NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

NhËn xÐt cña gi¸o viªn ph¶n biÖn

3


MỤC LỤC
PhÇn I : PhÇn chung...................................................................................8
ThiÕt kÕ s¬ bé Khai trêng má cãc C¸nh 4 Má ApatÝt lµo
cai .......................................................................................................................8
Ch¬ng 1.............................................................................................................9

4


Giới thiệu chung về vùng mỏ apatit và đặc điểm địa
chất của khoáng sàng...........................................................................9
Chơng 2...........................................................................................................20
Những số liệu gốc dùng làm thiết kế.......................................20
Chơng 3...........................................................................................................21
Xác định biên giới mỏ............................................................................21
chơng 4...........................................................................................................32
Thiết kế mở vỉa.........................................................................................32
chơng 5...........................................................................................................39
Hệ thống khai thác - Đồng bộ thiết bị......................................39
Sản lợng và tuổi mỏ..............................................................................49
Chơng 7...........................................................................................................56
Chuẩn bị đất đá để xúc bóc...............................................................56
Chơng 8...........................................................................................................69
Công tác xúc bốc....................................................................................69

Lựa chọn giải pháp nhằm nâng cao năng suất của ........128
máy xúc - 4,6 cho khai trờng mỏ cóc (C4)......................128
Chơng 4.........................................................................................................140
đánh giá hiệu quả..................................................................................140
Kết luận......................................................................................................145
Tài liệu tham khảo ............................................................................147

6


Lời nói đầu
Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nớc thì nền công
nghiệp khai thác mỏ đóng góp một phần quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
Để tận thu khoáng sản có ích nằm sâu trong lòng đất một cách có hiệu
quả, đòi hỏi phải có một đội ngũ cán bộ - kỹ s đợc trang bị đầy đủ những kiến
thức khoa học- kỹ thuật.
Hiện nay khai thác quặng Apatit Lào Cai là một trong những nhiệm vụ
quan trọng trong công tác khai thác khoáng sản của đất nớc. Apatit vừa là
nguyên liệu xuất khẩu, vừa là nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy sản xuất
phân bón hóa học trong cả nớc . Do tình hình sản xuất của mỏ còn nhiều hạn chế
dẫn đến hiệu quả năng suất khai thác cha cao. Nguyên nhân chủ yếu là do các
khâu công nghệ trong sản xuất của mỏ còn cha đợc đầu t hiện đại, cha tính toán
áp dụng thực tiễn các phơng pháp khoan nổ mìn tiên tiến nhất.
Với số liệu và tình hình khai thác thực tế thu đợc trong quá trình thực tập
trên mỏ Apatit Lào Cai em đợc bộ môn giao cho đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp
gồm 2 phần chính:
Phần chung: Thiết kế sơ bộ khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4- Mỏ Apatít
Lào Cai
Phần chuyên đề: Nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả công
tác xúc của máy xúc - 4,6 cho Mỏ Cóc Cánh 4 - Mỏ Apatít Lào Cai.

Mỏ Apatit Lào Cai thuộc tỉnh Lào Cai, mỏ nằm ở hữu ngạn sông Hồng,
nằm ở vùng Tây Bắc nớc ta. Mỏ cách Hà Nội 300 km. Khoáng sàng Apatit có độ
dài hơn 100 km kéo dài từ Lũng Pô- Bát Xát đến Bảo Hà- Bảo Yên, chiều rộng
thay đổi từ 1ữ 4 km. Khoáng sàng Apatit là tập hợp của các lộ đá Apatit đã biến
chất của điệp Kốc San, phân bố hầu nh liên tục dọc theo bờ hữu ngạn sông
Hồng.
Khoáng sàng Apatit đợc chia làm 3 khu vực.
- Khu trung tâm: Bát Xát- Ngòi Bo, hiện đang khai thác.
- Khu Ngòi Bo- Bảo Hà.
- Khu Bát Xát- Lũng Pô.
Khu trung tâm là nơi tập trung khai thác chính trong suốt thời gian qua và
sắp tới. Khoáng sàng Apatit là khoáng sàng điển hình về tính phân cách theo
điều kiện khai thác.
Mỏ Apatit nằm ở tọa độ
X: 2.440.725 ữ 2.524.550
Y: 18.428.025 ữ18.395.925
Theo hệ toạ độ HN-72
Khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4 nằm cách Thành phố Lào Cai 5 km và có tọa
độ địa lý.
X:78000ữ79200
Y: 394700ữ396500
Theo hệ toạ độ HN-72
1.1.2- Hệ thống giao thông vận tải
Lào Cai có hệ thống giao thông tơng đối phát triển về cả đờng bộ, đờng
sắt, đờng thủy. Trên địa bàn tỉnh có 5 tuyến quốc lộ đi qua với tổng chiều dài
hơn 400 km. Vùng mỏ có hệ thống giao thông vận tải chủ yếu là đờng ô tô,
mạng lới đờng ô tô nội bộ trong mỏ nối với các khai trờng với thành phố và nhà
máy tuyển, Ga quặng.
Đờng sắt quốc gia kéo dài từ Hà Nội đến Lào Cai dài 290 km. Vùng mỏ
có tuyến đờng sắt "Công nghệ" dài gần 50 km. Chuyên chở quặng từ ga 2, ga 3

6
2321
10
1359
7
2778
11
591
8
3357
12
252
9
2355
Lợng ma lớn nhất hàng năm vào tháng 8, có năm lên tới 6000 mm (năm
1971 lợng ma 6395 mm)
c- Độ ẩm không khí
Độ ẩm cao nhất trong năm 97,5%
Độ ẩm thấp nhất trong năm 67,9%
d- áp suất không khí
Đại lợng tối đa 1039 mm bar
Đại lợng tối thiểu 991 mm bar
e- Gió và hớng gió
Vùng mỏ ít có gió bão, thỉnh thoảng có gió lốc xoáy tốc độ khá lớn có thể làm
đổ cây, tốc mái nhà cấp 4. Gió có hớng Đông Bắc và Tây Nam.
Tốc độ gió lớn nhất trong năm 20m/giây.
Tốc độ gió nhỏ nhất trong năm 0,7ữ2,7 m/giây.
1.1.4- Cơ sở công nghiệp trong vùng
Trong vùng, ngoài mỏ Apatit còn có các mỏ đang khai thác nh: Đồng Sin
Quyền- Bát Xát, mỏ sắt Quý Sa- Văn Bàn, Grafit- Sơn Mãn, cao lanh- Kim Tân,

- Khu vực thấp dới 200 m.
Với đặc điểm địa hình chia cắt nh trên sẽ gây nhiều khó khăn cho việc mở
đờng giao thông và bố trí các công trình trên mặt.
1.2.2- Đặc điểm khoáng sàng
Đất đá vùng mỏ thuộc trầm tích biến chất Protorozoi (giả thiết), Paleozoi
sớm (Pz1) và các trầm tích Đevon. Về mac ma có các xâm nhập Protorozoi giả
định, xâm nhập Pecmi muộn.
Về cấu tạo toàn bộ vùng mỏ thuộc cấu trúc nhỏ của đới Panxipang, nằm
trong nếp lõm lớn Cam Đờng, giữa nếp lồi Poxen và đới sông Hồng, chúng phân
cách với các cấu trúc khác bởi đứt gãy lớn và đứt gãy khu vực.
11


1.2.3- Cấu trúc địa chất khu mỏ
Theo Kanmucop A.F thì điệp Kốc San (KS) gồm 9 tầng ký tự từ KS 1 ữ
KS9. Trên tờ bản đồ tỷ lệ 1:10.000 có các tầng liên quan đến quặng Apatit đó là
các tầng KS4, KS5, KS6, KS7.
Dựa vào hàm lợng P2O5 trong quặng mà chia ra làm 4 loại quặng. Quặng 1
(QI), quặng 2 (QII), quặng 3 (QIII) và quặng 4 (QIV). Nằm trong mức phong hóa
có QI và QIII, nằm dới mức phong hóa có QII và QIV .
Điệp Kốc San gồm các đá cacbonat, thạch anh biến chất ở các mức độ
khác nhau.
Khu khai trờng mỏ Cóc chỉ có từ KS2 ữ KS8.
Bảng 1.2- Cột địa tầng điệp Kốc San
STT

Tên địa tầng

Ký hiệu


40 ữ 45

KS5

3 ữ 12

KS6

25 ữ 40

KS7

20 ữ 40

4
5
6
7

8
KS8
180 ữ 250
Quặng 1: Là quặng apatit đơn khoáng và apatit chứa thạch anh quặng mềm hoặc
nửa cứng màu xám nhạt, quặng nằm ở tầng KS5 trên mức phong hóa.
Quặng 2: Là quặng apatit domolit thạch anh canxit, quặng cứng và có mầu xám,
nằm trong tầng KS5 dới mức phong hóa.
Quặng 3: Là quặng apatit thạch anh mutcovit, quặng mềm hoặc nửa cứng có mầu
xám, nâu hay nâu nhạt. Quặng 3 nằm trên mức phong hóa, tầng KS4, KS6, KS7
Quặng 4: Là quặng apatit domolit thạch anh và apatit thạch anh mutcovit. Quặng
nửa cứng hoặc bở rời, màu xám nâu, nâu nhạt hoặc vàng nhạt.


Thành phần khoáng vật (%)
Apatit
70ữ99
Thạch anh
2ữ10
Mutcovit
1ữ2
Vật chất than
1ữ5
Hidroxit sắt
1ữ5
Thành phần khác
Cacbonat
Thành phần hoá học (%)
P2O5
37,36
Chất không tan
5,76
Fe2O3
1,79

4

MgO

5
6
7


50,76
3,81

16,45
41,34
3,01

10 ữ13

0,76

4,71

2,4

3,54

0,2 ữ3,4

1,26
0,02

0,82
11,11

6,53
0,73

4,12
0,92

4 ữ6
1 ữ3

1,2 ữ4,6

Bảng 1.4- Tính chất vật lý của quặng
Quặng

Thể trọng
g/cm

3

Độ ẩm tự
nhiên, %

Hệ số nở rời

Hệ số kiên cố

Quặng 1

2,56

11,12

1,45

2ữ3


2,74ữ2,8

0,5ữ1,4

(a)

(b)
13

(c)


Hình 1.1- Mẫu quặng mỏ Apatit Lào Cai
a- Quặng 1; b- quặng 2; c- quặng 3
- Đá măc ma: phát triển phong phú nhất trong khu mỏ là các đai cơ
Lamprofia ngoài ra còn có mặt của granit fooc fia.
Các đá Lamprofia xâm nhập chia cắt, kích thớc mạch thay đổi từ vài chục
cm đến vài chục mét, có khi hàng trăm mét đến hàng nghìn mét, phổ biến nhất là
các mạch xâm nhập có chiều dày 2ữ3 m. Hầu hết chúng đều có phơng vị trùng
với phơng vị của vỉa đá gốc.
- Mạch nhiệt dịch: Trong khu mỏ gặp nhiều mạch canxit- thạch anh có bề
dày chừng vài cm. Các mạch thạch anh có bề dày lơn hơn có khi đạt đến 0,2 ữ
0,5 m. Trong một số mạch thạch anh và Lamprofia thấy có khoáng hoá pyrit.
- Đứt gãy: Hệ thống đứt gãy phát triển trong khu mỏ phát triển mạnh, có
loại đứt gãy điển hình.
+ Hệ thống đứt gãy theo phơng uốn nếp: Loại này chiếm chủ yếu trong
vùng, kéo dài từ 300 m đến hàng nghìn mét.
+ Hệ thống đứt gãy nham thạch: Có phơng gần nh vuông góc với đờng phơng của nham thạch, đứt gãy này nhỏ, cự ly dịch chuyển 2 ữ 3 m có thể là đứt
gãy thuận hoặc nghịch. Đứt gãy này làm dịch chuyển thân quặng nhng không
ảnh hởng đến trữ lợng mà chỉ ảnh hởng đến công tác thăm dò.

có các lạch nhỏ lu lợng thờng xuất hiện vào mùa ma và sau những cơn ma lu lợng tổng cộng 33 l/s.
1.3.2- Đặc điểm nớc dới đất
Nớc dới đất nằm trong 2 đơn vị chứa nớc: Tầng chứa nớc aluvi (ALQ) và
phức hệ chứa nớc điệp Kốc San (T1KS)
- Tầng chứa nớc aluvi (ALQ): Tầng này tạo thành dải hẹp trong các thung
lũng suối Pèng, suối Cóc và ngòi Đờng do cuội, sỏi, đá, sét cấu thành, chiều dày
trung bình 7 m, mực nớc tĩnh thay đổi từ 0,6 ữ 1,2 m và có quan hệ mật thiết với
nớc mặt. Nói chung tầng này ít ảnh hởng đến công tác khai thác.
- Phức hệ chứa nớc điệp Kốc San (T1KS): Phức hệ này bao trùm toàn bộ
khu mỏ trong đó các tầng ít ảnh hởng là KS2-3-4-5, KS7. ảnh hởng là KS6, KS8.
+ Tầng KS8: Chiếm toàn bộ phần trung tâm mỏ với chiều dài 4000 m
chiều rộng 100 ữ 200 m, chiều dày trung bình 200 m. Trong những lỗ khoan gặp
nớc áp lực phun khỏi mặt địa hình 0,9 ữ 1,9 m. Lu lợng thay đổi đột ngột từ 4,04
ữ 22,20 l/s. Hệ số thấm K dao động từ 2,15 ữ 4,27 m/ngđ, nớc không có quan hệ
với nớc mặt.
+ Tầng KS6: Chiều rộng từ 20 ữ 140 m, chiều dày trung bình 35 m.
Q= 0,131ữ 1,688 l/s
K=0,038 ữ 0,162 m/ngđ
+ Nớc trong đứt gãy: Các đứt gãy phát triển phong phú. Vì mặt địa chất
thuỷ văn, đứt gãy F2 có thể ảnh hởng đến công trình khai thác sau này nhng cha
đợc nghiên cứu.
1.4- Địa chất công trình
Với mục đích phục vụ thiết kế khai thác cho quặng 1, 3 trong vỏ phong
hoá hoá học và quặng 2, 4 trong đới cha bị phong hoá. Khu Mỏ Cóc đợc chia ra
làm 4 đới sau.
15


1.4.1- Đới đất phủ
Lộ ra trên mặt và phân bố khắp nơi. Thành phần là sét và sét pha lẫn dăm

27 1,89





2,70
1,48

2,76

Cắt tự nhiên
Cắt bão hoà
0
C
Cbh

0bh độ
KG/cm2
KG/cm2
độ
0,16
34011

0,86 0,225

20033 0,15

K



W

W

K





Cắt tự nhiên
0
C
KG/cm

KS8
KS7
KS6
KS4
ĐM
Trị số
trung
bình

21
17
18
20
17

2

độ
0

0,306
0,25
0,257

27 53
28049
21033

0,271

27053

Cắt bão hoà
Cbh
KG/cm

0,27
0,223
0,171
0,229
0,278
0,234

2


với góc ma sát trong 28050 ữ 34023, trung bình 31050.
17


Đới đá gốc phong hoá yếu có cờng độ chịu tải tơng đối cao, ít bị biến dạng
nén dới tác dụng tải trọng ngoài, đảm bảo an toàn đối với sự hoạt động của máy
móc thiết bị và các công trình xây dựng trên mặt nhng dễ bị biến dạng trợt theo
mặt khe nứt yếu.
Bảng 1.7- Đặc trng cơ lý của đá nửa cứng
Tầng

Số mẫu

KS8
6
KS7
2
KS6
3
KS5
1
KS4
15
Đá mạch 3
Trị số trung bình

W




139
140
59
147

KG/cm2
26
40
26
20
11
7
22

KG/cm2
22,2
91,5
13,1
50
56
19
42

độ
31040
31025
28050
32035
34023
32010


0

KS8
KS7
KS6
KS5

79
19
118
20

2,73
2,74
2,82
2,95

2,83
2,84
2,88
3,05

720
1229
1397
1738

127
122

0,329
,0423


KS4 141
KS2-3 23
ĐM
Trị số trung
bình

2,78
2,72
33
2,80

2,85
2,8
2,87
2,87

1230
1103
2,89
1185

167
95
876
130


2.1- Tổ chức công tác trên mỏ
2.1.1- Chế độ công tác
Theo biểu đồ lập lịch kế hoạch làm việc các ngày trong năm, một ngày có
3 ca liên tục. (1 ca = 8 giờ)
2.1.2- Số ngày làm việc trong năm
- Số ngày làm việc của khai trờng
+ Tổng số ngày trong năm: 365 ngày
+ Số ngày ngừng làm việc: 85 ngày
Trong đó: Nghỉ chủ nhật:52 ngày
Nghỉ lễ tết: 8 ngày
Nghỉ do thời tiết: 25 ngày
Do vậy tổng số ngày làm việc của khai trờng là: 280 ngày
- Số ngày làm việc trong năm của thiết bị
(280-60).0,95=209 ngày
Trong đó:
60: Số ngày ngừng làm việc để sửa chữa
0,95: Hệ số xét đến tổn thất thời gian làm việc
- Số ca làm việc trong ngày đêm
+ Khâu khoan nổ: 3 ca/ ngày đêm
+ Khâu xúc bốc, vận tải: 3 ca/ ngày đêm
+ Khâu sửa chữa thiết bị: 2 ca/ ngày đêm
+ Hành chính sự nghiệp: 1 ca/ ngày đêm.
2.2- Các chủng loại thiết bị sử dụng
- Thiết bị khoan: CY-100
- Thiết bị xúc bốc: K- 4,6; CAT- 345B.
- Thiết bị vận tải: CAT- 725
- Thiết bị thải đá: Máy gạt T- 130.
- Máy nén khí: B-10.
- Vật liệu nổ:
+ Chất nổ: AD-1.

thể mở rộng phạm vi hoạt động tới đó với một hiệu quả kinh tế nhất định, theo
điều kiện giá thành quặng khai thác không vợt quá giá thành cho phép vốn đầu t
cơ bản, tác động của các yếu tố thời gian, tiến độ kỹ thuật, sản lợng mỏ, tổn thất
và làm nghèo quặng, phơng pháp khai thác.
Việc áp dụng hợp lý biên giới mỏ lộ thiên mang lại hiệu quả kinh tế rất
lớn cho công tác khai thác mỏ .
3.2- Xác định hệ số bóc giới hạn cho khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4:
Hệ số bóc giới hạn còn gọi là hệ số bóc kinh tế hợp lý là khối lợng đất đá
phải bóc lớn nhất để thu hồi một đơn vị khối lợng quặng với giá thành bằng giá
thành cho phép.
Hệ số bóc giới hạn còn là một chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật quan trọng của mỏ
lộ thiên, có ý nghĩa quyết định trong việc xác định biên giới mỏ, xây dựng kế
hoạch sản xuất lâu dài và ngắn hạn cho mỏ. Hệ số bóc giới hạn đợc xác định
21


gián tiếp qua các chỉ tiêu kinh tế tính toán của mỏ lộ thiên. Chủ yếu phụ thuộc
vào điều kiện kinh tế và kỹ thuật có giá trị khác nhau ở từng thời điểm khác
nhau.
Trong trờng hợp tổng quát hệ số bóc giới hạn đợc xác định theo công thức
sau.
K gh =

G cp a
b

; m 3 /m 3 ; m 3 /tấn.

Trong đó:
Gcp: Giá thành cho phép khai thác khoáng sản có ích.


22


Trong đó: Kgh, Ktb, Kbg, Kt, Ksx, Ko là hệ số bóc giới hạn, trung bình, biên
giới, thời gian, sản xuất và ban đầu của mỏ. Đơn vị tính bằng m 3/ m3; m3/tấn; tấn/
tấn.
Khai trờng mỏ Cóc đối tợng khai thác chủ yếu là quặng I tầng KS5 với
hàm lợng 37,36% P2O5; quặng II với hàm lợng 28,45% P2O5.
Với vỉa quặng dốc đứng, chiều dày vỉa ít thay đổi do đó ta chọn nguyên tắc
Kgh Kbg để xác định biên giới khai trờng mỏ Cóc nằm đảm bảo nguyên tắc sau.
- Tổng chi phí cho toàn bộ khoáng sàng là nhỏ nhất.
- Giá thành sản xuất trong mọi giai đoạn khai thác phải nhỏ hơn hay tối đa
bằng giá thành cho phép.
- Cơ sở nguyên tắc Kgh Kbg là xuất phát từ việc tính toán mức tiết kiệm
chi phí sản xuất tối đa hoặc tổng chi phí để khai thác toàn bộ khoáng sàng là tối
thiểu.
3.3.2- Nội dung phơng pháp xác định biên giới mỏ dựa trên nguyên
tắc Kgh Kbg
Có hai phơng pháp để xác định biên giới mỏ đó là phơng pháp giải tích và
phơng pháp đồ thị. Căn cứ và đặc điểm địa chất của khoáng sàng ta sử dụng phơng pháp đồ thị để xác định biên giới mỏ.
Phơng pháp đồ thị đợc tiến hành đo vẽ trực tiếp trên các lát cắt địa chất và
dùng phơng pháp đồ thị để xác định chiều sâu mỏ.
Nội dung của phơng pháp đồ thị đợc xác định nh sau:
- Trên các lát cắt địa chất kẻ các đờng song song nằm ngang, khoảng cách
lớn hơn, nhỏ hơn chiều cao tầng.
- Từ giao điểm của các đờng nằm ngang với vách và trụ vỉa kẻ các đờng
xiên biểu thị bờ dừng phía vách và bờ dừng phía trụ của vỉa với góc ổn định đã
chọn.
- Tiến hành đo diện tích quặng và diện tích đất đá tơng ứng nằm giữa hai

+ Phía bên trụ: t = 280
3.4- Xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho Mỏ Cóc Cánh 4
* Để xác định biên giới dựa vào phơng pháp đồ thị
Trên bản đồ địa chất ta chọn các tuyến mặt cắt 8- 10; 10- 12; 12- 14; 14- 16 của
khai trờng Mỏ Cóc Cánh 4 .
* Trình tự công tác tiến hành nh sau:
- Dựa vào các lát cắt đặc trng, xây dựng từ tài liệu địa chất trên 4 tuyến
mặt cắt đã chọn kẻ các đờng song song nằm ngang, khoảng cách các tầng lấy
bằng chiều cao tầng khai thác (H = 10m)
- Từ giao điểm của đờng nằm ngang với vách kẻ các đờng xiên biểu thị bờ
dừng phía vách và phía trụ
- Tiến hành đo khối lợng đất đá phải bóc và khối lợng quặng tơng ứng
khai thác đợc nằm giữa hai bờ mỏ liên tiếp và xác định hệ số bóc biên giới.
K bg =

Vi
; (m 3 /m 3 )
Pi

Trong đó
V: Thể tích đất đá bóc thứ i
P: Thể tích quặng tơng ứng thứ i.

24


B¶ng 3.1: Khèi lîng má tuyÕn l¸t c¾t 8-10

Kbg ; m³/m³


5

190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90

H,m

H×nh 3.2- §å thÞ quan hÖ gi÷a Kbg, Kgh vµ ®é s©u khai th¸c tuyÕn 10-12

26


B¶ng 3.3: Khèi lîng má tuyÕn l¸t c¾t 12- 14

25

Kbg ; m³/m³

TuyÕn 12 - 14
Kgh = 20,24 m³/m³

20
15
10
5

190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90

H,m

H×nh 3.3: §å thÞ quan hÖ gi÷a Kbg, Kgh vµ ®é s©u khai th¸c tuyÕn 12-14