Đánh giá khả năng khai thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò mỏ đồng sin quyền – tổng công ty khoáng sản

Nội dung text: Đánh giá khả năng khai thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò mỏ đồng sin quyền – tổng công ty khoáng sản

1. 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 Mỏ đồng Sin Quyền là mỏ khai thác lộ thiên rìa thân quặng và trong thân quặng, đá vỡ vụn, lớn nhất của Tổng công ty Khoáng sản TKV – không ổn định, độ cứng f = 5 ÷ 11. 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 3. Tổng quan về tình hình áp dụng phương phần trữ lượng nằm trên bờ mỏ, dưới đáy khai pháp khai thác hỗn hợp lộ thiên - hầm lò tại trường. các mỏ quặng trên thế giới Để khai thác phần trữ lượng và tài nguyên Cho đến nay, khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ đồng còn lại có thể sử dụng các giải pháp: Tiếp thiên đã được áp dụng tại hơn 400 mỏ trên thế tục xuống sâu khai thác bằng phương pháp lộ giới như: mỏ Cibaicki, Krivorozski (LB Nga), thiên, hầm lò hoặc khai thác đồng thời lộ thiên - Santa-Bacbara (Italia), Phutrik (Tiệp Khắc), hầm lò. Tuy nhiên, khi đưa vào khai thác lộ thiên mỏ Kiruna (Thụy Điển), mỏ Kidd Krig (Mỹ), - hầm lò cùng một khoáng sàng, tác động qua Pikhôsanmi (Phần Lan), [2]. lại giữa lộ thiên và hầm lò rất phức tạp, gây ảnh Việc khai thác khoáng sàng đồng thời bằng hưởng tới mức độ an toàn sản xuất nếu như cả phương pháp lộ thiên và hầm lò có quan, ảnh không có trình tự khai thác và các giải pháp kỹ hưởng trực tiếp lẫn nhau. Để tổ chức khai thác thuật phù hợp. đảm bảo an toàn, hiệu quả và giảm tổn thất tài Trong bài báo này, tác giả đề cập một số vấn nguyên, tùy theo điều kiện của mỏ, trình tự khai đề có liên quan đến khả năng khai thác hỗn hợp thác được thực hiện như sau: lộ thiên - hầm lò ở mỏ đồng Sin Quyền. - Khai thác theo trình tự chuyển từ lộ thiên 2. Điều kiện tự nhiên của mỏ đồng Sin sang hầm lò (hình 1); Quyền - Khai thác theo trình tự chuyển từ hầm lò Quặng đồng Sin Quyền có nguồn gốc nhiệt sang lộ thiên (hình 2); dịch, chiều dài khoảng 2.870 m, rộng khoảng 800 - Khai thác đồng thời bằng cả hai phương m, gồm 17 thân quặng. Hình thái thân quặng là pháp hầm lò và lộ thiên (hình 3). dạng mạch chuỗi, thấu kính, tách nhánh, buồng. 4. Mối quan hệ giữa khai thác lộ thiên và Các thân quặng chủ yếu phân bố trong đá biến hầm lò chất trao đổi và đá gơnai biotit, có độ cứng f = 8 - 11, chiều sâu lớn nhất là -550 m (thân quặng Khi tiến hành khai thác khoáng sàng bằng 7), chiều dày từ 3,5 ÷ 14 m, góc cắm trung bình phương pháp hỗn hợp lộ thiên - hầm lò thì sự 820. Đá vây quanh chủ yếu của thân quặng là ảnh hưởng trực tiếp lẫn nhau là hết sức phức 20 KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
2. 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 Hình 1. Các sơ đồ mở vỉa, chuẩn bị khai trường khi chuyển từ lộ thiên sang hầm lò tắc: Khai thác tối đa tài nguyên khoáng sản phục 1. biên giới mỏ lộ thiên, 2. thân quặng, 3. giếng vận vụ công tác chế biến quặng; Đảm bảo an toàn, tải, 4. giếng thông gió, 5. hào (lò) vận tải môi trường trong quá trình khai thác; Đảm bảo giá thành khai thác nhỏ hơn giá bán. 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) Hình 2. Sơ đồ khai thác phối hợp chuyển tiếp tại mỏ bằng giá bán quặng thương phẩm thì độ sâu đó chính là chiều sâu kết thúc khai thác 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, Hình 3. Sơ đồ trình tự khai thác hỗn hợp lộ thiên - đ/tấn; QLT, QHL- trữ lượng quặng khai thác bằng hầm lò các thân quặng dốc đứng phương pháp lộ thiên và hầm lò, tấn. 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 Kết quả tính toán cho thấy: Chiều sâu khai đá phá hỏa, 5 .giếng đứng thác chuyển từ lộ thiên sang hầm lò khu Đông tạp. Các tác động này cần được nghiên chi tiết mỏ Sin Quyền ở mức -212 m (hình 4). nhằm tìm ra các giải pháp phù hợp để giảm thiểu Căn cứ vào kết quả đánh giá ảnh hưởng qua tác động tiêu cực của chúng. Kết quả nghiên lại giữa lộ thiên - hầm lò và giữa giá thành khai của các nhà khoa học trong và ngoài nước cho thác lộ thiên, hầm lò với chiều sâu khai thác thể KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 21
3. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ hiện trên hình 4, biên giới mỏ đồng Sin Quyền - Khu Đông: Từ mức -212 m trở lên, khai được lựa chọn như sau: 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 6.1. Xác định chiều dày trụ bảo vệ (lớp thiên, hầm lò vào chiều sâu khai thác đệm) khi khai thác hỗn hợp lộ thiên - hầm lò (Hd) Hình 5. Phương án khai thác lộ thiên, hầm lò khu Hình 6. Phương án khai thác lộ thiên, hầm lò khu Đông mỏ Sin Quyền 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 So sánh TT Tên mỏ Đơn vị Theo TK phê Đề xuất Tăng (+); duyệt đề tài giảm (-) 1 Khu Đông - Phương pháp khai thác LT LT+ HL - Cốt cao kết thúc khai thác -188 -370 182 - Cốt cao đáy mỏ lộ thiên -188 -212 24 - Khối lượng đất bóc lộ thiên 103 m3 68.866 85.276 16.410 - Khối lượng quặng NK 103 t 16.250 17.246 996 - Khối lượng quặng hầm lò 103 t 0 7.599 7.599 - Tổng KL quặng LT+HL 103 t 16.250 24.845 8.595 - Hệ số bóc trung bình m3/t 4,24 4,94 2 Khu Tây - Phương pháp khai thác LT LT - Cốt cao kết thúc khai thác 46 4 42 - Khối lượng đất bóc lộ thiên 103 m3 29.978 67.217 37.239 - Khối lượng quặng NK 103 t 6.737 10.703 3.966 - Hệ số bóc trung bình m3/t 4,45 6,28 3 Tổng toàn mỏ - Khối lượng đất bóc lộ thiên 103 m3 98.844 152.493 53.649 - Khối lượng quặng NK 103 t 22.987 35.548 12.561 22 KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
4. 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, chọn chiều dày lớp đệm giáp ranh giữa lộ thiên bảo vệ đường lò khỏi sập đổ. Theo kinh nghiệm và hầm lò bằng 25 m. của các nhà khoa học LB Nga [2]: 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 Trong đó: KLT, KHH, KHL, KTBV- hệ số khai thác mặt tới các công trình hầm lò khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên, phương + Hạn chế tối đa dòng chảy mặt vào các pháp hỗn hợp, phương pháp hầm lò, phần trữ moong lộ thiên; lượng trụ bảo vệ. Với điều kiện mỏ đồng Sin + Tổ chức bơm thoát nước khai trường lộ Quyền: KLT = 0,98, KHH = 0,85, KHL = 0,88, KTBV = thiên; 0,65; M- chiều dày thân quặng, M = 32 m; α , α - v t + Tháo khô nước từ trong lò; góc dốc sườn tầng phía vách và trụ thân quặng, + Để lại trụ bảo vệ khi đào lò qua suối; αv = αt = 65÷70°; Δ HLT - chiều sâu cho phép khai thác tận thu, ΔH =10 m; B - chiều rộng đáy mỏ + Bảo vệ, phục hồi tầng phủ, thảm thực vật LT đ sau khai thác. nhỏ nhất, Bd = 32 m; Thay các giá trị vào các công thức trên, ta 6.3. Các giải pháp giảm thiểu tác động của thi công đường lò tới ổn định bờ mỏ lộ thiên được: Z = 15 m; Hat = 19,5 m. Kết hợp các điều kiện trên, các tác giả lựa + Nổ mìn tạo biên, nổ vi sai khi đào lò. + 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, Hình 7. Sơ đồ mặt cắt thể hiện phần trữ lượng để áp dụng công nghệ khai thác Buồng lưu quặng lại làm trụ bảo vệ đảm bảo an toàn cho suối Ngòi và Dọc vỉa phân tầng. Việc nghiên cứu khả năng Phát KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 23
5. 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 2.Гуменик И.Л. Развитие bách. методологических подходов к решению Tài liệu tham khảo: задач по установлению конечных контуров 1. Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin карьера/И.Л. Гуменик, А.М. Маевский, Н.В. (2015), Dự án khai thác, mở rộng và nâng công Несвитайло // Науковий вісник НГУ. – 2007. – suất khu mỏ tuyển đồng Sin Quyền, Lào Cai № 6. – С. 57 – 59. 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 24 KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN