Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật và công nghệ và kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả khai thác lộ thiên và tiết kiệm tài nguyên trong hoạt động khai thác đá xây dựng trên địa bàn tỉnh bình dương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - TRẦN ĐỨC DẬU NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC LỘ THIÊN VÀ TIẾT KIỆM TÀI NGUYÊN TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - TRẦN ĐỨC DẬU NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC LỘ THIÊN VÀ TIẾT KIỆM TÀI NGUYÊN TRONG HOẠT ĐỘNGKHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƯƠNG Chuyên ngành: khai thác mỏ Mã số:60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Hồ Sĩ Giao HÀ NỘI - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - TRẦN ĐỨC DẬU NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC LỘ THIÊN VÀ TIẾT KIỆM TÀI NGUYÊN TRONG HOẠT ĐỘNGKHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƢƠNG Chuyên ngành: khai thác mỏ Mã số:60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Hồ Sĩ Giao HÀ NỘI - 2010 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT MỎ CỦA CÁC KHOÁNG SÀNG ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƢƠNG 11 1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 11 1.1.1 Điều kiện địa lý 11 1.1.2 Điều kiện địa chất 15 1.2 QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN VÀ NHU CẦU VỀ ĐÁ XÂY DỰNG ĐẾN NĂM 2010 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2020 CỦA TỈNH BÌNH DƢƠNG 24 1.3 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM VỀ HẠ TẦNG CƠ SỞ, ĐIỀU KIỆN KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TÌNH BÌNH DƢƠNG 25 1.3.1 Đặc điểm giao thông 25 1.3.2 Đặc điểm kinhh tế 26 1.4 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC 28 1.4.1 Thuận lợi 28 1.4.2 Khó khăn 29 CHƢƠNG 2: ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƢƠNG 30 2.1 TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ BẢO VỆ MƠI TRƢỜNG TRONG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG 30 2.1.1 Quy mô sản lƣợng khai thác 30 2.1.2 Khái quát chất lƣợng khoáng sản 34 2.1.3 Hiện trạng mỏ đá xây dựng 37 2.2 HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ KHAI THÁC 45 2.2.1 Hiện trạng công nghệ khai thác chế biến 45 2.2.2 Hiện trạng thiết bị khai thác chế biến 53 2.3 ĐÁNH GIÁ CHUNG 54 2.3.1 Công tác quản lý 54 2.3.2 Hiệu hoạt động khai thác 56 2.3.3 Công tác bảo vệ môi trƣờng 57 2.3.4 Tình hình sử dụng tài nguyên 58 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƢƠNG 60 3.1 PHÂN LOẠI MỎ ĐÁ XÂY DỰNG 60 3.1.1 Phân loại theo điều kiện địa hình 60 3.1.2 Phân loại theo quy mô mỏ 60 3.1.3 Phân loại theo công nghệ khai thác 62 3.2 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN KỸ TỰ NHIÊN VÀ KỸ THUẬT CỦA CÁC KHỐNG SÀNG ĐÁ TỈNH BÌNH DƢƠNG 64 3.2.1 Hệ thống khai thác 64 3.2.2 Đồng thiết bị 66 3.3 GIẢI PHÁP NHẰM TẬN THU PHẦN TRỮ LƢỢNG NẰM GIỮA CÁC MỎ ĐÃ KẾT THÚC KHAI THÁC 69 3.3.1 Phƣơng án mở vỉa 70 3.3.2 Các giải pháp 71 3.3.3 Công tác an tồn bảo vệ mơi trƣờng 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nhu cầu cung ứng đá xây dựng cho khu vực dự kiến tỉnh Bình Dương đến năm 2020 24 Bảng 2.1 Sản lượng khai thác đá xây dựng từ năm 1997 đến năm 2009 30 Bảng 2.2 Thông tin mỏ hoạt động khai thác đá xây dựng địa bàn tỉnh Bình Dương tính đến tháng 9/2010 31 Bảng 3.1 Phân loại mỏ đá xây dựng tỉnh Bình Dương theo quy mơ khai thác 60 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Moong khai thác mỏ đá xây dựng Tân Đơng Hiệp 38 Hình 2.2 Khai trường phía Đơng mỏ đá xây dựng Núi nhỏ 39 Hình 2.3 Vận chuyển đá thành phẩm sơng Đồng Nai 41 Hình 2.4 Mỏ đá xây dựng Thường Tân IV 43 Hình 2.5 Hoạt động bóc phủ chuẩn bị mặt khai thác 46 Hình 2.6 Thi cơng khoan lỗ mìn 48 Hình 2.7 Thi cơng nổ mìn phá đá 49 Hình 2.8 Xử lý đá cỡ đầu đập thủy lực 50 Hình 2.9 Xúc đá thành phẩm máy xúc bánh lốp 51 Hình 2.10 Xúc đá nguyên khai lên ô tô máy xúc thủy lực gầu ngược 51 Hình 2.11 Chế biến đá xây dựng 52 Hình 3.1 Ví trí mỏ đá địa bàn huyện Tân Uyên 70 Hình 3.2 Máy xới D11của hãngCaterpillar 74 Hình 3.3 Máy phay cắt liên hợp 2500SM hãng Wirtgen 78 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu tổng hợp, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả Trần Đức Dậu MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Bình Dƣơng tỉnh có nguồn tài nguyên khoáng sản làm vật liệu xây dựng với trữ lƣợng lớn, đặc biệt đá xây dựng Trong năm gần đây, nhu cầu đá xây dựng tỉnh Bình Dƣơng tỉnh lân cận, nhƣ khu vực ngày cao nên sản lƣợng đá xây dựng đƣợc khai thác ngày nhiều Bên cạnh đó, sách ngày mở rộng thoáng nên số lƣợng mỏ đá xây dựng ngày tăng Tuy nhiên, nhìn chung mỏ có quy mơ cịn nhỏ, cơng nghệ khai thác cịn lạc hậu, thiết bị cịn thơ sơ khơng đồng Do đó, gây khơng khó khăn cho cơng tác quản lý Nhà nƣớc, hiệu khai thác thấp, gây ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt lãng phí nguồn tài ngun Từ thực tiễn đó, địi hỏi phải có nghiên cứu, phân tích đánh giá thực trạng hoạt động khai thác đá xây dựng địa bàn tỉnh Bình Dƣơng cách đầy đủ, đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu hoạt động khai thác đá xây dựng, bảo vệ môi trƣờng, tiết kiệm nguồn tài ngun khơng tái tạo MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Mục đích đề tài nghiên cứu nhằm đề xuất số giải pháp công nghệ quản lý nhằm nâng cao hiệu hoạt động khai thác đá xây dựng phù hợp với điều kiện tự nhiên kỹ thuật khu vực tỉnh Bình Dƣơng Các nội dung nghiên cứu luận văn là: Tổng hợp điều kiện tự nhiên, kinh tế - kỹ thuật mỏ đá địa bàn tỉnh Bình Dƣơng Sơ đánh giá điều kiện khai thác Tổng hợp phân tích số liệu, thông tin thu thập đƣợc đánh giá thực trạng khai thác đá xây dựng địa bàn tỉnh Bình Dƣơng 70 So sánh trữ lƣợng đá xây dựng tận thu đƣợc với trữa lƣợng địa chất tồn vùng tỉ lệ thu hồi đạt tới 41% Sau kết thúc khai thác toàn cụm mỏ, moong khai thác đƣợc cải tạo thành hồ chứa nƣớc phục vụ cho nông nghiệp cải tạo thành khu du lịch sinh thái Hình 3.1 Ví trí mỏ đá địa bàn huyện Tân Uyên 3.3.1 Phƣơng án mở vỉa Để mở vỉa cho toàn khu vực, cần xác định phƣơng án mở vỉa nguyên tắc sau: - Sử dụng lòng moong kết thúc khai thác làm mặt tiếp nhận - Sử dụng lại hệ thống đƣờng vận tải cũ mỏ phục vụ cho công tác vận tải từ lòng moong lên khu chế biến Yêu cầu tuyến đƣờng thuận tiện cho việc vận tải khu vực - Bắt đầu công tác tận thu từ moong kết thúc khai thác chƣa tháo nƣớc vào moong - Thuận tiện cơng tác nƣớc mỏ xử lý nƣớc thải trƣớc 71 xả thải môi trƣờng Tận dụng moong khai thác kết thúc làm hồ lắng xử lý nƣớc thải cho toàn khu vực Theo thiết kế thời hạn cấp phép khai thác mỏ Thƣờng Tân IV Cơng ty Cổ phần đá Hoa Tân An kết thúc khai thác sớm vào tháng năm 2012 Tiếp sau mỏ Thƣờng Tân Công ty TNHH Hồng Đạt vào tháng 11 năm 2012 mỏ Thƣờng Tân III cơng ty Cổ phần Xây dựng Bình Dƣơng vào tháng năm 2014 Mỏ đá Thƣờng Tân IV mỏ có tuyến đƣờng vận chuyển thuận lợi dùng chung cho khu vực Mỏ gần đƣờng tỉnh lộ ĐT 746 Trung tâm mỏ cách đƣờng ĐT 746 khoảng 600m Từ mỏ ra, cắt ngang đƣờng đến cảng thủy nội địa sông Đồng Nai, thuận tiện cho hình thức vận đƣờng đƣờng thủy Nhƣ vậy, tiến hành thu hồi phần trữ lƣợng moong kế thúc khai thác phần nằm mỏ Thƣờng Tân III Thƣờng Tân IV, moong khai thác mỏ Thƣờng Tân (công ty TNHH Hồng Đạt) đƣợc dùng làm hồ lắng chung cho toàn khu vực 3.3.2 Các giải pháp Trên địa bàn tỉnh Bình Dƣơng, kết thúc khai thác mỏ đá, góc dốc bờ dừng thƣờng đạt khoảng 54 ÷ 560 lớn Góc dốc đảm bảo để áp dụng vận chuyển đất đá xuống đáy mong phƣơng pháp xúc chuyển gạt chuyển 3.3.2.1 Phương pháp nổ mìn buồng Nổ mìn buồng thƣờng đƣợc sử dụng với khối lƣợng thuốc nổ lớn Để tiến hành nổ mìn buồng, cần tiến hành mở đƣờng lị chuẩn bị tới vị trí đặt thuốc nổ gọi buồng mìn Bản chất phƣơng pháp nổ mìn buồng 72 nhƣ phƣơng pháp nổ mìn lỗ khoan lƣợng thuốc nổ đƣợc bố trí bên đối tƣợng nổ Khi đất đá đƣợc nổ mìn văng xuống moong khai thác cũ, tiến hành xử lý đá q cỡ sau xúc lên tơ, vận tải lên trạm nghiền sàng theo đƣờng cũ - Ƣu điểm: thời gian thi công ngắn với khối lƣợng nổ mìn lớn - Nhƣợc điểm: chi phí thuốc nổ cao, gây chấn động lớn, đá văng xa, chất lƣợng đập vỡ khơng đồng dẫn đến tăng chi phí xử lý đá cỡ - Điều kiện áp dụng: phƣơng pháp nổ mìn buồng gây chấn động mạnh, áp dụng vùng xa dân cƣ, xa cơng trình cần bảo vệ 3.3.2.2 Phương pháp khoan - nổ mìn, kết hợp với gạt chuyển Nổ mìn tầng thấp (chiều cao tầng phụ thuộc vào thiết bị gạt) sau gạt chuyển đất đá từ bờ xuống đáy moong cũ Từ đây, dùng máy xúc thủy lực gầu ngƣợc chất tải lên ô tô vận chuyển lên bãi chế biến theo đƣờng cũ - Ƣu điểm: áp dụng cơng nghệ khoan nổ mìn nên tận dụng đƣợc lƣợng nổ để vận chuyển đất đá xuống lịng moong, giảm chi phí gạt chuyển - Nhƣợc điểm: đất đá có cấu tạo phân lớp nhƣ khu vực Tân Uyên lƣợng nổ bị tiêu hao nhiều, chất lƣợng đập vỡ khơng tốt Hơn nữa, nổ mìn cao lƣợng đá văng lớn, gây khó khăn cho cơng tác xúc bốc dƣới lịng moong, chí có phần khơng thu hồi đƣợc Mặt khác, giới hạn yếu tố an toàn sử dụng máy gạt nên khai thác với tầng thấp dẫn đến giảm suất khâu khoan nổ mìn - Điều kiện áp dụng: bề rộng mặt bờ đủ điều kiện để bố trí thiết bị hoạt động cách an toàn hiệu Nếu bề rộng cịn lại khơng đủ để bố trí thiết bị nổ mìn phá đá vận chuyển đất đá xuống lòng 73 moong lƣợng nổ mìn Đến đủ diện tích cho máy gạt hoạt động đƣa thiết bị vào làm việc 3.3.2.3 Phương pháp khoan - nổ mìn, kết hợp với xúc chuyển Sơ đồ công nghệ tƣơng tự nhƣ nổ mìn kết hợp với gạt chuyển nhƣng khấu đất đá với chiều cao tầng lớn (với điều kiện thiết bị chiều cao tầng H = 10÷15m) Do đó, hai phƣơng án có ƣu, nhƣợc điểm tƣơng tự Khi sử dụng máy xúc thủy lực để xúc chuyển khắc phục đƣợc nhƣợc điểm chiều cao tầng khai thác nhƣng suất lại thấp so với chuyển đất đá máy gạt 3.3.2.4 Dùng máy xới Máy xới thực chất máy kéo bánh xích, phía sau may gắn bàn xới có 1÷ răng, phía trƣớc lƣỡi gạt Khi xới đất đá cứng, máy thƣờng gắn Khi xới đất đá đặc xít, thƣờng dùng bàn xới có lắp nhiều nhằm tăng suất máy xới Chiều sâu xới thƣờng từ 0,4 ÷ 0,5m đến 1,8 ÷ 2,0m tùy thuộc vào tính chất đất đá kiểu máy Sau lƣợt xới, đất đá đƣợc bàn gạt vun đống sau dùng máy bốc chất tải cho ô tô để vận chuyển Trong năm gần đây, việc sử dụng máy xới thay cho cơng tác khoan nổ mìn ngày trở nên phổ biến Quá trình xới đất đá máy xới đƣợc tiến hành chủ yếu theo sơ đồ sau: Xới đất đá theo lớp ngang, sau xúc chuyển máy cạp, dùng máy xúc, máy bốc chất tải lên ô tô Xới đất đá theo lớp ngang sau dùng máy ủi gạt đất xuống tầng dƣới, twf dùng máy xúc máy bốc chất tải lên ô tô 74 Xới đất đá theo lớp nghiêng (α