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

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC SẮT LỘ THIÊN Ở

VIỆT NAM VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

5

1.1 Hiện trạng công tác khai thác quặng sắt ở VN 5

1.1.1 Tình hình khai thác và sản lượng các mỏ sắt VN 5

1.1.2. Công nghệ khai thác 6

1.1.3 Thiết bị sử dụng trong các khâu công nghệ 7

1.1.4 Quy hoạch phát triển ngành khai thác quặng sắt VN 9

1.2. Tiềm năng trữ lượng quặng sắt VN 10

1.3. Đặc điểm tự nhiên các khoáng sàng quặng sắt VN 10

1.3.1 Đặc điểm phân bố các khoáng sàng sắt VN 10

1.3.2. Đặc điểm về nguồn gốc thành tạo 14

1.3.3 Đặc điểm cấu trúc các thân quặng 15

1.3.4. Đặc điểm ĐCCT - ĐCTV các khoáng sàng sắt VN 15

1.4. Phân loại mức độ phức tạp các mỏ quặng sắt theo yếu tố tự

nhiên

17

1.5 Tổng quan về công tác nghiên cứu công nghệ khai thác quặng

sắt ở VN

20

1.6. Một số nét về công nghệ khai thác quặng sắt trên thế giới 26

1.6.1 Phân bố trữ lượng và tình hình khai thác quặng sắt trên thế giới 26

1.6.2 Kinh nghiệm khai thác các mỏ quặng sắt trên thế giới 28

1.6.3 Một số nghiên cứu về khai thác mỏ quặng lộ thiên trên thế giới 31

1.7 Kết luận 33

Chương 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÓ TIỀM

NĂNG ÁP DỤNG CHO CÁC MỎ QUẶNG SẮT LỘ THIÊN Ở

VIỆT NAM

36

2.1 Khái quát vần đề 36

2.2 Công nghệ khai thác dưới mức thoát nước tự chảy 38

2.2.1 Khái quát về khai thác dưới mức thoát nước tự chảy 38

2.2.2 Các thông số cơ bản của đáy mỏ hai cấp khi khai thác dưới mức

thoát nước tự chảy

39

2.2.3 Đào sâu đáy mỏ và khai thác quặng bằng MXTLGN 43

2.3 Công nghệ khai thác với góc nghiêng bờ công tác lớn 49

2.3.1 Cơ sở thực tiễn và khoa học 49

2.3.2 Trình tự phát triển công trình mỏ 50

iii

2.4 Công nghệ khai thác chọn lọc các mỏ quặng sắt 50

2.5 Tiềm năng sử dụng các thiết bị cho các mỏ quặng sắt lộ thiên

VN

55

2.5.1 Thiết bị cho khâu chuẩn bị đất đá 55

2.5.2 Thiết bị cho khâu xúc bốc 57

2.5.3 Thiết bị cho khâu vận tải 59

2.6 Kết luận 61

Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI

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

63

3.1 Nghiên cứu hoàn thiện công tác đào sâu cho các mỏ quặng sắt

lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy

63

3.1.1 Khái quát về đào sâu đáy mỏ lộ thiên 63

3.1.2 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

63

3.2 Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác với góc bờ công tác

cao cho các mỏ quặng sắt lộ thiên VN

70

3.2.1 Ý nghĩa của việc nâng cao góc nghiêng bờ công tác 70

3.2.2 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

71

3.3 Nghiên cứu khai thác với đáy mỏ hai cấp đối với các mỏ có

điều kiện ĐCTV phức tạp

79

3.3.1 Áp dụng công nghệ khai thác đáy mỏ hai cấp đối với các mỏ có

chiều dài đường phương lớn

79

3.3.2 Lựa chọn công nghệ phân khu vực khai thác theo mùa 80

3.4 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

82

3.4.1 Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng 82

3.4.2 Các nguyên nhân gây lên tổn thất và làm nghèo quặng trong quá

trình khai thác lộ thiên

83

3.4.3 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới tổn thất và làm nghèo khi khai

thác mỏ quặng sắt lộ thiên

84

3.4.4 Công nghệ KNM khai thác chọn lọc thân quặng sắt gốc 85

3.4.5 Xác định chiều cao xúc chọn lọc của MXTL 90

3.4.6 Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng vùng tiếp xúc giữa đất

đá và quặng khi khai thác

94

iv

3.4.7 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

97

3.5 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

108

3.5.1 Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến lựa chọn ĐBTB 108

3.5.2 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

109

3.5.3 Quan hệ giữa thiết bị xúc bốc – vận tải 127

3.5.4 Xác định số ô tô hợp lý khi phục vụ một máy xúc 132

3.5.5 Nghiên cứu xác định tổ hợp thiết bị xúc – bốc vận tải hợp lý 133

3.6 Kết luận 137

Chương 4: TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO MỎ QUẶNG SẮT

THẠCH KHÊ

138

4.1 Đặc điểm chung mỏ quặng sắt Thạch Khê 138

4.1.1 Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu khu mỏ 138

4.1.2 Đặc điểm địa chất khu mỏ 138

4.1.3 Kích thước khai trường 139

4.1.4 Hiện trạng khu mỏ 139

4.2 Xác định góc nghiêng bờ công tác hợp lý đối với tầng đá cứng 139

4.3 Xác định chiều cao xúc chọn lọc đối với các MXTLGN 141

4.4 Xác định ĐBTB xúc bốc - vận tải hợp lý 143

4.4.1 Xác định loại ô tô phù hợp với các lớp đất yếu 143

4.4.2 Xác định loại máy xúc phù hợp với tải trọng ô tô và công suất mỏ 147

4.5 Kết luận 149

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 151

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 153

TÀI LIỆU THAM KHẢO 155

PHỤ LỤC

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 Bảng Nội dung Trang

1 Bảng 1.1 Thông số HTKT một số mỏ 6

2 Bảng 1.2 Các chỉ tiêu biên giới khai trường và kế hoạch khai

thác một số mỏ quặng sắt

11

3 Bảng 1.3 Trữ lượng và tài nguyên dự báo quặng sắt ở VN 12

4 Bảng 1.4 Tổng hợp trữ lượng, chất lượng của một số mỏ quặng

sắt lớn

12

5 Bảng 1.5 Phân loại các mỏ quặng sắt trên cơ sở điều kiện địa

chất và ĐCTV

18

6 Bảng 1.6 Trữ lượng quặng sắt ở một số nước thế giới 27

7 Bảng 1.7 Công suất và kích thước khai trường một số mỏ quặng

sắt trên thế giới

28

8 Bảng 2.1 Bảng phân loại HTKT mỏ lộ thiên của V.V.Rjepxki 37

9 Bảng 3.1 Quan hệ tỷ lệ giữa các yếu tố với tốc độ xuống sâu 64

10 Bảng 3.2 Quan hệ giữa chiều cao tầng đất và chiều cao phân

tầng quặng

66

11 Bảng 3.3 Quan hệ giữa tốc độ xuống sâu và chiều dài blốc máy

xúc

67

12 Bảng 3.4 Quan hệ giữa năng suất máy xúc và tốc độ xuống sâu

yêu cầu

69

13 Bảng 3.5 Quan hệ giữa tβ với các thông số 77

14 Bảng 3.6 Loại máy xúc phụ thuộc chiều cao tầng 118

15 Bảng 3.7 Khả năng chịu tải của nền đất yếu mỏ Thạch Khê đối

với các loại máy xúc

120

16 Bảng 4.1 Các thông số cơ bản biên khai trường mỏ Thạch Khê 139

17 Bảng 4.2 Xác định giá trị góc nghiêng bờ công tác mỏ Thạch

Khê theo yếu tố địa kỹ thuật thay đổi

140

18 Bảng 4.3 Chiều cao xúc chọn lọc của MXTLGN phụ thuộc vào

góc cắm thân quặng

142

19 Bảng 4.4 Các chỉ tiêu tổn thất và làm nghèo quặng mỏ

Thạch Khê

142

20 Bảng 4.5 Một số chỉ tiêu cơ bản của các lớp đất yếu mỏ Thạch

Khê

143

21 Bảng 4.6 Áp lực của một số ô tô CAT đối với các tầng đất yếu

mỏ Thạch Khê

145

22 Bảng 4.7 Áp lực của một số ô tô Komatsu đối với các tầng đất

yếu mỏ Thạch Khê

146

vii

23 Bảng 4.8 ĐBTB máy xúc – ô tô phù hợp với mỏ Thạch Khê 148

24 Bảng 4.9 Các tổ hợp thiết bị máy xúc – ô tô mỏ Thạch Khê 148

25 Bảng 4.10 Tổ hợp thiết bị máy xúc bốc – ô tô hợp lý mỏ Thạch

Khê

149

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

TT Hình Nội dung Trang

1 Hình 1.1 Ảnh hưởng của nước ngầm đến độ ổn định tầng cát tại

mỏ sắt Thạch Khê

22

2 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

22

3 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của HTKT đáy mỏ hai cấp 42

4 Hình 2.2 Sơ đồ xác định các thông số của HTKT đáy mỏ hai

cấp

42

5 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

44

6 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

45

7 Hình 2.5 Biểu đồ chuẩn bị tầng mới theo L = f(T) 48

8 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

51

9 Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ dùng MXTLGN xúc chọn lọc thân quặng

mỏng dốc nghiêng và dốc đứng

52

10 Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ khi dùng MXTLGN xúc chọn lọc

thân quặng dày dốc nghiêng và dốc đứng

53

11 Hình 2.9 Sơ đồ dọn vách thân quặng theo lớp xiên bằng

MXTLGN

54

12 Hình 2.10 Sơ đồ khấu khoáng sản đối với chùm thân quặng

mỏng dốc đứng

55

13 Hình 3.1 Đồ thị quan hệ giữa h và Vt

65

14 Hình 3.2 Đồ thị quan hệ giữa Vs

với LK và h (LK1 < LK2<LK3) 65

15 Hình 3.3 Đồ thị quan hệ giữa VC và h 66

16 Hình 3.4 Đồ thị quan hệ giữa LK và h 68

17 Hình 3.5 Đồ thị quan hệ giữa Bmin và Vs

68

18 Hình 3.6 Đồ thị quan hệ giữa Qx với Vs

và Lct 70

19 Hình 3.7 Đồ thị quan hệ giữa γ với Vs

và Vn 70

20 Hình 3.8 Sơ đồ xác định Bmin khi đất đá không cần KNM 72

21 Hình 3.9 Sơ đồ xác định Bmin khi đất đá phải làm tơi sơ bộ bằng

KNM

72

ix

22 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý HTKT dọc, bờ mỏ chia thành nhiều

nhóm tầng, khấu đuổi trong nhóm, áp dụng khi các

máy xúc có công suất nhỏ

74

23 Hình 3.11 Sơ đồ công nghệ khai thác áp dụng các máy xúc có

công suất lớn

75

24 Hình 3.12 Sơ đồ xác định tối ưu hoá góc nghiêng bờ bờ công tác 76

25 Hình 3.13 Đồ thị quan hệ giữa góc nghiêng bờ công tác và hệ số

dự trữ ổn định với các chiều cao khác nhau của bờ mỏ

78

26 Hình 3.14 Đồ thị quan hệ giữa lợi nhuận L và hệ số dự trữ độ ổn

định n

78

27 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý khi phân khu vực khai thác theo mùa 81

28 Hình 3.16 Phân loại các nguyên nhân cơ bản gây tổn thất và làm

nghèo quặng

84

29 Hình 3.17 Sơ đồ nổ tách quặng và đá khi sử dụng lỗ khoan

nghiêng

86

30 Hình 3.18 Sơ đồ nổ mìn giữ nguyên cấu trúc trường hợp có một

thân quặng

88

31 Hình 3.19 Sơ đồ nổ mìn đồng thời giữ nguyên cấu trúc trường

hợp thân quặng có cấu trúc phức tạp hoặc mỏ có chùm

thân quặng phân bố gần nhau

88

32 Hình 3.20 Sơ đồ khoan nổ mìn tách theo phân tầng 89

33 Hình 3.21 Sơ đồ công nghệ nổ mìn tách riêng đất đá và quặng

bằng phương pháp vi sai trong lỗ khoan

89

34 Hình 3.22 Nổ tách riêng quặng và đá theo dải cụt 90

35 Hình 3.23 Sơ đồ xác định mối quan hệ giữa các thông số làm

việc của MXTLGN với góc cắm thân quặng và chiều

cao xúc chọn lọc khi đứng bên vách xúc phía dưới

91

36 Hình 3.24 Sơ đồ xác định mối quan hệ giữa các thông số làm

việc của MXTL với góc cắm thân quặng và chiều cao

xúc chọn lọc khi xúc gương xúc phía trên

92

37 Hình 3.25 Sơ đồ xác định mối quan hệ giữa các thông số làm

việc của MXTLGN với góc cắm thân quặng và chiều

cao xúc chọn lọc khi máy xúc đứng trên nóc tầng

quặng xúc gương phía dưới

94

38 Hình 3.26 Sơ đồ thuật toán xác định chiều cao xúc chọn lọc của

MXTLGN theo góc cắm thân quặng

95

39 Hình 3.27 Các phương án tổn thất và làm nghèo quặng 96

40 Hình 3.28 Sơ đồ xác định tổn thất và làm nghèo quặng đối với

thân quặng cấu trúc phức tạp hoặc chùm thân quặng

phân bố gần nhau

97

x

41 Hình 3.29 Sơ đồ công nghệ sử dụng MXTLGN bóc đất đá và

khai thác quặng có vách và trụ thân quặng chỉnh hợp

98

42 Hình 3.30 Sơ đồ công nghệ MXTLGN đứng ở mức trung gian

bóc đất đá và khai thác thân quặng có vách và trụ

chỉnh hợp với nhau, chất tải lên ô tô ở dưới

99

43 Hình 3.31 Sơ công nghệ khai thác thân quặng khi chiều dày thay

đổi theo chiều sâu

101

44 Hình 3.32 Sơ đồ công nghệ khai thác thân quặng cấu tạo phức

tạp (hoặc chùm thân phân bố gần nhau) có hướng cắm

chỉnh hợp bằng MXTLGN

102

45 Hình 3.33 Sơ đồ công nghệ khai thác khi các thân quặng phân bố

gần nhau có thế nằm bất chính hợp bằng MXTLGN

103

46 Hình 3.34 Sơ đồ công nghệ sử dụng MXTLGT phối hợp với

MXTLGN bóc đá và khai thác quặng (thân quặng dốc

đứng phải bóc bờ trụ)

105

47 Hình 3.35 Sơ đồ công nghệ khai thác thân quặng có cấu trúc

phức tạp kết hợp giữa MXTLGN và MXTLGT

106

48 Hình 3.36 Đồ thị quan hệ giữa chi phí sản xuất của MXTLGN

với dung tích gàu xúc khi khai thác với thân quặng

dốc thoải có cấu trúc phức tạp

107

49 Hình 3.37 Đồ thị quan hệ giữa chi phí sản xuất của MXTLGN

với dung tích gàu xúc khi khai thác thân quặng dốc

đứng có cấu tạo phức tạp

107

50 Hình 3.38 Đồ thị quan hệ giữa chi phí sản xuất của MXTLGN

với dung tích gàu xúc khi khai thác các thân quặng

dốc nghiêng có cấu trúc phức tạp

108

51 Hình 3.39 Biểu đồ quan hệ giữa lực tác động và độ lún của nền

đất

111

52 Hình 3.40 Sơ đồ xác định áp lực của bánh ô tô và độ lún của

đường

112

53 Hình 3.41 Biểu đồ ứng suất tự nhiên của một số tầng đất yếu mỏ

Thạch Khê

115

54 Hình 3.42 Đồ thị quan hệ giữa ứng suất tự nhiên của tầng đất yếu

lớp 1 mỏ Thạch Khê với áp lực các loại ô tô lên đường

vận theo theo chiều sâu

116

55 Hình 3.43 Đồ thị quan hệ giữa ứng suất tự nhiên của tầng đất

yếu lớp 2 mỏ Thạch Khê với áp lực các loại ô tô lên

đường vận theo theo chiều sâu

116

56 Hình 3.44 Đồ thị quan hệ giữa ứng suất tự nhiên của tầng đất yếu

lớp 6 mỏ Thạch Khê với áp lực các loại ô tô lên đường

116

xi

vận theo theo chiều sâu

57 Hình 3.45 Sơ đồ xác định lực cản xúc KF và lựa chọn máy xúc

hợp lý

118

58 Hình 3.46 Đồ thị hệ giữa hệ số nở rời đất đá trong gầu xúc với

đường kính cục đá trung bình

121

59 Hình 3.47 Đồ thị quan hệ của năng suất máy xúc với độ cục và tỉ

lệ đá quá cỡ

122

60 Hình 3.48 Sơ đồ công nghệ xúc bốc đất đá trên bờ công tác 122

61 Hình 3.49 Đồ thị quan hệ giữa E với Vn và LK 124

62 Hình 3.50 Đồ thị quan hệ giữa E với LK 124

63 Hình 3.51 : Đồ thị quan hệ giữa E với Vn và R 125

64 Hình 3.52 Đồ thị quan hệ giữa hệ số Kotô và Kmx với E 130

65 Hình 3.53 Đồ thị quan hệ giữa hệ số Kotô và Kmx với L 130

66 Hình 3.54 Đồ thị quan hệ giữa E và q0 với L 131

67 Hình 3.55 Đồ thị sự thay đổi năng suất của tổ hợp máy xúc – ô tô 132

68 Hình 3.56 Sơ đồ thuật toán xác định dung tích gàu xúc và tải

trọng ô tô hợp lý theo sản lượng mỏ và điều kiện khai

thác

136

69 Hình 4.1 Chương trình phần mềm tính chiều sâu (cao) xúc chọn

lọc của MXTLGN

141

70 Hình 4.2 Chương trình phần mềm tính tối ưu hoá thiết bị máy

xúc – ô tô

148

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong công cuộc “Công nghiệp hóa - Hiện đại hoá” ở nước ta hiện nay, ngành

công nghiệp khai khoáng có một vị trí đặc biệt quan trọng. Ngoài dầu thô, than và khí

tự nhiên, các khoáng sản rắn là nhu cầu không thể thiếu cho sự phát triển của các

ngành công nghiệp khác của nền kinh tế quốc dân. Để đẩy mạnh sự nghiệp công

nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước trong thời kỳ hội nhập, một trong các nguồn lực

quan trọng là khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên quặng sắt.

Cho đến nay trên lãnh thổ VN đã phát hiện và khoanh định được 216 mỏ và

điểm quặng sắt với trữ lượng và tài nguyên gần 1,2 tỷ tấn. Các mỏ và điểm mỏ phân

bố chủ yếu ở các khu vực: Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, một số ít ở

Trung Trung Bộ. Các mỏ quặng sắt có trữ lượng lớn được phân bố ở các vùng rừng

núi của các tỉnh phía Bắc và Trung Bộ.

Theo ”Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng sắt đến năm

2010, định hướng đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại

Quyết định số: 124/2006/QĐ-TTg ngày 30/5/2006, trong đó một số mỏ sắt lộ thiên

hiện đang khai thác như: Trại Cau, Nà Lũng, Kíp Tước, v.v...sẽ được đầu tư mở

rộng và nhiều mỏ khác sẽ được đầu tư mới, nhằm đáp ứng nhu cầu sắt thép cho nền

kinh tế quốc dân và xuất khẩu như: Thạch Khê, Nà Rụa, Quý Xa, Sàng Thần, Tùng

Bá, Tiến Bộ, v.v...Các mỏ quặng sắt lộ thiên của nước ta có cấu trúc địa chất phức

tạp. Địa tầng phía trên gồm trầm tích đệ tứ, neogen và các tàn tích, đây là các loại

đất yếu, độ bão hoà thấp. Địa tầng chứa quặng một số mỏ là đá hoa, đá hoa xen đá

sừng, v.v... có nhiều hang karst do hoạt động của nước ngầm.

Điều kiện khai thác của các mỏ quặng sắt nước ta khá khó khăn: Hầu hết các

mỏ phải khai thác xuống sâu dưới mức thoát nước tự chảy, điều kiện địa chất và

ĐCTV phức tạp, vỉa quặng có chiều dày từ mỏng đến trung bình, các vỉa quặng có

điều kiện sản trạng và cấu trúc phức tạp; chúng thay đổi khá mạnh mẽ trong từng

khu vực, từng độ sâu của mỏ. Nước ta nằm trong vùng khí hậu mưa mùa nhiệt đới,

nên hàng năm lượng bùn và nước đổ xuống đáy mỏ nhiều, do vậy công tác vận tải,

2

xử lý bùn và thoát nước cũng là vấn đề khó khăn, công tác khai thác quặng chủ yếu

tập trung vào mùa khô. Nhiều mỏ có chiều cao bờ tới 150÷550m, nên hệ số bóc giai

đoạn đầu lớn, dẫn tới tăng chi phí sản xuất và hạn chế khả năng tăng sản lượng của

các mỏ.

Trong những năm qua các mỏ quặng sắt khai thác với quy mô sản lượng nhỏ,

chủ yếu khai thác quặng deluvi, một số mỏ chưa thực hiện nghiêm túc theo thiết kế

được phê duyệt như: Thông số của HTKT chưa đúng, còn chập tầng, độ dốc dọc

đường lớn, v.v...Thông số HTKT và thiết bị khai thác trên các mỏ chưa đồng bộ,

thiết bị lạc hậu, không phù hợp với yêu cầu khi khai thác xuống sâu trong điều kiện

ĐCTV phức tạp. Do vậy, để nâng cao sản lượng các mỏ quặng sắt trong giai đoạn

tới nhằm đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế quốc dân, các mỏ cần hoàn thiện và đổi

mới công nghệ, thiết bị khai thác.

Trong những năm qua ở VN đã có một số nhà khoa học, trong đó có nghiên

cứu sinh đã quan tâm nghiên cứu và giải quyết được một số vấn đề khó khăn trên

của các mỏ quặng sắt lộ thiên. Tuy nhiên, đến nay chưa có công trình nào nghiên

cứu đầy đủ và hoàn chỉnh để đưa vào áp dụng trong sản xuất tại các mỏ. Đặc biệt

các vấn đề xúc bốc, vận tải trên nền đất yếu, ĐBTB khai thác và đào sâu đáy mỏ

phù hợp với điều kiện của từng mỏ. Với những đặc điểm trên, để đảm bảo hoàn

thành kế hoạch sản lượng theo Quy hoạch, việc “Nghiên cứu công nghệ khai thác

đối với các mỏ quặng sắt lộ thiên dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa

chất và địa chất thuỷ văn phức tạp của Việt Nam” là cần thiết và cấp bách.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Trên cơ sở đặc điểm điều kiện tự nhiên của các mỏ quặng sắt lộ thiên, lựa chọn

sơ đồ công nghệ khai thác và đồng bộ thiết bị xúc bốc – vận tải phù hợp với các mỏ

quặng sắt khai thác dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện địa chất và ĐCTV

phức tạp nói chung và cho mỏ sắt Thạch Khê nói riêng, nhằm đáp ứng yêu sản

lượng và nâng cao hiệu quả khai thác cho doanh nghiệp.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là các mỏ quặng sắt lộ thiên khai thác dưới