đồ án tốt nghiệp trường đại học mỏ địa chất đề tài khai thác mỏ quặng sắt thạch khê huyện thạch hà tỉnh hà tĩnh

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 1 Lớp Khai thác A.K53
CHƯƠNG 1
TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU MỎ VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA
CHẤT CỦA KHOÁNG SÀNG
1.1. Vị trí và đặc điểm địa lý tự nhiên.
1.1.1. Vị trí địa lý.
Mỏ quặng sắt Thạch Khê nằm trên địa phận 3 xã Thạch Khê, Thạch Đỉnh và
Thạch Hải thuộc huyện Thạch Hà - tỉnh Hà Tĩnh, cách thành phố Hà Tĩnh 8 km
về phía Đông, trung tâm của mỏ cách bờ biển Đông khoảng 1,6 km. Tọa độ địa
lý khu mỏ như sau:
Kéo dài từ 10555’30’’ đến 10559’00’’ độ kinh đông.
Rộng từ 1820’00’’ đến 1826’00’’ vĩ độ bắc.
Thuộc tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 5000. Diện tích nghiên cứu mỏ sắt Thạch Khê
khoảng 8 km
2
.
1.1.2. Hệ thống giao thông:
1. Đường bộ:
Quốc lộ 1A chạy qua thành phố Hà Tĩnh, có đường ôtô vận tải theo hướng
Đông – Đông Bắc từ mỏ tới thành phố Hà Tĩnh dài 8 km.
2. Đường thủy:
Phía Bắc mỏ có cảng Cửa Sót cách mỏ khoảng 3 km. Sông Cửa Sót có chiều
sâu lớn và chiều rộng từ 1 – 2 km (thay đổi do thủy triều), tàu thuyền có tải
trọng lớn đi lại thuận tiện.
Phía Nam mỏ có cảng nước sâu Vũng Áng cách mỏ khoảng 40 km, phục vụ
tàu có trọng tải lớn.
3. Đường sắt
Đường sắt nối từ Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh nằm ở phía Tây vùng
mỏ cách 24 km.

1.1.3. Đặc điểm địa hình, khí hậu, sông suối.
1.1.3.1. Địa hình:
Địa hình khu mỏ tương đối bằng phẳng phân bố trên bãi cát ven biển, độ
cao tuyệt đối của bề mặt phần trung tâm là +5 ÷ +7m. Theo cốt cao địa hình có
thể phân chia khu mỏ ra làm 3 dải phát triển theo hướng Tây – Bắc.
- Dải phía đông: Dải này nằm ven biển, nó có chiều rộng khoảng 1km và
bao gồm các cồn cát tương đối lớn liên tiếp tạo thành một miền địa hình cao
ngăn cách khu mỏ với biển. Nơi cao nhất 19,65 m, phổ biến từ 10 ÷ 15 m.
- Dải trung tâm: Dải này bao trùm toàn bộ diện tích có quặng, chiều rộng dải
khoảng 1,5 km. Địa hình bằng phẳng. Độ cao phổ biến từ 6 ÷ 7 m. Ở phía Nam
có một số cồn cát nhỏ, độ cao từ 10 ÷ 12 m.
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 2 Lớp Khai thác A.K53
- Dải phía Tây và Tây Bắc: Dải này có chiều rộng khoảng 600 ÷ 700 m. Nó
gồm các cồn cát nhỏ, chạy nối tiếp nhau, tạo thành một miền hẹp kéo dài lên tận
đồi Kiều Mộc. Độ cao phổ biến từ 9 ÷ 12 m. Riêng đồi Kiều Mộc có độ cao
66,91m. Xa hơn nữa về phía Tây Bắc khu mỏ có núi Nam Giới cao 373 m.
1.1.3.2. Đặc điểm mạng sông suối, ao, hồ.
Mỏ sắt Thạch Khê chạy dài theo bờ biển. Nó nằm giữa bờ biển Vịnh Bắc Bộ
và sông Thạch Đồng. Sông này nối với sông Cửa Sót. Khoảng 3 km về phía Tây
Bắc khu mỏ là cửa sông Cửa Sót. Cửa sông rộng thông ra biển. Khi thủy triều
dâng cao nhất mực nước tối thiểu ở cốt + 1,76 m. Trong khu mỏ có hai hồ nhỏ.
Hiện nay, dọc theo sông Thạch Đồng và Rào Cái đã có hệ thống đê bảo vệ khu
mỏ từ phía Tây khỏi lũ lụt từ sông vào mùa mưa.
1.1.3.1. Đặc điểm khí hậu:
Khí hậu của vùng mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới. Từ tháng 1 đến tháng 5
là mùa khô. Từ tháng 6 đến tháng 12 là mùa mưa. Từ tháng 9 đến tháng 11
thường có những trận mưa kéo dài và gió bão. Lượng mưa trung bình hàng năm
từ 2 500 đến 2 800 mm. Lượng mưa trong tháng 4 khoảng 75,7 mm. Lượng

mưa trong tháng 10 khoảng 875,1 mm. Lượng mưa tập trung chủ yếu từ tháng 6
đến tháng 12 với tổng lượng mưa đo được là 2 390,5 mm chiếm 89,1% tổng
lượng mưa cả năm. Số ngày có mưa trong năm là 124 đến 150 ngày. Lượng
mưa cực đại đo được trong 1 ngày đêm là 657 mm. Lượng nước bốc hơi từ
1300 ÷ 1800 mm. Vào mùa xuân và mùa thu nhiệt độ từ 16C ÷ 20C, mùa
đông 6C ÷ 15C, còn vào mùa hè nhiệt độ lên tới 28C ÷ 38C.
Tại khu mỏ có 3 hướng gió: Gió mùa đông bắc chủ yếu thổi từ tháng 9 đến
tháng 11 với tốc độ cấp 4 ÷ 5 cho đến cấp 7 mang theo không khí lạnh và mưa
phùn kéo dài hoặc mưa rào. Gió Đông nam và gió Nam làm cho không khí mát
mẻ kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8. Gió Tây làm cho không khí khô và ngột
ngạt.
1.1.6. Đặc điểm kinh tế - xã hội.
Tỉnh Hà Tĩnh nằm ở miền trung của Việt Nam, phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An,
Nam giáp tỉnh Quảng Bình và Tây giáp Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, phía
Đông giáp với biển Đông.
Diện tích của tỉnh là 6 055 km
2
. Dân số 1270 000 người (2009). Tỉnh Hà
Tĩnh có 1 thành phố là Hà Tĩnh, 1 thị xã là Hồng Lĩnh và 10 huyện, 80% địa
bàn của tỉnh là địa hình đồi núi. Dải hẹp dọc bờ biển có địa hình tương đối
phẳng, có 104 nghìn ha là diện tích canh tác nông nghiệp. Độ dài bờ biển là 137
km. Vùng nước ven bờ biển có nhiều hải sản.
Rừng phủ 165 nghìn ha, chủ yếu là rừng trên núi cao. Có rừng Vũ Quang là
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 3 Lớp Khai thác A.K53
rừng nguyên sinh được bảo tồn.
Ngoài mỏ Thạch Khê tỉnh còn có mỏ thiếc Sơn Kim cách Hà Tĩnh 115 km
về phía Tây, mỏ than Hương Khê và đá ốp lát, nhiều nơi có dấu hiệu vàng sa
khoáng. Trong tỉnh còn có nhiều khu mỏ vật liệu xây dựng (cát, sỏi và đá xây

dựng). Mỏ đá granit ở gần khu mỏ Thạch Khê, rất thuận lợi cho sản xuất đá
dăm đạt công suất 126 triệu m
3
/năm. Trên địa bàn tỉnh có 170 đơn vị xây dựng,
trong đó có 8 đơn vị là của nhà nước, 7 đơn vị xây dựng cầu - đường.
Dân số ở tuổi lao động vào năm 2003 là 596 nghìn người. Dự kiến mức tăng
thêm 35 nghìn người vào năm 2005 và 68 nghìn người vào năm 2010. Lực
lượng lao động không có tay nghề và trình độ chiếm 90%, làm ruộng 80%, chỉ
có 3,5% có trình độ trung cấp và 1% có trình độ đại học, hiện nay vấn đề tạo
công ăn việc làm cho nhân dân là một nhiệm vụ cấp bách của tỉnh. Việc xây
dựng khu liên hợp khai thác - tuyển quặng và luyện kim sẽ tạo việc làm cho
hàng chục nghìn lao động.
1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất, thiết kế khai thác mỏ.
1.2.1. Công tác nghiên cứu địa chất khu mỏ từ 1960-1987.
- Giai đoạn từ 1960-1964: Phát hiện, khoan kiểm tra và đo địa vật lý để xác
định sơ bộ điều kiện địa chất khu mỏ.
- Giai đoạn 1970-1987: Tìm kiếm tỷ mỷ bằng khoan thăm dò; Thăm dò sơ
bộ; Thăm dò tỷ mỷ (1981-1984).
Việc thăm dò mỏ Thạch Khê do các chuyên gia Liên Xô và Việt Nam thực
hiện. Kết quả báo cáo thăm dò mỏ Thạch Khê đã được Hội đồng Xét duyệt trữ
lượng Khoáng sản phê duyệt (số 153/QĐ-HĐ, ngày12/4/1985). Tổng trữ lượng
địa chất toàn mỏ là 544.080.000 tấn, trong đó quặng gốc có 488.389.700 tấn và
quặng Deluvi có 55.690.400 tấn. Hàm lượng trung bình của quặng xem bảng
1.1. Chiều dài thân quặng tới 3.030 m, chiều rộng 200 ÷ 600 m, chiều dày thay
đổi từ 22 ÷ 400 m. Quặng nằm sâu từ – 42 m đến – 750 m.
Bảng 1.1: Hàm lượng trung bình của quặng ở các độ sâu.
Độ sâu
(m)
Trữ lượng,
triệu tấn

Fe -tổng, %

Mn, % Zn, % S, % P, %
- 400 320,900 61,5 0,21 0,07 0,063 0,031
- 750 544,080 59,42 0,264 0,071 0,112 0,018
1.2.2. Công tác thiết kế khai thác mỏ.
Luận chứng KT-KT do Liên Xô lập năm 1984-1985:
Luận chứng kinh tế - kỹ thuật xây dựng Khu liên hợp luyện kim công suất
1,5 triệu tấn/năm do Liên Xô lập năm 1985 chia làm 3 giai đoạn đầu tư như sau:
- Giai đoạn I: Nhà máy luyện thép lò điện sử dụng thép phế công suất
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 4 Lớp Khai thác A.K53
500.000 tấn/năm.
- Giai đoạn II: Khai thác mỏ quặng sắt Thạch Khê với công suất 3,45 triệu
tấn/năm để sản xuất quặng thương phẩm cho xuất khẩu (giai đoạn đầu) và sau
đó cung cấp cho Nhà máy luyện kim được xây dựng trong giai đoạn III. Trong
trường hợp cần thiết công suất khai thác có thể tăng tới 6 ÷ 7 triệu tấn/năm.
- Giai đoạn III: Nhà máy luyện kim công suất 1500 000 tấn/năm theo công
nghệ “Lò cao - Lò thổi ôxy”.
* Các báo cáo lập Giai đoạn từ năm 1991-1997:
+ Báo cáo tiền khả thi khai thác mỏ do Krup - Lohrho Pacific lập1990- 1991.
Báo cáo do liên Công ty Krupp - Lohrho Pacific lập với công suất khai thác
là 10 triệu tấn quặng/năm. Khai thác tới độ sâu –400 m đạt sản lượng là 304
triệu tấn. Sản phẩm chủ yếu dùng cho xuất khẩu. Tổng mức đầu tư ban đầu là
683 triệu USD. Với giá quặng là 76,85 USD/tấn, dự án có tính khả thi, tỷ suất
thu hồi nội bộ IRR = 14,4%. Thời hạn hoàn vốn là 8,4 năm.
+ Báo cáo TKKT khai thác mỏ do các Công ty Nhật Bản lập năm 1991.
Nhóm các công ty của Nhật Bản do Công ty Nippon Steel đứng đầu cùng
với Mitsui, Nichimen và Nissho Iwai đã lập Báo cáo tiền khả thi khai thác mỏ

quặng sắt Thạch Khê với công suất 5 triệu tấn/năm. Báo cáo đã trình Bộ Công
nghiệp nặng tháng 12/1991.
+ Báo cáo do UNIDO lập năm 1992.
Báo cáo do UNIDO lập là báo cáo hỗ trợ cho Báo cáo nghiên cứu tiền khả
thi của Krupp - Lohrho Pacific đã sử dụng kết quả thăm dò của Việt Nam với
công suất khai thác 10 triệu tấn/năm. Mục tiêu xuất khẩu là chính và một phần
cung cấp cho Lò cao.
+ Báo cáo do Công ty Dr.Otto Gold và RE lập năm 1994.
Trong giai đoạn 1 của Báo cáo nghiên cứu khả thi do Krupp - Lohrho chủ trì
đã thuê Công ty Tư vấn kỹ thuật Dr. Otto Gold lập “Báo cáo đánh giá địa chất
và chất lượng mỏ quặng sắt Thạch Khê” và Công ty Rheinbraun Engineeri (RE
của LB Đức) lập “Báo cáo tháo khô mỏ”. Tổng chi phí cho thoát nước là 438,8
triệu USD. Báo cáo của RE cho thấy về phương diện kỹ thuật vấn đề nước
ngầm và nước mặt có thể kiểm soát được.
+ Báo cáo khả thi chi tiết của Consortium lập 1995-1997.
Dựa vào kết quả nghiên cứu của CTy Dr. Otto Gold, RE và khảo sát hiện
trường, Consortium gồm Krupp (Đức), Genrco (Nam Phi) và Mitsubisshi (Nhật
Bản) đã phối hợp lập Báo cáo khả thi chi tiết khai thác mỏ Thạch Khê với công
suất 10 triệu tấn/năm. Sản phẩm chủ yếu dùng để xuất khẩu. Nhưng khi phân
tích xác định thấy hàm lượng kẽm (Zn) trong quặng Thạch Khê cao (0,07%) so
với quặng thế giới nên việc xuất khẩu quặng sắt Thạch Khê gặp khó khăn, vì
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 5 Lớp Khai thác A.K53
vậy Consortium đã quyết định ngừng việc lập báo cáo khả thi chi tiết Dự án
khai thác mỏ Thạch Khê.
1.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất.
1.3.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng mỏ.
a. Nếp uốn:
Trong phạm vi mỏ sắt Thạch Khê – Hà tĩnh, trên bản đồ địa chất tỷ lệ

1:5000 thể hiện rõ sự phức tạp của chế độ kiến tạo ở đây. Trên phần phía Bắc,
Tây Bắc quan sát cấu trúc của một nếp lồi không hoàn chỉnh, trục kéo dài theo
Đông Bắc – Tây Nam. Nhân của nếp lồi có sự tham gia của trầm tích D
1-2
và
granit, về phía Đông, Đông Nam thể hiện rõ cấu trúc cánh của một nếp lõm.
Tham gia vào cấu trúc đó có các đá hoa C
1
, C
2
– P
1
và T
2-3
.
Chuyển tiếp giữa cấu trúc lồi sang cấu trúc lóm được thể hiện bằng bậc kiến
tạo lớn gọi là đức gãy trước quặng (I). đức gãy đó tạo nên đới dập vỡ cà nát,
rộng theo phương á kinh tuyến mà sau này là chỗ thuận lợi để tích tụ quặng và
tạo thành thân quặng manhetit Thạch Khê.
Nghiên cứu mẫu lõi khoan và kết quả phân tích mẫu thạch học thấy rõ các
đá trầm tích D
1-2
phân bố ở nhân nếp lồi có thành phần phức tạp, thế nằm không
ổn định, có góc dốc thay đổi lớn (50
0
÷ 10
0
, cá biệt 75
0
), đá bị vò nhàu uốn lượn

mạnh. Gần lên phía Bắc, Tây Bắc mức độ biến chất nhiệt mạnh, chiều dày đới
phong hóa khá lớn. Chuyển dần sang phía Đông, Đông Nam trong phạm vi cánh
của nếp lõm các trầm tích trẻ tuổi C
1
, C
2
– P
1


và T
2-3
có nếp uốn mềm mại hơn,
đơn giản hơn, góc nghiêng tương đồi thoải (30
0
÷ 45
0
).
Chế độ kiến tạo phức tạp của vùng mỏ thể hiện rõ nét hơn quan những hệ
thống đức gẫy ngang dọc mà dấu vết của chúng là những đới dăm kiến tạo,
những quặng oxy hóa mạnh liệt những đới nâng cụt dạng bậc thang, những
trũng sâu Nenogen ở trung tâm mỏ.
b. Đứt gẫy:
Dựa vào những đặc điểm của đứt gẫy có thể phân thành hai loại: Đứt gẫy trước
quặng và đứt gẫy sau quặng.
1. Đứt gãy trước quặng:
Đứt gãy trước quặng được coi là đứt gãy cổ nhất ở mỏ. Do có những hoạt
động kiến tạo ở các giai đoạn sau và những quá trình biến chất nhiệt, biến chất
tiếp xúc trao đổi xóa nhòa nên rất khó phát hiện. Dấu hiệu của đứt gẫy cổ tìm
được trên các mỗi lõi khoan qua các quán trình thăm dò. Đây là một đới dăm

kết tái kết tinh khá rộng (150 ÷ 200 m) chạy dài từ Bắc đến Nam, gặp trong
nhiều lỗ khoan, LK 6, LK 47, LK 52, LK 94, LK 125, LK 230, LK 232. Thành
phần của những mành dăm là đá hoa, đá sừng, xi măng là mùn đá và các
khoáng vật quặng pirit, pirotin, manhetit. Đứt gẫy có phương á kinh tuyến cắm
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 6 Lớp Khai thác A.K53
dốc về phía Tây, trên các mặt cắt địa chất thấy rõ cánh phía Tây nâng lên, cánh
phía Đông hạ xuống, biên độ dịch chuyển đứng khoảng 80 ÷ 100m, biên độ
dịch chuyển ngang khó xác định. Đứt gẫy không cắt qua tầng T2-3, đới đạp vỡ
cà nát là điều kiện thuận lới cho việc tích tụ quặng và tạo nên thân quặng
manhetit sau này.
2. Đứt gãy sau quặng:
Hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc – Đông Nam, gần song song với đường
bờ, bao gồm: đứt gãy II
1
, II
2
. Hai đứt gẫy này cắm về hướng tây với góc dốc
khoảng 40
0
÷ 45
0
. Do ảnh hưởng hoạt động của hai đứt gẫy này vùng mỏ được
nâng dần lên từ Tây sang Đông theo dạng bậc thang. Dấu hiệu của chúng là
những dập vỡ cà nát, những đới dăm kết kiến tạo trong các lỗ khoan: Lk235,
LK604, LK257, LK530, LK573A, LK554… Biên độ dịch chuyển của chúng
khoảng 80 ÷ 100m.
Hệ thống đứt gẫy thứ 2 được coi là những đứt gẫy trẻ nhất trong vùng mỏ,
bao gồm III

1, 2, 3, 4, 5, 6,
. Trong phạm vi mỏ phát triển đứt gẫy III
4
, chúng có
phương Đông Bắc – Tây Nam, tất cả đều là những đứt gẫy thuận, có góc cắm
thay đổi từ 45
0
÷ 75
0
đến 80
0
(đứt gãy III
4
). Rất có thể những đứt gẫy này sinh
thành trong kỷ nguyên Neogen và gây nên những nâng tụt khối tảng, vết tích
của những đứt gẫy này để lại trong nhiều lỗ khoang, đặc biệt là phần bắc của
thân quặng manhetit bị vỡ vụn, oxy hóa mãnh liệt. Ngoài ra còn thể hiện bằng
những đai mạch thạch anh trên đồi Kiều Mộc hoặc bằng sự phân chia thành hai
phần của dị thường từ Bắc vào Nam Khê. Đứt gẫy III
4
chia thân quặng thành
hai phần và là ranh giới giữa quặng manhetit nguyên sinh ở phía Nam và quặng
manhetit bị ôxy hóa ở phía Bắc.
Biên độ dịch chuyển đứng và ngang của những đứt gãy sau quặng không
xác định được trọn ven, những quan sát trên các mặt cắt địa chất có thể đoán
chúng có dịch chuyển đứng khoảng 50 ÷ 80 m và dịch chuyển ngang khoảng
100 m.
1.3.2 Đặc điểm địa chất mỏ sắt Thạch Khê.
Mỏ sắt Thạch Khê chiếm một phần diện tích tờ bản đồ địa chất vùng tỷ lệ
1:10000. Khối granit γ

4
T
3
xuyên cắt các tầng trầm tích cổ tạo ra một đới biến
chất tiếp xúc bao quanh khối quặng sắt. Sau đây là những đặc điểm thạch học
các tầng đá vây quanh thân quặng manhetit như sau:
A Đặc điểm thạch học tầng đá biến chất.
1. Tầng đá sừng xen đá hoa (D
1-2
tk):
Tầng đá sừng xen đá hoa (D
1-2
tk) gặp ở bắc, tây bắc thân quặng manhetit,
ngoài ra còn gặp trong một số lỗ khoan ở phía tây thân quặng: LK 48, LK 51…
Đá của tầng bao gồm: Trầm tích lục nguyên xen cacbonat bị biến chất phân lớp
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 7 Lớp Khai thác A.K53
mỏng, sọc dải mỏng, vò nhàu, uốn lượng mạnh, nhiều nơi có cấu tạo dạng dải,
xen kẽ nhịp nhàng giữa đá phiến vôi silic, chiều dày các lớp thay đổi từ 1÷ 2 m
đến 3 ÷ 4 m và lớn hơn. Mức độ xen kẽ giữa đá sừng, đá hoa có sự thay đổi: Từ
tuyến T 88 trở lên phía Bắc đá hoa màu xám, xám tối chiếm ưu thế, đá sừng chỉ
là những dải thưa thớt.
Do có nguồn gốc từ trầm tích lục nguyên xen kẽ cacbonat nên thành phần đá
sừng và đá hoa D
1-2
tk rất phức tạp. Dựa vào thành phần thạch học có thể phân
chia các đá chủ yếu của tầng thành các loại sau:
a. Các loại đá sừng gồm:
- Đá sừng thạch anh cacbonat.

- Đá sừng cocdierit cacbonat.
- Đá sừng epiđot – zoizitit.
- Đá sừng piroxen plagiocla.
- Đá sừng fenpat – thạch anh.
- Đá sừng xcapolit – piroxen.
- Đá sừng đốm vết.
- Đá sừng silic bị sừng hóa.
b. Các loại đá hoa:
Các loại đá hoa xen kẽ trong đá sừng làm thành những thấu kính kéo dài
hoặc những lớp mỏng, sơ bộ phân thành: Đá hoa màu xám sanh, sám sẫm, xám
đen, kết tinh hạt nhỏ đến vừa, đôi nơi hạt lớn. Thành phần chủ yếu là canxit.
Ngoài ra còn có thạch anh diopxit… và ít manhetit.
Oficanxit là đá hoa bị xecpentin hóa màu xám trắng, phớt lục cấu tạo khối
và phân lớp không rõ ràng. Thành phần: canxit, xecpentin, ngoài ra có
tismutcovit, piroxen, xpinen và manhetit.
Các nguyên tố tham gia vào thành phần đá hoa D
1-2
tk gồm Al, Si, Mg, Ca,
Fe 3%, Mn, Ti chiếm từ 0,03% đến 0,05%, Co, Ni, Cu, Pb, Ga chiếm 0,001%.
Tính chất cơ lý của các loại đá sừng, đá hoa tầng D
1-2
tk xem bảng 1.2.
2. Tầng đá hoa xen đá sừng (C
1
):
Đá hoa xen đá sừng C
1
phát triển ở Đông Bắc mỏ và nằm ở phía Đông đứt
gẫy cổ (I). Tầng gồm trầm tích cacbonat xen kẽ bột kết, đá phiến sét, phiến silic,
phiến sét vôi đá vôi phân lớp mỏng đến vừa biến chất thành đá hoa và đá sừng

màu xám, xám đen có grafit. Thành phần đá tương đối phức tạp, mức độ biến
chất của đá phụ thuộc vào vị trí của chúng so với thân quặng.
Các loại đá chủ yếu của tầng:
- Đá sừng thạch anh cacbonat có màu xám sáng, cấu tạo khối đến phân lớp
kiến.trúc hạt biến tinh. Thành phần gồm : thạch anh, cacbonat ít khoáng vật
quặng.
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 8 Lớp Khai thác A.K53
- Đá sừng thạch anh cacbonat anđaluzit - thành phần gồm thạch anh,
cacbonat, anđaluzit, quặng.
- Đá sừng cacbonat, volastonit, thành phần gồm: cacbonat, volaztonit
khoáng vật quặng.
Bảng 1.2: Tính chất cơ lý trung bình các loại đá sừng, tuổi cổ.
Loại đá
Dung
trọng
(g/cm
3
)
Tỷ trọng
(g/cm
3
)
Cường độ
kháng
nén(kg/cm
2
)
Cường độ

kháng kéo
(kg/cm
2
)
Góc nội
ma sát (độ)

Lực
dính kết
(kg/cm
2
)

Đá hoa 2.68 742.00 34
0
14
’
233.00
Đá sừng

2.66 2.74 886.00 261.00 28
0
45
’
511.50
Granit 2.59 2.66 1343.10 138.10 34
0
15
’
490.13

Đá sừng
xen hoa
2.68 2.77 685.71 85.73 31
0
30
’
194.00
Đá
skacnơ
3.00 3.18 952.25 113.33 33
0
17
’
248.67
Quặng
manhetit

4.55 4.77 678.48 78.75 34
0
43
’
185.67
3. Tầng đá hoa (C
2
-P
1
):
- Đá hoa tuổi (C
2
-P

1
) nằm ở phía Đông, Đông Nam thân quặng về phía Nam
bị phủ bởi tầng đá sừng T
2-3
. Đá có hướng cắm không ổn định nhìn chung về
phía Tây Nam với góc cắm 40
0
÷ 45
0
, tầng nằm chỉnh hợp trên tầng C
1
. Quan
hệ đó quan sát được các lỗ khoan 82
A
, 82
B
.
- Đá của tầng bao gồm trầm tích cacbonat đơn thuần bị hoa hóa, cục bộ từng
phần chứa đôlômit, ở đáy thân quặng manhetit hoặc tại những đới phá hủy kiến
tạo thường chứa nhiều bruxit thành đá hoa bruxit. Rìa thân quặng trong đá
thường có xâm tán quăng.
- Đá hoa C
2
-P
1
có màu xám trắng, trắng phớt hồng, hồng thịt, cấu tạo khối
kiến trúc hạt vừa đến hạt thô, đá ít bị nứt nẻ, vỡ vụn, trừ những phần tiếp xúc
với thân quặng hoặc trong đới cà nát kiến tạo. Trong nhiều lỗ khoan quan sát
hiện tượng hang hốc các tơ ( LK 271, LK 102A, LK 72A, LK 72B, LK 241…).
Dựa vào đặc điểm thạch học và thành phần khoáng vật phân chia đá

cacbonat C
2
-P
1
thành các loại:
+ Đá hoa dạng khối.
+ Đá hoa phân lớp.
+ Đá hoa đôlômit.
+ Đá hoa bruxit.
+ Đá hoa oficanxit.
Kết quả phân tích quang phổ cho thấy các nguyên tố tham gia vào thành
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 9 Lớp Khai thác A.K53
phần đá gồm Al, Si, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ti, Cu.
4. Tầng đá sừng (T
2-3
):
Tầng trầm tích lục nguyên bị biến chất này nằm ở phía Nam thân quặng, xa
hơn trong nếp lõm Nam Khê, có chiều dày khá lớn (lớn hơn 929m). Đá của tầng
gồm: bột kết, cát kết, sét kết, đá phiến sét, phiến silic bị biến chất nhiệt mạnh
mẽ thành đá sừng màu xám, sám sẫm đến đen, cấu tạo phân lớp mỏng, vừa,
trong một số lỗ khoan có cấu tạo dạng flic. Đá có quan hệ trái khớp với tầng
C
2
- P
1
. Ranh giới quan sát rõ trong nhiều lỗ khoan LK 50, LK 68, LK 115,
LK554… Đá có hướng cắm chung về Tây Nam với góc dốc khoảng 30
0

÷ 40
0
,
thể hiện rõ nét trên các mặt cắt. Phía Tây đá có góc cắm dốc, phía Đông thoải.
Tầng đá sừng T
2-3
giữ vai trò màn chắn trong quắng trình tạo quặng manhetit.
Thành phần đá nhìn chung rất phức tạp. Dựa vào đặc điểm thạch học và thành
phần khoáng vật có thể phân chia đá của tầng thành các loại:
- Đá sừng dạng phiến đốm vết và đốm sần có màu xám, hạt thô gặp trong
một số lỗ khoan LK 41, LK 45, LK 56, LK 66… tại nhiều độ sâu khác nhau.
Thành phần chính: Thạch anh (35 ÷ 75%), fenpat (25%), ít biotit, cacbonat, x
fen, prenit tuamalin, , apatit, ziricon.
- Đá sừng (tường Hocblen và tướng piroxen) phổ biến khá rộng rãi trong
mỏ. Chúng có nguồi gốc sét kết, bột kết ít cát kết xi măng và sét, máu sắc thay
đổi từ xám, xám sẫm đến đen. Theo thành phần khoáng vật bao gồm các loại:
+ Đá sừng thạch anh fenpat.
+ Đá sừng thạch anh epodot – zoizit.
+ Đá sừng piroxen.
+ Đá sừng thạch anh piroxen.
+ Đá sừng thạch anh andaluzit.
+ Đá sừng amfibôn.
+ Đá sừng cocdierit – thạch anh.
Các nguyên tố tham gia vào thành phần hóa học của đá gồm: Al, Si, Mg,
Ca, Sr, Ba, Fe, V, Mn, Ti, Co,Ni, Cr, Cu, Ga, Be, Na, Y, Yb, Zn.
B. Đặc điểm biến chất tiếp xúc trao đổi (metaxomatit).
Đá biến chất tiếp xúc trao đổi phát triển mạnh mẽ trên phần phía Nam thân
quặng, tập trung chủ yếu từ tuyến T 79, đến tuyến T 76. Ở phần phía Bắc ít gặp
hơn, chỉ bắt gặp duy nhất trong lỗ khoan LK 110 trên tuyến T 90.
Trên các mặt cắt địa chất các đá metaxomatit thường làm thành những riềm

mỏng bao quanh thân quặng hoặc làm thành những thể sót rải rác trong thân
quặng do manhetit thay thế chưa hoàn toàn. Chiều dày riềm metaxomatit thay
đổi từ vài chục em đến hàng chục mét, có nơi đạt đến gần 100m (LK50,LK 68).
Chiều dày tăng dần về phía Đông thân quặng, khi thân quặng phát triển tiếp xúc
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 10 Lớp Khai thác A.K53
của tầng đá hoa C
2
-P
1
và đá sừng T
2-3
. Ranh giới giữa metaomatit và đá vây
quanh không rõ ràng, thường quan sát được sự biển đổi dần dần từ đá vây quanh
vào phía than quặng (LK 3, LK 4, LK 50, LK 50A, LK 68…).
Đá metaxomatit ở mỏ sắt Thạch Khê thường có màu xám xanh đen phớt lục,
xanh lục sẫm, nâu nhạt. Cấu tạo khối, dòn, dễ vỡ kiến trúc hạt biến tinh, hạt vảy
biến thành, tầm biến tinh ô mạng, tàn dư thay thế. Thành phần khoáng vật của
đá bao gồm: piroxen, canxit, clorit, thạch anh, amfibon: thứ yếu có biotit,
mutcovit, clorit, flogopit, fenpat, xecpentin, plagiocla, granat, epidot, vezuvian,
hocblen, manhetit, oxit sắt. Kết quả phân tích quang phổ cho thấy các nguyên tố
tham gia vào thành phần của đá gồm: Al, Si, Mg, Ca, Fe, Ti, Co, Ni, Cr, Sz, Cu,
Ga, Be, Sr, Ba, V, P, Ag, Pb, Zn, Na, Y, Yb, Na, Se, Zn.
Dựa vào thành phần khoáng vật phân đá metaxomatit thành:
+ đá skarn – piroxen.
+ đá skarn – amfibon – canxit.
+ đá tane – tremolit.
1.3.3 Đặc điểm chung của thân quặng.
Theo các nhà địa chất, mỏ sắt Thạch Khê có nguồn gốc Skarnơ, tham gia

cấu trúc địa tầng của mỏ gồm các loại đá vôi, đá hoa, đá granit và đá
mêtaoxômatit, các trầm tích cát, cuội, sỏi, sét có tuổi từ Đề Vôn đến Đệ Tứ.
Quặng sắt mỏ Thạch Khê gồm quặng deluvi, quặng gốc và những thân
quặng pha tạp khác.
1. Thân quặng deluvi:
Là loại quặng thứ sinh, tạo thành trong quá trình phá hủy bào mòn than
quặng gốc. Quặng phân bố dưới dạng một hình rẻ quạt, từ trung tâm tuyến T 79,
đáy kéo dài từ tuyến T 80 đến tuyến T 98 toả ra phía bờ biển với diện tích
khoảng 2 km
2
. Thân quặng có xu thế nằm ngang, chiều dày từ 1,5 ÷ 100 m. Bề
mặt phân cách giữa quặng deluvi và quặng gốc khó xác định. Quặng có thành
phần phức tạp, các khoáng vật nguyên sinh và thứ sinh biến đổi không có quy
luật. Quặng có dạng cục và đã bị ôxy hoá mạnh.
2. Thân quặng gốc:
Kéo dài theo phương Đông Bắc – Tây Nam, phương vị 10
0
÷ 15
0
có chiều
dài khoảng 3000 m, rộng từ 500  700 m. Quặng bị vùi lấp bởi lớp trầm tích Đệ
Tứ và Nêogen với chiều dày biến đổi từ 20  200 m, trung bình khoảng 90 m.
Thân quặng bị đứt gãy III
4
chia làm 2 phần: phần phía Nam và phần phía Bắc,
ranh giới giữa 2 phần này gần trùng với tuyến T 79.
– Phần thân quặng phía Bắc:
Phần thân quặng phía Bắc có chiều dài 400 m, rộng từ 300  700 m, dày từ
22  273 m, nơi nông nhất là – 7,89 m nơi sâu nhất là – 415,14 m. Thân quặng
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 11 Lớp Khai thác A.K53
nằm trong đới sụt lún của khu vực nên bị ôxy hoá mạnh, hình dáng thân quặng
có dạng “chân sứa” và phức tạp hơn ở phía Nam. Căn cứ theo hàm lượng sắt,
lưu huỳnh và mức độ ôxy hóa quặng của khu mỏ, những dạngquặng và chủng
loại quặng được phân ra như sau:
- Quặng gốc giàu dạng hạt nhỏ tạo nên những quần thể lớn, độ dày thân
quặng khá đồng đều. Quặng ôxy hóa giàu ở dạng dải gãy không bằng phẳng là
Fe
2
O
3
vụn góc cạnh lẫn trong đất sét. Quặng gốc nghèo dạng phân tán.
- Quặng nguyên khai chính là manhetit và có ít hematit. Trong quặng giàu
sunfua có pha lẫn pirit (FeS
2
). Trong quặng ôxy hóa những khoáng chất chính là
hematit, manhetit, đôi khi có limônít và ôxit sắt ngậm nước. Quặng deluvi về thành
phần, chất lượng và tính chất cơ lý tương tự như quặng ôxy hóa.
Những khoáng sản có lợi đồng hành trong mỏ là những đất đá lấy ra trong
quá trình khai thác quặng sắt như: cát, đất sét, hỗn hợp cát, sỏi, đá, cacbonat.
Trong số đó có trữ lượng đất sét để làm gạch nung là 80 triệu m
3
, trữ lượng sỏi
là 11.650 m
3
và đá cacbonat là 54 triệu tấn.
– Phần thân quặng phía Nam:
Phần thân quặng phía Nam chủ yếu là quặng manhetit ít bị ôxy hoá. Càng
về phía Nam, thân quặng càng chìm sâu, nơi sâu nhất đến –706,4 m, nơi nông

nhất là –42,18 m. Chiều rộng thân quặng từ 600  700 m, chiều dày từ 17,5 
403,4 m, trung bình khoảng 150 m. Nửa phía Đông thân quặng có dạng vỉa vát
mỏng từ từ về phía Đông, chiều dày trung bình từ 70  80 m, rộng từ 200  400
m, dài trên 600 m. Phần thân quặng phía Tây có hình dạng rất phức tạp, trên các
mặt cắt địa chất chúng thể hiện dạng vỉa phân nhánh cắm về phía Tây với góc
dốc từ 60
0
70
0
. Vách tiếp xúc với đá granit, trụ tiếp xúc với đá cacbonat và
alumosilicat. Trong cả 2 thân quặng trên, tỷ lệ đá kẹp trong thân quặng rất ít, chỉ
khoảng 1%.
Thành phần hóa học, tính chất cơ lý của đất đá và quặng sắt mỏ Thạch Khê
xem bảng 1.3 và bảng 1.4.
Bảng 1.3: Thành phần hóa học trung bình quặng deluvi.
Tên nguyên tố Ký hiệu Đơn vị Quặng giàu Quặng nghèo
Sắt Fe % 43.12 23.07
Mangan Mn % 0.07 0.00
Kẽm Zn % 0.02 0.02
Lưu huỳnh S % 0.01 0.01
Phốt pho P % 0.06 0.13
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 12 Lớp Khai thác A.K53
Bảng 1.4: Thành phần hóa học của quặng sắt mỏ Thạch Khê.
Thành phần
Hàm lượng các chất trong quặng, %
Quặng Manhetit Quặng Ôxy hóa
Thành phần chính
Fe 59,94 58,41

Zn 0,08 0,07
S 0,114 0,019
P 0,015 0,036
Thành phần hóa học đầy đủ
FeO 22,24 9,26
Fe
2
O
3
60,64 73,13
SiO
2
6,05 8,56
Al
2
O
3
1,15 3,451
CaO 1,93 0,175
MgO 3,951 0,953
MnO 0,31 0,3
K
2
O 0,018 0,044
Na, O 0,009 0,015
TiO
2
0,245 0,358
H
2

O 0,42 0,54
Mất mát trong quá trình luyện 2,648 3,089
Tổng cộng 100 100
Bảng1.5: Tính chất cơ lý của các loại quặng.
Tên quặng, đất đá
Dung trọng,
tấn/m
3

Độ ẩm tự nhiên,
%
Hệ số độ bền theo
GS.M.M.Protodiakonov

Quặng sơ khai giàu
4,77
0,04  3,98 1,52  11,35
Quặng oxy hóa giàu
Quặng nghèo
Quặng Sunfua
Quặng Deluvi
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 13 Lớp Khai thác A.K53
1.4. Điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình.
1.4.1. Điều kiện địa chất thủy văn.
Điều kiện địa chất thủy văn khi khai thác khu mỏ rất phức tạp, bởi có sự
hiện diện của các yếu tố sau đây:
- Một vài tầng chứa nước và tổ hợp chứa nước có liên kết thủy lực với nhau.
- Moong khai thác phân bổ ngay gần vịnh Bắc Bộ (cách 0,5 km từ chu tuyến

cuối của mỏ đến hướng Đông Bắc) đây là nguồn nước chảy vào các tầng chứa
nước.
- Sông Thạch Đồng chảy qua phía Tây của moong khai thác cách 2 ÷ 3 km.
- Điều kiện khí hậu phức tạp, mưa rào kéo dài trong thời kỳ có gió mùa.
Mức nước ngầm dao động phụ thuộc vào mức thủy triều lên xuống, vào mùa
mưa và lượng mưa trong năm. Lượng nước ngầm tăng mạnh vào mùa mưa (từ
tháng 9 đến tháng 11). Mức nước trung bình ở sông thay đổi lúc có thủy triều lên
là 1,36 m, còn mức nước ngầm thay đổi 0,28 m. Dao động của mức nước ngầm
liên quan với thủy triều lên thể hiện rõ nét nhất ở vùng ven bờ.
Những lớp đất đá cứng trong khu mỏ bị phá vỡ do kiến tạo thay đổi và phân
chia thành những vùng đá vụn rộng lớn. Những vùng này gắn liền với những
khuvực có độ thấm nước cao và có nhiều hang Các tơ.
1.4.2. Điều kiện địa chất công trình.
Theo đặc điểm địa chất công trình (ĐCCT), nham thạch trong khu mỏ có thể
chia làm 2 loại: đất đá tầng phủ; quặng và đá vây quanh.
1. Đặc điểm ĐCCT của đất đá tầng phủ.
Tầng đất phủ theo thứ tự từ trên xuống gồm các phụ tầng sau: phụ tầng cát,
cát pha sét, phụ tầng cát kết, cuội kết, phụ tầng sét, sét pha dăm vụn, phụ tầng
bột kết, sét kết. Tính chất cơ lý đất đá của tầng phủ xem bảng 1.8.
Bảng 1.8: Tính chất cơ lý đất đá của tầng phủ.
Đất đá
Dày,
m
Sâu,
m
W,
%
D,
t/m
3

C,
KG/cm
2

Tầng cát, cát pha sét 26,6 26,6 16 1,7 -
Tầng cát kết, cuội kết 19,0 75,0 15,5 2,02 -
Tầng sét, sét pha dăm vụn 25,2 100 24,4 2,0 0,76
Tầng bột kết, sét kết 29,3 - 20,8 2,03 0,75
2. Đặc điểm ĐCCT của quặng và đá vây quanh.
a. Quặng gồm 2 loại: quặng ôxy hoá và quặng gốc nguyên sinh. Quặng ôxy
hoá thường vỡ vụn thành hòn, cục. Còn quặng gốc nguyên sinh dạng khối nứt
nẻ yếu. Riêng ở phần ven rìa hoặc các đới tiếp xúc với đá kẹp quặng bị nứt nẻ
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 14 Lớp Khai thác A.K53
mạnh.
b. Đá vây quanh, chia ra các loại sau: đá sừng, đá hoa, đá hoa xen đá sừng,
đábiến chất tiếp xúc trao đổi skarnơ (đá mêtaxômatit), đá granit.
Tính chất cơ lý của quặng và đá vây quanh xem bảng 1.9.
Bảng 1.9: Tính chất cơ lý của đá và quặng.
Loại đá
Khối
lượng
riêng,
g/cm
3

Trọng
lượng

riêng,
g/cm
3

Cường độ
kháng
nén
,
KG/cm
2

Cường độ
kháng
kéo,
KG/cm
2

Góc
nội ma
sát, độ
Lực
dính
kết,
KG/cm
2

Đá hoa 2,69 - 478,30 43,60 37
o
58
'

133,52
Đá sừng 2,72 2,74 566,54 60,43 35
o
32
'
160,15
Đá sừng xen hoa 2,68 2,77 685,71 85,73 31
0
30 194,00
Granit 2,56 2,66 625,53 49,70 36
o
29
'
195,98
Đá skacnơ 3,00 3,18 952,25 113,33 33
0
17 248,67
Quặng manhetit 4,22 4,55 425,98 44,45 36
o
08
'
120,60

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 15 Lớp Khai thác A.K53
CHƯƠNG 2
NHỮNG SỐ LIỆU GỐC LÀM THIẾT KẾ
2.1. Các tài liệu địa chất.
+ Tình hình địa chất công trình, địa chất thủy văn mỏ sắt Thạch Khê.
+ Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:10 000.
+ Các lát cắt địa chất: T 76, T 77, T 78, T 79, T 80, T 81, T 82, T 83, T 84,
T 85, T 86 có tỷ lệ 1:2000.
+ Bản đồ địa hình mỏ sắt Thạch Khê tỷ lệ 1:2000; 1:5000; 1:10000.
2.2. Tổ chức công tác trên mỏ.
2.2.1. Chế độ làm việc trên mỏ.
Mỏ áp dụng chế độ công tác liên tục quanh năm 3 ca/ngày, 8h/ca.
2.2.1.1. Với các loại thiết bị:
Số ngày làm việc trong năm của thiết bị được tính theo công thức sau:
N
t.bị
= 365 – (N
sc
+ L

lt
+ N
t
+ N
dt
), (ngày/năm) (2.1)
Trong đó:
N
sc
: Số ngày sữa chữa trong năm, ngày.
N
sc
= N
1
+ N
2
+ N
3
+ N
4
, (ngày)
(2.2)
Với: N
1
: Số ngày đại tu thiết bị phân bố theo năm, 18 (ngày/năm)
N
2
: Số ngày trung tu thiết bị, 21(ngày/năm)
N
3

: Số ngày tiểu tu thiết bị, 12 (ngày/năm)
N
4
: Số ngày nghỉ bảo dưỡng thiết bị, 25 (ngày/năm)
N
sc
= 18+ 20 + 12+ 25 = 76 (ngày/năm)
L
lt
: Số ngày nghỉ lễ, tết trong năm, 9 (ngày/năm)
N
t
: Số ngày nghỉ do thời tiết trong năm, 15 (ngày/năm)
N
dt
: Số ngày dự trữ trong năm, 15 (ngày/năm)
Như vậy số ngày làm việc trong năm của thiết bị:
N
t.bị
= 365 – (75 + 9 + 15 + 15) = 250, (ngày/năm)
2.2.1.2. Với cán bộ, công nhân:
Số ngày làm việc của công nhân viên chức được tính theo công thức:
N
c
= 365 – (N
cn
+ N
p
+ L
lt

), (ngày/năm) (2.3)
Trong đó:
N
cn
: Số ngày nghỉ chủ nhật trong năm, 52 ngày/năm
N
p
: Số ngày nghỉ phép trong năm, 14 ngày/năm
L
lt
: Số ngày nghỉ lễ, tết trong năm, 9 ngày/năm
N
c
= 365 – (52 + 14 + 9) = 290 (ngày/năm)
2.3. Các chủng loại thiết bị sử dụng.
2.3.1. Thiết bị xúc bốc, vận tải, thải đá:
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 16 Lớp Khai thác A.K53
* Thiết bị xúc bốc: PC1250 LC – 7, PC750 LC – 6,

Máy xúc ЭO 6123 (dùng để
đào mương, rảnh).
* Thiết bị vận tải: Ôtô VOLVO A40D, CAT 773E, CAT 777D.
* Thiết bị thải đá: Máy gạt D85EX-15R, D65E-12.
2.3.2. Thiết bị khoan và vật liệu nổ:
+ Thiết bị khoan : Máy khoan CБЩ-250 (khoan đá), Máy khoan RockL8
(khoan quặng), máy khoan YYT28 (nổ mìn lần 2).
+ Vật liệu nổ: thuốc nổ ANFO (lỗ khoan khô) và ANFO chịu nước (lỗ khoan
chứa nước).

Các thông số kỹ thuật các thiết bị xúc bốc, vận tải, thải đá xem Chương 5.
2.3.3. Cung cấp năng lượng, nước và các công trình phụ trợ:

Trạm biến áp 110/6 kV số 1 có 2 máy 25 MBA, Trạm biến áp 110/6 kV số 2
có 2 máy 16 MBA, bơm thoát nước: Loại 1D 1250-125, Loại CP 3312…























Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 17 Lớp Khai thác A.K53
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI MỎ
3.1. Khái niệm.
Để khai thác khoáng sàng, việc đầu tiên là xác định biên giới mỏ lộ thiên.
Biên giới mỏ có ảnh hưởng đến kết quả hoạt động sản xuất kinh doanh của mỏ
sau này, cũng như ảnh hưởng đến quy hoạch mặt bằng xây dựng với các công
trình khác.
Tầng đất phủ theo thứ tự từ trên xuống gồm các phụ tầng sau: phụ tầng cát,
cát pha sét, phụ tầng cát kết, cuội kết, phụ tầng sét, sét pha dăm vụn, phụ tầng
bột kết, Biên giới mỏ lộ thiên bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên như chiều
dày và góc cắm của vỉa, chất lượng khoáng sản khai thác, điều kiện địa hình,
chiều dày lớp đất đá phủ, tính chất cơ lý của đất đá và các yếu tố kinh tế như giá
trị khoáng sản, giá thành khai thác, các khâu công nghệ chế biến, vốn đầu tư cơ
bản Để tiến hành xác định biên giới mỏ hợp lý người ta căn cứ vào chỉ tiêu hệ
số bóc đất đá và trị số giới hạn của nó để so sánh.
3.2. Xác định hệ số bóc giới hạn.
Hệ số bóc giới hạn (K
gh
) là khối lượng đất đá phải bóc lớn nhất để thu hồi
một đơn vị khối lượng quặng với giá thành bằng giá thành cho phép.
Hệ số bóc giới hạn là chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng dung làm cơ sở
để xác xác định biên giới mỏ và lập lịch kế hoạch sản xuất hằng năm.
Đối với mỏ sắt Thạch Khê có khoáng sàng K
gh
được xác định xuất phát từ
điều kiện đảm bảo lợi nhuận khi khai thác và chế biến làm giàu quặng.
Hệ số bóc giới hạn được xác định theo công thức:
đ
0

C
)1(






qtdc
gh
crZ
K
, (m
3
/t) (3.1)
Trong đó:
Z
0
= 1.230.500 đ - giá quặng sau chế biến được bán tại mỏ.
C
đ
= 225.019,2 đ/m
3
- giá thành bóc đất.
c
q
= 518.931,4 đ/tấn - tổng chi phí khai thác, tuyển thuần túy.

đc
= 60% - hàm lượng trung bình quặng địa chất.

r = 1,89% - tỷ lệ làm nghèo.

t
= 100% - hệ số thực thu sau tuyển.
 = 59,5% - hàm lượng quặng thương phẩm .
Thay các giá trị vào công thức (3.1), ta có:
225.019,2595,0
518.931,4595,0)0189,01(6,0500.230.1



gh
K
= 3,1 (m
3
/tấn)
= 14,8 (m
3
/ m
3
)
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 18 Lớp Khai thác A.K53
3.3. Lựa chọn nguyên tắc xác định biên giới mỏ.
Việc lựa chọn nguyên tắc xác định biên giới mỏ căn cứ vào đặc điểm của
vỉa quặng. Với lớp đất phủ trung bình, do vậy khai thác vỉa quặng bằng phương
pháp lộ thiên từ đó biên giới mỏ phụ thuộc vào chiều dài và chiều sâu của vỉa,
các yếu tố kinh tế, giá trị của quặng, giá thành khai thác. Căn cứ vào hai yếu tố
chính:

+ Tổng chi phí khai thác khoáng sàng nhỏ nhất (lợi nhuận tối đa).
+ Trong gia đoạn sản xuất, giá thành khai thác phải nhỏ hơn hoặc tối đa
bằng giá thành cho phép (tận thu tối đa tài nguyên).
Biên giới mỏ được xác định trên cơ sở các nguyên tắc cơ bản là khai thác có
hiệu quả kinh tế và tận thu tối đa tài nguyên thông qua hệ số bóc biên giới và hệ
số bóc trung bình nhỏ hơn hoặc bằng hệ số bóc giới hạn:
K
bg
 K
gh
và K
tb
 K
gh
.
3.4. Xác định biên giới mỏ trên cơ sở nguyên tắc đã chọn.
Trên cơ sở tính chất cơ lý của đất đá, cấu tạo địa chất và điều kiện địa chất
thủy văn khoáng sàng chọn góc nghiêng bờ dừng theo điều kiện ổn định β.
Việc xác định chiều sâu cuối cùng mỏ sắt Thạch Khê sử dụng bằng phương
pháp đồ thị: đo vẽ trực tiếp trên 5 lát cắt dọc đặc trưng tuyến tuyến T 90, tuyến
T 86, tuyến T 81, tuyến T 78, tuyến T 74. Trình tự xác định xác định:
+ Trên mỗi lát cắt đặc trưng: tuyến T 90, tuyến T 86, tuyến T 81, tuyến
T78, tuyến T 74, kẻ các đường nằm ngang với khoảng cách 24m (với tầng đất
cát, mỗi tầng h = 12m), 30 m (với tầng đá gốc, mỗi tầng h = 15m).
+ Từ giao điểm các đường nằm ngày với vách và trụ vỉa, lần lượt từ trên
xuống dưới kẻ các đường xiên biểu thị bờ dừng vách, trụ với góc ổn định đã
chọn.
+ Đo diện tích đất đá và quặng tương ứng cho các tầng và xác định hệ số
bóc biên giới: K
bg

=
Q
V


.
+ Vẽ đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn (K
bg
=const) và hệ
số bóc biên giới với chiều sâu khai thác theo kết quả tính toán.
Kết quả tính toán cho mỗi lát cắt.





Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 19 Lớp Khai thác A.K53
* Lát cắt tuyến T 90.
Bảng 3.1: Kết quả tính toán tuyến T 90.
TT Tầng
Khối lượng đất
đá, 10
3
10
3
m
3

Khối lượng
quặng, 10
3
m
3

Hệ số bóc
K
1 0 - 24 4 123,6 - -
2 - 48 6 256,2 - -
3 - 70 7 963,9 247,0 32,2
4 - 100 12 501,2 3 557,2 3,5
5 - 130 16 652,5 5602,2 3,0
6 - 160 20 803,8 3 675,1 5,7
7 - 190 23 760,4 4 061,3 5,8
8 - 220 27 204,7 4534,7 6
9 - 250 39 297,6 5 466,8 7
10 - 280 48 524,1 32 78,7 14,8
11 - 310 69751,1 820,9 85

Hình 3.1: Quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn chiều sâu lát cắt tuyến T 90.

-100
-160 -220

-310-250
-
24
-
48

-
70
0
2

4

6
8
10
12
14
16
18
20
K

H, m

K
gh
=14,8

H
c
= 280
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 20 Lớp Khai thác A.K53
* Lát cắt tuyến T 86.

Bảng 3.2: Kết quả tính toán khối lượng tuyến T 86.
TT Tầng
Khối lượng đất
đá, 10
3
m
3
Khối lượng
quặng, 10
3
m
3
Hệ số bóc
K
1 + 5 ÷ 0 229,5 - -
2 - 24 2 292,1 - -
3 - 48 4 285,5 - -
4 - 70 6 264,5 - -
5 - 100 11 652,5 - -
6 - 130 12 454,4 2 240,9 5,6
7 - 160 11 885,9 6 599,2 1,8
8 - 190 13 350,8 6 654,1 2
9 - 220 24 702,1 3 617,9 6,8
10 - 250 31 795,9 4 896,1 6,5
11 - 280 50 726,1 3 439,6 14,7
12 - 310 60 166,4 3 881,7 15,5
13 - 340 67 143,2 3 949,6 17


Hình 3.2: Quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn và chiều sâu lát cắt tuyến T 86.

-100
-160 -220 -340
-250
-370
-24 -48 -70
0

2

4

6
8
10
12
14
16
18
20
K

H, m
K
gh
=14,8
H
c
= 280
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 21 Lớp Khai thác A.K53
* Lát cắt tuyến T 81.

Bảng 3.3: Kết quả tính toán tuyến T 81
TT Tầng
Khối lượng đất
đá, 10
3
m
3
Khối lượng
quặng, 10
3
m
3

Hệ số bóc
K
+ 7 ÷ 0 408,6 - -
1 - 24 2 609,4 - -
2 - 48 2 270,8 1 333,4 1,7
3 - 70 2 776,4 2 484 1,1
4 - 100 7 894,3 6 578,6 1,2
5 - 130 7 923,1 5 707 1,4
6 - 160 11 030 9 521,5 1,2
7 - 190 13 169,1 7980,6 1,7
8 - 220 13 583,8 6 777,9 2
9 - 250 16 018,8 10 135,2 1,6
10 - 280 17 349,7 16 636,4 1,1

11 - 310 14 901,3 16 576 0,9
12 - 340 30 108,4 9 543,3 3,2
13 - 370 38 917,5 2560,0 15,2
14 - 400 43 792,4 2 188,6 20


Hình 3.3: Quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn và chiều sâu lát cắt tuyến T 81

-
400
-24 -48 -70
0

2

4
6
8
10
12
14
16
18
20

K
H, m
K
gh
=14,8

H
c
= 372

-100
-160 -220 -340-280
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 22 Lớp Khai thác A.K53
* Lát cắt tuyến T 78.

Bảng 3.4: Kết quả tính toán tuyến T 78.
TT Tầng
Khối lượng đất
đá, 10
3
m
3
Khối lượng
quặng, 10
3
m
3

Hệ số bóc
K
1 +8 ÷ 0 1 962,2 - -
2 - 24 7 300,1 - -
3 - 48 7 280,6 1 301,7 5,6
4 - 70 5 123,3 5 083,7 1,1

5 - 100 8 197,3 9 117,9 0,9
6 - 130 9 877,9 10 510,8 0,9
7 - 160 13 876,9 8 692,2 1,6
8 - 190 20 986,7 6 397,8 3,3
9 - 220 26 309,5 4 865,1 5,4
10 - 250 30 580,6 3 802,1 8,0
11 - 280 35 520,7 2 945,9 12
12 - 310 40 844,4 3 14,9 13,1
13 - 340 43 144,5 2 876,3 15
14 - 370 45 771,6 2 673,3 17,1
15 - 400 48 703,0 2 484,9 19,6
16 - 430 50 194,1 2 250,8 22,3
17 - 450 53 939,8 1352,8 39


Hình 3.4: Quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn và chiều sâu lát cắt tuyến T 78.
-
100
-160 -
220
-340-280 -400 -460
-24

-48 -70
0

2
4

6

8

10
12
14
16
18
20

K

H, m
K
gh
=14,8
H
c
= 338

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 23 Lớp Khai thác A.K53
* Lát cắt tuyến T 74.

Bảng 3.5: Kết quả tính toán tuyến T 74
TT Tầng
Khối lượng đất
đá, 10
3

m
3
Khối lượng
quặng, 10
3
m
3

Hệ số bóc
K
1 +7 ÷ 0 896,7 - -
2 - 24 4 039,0 - -
3 - 48 5 681,1 - -
4 - 70 6 043,8 595,0 10,5
5 - 100 9 751,3 2 182,7 4,5
6 - 130 11 080,6 2 818,9 3,9
7 - 160 14 153,2 2 399,2 5,9
8 - 190 18 349,7 648,3 28,3
9 - 220 21 077,1 50 421,5
10 - 250 23 743,3 1 029,8 23
11 - 280 23 203,3 4 181,7 5,6
12 - 310 23 001,4 6 413,5 3,6
13 - 340 24 309,2 7 600,7 3,2
14 - 370 22 685,2 7 614,2 3
15 - 400 28 827,1 8 331,1 3,5
16 - 430 29 872,2 9 063,3 3,3
17 - 460 32 683,2 8 276,8 4,0
18 - 490 36 149,2 8 806,8 4,1
19 - 520 44 213,9 7 274,5 6,1
20 - 550 71 489,2 4 829,8 14,8

21 - 580 63 368,8 5 9042,7 15,2
22 - 610 61 755,2 3 742,7 16,5
23 - 640 59 042,7 2 562,5 23
Hình 3.5: Quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn và chiều sâu lát cắt tuyến T 74.
-100
-160 -220 -340-280 -400 -460 -520 -580 -640
-24

-48

-70

0
2
4

6
8
10
12
14
16
18
20

K

H, m
Kgh =14,8

Hc = 550
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 24 Lớp Khai thác A.K53
Các thông số biên giới mỏ được trình bày dưới bảng 3.6.
Bảng 3.6: Các thông số, chỉ tiêu cơ bản của biên giới khai trường.
TT Các chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
1
Kích thước bề mặt: - Chiều dài
- Chiều rộng
m
m
3.650
2.100
2
Kích thước đáy: - Chiều dài
- Chiều rộng
m
m
450
150
3
Cốt cao đáy mỏ: - Nửa phía nam
- Nửa phía bắc
m
m
-550
-380
4
Chiều sâu: - Nửa phía nam

- Nửa phía bắc
m
m
557
386

5

Góc dốc trung bình bờ: - Bờ phía bắc
- Bờ phía nam
- Bờ phía đông
- Bờ phía tây

độ

22
0

23
0

25
0
- 37
0

33
0
- 38
0

6
Trữ lượng quặng địa chất
tr.tấn 375
7 Tỷ lệ tổn thất trung bình
% 3,17
8
Tỷ lệ làm nghèo
% 1,89
9 Trữ lượng quặng khai thác tr.tấn 370
10
Tổng khối lượng đất đá bóc
Trong đó: - Đất đá tơi xốp
+ Đất sét
+ Quặng deluvi
tr.m
3
tr.m
3
tr.m
3

tr.m
3

651,4
353,5
64,0
2,4
11 Hệ số bóc trung bình m

3
/ m
3
5,5
Mặt cắt tính toán các tuyến : T 90, T 86, T 81, T 78, T 74; biên giới khai trường
kết thúc khai thác xem bản vẽ TK – C3 – 01.
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên: Trần Quốc Phú 25 Lớp Khai thác A.K53
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ MỞ VỈA
4.1. Đặt vấn đề.
Công tác mở vỉa nhằm mục đích tạo nên tuyến đường vận tải nối liền từ mặt
bằng công nghiệp đến các tầng công tác, tạo nên mặt bằng công tác đầu tiên
đảm bảo cho thiết bị xúc bốc, vận tải làm việc. Việc mở vỉa 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 mở vỉa được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:
- Có trữ lượng quặng chắc chắn; chất lượng tốt; điều kiện khai thác thuận
lợi; hệ số bóc thời gian ban đầu thấp; cung độ vận tải ngắn; khối lượng bóc đất
XDCB và chi phí đầu tư ban đầu nhỏ.

- Đảm bảo thu hồi quặng nhanh, sớm đạt được, duy trì và nâng cao sản
lượng theo yêu cầu.
- Thuận lợi cho công tác khai thác, vận tải, đổ thải và thoát nước mỏ.

- Tạo điều kiện thuận lợi cho công tác bố trí thiết bị, đặc biệt là thiết bị vận
tải…
4.2. Phương pháp mở vỉa.

Với các nguyên tắc cơ bản nêu trên và như các điều kiện địa chất đã được

trình bày ở chương I, thân quặng có chiều dài tới 3 km, chiều rộng từ 200  700
m, lớp đất phủ tương đối bằng phẳng, điểm nông nhất của thân quặng được thể
hiện qua các mặt cắt tuyến T 81 (ở mức –7,9 m cách mặt đất 14,3 m tại lỗ
khoan LK 221) và tuyến T 78 (ở mức –33,7 m cách mặt đất 41 m tại lỗ khoan
LK 303), ta chọn phương pháp mở vỉa bằng hào trong bám vách vỉa.
4.3. Vị trí mở vỉa và trật tự khai thác.
4.3.1 Vị trí mở vỉa:

Chọn vị trí hào mở vỉa chạy dọc theo đường thẳng đi qua 2 lỗ khoan LK 223
tuyến 81 và lỗ khoan LK 302 tuyến T 78. Với thiết bị xúc bốc được sử dụng là
các máy xúc TLGN, hào mở vỉa đầu tiên được bắt đầu từ toạ độ:
X = 2.035.474
Y = 548.106 (Thuộc tờ bản đồ mang ký hiệu VN2000).
4.3.2 Trình tự mở vỉa

- Với địa hình mỏ tương đối bằng phẳng.

- Quặng có dạng thấu kính.

- Đường phương lớn (3030 m).

Do vậy tầng mở vỉa đầu tiên phải phù hợp với hệ thống khai thác và công
nghệ đào sâu đấy mỏ:

+ Hào mở vỉa đầu tiên được bắt đầu từ tọa độ: X = 2.035.474
Y = 548.106