Giáo trình Khai thác quặng bằng phương pháp hầm lò: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 1 của giáo trình "Khai thác quặng bằng phương pháp hầm lò" cung cấp cho học viên những nội dung về: khái niệm chung khai thác quặng bằng phương pháp hầm lò; mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Khai thác quặng bằng phương pháp hầm lò: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS. KHƢƠNG PHÖC LỢI (CHỦ BIÊN) THS. PHẠM NGỌC HUYNH THS. NGUYỄN NGỌC MINH GIÁO TRÌNH KHAI THÁC QUẶNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP HẦM LÕ (LƢU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2016 1
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình “Khai thác quặng bằng phƣơng pháp hầm lò” (lƣu hành nội bộ) dùng cho sinh viên ngành Kỹ thuật mỏ Hầm lò trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh. Giáo trình này dùng làm tài liệu giảng dạy cho giảng viên và làm tài liệu học tập, tham khảo, nghiên cứu khoa học cho sinh viên ngành Kỹ thuật mỏ và các ngành khác có liên quan. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã bám sát vào chƣơng trình đào tạo, đề cƣơng chi tiết của học phần đã đƣợc phê duyệt. Với kinh nghiệm nhiều năm đào tạo của các giảng viên trong và ngoài bộ môn Khai thác hầm lò cùng tham gia giảng dạy học phần này, đã tham khảo ý kiến của các chuyên gia nhiều kinh nghiệm trong thực tế sản xuất và tham khảo các tài liệu của những tác giả đi trƣớc ở trong nƣớc và nƣớc ngoài. Nội dung chính của giáo trình bao gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1. Khái niệm chung về khai thác quặng bằng phương pháp hầm lò Nội dung của chƣơng I bao gồm: Đặc điểm địa chất, đặc tính kinh tế, công nghiệp của khoáng sàng quặng. Nghiên cứu về tổn thất và làm nghèo quặng. Chƣơng 2. Mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Nội dung của chƣơng II bao gồm: Khái niệm chung về mở vỉa, các phƣơng pháp mở vỉa (mở vỉa bằng lò bằng, giếng đứng, giếng nghiêng...), các phƣơng pháp chuẩn bị ruộng mỏ. Chƣơng 3. Hệ thống khai thác Nội dung của chƣơng III bao gồm: Đại cƣơng về hệ thống khai thác, hệ thống khai thác buồng trụ, hệ thống khai thác với phá nổ phân tầng, hệ thống khai thác lƣu quặng.... và một số hệ thống khai thác khác. Chƣơng 4. Các quy trình công nghệ khai thác Nội dung của chƣơng IV bao gồm: Khái niệm chung về phá nổ quặng, phá nổ quặng bằng lỗ khoan nhỏ, lỗ khoan lớn, túi mìn, khấu quặng bằng cơ giới hóa. Phƣơng pháp tải quặng và điều khiển áp lực mỏ. Để hoàn thành giáo trình này chúng tôi chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của các giảng viên trong Bộ môn Khai thác hầm lò và các giảng viên đã tham gia giảng dạy học phần. Do biên soạn lần đầu nên không thể tránh đƣợc thiếu sót về nội dung, cấu trúc, quan điểm khoa học, chế bản và in ấn. Rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của các bạn đọc để đƣợc chỉnh biên, sửa chữa trong lần tái bản về sau đƣợc hoàn chỉnh hơn (các ý kiến đóng góp xin gửi về Bộ môn Khai thác Hầm lò, Khoa Mỏ và Công trình Trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh). Chúng tôi chân thành cảm ơn và tiếp thu ý kiến góp ý hữu ích của độc giả! Nhóm tác giả. 1
Bài mở đầu TIỀM NĂNG KHOÁNG SẢN Ở VIỆT NAM 1. Tiềm năng khoáng sản Việt Nam Nằm ở khu vực Đông Nam Châu Á, Việt Nam là nƣớc có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, đa dạng, là nguồn nguyên liệu, tiềm năng quí của quốc gia. Qua kết quả điều tra địa chất, thăm dò khoáng sản đã phát hiện gần 5.000 mỏ và điểm quặng với 63 loại khoáng sản khác nhau. Đã đánh giá đƣợc một số loại khoáng sản có giá trị công nghiệp nhƣ: dầu khí, than, apatit, sắt, đồng, nhôm, chì kẽm, thiếc, bauxit các khoáng sản làm vật liệu xây dựng, gốm sứ, thuỷ tinh và nhiều loại khoáng sản khác. Trong số đó có các loại tài nguyên trữ lƣợng lớn tầm cỡ thế giới nhƣ bauxit (quặng nhôm), đất hiếm, titan, wolfram, crôm v.v.. 2. Khoáng sản kim loại Khoáng sản sắt: có trên 200 khoáng sàng và điểm quặng với trữ lƣợng 1,1 tỷ tấn (dự báo 1,8 tỷ tấn) trong đó có các khoáng sàng lớn là Thạch Khê, Bản Lũng, Trại Cau, Quy Sa... Khoáng sản đồng: trữ lƣợng dự báo của khoáng sản đồng Việt Nam là 5,4 triệu tấn. Mỏ đang khai thác là Sin Quyền - Lào Cai có trữ lƣợng đã đánh giá là 1,2 triệu tấn. Khoáng sản Niken: Có một khoáng sàng đang thăm dò chi tiết với trữ lƣợng dự báo là 150 nghìn tấn ở Bản Phúc - Sơn La Khoáng sản Mangan: đã thăm dò và phát hiện đƣợc 34 khoáng sàng và điểm mỏ với trữ lƣợng là 1,8 triệu tấn (dự báo khoảng 8 triệu tấn) tập trung ở Hà Tĩnh, Cao Bằng, Tuyên Quang) Crômit: mỏ Crômit Cổ Định - Thanh Hóa là mỏ đang đƣợc khai thác với trữ lƣợng 10 triệu tấn. Có khả năng phát hiện thêm các khoáng sàng Crômit khác nữa dọc theo đới đứt gãy Sông Mã. TiTan: đã phát hiện đƣợc gần 70 khoáng sàng và điểm mỏ, chủ yếu là sa khoáng ven biển trong đó có 5 khoáng sàng lớn và 7 khoáng sàng trung bình nằm ở ven biển Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế, Bình Định, Bình Thuận... TiTan ở Việt nam có 3 loại quặng: quặng gốc trong đá xâm nhập mafic, quặng trong vỏ phong hoá và quặng sa khoáng ven biển, với trữ lƣợng 12,5 triệu tấn (dự báo khoảng 22 triệu tấn) Bauxit: Việt Nam có 2 loại bauxit chính là bauxit Pecmi khoảng 70 khoáng sàng, điểm quặng với 520 triệu tấn ở Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn ... và bauxit laterit Kainozoi với trữ lƣợng 2,7 ÷ 3,5 tỷ tấn (dự báo khoảng 7,5 tỷ tấn) phân bố ở các tỉnh Lâm Đồng, Đăk Lắc, Đăk Nông, Kon Tum, Khánh Hòa (Sở Địa chất Mỹ năm 2010 đã công bố sách hàng hoá khoáng sản thế giới và xếp bauxit Việt Nam đứng hàng thứ 3 thế giới sau Guinea 7,4 tỷ tấn và Australia 6,2 tỷ tấn). Hiện bauxit đang đƣợc khai thác thử nghiệm để sản xuất alumina ở Tân Rai, Lâm Đồng và Nhân Cơ, Đăk Nông. Thiếc: đã phát hiện đƣợc hơn 100 khoáng sàng và điểm quặng nằm trong 4 vùng khoáng sản chính là Tam Đảo, Pia Oắc, Quỳ Hợp và Lâm Đồng với trữ lƣợng gần 160 nghìn tấn. Ngoài ra một số mỏ đã đi vào giai đoạn kết thúc nhƣ Bắc Lũng, Tĩnh Túc... Atimon: đã phát hiện đƣợc hơn 50 khoáng sàng và điểm quặng ở Mậu Duệ, Làng Vải, Khuốn Pục, Khe Chim, Linh Quang... với trữ lƣợng dự báo khoảng 1,5 triệu tấn. Quặng Wolfram tập trung chủ yếu ở tụ khoáng Đá Liền, Đại Từ, Thái Nguyên. Công ty Tiberon Minerals đã tiến hành thăm dò xác định tài nguyên và trữ lƣợng đạt 2
110,2 triệu tấn quặng chứa 227.500 tấn WO3, 8,5 triệu tấn CaF2, 191.800 tấn Cu, 20,8 tấn Au và 107.000 tấn. Đây là vùng quặng rất đáng đƣợc quan tâm chú ý vì có tài nguyên dự báo đáng kể. 3. Khoáng chất công nghiệp Việt Nam có nhiều loại khoáng chất công nghiệp nhƣ apatit, phosphorit, baryt, fluorit, pyrit, serpentin, than bùn, sét gốm sứ, magnesit, dolomit, felspat, kaolin, pyrophylit, quartzit, cát thuỷ tinh, disthen, silimanit, sét dẻo chịu lửa, diatomit, graphit, talc, atbest, muscovit, vermiculit, bentonit, thạch anh tinh thể. Những khoáng chất công nghiệp ở Việt Nam đã đƣợc đánh giá và nhiều mỏ đã đƣợc khai thác phục vụ cho các ngành nông nghiệp, công nghiệp. Một số mỏ lớn đáng chú ý là apatit, baryt và graphit. Apatit phân bố dọc bờ phải sông Hồng, từ biên giới Việt Trung ở phía Bắc đến vùng Văn Bàn, dài trên 100 km, rộng trung bình 1 km, đƣợc đánh giá có tài nguyên đến độ sâu 100m, là 2,5 tỷ tấn và trữ lƣợng đã đƣợc thăm dò đạt 900 triệu tấn. Baryt phân bố chủ yếu ở miền Bắc Việt Nam, thƣờng đi kèm với quặng Pb-Zn và đất hiếm. Tổng tài nguyên dự báo đạt 25 triệu tấn (trong tụ khoáng Đông Pao, Lai Châu có 4 triệu tấn). Graphit có ở Lào Cai, Yên Bái và Quảng Ngãi với tổng tài nguyên và trữ lƣợng đạt gần 16,5 triệu tấn. 4. Vật liệu xây dựng Việt Nam có nhiều mỏ vật liệu xây dựng: sét gạch ngói, sét xi măng, puzzolan, cát sỏi, đá vôi, đá hoa trắng, đá ốp lát, đá ong. Các mỏ vật liệu xây dựng đã và đang đƣợc khai thác phục vụ cho công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế của đất nƣớc. Đá vôi xi măng là một trong những tài nguyên dồi dào của Việt Nam, phân bố rộng khắp từ Bắc đến Nam, song tập trung chủ yếu từ Quảng Bình trở ra phía Bắc. Diện tích chứa đá vôi gần 30.000 km2 với 96 mỏ, khu vực đã đƣợc tìm kiếm và thăm dò. Trong đó có 28 mỏ có trữ lƣợng lớn (trữ lƣợng > 100 triệu tấn/1 mỏ); 17 mỏ vừa (trữ lƣợng 20  100 triệu tấn/1 mỏ) và 54 mỏ nhỏ (trữ lƣợng < 20 triệu tấn/1 mỏ). Đá xây dựng là nguồn tài nguyên rất phong phú bao gồm các loại đá magma (granit, xienit, diorit, gabrro, andezits, bazan, riolit), đá trầm tích (đá vôi, dolomit) và đá biến chất (đá phiến, quăczit). Đá magma phân bố chủ yếu ở miền Trung và miền Nam, chất lƣợng tốt, điều kiện giao thông thuận lợi. Đá trầm tích phân bố nhiều ở miền Bắc và Bắc Trung bộ. Đá biến chất phân bố ở các vùng núi cao ở phía Bắc và miền Trung. Tổng trữ lƣợng đá xây dựng 41.800 triệu m3. Nhƣ vậy để góp phần xây dựng và phát triển kinh tế thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc trong những năm tới cần đẩy mạnh điều tra, khảo sát, đánh giá các loại khoáng sản mà thế giới và trong nƣớc rất cần, trữ lƣợng của chúng đang dần cạn kiệt nhƣ dầu khí, than, vàng, bạc, đồng, chì, kẽm, thiếc, v.v.. Khoáng sản là loại tài nguyên không tái tạo đƣợc và có số lƣợng hạn chế trong lòng đất do đó cần có chiến lƣợc quản lý bảo vệ khai thác để sử dụng hợp lý tiết kiệm và có hiệu quả phục vụ cho sự nghiệp xây dựng và phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng của đất nƣớc. 3
Chƣơng 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHAI THÁC QUẶNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP HẦM LÒ 1.1. Đặc điểm địa chất của khoáng sàng quặng 1.1.1. Khái niệm về quặng Khoáng sản có ích là những khoáng chất tự nhiên trong lòng đất mà trong điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện tại có thể đƣợc sử dụng trong nền kinh tế quốc dân. Ngày nay khái niệm khoáng sản có ích không chỉ dùng cho những tài nguyên khai thác từ lòng đất mà còn mở rộng cho những tài nguyên thiên nhiên lắng đọng từ đáy biển và thềm lục địa (nhƣ các kết hạch sắt, mangan, titan,...). Khái niệm về khoáng sản có ích cũng mang tính tƣơng đối. Đất sét, đá vôi là các khoáng sản có ích trong công nghiệp xi măng, nhƣng khi chúng nằm lẫn trong đất đá phủ trên các vỉa khoáng sản khác thì chúng là đá thải. Bản thân đất đá phủ của một mỏ khoáng sản nào đó khi sử dụng vào mục đích có lợi nhƣ san nền, lấp các ao hồ, nung vôi, rải đƣờng, làm vật liệu đổ bê tông... thì chúng đƣợc coi nhƣ một khoáng sản có ích và đƣợc đƣa vào bảng cân đối khi làm kế hoạch sản xuất của mỏ. Một loại khoáng sản nào đó trong điều kiện tự nhiên và kỹ thuật mỏ này đƣợc coi là khoáng sản có ích, nhƣng trong điều kiện tự nhiên và kỹ thuật của mỏ khác thì lại đƣợc coi là đất đá thải khi không thể khai thác và sử dụng chúng có hiệu quả về mặt kinh tế. Nhƣ vậy bản chất tự nhiên (thành phần hóa học, thạch học, tính chất cơ lý,...) nào đó chƣa đủ để kết luận nó là khoáng sản có ích hay không mà còn phải kèm theo khả năng khai thác và sử dụng chúng nữa. Quặng là một dạng của khoáng sản có ích mà từ đó ngƣời ta có thể thu đƣợc kim loại hoặc các khoáng chất khác bằng cách luyện công nghiệp. Nhƣ vậy quặng không thể sử dụng đƣợc ở trạng thái tự nhiên mà muốn sử dụng chúng cần phải qua quá trình luyện quặng, còn các dạng khác của khoáng sản có ích thì có thể sử dụng đƣợc ngay khi ở trạng thái tự nhiên. Quặng khai thác đƣợc đƣa lên mặt đất có lẫn với đất đá gọi là quặng nguyên khai, còn quặng đã qua quá trình tinh luyện gọi là quặng tinh. Dựa vào thành phần có ích chứa trong quặng, quặng đƣợc chia làm hai loại: quặng kim loại và quặng phi kim loại. Quặng kim loại là các loại quặng mà thành phần có ích của quặng là kim loại. Dựa vào đặc điểm, các tính chất lý-hóa và giá trị kinh tế thì quặng kim loại phân chia thành các nhóm sau: Quặng kim loại đen: chứa các kim loại sắt (Fe), mangan (Mn), crôm (Cr), titan (Ti), ... Quặng kim loại màu: chứa các kim loại đồng (Cu), chì (Pb), kẽm (Zn), nhôm (Al), magiê (Mg), thiếc (Sn), niken (Ni), antimom (Sb), ... Quặng kim loại quý: chứa các kim loại vàng (Au), bạc (Ag), platin (Pt), .... Quặng kim loại hiếm và ít: chứa các kim loại titan (Ti), vanađi (V), niken (Ni), cô ban (Co), môlipđen, vônfram ... Quặng kim loại phóng xạ: chứa các kim loại uran (U), tori (Th), rađi ... Quặng phi kim loại là quặng mà thành phần có ích của quặng không phải là kim loại. Quặng phi kim loại phân thành các loại chính sau: Quặng vật liệu xây dựng: đá vôi, đá granit, đôlômít, sét, cát, sỏi, 4
Quặng hóa chất: apatit, phôtphorit, lƣu huỳnh, muối khoáng. Quặng phi kim phục vụ cho một số ngành công nghiệp khác: kim cƣơng, mica, silic, pecmatit, amian Bảng 1-1. Tỷ lệ của các kim loại trong vỏ trái đất Nhôm 8,13% Đồng 0,007% Sắt 5% Vônfram 0,0069% Titan 0,44% Thiếc 0,004% Mănggan 0,1% Côban 0,0023% Crôm 0,02% Chì 0,0016% Vanađi 0,015% Môlipđen 0,001% Kẽm 0,0132% Vàng ,Panađi 0,000001% Niken 0,008% 1.1.2. Đặc điểm địa chất của khoáng sàng quặng 1.1.2.1. Khái niệm khoáng sàng quặng Khoáng sàng quặng là sự tích tụ tự nhiên của quặng với khối lƣợng lớn trong vỏ trái đất mà có sự khác biệt về tính chất và không gian so với lớp đá xung quanh. Dựa vào hiệu quả sử dụng của khoáng sàng quặng trong nền kinh tế mà khoáng sàng quặng có 2 loại chính sau: khoáng sàng công nghiệp và khoáng sàng phi công nghiệp. Khoáng sàng công nghiệp là khoáng sàng mà trong điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện tại khai thác chúng có lợi về kinh tế. Khoáng sàng phi công nghiệp là khoáng sàng mà trong điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện tại khai thác chúng không có lợi về mặt kinh tế. Tuy nhiên sự phân biệt giữa khoáng sàng thành công nghiệp và phi công nghiệp chỉ là tƣơng đối, bởi vì có những khoáng sàng cùng loại quặng có cùng thành phần và giá trị nhƣ nhau nhƣng khoáng sàng này là công nghiệp do điều kiện khai thác thuận lợi (chiều dày thân quặng lớn, trữ lƣợng lớn, nằm gần mặt đất, v.v..) còn mỏ kia lại là phi công nghiệp do điều kiện khai thác khó khăn (trữ lƣợng nhỏ, nằm xa khu công nghiệp,...). Cũng có những khoáng sàng trƣớc kia là phi công nghiệp ngày nay lại trở thành công nghiệp nhờ áp dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến. 1.1.2.2. Hình dạng thân quặng Trong tự nhiên ngƣời ta thƣờng gặp các thân quặng có hình dạng sau: Dạng vỉa: thân quặng đƣợc giới hạn bởi hai mặt phẳng tƣơng đối song song gọi là vỉa qặng (hình 1-1.a). Các vỉa quặng thƣờng có chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều dày. Kích thƣớc và hình dáng vỉa quặng tƣơng đối ổn định. Đa số các vỉa quặng có nguồn gốc trầm tích và đất đá xung quanh cũng có nguồn gốc trầm tích. Quặng ở dạng vỉa gồm: Kali, quặng sắt, quặng chì, kẽm..... Dạng thấu kính: thân quặng có dạng bầu dục hoặc hình tròn mà chiều dày của nó ở hai đầu thu hẹp lại (hình 1-1.b). Ở dạng thấu kính thƣờng gặp các loại quặng kim loại đen, màu và hiếm. Dạng túi: thân quặng lớn có hình dạng không đều (hình 1-1.c). Quặng tồn tại ở dạng này thƣờng là kim loại đen, màu hoặc muối đá. Dạng ổ quặng: khoáng sàng gồm nhiều thân quặng nhỏ (hình 1-1.d) 5
Dạng mạch: khe nứt trong lòng đất chứa quặng gọi là mạch quặng. Mạch quặng thƣờng có dạng không đều (hình 1-1.e) và thƣờng đƣợc phân thành 3 nhóm: mạch quặng đơn giản, mạch quặng phức tạp và cụm mạch. Quặng ở dạng mạch thƣờng là quặng kim loại hiếm và vàng. Hình 1-1. Hình dạng các thân quặng trong tự nhiên 1.2. Phân loại khoáng sàng quặng 1.2.1. Phân loại theo chiều dày của thân quặng - Theo chiều dày của thân quặng khoáng sàng đƣợc chia thành 5 nhóm: - Thân quặng rất mỏng: có chiều dày thân quặng nhỏ hơn 0,7m - Thân quặng mỏng: chiều dày thân quặng từ 0,7  2m. - Thân quặng có chiều dày trung bình 2  5m. - Thân quặng dày: chiều dày 5  20m. - Thân quặng rất dày: chiều dày lớn hơn 20m. 1.2.2. Phân loại theo góc dốc của thân quặng - Theo góc dốc của thân quặng khoáng sàng đƣợc chia thành 4 nhóm: - Khoáng sàng nằm ngang: những thân quặng có góc dốc   0  30 - Khoáng sàng dốc thoải: những thân quặng có góc dốc   3 250 - Khoáng sàng nằm nghiêng: những thân quặng có góc dốc   25 450 - Khoáng sàng dốc đứng: những khoáng sàng có góc dốc   450 1.2.3. Phân loại khoáng sàng theo trữ lƣợng quặng Theo trữ lƣợng quặng thì khoáng sàng đƣợc chia thành 5 nhóm: rất nhỏ, nhỏ, trung bình, lớn và rất lớn. 6
Bảng1-2. Phân loại khoáng sàng theo trữ lượng của một số quặng quan trọng Nhóm Rất nhỏ Nhỏ Trung bình Lớn Rất lớn Tên kim loại (tấn) (tấn) (tấn) (tấn) (tấn) Kim loại đen Sắt n.106 n.107 n.108 n.109 n.1010 Manggan n.104 n.105 n.106 n.107 n.108 Titan n.104 n.104 n.104 n.107 n.108 Crom n.104 n.105 n.106 n.107 n.108 Kim loại màu Đồng, chì, kẽm, niken n.103 n.104 n.105 n.106 n.107 Bôxit n.104 n.105 n.106 n.107 n.108 Thiếc, vônfram, môlipđen n.102 n.103 n.104 n.105 n.106 Uran, thủy ngân n.10 n.102 n.103 n.104 n.105 Côban, tantal, bạc, vismut N n.10 n.102 n.103 n.104 1.3. Một vài tính chất cơ lý của quặng và đất đá 1.3.1. Độ kiên cố của quặng (f) Độ kiên cố của quặng là khả năng chống lại tác dụng cơ học từ bên ngoài. Độ kiên cố của quặng ảnh hƣởng quyết định tới việc lựa chọn công nghệ khai thác, ảnh hƣởng tới năng suất lao động, chi phí vật liệu và giá thành khai thác. Chẳng hạn khi độ kiên cố lớn nó sẽ ảnh hƣởng tới việc lựa chọn máy khoan, phƣơng pháp khoan, tới việc lựa chọn khoảng cách các lỗ khoan, chi phí lƣợng thuốc nổ đơn vị. Quặng và đất đá theo độ kiên cố của chúng đƣợc chia thành nhiều loại, nhóm hoặc hạng. Mỗi loại quặng ứng với một hệ số nhất định, hệ số này đƣợc gọi là hệ số kiên cố và đƣợc xác định theo công thức thực nghiệm:  f  n (1-1) 100 Trong đó:  n - ứng suất nén giới hạn của đất đá. 1.3.2. Độ bền vững của quặng và đất đá Độ bền vững của đất đá là khả năng giữ nguyên hình của quặng và đất đá với các mặt lộ. Độ bền vững của đất đá và quặng là một trong những yếu tố để xét hệ thống khai thác cho quặng cũng nhƣ xác định kích thƣớc của các trụ bảo vệ. 1.3.3. Độ rạn nứt Độ rạn nứt của quặng có ý nghĩa quan trọng khi khai thác bởi vì nó ảnh hƣởng lớn tới độ bền vững của quặng và đất đá, sự xuất hiện của áp lực mỏ và hiệu quả phá nổ quặng. Độ rạn nứt của quặng trong địa khối càng lớn thì năng lƣợng sức nổ cần thiết để phá vỡ nó càng nhỏ. 1.3.4. Khả năng tự dính kết Một số loại quặng sau khi đƣợc phá nổ sau khi khai thác một thời gian quặng sẽ tự dính kết và tạo thành một khối nén chặt. Khả năng tự dính kết của quặng gây khó khăn trong quá trình khai thác và không cho phép áp dụng những hệ thống khai thác có lƣu quặng 7
1.3.5. Khả năng tự cháy Một số loại quặng có khả năng gây cháy khi điều kiện khai thác bình thƣờng bị phá vỡ. Điều này gây cháy nổ mỏ, phá hủy hệ thống đƣờng lò và các công trình mỏ gây khó khăn và làm phức tạp công tác khai thác. 1.4. Đặc điểm kinh tế công nghiệp của khoáng sàng quặng 1.4.1. Trữ lƣợng của khoáng sàng quặng Trữ lƣợng của khoáng sàng quặng là toàn bộ khối lƣợng quặng đƣợc đo bằng đơn vị trọng lƣợng nằm trong giới hạn của khoáng sàng. Theo ý nghĩa về kinh tế, trữ lƣợng quặng đƣợc chia thành trữ lƣợng địa chất và trữ lƣợng công nghiệp. Trữ lƣợng địa chất là toàn bộ trữ lƣợng quặng đƣợc đánh giá bởi công tác thăm dò địa chất trong phạm vi khoáng sàng. Trữ lƣợng địa chất đƣợc chia thành hai loại: trữ lƣợng trong bảng cân đối và trữ lƣợng ngoài bảng cân đối. Trữ lƣợng trong bảng cân đối là trữ lƣợng trong điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện tại khai thác chúng có lợi, ngƣợc lại trữ lƣợng mà khai thác chúng không có lợi về mặt kinh tế gọi là trữ lƣợng ngoài bảng cân đối. Trữ lƣợng công nghiệp là trữ lƣợng quặng trong bảng cân đối nằm trong thiết kế khai thác mỏ. Nói cách khác trữ lƣợng công nghiệp là phần tài nguyên khoáng sản có đủ hàm lƣợng thành phần có ích có thể sử dụng trực tiếp có hiệu quả hoặc sau khi gia công chế biến. Hiện nay sự phát triển của khoa học và công nghệ đã cho phép đƣa vào cân đối ngày càng nhiều hơn trữ lƣợng công nghiệp của khoáng sàng. Điển hình nhƣ trong khai thác than những vỉa than mỏng 20 ÷ 50cm không có giá trị công nghiệp khi khai thác bằng phƣơng pháp cơ giới truyền thống, nhƣng lại có giá trị công nghiệp khi dùng phƣơng pháp khí hóa than. Hay với trình độ kỹ thuật và kinh tế hiện nay, các khoáng sàng apatit có hàm lƣợng 4 ÷ 7% P2O5 đã trở thành khoáng sàng công nghiệp có thể khai thác và chế biến một cách có hiệu quả. Dựa vào mức độ chi tiết của các công trình thăm dò, trữ lƣợng địa chất đƣợc phân thành 4 cấp: Trữ lƣợng cấp A: Là trữ lƣợng chính xác đã đƣợc thăm dò tỷ mỷ bằng các công trình hào, hố, giếng, lò, lỗ khoan... Qua đó đã hiểu một cách chính xác về số lƣợng, chất lƣợng của khoáng sản trong một phạm vi nhất định. Trữ lƣợng cấp B: Là trữ lƣợng có mức độ chính xác kém hơn trữ lƣợng cấp A, vì các công trình thăm dò thƣa hơn nên chỉ biết thế nằm của vỉa, sơ bộ đánh giá đƣợc số lƣợng, chất lƣợng khoáng sản, chƣa đánh giá đƣợc các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để yêu cầu khai thác. Trữ lƣợng cấp C1: Là trữ lƣợng đƣợc xác định trên cơ sở thăm dò bằng các hào, hố lẻ tẻ hoặc từ các bản đồ địa chất mà suy đoán ra thế nằm của vỉa số lƣợng, chất lƣợng khoáng sản chỉ biết một cách khái quát. Trữ lƣợng cấp C2: Là trữ lƣợng không chắc chắn chủ yếu dựa vào các tài liệu địa chất đã có rồi nội suy. Trữ lƣợng C2 chỉ dùng để tham khảo khi thiết kế. Theo “Quy định số: 06/2006/QĐ-BTNMT (Hà Nội; ngày 07 tháng 6 năm 2006) của Bộ Tài nguyên Môi trƣờng Ban hành quy định và hƣớng dẫn phân cấp trữ lƣợng và tài nguyên khoáng sản rắn” đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Giải thích từ ngữ: 8
1. Tài nguyên khoáng sản rắn là những tích tụ tự nhiên của các khoáng chất rắn bên trong hoặc trên bề mặt vỏ trái đất, có hình thái, số lƣợng và chất lƣợng đáp ứng những tiêu chuẩn tối thiểu để có thể khai thác, sử dụng một hoặc một số loại khoáng chất từ các tích tụ này đem lại hiệu quả kinh tế tại thời điểm hiện tại hoặc tƣơng lai. Tài nguyên khoáng sản rắn đƣợc chia thành: tài nguyên khoáng sản rắn xác định và tài nguyên khoáng sản rắn dự báo. 2. Tài nguyên khoáng sản rắn xác định là tài nguyên khoáng sản rắn đã đƣợc đánh giá, khảo sát, thăm dò xác định đƣợc vị trí, diện phân bố, hình thái, số lƣợng, chất lƣợng, các dấu hiệu địa chất đặc trƣng với mức độ tin cậy nghiên cứu địa chất từ chắc chắn đến dự tính. 3. Tài nguyên khoáng sản rắn dự báo là tài nguyên khoáng sản rắn đƣợc dự báo trong quá trình điều tra cơ bản địa chất về tài nguyên khoáng sản trên cơ sở các tiền đề và dấu hiệu địa chất thuận lợi cho thành tạo khoáng sản với độ tin cậy từ suy đoán đến phỏng đoán. 4. Trữ lƣợng khoáng sản rắn là một phần của tài nguyên khoáng sản rắn xác định đã đƣợc thăm dò và việc khai thác, chế biến chúng mang lại hiệu quả kinh tế trong những điều kiện thực tiễn tại thời điểm tính trữ lƣợng. Phân loại trữ lƣợng và tài nguyên khoáng sản rắn 1. Trữ lƣợng và tài nguyên khoáng sản rắn đƣợc phân loại trên cơ sở phối hợp của 3 nhóm thông tin: a) Mức độ hiệu quả kinh tế đƣợc phân làm 3 mức: có hiệu quả kinh tế, có tiềm năng hiệu quả kinh tế và chƣa rõ hiệu quả kinh tế. b) Mức độ nghiên cứu khả thi đƣợc phân làm 3 mức: nghiên cứu khả thi, nghiên cứu tiền khả thi và nghiên cứu khái quát. c) Mức độ nghiên cứu địa chất đƣợc phân làm 4 mức có độ tin cậy khác nhau: chắc chắn, tin cậy, dự tính và dự báo. 2. Cấp trữ lƣợng và tài nguyên khoáng sản rắn có tên gọi theo mã số gồm 3 chữ số. Trong đó: a) Chữ số đầu thể hiện mức độ hiệu quả kinh tế: Số 1- có hiệu quả kinh tế; số 2- có tiềm năng hiệu quả kinh tế và số 3- chƣa rõ hiệu quả kinh tế. b) Chữ số thứ hai thể hiện mức độ nghiên cứu khả thi: Số 1- nghiên cứu khả thi; số 2- nghiên cứu tiền khả thi; số 3- nghiên cứu khái quát. c) Chữ số thứ ba thể hiện mức độ tin cậy nghiên cứu địa chất: Số 1- chắc chắn; số 2- tin cậy; số 3- dự tính; số 4- dự báo. Đối với mức dự báo phân thành 2 phụ mức: suy đoán (ký hiệu là a) và phỏng đoán (ký hiệu là b). Phân cấp trữ lƣợng và tài nguyên khoáng sản rắn Tài nguyên khoáng sản rắn đƣợc phân làm 2 nhóm: tài nguyên khoáng sản rắn xác định và tài nguyên khoáng sản rắn dự báo. 1. Nhóm tài nguyên khoáng sản rắn xác định phân thành 2 loại: trữ lƣợng và tài nguyên. a) Loại trữ lƣợng đƣợc phân thành 3 cấp: - Cấp trữ lƣợng 111; - Cấp trữ lƣợng 121; - Cấp trữ lƣợng 122. 9
b) Loại tài nguyên đƣợc phân thành 6 cấp: - Cấp tài nguyên 211; - Cấp tài nguyên 221; - Cấp tài nguyên 222; - Cấp tài nguyên 331; - Cấp tài nguyên 332; - Cấp tài nguyên 333. 2. Nhóm tài nguyên khoáng sản rắn dự báo phân thành 2 cấp: - Cấp tài nguyên 334a; - Cấp tài nguyên 334b. Bảng 1-3. Bảng phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn Mức độ Dự báo nghiên cứu địa chất Chắc chắn Tin cậy Dự tính Mức độ Suy đoán Phỏng đoán hiệu quả kinh tế Trữ lƣợng 111 Có hiệu quả  kinh tế Trữ lƣợng Trữ lƣợng 121 122   Tài nguyên Có tiềm năng 211 hiệu quả kinh  tế Tài nguyên Tài nguyên 221 222   Tài nguyên Tài nguyên Tài nguyên Tài nguyên Tài nguyên Chƣa rõ hiệu 331 332 333 334a 334b quả kinh tế     - Nghiên cứu khả thi.  - Nghiên cứu tiền khả thi.  - Nghiên cứu khái quát. Kèm theo Quyết định số: 06/2006 có Phụ lục “Hƣớng dẫn chuyển đổi cấp trữ lƣợng và cấp tài nguyên” từ cấp A, B, C1 và C2 về các cấp trữ lƣợng phân theo Quy định trong Quyết định số: 06/2006/QĐ-BTNMT. 10
1.4.2. Hàm lƣợng kim loại trong quặng Giá trị kinh tế của quặng đƣợc đánh giá bằng hàm lƣợng kim loại chứa trong nó. Hàm lƣợng kim loại của quặng là tỷ lệ kim loại có trong một đơn vị trọng lƣợng hoặc khối lƣợng quặng. Bảng 1-4. Phân loại theo hàm lượng kim loại của một số loại quặng Thành Quặng trung TT Loại quặng phần Quặng giàu Quặng nghèo bình chính 1 Sắt Fe > 55% Fe = 40 55% Fe < 40% Dùng sản xuất Dùng nấu gang 2 Mănggan Feromagan manggan trực tiếp 3 Titan TiO2 TiO2 > 5% TiO2 = 35% TiO2 < 3% 4 Đồng, niken Cu và Ni Cu và Ni > 3% Cu và Ni = 1 3% Cu và Ni < 1% 5 Chì Pb Pb >5% Pb = 2  5% Pb < 2% 6 Thiếc vônfram WO3 > 0,5% 0,2  0,5% < 0,2% 7 Molipđen > 0,3% 0,1  0,3 % < 0,1% 8 Cooban, uran, tantal Vài % Vài % Vài % 9 Vàng Hàng trăm g/t Hàng chục g/t Vài g/t Hàm lƣợng kim loại thông thƣờng đƣợc đo bằn đơn vị %. Nhƣng đối với quặng quý và hiếm ngƣời ta dùng đơn vị g/tấn hoặc g/m3 để biểu thị hàm lƣợng kim loại trong quặng Theo hàm lƣợng kim loại chứa trong quặng, quặng đƣợc chia thành 3 nhóm: quặng giàu, quặng trung bình và quặng nghèo. 1.4.3. Hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu Amin Hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu là hàm lƣợng kim loại trong quặng mà khai thác quặng có hàm lƣợng thấp hơn nó không có lợi về kinh tế. Hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu là chỉ tiêu kinh tế rất quan trọng vì nó xác định quy mô sản xuất và doanh thu của doanh nghiệp mỏ. Nhƣ vậy hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu cho ta xác định đƣợc rằng với từng loại quặng mà giới hạn của hàm lƣợng kim loại trong quặng mà thấp hơn hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu thì quặng của khoáng sàng trở thành phi công nghiệp nghĩa là khai thác và chế biến chúng không có lợi về kinh tế. Nhƣ vậy giá trị kinh tế của quặng có hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu chỉ đủ hoàn lại các chi phí cho khai thác và chế biến nó, để khai thác đƣợc quặng có lãi và tạo đƣợc vốn tích lũy mở rộng sản xuất thì hàm lƣợng trung bình trong quặng khai thác đƣợc phải lớn hơn hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu. Tùy thuộc vào giá trị kinh tế của quặng, điều kiện địa chất, trình độ kỹ thuật và kinh tế của mỗi nƣớc mà mỗi loại quặng có một giá trị hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu nhất định. Thậm chí hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu của một khoáng sàng quặng cũng có thể thay đổi theo thời gian do sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật trong 11
công nghệ khai thác, công nghệ gia công chế biến và sự biến động của nền kinh tế. Hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu (Amin) đƣợc xác định theo điều kiện doanh thu bằng không, nghĩa là: Cmin - Z = 0 hay Cmin = Z (1-2) Trong đó: Amin - Hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu. Cmin- Giá trị sản phẩm thu đƣợc từ một tấn quặng khi hàm lƣợng trong quặng khai thác đƣợc bằng hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu, đồng/tấn Z- Tổng chi phí cho khai thác, vận chuyển và chế biến 1 tấn quặng nguyên khai, đồng/tấn Giá trị sản phẩm cuối cùng thu đƣợc từ một tấn quặng nguyên khai đƣợc xác định theo công thức C = ., đồng/tấn (1-3) Trong đó:  - Giá bán 1 tấn sản phẩm cuối cùng, đồng/tấn  - Hệ số thu sản phẩm cuối cùng từ 1 tấn quặng nguyên khai,  . A.1  r   (1-4) Ac  - Hệ số thu kim loại khi chế biến. A - Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối. r - Hệ số làm nghèo quặng. Ac - Hàm lƣợng kim loại trong sản phẩm cuối cùng. Suy ra:  . . A.1  r  C Ac Mặt khác, ta có Z = zk + zv.c + zc (1-5) zk- Chi phí khai thác 1 tấn quặng nguyên khai. zv.c- Chi phí vận chuyển 1 tấn quặng nguyên khai. zc- Chi phí chế biến 1 tấn quặng nguyên khai. Theo các công thức (1 - 2); (1 - 4); (1 - 5) rút ra  . . Amin .(1  r ) C = zk + zv.c + zc (1-6) Ac ( z k  zv.c  zc ). Ac hay A min  (1-7)  . .(1  r ) 1.5. Tổn thất và làm nghèo quặng 1.5.1. Tổn thất quặng 1.5.1.1. Khái niệm Tổn thất quặng là phần trữ lƣợng quặng (khoáng sản có ích) trong cân đối bị mất đi trong quá trình khai thác hay nói cách khác thì trong quá trình khai thác quặng một phần trữ lƣợng quặng bị mất và nằm lại trong lòng đất. Tổn thất quặng là là một hiện tƣợng không thể tránh khỏi đối với tất cả phƣơng pháp khai thác nào. Tùy thuộc vào từng hệ thống khai thác áp dụng mà tổn thất quặng có thể đạt tới 10  15%, đôi khi có thể lên tới 40  50% hoặc lớn hơn. 12
1.5.1.2. Phân loại tổn thất quặng Mất mát hay tổn thất quặng có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Trong quá trình sản xuất mỏ ngƣời ta còn phân biệt tổn thất theo thiết kế, tổn thất định mức, và tổn thất theo kế hoạch. Tổn thất theo thiết kế là tổn thất đƣợc xác định theo những tính toán trên cơ sở công nghệ khai thác lựa chọn và điều kiện kỹ thuật khai thác. Giá trị tổn thất chung thay đổi không nhiều trong quá trình thực hiện, còn tổn thất khai thác thì sẽ thay đổi tƣơng đối nhiều trong quá trình khai thác, đặc biệt là trong điều kiện địa chất phức tạp. Tổn thất định mức là tổn thất đƣợc tính toán theo điều kiện kinh tế kỹ thuật và theo các số liệu địa chất cho từng khu vực, từng khai trƣờng trong điều kiện chuẩn về công nghệ. Tổn thất quặng theo kế hoạch thƣờng đƣợc tính chung cho toàn mỏ hoặc một số khu vực khai thác của mỏ phù hợp với kế hoạch sản xuất mỏ và các chỉ tiêu định mức khác đã đƣợc phê duyệt. Trong khai thác quặng tổn thất quặng thƣờng tồn tại ở các dạng: tổn thất chung của toàn mỏ và tổn thất sản xuất. a.Tổn thất chung của toàn mỏ (hình 1-2): Quặng bị mất trong các trụ bảo vệ dƣới các công trình công nghiệp, dân dụng và văn hóa trên mặt đất hoặc dƣới các ao hồ sông suối, tổn thất trong các trụ bảo vệ cạnh các đƣờng lò mở vỉa. 3 4 1 7 5 6 2 Hình 1-2. Các trụ bảo vệ chung của toàn mỏ 1- Giếng đứng chính; 2- Trụ bảo vệ giếng; 3- Nhà và công trình dân dụng 4- Sông hồ; 5- Tổn thất do bảo vệ công trình dân dụng; 6- Tổn thất do bảo vệ sông hồ; 7- Biên giới bảo vệ b.Tổn thất sản xuất: Tổn thất quặng trong địa khối (hình 1-3): tổn thất do không khai thác chính xác đƣợc mặt tiếp xúc giữa quặng và đất đá (hình1-3.a), tổn thất quặng trong các trụ bảo vệ lò chuẩn bị, ở các trụ giữa các khối khai thác (hình 1-3.b), trong các vùng khai thác, ở gần vùng sập lở, vùng ngập nƣớc hoặc bị cháy ..v.v. 13
2 b) A 3 A a) 1 A-A 4 3 2 1 Hình 1- 3.Các dạng tổn thất trong địa khối 1- Lò chuẩn bị; 2- Trụ bảo vệ lò chuẩn bị; 3- Trụ bảo vệ giữa các buồng 4- Tổn thất do không khai thác chính xác mặt tiếp xúc giữa quặng và đất đá Tổn thất quặng đã phá nổ (hình 1 - 4): tổn thất khi tháo quặng, tổn thất quặng ở những nơi không thể đến đƣợc trong khoảng không gian đã khai thác, tổn thất do quặng vụn rơi vào vật liệu chèn, tổn thất do quặng bị pha lẫn với đất đá trong quá trình đào lò chuẩn bị, tổn thất quặng trong quá trình vận chuyển. Th¸o quÆng tr«i theo d¹ng phÔu ®Êt ®¸ bÞ lÉn quÆng cßn l¹i Sau khi dõng th¸o quÆng Hình 1- 4. Tổn thất do tháo quặng 14
1.5.2. Làm nghèo quặng 1.5.2.1. Khái niệm Làm nghèo quặng là hiện tƣợng mà trong quá trình khai thác quặng thƣờng có một số đất đá lẫn vào với quặng làm cho hàm lƣợng kim loại bị giảm so với hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối. 1.5.2.2. Nguyên nhân gây nên làm nghèo quặng Nguyên nhân gây nên làm nghèo quặng là do không khai thác đƣợc chính xác mặt tiếp xúc giữa bề mặt quặng và đất đá, do trong quá trình tháo quặng đất đá và tạp chất lẫn vào cùng với quặng và do mất quặng giàu gây nên. 1.5.2.3. Phân loại làm nghèo quặng Qua phân tích nguyên nhân làm nghèo quặng thấy rằng làm nghèo quặng chỉ tồn tại trong sản xuất và ở các dạng sau: Làm nghèo quặng do đất đá lẫn vào quặng trong quá trình phá nổ các mặt biên của thân quặng, khi tháo quặng dƣới đất đá đã phá hỏa, khi khai thác các mạch quặng mỏng. Làm nghèo quặng do bị mất quặng có hàm lƣợng kim loại cao hơn hàm lƣợng kim loại trung bình tính cho toàn khối, mất quặng vụn có hàm lƣợng kim loại cao trong quá trình vận chuyển và chèn. Làm nghèo quặng do kim loại chứa trong quặng ở dạng liên kết hòa tan bị kiềm hóa bởi nƣớc mỏ. Nhƣ vậy giữa tổn thất và làm nghèo quặng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Có thể giảm tỷ lệ tổn thất khoáng sản bằng cách tăng tỷ lệ làm nghèo khoáng sản hoặc ngƣợc lại tăng tỷ lệ tổn thất để hạn chế bớt tỷ lệ làm nghèo, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể về chất lƣợng quặng nguyên khai và hàm lƣợng thành phần có ích trong từng khu vực khai thác. 1.5.3. Các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng 1.5.3.1. Các hệ số tổn thất quặng a. Hệ số tổn thất quặng Hệ số tổn thất quặng bằng tỷ số giữa khối lƣợng quặng bị mất và trữ lƣợng quặng dự định khai thác. nq  T mi (1-8) T Trong đó: T mi - Tổng khối lƣợng quặng bị mất ở dạng thứ i, tấn. T - Trữ lƣợng quặng dự định khai thác, tấn. b. Hệ số tổn thất kim loại Hệ số tổn thất kim loại bằng tỷ số giữa lƣợng kim loại bị mất và trữ lƣợng kim loại dự định khai thác. nkl  T mi  Ami (1-9) T  Aq Trong đó: Ami - Hàm lƣợng kim loại trong quặng bị mất ở dạng thứ i, %. Aq - Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối,%. 15
1.5.3.2. Các hệ số làm nghèo quặng a. Hệ số làm nghèo quặng (r) Hệ số làm nghèo quặng bằng tỷ số giữa khối lƣợng đất đá pha lẫn vào quặng và khối lƣợng quặng khai thác đƣợc. B rq  (1-10) Tnk Trong đó: B - Tổng số lƣợng đất đá không chứa kim loại đƣợc khai thác cùng quặng, Tấn. Tnk - Khối lƣợng quặng nguyên khai, Tấn. b. Hệ số làm nghèo kim loại Hệ số làm nghèo kim loại bằng tỷ số giữa hiệu hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối với hàm lƣợng kim loại trong quặng khai thác đƣợc và hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối. Aq  Ank rkl  (1-11) Aq Trong đó: Aq - Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối, %. Ank - Hàm lƣợng kim loại trong quặng khai thác đƣợc (quặng nguyên khai),%. c. Hệ số khai thác quặng Hệ số khai thác quặng bằng tỷ số giữa khối lƣợng quặng khai thác đƣợc và khối lƣợng quặng dự định khai thác. Tnk (1-12) Kq  T d. Hệ số khai thác kim loại Hệ số khai thác kim loại bằng tỷ số giữa khối lƣợng kim loại khai thác đƣợc và khối lƣợng kim loại dự đinh khai thác. Tnk  Ank K kl  (1-13) T  Aq e. Hệ số thay đổi chất lượng quặng Ak Kc  (1-14) Aq Các hệ số này đều đƣợc đo bằng đơn vị thập phân và có quan hệ mật thiết với nhau. Kkl = 1 - nkl Kc = 1 - rkl 1  nkl K kl Kq   (1-15) 1  rkl Kc Khi tính toán, định mức hóa và đánh giá tổn thất kinh tế do tổn thất và làm nghèo quặng gây nên, ngƣời ta thƣờng dùng hệ số tổn thất kim loại nkl và hệ số làm nghèo kim loại rkl. 16
1.5.4. Phƣơng pháp xác định các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng Các giá trị tổn thất và làm nghèo quặng biểu thị trình độ kỹ thuật và tổ chức sản xuất mỏ, mức độ khó khăn và thuận lợi của điều kiện tự nhiên, cũng nhƣ phản ánh đúng mức độ tận thu tài nguyên lòng đất. Việc xác định tổn thất kinh tế do tổn thất và làm nghèo quặng gây nên cần phải xác định đƣợc các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng. Có hai phƣơng pháp xác định các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng là phƣơng pháp trực tiếp và phƣơng pháp gián tiếp. 1.5.4.1. Phương pháp trực tiếp Với phƣơng pháp trực tiếp thì các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng đƣợc xác định trên cơ sở đo trực tiếp số lƣợng quặng bị mất ở tất cả các dạng tổn thất và số lƣợng đất đá pha tạp vào quặng. Phƣơng pháp này tƣơng đối chính xác và thƣờng đƣợc áp dụng ở tất cả các trƣờng hợp có thể áp dụng đƣợc nó. a. Công thức xác định các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng - Hệ số tổn thất quặng: n T mi nq  i 1 (1-16) T Trong đó: i = 1, 2, 3, ...., n - ký hiệu các dạng tổn thất. Tmi - tổng số lƣợng quặng bị mất ở dạng thứ i, tấn. T - trữ lƣơng quặng dự định khai thác, tấn. - Hệ số tổn thất kim loại: n T mi  Ami nkl  i 1 (1-17) T  Aq Trong đó: Ami - Hàm lƣợng kim loại trong quặng bị mất ở dạng thứ i, %. Aq - Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối, %. - Hệ số làm nghèo quặng: B rq  (1-18) Tnk b. Phương pháp xác định đại lượng ban đầu Để xác định các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng bằng phƣơng pháp trực tiếp cần phải xác định các đại lƣợng ban đầu trong công thức (1-16), (1-17), và (1-18) bằng cách đo trực tiếp. Khối lƣợng quặng bị mất trong các trụ bảo vệ các công trình trên mặt đất và các trụ bảo vệ cạnh các đƣờng lò, trong giữa các buồng đƣợc xác định theo kích thƣớc cần thiết của các trụ. Khối lƣợng quặng bị mất do khấu không chính xác mặt biên của thân quặng đƣợc xác định bằng cách so sánh mặt biên của thân quặng theo tài liệu địa chất và mặt biên khấu thực tế. Khối lƣợng quặng bị mất do không lấy hết đƣợc quặng ở trên đá trụ, khi tháo quặng, do quặng vƣơng vãi xuống vật liệu chèn và một số dạng tổn thất khác chỉ có thể đƣợc xác định trên cơ sở đo kiểm tra đặc biệt ở một số block khác có điều kiện 17
tƣơng tự. Hàm lƣợng kim loại trong quặng bị mất có thể đƣợc xác định bằng các phân tích hóa học hoặc công nhận nó bằng hàm lƣợng kim loại trung bình của block. Khối lƣợng đất đá pha tạp vào quặng đƣợc xác định bằng cách so sánh mặt biên của thân quặng theo tài liệu địa chất với mặt biên thực tế. 1.5.4.2. Phương pháp gián tiếp Trong trƣờng hợp không thể xác định trực tiếp đƣợc khối lƣợng bị mất ở các dạng khác nhau và khối lƣợng đất đá pha tạp vào quặng, các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng có thể đƣợc xác định gián tiếp thông qua các chỉ số đặc trƣng cho số lƣợng và chất lƣợng quặng khai thác đƣợc. a. Các công thức xác định các hệ số tổn thất và làm nghèo kim loại - Hệ số tổn thất kim loại. T . Aq  Tnk  Ank nkl  (1-19) T  Aq Trong đó: T- Trữ lƣợng quặng nguyên khối, Tấn. Tnk - Trữ lƣợng quặng nguyên khai, Tấn Ank - Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khai, %. Aq - Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối, %. - Hệ số làm nghèo kim loại: Aq  Ank rkl  (1-20) Aq Trong đó: Aq - Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối, %. Việc xác định hệ số tổn thất quặng và làm nghèo quặng rất phức tạp. Khối lƣợng quặng nguyên khai có thể đƣợc xác định theo công thức: Tnk= T + B - Tm, tấn. (1-21) Khối lƣợng kim loại khai thác đƣợc có thể đƣợc xác định theo công thức: Tnk  Ank  T  Aq  B  Ad  Tm  Am (1-22) Từ ( 1-21) và (1-22) ta có hệ phƣơng trình với hai ẩn số là B và Tm dùng phép thế số ta đƣợc: T ( Aq  Ad )  Tnk ( Ank  Ad ) Tm  , tấn. (1-23) Am  Ad T ( Aq  Am )  Tnk ( Ank  Am ) B , tấn (1-24) Am  Ad Nhƣ vậy ta sẽ có hệ số tổn thất quăng nq và hệ số làm nghèo quặng rq là: Tm T ( Aq  Ad )  Tnk ( Ank  Ad ) nq   (1-25) T T ( Am  Ad ) B T ( Aq  Am )  Tnk ( Ank  Am ) Và rq   (1-26) Tnk Tnk ( Am  Ad ) Các công thức ở trên tƣơng đối phức tạp, nên khi xác định các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng ngƣời ta cố gắng đƣa các trƣờng hợp tổng quát trên về một trong 18
những trƣờng hợp sau: - Trƣờng hợp một Với sai số nhất định, có thể coi đất đá hoàn toàn không chứa kim loại và hàm lƣợng kim loại trong quặng bị mất bằng hàm lƣợng kim loại trung bình trong quặng nguyên khối, nghĩa là Ad = 0, Am = Aq Trong trƣờng hợp này, hệ số tổn thất quặng và hệ số làm nghèo quặng sẽ bằng với hệ số tổn thất kim loại và hệ số làm nghèo kim loại nghĩa là: n = nkl và r = rkl và đƣợc xác định nhƣ trong công thức (1-9) và (1-11). - Trƣờng hợp hai: Ad > 0 và Am  Aq Lúc này hệ số tổn thất và làm nghèo quặng sẽ đƣợc tính nhƣ sau: Tnk ( Ank  Ad ) nq  1  (1-27) T ( Aq  Ad ) Aq  Ank rq  (1-28) Aq  Ad - Trƣờng hợp ba: Ad  0, Am # Aq T  Aq  Tnk  Ank nq  (1-29) T  Am T ( Aq  Am )  Tnk ( Ank  Am ) rq  (1-30) Tnk  Am b. Các xác định các đại lượng ban đầu Trữ lƣợng quặng T đƣợc lấy theo tài liệu địa chất, trắc địa. Khối lƣợng quặng nguyên khai Tnk có thể đƣợc xác định bằng hai phƣơng pháp là theo trọng lƣợng và theo số lƣợng của toa xe. Với phƣơng pháp xác định theo trọng lƣợng của toa xe thƣờng áp dụng cho các mỏ lớn, phƣơng pháp xác định theo số lƣợng của toa xe áp dụng cho các mỏ nhỏ. Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khối Aq đƣợc xác định bằng cách thử quặng trong địa khối khi đào các đƣờng lò chuẩn bị, lò cắt, lò khấu và khi khoan các lỗ khoan thăm dò cũng nhƣ lỗ khoan khai thác. Các mẫu thử đƣợc phân tích hóa học trong phòng thị nghiệm hóa học của mỏ. Hàm lƣợng kim loại trong quặng bị mất Am thƣờng đƣợc coi bằng hàm lƣợng kim loại trung bình của block. Hàm lƣợng kim loại trong đất đá đƣợc xác định tƣơng tự nhƣ xác định hàm lƣợng kim loại trong quặng địa khối nhƣng với độ chính xác thấp hơn. Hàm lƣợng kim loại trong quặng nguyên khai Ank thƣờng đƣợc xác định bằng cách thử các mẫu quặng lấy từ bề mặt của toa xe ở 5 điểm: ở 4 góc và giữa toa xe. c. Đánh giá hai phương pháp xác định các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng Phƣơng pháp xác định trực tiếp có cấu trúc công thức đơn giản và thuận tiện. Việc đo chính xác các đại lƣợng ban đầu thì kết quả tính đƣợc cũng chính xác. Hơn nữa, phƣơng pháp đo trực tiếp còn có thể cho biết các loại tổn thất quặng để có những biện pháp thích hợp để giảm tổn thất quặng. Tuy nhiên không phải ở bất kỳ trƣờng nào cũng có thể áp dụng đƣợc phƣơng pháp đo trực tiếp. Phƣơng pháp gián tiếp chỉ cho kết quả gần đúng bởi vì khó xác định chính xác các đại lƣợng ban đầu và do chính cấu trúc các công thức không cho kết quả chính 19