1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LƯU VĂN THỰC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁC MỎ QUẶNG SẮT LỘ THIÊN DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN PHỨC TẠP Ở VIỆT NAM Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 62520603 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI: 2014 Công trình hồn thành tại: Bộ mơn Khai thác lộ thiên, Khoa mỏ, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Người hướng dẫn khoa học: NGƯT.PGS.TS Hồ Sĩ Giao Trường Đại học Mỏ-Địa chất Phản biện 1:TSKH Nguyễn Thanh Tuân Hội Khoa học công nghệ Mỏ Việt Nam Phản biện 2: TS Nguyễn Phụ Vụ Hội Khoa học công nghệ Mỏ Việt Nam Phản biện 3: TS Lê Ngọc Ninh Bộ tài nguyên Môi trường Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp trường, họp tại: Trường Đại học Mỏ-địa Chất, Phường Đức Thắng, Quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội Vào hồi…… giờ….ngày… tháng … năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Mỏ-địa Chất MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, lãnh thổ VN phát 216 mỏ điểm quặng sắt với trữ lượng tài nguyên gần 1,2 tỷ Các mỏ chủ yếu phân bố tỉnh miền núi phía Bắc Trung Bộ Điều kiện khai thác mỏ quặng sắt nước ta khó khăn: Hầu hết mỏ phải khai thác xuống sâu mức thoát nước tự chảy, điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp Hiện nay, nhiều mỏ thông số HTKT thiết bị khai thác không đồng bộ, thiết bị lạc hậu, không phù hợp với yêu cầu mở rộng khai thác xuống sâu, v.v Tuy nhiên, đến chưa có cơng trình nghiên cứu đầy đủ hoàn chỉnh để đưa vào áp dụng sản xuất mỏ Đặc biệt vấn đề xúc bốc, vận tải đất yếu, ĐBTB khai thác đào sâu đáy mỏ phù hợp với điều kiện mỏ Do đó, nội dung nghiên cứu đề tài mang tính cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp VN Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Trên sở đặc điểm điều kiện tự nhiên mỏ quặng sắt lộ thiên, lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác ĐBTB xúc bốc – vận tải phù hợp với mỏ quặng sắt khai thác mức thoát nước tự chảy điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp nói chung cho mỏ sắt Thạch Khê nói riêng, nhằm đáp ứng yêu sản lượng nâng cao hiệu khai thác cho doanh nghiệp Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy có điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp VN, trọng mỏ sắt Thạch Khê Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan công nghệ khai thác quặng sắt lộ thiên; - Nghiên cứu đặc điểm tự nhiên mỏ quặng sắt có tác động đến hội phát triển ngành cơng nghiệp khai thác quặng sắt VN; - Nghiên cứu công nghệ khai thác có tiềm áp dụng cho mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp VN; - Nghiên cứu giải pháp công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện mỏ quặng sắt lộ thiên mức thoát nước tự chảy điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp VN Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa để phát triển, hoàn thiện; - Sử dụng phương pháp giải tích, mơ hình hố tốn trí tuệ nhân tạo; - Phương pháp phân tích, chọn lọc, so sánh kinh nghiệm chuyên gia Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học: Góp phần bổ sung hồn thiện lý thuyết khai thác mỏ lộ thiên nói chung khai thác quặng sắt lộ thiên điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp nói riêng 6.2 Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu luận án sở khoa học để Công ty khai thác quặng sắt lộ thiên tham khảo, nhằm đưa giải pháp công nghệ kỹ thuật thích hợp, khắc phục khó khăn điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp trình khai thác, đảm bảo hoàn thành kế hoạch sản xuất Luận điểm bảo vệ 7.1 Ngồi quy mơ sản lượng yêu cầu, đặc điểm tự nhiên nguồn gốc thành tạo, tính chất lý đất đá, điều kiện ĐCTV sở để lựa chọn công nghệ khai thác ĐBTB sử dụng cho mỏ lộ thiên 7.2 Khai thác mức thoát nước tự chảy điều kiện ĐCTV phức tạp yếu tố có ảnh hưởng đến góc nghiêng bờ cơng tác mỏ lộ thiên 7.3 Để giảm tổn thất làm nghèo cho mỏ khai thác lộ thiên đặc biệt mỏ quặng sắt có điều kiện tự nhiên phức tạp khai thác mức thoát nước tự chảy cần có phương pháp khai thác chọn lọc phù hợp 7.4 Với điều kiện khai thác đất yếu đồng thiết bị sử dụng (máy xúc-ơ tô) cho mỏ lộ thiên, ô tô thiết bị ưu tiên lựa chọn Những điểm luận án 8.1 Đã đề xuất phương pháp phân loại mức độ phức tạp mỏ quặng sắt lộ thiên VN theo nguồn gốc thành tạo yếu tố địa chất ĐCTV, làm sở để lựa chọn công nghệ thiết bị khai thác phù hợp cho mỏ; 8.2 Đã xây dựng phương pháp xác định góc nghiêng bờ cơng tác cho HTKT có góc nghiêng bờ cơng tác lớn khai thác mức thoát nước tự chảy phù hợp với điều kiện tự nhiên mỏ quặng sắt VN; 8.3 Đã xây dựng sơ đồ khai thác chọn lọc phù hợp với điều kiện tự nhiên phức tạp mỏ quặng sắt VN khai thác mức thoát nước tự chảy; 8.4 Đề xuất phương pháp lựa chọn ĐBTB xúc bốc – vận tải phù hợp với điều kiện mỏ quặng sắt VN khai thác đất yếu NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA LUẬN ÁN Chương 1: Tổng quan khai thác sắt lộ thiên Việt Nam vấn đề liên quan 1.1 Hiện trạng công tác khai thác quặng sắt VN Hiện tại, số mỏ quặng sắt nước ta bắt đầu khai thác quặng gốc, sản lượng đạt từ 100÷250 ngàn tấn/năm, số mỏ đầu tư xây dựng Thạch Khê, Nà Rụa, v.v - Nhiều mỏ có thơng số HTKT chưa đảm bảo theo thiết kế, khai thác chọn lọc chưa quan tâm mức ĐBTB khai thác mỏ có cơng suất cịn nhỏ, lạc hậu, suất thấp - Điều kiện khai thác mỏ quặng sắt lộ thiên VN thuộc loại khó khăn, đặc biệt mỏ có điều kiện tự nhiên ĐCTV phức tạp Quy hoạch phát triển ngành khai thác quặng sắt VN: Sản lượng nhiều mỏ đạt từ 100÷10.000 ngàn tấn/năm, chiều bờ mỏ đạt từ 150÷500 m Những năm tới mỏ khai thác với công nghệ, thông số HTKT ĐBTB không đảm bảo sản lượng hiệu kinh tế 1.2 Tiềm trữ lượng quặng sắt VN: Tổng trữ lượng tài nguyên quặng sắt VN gần 1,2 tỷ Cấp trữ lượng 955,39 triệu tấn, chiếm 82,24% 1.3 Đặc điểm tự nhiên khoáng sàng quặng sắt VN - Các thân quặng sắt gốc nước ta có cấu tạo phức tạp Vì vậy, ảnh hưởng đến công nghệ khai thác ĐBTB sử dụng mỏ - Tầng đất phủ mỏ có chiều dày từ vài mét đến hàng trăm mét (mỏ Thạch Khê từ 26÷226m) Khi bão hịa nước tầng đất phủ trở thành đất yếu Địa tầng số mỏ có hang karst - Phần lớn mỏ khai thác mức thoát nước tự chảy có điều kiện tự nhiên ĐCTV phức tạp Trong đó, mỏ Thạch Khê có điều kiện ĐCTV phức tạp nhất, ảnh hưởng lớn đến trình khai thác 1.4 Phân loại mức độ phức tạp mỏ quặng sắt theo yếu tố tự nhiên Theo mức độ phức tạp điều kiện tự nhiên ĐCTV mỏ quặng sắt phân thành nhóm: Nhóm I- Đơn giản gồm mỏ: Quý Xa, Làng Vinh-Làng Cọ, Sàng Thần mỏ quặng sắt sa khống; Nhóm II- Phức tạp gồm mỏ: Làng Mỵ, Tiến Bộ, Làng Tháp, Kíp Tước, Thanh Kỳ, Thanh Tân, Tùng Bá, Nà Lũng, Thầu Lũng, Đồng Chum, v.v ; Nhóm III- Rất phức tạp gồm mỏ: Thạch Khê, Nà Rụa, Trại Cau 1.5 Tổng quan công tác nghiên cứu công nghệ khai thác quặng sắt VN Đến nay, có số cơng trình nghiên cứu khai thác quặng sắt như: Công ty CP tư vấn đầu tư Mỏ Công nghiệp-TKV lập Phương án thử nghiệm thi công cát sét mỏ quặng sắt Thạch Khê; Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-Vinacomin thực số đề tài như: Đánh giá phương án thử nghiệm công nghệ thi công cát sét mỏ quặng sắt Thạch Khê; công nghệ KNM; cơng nghệ khai thác,v.v Tuy nhiên, cơng trình chưa đề cập đầy đủ đến điều kiện khai thác mỏ khai thác mức thoát nước tự chảy có điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp Đối với khai thác than Apatit số tác giả nghiên cứu công nghệ khai thác chọn lọc sử dụng MXTLGN Tuy nhiên, điều kiện khai thác khoáng sàng Apatit Lào Cai mỏ than lộ thiên nước ta không phức tạp Các vỉa than thường phân bố chỉnh hợp với nhau, khai thác than KNM, đá kẹp xúc trực tiếp Đối với công tác đào sâu đáy mỏ PGS.TS Hồ Sĩ Giao có số cơng trình nghiên cứu công nghệ khai thác với đáy mỏ cấp áp dụng cho mỏ than lộ thiên Tuy nhiên, vận dụng cho mỏ quặng sắt cần có điều chỉnh, hoàn thiện bổ sung số nội dung cho phù hợp Đối với ĐBTB xúc bốc–vận tải cơng trình nghiên cứu từ trước đến theo trình tự: Lựa chọn máy xúc trước, sau lựa chọn tơ theo dung tích gàu xúc cung độ vận tải 1.6 Một số nét công nghệ khai thác quặng sắt giới Trên giới mỏ quặng sắt có sản lượng lớn sử dụng ĐBTB có cơng suất lớn, áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai điện, phi điện nhiều hàng Các nhà khoa học thuộc Liên Xô (cũ) có số cơng trình nghiên cứu khai thác mỏ quặng sắt ĐBTB sử dụng chủ yếu máy khoan xoay cầu, máy xúc ЭКГ, thiết bị khơng phù hợp với mỏ quặng sắt có điều kiện tự nhiên phức tạp VN 1.7 Kết luận Theo điều kiện tự nhiên ĐCTV mỏ phân thành nhóm: Đơn giản, phức tạp phức tạp Hiện nay, nhiều mỏ thông số HTKT không đảm bảo theo thiết kế, công nghệ ĐBTB khai thác chưa phù hợp với điều kiện tự nhiên quy mô sản xuất mỏ Đến nay, có số cơng trình nước ngồi nước nghiên cứu cơng nghệ khai thác quặng sắt, nhiên cơng trình chưa đề cập đầy đủ chưa trọng đến điều kiện tự nhiên, địa chất ĐCTV phức tạp mỏ Để đáp ứng nhu cầu phát triển tồn ngành giai đoạn tới, địi hỏi phải nghiên cứu giải pháp kỹ thuật công nghệ hợp lý Chương 2: Nghiên cứu cơng nghệ khai thác có tiềm áp dụng cho mỏ quặng sắt lộ thiên Việt Nam 2.1 Khái quát vấn đề Điều kiện tự nhiên mỏ quặng sắt lộ thiên VN đa số thuộc loại phức tạp, trữ lượng nhỏ Từ yêu cầu đặt với công nghệ khai thác ĐBTB sử dụng cho mỏ là: Công nghệ khai thác phải linh hoạt, có khả ứng phó kịp thời với biến động thời tiết khí hậu, tận thu nhiều tài ngun lịng đất, gây nhiễm mơi trường; Thiết bị sử dụng phải thích nghi với địa hình miền núi, động, cơng suất nhỏ vừa phải, phù hợp với tuổi thọ mỏ, có khả khai thác chọn lọc, hoạt động không gian chật hẹp 2.2 Công nghệ khai thác mức nước tự chảy Cơng nghệ khai thác đáy mỏ cấp: - Yêu cầu cần thiết, chiều dài tồn đáy mỏ phải đủ để bố trí lần hào dốc từ tầng xuống tầng độ sâu cuối - Chiều dài đáy thấp mỏ xác định: L1 =  T + (1− λ ).tm λ  Lt − h.(ctgα + ctgγ đ ) − d LK  , m (2.9) 1+ λ  λ.tc  - Chiều dài đáy cao mỏ xác định: L = L t − [L1 + h (ctgα + ctgγ đ )] , m (2.10) Trong đó: h- chiều cao tầng, m; α, γđ- góc nghiêng sườn tầng đầu bờ mỏ, độ; Lt- chiều dài tuyến phân chia cấp đáy mỏ, m; λhệ số phân mùa; tc- thời gian đào khu vực hào chuẩn bị, năm; LK- chiều dài bloc máy xúc, m Đào sâu đáy mỏ khai thác quặng MXTLGN Khi sử dụng MXTLGN để đào sâu đáy mỏ tiến hành đồng thời nhiều gương chuẩn bị tồn chiều sâu hào, đào hào dốc độc lập với đào hào chuẩn bị; công tác chuẩn bị tầng khai thác quặng đáy mỏ theo phân tầng, bóc đất đá tồn tầng 2.3 Cơng nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn - Khi sử dụng thiết bị cơng suất nhỏ bố trí hoạt động tất tầng, góc nghiêng bờ cơng tác nhỏ xác định: ϕ = arcctg[ (n t ) − Bmin nt h + ctgα ] , độ (2.24) Trong đó: nt- số tầng mỏ theo thiết kế, Bmin- chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu, m - Khi sử dụng thiết bị công suất lớn tiền đề để tăng góc nghiêng bờ cơng tác Khi cho phép điều hịa chế độ cơng tác mỏ, tăng hiệu kinh tế doanh nghiệp 2.4 Công nghệ khai thác chọn lọc mỏ quặng sắt Sử dụng MXTL khai thác chọn lọc mỏ quặng sắt có cấu tạo địa chất ĐCTV phức tạp, quy mô trữ lượng nhỏ nước ta hồn tồn phù hợp Các mỏ có điều kiện ĐCTV phức tạp, MXTLGN sử dụng gương xúc phía mức máy đứng giảm khối lượng đào hào chuẩn bị thiết bị không bị ảnh hưởng đáy mỏ lầy lội 2.5 Phân tích tiềm sử dụng thiết bị cho mỏ quặng sắt lộ thiên VN - Khâu chuẩn bị đất đá: Khâu dùng phương pháp giới; lượng chất nổ; thuỷ lực, v.v đó, cơng nghệ KNM phương pháp sử dụng phổ biến, đặc biệt VN - Khâu xúc bốc: Thiết bị xúc bốc gồm: Loại có cấu cơng tác hoạt động liên tục không liên tục Theo đặc điểm công nghệ: Máy xúc tay gàu kéo cáp; MXTL; máy xúc gàu treo; máy chất tải; máy ủi - Khâu vận tải: Thiết bị bao gồm ô tô, đường sắt, băng tải, trục tải, vận tải liên hợp 2.6 Kết luận: Công nghệ khai thác với đáy mỏ cấp ứng dụng có hiệu mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh Trong năm qua mỏ than lộ thiên VN áp dụng hoàn thiện dần cơng nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn, công nghệ khai thác chọn lọc Tuy nhiên, để áp dụng cho mỏ quặng sắt có điều kiện tự nhiên phức tạp nước ta, cần có điều chỉnh, hồn thiện số vấn đề giải pháp kỹ thuật công nghệ cho phù hợp với điều kiện mỏ Chương 3: Nghiên cứu giải pháp công nghệ khai thác phù hợp nhằm nâng cao hiệu hoạt động cho mỏ quặng sắt lộ thiên điều kiện tự nhiên phức tạp Việt Nam 3.1 Nghiên cứu hồn thiện cơng tác đào sâu cho mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy 1- Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ khai thác mỏ gồm nhóm: Nhóm yếu có ảnh hưởng lớn gồm: Chiều cao tầng (h), chiều dài blốc máy xúc (LK), suất máy xúc tham gia chuẩn bị tầng (Qx); Nhóm yếu tố có ảnh hưởng gồm: Chiều rộng mặt tầng cơng tác (Bmin), góc dốc thân quặng (γ) 2- Để tăng tốc độ đào sâu đáy mỏ, tốc độ đào hào chuẩn bị, tốc độ dịch chuyển dọc tuyến công tác: Cần giảm chiều cao tầng, giảm chiều dài bloc máy xúc giảm chiều rộng mặt tầng công tác 3.2 Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn cho mỏ quặng sắt lộ thiên VN 3.2.1 Ý nghĩa việc nâng cao góc nghiêng bờ cơng tác: Tăng góc nghiêng bờ cơng tác, cho phép tăng hiệu kinh tế doanh nghiệp Với mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện địa chất phức tạp, xác định góc nghiêng bờ cơng tác ngồi yếu tố cơng nghệ, cịn phải xét đến khả thay đổi yếu tố địa kỹ thuật mỏ 3.2.2 Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới góc nghiêng bờ cơng tác khả nâng cao góc nghiêng bờ cơng tác khai thác mỏ quặng sắt mức thoát nước tự chảy, bao gồm: 1- Khi giảm chiều rộng mặt tầng công tác, tăng chiều cao tầng, cho phép tăng góc nghiêng bờ cơng tác 2- Phương pháp khai thác ảnh hưởng lớn đến góc nghiêng bờ cơng tác: - Khi sử dụng thiết bị có công suất nhỏ xảy trường hợp: + Khi tất tầng bờ công tác tầng công tác sử dụng dải khấu thông tầng, góc nghiêng bờ cơng tác nhỏ nhất; + Khi sử dụng dải khấu cụt, góc nghiêng bờ cơng tác nâng lên đáng kể; + Khi bờ công tác hình thành nhóm tầng, nhóm tầng khấu đuổi hoạt động song song, góc nghiêng bờ cơng tác lớn so với hai trường hợp - Khi sử dụng thiết bị có cơng suất lớn xảy trường hợp: + Nếu số máy xúc số tầng nhóm (Nx ≤ m), sử dụng phương pháp khấu đuổi tầng bờ cơng tác với luồng xúc cụt, góc nghiêng bờ công tác lớn xác định: ϕ C = arcctg (n t − )Bvt + B ' + n t h.ctg α nt h , độ (3.15) Trong đó: Bvt- chiều rộng đường vận tải, m + Nếu số máy xúc lớn số tầng nhóm (Nx > m), nhóm tầng bờ mỏ khấu đuổi, hoạt động song song, góc nghiêng bờ công tác trường hợp nhỏ so với biểu thức (3.15) - Lựa chọn góc nghiêng bờ cơng tác hợp lý chiều cao bờ mỏ lớn: Khi mỏ khai thác tới độ sâu (H), góc nghiêng bờ cơng tác φ0 (hình 3.12) Khi mỏ khai thác thêm độ sâu (∆H) bổ sung thông tin địa chất ĐCTV, góc nghiêng bờ cơng tác xác định φt Khi góc nghiêng bờ cơng tác φt1, tương ứng với khả để bờ mỏ không xảy trượt lở β1 Khi độ tin cậy giá trị thu từ khả bán quặng xác định: P = Pq Gq β1 , đồng (3.17) Trong đó: Pq- khối lượng quặng khai thác được, tấn; Gq- giá bán quặng, đồng/tấn B L,106 đồng C H 900 800 ∆H R ϕ0 A ϕ1 t E ϕ2 t D 700 1,1 1,2 1,3 n Hình 3.14: Đồ thị phụ thuộc lợi nhuận L hệ số dự trữ độ ổn định n Khi góc nghiêng bờ cơng tác φt2 (φt2 < φt1), tương ứng với khả để bờ mỏ không xảy trượt lở β2 > β1 Khi xác Hình 3.12: Sơ đồ xác định tối ưu hố góc nghiêng bờ cơng tác 11 Hình 3.24: Sơ đồ xác định mối quan hệ thông số làm việc MXTL với góc cắm thân quặng chiều cao xúc chọn lọc xúc gương phía Mn ρ γ Rxmax® δ h1 β Rxmin Rxmax - Trường hợp MXTLGN đứng tầng quặng β xúc với gương mức máy đứng, xúc từ vách γ sang trụ (hình 3.25) Chiều R cao xúc chọn lọc: R hC = X sin γ , m (3.40) Hình 3.25: Sơ đồ xác định mối quan hệ thơng số MXTLGN với góc cắm thân quặng chiều cao xúc chọn lọc máy xúc đứng tầng quặng xúc gương phía Trong đó: X1, X2, X3- phần chuyển động thẳng gàu xúc với thân quặng MXTLGN đứng mức trung gian xúc mức máy đứng Để xác định hC1, hC2, hC3 luận án xây dựng phền mềm Chương trình tính chiều sâu (cao) xúc chọn lọc MXTLGN 3.4.6 Cơ sở xác định tổn thất làm nghèo quặng vùng tiếp xúc đất đá quặng khai thác: Khi sử dụng MXTL khai thác quặng thường xảy trường hợp: Tổn thất vách vỉa quặng trụ lớp đá kẹp cần xúc riêng, làm nghèo vách lớp đá kẹp trụ vỉa quặng 3.4.7 Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ khai thác chọn lọc hợp lý mỏ quặng sắt có cấu trúc địa chất phức tạp: 3.4.7.1 Khai thác MXTLGN thân quặng dốc nghiêng dốc đứng Trường hợp mỏ có thân quặng a Khi thân quặng có vách trụ chỉnh hợp với * Khi điều kiện ĐCTV mỏ phức tạp, đáy mỏ lầy lội: MXTLGN xúc gương phía chất tải vào ơtơ đứng mức (hình 3.29a) Các thơng số bản: Chiều cao phân tầng hptt = hptd; xmax® xmax 12 chiều rộng đáy hào chuẩn bị: b’ ≥ 2m; - Đối với thân quặng dốc đứng phải bóc bờ trụ, chiều rộng mặt tầng bên trụ vỉa (b1) phải thoả mãn điều kiện: b1 ≥ 0,5d + Rq + k + Z , m (3.43) Trong đó: Rq- bán kính quay thân máy xúc, m; k- khoảng hở cần thiết đuôi máy xúc sườn tầng, k = 0,4÷0,6 m A-A A-A -10 α -20 6γ b1 h b' α -15 -10 hpttr hptd h +0 Mn α 6γ -10 -10 -20 b1 -20 b h h pttr h ptd -15 +0 A Ô tô +0 -20 -10 -20 A -15 -10 -15 A -20 -20 b' -10 Máy xúc TLGN A Ô tô Máy xúc TLGN -10 -10 h -10 -10 Hình 3.29: Sơ đồ cơng nghệ sử dụng MXTLGN bóc đất đá khai thác quặng có vách trụ vỉa quặng chỉnh hợp Mn b +10 +0 +0 +0 +10 a- Khi mỏ có ĐCTV b- Khi đáy mỏ phức tạp, đáy mỏ lầy lội nước tốt - Khi bóc bờ trụ, để máy xúc tơ hoạt động tầng quặng chiều rộng nằm ngang thân quặng (Mn) để ô tô quay đảo chiều: M n ≥ Rv + 0,5L0 + Z1 + Z , m (3.44) Trong đó: Rv, L0- bán kính vịng nhỏ chiều dài ơtơ, m; Z1, Z2- khoảng cách an toàn từ mép chân tầng đến đường ô tô, m * Khi đáy mỏ nước tốt: MXTLGN đứng tầng quặng xúc phía chất tải lên ơtơ đứng mức (hình 3.29b), chiều rộng đáy hào bC > 20 m * Trường hợp mỏ có điều kiện ĐCTV đơn giản, đáy mỏ thoát nước tốt: MXTLGN đứng mức trung gian xúc theo gương hỗn hợp (ht ≥ m) (hd ≤ 5m), chất tải lên ô tô đáy mỏ b Khi thân quặng có vách trụ bất chỉnh hợp * Trường hợp thân quặng có chiều dày tăng dần theo chiều sâu (hình 3.31a) Tùy theo điều kiện ĐCTV mỏ áp dụng sơ đồ MXTLGN chất tải lên ô tô đứng mức mức máy đứng Để máy xúc công tác với gương đá quặng riêng, chiều dày nằm ngang thân quặng phải thỏa mãn điều kiện: M n ≥ 0,5d + Rq + Z '1 + Z ' , m (3.46) 13 Trong đó: Z’1 Z’2- khoảng cách an toàn từ mép tầng đến đường di chuyển máy xúc * Trường hợp mỏ có thân quặng chiều dày giảm dần theo chiều sâu (hình 3.31.b): Trình tự khai thác quặng trước, bóc đất đá hai bên thân quặng sau Phải đảm bảo giá trị chiều rộng b1 = b2 +10 A-A b1 b' b b' α γ 6γ -20 hpt α hpt +0 -10 h -10 -20 +0 b1 Mn b2 -20 h -10 h -20 -10 -20 -10 -10 -15 -15 +0 -20 -10 -15 A +0 -20 -15 A A -10 -20 A -10 Hình 3.31: Sơ đồ công nghệ khai thác thân quặng chiều dày thay đổi theo chiều sâu h b2 -10 Mn +10 A-A +0 +0 a, Thân quặng có b- Thân quặng có chiều dày giảm dần chiều dày tăng dần Trường hợp mỏ có thân quặng phân bố gần thân quặng có cấu tạo địa chất phức tạp: a Khi thân quặng nằm chỉnh hợp (hình 3.32): Tùy theo điều kiện ĐCTV, áp dụng sơ đồ MXTLGN chất tải lên ô tô mức ô tô đứng A-A M n3 M n4 b V3 V4 32 18 16 17 15 14 13 121110 b' b V1 -20 V2 h pt hpt +0 b1 M n1 -10 -10 h +10 +0 +0 h b1 M n1 Mn2 -10 A-A +10 M n3 Mn2 M n4 b h V1 V2 V3 V4 18 17 16 15 14 13 12 11 10 -20 h pt hpt -10 h -20 b' -20 -10 -10 -10 -10 -15 -15 -15 +0 -15 +0 -20 Ô tô Ô tô A -20 +0 -10 A -10 A M¸y xóc TLGN M¸y xóc TLGN -10 Hình 3.32: Sơ đồ công nghệ khai thác thân quặng cấu tạo phức tạp (hoặc chùm thân quặng phân bố gần nhau) có hướng cắm chỉnh hợp MXTLGN +0 a, Khi mỏ có ĐCTV b, Khi đáy mỏ phức tạp, đáy mỏ lầy lội nước tốt b Khi thân quặng nằm bất chỉnh hợp (hình 3.33): Tùy theo phân bố thân quặng gần lựa chọn trình tự bóc đất đá khai thác quặng phù hợp với phân bố chúng A 14 3.4.7.2 Khi sử dụng MXTLGN kết hợp với MXTLGT để đào hào chuẩn bị khai thác quặng: Trường hợp có thân quặng hay chùm thân quặng phân bố gần nhau, áp dụng sơ đồ công nghệ tương tự sử dụng MXTLGN Trường hợp đáy mỏ nước tốt đưa MXTLGT xuống khai thác quặng phân tầng +10 A-A -10 Mn1 Mn2 Mn3 Mn4 γ -20 hpt hpt -10 h -20 b +0 +0 b1 -10 Mn1 Mn2 Mn3 Mn4 h b2 γ -20 +0 +10 -10 +10 A-A +0 h b2 -10 hpt h pt -10 h -20 b -10 -15 -15 -15 -15 A A -15 -15 +0 -10 -10 -10 +10 -20 -20 -10 A +0 +10 A -20 -20 Hình 3.33: Sơ đồ cơng nghệ khai thác thân quặng phân bố gần nằm bất chỉnh hợp MXTLGN b1 -10 +0 b, Khi đáy mỏ a, Khi mỏ có ĐCTV nước tốt phức tạp, đáy mỏ lầy lội 3.5 Nghiên cứu lựa chọn ĐBTB xúc bốc–vận tải hợp lý cho mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên ĐCTV phức tạp 3.5.1 Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến lựa chọn ĐBTB: Tính chất lý đất đá, quặng; điều kiện ĐCTV; cung độ vận tải,v.v luận án nghiên cứu lựa chọn ĐBTB xúc bốc–vận tải phù hợp với mỏ quặng sắt có điều kiện tự nhiên ĐCTV phức tạp 3.5.2 Nghiên cứu lựa chọn máy xúc – ô tô vận tải hợp lý mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên ĐCTV phức tạp - Với mỏ có đất yếu ĐCTV phức tạp, lựa chọn ĐBTB theo trình tự sau: Lựa chọn loại ô tô tải trọng trước, sau lựa chọn loại máy xúc có dung tích gàu phù hợp với tải trọng ô tô, sản lượng cung độ vận tải - Đối với mỏ lộ thiên có tầng đất yếu, khả chịu tải đất đá diện tích làm việc thiết bị mỏ xác định: Pa ≤ Pđ , kG/cm2 K dt (3.47) Trong đó: Pa- áp lực thiết bị lên nền, kG/cm2; Pđ- khả 15 chịu tải nền, kG/cm2; Kdt- hệ số dự trữ, Kdt = 1,2 3.5.2.1 Lựa chọn tơ phù hợp với mỏ có điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp Khả chịu tải đất yếu tác động tải trọng ô tô Khi tải trọng ô tô vượt khả chịu tải đất, xảy tượng lún biến dạng Xác định áp lực ô tô lên đường vận tải Áp lực bánh xe ô tô tác động lên đường xác định: Paô = qbx , kg/cm2 b.l (3.49) Trong đó: qbx- tải trọng tơ tác dụng lên bánh sau, kg; bchiều rộng bánh ô tô, cm; l- chiều dài tiếp xúc bánh ô tô mặt đất, cm Khả chịu tải đất yếu loại ô tô: - Khi Pgh < P đường bị biến dạng phá hủy; - Khi Pgh ≥ P đường ổn định khơng bị biến dạng Trong đó: Pgh- tải trọng giới hạn bắt đầu phá hoại đất Vì vậy, với mỏ có tầng đất yếu ĐCTV phức tạp cần ưu tiên loại tơ có P ≤ Pgh, nhằm hạn chế ảnh hưởng đến đường vận tải 3- Ứng suất tới hạn đất yếu Với lớp đất yếu cát, sét, sét pha, v.v bão hòa nước tạo nên tượng thuỷ lực Khi giá trị ứng suất tự nhiên là: σ ' Z = γ '.Z (3.58) γ '= (γ đ − γ n ) g , tấn/m3 1− ε (3.59) Trong đó: γ ' - trọng lượng riêng đất có xét đến tác động lực đẩy nước ngầm, tấn/m3; γđ, γn- trọng lượng riêng đất nước, tấn/m3; ε - hệ số rỗng; g- gia tốc trọng trường; Z- chiều sâu lớp đất, m Mỏ Thạch Khê có ứng suất tự nhiên lớp đất yếu bão hòa nước giảm nhanh so với khơng có nước ngầm (hình 3.41) Do vậy, cần phải áp dụng giải pháp tháo khô để giảm thiểu tác động ô tô lên đường Lựa chọn tải trọng ô tô hợp lý làm việc tầng đất yếu có ĐCCT ĐCTV phức tạp Đối với mỏ có tầng đất yếu ĐCTV phức tạp, cần lựa chọn 16 ô tơ có tải trọng gây biến dạng đường vận tải Mỏ Thạch Khê công suất 10 triệu tấn/năm đất bóc từ 15÷19,5 triệu m3/năm, chọn loại tơ có tải trọng nhỏ khơng đảm bảo sản lượng, chọn tơ có tải trọng lớn phá hủy đường vận tải mặt tầng Hình 3.41: Biểu đồ ứng suất tự nhiên số tầng đất yếu mỏ Thạch Khê ø ng suÊt tù nhiªn (kg/cm2) 10 3' 2' 1' 0,5 1,5 2,5 Z, m 3,5 4,5 1, 1’; 2, 2’; 3, 3’- tương ứng ứng suất lớp 1(cát hạt nhỏ), lớp (sét pha, cát pha), lớp (sét, sét pha) trạng thái tự nhiên bão hịa nước ngầm Kết tính tốn loại tơ hãng CAT Komatsu có áp lực lớn ứng suất tự nhiên lớp đất yếu: - Các lớp đất yếu mỏ trạng thái tháo khơ tốt bão hịa nước ngầm, với loại tơ có q0 = 23÷60 lớp đất yếu bị biến dạng đến chiều sâu khoảng m; - Khi tầng đất yếu bão hòa nước ngầm bị biến dạng đến chiều sâu 4÷5 m, biến dạng mạnh từ chiều sâu 2,5 m trở lên; - Khi lớp đất yếu tháo khô tốt, chiều sâu biến dạng giảm đáng kể Với xe CAT-773F chiều sâu biến dạng lớp từ 3,7 m trở lên; xe khung động chiều sâu biến dạng từ 2,5 m trở lên Do vậy, mỏ Thạch Khê cần lựa chọn loại ô tô có áp lực lên đường nhỏ (ưu tiên loại ô tô khung động) 3.5.2.2 Nghiên cứu lựa chọn loại máy xúc phù hợp với tải trọng ô tơ khai thác mỏ có điều kiện địa chất phức tạp Nguyên tắc lựa chọn: Máy xúc phải phù hợp với yếu tố: Tính chất lý đất đá quặng, thông số HTKT công suất mỏ, tải trọng ô tô, hoạt động tốt điều kiện tự nhiên phức tạp Phương pháp lựa chọn: Phân tích số liệu địa chất dự báo lực cản xúc KF tương ứng; lựa chọn loại máy xúc phù hợp với điều kiện tự nhiên mỏ; lựa chọn tổ hợp máy xúc - ô tô phù hợp với công suất, thời gian tồn tại, thông số HTKT - Xác định khả chịu tải tầng đất yếu điều kiện ĐCTV phức tạp tác động máy xúc: 17 Theo điều kiện biến dạng đường, khả chịu tải đất yếu so với áp lực máy xúc xác định:   Pax K dt C≥  B( L + 0,35H ) − A1.B.γ  D , kG/cm (3.62)    Trong đó: C- lực dính kết đất đá, kG/cm2; Pax- áp lực máy xúc tác động lên đường, kG/cm2; A1, D1- hệ số khơng thứ ngun; γ1- trọng lượng thể tích đất phần trụ đỡ, t/m3 Mỏ Thạch Khê loại đất yếu có C = 0,00÷0,0191 kG/cm2, kết tính tốn tầng đất yếu mỏ đảm bảo khả chịu tải với loại MXTLGN có E = 1,4÷12 m3 Đối với máy xúc ЭКГ-5A khả chịu tải đảm bảo lớp 1, lớp lớp 10 (sét, sét pha, cát bụi) Do vậy, mỏ Thạch Khê thiết bị xúc bốc phù hợp MXTL - Lựa chọn dung tích gầu xúc: Với mỏ có điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp, máy xúc lựa chọn theo tải trọng ô tô phù hợp với quy mô, điều kiện khai thác Các mỏ quặng sắt áp dụng công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ cơng tác lớn bố trí máy xúc làm việc theo số sơ đồ sau (hình 3.48): a) b) c) Hình 3.48: Sơ đồ công nghệ xúc bốc đất đá bờ cơng tác * Trường hợp (hình 3.48a): Trên nhóm tầng, tầng bố trí máy xúc làm việc theo luồng xúc dọc tầng Trường hợp dung tích gầu xúc nhỏ xác định sau: E1 = Vn Tx K r , m3 (3.71a) Lti 60 N ca Tca K xđ K tg K cn ∑ i =1 LKi Khi LK → , E → Vn Tx K r , m3 (3.71b) Emin = R Lti 60 N ca Tca K xđ K tg K cn ∑ i =1 LKi R Trong đó: Vn- khối lượng đất bóc hàng năm, m3; Tx- thời gian chu 18 xúc; Kr- hệ số nở rời đất đá; Nca- số ca làm việc năm, ca; Tca- thời gian làm việc ca; Kxđ- hệ số xúc đầy, Ktg- hệ số sử dụng thời gian ca; Kcn- hệ số cơng nghệ; i- nhóm tầng thứ i bờ mỏ; R- số nhóm tầng bờ mỏ; Lti- chiều dài tuyến cơng tác nhóm tầng thứ i, m; LKimin- chiều dài bloc máy xúc nhỏ nhất, m * Trường hợp (hình 3.48b): Trên nhóm tầng bố trí máy xúc làm việc, Nxi = Giả sử chiều dài tuyến công tác tất tầng số tầng nhóm nhau, dung tích gàu máy xúc xác định: Vn Tx K r (3.72) , m3 120R N ca Tca K xđ K tg K cn Trường hợp dung tích gàu xúc E2 > E1 * Trường hợp (hình 3.48c): Trên nhóm tầng bố trí máy xúc làm việc Nxi = Khi LKi = Lti , dung tích gàu xác định: Vn Tx K r (3.73a) E3 = , m3 60R N ca Tca K xđ K tg K cn Khi R = dung tích gàu xúc lớn E3 = Emax: Vn Tx K r E max = , m3 (3.73b) 60 N ca Tca K xđ K tg K cn Do đó, dung tích gàu xúc mỏ phải nằm giới hạn: Vn Tx K r Vn Tx K r , (3.74) ≤E≤ E2 = R 60 N ca Tca K xđ K tg K cn ∑ i =1 Lti 60 N ca Tca K xđ K tg K cn LKi 3.5.3 Quan hệ thiết bị xúc bốc – vận tải ĐBTB máy xúc – ô tô tối ưu tổ hợp đạt hiệu lớn - Năng suất kỹ thuật máy xúc xác định sau: kt Qx = 60.q0 Tca K t g ngTx , tấn/ca (3.78) Trong đó: q0- tải trọng tơ, tấn; ng- số gàu xúc đầy ô tô - Năng suất thực tế máy xúc xác định: tt Qx = 60.Tca q0 K t g n g Tx + tdx , tấn/ca (3.79) Trong đó: tdx- thời gian dừng máy xúc trao đổi ô tô 19 gương xúc, phút Hệ số sử dụng máy xúc theo điều kiện vận tải xác định sau: K mx = tt Qx = kt Qx t E.γ K xđ 1+ d q0 Tx K r (3.81) - Năng suất ô tô tổ hợp đánh giá thông qua hệ số sử dụng Kôtô xác định sau: K ôtô = T0 − t xđ T0 (3.82) Trong đó: T0, txđ- thời gian chu kỳ tô thời xúc đầy ô tô, phút Thay giá trị xác định hệ số sử dụng ô tô: 120 L + tdt + tm V , (3.86) K ôtô = 120 L q0 Tx K r + + tdt + tm V E γ K xđ Năng suất tổ hợp đạt tối ưu khi: K mx = K ơtơ Từ xác định quan hệ tải trọng tơ với dung tích gầu xúc cung độ vận tải xác định: q0 = E.γ K xđ Tx K r  120 L  t dx  + t dt + t m  ,  V  (3.88) Dung tích gàu xúc xác định theo biểu thức: E= q0 Tx K r 120L  γ K xđ tdx  + t dt + t m    V  , m3 (3.89) 3.5.4 Xác định số ô tô hợp lý phục vụ máy xúc: Khi số ô tô phục vụ máy xúc hợp lý giá trị gia tăng suất tơ làm việc gương hay gương khác không thay đổi, suất tổ hợp lớn 3.5.5 Nghiên cứu xác định tổ hợp thiết bị xúc – bốc vận tải hợp lý Mức độ hợp lý tổ hợp xúc bốc – vận tải xác định thông qua cường độ làm việc máy xúc ô tô Cường độ làm việc thiết bị xác định thông qua hệ số sau: 20 K hl = N t xđ N x T0 (3.103) Trong đó: Khl- hệ số đánh giá cường độ làm việc tổ hợp máy xúc - ô tô; N0, Nx- số ô tô máy xúc cần thiết mỏ, - Khi Khl = 1: Cho thấy phối hợp ô tô máy xúc tổ hợp ĐBTB tối ưu; - Khi Khl > 1: Cường độ làm việc máy xúc cao, cịn tơ thấp; - Khi Khl < 1: Cường độ làm việc máy xúc thấp, cịn tơ cao Từ kết phân tích dung tích gàu xúc hợp lý mỏ phải thỏa mãn điều kiện sau: Vn Tx K r Vn Tx K r ≤E≤ R L 60 N ca Tca K xđ K tg K cn 60 N ca Tca K xđ K tg K cn ∑ ti LKi i =1 K hl = E= N t xđ N x T0 (3.104) q0 Tx K r γ K xđ t d   120 L  + t dt + t m   V  Luận án xây dựng phần mềm “Chương trình tối ưu hóa đồng thiết bị máy xúc – ô tô”, sơ đồ thuật tốn (hình 3.56) 3.6 Kết luận Các mỏ quặng sắt lộ thiên VN có điều kiện tự nhiên cấu trúc phức tạp, địa tầng số mỏ có lớp đất yếu điều kiện ĐCTV phức tạp gây khó khăn cho q trình khai thác mỏ Để đảm bảo khai thác hiệu mỏ quặng sắt lộ thiên thời gian tới, cần áp dụng giải pháp công nghệ như: + Áp dụng cơng nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn, chia bờ công tác thành nhóm tầng, nhóm tầng có tầng cơng tác tầng vận tải; + Áp dụng công nghệ đào sâu đáy mỏ hai cấp khai thác quặng theo phân tầng MXTLGN Đối với mỏ có điều kiện ĐCTV phức tạp cần áp dụng giải pháp tháo khô, sử dụng sơ đồ “Máy xúc chất tải lên ô tô mức máy đứng”, nhằm giảm chi phí sản xuất + Tùy theo điều kiện phân bố thân quặng hay chùm thân quặng điều kiện ĐCTV các mỏ, lựa chọn sơ đồ công nghệ 21 khai thác chọn lọc phù hợp đề xuất 3.Lựa chọn ĐBTB khai thác có tính động cao máy khoan thủy lực, MXTL, vận tải ô tô để phù hợp với điều kiện tự nhiên quy mô sản lượng mỏ + Căn vào sản lượng mỏ, điều kiện khai thác, cung độ vận tải, lựa chọn ĐBTB xúc bốc – vận tải cho phối hợp ô tô máy xúc tổ hợp tối ưu (Khl = 1) + Đối với mỏ có tầng đất yếu chiều dày lớn, ưu tiên lựa chọn thiết bị vận tải trước, sở loại ô tơ có áp lực lên nhỏ Thực tế cho thấy loại ô tô khung động phù hợp với điều kiện khai thác mỏ Thạch Khê Hình 3.56: Sơ đồ thuật toán xác định E q0 hợp lý theo sản lượng điều kiện khai thác mỏ Chương 4: Tính tốn áp dụng cho mỏ quặng sắt Thạch Khê 4.1 Đặc điểm chung mỏ quặng sắt Thạch Khê Độ cao tuyệt đối địa hình khu mỏ từ +5÷+7 m Tầng đất phủ gồm: Cát, cát pha sét, phụ tầng sét, sét pha dăm vụn, v.v với chiều dày từ 26÷226 m Điều kiện ĐCTV mỏ phức tạp, lưu lượng nước ngầm chảy vào mỏ lớn Mỏ khai thác đến mức -550 m, trữ lượng khai thác 375 triệu tấn, đất bóc 651,4 triệu m3 Sản lượng quặng từ 5÷10 triệu tấn/năm, đất bóc từ 15÷19,5 triệu m3/năm 22 4.2 Xác định góc nghiêng bờ công tác hợp lý tầng đá cứng Đối với tầng đá cứng mỏ phân bố từ mức -25 trở xuống, thông số HTKT: h = 15m, số tầng công tác đồng thời nt = 8÷20, α = 650, Bmin = 40m, số nhóm tầng hoạt động song song ms = 2÷3 Xúc đất đá MXTLGN có E = 6,7 m3, theo điều kiện cơng nghệ bố trí nhóm tầng máy xúc Từ xác định góc nghiêng bờ cơng tác φ = 260 Khi chiều sâu khai thác thay đổi H = 150 m, với chiều dài khai trường L = 1250 m, chiều dày vỉa quặng Mtb = 123 m Theo điều kiện thay đổi yếu tố địa kỹ thuật, góc nghiêng bờ cơng tác φt* = 260 lợi nhuận đạt lớn Do đó, tầng đá cứng mỏ cần áp dụng góc nghiêng bờ cơng tác φ = 260 4.3 Xác định chiều cao xúc chọn lọc MXTLGN Với chiều dày vỉa quặng Mtb = 123 m, góc dốc từ γ = 50÷750 Đối với loại MXTLGN có E = 2,7÷5,0 m3, xác định chiều cao xúc chọn lọc từ 5÷10 m Do vậy, lựa chọn chiều cao phân tầng quặng hpt = 5,0÷6,0 m Khi sử dụng MXTLGN có chiều dày xúc lẫn t = 0,15 m t = 0,2 m, xác định tỷ lệ tổn thất tương ứng 3,28% 3,38%, tỷ lệ làm nghèo tương ứng 2,19% 2,25% 4.4 Xác định ĐBTB xúc bốc – vận tải hợp lý 4.4.1 Xác định loại ô tô phù hợp với tầng đất yếu So sánh áp lực loại ô tô khung cứng khung động có q0 = 23÷150 với khả chịu tải lớp tầng đất yếu mỏ Thạch Khê thấy rằng: Khả chịu tải lớp đất yếu từ 1÷10 nhỏ so với áp lực loại tơ có tải trọng ≥ 23 Chỉ có lớp 11 lớp 12 có sức chịu tải lớn so với áp lực tơ khung động có tải trọng từ 23÷37 Cùng tải trọng tơ khung động có áp lực lên nhỏ so với tô khung cứng Để phù hợp với điều kiện đất yếu sản lượng mỏ, tải trọng ô tô phù hợp từ 37÷60 tấn, ưu tiên loại ô tô khung động Đường vận tải cần rải lớp đất cấp phối đá dăm từ 60÷80 cm 4.4.2 Xác định loại máy xúc phù hợp với tải trọng ô tô công suất mỏ: Với sản lượng chọn cung độ vận tải xác định (đất bóc từ 3,5÷8,0 km, quặng từ 4÷7 km), tổ hợp ĐBTB xúc bốc – vận tải hợp lý mỏ Thạch Khê gồm: Thiết bị bóc đất đá: MXTL dung tích gầu từ 4÷6,7 m3 + tơ tải 23 trọng từ 37÷58 tấn; thiết bị khai thác quặng: MXTLGN dung tích gầu từ 3,7÷4,5 m3 + tơ tải trọng từ 37÷41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Ở nước ta cơng nghiệp khai thác quặng sắt có từ vài chục năm trước đây, quy mô khai thác cịn nhỏ lẻ, sản lượng thấp; cơng tác nghiên cứu khoa học để giải yêu cầu mà sản xuất đòi hỏi, đặc biệt mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên phức tạp chưa trọng; công nghệ, thiết bị khai thác mỏ cịn thơ sơ lạc hậu, khơng đồng bộ; thông số HTKT không phù hợp; tổn thất làm nghèo quặng khai thác lớn Hầu hết khoáng sàng sắt phân bố vùng rừng núi, xa trung tâm kinh tế, công nghiệp sát bờ biển Tổng trữ lượng tài nguyên quặng sắt nước ta tìm kiếm, thăm dò khoảng 1,2 tỷ Trữ lượng quặng mỏ thuộc loại nhỏ trung bình, mỏ Thạch Khê có trữ lượng cơng suất lớn Sản trạng thân quặng, đặc tính lý quặng đất đá vây quanh, điều kiện ĐCTV, v.v…là yếu tố có ảnh hưởng đáng kể đến q trình lựa chọn công nghệ khai thác mỏ Theo nguồn gốc thành tạo, cấu trúc địa chất điều kiện ĐCTV, mỏ quặng sắt nước ta phân thành nhóm: Đơn giản; phức tạp; phức tạp Trong phần lớn mỏ thuộc loại phức tạp phức tạp, đặc biệt mỏ Thạch Khê Để đáp ứng Quy hoạch phát triển ngành khai thác, chế biến quặng sắt Thủ tướng Chính phủ phê duyệt giai đoạn tới, mỏ quặng sắt nước ta phải phát triển chiều rộng chiều sâu Đối với mỏ khai thác mức nước tự chảy có điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp cần đổi mới, hoàn thiện áp dụng giải pháp công nghệ, thiết bị khai thác tiên tiến như: + Áp dụng công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ cơng tác lớn, xét tới khả thay đổi yếu tố địa kỹ thuật khai thác xuống sâu; + ĐBTB khai thác phải có tính động cao, đáp ứng u cầu khai thác chọn lọc, phù hợp với đất yếu, lầy lội - Căn vào công suất mỏ, điều kiện khai thác, cung độ vận tải, ĐBTB xúc bốc – vận tải phải lựa chọn cho phối hợp ô tô máy xúc tổ hợp tối ưu (Khl = 1), dung tích gàu xúc nằm giới hạn xác định cho phép mỏ; - Đối với mỏ có tầng đất yếu với chiều dày lớn cần ưu tiên lựa 24 chọn thiết bị vận tải ô tô trước Ơ tơ lựa chọn phải có tải có áp lực lên nhỏ + Áp dụng công nghệ đào sâu đáy mỏ hai cấp khai thác quặng MXTLGN theo phân tầng Đối với mỏ có điều kiện ĐCTV phức tạp cần tháo khô tốt để áp dụng sơ đồ máy xúc làm việc với gương mức máy đứng, chất tải lên ô tô đứng tầng dưới, nhằm nâng cao hiệu làm việc ĐBTB Kiến nghị: Các kết nghiên cứu luận án tác giả tính tốn, luận giải từ sở khoa học kết hợp thử nghiệm qua thực tiễn sản xuất, dùng làm tài liệu để mỏ tham khảo vận dụng để nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh cho doanh nghiệp Cần có hỗ trợ chủ trương kinh phí để tiếp tục nghiên cứu hồn thiện công nghệ KNM chọn lọc mỏ quặng sắt gốc có cấu trúc phức tạp DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Lưu Văn Thực (2003), “Xác định quan hệ thơng só khai thác tháo khô tăng cường đào hào chuẩn bị tầng ngập nước nhằm đáp ứng nhu cầu sản lượng mỏ than lộ thiên”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc ln th XV, tr 55-60 Lu Văn Thực (2005), Các yếu tố công nghệ-thiết bị ảnh hởng đến sản lợng mỏ mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh, Tạp chí Công nghiệp Mỏ, (số 3), tr 14ữ16 Lu Văn Thực, Hồ Sĩ Giao (2008), “Một số vấn đề công nghệ khai thác mỏ quặng sắt lộ thiên điều kiện địa chất phức tạp”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 18, Quyển Các khoa học mỏ, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, tr 124-129 Lưu Văn Thực, Đoàn Văn Thanh, Lê Xuân Thu (2009), “Một số kết khai thác mỏ quặng sắt Thạch Khê điều kiện địa chất phức tạp”, Tạp chí Than-khống sản Việt Nam, tr 80÷84 Lê Xuân Thu, Lưu Văn Thực (2009), “Biến dạng bờ trụ vỉa Na Dương - Kiến nghị giải pháp đảm bảo ổn định”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, (số 4), tr.47÷49 Lưu Văn Thực, Dương Trung Tâm (2010), “Nghiên cứu lựa chọn thiết bị xúc bốc vận tải hợp lý cho mỏ quặng sắt lộ thiên Việt Nam có điều kiện địa chất phức tạp”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, 25 (số 5), tr.15÷22 Lưu Văn Thực (2011), “Xác định ứng suất giới hạn phát triển đường đất yếu tác dụng ô tô tải trọng lớn”, Tạp chí Công nghiệp Mỏ, (số 4), Tr 24÷26, 34 Lưu Văn Thực, Nguyễn Hữu Huấn (2012), “Sự cần thiết quan trắc địa chất thủy văn khảo sát hoạt động castơ phục vụ công tác khai thác mỏ sắt Thạch Khê”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 23, tr 234÷239 Lưu Văn Thực, (2013), “Quan hệ tải trọng ô tô khả chịu tải đất yếu mỏ quặng sắt có điều kiện địa chất phức tạp” Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ, (số 5), Tr 50÷51, 54 10 Lưu Văn Thực, Lê Công Cường, Lê Bá Phức, Phan Ngũ Hoành, Kuznesov VV.A (2013), “Xác định tiêu thuốc nổ sở đánh giá chi phí lượng đồng thiết bị mỏ than lộ thiên Việt Nam”, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ, (số 5), Tr 21÷25 11 Lưu Văn Thực, Dương Trung Tâm, Nguyễn Văn Đức (2013), “Lựa chọn đường kính khoan phương pháp khoan phù hợp với mỏ quặng quy mô nhỏ phía Bắc”, Tạp chí Cơng nghiệp Mỏ, (số 6), Tr 4÷7 12 Luu Van Thuc, Ho Si Giao (2010), “Thach Khe iron ore mining project– A great challenge on technological and environmental issues for Vietnam mining industry”, Proceedings of the Internationnal mining conference on Advanced mining for sustainable development, Ha Long, Vietnam, pp 233÷242 13 Bui Xuan Nam, Luu Van Thuc, Vu Dinh Hieu, Le Qui Thao, Nguyen Hoang (2012), “Use of combined transportation for deep surface coal mines in Quang ninh, Vietnam”, Proceedings of the 2nd International conferrence on advances in mining and tunneling, Hanoi, Vietnam, pp 80÷85 14 Luu Van Thuc, Bui Xuan Nam, Le Thi Thu Hoa, Do Ngoc Hoan, Vu Dinh Truong (2012), “Selection on suitable mining technological schemes of hydraulic backhoe excavator for iron ore mines”, Proceedings of the 2nd International conferrence on advances in mining and tunneling, Hanoi, Vietnam, pp 117÷120 ... thực tiễn mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp VN Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Trên sở đặc điểm điều kiện tự nhiên mỏ quặng sắt lộ thiên, lựa... VN; - Nghiên cứu cơng nghệ khai thác có tiềm áp dụng cho mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp VN; - Nghiên cứu giải pháp công nghệ khai thác. .. hiệu khai thác cho doanh nghiệp Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác mức thoát nước tự chảy có điều kiện địa chất ĐCTV phức tạp VN, trọng mỏ sắt