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 ( Luận án tiến sĩ)

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 ( Luận án tiến sĩ)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 ( Luận án tiến sĩ)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 ( Luận án tiến sĩ)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 ( Luận án tiến sĩ)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 ( Luận án tiến sĩ)

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LƯU VĂN THỰC 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI: 2014 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LƯU VĂN THỰC 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 Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 62520603 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGƯT PGS.TS Hồ Sĩ Giao i lêi cam ®oan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết trình bày luận án thật cha đợc công bố công trình khác Hà Nội, ngày 08 tháng năm 2014 Lưu Văn Thực ii MỤC LỤC TT Nội dung Trang MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC SẮT LỘ THIÊN Ở VIỆT NAM VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.4 1.5 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.7 Hiện trạng công tác khai thác quặng sắt VN Tình hình khai thác sản lượng mỏ sắt VN Công nghệ khai thác Thiết bị sử dụng khâu công nghệ Quy hoạch phát triển ngành khai thác quặng sắt VN Tiềm trữ lượng quặng sắt VN Đặc điểm tự nhiên khoáng sàng quặng sắt VN Đặc điểm phân bố khoáng sàng sắt VN Đặc điểm nguồn gốc thành tạo Đặc điểm cấu trúc thân quặng Đặc điểm ĐCCT - ĐCTV khoáng sàng sắt VN Phân loại mức độ phức tạp mỏ quặng sắt theo yếu tố tự nhiên Tổng quan công tác nghiên cứu công nghệ khai thác quặng sắt VN Một số nét công nghệ khai thác quặng sắt giới Phân bố trữ lượng tình hình khai thác quặng sắt giới Kinh nghiệm khai thác mỏ quặng sắt giới Một số nghiên cứu khai thác mỏ quặng lộ thiên giới Kết luận Chương 2: NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ KHAI THÁC CĨ TIỀM 5 10 10 10 14 15 15 17 20 26 26 28 31 33 36 NĂNG ÁP DỤNG CHO CÁC MỎ QUẶNG SẮT LỘ THIÊN Ở VIỆT NAM 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 Khái qt vần đề Cơng nghệ khai thác mức nước tự chảy Khái quát khai thác mức nước tự chảy Các thơng số đáy mỏ hai cấp khai thác mức thoát nước tự chảy Đào sâu đáy mỏ khai thác quặng MXTLGN Cơng nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn Cơ sở thực tiễn khoa học Trình tự phát triển cơng trình mỏ 36 38 38 39 43 49 49 50 iii 2.4 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.6 Công nghệ khai thác chọn lọc mỏ quặng sắt Tiềm sử dụng thiết bị cho mỏ quặng sắt lộ thiên VN Thiết bị cho khâu chuẩn bị đất đá Thiết bị cho khâu xúc bốc Thiết bị cho khâu vận tải Kết luận Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI 50 55 55 57 59 61 63 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 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 Nghiên cứu hồn thiện cơng tác đào sâu cho mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy Khái quát đào sâu đáy mỏ lộ thiên Nghiên cứu giải pháp tăng tốc độ đào sâu đáy mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy MXTLGN Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ khai thác với góc bờ cơng tác cao cho mỏ quặng sắt lộ thiên VN Ý nghĩa việc nâng cao góc nghiêng bờ cơng tác Các yếu tố cơng nghệ ảnh hưởng tới góc nghiêng bờ cơng tác khả nâng cao góc nghiêng bờ công tác khai thác mỏ quặng sắt mức thoát nước tự chảy Nghiên cứu khai thác với đáy mỏ hai cấp mỏ có điều kiện ĐCTV phức tạp Áp dụng cơng nghệ khai thác đáy mỏ hai cấp mỏ có chiều dài đường phương lớn Lựa chọn cơng nghệ phân khu vực khai thác theo mùa Nghiên cứu xây dựng sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc thân quặng (gốc) có cấu trúc địa chất phức tạp Cơ sở xác định tổn thất làm nghèo quặng Các nguyên nhân gây lên tổn thất làm nghèo quặng trình khai thác lộ thiên Các yếu tố ảnh hưởng tới tổn thất làm nghèo khai thác mỏ quặng sắt lộ thiên Công nghệ KNM khai thác chọn lọc thân quặng sắt gốc Xác định chiều cao xúc chọn lọc MXTL Cơ sở xác định tổn thất làm nghèo quặng vùng tiếp xúc đất đá quặng khai thác 63 63 63 70 70 71 79 79 80 82 82 83 84 85 90 94 iv 3.4.7 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.6 Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ khai thác chọn lọc hợp lý mỏ quặng sắt có cấu trúc địa chất phức tạp Nghiên cứu lựa chọn ĐBTB xúc bốc – vận tải hợp lý cho mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên ĐCTV phức tạp Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến lựa chọn ĐBTB Nghiên cứu lựa chọn thiết bị xúc bốc – vận tải hợp lý mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên ĐCTV phức tạp Quan hệ thiết bị xúc bốc – vận tải Xác định số ô tô hợp lý phục vụ máy xúc Nghiên cứu xác định tổ hợp thiết bị xúc – bốc vận tải hợp lý Kết luận Chương 4: TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO MỎ QUẶNG SẮT 97 108 108 109 127 132 133 137 138 THẠCH KHÊ 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.2 4.3 4.4 Đặc điểm chung mỏ quặng sắt Thạch Khê Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu khu mỏ Đặc điểm địa chất khu mỏ Kích thước khai trường Hiện trạng khu mỏ Xác định góc nghiêng bờ cơng tác hợp lý tầng đá cứng Xác định chiều cao xúc chọn lọc MXTLGN 4.4.1 Xác định ĐBTB xúc bốc - vận tải hợp lý Xác định loại ô tô phù hợp với lớp đất yếu 4.4.2 4.5 Xác định loại máy xúc phù hợp với tải trọng ô tô công suất mỏ Kết luận KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 138 138 138 139 139 139 141 143 143 147 149 151 153 155 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐBTB: Đồng thiết bị ĐCĐLCT Địa chất động lực cơng trình ĐCCT: Địa chất cơng trình ĐCTV: Địa chất thủy văn KNM: Khoan nổ mìn KTLT: Khai thác lộ thiên HTKT: Hệ thống khai thác MXTL Máy xúc thủy lực MXTLGN: Máy xúc thủy lực gầu ngược 10 MXTLGT: Máy xúc thủy lực gầu thuận 11 VN Việt Nam vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 10 Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 11 Bảng 3.3 12 Bảng 3.4 13 14 15 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 16 17 Bảng 4.1 Bảng 4.2 18 Bảng 4.3 19 Bảng 4.4 20 Bảng 4.5 21 Bảng 4.6 22 Bảng 4.7 Nội dung Thông số HTKT số mỏ Các tiêu biên giới khai trường kế hoạch khai thác số mỏ quặng sắt Trữ lượng tài nguyên dự báo quặng sắt VN Tổng hợp trữ lượng, chất lượng số mỏ quặng sắt lớn Phân loại mỏ quặng sắt sở điều kiện địa chất ĐCTV Trữ lượng quặng sắt số nước giới Công suất kích thước khai trường số mỏ quặng sắt giới Bảng phân loại HTKT mỏ lộ thiên V.V.Rjepxki Quan hệ tỷ lệ yếu tố với tốc độ xuống sâu Quan hệ chiều cao tầng đất chiều cao phân tầng quặng Quan hệ tốc độ xuống sâu chiều dài blốc máy xúc Quan hệ suất máy xúc tốc độ xuống sâu yêu cầu Quan hệ tβ với thông số Loại máy xúc phụ thuộc chiều cao tầng Khả chịu tải đất yếu mỏ Thạch Khê loại máy xúc Các thông số biên khai trường mỏ Thạch Khê Xác định giá trị góc nghiêng bờ cơng tác mỏ Thạch Khê theo yếu tố địa kỹ thuật thay đổi Chiều cao xúc chọn lọc MXTLGN phụ thuộc vào góc cắm thân quặng Các tiêu tổn thất làm nghèo quặng mỏ Thạch Khê Một số tiêu lớp đất yếu mỏ Thạch Khê Áp lực số ô tô CAT tầng đất yếu mỏ Thạch Khê Áp lực số ô tô Komatsu tầng đất yếu mỏ Thạch Khê Trang 11 12 12 18 27 28 37 64 66 67 69 77 118 120 139 140 142 142 143 145 146 vii 23 24 25 Bảng 4.8 Bảng 4.9 Bảng 4.10 ĐBTB máy xúc – ô tô phù hợp với mỏ Thạch Khê Các tổ hợp thiết bị máy xúc – ô tô mỏ Thạch Khê Tổ hợp thiết bị máy xúc bốc – ô tô hợp lý mỏ Thạch Khê 148 148 149 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Hình Hình 1.1 Nội dung Ảnh hưởng nước ngầm đến độ ổn định tầng cát mỏ sắt Thạch Khê Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ khai thác tầng đất yếu MXTLGN đứng phân tầng chất tải lên ôtô mức máy đứng mỏ sắt Thạch Khê Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý HTKT đáy mỏ hai cấp Hình 2.2 Sơ đồ xác định thơng số HTKT đáy mỏ hai cấp Hình 2.3 Sơ đồ trình tự đào sâu đáy mỏ sử dụng MXTLGN chuẩn bị tầng khấu quặng theo phân tầng bóc đất đá tồn chiều cao tầng Hình 2.4 Sơ đồ cơng nghệ đào sâu đáy mỏ, chuẩn bị tầng khấu quặng theo phân tầng sử dụng MXTLGN Hình 2.5 Biểu đồ chuẩn bị tầng theo L = f(T) Hình 2.6 Các phương án bố trí thiết bị xúc bốc tầng sử dụng cơng nghệ khai thác với góc nghiêng bờ cơng tác lớn Hình 2.7 Sơ đồ cơng nghệ dùng MXTLGN xúc chọn lọc thân quặng mỏng dốc nghiêng dốc đứng Hình 2.8 Sơ đồ cơng nghệ dùng MXTLGN xúc chọn lọc thân quặng dày dốc nghiêng dốc đứng Hình 2.9 Sơ đồ dọn vách thân quặng theo lớp xiên MXTLGN Hình 2.10 Sơ đồ khấu khoáng sản chùm thân quặng mỏng dốc đứng Hình 3.1 Đồ thị quan hệ h Vt Hình 3.2 Đồ thị quan hệ Vs với LK h (LK1 < LK2