Bài giảng khai thác mỏ lộ thiên

CHƯƠNG I
ĐỐI TƯỢNG VÀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN
1.1. Khái niệm và ý nghĩa của phương pháp khai thác lộ thiên
Khai thác khoáng sản có ích từ trong lòng đất được tiến hành bằng 2 phương
pháp chủ yếu sau:
Đối tượng môn học “Các quy trình sản xuất trên mỏ lộ thiên” là nghiên cứu
các phương tiện cơ giới, phương pháp và tổ chức công tác để hoàn thành các công
đoạn sản xuất khác nhau trên mỏ lộ thiên như chuẩn bị khối lượng mỏ để xúc bốc,
công tác xúc bốc, công tác vận tải và thải đá. Đối tượng của các quá trình đó là đất đá
bóc và các loại khoáng sản khác nhau.
Công tác trên mỏ lộ thiên gồm hai dạng chính: bóc đá (bóc, vận chuyển và thải
đá trên bãi thải) và khai thác (bóc, vận chuyển và công tác trên kho chứa).
Khai thác lộ thiên còn bao gồm cả công tác chuẩn bị mặt đất, các biện pháp
nhằm ổn định bờ mỏ, tầng và bãi thải, bảo vệ lòng đất và môi trường như đảm bảo chế
độ nước, ngăn ngừa tính tự bốc cháy của đất đá và khoáng sản, sự biến dạng mặt đất
và sự khôi phục đất trồng
Đặc điểm nổi bật của phương pháp khai thác lộ thiên là muốn lấy khoáng sản
phải bóc đi một lượng lớn đất phủ trên vỉa và đá bao quanh thân vỉa. Khối lượng đá
phải bóc và vận chuyển vào bãi thải phụ thuộc vào khối lượng khoáng sản khai thác và
hệ số bóc đất giới hạn. Hệ số này thay đổi trong một phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào các
điều kiện địa chất mỏ, kinh tế kỹ thuật mỏ của từng vùng và theo thời gian.
1.2. Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng của phương pháp lộ thiên:
1.2.1. Ưu điểm của phương pháp khai thác lộ thiên so với khai thác hầm lò:
- An toàn lao động cao và điều kiện sản xuất tốt do không gian khai thác rộng.
- Năng suất lao động trong các mỏ lộ thiên cao hơn, còn giá thành 1 tấn than
khai thác thấp hơn so với các mỏ hầm lò, do các mỏ lộ thiên có khả năng cơ giới hóa
cao, sử dụng các thiết bị khai thác có khả năng cao …
- Thời gian xây dựng mỏ lộ thiên nhỏ hơn thời gian xây dựng mỏ hầm lò có
cùng công suất, chi phí cho xây dựng cơ bản nhỏ hơn so với xây dựng mỏ hầm lò .
- Tiến hành khai thác chọn lọc tách riêng các loại quặng khác nhau trong quá
trình khai thác vì vậy giảm tổn thất và làm nghèo khoáng sản

- Khai thác được những khoáng sản mà phương pháp khai thác hầm lò không
khai thác được đó là những khoáng sản có khí và bụi nổ, khí độc …
1.2.2. Nhược điểm của phương pháp khai thác lộ thiên:
- Phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, các mỏ khai thác lộ thiên chịu ảnh hưởng
trực tiếp vào điều kiện khí hậu vùng miền như: mưa, nắng, gió, bão …
- Khó khăn khi bố trí bãi thải để chứa đất đá, đất bóc của mỏ, trong những
trường hợp riêng biệt nhược điểm này hạn chế việc áp dụng của phương pháp khai
thác lộ thiên.
- Cần thiết phải đầu tư chi phí cơ bản lớn trong một thời gian ngắn
- Điều kiện sử dụng phương pháp khai thác lộ thiên để khai thác khoáng sản là
rất đa dạng. Khi kỹ thuật khai thác lộ thiên ở mức độ hiện đại có thể khai thác khoáng
sản có dạng thế nằm bất kỳ, đất đá vây quanh có độ cứng bất kỳ với hệ số bóc đất 10 -
15m
3
/tấn
1.3. Những khoáng sản được khai thác bằng phương pháp lộ thiên:
Có thể áp dụng phương pháp khai thác lộ thiên để khai thác bất kỳ khoáng sản
nào kể cả loại nằm dưới nước, tuy nhiên mức độ và hiệu quả của phương pháp khai
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 1
thác lộ thiên phụ thuộc vào các chỉ tiêu đặc trưng cho điều kiện thế nằm của vỉa: chiều
dày, góc cắm, chiều dày lớp đất phủ và tính chất cơ lý của nó, các yếu tố về địa hình,
địa chất thủy văn và khí hậu.
Hầu hết các khoáng sàng được khai thác bằng phương pháp lộ thiên, người ta
phân biệt theo các dấu hiệu sau đây:
1.3.1. Theo hình dạng của khoáng sản: Địa hình mặt đất của mỏ bình nguyên,
sườn dốc, đỉnh núi, đồi mấp mô. Vỉa nằm trên đỉnh núi có thể chỉnh hợp hoặc không
chỉnh hợp với địa hình.
- Khoáng sản có kích thước gần như nhau theo mọi phương được gọi là khoáng
sàng dạng khối, dạng ổ (hình 1. a & b)
- Khoáng sản có kích thước theo hai phương lớn còn phương thứ ba không lớn

lắm được gọi là khoáng sàng dạng vỉa hay dạng mạch (hình 1. c, d, e)
- Khoáng sản có kích thước theo chiều dài một hướng gọi là khoáng sản dạng
ống, trụ (hình. 1f)
Hình 1.1. Những thế nằm chủ yếu của khoáng sản
a, b: Khoáng sàng dạng khối, dạng ổ; c, d, e: Khoáng sàng dạng vỉa hay dạng
mạch f: Khoáng sản dạng ống, trụ
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 2
c
a
b
f
d
e
1.3.2. Vị trí tương đối giữa vỉa và mặt địa hình:
Có thể là trực tiếp lộ ra ngoài hoặc bị phủ một lớp đất dày không lớn lắm,
những vỉa kiểu này luôn luôn được khai thác bằng phương pháp lộ thiên (hình 1c)
Những vỉa nằm trên đỉnh núi hoặc sườn núi tùy theo chiều dày của vỉa và khả
năng tạo nên các đường vận tải có thể là đối tượng của khai thác lộ thiên hoặc khai
thác hầm lò.
Những khoáng sản kiểu hỗn hợp nằm trong lòng núi hoặc sườn núi (hình b, f)
thường được khai thác lộ thiên ở phần trên còn hầm lò ở phần dưới).
1.3.3. Góc cắm của vỉa
Gọi là vỉa dốc thoải khi góc cắm γ nằm trong giới hạn nhỏ hơn 8
0
÷ 10
0
. Khi
khai thác các vỉa này thường không bóc đá trụ và có khả năng sử dụng bãi thải trong.
Khoáng sản nằm nghiêng có góc cắm γ = 8
0

÷ 25
0
. Khi khai thác các vỉa này
thường không bóc đá trụ nhưng khả năng sử dụng bãi thải trong bị hạn chế.
Gọi là vỉa dốc khi γ ≥ 25
0
÷ 30
0
(hình e, f). Khi khai thác các vỉa này phải tiến
hành bóc đá vách và đá trụ theo mức độ xuống sâu của công trình đáy mỏ, không cho
phép sử dụng bãi thải trong (trừ trường hợp đặc biệt)
Khoáng sản có góc nghiêng ≥ 35
0
gọi là khoáng sản dốc đứng.
1.3.4. Chiều dày vỉa:
Gọi là vỉa rất mỏng có chiều dày m ≤ 2 ÷ 3m, vỉa mỏng nếu tiến hành khai thác
bằng một tầng vỉa trung bình, nếu tiến hành khai thác bằng hai tầng hoặc hai phân
tầng. Có thể sử dụng các loại máy xúc có dung tích gầu từ 0,5 ÷ 2m
3
xe ủi và những
phương tiện khai thác khác.
Vỉa mỏng có chiều dày từ 10 ÷ 20m, khi khai thác các vỉa loại này được tiến
hành trên một tầng hoặc chia thành 2 phân tầng (hình 2a)
Vỉa có chiều dày trung bình từ 20 ÷ 30m, khi khai thác các vỉa loại này được
tiến hành trên hai phân tầng hoặc bằng nhiều phân tầng (hình 2b)
Vỉa dày có chiều dày ≥ 30m, khai thác các vỉa loại này được tiến hành 3 phân
tầng trở lên hoặc bằng nhiều phân tầng (hình 2c)
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 3
Hình 1.2. Phân loại vỉa theo chiều dày
a- Vỉa mỏng ; b- Vỉa dày trung bình ; c- Vỉa dày

a b c
1.3.5. Theo cấu tạo của vỉa:
- Vỉa đơn giản có cấu tạo đồng nhất, không có các lớp đá kẹp xen kẽ khi khai
thác không cần phải tiến hành khai thác chọn lọc
- Vỉa phức tạp chứa những loại khoáng sản với chất lượng khác nhau, có các
lớp đá kẹp xen kẽ trong vỉa. khi khai thác vỉa phức tạp cần phải khai thác chọn lọc tách
riêng khoáng sản và đất đá giảm tổn thất và làm nghèo quặng.
- Vỉa phân tán có chứa nhiều khoáng sản khác nhau, khoáng sản đúng tiêu
chuẩn chất lượng, khoáng sản phi tiêu chuẩn chất lượng. Các loại đất đá mỏ phân bố
theo một quy luật nhất định, khi khai thác các vỉa phân tán buộc phải khai thác chọn
lọc.
Tất cả các yếu tố trên trên ảnh hưởng đến công tác tổ chức sản xuất, kỹ thuật
công nghệ cũng như khả năng và sự hợp lý khi tiến hành công tác mỏ lộ thiên.
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 4
CHƯƠNG 2
NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP
KHAI THÁC LỘ THIÊN
2.1. Những thông số và thành phần chủ yếu của mỏ lộ thiên
2.1.1. Định nghĩa về mỏ lộ thiên:
Để tiến hành khai thác khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên từ mặt đất, ở
ngoài hoặc trong biên giới mỏ người ta đào các hào và các công trình mỏ cần thiết
khác nhằm mục đích lấy khoáng sản và đá bóc từ lòng đất đồng thời vận chuyển chúng
đến kho chứa hoặc bãi thải. Tổng hợp các hào hố đó gọi là mỏ lộ thiên (Hình 1)
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát của mỏ lộ thiên
1- Công trường khai thác; 2- Bãi thải; 3- Nhà máy tuyển;
4- Mặt bằng công nghiệp; 5- phạm vi đất đai của mỏ
2.1.2. Các thông số và thành phần của mỏ lộ thiên:
Kích thướt của mỏ lộ thiên được giới hạn bỡi đáy và bờ của nó, đường giới hạn
của mỏ trên mặt đất gọi là biên giới trên của mỏ, biên giới trên và dưới của nó sẽ thay
đổi trong quá trình khai thác, biên giới mỏ đến lúc kết thúc khai thác gọi là biên giới

cuối cùng còn chiều sâu của nó lúc đó gọi là chiều sâu kết thúc của mỏ.
Biên giới kết thúc của mỏ (chiều sâu kết thúc, bờ kết thúc, kích thước của mỏ
trên mặt đất và đáy mỏ) được qui định khi xác định biên giới mỏ lộ thiên (Hình 2).
Hình 2.2. Các thành phần của mỏ lộ thiên
AB- Biên giới trên của mỏ ; CD- Biên giới dưới của mỏ ; GE- Bờ công tác của mỏ ; AG và
HB- Bờ công tác của mỏ ; 1- Tầng công tác ; 2- Đai vận tải ; 3- Tầng không công tác ; H
k
-
Chiều sâu kết thúc của mỏ ; γ
v
và γ
t
- Góc dốc kết thúc của mỏ về phía vách và về phía trụ ; ϕ-
Góc dốc bờ công tác.
Bờ công tác tập hợp các tầng công tác, trên tầng công tác người ta bố trí các
thiết bị mỏ và vận tải làm việc như máy khoan, máy xúc, thiết bị vận tải và các thiết bị
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 5
1
2
BA
H
k
phụ trợ khác do đó mặt tầng công tác phải rộng. Bờ không công tác tập hợp các tầng
không công tác, trên các tầng này không có thiết bị mỏ làm việc, tầng không công tác
làm nhiệm vụ là đai vận tải, đai bảo vệ, đai an toàn, đai dọn sạch. Mặt tầng không
công tác hẹp hơn mặt tầng công tác.
Các thành phần của tầng gồm có: Mặt tầng (mặt tầng trên và mặt tầng dưới),
sườn và mép tầng
Hình 2. 3. Các thành phần của tầng
1- Mặt trên ; 2- Mặt dưới ; 3- Sườn tầng ; 4- Mép trên của tầng;

5- Mép dưới của tầng ; α- Góc dốc sườn tầng ; h- Chiều cao của tầng
2.2. Những sơ đồ và phương tiện cơ giới hóa công tác mỏ lộ thiên:
Mức độ và hình thức cơ giới hóa công tác mỏ được xác định không chỉ bằng
các kết quả kinh tế của phương pháp khai thác lộ thiên và còn phụ thuộc vào chiều sâu
và các thông số khác của mỏ. Sản lượng của nó, phương pháp mở vỉa và hệ thống khai
thác. Việc hoàn thiện cơ giới hóa làm giảm nhẹ lao động của công nhân, tăng năng
suất lao động, giảm chi phí khai thác tính cho 1 tấn khoáng sản và tăng mức tiết kiệm
của phương pháp khai thác lộ thiên.
Thực hiện cơ giới hóa công tác mỏ lộ thiên tiến hành theo nguyên tắc từ giản
đơn đến phức tạp từ cơ giới hóa từng khâu riêng biệt tới cơ giới hóa toàn bộ quá trình
công nghệ. Sự kết hợp các thiết bị và máy móc được thưc hiện cơ giới hóa quá trình
sản xuất từ khi bắt đầu tới khi kết thúc là sơ đồ cơ giới hóa. Hiện nay trên các mỏ lộ
thiên được cơ giới hóa đồng bộ, tức là cơ giới hóa hoàn toàn không chỉ ở những khâu
công nghệ chính mà cả những khâu công nghệ phụ trợ.
- Đặc điểm cơ bản của cơ giới hóa toàn bộ là số lượng, công suất và các thông
số làm việc của thiết bị trong các khâu công nghệ liền nhau.
- Những sơ đồ cơ giới hóa được xác định bỡi các yếu tố sau: Phương pháp tiến
hành công tác mỏ, độ cứng của đất đá, quy mô công tác mỏ những yếu tố thế nằm của
khoáng sản.
+ Những phương pháp chủ yếu tiến hành công tác mỏ: máy khai thác, súng bắn
nước, thiết bị vận tải thải đá, máy khoan khai thác.
+ Độ cứng của đất đá quyết định phương pháp tiến hành công tác mỏ và kiểu
loại cơ giới như: Đối với đất đá mềm không cần làm tơi bằng khoan nổ mìn, còn đất đá
rời có thể sử dụng máy xúc rôto và vận tải bằng bằng băng chuyền …
+ Quy mô khai thác xác định trước hết là công suất và kích thước của các thiết
bị sử dụng. trong các mỏ có công suất lớn với đất đá tơi, để bốc đất đá người ta thường
sử dụng băng tải hoặc thiết bị thải đá chuyên dùng.
+ Điều kiện thế nằm trước hết là góc dốc, chiều dày và chiều sâu của vỉa, xác
định khả năng bố trí bãi thải trong và lựa chọn sơ đồ cơ giới hóa
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 6

α
h
1
3
4
5
2
Trong các sơ đồ công nghệ sử dụng máy xúc gồm các khâu sau: Làm tơi đất đá
và khoáng sản, xúc bốc, vận tải và thải đá.
- Làm tơi đất đá và khoáng sản có ích:
Đất đá mỏ có độ cứng lớn (7 ÷ 14) việc làm tơi sơ bộ thường bằng phương pháp
khoan nổ mìn.
Công tác khoan nổ mìn trên các mỏ lộ thiên cần phải đảm bảo các yêu sau: Chất
lượng đất đá và khoáng sản sau nổ mìn phải đảm bảo cho máy xúc làm việc liên tục.
Khi khai thác quặng và đất đá cứng giá thành của công tác khoan nổ chiếm từ
20 ÷ 30% tổng giá thành khai thác.
Để tạo lỗ khoan trong đất đá người ta sử dụng các loại máy khoan: máy khoan
đập cáp, khoan xoay, khoan cầu, khoan đập khí nén và khoan nhiệt.
- Xúc bốc: Việc xúc bốc đất đá hoặc khoáng sản đã được làm tơi ở gương tầng
vào thùng của phương tiện vận tải thường bằng máy xúc, khi khai thác đất đá mềm và
rời không cần làm tơi sơ bộ, máy xúc xúc trực tiếp từ khối nguyên.
Máy xúc một gầu, máy xúc tay gầu, máy xúc gầu treo có dung tích từ 1 ÷ 2m
3
được áp dụng trên mỏ lộ thiên.
- Công tác vận tải đất đá và khoáng sản được thực hiện bằng vận tải bằng
đường sắt, ô tô, băng tải, ngoài ra còn vận tải bằng sức nước, trục kíp …
- Công tác thải đá: Việc đổ đất đá vào bãi thải gọi là công tác thải đá, công tác
thải đá được thực hiện bằng thiết bị xúc thải, máy ủi và các thiết bị khác.
Khi khai thác các vỉa nằm ngang và dốc thoải, đất đá thải được thải vào bãi thải
trong bằng các loại máy xúc bóc đá.

2.3. Những khái niệm chung về mở vỉa khoáng sàng:
2.3.1. Khái niện chung.
Mở vỉa khoáng sàng (mở mỏ) là tạo nên hệ thống đường vận tải, đường liên lạc
nối từ điểm tiếp nhận (kho chứa, bunke chuyển tải, bãi thải) hoặc từ hệ thống đường
vận tải quốc gia, từ bến cảng (đường thuỷ, đường bộ ). Trên mặt đất tới các mặt bằng
công tác (tầng bóc đất đá, tầng khai thác quặng, mặt bằng trung chuyển), bóc một khối
lượng đất đá khủ ban đầu (nếu cần thiết ) và tạo ra các mặt bằng công tác đầu tiên sao
cho khi đưa mỏ vào sản xuất, các thiết bị mỏ có thể hoạt động một cách bình thường
và đạt được một tỷ lệ xác định sản lượng thiết kế.
Sơ đồ mở vỉa của một mỏ lộ thiên và tập hợp toàn bộ các đường hào cơ bản
(hào vận tải chính), hào ra vào mỏ, hào dốc lên xuống giữa các tầng, các hào phụ và
hào chuẩn bị ở thời điểm đưa mỏ vào sản xuất. Trong quá trình hoạt động khai thác, sơ
đồ mở vỉa của mỏ lộ thiên phát triển và thay đổi từng phần hay toàn bộ (đôi khi). Tập
hợp các động thái đó được gọi là hệ thống mỏ vỉa của mỏ lộ thiên.
Việc mở vỉa một khoáng sàng có quan hệ chặt chẽ với việc bố trí tổng mặt bằng
khu mỏ và hệ thống khai thác sử dụng sau này.
Vị trí của công trình mỏ vỉa và hình thức mở vỉa trước hết phụ thuộc vào điều
kiện tự nhiên của khoáng sàng (địa hình mặt đất, thế nằm của vỉa)
Thiết bị kỹ thuật sử dụng và hướng phát triển công trình mỏ dự kiến. Ngoài ra
cũng cần quan tâm tới quy hoặch tổng mặt bằng công nghiệp của mỏ, nhằm đảm bảo
sự thuận lợi và hiệu quả cao giũa các khâu hoạt đọng trong dây truyền sản xuất và
quản lý mỏ sau này.
Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà vị trí công trình mỏ vỉa có thể bắt đầu từ ngoài
biên giới mỏ (gọi là mở vỉa bằng hào ngoài), từ trong biên giới mỏ (gọi là mở vỉa bằng
hào trong) Bố trí dọc theo biên giới mỏ phía trụ (mở vỉa bám bờ trụ), dọc theo vắch
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 7
hay trụ vỉa (mở vỉa bám bờ vắch hay trụ vỉa), mở vỉa vuông góc với phương vị vỉa (mở
vỉa ngang mỏ).
Hình thức mở vỉa cũng rất đa dạng: mở vỉa bằng đường hào thẳng (khi mỏ có
chiều dài theo phương lớn và số tầng ít ), mở vỉa bằng hào ziczắc (khi vận tải bằng

đường sắt), bằng hào lượn vòng hay đường xoắn ốc (khi mỏ có kích thước mặt bằng
hạn chế, vận tải bằng ôtô), bằng hào dốc (khi vận tải bằng băng tải, trục tải máng
trượt) và mở vỉa bằng hầm lò (khi khai thác trên núi cao, hay khi có thể lợi dụng các
công trình mở vỉa của phần khai thác hầm lò phía dưới).
Tiêu chuẩn để đánh giá một phương án mở vỉa hợp lý là khối lượng và thời gian
xây dựng mỏ nhỏ, cung độ vận tải đất đá ra bãi thải và quặng về kho chưá, bến cảng
nhà máy gia công chế biến ngắn, trong quá trình tồn tại của mỏ các công trình mở vỉa
ít bị di chuyển, thu hồi được tối đa tài nguyên lòng đất, tận dụng được các cơ sở hạ
tầng sãn có trong khu vực (điên nước, giao thông ), kết hợp hài hoà với các công
trình trong mặt bằng công nghiệp, ìt ảnh hưởng đến các công trình nông nghiệp khác
trong vùng lân cận, ít gây tác động làm ảnh hưởng đến môi trường.
2.3.2. Trình tự tiến hành thiết kế mở vỉa.
Việc mở vỉa khoáng sàng có quan hệ chặt chẽ đến hệ thống khai thác và việc bố
trí của công trình trên mặt đất. Phương pháp mở vỉa trước hết phụ thuộc vào hình thức
vận tải, điều kiện địa chất của khoáng sàng. Với một phương pháp mở vỉa nhất định sẽ
xác định một trật tự khai thác khoáng sàng, chế độ công tác mỏ và hiệu quả kinh tế của
khai thác lộ thiên nhất định. bởi vậy thiết kế mở vỉa là một nhiện vụ kỹ thuật kinh tế
quan trọng, đòi hỏi phải có tầm quan sát tổng thể, đồng thời trên nhiều vấn đề của
nhiều phương án nghiên cứu.
Các tài liệu gốc để thiết kế mỏ vỉa là:
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 1000, 1: 2000
- Các mặt cắt địa chất có vẽ biên giới mỏ.
- Đồng bộ và các thông số làm việc của thiết bị đã chọn.
- Phương phát triển công trình mỏ và quy mô sản lượng.
Trình tự tiến hành thiết kế mở vỉa tuỳ thuộc vào điều kiện ban đầu, thường qua các
giai đoạn sau:
+ Trên cơ sở các mặt cắt ngang và dọc xây dựng bình độ của mỏ, trên đó có vẽ
biên giới mỏ, các đường đồng đẳng tầng và địa hình mặt đất.
+ Chọn vị trí bãi thải và các công trình chủ yếu trên mặt đất như sân công
nghiệp, các công trình nhà cửa, đường sá,

+ Chọn vị trí bố trí tuyến hào vào mỏ.
+ Tính toán và chọn các thông số của tuyến đường: độ dốc dọc, bán kính cong,
hình dạng chỗ tiếp cận hào với mặt tầng công tác, chiều dài các khu vực đường có độ
dốc không đổi
+ Chọn loại hào (hào trong hoặc hào ngoài), hình dạng đường hào (cụt, lượn
vòng, xoắn ốc).
+ Xây dựng sơ đồ tuyến đường hào ở thời điểm đưa mỏ vào sản xuất.
+ Xây dựng sơ đồ tuyến đường hào trong một số biên giới trung gian của mỏ và
trong biên giới cuối cùng của mỏ.
Theo trình tự đó, với mỗi phương án tiến hành xác định khối lượng kiến thiết cơ
bản thời, gian xây dựng mỏ, biểu đồ chế độ công tác tính toán các chỉ tiêu kinh tế
chủ yếu và đánh giá so sánh kinh tế các phương án.
Sau khi chọn được phương án tối ưu, tiến hành thiết kế chi tiết các tuyến đường
hào trong và ngoài mỏ, xây dựng bản đồ sản xuất của mỏ ở thời điểm kết thúc công tác
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 8
xây dựng mỏ, ở cuối các năm sản xuất thứ nhất, thứ hai, thứ ba, và ở thời điểm kết
thúc của mỏ.
* Một số ảnh hưởng đến công tác mở vỉa
- Chọn hình thức hào mở vỉa
Khoáng sàng có thể mở vỉa bằng hào trong hoặc hào ngoài tuỳ thuộc theo địa
hình và các yếu tố nằm của khoáng sản.
- Khi mở vỉa bằng hào ngoài thì có những ưu nhược điểm sau:
1.Ưu điểm: Tuyến đường hào cố định công tác đào hào và công tác xây dựng cơ
bản (đào hào dốc, hào mỏ vỉa) trong mỏ độc lập với nhau do vậy mà rút ngắn được
thời gian xây dựng mỏ, ngoài ra còn cho phép phân chia các luồng hàng ngay từ thời
kỳ đầu sản xuất.
2.Nhược điểm: Khi chiều sâu của mỏ lớn thì khối lượng công tác đào rất lớn, do
vậy chỉ hạn chế áp dụng cho những mỏ nằm nông.
Đối với những khoáng sàng sâu thì thường áp dụng mở vỉa bằng hào trong. Hào
trong có thể bố trí trên bờ dừng của mỏ. (gọi là hào cố định) hoặc trên bờ công tác của

mỏ (gọi là hào di động). Cũng có thể ở một số tầng trên thì dùng hào cố định, còn ở
những tầng dưới thì dùng hào di động, trong trường hợp đó gọi là hào bán di động.
Khối lượng hào trong nhỏ hơn nhiều so với khối lượng hào ngoài vì một phần
lớn được tính vào khối lượng đất bóc, trong trường hợp có cùng độ sâu.
Thông thường người ta dùng phương pháp hỗn hợp các tầng phía trên thì sử
dụng hào ngoài, các tầng phía dưới thì sử dụng hào trong.
Khối lượng xây dựng cơ bản cho phép và chiều sâu hào ngoài sẽ được xác định
chính xác khi tiến hành tính toán so sánh khối lượng mỏ trên các tầng vận chuyển qua
hào và chi phí vận chuyển của mỏ với các phương án chiều sâu của hào ngoài khác
nhau.
Chỉ tiêu kinh tế đặc trưng cho sự hợp lý của khối lượng công tác mở vỉa và
chuẩn bị tầng là chi phí cho công tác chuẩn bị tính cho 1m3 khối lượng mỏ do công
trình đó phục vụ
2.3.3. Sơ đồ mở vỉa:
Tổng hợp tất cả các hào (lò) mở vỉa đảm bảo sự giao thông liên lạc giữa các
tầng công tác với các công trình tiếp nhận và chuyển tải trong mỏ, trên mặt đất trong
một chu kỳ xác định.
Sơ đồ mở vỉa được đặc trưng bằng loại hào mở vỉa, số lượng và vị trí của nó
trong không gian ứng với sự phát triển công trình mỏ trong thời kỳ xây dựng mỏ và
khai thác theo kế hoạch
Đối với HTKT không xuống sâu khi khai thác các vỉa nằm ngang việc tạo nên
sơ đồ mở vỉa được kết thúc lúc đưa mỏ vào sản xuất hoặc phổ biến hơn lúc mỏ đạt
được sản lượng thiết kế. Sơ đồ mở vỉa này còn có tác dụng cho đến khi kết thúc khai
thác mỏ.
2.3.4. Hệ thống mở vỉa: Là trình tự hình thành và thay đổi (phát triển) các sơ
đồ mở vỉa trong suốt đời mỏ để đảm bảo mở các tầng công tác đến chiều sâu cuối cùng
của mỏ. Hệ thống mở vỉa đặc trưng cho việc áp dụng một phương pháp hoặc một số
phương pháp mở vỉa ở các tầng công tác trong không gian của mỏ trong thời kỳ khai
thác khoáng sàng nói chung.
Phương pháp mở vỉa và hệ thống mở vỉa có mối liên hệ với HTKT và các thông

số của hệ thống khai thác như chiều cao của tầng, số lượng tầng công tác, chiều dài
tuyến công tác, vị trí của đới công tác, cường độ tiến triển công trình mỏ có ảnh
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 9
hưởng đến việc áp dụng những phương pháp, sơ đồ và hệ thống mở vỉa, các thông số
của nó một cách phù hợp.
2.3.5. Tuyến đường hào mở vỉa:
Tuyến hào cố định bố trí trên bờ không công tác của mỏ, tuyến hào bán cố định
bố trí trên các khu vực tạm dừng công tác bốc đá của bờ công tác, tuyến hào tạm thời
bố trí trên khu vực đang khai thác của bờ công tác.
Tuyến hào ngoài được đào từ mặt đất đến tầng mở vỉa (ED), còn tuyến hào
trong đào dọc theo bờ mỏ (DG, GV, VB, BA)
Khi chọn tuyến đường hào cần phải đảm bảo: độ ổn định của các khu vực trên
đó bố trí tuyến hào cơ bản, tăng thời gian phục vụ của chúng, thuận lợi cho việc bố trí
các ga và bãi thải trên mặt đất cũng như lối ra bãi thải, chiều dài đường trên mặt đất và
chiều dài đường nối giữa các hào và đường ở gương phải ngắn nhất.
Các thông số chủ yếu của tuyến đường hào là độ dốc khống chế, hiệu số độ cao
giữa điểm đầu và điểm cuối của tuyến, bán kính tối thiểu của các đoạn đường vòng,
chiều dài lý thuyết và chiều dài thực tế của tuyến đường, số lượng và cơ cấu của các
điểm tiếp giáp giữa đoạn bằng và đoạn dốc.
Chiều dài lý thuyết của tuyến đường được xác định theo công thức:
L
lt
=
0
0
i
H
tgI
HH
c

=
−
; m
Trong đó:
H
0
- Độ cao điểm đầu của tuyến đường , m
H
c
- Độ cao điểm cuối của tuyến đường, m
H = H
0
– H
c
; m
I- Góc nghiêng của tuyến đường, độ
i
0
- Độ dốc khống chế của tuyến đường
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 10
A
B
C
D
G
H
A
A
E
A

B
C
D
E
G
H
0
20
40
60
80
100
120
Hình 2.4. Sơ đồ tuyến đường hào cơ bản
A`
100
80
60
40
20
0
Chiều dài thực tế của tuyến đường bao giờ cũng dài hơn tuyến đường lý thuyết
do sự kéo dài đường bỡi các đoạn có độ dốc giảm của các đoạn đường cong và đoạn
tiếp giáp giữa tuyến đường hào với tầng công tác.
Vậy: L
tt
= K
d
. L
lt

L
tt
- Chiều dài thực tế .
K
d
- Hệ số kéo dài tuyến đường
Gia số tăng chiều dài của tuyến đường có thể xác định theo công thức:
∆L= nl
t
(1-
0
i
i
g
)
n- Số đoạn tiếp giáp
l
t
- chiều dài nằm ngang của đoạn tiếp giáp, m
i
g
-độ dốc được giảm của đoạn tiếp giáp, %.
Tỷ số giữa chiều dài thực tế của tuyến đường và chiều dài lý thuyết gọi là hệ số
kéo dài tuyến đường, giá trị này có thể tham khảo các số liệu sau:
Tuyến hào Hệ số kéo dài K
d
- Ngoài 1,1 ÷ 1,2
- Trong khi chỗ tiếp giáp trên độ dốc đã giảm 1,2 ÷ 1,3
- Trong khi tiếp giáp trên mặt bằng 1,4 ÷ 1,6
Độ dốc cho phép lớn nhất của tuyến đường hào xác định theo điều kiện có tải

lên dốc của thiết bị vận chuyển gọi là độ dốc khống chế của tuyến đường. Khi giảm độ
dốc khống chế thì khối lượng công tác xây dựng mỏ tăng lên nhưng đồng thời hiệu quả
sử dụng các phương tiện vận tải cũng tăng lên khi vận chuyển bằng ôtô thì độ dốc
khống chế của đường hào xác định theo điều kiện đảm bảo khối lượng vận chuyển qua
hào chính và công suất động cơ của thiết bị:
i
0
=
o
a
c
b
lWK
N
ω
η
−
270
N : Công suất động cơ, KW
η : Hiệu suất truyền động của động cơ (0,85 ÷ 0,9)
K
b
: Hệ số bì của ô tô
W
c
: Khối lượng hào cần vận chuyển qua đường hào trong ca, t/ca
l
a
: Sức cản chuyển động cơ bản của ô tô, KG/t
Giá trị độ dốc khống chế của đường hào tùy thuộc vào hình thức vận chuyển, có

thể tham khảo bảng sau:
Hình thức vận chuyển
Độ dốc khống chế %
Dốc lên Dốc xuống
Đường sắt đầu tàu điện kéo
25 ÷ 40 25 ÷ 60
Đường sắt toa xe có động cơ ô tô
60 ÷ 110 80 ÷ 120
Ôtô
60 ÷ 80 80 ÷ 120
Băng chuyền
250 ÷ 300 250 ÷ 330
Trục tải thùng cũi
250 ÷ 500 250 ÷ 500
Trục tải Skíp
500 ÷ 1000 500 ÷ 1000
CHƯƠNG 3
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 11
HỆ THỐNG KHAI THÁC VÀ ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ SỬ DỤNG
TRÊN MỎ LỘ THIÊN
3.1. Các kiểu mỏ lộ thiên:
- Kiểu mặt đất : Thuộc dạng này gồm các mỏ sa khoáng, vật liệu xây dựng,
phần lớn các kháng sàng than và quặng có thế nằm ngang và dốc thoải. Chiều sâu khai
thác của mỏ thuộc dạng này thường 40 ÷ 60m.
- Kiểu sâu: Liệt kê vào kiểu này gồm các mỏ than, quặng và phi quặng vỉa dốc
xiên và đứng, các mỏ này theo nhịp độ khai thác được xuống sâu dần dần chiều sâu
cuối cùng có thể đạt đến 800m.
- Các mỏ nằm trên sườn núi: Đặc điểm chủ yếu của các mỏ này là các vỉa đều
nằm trên mức thoát nước tự chảy.
- Các vỉa vừa nằm trên núi vừa nằm dưới sâu : Gồm các mỏ than, quặng, mỏ

nguyên liệu hoá học … địa hình mặt đất của các mỏ này rất phức tạp.
- Các mỏ nằm dưới nước: Trong trường hợp này các vỉa khoáng sản nằm dưới
nước, lớp đất phủ nằm không dày lắm (quặng nằm dưới đáy sông, hồ, thềm lục địa).
Các mỏ lộ thiên nói trên khác nhau bỡi công tác chuẩn bị, trình tự khai thác vị
trí thải và đồng bộ cơ giới hoá khai thác mỏ.
Khai thác mỏ kiểu mặt đất là kinh tế nhất, trong đó khoáng sản được khai thác
ngay trên toàn bộ chiều dày của nó còn đất đá bốc được đổ vào bãi thải trong.
Khi khai thác mỏ kiểu sâu đất đá bóc và khoáng sản được bốc theo từng lớp với
một trình tự nhất định, khối lượng mỏ phải chở lên mặt đất còn đá bóc phải đổ ra bãi
thải ngoài.
Khi khai thác các mỏ nằm trên sườn núi thì khối lượng mỏ thường được vận
chuyển từ trên xuống dưới hoặc có thể lợi dựng lực trọng lượng để đưa quặng xuống
dưới.
Việc khai thác mỏ kiểu vừa trên núi vừa dưới sâu có đặc tính trung gian giữa
kiểu 2 và 3
3.2. Kích thướt và hình dạng khai trường :
- Khai trường mỏ lộ thiên là một vật thể khối hình học được đặc trưng bằng
chiều dài và chiều rộng của nó trên mặt đất cũng như chiều sâu. Khai trường mỏ lộ
thiên còn bao gồm cả phần đất dùng để bố trí bãi thải mặt bằng công nghiệp và các
công trình phục vụ sản xuất khác.
- Chiều sâu cuối cùng của mỏ kiểu mặt đất được xác định bằng các điều kiện tự
nhiên và thay đổi không nhiều trong suốt thời kỳ tồn tại của mỏ, chiều sâu cuối cùng
của mỏ kiểu sâu, kiểu nằm trên núi và kiểu hỗn hợp được quy định khi thiết kế mỏ.
- Chiều dài đáy mỏ L
đ
và chiều rộng của nó B
đ
được xác định khi khoanh biên
giới mỏ trên mức chiều sâu kết thúc của nó. Kích thướt nhỏ nhất của đáy mỏ được quy
định trên cơ sở đảm bảo điều kiện an toàn khi xúc bốc và chất tải (L

đ
≥ 100m ; B
đ
≥
30m)
- Góc dốc kết thúc của bờ mỏ được quy định bỡi điều kiện ổn định của bờ cũng
như đảm bảo bố trí các đai bảo vệ trên bờ mỏ. Chiều dài trên mặt đất của mỏ theo
phương L
m
và chiều rộng của nó B
m
được quy định bỡi kích thướt của vỉa và đáy mỏ.
Chiều sâu của mỏ và góc dốc kết thúc của bờ mỏ, điều kiện địa hình và điều
kiện địa chất công trình và thuỷ văn.
Các thông số của khai trường cần phải đảm bảo sử dụng có hiệu quả thiết bị mỏ
và vận tải, chiều dài của khai trường phải tương ứng với sản lượng của mỏ.
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 12
L
t
=
n
LfNLL
xxdm
=
+
2
; m
L
t
: Chiều dài trung bình của khai trường, m

F : Hệ số dự trữ của gương.
N
x
: Số máy xúc làm việc trên khai trường
L
x
: Chiều dài của một tuyến xúc, m
N : Số tầng công tác.
* Tăng chiều dài khai trường có những ưu điểm sau :
Tăng trữ lượng khoáng sản trong giới hạn của khai trường có khả năng tăng sản
lượng của mỏ.
Giảm hệ số bốc trung bình và giảm hệ số bốc thời gian do giảm khối lượng bốc
hai đầu mỏ, giảm chi phí chung và giá thành khai thác khi tăng sản lượng mỏ và giảm
hệ số bốc thời gian.
* Nhược điểm khi tăng chiều dài khai trường :
Tăng quãng đường vận chuyển của các phương tiện vận tải theo các mặt tầng
công tác cũng như theo các đai vận tải, tăng thời gian chuyến xe.
Tăng khối lượng chuẩn bị để đảm bảo tăng sản lượng mỏ do tăng chiều dài hào
chuẩn bị, số hào ra vào tầng.
Bỡi vậy việc tăng hoặc giảm quá mức chiều dài của khai trường (tuyến công
tác) sẽ dẫn đến tình trạng làm xấu các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công tác mỏ lộ
thiên.
* Người ta có thể chia hình dạng và kích thướt của khai trường theo các kiểu
sau : Kiểu bình thường, kiểu dài và kiểu tròn.
- Kiểu bình thường được đặc trưng bỡi tỷ số giữa chiều dài khai trường L
m
và
chiều rộng của nó B
m
không lớn lắm còn chiều sâu kết thúc của mỏ dưới 100m.

- Kiểu dài là khai trường có kích thướt rất lớn theo phương (L
m
= 3 ÷ 5km)
chiều sâu của mỏ đạt đến 150 ÷ 200m.
- Kiểu tròn được đặc trưng với các mỏ có chiều sâu bất kỳ khi khai thác các vỉa
dạng ổ có chiều sâu lớn 200 ÷ 800m
3.3. Định nghĩa và phân loại hệ thống khai thác (HTKT) :
3.3.1. Khái niệm chung:
Hệ thống khai thác mỏ lộ thiên là trình tự hoàn thành công tác mỏ trong biên
giới một khai trường hay một khu vực của nó. Hệ thống đó cần phải đảm bảo cho mỏ
lộ thiên hoạt động an toàn, kinh tế, đảm bảo sản lượng yêu cầu, thu hồi tối đa tài
nguyên trong lòng đất, bảo vệ môi trường xung quanh khi khai thác khoáng sản có ích.
Hệ thống khai thác là trình tự hoàn thành các công tác khai thác và công tác mở vỉa
chuẩn bị tầng trong giới hạn khai trường.
- Khi khai thác các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng thì việc chuẩn bị tầng mới
được tiến hành không chỉ trong một thời kỳ sản xuất bình thường để tạo nên tuyến bốc
đá và khai thác mới, do vậy hệ thống khai thác lúc này được đặc trưng bằng trình tự
hoàn thành
Công tác bóc đất khi khai thác khoáng sản có ích và chuẩn bị tầng mới. Những
HTKT như vậy có thể gọi là HTKT xuống sâu.
- HTKT đối với các vỉa nằm ngang và dốc thoải trong thời kỳ khai thác được
đặc trưng chỉ bằng trình tự tiến hành công tác bốc đá và khai thác và sự thay đổi chiều
dài tuyến công tác hoặc chiều cao tầng, kích thước của mặt tầng công tác. Những
HTKT như vậy có thể gọi là HTKT không xuống sâu.
3.3.2. Phân loại: Theo hướng dịch chuyển của tuyến công tác người ta chia ra:
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 13
- HTKT dọc, một bờ hay hai bờ công tác trong đó tuyến bốc đá và tuyến khai
thác dịch chuyển song song với trục dài của khai trường .
- HTKT ngang một bờ hay hai bờ công tác trong đó tuyến bốc đá và tuyến khai
thác dịch chuyển song song với trục ngắn của khai trường .

- HTKT rẽ quạt trong đó tuyến bốc đá và bóc đá dịch chuyển theo hình rẽ quạt
với mộ trung tâm quay hay nhiều trung tâm quay
- HTKT vành khuyên trong đới công tác bao trùm tất cả các bờ mỏ theo chu vi
của mỏ, việc khai thác được tiến hành bằng những dải vành khuyên từ trung tâm tới
biên giới của khai trường hoặc ngược lại.
- Trong tất cả các phương án HTKT chỗ để bố trí bãi thải có ý nghĩa quan trọng
nhất, vị trí bãi thải xác định hướng vận chuyển của đất đá bóc
Ngoài ra hệ thống khai thác cũng có liên quan mật thiết với đồng bộ thiết bị sử
dụng thông qua các thông số làm việc của khai trường và các đặc tính của thiết bị.
Hệ thống khai thác xác định trình tự hoàn thành công tác mỏ thì đồng bộ thiết
bị xác định lại công suất và bố trí thiết bị, đảm bảo sự hoàn thành khối lượng công tác
mỏ với trật tự xác định mối quan hệ giữa hệ thống khai thác và kết cấu đồng bộ thiết bị
sử dụng trong mỏ lộ thiên thể hiện bởi các yếu tố của hệ thống khai thác như :
Chiều cao tầng, chiều rộng mặt tầng công tác, độ dốc dọc tuyến đường, chiều
dài tuyến công tác, chiều dài luồng xúc với thông số làm việc của các thiết bị sử dụng.
Bảng phân loại hệ thống khai thác ở mỏ lộ thiên
Kí hiệu
Hướng phát triển theo
bình đồ
Vị trí bãi thải
Hướng phát triển
theo mặt cắt
Nhóm HTKT không xuống sâu (A)
AD
Dọc, một bờ công tác (m)
Với bãi thải trong (a)
hoặc bãi thải ngoài (b)
Lớp ngang (ng)
hoặc lớp dốc
nghiêng(d)

Dọc, hai bờ công tác (h)
AN
Ngang, một bờ công tác (m)
Ngang, hai bờ công tác (h)
AR
Rẽ quạt tâm quay cố định (c)
Rẽ quạt tâm quay thay đổi(t)
AV
Vành khuyên ly tâm (g)
Vành khuyên hướng tâm (n)
Nhóm HTKT xuống sâu (B)
BD
Dọc, một bờ công tác (m)
Với bãi thải ngoài (b)
Lớp ngang (ng),
lớp dốc nghiêng(d)
hoặc dốc đứng (đ)
Dọc, hai bờ công tác (h)
BN
Ngang, một bờ công tác (m)
Ngang, hai bờ công tác (h)
BR Rẽ quạt tâm thay đổi(t)
BV Vành khuyên ly tâm (g)
Ghi chú: Cách ghi ký hiệu HTKT, ví dụ: HTKT xuống sâu, với tuyến công tác
dọc, hai bờ công tác, bãi thải ngoài khai thác theo lớp dốc nghiêng: BD (h, b, d)
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 14
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 15
Hình 3.1. Các hệ thống khai thác trên mỏ lộ thiên
A- Không xuống sâu ; B- Xuống sâu ; m- Một bờ công tác ; h- Hai bờ công tác
I- Tuyến dọc ; N- Tuyến ngang ; R- Tuyến rẻ quạt ; V- Tuyến vành khuyên

g- Từ giữa ra (li tâm) ; n- Từ ngoài vào (hướng tâm)
3.4. Hệ thống khai thác dọc và ngang:
Hệ thống khai thác dọc và ngang là hệ thống khai thác có tuyến công tác bố trí
dọc theo hoặc vuông góc với đường phương của vỉa.
- Đặc tính của HTKT dọc và ngang khi khai thác các vỉa nằm ngang hoặc dốc
thoải là vị trí và kích thướt của đới công tác theo chiều thẳng đứng không thay đổi
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 16
hoặc thay đổi không đáng kể, tuyến công tác chỉ phát triển theo phương nằm ngang
với khoảng cách dịch chuyển trung bình hàng năm là: V
n
=
m
m
Lhn
A

, m/năm
Trong đó:
A
m
- Khối lượng mỏ hàng năm, m
3
/năm ; n- Số tầng công tác ; L
m
- Chiều dài
trung bình của mỏ, m ; h- Chiều cao tầng, m
Tốc độ dịch chuyển ngang của tuyến công tác phụ thuộc vào chiều dày vỉa
quặng, hình thức cơ giới hóa, sản lượng mỏ và các yếu tố khác.
Đối với các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng thì đặc điểm của hệ thống khai thác
dọc và ngang là kích thướt và vị trí của đới công tác luôn thay đổi, công trình mỏ chủ

yếu phát triển theo hướng xuống sâu cho đến thời điểm kết thúc khai thác.
- Trường hợp chung khi khai thác các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng, tuyến công
tác dịch chuyển song song có thể có 7 phương án vị trí ban đầu và phương phát triển
của công trình mỏ.
Hình 3.2. Các phương án vị trí ban đầu và phương phát triển của công trình
mỏ
- Các phương án 1&2 áp dụng trong điều kiện đơn giản, điều hòa được khối
lượng công tác xúc bốc và chuẩn bị tầng, có khả năng vận chuyển tập trung và đường
hào cơ bản được bố trí cố định trên bờ dừng của mỏ. Nhưng có nhược điểm là tuyến
công tác ngắn, tổ chức làm việc khó khăn và chất lượng quặng không được đảm bảo
do trên mọi tầng đồng thời phải tiến hành hai công tác xúc bốc đất đá và khai thác
quặng.
- Phương án 3&4 có khối lượng công tác xây dựng cơ bản là nhỏ nhất nhưng
điều kiện sản xuất cũng khó khăn do các công trình hào cơ bản không cố định phức tạp
trong việc xây dựng, bảo dưỡng đường sá và dự trữ sản xuất không có hoặc có không
đáng kể.
- Phương án 5, công trình mỏ bắt đầu phát triển từ bờ mỏ phía vách do vậy khối
lượng công tác xây dựng cơ bản rất lớn, thời hạn đưa mỏ vào sản xuất bị kéo dài,
nhưng có ưu điểm là khối lượng công tác xúc bốc trong thời kỳ sản xuất bình thường
tương đối nhỏ và điều hòa, các hào cơ bản được bố cố định trên bờ dừng của mỏ nên
tổ chức xây dựng bảo dưỡng đường sá và vận chuyển được cải thiện.
- Khi sử dụng phương án 6 công trình mỏ bắt đầu phát triển từ bờ mỏ phía trụ,
hào cơ bản được bố trí cố định trên bờ dừng của mỏ mà không cần bạt thêm bờ mỏ,
giảm được một cách đáng kể khối lượng xây dựng cơ bản và nhanh chóng đưa mỏ vào
sản xuất.
Trình tự tiến triển công trình mỏ chủ yếu phụ thuộc vào độ dốc của vỉa, khi khai
thác các vỉa dốc nghiêng thì công trình mỏ thường phát triển theo phương án 6 từ bờ
trụ sang bở vách. Dùng HTKT dọc một bờ công tác (h.a) hào vận chuyển có thể là
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 17
5

3
7
7
4
6
1
2
tuyến vòng hoặc tuyến cụt, tùy kích thướt và hình dạng của khai trường, hình thức vận
chuyển và sản lượng mỏ lộ thiên. Khi độ dốc của vỉa tăng, theo phương án 6 khối
lượng công tác xây dựng cơ bản cũng tăng lên rất nhanh, do vậy đối với các vỉa dốc
đứng thường áp dụng phương án 3 & 4 - HTKT dọc, hai bờ công tác, công trình mỏ
bắt đầu phát triển từ giữa ra 2 phía (h.b), khi áp dụng HTKT này thì sự phát triển công
tác mỏ trên 2 bờ không đều nhau, do khối lượng đất bóc bên bờ trụ bao giờ cũng nhỏ
hơn so với bên bờ vách.
- Khi dùng HTKT ngang 2 bờ công tác (Phương án 7) thì khối lượng công tác
xây dựng cơ bản tương đối nhỏ và khoảng cách vận chuyển là ngắn nhất (h.d) nhưng
đòi hỏi tốc độ dịch chuyển ngang và tốc độ xuống sâu của công trình mỏ lớn.
Đa số các trường hợp khai thác vỉa dạng lòng máng phải đều sử dụng HTKT
dọc hai bờ mỏ với đới công tác thay đổi - công trình mỏ bắt đầu từ 2 vách vỉa phát
triển vào giữa, phương phát triển của tuyến công tác vuông góc với đường phương của
vỉa (h.e)
Để cải thiện điều kiện ổn định của bờ mỏ, đôi khi tận dụng được từng phần bãi
thải trong, khi khai thác vỉa dạng lòng máng tuyến công tác cũng có thể phát triển theo
đường phương của vỉa với vị trí ban đầu của hào chuẩn bị là điểm có chiều dày lớp đất
phủ nhỏ nhất (h.g)
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 18
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 19
bc
a
b

c
Hình 3.3. Hệ thống khai thác các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng
a,b- Dọc một và hai bờ công tác ; c,d- Ngang một và hai bờ công tác ;
e,g- Hệ thống khai thác dọc và ngang đối với các vỉa dạng lòng máng
3.5. Hệ thống khai thác rẻ quạt và vành khuyên:
3.5.1. HTKT rẻ quạt : HTKT có tuyến công tác phát triển không song song
với nhau mà chéo nhau theo dạng rẻ quạt với một tâm quay hay nhiều tâm quay
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 20
Hình 3.4. Hệ thống khai thác rẻ quạt của mỏ lộ thiên có vỉa cắm dốc
HTKT rẻ quạt thường được áp dụng đối với các khống sàng có vỉa dốc thoải
và nằm ngang, thiết bị vận chuyển là đường sắt đơi khi kết hợp máy xúc nhiều gầu để
chuyển đất bóc từ gương cơng tác vào bãi thải trong.
- Khi khai thác các vỉa dốc và có kích thướt mặt bằng hạn chế cũng có thể dùng
HTKT rẻ quạt phân tán với hệ thống tuyến hào xoắn ốc. Điểm quay của tuyến cơng tác
trên mỗi tầng là điểm tiếp giáp giữa đoạn nằm ngang của tuyến với hào mở vỉa. Nhược
điểm chính khi áp dụng HTKT rẻ quạt trên các mỏ lộ thiên có vỉa cắm dốc là sự phân
bố khối lượng cơng tác xúc bóc của các thời kỳ sản xuất khơng hợp lý. Ở thời kỳ đầu
sản xuất khối lượng đất bóc là lớn nhất sau đó giảm dần cho đến khi kết thúc mỏ.
Đặc điểm chủ yếu của HTKT rẻ quạt là tốc độ dịch chuyển của mọi điểm trên
cùng một tuyến cơn tác khơng như nhau, tốc độ dịch chuyển của mọi điểm trên cùng
một tuyến cơng tác khơng như nhau, càng xa tâm quay tốc độ dịch chuyển càng lớn và
tại mút của tuyến cơng tác tốc độ dịch chuyển là lớn nhất. Do vậy hướng đi của các
máy xúc trên các tầng và của một máy xúc ở các thời điểm khác nhau trên một tầng là
khơng như nhau.
3.5.2. HTKT vành khun - ly tâm:
Áp dụng cho các thân quặng tương đói ngắn có dạng mặt bằng tròn xoay và các
khống sàng khai thác vật liệu xây dựng tự nhiên. Đặc điểm của HTKT này là tuyến
cơng tác phát triển đều từ trung tâm về mọi phía với kích thướt (chiều dài) ngày càng
lớn (h.a). Đối với các khống sàng mạch quặng có dạng vòm thường được áp dụng
HTKT vành khun - hướng tâm (H.b), với phương phát triển của tuyến cơng tác là từ

ngồi biên vào trung tâm. Đặc điểm của HTKT vành khun - hướng tâm là kích thướt
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 21
của tuyến cơng tác ngày càng ngắn lại và đạt tới giá trị nhỏ nhất khi kết thúc cơng
trình mỏ ở trung tâm.
- HTKT này thường áp dụng để khai thác các mỏ granit, đá hoa, hoặc khai thác
các mỏ than có dạng lòng chảo, vỉa cắm khơng dốc lắm và điều kiện địa hình cho
phép.
- Nhược điểm chủ yếu khi sử dụng các hình thức HTKT vành khun là sự
phân bố khơng đều của khối lượng cơng tác qua các giai đoạn sản xuất và sự thay đổi
chiều dài tuyến cơng tác trên các tầng q lớn dẫn đến sự thay đổi số lượng thiết bị cần
thiết bị bố trí trên đó.
Hình 3.5. Hệ thống khai thác vành khuyên hướng tâm và li tâm
3.6. Hệ thống khai thác trên các mỏ đá:
3.6.1. Hệ thống khai thác (HTKT) khấu theo lớp dốc đứng, cắt tầng nhỏ :
Hệ thống khai thác khấu theo lớp dốc đứng, cắt tầng nhỏ được nghiên cứu và áp
dụng trên một số mỏ đá nhỏ. Ưu điểm của HTKT này là đầu tư cơ bản nhỏ, thời gian
xây dựng mỏ ngắn, khơng đòi hỏi các thiết bị đắt tiền, tận dụng các thiết bị sẵn có hiện
nay ở các mỏ đá, phù hợp với điều kiện địa hình dốc đứng, khó khăn trong việc đưa
thiết bị lớn lên núi.
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 22
Nhược điểm của phương pháp này là sản lượng không cao năng suất lao động
thấp, công việc thủ công trên tầng còn nhiều, điều kiện an toàn lao động kém. Bên
cạnh đó kỹ thuật tạo mặt tầng còn chưa hoàn thiện, tỷ lệ đá lưu lại trên các tầng lớn.
Khoáng sàng được khấu lần lượt theo từng tầng từ trên xuống dưới, từ trên
cùng đến tầng cuối cùng, hết lớp ngoài đến lớp trong.
Hình 3.6. Trình tự khấu các tầng từ trên xuống dưới
Đá tơi vụn khi nổ được hất xuống chân núi khoảng15 ÷ 20%, đá lưu lại trên các
đai bảo vệ sẽ lần lượt dọn sạch bằng thủ công khi chuẩn bị khai thác xuống tầng đó.
Để nâng cao sản lượng của mỏ có thể khoan nổ đồng thời một lúc trên nhiều
tầng theo thứ tự tầng trên tiến trước, tầng dưới tiến sau.

Để đảm bảo an toàn cho máy xúc, tuyến công tác được chia làm 3 khu vực :
khu vực 1 tiến hành khoan nổ, cậy gỡ ở gương công tác, khu vực 2 khoan nổ lần 2 phá
đá quá cỡ ở chân tuyến và là khu vực dự trữ, khu vực 3 để cho thiết bị xúc bốc và vận
tải ở chân tuyến làm việc.
Các thông số cơ bản trong phương pháp khai thác này là chiều cao tầng h, chiều
rộng mặt tầng B, chiều rộng đai bảo vệ B
v
, Góc nghiêng bờ công tác ϕ , số lượng búa
khoan cần thiết N và chiều dài khu vực khấu L
k
.
- Chiều dài khu vực xúc phụ thuộc vào sản lượng mỏ hàng ngày, số ngày cần
thiết để xúc hết đống đá nổ mìn cũng như phụ thuộc vào lượng xuất đá của một tầng
và số tầng đồng thời làm việc.
L
k
=
nhW
kTQ
ng


; m
Trong đó:
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 23
α
w
ư
B
1

2
3
4
5
6
γ
1
Q
ng
- Sản lượng ngày của mỏ, m
3
/ngày ; T- Thời gian dự trữ để xúc hết đống đá,
ngày ; k- Hệ số dự trữ kể đến tổn thất đá khi nổ và rơi ; W- Đường kháng chân tầng, m
; h- Chiều cao tầng, m ; n- Số tầng đồng thời hoạt động.
Đồng bộ thiết bị sử dụng cho phương pháp này chủ yếu tập trung ở chân tuyến,
các khâu công tác ở gương khai thác chủ yếu thực hiện bằng thủ công và bán cơ giới.
Hình 3.7. Hệ thống khai thác khấu theo lớp dốc đứng, cắt tầng nhỏ
1- Máy xúc ở chân núi ; 2- Ôtô ; 3- Máy khoan nhỏ ;
4- Các lỗ khoan trên tầng ; 5- Đường cho máy ủi lên bạc ngọn
3.6.2. Hệ thống khai thác (HTKT) khấu theo lớp xiên xúc chuyển :
HTKT này áp dụng khi điều kiện địa hình không cho phép đưa các thiết bị vận
tải lên núi, hoặc khi cung độ vận tải trên núi quá lớn. Khai thác theo lớp xiên xúc
chuyển có thể áp dụng để khai thác trên toàn bộ chiều cao của khoáng sàng hoặc chỉ
áp dụng cho từng phần của nó.
* Ưu điểm: Khả năng cơ giới hoá cao, có thể đáp ứng nhu cầu sản lượng lớn và
điều kiện an toàn tốt hơn.
* Nhược điểm: Làm tăng khối lượng công tác mở vỉa và chuẩn bị, sau mỗi lớp
khấu thiết bị xúc bốc phải chuyển từ tầng thấp nhất lên tầng cao nhất, ở giai đoạn đầu
của mỗi lớp khai thác khối lượng đá tiêu hao tạm thời để lấp nay các đai bảo vệ lớn
Khấu xong mỗi tầng lại phải tiến hành dọn sạch đá trên đa i bảo vệ của tầng kế

tiếp. Thiết bị xúc chuyển trong phương pháp này có thể là máy xúc, máy ủi hoặc máy
bốc.
Các thông số cơ bản trong phương pháp khai thác này là chiều cao tầng h, chiều
rộng khoảnh khai thác A, chiều rộng đai bảo vệ Bv …
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 24
Hình 3.8. Hệ thống khai thác khấu theo lớp xiên
xúc chuyển bằng máy ủi hoặc máy bốc
1- Máy xúc ; 2- Ơtơ tải đá ; 3- Máy khoan ; 4- Đường chuyển thiết bị lên núi
5- Đống đá ở chân tuyến
- Chiều cao tầng hợp lý để năng suất làm việc của máy xúc cao nhất là 13m, khi
dùng máy xúc 2 - 3m
3
thì h = 7 ÷ 10m, và 5 ÷ 7m cho máy xúc có dung tích gầu nhỏ
hơn 2m
3
- Chiều rộng khoảnh khai thác (dải khấu) khi xúc chuyển bằng máy xúc là:
A = 0,8 (R
x
+ R
d
) - B
v
; m
Trong đó:
R
x
, R
d
- Bán kính xúc và bán kính dễ lớn nhất của máy xúc, m ; B
v

- Chiều
rộng đai bảo vệ, xác đònh theo điều kiện rơi của đá tơi vụn
B
v
= h(cotgϕ ÷ cotgα), m
Trong đó:
α- Góc nghiêng sườn tầng (α = 80 ÷ 85
0
) ; ϕ- Góc nghiêng bờ công tác, bảo
đảm cho đá lăn xuống hết chân tuyến thường (ϕ = 55 ÷ 60
0
)
Chiều rộng đai bảo vệ tương ứng với chiều cao tầng
h(m) 4 6 8 10 12 15
B
v
(m) 2,5 4 5 6 7,5 9
Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 25