U 17t1 + 2Ĩt 2+ +u n7tn
TÌNH HÌNH KHAI THÁC LỘ THIÊN TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚ
6.1. Đặc điểm một số khống sản chính có thể khai thác bằng phương pháp lộ thiên ở nước ta
Đặc điểm chung của tài nguyên khoáng sản nước ta là trữ lượng khơng lớn, phân bố rải rác, có điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn phức tạp. Phần lớn các mỏ đều nằm ở vùng sâu, vùng xa, không thuận lợi về giao thông vận tải, xa bến cảng, xa nơi tiêu thụ, cơ sở vật chất hạ tầng thấp,...
Quặng sắt: Trữ lượng cơng nghiệp quặng sắt nước ta có khoảng 513 triệu tấn, phân bố
theo các vùng như sau: (Thái nguyên) Trại Cau - 6,1 triệu tấn; Tiến Bộ và các điểm khác 30,5 triệu tấn; Cao Bằng - 69,4 triệu tấn; Tuyên Quang - 2,1 triệu tấn; Qui sa (Lao Cai) - 118,8 triệu tấn; Thạch khê (Hà Tĩnh) - 544 triệu tấn (tính đến mức - 750m). Đặc điểm của những khoáng sản này là:
1. Hàm lượng sắt tương đối cao (55-65% Fe).
2. Hàm lưọng Zn tương đối cao so với một số mỏ sắt thế giới (sắt Thạch Khê có hàm lượng Zn = 0,07%).
3. Hầu hết các khoáng sàng sắt đều nằm ở vùng miền núi (Tuyên Quang, Lao Cai, Cao Bằng,...) và có điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn hết sức khó khăn (Thạch Khê).
Điều đáng quan tâm là công tác điều tra, khảo sát và thăm dị địa chất của các mỏ sắt chưa hồn chỉnh, chưa đủ tài liệu cơ sở đế tiến hành khai thác.
Quặng apatit: Quặng apatit Lao Cai được chia thành 4 loại theo hàm lượng P2O5: Loại I - 28-39,7%; loại II - 18-25%; loại III - 14-18% loại IV - 10-13% phân bố rải rác thành 38 khai trường, kéo dài theo hữu ngạn Sông Hồng 40 km, chia làm 3 khu vực: Khu trung tâm, khu Ngòi Bo - Bảo Hà và khu Bát Sát - Lũng Pô.
Từ năm 1955 đến 1995 tại Khu trung tâm đã tìm kiếm và thăm dị được 33,14 triệu tấn quặng loại I (có hàm lượng P2O5 từ 32,3-38,56%) và 174,53 triệu tấn quặng loại III (hàm lượng P2O5 thay đổi từ 12,46-17,47%).
Đặc điểm của khoáng sàng apatit Lao Cai là:
1. Vỉa có góc cắm thay đổi lớn, từ 0-90°; chiều dày thay đổi lớn, từ 3-12 m đối với quặng loại I, 2-9,5 m - quặng loại II, 2-60 m - quặng loại III và 2-46 m - quặng loại IV; vỉa bị chia cắt nhiều bởi các mạch lămbrơíia.
2. Vỉa phân bố rải rác và kéo dài trên các sườn núi, điều kiện giao thơng vận tải khó khăn, hạ tầng cơ sở phải xây dựng từ đầu, vị trí địa lý thuộc vùng sâu, xa, miền núi.
Than: Tổng trữ lượng than được huy động vào khai thác lộ thiên (trữ lượng công
nghiệp) trong những năm tới là 378,727 triệu tấn với hệ số bóc trung bình là 3,8 m3/t, phân bố ở các khu vực như trong bảng 6.1
Nếu không kể than bùn và than địa phương thì than khai thác bằng phương pháp lộ thiên do Tập đồn Than- Khống sản (TKV) quản lý là 308,377 ngt, với khối lượng đất bóc là 1.361.320 ng.m3, tương ứng với hệ số bóc trung bình là 4,4 m3/t.
Bảng 6.1: Trữ lượng than có thể huy động và khai thác lộ thiên
TT Khu vực Than, ngt Đất bóc, 103 m3 Ktb, m3/t
1 Cẩm phả 184.487 802.490 4,3
2 Hồng Gai 54.510 247.104 4,5
3 ng Bí 27.710 95.880 3,5
5 Than địa phương 350 17.500 5,0
6 Than bùn 70.000 70.000 1.0
7 Tổng cộng 378.727 1433.070 3.8
Đặc điểm của khoáng sàng than khai thác lộ thiên là:
1. Các vỉa than có cấu trúc phức tạp, góc cắm và chiều dày thay đổi theo chiều sâu và theo phương vị, càng xuống sâu chiều dày vỉa càng thu hẹp, có nhiều đá kẹp xen kẽ, nhiều đứt gẫy lớn và vừa và nhiều uốn nếp.
2. Điều kiện địa chất thuỷ văn và thời tiết khí hậu khơng có lợi cho cơng tác khai thác, nhiều nước ngầm và nước mặt, đặc biệt về mùa mưa.
3. Phần lớn các mỏ đều có chiều sâu khai thác lớn và nằm dưới mức thoát nước tự chảy, đáy kết thúc nằm sâu dưới mức nước biển (Cọc Sáu: -220 m, Cao Sơn: -165 m; Đèo Nai: -110 m; Hà Tu: -160 m; Núi béo: - 135 m;...).
Đá công nghiệp: Nguồn tài nguyên đá công nghiệp của chúng ta vô cùng phong phú.
Trước hết phải kể đến là đá vôi. Trữ lượng đá vôi của nước ta rất lớn. hàng trăm tỷ m3, chủ yếu tập trung phía bắc, từ Nghệ An, Thanh Hố trở ra. Bên cạnh đá vơi đủ tiêu chuẩn cho công nghiệp xi măng, xây dựng, giao thơng, thuỷ lợi,... cịn có đơlơmit dùng cho trợ dung luyện kim. phụ gia thuỷ tinh,...
Sau đá vơi là đá granit - loại vật liệu có độ bền cơ học cao (có ứng suất kháng nén tới 2200 kg/cm2 hoặc hơn), được dùng làm vật liệu cho các cơng trình quan trọng như sân bay, nhà vĩnh cửu, cơng trình thuỷ điện,... granit cũng được dùng làm đá trang trí nhờ độ bóng bề mặt, vân sắc đa dạng và có độ bền cơ hố cao. Granit tập trung nhiều ở khu vực miền trung, từ Nghệ An tới tây Nam Trung bộ. Ngồi các loại trên cịn một số loại đá quý như đá cẩm thạch, đá dăm kết, đá kết,... cũng được khai thác và sử dụng vào mục đích xây dựng.
Đặc điểm địa hình từ các khống sàng đá (chủ yếu là đá vơi) là có cấu tạo phân cách, nằm thành từng núi cao có sườn dốc và dốc đứng, gãy khó khăn cho việc mở mỏ và vận tải sản phẩm khai thác, nhiều hang động carst, nứt nẻ mạnh. Tính chất cơ lý trung bình của một số loại đá ở Việt Nam giới thiệu ở bảng 6.2.
Bảng 6.2: Tính chất cơ lý trung bình của một số loại đá
Loại đá Khối lượng riêng, g/cm3 Độ hút nước, % Hệ số mài mịn Ứng suất kháng nén, kg/cm2 Khơ No nước Granit 2,63-2,89 0,17-0,51 3,61- 8,5 1126-2223 833-1814 Gabrô 2,88-2,90 0,06- 0,25 12,4-21,1 1410-2145 918- 1318 Bazan 2,77 0,98 2.01 1038-1455 800 Cẩm thạch 2,69-2,86 0,13-0,47 33,1-43,0 935-1749 798-1100 Đá vơi 6.2. Tình hình khai thác lộ thiên một số khống sản chính ở Việt Nam2,66-2,96 0,2- 0,4 430-750 530
Trong số các mỏ lộ thiên khai thác quặng, chỉ có các mỏ apatit Lao Cai là hoạt động tương đối có nề nếp. Sau chiến tranh (1956-1979), mỏ được Liên Xô (cũ) thiết kế phục hồi và trang bị đồng thời thiết bị. Tới năm 1981, Liên Xô lại tiếp tục thiết kế bổ sung và mở rộng mỏ lần thứ II với sản lượng quặng loại I - 800 ngt/năm và quặng loại III - 3,4 triệu t/năm (để cung cấp cho nhà máy tuyển công suất 760 ngt/năm), nhưng do nhiều nguyên nhân mãi đến năm 1995 mỏ mới hoạt động theo hướng phát triển do thiết kế cải tạo mở rộng đã xác định, tuy nhiên cho tới nay vẫn chưa đạt được công suất thiết kế.
Công nghệ khai thác được sử dụng trên các mỏ là HTKT dọc, một bờ hoặc hai bờ công tác, hào mở vỉa được đào bên vách vỉa, quặng được khấu từ vách sang trụ theo phân tầng, đất đá được khấu theo lớp ngiêng, đôi khi theo lớp bằng, xúc với gương bên hông, chiều cao tầng 10-15 m, chiều rộng mặt tầng từ 32-40 m, góc nghiêng bờ cơng tác 10-18°, sử dụng bãi thải ngoài,....
Đồng bộ thiết bị sử dụng bao gồm:
- Khoan lỗ mìm : CBE-2M, BMK-4M, CEY-100L. - Xúc bốc: 3KE- 5A, E- 2503 và E-1001.
- Vận tải: ô tô BenlA3- 540A, KpAZ- 256 kết hợp với đường sắt cỡ ray 1000 mm, đầu tầu diêzen TY - 7 và toa xe tự lật.
- Công tác phụ trợ: Máy ủi T- 130 và C- 300.
Mỏ sắt Trại Cau do Trung Quốc thiết kế và được đưa vào sản xuất từ năm 1963. Sản lượng quặng nguyên khai trung bình hàng năm 190-220 ngt/năm. Khoan lỗ mìn bằng máy khoan đập cáp CZ- 20-M; xúc bóc bằng máy xúc tay gau W-1001 và W- 1002; vận tải đầu tầu điện ZL-14 kéo 6 gng dung tích 3,5m3; thải đất đá bằng bãi thải ngoài. Từ những năm 90 mỏ đưa thêm vào dây chuyền sản xuất ô tơ 30 tấn để vận tải đất bóc và quặng.
Về bauxit, Việt nam là một trong những nước có tiềm năng bauxit lớn - với tổng trữ lượng dự báo tới hơn 5,5 tỷ tấn, trong đó Miền Bắc chỉ có 90,95 triệu tấn. Phần còn lại là của Miền Nam, tới 5.432, 4 triệu tấn, tập trung ở 5 tỉnh Tây Nguyên (Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk, Đăk Nông và Lâm Đồng). Đăk Nơng là tỉnh có tiềm năng bauxit lớn nhất - 3.424,466 triệu tấn, chiếm tỷ lệ 62% trữ lượng cả nước.
Theo quy hoạch khai thác, chế biến bauxit vùng Tây Nguyên thì trong thời gian 2007- 2015 sẽ xây dựng 4 nhà máy alumin. Nhà máy N°1 cơng suất ban đầu 300 ngt/năm, có khả năng nâng lên 600 ngt/năm, 3 nhà máy cịn lại đều có cơng suất 1,5-2 tr.t/năm. Các nhà máy đều được lần lượt xây dựng ở Đăk Nông và do TKV đầu tư. Ngồi ra cịn xây dựng thêm các nhà máy alumin Tân Rai - Bảo Lộc (Lâm Đồng), công suất 1,2 tr.t/năm và nhà máy KonpLong-Kanăk (Kon Tum), công suất 1-1,5 tr.t/năm. Trong giai đoạn 2016-2025, tuỳ theo tình hình thị trường cụ thể mà cơng suất của các nhà máy sẽ được mở rộng cho thích hợp.
Như vậy, tới năm 2015 các mỏ bauxit Tây Nguyên sẽ có sản lượng hàng năm khoảng 54-75 triệu tấn quặng nguyên khai, nhằm thu hồi 21,5-30 triệu tấn quặng tinh cung cấp cho các nhà máy để sản xuất ra 7,2-8,3 triệu tấn alumin.
Về than, với 29 mỏ và điểm khai thác lộ thiên hiện có, thì sản lượng than khai thác lộ thiên đạt được chiếm khoảng 60-65% tổng sản lượng ngành than. Công nghệ áp dụng là HTKT xuống sâu, dọc, một hoặc hai bờ công tác, khấu lớp đá theo lớp nghiêng, hào mở vỉa đặt trong đá vách (trừ một vài trường hợp đặc biệt, khi khai thác vỉa có chiều dày lớn, vỉa nằm ngang hoặc khi khai thác ở đỉnh sơn tụ hoặc đáy động tụ) than được khấu theo phân tầng từ vách sang trụ (gương dọc tầng), đất đá được bóc theo tồn tầng với gương bên hơng, chiều cao tầng 13-15m, chiều rộng mặt tầng 4560m, góc nghiêng bờ công tác 16-18°.
Thiết bị sử dụng trong dây truyền công nahệ trên các mỏ bao gồm máy khoan xoay cầu C'B1H,-250MI I (Nga), DM-45LP (Ingersoll Rand) có đường kính 200250mm; máv khoan đập xoay thuỷ lực PANTERA-1100, PANTERA-1500, TITON- 500 (Tamrock), CM-115, CM- 117 (Atlas Copco) có dường-kính 100-M75mm; các loại thuốc nổ ANFO thường, ANFO chịu nước, nhũ tương, AD1;.... sử dụng cho khâu chuẩn bị đất đá.
Trong khâu xúc bóc sử dụng các loại MXTG có dung tích gàu từ 4,6-10 m3 như 3KF- 4,6B, 3KF-5A, 3KF-8H, 3KF-10 (Nga); các loại MXTLGT, MXTLGN, máy bốc có dung tích gàu từ 1,5-12 m3 như PC-220. PC-650. PC- 750. PC-1250, PC-1600, PC-1800 (Komatsu), EX- 350. EX-600, EX-750, EX- 800 (Hitachi), CAT-330, CAT- 345, CAT-365, CAT-375, CAT- 5090, CAT- L90C, CAT-992C (Caterpillar),... để xúc bốc đất đá và than.
Thiết bị vận tải bao gồm các loại ơ tơ tự đổ có tải trọng từ 12-96 tấn như KpAZ, KAMAZ, BenlA3-540, BenlA3-548, BelA3-7522, BenlA3-7527, BenlA3-7555E,
BenlA3-7548D (Nga), HD-320-3, HD-325-5, HD-465-5, HD- 785-5 (Komatsu), A30, A35, A40 (Volvo), CAT-769D, CAT-773E, CAT-777D, TEREX-4066C (Caterpillar, Terex Mining),...
Trong khâu phụ trợ, sử dụng các loại máy ủi có cơng suất 180-300 CV như D- 8N, D- 9N, D-10R (Caterpillar), T-170 (Nga), D-85A (Komatsu), chúng được dùng để thải đá trên bãi thải hoặc làm tơi sơ bộ đất đá khi lắp thêm răng xới.
Đồng bộ thiết bị sử dụng của ngành than là tương đối tiên tiến trong mọi hoàn cảnh lịch sử về kinh tế và kỹ thuật, ở những năm đầu hoà bình lập lại, bắt đầu tiến hành sự nghiệp cơ giới hóa cơng nghiệp khai khống cũng như hiện nay, trong giai đoạn đầu tư phát triển và hội nhập nền kinh tế thị trường.
về khai thác đá, hiện nay trên tồn quốc có tới hàng trăm các mỏ đá có sản lượng từ vài chục ngàn m3 một năm. Trừ các mỏ đá phục vụ cho công nghiệp xi măng lớn như Hà Tiên, Hoàng thạch, Bỉm Sơn, Nghi Sơn, Chinh Fong, Bút Sơn, Tà Thiết,.... (có sản lượng Ỉ,2-2,4 triệu tấn/ năm), còn lại các mỏ nhỏ phục vụ cho, xi măng nhỏ, các mỏ đá của Bộ Giao thông - Vận tải, các mỏ đá của địa phương.... đều hoạt động không theo đúng thiết kế. Phần lớn đều khai thác với phương thức khấu tự do, thiết bị sử dụng khơng đồng bộ: khoan lỗ mìn bàng lỗ khoan cầm tay đường kính 42mm, máy khoan lớn đường kính 105mm và một số chủng loại máy khoan khác; xúc bóc bằng nhiều loại máy xúc có dung tích gầu từ 0,5-3,2 m3 chạy bằng điện, dầu điêzen của nhiều hãng sản xuất khác nhau; vận tải bằng ô tô tải trọng từ 8-27 tấn.
Đối với các mỏ đá lớn, công nghệ khai thác là khấu theo lớp bằng, vận tải trực tiếp bằng ô tô. Thiết bị sử dụng của các mỏ này tương đối đồng bộ: khoan lỗ mìn bằng máy khoan đập - xoay khí ép hoặc thuỷ lực, đường kính 175mm hoặc máy khoan xoay cầu đường kính 250mm; xúc bóc bằng MXTG, máy bốc, MXTL dung tích gàu từ 3,25 m3; vận tải bằng ơ tơ tải trọng 2Ỉ-22 tấn.
Nhìn chung, qua những năm đổi mới, ngành KTLT đã có những bước phát triển rõ rệt, đạt được nhũng kết quả đáng khích lệ trong hoạt động sản xuất kinh doanh, đã có những vận dụng sáng tạo về công nghệ và kỹ thuật cho tương thích với điều kiện tự nhiên cụ thể của các khống sàng Việt Nam, điển hình như:
- Thay thế cơng nghệ bóc đất đá theo lớp nghiêng (trên các mỏ than lộ thiên) bằng cơng nghệ bóc theo lớp dốc (với góc nghiêng bờ cơng tác lớn) để đẩy lùi một khối lượng lớn đất bóc về thời kỳ sau muộn hơn;
- Sử dụng đáy mỏ hai cấp, cấp đáy thấp dùng để chứa nước về mùa mưa, trang bị phà bơm công suất lớn có khớp nối mềm với đường ống dẫn nước đặt trên bờ để tháo khô đáy mỏ;
- Dùng máy xúc thuỷ lực gàu ngược đào sâu đáy mỏ theo phân tầng để giảm tổn thất và làm bẩn khoáng sản, đồng thời tránh được việc đưa thiết bị xuống làm việc ở đáy mỏ lầy lội;
- Sử dụng các phương tiện thiết bị tiên tiến, có năng suất làm việc cao, an toàn và tiện nghi cho người lao động;
- Áp dụng đồng bộ các giải pháp bảo vệ môi trường.
Tuy nhiên, về tổ chức sản xuất, hiện nay bộ máy quản lý trên các mỏ lộ thiên còn cồng kềnh, số lưọng cán bộ kỹ thuật và cơng nhân trực tiếp sản xuất cịn lớn so với sản lượng đạt được, dẫn đến giảm năng suất lao động bình quân của mỏ, tăng quỹ lương, tăng giá thành sản phẩm. Vì để đảm bảo cơng việc làm cho cơng nhân nên cá biệt, cịn có mỏ khơng dám đầu tư đổi mới cơng nghệ ở một số khâu hay bộ phận có thể, nhằm tận dụng lao động dư thừa.
6.3. Vài nét về tình hình khai thác lộ thiên trên thê giới