất cơ lýgần giống nhau

Qua thí nghiệm trên 68 mẫu cho ra kết quả trung bình

nh sau: Độ ẩm tơng đối thấp 17  21%, trung bình 18,6%.Dung trọng tự nhiên 1,91  2,06 g/cm3, trung bình 2,0 g/cm3,sau khi sấy khô làm mất nớc chỉ còn 1,63  1,76 g/cm3, trungbình 1,68 g/cm3 Tỷ trọng 2,73  2,78 g/cm3; trung bình 2,75g/cm3 Hệ số hổng tơng đối lớn 0,55  0,71; trung bình 0,63chứng tỏ đất xốp, ở trạng thái không bị nén chặt Sức khángcắt tuỳ thuộc vào độ ẩm Lực dính kết trung bình 0,271KG/cm2 và góc ma sát trong 26005’ khi cắt ở độ ẩm tự nhiên vàgiảm tơng ứng 0,234 KG/cm2 và 22047’ khi cắt ở độ ẩm bãohoà Hệ số thấm từ 0,02  0,55 m/ng; trung bình 0,163 m/ng

Đất đá thờng mềm rời, sức bền cơ học thấp Tơng đốithuận lợi cho việc khai đào mở moong khai thác quặng nhng

dễ mất ổn định, nhất là về mùa ma

Bảng 1.5- Đặc trng cơ lý của đất đá đới phong hoá mạnh

cm 3



Cắt tự nhiên

Cắt bão

m/ ng

C KG/

cm 2

φ 0

độ

C bh KG/

cm 2

φ 0 bh

1.4.3- Đới đá gốc phong hoá yếu

Nằm dới đới phong hoá mạnh với ranh giới chuyển tiếpkhông rõ rệt, mang tính quy ớc Thành phần thạch học nh khối

II, chủ yếu là đá phiến, đá mạch Lamprofia và quặng apatit.Khó bóp vỡ bằng tay Tốc độ khoan tơng đối nhanh 1  2 m/h.Mẫu lõi khó lấy nguyên dạng, thờng bị vỡ thành từng mảnh vụn,cục nhỏ Các khe nứt đợc lấp đầy bởi vật chất sét Chiều dày

từ 7,4  57,3 m; trung bình 24,4 m

Đặc trng là khối đá vẫn giữ nguyên khối về cấu trúc nhngmối liên kết giữa các hạt bị suy giảm hơn nhiều so với đá tơicha bị phong hoá Vì vậy xếp chúng vào loại đá nửa cứng.Dung trọng 1,85  2,73 trung bình 2,07 g/cm3 Tỷ trọng 2,76 3,08 trung bình 2,88 g/cm3 Cờng độ kháng nén từ 59  306KG/cm2, trung bình 147 KG/cm2 Cờng độ kháng kéo từ 7  11(40), trung bình 22 KG/cm2 Lực dính kết 13,1  91,5 KG/cm2,trung bình 42 KG/cm2 tơng ứng với góc ma sát trong 28050’ 

Bảng 1.6- Đặc trng cơ lý của đá nửa cứng

Tầng mẫu Số W

g/cm 3

Δ g/cm 3

1.4.4- Đới đá cứng cha bị phong hoá

Nằm dới cùng và phân cách với đới III bởi ranh giới phong hoáhoá học, bao gồm các tầng Kốc San chứa quặng 2, 4 và khôngquặng Thành phần chính là đá phiến sét xericit thạch anh-cacbonat- apatit- mica- than bị xuyên cắt bởi các đai mạchLamprofia Đá rắn chắc ít nứt nẻ Tốc độ khoan không quá1m/h Mẫu lõi lấy thành thỏi 20  40 cm Nhiều khi bị gãy theomặt phân lớp và khe nứt Mật độ khe nứt trung bình 3,14 khenứt/m

Trị số dung trọng tự nhiên 2,72  2,95 trung bình 2,8g/cm3 Tỷ trọng 2,8  3,05 g/cm3 trung bình 2,87 g/cm3 Cờng

độ kháng nén cao do đá bị biến chất nén ép mạnh, thay đổitrong phạm vi từ 720  1738 KG/cm3;trung bình 1185 KG/cm2.Cờng độ kháng kéo từ 95  122 (167); trung bình 130KG/cm2 Lực dính kết từ 260  660; trung bình 424 KG/cm2, t-

cm 2

0

độ

Khe nứt Số

khe nứt/

m

Khoản

g cách tb m

động bởi một tổ hợp các yếu tố tự nhiên và nhân tạo Nh vậy

đánh giá mức độ ổn định các sờn dốc và mái dốc cần xemxét tổng hợp các điều kiện, yếu tố có thể ảnh hởng hoặc làmthay đổi chúng

Chơng 2

Những số liệu gốc dùng làm thiết kế 2.1- Tổ chức công tác trên mỏ

2.1.1- Chế độ công tác

Theo biểu đồ lập lịch kế hoạch làm việc các ngày trongnăm, một ngày có 3 ca liên tục (1 ca = 8 giờ)

2.1.2- Số ngày làm việc trong năm

- Số ngày làm việc của khai trờng

+ Tổng số ngày trong năm: 365 ngày

+ Số ngày ngừng làm việc: 85 ngày

Trong đó: Nghỉ chủ nhật:52 ngày

Nghỉ lễ tết: 8 ngày

Nghỉ do thời tiết: 25 ngày

Do vậy tổng số ngày làm việc của khai trờng là: 280 ngày

- Số ngày làm việc trong năm của thiết bị

(280-60).0,95=209 ngàyTrong đó:

60: Số ngày ngừng làm việc để sửa chữa 0,95: Hệ số xét đến tổn thất thời gianlàm việc

- Số ca làm việc trong ngày đêm

+ Khâu khoan nổ: 3 ca/ ngày đêm

+ Khâu xúc bốc, vận tải: 3 ca/ ngày đêm

+ Khâu sửa chữa thiết bị: 2 ca/ ngày đêm

+ Hành chính sự nghiệp: 1 ca/ ngày đêm

2.2- Các chủng loại thiết bị sử dụng

- Thiết bị khoan: CБY-100Г

- Thiết bị xúc bốc: ЭKҐ- 4,6; CAT- 345B

- Thiết bị vận tải: CAT- 725

- Thiết bị thải đá: Máy gạt T- 130

- Máy nén khí: ПB-10

- Vật liệu nổ:

+ Chất nổ: AD-1

+ Phơng tiện nổ: Kíp nổ đốt, kíp nổ điện, kíp vi sai,dây cháy chậm, dây nổ thờng, dây nổ chịu nớc.

Chơng 3 Xác định biên giới mỏ

3.1.1- Mục đích và ý nghĩa của việc xác định biên giới mỏ

Việc khai thác khoáng sản có ích chỉ có thể khai thácbằng phơng pháp lộ thiên hay hầm lò hoặc kết hợp cả hai ph-

ơng pháp lộ thiên ở trên và hầm lò ở dới

Những vỉa khoáng sàng nằm sâu trong lòng đất chiềudày lớp đất phủ lớn, chiều dày vỉa mỏng thờng đợc khai thácbằng phơng pháp hầm lò mang lại lợi ích tối đa nhất

Những khoáng sàng có vỉa dốc thoải, nằm ngang chiềudày lớp đất phủ nhỏ, chiều dày vỉa lớn Khoáng sàng có dạng ổquặng tập trung thành khối lớn, nằm gần mặt đất thờng đợckhai thác bằng phơng pháp lộ thiên Ngoài ra phơng pháp lộthiên còn đợc áp dụng để khai thác khoáng sàng sa khoáng,khai thác bằng sức nớc

Trong mọi trờng hợp nhất định khai thác lộ thiên chỉ cómột giới hạn nhất định Tại vị trí không gian của khoáng sàng

mà việc khai thác lộ thiên không còn hiệu quả gọi là biên giớicủa mỏ Biên giới mỏ lộ thiên bao gồm biên giới trên mặt đất vàbiên giới theo chiều sâu

Biên giới theo điều kiện tự nhiên là phạm vi cuối cùng mà

mỏ lộ thiên có thể khai thác đợc toàn bộ trữ lợng trong bảngcân đối của khoáng sàng mà vẫn đem lại hiệu quả kinh tế vàkhông vợt qua ngoài khả năng kỹ thuật đợc trang bị nh chiềudày vỉa, độ dốc của vỉa, chất lợng loại khoáng sàng có ích,

điều kiện địa hình, chiều dày lớp đất đá phủ và tính chấtcơ lý của đất đá

Biên giới theo điều kiện kỹ thuật là phạm vi cuối cùng củakhoáng sàng có thể tiến hành bằng phơng pháp lộ thiên trong

điều kiện trang bị cho phép

Biên giới theo điều kiện kinh tế là phạm vi cuối cùng mà

mỏ lộ thiên có thể mở rộng phạm vi hoạt động tới đó với một

hiệu quả kinh tế nhất định, theo điều kiện giá thành quặngkhai thác không vợt quá giá thành cho phép vốn đầu t cơ bản,tác động của các yếu tố thời gian, tiến độ kỹ thuật, sản lợng

mỏ, tổn thất và làm nghèo quặng, phơng pháp khai thác

Việc áp dụng hợp lý biên giới mỏ lộ thiên mang lại hiệu quảkinh tế rất lớn cho công tác khai thác mỏ

3.2- Xác định hệ số bóc giới hạn cho khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4:

Hệ số bóc giới hạn còn gọi là hệ số bóc kinh tế hợp lý làkhối lợng đất đá phải bóc lớn nhất để thu hồi một đơn vị khốilợng quặng với giá thành bằng giá thành cho phép

Hệ số bóc giới hạn còn là một chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuậtquan trọng của mỏ lộ thiên, có ý nghĩa quyết định trong việcxác định biên giới mỏ, xây dựng kế hoạch sản xuất lâu dài vàngắn hạn cho mỏ Hệ số bóc giới hạn đợc xác định gián tiếpqua các chỉ tiêu kinh tế tính toán của mỏ lộ thiên Chủ yếu phụthuộc vào điều kiện kinh tế và kỹ thuật có giá trị khác nhau ởtừng thời điểm khác nhau

Trong trờng hợp tổng quát hệ số bóc giới hạn đợc xác địnhtheo công thức sau

Trong đó:

Gcp: Giá thành cho phép khai thác khoáng sản có ích

Gcp=354.000 đ/tấn (giá thành cho phép khai thác 1tấn quặng 1 hoặc quặng 2)

a: Chi phí khai thác 1 tấn quặng a=105.000 đ/tấn

b: Chi phí bóc 1m3 đất đá thuần tuýb=31.500 đ/ m3

Hay: Kgh = 7,9 x 2,56 = 20,24 m3/ m3 (Thể trọng quặng 1 và 2:

3.3- Nguyên tắc xác định biên giới mỏ

3.3.1- Lựa chọn nguyên tắc xác định

Ngạch chi phí tổng quát của khai thác lộ thiên chủ yếuphụ thuộc vào hệ số bóc Mỏ lộ thiên chỉ có thể hoạt động cóhiệu quả khi hệ số bóc sản xuất của nó nhỏ hơn hoặc chí ítbằng hệ số bóc giới hạn Bởi vậy, biên giới cuối cùng của mỏ lộthiên đợc xác định trên cơ sở so sánh các hệ số bóc của mỏ với

hệ số bóc giới hạn và gọi đó là nguyên tắc xác định biên giới

Khai trờng mỏ Cóc đối tợng khai thác chủ yếu là quặng Itầng KS5 với hàm lợng 37,36% P2O5; quặng II với hàm lợng28,45% P2O5

Với vỉa quặng dốc đứng, chiều dày vỉa ít thay đổi do đó tachọn nguyên tắc

Kgh  Kbg để xác định biên giới khai trờng mỏ Cóc nằm đảmbảo nguyên tắc sau

- Tổng chi phí cho toàn bộ khoáng sàng là nhỏ nhất

- Giá thành sản xuất trong mọi giai đoạn khai thác phảinhỏ hơn hay tối đa bằng giá thành cho phép

- Cơ sở nguyên tắc Kgh  Kbg là xuất phát từ việc tính toánmức tiết kiệm chi phí sản xuất tối đa hoặc tổng chi phí đểkhai thác toàn bộ khoáng sàng là tối thiểu

3.3.2- Nội dung phơng pháp xác định biên giới mỏ dựa trên nguyên tắc K gh  K bg

Có hai phơng pháp để xác định biên giới mỏ đó là phơngpháp giải tích và phơng pháp đồ thị Căn cứ và đặc điểm

địa chất của khoáng sàng ta sử dụng phơng pháp đồ thị đểxác định biên giới mỏ

Phơng pháp đồ thị đợc tiến hành đo vẽ trực tiếp trên cáclát cắt địa chất và dùng phơng pháp đồ thị để xác địnhchiều sâu mỏ

Nội dung của phơng pháp đồ thị đợc xác định nh sau:

- Trên các lát cắt địa chất kẻ các đờng song song nằmngang, khoảng cách lớn hơn, nhỏ hơn chiều cao tầng

- Từ giao điểm của các đờng nằm ngang với vách và trụvỉa kẻ các đờng xiên biểu thị bờ dừng phía vách và bờ dừngphía trụ của vỉa với góc ổn định đã chọn

- Tiến hành đo diện tích quặng và diện tích đất đá

t-ơng ứng nằm giữa hai bờ mỏ liên tiếp với tất cả các tầng và xác

định hệ số bóc biên giới

Trong đó:

V: Diện tích đất đá bóc

P: Diện tích quặng tơng ứng

- Vẽ biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn

và hệ số bóc biên giới Hoành độ giao điểm giữa hai đờngbiểu diễn là độ sâu cuối cùng cần xác định trên lát cắt đó

- Vẽ lát cắt dọc dựa trên cơ sở xác định chiều sâu cuốicùng trên các lát cắt dọc, ngang và điều chỉnh

3.3.3- Lựa chọn góc nghiêng bờ mỏ ( Bờ dừng khi kết thúc)

- Góc nghiêng bờ mỏ tuỳ theo tính chất sử dụng khác nhau

và phải chọn sao cho phù hợp với tính chất cơ lý của đá đấttrong bờ, cấu tạo địa chất thuỷ văn; và thời gian phục vụ mỏ

Song góc nghiêng bờ dừng phải đảm bảo điều kiện sau:+ Đảm bảo tính ổn định của bờ mỏ

+ Đảm bảo điều kiện sử dụng kỹ thuật của bờ ( các đaidọn sạch, đai bảo vệ, và đai vận chuyển.)

- Đối với khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4 dựa vào bình đồ địahình, các mặt cắt địa chất và mức phong hoá của các đá tachọn góc bờ dừng nh sau:

+ Phía bên vách: v = 32 0

+ Phía bên trụ: t = 28 0

3.4- Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho Mỏ Cóc Cánh 4

* Để xác định biên giới dựa vào phơng pháp đồ thị

Trên bản đồ địa chất ta chọn các tuyến mặt cắt 8- 10; 12; 12- 14; 14- 16 của khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4

10-* Trình tự công tác tiến hành nh sau:

- Dựa vào các lát cắt đặc trng, xây dựng từ tài liệu địachất trên 4 tuyến mặt cắt đã chọn kẻ các đờng song song nằmngang, khoảng cách các tầng lấy bằng chiều cao tầng khai thác(H = 10m)

- Từ giao điểm của đờng nằm ngang với vách kẻ các đờngxiên biểu thị bờ dừng phía vách và phía trụ

- Tiến hành đo khối lợng đất đá phải bóc và khối lợngquặng tơng ứng khai thác đợc nằm giữa hai bờ mỏ liên tiếp vàxác định hệ số bóc biên giới

Trong đó

V: Thể tích đất đá bóc thứ i

P: Thể tích quặng tơng ứng thứ i

Bảng 3.1: Khối lợng mỏ tuyến lát cắt 8-10

Hình 3.1- Đồ thị quan hệ giữa K bg , K gh và độ sâu khai thác tuyến 8-10

Bảng 3.2: Khối lợng mỏ tuyến lát cắt 10-12

Hình 3.2- Đồ thị quan hệ giữa K bg , K gh và độ sâu khai

thác tuyến 10-12

Bảng 3.3: Khối lợng mỏ tuyến lát cắt 12- 14

Hình 3.3: Đồ thị quan hệ giữa K bg , K gh và độ sâu khai

thác tuyến 12-14

B¶ng 3.4: Khèi lîng má tuyÕn l¸t c¾t 14- 16

Hình 3.4: Đồ thị quan hệ giữa K bg , K gh và độ sâu khai thác tuyến 14-16

3.5- Điều chỉnh đáy mỏ

Bằng phơng pháp đồ thị với tuyến lát cắt 10-12; 12-14;14-16 ta xác định đợc chiều sâu cuối cùng của mỏ, tại cáctuyến lát cắt đó đó là chiều sâu cuối cùng (Hc) giống nhau+90 Do vậy ta không phải điều chỉnh đáy mỏ

3.6- Xác định kích thớc của khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4

+ Chiều dài khai trờng:

Vỉa quặng kéo dài theo đờng phơng do đó chiều dài khaitrờng ta tính theo chiều dài vỉa quặng trong phạm vi đáy khai

trờng là là 504m cộng với chiều dài hai đầu mỏ là:

3.6.2- Chiều rộng đáy mỏ

Chiều rộng đáy mỏ đợc tính theo công thức

Bđ= Bo + M

Trong đó:

Bo: Chiều rộng đáy hào chuẩn bị lấy bằng chiều rộng

đáy hào đảm bảo điều kiện làm việc của thiết bị, lấy Bo =

Do vỉa kéo dài theo đờng phơng, bề rộng ít thay đổi,

địa hình tơng đối bằng phẳng Vì vậy trữ lợng quặng đợctính theo phơng pháp mặt cắt

Q=Qi; tấn

Trong đó:

Qi= Si.Li.i; tấn

Si: Diện tích thân quặng tại mặt cắt thứ i

Li: Khoảng cách tác dụng tơng ứng với mặt cắt thứ i

i: Khối lợng riêng của quặng

3.7.2- Khối lợng đất đá cần phải bóc tính từ mặt cắt 8

đến 16

V=Vi; tấn

Trong đó: Vi= Si.Li.đ; tấn

Si: Diện tích đất đá tại mặt cắt thứ i

Li: Khoảng cách tác dụng tơng ứng với mặt cắt thứi

đ: Khối lợng riêng của đất đá đ=2,6 m3/tấn

Bảng 3.5: Trữ lợng quặng và khối lợng đất đá tính từ

mặt cắt 8 đến 16

3.7.3- Trữ lợng quặng và khối lợng đất đá bóc hai

đầu mỏ

- Khi đã xác định đợc kích thớc của hai đầu mỏ chiềudài, chiều sâu ta tiến hành tính toán khối lợng hai đầu mỏ nhsau: Bằng cách đo trực tiếp trên bản vẽ, kết hợp bình đồ vớicác mặt cắt địa chất 6 và mặt cắt 8, qua tính toán xác

định đợc khối lợng 2 đầu mỏ nh sau:

Bảng3.6: Trữ lợng quặng và khối lợng đất đá hai đầu mỏ

Bảng 3.7: Tổng hợp trữ lợng quặng và khối lợng đất đá

bóc trong biên giới khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4

Ghi chú

Mở vỉa khoáng sàng hay một phần khoáng sàng của mỏ(mở mỏ) là tạo nên hệ thống đờng vận tải, đờng liên lạc từ mặt

đất đến khoáng sàng đảm bảo việc vận tải khoáng sàng và

đất đá từ các tầng công tác đến các trạm tiếp nhận Việc mởvỉa có quan hệ chặt chẽ với hệ thống khai thác và việc bố trícác công trình trên mặt đất, nó ảnh hởng đến quá trình ảnhhởng sản xuất của mỏ, việc mở vỉa hợp lý làm tăng năng suấtcủa thiết bị, phát huy tối đa năng lực sản xuất của các thiết bịtrong các dây truyền công nghệ mỏ

Phơng pháp mở vỉa phụ thuộc vào điều kiện địa hình,hình thức vận tải và điều kiện thế nằm của vỉa

Trình tự tiến hành mở vỉa tuỳ thuộc vào điều kiện ban

đầu, thờng qua các giai đoạn sau:

1- Trên cơ sở các mặt cắt ngang, dọc xây dựng bình đồcủa mỏ trên đó vẽ các biên giới cuối cùng của mỏ, các đờng

đồng đẳng tầng và địa hình mặt đất

2- Chọn vị trí bãi thải, các công trình chủ yếu trên mặt

nh sân công nghiệp, công trình nhà cửa, đờng sá

3- Chọn vị trí và bố trí tuyến hào ra vào mỏ

4- Tính toán lựa chọn các thông số của tuyến đờng, độdốc dọc, bán kính vòng, hình dạng chỗ tiếp cận hào với mặttầng công tác, chiều dài các khu vực đờng có độ dốc không

4.2.1- Mở vỉa bám trụ vỉa

u điểm: Khối lợng xây dựng cơ bản nhỏ nhanh đa mỏvào sản xuất, giảm chi phí đầu t, nhanh thu hồi vốn

Nhợc điểm: Chất lợng quặng không đảm bảo gây tổnthất và làm nghèo quặng

4.2.3- Mở vỉa bám bờ trụ

u điểm: Hào cơ bản cố định do chất lợng đờng sá tốtNhợc điểm: Gây tổn thất và làm nghèo quặng lớn, chậmthu hồi vốn, khối lợng xây dựng cơ bản lớn

4.2.4- Mở vỉa bám bờ vách

u điểm: Khối lợng xúc bốc trong thời kỳ sản xuất nhỏ,

điều hoà chất lợng quặng tốt

Nhợc điểm: Thời gian xây dựng cơ bản lớn, chậm đa mỏvào sản xuất

4.2.5- Kết luận

Qua phân tích các phơng án mở vỉa khai trờng mỏ Cóc

ta thấy phơng án mở vỉa bám vách vỉa có khối lợng xây

dựng cơ bản nhỏ, nhanh đa mỏ vào sản xuất giảm chi phí

đầu t, nhanh thu hồi vốn phù hợp với địa hình của khai trờng

Mỏ Cóc

4.3- Thiết kế tuyến đờng hào mở vỉa

4.3.1- Vị trí tuyến đờng hào mở vỉa

Do điều kiện địa hình khu mỏ Cóc, khoáng sàng nằmtrên sờn đồi, núi dốc thoải nên ta tiến hành khai thác từ trênxuống, từ độ cao +154,39 mở vỉa hào phía vách

a- Hào ngoài

Bắt đầu từ độ cao +154,39 ở khu vực phía nam mỏ từtuyến MC 14 18, hào thi công xong đạt độ cao mức +140

Ngoài ra còn có đờng hào vận chuyển quặng về ga Gốc

Đa mới, đờng vận tải này đợc sử dụng hệ thống đờng cũ cải tạolại nh mở rộng gia cố mặt đờng cũ và làm mới đoạn từ MC 28

đến ga gốc Đa

b- Hào trong

Đợc xây dựng từ mức +140 đến +90 Hào này đợc nối vớihào ngoài Ngoài ra ta có thể coi đờng hào từ mức +140 đến+190 đi bãi thải đất đá là hào trong

4.3.2- Độ dốc dọc tuyến hào

Độ dốc hào phụ thuộc vào thiết bị vận tải và đợc xác

định trên cơ sở khả năng leo dốc của ôtô đợc sử dụng, ô tô ở

mỏ chủ yếu là có tải khi lên dốc và không tải khi xuống dốc

Độ dốc dọc của tuyến đờng: Chọn độ dốc khống chế ờng hào từ 6  8% Ta chọn i =8%

đ-Độ dốc ngang của tuyến đờng Để đảm bảo cho việcthoát nớc và giảm sức cản chuyển động của xe ôtô thì ta chọn

nh sau

+ Thoát nớc dốc về 2 phía i = 1  2%

+ Chống lực ly tâm ở những đoạn đờng cong (siêu cao) in

= 2  5 %

4.3.3- Chiều rộng đáy hào

1- Hào mở vỉa

Đợc xác định theo điều kiện làm việc bình thờng, antoàn của thiết bị vận tải và phù hợp với sơ đồ quay xe cần ápdụng, đảm bảo khối lợng đào hào giảm Chiều rộng đáy hào

đợc xác định theo công thức:

B= Z+ 2(A+n)+M+k+t; m

Trong đó: Z: Khoảng cách khối trợt lở Z= 3m

A: Chiều rộng làn xe chạy tính cho xe CAT 725 là A=3,2 m

n: Chiều rộng lề đờng n = 1mM: Khoảng cách an toàn giữa 2 xe M = 1mk: Chiều rộng rãnh thoát nớc k=1 m

r: Chiều rộng từ rãnh thoát nớc đến chân tầng t =0,5 m

bo: Chiều rộng ôtô bo=3,2m

lo: Chiều dài ôtô lo= 10m

M: Khoảng cách an toàn từ ô tô đến mép tầngM=2m

Vậy Bcb= 8+0,5.3,2+10+2.2=23,6m; Lấy Bcb= 24m

4.3.4- Bán kính vòng của đờng hào

Bán kính vòng đảm bảo giảm sức cản chuyển động của

ôtô, đảm bảo sự an toàn cho xe chạy Vấn đề đặt ra là xác

định bán kính vòng sao cho cho hợp lý với bán kính vòng quaycủa tuyến đờng

Bán kính vòng của đờng hào đợc xác định theo côngthức

n: Hệ số bám dính của đờng với lốp xe n= 0,15

In: Độ dốc ngang của mặt đờng in= 0,02

V: Vận tốc xe chạy ở đoạn đờng vòng V= 20 km/h

Vậy

4.4 - Khả năng thông qua của tuyến đờng

Khả năng thông qua của tuyến đờng xác định theo côngthức

Hình Chiều rộng hào chuẩn bị

IV.2-1- Máy xúc; 2-

Ôtô

Trong đó: V: Vận tốc trung bình của xe V=25km/h

n: Số làn xe chạy n=2k: Hệ số điều hoà k=0,6

L0: Khoảng cách giữa 2 xe chạy cùng chiều L0= 60 mVậy

4.5.3- Khối lợng đào hào chuẩn bị

Vcb=H.L.(b+H.cotg); m3

Trong đó: H: Chiều cao tầng h= 10 m;L: Chiều dài hào;b:Chiều rộng đáy hào chuẩn bị b=24 m; : góc nghiêng thànhhào = 600

Trong quá trình thi công chiều dài hào ở mỗi tầng là thay

đổi nên khối lợng thi công ở mỗi tầng khác nhau

Bảng 4.1: Khối lợng thi công hào chuẩn bị

Tần

g

Chiều dài

hào m

Chiều cao tầng m

Chiều rộng

đáy hào, m

Khối lợng thi công, m 3

Bãi thải 2: Đợc đổ đất đá trên nền bãi thải +170 và đợcnâng lên cao, đây là bãi thải chính tồn tại trong suốt thời giantồn tại của mỏ