Đánh giá khả năng khai thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò mỏ đồng sin quyền – Tổng công ty Khoáng sản
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHAI THÁC HỖN HỢP LỘ THIÊN – HẦM LÒ
MỎ ĐỒNG SIN QUYỀN – TỔNG CÔNG TY KHOÁNG SẢN
TS. Đoàn Văn Thanh, TS. Phạm Trung Nguyên
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
Biên tập: TS. Lưu Văn Thực
Tóm tắt:
Bài báo trình bày đánh giá khả năng khai thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò mỏ đồng sin quyền-
Tỏng Công ty Khoáng Sản
1. Mở đầu
đá gơnai biotit bị migmatit hóa, nằm ở bên phần
rìa thân quặng và trong thân quặng, đá vỡ vụn,
không ổn định, độ cứng f = 5 ÷ 11.
Mỏ đồng Sin Quyền là mỏ khai thác lộ thiên
lớn nhất của Tổng công ty Khoáng sản TKV –
CTCP. Theo thiết kế đã được phê duyệt, mỏ
Vùng mỏ nằm ở đới núi thấp ven bờ sông
đồng Sin Quyền khai thác với công suất 2,0÷2,5 Hồng, cách sông Hồng 500 ÷ 1.000 m, độ cao
triệu tấn/năm, trữ lượng và tài nguyên huy động tuyệt đối từ +100 đến +400 m. Lượng mưa trung
vào khai thác lộ thiên đến mức -188 m là 22,66 bình hàng năm trong vùng 1.798 mm, lượng
triệu tấn, phần ngoài biên giới khai thác là 13,76 mưa ngày lớn nhất 212 mm. Suối Ngòi Phát là
triệu tấn, thời gian kết thúc khai thác của mỏ suối lớn nhất khu mỏ, chạy cắt ngang, chia mỏ
năm 2026. Do đó, yêu cầu cần thiết và cấp bách thành 2 khu: khu Đông và khu Tây. [1].
hiện nay là phải có các giải pháp khai thác tối đa
phần trữ lượng nằm trên bờ mỏ, dưới đáy khai
trường.
3. Tổng quan về tình hình áp dụng phương
pháp khai thác hỗn hợp lộ thiên - hầm lò tại
các mỏ quặng trên thế giới
Để khai thác phần trữ lượng và tài nguyên
đồng còn lại có thể sử dụng các giải pháp: Tiếp
tục xuống sâu khai thác bằng phương pháp lộ
thiên, hầm lò hoặc khai thác đồng thời lộ thiên -
hầm lò. Tuy nhiên, khi đưa vào khai thác lộ thiên
- hầm lò cùng một khoáng sàng, tác động qua
lại giữa lộ thiên và hầm lò rất phức tạp, gây ảnh
hưởng tới mức độ an toàn sản xuất nếu như
không có trình tự khai thác và các giải pháp kỹ
thuật phù hợp.
Cho đến nay, khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ
thiên đã được áp dụng tại hơn 400 mỏ trên thế
giới như: mỏ Cibaicki, Krivorozski (LB Nga),
Santa-Bacbara (Italia), Phutrik (Tiệp Khắc),
mỏ Kiruna (Thụy Điển), mỏ Kidd Krig (Mỹ),
Pikhôsanmi (Phần Lan), … [2].
Việc khai thác khoáng sàng đồng thời bằng
cả phương pháp lộ thiên và hầm lò có quan, ảnh
hưởng trực tiếp lẫn nhau. Để tổ chức khai thác
đảm bảo an toàn, hiệu quả và giảm tổn thất tài
nguyên, tùy theo điều kiện của mỏ, trình tự khai
thác được thực hiện như sau:
Trong bài báo này, tác giả đề cập một số vấn
đề có liên quan đến khả năng khai thác hỗn hợp
lộ thiên - hầm lò ở mỏ đồng Sin Quyền.
- Khai thác theo trình tự chuyển từ lộ thiên
sang hầm lò (hình 1);
2. Điều kiện tự nhiên của mỏ đồng Sin
Quyền
- Khai thác theo trình tự chuyển từ hầm lò
sang lộ thiên (hình 2);
Quặng đồng Sin Quyền có nguồn gốc nhiệt
dịch, chiều dài khoảng 2.870 m, rộng khoảng 800
m, gồm 17 thân quặng. Hình thái thân quặng là
dạng mạch chuỗi, thấu kính, tách nhánh, buồng.
Các thân quặng chủ yếu phân bố trong đá biến
chất trao đổi và đá gơnai biotit, có độ cứng f =
8 - 11, chiều sâu lớn nhất là -550 m (thân quặng
7), chiều dày từ 3,5 ÷ 14 m, góc cắm trung bình
820. Đá vây quanh chủ yếu của thân quặng là
- Khai thác đồng thời bằng cả hai phương
pháp hầm lò và lộ thiên (hình 3).
4. Mối quan hệ giữa khai thác lộ thiên và
hầm lò
Khi tiến hành khai thác khoáng sàng bằng
phương pháp hỗn hợp lộ thiên - hầm lò thì sự
ảnh hưởng trực tiếp lẫn nhau là hết sức phức
KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
20
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
thấy:
+ Các ảnh hưởng của khai lộ thiên đến khai
thác hầm lò gồm: Ảnh hưởng của sóng chấn
động từ các vụ nổ mìn lộ thiên, ảnh hưởng của
nước dưới các moong lộ thiên;
+ Các ảnh hưởng của khai thác hầm lò tới
khai thác lộ thiên gồm: sụt lún bề mặt, giảm yếu
và phá hủy cấu trúc đất đá trên bờ mỏ, giảm ổn
định bờ mỏ.
5. Nghiên cứu lựa chọn biên giới khai thác
lộ thiên – hầm lò hợp lý
Biên giới mỏ được xác định theo các nguyên
tắc: Khai thác tối đa tài nguyên khoáng sản phục
vụ công tác chế biến quặng; Đảm bảo an toàn,
môi trường trong quá trình khai thác; Đảm bảo
giá thành khai thác nhỏ hơn giá bán.
Hình 1. Các sơ đồ mở vỉa, chuẩn bị khai trường khi
chuyển từ lộ thiên sang hầm lò
1. biên giới mỏ lộ thiên, 2. thân quặng, 3. giếng vận
tải, 4. giếng thông gió, 5. hào (lò) vận tải
Kinh nghiệm khai thác của các mỏ lộ thiên -
hầm lò trên thế giới cho thấy: thời kỳ đầu phương
pháp khai thác hầm lò có giá thành cao hơn
phương pháp lộ thiên. Tuy nhiên, đến độ sâu khai
thác nhất định (HLT) phương pháp lộ thiên sẽ có
giá thành cao hơn phương pháp hầm lò. Do đó,
từ lộ vỉa đến chiều sâu HLT sẽ được khai thác lộ
thiên, từ chiều sâu HLT trở xuống sẽ khai thác hầm
lò. Tại chiều sâu khai thác HKT có tổng chi phí khai
thác 1 tấn quặng (bao gồm cả lộ thiên và hầm lò)
bằng giá bán quặng thương phẩm thì độ sâu đó
chính là chiều sâu kết thúc khai thác mỏ.
Hình 2. Sơ đồ khai thác phối hợp chuyển tiếp tại mỏ
Bliavinck
Chiều sâu kết thúc khai thác lộ thiên khi:
Chiều sâu kết thúc khai thác mỏ lộ thiên -hầm
lò khi:
Trong đó: CLT, CHL - giá thành khai thác 1 tấn
bằng phương pháp lộ thiên và hầm lò, đ/t; Cb -
giá bán trung bình 1 tấn quặng thương phẩm,
đ/tấn; QLT, QHL- trữ lượng quặng khai thác bằng
phương pháp lộ thiên và hầm lò, tấn.
Hình 3. Sơ đồ trình tự khai thác hỗn hợp lộ thiên -
hầm lò các thân quặng dốc đứng
1. biên giới kết thúc lộ thiên, 2. khu vực giáp ranh lộ
thiên - hầm lò, 3. khu vực khai thác hầm lò, 4. đất
đá phá hỏa, 5 .giếng đứng
Kết quả tính toán cho thấy: Chiều sâu khai
thác chuyển từ lộ thiên sang hầm lò khu Đông
mỏ Sin Quyền ở mức -212 m (hình 4).
tạp. Các tác động này cần được nghiên chi tiết
nhằm tìm ra các giải pháp phù hợp để giảm thiểu
tác động tiêu cực của chúng. Kết quả nghiên
của các nhà khoa học trong và ngoài nước cho
Căn cứ vào kết quả đánh giá ảnh hưởng qua
lại giữa lộ thiên - hầm lò và giữa giá thành khai
thác lộ thiên, hầm lò với chiều sâu khai thác thể
KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
21
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
hiện trên hình 4, biên giới mỏ đồng Sin Quyền
được lựa chọn như sau:
- Khu Đông: Từ mức -212 m trở lên, khai
thác bằng phương pháp lộ thiên; từ mức -212
trở xuống khai thác hầm lò.
- Khu Tây: Tiếp tục xuống sâu khai thác lộ
thiên đến mức +4.
Cụ thể phương án khai thác lộ thiên, hầm lò
mỏ Sin Quyền thể hiện trên hình 5 và 6.
Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu chính trong
biên giới khai trường mỏ đồng Sin Quyền được
tổng hợp trong bảng 1.
6. Các giải pháp đảm bảo an toàn khi khai
thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò
Hình 4. Sự phụ thuộc giá thành khai thác quặng lộ
thiên, hầm lò vào chiều sâu khai thác
6.1. Xác định chiều dày trụ bảo vệ (lớp
đệm) khi khai thác hỗn hợp lộ thiên - hầm lò
(Hd)
Hình 5. Phương án khai thác lộ thiên, hầm lò khu
Đông mỏ Sin Quyền
Hình 6. Phương án khai thác lộ thiên, hầm lò khu
Tây mỏ Sin Quyền
Bảng 1. Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu chính trong biên giới khai trường mỏ đồng Sin Quyền
Giá trị
Theo TK phê
duyệt
So sánh
Tăng (+);
giảm (-)
TT
Tên mỏ
Đơn vị
Đề xuất
đề tài
1
-
-
-
-
-
-
Khu Đông
Phương pháp khai thác
Cốt cao kết thúc khai thác
Cốt cao đáy mỏ lộ thiên
Khối lượng đất bóc lộ thiên
Khối lượng quặng NK
LT
-188
-188
68.866
16.250
0
LT+ HL
-370
-212
85.276
17.246
7.599
182
24
16.410
996
103 m3
103 t
Khối lượng quặng hầm lò
103 t
7.599
-
-
Tổng KL quặng LT+HL
Hệ số bóc trung bình
103 t
m3/t
16.250
4,24
24.845
4,94
8.595
2
-
-
-
-
-
3
-
-
Khu Tây
Phương pháp khai thác
Cốt cao kết thúc khai thác
Khối lượng đất bóc lộ thiên
Khối lượng quặng NK
Hệ số bóc trung bình
Tổng toàn mỏ
LT
46
29.978
6.737
4,45
LT
4
67.217
10.703
6,28
42
37.239
3.966
103 m3
103 t
m3/t
Khối lượng đất bóc lộ thiên
Khối lượng quặng NK
103 m3
103 t
98.844
22.987
152.493
35.548
53.649
12.561
KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
22
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Chiều dày lớp đệm giữa đáy mỏ lộ thiên và
các công trình khai thác hầm lò có ảnh hưởng
rất lớn tới mức độ an toàn và hiệu quả công tác
khai thác hầm lò. Để đảm bảo an toàn và thu
hồi tối đa tài nguyên cần phải lựa chọn chiều
dày lớp đệm nhỏ nhất, song vẫn đảm bảo các
tiêu chí:
- Chiều dày lớp đệm phải lớn hơn vùng nứt
nẻ do nổ mìn gây ra (Hd), nghĩa là: Hd ≤ Hn, với
Hn = 130d = 130*0,165 = 21,45 m (trong đó: d
- đường kính lỗ khoan khi thi công nổ mìn tạo
biên tại khu vực giáp ranh lộ thiên - hầm lò, d =
0,165 m).
Hình 8. Vị trí bố trí giếng đứng tại mặt cắt tuyến XII
khu Đông mỏ Sin Quyền
- Phân bố tối đa tối đa áp lực ra xung quanh,
bảo vệ đường lò khỏi sập đổ. Theo kinh nghiệm
của các nhà khoa học LB Nga [2]:
chọn chiều dày lớp đệm giáp ranh giữa lộ thiên
và hầm lò bằng 25 m.
6.2 Các giải pháp giảm thiểu tác động của
khai thác lộ thiên tới hầm lò
- Các giải pháp khoan nổ mìn: giảm quy mô
vụ nổ; phân nhóm lượng nổ; phân đoạn chiều
cao cột thuốc.
- Các giải pháp giảm thiểu tác động của nước
mặt tới các công trình hầm lò
Trong đó: KLT, KHH, KHL, KTBV- hệ số khai thác
khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên, phương
pháp hỗn hợp, phương pháp hầm lò, phần trữ
lượng trụ bảo vệ. Với điều kiện mỏ đồng Sin
+ Hạn chế tối đa dòng chảy mặt vào các
moong lộ thiên;
+ Tổ chức bơm thoát nước khai trường lộ
thiên;
Quyền: KLT = 0,98, KHH = 0,85, KHL = 0,88, KTBV
=
0,65; M- chiều dày thân quặng, M = 32 m; αv, αt-
góc dốc sườn tầng phía vách và trụ thân quặng,
αv = αt = 65÷70°; Δ HLT - chiều sâu cho phép khai
thác tận thu, ΔHLT =10 m; Bđ- chiều rộng đáy mỏ
nhỏ nhất, Bd = 32 m;
+ Tháo khô nước từ trong lò;
+ Để lại trụ bảo vệ khi đào lò qua suối;
+ Bảo vệ, phục hồi tầng phủ, thảm thực vật
sau khai thác.
6.3. Các giải pháp giảm thiểu tác động của
thi công đường lò tới ổn định bờ mỏ lộ thiên
Thay các giá trị vào các công thức trên, ta
được: Z = 15 m; Hat = 19,5 m.
+ Nổ mìn tạo biên, nổ vi sai khi đào lò.
Kết hợp các điều kiện trên, các tác giả lựa
+ Bố trí các công trình khai thác nằm ngoài
phạm vi ảnh hưởng của khai thác lộ thiên – hầm
lò: Giếng đứng chính và phụ được bố trí nằm
ngoài lăng trụ trượt lở của bờ mỏ cánh Bắc khu
Đông mỏ Sin Quyền và nằm ngoài vùng ảnh
hưởng của khai thác hầm lò.
7. Kết luận
Trình tự khai thác lộ thiên – hầm lò phù hợp
với điều kiện mỏ Sin Quyền là khai thác nối tiếp
từ lộ thiên chuyển sang hầm lò. Mở vỉa khai thác
hầm lò bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa,
áp dụng công nghệ khai thác Buồng lưu quặng
và Dọc vỉa phân tầng. Việc nghiên cứu khả năng
Hình 7. Sơ đồ mặt cắt thể hiện phần trữ lượng để
lại làm trụ bảo vệ đảm bảo an toàn cho suối Ngòi
Phát
KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
23
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
khai thác triệt để trữ lượng quặng đồng ở mỏ (điều chỉnh).
Sin Quyền có ý nghĩa rất lớn và mang tính cấp
bách.
2.Гуменик
методологических подходов
И.Л.
Развитие
решению
к
Tài liệu tham khảo:
задач по установлению конечных контуров
карьера/И.Л. Гуменик, А.М. Маевский, Н.В.
Несвитайло // Науковий вісник НГУ. – 2007. –
№ 6. – С. 57 – 59.
1. Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
(2015), Dự án khai thác, mở rộng và nâng công
suất khu mỏ tuyển đồng Sin Quyền, Lào Cai
Evaluation of the possibility of the co- open pit mining – underground mining
method at Sin Quyen copper mine –Mineral Holding Corporation
Dr. Đoan Van Thanh, Dr. Pham Trung Nguyen
Institute of Mining Science and Technology - Vinacomin
Summary:
This paper represents the possibility of the co - open pit ming – underground mining method at
Sin Quyen copper mine –Mineral Holding Corporation
KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
24
5 trang
9900
Free
Bạn đang xem tài liệu "Đánh giá khả năng khai thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò mỏ đồng sin quyền – Tổng công ty Khoáng sản", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- danh_gia_kha_nang_khai_thac_hon_hop_lo_thien_ham_lo_mo_dong.pdf
