Nghiên cứu công nghệ khai thác quặng sắt lộ thiên VN phức tạp - Lưu Văn Thực

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.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 5 VIỆT NAM VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1 Hiện trạng công tác khai thác quặng sắt ở VN 5 1.1 Tình hình khai thác và sản lượng các mỏ sắt VN 5 1. Công nghệ khai thác 6 1.3 Thiết bị sử dụng trong các khâu công nghệ 7 1.4 Quy hoạch phát triển ngành khai thác quặng sắt VN 9 1.

Tiềm năng trữ lượng quặng sắt VN 10 1. Đặc điểm tự nhiên các khoáng sàng quặng sắt VN 10 1.1 Đặc điểm phân bố các khoáng sàng sắt VN 10 1. Đặc điểm về nguồn gốc thành tạo 14 1.3 Đặc điểm cấu trúc các thân quặng 15 1. Đặc điểm ĐCCT - ĐCTV các khoáng sàng sắt VN 15 1.

Phân loại mức độ phức tạp các mỏ quặng sắt theo yếu tố tự 17 nhiên 1.5 Tổng quan về công tác nghiên cứu công nghệ khai thác quặng 20 sắt ở VN 1. Một số nét về công nghệ khai thác quặng sắt trên thế giới 26 1.1 Phân bố trữ lượng và tình hình khai thác quặng sắt trên thế giới 26 1.2 Kinh nghiệm khai thác các mỏ quặng sắt trên thế giới 28 1.3 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 36 NĂNG ÁP DỤNG CHO CÁC MỎ QUẶNG SẮT LỘ THIÊN Ở VIỆT NAM 2.1 Khái quát vần đề 36 2.2 Công nghệ khai thác dưới mức thoát nước tự chảy 38 2.1 Khái quát về khai thác dưới mức thoát nước tự chảy 38 2.2 Các thông số cơ bản của đáy mỏ hai cấp khi khai thác dưới mức 39 thoát nước tự chảy 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 2.1 Cơ sở thực tiễn và khoa học 49 2.2 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 55 VN 2.1 Thiết bị cho khâu chuẩn bị đất đá 55 2.2 Thiết bị cho khâu xúc bốc 57 2.3 Thiết bị cho khâu vận tải 59 2.6 Kết luận 61 Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI 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 Nghiên cứu hoàn thiện công tác đào sâu cho các mỏ quặng sắt 63 lộ thiên khai thác dưới mức thoát nước tự chảy 3.1 Khái quát về đào sâu đáy mỏ lộ thiên 63 3.2 Nghiên cứu các giải pháp tăng tốc độ đào sâu đáy mỏ quặng sắt 63 lộ thiên khi khai thác dưới mức thoát nước tự chảy bằng MXTLGN 3.2 Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác với góc bờ công tác 70 cao cho các mỏ quặng sắt lộ thiên VN 3.1 Ý nghĩa của việc nâng cao góc nghiêng bờ công tác 70 3.2 Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới góc nghiêng bờ công tác và 71 khả năng nâng cao góc nghiêng bờ công tác khi khai thác các mỏ quặng sắt dưới mức thoát nước tự chảy 3.3 Nghiên cứu khai thác với đáy mỏ hai cấp đối với các mỏ có 79 điều kiện ĐCTV phức tạp 3.1 Áp dụng công nghệ khai thác đáy mỏ hai cấp đối với các mỏ có 79 chiều dài đường phương lớn 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 82 đối với các thân quặng (gốc) có cấu trúc địa chất phức tạp 3.1 Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng 82 3.2 Các nguyên nhân gây lên tổn thất và làm nghèo quặng trong quá 83 trình khai thác lộ thiên 3.3 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới tổn thất và làm nghèo khi khai 84 thác mỏ quặng sắt lộ thiên 3.4 Công nghệ KNM khai thác chọn lọc thân quặng sắt gốc 85 3.5 Xác định chiều cao xúc chọn lọc của MXTL 90 3.6 Cơ sở xác định tổn thất và làm nghèo quặng vùng tiếp xúc giữa đất 94 đá và quặng khi khai thác iv 3.7 Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ khai thác chọn lọc hợp lý đối với các 97 mỏ quặng sắt có cấu trúc địa chất phức tạp 3.5 Nghiên cứu lựa chọn ĐBTB xúc bốc – vận tải hợp lý cho các mỏ 108 quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên và ĐCTV phức tạp 3.1 Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến lựa chọn ĐBTB 108 3.2 Nghiên cứu lựa chọn thiết bị xúc bốc – vận tải hợp lý đối với các 109 mỏ quặng sắt lộ thiên có điều kiện tự nhiên và ĐCTV phức tạp 3.3 Quan hệ giữa thiết bị xúc bốc – vận tải 127 3.4 Xác định số ô tô hợp lý khi phục vụ một máy xúc 132 3.5 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 138 THẠCH KHÊ 4.1 Đặc điểm chung mỏ quặng sắt Thạch Khê 138 4.1 Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu khu mỏ 138 4.2 Đặc điểm địa chất khu mỏ 138 4.3 Kích thước khai trường 139 4.4 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 4.1 Xác định loại ô tô phù hợp với các lớp đất yếu 143 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 11 thác một số mỏ quặng sắt 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 12 sắt lớn 5 Bảng 1.5 Phân loại các mỏ quặng sắt trên cơ sở điều kiện địa 18 chất và ĐCTV 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 28 sắt trên thế giới 8 Bảng 2.1 Bảng phân loại HTKT mỏ lộ thiên của V.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 66 tầng quặng 11 Bảng 3.3 Quan hệ giữa tốc độ xuống sâu và chiều dài blốc máy 67 xúc 12 Bảng 3.4 Quan hệ giữa năng suất máy xúc và tốc độ xuống sâu 69 yêu cầu 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 120 với các loại máy xúc 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 140 Khê theo yếu tố địa kỹ thuật thay đổi 18 Bảng 4.3 Chiều cao xúc chọn lọc của MXTLGN phụ thuộc vào 142 góc cắm thân quặng 19 Bảng 4.4 Các chỉ tiêu tổn thất và làm nghèo quặng mỏ 142 Thạch Khê 20 Bảng 4.5 Một số chỉ tiêu cơ bản của các lớp đất yếu mỏ Thạch 143 Khê 21 Bảng 4.6 Áp lực của một số ô tô CAT đối với các tầng đất yếu 145 mỏ Thạch Khê 22 Bảng 4.7 Áp lực của một số ô tô Komatsu đối với các tầng đất 146 yếu mỏ Thạch Khê 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 149 Khê 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 22 mỏ sắt Thạch Khê 2 Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ khai thác tầng đất yếu MXTLGN 22 đứng ở phân tầng giữa chất tải lên ôtô dưới mức máy đứng tại mỏ sắt Thạch Khê 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 42 cấp 5 Hình 2.3 Sơ đồ trình tự đào sâu đáy mỏ khi sử dụng MXTLGN 44 chuẩn bị tầng mới và khấu quặng theo phân tầng còn bóc đất đá trên toàn bộ chiều cao tầng 6 Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ đào sâu đáy mỏ, chuẩn bị tầng mới 45 và khấu quặng theo phân tầng khi sử dụng 4 MXTLGN 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 51 lớn 9 Hình 2.