Đặc điểm chung và công nghệ khai thác các mỏ lộ thiên sâu Việt Nam



tải về 99.5 Kb.
Chuyển đổi dữ liệu17.01.2019
Kích99.5 Kb.
#60647

Đặc điểm chung và công nghệ khai thác các mỏ lộ thiên sâu Việt Nam


After introducing the general properties of Vietnam deep open pit mines such as the geological and engineering geological properties, the paper represents the proper mining technologies for getting high mining efficiency.

ThS. ĐỖ NGỌC TƯỚC

KS BÙI DUY NAM

KS LÊ BÁ PHỨC

KS ĐÀM CÔNG KHOA

Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-Vinacomin


Mỏ lộ thiên sâu được hiểu là những mỏ khai thác bằng phương pháp lộ thiên có chiều sâu khai thác lớn. Khi khai thác các tầng dưới sâu, các yếu tố đặc trưng ảnh hưởng tới mỏ gồm:

-Yếu tố tự nhiên: độ bền, độ nứt nẻ, độ lỗ hổng, độ ngậm nước, hệ số thấm, áp lực, điều kiện bổ sung nước tăng.

- Yếu tố kỹ thuật: Sơ đồ vận tải phức tạp, độ tin cậy của các thiết bị giảm, nên năng suất thiết bị giảm. Công tác cung cấp nhiên liệu phức tạp, điều kiện lao động khó khăn, nồng độ bụi, tiếng ồn tăng, độ an toàn giảm.

Các thông số kỹ thuật: Chiều cao bờ mỏ lớn, biên giới trên mặt mở rộng, khối lượng mỏ trên từng tầng lớn, số lượng tầng công tác và cường độ phát triển công trình mỏ tăng. Thông số và hệ thống khai thác thay đổi. Chiều dài tuyến, bề rộng mặt tầng công tác giảm. Chiều dài vận tải và độ cao nâng tải tăng.

Các mỏ lộ thiên Việt Nam cũng có đầy đủ các đặc điểm như phân tích ở trên. Dưới đây, là những đặc điểm chung tại các mỏ lộ thiên Việt Nam.

Đặc điểm địa chất thủy văn

Các mỏ nằm trong miền khí hậu nhiệt đới có gió mùa đặc trưng bởi hai mùa: mùa mưa và mùa khô. Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau; lượng mưa trung bình hàng tháng từ 30mm – 40 mm. Lượng bốc hơi lớn nhất xảy ra vào mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3. Trong đó lớn nhất là 11 mm (ngày 7/3/2004). Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm. Các trận mưa lớn thường tập trung vào tháng 8. Trong đó lượng mưa lớn nhất trong ngày đạt 270mm (ngày 8/8/1994). Lượng mưa bình quân hàng tháng từ 400mm - 600 mm; hàng năm đạt xấp xỉ 2500mm.

Ngoài nước mưa, tại các tầng sâu được bổ sung lượng nước ngầm. Lượng nước chảy vào đáy mỏ lớn nhất (trong 1 ngày- đêm) tại một số mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh thể hiện ở bảng 1.

Bảng 1. Lượng nước chảy vào mỏ theo trận mưa lớn nhất trong ngày đêm


TT

Tên mỏ

Diện tích mặt mỏ, m2

Lượng nước lớn nhất, m3/ ngày đêm

1

Đèo Nai

5.639.100

1.036.227

2

Cọc Sáu

3.599.385

705.466

3

Cao Sơn

6.258.900

1.289.198

Đặc điểm về địa chất công trình

Khi khai thác xuống sâu, độ cứng đất đá tăng lên, độ khối tăng và độ nứt nẻ giảm. Từ đó, độ khó nổ tăng, làm tăng chi phí nổ mìn do phải tăng chỉ tiêu thuốc nổ và thu hẹp mạng khoan, giảm đường kính lỗ khoan, suất phá đá giảm. Độ nứt nẻ giảm và chính là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới mức độ đập vỡ đất đá.



Đặc điểm chung về hình học mỏ

Các mỏ lộ thiên sâu Việt Nam phải kể đến các mỏ than vùng Quảng Ninh, mỏ sắt Nà Rụa - Cao Bằng, mỏ sắt Thạch Khê - Hà Tĩnh… Các mỏ thường có dạng đất bóc tập trung trên sườn núi, khoáng sản nằm phía dưới sâu (trừ mỏ sắt Thạch Khê), chiều cao bờ công tác lớn, khối lượng mỏ trên từng tầng lớn với yêu cầu ngày càng cao về công suất mỏ thì cường độ bóc đất trên từng tầng lớn. Các thông số hình học mỏ cơ bản tại các mỏ thể hiện ở bảng 2.



Bảng 2. Các thông số hình học mỏ cơ bản tại một số mỏ lộ thiên Việt Nam

TT

Tên mỏ

Chiều dài
trên mặt, m

Chiều rộng
trên mặt, m

Cao độ
đáy mỏ, m

Chiều cao
bờ mỏ, m

1

Đèo Nai

3370

1620

-345

497

2

Cọc Sáu

2220

1680

-375

615

3

Cao Sơn

3220

2350

-325

695

4

Khánh Hòa

1277

850

-300

360

5

Thạch Khê

3350

2100

-550

565

6

Sin Quyền

2670

915

-152

422

Các vấn đề gặp phải khi khai thác các mỏ lộ thiên sâu Việt Nam: Càng xuống sâu kích thước hình học mỏ càng giảm, các thiết bị khai thác làm việc trong điều kiện chật hẹp, cung độ vận tải tăng, chiều cao nâng tải lớn; một số tầng đi vào biên giới kết thúc khai thác cần sử dụng phương án làm tơi đảm bảo ổn định bờ mỏ. Chiều cao thoát nước và khối lượng nước bơm cưỡng bức rất lớn, điều kiện vi khí hậu không thuận lợi…Những yếu tố đó ảnh hưởng tới quá trình khai thác, làm tăng giá thành khai thác.

Phương hướng khai thác trong thời gian tới

Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030 vừa được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 60/QĐ-TTg, ngày 9/1/2012, các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam khai thác với công suất và khối lượng đất bóc hàng năm như giới thiệu ở bảng 3.



Bảng 3. Khối lượng mỏ yêu cầu theo quy hoạch tại một số mỏ lộ thiên

TT

Tên mỏ

Công suất mỏ,

103 tấn/năm



Khối lượng đất bóc TB, 103 m3/năm

Hệ số bóc TB toàn mỏ m3/tấn

1

Đèo Nai

2.500

28.500

11,8

2

Cọc Sáu

3.600

45.000

13,28

3

Cao Sơn

5.000

50.000

10,13

4

Khánh Hòa

800

3.000

7,48

5

Thạch Khê

10.000

36.000

3,6

6

Sin Quyền

2.400

8.000

4,19

Với nhu cầu tăng về công suất mỏ không chỉ ở các mỏ thuộc Vinacomin mà còn rất nhiều mỏ khoáng sản khác, cần lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp.

Công nghệ khai thác hợp lý

Hiện nay, hầu hết các mỏ đã đạt công suất thiết kế, bờ mỏ cao, góc dốc bờ mỏ tương đối lớn khoảng 23o÷27o, bề rộng mặt tầng công tác B = 25- 30 m; có nhiều tầng chập. Trật tự bóc đất, kết cấu bờ chưa hợp lý nên đã xảy ra tình trạng trượt lở bờ mỏ. Nói cách khác, bờ công tác tại các mỏ lộ thiên đang ở trạng thái bị đứng. Từ đó, để an toàn và duy trì sản lượng theo yêu cầu cần cải tạo lại các bờ mỏ, nhằm đảm bảo các thông số của hệ thống khai thác.

Công nghệ khai thác lớp đứng được chứng minh là công nghệ khai thác tiên tiến, có hiệu quả trong quá trình khai thác. Tuy nhiên, để áp dụng công nghệ này đòi hỏi phải có sự tuân thủ trật tự bóc đất, lựa chọn máy xúc và bố trí hợp lý trên bờ mỏ. Trong thời gian tới, việc sử dụng công nghệ khấu theo lớp đứng, chia bờ mỏ thành nhiều nhóm tầng, đổ thải ngoài và trong cần có sự phối hợp hợp lý với công nghệ đào sâu đáy mỏ.

Trong công nghệ khấu theo lớp đứng, chia bờ mỏ thành nhiều nhóm tầng, vấn đề quan trọng là xác định chiều cao của 1 nhóm tầng là bao nhiêu, dung tích gàu xúc của máy xúc và sơ đồ bố trí các máy xúc.

Chiều cao nhóm tầng được xác định theo điều kiện kỹ thuật để khấu theo lớp đứng. Khi khấu lần lượt hết tầng trên xuống tầng dưới bằng 1 máy xúc thì chiều cao nhóm tầng (Hn) được xác định theo công thức:

, m (1)

Khi khấu đuổi trên tầng với chiều dài bloc xúc là Lb = 200 m-300m thì chiều cao nhóm tầng (Hđ) được xác định theo công thức:

Hđ = , m (2)

(dấu – được tính cho trường hợp có 2 bờ công tác)

Trong đó: , γ – tương ứng là góc nghiêng sườn tầng và góc vectơ ăn sâu đáy mỏ;

Bbv, Bvt – bề rộng đai bảo vệ và đai vận tải, m;

Vs – tốc độ đào sâu đáy mỏ;

Lt – Chiều dài tuyến công tác;

Qx – năng suất máy xúc;

Để xác định năng suất của máy xúc, ta cần lựa chọn được dung tích gàu xúc hợp lý. Dung tích gàu xúc được lựa chọn trên cơ sở tính toán chi phí hiện tại thực của đồng bộ thiết bị xúc – bốc vận tải nhỏ nhất. Như vậy, dung tích gàu xúc lớn nhất sử dụng tương ứng với số máy xúc sử dụng ít nhất. Ngược lại, dung tích gàu xúc nhỏ nhất tương ứng với số lượng máy xúc bố trí trên bờ mỏ nhiều nhất.

Như ta đã biết, tổng chiều dài toàn bộ diện công tác của mỏ trong năm được tính toán theo biểu thức:

Trong đó:

lc – chiều dài bloc cuối cùng;

n- số tầng công tác;

Bv – bề rộng mặt tầng nghỉ, m;

h – chiều cao tầng, m;

 - góc nghiêng sường tầng, độ.

Số máy xúc bố trí nhiều nhất trên bờ mỏ có thể xác định theo biểu thức:



, chiếc, tương ứng dung tích gàu xúc nhỏ nhất được tính toán theo biểu thức:

Số máy xúc bố trí ít nhất trên bờ mỏ có thể xác định theo biểu thức:



, chiếc, tương ứng dung tích gàu xúc nhỏ nhất được tính toán theo biểu thức:

Trong đó: Vđ – khối lượng đất đá bóc toàn mỏ, m3;

Bk – khoảng cách dịch chuyển trên tầng hàng năm, m;

A – bề rộng dải khấu, m.

Như vậy , dung tích gàu xúc lựa chọn E nằm trong khoảng E min ÷ Emax.

Từ tính toán giá trị hiện tại thực sẽ xác định được E.

Sau khi xác định được E, tùy thuộc phương pháp bố trí máy xúc trong nhóm sẽ xác định được Hn, Hđ theo công thức (1) và (2).

Vấn đề cơ bản nhất đối với các mỏ lộ thiên sâu Việt Nam đó là công nghệ đào sâu đáy mỏ. Đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đào sâu. Nhìn chung có thể khái quát có 3 công nghệ chính:



- Công nghệ khai thác đáy mỏ dạng bậc thang:

Nội dung của công nghệ là: chia đáy mỏ thành nhiều bậc theo đường phương. Mùa mưa tiến hành khai thác các tầng trên, mùa khô sẽ tập trung xử lý bùn ở đáy thấp nhất.



- Công nghệ đào sâu đáy mỏ nghiêng

Nội dung của công nghệ là: tạo ra đáy mỏ có độ dốc dọc 3-5% mục đích tạo ra 1 phía đầu mỏ thấp hơn đầu kia làm nơi chứa nước mùa mưa.



- Công nghệ đào sâu với đáy mỏ 2 cấp:

Nội dung của công nghệ là: tạo ra đáy mỏ 2 cấp trên suốt chiều dài theo phương vỉa. Mùa mưa tiến hành đào sâu khai thác ở đáy cao, còn đáy thấp là nơi chứa nước và bùn sẽ được đào sâu trong mùa khô.

Cả 3 phương án đều có những ưu, nhược điểm riêng. Tuy nhiên, các mỏ lộ thiên sâu Việt Nam có đặc thù khai thác theo mùa, càng xuống sâu đáy mỏ càng chật hẹp, chiều dài theo phương hạn chế, bờ mỏ cao, số tầng công tác nhiều kéo theo cường độ khai thác toàn bờ lớn, thời gian đào sâu đáy mỏ diễn ra trong thời gian 6 tháng (từ tháng 11 năm trước đến hết tháng 4 năm). Từ đó, công nghệ đào sâu hợp lý như sau:

Khống chế lượng nước mưa và nước ngầm để ngập từ 1- 2 tầng trên toàn bậc thấp nhất bố trí ở 1 đầu mỏ đối với mỏ có chiều dài theo phương lớn, hoặc để ngập toàn bộ đáy đối với mỏ có chiều dài theo phương hạn chế; trước 31/10 hàng năm sẽ bơm cạn tới đáy mỏ để vét bùn và đào sâu. Như vậy, mùa mưa các thiết bị sẽ được rút lên làm việc tại các tầng trên đảm bảo trên toàn bộ chiều dài tuyến công tác dọc theo phương Lt và toàn bộ khoảnh khấu Bk.

Chiều dài (Ltn), chiều rộng (Btn) hố thu nước được tính toán theo công thức:



Btn = b+ Bmin + h(ctg+ctgγ) (4)

Bo = Bmin + h(ctg+ctgγ), m

Trong đó:

Bmin - bề rộng mặt tầng công tác tối thiểu, m;

b – bề rộng đáy hào dốc, m;

N- số máy xúc đồng thời tham gia mở rộng hố lưu nước cũ, tháng;

h- chiều cao tầng, m;

tb – thời gian vét bùn, tháng;

td – thời gian đào hào dốc, tháng;



Tk – thời gian đào sâu, tháng;

Kết luận

  1. Các mỏ lộ thiên sâu Việt nam khai thác dưới mức thoát nước tự chảy, chiều cao đới công tác lớn, lượng nước chảy vào đáy mỏ ngày càng tăng, đòi hỏi sử dụng công nghệ khai thác phù hợp để đáp ứng nhu cầu sản lượng.

  2. Công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng, chia bờ mỏ thành nhiều nhóm tầng với chiều cao nhóm tầng phụ thuộc vào năng suất máy xúc, sơ đồ bố trí máy xúc trên nhóm tầng.

  3. Hàng năm, có thể khống chế lượng nước mưa và nước ngầm để ngập từ 1- 2 tầng trên toàn bậc thấp nhất bố trí ở 1 đầu mỏ đối với mỏ có chiều dài theo phương lớn hoặc để ngập toàn bộ đáy đối với mỏ có chiều dài theo phương hạn chế, trước 31/10 hàng năm sẽ bơm cạn tới đáy mỏ để vét bùn và đào sâu./.

Tài liệu tham khảo

1. Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030. Vinacomin. 2012

2. GS.TS Trần Mạnh Xuân: Bài giảng Công nghệ khai thác các mỏ lộ thiên sâu. Hà Nội. 2011

3. В.В Ржевский, академик. Открытая разработка месторождений на больших глубинах. Горный журнал 5/1998.






tải về 99.5 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2022
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương