3. Kiểm tra lại biên giới mỏ theo điều kiện giá thành khai thác Với các khoáng sàng sa khoáng hoặc dạng ổ, dạng thấu kính, biên giới mỏ khơng chỉ bị ảnh hưởng bởi điều kiện
4.4.1. Xác định biên giới mỏ lộ thiên bằng thuật tốn hình nón động (Floating cone techniques)
(Floating cone techniques)
Một trong những phương pháp được áp dụng sớm nhất trong các phần mềm ứng dụng về mỏ cho việc xác định biên giới mỏ là phương pháp hình nón động (Floating cone techniques) hay hình nón cụt (Frustum of a cone).
Nội dung của thuật toán này là việc xác định hình nón đất đá phải bóc để thu hồi một vi khối hoặc một nhóm vi khối chứa quặng nằm gần nhau tại đáy của hình nón sao cho lợi nhuận của việc khai thác vi khối quặng nằm trong hình nón đất đá là khơng âm (không lỗ). Nếu giá trị này dương (có lãi) thì tiếp tục mở rộng hình nón lớn hơn để bao thêm các vi khối quặng khác cho tới khi giá trị lợi nhuận bằng 0. Vị trí hình nón tương ứng với giá trị lợi nhuận bằng 0 được coi là biên giới tối ưu của mỏ.
Các bước tiến hành của thuật tốn hình nón động được thực hiện trên lát cắt ngang đặc trưng và có thể được tóm tắt như sau:
+ Bước 1: Lấy tất cả các vi khối quặng của tầng trên cùng.
+ Bước 2: Tại tầng tiếp theo lấy một vi khối quặng làm đáy, dựng một hình nón
tương ứng với góc dốc của bờ mỏ, nếu giá trị thương mại của hình nón lớn hơn 0 thì cả hình nón được lấy đi và vi khối quặng đó được khai thác.
Tn = z Tqi ; đ (4.7)
Trong đó: Tqi - giá trị thương mại của vi khối thứ i nằm trong hình nón, đồng.
Làm tương tự đối với các vi khối quặng khác của tầng.
+ Bước 3: Nếu có các vi khối quặng nằm gần nhau, tính tốn giá trị thương mại của
hình nón có đáy là các vi khối quặng này, so sánh các phương án khác nhau và chọn phương án cho lợi nhuận cao nhất.
+ Bước 4: Thực hiện như bước 2 và tiến hành khảo sát lại tất cả các vi khối quặng
chưa khai thác được của các tầng trên theo tiêu chuẩn Tn> 0. Quá trình tiếp diễn như vậy cho đến tầng cuối cùng. Để hiểu rõ hơn thuật tốn này, có thể tham khảo sơ đồ khối ở hình 4.5.
Các trường hợp để thử trong q trình chạy thuật tốn này trên máy tính được mơ tả trên hình 4.6.
b- Hai vi khối quặng nằm gần nhau có giá trị thương mại lớn hơn 0 và được khai thác.
c- Vi khối quặng (16) chỉ được khai thác sau khi vi khối quặng (25) được khai thác.
d- Các vi khối quặng (10) và (6) chỉ được khai thác khi vi khối quặng (25) được khai thác.
e- Khơng có vi khối quặng nào được khai thác mặc dù giá trị thương mại của hình nón cụt lớn hơn 0.Xây dựng
hình nón từ vi khói quặng đó
Cho ra hình dáng tơi ưu của mỏ Kết thúc
Hình 4.5. Sơ đồ khối thuật tốn hình nón động
a) b)
Ta nhận thấy, trong thuật tốn này cịn tồn tại một số bất cập như sau:
- Việc lấy một hoặc một số vi khối quặng nằm gần nhau làm đáy và dựng hình nón hoặc nón cụt tương ứng với góc dốc của bờ mỏ do thuật tốn này quy ước (45o, 26o) là chưa thực sự khách quan khi góc dốc của bờ mỏ khác với giá trị đó (tuỳ theo yêu cầu về độ ổn định và an toàn của bờ mỏ).
- Thuật toán này chỉ đề cập đến 3 kiểu bờ mỏ được hình thành bằng cách thay đổi hai kích thước của các vi khối trên các mặt cắt có chứa cả thân khống và đất đá bao quanh (Hình 4.7). Chính vì thế, trong một số trường hợp, thuật tốn này khơng đưa ra được hình dạng biên giới mỏ, mặc dù giá trị thương mại của hình nón tương ứng lớn hơn 0. Trường hợp (e) là một minh họa. Trong trường hợp này, nếu giả sử chiều rộng biên giới phía trên chỉ là 7 vi khối như hình vẽ và coi cả tầng thứ 3 là một vi khối lớn với tổng giá trị thương mại là +13 thì máy sẽ khơng hiểu được giá trị góc dốc bờ mỏ lúc đó là bao nhiêu? Nếu là 45o hoặc 26o
(như một trong 3 trường hợp thuật tốn quy định) thì biên giới mỏ sẽ phải mỏ rộng về 2 phía và như vậy lúc đó giá trị thương mại trong hình nón sẽ âm (mỏ lỗ vốn).
Thực chất thuật tốn này xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc Kgh > Ktb một số trường hợp là không hợp lý nhất là khi thân khống dạng vỉa, có chiều dày nhỏ dần theo chiều sâu, cắm dốc và mỏ có thời gian tồn tại lớn.
Hình 4.7. Các giá trị góc nghiêng bờ mỏ theo thuật tốn hình nón động
Để khắc phục hạn chế này của thuật tốn, có thể sử dụng phương pháp trọng lực các vi khối. Nội dung của phương pháp này như sau:
- Xây dựng các đường thẳng thể hiện các góc nghiêng yêu cầu của bờ mỏ xuất phát từ vi khối quặng dùng để xây dựng hình nón.
- Tất cả cá vi khối có trọng tâm nằm trong giới hạn của các đường thẳng đó đều sẽ được bóc đi trong q trình khai thác vi khối quặng ở đáy.
Hình 4.8 minh họa nội dung của phương pháp này: giả sử trên mặt cắt như hình vẽ, từ vi khối quặng (3,9), kẻ 2 góc nghiêng biểu diễn góc dốc thực tế của bờ mỏ (ví dụ, phía trái là 50o và phía phải là 40o). Khi đó theo phương pháp trọng lực, các vi khối đất đá (1,7), (1,8), (1,9), (1,10), (1,11), (2,8), (2,9), (2,10) và (3,8) sẽ được bóc đi khi lấy vi khối quặng (3,9).
Hình 4.8. Minh họa phương pháp trọng lực các vi khối
Thứ hai, ở trường hợp (c) và (d) của thuật toán, máy cho ra hình dạng biên giới mỏ với lợi nhuận cao nhất nhưng chưa chắc đã là biên giới mỏ tối ưu vì nó chưa tính đến khả năng tận thu tối đa tài nguyên và bảo vệ môi trường. Điều này sẽ được thấy rõ hơn nếu ta cho các vi khối ở phần lồi phía dưới đáy mỏ các giá trị thương mại như hình 4.9.
Đây là một số hạn chế của thuật tốn hình nón động. Tuy nhiên, thuật tốn này vẫn là một trong những phương pháp tối ưu được sử dụng rộng rãi nhiều năm qua của các phần mềm máy tính trong khai thác mỏ, vì nó đơn giản, dễ hiểu, dễ lập trình. Các thủ tục thực hiện nó thuận tiện cho việc kết hợp với các chương trình khác, đặc biệt là các chương trình động, cho phép xử lý các tính tốn nhanh hơn...