BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
PHẠM VĂN VIỆT
NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA HỆ THỐNG KHE
NỨT VỚI CÔNG NGHỆ KHAI THÁC NHẰM NÂNG
CAO HỆ SỐ THU HỒI ĐÁ KHỐI CHO MỘT SỐ MỎ ĐÁ
ỐP LÁT Ở VIỆT NAM
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2025
Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 9520603
Công trình được hoàn thành tại
Bộ môn Khai thác lộ thiên, Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Luận án bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại
Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi ...giờ …ngày … tháng… năm 2025.
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quốc gia Hà Nội
- Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Nguyễn Anh Tuấn
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
2. PGS.TS Phạm Văn Hòa
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Phản biện 1: PGS. TS Vũ Đình Hiếu
Viện Khoa học Môi trường biển và Hải đảo
Phản biện 2: PGS. TS Đàm Trọng Thắng
Học viện Kỹ thuật quân sự
Phản biện 3: PGS. TS Trần Quang Hiếu
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Đá khối phải đảm bảo thành phần thạch học, khoáng vật, tính chất cơ lý, đặc biệt
không tồn tại nứt nẻ trong khối và có màu sắc, giá trị thẩm mỹ. Quy hoạch của Chính phủ
theo quyết định số 1626/QĐ-TTg ngày 15 tháng 12 năm 2023 định hướng phát triển các mỏ
đá ốp lát tăng quy mô sản lượng và công nghệ khai thác hiện đại đảm bảo đa dạng hóa sản
phẩm tạo ra các vùng chuyên môn sâu về khai thác, chế biến đá khối tự nhiên nhằm sử dụng
tối đa tài nguyên và hạn chế tác động đến môi trường.
Trong hoạt động khai thác đá khối ở Việt Nam hiện nay, công nghệ khai thác (CNKT)
đá khối được sử dụng riêng hoặc kết hợp nhiều công nghệ khác nhau. Thông số hệ thống
khai thác (HTKT) chưa được tính toán thiết kế và vận hành đồng bộ với nhau để đưa ra hệ
số thu hồi hợp lý có thể trên cơ sở hệ thống khe nứt trên mỏ. Đánh giá thu hồi đá khối hiện
nay dựa vào moong khai thác thử với số lượng tối đa 03 moong và mỗi moong không quá
100 m3 nên mới đưa ra hệ số thu hồi đá khối mà chưa có xây dựng được mối quan hệ giữa
hệ thống khe nứt và CNKT. Do đó, mỏ chưa định hình được kích thước khối khai thác hợp
lý, CNKT hợp lý và thông số HTKT phù hợp với điều kiện hệ thống khe nứt của mỏ nên
gây khó khăn cho mỏ khi đi vào vận hành khai thác do không đảm bảo hệ số thu hồi đem lại
hiệu quả cao, mất an toàn trong sản xuất.
Các nghiên cứu hiện nay về đá khối mới chỉ tập trung vào những giai đoạn độc lập
với nhau như thăm dò, khai thác và chế biến, chưa xây dựng được mối quan hệ giữa hệ
thống khe nứt và CNKT tạo cơ sở xác định hệ số thu hồi đá khối. Số liệu thu thập khe nứt
còn thủ công nên dữ liệu còn hạn chế, chưa góp phần xác định tốt các hệ thống khe nứt
chính trong mỏ, chưa lựa chọn kích thước khối khai thác, hướng khai thác, CNKT phù hợp
cho mỏ đá ốp lát dựa trên cơ sở đảm bảo hiệu quả trong khai thác. Do đó, mỏ chưa xác định
được hệ số thu hồi đá khối hợp lý và thông số HTKT đảm bảo hiệu quả và an toàn khai thác,
góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác đá khối.
Chính vì vậy, đề tài luận án “Nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ thống khe nứt và công
nghệ khai thác nhằm nâng cao hệ số thu hồi đá khối cho một số mỏ đá ốp lát ở Việt Nam”
mà nghiên cứu sinh (NCS) lựa chọn để nghiên cứu là vấn đề có tính khoa học và thực tiễn
cấp thiết hiện nay đối với khai thác đá khối ở nước ta.
2. Mục tiêu của luận án
Nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ thống khe nứt chính trong khối đá với công nghệ khai
thác để xác định hệ số thu hồi đá khối hợp lý trên một số mỏ đá ốp lát đặc trưng ở Việt Nam.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Khe nứt và phân bố hệ thống khe nứt trong khối đá;
- Công nghệ khai thác đá khối sử dụng tại một số mỏ đá ốp lát ở Việt nam;
- Hệ số thu hồi đá khối trong các mỏ đá ốp lát.
4. Phạm vi nghiên cứu
- Một số mỏ đá ốp lát ở Việt Nam.
5. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu của đề tài, luận án đã tiến hành thực hiện các nội dung sau:
- Tổng quan về khai thác đá khối ở Việt Nam và trên thế giới;
- Thu thập và mô hình hóa hệ thống khe nứt trong khối đá;
- Nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ thống khe nứt với CNKT cho một số mỏ đá ốp lát
ở Việt Nam;
- Xác định hệ số thu hồi đá khối hợp lý;
- Áp dụng tính toán thử cho một số mỏ đá ốp lát ở Việt Nam.
2
6. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình làm luận án, NCS sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp thu thập và xử lý số liệu hiện trường;
- Phương pháp thống kê và tổng hợp;
- Phương pháp phân tích, so sánh;
- Phương pháp chuyên gia;
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết;
- Phương pháp triển khai thực nghiệm;
- Phương pháp mô hình hóa.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
7.1 Ý nghĩa khoa học
Góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong xác định hệ số thu hồi đá khối hợp lý cho mỏ
đá ốp lát ở Việt Nam.
7.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án có thể dùng làm tài liệu tham khảo khi lập dự án, lập
kế hoạch khai thác các mỏ đá ốp lát hiệu quả, an toàn, bảo vệ môi trường và góp phần phát
triển bền vững ngành công nghiệp khai thác và chế biến đá khối của đất nước.
8. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Hệ số thu hồi đá khối phụ thuộc vào mối quan hệ hình học giữa các
thông số hệ thống khe nứt với kích thước yêu cầu của khối đá nguyên khai.
Luận điểm 2: Hệ số thu hồi đá khối hợp lý được xác định trên cơ sở tối ưu kích
thước khối đá nguyên khai, CNKT bóc tách đá khối phù hợp, đảm bảo thu hồi hiệu quả kinh
tế cao nhất trong khai thác đá khối.
9. Điểm mới của luận án
1. Đề xuất hoàn thiện phương pháp khảo sát, thu thập dữ liệu các thông số hệ thống
khe nứt chính trong khối đá bằng công nghệ UAV với thuật toán xử lý số liệu từ đám mây
điểm trên một số mỏ đá ốp lát ở Việt Nam.
2. Xác định được hệ số thu hồi đá khối hợp lý tương ứng với từng điều kiện mỏ đá ốp
lát cụ thể ở Việt Nam bằng phương pháp mô hình hóa theo thông số hệ thống khe nứt, đồng
bộ thiết bị khai thác và chế biến, công nghệ khai thác và tiêu chuẩn kích thước sản phẩm đá
ốp lát.
3. Đề xuất cơ sở lựa chọn và thứ tự ưu tiên sử dụng CNKT đá khối theo phương pháp
phân tích thứ bậc AHP kết hợp với phương pháp xếp hạng đa tiêu chí Promethee II (có kể
tới chí chi phí sản xuất, thu hồi tài nguyên, thời gian khai thác một m3 đá nguyên khai, chất
lượng đá khối, bảo vệ môi trường, an toàn và vệ sinh lao động).
10. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, danh mục chữ viết tắt, danh mục bảng biểu, hình vẽ, kết luận, tài liệu
tham khảo, luận án được kết cấu thành 4 chương gồm:
Chương 1: Tổng quan về khai thác đá khối ở Việt Nam và trên thế giới;
Chương 2: Mô hình hóa hệ thống khe nứt trong khối đá;
Chương 3: Nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ thống khe nứt với các thông số công
nghệ khai thác mỏ đá ốp lát;
Chương 4: Tính toán thử nghiệm cho một số mỏ đá ốp lát ở Việt Nam.
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC ĐÁ KHỐI Ở VIỆT NAM
VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Tổng quan về khai thác đá khối ở Việt Nam
1.1.1 Đặc điểm, phân bố trữ lượng
3
Khai thác đá khối được phân bố thành 5 vùng gồm Trung du và miền núi phía Bắc,
Bắc Trung bộ và duyên hải miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, Đồng bằng sông Cửu
Long. Trong đó vùng Trung Bộ và Trung du miền núi phía Bắc là hai vùng lớn chiếm
11.498 ha và 7.083 ha (chiếm 90% cả nước).
- Đá khối khu vực trung du, miền núi phía Bắc phần lớn là đá hoa trắng khu vực tỉnh
Yên Bái (nay tỉnh Lào Cai) thành tạo trầm tích biến chất cổ, có tuổi Protezozoi muộn –
Cambri sớm, thuộc hệ tầng An Phú.
- Đá khối khu vực miền Trung và Tây Nguyên gồm đá hoa trắng khu vực Nghệ An
và đá granit thuộc phức hệ Vân Canh, Đèo Cả, Cù Mông, Định Quán và Cha Val gồm tỉnh
Gia Lai, Đắc Lắk và Khánh Hòa.
1.1.2. Hiện trạng công nghệ khai thác đá khối
CNKT gồm công nghệ tách đá khối, công nghệ xúc bốc, công nghệ vận tải và công
nghệ chế biến. Công nghệ tách đá khối gồm các công nghệ khoan-nổ mìn (dây nổ), công
nghệ khoan - nổ mìn (thuốc nổ), công nghệ khoan nêm, công nghệ cưa dây, công nghệ cưa
đĩa, hoặc phối hợp các công nghệ cưa dây- khoan nêm, công nghệ cưa đĩa – cưa dây, công
nghệ cưa đĩa-cưa dây-khoan nêm. Công nghệ xúc bốc và vận chuyển gồm sử dụng máy xúc,
máy nâng, cần cẩu, ô tô. Công nghệ chế biến gồm cắt tấm dạng cưa đĩa hoặc dạng cưa lưỡi,
đánh bóng và cắt cạnh (Hình 1.1). Nhìn chung, CNKT đá khối chỉ khác nhau nhiều là sử
dụng công nghệ tách đá khối, còn công tác xúc bốc, vận chuyển gần tương đồng nhau. Do
đó, việc đánh giá CNKT quan tâm nhiều về công nghệ tách đá khối.
Hình 1.1. Sơ đồ CNKT trên mỏ đá ốp lát.
1.1.3 Hệ số thu hồi đá khối
- Hệ số thu hồi đá khối địa chất là tỷ số giữa phần trữ lượng đá đủ tiêu chuẩn làm đá
ốp lát với trữ lượng khối địa chất. Việc xác định hệ số thu hồi đá khối địa chất theo hệ khe
nứt và theo thang phân cấp của GOST chỉ tham khảo do hệ số thu hồi địa chất cao, chủ yếu
dựa vào moong khai thác thử, giá trị này được sử dụng xác định hệ số thu hồi đá khối cho
mỏ.
- Hệ số thu hồi đá khối trong khai thác là tỷ số giữa khối lượng đá khối có kích thước
hình hộp chữ nhật đảm bảo yêu cầu nhà máy chế biến với khối lượng khai thác thực tế trên
mỏ.
- Hệ số thu hồi chế biến đá khối là tỷ lệ phần diện tích tấm cắt thu được (đơn vị m2)
và khối đá nguyên khai (đơn vị m3). Quy trình chế biến đá khối là quá trình chia cắt khối đá
thành các tấm đá ốp lát theo tiêu chuẩn TCVN 4732:2016 chiều dày 2 cm hoặc 3 cm.
