Bài giảng Khai thác mỏ lộ thiên - Trương Thành Tâm

CHƯƠNG I ĐỐI TƯỢNG VÀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN 1.1. Khái niệm và ý nghĩa của phương pháp khai thác lộ thiên Khai thác khoáng sản có ích từ trong lòng đất được tiến hành bằng 2 phương pháp chủ yếu sau: Đối tượng môn học “Các quy trình sản xuất trên mỏ lộ thiên” là nghiên cứu các phương tiện cơ giới, phương pháp và tổ chức công tác để hoàn thành các công đoạn sản xuất khác nhau trên mỏ lộ thiên như chuẩn bị khối lượng mỏ để xúc bốc, công tác xúc bốc, công tác vận tải và thải đá. Đối tượng của các quá trình đó là đất đá bóc và các loại khoáng sản khác nhau. Công tác trên mỏ lộ thiên gồm hai dạng chính: bóc đá (bóc, vận chuyển và thải đá trên bãi thải) và khai thác (bóc, vận chuyển và công tác trên kho chứa). Khai thác lộ thiên còn bao gồm cả công tác chuẩn bị mặt đất, các biện pháp nhằm ổn định bờ mỏ, tầng và bãi thải, bảo vệ lòng đất và môi trường như đảm bảo chế độ nước, ngăn ngừa tính tự bốc cháy của đất đá và khoáng sản, sự biến dạng mặt đất và sự khôi phục đất trồng Đặc điểm nổi bật của phương pháp khai thác lộ thiên là muốn lấy khoáng sản phải bóc đi một lượng lớn đất phủ trên vỉa và đá bao quanh thân vỉa. Khối lượng đá phải bóc và vận chuyển vào bãi thải phụ thuộc vào khối lượng khoáng sản khai thác và hệ số bóc đất giới hạn. Hệ số này thay đổi trong một phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào các điều kiện địa chất mỏ, kinh tế kỹ thuật mỏ của từng vùng và theo thời gian. 1.2. Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng của phương pháp lộ thiên: 1.2.1. Ưu điểm của phương pháp khai thác lộ thiên so với khai thác hầm lò: ­ An toàn lao động cao và điều kiện sản xuất tốt do không gian khai thác rộng. ­ Năng suất lao động trong các mỏ lộ thiên cao hơn, còn giá thành 1 tấn than khai thác thấp hơn so với các mỏ hầm lò, do các mỏ lộ thiên có khả năng cơ giới hóa cao, sử dụng các thiết bị khai thác có khả năng cao … ­ Thời gian xây dựng mỏ lộ thiên nhỏ hơn thời gian xây dựng mỏ hầm lò có cùng công suất, chi phí cho xây dựng cơ bản nhỏ hơn so với xây dựng mỏ hầm lò . ­ Tiến hành khai thác chọn lọc tách riêng các loại quặng khác nhau trong quá trình khai thác vì vậy giảm tổn thất và làm nghèo khoáng sản ­ Khai thác được những khoáng sản mà phương pháp khai thác hầm lò không khai thác được đó là những khoáng sản có khí và bụi nổ, khí độc … 1.2.2. Nhược điểm của phương pháp khai thác lộ thiên: ­ Phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, các mỏ khai thác lộ thiên chịu ảnh hưởng trực tiếp vào điều kiện khí hậu vùng miền như: mưa, nắng, gió, bão … ­ Khó khăn khi bố trí bãi thải để chứa đất đá, đất bóc của mỏ, trong những trường hợp riêng biệt nhược điểm này hạn chế việc áp dụng của phương pháp khai thác lộ thiên. ­ Cần thiết phải đầu tư chi phí cơ bản lớn trong một thời gian ngắn Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 1 ­ Điều kiện sử dụng phương pháp khai thác lộ thiên để khai thác khoáng sản là rất đa dạng. Khi kỹ thuật khai thác lộ thiên ở mức độ hiện đại có thể khai thác khoáng sản có dạng thế nằm bất kỳ, đất đá vây quanh có độ cứng bất kỳ với hệ số bóc đất 10 ­ 15m3/tấn 1.3. Những khoáng sản được khai thác bằng phương pháp lộ thiên: Có thể áp dụng phương pháp khai thác lộ thiên để khai thác bất kỳ khoáng sản nào kể cả loại nằm dưới nước, tuy nhiên mức độ và hiệu quả của phương pháp khai thác lộ thiên phụ thuộc vào các chỉ tiêu đặc trưng cho điều kiện thế nằm của vỉa: chiều dày, góc cắm, chiều dày lớp đất phủ và tính chất cơ lý của nó, các yếu tố về địa hình, địa chất thủy văn và khí hậu. Hầu hết các khoáng sàng được khai thác bằng phương pháp lộ thiên, người ta phân biệt theo các dấu hiệu sau đây: 1.3.1. Theo hình dạng của khoáng sản: Địa hình mặt đất của mỏ bình nguyên, sườn dốc, đỉnh núi, đồi mấp mô. Vỉa nằm trên đỉnh núi có thể chỉnh hợp hoặc không chỉnh hợp với địa hình. ­ Khoáng sản có kích thước gần như nhau theo mọi phương được gọi là khoáng sàng dạng khối, dạng ổ (hình 1. a & b) ­ Khoáng sản có kích thước theo hai phương lớn còn phương thứ ba không lớn lắm được gọi là khoáng sàng dạng vỉa hay dạng mạch (hình 1. c, d, e) ­ Khoáng sản có kích thước theo chiều dài một hướng gọi là khoáng sản dạng ống, trụ (hình. 1f) c a d b e f Hình 1.1. Những thế nằm chủ yếu của khoáng sản a, b: Khoáng sàng dạng khối, dạng ổ; c, d, e: Khoáng sàng dạng vỉa hay dạng mạch f: Khoáng sản dạng ống, trụ Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 2 1.3.2. Vị trí tương đối giữa vỉa và mặt địa hình: Có thể là trực tiếp lộ ra ngoài hoặc bị phủ một lớp đất dày không lớn lắm, những vỉa kiểu này luôn luôn được khai thác bằng phương pháp lộ thiên (hình 1c) Những vỉa nằm trên đỉnh núi hoặc sườn núi tùy theo chiều dày của vỉa và khả năng tạo nên các đường vận tải có thể là đối tượng của khai thác lộ thiên hoặc khai thác hầm lò. Những khoáng sản kiểu hỗn hợp nằm trong lòng núi hoặc sườn núi (hình b, f) thường được khai thác lộ thiên ở phần trên còn hầm lò ở phần dưới). 1.3.3. Góc cắm của vỉa Gọi là vỉa dốc thoải khi góc cắm nằm trong giới hạn nhỏ hơn 80 100. Khi khai thác các vỉa này thường không bóc đá trụ và có khả năng sử dụng bãi thải trong. Khoáng sản nằm nghiêng có góc cắm = 80 250. Khi khai thác các vỉa này thường không bóc đá trụ nhưng khả năng sử dụng bãi thải trong bị hạn chế. Gọi là vỉa dốc khi ≥ 250 300 (hình e, f). Khi khai thác các vỉa này phải tiến hành bóc đá vách và đá trụ theo mức độ xuống sâu của công trình đáy mỏ, không cho phép sử dụng bãi thải trong (trừ trường hợp đặc biệt) Khoáng sản có góc nghiêng ≥ 350 gọi là khoáng sản dốc đứng. 1.3.4. Chiều dày vỉa: Gọi là vỉa rất mỏng có chiều dày m ≤ 2 3m, vỉa mỏng nếu tiến hành khai thác bằng một tầng vỉa trung bình, nếu tiến hành khai thác bằng hai tầng hoặc hai phân tầng. Có thể sử dụng các loại máy xúc có dung tích gầu từ 0,5 ÷ 2m3 xe ủi và những phương tiện khai thác khác. Vỉa mỏng có chiều dày từ 10 20m, khi khai thác các vỉa loại này được tiến hành trên một tầng hoặc chia thành 2 phân tầng (hình 2a) Vỉa có chiều dày trung bình từ 20 30m, khi khai thác các vỉa loại này được tiến hành trên hai phân tầng hoặc bằng nhiều phân tầng (hình 2b) Vỉa dày có chiều dày ≥ 30m, khai thác các vỉa loại này được tiến hành 3 phân tầng trở lên hoặc bằng nhiều phân tầng (hình 2c) a b c Hình 1.2. Phân loại vỉa theo chiều dày a­ Vỉa mỏng ; b­ Vỉa dày trung bình ; c­ Vỉa dày Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 3 1.3.5. Theo cấu tạo của vỉa: ­ Vỉa đơn giản có cấu tạo đồng nhất, không có các lớp đá kẹp xen kẽ khi khai thác không cần phải tiến hành khai thác chọn lọc ­ Vỉa phức tạp chứa những loại khoáng sản với chất lượng khác nhau, có các lớp đá kẹp xen kẽ trong vỉa. khi khai thác vỉa phức tạp cần phải khai thác chọn lọc tách riêng khoáng sản và đất đá giảm tổn thất và làm nghèo quặng. ­ Vỉa phân tán có chứa nhiều khoáng sản khác nhau, khoáng sản đúng tiêu chuẩn chất lượng, khoáng sản phi tiêu chuẩn chất lượng. Các loại đất đá mỏ phân bố theo một quy luật nhất định, khi khai thác các vỉa phân tán buộc phải khai thác chọn lọc. Tất cả các yếu tố trên trên ảnh hưởng đến công tác tổ chức sản xuất, kỹ thuật công nghệ cũng như khả năng và sự hợp lý khi tiến hành công tác mỏ lộ thiên. Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 4 CHƯƠNG 2 NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC LỘ THIÊN 2.1. Những thông số và thành phần chủ yếu của mỏ lộ thiên 2.1.1. Định nghĩa về mỏ lộ thiên: Để tiến hành khai thác khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên từ mặt đất, ở ngoài hoặc trong biên giới mỏ người ta đào các hào và các công trình mỏ cần thiết khác nhằm mục đích lấy khoáng sản và đá bóc từ lòng đất đồng thời vận chuyển chúng đến kho chứa hoặc bãi thải. Tổng hợp các hào hố đó gọi là mỏ lộ thiên (Hình 1) Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát của mỏ lộ thiên 1­ Công trường khai thác; 2­ Bãi thải; 3­ Nhà máy tuyển; 4­ Mặt bằng công nghiệp; 5­ phạm vi đất đai của mỏ 2.1.2. Các thông số và thành phần của mỏ lộ thiên: Kích thướt của mỏ lộ thiên được giới hạn bỡi đáy và bờ của nó, đường giới hạn của mỏ trên mặt đất gọi là biên giới trên của mỏ, biên giới trên và dưới của nó sẽ thay đổi trong quá trình khai thác, biên giới mỏ đến lúc kết thúc khai thác gọi là biên giới cuối cùng còn chiều sâu của nó lúc đó gọi là chiều sâu kết thúc của mỏ. Biên giới kết thúc của mỏ (chiều sâu kết thúc, bờ kết thúc, kích thước của mỏ trên mặt đất và đáy mỏ) được qui định khi xác định biên giới mỏ lộ thiên (Hình 2). 1 2 A B Hình 2.2. Các thành phần của mỏ lộ thiên AB­ Biên giới trên của mỏ ; CD­ Biên giới dưới của mỏ ; GE­ Bờ công tác của mỏ ; AG và HB­ Bờ công tác của mỏ ; 1­ Tầng công tác ; 2­ Đai vận tải ; 3­ Tầng không công tác ; Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 5 ... - tailieumienphi.vn