Tài liệu 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

i 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI: 2014 ii 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 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGƯT. PGS.TS Hồ Sĩ Giao i lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña b¶n th©n t«i. C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ tr×nh bµy trong luËn ¸n lµ ®óng sù thËt vµ ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c. Hµ Néi, ngµy 08 th¸ng 3 n¨m 2014 Lưu Văn Thực ii MỤC LỤC TT Nội dung Trang MỞ ĐẦU 1 5 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC SẮT LỘ THIÊN Ở VIỆT NAM VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1 1.1.1 1.1.2. 1.1.3 1.1.4 1.2. 1.3. 1.3.1 1.3.2. 1.3.3 1.3.4. 1.4. 1.5 1.6. 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.7 Hiện trạng công tác khai thác quặng sắt ở VN Tình hình khai thác và sản lượng các mỏ sắt VN Công nghệ khai thác Thiết bị sử dụng trong các khâu công nghệ Quy hoạch phát triển ngành khai thác quặng sắt VN Tiềm năng trữ lượng quặng sắt VN Đặc điểm tự nhiên các khoáng sàng quặng sắt VN Đặc điểm phân bố các khoáng sàng sắt VN Đặc điểm về nguồn gốc thành tạo Đặc điểm cấu trúc các thân quặng Đặc điểm ĐCCT - ĐCTV các khoáng sàng sắt VN Phân loại mức độ phức tạp các mỏ quặng sắt theo yếu tố tự nhiên Tổng quan về công tác nghiên cứu công nghệ khai thác quặng sắt ở VN Một số nét về công nghệ khai thác quặng sắt trên thế giới Phân bố trữ lượng và tình hình khai thác quặng sắt trên thế giới Kinh nghiệm khai thác các mỏ quặng sắt trên thế giới Một số nghiên cứu về khai thác mỏ quặng lộ thiên trên thế giới Kết luận Chương 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÓ TIỀM 5 5 6 7 9 10 10 10 14 15 15 17 20 26 26 28 31 33 36 NĂNG ÁP DỤNG CHO CÁC MỎ QUẶNG SẮT LỘ THIÊN Ở VIỆT NAM 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 Khái quát vần đề Công nghệ khai thác dưới mức thoát nước tự chảy Khái quát về khai thác dưới mức thoát nước tự chảy Các thông số cơ bản của đáy mỏ hai cấp khi khai thác dưới mức thoát nước tự chảy Đào sâu đáy mỏ và khai thác quặng bằng MXTLGN Công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn Cơ sở thực tiễn và khoa học Trình tự phát triển công trình mỏ 36 38 38 39 43 49 49 50 iii 2.4 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.6 Công nghệ khai thác chọn lọc các mỏ quặng sắt Tiềm năng sử dụng các thiết bị cho các mỏ quặng sắt lộ thiên VN Thiết bị cho khâu chuẩn bị đất đá Thiết bị cho khâu xúc bốc Thiết bị cho khâu vận tải Kết luận Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI 50 55 55 57 59 61 63 THÁC PHÙ HỢP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CHO CÁC MỎ QUẶNG SẮT LỘ THIÊN TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN PHỨC TẠP VIỆT NAM 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 Nghiên cứu hoàn thiện công tác đào sâu cho các mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy Khái quát về đào sâu đáy mỏ lộ thiên Nghiên cứu các giải pháp tăng tốc độ đào sâu đáy mỏ quặng sắt lộ thiên khi khai thác dưới mức thoát nước tự chảy bằng MXTLGN Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác với góc bờ công tác cao cho các mỏ quặng sắt lộ thiên VN Ý nghĩa của việc nâng cao góc nghiêng bờ công tác Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới góc nghiêng bờ công tác và khả năng nâng cao góc nghiêng bờ công tác khi khai thác các mỏ quặng sắt dưới mức thoát nước tự chảy Nghiên cứu khai thác với đáy mỏ hai cấp đối với các mỏ có điều kiện ĐCTV phức tạp Áp dụng công nghệ khai thác đáy mỏ hai cấp đối với các mỏ có chiều dài đường phương lớn Lựa chọn công nghệ phân khu vực khai thác theo mùa Nghiên cứu xây dựng các sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc đối với các thân quặng (gốc) có cấu trúc địa chất phức tạp Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng Các nguyên nhân gây lên tổn thất và làm nghèo quặng trong quá trình khai thác lộ thiên Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới tổn thất và làm nghèo khi khai thác mỏ quặng sắt lộ thiên Công nghệ KNM khai thác chọn lọc thân quặng sắt gốc Xác định chiều cao xúc chọn lọc của MXTL Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng vùng tiếp xúc giữa đất đá và quặng khi khai thác 63 63 63 70 70 71 79 79 80 82 82 83 84 85 90 94 iv 3.4.7 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.6 Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ khai thác chọn lọc hợp lý đối với các mỏ quặng sắt có cấu trúc địa chất phức tạp Nghiên cứu lựa chọn ĐBTB xúc bốc – vận tải hợp lý cho các mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên và ĐCTV phức tạp Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến lựa chọn ĐBTB Nghiên cứu lựa chọn thiết bị xúc bốc – vận tải hợp lý đối với các mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên và ĐCTV phức tạp Quan hệ giữa thiết bị xúc bốc – vận tải Xác định số ô tô hợp lý khi phục vụ một máy xúc Nghiên cứu xác định tổ hợp thiết bị xúc – bốc vận tải hợp lý Kết luận Chương 4: TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO MỎ QUẶNG SẮT 97 108 108 109 127 132 133 137 138 THẠCH KHÊ 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.2 4.3 4.4 Đặc điểm chung mỏ quặng sắt Thạch Khê Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu khu mỏ Đặc điểm địa chất khu mỏ Kích thước khai trường Hiện trạng khu mỏ Xác định góc nghiêng bờ công tác hợp lý đối với tầng đá cứng Xác định chiều cao xúc chọn lọc đối với các MXTLGN 4.4.1 Xác định ĐBTB xúc bốc - vận tải hợp lý Xác định loại ô tô phù hợp với các lớp đất yếu 4.4.2 4.5 Xác định loại máy xúc phù hợp với tải trọng ô tô và công suất mỏ Kết luận KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 138 138 138 139 139 139 141 143 143 147 149 151 153 155 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. ĐBTB: Đồng bộ thiết bị 2. ĐCĐLCT Địa chất động lực công trình 3. ĐCCT: Địa chất công trình 4. ĐCTV: Địa chất thủy văn 5. KNM: Khoan nổ mìn 6. KTLT: Khai thác lộ thiên 7. HTKT: Hệ thống khai thác 8. MXTL Máy xúc thủy lực 9. MXTLGN: Máy xúc thủy lực gầu ngược 10. MXTLGT: Máy xúc thủy lực gầu thuận 11. VN Việt Nam vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT 1 2 Bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 3 4 Bảng 1.3 Bảng 1.4 5 Bảng 1.5 6 7 Bảng 1.6 Bảng 1.7 8 9 10 Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 11 Bảng 3.3 12 Bảng 3.4 13 14 15 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 16 17 Bảng 4.1 Bảng 4.2 18 Bảng 4.3 19 Bảng 4.4 20 Bảng 4.5 21 Bảng 4.6 22 Bảng 4.7 Nội dung Thông số HTKT một số mỏ Các chỉ tiêu biên giới khai trường và kế hoạch khai thác một số mỏ quặng sắt Trữ lượng và tài nguyên dự báo quặng sắt ở VN Tổng hợp trữ lượng, chất lượng của một số mỏ quặng sắt lớn Phân loại các mỏ quặng sắt trên cơ sở điều kiện địa chất và ĐCTV Trữ lượng quặng sắt ở một số nước thế giới Công suất và kích thước khai trường một số mỏ quặng sắt trên thế giới Bảng phân loại HTKT mỏ lộ thiên của V.V.Rjepxki Quan hệ tỷ lệ giữa các yếu tố với tốc độ xuống sâu Quan hệ giữa chiều cao tầng đất và chiều cao phân tầng quặng Quan hệ giữa tốc độ xuống sâu và chiều dài blốc máy xúc Quan hệ giữa năng suất máy xúc và tốc độ xuống sâu yêu cầu Quan hệ giữa tβ với các thông số Loại máy xúc phụ thuộc chiều cao tầng Khả năng chịu tải của nền đất yếu mỏ Thạch Khê đối với các loại máy xúc Các thông số cơ bản biên khai trường mỏ Thạch Khê Xác định giá trị góc nghiêng bờ công tác mỏ Thạch Khê theo yếu tố địa kỹ thuật thay đổi Chiều cao xúc chọn lọc của MXTLGN phụ thuộc vào góc cắm thân quặng Các chỉ tiêu tổn thất và làm nghèo quặng mỏ Thạch Khê Một số chỉ tiêu cơ bản của các lớp đất yếu mỏ Thạch Khê Áp lực của một số ô tô CAT đối với các tầng đất yếu mỏ Thạch Khê Áp lực của một số ô tô Komatsu đối với các tầng đất yếu mỏ Thạch Khê Trang 6 11 12 12 18 27 28 37 64 66 67 69 77 118 120 139 140 142 142 143 145 146 vii 23 24 25 Bảng 4.8 Bảng 4.9 Bảng 4.10 ĐBTB máy xúc – ô tô phù hợp với mỏ Thạch Khê Các tổ hợp thiết bị máy xúc – ô tô mỏ Thạch Khê Tổ hợp thiết bị máy xúc bốc – ô tô hợp lý mỏ Thạch Khê 148 148 149 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Hình Hình 1.1 Nội dung Ảnh hưởng của nước ngầm đến độ ổn định tầng cát tại mỏ sắt Thạch Khê Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ khai thác tầng đất yếu MXTLGN đứng ở phân tầng giữa chất tải lên ôtô dưới mức máy đứng tại mỏ sắt Thạch Khê Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của HTKT đáy mỏ hai cấp Hình 2.2 Sơ đồ xác định các thông số của HTKT đáy mỏ hai cấp Hình 2.3 Sơ đồ trình tự đào sâu đáy mỏ khi sử dụng MXTLGN chuẩn bị tầng mới và khấu quặng theo phân tầng còn bóc đất đá trên toàn bộ chiều cao tầng Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ đào sâu đáy mỏ, chuẩn bị tầng mới và khấu quặng theo phân tầng khi sử dụng 4 MXTLGN Hình 2.5 Biểu đồ chuẩn bị tầng mới theo L = f(T) Hình 2.6 Các phương án bố trí thiết bị xúc bốc trên tầng khi sử dụng công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ dùng MXTLGN xúc chọn lọc thân quặng mỏng dốc nghiêng và dốc đứng Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ khi dùng MXTLGN xúc chọn lọc thân quặng dày dốc nghiêng và dốc đứng Hình 2.9 Sơ đồ dọn vách thân quặng theo lớp xiên bằng MXTLGN Hình 2.10 Sơ đồ khấu khoáng sản đối với chùm thân quặng mỏng dốc đứng Hình 3.1 Đồ thị quan hệ giữa h và Vt Hình 3.2 Đồ thị quan hệ giữa Vs với LK và h (LK1 < LK2 - Xem thêm -