Giáo trình Khai thác quặng bằng phương pháp hầm lò: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của giáo trình "Khai thác quặng bằng phương pháp hầm lò" tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: hệ thống khai thác; các quy trình công nghệ khai thác; phương pháp tải quặng và điều khiển áp lực 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 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chƣơng 3 HỆ THỐNG KHAI THÁC 3.1. Đại cƣơng về hệ thống khai thác 3.1.1. Phân chia hệ thống khai thác Định nghĩa: Toàn bộ cách bố trí các đƣờng lò chuẩn bị và lò khấu quặng cũng nhƣ thứ tự đào các đƣờng lò và phƣơng pháp khấu quặng gọi là hệ thống khai thác. Theo giáo sƣ V.I.IMENITOV thì hệ thống khai thác quặng hầm lò đƣợc chia thành 3 nhóm khác nhau tùy theo phƣơng pháp chống giữ khoảng trống đã khai thác: 3.1.1.1. Nhóm 1: Các hệ thống khai thác kết hợp với chống tự nhiên trong khoảng không gian khai thác a. Đặc điểm chung của nhóm Ở nhóm hệ thống khai thác này trong khoảng không gian đã khai thác có thể không đƣợc chống giữ hoặc đƣợc chống giữ bằng các trụ bảo vệ, đất đá bao quanh không bị phá hỏa, do đó chúng có đặc điểm sau: - Khoảng trống khai thác đƣợc chống giữ bằng các trụ bảo vệ. - Quy trình công nghệ chỉ gồm có tách phá quặng và vận tải quặng. - Năng suất lao động cao, giá thành khai thác nhỏ. - Do để lại trụ bảo vệ nên hệ số tổn thất quặng trung bình. - Áp dụng để khai thác các loại quặng có giá trị kinh tế không cao. b. Các hệ thống khai thác đặc trưng - Hệ thống khai thác liền gƣơng. - Hệ thống khai thác buồng trụ. - Hệ thống khai thác lƣu quặng. - Hệ thống khai thác phá nổ phân tầng. - Hệ thống khai thác phá nổ tầng. 3.1.1.2. Nhóm 2: Các hệ thống khai thác kết hợp với chống nhân tạo a. Đặc điểm chung của nhóm Ở nhóm hệ thống khai thác này trong khoảng trống đã khai thác đƣợc chống giữ bằng vật liệu nhân tạo nhƣ vật liệu chèn, vật liệu chống, khung, vì chống. Các vật liệu chống giữ có thể phải để lại vĩnh viễn hoặc chỉ thu hồi khi đã kết thúc diện khai thác của một tầng, do đó chúng có đặc điểm sau: - Khoảng trống đã khai thác đƣợc chống giữ bằng vật liệu nhân tạo. - Quy trình công nghệ của hệ thống khai thác này gồm: tách phá quặng, vận tải và chống giữ. - Năng suất lao động thấp giá thành khai thác cao. - Hệ số tổn thất và làm nghèo quặng nhỏ. - Đƣợc sử dụng khi khai thác quặng có giá trị kinh tế lớn. 47
b. Các hệ thống khai thác đặc trưng - Hệ thống khai thác kết hợp với kết cấu chống. - Hệ thống khai thác kết hợp với chèn lò. 3.1.1.3. Nhóm 3: Các hệ thống khai thác kết hợp với phá hỏa quặng và đất đá a. Đặc điểm chung của nhóm Ở nhóm hệ thống khai thác này khoảng không gian đã khai thác không đƣợc chống giữ mà đƣợc lấp đầy bởi quặng hoặc đất đá hoặc cả quặng và đất đá phá hỏa. - Không gian đã khai thác đƣợc lấp đầy bởi quặng hoặc đất đá hoặc cả quặng và đất đá phá hỏa - Quy trình công nghệ: Tách phá, tải quặng và phá hỏa. - Sản lƣợng khai thác lớn, năng suất lao động cao, giá thành khai thác thấp. - Hệ số tổn thất và làm ngèo quặng lớn. - Sử dụng khai thác các loại quặng có giá trị kinh tế thấp. b. Các hệ thống khai thác đặc trưng - Hệ thống khai thác phá hỏa quặng. - Hệ thống khai thác phá hỏa đất đá. - Hệ thống khai thác phá hỏa đất đá và quặng. - Hệ thống khai thác tự phá hỏa. 3.1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống khai thác. Để đánh giá các hệ thống khai thác ngƣời ta sử dụng các chỉ tiêu sau: - Năng suất lao động của công nhân tính cho toàn bộ hệ thống khai thác, tấn/ca. - Sản lƣợng của khối khai thác, tấn/tháng. - Hệ số tổn thất, hệ số làm nghèo quặng, % - Giá thành khai thác tính cho toàn bộ hệ thống khai thác, đồng/tấn. - Chi phí đào lò chuẩn bị tính cho 1000 tấn quăng, mét/1000tấn. 3.1.2. Phƣơng pháp so sánh các hệ thống khai thác Theo quan điểm kinh tế, hệ thống khai thác có thể khác nhau về chỉ tiêu giá thành khai thác, chỉ tiêu tổn thất quặng và làm nghèo quặng. Trong thực tế chúng ta thƣờng gặp 3 trƣờng hợp khác nhau về kinh tế giữa các hệ thống khai thác và đối với mỗi trƣờng hợp các hệ thống khai thác đƣợc so sánh với nhau theo những tiêu chuẩn riêng mà sẽ đƣợc trình bày dƣới đây. 3.1.2.1. Trường hợp thứ nhất Các hệ thống khai thác khác nhau về giá thành nhƣng có các chỉ tiêu về tổn thất và làm nghèo quặng nhƣ nhau, nghĩa là: z1 = z2 và n1 = n2 ; r1 = r2 Trong đó: z1 và z2- giá thành khai thác của hệ thống khai thác thứ nhất và thứ hai. n1, n2 và r1, r2 - các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng tƣơng ứng của hệ thống 48
khai thác thứ nhất và thứ hai. Trong trƣờng hợp này hệ thống khai thác sẽ đƣợc chọn theo tiêu chuẩn z → min, nghĩa là hệ thống khai thác nào có giá thành khai thác nhỏ hơn thì hệ thống khai thác đó hợp lí hơn. Trong nhiều trƣờng hợp sự khác biệt về giá thành khai thác của các hệ thống khai thác là rất rõ ràng và không cần tính toán cụ thể cũng có thể nhận biết đƣợc điều đó. Ví dụ: khi khai thác quặng dốc đứng có mặt biên đều và đất đá xung quanh bền vững có thể sử dụng đƣợc hệ thống khai thác lƣu quặng và hệ thống khai thác kết hợp với chèn. Cả 2 hệ thống khai thác này đều có hệ số tổn thất và làm nghèo quặng gần bằng nhau. Nhƣng rõ ràng là giá thành khai thác quặng của hệ thống khai thác lƣu quặng nhỏ hơn nhiều so với giá thành khai thác bằng hệ thống khai thác kết hợp với chèn. Vì vậy không cần tính toán cũng có thể nhận thấy rằng trong những điều kiện trên thì áp dụng hệ thống lƣu quặng là hợp lí. 3.1.2.2. Trường hợp thứ hai Hệ thống khai thác này có giá thành khai thác nhỏ hơn còn hệ thống khai thác kia có hệ số tổn thất và làm nghèo quặng nhỏ hơn, nghĩa là: z1 < z2 và n1 > n2; r1 > r2 Đây là trƣờng hợp khác nhau phổ biến nhất giữa các hệ thống khai thác, đặc biệt là giữa các hệ thống khai thác của nhóm 3 và các nhóm khác. Ví dụ điển hình của trƣờng hợp này là so sánh hệ thống khai thác kết hợp với phá hỏa quặng và đất đá xung quanh với hệ thống khai thác kết hợp với chèn khoảng không gian đã khai thác. Rõ ràng là hệ thống khai thác thứ nhất rẻ tiền hơn nhƣng các hệ số tổn thất và làm nghèo quặng nhỏ hơn so với hệ thống khai thác thứ hai. Để so sánh các hệ thống khai thác sử dụng chỉ tiêu doanh thu cực đại d→max, doanh thu cực đại d đƣợc xác định theo công thức. d  K k c. .EH .K   zk  zv  zc , đồng/tấn (3-1) Trong đó: Kk- Hệ số khai thác quặng nguyên khai, Kk = (1 - n)/(1 - r). c- Giá bán sản phẩm cuối cùng, đồng/tấn. β- Hệ số thu hồi sản phẩm cuối cùng từ quặng nguyên khai. EH- Hệ số hiệu suất sử dụng vốn đầu tƣ. K- Suất đầu tƣ, đồng/tấn.năm. zk- Chi phí khai thác cho 1 tấn quặng, đồng/tấn. zv- Chi phí vận chuyển, đồng/tấn. zc- Chi phí cho chế biến, đồng/tấn. Hệ số thu hồi sản phẩm cuối cùng có thể đƣợc tính theo công thức sau Aq 1  r   . (3-2) Ak Trong đó: Aq và Ak- Hàm lƣợng kim loại trong quặng và trong sản phẩm cuối cùng. 49
η- hệ số thu kim loại khi chế biến. Nếu sản phẩm cuối cùng là quặng nguyên khai thì zv = 0 ; zc = 0 và β = 1 Ngƣời ta cũng có thể sử dụng tiêu chuẩn tổng chi phí cho khai thác và tổn thất kinh tế do tổn thất và làm nghèo quặng gây nên : z = zk + ym  min (3-3) Trong đó: zk- Chi phí cho khai thác, đồng/tấn. ym- Tổn thất kinh tế do tổn thất và làm nghèo quặng tính cho một tấn trữ lƣợng, đồng/tấn. 3.1.2.3. Trường hợp thứ ba Giá thành khai thác của các hệ thống khai thác nhƣ nhau nhƣng hệ số tổn thất quặng của hệ thống khai thác này nhỏ hơn còn hệ số làm nghèo quặng của hệ thống khai thác kia lại nhỏ hơn, nghĩa là: z1 = z2 và n1 < n2; r1 > r2. Trong trƣờng hợp này, so sánh các hệ thống khai thác đƣợc tiến hành theo tổng tổn thất quy đổi nhỏ nhất. S  opt khi n + r.Kqd  min (3-4) Trong đó: n + r.Kqd - Tổng tổn thất quy đổi. Kqd- hệ số quy đổi làm nghèo quặng thành mất mát: Amin  Ad K qd  (3-5) Aq  Amin Amin- hàm lƣợng công nghiệp tối thiểu. Aq- hàm lƣợng kim loại trung bình trong quặng. Ad- hàm lƣợng kim loại trong đất đá. Các phƣơng pháp so sánh giữa các hệ thống khai thác đƣợc trình bày trƣớc các hệ thống khai thác với mục đích để sau này khi nghiên cứu từng hệ thống khai thác chúng ta có thể biết đƣợc nên so sánh nó với hệ thống khai thác khác theo tiêu chuẩn nào. Nhƣ vậy chúng ta mới chọn đƣợc hệ thống khai thác cùng các thông số hợp lí của nó. 3.2. Hệ thống khai thác thuộc nhóm 1 3.2.1. Hệ thống khai thác liền gƣơng 3.2.1.1. Đặc điểm Ở hệ thống khai thác này khoảng không gian đã khai thác có thể không đƣợc chống giữ hoặc đƣợc chống giữ bởi các trụ bảo vệ là quặng có giá trị kinh tế thấp hay trụ bảo vệ là đá kẹp hoặc để lại trụ bảo vệ do điều kiện đá vách bắt buộc. Đôi khi để giảm thiểu tổn thất kinh tế do bắt buộc phải để lại quặng có giá trị kinh tế cao ngƣời ta sử dụng vậy liệu chống nhân tạo nhƣ cột chống, cũi chống để thay thế trụ bảo vệ. 3.2.1.2. Phạm vi áp dụng Hệ thống khai thác liền gƣơng đƣợc áp dụng trong các điều kiện sau: - Khoáng sàng nằm ngang hoặc dốc thoải. 50
- Chiều dày thân quặng nhỏ, thƣờng áp dụng cho các thân quặng có chiều dày nhỏ hơn 5m tùy theo điều kiện đá vách. - Quặng và đất đá xung quanh quặng kiên cố, bền vững, ổn định. 3.2.1.3. Sơ đồ hệ thống khai thác, thứ tự chuẩn bị a. sơ đồ hệ thống khai thác (hình 3-1) A 3' 30÷50 1 8 6 7 2 4 3 6 1,5÷2 20 5 A A-A 7 8 6 5 Hình 3-1. Sơ đồ hệ thống khai thác liền gương 1 - Lò cắt ban đầu; 2 - Song song chân tạo mặt thoáng; 3 - Lò khoảnh chân; 3’ - Lò khoảnh đầu; 4 - Họng sáo; 5 - Buồng tời quặng; 6 - Trụ bảo vệ; 7 - Cột chống; 8 - Cũi chống 51
b. Thứ tự chuẩn bị Từ đƣờng lò khoảnh chân số 3 tiến hành đào lò cắt số 1 nối thông với lò khoảnh đầu số 3’ đế tiến hành mở lò chợ khai thác. Từ lò cắt 1 cách lò khoảnh chân 3 một khoảng từ 8  10m tiến hành đào lò song song chân tạo mặt thoáng thứ 2. Từ lò số 3 cứ 6m lại tiến hành đào họng sáo 4 nối thông với lò 2 và cứ 20m lại tiến hành đào các buồng tời quặng nơi đặt các máy tời để điều khiển gầu cào vận tải quặng trong lò chợ. 3.2.1.4. Công tác khấu quặng, chống giữ trong lò chợ và sơ đồ công nghệ a. Công tác khấu quặng Quặng đƣợc khấu từ chân lò chợ lên đầu lò chợ bắt đầu từ đƣờng lò số 2 để luôn có 2 mặt thoáng. Phá nổ quặng bằng các lỗ khoan nhỏ có chiều dài lỗ khoan llk = 1,8  2,5m, nếu thân quặng có chiều dày nhỏ hơn 3m thì phá nổ thân quặng một lần trên toàn bộ chiều dày, nếu thân quặng có chiều dày lớn hơn 3m thì ngƣời ta phải nổ làm nhiều lần và tạo ra gƣơng khai thác dạng bậc. b. Chống giữ trong lò chợ Không gian đã khai thác đƣợc chống giữ bởi các trụ bảo vệ đƣợc để lại tùy theo tình hình của đá vách, ở những nơi quặng có giá trị kinh tế cao ngƣời ta thay các trụ bảo vệ bằng cột chống hoặc cũi chống có sức chịu tải tƣơng đƣơng để đảm bảo an toàn cho công nhân. c. Sơ đồ công nghệ - Vận tải: Quặng sau khi đã phá nổ, ngƣời công nhân đứng ở buồng tời quặng 5 điều khiển gầu cào tải quặng trực tiếp qua họng sáo 4 xuống đƣờng lò khoảnh chân 3 nơi đã bố trí sẵn các xe goòng và đƣợc vận chuyển ra ngoài qua hệ thống các đƣờng lò mở vỉa. Vật liệu đƣợc đƣa từ ngoài vào đƣờng lò khoảnh đầu số 3’ sau đó đƣợc đƣa xuống cho lò chợ. - Thông gió: Gió sạch đi vào lò khoảnh chân 3, qua họng sáo 4 thông gió cho lò chợ, gió bẩn từ lò chợ qua đƣờng lò khoảnh số 3’ và ra ngoài. 3.2.1.5. Ưu, nhược điểm a. Ưu điểm - Khối lƣợng công tác chuẩn bị ít và đơn giản. - Tổn thất địa khối nhỏ. - Do tải quặng bằng gàu cào nên không phải tiến hành phá nổ quặng lần hai. b. Nhược điểm - Điều kiện thông gió khó khăn do gió bị quẩn vào không gian khai thác. - Tổn thất quặng đã phá nổ lớn do tải quặng bằng máy cào. - Do hệ thống trụ bảo vệ không đƣợc thiết kế theo hàng, theo cột nên khó có thể sử dụng các thiết bị cơ giới nên sản lƣợng của gƣơng khai thác lớn nhỏ. 52
3.2.2. Hệ khống khai thác buồng trụ 3.2.2.1. Đặc điểm Ở hệ thống khai thác này các trụ bảo vệ đƣợc thiết kế về hình dáng, kích thƣớc và khoảng cách giữa chúng dựa vào điều kiện của quặng và đá vách, đá trụ. Các trụ bảo vệ sau đó đƣợc bỏ lại trong khoảng không gian đã khai thác. Các buồng khai thác thƣờng đƣợc thiết kế vuông góc với đƣờng lò dọc vỉa vận tải chính nhƣng trong một số trƣờng hợp đặc biệt chính có thế đƣợc thiết kế nghiêng. Hình 3-2. Sơ đồ minh họa HTKT buồng trụ 3.2.2.2. Phạm vi áp dụng Hệ thống khai thác buồng trụ đƣợc áp dụng trong các điều kiện sau: - Khoáng sàng nằm ngang hoặc dốc thoải. - Thân quặng có chiều dày từ 2m  20m nhƣng chủ yếu áp dụng cho quặng có chiều dày từ 2  10m. - Đá trụ và đá vách kiên cố bền vững. - Độ kiên cố của quặng có thể thay đổi nhƣng quặng cần đồng nhất, không tồn tại đá kẹp để đảm bảo công tác điều khiển áp lực mỏ bằng các trụ bảo vệ đã đƣợc thiết kế. 53
3.2.2.3. Sơ đồ hệ thống khai thác, thứ tự chuẩn bị a. sơ đồ hệ thống khai thác (hình 3-3) -18 12 4 2 4 12-18 1 Hình 3-3. Hệ thống khai thác buồng trụ 1 - Đường lò dọc vỉa vận tải chính; 2 - Lò cắt ban đầu; 3 - Lò cắt mở rộng ban đầu; 4 - Phỗng tháo quặng; 5 - Thượng cắt mở rộng ban đầu; 6 - Gương khấu sát vách 7,8 - Các gương khai thác dạng bậc thang. 54
b. Thứ tự chuẩn bị Từ đƣờng lò dọc vỉa vận tải chính số 1 đƣợc đào trong đá trụ tiến hành đào các phỗng rót quặng số 4 với khoảng cách nhất định tùy thuộc vào phƣơng tiện tải quặng sử dụng, từ phỗng 4 tiến hành đào lò cắt ban đầu số 2 tới hết chiều dài của khoảnh. Từ số 2 mở rộng ra 2 phía hình thành nên lò chợ. Nếu chiều dày của vỉa trên 3m thì mở rộng số 2 thành lò cắt mở rộng ban đầu số 3, sau đó từ 3 đào thƣợng mở rộng ban đầu số 5. Từ thƣợng 5, ở lớp sát vách tiến hành khấu quặng để hình thành nên gƣơng khai thác sát vách số 6, sau đó lần lƣợt khấu thân quặng theo dạng bậc thang tùy theo chiều dầy thân quặng hình thành nên các gƣơng khai thác số 7 và 8. 3.2.2.4. Công tác khấu quặng, chống giữ trong lò chợ và sơ đồ công nghệ a. Công tác khấu quặng Quặng đƣợc khấu theo từng gƣơng với độ vƣợt nhất định giữa các gƣơng tạo ra nhiều gƣơng khai thác đồng thời, chiều rộng của một gƣơng khai thác phụ thuộc phần lớn vào khoảng cách giữa các trụ bảo vệ đƣợc thiết kể (nhƣ hình 3-3 chiều rộng gƣơng là 12  18m). Phá nổ quặng bằng các lỗ khoan nhỏ có chiều dài lỗ khoan llk = 1,8  2,5m, nếu thân quặng có chiều dày nhỏ hơn 3m thì phá nổ thân quặng một lần trên toàn bộ chiều dày, nếu thân quặng có chiều dày lớn hơn 3m thì ngƣời ta phải nổ làm nhiều lần và tạo ra gƣơng khai thác dạng bậc. b. Chống giữ trong lò chợ Không gian đã khai thác đƣợc chống giữ bởi các trụ bảo vệ đƣợc thiết kế từ trƣớc nhằm đảm bảo an toàn cho ngƣời lao động, và các trụ bảo vệ này bị bỏ lại sau khi kết thúc khai thác buồng, tuyệt đối không đƣợc tiến hành thu hồi gây mất an toàn trong sản xuất. c. Sơ đồ công nghệ - Vận tải: Quặng sau khi phá nổ có thể đƣợc vận tải bằng máy cào hoặc đƣợc vận tải bằng xe tự hành gàu ngƣợc đổ quặng vào các phỗng rót quặng số 4, xuống xe goòng đƣợc đặt ở đƣờng lò dọc vỉa vận tải chính, vận tải ra ngoài. - Thông gió: Gió sạch đi trong đƣờng lò doc vỉa vận tải chính qua các phỗng thông gió, thông gió cho lò chợ, gió bẩn từ lò chợ đƣợc hút qua các phỗng thông gió khác vào ống hút chạy dọc đƣờng lò dọc vỉa vận tải chính ra ngoài. 5. Ưu, nhược điểm a. Ưu điểm - Sản lƣợng của khoảnh lớn do có nhiều gƣơng khai thác đồng thời. - Có khả năng trung bình hóa hàm lƣợng kim loại. - Có khả năng khai thác đƣợc trong trƣờng hợp áp lực mỏ lớn. - Có khả năng cơ giới hóa trong lò chợ. b. Nhược điểm - Công tác chuẩn bị phức tạp. - Thông gió khó khăn (chỉ trong trƣờng hợp thiết kế đƣờng lò dọc vỉa vận tải ở 55
trong đá trụ của khoáng sàng nhƣ phƣơng án đã phân tích). - Tổn thất địa khối lớn. 3.2.3. Hệ khống khai thác lƣu quặng 3.2.3.1. Đặc điểm Ở hệ thống khai thác này quặng đƣợc khai thác từ dƣới lên theo lớp ngang trong khối và đƣợc lƣu lại trong không gian đã khai thác để chống giữ tạm thời và làm sàn công tác cho công nhân. Quặng chỉ đƣợc tháo hết ra ngoài khi đã hoàn thành công tác khai thác của khối, tuy nhiên sau mỗi chu kỳ phá nổ cần phải tháo 20%  40% thể tích quặng đã phá nổ đƣợc. 3.2.3.2. Phạm vi áp dụng - Hệ thống khai thác buồng trụ đƣợc áp dụng trong các điều kiện sau: - Áp dụng cho các thân quặng có góc dốc α ≥ 50º. - Quặng và đất đá bền vững, ổn định. - Chiều dày vỉa từ 0,5  15 m, thích hợp hơn với vỉa có chiều dày
hiện từ các lò nối sau đó mở rộng ra toàn bộ khối khai thác. b. Phương án không để lại trụ bảo vệ - Sơ đồ hệ thống khai thác (hình 3-5) Hình 3-5. Hệ thống khai thác lưu quặng - phương án không để lại trụ bảo vệ 1 - Đường lò dọc vỉa thông gió; 2 - Đường lò doc vỉa vận tải; 3 - Thượng 2 khoang - Thứ tự chuẩn bị Từ đƣờng lò dọc vỉa vận tải số 2 cứ 50m tiến hình đào thƣợng số 3 có 2 khoang chia tầng có chiều cao 40m thành các khối khai thác, 2 khoang của thƣợng đƣợc gia cố bằng các tấm gỗ bao bọc xung quanh. Sau đó, từ đƣờng lò số 2 tiến hành khoan nổ mìn và sử dụng các tấm gỗ hình thành nên các phễu tháo quặng có chiều rộng 1m, khoảng cách giữa chúng là 1,2m và buồng cắt ban đầu. Công tác khấu quặng đƣợc thực hiện ban đầu từ thƣợng số 3 sau đó mở rộng ra toàn khối khai thác. Ngoài ra để tăng sản lƣợng khai thác, cũng nhƣ tận dụng những ƣu điểm của công tác phá nổ quặng bằng lỗ khoan lớn so với lỗ khoan nhỏ, ở các khoáng sàng có giá trị kinh tế trung bình ngƣời ta còn sử dụng phƣơng án hệ thống khai thác lƣu quặng có để lại trụ bảo vệ phá nổ mìn bằng lỗ khoan lớn nhƣ hình 3-6. 57
Hình 3-6. Hệ thống khai thác lưu quặng - phương án để lại trụ bảo vệ phá nổ quặng bằng lỗ khoan lớn 1. Lò dọc vỉa vận tải; 2. Hệ thống đường lò phá nổ quặng lần 2; 3. Thượng 4. Lỗ khoan lớn bố trí song song nằm ngang; 5. Lớp quặng được khấu 1 lần 6. Trụ bảo vệ; 7. Lò khoan 3.2.3.4. Công tác khấu quặng, chống giữ trong lò chợ và sơ đồ công nghệ a. Công tác khấu quặng Quặng đƣợc khấu theo lớp ngang từ dƣới lên, gƣơng khai thác có thể chỉ có một nhƣ ở hình 3-4 hoặc theo dạng bậc nhƣ ở hình 3-3 để tăng số gƣơng đƣợc phá nổ trong 1 chu kỳ từ đó làm tăng sản lƣợng khai thác, nhƣng phƣơng án này đòi hỏi phải tổ chức các khâu trong 1 chu trình khấu quặng một cách hợp lý, tránh chồng chéo hoặc gây mất an toàn. Ngoài ra nếu nhƣ quặng kiên cố và ổn định, có thể thực hiện khoan nổ mìn với các lỗ khoan thẳng đứng từ dƣới lên với việc sử dụng các máy khoan kiểu ống lồng. b. Chống giữ trong lò chợ Không gian đã khai thác đƣợc chống giữ bởi quặng đã phá nổ đƣợc giữ lại trong quá trình khai thác và hệ thống các trụ bảo vệ thƣợng và các đƣờng lò dọc vỉa. Ngoài ra ở các vị trí xung yếu khi thực hiện công tác khoan có thể sử dụng các cột chống để chống tạm, sau khi khoan xong thì di rời chúng ra khỏi không gian khai thác rồi mới cho nổ mìn. c. Sơ đồ công nghệ - Vận tải Quặng đƣợc tháo trực tiếp qua các phễu tháo quặng nằm dọc theo đƣờng lò dọc vỉa vận tải xuống các xe goòng và đƣợc vận chuyển ra ngoài qua hệ thống đƣờng lò mở vỉa. 58
Thiết bị đƣợc vận chuyển vào đƣờng lò dọc vỉa thông gió, sau đó thả xuống thƣợng (khoang vận tải thiết bị), sau đó đƣợc di chuyển vào lò chợ. - Thông gió Gió sạch đi vào đƣờng lò dọc vỉa vận tải lên thƣợng (khoang thông gió) vào thông gió cho gƣơng lò sau đó, gió bẩn từ lò chợ lên thƣơng vào đƣờng lò dọc vỉa thông gió và đi ra ngoài.. 3.2.3.5. Ưu, nhược điểm a. Ưu điểm - Khối lƣợng công tác chuẩn bị ít. - Hiệu suất phá nổ quặng cao, giá thành tải quặng nhỏ. - Năng suất lao động cao, giá thành khai thác thấp. - Có khả năng trung bình hóa hàm lƣợng kim loại trong quặng. - Điều kiện thông gió thuận lợi. b. Nhược điểm - Mức độ an toàn lao động không cao. - Hệ số làm nghèo quặng lớn khi thân quặng có chứa đá kẹp. - Khó phân loại quặng và đất đá ngay trong gƣơng khai thác. 3.2.4. Hệ thống khai thác phá nổ phân tầng 3.2.4.1. Đặc điểm Ở hệ thống khai thác này khoảng không gian đã khai thác không đƣợc chống giữ trong toàn bộ tầng lò, quặng đƣợc khoan nổ từ những đƣờng lò dọc vỉa hoặc lò khoan xuyên vỉa phân tầng, việc chống giữ khoảng không gian đã khai thác dựa vào hệ thống trụ bảo vệ các đƣờng lò dọc vỉa và các thƣợng, các trụ bảo vệ này sẽ đƣợc thu hồi sau khi kết thúc diện khai thác. 59
Hình 3-7. Sơ đồ minh họa HTKT phá nổ phân tầng Caved hanging wall Bờ mỏ (lộ thiên) Production blasing and loading Nổ mìn và vận tải Drilled Lỗ khoan Charging Nạp mìn Long – hole drilling Khoan lỗ khoan lớn sublevels Lò dọc vỉa Development of new sublevels Đào lò dọc vỉa mới Footwall drift Lò bám trụ Ore pass Lò thượng Haulage level Lò vận tải 60
3.2.4.2. Phạm vi áp dụng Hệ thống khai thác phá nổ phân tầng đƣợc áp dụng trong các điều kiện sau: - Khoáng sàng dốc đứng. - Quặng, đá vách phải kiên cố, bền vững và ổn định. - Chiều dày thân quặng có thể thay đổi từ 2m đến 45m. - Quặng không có lẫn đá kẹp. 3.2.4.3. Sơ đồ hệ thống khai thác, thứ tự chuẩn bị Sơ đồ bố trí các đƣờng lò chuẩn bị ở hệ thống khai thác với phá nổ phân tầng phụ thuộc vào phƣơng pháp tải quặng. a. Phương án tải quặng bằng phễu tháo quặng - Sơ đồ hệ thống khai thác (hình 3-8) Hình 3-8. Hệ thống khai thác phá nổ phân tầng tải quặng bằng phễu tháo quặng 1 - Lò dọc vỉa vận tải; 2 - Thượng; 3 - Lò song song chân; 4 - Họng sáo 5 - Buồng đập quặng lần 2; 6 - Lò dọc vỉa phân tầng; 7 - Phễu tháo quặng; 8 - Lò khoan xuyên vỉa; 9 - Lỗ khoan lớn tạo mặt thoáng; 10 - Trụ bảo vệ; 11 - Dọc vỉa thông gió 61
- Thứ tự chuẩn bị Từ đƣờng lò dọc vỉa vận tải số 1 cứ 60m, tiến hành đào thƣợng nối số 2 thông với đƣờng lò dọc vỉa thông gió số 11 hình thành nên khối khai thác, sau đó cứ 8-10m tiến hành khoan nổ mìn tạo họng sáo số 4 từ đƣờng lò số 1. Khi họng sáo đạt đƣợc độ chênh cao so với dọc vỉa vận tải số 1 là 6m thì tiến hành mở rộng thành buồng tới vách của khoáng sàng hình thành nên buồng phá quặng lần 2 số 5. Từ các buồng số 5 tiến hành đào đƣờng lò sát vách hình thành nên lò song song chân số 3 nằm bên vách của khoáng sàng. Sau đó cũng từ buồng số 5 tiến hành khoan nổ mìn tạo phễu tháo quặng số 7, đồng thời cũng từ thƣợng số 2 đào các đƣờng lò dọc vỉa phân tầng cách nhau 10- 12m, riêng lò dọc vỉa phân tầng đầu tiên cách dọc vỉa vận tải 1 từ 12-14m. Tiếp đến, từ lò số 6 tiền hành đào các lò khoan xuyên vỉa số 8 và từ lò dọc vỉa phân tầng trên cùng tiến hành khoan lỗ khoan lớn tạo mặt thoáng số 9 ở trung tâm của khối hình thành nên gƣơng khai thác ban đầu. Đƣờng lò số 8 sau đó đƣợc mở rộng ra 2 bên nhƣ một gƣơng lò chợ và luôn vƣợt trƣớc gƣơng khai thác một khoảng nhất định để đảm bảo an toàn có ngƣời và thiết bị khi thi công. b. Phương án tải quặng bằng máy xúc gầu ngược Để khắc phục nhƣợc điểm khối lƣợng công tác chuẩn bị khai thác lớn và áp dụng khoa học công nghệ trong công tác khai thác quặng hầm lò, thì phƣơng án tải quặng bằng mày xúc gầu ngƣợc đƣợc phát triển và sử dụng rộng rãi cho khoáng sàng có chiều dầy thân quặng nhỏ hơn 10m và quặng có giá trị kinh tế trung bình. - Sơ đồ hệ thống khai thác (hình 3-9) Hình 3-9. Hệ thống khai thác phá nổ phân tầng tải quặng bằng máy xúc gầu ngược 1 - Lò dọc vỉa vận tải; 2 - Lò dọc vỉa thông gió; 3 - Lò dọc vỉa phân tầng; 4 - Thượng; 5 - Lò nối tải quặng; 6 - Phễu chứa quặng. - Công tác chuẩn bị Từ đƣờng dọc vỉa vận tải số 1 đƣợc đào trong đá trụ, cứ cách nhau khoảng 70m ngƣời ta tiến hành đào lò nối tới trụ của thân quặng, sau đó từ lò nối này tiến hành đào 62
lò thƣợng số 4 có 2 khoang nối thông với lò nối đƣợc đào từ đƣờng lò dọc vỉa thông gió số 2 cũng nằm bên trụ của khoáng sàng quặng hình thành nên khối khai thác. Cũng từ đƣờng lò đó 1 này cứ 10m ngƣời ta tiến hành đào lò nối tải quặng số 5 tới bên trụ của khoáng sàng, từ đó tiến hành khoan nổ mìn tạo phễu chứa quặng số 6. Từ thƣợng số 4 ngƣời ta tiến hành đào các đƣờng lò dọc vỉa phân tầng đƣợc phụ vụ cho mục đích khoan các lỗ khoan hình quạt để khai thác quặng. 3.2.4.4. Công tác khấu quặng, chống giữ trong lò chợ và sơ đồ công nghệ a. Công tác khấu quặng Việc sử dụng loại lỗ khoan và sơ đồ bố trí lỗ khoan phụ thuộc nhiều vào hệ thống khai thác lựa chọn, giá trị kinh tế của quặng, cũng nhƣ trang thiết bị sẵn có. Với quặng có giá trị trung bình có thể sử dụng các lỗ khoan lớn với sơ đồ bố trí lỗ khoan hình quạt, còn khi quặng có giá trị kinh tế cao hơn thì việc sử dụng các lỗ khoan nhỏ đƣợc ƣu tiên sử dụng. b. Chống giữ trong lò chợ Không gian đã khai thác đƣợc chống giữ bằng hệ thống trụ bảo vệ các đƣờng lò dọc vỉa và các thƣợng, các trụ bảo vệ này sẽ đƣợc thu hồi sau khi kết thúc diện khai thác. c. Sơ đồ công nghệ - Vận tải: Phƣơng án tải quặng bằng phễu tháo quặng: Quặng đã phá nổ rơi trực tiếp xuống phễu tháo quặng số 7, với những cục quặng có kích thƣớc phù hợp chúng sẽ đi qua họng sáo số 4 rơi xuống xe goòng đƣợc bố trí sẵn ở đƣờng lò dọc vỉa vận tải số 1. Với quặng có kích thƣớc vƣợt yêu cầu thì ngƣời công nhân với thiết bị phá quặng lần hai đã đợi sẵn ở lò song song chân số 3 sẽ tiến hành phá quặng lần 2 ở buồng số 5. Phƣơng án tải quặng bằng máy xúc gầu ngƣợc: Quặng đã phá nổ rơi trực tiếp xuống phễu chứa quặng số 6, bên ngoài các máy xúc gầu ngƣợc tiến hành xúc quặng lên các xe goòng ở lò nối tải quặng số 5. Với cục quặng có kích thƣớc vƣợt quá yêu cầu, ngƣời công nhân cho dừng máy xúc, tiến hành phá vỡ quặng lần hai, rồi sau đó tiếp tục thực hiện công việc tải quặng. - Thông gió: Gió sạch đi vào lò dọc vỉa vận tải lên thƣợng (khoang thông gió) vào đƣờng lò dọc vỉa phân tầng ở mức dƣới, thông gió cho gƣơng lò, gió bẩn đi ra đƣờng lò dọc vỉa phân tầng ở mức trên, ra thƣợng lên đƣờng lò dọc vỉa thông gió và đi ra ngoài qua hệ thống đƣờng lò mở vỉa. 3.2.4.5. Ưu, nhược điểm a. Ưu điểm - Sản lƣợng khối khai thác lớn, năng suất cao. - Giá thành khai thác nhỏ. - Mức độ an toàn lao động cao. b. Nhược điểm - Khối lƣợng đào lò chuẩn bị lớn. - Tổn thất và làm nghèo lớn. 63
3.2.5. Hệ thống khai thác phá nổ tầng 3.2.5.1. Đặc điểm Ở hệ thống khai thác này khoảng không gian đã khai thác không đƣợc chống giữ trong toàn bộ tầng lò, quặng đƣợc phá nổ theo lớp ngang khi sử dụng các lỗ khoan lớn bố trí hình quạt hoặc lớp đứng khi sử dụng lỗ khoan lớn bố trí song song để giảm thiểu khối lƣợng công tác chuẩn bị, việc chống giữ khoảng không gian đã khai thác dựa vào hệ thống trụ bảo vệ các đƣờng lò dọc vỉa và các thƣợng, các trụ bảo vệ này sẽ đƣợc thu hồi sau khi kết thúc diện khai thác. Hình 3-10. Sơ đồ minh họa HTKT phá nổ tầng Drill overcut Lỗ khoan nóc Crater blasting chargies Miệng lỗ khoan Primary stope no1 in production Quặng nguyên khai khu số 1 Primary stope no2 unndercut and drilling done Kết thúc công tác khoan khu số 2 Loading draw point Điểm chất tải 64
3.2.5.2. Phạm vi áp dụng - Hệ thống khai thác phá nổ phân tầng đƣợc áp dụng trong các điều kiện sau: - Khoáng sàng dốc đứng. - Quặng, đá vách phải rất kiên cố, bền vững và ổn định. - Quặng không có lẫn đá kẹp. 3.2.5.3. Sơ đồ hệ thống khai thác, thứ tự chuẩn bị Sơ đồ bố trí các đƣờng lò chuẩn bị ở hệ thống khai thác với phá nổ tầng phụ thuộc vào sơ đồ bố trí lỗ khoan. a. Phương án sơ đồ bố trí lỗ khoan lớn song song - Sơ đồ hệ thống khai thác (hình 3-11) Hình 3-11. Hệ thống khai thác phá nổ tầng sơ đồ bố trí lỗ khoan lớn song song 1 - Lò dọc vỉa vận tải; 2 - Lò cào quặng bằng máy cào; 3 - Phễu tháo quặng 4 - Các buồng khoan khai thác trụ bảo vệ; 5 - Các lỗ khoan tạo mặt thoáng 6 - Các lỗ khoan khai thác; 7 - Khối khai thác; 8 - Trụ bảo vệ; 9 - Các lò khoan khai thác khối - Thứ tự chuẩn bị Ở phƣơng án khai thác này, tầng có chiều cao có thể lên tới 70  80m đƣợc chia thành các khối có có chiều rộng 15  25m cách nhau bằng trụ bảo vệ có chiều rộng từ 12  15m. Công tác khai thác đƣợc tiến hành theo 2 bƣớc: đầu tiên quặng trong khối 65
đƣợc phá nổ trƣớc, sau khi vận tải hết quặng đã phá nổ ra ngoài thì ngƣời ta tiến hành khai thác thu hồi trụ bảo vệ để giảm tổn thất tới mức nhỏ nhất nhƣng vẫn đảm bảo an toàn. Khoáng sàng quặng đƣợc chuẩn bị chia tầng bằng hệ thống 2 đƣờng lò dọc vỉa bên vách và bên trụ của thân quặng ở mỗi mức. Tại mức vận tải tiến hành đào hệ thống đƣờng lò: lò cào quặng bằng máy cào số 2 và phễu tháo quặng số 3. Ở mức thông gió tiến hành đào các đƣờng lò xuyên vỉa số 10 ở trung tâm của khối (hay trung tâm của trụ bảo vệ) nối hai đƣờng lò dọc vỉa ở mức này với nhau. Từ đƣờng lò số 10 đào các lò khoan khai thác khối số 9 hoặc buồng khoan khai thác trụ bảo vệ số 4. Để tạo mặt thoáng ban đầu cho một khối khai thác, tiến hành khoan các lỗ khoan tạo mặt thoáng số 5 với khoảng cách gần nhau. Các lớp tiếp theo của khối, các lỗ khoan khai thác số 6 đƣợc khoan với khoảng cách đƣợc tính toán. b. Phương án sơ đồ bố trí lỗ khoan lớn hình quạt - Sơ đồ hệ thống khai thác (hình 3-12) Hình 3-12. Hệ thống khai thác phá nổ tầng sơ đồ bố trí lỗ khoan lớn hình quạt 1 - Lò dọc vỉa vận tải; 2 - Lò xuyên vỉa tải quặng; 3 -Thượng; 4 - Buồng khoan 5 - Dọc vỉa thông gió; 6 - Lò cắt ban đầu; 7 - Buồng chứa quặng; 8 - Lò cào quặng bằng máy cào - Công tác chuẩn bị Từ đƣờng lò dọc vỉa số 1 nằm trong đá trụ cứ 8  10m tiến hành đào lò xuyên vỉa tải quặng số 2 (khoảng cách này phụ thuộc vào độ rộng của các phễu tháo quặng). Từ đƣờng lò số 2 mức vận tải ở điểm đầu của khối và điểm cuối của khối tiến hành đào cặp thƣợng nối với đƣờng lò số 2 ở mức thông gió, cũng từ đƣờng lò số 2 ở mức 66