Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá vật liệu xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ở khu vực Nam Bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN TUẤN THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC LỘ THIÊN HỢP LÝ CHO CÁC MỎ ĐÁ VẬT LIỆU XÂY DỰNG NẰM DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY Ở KHU VỰC NAM BỘ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TUẤN THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC LỘ THIÊN HỢP LÝ CHO CÁC MỎ ĐÁ VẬT LIỆU XÂY DỰNG NẰM DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY Ở KHU VỰC NAM BỘ

Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 9520603

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. GS.TS Trần Mạnh Xuân 2. TS Lê Văn Quyển

Hà Nội - 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi.

Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo

đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một

cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các kết quả này

chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác.

Hà Nội, ngày….. tháng….. năm 2021

Tác giả

Nguyễn Tuấn Thành

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan ............................................................................................................... i

Mục lục ....................................................................................................................... ii

Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................. v

Danh mục các bảng ................................................................................................... vi

Danh mục các hình vẽ, đồ thị ................................................................................... vii

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG

VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ..... 7

1.1. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo phương thức

truyền thống ............................................................................................................ 8

1.1.1. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ Kbg ............................................................................................................. 8

1.1.2. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ Ktb ........................................................................................................... 11

1.1.3. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ Kbg kết hợp với nguyên tắc Kgh ≥ Ktb ..................................................... 11

1.1.4. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ KT ............................................................................................................ 11

1.1.5. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên theo nguyên tắc

Kgh ≥ K0+KSx .................................................................................................... 15

1.1.6. Xác định hệ số bóc giới hạn Kgh ............................................................. 16

1.2. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo phương thức phi

truyền thống khi sử dụng các phần mềm ứng dụng trong khai thác mỏ ............... 18

1.2.1. Xác định biên giới mỏ lộ thiên bằng thuật toán hình nón động ............. 18

1.2.2. Xác định biên giới mỏ lộ thiên bằng phương pháp phương án với

việc sử dụng phần mềm COMFAR .................................................................. 19

1.3. Xác định biên giới mỏ đối với mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng ............... 21

1.4. Kết luận chương 1 .......................................................................................... 25

iii

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC XÁC

ĐỊNH CHIỀU SÂU HỢP LÝ CỦA MỎ LỘ THIÊN KHAI THÁC ĐÁ XÂY

DỰNG NẰM DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY ......................................... 26

2.1. Nhóm các yếu tố ảnh hưởng gián tiếp ........................................................... 27

2.1.1. Giá thành khoan nổ mìn ......................................................................... 27 2.1.2. Giá thành xúc bốc 1m3 đá ....................................................................... 30

2.1.3. Giá thành khâu chế biến đá .................................................................... 30

2.2. Nhóm các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp ............................................................ 31

2.2.1. Khoảng cách vận tải ............................................................................... 31

2.2.2. Lượng nước mưa chảy vào mỏ và việc bơm nước mưa ra khỏi mỏ ...... 33

2.2.3. Lượng nước ngầm chảy vào mỏ và việc bơm nước ngầm ra khỏi mỏ ... 34

2.2.4. Góc dốc kết thúc của bờ mỏ ................................................................... 36

2.2.5. Diện tích đất đai phải đền bù phục vụ khai thác mỏ .............................. 39

2.2.6. Vấn đề cải tạo và khôi phục môi trường sau khai thác .......................... 43

2.2.7. Cơ chế chính sách và quản lý nhà nước ................................................. 43

2.3. Kết luận chương 2 .......................................................................................... 47

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC HỢP LÝ

CHO CÁC MỎ LỘ THIÊN KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG NẰM DƯỚI MỨC

THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY KHU VỰC NAM BỘ ................................................. 48

3.1. Một số đặc điểm về biên giới các mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng ở

nước ta................................................................................................................... 48

3.2. Cơ sở lý thuyết và thực tế xác định chiều sâu mỏ hợp lý cho các mỏ đá

xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Đông Nam Bộ .................. 52

3.3. Các bước xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá vật

liệu xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ở khu vực Nam Bộ ................. 54

3.3.1. Xác định chiều sâu mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng theo điều kiện

kỹ thuật ............................................................................................................. 55

3.3.2. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý ....................................................... 57

3.4. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá đang khai thác ............. 57

3.4.1. Xác định khối lượng lớp đất phủ ............................................................ 57

3.4.2. Xác định khối lượng đá xây dựng .......................................................... 59

3.4.3. Xác định chi phí khai thác và chế biến đá xây dựng .............................. 61

3.4.4. Xác định giá trị khoáng sản đá xây dựng, đất phủ ................................. 64

3.4.5. Trình tự tiến hành xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ ............. 65

3.5. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ đá xây dựng nằm dưới mức

thoát nước tự chảy chưa khai thác ........................................................................ 72

3.5.1. Nghiên cứu mối quan hệ giữa diện tích và chu vi mặt mỏ (biên giới

trên của mỏ lộ thiên) với khối lượng đá xây dựng thu hồi được trong biên

giới mỏ .............................................................................................................. 72

3.5.2. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý đối với mỏ chưa khai thác (xác

định trong giai đoạn thiết kế mỏ lộ thiên) ........................................................ 77

3.6. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đối với cụm mỏ chưa khai

thác ........................................................................................................................ 80

3.6. Kết luận chương 3 .......................................................................................... 87

CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU

KHAI THÁC HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN III ..................................... 88

4.1. Đặc điểm về điều kiện tự nhiên cụm mỏ Thường Tân III ............................. 88

4.1.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................. 88

4.1.2. Điều kiện địa chất ................................................................................... 91

4.1.2.3. Khoáng sản .......................................................................................... 94

4.1.3. Đặc điểm địa chất thủy văn .................................................................... 95

4.2. Hiện trạng khai thác ....................................................................................... 96

4.2.1. Hiện trạng biên giới mỏ .......................................................................... 96

4.2.2. Công nghệ khai thác và đồng bộ thiết sử dụng ...................................... 98

4.3. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ đá xây dựng Thường Tân III 101

4.4. Kết luận chương 4 ........................................................................................ 101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 103

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG

BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN .................................................... 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 106

PHỤ LỤC ................................................................................................................ 111

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

ĐCTV Địa chất thủy văn

HSB Hệ số bóc

HSBGH Hệ số bóc giới hạn

HTKT Hệ thống khai thác

NCS Nghiên cứu sinh

TNHH Trách nhiệm hữu hạn

TPCI Thành phần có ích

UBND Ủy ban nhân dân

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT Tên bảng Trang

Bảng 2.1: Góc dốc của bờ kết thúc theo điều kiện ổn định (độ) ............................... 37

Bảng 2.2: Sự thay đổi của khối lượng đá xây dựng theo chiều sâu và hệ số

sử dụng hiệu quả đất đai trong khai thác mỏ .................................... 40

Bảng 3.1: Số lượng mỏ trong cụm mỏ tại ba tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai

và Bình Dương ......................................................................................... 50

Bảng 3.2: Biên giới, chiều sâu khai thác và trữ lượng các mỏ đá thuộc khu vực

Thường Tân -Tân Mỹ (xã Thường Tân và Tân Mỹ, huyện Bắc

Thường Tân) ............................................................................................ 51

Bảng 3.3: Sự giảm khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ khi tăng tỷ số Km

(lấy từ phụ lục 1) ...................................................................................... 75

Bảng 3.4: Mức độ chênh lệch giữa khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ

tương ứng với tỷ số Kmo và Kmc. ............................................................. 76

Bảng 3.5: Kết quả khảo sát xác định chiều sâu mỏ và diện tích mặt mỏ hợp lý ...... 78

Bảng 4.1: Tổng hợp các thông số ĐCTV qua kết quả bơm nước thí nghiệm và

xác định các thông số ĐCTV theo phương pháp Duypuy ....................... 96

Bảng 4.2: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu chủ yếu về biên giới mỏ khai trường theo

Thiết kế kỹ thuật ...................................................................................... 97

Bảng 4.3: Tổng hợp các thông số hệ thống khai thác ............................................... 99

Bảng 4.4: Đồng bộ thiết bị khai thác và phụ trợ ..................................................... 100

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

TT Tên hình Trang

Hình 1.1: Sơ đồ xác định chiều sâu của mỏ lộ thiên theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg ....... 9

Hình 1.2: Sơ đồ xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên theo

nguyên tắc Kgh  Kbg và Kgh  KT ............................................................ 12

Hình 1.3: Sơ đồ xác định chiều sâu thời gian HT và chiều sâu H1, H2 ...................... 13

Hình 1.4: Sơ đồ xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ theo nguyên tắc Kgh

≥ K0+KT ................................................................................................... 14

Hình 1.5: Sơ đồ xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ theo nguyên tắc Kgh

≥ K0+Ksx .................................................................................................. 16

Hình 2.1: Sơ đồ xác định khoảng cách vận tải đá xây dựng phụ thuộc vào chiều

sâu khai thác (x) ....................................................................................... 33

Hình 2.2: Sự thay đổi chiều sâu của mỏ .................................................................... 38

Hình 2.3: Sự phụ thuộc của hệ số và theo chiều sâu khai thác .................... 41

Hình 2.4: Sơ đồ xác định trữ lượng địa chất và trữ lượng công nghiệp khi

khai thác mỏ đá xây dựng thông thường, mặt địa hình bằng phẳng ........ 45

Hình 2.5: Sơ đồ xác định mối quan hệ giữa diện tích được cấp và chiều sâu khai thác . 45

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí các mỏ nằm liền kề nhau ....................................................... 46

Hình 2.7: Quy mô tổn thất tài nguyên khi khai thác mỏ liền kề (a) và cách nhau

(b) khi tiến hành khai thác độc lập .......................................................... 47

Hình 3.1: Các trình tự khoanh định biên giới mỏ lộ thiên ........................................ 53

Hình 3.2: Sơ đồ xác định chiều sâu mỏ tính theo điều kiện kỹ thuật khi mặt mỏ

có dạng hình chữ nhật .............................................................................. 56

Hình 3.3: Sơ đồ xác định chiều sâu mỏ theo điều kiện kỹ thuật khi mặt mỏ có

dạng gần tròn trong bình đồ ..................................................................... 57

Hình 3.4: Sơ đồ xác định khối lượng đất phủ ........................................................... 58

Hình 3.5: Sơ đồ xác định khối lượng đá xây dựng khi khai thác đến chiều sâu (x)

với mỏ có dạng hình chữ nhật trong bình đồ ........................................... 60

viii

Hình 3.6: Sơ đồ xác định khối lượng đá xây dựng khi khai thác đến chiều sâu

(x) với mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ .............................................. 61

Hình 3.7: Sơ đồ khối thuật toán tối ưu xác định chiều sâu khai thác hợp lý của

mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ................................ 68

Hình 3.8: Giao diện chương trình tính toán xác định chiều sâu khai thác hợp lý của

mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ..... 71

Hình 3.9. Sự phụ thuộc của chiều sâu hợp lý của mỏ và lợi nhuận riêng LR vào

diện tích mặt mỏ ...................................................................................... 79

Hình 3.10: Sơ đồ bố trí các mỏ trong cụm mỏ .......................................................... 86

Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ khai thác, chế biến đá .................................................... 98

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Sau ngày miền Nam giải phóng 1975, đặc biệt trong những năm đầu của thế

kỷ 21, nhằm thỏa mãn nhu cầu về vật liệu xây dựng ngày càng tăng để phục vụ cho

các kế hoạch phát triển hạ tầng, từng bước hiện đại hóa và công nghiệp hóa đất

nước, việc thăm dò, tìm kiếm đá xây dựng ngoài đá vôi ở khu vực Nam Bộ trở nên

cấp thiết. Ngày nay đã hình thành hàng loạt mỏ khai thác đá xây dựng đặc biệt là

khu vực đông Nam Bộ như các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu...

Theo số liệu thống kê tại ba tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai và Bình

Dương hiện có 67 mỏ đang hoạt động khai thác đá xây dựng thông thường (không

tính các mỏ khai thác đá vôi và đá granit).

Diện tích mặt mỏ (kích thước biên giới trên của mỏ), chiều sâu khai thác và

trữ lượng khai thác của từng mỏ được quy định trong giấy phép khai thác. Phần

lớn độ sâu khai thác theo giấy phép khai thác ở mức từ -30 m đến -50 m, một số

mỏ từ -60 m đến -150 m.

Việc cấp giấy phép thăm dò và khai thác còn bộc lộ nhiều bất cập, thể hiện ở

chỗ trên cùng một khu vực có cùng điều kiện khai thác và chất lượng khoáng sản

nhưng các mỏ lại được cấp với diện tích và độ sâu khai thác không phù hợp với yêu

cầu phát triển bền vững của ngành. Chưa đảm bảo hiệu quả khai thác tài nguyên

khoáng sản theo khía cạnh tiết kiệm, mang lại lợi ích tối đa cho xã hội. Như một số

mỏ được cấp với diện tích lớn nhưng chiều sâu khai thác lại nhỏ, ngược lại mỏ được

cấp với diện tích khai thác nhỏ nhưng chiều sâu khai thác lại lớn (mỏ Tân Mỹ A

theo thiết kế diện tích mặt mỏ được cấp 64,6 ha nhưng độ sâu khai thác chỉ dừng ở

mức -30m, trong khi mỏ Thường Tân, công ty trách nhiệm hữu hạn(TNHH) Phan

Thanh diện tích được cấp 17 ha nhưng độ sâu khai thác lại ở mức -50 m). Một số

mỏ khác có độ sâu khai thác như nhau nhưng diện tích cấp mỏ lại khác nhau, gấp 3

đến 6 lần.

Hiện nay (theo khảo sát năm 2018) tại tỉnh Bình Dương, một số mỏ chiều

sâu khai thác đang tiến gần đến độ sâu khai thác thiết kế (mỏ Thường Tân, công ty

TNHH Phan Thanh; mỏ Thường Tân 2), một số mỏ đá đã đạt mức thiết kế (mỏ

Thường Tân, công ty TNHH Hồng Đạt; mỏ Thường Tân, công ty TNHH Liên Hiệp;

mỏ Thường Tân 5), một số mỏ đã khai thác vượt độ sâu thiết kế (mỏ Tân Mỹ A, mỏ

Tân Mỹ B). Một số mỏ khác đã khai thác ở độ sâu vượt mức cho phép ban đầu và

đề nghị cấp phép khai thác ở độ sâu lớn hơn (mỏ Thường Tân 3, Thường Tân 4 và

mỏ đá Tân Đông Hiệp).

Việc cho phép tăng độ sâu khai thác theo từng đợt mà không chỉ ra độ sâu

khai thác cuối cùng là thiếu cơ sở khoa học, gây khó khăn cho công tác quy hoạch

phát triển ngành khai thác đá vật liệu xây dựng của vùng dẫn đến tình trạng khai

thác không mang lại hiệu quả kinh tế cao và không tận thu tối đa tài nguyên

khoáng sản từ lòng đất. Đối với những mỏ hoặc cụm mỏ sắp cấp phép khai thác

mới cũng gặp vấn đề tương tự nếu không có những nghiên cứu cơ bản về chiều

sâu khai thác có hiệu quả cho các mỏ đá xây dựng của khu vực. Đề tài ''Nghiên

cứu xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá vật liệu xây dựng

nằm dưới mức thoát nước tự chảy ở khu vực Nam Bộ'' là vấn đề khoa học có tính

thời sự và cần thiết.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá vật liệu xây

dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ với ba trường hợp đặc biệt

sau đây:

- Mỏ đang khai thác với biên giới trên mặt đã được xác định.

- Mỏ chưa khai thác.

- Cụm mỏ nằm liền kề trong khu vực quy hoạch phát triển khai thác đá xây dựng.

3. Đối tượng nghiên cứu

Xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá xây dựng nằm

dưới mức thoát nước tự chảy.

4. Phạm vi nghiên cứu

Các mỏ đá xây dựng khu vực Nam Bộ, tập trung vào các mỏ có dạng quy

cách trên bình đồ (dạng hình chữ nhật và dạng gần tròn).

5. Nội dung nghiên cứu

- Phân tích và đánh giá các công trình nghiên cứu đã công bố liên quan đến

nội dung luận án.

- Nghiên cứu các yếu tố tự nhiên, kỹ thuật, kinh tế kỹ thuật và kinh tế xã hội

ảnh hưởng đến việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây dựng

nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ.

- Nghiên cứu trình tự phù hợp để khoanh định biên giới mỏ lộ thiên khai thác

đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ.

- Nghiên cứu xác định biên giới mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng nằm dưới

mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ cho 3 trường hợp:

+ Mỏ đang khai thác

+ Mỏ chưa khai thác (được xác định trong giai đoạn thiết kế mỏ)

+ Cụm mỏ trong khu vực quy hoạch khai thác của địa phương

- Vận dụng kết quả nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ

Thường Tân III.

6. Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành các nội dung của luận án, các phương pháp nghiên cứu sau

đây được áp dụng:

- Phương pháp khảo sát, thu thập và phân tích số liệu.

- Phương pháp giải tích.

- Phương pháp phân tích hình học mỏ.

- Phương pháp phương án, so sánh.

- Phương pháp chuyên gia.

- Phương pháp sử dụng công nghệ thông tin.

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án

7.1. Ý nghĩa khoa học

Góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong công tác thiết kế biên giới mỏ lộ

thiên, đặc biệt đối với các khoáng sàng đá vật liệu xây dựng nằm dưới mức thoát

nước tự chảy.

7.2. Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể là tài liệu tham khảo bổ ích cho các cơ

quan tư vấn, thiết kế, quản lý trong việc lập quy hoạch phát triển vùng nguyên liệu đá

xây dựng nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, tận dụng tốt tài nguyên từ lòng đất, đảm

bảo sự phát triển bền vững ngành khai thác đá vật liệu xây dựng khu vực Nam Bộ.

8. Các luận điểm bảo vệ

8.1. Luận điểm 1

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước

tự chảy đang khai thác phụ thuộc vào kích thước mặt mỏ (biên giới trên của mỏ)

được ghi trong giấy phép khai thác, chi phí để khai thác và chế biến đá, giá trị

của đá và được xác định trên cơ sở tổng lợi nhuận thu được là lớn nhất khi mỏ

đạt đến chiều sâu đó.

8.2. Luận điểm 2

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự

chảy chưa khai thác (xác định trong giai đoạn thiết kế mỏ) cần được gắn liền với

việc chọn diện tích mặt mỏ hợp lý và được xác định trên cơ sở lợi nhuận riêng tính

cho 1m2 diện tích mặt mỏ đạt được giá trị lớn nhất.

8.3. Luận điểm 3

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự

chảy trong cụm mỏ được quy hoạch để khai thác phụ thuộc vào số mỏ và kích thước

của từng mỏ, được xác định trên cơ sở hiệu quả khai thác của toàn cụm mỏ khi lợi

nhuận riêng tính cho 1m2 diện tích cụm mỏ đạt được trị số lớn nhất.

9. Những điểm mới của của đề tài luận án

- Đề xuất trình tự khoanh định biên giới mỏ phù hợp để xác định chiều sâu

khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực

Nam Bộ.

- Đề xuất sử dụng tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng mặt mỏ để xác định chu

vi mặt mỏ tối ưu với diện tích mặt mỏ cho trước nhằm xác định chiều sâu khai thác

hợp lý.

- Đề xuất sử dụng tiêu chí "Lợi nhuận riêng lớn nhất tính cho 1m2 diện

tích mặt mỏ hoặc diện tích cụm mỏ" để xác định diện tích mặt mỏ và chiều sâu

khai thác hợp lý cho mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu

vực Nam Bộ.

10. Cấu trúc của luận án

Mở đầu

Chương 1. Phân tích, đánh giá tổng quan về các công trình nghiên cứu trong

và ngoài nước liên quan đến nội dung của đề tài luận án.

Chương 2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến việc xác định chiều sâu

hợp lý của mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy.

Chương 3. Nghiên cứu xác định chiều sâu hợp lý cho các mỏ lộ thiên khai

thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam bộ.

Chương 4. Áp dụng kết quả nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác hợp lý

cho mỏ đá Thường Tân III.

Kết luận và kiến nghị.

Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận án của NCS.

Tài liệu tham khảo, Phụ lục.

11. Cơ sở tài liệu

Tài liệu sử dụng để hoàn thành luận án được lấy từ các nguồn:

- Chuyên ngành khai thác mỏ lộ thiên và các ngành liên quan, được thu thập

từ các nguồn: thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất, thư viện Quốc gia, Tổng cục

thống kê, Internet…

- Tài liệu địa chất, địa chất thủy văn và công trình lấy từ các báo cáo kết quả

thăm dò của các mỏ đá xây dựng thuộc khu vực Nam Bộ và các quy hoạch khai thác

mỏ các cụm mỏ trên địa bàn.

- Các số liệu về các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, hiện trạng khai thác thu thập

được từ các mỏ qua các đợt khảo sát thực tế.

12. Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện đề tài " Nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác

lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá vật liệu xây dựng năm dưới mức thoát nước tự

chảy ở khu vực Nam Bộ", NCS đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện

của tập thể lãnh đạo, các nhà khoa học, cán bộ kỹ thuật ngành khai thác mỏ; tập thể

Ban giám hiệu, Khoa Mỏ, phòng Đào tạo sau Đại học, phòng Đào tạo Đại học,

giảng viên, cán bộ các Phòng, Ban chức năng của Trường Đại học Mỏ - Địa chất.

NCS xin bầy tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ đó.

Đặc biệt NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS.NGND Trần Mạnh

Xuân, TS Lê Văn Quyển đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và sự giúp đỡ có hiệu quả

của GS.TS Bùi Xuân Nam, TS Nguyễn Anh Tuấn để NCS hoàn thành luận án này.

NCS xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên,

khích lệ, tạo điều kiện và giúp đỡ NCS trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành

luận án.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI

NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

Hầu hết các mỏ lộ thiên khai thác khoáng sản rắn nằm dưới mức thoát nước

tự chảy đều áp dụng công nghệ khai thác xuống sâu do đó phải tiến hành xác định

chiều sâu mỏ khai thác có hiệu quả (chiều sâu khai thác cuối cùng, chiều sâu khai

thác giới hạn hay chiều sâu khai thác hợp lý).

Sự khác nhau trong cách tiếp cận để xác định chiều sâu khai thác hiệu quả

phụ thuộc vào các yếu tố có tính đặc trưng về điều kiện tự nhiên của thân khoáng

sản như:

- Chiều dày lớp đất phủ nằm trên thân khoáng.

- Sự tồn tại các lớp đá bóc nằm ở vách và trụ của thân khoáng.

- Chiều dày, chiều dài và độ dốc của thân khoáng.

- Chất lượng khoáng sản và sự phân bố chất lượng khoáng sàn trong thân khoáng.

Sự khác nhau cơ bản về điều kiện tự nhiên của các mỏ đá xây dựng nằm dưới

mức thoát nước tự chảy, đặc biệt đối với các mỏ đá khu vực Nam Bộ so với các mỏ

than, quặng và phi quặng là:

- Chiều dày lớp đất phủ không lớn hoặc không có.

- Không có đá bóc hoặc có không đáng kể.

- Chiều dày ngang của các vỉa đá rất lớn.

- Giá trị khoáng sản không cao.

Về tiêu chí để xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên cũng có

nhiều cách tiếp cận khác nhau nhưng đều dựa vào hiệu quả kinh tế ở mức độ khác

nhau và có thể chia thành các nhóm sau:

a) Chi phí để khai thác toàn bộ khoáng sàng (phần trên khai thác lộ thiên,

phần dưới khai thác hầm lò) là tối thiểu hoặc lợi nhuận thu được là tối đa.

b) Mức tiết kiệm khi khai thác lộ thiên so với hầm lò là tối đa.

c) Giá thành khai thác lộ thiên ở bất cứ giai đoạn khai thác nào cũng không

được vượt quá giá thành cho phép.

d) Lợi nhuận thu được từ khai thác lộ thiên lớn hơn hoặc bằng không.

e) Lợi nhuận thu được từ khai thác lộ thiên là tối đa.

Việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên theo các tiêu chí

trên đây có thể chia thành hai nhóm:

Nhóm truyền thống: Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên được xác

định trên cơ sở so sánh giữa hệ số bóc giới hạn (Kgh) với các hệ số bóc khác như hệ

số bóc biên giới (Kbg) với Kgh ≥ Kbg; hệ số bóc trung bình (Ktb) với Kgh ≥ Ktb; hệ số

bóc thời gian (KT) với Kgh ≥ KT; hệ số bóc sản xuất trung bình (K0 + Ksx) với Kgh ≥

K0 + Ksx.

Nhóm phi truyền thống: Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ được xác định

trên cơ sở so sánh lợi nhuận thu được đối với các phương án chiều sâu dự kiến khai

thác khác nhau có tính đến tác động của yếu tố thời gian hoặc không tính đến yếu tố

này (ΔL = max và ΔL ≥ 0, trong đó ΔL là tổng lợi nhuận thu được của từng phương

pháp đem so sánh).

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ có thể được xác định trên mặt cắt ngang

(áp dụng cho mỏ có điều kiện địa hình và thế nằm của thân khoáng đơn giản) và

trên bình đồ phân tầng (áp dụng cho mỏ có điều kiện phức tạp, chiều dài theo

phương hạn chế) và bằng phương pháp giải tích hoặc đồ thị - giải tích.

1.1. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo phương thức

truyền thống

1.1.1. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ Kbg [5], [32]

Trong những thập niên đầu thế kỷ XX khi công nghệ khai thác hầm lò được

áp dụng rộng rãi để khai thác các mỏ than trong khi công nghệ khai thác lộ thiên

chưa phát triển, nhiều nhà khoa học ngành mỏ cho rằng, để xác định biên giới cuối

cùng của mỏ lộ thiên cần dựa trên cơ sở so sánh giữa giá thành khai thác lộ thiên

với hầm lò. Mỏ lộ thiên chỉ khai thác đến độ sâu mà tại đó giá thành khai thác lộ

thiên bằng giá thành thành khai thác hầm lò. Để đơn giản trong tính toán so sánh

người ta sử dụng phương pháp mặt cắt với mặt địa hình bằng phẳng và vỉa có các

thành phần thế nằm không thay đổi (Hình 1.1).

Hình 1.1: Sơ đồ xác định chiều sâu của mỏ lộ thiên

theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg [5], [32]

Gọi x là chiều sâu thân khoáng. Nếu trong phạm vi chiều sâu x được tiến

hành khai thác hầm lò thì tổng chi phí để khai thác là:

(1.1) Cn = xMC, đồng

Nếu tiến hành khai thác lộ thiên trong phạm vi chiều sâu x, tổng chi phí để

khai thác là:

Chi phí khai thác khoáng sản (chưa kể chi phí bóc đá)

(1.2) Ca = xMa, đồng

Còn chi phí bóc đá

x2], đồng (1.3) Cb = b[(M+h0ctgβ)h0+xh0(ctgγv+ctgγt)+

Tính kinh tế của khai thác lộ thiên có thể biểu thị qua mức tiết kiệm của

chúng so với khai thác hầm lò:

(1.4) S = Cn - (Ca + Cb), đồng

Hay

x2], đồng (1.5) S = xM(c-a)-b[(M+h0ctgβ)h0+xh0(ctgγv+ctgγt)+

Trong đó:

M - Chiều dày nằm ngang của vỉa, m;

C - Giá thành khai thác hầm lò, đ/m3;

a - Giá thành khai thác 1m3 khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên (chưa kể

chi phí bóc đá), đ/m3;

b - Chi phí bóc 1m3 đất đá, đ/m3;

h0 - Chiều dày lớp đất phủ, m;

β - Góc nghiêng của bờ mỏ trong lớp đất phủ, độ;

γv,γt - Góc dốc kết thúc của bờ mỏ về phía vách và phía trụ, độ.

Mức tiết kiệm của khai thác lộ thiên đạt giá trị cực đại khi đạo hàm bậc nhất

của biểu thức (1.5) bằng không. Từ đó chiều sâu thân khoáng sản x khai thác có

hiệu quả là:

x = . (1.6) - h0, m

Từ đó chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên là:

, m (1.7) Hk = x+h0 =

Trong đó gọi gọi là hệ số bóc giới hạn (Kgh), còn trị số

là hệ số bóc biên giới (Kbg)

, m3/m3 (1.8) Kgh =

Trường hợp phần trên của khoáng sàng khai thác bằng phương pháp lộ thiên,

phần dưới khai thác bằng phương pháp hầm lò, biên giới hợp lý của mỏ lộ thiên

được đánh giá bằng tổng chi phí để khai thác toàn bộ khoáng sàng là nhỏ nhất, biểu

thức (1.7) vẫn đúng.

Trong trường hợp địa hình và các thành phần thế nằm của vỉa phức tạp thì áp

dụng phương pháp đồ thị để xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ.

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ xác định theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg có ưu

nhược điểm chủ yếu sau đây:

- Ưu điểm: Biểu thức tính toán đơn giản, nhanh chóng tìm được chiều hợp lý

của mỏ, tiết kiệm thời gian trong tính toán thiết kế mỏ.

- Nhược điểm: Không tính đến ảnh hưởng của khối lượng đất đá phủ trên đầu

vỉa khoáng sản, khi khối lượng này lớn sẽ tăng vốn xây dựng cơ bản, kéo dài thời

gian xây dựng mỏ dẫn đến giảm hiệu quả chung của khai thác lộ thiên.

1.1.2. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc Kgh ≥ Ktb

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc Kgh ≥Ktb

khi tại chiều sâu đó tổng chi phí để khai thác khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên

và hầm lò là như nhau, tức là khai thác lộ thiên không thu được mức tiết kiệm nào

so với khai thác hầm lò.

Mặc dầu khai thác lộ thiên không thu được lợi nhuận khi áp dụng nguyên tắc

Kgh ≥ Ktb nhưng nó vẫn được sử dụng để xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ

trong trường hợp sau:

- Mỏ có trữ lượng khoáng sản nhỏ hoặc phần khoáng sản còn lại khi khai

thác lộ thiên ở phần trên không đủ để xây dựng một mỏ hầm lò, với mục đích tận

dụng có hiệu quả tài nguyên từ lòng đất và tạo việc làm cho người lao động.

- Đối với những khoáng sàng lớn, quặng có giá trị cao, chiều sâu của mỏ xác

định theo nguyên tắc Kgh ≥ Ktb được coi là biên giới triển vọng. Trong biên giới này

không nên xây dựng các công trình vĩnh cửu khi tính đến sự mở rộng biên giới mỏ

lộ thiên trong tương lai.

1.1.3. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ Kbg kết hợp với nguyên tắc Kgh ≥ Ktb

Để tránh tình trạng ảnh hưởng đến kết quả tính toán chiều sâu khai thác hợp lý

của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg khi khối lượng trên đầu vỉa quá lớn

một số tác giả đề nghị sử dụng kết hợp giữa nguyên tắc Kgh ≥ Kbg và Kgh ≥ Ktb.

1.1.4. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ KT [29], [31], [48]

Viện sĩ V.V. Rjevxki [48] cho rằng, biên giới của mỏ lộ thiên ngoài

các yếu tố tự nhiên ra còn phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật như phương pháp mở

vỉa, hướng phát triển công trình mỏ, các thông số hệ thống khai thác (HTKT), đồng

bộ thiết bị sử dụng, đặc biệt là giá thành khai thác thực tế. Vì vào những thập niên

giữa thế kỷ XX trên thế giới đã bắt đầu đưa những mỏ lộ thiên lớn và cực lớn vào

hoạt động với sản lượng khoáng sản hàng chục triệu tấn/năm và đá bóc đến trăm

triệu m3/năm. Trên các mỏ này được trang bị các thiết bị xúc bốc và vận tải cỡ lớn,

chiều cao tầng từ 15 ÷ 18m còn chiều rộng mặt tầng công tác đạt 50 ÷ 60 m và hơn.

Điều đó dẫn tới góc dốc của bờ công tác nhỏ = 11o ÷ 15o, khác xa với góc kết

thúc của bờ mỏ. Góc nhỏ dẫn đến hệ số bóc thời gian lớn làm tăng giá thành khai

thác thực tế của một đơn vị sản phẩm khai thác. Theo quan điểm này biên giới mỏ

lộ thiên được quy định trên cơ sở là giá thành thực tế của một đơn vị sản phẩm khai

thác bằng phương pháp lộ thiên phải luôn luôn nhỏ hơn giá thành cho phép trong

bất cứ giai đoạn phát triển nào của mỏ, tức là chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ

được xác định theo nguyên tắc Kgh ≥ KT (KT - hệ số bóc thời gian hay hệ số sản xuất

thực tế). Lập luận của Viện sĩ V.V. Rjevxki để xây dựng nguyên tắc xác định chiều

4 1

sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên theo nguyên tắc Kgh ≥ KT tóm tắt như sau:

Hình 1.2: Sơ đồ xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên

theo nguyên tắc Kgh  Kbg và Kgh  KT [48]

Trong phạm vi chiều sâu HK (xác định theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg) hệ số bóc

thời gian KT được đặc trưng bằng đường cong 4-5-6-2-7, tại (điểm 5) hệ số bóc KT

đạt được trị số lớn nhất và duy trì đến (điểm 6) sau đó giảm dần đến lúc kết thúc mỏ

(Hình 1.2). Có thể tăng chiều sâu thời gian để hệ số bóc thời gian KT bằng hệ số bóc

giới hạn Kgh (điểm 8) và duy trì KT = Kgh ở một vài tầng khi biên giới mỏ đạt vị trí

cuối cùng trên mặt đất (điểm 8-9) sau đó trị số KT giảm dần đến chiều sâu khai thác

cuối cùng HKT. Theo Viện sĩ V.V. Rjevxki, khi tăng chiều sâu mỏ (xác định theo

nguyên tắc Kgh ≥ Kbg) HK đến chiều sâu HKT (xác định theo nguyên tắc Kgh ≥ KT)

bằng phương pháp lộ thiên trữ lượng khoáng sản tăng thêm có thể đạt 25 ÷ 35%.

Phát triển ý tưởng của Viện sĩ V.V. Rjevxki, tác giả Trần Mạnh Xuân [29]

cho rằng đối với các mỏ có khối lượng đất phủ lớn nằm trên vỉa khoáng sản cần tính

đến ảnh hưởng của các yếu tố này thông qua hệ số bóc ban đầu K0. Lúc này nguyên

tắc Kgh ≥ KT trở thành nguyên tắc Kgh ≥ K0+KT. Việc xác định chiều sâu khai thác

hợp lý của mỏ lộ thiên được tiến hành theo hai bước:

- Bước thứ nhất, xác định chiều sâu thời gian HT (tại chiều sâu này hệ số bóc

thời gian KT đạt được trị số hệ số bóc giới hạn.

Hình 1.3: Sơ đồ xác định chiều sâu thời gian HT và chiều sâu H1, H2 [29]

- Bước thứ hai, xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ. Tại chiều sâu

thời gian HT, biên giới trên mặt đất được đánh dấu bằng hai điểm A và B (Hình

1.3). Từ A và B vẽ các bờ dốc kết thúc của mỏ về phía vách và trụ vỉa, hình thành

hai chiều sâu kết thúc H1 và H2. Tiến hành xác định hệ số bóc thời gian lớn nhất

KTmax1 và KTmax2 tương ứng với chiều sâu H1 và H2, đồng thời xác định hệ số bóc

ban đầu K01 và K02 theo biểu thức:

, m3/m3 (1.9) K01 = và K02 =

Để tìm chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ dựa trên nguyên tắc Kgh ≥KT có

tính đến ảnh hưởng của khối lượng đất bóc trên đầu bờ mỏ tác giả dùng phương

pháp đồ thị. Tại chiều sâu H1 xác định trị số K01+KTmax1, còn tại chiều sâu H2 xác

định trị số K02+KTmax2. Đường biểu diễn KTmax+K0 = f(H) gặp đường Kgh tại điểm I,

hoành độ điểm I là chiều sâu cần tìm của mỏ HKT xác định theo nguyên tắc Kgh ≥

K0+KT (Hình 1.4).

Hình 1.4: Sơ đồ xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ

theo nguyên tắc Kgh ≥ K0+KT [29]

Để phân tích sự khác nhau và điều kiện áp dụng của hai nguyên tắc xác định

biên giới mỏ Kgh  Kbg và Kgh  KT, gần đây GS.TS Trần Mạnh Xuân [31] đã đưa ra

công thức tính chiều sâu cuối cùng của mỏ lộ thiên trên cơ sở nguyên tắc Kgh  KT

(khi điều kiện địa hình và vỉa quặng đơn giản):

(1.10)

Và làm phép so sánh với công thức xác định chiều sâu cuối cùng của mỏ

theo nguyên tắc Kgh  Kbg.

(1.11)

So (1.10) với (1.11) chiều sâu mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc Kgh  KT

lớn hơn chiều sâu mỏ xác định theo nguyên tắc Kgh  Kbg một giá trị nào đó tùy

thuộc vào chiều dày nằm ngang của vỉa M và điều kiện khai thác thông qua hệ số

bóc giới hạn Kgh.

(1.12)

Hoặc

(1.13)

Khi khai thác khoáng sàng có chiều dày vỉa lớn và rất lớn hoặc có điều kiện

khai thác khó khăn (chất lượng khoáng sản thấp, chi phí khai thác cao, thể hiện ở

HSB giới hạn nhỏ) thì sử dụng nguyên tắc Kgh  KT có lợi hơn. Trong những trường

hợp khác (M nhỏ, Kgh lớn) chiều sâu cuối cùng của mỏ xác định theo hai nguyên tắc

Kgh  Kbg hoặc Kgh  KT không khác nhau mấy nên dùng nguyên tắc nào cũng được,

tuy nhiên cần lưu ý đến ảnh hưởng của chiều dày lớp đất phủ h0.

1.1.5. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên theo nguyên tắc Kgh ≥

K0+KSx [52]

Trên cơ sở phân tích những ưu điểm và lợi thế của khai thác lộ thiên so với

hầm lò, GS Arxenchep A.I. [52] đề nghị sử dụng hệ số bóc sản xuất trung bình Ksx

có tính đến ảnh hưởng của khối lượng xây dựng cơ bản thông qua hệ số bóc ban đầu

K0 để xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ, tức là sử dụng nguyên tắc Kgh ≥

K0+Ksx. Sự khác biệt giữa nguyên tắc xác định biên giới mỏ này với nguyên tắc Kgh

≥ KT là trong suốt giai đoạn tồn tại chính của mỏ giá thành khai thác lộ thiên bằng

giá thành khai thác hầm lò hoặc giá thành cho phép.

Trình tự tiến hành xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ như sau: Chọn

một số chiều sâu mỏ dự kiến, đối với mỗi phương án chiều sâu trên cơ sở sơ đồ mở

vỉa và hướng phát triển công trình mỏ đã chọn cũng như các thông số HTKT đã tính

toán, tiến hành xác định khối lượng đá bóc và khoáng sản trên từng tầng rồi xây

dựng biểu đồ chế độ công tác dạng tích lũy ΣV = f(ΣQ). Tiến hành điều chỉnh lịch

bóc đá và xác định hệ số bóc sản xuất trung bình Ksx cũng như hệ số bóc ban đầu K0

cho từng phương án chiều sâu dự kiến. Dùng phương pháp đồ thị để xác định chiều

sâu khai thác hợp lý của mỏ (Hình 1.5).

Hình 1.5: Sơ đồ xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ

theo nguyên tắc Kgh ≥ K0+Ksx [44]

Trên (Hình 1.5) tại chiều sâu H1 tiến hành xác định giá trị K01+Ksx1; tại

chiều sâu H2 tiến hành xác định giá trị K02+Ksx2; tại chiều sâu H3 tiến hành xác

định giá trị K03+Ksx3. Vẽ đường cong K0+KSsx = f(H). Hoành độ của điểm gặp

nhau giữa hai đường biểu diễn K0+Ksx = f(H) với đường Kgh (không đổi) là chiều

sâu mỏ cần tìm.

Hạn chế của nguyên tắc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên

Kgh ≥ K0+Ksx so với các nguyên tắc Kgh ≥ Kbg và Kgh ≥ KT là trong suốt thời gian tồn

tại chính của mỏ, mỏ lộ thiên có giá thành khai thác bằng giá thành hầm lò, quá

trình tính toán phức tạp, tốn nhiều thời gian.

1.1.6. Xác định hệ số bóc giới hạn Kgh [29], [32], [52]

Hệ số bóc giới hạn hay còn gọi là HSB kinh tế hợp lý, hệ số bóc hòa vốn là

chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng trong xác định biên giới mỏ lộ thiên. Hệ số

bóc giới hạn được tính gián tiếp qua các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật thể hiện mức độ

hiệu quả của khai thác lộ thiên, so với khai thác hầm lò và nó được xác định theo

biểu thức (1.8) cùng với việc ra đời của nguyên tắc xác định biên giới mỏ Kgh ≥

Kbg. Tuy nhiên sự phát triển như vũ bão của ngành khai thác lộ thiên trong những

điều kiện khác nhau khi khai thác các khoáng sàng khoáng sản có ích khác nhau,

việc sử dụng giá thành khai thác hầm lò để so sánh với giá thành khai thác lộ thiên

nhằm quy định biên giới của mỏ lộ thiên nhiều khi không còn phù hợp nữa. Khi

đó người ta sử dụng tiêu chí mới gọi là giá thành cho phép Gcp để đánh giá hiệu

quả của khai thác lộ thiên.

Lúc này công thức tổng quát để xác định HSB giới hạn là:

, m3/m3 (1.14)

Giá thành cho phép khai thác một đơn vị khoáng sản bằng phương pháp lộ

thiên tùy trường hợp cụ thể mà có thể chọn hoặc là giá thành khai thác hầm lò hoặc

giá trị của một đơn vị quặng được khai thác bằng phương pháp lộ thiên phải qua hay

không qua khâu chế biến.

Giá trị HSB giới hạn có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả xác định chiều sâu cuối

cùng của mỏ lộ thiên nên được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, bổ sung vào

công thức (1.8) những yếu tố thể hiện sự ảnh hưởng của chúng đến mức độ chính xác

khi xác định biên giới của mỏ lộ thiên và cũng từ đó xuất hiện nhiều công thức khác

nhau để xác định HSB giới hạn.

Các yếu tố mà các nhà khoa học ngành mỏ quan tâm khi xác định HSB giới

hạn là:

- Cần bổ sung vào giá thành cho phép đối với những mỏ có những vỉa quặng

phụ có thể khai thác kèm theo có giá trị kinh tế nhất định.

- Bổ sung vào công thức tính HSB giới hạn khi sử dụng giá thành khai thác

hầm lò làm giá thành cho phép các chỉ tiêu tổn thất và làm nghèo quặng [29], [52].

- Bổ sung vào chi phí bóc đá những yếu tố thay đổi theo chiều sâu khai

thác [33].

1.2. Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên xác định theo phương thức phi

truyền thống khi sử dụng các phần mềm ứng dụng trong khai thác mỏ

Các phần mềm ứng dụng trong khai thác mỏ bao gồm các nội dung:

- Xây dựng cơ sở dữ liệu địa chất.

- Mô hình hóa địa chất thân khoáng.

- Tính toán trữ lượng.

- Tối ưu hóa biên giới mỏ.

- Quy hoạch khai thác ngắn hạn và dài hạn.

1.2.1. Xác định biên giới mỏ lộ thiên bằng thuật toán hình nón động [11], [16]

Phương pháp hình nón động hay hình nón cụt là một trong những phương

pháp được áp dụng sớm nhất trong phần mềm ứng dụng về mỏ để xác định biên giới

mỏ lộ thiên

Nội dung của thuật toán này là việc xác định hình nón đất đá phải bóc để thu

hồi một vi khối hoặc một nhóm vi khối chứa quặng nằm gần nhau tại đáy hình nón

sao cho lợi nhuận khi khai thác vi khối quặng nằm trong hình nón đó là không âm

(không lỗ). Nếu giá trị này dương (có lãi) thì tiếp tục mở rộng hình nón lớn hơn để

bao thêm các vi khối quặng khác cho tới khi giá trị lợi nhuận bằng không. Vị trí

hình nón tương ứng với giá trị lợi nhuận bằng không được coi là biên giới tối ưu

của mỏ.

Thuật toán này là một trong những phương pháp tối ưu sử dụng rộng rãi

trong nhiều năm qua của các phần mềm máy tính trong khai thác mỏ vì nó đơn giản,

dễ hiểu, dễ lập trình. Các thủ tục thực hiện nó thuận lợi cho việc kết hợp với các

chương trình khác đặc biệt là các chương trình động cho phép xử lý các phép tính

nhanh hơn.

Tuy nhiên phương pháp này vẫn còn một số hạn chế sau:

- Khi khai thác các mỏ khoáng sản có chiều dày lớp đất phủ khá lớn có thể

gặp trường hợp khi khai thác một vi khối hay một số vi khối quặng nằm gần nhau

tại đáy hình nón trong phạm vi hình nón đầu tiên lợi nhuận thu được nhỏ hơn

không. Điều này cũng có thể xảy ra đối với một số hình nón được mở rộng tiếp

theo… cho đến một lúc nào đó việc mở rộng các hình nón tiếp theo lợi nhuận lại

lớn hơn không. Máy sẽ cho kết quả như thế nào trong trường hợp này. Bởi vì ta

không thể khống chế một hình nón nào đó mà khi khai thác các vi khối quặng trong

hình nón này lại cho lợi nhuận bằng không hay đạt trị số lớn nhất.

- Khó khăn trong việc xác định kích thước của vi khối (chiều rộng, chiều

cao) làm sao để góc dốc kết thúc bờ mỏ tạo bởi biên của hình nón phù hợp với góc

dốc kết thúc bờ mỏ theo yêu cầu. Một số tác giả đề nghị xác định kích thước của vi

khối với tỷ lệ chiều cao và chiều rộng phù hợp với góc dốc ổn định của bờ mỏ chọn

trước γ, tức là chiều rộng vi khối b = h.ctgγ (m), trong đó h là chiều cao vi khối

(thường bằng chiều cao tầng). Biện pháp này cũng không phù hợp khi thiết kế các

mỏ có góc dốc kết thúc bờ mỏ ở bờ trụ và bờ vách khác nhau khá lớn, đặc biệt đối

với các vỉa quặng có thế nằm thoải ở phần dưới của mỏ sau đó độ dốc của nó tăng

dần và đạt dốc đứng ở phần dưới của mỏ.

- Thực chất của thuật toán này là quy định biên giới mỏ lộ thiên trên cơ sở

nguyên tắc Kgh ≥ Ktb. Hạn chế của nguyên tắc này như ở các phần trên đã trình bày.

1.2.2. Xác định biên giới mỏ lộ thiên bằng phương pháp phương án với việc sử

dụng phần mềm COMFAR [11], [16]

Đây là phương pháp có độ tin cậy cao vì nó phản ánh được các yếu tố ảnh

hưởng như điều kiện tự nhiên, công nghệ khai thác cũng như hiệu quả kinh tế đến kết

quả xác định biên giới mỏ.

Nội dung của phương pháp như sau: chọn một số phương án chiều sâu của

mỏ. Đối với mỗi phương án chiều sâu xác định khối lượng khoáng sản và đá bóc

trong biên giới mỏ và trên cơ sở đó dự kiến một số phương án sản lượng mỏ căn cứ

vào các thông tin kinh tế và dự báo nhu cầu sản phẩm trên thị trường trong nước hay

xuất khẩu.

Đối với mỗi phương án độ sâu dự kiến khai thác tương ứng với từng phương

án sản lượng, tiến hành chọn phương án mở vỉa, hệ thống khai thác, đồng bộ thiết bị

xử dụng, xây dựng lịch bóc đá và sản lượng đá bóc. Từ các số liệu đó tiến hành xác

định vốn đầu tư ban đầu và bổ sung, xác định thời gian tồn tại của mỏ, xác định chi

phí sản xuất hàng năm, doanh thu hàng năm trên cơ sở chất lượng quặng nguyên

khai và quy trình chế biến để nhận được sản phẩm hàng hóa.

Để đánh giá hiệu quả của phương pháp khai thác lộ thiên đối với phương án

chiều sâu dự kiến ta sử dụng chỉ tiêu giá trị hiện tại thực NPV (Net Present Value).

NPV là hiệu số giữa giá trị của các luồng tiền mặt thu và chi trong tương lai

được quy đổi về thời điểm hiện tại theo tỉ suất chiết khấu đã định.

Biên giới của mỏ lộ thiên được chọn khi:

 max và NPV  0 (1.15)

Trong đó:

Gi - Lượng tiền mặt thu được năm thứ i bao gồm doanh thu do bán khoáng sản

và giá trị thanh lý tài sản (nếu có), đồng;

Ci - Lượng tiền mặt chi tại năm thứ i bao gồm vốn đầu tư (nếu có) và các

khoản chi liên quan đến vốn đầu tư không kể khấu hao, đồng.

(1.16) ai =

r - Tỷ suất chiết khấu là tỷ lệ lãi vay phải trả;

t - Thứ tự năm tính toán, năm đầu tiên ứng với t = 0.

Ngoài ra người ta còn dùng chỉ tiêu tỷ lệ hoàn vốn nội bộ (IRR) để đánh giá

phương án khi có khó khăn trong việc xác định tỷ suất chiết khấu r.

Đó là suất chiết khấu tại đó giá trị hiện tại thực của các khoản thu và chi

bằng nhau. Dự án được chấp nhận khi IRR  IRRmin. Đó là tỷ lệ lãi vay phải trả mà

doanh nghiệp mỏ có thể chấp nhận được khi tiến hành khai thác khoáng sàng.

Do những khác biệt cơ bản về điều kiện tự nhiên và khai thác, có thể kết luận

rằng không thể sử dụng các kết quả nghiên cứu đã có để xác định chiều sâu hợp lý

cho các mỏ đá nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ:

- Các mỏ đá xây dựng không có đá bóc nên không thể dùng hệ số bóc giới

hạn để so sánh.

- Các chỉ tiêu chi phí bóc 1 m3 đá hay 1 m3 khoáng sản (b và a) trong tính toán kinh

tế đều coi như không đổi, điều đó sẽ không phù hợp với thực tế khi quy định biên

giới hợp lý của các mỏ đá ở khu vực Nam Bộ.

1.3. Xác định biên giới mỏ đối với mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng

Trước đây, do nguồn tài nguyên đá vôi rất phong phú nên việc khai thác

chúng không những để sản xuất xi măng mà còn dùng làm vật liệu thông thường.

Việc khai thác đá vôi phần lớn được tiến hành ở phần nổi của các núi đá vôi cao

hơn địa hình xung quanh. Trữ lượng đá vôi nằm ở phần nổi trên mặt đất lúc đó thỏa

mãn nhu cầu. Vì vậy việc xác định biên giới mỏ lộ thiên chỉ căn cứ vào chất lượng

đá và điều kiện an toàn khi khai thác các mỏ đá nằm trên cao. Việc xác định biên

giới mỏ trong đó có chiều sâu khai thác hợp lý khi khai thác phần chìm của núi đá

vôi không được các nhà khoa học và quản lý quan tâm. Hầu hết các công trình

nghiên cứu đã có về khai thác đá vật liệu xây dựng chủ yếu tập trung vào các lĩnh

vực như: Công tác quản lý [15], [20], [21], [22], [23], [25], [33], 35]; Công nghệ

khai thác [8], [9], [12], [14], [18], [26], [27], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42],

[45], [47], [50], [51] và đồng bộ thiết bị [10], [13], [24], [34].

Ngày nay khi nguồn tài nguyên đá vôi có điều kiện khai thác thuận lợi đã cạn

kiệt, đặc biệt ở những khu vực ít có đá vôi như khu vực Nam Bộ của nước ta. Vì

vậy việc tìm kiếm, thăm dò và khai thác các đá trầm tích khác để làm vật liệu thông

thường nhằm thỏa mãn nhu cầu vật liệu xây dựng cho việc phát triển cơ sở hạ tầng

trở nên cấp thiết.

Ở nước ta trong vài chục năm gần đây tại khu vực Nam Bộ, đặc biệt là vùng

đông Nam Bộ đã hình thành hàng loạt mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng nằm dưới

mức thoát nước nước tự chảy. Biên giới của các mỏ này được quy định tại giấy

phép khai thác. Trong đó chiều sâu khai thác cho phép lấy theo chiều sâu thăm dò,

không quy định chiều sâu khai thác cuối cùng của mỏ. Diện tích cấp cho từng mỏ

cũng tùy tiện không có cơ sở khoa học.

Nghiên cứu về vấn đề này, trong luận văn thạc sỹ kỹ thuật của mình tác giả

Võ Minh Đức [6] đã đề xuất công thức tính chiều sâu mỏ theo điều kiện kỹ thuật

với kích thước mặt mỏ bị hạn chế. Chiều sâu mỏ được tính cho hai trường hợp:

- Khi mặt mỏ có dạng hình chữ nhật:

H = , m (1.17)

- Khi diện tích mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ:

H = , m (1.18)

Trong đó:

Bm, Bd - Chiều rộng mặt mỏ và chiều rộng đáy mỏ (chiều rộng đáy mỏ cho

phép theo điều kiện kỹ thuật);

- Góc dốc kết thúc bờ mỏ về hai phía, độ;

Sm và Sd - Diện tích mặt mỏ và đáy mỏ, m2 (diện tích đáy mỏ cho phép theo

điều kiện kỹ thuật);

Pd - Chu vi đáy mỏ, m;

- Góc dốc bờ mỏ khi mở vỉa bằng hào xoắn ốc, độ.

Chiều sâu của mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng xác định xác định theo biểu

thức (1.17) chỉ căn cứ vào chiều rộng mặt mỏ Bm cho trước là không chính xác vì

nó chưa tính đến tác động của chiều dài mặt mỏ Lm.

Chiều sâu mỏ tính theo các biểu thức (1.17) và (1.18) là chiều sâu tối đa của

mỏ lộ thiên có thể đạt được theo điều kiện kỹ thuật nhưng có thể không phải là

chiều sâu khai thác hợp lý vì nó không tính đến điều kiện kinh tế.

Phát triển nghiên cứu này, Ths Võ Minh Đức [7] ngoài việc xác định chiều

sâu khai thác theo điều kiện kỹ thuật (theo biểu thức 1.17) tác giả đã tiến hành kiểm

tra chiều sâu tính được theo điều kiện kinh tế khi đảm bảo điều kiện giá thành khai

thác thực tế không được vượt quá giá thành cho phép hoặc giá bán sản phẩm theo

công thức:

(1.19) G ≥ Ckn + Cxb + Cv + Cd, đ/m3

Trong đó:

Ckn, Cxb - chi phí khoan nổ và xúc bốc 1m3 đất đá, đ/m3;

Cv, Cd - chi phí vận tải và chi phí đền bù đất đai nằm ngoài phạm vi khai thác

không thể canh tác được do ảnh hưởng của công tác khai thác, đ/m3;

G - giá thành cho phép, đ/m3.

, đ/m3 (1.20) Cv =

(1.21) Cd = (Ra - Hctgγ)PmGd, đ/m3

Trong đó:

Ra - bán kính hạ thấp mực nước ngầm, m;

γ - góc dốc bờ mỏ, độ;

Pm - chu vi mặt mỏ, m;

i - độ dốc đường hào, đv;

Kd - hệ số kéo dài tuyến đường, đv;

S - cước vận tải, đ/m3.km;

Gd - giá đền bù 1m2 đất, đ/m2.

Thay (1.20) và (1.21) vào (1.19) sẽ được:

+ (1.22) G ≥ Ckn + Cxb +

Từ (1.22) tác giả bài báo rút ta công thức tính chiều sâu của mỏ H theo điều

kiện kinh tế như sau:

H ≤ , m (1.23)

Trong đó:

V = , m3 (1.24)

Phân tích các tính toán trên đây của tác giả bài báo Võ Minh Đức cho ta

những nhận xét sau đây:

- Việc xác định chiều sâu mỏ theo điều kiện kỹ thuật (1.17) là chưa đủ vì

chưa tính đến kích thước chiều dài của mỏ trên mặt đất.

- Chi phí để khai thác 1m3 đá xây dựng (vế phải của biểu thức 1.19) tính

chưa đủ. Như còn thiếu chi phí môi trường, trả tiền để được quyền khai thác, thuế

tài nguyên v.v… quan trọng hơn là thiếu chi phí thoát nước, chi phí vận tải trên

tầng, chi phí vận tải ngoài mỏ (từ miệng mỏ đến trạm nghiền sang).

- Nếu thay V xác đinh theo biểu thức (1.24) vào biểu thức (1.22) và Fd không

phải là một đại lượng không đổi mà phụ thuộc vào H thì giá trị G sẽ phụ thuộc vào

Hn nên không thể tìm giá trị chiều sâu mỏ H theo biểu thức (1.23).

- Không thể chọn chiều sâu khai thác hợp lý theo biểu thức (1.23). Ví dụ:

Vế phải của biểu thức này bằng 100 m thì nên chọn chiều sâu nào cho phù hợp.

Từ các phân tích trên đây ta thấy không thể sử dụng công thức (1.23) để

xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây dựng vì nó không đảm

bảo độ tin cậy, độ chính xác cần thiết do thiếu các yếu tố ảnh hưởng quan trọng

và sự lẫn lộn giữa chiều sâu khai thác tính theo điều kiện kỹ thuật và điều kiện

kinh tế.

Trong luận án tiến sĩ do nghiên cứu sinh Hoàng Cao Phương [19] thực hiện

có một phần nội dung xác định một đơn vị khối lượng đá xây dựng dùng làm vật

liệu xây dựng thông thường hợp lý đem đấu giá để được quyền khai thác có đề cập

tới việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ khi kích thước mặt mỏ không bị

hạn chế. Tiếp cận này chưa phù hợp với điều kiện cụ thể và yêu cầu thực tế trong

việc lập quy hoạch khai thác và chế biến đá xây dựng tại khu vực Nam Bộ hiện tại

và trong tương lai.

Các kết quả nghiên cứu ban đầu trên đây còn nhiều hạn chế, cần phải tiếp tục

hoàn thiện và bổ sung thêm về cơ sở lý thuyết cũng như thực tiễn áp dụng khi tính

đến các điều kiện khác nhau trong lĩnh vực xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho

các mỏ lộ thiên khai thác đá vật liệu xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ở

khu vực Nam Bộ.

1.4. Kết luận chương 1

Việc xác định biên giới mỏ lộ thiên (hay chiều sâu khai thác cuối cùng của

mỏ lộ thiên) được các nhà khoa học nghiên cứu từ những thập niên đầu của thế kỷ

XX và ngày càng phát triển, chủ yếu đi sâu vào các lĩnh vực khai thác than và

quặng các loại. Nghiên cứu vấn đề này cho khoáng sàng đá xây dựng còn quá ít ỏi.

Việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên theo phương thức

truyền thống lấy hệ số bóc các loại so với hệ số bóc giới hạn không thể vận dụng để

xác định chiều sâu chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây dựng nằm dưới

mức thoát nước tự chảy là do:

- Các mỏ đá xây dựng ở khu vực này không có đá bóc nên không thể dùng hệ

số bóc để so sánh với hệ số bóc giới hạn.

- Ngoài ra việc coi chi phí khai thác khoáng sản (a, đ/m3) và chi phí bóc đá

(b, đ/m3) có giá trị không đổi trong việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý theo

phương thức truyền thống hay phi truyền thống đều không phù hợp với điều kiện

khai thác các mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ở nước ta.

- Thêm vào đó việc lấy kích thước đáy mỏ làm căn cứ ban đầu để khoanh

định biên giới mỏ lộ thiên cho các mỏ quặng và than cũng không phù hợp với điều

kiện địa chất thực tế của các mỏ đá xây dựng khu vực Đông Nam bộ mà đặc thù là

các vỉa đá có chiều dày ngang rất lớn.

Do vậy cần tiếp tục tiến hành nghiên cứu, hoàn thiện và bổ sung thêm cơ sở

lý thuyết cho lĩnh vực này có tính đến đặc thù của khoáng sàng đá xây dựng nằm

dưới mức thoát nước tự chảy - không có đá bóc hoặc đá bóc không đáng kể và chiều

dày nằm ngang của thân khoáng sản rất lớn như các khoáng sàng đá xây dựng khu

vực đông Nam Bộ.

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC XÁC ĐỊNH

CHIỀU SÂU HỢP LÝ CỦA MỎ LỘ THIÊN KHAI THÁC ĐÁ

XÂY DỰNG NẰM DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY

Ảnh hưởng đến việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên khai

thác đá xây dựng bao gồm các yếu tố tự nhiên, kinh tế - kỹ thuật khai thác, bảo vệ

môi trường và các yếu tố xã hội.

Các yếu tố tự nhiên có ảnh hưởng quyết định đến chiều sâu khai thác hợp lý

của mỏ là điều kiện địa chất, địa chất thủy văn và công trình, điều kiện địa hình và

khí hậu của vùng mà trực tiếp là chiều dày vỉa khoáng sản, chất lượng khoáng sản,

lượng nước mưa và nước ngầm chảy vào mỏ.v.v...

Các yếu tố kỹ thuật - kinh tế thông qua kỹ thuật khai thác được áp dụng

(đồng bộ thiết bị khai thác, HTKT và các thông số HTKT, phương pháp mở vỉa,

trình tự khai thác, giá thành của các khâu công nghệ khai thác và chế biến, khả năng

đầu tư của doanh nghiệp mỏ, giá bán sản phẩm chính và phụ, các chi phí kèm theo

liên quan đến bảo vệ môi trường và khôi phục môi trường sau khai thác).

Các yếu tố xã hội bao gồm các chính sách đền bù (thuê) đất đai phục vụ cho

khai thác, trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp mỏ đối với địa phương có mỏ hoạt

động, quyết định cho phép khai thác của các cấp có thẩm quyền, bảo vệ môi trường

sau khi kết thúc khai thác.

Khi xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên khai thác khoáng sản

đá xây dựng, theo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật có thể phân thành hai nhóm yếu tố ảnh

hưởng:

- Nhóm thứ nhất các yếu tố ảnh hưởng gián tiếp (bao gồm các yếu tố không

thay đổi hay ít thay đổi vào chiều sâu của mỏ) như giá thành một số khâu trong dây

chuyền công nghệ khai thác và chế biến đá khi sử dụng đồng bộ thiết bị cho trước

và điều kiện mỏ địa chất xác định.

- Nhóm thứ hai bao gồm các yếu tố trực tiếp ảnh hưởng tới chiều sâu khai

thác hợp lý, tức là các yếu tố này là một hàm số của chiều sâu khai thác.

2.1. Nhóm các yếu tố ảnh hưởng gián tiếp

Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ có ý nghĩa quan

trọng nhất là các chỉ tiêu giá thành của các khâu sản xuất trên mỏ nhưng thường

được xác định gián tiếp qua các thông số phụ thuộc vào điều kiện địa chất mỏ và

khả năng cơ giới hóa công tác khai thác.

Nếu giá thành khai thác và chế biến đá thành phẩm giảm thì chiều sâu khai

thác hợp lý của mỏ sẽ tăng lên. Dưới đây luận án đi sâu phân tích những yếu tố ảnh

hưởng đó.

2.1.1. Giá thành khoan nổ mìn

2.1.1.1. Giá thành khoan lỗ khoan nạp mìn

Giá thành khoan để tạo ra 1m3 đá xây dựng được xác định theo biểu thức:

, đ/m3 (2.1) GK =

Trong đó:

GCM - Giá một ca máy khoan, đ/ca;

QCK - năng suất của máy khoan, m3/ca.

Giá một ca máy khoan phụ thuộc vào loại máy khoan sử dụng. Nó được chọn

trên cơ sở đảm bảo hoàn thành thành sản lượng đá theo yên cầu, vận hành đơn giản,

có tính cơ động cao và khả năng đầu tư của doanh nghiệp mỏ. Phù hợp với các tiêu

chí đó phần lớn các mỏ khai thác đá xây dựng trên địa bàn khu vực Nam Bộ đều

đầu tư loại máy khoan đập xoay đường kính lỗ khoan 105 mm như ЪКМ_4,

СЪКМ_5 hoặc các loại tương đương.

Năng suất ca của máy khoan phụ thuộc vào tốc độ khoan của máy khoan VK,

thời gian khoan thuần túy của máy khoan trong một ca, thời gian phụ trợ tính cho

1m khoan sâu.

Tốc độ khoan của máy khoan đầu đập khí nén được xác định theo biểu thức

thực nghiệm sau đây [49]:

VK =

, m/h

(2.2)

Trong đó:

w - Năng lượng đập của dụng cụ khoan, kg/m;

nd - Số lần đập của đầu choòng trong một phút, lần/ph;

K1 - Hệ số phụ thuộc vào mức độ khó khoan;

Pk - Mức độ khó khoan của đất đá;

dK - Đường kính lỗ khoan, cm;

Kf - Hệ số chú ý tới hình dáng đầu mũi khoan.

Năng suất ca của máy khoan tính theo yếu tố tổ chức được xác định theo

biểu thức:

, m/ca (2.3) Qc =

Trong đó:

Tc - thời gian của ca, giờ;

Tcb - thời gian chuẩn bị, kết thúc ca và thời gian nghỉ bắt buộc trong ca,

thường bằng 0,5 ÷ 1 giờ;

tc và tp - thời gian cơ bản và phụ trợ để khoan 1m lỗ khoan; tc = 1/VK, giờ.

Năng suất ca của máy khoan tính theo m3 được xác định theo biểu thức:

(2.4) Qck = Qc.P , m3/ca

Trong đó P - suất phá đá của 1m dài lỗ khoan, m3/m.

Từ các biểu thức (2.1) đến (2.4) ta thấy giá thành khoan 1m3 đất đá phụ

thuộc vào loại máy khoan sử dụng, tính chất cơ lý của đất đá (được biểu thị qua

mức độ khó khoan của đất đá Pk), các thông số khoan nổ mìn (được biểu thị qua

suất phá đá P) và công tác tổ chức khoan.

Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và giá thành khoan 1m3 đất đá có thể

thay đổi theo chiều sâu của mỏ, đặc biệt là tính chất cơ lý của đá. Tuy nhiên đối với

loại máy khoan đã lựa chọn, tính chất cơ lý của đá có thể lấy theo trị số trung bình

theo chiều sâu khai thác thì giá thành khoan khi xác định chiều sâu khai thác hợp lý

của mỏ có thể coi là một đại lượng không đổi và được chọn theo trị số trung bình

tiên tiến của các mỏ đang hoạt động trên khu vực có điều kiện tương tự.

2.1.1.2. Giá thành nổ mìn

Chi phí nổ mìn thường chiếm 60 - 70% chi phí khoan nổ mìn 1m3 đá trong

đó chi phí mua thuốc nổ và phương tiện nổ chiếm chủ đạo. Bởi vậy việc cải thiện

chi phí nổ mìn cần hướng tới việc xác định các thông số nổ mìn, chọn phương pháp

điều khiển nổ phù hợp và chọn thuốc nổ, tính toán chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý có vai

trò quan trọng đặc biệt.

Chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tính chất cơ lý của đá, cỡ

đá nổ ra theo yêu cầu v.v... và có thể xác định theo công thức của GS. Kutuzôp [46]:

q = 0,13.γ , kg/m3 (2.5)

Trong đó:

γ - Dung trọng của đá, t/m3;

f - Hệ số độ kiên cố của đất đá;

do - Kích thước trung bình của khối nứt, m;

dk - Đường kính của lượng thuốc nổ, m;

dcp - Kích thước cục đá cho phép, m;

Kr - Hệ số chuyển đổi thuốc nổ.

Kích thước cục đá cho phép dcp phải thỏa mãn điều kiện xúc bốc, vận tải

và kích thước cửa tháo bunke vào máy đập. Cỡ đá dcp có thể lấy theo trị số hợp

lý đảm bảo tổng chi phí của các quá trình khoan nổ, xúc bốc, vận tải và nghiền

sàng là nhỏ nhất. Lúc này chỉ tiêu thuốc nổ xác định theo biểu thức (2.5) là chỉ

tiêu thuốc nổ hợp lý.

Các thông số γ và f, đặc trưng cho tính chất cơ lý của đất đá cần nổ mìn có

thể thay đổi theo chiều sâu khai thác ở một mức độ nào đó. Khi chấp nhận một sai

số nào đó nằm trong phạm vi cho phép có thể coi các yếu tố này là không thay đổi

và lấy theo trị số trung bình của khu vực. Chi phí nổ mìn cũng có thể lấy theo thực

tế với mức trung bình tiên tiến trên cơ sở khảo sát, phân tích kết quả công tác nổ

mìn của khu vực.

2.1.2. Giá thành xúc bốc 1m3 đá

Giá thành xúc bốc 1m3 đá phụ thuộc vào kiểu loại máy xúc sử dụng và năng

suất của chúng. Năng suất máy xúc phụ thuộc rất nhiều vào công tác khoan nổ mìn,

trong đó các yếu tố cần quan tâm là cỡ đá, kích thước đống đá, độ bằng phẳng của

nền tầng và dự trữ đống đá nổ mìn. Cỡ đá trung bình đảm bảo tổng chi phí sản xuất

là nhỏ nhất có thể sử dụng để tính toán chi phí khoan nổ mìn, xúc bốc và chế biến

đá xây dựng nhưng cần được kiểm tra lại khả năng lọt qua miệng bun ke cho vào

máy đập. Cỡ đá trung bình hợp lý có thể xác định theo biểu thức của viện sĩ

V.V.Rjevxki [49]:

, m (2.6) dtb = (0,15 ÷ 0,20)

Trong đó: E - Dung tích gầu xúc, m3

Trong điều kiện các mỏ khai thác đá xây dựng khu vực đông Nam Bộ khi xét

đến công đoạn đập sàng tiếp theo, cỡ đá trung bình có thể chọn là 0,23 ÷ 0,25m. Cỡ

đá trung bình là một chỉ tiêu có ảnh hưởng đến mức độ khó xúc của đất đá nổ mìn,

thời gian chu kỳ xúc thực tế của máy xúc và hệ số xúc thông qua hệ số xúc đầy gầu

và hệ số nở rời của đá trong gầu.

Nếu tổ chức công tác khoan nổ mìn tốt, công tác thoát nước đảm bảo cho

gương khô ráo thì năng suất của máy xúc ít thay đổi theo chiều sâu của mỏ. Bởi vậy

giá thành xúc bốc có thể chấp nhận là không đổi khi xác định chiều sâu khai thác

hợp lý của mỏ với mức độ trung bình tiên tiến của khu vực.

2.1.3. Giá thành khâu chế biến đá

Khâu chế biến đá xây dựng thông thường bao gồm khâu đập và sàng phân

loại. Giá thành đập - sàng 1m3 đá phụ thuộc vào kiểu máy đập áp dụng, bộ sàng

phân loại, tính chất của đá và cỡ đá đưa vào đập. Hiện nay ở Việt Nam chưa có

công trình nào nghiên cứu sự phụ thuộc giữa năng suất của bộ đập-sàng và tính chất

của đá cũng như cỡ đá đưa vào đập. Bởi vậy giá thành của khâu này khi xác định

chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ cũng có thể coi là không đổi khi lấy theo chỉ tiêu

trung bình tiên tiến của khu vực trên cơ sở khảo sát, thống kê và phân tích các kết

quả nghiền sàng của các mỏ trong điều kiện tương tự.

2.2. Nhóm các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp

Nhóm các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp khi xác định chiều sâu khai thác hợp lý

của mỏ bao gồm các yếu tố mà chúng có thể thay đổi khi chiều sâu của mỏ thay đổi

như khoảng cách vận tải, lượng nước mưa và nước ngầm chảy vào mỏ, diện tích đất

đai phải đền bù để tổ chức khai trường và các đối tượng phụ trợ.

2.2.1. Khoảng cách vận tải

Khoảng cách vận tải đá xây dựng trung bình từ chiều sâu đang khai thác đến

trạm nghiền - sàng bố trí trên mặt đất bao gồm khoảng cách đường ôtô chạy trung

bình trên đáy mỏ Lvto, trên bờ mỏ Kd và trên mặt đất từ miệng mỏ đến trạm

nghiền-sàng L.

(2.7) Lvt = 0,5[Lvto + Kd] + L, m

Trong đó:

H = x+ho - chiều cao bờ mỏ, m;

x - chiều sâu khai thác, m;

ho - chiều dày lớp đất phủ, m;

i - độ dốc đường hào, đvtp;

Kd - hệ số kéo dài tuyến đường.

Trị số Lvto có thể xem là một nửa chu vi trung bình của đáy mỏ trong phạm

vi chiều sâu khai thác x. Đối với mỏ có dạng hình chữ nhật nó được xác định theo

biểu thức:

(2.8) Lvto = Bvtd + Lvtd, m

Trong đó Bvtd, Lvtd - Chiều rộng và chiều dài trung bình của đáy mỏ trong

phạm vi chiều sâu khai thác x (Hình 2.1).

, m (2.9) Bvtd =

Bm - Chiều rộng của mặt mỏ, m (trị số này đã biết)

Bod - Chiều rộng đáy mỏ tương ứng với chiều sâu khai thác x, m

(2.10) Bod = Bm - 2hoctgβ - x(ctgγ1 + ctgγ2), m

Thay (2.10) vào (2.9) ta được:

Bvtd =

(2.11) Bvtd = Bm - hoctgβ - 0,5x(ctgγ1 + ctgγ2), m

Cũng tương tự như vậy trị số Lvtd được tính theo biểu thức:

(2.12) Lvtd = Lm - (hoctgβ+xctgγd), m

Từ đó:

(2.13) Lvto = Bm+Lm-2hoctgβ-x[(ctgγ1+ctgγ2)+ctgγd], m

Hay

(2.14) Lvto = Bm + Lm - K3ho - K4x, m

Trong đó:

Lm - Chiều dài mặt mỏ, m (đã biết);

K3 = 2ctgβ;

β - góc dốc ổn định của tầng đất phủ, độ;

K4 = 0,5(ctgγ1+ctgγ2)+ctgγd;

γ1,γ2 - góc bờ kết thúc của mỏ về phía vách và trụ, độ;

γd - góc kết thúc bờ hai đầu của mỏ, độ.

Thay (2.14) vào (2.7) và qua một vài phép biến đổi ta xác định được khoảng

cách vận tải Lvt:

)+x( )]+L, m (2.15) Lvt = 0,5[Bm+Lm+ho(

Nếu mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ,trị số Lvto trong biểu thức (2.7)

được thay bằng nửa chu vi trung bình của đáy mỏ trong phạm vi chiều sâu khai thác x

(2.16) Lvto = πRm - 0,5π(hoctgβ + xctgγ), m

Trong đó:

, m Rm - bán kính quy đổi của mặt mỏ Rm=

Sm - diện tích mặt mỏ,

Thay (2.16) vào (2.7) và qua một vài phép biến đổi ta được:

- 0,5πctgγ) + L, m

- 0,5πctgβ) + 0,5x( Lvt = 0,5πRm + 0,5ho(

Hay

- 0,25π K5) + L, m (2.17)

Lvt = 0,5πRm + 0,5ho( - 0,25π K3) + 0,5x(

Trong đó: γ - Góc dốc trung bình của bờ mỏ, độ; K5 = 2ctg γ.

Từ (2.15) và (2.17) ta thấy khoảng cách vận tải trong mỏ tỷ lệ thuận với

chiều sâu khai thác x và chu vi mặt mỏ.

Hình 2.1: Sơ đồ xác định khoảng cách vận tải đá xây dựng

phụ thuộc vào chiều sâu khai thác (x)

Từ các biểu thức (2.15) và (2.17) cho thấy khoảng cách vận tải phụ thuộc rất

nhiều vào chiều sâu khai thác x và chu vi mặt mỏ (Bm + Lm) đối với mặt mỏ hình

chữ nhật và Rm đối với mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ.

2.2.2. Lượng nước mưa chảy vào mỏ và việc bơm nước mưa ra khỏi mỏ

Lượng nước mưa trực tiếp rơi vào mỏ được xác định theo biểu thức:

(2.18) Qm = Sm.F, m3/năm.

Trong đó:

Sm - diện tích mặt mỏ, m2;

F - lượng nước mưa trung bình năm của khu vực, m.

Số năm khai thác mỏ:

, năm (2.19)

Trong đó:

Vxd - Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ khi khai thác đến chiều sâu

x, m3;

Ad - Sản lượng năm của mỏ m3/năm.

Khối lượng nước phải bơm khi khai thác hết trữ lượng đá xây dựng trong

biên giới mỏ:

, m3 (2.20)

Khối lượng nước mưa phải bơm tính cho 1 đất đá trong biên giới mỏ:

, m3/ m3 (2.21)

Trị số Q xác định theo biểu thức (2.21) được hiểu là để khai thác được

1 đá xây dựng cần phải bơm bao nhiêu m3 nước mưa.

Chiều cao bơm nước thay đổi trong quá trình khai thác trung bình là ,

lúc này lượng nước mưa phải bơm ra khỏi mỏ lên cao khi khai thác 1m3 đá

xây dựng sẽ là:

, m3.m (2.22)

2.2.3. Lượng nước ngầm chảy vào mỏ và việc bơm nước ngầm ra khỏi mỏ

Giả sử lượng nước ngầm chảy vào mỏ là (m3/ngày đêm), khối lượng đá

xây dựng trong biên giới mỏ khi khai thác đến chiều sâu x là , sản lượng đá hàng

năm (m3/năm) thì:

- Số ngày để bơm hết nước ngầm khi khai thác hết khối lượng đá xây dựng

trong biên giới mỏ là:

, ngày (2.23)

-Tổng lượng nước ngầm chảy vào mỏ:

, m3 (2.24)

- Lượng nước ngầm cần phải bơm tính cho 1 m3 đá xây dựng trong biên

giới mỏ, nói cách khác để khai thác được 1m3 đá cần phải bơm bao nhiêu mét

khối nước ngầm:

, m3/m3 (2.25)

- Lượng nước ngầm cần bơm ra khỏi mỏ với chiều cao tính cho 1m3

đá xây dựng cũng xác định tương tự như khi bơm nước mưa:

(2.26)

, m3.m

Việc xác định lượng nước ngầm chảy vào mỏ tương đối phức tạp. Khối

lượng nước ngầm không áp chảy vào mỏ trên toàn bộ chu vi bờ mỏ có thể xác định

theo biểu thức [5]:

, m3/ngày. (2.27)

Trong đó:

K - hệ số thẩm thấu (độ dẫn nước của đất đá trong tầng chứa nước), m/ngày đêm;

S - trị số hạ thấp mực nước, m;

R- bán kính hạ thấp mực nước, m.

, m (2.28)

- bán kính quy đổi của mỏ lộ thiên, m

Khi mỏ có hình dạng không quy cách:

(2.29)

Khi mỏ có hình dạng chữ nhật:

,m (2.30)

Trong đó:

- diện tích mặt mỏ, m2

L- chiều dài mặt mỏ khi mỏ khai thác đến chiều sâu x, m

B- chiều rộng mặt mỏ khi mỏ khai thác đến chiều sâu x, m

Trị số - hệ số quy đổi, phụ thuộc vào tỷ số B/L:

B/L 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

1 1,12 1,16 1,18 1,18 1,18

Trong điều kiện các mỏ đá có chiều sâu nhỏ hơn so với tầng chứa nước thì hệ

số S trong công thức (2.27) được thay thế bằng: ,m (trong đó -

khoảng cách từ mặt đất đến mực nước ngầm) lúc này biểu thức (2.27) có dạng:

, /ngày đêm. (2.31)

Từ các kết quả nghiên cứu trên đây cho thấy việc bơm 1m3 nước mưa và

nước ngầm ra khỏi mỏ phụ thuộc vào kích thước mặt mỏ (diện tích và chu vi),

lượng nước mưa hàng năm, lượng nước ngầm chảy vào mỏ và chiều sâu khai thác.

2.2.4. Góc dốc kết thúc của bờ mỏ

Góc dốc kết thúc của bờ mỏ có ý nghĩa lớn trong việc xác định chiều sâu của

mỏ lộ thiên. Chúng phụ thuộc vào độ ổn định của bờ mỏ và chức năng của bờ. Độ

ổn định của bờ mỏ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá cấu thành bờ như độ

kiên cố của đất đá, độ nứt nẻ, tính phân lớp, góc dốc của các lớp nham thạch và

chiều cao bờ …

Góc dốc kết thúc của bờ mỏ theo điều kiện ổn định có thể lấy theo các giá trị

ghi trong (Bảng 2.1) [48].

Góc dốc kết thúc của bờ mỏ theo điều kiện kỹ thuật mỏ (chức năng của bờ)

phụ thuộc vào kết cấu của bờ,có thể xác định theo biểu thức [48]:

Bảng 2.1: Góc dốc của bờ kết thúc theo điều kiện ổn định (độ)

Khi chiều sâu mỏ, m Tính chất của đất đá Độ kiên cố của đá (f) 90 180

Cứng và rất cứng 15-20 60-68 57-65

Cứng và cứng vừa 8-14 50-60 48-57

Tương đối cứng 3-7 43-50 41-48

Cứng vừa và mềm 1-2 30-43 28-41

Mềm và đất thực vật….. 0,6-0,8 21-30 20-28

(2.32)

Trong đó:

h- Chiều cao tầng, m;

- Chiều rộng đai vận tải, m;

b- Chiều rộng đai bảo vệ, m;

h- Chiều cao tầng, m;

- góc dốc của sườn tầng kết thúc, độ.

Theo công thức (2.32) nếu trên bờ mỏ chỉ bố trí một đai vận tải, góc kết thúc

bờ mỏ tính theo điều kiện kỹ thuật sẽ có trị số lớn nhất.

Việc tăng hay giảm góc dốc kết thúc của bờ mỏ có ý nghĩa quan trọng trong

việc tăng khối lượng đá khai thác được trong biên giới mỏ phụ thuộc vào những

điều kiện cụ thể khi thiết kế biên giới mỏ.

2.2.4.1. Trường hợp biên giới trên của mỏ đã được xác định

Trong trường hợp này chiều sâu khai thác tính theo điều kiện kỹ thuật của

mỏ (chiều sâu tối đa của mỏ có thể đạt được), đối với mỏ dài có thể tính gần đúng

trên mặt cắt của mỏ và bằng:

(2.33)

Trong đó:

- Chiều rộng mặt mỏ, m;

- Chiều rộng đáy mỏ tối thiểu theo điều kiện kỹ thuật, m;

- Góc dốc kết thúc bờ mỏ phía vách tính theo điều kiện ổn định, độ;

- Góc dốc kết thúc bờ mỏ phía trụ tính theo điều kiện kỹ thuật, độ.

Theo biểu thức (2.33) chiều sâu của mỏ sẽ thay đổi khi thay đổi giá trị .

Ví dụ khi chiều rộng mặt mỏ = 300 m, chiều rộng đáy mỏ = 40 m, góc

=400 nếu chấp nhận = 300, chiều sâu mỏ =89 m, còn nếu = 350 thì

chiều sâu =100 m.

Lúc này khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ được tăng lên và được

biểu thị bằng diện tích gạch chéo trên (Hình 2.2a). Trong trường hợp này (biên giới

trên của mỏ đá được xác định) chiều sâu của mỏ tăng lên khi tăng góc dốc của bờ

kết thúc

Hình 2.2: Sự thay đổi chiều sâu của mỏ

a, Khi tăng góc dốc của bờ kết thúc và biên giới trên của mỏ.

b, Khi giảm góc dốc của bờ kết thúc.

2.2.4.2. Trường hợp biên giới trên của mỏ chưa xác định

Trong trường hợp này biên giới trên của mỏ được mở rộng còn khối lượng

đá xây dựng trong biên giới mỏ tăng lên phần diện tích gạch chéo trên (Hình 2.2b)

khi giảm góc dốc bờ kết thúc của mỏ đối với chiều sâu nào đó của mỏ H xác định.

Từ những phân tích trên đây ta thấy góc dốc kết thúc của bờ mỏ có vai trò quan

trọng trong việc xác định chiều sâu của mỏ nói chung trong đó có chiều sâu khai thác

hợp lý của mỏ tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng đối tượng nghiên cứu.

2.2.5. Diện tích đất đai phải đền bù phục vụ khai thác mỏ

Diện tích đất đai phải đền bù phục vụ khai thác mỏ đá xây dựng bao gồm

diện tích dùng để tổ chức khai trường, diện tích đất dùng để làm bãi thải và diện tích

bố trí mặt bằng công nghiệp trong đó có cụm nghiền sàng.

Diện tích đất đai được sử dụng để tổ chức khai trường phụ thuộc vào chiều

sâu của mỏ được khai thác, còn diện tích đất đai sử dụng hợp lý trong khai thác mỏ

lại phụ thuộc vào khối lượng khoáng sản khai thác được trong phạm vi đất đai

đó.Việc sử dụng đất đai hợp lý trong khai thác mỏ còn gắn liền với việc tận thu tài

nguyên có hiệu quả trong khai thác mỏ qua chỉ tiêu được xác định theo biểu thức:

, m2/m3 (2.34)

Trong đó:

- Diện tích đất đai phải đền bù (thuê) để thu hồi từ lòng đất một khối

lượng khoáng sản có ích là (m3).

Trị số - Càng nhỏ, hiệu quả sử dụng đất đai trong khai thác mỏ càng lớn,

đặc biệt trường hợp trị số là cố định.

Để làm rõ điều này ta tiến hành khảo sát với các số liệu sau:

Một mỏ khai thác đá xây dựng có mặt địa hình bằng phẳng, kích thước mỏ

trên mặt đất có chiều dài = 500 m, chiều rộng mỏ = 300 m, diện tích mặt mỏ

(diện tích đất phải đền bù) = × = 500 × 300 = 150.000 m2. Khối lượng đá

xây dựng được khai thác trên diện tích đã cho và hệ số thay đổi theo độ sâu khai

thác được thể hiện trong (Bảng 2.2) và (Hình 2.3).

Từ bảng (2.2) và hình (2.3) cho thấy khi biên giới mỏ trên mặt đã xác định (trong ví

dụ trên diện tích = 150.000 m2) khi khối lượng đá xây dựng khai thác được tăng

theo chiều sâu khai thác,còn hệ số - biểu thị cho sự sử dụng hợp lý đất đai phục

vụ khai thác giảm. Điều này rất có ý nghĩa trong thực tiễn khi các cơ quan có thẩm

quyền cân nhắc quyết định cấp mỏ.

Bảng 2.2: Sự thay đổi của khối lượng đá xây dựng theo chiều sâu

và hệ số sử dụng hiệu quả đất đai trong khai thác mỏ

Chiều sâu Hệ số / khai thác, m Khối lượng đá xây dựng khai thác được: Vxd, m3

10 2419354 0,062

20 3125000 0,048

30 3750000 0,040

40 4687500 0,032

50 5357142 0,028

60 6000000 0,025

70 6521739 0,023

80 6818181 0,022

90 7142857 0,021

100 7500000 0,020

Ví dụ một cơ quan có thẩm quyền nào đó cấp cho mỏ một đơn vị khai thác

mỏ với diện tích khu mỏ được cấp là = 150.000 m2, độ sâu khai thác cho phép H

= 30 m, thời hạn khai thác 7 năm. Với quyết định đó, trong điều kiện đã cho, doanh

nghiệp mỏ có thể khai thác được 3.750.000 m3, sản lượng khoảng 500.000 m3/năm

với hệ số = 0,04 m2/m3. Cũng với diện tích mặt mỏ đó, mỏ có thể khai thác đến

độ sâu 80 m, khối lượng đá thu hồi 6.818.181 m3, tăng gấp 1,8 lần còn hệ số =

0,022 giảm 1,8 lần. Và nếu chiều sâu khai thác 80m là chiều sâu khai thác hợp lý,

nó không những đạt hiệu quả kinh tế cao mà còn tận thu được tốt tài nguyên từ lòng

đất, sử dụng hợp lý đất đai phục vụ cho khai thác mỏ so với phương án chiều sâu

mỏ được cấp là 30 m.

Hình 2.3: Sự phụ thuộc của hệ số và theo chiều sâu khai thác

1. Sự phụ thuộc của hệ số theo chiều sâu khai thác.

2. Sự phụ thuộc của khối lượng đá xây dựng theo chiều sâu khai thác (tích lũy).

Từ ví dụ cụ thể trên đây, ta thấy có mối quan hệ rất chặt chẽ giữa diện tích

cấp mỏ và chiều sâu khai thác. Không thể đưa ra quyết định một cách tùy tiện mà

phải được cân nhắc lựa chọn trên cơ sở phân tích, nghiên cứu có tính khoa học.

Diện tích đất cần đền bù để tổ chức khai trường ngoài diện tích mặt mỏ Sm

còn phải tính đến diện tích bao quanh biên giới trên của mỏ nằm trong khu vực có

thể bị sạt lở khi mỏ xuống sâu, vì trong phạm vi này để đảm bảo an toàn không nên

tiến hành các hoạt động khác như canh tác, trồng cây…..

Chiều rộng của đới sạt lở phụ thuộc vào góc cắm của các lớp nham thạch, tính

chất cơ lý của nó, độ sâu khai thác và có thể tính gần đúng theo đề nghị của viện

Vnhimi (Nga) [5] Đối với đất đá có độ bền trung bình chiều rộng đới phá hủy có thể

lấy bằng (0,3-0,4) chiều sâu toàn bộ của mỏ, tức là b = (0,3-0,4)(x+ ), trung bình là

b = 0,35(x+ ), m.

Từ đó, diện tích đất đai cần phải đền bù phục vụ khai thác tính cho 1m3 đá

xây dựng trong biên giới mỏ đối với mỏ có diện tích mặt mỏ là hình chữ nhật:

, / (2.35)

Trong đó:

, - chiều rộng và dài của mặt mỏ, m.

Thay trị số b = 0,35(x+ ) vào biểu thức (2.35) và qua một vài phép biến

đổi, ta có:

, / (2.36)

Trong đó:

= . ;

- chu vi mặt mỏ (chu vi biên giới trên của mỏ), m;

- chiều cao lớp đất phủ, m;

x - chiều sâu khai thác;

- khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ khi khai thác đến chiều sâu x.

Đối với mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ,diện tích đất đai phải đền bù

cho khai trường cũng được xác định tương tự như biểu thức (2.35) và có dạng:

, m2/m3

(2.37)

Trong đó:

; ; - bán kính quy đổi của mặt mỏ, m

Diện tích đất dùng để bố trí bãi thải chứa đất phủ tính cho 1m3 đá xây dựng

khai thác được trong biên giới mỏ với mặt mỏ có dạng hình chữ nhật trong bình đồ

được xác định theo biểu thức:

(2.38) , m2/ m3

Còn đối với mặt mỏ có dạng tròn trong bình đồ:

, m2/ m3 (2.39)

Trong đó và - khối lượng đất phủ (m3) ứng với mặt mỏ có dạng hình

chữ nhật và gần tròn trong bình đồ, m3.

Diện tích đất đai phải đền bù ngoài bãi thải đổ đất vẫn còn phải có bãi thải

chữa đá bóc (nếu có):

, m2/ m3 (2.40)

- Khối lượng đất bóc, m3;

- chiều cao tầng thải, m (bãi thải 1 tầng);

- khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ, m3.

2.2.6. Vấn đề cải tạo và khôi phục môi trường sau khai thác

Sau khi dự án khai thác kết thúc, mặt địa hình khu mỏ bị biến dạng, khoét

sâu vào lòng đất một diện tích nhất định tùy thuộc vào chiều sâu kết thúc khai thác

mỏ, làm mất điều kiện cân bằng tự nhiên của khu vực đã tồn tại qua nhiều năm.

Tình trạng đó có thể xảy ra tiếp theo do sập lở, xói lở, gây mất ổn định bờ mỏ và

tăng diện tích đất đã sử dụng nếu không tiến hành cải tạo và khôi phục môi trường.

Tiêu chí đánh giá hiệu quả của công tác bảo vệ môi trường của dự án có thể là mức

độ đảm bảo an toàn và sử dụng đất đai có lợi trong điều kiện phát triển bền vững.

Chi phí đền bù đất đai và chi phí cải tạo, phục hồi mỏ mà doanh nghiệp phải

bỏ ra đều được phân bổ vào giá thành khai thác và do đó có ảnh hưởng đến chiều

sâu khai thác hợp lý của mỏ khi xác định chúng.

2.2.7. Cơ chế chính sách và quản lý nhà nước

Hiện nay các mỏ khoáng sản dùng làm vật liệu xây dựng trong đó có đá làm

vật liệu xây dựng thông thường ở nước ta được phân cấp cho các địa phương quản

lý. Việc cấp giấy phép thăm dò, đấu giá để được quyền khai thác, quản lý công tác

khai thác đều do các tỉnh, thành trực thuộc trung ương quy định. Việc cấp giấy phép

khai thác bao gồm việc cấp diện tích, chiều sâu khai thác, trữ lượng khai thác và đôi

khi cả thời hạn khai thác. Việc cấp giấy phép khai thác theo khía cạnh quản lý và

chiều sâu mỏ khai thác có hiệu quả- xét theo khía cạnh kinh tế kỹ thuật có mối quan

hệ với nhau. Quan hệ đó rất phức tạp, nếu giải quyết không tốt sẽ dẫn đến tình

trạng sử dụng tiết kiệm tài nguyên và đất đai trong khai thác không đạt được kết quả

mong đợi. Tài liệu quan trọng kèm theo giấy phép khai thác là bản đồ được phép

khai thác trên đó đánh dấu các mốc giới hạn phạm vi khai thác trên mặt bằng. Trữ

lượng được cấp được tính theo các mặt cắt thẳng đứng, còn chiều sâu căn cứ vào

nhiều yếu tố trong đó có yếu tố thăm dò. Trữ lượng được cấp (hay đưa ra đấu giá)

cách tính như trên là trữ lượng địa chất. Trong khai thác lộ thiên do phải để lại bờ

mỏ (đảm bảo an toàn) nên khối lượng khai thác thực tế (gọi là trữ lượng khai thác

hay là trữ lượng công nghiệp) nhỏ hơn trữ lượng địa chất phụ thuộc vào góc dốc của

bờ mỏ kết thúc và chiều sâu khai thác (xem ở mục 2.2.4) được chọn.

Như trên hình vẽ (2.4) trữ lượng địa chất (tính đặc trưng trên mặt cắt ngang)

được thể hiện bằng diện tích ABCD. Do phải để lại bờ mỏ AE với góc dốc là ,và

bờ BF với góc dốc là khi chiều sâu mỏ cho phép khai thác H, trữ lượng khai thác

chỉ còn lại được thể hiện bằng diện tích ABFE. Nếu gọi trữ lượng địa chất được cấp

là , trữ lượng khai thác được là và giá tiền phải trả để được khai thác một đơn

vị khoáng sản là thì doanh nghiệp phải trả thêm một số tiền là:

, đ/ (2.41)

Đây là số tiền mà doanh nghiệp phải trả thêm không mong muốn, nhưng phải

phân bổ vào giá thành khai thác khi xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ.

Ngoài ra, khi quyết định cấp mỏ cần cân nhắc một cách khoa học về mối

quan hệ hữu cơ giữa diện tích được cấp, chiều sâu cho phép khai thác và trữ lượng

khoáng sản cho phép khai thác. Để làm rõ vấn đề này luận án đưa ra phân tích một

số trường hợp cụ thể sau đây:

a. Mối quan hệ giữa diện tích và chiều sâu cho phép khai thác (để đơn giản

trong phân tích ta lấy trường hợp mặt địa hình bằng phẳng còn diện tích và chiều

sâu khai thác được xác định trên mặt cắt ngang).

Trong thực tế thường gặp hai trường hợp điển hình sau:

Hình 2.4: Sơ đồ xác định trữ lượng địa chất và trữ lượng công nghiệp

khi khai thác mỏ đá xây dựng thông thường, mặt địa hình bằng phẳng

Diện tích khai thác lớn nhưng chiều sâu được phép khai thác nhỏ Hình 2.5a)

Diện tích khai thác nhỏ nhưng chiều sâu được phép khai thác lớn (Hình 2.5b)

AB - tượng trưng cho diện tích mỏ được cấp phép khai thác trên mặt cắt ngang.

Hậu quả của quá trình cấp mỏ nói trên, khi không tuân thủ mối quan hệ giữa

diện tích mặt mỏ và chiều sâu mỏ được cấp để khai thác có căn cứ khoa học là

không sử dụng có hiệu quả tài nguyên từ lòng đất hoặc mang lại thiệt thòi cho

doanh nghiệp mỏ khi phải trả thêm tiền cho tài nguyên không thể khai thác do điều

kiện kỹ thuật hạn chế.

b. Trên một diện tích xác định, có thể cấp cho một mỏ hoặc chia thành nhiều

mỏ nằm liền kề nhau.

Trường hợp này hậu quả trước hết xảy ra cũng như trường hợp a, nhưng

phức tạp hơn nhiều khi tiến hành cấp mỏ có quy mô khác nhau nằm liền kề nhau (có

biên giới chung trên mặt đất).

Hình 2.5: Sơ đồ xác định mối quan hệ giữa diện tích được cấp

và chiều sâu khai thác

ABCD - trữ lượng được cấp; ABFE- trữ lượng có thể thu hồi được.

- chiều sâu mỏ được phép khai thác;

- chiều sâu mỏ có thể khai thác theo điều kiện kỹ thuật hoặc theo điều

kiện kinh tế (chiều sâu mỏ hợp lý);

Các mỏ liền kề thường bố trí theo các sơ đồ như trên (Hình 2.6)

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí các mỏ nằm liền kề nhau

a, Hai mỏ; b, ba mỏ; c, bốn mỏ; d, hai mỏ nằm liền kề một khoảng cách.

Ghi chú: Nét liền: đường biên giới trên của mỏ; Nét đứt: đường biên giới

giữa các mỏ kề nhau.

Ta xét hai trường hợp đơn giản thể hiện trên (Hình 2.6a) và (Hình 2.6b)

Trên mặt cắt ngang của hai mỏ liền kề có biên giới chung (Hình 2.6a), nếu

chiều rộng của mỏ trên mặt đất của chúng bằng nhau thì chiều sâu của mỏ tính theo

điều kiện kỹ thuật sẽ bằng nhau, ngược lại mỏ nào có chiều rộng trên mặt đất nhỏ,

chiều sâu mỏ tính theo điều kiện kỹ thuật mỏ sẽ thấp hơn. Nếu hai mỏ tiến hành

khai thác độc lập sẽ để lại trụ bảo vệ giữa hai mỏ gây tổn thất tài nguyên lớn hơn

(Hình 2.7). Nếu không muốn tổn thất tài nguyên do phải để lại trụ bảo vệ giữa hai

mỏ, quy trình khai thác sẽ rất phức tạp và không tránh khỏi sự tranh chấp giữa hai

doanh nghiệp quản lý mỏ (Hình 2.7a).

Diện tích gạch chéo thể hiện khối lượng tài nguyên tổn thất khi hai mỏ tiến

hành khai thác độc lập.

Nếu hai mỏ bố trí liền kề nhau nhưng cách không xa lắm (Hình 2.7b)

hiện tượng tổn thất tài nguyên cũng xảy ra tương tự. Sự chênh lệch về chiều sâu

khai thác giữa hai mỏ liền kề càng lớn, tổn thất tài nguyên do để lại trụ bảo vệ

càng cao.

Hình 2.7: Quy mô tổn thất tài nguyên khi khai thác mỏ liền kề (a)

và cách nhau (b) khi tiến hành khai thác độc lập

2.3. Kết luận chương 2

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý

(và cả chiều sâu mỏ tính theo điều kiện kỹ thuật) của mỏ lộ thiên khai thác đá

xây dựng thông thường như điều kiện tự nhiên, kinh tế - kỹ thuật và kinh tế xã

hội. Một số trong các yếu tố đó, trong những điều kiện xác định có thể xem là

không đổi khi chiều sâu khai thác thay đổi như chi phí khoan nổ, xúc bốc, nghiền

sàng và một số chi phí khác. Số yếu tố còn lại sẽ thay đổi thông qua sự thay đổi

của các chi phí khác phụ thuộc vào chiều sâu khai và kích thước chu vi mặt mỏ.

Chi phí vận tải và chi phí thoát nước phụ thuộc không những vào chiều sâu khai

thác mà còn phụ thuộc vào kích thước chu vi mặt mỏ. Chu vi mặt mỏ càng lớn

khi cùng một diện tích mặt mỏ đối với mặt mỏ có dạng hình chữ nhật sẽ làm tăng

khoảng cách vận tải trong mỏ và tăng lượng nước ngầm chảy vào mỏ. Các chi

phí này quyết định chiều sâu mỏ có thể khai thác được và hợp lý của mỏ lộ thiên

khai thác đá xây dựng làm VLXD thông thường nói chung và cho khu vực Nam

Bộ nói riêng.

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC HỢP LÝ

CHO CÁC MỎ LỘ THIÊN KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG

NẰM DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY KHU VỰC NAM BỘ

3.1. Một số đặc điểm về biên giới các mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng ở nước ta

Sau ngày hòa bình lập lại ở miền Bắc, đá xây dựng để sản xuất xi măng và

vật liệu xây dựng thông thường chủ yếu lấy từ các núi đá vôi nằm cao hơn địa hình

xung quanh. Các dự án khai thác mỏ đều dừng ở mức cao hơn địa hình xung quanh

từ 3 ÷ 5m để thoát nước bằng phương pháp tự chảy. Vì vậy việc xác định chiều sâu

mỏ khi khai thác các mỏ đá vôi lúc đó không đặt thành vấn đề.

Tuy nhiên, trong thời gian tới các núi đá vôi khai thác phục vụ sản xuất

xi măng nằm gần các nhà máy và điều kiện khai thác thuận lợi cũng gần cạn

kiệt. Nếu khai thác các núi đá vôi khác nằm xa nhà máy hơn sẽ làm cho giá

thành nguyên liệu tăng lên vì tăng chi phí vận tải. Vì vậy một số mỏ đá vôi sau

khi khai thác hết phần trữ lượng nằm nổi trên mặt đất, người ta đã bắt đầu nghĩ

đến việc khai thác phần trữ lượng đá vôi nằm sâu dưới diện tích đã khai thác

(Mỏ Hoàng Thạch, Tràng Kênh - Hải Phòng…đã thực hiện và một số mỏ khác

đã bắt đầu xây dựng dự án). Việc khai thác phần sâu của núi đá là cần thiết, có

thể tiết kiệm chi phí, tăng nguồn nguyên liệu nhưng cũng không thể khai thác

đến độ sâu tùy ý mà phải có giới hạn. Điều đó dẫn tới việc phải tiến hành xác

định chiều sâu khai thác cuối cùng của mỏ.

Sau ngày miền Nam giải phóng (năm 1975) đặc biệt trong những năm

đầu của thế kỷ 21, nhằm thỏa mãn nhu cầu về vật liệu xây dựng ngày càng tăng

phục vụ cho các kế hoạch phát triển hạ tầng, từng bước hiện đại hóa và công

nghiệp hóa đất nước, việc thăm dò, tìm kiếm đá xây dựng ngoài đá vôi ở khu

vực Nam Bộ trở nên cấp thiết và ngày nay đã hình thành hàng loạt mỏ khai thác

đá xây dựng, đặc biệt là khu vực Đông Nam Bộ như ở các tỉnh Đồng Nai, Bình

Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu…

Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ tại tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai và

Bình Dương hiện có 67 mỏ đang hoạt động khai thác đá vật liệu xây dựng (không

tính các mỏ đá Granit và đá vôi); Trong đó Bà Rịa - Vũng Tàu 20 mỏ với trữ lượng

đá 285.488.404 m3, tổng công suất khai thác 12.619.675 m3/năm; Tỉnh Đồng Nai có

27 mỏ trữ lượng đá 476.855.217 m3 với tổng công suất khai thác 29.388.500

m3/năm; Tỉnh Bình Dương 20 mỏ với trữ lượng đá 238.398.578 m3, công suất khai

thác 14.180.480 m3/năm [1], [2], [3], [4], [7].

Số lượng mỏ của từng cụm mỏ được thể hiện trong (Bảng 3.1)

Trong phạm vi khảo sát 25 mỏ thuộc cụm mỏ Thường Tân - Tân Mỹ (Bình

Dương) và cụm mỏ Thiện Tân - Thạnh Phú (Đồng Nai) là hai cụm mỏ lớn nhất

trong khu vực, có 9 mỏ độ sâu khai thác dừng ở mức -30 m, chiếm 36%; 6 mỏ độ

sâu khai thác dừng ở mức -50 m, chiếm 24%; 6 mỏ độ sâu khai thác dừng ở mức -

60 m, chiếm 24% và 4 mỏ độ sâu khai thác dừng ở mức -80 m, chiếm 16%. Có 84%

số mỏ độ sâu khai thác dừng ở mức -60 m trở lên. Điều đó cho thấy tiềm năng đá

xây dựng ở khu vực còn rất lớn nếu tiến hành khai thác ở những mức sâu hơn.

Khảo sát mối quan hệ giữa biên giới của mỏ và chiều sâu khai thác (Bảng

3.2) ta có những nhận xét sau đây:

- Biên giới mỏ trên mặt đất và chiều sâu khai thác được quy định theo diện

tích và độ sâu cho phép thăm dò địa chất. Trữ lượng đưa vào quy hoạch khai thác là

trữ lượng địa chất.

- Việc cấp giấy phép thăm dò và khai thác còn nhiều tồn tại thể hiện ở chỗ

trên cùng một khu vực có cùng điều kiện khai thác (Hệ thống khai thác và các thông

số khai thác, đồng bộ thiết bị sử dụng giống nhau; Các chi phí cơ bản như khoan nổ

mìn, xúc bốc, vận tải... không khác nhau mấy) nhưng các mỏ lại được cấp với diện

tích và độ sâu khai thác không phù hợp. Nó không đảm bảo hiệu quả khai thác tài

nguyên khoáng sản theo khía cạnh tận dụng và mang lại lợi ích tối đa cho xã hội. Ví

dụ có mỏ được cấp với diện tích lớn nhưng chiều sâu khai thác lại nhỏ, ngược lại có

mỏ được cấp với diện tích nhỏ nhưng độ sâu khai thác lại lớn (mỏ Tân Mỹ A theo

thiết kế với diện tích mỏ được cấp 64,6ha nhưng độ sâu khai thác dừng ở mức -30m

trong khi mỏ Thường Tân, công ty TNHH Phan Thanh với diện tích được cấp 17 ha

nhưng độ sâu khai thác ở mức -50 m). Một số mỏ khác có độ sâu khai thác như

nhau nhưng diện tích mặt mỏ lại khác nhau rất nhiều, gấp 3 đến 6 lần.

Trữ lượng

Công suất khai

Độ sâu khai

Tuổi thọ trung

Số

Tên đá khai thác

Tên cụm mỏ

đá, m3

thác, m3/năm

thác, m

bình, năm

mỏ

Đá Bazan

Bazan lỗ hổng

Bà Rịa - Vũng Tàu

100906280

3469195

Bazan đặc xít

Đồng Nai

75437916

3969500

2 Đá anđêzit, đaxit,

Cụm mỏ Tân Đông Hiệp (xã Tân Đông

53816454

5030000

-80 ÷ -100

10,7

tuf riolit, riolit

Hiệp, Dĩ An, Bình Dương)

poocfia

Cụm mỏ Tân Cang (xã Tân Cang, TP

161902008

1066400

Biên Hòa, Đồng Nai)

Cụm mỏ Châu Pha (xã Châu Pha, Tân

65415854

3895000

Thành, Bà Rịa - Vũng Tàu

3 Đá trầm tích, cát

Cụm mỏ Thường Tân - Tân Mỹ (xã

184582124

9150480

-30 ÷ -50

kết, sét kết, bột

Thường Tân và Tân mỹ, huyện bắc Tân

kết…

Uyên, Bình Dương

Cụm mỏ Thiện Tân - Thạnh Phú (xã

239215293

14755000

-60 ÷ -80

Thiện Tân và Thạnh Phú, Vĩnh Cửu,

Đồng Nai

Bảng 3.1: Số lượng mỏ trong cụm mỏ tại ba tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai và Bình Dương

Bảng 3.2: Biên giới, chiều sâu khai thác và trữ lượng các mỏ đá thuộc khu vực Thường Tân -Tân Mỹ

Tên mỏ, tên doanh nghiệp

Độ sâu khai thác, m

Trữ lượng, m3

Diện tích mặt mỏ, ha

Công xuất khai thác theo thiết kế, m3/năm

1 Mỏ Thường Tân 3 (công ty cổ phần xây dựng Bình Dương)

12109892

-301 (-47)2 (-100)3

28.861

1.580.000

2 Mỏ Thường Tân 4 (công ty CP đá Hoa Tân An)

21855130

-501 (-70)2 (-100)3

52.161

980.000

3 Mỏ đá Tân Đông Hiệp (phường Tân Đông Hiệp, Dĩ An, Bình Dương)

7891018

-1001 (-120)2 (-150)3

22.81

3.945.510

4 Mỏ Thường Tân (công ty TNHH Liên Hiệp)

13059819

-501 (-50)2

271 (36)2

480.000

5 Mỏ Thường Tân (công ty TNHH Hồng Đạt)

7712362

-501 (-50)2

211 (23)2

360.000

6 Mỏ Thường Tân (công ty TNHH Phan Thanh)

11831333

-501 (-47)2

171 (27)2

480.000

7 Mỏ Thường Tân (công ty TNHH đá xây dựng Bình Dương)

5813055

-301 (-50)2

101 (10)2

350.000

8 Mỏ Thường Tân 2 (công ty TNHH Long Sơn)

6613570

-301 (-20)2

48.531

400.000

9 Mỏ Thường Tân 5 (công ty cổ phần Hóa An)

18166656

-501 (-50)2

33.51

600.000

10 Mỏ Tân Mỹ A (công ty Tân Tân Mỹ)

23274210

-301 (-70)2

64.61

360.000

-301 (-70)2

11 Mỏ Tân Mỹ B (công ty cổ phần khảo sát xây dựng Bình Dương)

9757504

34.71

700.000

12 Mỏ Tân Mỹ (tổng công ty Thanh Lễ)

8974409

-301

26.81

257.000

(xã Thường Tân và Tân Mỹ, huyện Bắc Thường Tân)

Ghi chú: 1 - Theo thiết kế ban đầu; ( )2 - Theo số liệu 2018;

( )3 - Theo quy hoạch bổ sung

Theo khảo sát thực tế cuối năm 2018, một số mỏ sắp đạt hoặc đạt độ sâu thiết

kế ban đầu, một số mỏ độ sâu khai thác vượt quá thiết kế như mỏ đá Thường Tân 4

(công ty cổ phần đá Hoa Tân An), mỏ Tân Mỹ A (công ty Tân Tân Mỹ), mỏ đá Tân

Mỹ B (công ty cổ phần khảo sát xây dựng Bình Dương), cụm mỏ đá Tân Đông Hiệp

(phường Tân Đông Hiệp, Dĩ An, Bình Dương). Ngoài ra theo dự kiến quy hoạch của

UBND tỉnh Bình Dương năm 2018 một số mỏ có thể được phép tăng chiều sâu khai

thác so với độ sâu khai thác năm 2018, như mỏ Thường Tân 3 và Thường Tân 4 đến -

100 m, cụm mỏ Tân Đông Hiệp đến -150 m (Bảng 3.2) [2], [23].

Tình hình trên đây đặt ra nhiệm vụ cần thiết là phải nghiên cứu xác định chiều

sâu khai thác hợp lý của các mỏ trong khu vực nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và sử

dụng có hiệu quả, hợp lý tài nguyên khoáng sản từ lòng đất trong khai thác mỏ.

3.2. Cơ sở lý thuyết và thực tế xác định chiều sâu mỏ hợp lý cho các mỏ đá xây

dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Đông Nam Bộ

Biên giới của mỏ lộ thiên gồm ba thông số chính như kích thước đáy mỏ,

chiều sâu của mỏ và kích thước mỏ trên mặt đất. Khi khai thác các vỉa than và

quặng việc xác định biên giới mỏ lộ thiên thường căn cứ vào kích thước đáy mỏ biết

trước đó là chiều dày nằm ngang và chiều dài của vỉa theo phương. Nếu chiều dày

nằm ngang của vỉa và chiều dài của vỉa theo phương nhỏ không đảm bảo sự hoạt

động bình thường của thiết bị khai thác và vận tải trên đáy mỏ thì kích thước này

được lấy theo điều kiện kỹ thuật khai thác mỏ. Điều này cho phép tận thu được tối

đa tài nguyên khoáng sản từ lòng đất và giảm được khối lượng đất đá bóc trong biên

giới mỏ. Khi biết kích thước đáy mỏ, tương ứng với chiều sâu khai thác nào đó ta sẽ

xác định được biên giới mỏ trên mặt đất thông qua góc dốc của các bờ mỏ.

Các khoáng sàng đá xây dựng, đặc biệt là các mỏ đá ở khu vực Đông Nam

Bộ thường được phân bố trên một diện tích rộng và chiều dày vỉa rất lớn. Điều đó

cho thấy việc lấy kích thước đáy mỏ làm cơ sở cho việc khoanh định biên giới mỏ

lộ thiên gặp nhiều khó khăn, cần có cách tiếp cận khác phù hợp với điều kiện thực

tế của khu vực hơn bằng cách áp dụng trình tự ngược trong khoanh định biên giới

mỏ lộ thiên khi lấy biên giới trên mặt đất làm căn cứ ban đầu để xác định biên giới

đáy mỏ tương ứng chiều sâu khai thác chọn trước.

Các trình tự khoanh định biên giới mỏ lộ thiên lúc này được thể hiện như

dưới đây (Hình 3.1).

a) b)

Biên giới đáy mỏ Biên giới trên của mỏ

Chọn chiều sâu khai thác Chọn chiều sâu khai thác

Xác định biên giới đáy mỏ Xác định biên giới trên mặt đất của mỏ

Xác định khối lượng khoáng sản và đá bóc trong biên giới mỏ Xác định khối lượng khoáng sản và đá bóc trong biên giới mỏ

Hình 3.1: Các trình tự khoanh định biên giới mỏ lộ thiên

Trình tự (a) ngày nay thường được áp dụng rộng rãi để xác định biên giới mỏ

khi khai thác các mỏ than và quặng các loại (trừ mỏ quặng sa khoáng). Trình tự (b)

là trình tự tác giả luận án đề xuất để xác định biên giới mỏ lộ thiên khai thác đá khu

vực Nam Bộ. Trong hai trình tự trên, thông số cốt lõi để xác định biên giới hợp lý

của mỏ lộ thiên là chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ.

Việc áp dụng trình tự (b) để xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ

đá khu vực Nam Bộ là phù hợp và đáp ứng yêu cầu bức thiết hiện nay khi trên địa

bàn có hàng chục mỏ đang hoạt động với biên giới trên của mỏ đã xác định nhưng

chiều sâu khai thác vẫn dựa vào chiều sâu thăm dò.

Để xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây dựng khu vực

Đông Nam Bộ cần chọn tiêu chí đánh giá. Thực tế nghiên cứu khoa học và thiết kế

mỏ lộ thiên cho thấy mặc dầu còn có những cách tiếp cận khác nhau nhưng nhìn

chung vẫn lấy hiệu quả khai thác khoáng sàng làm mục tiêu chính.

Với điều kiện khai thác không có đá bóc và chỉ xử lý lớp đất phủ không dày

lắm, chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng nói chung có

thể được xác định trên cơ sở tổng lợi nhuận thu được khi khai thác đến chiều sâu đó

là lớn nhất:

max và ΔL > 0 (3.1) ΔL = ΔL1+ ΔL2 = Vxd(Gxd-Cxd) + Vp(Gp-Cp)

Trong đó:

ΔL1 = Vxd(Gxd-Cxd) - Lãi thu được khi khai thác đá xây dựng trong biên giới

mỏ tương ứng với chiều sâu mỏ nghiên cứu, đồng;

Vxd - khối lượng đá xây dựng thu hồi được trong biên giới mỏ đến chiều sâu

nghiên cứu, m3;

Gxd - Giá trị 1m3 đá xây dựng, đ/m3;

Cxd - Chi phí để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng, đ/m3;

ΔL2 = Vp(Gp-Cp) - Hiệu quả kinh tế thu được (có thể dương hoặc âm) khi

khai thác và sử dụng đất phủ, đồng;

Vp - Khối lượng đất phủ phải bóc, m3;

Gp - Giá bán 1m3 đất phủ, đ/m3;

Cp - Chi phí để bóc 1m3 đất phủ, đ/m3.

Khi đất phủ bán được và giá bán đất phủ lớn hơn chi phí để bóc chúng

ΔL2>0, còn khi giá bán đất phủ nhỏ hơn chi phí bóc đất phủ trị số ΔL2 < 0.

3.3. Các bước xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá vật

liệu xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ở khu vực Nam Bộ

Khi sử dụng trình tự khoanh định biên giới mỏ cho các mỏ lộ thiên khai thác

đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy (Hình 3.1b) chiều sâu mỏ được xác

định theo hai bước:

Bước thứ nhất - Chiều sâu mỏ được quy định theo điều kiện kỹ thuật.

Bước thứ hai - Chiều sâu mỏ được quy định theo điều kiện kinh tế (xác định

theo chiều sâu khai thác hợp lý).

3.3.1. Xác định chiều sâu mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng theo điều kiện kỹ thuật

Điều kiện kỹ thuật mỏ hạn chế chiều sâu của mỏ lộ thiên khi kích thước mặt

mỏ (diện tích và chu vi) đã xác định là kích thước cho phép của đáy mỏ. Kích thước

đó phải đảm bảo cho công tác mỏ hoạt động trên đáy mỏ được bình thường.

Đối với mỏ có kích thước mặt mỏ là hình chữ nhật, chiều sâu mỏ theo điều

kiện kỹ thuật có thể bị hạn chế bởi kích thước theo chiều rộng của mặt mỏ Bm (m)

và chiều rộng đáy mỏ cho phép Bd (m) hoặc theo chiều dài mặt mỏ Lm (m) và chiều

dài cho phép của đáy mỏ Ld (m), tức là:

(a)

(3.2) Hk = min

(b)

Trong đó:

Hk - Chiều sâu mỏ lộ thiên tính theo điều kiện kỹ thuật lấy theo (a) hoặc (b), m;

, - Góc bờ dọc của mỏ về hai phía, độ;

- Góc đầu bờ mỏ, độ;

; K1 = ctg + ctg

. K2 = 2ctg

Chiều dài và chiều rộng cho phép của đáy mỏ khi áp dụng công nghệ khai

thác bằng máy xúc tay gầu phối hợp với vận tại bằng ô tô thường được xác định

theo các biểu thức:

, m Ld =

Bd = 2Rq , m

Trong đó:

h - chiều cai tầng, m;

i - đồ dốc đường hào, đv;

Rq - Bán kính vòng tối thiểu của ôtô, m.

Khảo sát hai mỏ đá xây dựng có kích thước đáy mỏ Bd = 30 m, chiều dài đáy

= 42o, = 38o, mỏ Ld = 180 m, góc = 42o (K1 = 2,39, K2 = 2,22) nhưng kích

thước mặt mỏ khác nhau cho thấy:

Mỏ 1 với chiều rộng mặt mỏ Bm1 = 300m, Lm1 = 600m, chiều sâu mỏ tính

theo điều kiện kỹ thuật:

Hk1 = min

Chọn Hk1 = 113 m (Hình 3.2a) - bị hạn chế bởi chiều rộng mặt mỏ

Đối với mỏ 2 với Bm2 = 400 m, Lm2 = 500 m chiều sâu mỏ tính theo điều kiện

kỹ thuật là:

Hk2 = min

Chọn Hk2=144 m (Hình 3.2b) - bị hạn chế bởi chiều dài mặt mỏ

Đối với mỏ có chu vi mặt mỏ gần tròn trong bình đồ với bán kính quy đổi

R= (m); chiều sâu mỏ tính theo điều kiện kỹ thuật được xác định theo biểu

=144 m

thức (Hình 3.3):

Hình 3.2: Sơ đồ xác định chiều sâu mỏ tính theo điều kiện kỹ thuật

khi mặt mỏ có dạng hình chữ nhật

Hình 3.3: Sơ đồ xác định chiều sâu mỏ theo điều kiện kỹ thuật khi

mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ

, m (3.3) Hk =

Trong đó: Rd - Bán kính đáy mỏ cho phép, đảm bảo sự hoạt động bình

thường của ô tô trên đáy mỏ, m;

- Góc dốc chung của bờ mỏ, độ;

Sm - Diện tích mặt mỏ, m2.

3.3.2. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy

được xác định khi tiến hành tính toán các thông số để hoàn thành hàm mục tiêu (3.1).

3.4. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá đang khai thác

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự

chảy tối đa là bằng chiều sâu mỏ tính theo điều kiện kỹ thuật.

Để xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá xây dựng cần phải tiến hành

tính toán hàng loạt thông số. Các thông số này phụ thuộc vào chiều sâu của mỏ như khối

lượng đá xây dựng, giá thành trung bình khai thác 1m3 đá xây dựng và cũng là cơ sở để

thực hiện hàm mục tiêu (3.1) đã đặt ra khi kích thước biên giới trên của mỏ đã biết.

3.4.1. Xác định khối lượng lớp đất phủ

, chiều dày lớp đất phủ h0,

Khi chiều rộng mặt mỏ Bm, chiều dài mặt mỏ Lm

góc ổn định của sườn tầng đất phủ (Hình 3.4). Khối lượng lớp đất phủ trong biên

giới mỏ bằng:

, m3 (3.4) Vp =

Trong đó:

B0 - Chiều rộng đáy lớp đất phủ hay chiều rộng mặt mỏ theo đá xây dựng, m

(3.5) B0 = Bm - 2h0ctg = Bm - K3h0, m

L0 -Chiều dài đáy lớp đất phủ hay chiều dài mặt mỏ tính theo đá xây dựng, m

(3.6) L0 = Lm - 2h0ctg = Lm - K3h0, m

Trong đó K3 = 2ctg

3, m3

Thay (3.5) và (3.6) vào (3.4) ta có:

2+0,5K3

2h0

(3.7) Vp = BmLmh0 - 0,5K3(Bm+Lm)ho

K3 = 2ctg

Khi mặt đất phủ có dạng gần tròn trong bình đồ, cũng bằng phương pháp

tương tự, khối lượng đất phủ được tính theo biểu thức:

3), m3

p =

2h0 - 0,5K3Rmh0

2 + 0,25K3h0

V' (3.8) (Rm

Trong đó:

- Bán kính quy đổi của mặt mỏ; Rm =

Sm - Diện tích mặt mỏ, m2.

Hình 3.4: Sơ đồ xác định khối lượng đất phủ

3.4.2. Xác định khối lượng đá xây dựng

3.4.2.1. Xác định khối lượng đá xây dựng khi mặt mỏ có dạng hình chữ nhật

Giả sử mặt mỏ đá xây dựng có chiều rộng là Bm, chiều dài Lm xem hình

(3.5), chiều dày lớp đất phủ h0, còn chiều sâu mỏ tiến hành khai thác x, thì khối

lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ được xác định theo biểu thức:

, m3 (3.9) Vxd =

Trong đó:

So = BoLo - Diện tích mặt mỏ tính theo đá xây dựng, m2;

Lo và Bo - Chiều dài và chiều rộng mặt mỏ tính theo đá xây dựng, m;

Sod = BodLod - Diện tích đáy mỏ khi khai thác đến chiều sâu x, m2 (Hình 3.5);

Bo=Bm-2h0ctg ;

Lo=Lm-2h0ctg ;

)x; Bod=Bo-(ctg +ctg

(3.10) Lod=Lo-2ctg dx

Từ biểu thức (3.10) qua một vài phép biến đổi, các diện tích So và Sod được

2ctg 2, m2

tính như sau:

2, m2

So = BoLo = BmLm - 2h0ctg (Bm+Lm) + 4h0

2h0

(3.11) Hay So = Sm - 0,5K3Pmh0 + K3

Trong đó:

Sm - Diện tích mặt mỏ, m2;

Pm - Chu vi mặt mỏ, m;

K3 = 2ctg .

Sod = So - x [2ctg dBm+(ctg + ctg )Lm - 4h0ctg .ctg d - 2(ctg +

ctg (3.12) )h0ctg ] + 2(ctg + ctg )ctg dx2, m2

(3.13) Hay Sod = So - x [K2Bm + K1Lm - h0(K2K3 + K1K3)] + K0(x)2, m2

Trong đó:

); K1 = (ctg + ctg

K2 = 2ctg d;

K0 = K1K2.

Hình 3.5: Sơ đồ xác định khối lượng đá xây dựng khi khai thác đến

chiều sâu (x) với mỏ có dạng hình chữ nhật trong bình đồ

3.4.2.2. Xác định khối lượng đá xây dựng khi mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ

Khối lượng đá xây dựng được khai thác đến chiều sâu x, trong trường hợp

này cũng tính theo công thức tương tự như (3.9).

xd =

V' , m3 (3.14)

Trong đó:

o - Diện tích mặt mỏ tính theo đá xây dựng, m2;

2 =

o = Ro

2 - h0

2ctg 2 - 2Rmh0ctg )

S' (Rm - h0ctg )2 = (Rm

o = Sm + 0,785K3

2h0

2 - 0,5K3Pmh0, m2

S' (3.15)

od - Diện tích đáy mỏ tại chiều sâu khai thác x, m2

2 =

od = Rod

S' (3.16) (Ro - xctg )2, m2

Trong đó:

Ro - Bán kính quy đổi mặt mỏ tính theo đá xây dựng, m;

Rod - Bán kính đáy mỏ tại chiều sâu mỏ x, m;

- Góc dốc trung bình bờ mỏ, độ.

(3.17) Ro = Rm - h0ctg , m

Hình 3.6: Sơ đồ xác định khối lượng đá xây dựng khi khai thác đến

chiều sâu (x) với mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ

Thay biểu thức (3.17) vào biểu thức (3.16) và tiến hành triển khai ta được:

od = Rm

2 + h0

2ctg 2 -2 Rmh0ctg + x2ctg 2 - 2 x(Rm ctg - h0ctg ctg )

Đặt K6 = ctg ctg và qua một vài phép biến đổi ta có:

od = Sm +0,785K3

2h0

2 -0,5PmK3h0+12,56

S' (x)2 -2 Pmx + 6,28K6h0x

od = S'

o + 12,56

Hay S' x2 - 2 (3.18) Pmx + 6,28K6h0) x, m2

3.4.3. Xác định chi phí khai thác và chế biến đá xây dựng

Chi phí để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng (tính cho nguyên khối)

bao gồm: chi phí khoan nổ mìn (Ckn), xúc bốc (Cxb), vận tải (Cvt), nghiền sàng

(Cns), thoát nước (Ctn), đền bù đất đai (Cdm), bảo vệ môi trường (Cmt), tiền đấu giá

để được quyền khai thác (Cg), các loại thuế và phí (Ctp), chi phí quản lý (Cql) và

chi phí khác (Ck).

(3.19) Cxd = Ckn+Cxb+Cvt+Cns+Ctn+Cdm+Cmt+Cg+Ctp+Cql+Ck, đ/m3

Như đã phân tích ở mục 2.2 của chương II, giá thành khâu khoan nổ, xúc bốc,

nghiền sàng trong xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ có thể lấy theo số liệu

thực tế của khu mỏ có chọn lọc ở mức độ kỹ thuật khai thác tiên tiến trung bình.

Ngoài ra các chi phí sau đây cũng có thể coi là không thay đổi như chi phí

bảo vệ môi trường, tiền đấu giá để được quyền khai thác (phí này phụ thuộc vào

khối lượng đá được khai thác, loại khoáng sản và chất lượng của chúng, vị trí địa lý

của mỏ và một số yếu tố khác) do cấp có thẩm quyền quy định, các loại thuế và phí,

chi phí quản lý và chi phí khác.

Nếu gọi Ckt là tổng các chi phí tính cho 1m3 đá xây dựng không phụ thuộc

hoặc ít phụ thuộc vào chiều sâu khai thác thì:

(3.20) Ckt = Ckn+Cxb+Cns+Cmt+Cg+Ctp+Cql+Ck, đ/m3

Các chi phí khác phụ thuộc vào chiều sâu khai thác ký hiệu là Ctd và bao gồm

như sau:

a. Chi phí vận tải

Chi phí vận tải 1m3 đá xây dựng phụ thuộc vào khoảng cách vận tải Lvt (m)

và cước vận tải Sc (đ/m3.km). Nó được xác định trên cơ sở biểu thức (2.15) nếu mặt

mỏ có dạng hình chữ nhật:

)+x( )]+L} , đ/m3 (3.21) Cvt = = {0,5[Bm+Lm+h0(

Và biểu thức (2.17) nếu mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ:

vt=

C' )+0,5x( )]+L} ,đ/m3 (3.22) ={0,5 Bm+0,5h0(

b. Chi phí thoát nước

Chi phí thoát nước phụ thuộc vào lượng nước mưa và lượng nước ngầm chảy

vào mỏ cũng như công để bơm chúng ra khỏi mỏ. Chi phí bơm nước ra khỏi mỏ

được xác định trên cơ sở biểu thức (2.22).

(3.23) Ctnm = .Cbn , đ/m3

Chi phí thoát nước ngầm phụ thuộc vào công để bơm lượng nước ngầm khi

khai thác 1m3 đá xây dựng và chi phí để bơm 1m3 nước lên cao 1m (Cbn), được xác

định trên cơ sở biểu thức (2.26).

(3.24) Ctnn = . Cbn, đ/m3

Trị số q0 được xác định theo biểu thức (2.27) hay (2.31)

Từ đó chi phí thoát nước bằng:

(3.25) Ctn = Ctnm + Ctnn = [Sm.F + 365q0]Cbn, đ/m3

c. Chi phí đền bù đất đai

Chi phí đền bù đất đai để tổ chức một khai trường phụ thuộc vào diện tích

mặt mỏ và giá đền bù (thuế) 1m2 đất Sd, đ/m2.

Nếu mặt mỏ có dạng hình chữ nhật thì chi phí này được xác định trên cơ sở

biểu thức (2.36).

(3.26) Cdm = Sd, đ/m3

Còn nếu mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ, được xác định trên cơ sở

biểu thức (2.37).

dm =

C' (3.27) Sd, đ/m3

Chi phí đền bù đất đai dùng làm bãi thải chứa đất phủ được xác định trên cơ

sở biểu thức (2.38) nếu mặt mỏ có dạng hình chữ nhật.

d, đ/m3

S' (3.28) Cdt =

Còn đối với mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ, được xác định trên cơ sở

biểu thức (2.39).

dt =

d, đ/m3

d - Giá đền bù 1m2 đất đai dùng làm bãi thải, đ/m2.

C' S' (3.29)

Trong đó: S' Từ đó tổng chi phí để khai thác 1m3 đá xây dựng thay đổi theo chiều sâu khai là: thác Ctd

- Đối với trường hợp mặt mỏ có dạng hình chữ nhật:

)+x( )]+L} + Ctd = {0,5[Bm+Lm+h0( [Sm.F +

(3.30) 365q0]Cbn + Sd , đ/m3

- Đối với trường hợp mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ:

)+0,5x( )]+L} + Ctd = [Rm+0,5h0( [Sm.F +

(3.31) 365q0]Cbn + Sd, đ/m3

Như vậy, tổng chi phí để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng (không tính

chi phí bóc đất) như sau:

- Khi mặt mỏ có dạng hình chữ nhật:

)+x( )]+L} + Cxd = Ckd + Ctd = Ckd + {0,5[Bm+Lm+h0(

(3.32) [Sm.F + 365q0]Cbn + Sd, đ/m3

- Khi mặt mỏ có dạng gần tròn trong bình đồ:

(3.33)

)+0,5x( )]+L} + Cxd = Ckd + Ctd = Ckd + [Rm+0,5h0(

[Sm.F+365q0]Cbn + Sd, đ/m3

d. Xác định chi phí bóc đất phủ

Chi phí để bóc 1m3 đất phủ bao gồm chi phí xúc bốc (Cxbp), chi phí vận tải

đất phủ từ mỏ ra bãi thải (Cvtp), chi phí thải đá (Ctp) và chi phí đền bù đất đai dùng

để làm bãi thải.

, đ/m3 (3.34) Cp = Cxbp + + Ctp +

' xác định theo biểu thức (3.8);

Trong đó:

Vp được xác định theo biểu thức (3.4) và Vp

L' - Khoảng cách vận tải trung bình từ mỏ ra bãi thải, m.

3.4.4. Xác định giá trị khoáng sản đá xây dựng, đất phủ

Giá trị 1m3 đá xây dựng (nguyên khối) được xác định trên cơ sở tỷ lệ các loại

đá thành phẩm thu được sau quá trình đập - sàng và giá bán của chúng.

, đ/m3 (3.35) Gxd = G1 + G2 + …+ Gn

Trong đó:

- Tỷ lệ các loại đá thành phẩm thu được khi nghiền - sàng 1m3 đá

nguyên khối, đv;

G1, G2, Gn - Gía bán các loại đá thành phẩm tương ứng, đ/m3.

Giá bán đất phủ tùy thuộc vào điều kiện của khu vực, khi bán được thì giá bán ký

hiệu là Gp, còn chi phí để khai thác 1m3 đất phủ được xác định theo biểu thức (3.34).

3.4.5. Trình tự tiến hành xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ

Trong các phần trên đây luận án đã tiến hành xác định các thông số cần thiết

'), chi phí để khai thác và chế biến đá xây

phục vụ cho việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ bao gồm khối lượng đất

'), khối lượng đá xây dựng Vxd (Vxd

phủ Vp (Vp

dựng Cxd, chi phí để khai thác đất phủ Cp, giá trị của đá xây dựng Gxd và đất phủ Gp.

Các công thức để tính các chỉ tiêu nói trên rất phức tạp và đều tính cho hai

trường hợp mặt mỏ có dạng hình chữ nhật và có dạng gần tròn trong bình đồ, nên

không thể dùng phương pháp giải tích để tính trực tiếp chiều sâu khai thác hợp lý

của mỏ. Bởi vậy, luận án sử dụng phương pháp phương án khi chọn một số chiều

sâu của mỏ theo hướng tăng liên tiếp, đối với mỗi chiều sâu mỏ dự kiến khai thác

tiến hành tính toán xác định các thông số:

- Khối lượng lớp đất phủ Vp (Vp

- Khối lượng đá xây dựng Vxd (Vxd

- Chi phí để khai thác 1m3 đá xây dựng Cxd

- Chi phí để khai thác 1m3 đất phủ Cp

- Chi phí cố định để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng Ckd

- Chi phí thay đổi theo chiều sâu khai thác khi khai thác đá xây dựng Ctd

- Giá trị 1m3 đá xây dựng Gxd

- Giá bán 1m2 đất phủ Gp

- Lãi thu được khi khai thác và chế biến đá xây dựng ΔL1

- Lãi (lỗ) khi khai thác đất phủ ΔL2

- Tổng lãi thu được khi khai thác đến chiều sâu x: ΔL = ΔL1 + ΔL2

- Kiểm tra và chọn chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ khi ΔL=max và ΔL > 0

Khi ứng dụng phương tiện tin học thì sử dụng sơ đồ khối (Hình 3.7) và phần

mềm toán học Mathematica 12 (phụ lục 4) để giải bài toán (Hình 3.8).

Bắt đầu

Nạp các số liệu dùng để tính toán

1 Tính Hk

2 Chiều sâu mỏ ban đầu X0

C

′)

3 Tính Sm

′)

4 Tính S0 (S0

′)

5 Tính S0d (S0d

′)

6 Tính Vxd (Vxd

7 Tính Vp (Vp

A

8 Tính Cp

9 Tính Ckt

' Tính Cdm, Cdm

′)

11 Tính Cvt (Cvt

12 Tính ro

13 Tính R

14 Tính qo

15 Tính Ctn

16 Tính Ctd

17 Tính Cxd

B

18 Tính Gp

19 Tính Gxd

20 Tính ΔL1=Vxd(Gxd-Cxd)

21 Tính ΔL2=Vp(Gp-Cp)

+ ΔL2

22 Tính ΔL = ΔL1

X0+h

C

∆L > 0

Sai 23 3

Đúng

X0+h ∆L  max

C

24 Sai

Đúng

25 Tính H* k

Kết thúc

Hình 3.7: Sơ đồ khối thuật toán tối ưu xác định chiều sâu khai thác hợp lý của

mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy

Chú thích: trình tự tính toán tối ưu từ 1 - 25 bước như sơ đồ khối ta có thể

nhập số liệu, tính toán, tối ưu và kiểm tra lại các bước tính toán, thiết kế trước để

k).

tìm lời giải tối ưu chiều sâu khai thác mỏ đá khai thác xuống sâu (H*

Bắt đầu

Nạp các thông số, dữ liệu của bài toán tối ưu trong sơ đồ khối:

xo - chiều sâu mỏ ban đầu, m;

h - gia số chiều sâu khai thác (h = 10, 20, 30… ), m;

- góc nghiêng sườn tầng, độ;

- góc nghiêng bờ mỏ, độ;

- góc ổn định lớp đất phủ, độ;

F - lượng mưa trung bình năm của khu vực, m;

Kd - hệ số kéo dài tuyến đường;

i - độ dốc đường hào;

L - khoảng cách từ miệng mỏ đến trạm nghiền - sàng, m;

Ad - sản lượng khai thác đá xây dựng, m3/năm.

1. Tính Hk - xác định chiều sâu mỏ lộ thiên theo điều kiện kỹ thuật.

2. Chiều sâu mỏ ban đầu x0.

C

3. Tính Sm - diện tích trung bình mặt mỏ tương ứng với chiều dài mỏ (Lm) và chiều

’ - diện tích mặt mỏ dạng hình chữ nhật và dạng mỏ gần tròn, m2;

rộng mỏ (Bm), m2;

’ - diện tích đáy mỏ dạng hình chữ nhật và dạng mỏ gần tròn, m2;

4. Tính So, So

’ - khối lượng đá xây dựng của mỏ đá có dạng hình trữ nhật và dạng

5. Tính Sod, Sod

6. Tính Vxd, Vxd

’ - khối lượng đất phủ tương ứng với mỏ đá có dạng hình trữ nhật và

gần tròn, m3;

7. Tính Vp, Vp

dạng gần tròn, m3;

A C

8. Tính Cp - chi phí bóc 1 m3 đất phủ, đ/m3;

9. Tính Ckt - chi phí khai thác đá xây dựng không thay đổi theo chiều sâu, đ/m3;

10. Tính Cdm, Cdm’ - chi phí đền bù đất đai dùng để tổ chức khai trường mỏ tương

ứng với mỏ đá có dạng hình trữ nhật và dạng gần tròn, đ/m2;

11. Tính Cvt, C’vt - chi phí vận tải tương ứng với mỏ đá có dạng hình trữ nhật và

dạng gần tròn, đ/km.m3;

12. Tính r0 - bán kính quy đổi của mỏ lộ thiên, m;

13. Tính R - bán kính hạ thấp mực nước, m;

14. Tính qo - lưu lượng nước chảy vào mỏ, m3/ngày đêm;

15. Tính Ctn - chi phí thoát nước của mỏ, đ/m3;

16. Tính Ctd - chi phí thay đổi theo chiều sâu của mỏ, đ/m3;

17. Tính Cxd,Cp - chi phi khai thác 1 m3 đá xây dựng và đất phủ, đ/m3;

B

18. Tính Gp - giá trị của 1 m3 đất phủ, đ/m3;

19. Tính Gxd - giá trị của 1 m3 đá xây dựng, đ/m3;

20. Tính ∆L1 - lãi thu được khi khai thác và chế biến đá xây dựng

21. Tính ΔL2 - lãi (lỗ) khi khai thác đất phủ

22. Tính ∆L - tổng lợi nhuận thu được khi khai thác đến chiều sâu x, đồng.

ΔL=max và ΔL > 0

23. ΔL > 0 - đúng thì chuyển sang bước 24, sau quay lại bước C.

C

24. ΔL = max - đúng thì chuyển sang bước 25, sau quay lại bước C.

k - Chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý của mỏ đá xây dựng nằm

25. Xác định H*

Kết thúc

dưới mức thoát nước tự chảy.

Lợi nhuận, 103 đồng

Chiều sâu mỏ, m

Hình 3.8: Giao diện chương trình tính toán xác định chiều sâu khai thác hợp lý

của mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy

3.5. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ đá xây dựng nằm dưới mức

thoát nước tự chảy chưa khai thác

Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ đá xây dựng chưa khai thác là

một nội dung quan trọng của bản thiết kế khai thác mỏ lộ thiên.

Cho dù chủ đầu tư xin giấy phép cấp mỏ hoặc cơ quan có thẩm quyền phân

lô tổ chức đấu giá để được quyền khai thác, kích thước mặt mỏ vẫn là thông số chủ

đạo trong việc khoanh định biên giới mỏ lộ thiên khai thác đá xây dựng nằm dưới

mức thoát nước tự chảy. Việc chọn kích thước mặt mỏ trong trường hợp này cần

được cân nhắc kỹ lưỡng, có sơ sở khoa học nhằm đảm bảo khai thác có hiệu quả và

tận thu tối đa tài nguyên khoáng từ lòng đất.

3.5.1. Nghiên cứu mối quan hệ giữa diện tích và chu vi mặt mỏ (biên giới trên

của mỏ lộ thiên) với khối lượng đá xây dựng thu hồi được trong biên giới mỏ

Đối với mặt mỏ có dạng hình chữ nhật trong bình đồ, cùng một diện tích mặt

mỏ nhưng chu vi của chúng có thể khác nhau. Như cùng có diện tích mặt mỏ Sm =

200.000m2 (20 ha) nhưng chu vi của chúng có thể khác nhau khi chiều rộng Bm và

chiều dài Lm của mỏ khác nhau:

Bm. Lm = 400 x 500 (Bm=400 m, Lm=500 m), chu vi Pm = 1.800 m

Bm. Lm = 250 x 800 (Bm=250 m, Lm=800 m), chu vi Pm = 2.100 m

Bm. Lm = 200 x 1000 (Bm=200 m, Lm=1000 m), chu vi Pm = 2.400 m

Cũng tương tự như vậy đối với diện tích mặt mỏ Sm = 400.000 m2 (40 ha)

Bm. Lm = 500 x 800 (Bm=500 m, Lm=800 m), chu vi Pm = 2.600 m

Bm. Lm = 400 x 1000 (Bm=400 m, Lm=1000 m), chu vi Pm = 2.800 m

Cùng một diện tích mặt mỏ nhưng khi chiều rộng mặt mỏ Bm và chiều

dài mặt mỏ Lm khác nhau dẫn đến chiều sâu mỏ xác định theo yếu tố kỹ thuật

cũng khác nhau. Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ phụ thuộc vào

diện tích mặt mỏ và diện tích đáy mỏ tương ứng với chiều sâu mỏ xác định theo

yếu tố kỹ thuật.

Dưới đây tiến hành khảo sát một số trường hợp cụ thể thể hiện sự phụ thuộc

giữa khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ Vxd với chu vi mặt mỏ được biểu

thị qua tỷ số Km =

- Xác đinh chiều rộng mặt mỏ Bm

(3.36) , m Bm =

- Xác định chiều dài mặt mỏ Lm

(3.37) Lm = Km.Bm, m

- Xác định chiều sâu mỏ theo yếu tố kỹ thuật Hk (theo công thức 3.2)

- Xác định diện tích đáy mỏ Sd tương ứng với chiều sâu mỏ Hk

- Xác định khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ:

, m3 (3.38) Vxd =

Các thông số và giá trị của nó được dùng để khảo sát bao gồm: ho = 0, Bd =

30 m, Ld = 180 m, β = 45o, γ1 = 42o, γ2 = 38o, γd = 42o.

Phạm vi khảo sát với diện tích mặt mỏ Sm từ 90.000 m2 đến 700.000 m2 phù

hợp với quy mô khai thác hiện nay tại các mỏ đá khu vực Nam Bộ, còn trị số Km =

1,05÷2,0.

Kết quả khảo sát được trình bầy trong phần phụ lục. Từ các kết quả khảo sát

rút ra các nhận xét chủ yếu sau đây:

1. Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ (Vxd) tăng, khi tăng tỷ số Km

đạt được trị số lớn nhất tương ứng với trị số Km nào đó (ký hiệu là Kmc), sau đó nếu

tăng trị số Km tiếp theo (Km > Kmc) khối lượng Vxd giảm dần. Tỷ số Km càng lớn,

khối lượng đá xây dựng Vxd giảm càng mạnh (Bảng 3.5).

Từ các số liệu trong (Bảng 3.3) cho thấy diện tích mặt mỏ càng lớn, tỷ số Km

càng lớn, khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ giảm càng mạnh. Đây là điều

cần cân nhắc khi các cấp có thẩm quyền cấp giấy phép khai thác cho các doanh

nghiệp mỏ. Không nên cấp mỏ với chu vi mỏ có chiều dài quá lớn so với chiều rộng

của mỏ, làm giảm đáng kể khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ do giảm dần

chiều sâu mỏ có thể khai thác.

2. Tỷ số Km tương ứng với khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ đạt trị

số lớn nhất (Km = Kmc) có xu hướng tiến dần tới 1 khi diện tích mặt mỏ tăng lên

(Bảng 3.3). Thêm vào đó, chênh lệch khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ so

với trị số lớn nhất của nó không nhiều khi tăng hay giảm trị số Km trong một khoảng

nhất định. Do đó, để cho công tác thiết kế hoặc lập dự án khai thác mỏ được thuận

lợi ta có thể chọn trị số Km nằm trong một giới hạn nào đó có thể chấp nhận được

khi đảm bảo độ chính xác cần thiết trong tính toán.

Nếu gọi Kmo là trị số tối đa cho phép của tỷ số giữa chiều dài mặt mỏ và

chiều rộng của mỏ thì giới hạn lựa chọn trị số Km sẽ là:

(3.39) 1 < Km ≤ Kmo

Trị số Kmo được xác định trên cơ sở chiều sâu mỏ tính theo yếu tố kỹ thuật

thỏa mãn cả hai điều kiện hạn chế về chiều rộng và chiều dài mặt mỏ khi kích thước

đáy mỏ cho phép đã biết:

, m (3.40) Hko =

Ứng với chiều sâu mỏ Hko chiều dài mặt mỏ bằng:

Lmo = Ld + 2tgγd.Hko = Ld + K2Hko = Ld + K2Hko =

(3.41) Ld + (Bmo - Bd) = Ld + (Bmo - Bd)K , m

Từ đó tỷ số Kmo bằng:

= (3.42) Kmo =

Khi biết diện tích mặt mỏ Sm, việc xác định trị số Bmo và Lmo thông qua biểu thức:

mo, m2

(3.43) Sm = Bmo. Lmo = Bmo. Kmo. Bmo = Kmo. B2

Hay

= , m2 Sm =

Bảng 3.3: Sự giảm khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ

Tỷ lệ giảm khối lượng đá

Tỷ số Km

Diện tích mặt mỏ Sm, m2

Khối lượng đá xây dựng Vxd trong biên giới mỏ, m3

xây dựng, %

3.522.103

3.49.5656

90.000

1,40* 1,50

0,75

3.146.986

10,65

12.386.651

11.425.928

160.000

2,00 1,20* 1,50

7,3

10.197.352

15,0

12.411.872

11.425.928

200.000

2,00 1,20* 1,50

7,75

10.197.352

17,67

16.420.110

15.041.391

240.000

2,00 1,10* 1,50

8,56

13.485.293

17,87

23.135.900

20.888.616

300.000

2,00 1,05* 1,50

9,70

18.731.145

19,03

35.893.037

32.012.402

400.000

2,00 1,05* 1,50

10,81

28.697.667

20,04

50.310.601

44.576.526

500.000

2,00 1,05* 1,50

11,39

39.909.136

20,67

66.213.224

58.412.000

600000

2,00 1,05* 1,50

11,78

52.245.108

21,09

83.427.049

73.367.450

700.000

2,00 1,05* 1,50

12,05

65.615.224

2,00

21,35

khi tăng tỷ số Km (lấy từ phụ lục 1)

Ghi chú: * - Tương ứng với Km = Kmc

mo + Bmo (Ld-KBd) - Sm = 0

Từ đó ta có: KB2 (3.44)

Giải phương trình bậc 2 (3.44) ta tìm được chiều rộng mặt mỏ tính toán Bmo

theo diện tích mặt mỏ đã cho Sm:

, m (3.45) Bmo =

Còn chiều dài mặt mỏ tính toán Lmo bằng:

, m (3.46) Lmo = Kmo. Bmo hay Lmo =

Dưới đây là kết quả khảo sát mức độ chênh lệch giữa khối lượng đá xây

dựng trong biên giới mỏ tương ứng với tỷ số Kmo và Kmc trên cơ sở các số liệu tính

toán trình bày trong bảng phụ lục (Bảng 3.4).

Bảng 3.4: Mức độ chênh lệch giữa khối lượng đá xây dựng trong

biên giới mỏ tương ứng với tỷ số Kmo và Kmc.

Tỷ số Km Mức độ chênh lệch khối lượng đá xây dựng, % Diện tích mặt mỏ Sm, m2 Khối lượng đá xây dựng Vxd trong biên giới mỏ, m3

90.000 2,40

3.522.103 3.437.235 Kmc = 1,40 Kmo = 1,56

160.000 3,38

8.753.753 8.457.300 Kmc = 1,20 Kmo = 1,37

200.000 3,63

12.411.872 11.936.994 Kmc = 1,20 Kmo = 1,32

240000 3,67

16.420.110 15.816.556 Kmc = 1,10 Kmo = 1,28

300000 3,63

23.135.900 22.294.374 Kmc = 1,05 Kmo = 1,24

400000 3,48

35.893.037 34.643.811 Kmc = 1,05 Kmo = 1,19

500000 3,25

50.310.601 48.676.239 Kmc = 1,05 Kmo = 1,16

600000 2,84

66.213.224 64.326.823 Kmc = 1,05 Kmo = 1,14

700000 2,56

83.427.049 81.289.460 Kmc = 1,05 Kmo = 1,12

Qua các số liệu khảo sát cho trong (Bảng 3.4), thấy rằng khi chiều rộng mặt

mỏ Bmo, chiều dài mặt mỏ Lmo với tỷ số Km = Kmo, khối lượng đá xây dựng trong

biên giới mỏ nằm trong vùng có trị số cao, chênh lệch với khối lượng đá xây dựng

có trị số cao nhất (khi Km = Kmc) dưới 5%. Do đó có thể sử dụng biểu thức (3.42),

(3.45) và (3.46) để xác định các thông số Bmo và Lmo khi xác định chiều sâu khai

thác hợp lý và diện tích mặt mỏ hợp lý cho các mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát

nước tự chảy khu vực Nam Bộ trong giai đoạn thiết kế mỏ lộ thiên.

3.5.2. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý đối với mỏ chưa khai thác (xác định

trong giai đoạn thiết kế mỏ lộ thiên)

Chiều sâu khai thác hợp lý được xác định trên cơ sở lợi nhuận thu được từ

việc khai thác đá xây dựng đến chiều sâu đó đạt được trị số lớn nhất. Lợi nhuận thu

được lại phụ thuộc vào khối lượng đá xây dựng thu hồi được và giá thành khai thác

và chế biến đá với chất lượng đá cho trước. Khối lượng đá khai thác được và chi phí

khai thác lại phụ thuộc vào kích thước mặt mỏ và chiều sâu khai thác. Bởi vậy việc

xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ trong trường hợp này cần phải được kết

hợp với việc xác định diện tích mặt mỏ hợp lý.

Trình tự tiến hành như sau:

- Chọn một số phương án diện tích mặt mỏ Sm1, Sm2,…, Smn.

- Đối với mỗi phương án diện tích mặt mỏ tiến hành xác định chiều rộng

mặt mỏ Bmo và chiều dài mặt mỏ Lmo (theo các biểu thức 3.45 và 3.46).

- Tiến hành xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho từng phương án diện tích

mặt mỏ (chiều sâu khai thác hợp lý x và tổng lợi nhuận ΔL).

- Tiến hành xác định lợi nhuận tính cho 1m2 diện tích mặt mỏ cho từng

. phương án diện tích mặt mỏ LR =

- Chiều sâu khai thác và diện tích mặt mỏ được coi là hợp lý khi LR = max.

Dưới đây luận án tiến hành tính toán khảo sát để xác định chiều sâu và diện

tích mặt mỏ hợp lý cho trường hợp mỏ chưa khai thác (các số liệu dùng để tính toán

lấy theo phụ lục 2).Kết quả tính toán được thể hiện trong (Bảng 3.5) và (Hình 3.9).

Bảng 3.5: Kết quả khảo sát xác định chiều sâu mỏ và diện tích mặt mỏ hợp lý

Kích thước hợp lý của mặt mỏ, m Phương án diện tích mặt mỏ, m2 (ha) Tỷ số Km lớn nhất cho phép Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ, m Khối lượng đá xây dựng trong biên giới của mỏ, m3 Tổng lợi nhuận thu được, 109 đồng Lợi nhuận tính cho 1m2 diện tích mặt mỏ, 106đồng/m2 Bmo Lmo

120.000 (12) 286 419 1,46 90 5091913 307,941 2,566

180.000 (18) 367 490,5 1,33 100 9140402 522,741 2,904

240.000 (24) 434 553 1,27 120 14458982 763,807 3,182

300.000 (30) 490 612 1,25 120 19611058 1006,856 3,356

360.000 (36) 543 663 1,22 130 25855760 1252,289 3,478

420.000 (42) 596 705 1,18 130 31713226 1492,242 3,552

480.000 (48) 642 748 1,16 130 37676102 1723,738 3,590

540.000 (54) 685 788 1,15 140 45437546 1944,359 3,600

600.000 (60) 726 820 1,13 140 52136633 2164,987 3,608

660.000 (66) 765 863 1,13 140 58532886 2355,306 3,568

720.000 (72) 802 898 1,12 130 62462540 2540,973 3,529

780.000 (78) 838 930 1,11 130 68859155 2719,544 3,486

840.000 (84) 872 963 1,10 130 75267957 2882,719 3,431

900.000 (90) 905 994 1,09 120 78433233 3060,489 3,400

Hình 3.9. Sự phụ thuộc của chiều sâu hợp lý của mỏ và lợi nhuận riêng LR

1- Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của chiều sâu khai thác hợp lý vào diện tích mặt

mỏ; 2- Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của lợi nhuận riêng vào diện tích mặt mỏ.

vào diện tích mặt mỏ

Từ các số liệu trong (Bảng 3.5) và (Hình 3.9) cho thấy chiều sâu khai thác

hợp lý của mỏ tăng dần theo diện tích mặt mỏ và sau khi đạt tới trị số lớn nhất (140

m) thì bắt đầu giảm dần khi tăng diện tích mặt mỏ tiếp theo. Chiều sâu khai thác

hợp lý của mỏ giảm khi tăng diện tích mặt mỏ tiếp theo là do chi phí vận tải và chi

phí thoát nước tăng.

Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ thay đổi theo diện tích mặt mỏ cũng có

quy luật tương tự (Hình 3.9). Đường cong biểu diễn LR = f(Sm) có dạng parabol

không cân đối và có miền cực trị. Trong điều kiện đã cho diện tích mỏ từ 48ha đến

60ha cho lợi nhuận tính cho 1 m2 diện tích mặt mỏ có trị số cao nhất, thể hiện mức

độ hiệu quả cao nếu mỏ được cấp theo diện tích đó. Mỗi một diện tích mỏ đều cho

một chiều sâu mỏ và lợi nhuận tính cho 1 m2 diện tích mặt mỏ (gọi tắt là lợi nhuận

riêng, ký hiệu là LR) nhất định. Vì vậy có thể dùng tiêu chí lợi nhuận riêng LR để

chọn diện tích hợp lý của mặt mỏ và kèm theo đó là chiều sâu khai thác hợp lý của

mỏ. Theo chỉ tiêu LR không nên cấp mỏ với diện tích quá nhỏ hoặc quá lớn. Chẳng

hạn, nếu thành lập ba mỏ với các mỏ có diện tích đều là 12 ha (lợi nhuận riêng LR =

2,566.106 đồng.m2) sẽ không có hiệu quả bằng thành lập một mỏ với diện tích mặt

mỏ 36 ha (LR = 3,478.106 đồng/m2) do tỷ lệ thu hồi đá xây dựng thấp (5.091.913 x 3

= 15.275.739m3 < 25.855.760m3 - giảm 59%, (Bảng 3.5).

Khi khai thác mỏ có lợi nhuận riêng xấp xỉ như nhau nhưng diện tích mặt mỏ

và trữ lượng khác nhau thì chọn phương án nào cũng có hiệu quả tùy yêu cầu của

chủ đầu tư, căn cứ vào năng lực tài chính và quy mô sản xuất của họ.

3.6. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đối với cụm mỏ chưa khai thác

Đối với diện tích đã được quy hoạch để khai thác và bố trí đầy một số mỏ,

chiều sâu khai thác hợp lý phụ thuộc vào kích thước mặt mỏ của từng mỏ (diện tích

và chu vi) khi điều kiện khai thác và chất lượng khoáng sản đã được xác định. Hiệu

quả kinh tế được đánh giá chung cho toàn cụm mỏ và phụ thuộc vào số mỏ bố trí

trong cụm mỏ.

Với diện tích đã quy hoạch có thể bố trí hai mỏ, ba mỏ, bốn mỏ hoặc nhiều

hơn và tiến hành xác định kích thước mặt mỏ của từng mỏ. Trên cơ sở đó xác định

tỷ số Km theo công thức:

(3.47) Km =

Trong đó:

- Tổng chiều dài của các mỏ thành phần trong cụm mỏ, m;

- Tổng chiều rộng của các mỏ thành phần trong cụm mỏ, m;

Lmi - Chiều dài mỏ thứ i trong n mỏ của cụm mỏ, m;

Bmi - Chiều rộng mỏ thứ i trong n mỏ của cụm mỏ, m.

Tỷ số Km xác định theo biểu thức (3.42) cũng sẽ được sử dụng để đánh giá

tính hợp lý của chu vi các mỏ trong cụm mỏ có cùng số mỏ (n). Trong đó cụm mỏ

nào có tỷ số Km nhỏ nhất sẽ cho lợi nhuận riêng lớn nhất với chiều sâu khai thác

hợp lý của từng mỏ đá được xác định.

Đối với các cụm mỏ có số mỏ trong cụm khác nhau chiều sâu khai thác hợp

lý của các mỏ trong cụm mỏ được coi là hợp lý khi lợi nhuận riêng của cụm mỏ đó

đạt được trị số lớn nhất.

Để minh chứng cho nhận định trên đây ta tiến hành khảo sát (các số liệu sử

dụng để tính toán lấy theo thực tế trung bình của các mỏ đá thuộc tỉnh Bình Dương,

phụ lục 2) với diện tích được quy hoạch cho khai thác đá xây dựng 1.000.000 m2

(100 ha) dài 1.250 m và rộng 800 m, bố trí 2 mỏ, 3 mỏ và 4 mỏ trong cụm mỏ với

kích thước từng mỏ khác nhau.

* Khi bố trí 2 mỏ ta xem xét hai phương án.

- Phương án I: Hai mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau, rộng 625 m, dài 800

m, diện tích 500.000 m2 (Hình 3.10a) các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được như sau:

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của từng mỏ x = 130m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ

Vxd = 39.455.695 x 2 = 78.911.390 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được ΔL = 1784,738.109 x 2 = 3569,476.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 3,569.106 đồng.

/ = 1,28. + Tỷ số Km =

- Phương án II: Hai mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau, rộng 400 m, dài

1250 m, diện tích 500.000 m2 (Hình 3.10b) các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được

như sau:

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của từng mỏ x = 130 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ Vxd = 32.492.900 x 2 =

64.985.800 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được ΔL = 1422,246.109 x 2 = 2844,492.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 2,844.106 đồng.

/ = 3,12. + Tỷ số Km =

Cả hai phương án đều có chiều sâu mỏ hợp lý như nhau 130 m nhưng

phương án được chọn là phương án I do có tỷ số Km nhỏ hơn dẫn đến việc tăng khối

lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ và đem lại lợi nhuận riêng cao hơn.

* Khi bố trí 3 mỏ ta xem xét bốn phương án.

- Phương án I: Hai mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau, rộng 500 m, dài 800

m, diện tích 400.000 m2 (40 ha); một mỏ có diện tích mặt mỏ bằng 200.000 m2

(20ha), rộng 250 m, dài 800 m (Hình 3.10c) các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được

như sau:

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ với diện tích (40 ha) x = 130 m, còn mỏ

có diện tích (20 ha) x = 90 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên gới mỏ

Vxd = 27.850.997 x 2 + 7.708.515 = 63.410.509 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được

ΔL = 1361,161.109 x 2 + 440,053.109 = 3162,375.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1 m2 mặt mỏ LR = 3,162.106 đồng.

/ = 1,92. + Tỷ số Km =

- Phương án II: Hai mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau, rộng 400 m, dài

750 m, diện tích 300.000 m2 (30 ha); một mỏ có diện tích mặt mỏ bằng 400.000 m2

(40 ha), rộng 500 m, dài 800 m (Hình 3.10d) các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được

như sau:

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ với diện tích (40 ha) x = 120 m, còn mỏ

có diện tích (30 ha) x = 110 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên gới mỏ

Vxd = 17.831.847 x 2 + 27.850.997 = 63.514.691 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được

ΔL = 935,260.109 x 2 + 1361,161.109 = 3231,681.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 3,231.106 đồng.

/ = 1,77. + Tỷ số Km =

- Phương án III: Hai mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau, rộng 400 m, dài

800 m, diện tích 320.000 m2 (32 ha); một mỏ có diện tích mặt mỏ bằng 360.000 m2

(36 ha), rộng 450 m, dài 800 m (Hình 3.10e) các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được

như sau:

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ với diện tích (32 ha) x = 110 m, còn mỏ

có diện tích (36 ha) x = 120 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ

Vxd = 19.195.831 x 2 + 23.785.073 = 62.176.735 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được

ΔL = 997,426.109 x 2 + 1180,792.109 = 3175,644.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 3,175.106 đồng.

/ = 1,92. + Tỷ số Km =

- Phương án IV: Hai mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau, rộng 400 m, dài

6250 m, diện tích 250.000 m2 (25 ha); một mỏ có diện tích mặt mỏ bằng 500.000m2

(50 ha), rộng 400 m, dài 1250 m (Hình 3.10g) các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được

như sau:

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ với diện tích (25 ha) x = 110 m, còn mỏ

có diện tích (50 ha) x = 130 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ

Vxd = 16.246.450 x 2 + 28.830.904 = 61.323.804 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được

ΔL = 776,897.109 x 2 + 1422,246.109 = 2976,040.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 2,976.106 đồng.

/ = 2,08. + Tỷ số Km =

Trong 4 phương án đưa ra xem xét, phương án II được chọn vì có tỷ số Km

nhỏ nhất (1,77) dẫn đến lợi nhuận riêng LR thu được lớn nhất (LR = 3,231.106

đồng/m2) với chiều sâu khai thác hợp lý x = 120 m đối với mỏ có diện tích (40 ha)

và x = 110 m đối với mỏ có diện tích (30 ha).

* Khi bố trí 4 mỏ ta xem xét ba phương án.

- Phương án I: Bốn mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau với diện tích

250.000 m2 (25 ha), rộng 400 m, dài 625 m, (Hình 3.10h) các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật đạt được như sau:

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của từng mỏ x = 110 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ:

Vxd = 14.415.452 x 4 = 57.611.800 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được ΔL = 776,898.109 x 4 = 3107,588.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 3,107.106 đồng.

/ = 1,56. + Tỷ số Km =

- Phương án II: Bốn mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau với diện tích

250.000 m2 (25 ha), rộng 312,5 m, dài 800 m, (Hình 3.10i) các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật đạt được như sau

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của từng mỏ x = 90 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ Vxd = 12.044.660 x 4 =

48.178.640 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được ΔL = 676,654.109 x 4 = 2706,616.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 2,706.106 đồng.

/ = 2,56. + Tỷ số Km =

- Phương án III: Bốn mỏ có kích thước mặt mỏ bằng nhau với diện tích

250.000 m2 (25 ha), rộng 200 m, dài 1250 m, (Hình 3.10k) các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật đạt được như sau

+ Chiều sâu khai thác hợp lý của từng mỏ x = 70 m.

+ Khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ

Vxd = 7.847.221 x 4 = 31.388.880 m3.

+ Tổng lợi nhuận thu được ΔL = 445,706.109 x 4 = 1782,824.109 đồng.

+ Lợi nhuận riêng tính cho 1m2 mặt mỏ LR = 1,782.106 đồng.

/ = 6,25. + Tỷ số Km =

Trong ba phương án đưa ra xem xét thuộc nhóm mỏ trong cụm mỏ có 4 mỏ,

phương án I được chọn vì có trị số Km nhỏ nhất (Km = 1,56) dẫn đến lợi nhuận riêng

thu được LR lớn nhất, với chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ x = 110 m.

Để giảm bớt khối lượng tính toán; không cần thiết tiến hành xác định đầy đủ

các chỉ tiêu Vxd, ΔL, LR và Km đối với các cụm mỏ có cùng số mỏ mà chỉ cần khảo

sát chỉ số Km, chọn cụm mỏ có trị số Km nhỏ nhất rồi tiến hành xác định chiều sâu

khai thác hợp lý cho các mỏ và lợi nhuận riêng LR cho cụm mỏ đó.

Không dùng chỉ tiêu Km để đánh giá ban đầu hiệu quả khai thác của các cụm

mỏ có số mỏ trong cụm mỏ khác nhau.

Chiều sâu khai thác hợp lý của các mỏ đối với các cụm mỏ có số mỏ trong cụm

khác nhau được xác định khi lợi nhuận riêng LR của cụm mỏ đó đạt được là lớn nhất.

Khảo sát, trong ba nhóm cụm mỏ với số mỏ trong cụm là hai mỏ, ba mỏ và

bốn mỏ. Phương án I của cụm mỏ gồm hai mỏ với trị số LR = 3,569.106 đồng/m2 là

lớn nhất so với các cụm mỏ còn lại vì vậy nhóm mỏ này được chọn với hai mỏ, diện

tích mỗi mỏ là 50 ha, kích thước mỗi mỏ rộng 625 m và dài 800 m, chiều sâu khai

thác hợp lý x = 130 m.

Nếu cần bố trí ba mỏ trong cụm mỏ, có thể chọn phương án II với lợi nhuận

riêng LR = 3,231.106 đồng/m2 gần tương đương với lợi nhuận riêng của phương án I

cụm mỏ gồm hai mỏ.

Từ các kết quả nghiên cứu trên đây luận án đưa ra các bước tiến hành xác

định chiều sâu mỏ hợp lý của cụm mỏ như sau:

- Chọn một số nhóm mỏ với số mỏ trong nhóm khác nhau (hai, ba, bốn mỏ…).

- Đối với từng nhóm mỏ chọn một số phương án sắp xếp vị trí các mỏ và

xác định kích thước của từng mỏ, trên cơ sở đó tiến hành xác định tỷ số

/ . Km =

- Tiến hành xác định chiều sâu khai thác hợp lý của từng mỏ trong nhóm mỏ

và các thông số: x, Vxd, ΔL và LR đối với phương án có trị số Km nhỏ nhất.

- Chiều sâu khai thác hợp lý của các mỏ trong nhóm mỏ được chọn là nhóm

mỏ có lợi nhuận riêng LR lớn nhất.

Hình 3.10: Sơ đồ bố trí các mỏ trong cụm mỏ

3.6. Kết luận chương 3

Kết quả nghiên cứu của chương này có thể tóm tắt như sau:

1. Đã đề xuất mô hình phù hợp để khoanh định biên giới mỏ lộ thiên khai

thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ.

2. Đề xuất mô hình và các thuật toán tối ưu để xác định chiều sâu khai thác

hợp lý cho các mỏ đá xây dưng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ

dựa trên tiêu chí lợi nhuận thu được là tối đa cho ba trường hợp:

- Chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đang khai thác.

- Chiều sâu khai thác hợp lý và kích thước mặt mỏ hợp lý cho các mỏ chưa

khai thác.

- Chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ nằm trong cụm mỏ trong quy hoạch

khai thác của địa phương.

3. Tối ưu hóa kích thước chu vi mỏ khi diện tích mặt mỏ cho trước thông qua

tỷ số giữa chiều dài mặt mỏ và chiều rộng mặt mỏ Km = Lm/Bm (hay Km =

/ ) đối với mỏ có mặt mỏ hình chữ nhật là yếu tố cơ bản để tăng chiều

sâu khai thác hợp lý của mỏ thông qua hai thông số là khối lượng đá xây dựng trong

biên giới tăng lên và chi phí vận tải giảm xuống.

4. Việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý đối với mỏ chưa khai thác được

gắn liền với việc tối ưu hóa kích thước mặt mỏ thông qua tỷ số Km và được chọn

trên cơ sở lợi nhuận riêng LR thu được là lớn nhất.

5. Việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của các mỏ trong cụm mỏ nằm

trong quy hoạch khai thác của địa phương phải xuất phát từ quyền lợi chung khi

khai thác toàn cụm mỏ và được chọn trên cơ sở lợi nhuận riêng LR của cụm mỏ đạt

được giá trị lớn nhất.

CHƯƠNG 4

ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU

KHAI THÁC HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN III

4.1. Đặc điểm về điều kiện tự nhiên cụm mỏ Thường Tân III

4.1.1. Điều kiện tự nhiên

4.1.1.1. Vị trí địa lý

Mỏ Thường Tân III thuộc cụm mỏ Thường Tân, nằm trong khu vực có diện

tích là 41,81ha thuộc huyện Bắc Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương. Vùng mỏ nằm trong

tọa độ ô vuông theo bản đồ UTM từ 077.03.00 - 07.09.00 và từ 12.19.00 - 12.23.80.

Mỏ đá xây dựng Thường Tân III (Công ty cổ phần xây dựng Bình Dương) nằm tại

xã Thường Tân, huyện Bắc Tân Uyên, tỉnh Bình Dương gần đường giao thông liên

tỉnh ĐT746, cách thị trấn Uyên Hưng khoảng 10km về phía Đông, cách thành phố

Thủ Dầu Một khoảng 24 km về phía Đông Bắc.

4.1.1.2. Địa hình, sông suối khu vực

Căn cứ vào hình thái và nguồn gốc có thể phân ra 2 dạng địa hình sau:

- Địa hình đồi thấp: Phân bố ở ven rìa phía đông bắc mỏ, là phần thấp của

dãy núi Lồ Ô. Cấu tạo nên dạng địa hình này là các trầm tích lục nguyên hệ tầng

Đắk Krông và vỏ phong hóa của chúng. Địa hình có mức độ phân cắt yếu, độ cao

tuyệt đối thay đổi từ 10÷20m, góc nghiêng bề mặt địa hình khoảng 10o. Trên bề mặt

địa hình này, nhân dân đã khai phá làm vườn cây ăn trái hoặc trồng bạch đàn. Xu

hướng chung là bề mặt địa hình hạ thấp dần từ phía Bắc xuống phía Nam (về phía

sông Đồng Nai).

- Địa hình đồng bằng tích tụ: Phân bố tập trung ở phía nam của cụm mỏ,

chiếm phần lớn diện tích khu vực. Cấu tạo nên chúng là các trầm tích Holocen hạ -

trung, thành phần chủ yếu là cát, bột, sét. Bề mặt địa hình gần như bằng phẳng, độ

cao tuyệt đối từ 5÷8m, đã được nhân dân khai phá làm lúa nước.

Hệ thống sông suối: Trong khu vực không có sông, suối, chỉ có một số kênh

thoát nước của dân. Các kênh này có nước tạm thời vào mùa mưa. Sông Đồng Nai

là con sông lớn nằm ở phía Nam, cách cụm mỏ khoảng 0,5 km. Sông Đồng Nai

trước khi đổ vào hồ Trị An. Sau hồ Trị An, sông Đồng Nai nhận nước từ sông Bé

rồi chảy qua huyện Tân Uyên (trong đó có xã Thường Tân) thuộc tỉnh Bình Dương.

Dòng chảy mùa lũ ở lưu vực sông Đồng Nai thường bắt đầu vào tháng 6, 7 và kết

thúc vào tháng 9. Mùa khô thường bắt đầu từ tháng 12 và kéo dài hết tháng 5 năm

sau (khoảng 6 ÷ 7 tháng). Lưu lượng trung bình vào tháng 4 của sông Đồng Nai tại

Biên Hòa khoảng 82,4m3/s). Thủy triều tại vùng ven biển thành phố Hồ Chí Minh

(cửa sông Đồng Nai) mang tính bán nhật triều (2 lần triều cường trong 1 ngày).

Biên độ thủy triều tại cửa sông rất cao (3,0 ÷ 4,0m). Do vậy, nước sông Đồng Nai

tại khu vực xã Thường Tân chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều này.

4.1.1.3. Đặc điểm về khí tượng - thủy văn khu vực

Khu vực huyện Bắc Tân Uyên có đặc trưng khí hậu miền Đông Nam Bộ chịu

ảnh hưởng của khí hậu gió mùa nhiệt đới, chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ

tháng 5 đến tháng 10; mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.

- Nhiệt độ cao nhất xảy ra vào khoảng giữa trưa (12 ÷ 14h), nhiệt độ thấp

nhất vào khoảng nửa đêm (2 ÷ 4h). Theo ghi nhận của trạm khí tượng thì nhiệt độ

trung bình ở khu vực 27oC, cao nhất vào tháng 4 lên tới 38oC và thấp nhất là 19oC

vào tháng 12.

- Lượng bốc hơi đạt từ 1.030 ÷ 1.567 mm trung bình 5 năm là 1.298 mm

chiếm tới 58% lượng nước mưa hàng năm. Mùa khô bốc hơi trung bình 86,9 ÷

130,6 mm; với lượng bốc hơi 109 ÷ 130 mm từ tháng 2 đến tháng 4 và cao nhất có

thể lên đến 213 mm.

- Độ ẩm không khí trung bình hàng năm 77,8%, cao nhất vào tháng 9 lên tới

95% nhỏ nhất vào tháng 4: 62%.

- Số ngày mưa trong năm là 77 ngày. Lượng mưa ngày lớn nhất 162,8 mm

(7/2014).

- Tốc độ gió trung bình trong năm 2 ÷ 3 m/s. Hướng gió mùa khô chủ yếu

theo hướng Đông Bắc - Tây Nam.

Tổng hợp khí hậu khu vực trong 5 năm (2013-2017) thu thập tại Đài Khí

tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ, trạm Sở Sao - Bình Dương.

4.1.1.4. Điều kiện giao thông vận tải

a. Đường bộ

Khu vực cụm mỏ nằm gần đường tỉnh lộ Đ746, cách thị trấn Uyên Hưng 11

km về phía Tây, cách thành phố mới Bình Dương 40km, cách thành phố Biên Hòa

11 km về phía Nam. Từ cụm mỏ có thể đi Đồng Nai, Bình Dương, thành phố Hồ

Chí Minh bằng đường thủy cũng như đường bộ dễ dàng.

b. Đường thủy

Khu vực mỏ cách Sông Đồng Nai khoảng 500 m, có thể vận chuyển đá theo

sông Đồng Nai xuôi về thành phố Biên Hòa và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long

bằng ghe, xà lan, tàu... tải trọng 500 tấn đi lại dễ dàng.

4.1.1.5. Dân cư, kinh tế, xã hội

a. Dân cư

Huyện Bắc Tân Uyên nằm về phía Đông Nam tỉnh Bình Dương có tổng diện

tích tự nhiên là 400,087 km2. Dân số: 58.439 người. Huyện Bắc Tân Uyên có 11

đơn vị hành chính, gồm: 10 xã: Tân Định, Bình Mỹ, Tân Bình, Tân Lập, Tân

Thành, Đất Cuốc, Hiếu Liêm, Lạc An, Tân Mỹ, Thường Tân và 1 thị trấn: Tân Lợi.

Đặc điểm dân cư, văn hóa: Xã Thường Tân, huyện Bắc Tân Uyên chủ yếu là

người Kinh sống tập trung thành xóm, ấp dọc theo tỉnh lộ ĐT 746 ven bờ sông

Đồng Nai, nghề sống chính là làm ruộng, buôn bán, trồng rau, đánh cá...

b. Kinh tế, xã hội

Khu vực Thường Tân là nơi tập trung các mỏ đang khai thác đá xây dựng.

Ngoài ra còn có nhà máy xi măng Bình Dương. Đây là nơi kinh tế đang phát triển.

Thị trấn Tân Uyên là trung tâm văn hóa của huyện có bệnh viện, trường học, nhà

văn hóa, sân vận động... Người dân trong vùng sống chủ yếu bằng nghề nông, làm

công nhân trong các xí nghiệp, ngoài ra còn trồng cây công nghiệp.

c. Năng lượng

Mạng lưới điện quốc gia đã kéo về từng ấp, từng xã, phục vụ cho sản xuất và

sinh hoạt của dân cư trong vùng. Hệ thống cơ sở hạ tầng tương đối phát triển, có thể

đáp ứng nguồn nhân lực, vật lực cho công tác khai thác mỏ.

Nhìn chung đây là vùng có điều kiện địa lý kinh tế nhân văn rất thuận lợi cho công

tác khai thác mỏ.

4.1.2. Điều kiện địa chất

4.1.2.1. Địa tầng

Khu vực cụm mỏ có cấu trúc địa chất tương đối đơn giản. Đá gốc là các

thành tạo sét kết, sét bột kết, bột kết và cát bột kết phân lớp mỏng, nằm xen kẹp

nhau với thế nằm đơn nghiêng, cắm về Tây Bắc với góc dốc thay đổi từ 40o đến 45o.

Các thành tạo trên có diện lộ không liên tục, thỉnh thoảng chúng bị phủ bởi các

thành tạo trầm tích bở rời hệ Đệ tứ. Từ cổ đến trẻ bao gồm các thành tạo sau:

a. Hệ Jura thống hạ. Hệ tầng ĐakKrông(J1đk)

Các thành tạo hệ tầng ĐakKrông phân bố, không liên tục trong vùng mỏ

Thường Tân, tại khu cụm mỏ chúng lộ ra với diện tích khá lớn bao trùm vùng mỏ.

Kết quả thăm dò cho thấy thành phần thạch học chủ yếu là sét kết, sét bột

kết, bột kết và cát bột kết nằm xen kẽ nhau không đều. Đa phần các đá đều có

chứa ít vôi. Đá có hướng dốc cắm về Tây Bắc (320  340o) với góc dốc tương

đối ổn định (35  45o). Đá gốc hầu hết bị phong hóa ở phần trên với bề dày lớp

phủ trung bình là 1,5 ÷ 2,2 m; lớp đá phong hoá dày 2,1 ÷ 11,0 m có chỗ bị dập

vỡ dày 29,5m. Đặc điểm thạch học, thạch địa hoá, tính chất cơ lý và cường độ

phóng xạ như sau:

- Nhóm đá loại I: cát bột kết, bột kết, cát bột kết chứa vôi, bột kết chữa vôi

(chiếm tỷ lệ 68%).

Theo kết quả thăm dò cho thấy, đá có màu xám nhạt, xám trắng, thế nằm đơn

nghiêng, cắm về phía Tây Bắc với góc dốc thay đổi từ 40 ÷ 45o gặp ở hầu hết các lỗ

khoan, nằm xen kẹp với đá sét bột kết, sét kết, sét bột kết chứa vôi, sét kết chứa vôi.

Đá có kiến trúc cát, bột xi măng kiểu cơ sở lấp đầy; cấu tạo dạng khối.

Thành phần khoáng vật của đá cát bột kết, cát bột kết chứa vôi như sau:

+ Hạt vụn: 50% gồm:

Thạch anh từ 40%; plagioclas 7%, vụn silic 3%

+ Xi măng: 50% gồm: calcit, sericit, silic, chlorit, 49%, quặng 1%

Bột kết, bột kết chứa vôi gặp toàn bộ trong các lỗ khoan của khu vực thăm

dò nằm xen kẹp với cát bột kết chứa vôi, sét kết, sét bột kết. Đá có cấu tạo khối, cấu

tạo phân lớp mỏng, kiến trúc bột, xi măng kiểu cơ sở.

Thành phần khoáng vật của đá bột kết chứa vôi như sau:

+ Hạt vụn: Từ 50% gồm: Thạch anh từ 47%; plagioclas 3%, quaczit: ít

+ Xi măng: 50 % gồm: Calcit, sericit, silic, chlorit 48%, quặng 1 ÷ 2%.

Cát bột kết, cát bột kết chứa vôi, bột kết, bột kết chứa vôi, cường độ kháng

nén ở trạng thái tự nhiên từ 6881364 kG/cm2; trung bình đạt 1115,6 kG/cm2;

cường độ kháng nén ở trạng thái bão hòa từ 4091374kG/cm2; trung bình đạt 950,4

kG/cm2. Hệ số mềm hóa khi bão hòa nước trung bình đạt 0,87. Như vậy, so với

TCVN 7570-2006 đối với đá dăm làm bê tông xây dựng và bê tông nhựa thì các đá

này hoàn toàn đạt yêu cầu.

Thành phần hóa học trung bình, theo kết quả phân tích hoá toàn diện (%)

như sau: SiO2 55,60; TiO2 1,14; Al2O3 13,72; Fe2O3 5,84; FeO 1,05; MnO 0,14;

MgO 3,47; CaO 6,95; Na2O 2,63; K2O 1,51; P2O5 0,57; MKN 5,72; SO3 0,63.

Chỉ số hoạt độ phóng xạ an toàn theo TCXDVN397:2007 (I1, I2, I3 <1).

- Nhóm đá loại II: sét bột kết, sét kết, sét bột kết chứa vôi, sét kết chứa vôi

(chiếm tỷ lệ 32%).

Gặp hầu hết trong toàn bộ các lỗ khoan thăm dò. Bằng mắt thường đá có

màu xám đen, kiến trúc sét, bột; cấu tạo khối, phân lớp không đều.

Thành phần khoáng vật của sét bột kết, sét bột kết chứa vôi gồm: Sét, sericit,

silic, chlorit, biotit, calcit: 85%, thạch anh + plagioclas: 15 %, quặng: ít

Thành phần khoáng vật của sét kết, sét kết chứa vôi gồm: Sét, sericit, silic,

chlorit, calcit, vi quặng: 98%, thạch anh: 1%, quặng 1%.

Sét bột kết, sét bột kết chứa vôi, bột kết, bột kết chứa vôi, cường độ kháng

nén ở trạng thái tự nhiên từ 389  570 kG/cm2; trung bình đạt 515 kG/cm2; cường

độ kháng nén ở trạng thái bão hòa từ 259  392 kG/cm2; trung bình đạt 333,9

kG/cm2. Hệ số mềm hóa khi bão hòa nước trung bình đạt 0,63. Như vậy, so với

TCVN 7570 - 2006 đối với đá dăm làm bê tông xây dựng và bê tông nhựa thì các đá

này hoàn toàn đạt yêu cầu.

Thành phần hóa học trung bình, theo kết quả phân tích hoá toàn diện (%):

SiO2: 54,46; TiO2 0,84; Al2O3 13,23; Fe2O35,58; FeO 1,47; MnO 0,11; MgO 4,85;

CaO 8,06; Na2O 2,91; K2O 1,58; P2O5 0,47; MKN 5,49; SO30,46.

2-3tđ)

Chỉ số hoạt độ phóng xạ an toàn theo TCXDVN397:2007 (I1, I2, I3 <1).

b. Thống Pleistocen trung- thượng. Hệ tầng Thủ Đức (aQ1

Các trầm tích này phân bố ở phía Tây-Nam khu vực cụm mỏ, phía bờ trái

sông Đồng Nai, thuộc xã Thiện Tân, huyện Vĩnh cửu, Đồng Nai. Thành phần thạch

học là cuội, sạn, cát bột xen thấu kính kao lin. Dày trung bình 7÷20m.

c. Thống Pleistocen thượng, phần trên, thềm bậc II (aQ1

Các trầm tích này phủ trên phần lớn diện tích khu mỏ, độ cao phân bố phía

Đông, Đông-Nam khu vực cụm mỏ. Thành phần trầm tích gồm sạn, sỏi, cuội cát bột

sét, kao lin; chúng phủ trực tiếp lên bề mặt phong hóa của các trầm tích hệ tầng Đak

1-2)

Krông. Chiều dày mỏng, thay đổi từ 1 ÷ 5,5m; trung bình đạt 3 m.

d. Thống Holocen hạ-trung. Thềm sôngbậc I(aQ2

Các trầm tích này phân bố rộng rãi phía Đông Bắc và Tây Nam khu vực cụm

2-3)

mỏ. Thành phần thạch học là cuội, sạn, cát, sét. Chiều dày mỏng từ 1 ÷ 3m.

e. Thống Holocen trung-thượng. Trầm tích sông (aQ2

Các trầm tích này phân bố tạo thành dải hẹp dọc theo sông Đồng Nai. Thành

phần trầm tích gồm cát bột sét. Chiều dày thay đổi từ 1 ÷ 1,5m.

4.1.2.2. Kiến tạo

Khu vực Tân Uyên thuộc phần rìa tiếp xúc giữa đới nâng Đà Lạt với đới sụt

võng Cửu Long. Chế độ kiến tạo mang tính hoạt hóa mạnh mẽ. Đá móng bị uốn nếp

và bị phân cắt bởi hệ thống đứt gãy á kinh tuyến do các đá macma. Theo tài liệu địa

chất khu vực, toàn bộ mỏ đá xây dựng Thường Tân nằm ở một cánh của nếp lồi với

trục nếp uốn là sông Đồng Nai. Đá có thế nằm cắm về phía tây Bắc (hướng 320 

330o) với thế nằm thay đổi từ 40  45o. Xu thế chung là càng về phía Bắc góc dốc

của đá tăng dần.

Kết quả khảo sát thực địa trong diện tích thăm dò cho thấy đá gốc không lộ

trên bề mặt, tại các lỗ khoan cho thấy phần trên đá gốc bị phong hóa mạnh. Các khe

nứt đo được ở các vết lộ ở các vùng phụ cận cho có đặc điểm như sau:

- Hệ thống khe nứt phát triển theo phương đông bắc-tây nam, cắm về phía

Tây-Tây Bắc và Đông Nam với góc cắm thay đổi từ 20o đến 85o, những khe nứt có

góc dốc 60o chiếm ưu thế.

- Hệ thống khe nứt phát triển theo phương tây bắc-đông nam, cắm về phía

Tây-Tây Nam và Đông Bắc với góc cắm thay đổi từ 20o đến 80o, những khe nứt có

góc dốc từ 60o đến 90o chiếm ưu thế.

- Hệ thống khe nứt phát triển theo phương vĩ tuyến, cắm về phía Bắc với góc

cắm thay đổi từ 40o đến 60o.

- Hệ thống khe nứt phát triển theo phương á vĩ tuyến, cắm về phía Nam-Tây

Nam với góc cắm thay đổi từ 25o đến 85o.

- Hệ thống khe nứt phát triển theo phương á kinh tuyến, cắm về phía Đông-

Đông Nam với góc cắm thay đổi từ 40o đến 80o.

Tóm lại: Đối sánh với các vùng phụ cận có thể nhận định khu vực mỏ đá xây

dựng Thường Tân III phát triển các hệ thống khe nứt với độ mở nhỏ (từ 1đến vài

mm) và thường được lấp đầy carbonat, sét hoặc chlorit.

4.1.2.3. Khoáng sản

Theo tài liệu địa chất khu vực cũng như tài liệu điều tra của các đơn vị liên

quan cho đến nay trong khu vực có các loại hình khoáng sản chủ yếu sau:

- Đá xây dựng: thường liên quan đến các tập sét bột kết, bột kết, cát kết,

cát bột kết của hệ tầng ĐakKrông. Đá có chất lượng đạt yêu cầu làm đá xây

dựng thông thường.

- Sét gạch ngói: sét gạch ngói trong khu vực thường liên quan đến các trầm

tích Pleistocen thượng và trầm tích hệ tầng Thủ Đức, một số nơi chúng liên quan

đến vỏ phong hóa sét bột kết của các trầm tích hệ tầng ĐakKrông. Sét gạch ngói đã

được khai thác ở một số nơi trong khu vực.

- Đất đá san lấp: sản phẩm phong hóa của đá sét kết, sét bột kết xen cát bột

kết, bột kết của hệ tầng ĐakKrông hiện đang được tận thu làm vật liệu san lấp trong

quá trình khai thác đá. Đây là loại hình khoáng sản có tiềm năng lớn, cung cấp cho

Miền Tây Nam Bộ.

4.1.3. Đặc điểm địa chất thủy văn

4.1.3.1. Đặc điểm nước mặt

Trong phạm vi thăm dò chỉ có nhánh suối nhỏ cạn nước về mùa khô chảy

qua. Sông Đồng Nai là con sông lớn chảy ở phía Nam mỏ, cách khoảng 1,5 km nên

không ảnh hưởng đến công tác khai thác mỏ.

4.1.3.2. Đặc điểm nước ngầm

Trong phạm vi thăm dò có những tầng chứa nước sau:

- Tầng chứa nước lỗ hổng Đệ tứ không phân chia (q).

Tầng chứa nước này là sản phẩm phong hóa hoàn toàn từ đá gốc, phân bố

chiếm khoảng 1/4 diện tích thăm dò tập trung về phía Tây Bắc, Đông Bắc và phía

Đông khu mỏ với bề dày trung bình khoảng 2,1 m.

Căn cứ vào thành phần đất đá chứa nước, cũng như kết quả theo dõi khoan

cho thấy đây là tầng nghèo nước, chỉ có nước tạm thời vào mùa mưa.

- Tầng chứa nước lỗ hổng Holocen (qh)

Tầng chứa nước này phân bố về phía Nam khu vực thăm dò. Thành phần đất

đá chứa nước là các thành tạo sét lẫn sạn sỏi laterit ở phần địa hình thấp. Bề dày

trung bình 1-7,6m, đóng vai trò là các tầng cách nước phần nào giúp cho việc ngăn

cản nước trên mặt thấm xuống cung cấp cho nước dưới đất.

Mực nước tĩnh trung bình là 7,58 m. Dao động mực nước trung bình trong

quá trình quan trắc là 0,32 m. Với chiều dày tầng chứa nước (trung bình 2,8 m) nhỏ

nên phần lớn tầng này nằm trên mực nước tĩnh, tầng nghèo nước, có quan hệ thủy

lực trực tiếp với tầng chứa nước bên dưới. Nước mặt thấm trực tiếp xuống diện phân

bố. Được thoát ra ngoài qua hệ thống sông suối trong vùng và cung cấp cho tầng chứa

nước bên dưới nó, mức độ ảnh hưởng của nước trong tầng này là không lớn.

- Tầng chứa nước khe nứt Jura hạ (j1)

Phân bố rộng khắp mỏ, chúng bị phủ bởi các trầm tích Đệ tứ với lớp phủ dày

trung bình là 1 ÷ 3,9. Thành phần đất đá chứa nước gồm cát bột kết dạng arkos chứa

vôi, sét kết, sét kết chứa bột thạch anh và sét bột kết chứa vôi. Kết quả quan trắc

mực nước cho thấy mực nước tĩnh trong các lỗ khoan trung bình là 4,86 m (có

chung mực nước tĩnh với các trầm tích q, qh). Kết quả bơm thí nghiệm và xác định

các thông số địa chất thủy văn cho trong (Bảng 4.1).

Bảng 4.1: Tổng hợp các thông số ĐCTV qua kết quả bơm nước thí nghiệm

STT SHLK R(m)

ro(m) S(m) Q(l/s) Q(m3/ng) q(l/sm) H(m) h(m) K(m/ng)

LK4

18,80 0,06

4,56

0,67

57,60

0,15

71,00 66,44

0,17

LK9

24,00 0,05

6,00

0,65

55,74

0,11

60,00 54,00

0,16

LK11 20,61 0,05

5,95

0,44

38,40

0,07

53,00 47,05

0,13

Max

24,00 0,06

6,00

0,67

57,60

0,15

71,00 66,44

0,17

Min

18,80 0,05

4,56

0,44

38,40

0,07

53,00 47,05

0,13

Trung bình

21,14 0,05

5,50

0,59

50,58

0,11

61,33 55,83

0,15

và xác định các thông số ĐCTV theo phương pháp Duypuy

4.2. Hiện trạng khai thác

4.2.1. Hiện trạng biên giới mỏ

Biên giới mỏ đá Thường Tân III được quy định tại giấy phép khai thác

khoáng sản số 40/GP-UBND ngày 23 tháng 03 năm 2015 của Ủy ban nhân dân tỉnh

Bình Dương cấp cho Công ty Cổ phần xây dựng Bình Dương với công suất

1.300.000 m3 nguyên khối /năm.

Hiện tại diện tích mỏ được cấp phép khai thác là 41,81 ha, đáy mỏ sâu nhất

tại cote -70 m, trong mỏ đã hình thành các tầng công tác về cơ bản đã tuân thủ theo

thiết kế cơ sở đã được phê duyệt. Diện tích sân công nghiệp hiện hữu đang sử dụng

là 10 ha, bãi thải tạm bên ngoài là 2 ha. Kích thước khai trường theo thiết kế cho

trong (Bảng 4.2).

Trữ lượng, công suất, thời gian khai thác mỏ theo Giấy phép khai thác số

40/GP-UBND ngày 23 tháng 3 năm 2015:

- Sản phẩm chính: Đá xây dựng.

+ Trữ lượng địa chất đá xây dựng: 28.706.595 m3 nguyên khối.

Bảng 4.2: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu chủ yếu về biên giới mỏ

khai trường theo Thiết kế kỹ thuật

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Số lượng

Kích thước khai trường

Chu vi m 2.548

1 Dài trung bình m 697

Rộng trung bình m 600

Diện tích ha 41,81

2 Cote cao đáy mỏ m -70

+ Trữ lượng tổn thất đá xây dựng: 5.228.450 m3 nguyên khối.

+ Trữ lượng đá huy động vào khai thác: 23.478.145 m3 nguyên khối.

+ Trữ lượng cấp 111 (khối lượng đá đã khai thác từ tháng 03/2006 đến tháng

03/2015) là: 8.463.791 m3 nguyên khối.

+ Trữ lượng cấp 121 tiếp tục khai thác: 15.014.354 m3 nguyên khối.

- Sản phẩm phụ: Sét gạch ngói.

+ Trữ lượng khoáng sản sét gạch ngói huy động vào khai thác: 1.328.952 m3

nguyên khối.

+ Trữ lượng cấp 111 đã khai thác là: 310.306 m3 nguyên khối.

+ Trữ lượng cấp 122 tiếp tục khai thác: 1.018.646 m3 nguyên khối.

- Công suất khai thác: 1.100.000 m3 đá nguyên khối/ năm.

- Tuổi thọ mỏ là 13 năm 7 tháng.

Công suất, thời gian khai thác mỏ theo Quyết định số 1161/QĐ-UBND ngày

17 tháng 5 năm 2016:

- Công suất khai thác: 1.300.000 m3 đá nguyên khối/ năm.

- Thời hạn khai thác 11 năm 07 tháng.

4.2.2. Công nghệ khai thác và đồng bộ thiết sử dụng

4.2.2.1. Công nghệ khai thác

Mỏ đá xây dựng Thường Tân III, xã Thường Tân, huyện Bắc Tân Uyên, tỉnh

Bình Dương đang được Công ty Cổ phần Xây dựng Bình Dương khai thác với công

suất 1.300.000m3 đá nguyên khối/năm theo Giấy phép khai thác. Các hạng mục về

kết nối cơ sở hạ tầng cũng như các công trình phụ trợ phục vụ khai thác đã hoàn

thiện như trong bản đồ hiện trạng khai thác mỏ; cụ thể.

Diện tích mỏ được cấp phép khai thác là 41,81ha, đáy mỏ sâu nhất tại cote-

70m, tổng trữ lượng huy động vào khai thác: 23.478.145 m3 đá nguyên khối,

khoáng sản phụ (đất, phong hóa): 1.328.952 m3 nguyên khối, công suất khai thác:

1.300.000 m3/năm (đá nguyên khối), hệ số đất bóc trung bình: 0,06 m3/m3, thời gian

Chuẩn bị đất đá: Bóc tầng phủ, khoan nổ mìn

hoạt động: 11 năm 7 tháng (kể từ ngày 17/5/2016).

Xúc bốc

Vận chuyển

Chế biến

Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ khai thác, chế biến đá

Căn cứ theo điều kiện địa hình hiện trạng, địa chất mỏ Thường Tân III, trong

đó đá xây dựng phần lớn nằm dưới lớp phủ mỏng, phân bố đồng đều từ trên xuống,

trên toàn bộ diện tích mỏ với chiều dày lớn vì vậy có thể coi như vỉa dày nằm

ngang. Sản phẩm được khai thác là đá cát bột kết, cát kết, có độ kiên cố cao ftb =

13,6; trong quá trình khai thác phải nổ mìn làm tơi.

Xét điều kiện đầu tư của nhà đầu tư; điều kiện địa chất, địa hình các yếu

tố có liên quan và thực tế sản xuất, công nghệ khai thác áp dụng cho mỏ là: Cơ

giới hóa trong các khâu: khoan nổ mìn, xúc bốc, vận tải và chế biến sản phẩm

theo sơ đồ công nghệ (Hình 4.1).

4.2.2.2. Hệ thống khai thác

Bảng 4.3: Tổng hợp các thông số hệ thống khai thác

STT Thông số Ký hiệu Đơn vị

Chiều cao tầng khai thác: Giá trị TKCS Giá trị TKKT

1 - Trong đá: m 15 10 Ht

- Trong lớp phủ: 5 -

Chiều cao tầng kết thúc:

2 - Trong đá: m 10 15 Hkt

- Trong lớp phủ: 5 -

Góc nghiêng sườn tầng khai thác:

α độ 3 - Trong đá: 75 80

- Trong lớp phủ: 45 -

Góc nghiêng sườn tầng kết thúc:

4 - Trong đá: độ 60 60 αo

40 40 - Trong lớp phủ:

Số tầng khai thác:

n tầng 07 5 - Trong đá:

01 - 04 - Trong lớp phủ:

Số tầng kết thúc:

N tầng 07 6 - Trong đá:

01 - 04 - Trong lớp phủ:

15,5 A m 14 7 Chiều rộng dải khấu

5 Chiều rộng đai bảo vệ

3,5 m 8 Đối với tầng đá có chiều cao tầng 10m Bbv

1,7 m Đối với lớp phủ chiều cao tầng 5m Bbv

33,5 m 9 Bề rộng mặt tầng công tác tối thiểu Bmin

90 m 10 Chiều dài tuyến công tác tối thiểu Lkt

11 Góc nghiêng bờ mỏ kết thúc lớn nhất φ độ 420 - 470 120 450 - 600

100

Hệ thống khai thác áp dụng cho mỏ, dựa vào hệ thống mở vỉa đã lựa chọn,

đáp ứng khai thác sản lượng lớn và đảm bảo an toàn trong điều kiện khai thác

xuống sâu mức -70 m, hệ thống khai thác được chọn áp dụng cho mỏ là hệ thống

khai thác khấu theo lớp bằng, một bờ công tác, vận chuyển trực tiếp trên tầng, sử

dụng bãi thải tạm.

Các thông số của hệ thống khai thác khai thác của mỏ thường Tân III được

thể hiển trong (Bảng 4.3).

4.2.2.3. Đồng bộ thiết bị

Đồng bộ thiết bị được lựa chọn theo thực tế đã đầu tư của Chủ đầu tư, theo

mức độ thiết bị tiên tiến, theo các khâu công nghệ khai thác đã lập. Đồng bộ thiết bị

đảm bảo dây chuyền sản xuất đáp ứng sản lượng mỏ, có năng suất cao, sản xuất an

toàn, bền vững và bảo vệ tốt cho môi trường. Đồng bộ thiết bị được lựa chọn như

(Bảng 4.4).

Bảng 4.4: Đồng bộ thiết bị khai thác và phụ trợ

Loại thiết bị - đặc tính STT Số lượng, chiếc Ca/ng (đã đầu tư hoặc loại tương đương)

I Thiết bị khai thác

1 Máy khoan đập xoay BMK-5, D105mm 10 01

2 Máy nén khí AIRMAN, 10m3/ph 05 01

3 Máy xúc thủy lực gầu ngược XE-700 E = 3,6m3 06 01

4 Máy xúc lật KOMATSU E = 4,5m3, xúc đá TP 07 01

5 Máy gạt D31-21, 140 CV 01 01

6 Ôtô HYUNDAI HD-270-D8AY tải trọng 15 T 30 01

II Thiết bị phụ trợ

Dây chuyền nghiền sàng,250 t/h

PDSU

1 08 03 Máy bơm li tâm HD, 1.000m3/h; Hđ = 94mcn

01 01 3 Ô tô stec 10 m3 chở nước

101

4.3. Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ đá xây dựng Thường Tân III

Việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ đá Thường Tân III dựa vào

những căn cứ sau đây:

a. Kết quả nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây

dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ được trình bày trong

chương III.

b. Giấy phép khai thác do UBND tỉnh Bình Dương cấp (số 40/GP-UBND

ngày 23 tháng 3 năm 2015) bao gồm các thông số chính như: diện tích mỏ 41,8 ha,

chiều rộng trung bình mặt mỏ 600 m, chiều dài trung bình mặt mỏ 697 m, độ sâu

khai thác -70 m, và sản lượng 1.300.000 m3/năm.

c. Các tài liệu địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn, điều kiện khí

hậu của vùng mỏ, các thông số về bờ mỏ và HTKT của mỏ.

d. Các chỉ tiêu Kinh tế - Kỹ thuật trung bình của mỏ đạt được trong thời gian

gần đây.

Các số liệu cụ thể dùng để xác định chiều sâu khai thác hợp lý mỏ Thường

tân III cho trong (phụ lục 3).

Kết quả tính toán sau khi chạy chương trình xác định chiều sâu khai thác hợp

lý mỏ đá lộ thiên khai thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy (Bảng

4.5), cho thấy chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá Thường Tân III là 172,2 m

tương ứng với độ sâu -170 m nếu ở độ sâu này vẫn còn duy trì vỉa. So với mức -70

m theo giấy phép khai thác được cấp khi khai thác đến chiều sâu khai thác tính toán

của luận án, trữ lượng đá trong biên giới mỏ tăng: ΔVxd = 36.770.335-22.790.092 =

13.980.243 m3 và nếu mỏ sản xuất với sản lượng 1.300.000 m3/năm thì mỏ sẽ tồn

tại thêm 10,7 năm.

4.4. Kết luận chương 4

Mỏ đá xây dựng Thường Tân III có thể coi là mỏ đá đại diện cho khu vực.

Mỏ có quy mô sản xuất khá lớn với sản lượng trên 1 triệu m3/năm, có công nghệ

khai thác tương đối tiên tiến. Mỏ có diện tích mặt mỏ không nhỏ nhưng cũng

không quá lớn. Kích thước chu vi mỏ mà đại diện là tỷ số giữa chiều dài mặt mỏ

102

và chiều rộng mặt mỏ Km = 1,16 nằm trong giới hạn tối ưu, cho phép tăng khối

lượng đá trong biên giới mỏ và giảm khoảng cách vận tải so với tỷ số Km có giá

trị lớn hơn.

Chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ đá Thường Tân III được xác định trên cơ

sở hiệu quả khai thác đạt được là lớn nhất, tăng đáng kể so với chiều sâu khai thác

được quy định theo giấy phép. Đây là cơ sở khoa học để các cấp có thẩm quyền

của tỉnh Bình Dương xem xét và cân nhắc trong quyết định lựa chọn chiều sâu

khai thác cuối cùng của mỏ nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, tận dụng tối đa tài

nguyên từ lòng đất, góp phần phát triển bền vững vùng nguyên liệu khai thác và

chế biến đá của tỉnh.

103

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Kết quả nghiên cứu của đề tài được thể hiện với các kết luận và kiến nghị

sau đây:

1.1. Đã tiến hành phân tích và đánh giá các công trình nghiên cứu đã công bố

liên quan đến nội dung luận án. Các công trình đó tập trung nghiên cứu về xác định

biên giới mỏ lộ thiên (chiều sâu khai thác hợp lý) áp dụng chủ yếu cho các mỏ than,

quặng và phi quặng. Do đó không thể áp dụng các kết quả nghiên cứu đã có để xác

định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước

tự chảy khu vực Nam Bộ mà cần có cách tiếp cận mới phù hợp hơn.

1.2. Đã tiến hành nghiên cứu các yếu tố tự nhiên, kỹ thuật, kinh tế - kỹ thuật

và kinh tế xã hội ảnh hưởng đến việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho các

mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ. Kích thước

chu vi mặt mỏ mà đại diện là tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng mặt mỏ có ảnh

hưởng quyết định đến khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ và giá thành khai

thác 1m3 đá. Khi tỷ số này năm trong giới hạn hợp lý, chiều sâu mỏ có thể khai thác

và khối lượng đá xây dựng tăng lên, giá thành khai thác giảm xuống làm tăng độ

lớn của chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ.

1.3. Đã đề xuất mô hình phù hợp để khoanh định biên giới mỏ lộ thiên khai

thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ.

1.4. Đề xuất mô hình và các thuật toán tối ưu để xác định chiều sâu khai thác

hợp lý cho các mỏ đá nằm dưới mức thoát nước tự chảy khu vực Nam Bộ dựa trên

tiêu chí lợi nhuận thu được là tối đa cho ba trường hợp:

- Chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ đang khai thác.

- Chiều sâu khai thác hợp lý và kích thước mặt mỏ hợp lý cho các mỏ chưa

khai thác (xác định trong giai đoạn thiết kế mỏ hay lập quy hoạch khai thác).

- Chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ nằm trong cụm mỏ trong khuân viên

quy hoạch khai thác của địa phương.

104

1.5. Vận dụng các kết quả nghiên cứu tiến hành tính toán chiều sâu khai thác

hợp lý cho mỏ đá xây dựng Thường Tân III cho thấy: So với chiều sâu khai thác

được phép khai thác, chiều sâu hợp lý của mỏ tăng lên 100m (từ mức -70m tăng lên

-170m); trữ lượng đá tăng thêm 13.980.243m3. Điều này cho phép tăng tuổi thọ của

mỏ (10,7 năm) và tận thu tài nguyên đá có hiệu quả, góp phần phát triển bền vững

vùng khai thác đá khu vực Nam Bộ.

1.6. Các kết quả nghiên cứu có thể là tài liệu tham khảo bổ ích cho các cơ

quan thiết kế, quản lý trong việc lập quy hoạch khai thác, cấp giấy phép khai thác có

cơ sở khoa học, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, tận dụng tốt tài nguyên

khoáng từ lòng đất đảm bảo sự phát triển bền vững ngành khai thác và chế biến đá

xây dựng ở khu vực Nam Bộ.

2. Kiến nghị

2.1. Không nên cấp mỏ với diện tích mặt mỏ quá nhỏ hoặc quá lớn. Diện tích

mặt mỏ nhỏ dẫn đến việc tận dụng tài nguyên không tốt, còn diện tích mặt mỏ quá

lớn hiệu quả khai thác không cao do tăng chi phí vận tải. Diện tích mặt mỏ nằm

trong khoảng 40 - 60ha là hợp lý đối với khu vực Nam Bộ.

2.2. Khi cấp giấy phép khai thác cần quan tâm đến tỷ số giữa chiều dài mặt

mỏ và chiều rộng mặt mỏ Km, Tỷ số này quá lớn sẽ dẫn đến tình trạng hiệu quả khai

thác thấp và mức độ tận dụng tài nguyên kém. Nên lấy tỷ số Km ≤ 1,5 là hợp lý, tùy

thuộc vào quy mô diện tích mặt mỏ được cấp.

2.3. Nên có đề tài nghiên cứu về các giải pháp tổ chức, quản lý hay công

nghệ khai thác khi khai thác vùng giáp biên giữa hai mỏ kề nhau nhằm đảm bảo an

toàn và tận dụng tài nguyên tốt hơn.

105

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN

1. Lê Thị Thu Hoa, Nguyễn Tuấn Thành (2018). Một hướng tiếp cận khi xác định

chiều sâu khai thác các mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy.

Tạp chí Công nghiệp Mỏ. Số 02/2018. Hội Khoa học và công nghệ mỏ Việt

Nam. Hà Nội. Tr 17 - 19.

2. Nguyễn Tuấn Thành (2020). Ứng dụng công nghệ thông tin trong việc xác định

chiều sâu mỏ đá Thường Tân III. Tạp chí Tài nguyên & Môi trường. Số

04/2020. Tạp chí lý luận, chính trị, khoa học và nghiệp vụ của Bộ Tài nguyên

và Môi trường. Tr 21 - 23.

3. Nguyễn Tuấn Thành (2020). Xác định tỷ số hợp lý giữa chiều dài và chiều rộng

mặt mỏ nhằm thu hồi tối đa trữ lượng khai thác cho các mỏ đá xây dựng nằm

dưới mức thoát nước tự chảy. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất. Tập

61, Kỳ 1(2020). Tr 110 - 115.

4. Nguyễn Tuấn Thành, Phan Hồng Việt (2020). Một cách tiếp cận trong việc xác

định chiều sâu khai thác hợp lý cho các mỏ đá xây dựng nằm dưới mức thoát

nước tự chảy. Tạp chí Công nghiệp Mỏ. Số 05/2020. Hội Khoa học và công

nghệ mỏ Việt Nam. Hà Nội. Tr 5 - 11.

106

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1]. Báo cáo kết quả thăm dò các cụm mỏ Châu Pha, Long Hương (Bà Rịa - Vũng

Tàu) giai đoạn 2005 - 2010.

[2]. Báo cáo (2013) kết quả thăm dò các cụm mỏ Thường Tân - Tân Mỹ (Bình

Dương) giai đoạn 2005 - 2013.

[3]. Báo cáo (2009) kết quả thăm dò các cụm mỏ Tân Cang (Đồng Nai) giai đoạn

2005 - 2010.

[4]. Báo cáo kết quả thăm dò các cụm mỏ Thiện Tân - Thạnh Phú (Đồng Nai) giai

đoạn 2006 - 2011.

[5]. Cẩm nang “Công nghệ và thiết bị mỏ” quyển I Khai thác lộ thiên (2006). Nhà

xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

[6]. Võ Minh Đức (2010). Nghiên cứu xác định độ sâu khai thác các mỏ đá làm vật

liệu xây dựng khu vực miền Đông Nam Bộ theo điều kiện kỹ thuật khi khai

thác xuống sâu. Luận án thạc sĩ. Trường đại học Mỏ - Địa chất.

[7]. Võ Minh Đức (2011). Xây dựng công thức xác định độ sâu khai thác hợp lý các

mỏ đá xây dựng có diện tích trên bề mặt bị hạn chế khi khai thác phần sâu. Tuyển

tập hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 22 năm 2011. Tr 257 - 264.

[8]. Hồ Sĩ Giao (1996). Cơ sở công nghệ khai thác đá. Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.

[9]. Hồ Sĩ Giao, Nguyễn Sỹ Hội, Trần Mạnh Xuân (1997). Khai thác mỏ vật liệu

xây dựng. Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.

[10]. Hồ Sĩ Giao (1998). Đồng bộ máy xới - máy bốc hoạt động có hiệu quả trên

các mỏ đá. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 6, trang 20.

[11]. Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Anh Tuấn (2009). Khai thác khoáng sản

rắn bằng phương pháp lộ thiên. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội.

[12]. Lê Thị Thu Hoa (1998). Phân tích, đánh giá công nghệ khai thác đá vôi ở các

mỏ đá phía Bắc. Luận văn thạc sỹ kỹ thuật. Trường đại học Mỏ - Địa chất.

[13]. Lê Thị Thu Hoa (2000). Đánh giá hiệu quả đồng bộ thiết bị sử dụng trên mỏ

đá vôi miền Bắc Việt Nam. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 5, trang 11 - 12.

107

[14]. Nguyễn Minh Huấn (1990). Nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ khai thác

đá xây dựng ở Việt Nam. Luận văn thạc sỹ kỹ thuật. Trường đại học Mỏ -

Địa chất.

[15]. Hoàng Văn Khoa, Hoàng cao Phương (2015). Quản lý, cấp giấy phép khai

thác đá vôi làm nguyên liệu xi măng và sản xuất đá vôi công nghiệp ở Việt

Nam. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 3, trang 89 - 91.

[16]. Bùi Xuân Nam (2011). Các mô hình tối ưu hóa biên giới mỏ lộ thiên. Bài

giảng cao học. Trường đại học Mỏ - Địa chất.

[17]. Bùi Xuân Nam, Nguyễn Văn Sáng và nnk (2015). Nâng cao hiệu quả khai

thác các mỏ đá xây dựng khu vực Nam Bộ. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.

[18]. Hoàng Cao Phương (2014). Một số vấn đề phân loại hệ thống khai thác các

mỏ dùng làm vật liệu xây dựng. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 5, trang 42 - 45.

[19]. Hoàng Cao Phương (2016). Nghiên cứu các giải pháp công nghệ và quản lý

nhằm phát triển bền vững các mỏ khai thác vật liệu xây dựng ở Việt Nam.

Luận án tiến sĩ. Trường đại học Mỏ - Địa chất.

[20]. Quy hoạch(2012) thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản làm

vật liệu xây dựng ở Việt Nam đến năm 2020.

[21]. Quy hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng khoáng sản làm vật liệu xây dựng

thông thường và than bùn tỉnh Đồng Nai giai đoạn 2016 - 2020, tầm nhìn đến

năm 2030 (2015). UBND tỉnh Đồng Nai.

[22]. Quy hoạch thăm dò và khai thác sử dụng khoáng sản làm vật liệu xây dựng

thông thường và than bùn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu giai đoạn 2016 - 2020, tầm

nhìn đến năm 2030 (2016). UBND tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.

[23]. Quy hoạch (điều chỉnh, bổ sung) thăm dò, khai thác và sử dụng khoáng sản

làm vật liệu xây dựng thông thường tỉnh Bình Dương giai đoạn 2016 - 2020,

tầm nhìn đến năm 2030 (2018). UBND tỉnh Bình Dương.

[24]. Trần Tấn (1998). Mỏ đá của thế kỷ 21. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 5, trang 33.

[25]. Nguyễn Văn Thương (2014). Về việc tính tiền cấp quyền khai thác khoáng

sản. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 6, trang 58 - 59.

108

[26]. Nguyễn Thanh Tuân (1985). Nghiên cứu chọn phương pháp khai thác hợp lý

cho khoáng sản đá vôi Việt Nam có địa hình núi cao. Luận án PTS khoa học

và kỹ thuật. Trường đại học Mỏ - Địa chất.

[27]. Nguyễn Anh Tuấn và nnk (2016). Đề xuất mô hình khai thác hợp lý cho các

mỏ đá vôi tỉnh Bắc Kạn. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 4, trang 24 - 27.

[28]. Nguyễn Phụ Vụ (2009). Các phương pháp khai thác mỏ vật liệu xây dựng.

Bài giảng cao học. Trường đại học Mỏ - Địa chất.

[29]. Trần Mạnh Xuân (1970). Xác định biên giới mỏ lộ thiên có tính đến tác dụng

của yếu tố thời gian và chất lượng quạng. Luận án phó tiến sĩ. Đại học mỏ

Mat-Cơ-Va.

[30]. Trần Mạnh Xuân (2004). Xác định biên giới các mỏ lộ thiên nhỏ. Tạp chí

Công nghiệp mỏ.

[31]. Trần Mạnh Xuân (2006). Chiều sâu của mỏ lộ thiên xác định theo nguyên tắc

Kgh ≥ Kbg và Kgh ≥ KT. Tạp chí Công nghiệp mỏ.

[32]. Trần Mạnh Xuân (2010). Những vấn đề cơ bản trong thiết kế mỏ lộ thiên.

Bài giảng cao học. Đại học Mỏ - Địa chất.

[33]. Trần Mạnh Xuân, Hoàng Cao Phương (2014). Quản lý, khai thác và sự hoạt

động có hiệu quả của mỏ lộ thiên khai thác đá vật liệu xây dựng hướng tới sự

phát triển bền vững. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 5, trang 69 - 73.

[34]. Trần Mạnh Xuân, Hoàng Cao Phương (2015). Sử dụng thiết bị và công nghệ

linh hoạt để khai thác các núi đá xây dựng có địa hình phức tạp và kích thước

hạn chế. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 3, trang 1 -3 và 22.

[35]. Trần Mạnh Xuân, Hoàng Cao Phương (2015). Tình hình cấp giấy phép hoạt

động khoáng sản sau thực thi luật khoáng sản năm 2010 - Hiện trạng và giải

pháp. Tạp chí công nghiệp mỏ, số 4, trang 115 - 118.

Tiếng Anh

[36]. E. Hay, M. Nehring, P. Knights & M.S. Kizil (2020). Ultimate pit limit

determination for semi mobile in-pit crushing and conveying system: a case

study. Journal International Journal of Mining, Reclamation and

Environment, Volume 34 - Issue 7,

https://doi.org/10.1080/17480930.2019.1639006.

109

[37]. E. Hay; M. Nehring; P. Knights; M.S. Kizil (2019). E. Hay; M. Nehring; P.

Knights; M.S. Kizil. Journal of the Southern African Institute of Mining and

Metallurgy, vol.119 n.11, http://dx.doi.org/10.17159/2411-9717/104-252-1/2019.

[38]. Mehdi Najafi, Ramin Rafiee, Seyed Mohammad Esmaeil jalali (2020). Open

pit limit optimization using dijkstra’s algorithm. International Journal of

Mining and Geo-Engineering, Volume 54, Issue 1,

https://ijmge.ut.ac.ir/article_75161.html Pages 197-211.

[39]. Mehdi Rahmanpour, Morteza Osanloo (2017). A decision support system for

determination of a sustainable pit limit. Journal of Cleaner Production,

Volume 141, Pages 1249-1258.

[40]. Meisam Saleki, Reza Kakaie, Mohammad Ataei (20190). Mathematical

relationship between ultimate pit limits generated by discounted and

undiscounted block value maximization in open pit mining. Journal of

Sustainable Mining, Volume 18, Issue 2, Pages 94-99.

[41]. Rahimi Esmaeil, Moosavi Ehsan, Shirinabadi Reza & Gholinejad Mehran.

Optimized algorithm in mine production planning, mined material

destination, and ultimate pit limit. Journal of Central South University,

Volume 25, Pages 1475-1488.

[42]. S. Javadzadeh, M. Ataee-pour, V. Hosseinpour (2018). Modeling Optimum

Mining Limits with Imperialist Competitive Algorithm. Proceedings of the

27th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection -

MPES 2018, Pages 197-211.

[43]. Xiao-chuan XU, Xiao-wei GU, Qing WANG, Jian-ping LIU, Jun WANG

(2014). Ultimate pit optimization with ecological cost for open pit metal

mines. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Volume 24,

Issue 5, Pages 1531-1537.

Tiếng Nga

[44]. А.И.Арсентьев (1970). Определение производительности и границ

карьеров.M.“Недра”.

110

[45]. С.А Илъин, Алн Бин Али Газа, Чан Мань Суан (1986). Опыт взрывной и

механизированной подвалки на горных карьерах строительных горных

пород за рубежом. В сб: разрабртка и внедрение новых технологии

основения ресурсов твердых полезных ископаемых открытом

способом.М.МГИ.

[46]. Кутузов.В.Н (1992). Разрушение горных пород взрывом. "Недра". М

[47]. Н.А. Малышева, В.Н.Сиренко (1977). Технология разработки

месторождений нерудных строительных материалов.М. "Недра".

[48]. В.В. Ржевский (1980). Технология и комплексная механизация

открытых горных работ.М. “Недра”.

[49]. В.В.Ржевский (1989). Открытые Горные работы (TOMI).Изд.Недра.М.

[50]. И.Б. Шлаин (1978). Разработка месторождений карбонатных пород (для

производства изебия). М.Нелра.

[51]. Чан Динь Бао (2019). Обоснование параметров технологических схем

ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЦЕМЕНТНОГО СЫРЬЯ ВЬЕТНАМА.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

''Санкт-Петербургский горный университет''.

[52]. Юматов. Б. П и др. (1973). Открытая разработка сложнострутурных

месторждений цветных метанлов. “Недра”. М.

111

PHỤ LỤC

1. Mối quan hệ giữa khối lượng đá xây dựng trong biên giới mỏ với kích thước

mặt mỏ thông qua tỷ số Km= Lm/Bm

1.1. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 90.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

(3) (1) (2) (4)

57,38 297,77 x 307,40 1,05 3217583

60,65 286,04 x 314,64 1,10 3299431

63,83 279,75 x 321,71 1,15 3367860

66,95 273,86 x 328,63 1,20 3424268

70,00 268,33 x 335,41 1,25 3468298

73,00 263,12 x 342,05 1,30 3500430

75,92 258,20 x 348,56 1,35 3519381

78,58 253,54 x 354,45 1,40* 3522103

81,64 249,14 x 361,24 1,45 3518702

84,43 244,95 x 367,43 1,50 3495656

87,89 239,92 x 375,12 1,56** 3438235

86,70 237,17 x 379,47 1,60 3412501

85,16 233,55 x 385,35 1,65 3392925

83,68 230,00 x 391,30 1,70 3339470

76,20 212,13 x 424,26 2,00 3148986

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

112

1.2. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 160.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

103,55 390,36 x 409,87 1,05 8624486

107,89 381,38 x 419,52 1,10 8698835

112,00 373,00 x 429,00 1,15 8730772

365,15 x 438,17 1,20* 116,30 8753753

120,36 357,77 x 447,21 1,25 8728296

124,35 350,82 x 456,07 1,30 8661067

341,03 x 469,16 1,37** 130,25 8457300

128,89 338,82 x 456,07 1,40 8403057

126,43 332,18 x 481,66 1,45 8306015

121,87 321,28 x 498,00 1,50 8119188

119,76 316,23 x 505,96 1,60 8029926

115,80 306,78 x 521,55 1,70 7857567

112,19 298,14 x 536,66 1,80 7695856

108,86 290,19 x 551,36 1,90 7542041

105,79 282,84 x 565,69 2,00 7397364

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

113

1.3. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 200.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

125,31 436,50 x 458,20 1,05 12317645

130,20 426,40 x 469,04 1,10 12375645

135,00 417,00 x 479,61 1,15 12386851

408,25 x 490,00 1,20* 139,64 12411872

144,00 400,00 x 500,00 1,25 12224561

148,60 392,23 x 509,90 1,30 12046887

389,25 x 573,80 1,32** 150,30 11936994

145,59 377,96 x 529,15 1,40 11711739

142,84 371,39 x 538,52 1,45 11574369

140,00 365,00 x 548,00 1,50 11425928

137,70 359,21 x 556,77 1,55 11307252

135,37 353,55 x 565,69 1,60 11183481

133,16 348,15 x 574,46 1,65 11064198

130,96 342,99 x 583,11 1,70 10941943

126,90 333,33 x 600,00 1,80 10712410

123,20 324,44 x 616,45 1,90 10497928

119,75 316,22 x 613,08 2,00 10197352

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

114

1.4. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 240.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

145,00 478,10 x 501,98 1,05 16388113

150,36 467,10 x 513,80 1,10* 16420110

155,56 456,83 x 525,36 1,15 16381471

160,00 447,23 x 536,44 1,20 16244833

165,64 438,18 x 547,72 1,25 16031837

433,00 x 554,27 1,28** 168,62 15816556

163,86 421,64 x 569,20 1,35 15546053

160,70 414,04 x 579,65 1,40 15360106

157,67 406,84 x 589,91 1,45 15176028

155,00 400,00 x 600,00 1,50 15014391

152,10 393,50 x 610,00 1,55 14827288

149,50 387,30 x 619,70 1,60 14658777

147,03 381,40 x 629,20 1,65 14493347

144,65 375,73 x 638,75 1,70 14337226

140,23 365,15 x 657,26 1,80 14036403

139,15 355,41 x 675,27 1,90 13751806

132,40 346,41 x 692,82 2,00 13485293

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

115

1.5. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 300.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

534,52 x 561,25 1,05* 171,70 23135900

177,68 522,23 x 574,45 1,10 23107396

183,49 510,75 x 587,36 1,15 22963236

189,20 500,00 x 600,00 1,20 22667298

492,10 x 609,63 1,24** 193,50 22294374

188,44 480,38 x 624,50 1,30 21942844

184,68 471,40 x 636,39 1,35 21664923

181,13 462,91 x 648,07 1,40 21383843

177,73 454,85 x 659,54 1,45 21140155

174,56 447,21 x 670,82 1,50 20883616

171,52 439,94 x 681,91 1,55 20644938

168,62 433,01 x 692,82 1,60 20408238

163,18 420,08 x 714,14 1,70 19953206

158,26 408,25 x 734,85 1,80 19532229

153,71 397,36 x 754,98 1,90 19133533

149,49 387,29 x 774,59 2,00 18731145

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

116

1.6. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 400.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

210,84 617,21 x 648,08 1,05* 35893037

217,63 603,02 x 663,13 1,10 35703642

224,43 589,76 x 678,24 1,15 35280195

579,17 x 690,64 1,19** 230,00 34643811

224,13 565,68 x 707,11 1,25 34080181

219,54 554,7 x 721,11 1,30 33660755

215,20 544,33 x 734,85 1,35 33225126

211,10 534,52 x 748,33 1,40 32813654

207,20 525,22 x 761,61 1,45 32406850

203,50 516,39 x 774,61 1,50 32012402

200,00 508,00 x 787,40 1,55 31633030

196,65 500,00 x 800,00 1,60 32263602

193,45 492,36 x 812,41 1,65 30905442

190,39 485,07 x 824,62 1,70 30555327

184,68 471,40 x 848,53 1,80 29899642

179,43 458,83 x 871,78 1,90 29281663

174,56 447,21 x 894,43 2,00 28697666

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

117

1.7. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 500.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

690,06 x 724,57 1,05* 245,30 50310601

674,20 x 741,62 1,10 253,00 49893373

656,05 x 762,14 1,16** 262,00 48676239

257,51 645,49 x 774,60 1,20 48176647

252,07 632,45 x 790,57 1,25 47592495

246,93 620,17 x 806,22 1,30 46912967

242,08 608,58 x 821,58 1,35 46302819

237,49 597,61 x 836,66 1,40 45709810

233,15 587,22 x 851,47 1,45 45136645

229,01 577,35 x 866,02 1,50 44576526

225,08 567,96 x 880,34 1,55 44023799

221,34 559,01 x 894,43 1,60 43518880

217,77 550,48 x 908,29 1,65 43014919

214,36 542,32 x 921,95 1,70 42527669

207,97 527,05 x 948,68 1,80 41599386

202,08 512,99 x 974,68 1,90 40710595

196,65 500,00 x 1000,0 2,00 39909136

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

118

1.8. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 600.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

755,92 x 793,72 1,05* 276,45 66213224

738,54 x 812,40 1,10 284,86 65445865

725,64 x 826,85 1,14** 291,37 64326823

283,30 707,10 x 848,53 1,20 63314035

277,33 692,82 x 866,02 1,25 62365752

271,7 679,69 x 883,17 1,30 61530298

266,38 666,66 x 900 1,35 60780168

261,36 654,65 x 916,51 1,40 59929086

256,59 643,26 x 932,72 1,45 59164174

252,0 632,45 x 948,68 1,50 58412000

247,77 622,17 x 964,36 1,55 57712790

243,67 612,37 x 979,79 1,60 57022234

236,02 594,09 x 1009,95 1,70 55709140

229,02 577,35 x 1039,23 1,80 54481666

222,57 561,95 x 1067,71 1,90 53329223

216,6 547,72 x 1095,44 2,00 52245108

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

119

1.9. Trường hợp diện tích mặt mỏ Sm= 700.000 m2

Tỷ số Km Chiều sâu theo yếu tố kỹ thuật, m Khối lượng đã xây dựng trong biên giới mỏ Vxd, m3 Kích thước mặt mỏ Bm x Lm

816,49 x 857,32 1,05* 305,10 83427049

797,72 x 877,49 1,10 314,18 82236031

789,745 x 886,36 1,12** 318,00 81289460

307,01 763,76 x 916,51 1,20 79543123

300,55 748,33 x 935,41 1,25 78452778

294,47 733,80 x 953,94 1,30 77387489

288,73 720,08 x 972,11 1,35 76352033

283,31 707,11 x 989,95 1,40 75350941

278,16 694,81 x 1007,47 1,45 74385898

273,27 683,13 x 1024,69 1,50 73367450

268,62 672,02 x 1041,63 1,55 72532792

264,20 661,44 x 1058,3 1,60 71658849

255,94 641,69 x 1090,89 1,70 69995201

623,61 x 1122,49 1, 80 248,37 68438113

241,41 606,97 x 1153,25 1,90 66981448

234,98 591,61 x 1183,21 2,00 65615224

*Tương ứng Km= Kmc

** Tương ứng Km= Km0

120

2. Các số liệu dùng để khảo sát mối quan hệ giữa chiều sâu khai thác hợp lý

của mỏ với lợi nhuận riêng và diện tích mặt mỏ

- Chiều dầy lớp đất phủ h0 = 5 m;

= 45o;

- Góc dốc ổn định trong tầng đất phủ

= 42o;

= 38o;

- Góc dốc kết thúc bờ mỏ

= 42o;

- Góc kết thúc bờ mỏ hai đầu

- Lượng mưa trung bình hàng năm F = 1,8 m/năm;

- Lượng nước ngầm trung bình chảy vào mỏ qo= 2.400 m3/ngày đêm;

- Độ dốc đường hào i = 7%;

- Hệ số kéo dài tuyến đường Kd = 1,2;

- Khoảng cách vận chuyển đá từ miệng mỏ đến trạm nghiền sàng L = 300 m;

- Sản lượng mỏ Ad = 750.000 m3/năm;

- Chi phí khoan nổ mìn 18.000 đ/m3;

- Chi phí xúc bốc 9.000 đ/m3;

- Chi phí nghiền sàng 38.000 đ/m3;

- Chi phí khác 28.000đ/m3 (bao gồm chi phí môi trường, tiền cấp quyền khai

thác, thuế tài nguyên, chi phí quản lý…);

- Cước vận chuyển bằng ôtô 13.000 đ/m3.km;

- Chi phí để bơm 1m3 nước lên cao 1m 50 đ/m3.m;

- Tiền thuê đất phục vụ khai thác 3.000 đ/m2.năm;

- Giá trị 1m3 đá xây dựng 175.000 đ/m3;

- Chi phí bóc đất phủ được bù đắp bằng việc bán nó để làm vật liệu san lấp

(ΔL2 = 0). Bd = 30 m; Ld = 180 m.

121

3. Các số liệu cần thiết dùng để xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho mỏ

Thường Tân III

- Chiều cao trung bình của lớp đất phủ h0 = 3,2 m;

= 40o;

- Góc dốc ổn định trong lớp đất phủ

- Các góc dốc của bờ mỏ = 44o; = 39o; = 44o;

- Lượng mưa trung bình hàng năm F = 2.237 mm/năm;

- Lượng nước ngầm trung bình chảy vào mỏ qo= 3.150 m3/ngày đêm;

- Độ dốc đường hào i = 8%;

- Hệ số kéo dài tuyến đường Kd = 1,2;

- Khoảng cách vận chuyển đá từ miệng mỏ đến trạm nghiền sàng L = 760 m;

- Sản lượng mỏ Ad = 1.300.000 m3/năm;

Chi phí không thay đổi để khai thác và chế biến 1m3 đá Ckt = 80.402 đồng/m3

bao gồm:

- Chi phí khoan nổ mìn Ckn = 24.388 đồng/m3;

- Chi phí xúc bốc Cxb = 7.000 đồng/m3;

- Chi phí nghiền sàng 24.250 đồng/m3;

- Thuế tài nguyên 11.000 đồng/m3;

- Trả tiền để được quyền khai thác Cq = 7.917 đồng/m3;

- Phí môi trường Cmt = 3.400 đồng/m3;

- Chi phí khác Ck = 2.447 đồng/m3;

- Cước vận tải Sc = 5.500 đồng/t.km;

- Chi phí để bơm 1m3 nước lên cao 1m Cbn = 25 đồng/m3.m;

- Tiền thuê đất Cd = 6.700 đồng/m2.năm;

- Diện tích mặt mỏ Sm = 418.200 m2;

- Chiều rộng mặt mỏ Bm = 600 m; chiều dài mặt mỏ Lm = 697 m.

122

4. Chương trình tính toán xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ lộ thiên

khai thác đá xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy

123

124

125

126

127

128

129

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý cho các mỏ đá vật liệu xây dựng nằm dưới mức thoát nước tự chảy ở khu vực Nam Bộ

Chủ đề:

Báo cáo thực tập địa lý và địa chất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN TUẤN THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC LỘ THIÊN HỢP LÝ CHO CÁC MỎ ĐÁ VẬT LIỆU XÂY DỰNG NẰM DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY Ở KHU VỰC NAM BỘ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TUẤN THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC LỘ THIÊN HỢP LÝ CHO CÁC MỎ ĐÁ VẬT LIỆU XÂY DỰNG NẰM DƯỚI MỨC THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY Ở KHU VỰC NAM BỘ

Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 9520603

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

1. GS.TS Trần Mạnh Xuân 2. TS Lê Văn Quyển

Hà Nội - 2021

, m3.m

Hình 3.6: Sơ đồ xác định khối lượng đá xây dựng khi khai thác đến

Bắt đầu

C

A

A

B

B

C

C

Bắt đầu

C

A C

B

C

Tài liệu liên quan

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật hóa lý-phân tích: Nghiên cứu khả năng xử lý các hợp chất trinitrophenol và acid orange 7 bằng quá trình UV/So dium percarbonate trong môi trường cận trung tính

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Ứng dụng phần mềm Geogebra trong dạy học toán ở trường phổ thông

Khóa luận tốt nghiệp: Đặc điểm khoáng hóa sắt khu vực Đông Giang, Hàm Thuận Bắc, Bình Thuận

Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu đề xuất khả năng áp dụng mô hình kinh tế tuần hoàn cho ngành khai thác mỏ ở Việt Nam

Khoá luận tốt nghiệp: Phân tích và đánh giá hàm lượng sắt trong nước giếng một số huyện ở tỉnh Bình Dương

Khoá luận tốt nghiệp: Phân tích, đánh giá hàm lượng sắt trong nước giếng tại thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng, huyện Phú Giáo, huyện Tân Uyên tỉnh Bình Dương

Đồ án tốt nghiệp Địa chất dầu khí: Phân tích đặc điểm môi trường trầm tích Miocen giữa khu vực Đông Bắc đứt gãy Sông Lô

Khoá luận tốt nghiệp Sư phạm Địa lý: Giáo dục kĩ năng sống cho học sinh thông qua bài học Địa lí Sông và hồ THCS lớp 6

Khóa luận tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử thực hiện thành lập bản đồ địa chính tờ số 17 tỷ lệ 1:1000 tại xã Đông Quang, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp: Ứng dụng GIS trong công tác quản lý các khu vực sạt lở đất thuộc xã Huổi Lèng, huyện Mường Chà, tỉnh Điện Biên

Tài liêu mới

Đề cương đồ án tốt nghiệp: Thành lập bản đồ địa chính khu vực xã Mỹ Lạc, huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An bằng công nghệ GNSS-RTK

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Xác định quĩ đạo của chất điểm khi có phương trình vận tốc

Bài tiểu luận: Hệ thống sản xuất aspirin từ thiết bị vỏ áo hoạt động liên tục cho ra 10kg sản phẩm mỗi giờ

Báo cáo bài tập lớn Vật lý A1: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quĩ đạo của vật khi có phương trình chuyển động

Báo cáo bài tập lớn: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Bài tập lớn: Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp loại ống chùm thẳng đứng

Báo cáo bài tập lớn Vật lý A1: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quĩ đạo của vật khi có phương trình chuyển động

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Xác định quỹ đạo của vật bằng hàm Mathlab

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quỹ đạo của electron trong điện trường tĩnh

Báo cáo bài tập lớn: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu sự vận chuyển phóng xạ từ đất lên thực vật

Khóa luận tốt nghiệp: Bài toán biên dirichlet cho phương trình elliptic cấp 2 dạng bảo toàn trong hình tròn đơn vị

Khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát điều kiện tách chiết và hoạt tính sinh học của cao chiết hoa đu đủ đực (Carica papaya L.) từ methanol và acetone

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok