Đồ án tốt nghiệp thết kế mỏ lộ thiên

Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 1 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 2 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
MỤC LỤC
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 3 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng đất nước hiện nay ngành Khai thác mỏ nói
chung và ngành Khai thác lộ thiên nói riêng đang giữ một vai trò hết sức quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đây là ngành khai thác khoáng sản phục vụ
cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu.Đặc biệt là cung cấp nguyên liệu cho
các ngành xây dựng.Vì vậy, việc chú trọng phát triển ngành khai thác là hết
sức quan trọng.
Sau thời gian học tập tại Trường Đại học Mỏ-Địa Chất, em đã được bộ
môn Khai Thác Lộ Thiên giới thiệu tới thực tập tại mỏ đá vôi Ninh Dân-
Thanh Ba –Phú Thọ
Qua các số liệu đã thu thập được, kết hợp giữa lý thuyết và thực tế sản
xuất em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với hai phần:
- Phần chung:Thiết kế sơ bộ mỏ đá vôi Ninh Dân- Thanh Ba –Phú Thọ
- Phần chuyên đề: Lựa chọn phương án thoát nước hợp lí cho mỏ đá vôi
Ninh Dân
Sau thời gian làm việc với sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô trong bộ
môn và các bạn đồng nghiệp, đặc biệt là TS. Vũ Đình Hiếu em đã hoàn thành
bản đồ án tốt nghiệp này.
Do trình độ và thời gian có hạn bản đồ án khó tránh khỏi những thiếu
sót. Em kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy
cô và các bạn đồng nghiệp để bản đồ án thêm phần phong phú và hoàn thiện.

Em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Vũ Đình Hiếu cùng các thầy cô
trong bộ môn và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Hà Nội, ngày 07 tháng 06 năm 2015
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Nguyễn Văn Chuyền
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 4 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
PHẦN CHUNG
THIẾT KẾ SƠ BỘ MỎ ĐÁ VÔI
NINH DÂN –THANH BA- PHÚ THỌ
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 5 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
CHƯƠNG 1
TÌNH HÌNH CHUNG CỦA VÙNG MỎ VÀ ĐẶC ĐIỂM
ĐỊA CHẤT MỎ CỦA KHOÁNG SẢN
1.1. Tình hình chung của khu vực mỏ
1.1.1. Vị trí địa lí mỏ đá vôi Ninh Dân
Mỏ đá vôi Ninh nằm trên địa bàn xã Ninh Dân huyện Thanh Ba tỉnh
Phỳ Thọ cách nhà máy xi măng Sông Thao khoảng 1km về hướng Tây Nam.
Diện tích mỏ khoảng 20ha xung quanh mỏ là đồng ruộng và khu dân cư
1.1.2. Địa hình
Địa hình khu mỏ tương đối đơn giản, xung quanh là đồi đất không cao
dạng bát úp, độ cao thay đổi từ 30- 56 m, ở giữa là thung lũng đá vôi có độ
cao thay đổi từ 24 - 27m
Trong khu mỏ có hai mương dẫn nước có tiết diện nhỏ chảy qua.
1.1.3 Mạng lưới giao thông
Hiện nay việc giao lưu giữa mỏ với Nhà máy xi măng Sông Thao, đi
quốc lộ 2 là đường liên huyện 311. Theo quy hoạch của tỉnh Phú Thọ sẽ đầu
tư xây dựng tuyến đường liên huyện mới không đi sát khu vực mỏ (Cách

đường 311 hiện nay trên 300m về phía bắc khu mỏ), còn đường 311 hiện nay
sẽ trở thành đường nội bộ mỏ.
1.1.4. Các công trình xây dựng hiện có tại khu mỏ đá vôi Ninh Dân
Khu mỏ Ninh Dân thuộc vùng trung du. Dân cư trong vùng sống chủ
yếu bằng nghề lúa nước và lâm nghiệp, cuộc sống còn gặp nhiều khó khăn.
Quanh khu mỏ có 3 nhà máy: Rượu Đồng xuân, chè Thanh Ba, Xi
măng Sông Thao. Mạng lưới điện, thông tin liên lạc đã đến các xóm, xã, hệ
thống trường học bệnh viện rất thuận lợi.
Nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước ngầm và ao hồ hệ thống kênh
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 6 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
mương xung quanh mỏ .
1.1.5. Đặc điểm khí hậu
Khu mỏ nằm trong vùng mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa.
Hàng năm có hai mùa rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9 và mùa khô từ
tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Mùa mưa thường có những trận mưa lớn gây
úng, lụt ảnh hưởng đến công tác khai thác mỏ.
 Lượng mưa:
- Lượng mưa lớn nhất trong năm: 1800mm
- Lượng mưa nhỏ nhất trong năm: 1498mm
- Lượng mưa trung bình trong năm:1768mm.
 Nhiệt độ:
- Cao nhất: 32
0
C (tháng 8 và 9)
- Thấp nhất: 11,5
0
C (tháng 1)
- Trung bình: 23,5
0

C
 Lượng bốc hơi:
- Cao nhất 144mm/tháng (tháng 1)
- Thấp nhất 72,1mm/tháng (tháng8)
- Trung bình 77,6mm/tháng
1.1.6. Lịch sử nghiên cứu địa chất
Công tác nghiên cứu địa chất vùng Thanh Ba, gắn liền với lịch sử
nghiên cứu địa chất miền Bắc Việt Nam, chủ yếu là đo vẽ bản đồ địa chất tỉ lệ
nhỏ 1/200.000 và trung bình 1/ 50.000. Gần đây, từ năm 1972 -1977 đã có
một số công trình thăm dò đá vôi Mánh - Đào Giã - Ninh Dân, Đồng Xa -
Ninh Dân. Các tài liệu này bị thất lạc không còn lưu ở đoàn địa chất khu vực
cũng như ở viện thông tin lưu trữ địa chất.
Nhiều năm qua và hiện nay, Công Ty xi măng Đá vôi Phú Thọ đã và
đang tiến hành khai thác tại moong phía Tây Nam mỏ để lấy đá vôi làm
nguyên liệu sản xuất xi măng của Công ty, nhìn chung đá vôi ở đây khá tốt, ít
xen kẹp tạp chất, thành phần hóa khá ổn định. Nhà máy xi măng lò đứng
sản xuất xi măng PCB30, PCB40 có chất lượng ổn định được thị trường chấp
nhận.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 7 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
1.2. Đặc điểm về địa chất của khoáng sàng
1.2.1. Cấu tạo địa tầng
Tham giá vào cấu trúc địa chất khu mỏ có các phân vị địa tầng sau:
- Hệ tầng Ngòi Chi - tập 2
- Hệ tầng Đồng Giao
- Hệ tầng Cổ Phúc
- Hệ thứ tư
Các đá của hệ tầng Ngòi Chi bị vò nhàu, uốn nếp mạnh mẽ tạo nên các
nếp lồi và nếp lõm.
Các đá của hệ tầng Đồng Giao lộ thành dải kéo dài dọc theo thung lũng

2 bên đường 311 Phú Thọ - Thanh Ba. Thành phần thạch học gồm: Đá vôi,
đá vôi bị đolomit hóa yếu có xen lớp mỏng, thấu kính đá vôi sét. Hệ tầng
này phủ không chỉnh hợp trên các đá của hệ tầng Ngòi Chi.
1.2.2. Đặc điểm kiến tạo
Vùng mỏ nằm ven rìa 2 đới cấu trúc: Sông Hồng và Fanxipan. Các
đứt gẫy có phương Tây Bắc - Đông Nam đóng vai trò khống chế cấu trúc
chung của vùng. Các đá của hệ tầng Đồng Giao có cấu tạo dạng khối đến
phân lớp dày, có thế nằm gần như đơn nghiêng về phía Đông Bắc với góc
dốc 40 -50
0
1.2.3. Thành phần vật chất
Đá vôi Ninh dân có màu xám, xám đen đến xám trắng, xám phớt lục. Ơ
những chỗ đá vôi nứt nẻ hoặc bị dăm kết hóa, đá vôi thường có màu vàng
bẩn của đất sét lấp đầy khe nứt, đôi chỗ có màu hồng do ngấm hyđrôxít sắt.
Đá vôi có cấu tạo dạng khối đến phân lớp dày, ít nứt nẻ. Kiến trúc hạt đều đến
vi hạt. Một vài nơi có xen kẹp một vài thấu kính đá phiến sét màu đen và sét
vôi.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 8 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
1.2.4. Đặc điểm chất lượng và tính chất công nghệ
Thành phần đá vôi Ninh Dân gồm có: Thành phần chủ yếu là Calcit vi
hạt, calcit tái kết tinh và calcit nhiệt dịch. Thạch anh, felspát và khoáng vật
quặng chiếm tỷ lệ rất ít.Phần rìa tiếp giáp giữa hệ tầng Đồng Giao và hệ tầng
Ngòi Chi đá vôi thường bị đolomit hoá.
Tổng hợp hàm lượng trung bình thành phần hóa cơ bản theo khối trữ
lượng (Lấy theo báo cáo kết quả chuyển đổi cấp trữ lượng và cấp tài nguyên
đá vôi Ninh Dân lập tháng 8/2006 đã được Hội đồng đánh giá trữ lượng
khoáng sản công nhận) xem bảng: 1- 01.
Bảng 1-01 : Bảng tính hàm lượng đá vôi theo phân khối lượng
STT Tên khối

Hàm lượng trung bình theo khối (%)
CaO MgO MKN CKT
1 1-121 52.42 1.06 41.01 2.05
2 2-122 50.12 1.79 40.36 4.25
3 3-122 51.15 1.57 40.25 2.85
4 4-122 50.44 1.06 38.98 4.47
5 5-122 52.53 0.81 40.80 2.81
6 6-122 52.34 0.74 39.95 2.83
7 7-122 53.02 0.57 40.54 2.54
8 8-122 52.58 0.58 40.50 2.90
9 9-122 52.59 0.46 40.56 2.70
10 10-333 51.29 0.76 40.08 3.94
11 11-333 50.35 1.78 40.46 4.21
12 12-333 50.02 1.03 39.21 5.83
13 13-333 50.38 1.68 38.94 3.23
14 14-333 50.46 0.87 39.17 4.34
Kết qủa của bảng trên cho thấy đá vôi Ninh Dâu là loại đá vôi sạch,
chất lượng khá đồng đều. Thành phần có hại chiếm tỷ lệ nhỏ nằm trong giới
hạn cho phép .
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 9 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
Tính chất cơ lý cơ bản của đá vôi Ninh Dâu xem bảng: 1 - 02
Bảng: 1-02 : Đặc tính cơ lí đất đá
Chỉ tiêu Đơn vị
Giá trị
Lớn nhất Nhỏ nhất Trung bình
Thể trọng G/cm
3
2,64 2,58 2,61
Độ bền nén tự nhiên Kg/cm

2
1152 804 902
Độ bền kéo Kg/cm
2
83 50 73
Góc nội ma sát Độ 39,8 37,1 38,4
Lực dính kết Kg/cm
2
359 223 269
Hệ số kiên cố 11,5 8,0 9,0
Đá vôi khu mỏ này rắn chắc, dòn dễ vỡ.
Đá vôi Ninh Dân đã và đang được Công ty xi măng Phú Thọ khai thác
cùng với đất sét các đồi lân cận để sản xuất xi măng theo công nghệ lò đứng
liên tục hơn 30 năm qua. Nhà máy đã sản xuất được xi măng PCB 30, PCB
40 có chất lượng ổn đỉnh, được thị trường chấp nhận.
Theo báo kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng nguyên liệu đá
vôi, đá sét, đá cao silic Ninh Dân và xỉ py rit Lâm Thao đưa vào công nghệ
sản xuất xi măng pooc lăng PC50, PCB 40 và PCB 30 cho dự án đầu tư xây
dựng Nhà máy xi măng Sông Thao tại xã Ninh Dân, huyện Thanh Ba, tỉnh
Phú Thọ do Viện Vật liệu Xây dựng – Bộ Xây dựng thực hiện cho thấy các
nguyên liệu trên đáp ứng yêu cầu sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất xi
măng pooc lăng PC50. Trên nền xi măng pooc lăng PC50 có thể pha tới 30%
xỉ lò cao Thái Nguyên vẫn thu được xi măng pooc lăng hỗn hợp mác PCB40.
1.2.5. Đặc điểm địa chất thủy văn , địa chất công trình và điều kiện khai
thác mỏ
a. Đặc điểm địa chất thuỷ văn
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 10 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
 Nước trên mặt
Mỏ đá vôi Ninh Dân nằm ở độ cao 24 - 27m dạng thung lũng kéo dài

theo phương Tây Bắc - Đông Nam, hai bên là những qủa đồi kế tiếp nhau. Bề
mặt mỏ được cải tạo là ruộng lúa nước.
Trong khu mỏ có 2 mương tiêu thoát nước:
- Mương 1 bắt nguồn phía Đông - Đông nam (ngoài mỏ) chảy vào mỏ theo
hướng Đông Bắc - Tây Nam. Lưu lượng nước trong mương đo tháng 6 năm
2001 là Q = 685,1 l/s
- Mương 2 bắt nguồn phía Bắc - Đông Bắc (ngoài mỏ) chảy vào mỏ theo
hướng Đông Bắc - Tây Nam. Lưu lượng nước trong mương đo tháng 6 năm
2001 là Q = 77,64 l/s.
Ngoài ra nguồn nước mưa rơi trực tiếp trên bề mặt khu mỏ. Vũ lượng
mưa lớn nhất của một ngày là A = 145,1 mm/ng.đ
 Nước dưới đất
Các hệ tầng địa chất khu Ninh Dân là tầng nghèo nước - Kết quả thí
nghiệm như sau: Xem bảng: 1-03
Bảng 1 - 03 :Bảng kết quả nghiên cứu nước dưới đất các hệ tầng
Đồi chứa nước
Lưu lượng L / s
Hệ số
thấm TB
(m/ng)
Lớn nhất
Nhỏ
nhất
Trung
bình
Hệ tầng Cổ Phúc N
1
3
Cp 0,07595 0,0174 0,0485 1,229
Hệ tầng Đồng Giao T

2a
đg 0,0916 0,06585 0,0812 1,5172
Hệ tầng Ngòi Chi 0,0247 0,0064 00127 0,595
b. Đặc điểm địa chất công trình
 Các hiện tượng địa chất động lực
Các hiện tượng địa chất động lựcchủ yếu xảy ra trong khu mỏ là trượt
và Karst. Hiện tượng trượt thường xảy ra trong đá phiến hệ tầng Ngòi Chi
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 11 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
và bột kết hệ tầng Cổ Phúc- Các hệ tầng này nằm ngoài phạm vi thăm dò.
Hiện tượng Karst xẩy ra trong đá vôi hệ tầng Đồng Giao. Tại lỗ khoan 13, 14
xác định có hang Karst với độ cao hang từ 1-3 m đến 7,9m. Một vài điểm
khác phần ngoại vi khu thăm dò, những ao của dân đào đến đá khi có nước
thấy bị sụt và mất nước.
c. Điều kiện khai thác mỏ
Mỏ đá vôi Ninh Dân nằm trong vùng có độ cao thấp hơn cao độ tự
nhiên khu vực. Dựa trên văn bản yêu cầu của Công ty xi măng đá vôi Phú
Thọ và được Hội đồng đánh trữ lượng khoáng sản nhà nước phê chuẩn tại
quyết định số 502/QĐ- HĐ ĐGTLKS ngày 6/ 6/2002. Chiều sâu tính trữ
lượng đến độ cao - 30m, độ chênh cao so với cao độ địa hình tự nhiên ban đầu
từ 50 đến 60m.
Việc mở mỏ và khai thác cắt tầng lớn trong mỏ rất thuận lợi. Tuy nhiên,
quan tâm lớn nhất trong quá trình khai thác mỏ là vấn đề thoát nước mỏ.
1.2.5. Trữ lượng
Theo báo cáo kết quả chuyển đổi các cấp trữ lượng và cấp tài nguyên
đá vôi mỏ Ninh Dân lập tháng 8/2006 đã được Hội đồng đánh giá trữ lượng
khoáng sản công nhận (Trữ lượng tính đến ngày 30 tháng 8 năm 2006 - đã trừ
đi phần trữ lượng đá vôi đã khai thác từ 01/01/2002 đến 30/8/2006 ở khối 9-
122 là 420,0 nghìn tấn) thì trữ lượng đá vôi của mỏ Ninh Dân - Thanh Ba -
Phú Thọ là 26.421,0 nghìn tấn. Chi tiết phân theo khối, cấp trữ lượng và cấp

tài nguyên xem bảng: 1-04.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 12 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
Bảng: 1-04 : Bảng tính trữ lượng theo phân cấp chữ lượng
STT Tên khối Trữ lượng; 1000 tấn
1 1-121 1.773, 03
2 2-122 1.998,25
3 3-122 2.961,15
4 4-122 1.370,73
5 5-122 1.296,65
6 6-122 2.032,59
7 7-122 2.221,03
8 8-122 2.110,34
9 9-122 5.015,52
10 10-333 1.651,08
11 11-333 1.982,00
12 12-333 789,73
13 13-333 519,91
14 14-333 458,06
Trữ lượng 121 1.773,0
Trữ lượng 122 18.988,0
Tài nguyên 333 5.660,0
Cộng trữ lượng (121+122) 20.761,0
Cộng (121+122+333) 26.421,0
Với mức độ thăm dò tiến hành, trữ lượng các cấp 121 và 122 đảm bảo
độ tin cậy để đưa vào thiết kế khai thác.
Trữ lượng đá vôi toàn mỏ (Lấy theo Báo cáo kết quả chuyển đổi các
cấp trữ lượng và các cấp tài nguyên đá vôi mỏ đá vôi Ninh Dân - Thanh Ba-
Phú Thọ lập tháng 8 năm 2006 và đã được Hội đồng đánh giá trữ lượng
khoáng sản công nhận tại quyết định số: 08/CĐ-HĐTL ngày 08/ 11/2006) là

26.421 nghìn tấn. Trữ lượng đá vôi cấp 121 và cấp 122 là 20.761 nghìn tấn.
Trữ lượng đá vôi cấp 121 và cấp 122 huy động vào thiết kế khai thác là
19.895 nghìn tấn
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 13 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
Hình 1.1 Toàn cảnh mỏ đá vôi Ninh Dân
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 14 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
CHƯƠNG 2
NHỮNG SỐ LIỆU GỐC DÙNG LÀM THIẾT KẾ
2.1. Các văn bản pháp quy, luật khai thác bảo vệ tài nguyên, các quy
phạm TCVN về ATLĐ. Các văn bản bao gồm
Thiết kế bản vẽ thi công khai thác mỏ đá vôi Ninh Dân – Nhà máy xi
măng Sông Thao, xã Ninh Dân, huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ được lập trên
các căn cứ và cơ sở sau:
- Báo cáo kết quả công tác thăm dò khu mỏ đá vôi Ninh Dân - Thanh
Ba- Phú Thọ do Liên đoàn địa chất Tây Bắc lập năm 2002 và đã được Hội
đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản phê chuẩn tại quyết định số: 502/QĐ-HĐ
ĐGTLKS ngày 6/6/2002.
- Báo cáo kết quả chuyển đổi các cấp trữ lượng và các cấp tài nguyên
đá vôi mỏ đá vôi Ninh Dân - Thanh Ba- Phú Thọ lập tháng 8 năm 2006 và đã
được Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản công nhận tại quyết định số:
08/CĐ-HĐTL ngày 08/ 11/2006.
- Thiết kế cơ sở mỏ đá vôi Ninh Dân – Nhà máy xi măng Sông Thao,
xã Ninh Dân, huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ lập năm 2006 và đã được Sở
Công nghiệp Phú Thọ thẩm định tại văn bản số 31/TDDA-CN ngày
19/01/2007.
- Điều chỉnh Dự án đầu tư xây dựng công trình khai thác mỏ đá vôi
Ninh Dân – Nhà máy xi măng Sông Thao, xã Ninh Dân, huyện Thanh Ba,
tỉnh Phú Thọ lập năm 2006 và đã được HĐQT Công ty Cổ phần xi măng

Sông Thao phê duyệt tại quyết định số: 19/QĐ-HĐQT ngày 23/1/2007.
- Giấy phép khai thác khoáng sản của Bộ Tài nguyên và Môi trường
cấp cho Công ty Cổ phần xi măng Sông Thao khai thác mỏ mỏ đá vôi Ninh
Dân – Nhà máy xi măng Sông Thao, xã Ninh Dân, huyện Thanh Ba, tỉnh Phú
Thọ.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 15 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
- Luật khoáng sản và các văn bản pháp quy hướng dẫn thi hành luật
khoáng sản do Chính Phủ và Bộ Công nghiệp ban hành,
- Luật xây dựng và các văn bản pháp quy hướng dẫn thi hành luật xây
dựng do Chính Phủ và Bộ Xây dựng ban hành,
- Các quy trình, quy phạm hiện hành đang áp dụng trong ngành khai
thác mỏ nói chung và ngành khai thác, chế biến đá nói riêng, cụ thể là: Quy
phạm kỹ thuật an toàn khai thác và chế biến đá lộ thiên (TCVN5178 - 90);
Quy phạm kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên (TCVN - 5326 - 91); Quy phạm an
toàn bảo quản, vận chuyển và sử dụng vật liệu nổ công nghiệp (TCVN 4586 -
97);
- Các định mức máy thi công đang áp dụng trong ngành khai thác mỏ
cũng như trong ngành xây dựng.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 16 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
2.2. Các dữ liệu ban đầu
- 1 tấn clinke cần 1,296 tấn đá vôi
- 1 tấn xi măng cần 0,96 tấn clinke
- Tỷ lệ đá vôi trong vật liệu thô là 78%
- Khối lượng riêng của đá vôi nguyên khối là 2,7 tấn/m
3
.
- Tính chất cơ lý của đất đá f = 9
- Biên giới thiết kế mỏ: Biên giới thiết kế trên mặt mỏ nằm trong ranh giới của

các khối trữ lượng đá vôi cấp 121 và 122. Độ sâu khai thác: Mức -30m (Mức
cao tính trữ lượng thăm dò đã được phê duyệt). Diện tích khai trường là 20
ha.
- Công suất thiết kế mỏ theo đá vôi khai thác là 1.019.800 tấn/năm
- Thời hạn khai thác là 21 năm (kể cả thời gian xây dựng cơ bản và đóng cửa
mỏ).
- Công nghệ và kỹ thuật: Mỏ được thiết kế khai thác lộ thiên với công nghệ
khai thác đơn giản: Khoan lỗ mìn bằng máy khoan thuỷ lực có đường kính
mũi khoan 64 - 102 mm. Xúc bốc đá vôi khai thác, đá kẹp và đất phủ bằng
máy xúc thuỷ lực có dung tích gầu xúc 2,5-2,8 m
3
. Vận tải đá vôi khai thác,
đá kẹp và đất phủ bằng ôtô tự đổ có tải trọng 20-25 tấn. Phụ trợ cho công tác
xúc bốc là xe gạt bánh xích có công suất động cơ 200-230CV. Thoát nước mỏ
bằng bơm có năng suất Q= 270-280 m
3
/h và chiều cao đẩy H=70-80m
2.3. Chế độ làm việc đối với công tác khai thác
- Số ngày làm việc trong năm : 280 ngày/năm.
- Số giờ làm việc trong ngày: 7 giờ/ngày
- Số giờ làm việc trong năm: 1960 giờ/năm
2.4. Các chủng loại thiết bị sử dụng.
Bảng 2-01 : Đặc tính kĩ thuật các thiết bị mỏ
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 17 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI
3.1. Biên giới mỏ
3.1.1. Khái niệm biên giới mỏ.
Việc xác định biên giới mỏ lộ thiên phụ thuộc vào sự ảnh hưởng của

nhiều yếu tố như: Chiều dày và góc dốc của vỉa, chất lượng của khoáng sàng
có ích, điều kiện địa hình, tính chất cơ lý của đất đá mỏ.
Chiều sâu khai thác cuối cùng của mỏ lộ thiên là xác định, tùy theo
điều kiện tự nhiên, kỹ thuật và kinh tế của khoáng sàng đó và của ngành khai
thác mỏ nói chung. Chiều sâu đó được gọi là biên giới theo chiều sâu mỏ lộ
thiên.
Trong thực tế có thể xảy ra 3 trường hợp : biên giới theo điều kiện tự
nhiên, biên giới theo điều kiện kỹ thuật và biên giới theo điều kiện kinh tế.
Tuy nhiên do tác động của yếu tố thời gian và tiến bộ khoa học kỹ thuật
vào các chỉ tiêu kinh tế, nên việc xác định biên giới hợp lý cho những mỏ lộ
thiên có trữ lượng và thời gian tồn tại lớn sẽ thiếu chính xác. Bởi vậy người ta
đưa ra khái niệm biên giới tạm thời và biên giới triển vọng.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 18 Lớp: Khai thác A – K55
TT Tên thiết bị và đặc tính KT
1 Máy khoan ATLASCOPCOECM, đường kính 102 mm
5 Máy xúc TLGN Komatsu PC450-7 dung tích gầu 2,1 m
3
6 Ô tô DAEWOO trọng tải 24 tấn
7 Máy ủi KOMASTUD85EX công suất 240CV
8 Xe tưới nước đường
9 Xe tải trọng 15 tấn chở mìn
10 Máy bơm thoát nước khai trường Q=270-280m
3
/giờ H=70-80m
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
Ngoài những yếu tố trên thì khi xác định biên giới mỏ lộ thiên còn phụ
thuộc vào vốn đầu tư xây dựng cơ bản, sự tác động của các yếu tố thời gian,
tiến bộ của khoa học kỹ thuật, sản lượng mỏ và phương pháp khai thác.
3.1.2. Nguyên tắc xác định biên giới mỏ
Xác định biên giới mỏ lộ thiên chịu ảnh hưởng và phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như:
- Các yếu tố tự nhiên: góc dốc của vỉa, chiều dầy vỉa, chất lượng của khoáng
sản có ích, điều kiện địa hình, tính chất cơ lý của đất đá.
- Ngoài ra khi xác định biên giới mỏ lộ thiên, còn chịu ảnh hưởng của vốn đầu
tư khi XDCB, các yếu tố thời gian, các tiến độ về khoa học kỹ thuật, sản
lượng mỏ và phương pháp khai thác.
- Khoáng sản đá vôi cố đặc điểm nằm lộ trên mặt đất thành những dãy núi có
địa hình phức tạp. Vì vậy việc xác định biên giới mỏ chủ yếu phụ thuộc vào
những phần lộ trên mặt đất.
3.1.2. Biên giới mỏ đá vôi Ninh Dân
Biên giới mỏ được xác định dựa trên nguyên tắc:
- Đá vôi khai thác trong biên giới mỏ phải đảm bảo chất lượng , đáp ứng được
yêu cầu làm nguyên liệu sản xuất xi măng.
- Ranh giới khai thác phải phù hợp với ranh giới được ghi trong giấy phép khai
thác mỏ do Bộ công nghiệp cấp và nằm trong phạm vi đã tiến hành thăm dò
địa chất.
- Khai thác tối đa trữ lượng đá trong biên giới, tránh lãng phí.
- Các thông số khai trường khi kết thúc khai thác phải đảm bảo an toàn, đảm
bảo ổn định bờ mỏ, đảm bảo điều kiện thuận lợi để hoàn thổ và phục hồi môi
trường.
- Biên giới khai trường lấy theo ranh giới cấp phép khai thác mỏ đá vôi Ninh
Dân – Thanh Ba – Phú Thọ của Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp phép cho
Công ty Cổ phần xi măng Sông Thao. Cụ thể như sau:
- Biên giới trên mặt: nằm trong giới hạn các điểm góc có toạ độ như sau: xem
bảng 3-01
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 19 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
Bảng 3-01: Bảng xác định biên giới trên mặt bằng các điểm góc
Tên điểm
góc

Tọa độ (Hệ UTM) Tọa độ (Hệ VN 2000; 105
0
)
X (m) Y (m) X (m) Y (m)
1 2374969 515900 2375398 515900
2 2375369 515995 2375369 515995
3 2375010 516327 2375010 516327
4 2374843 516236 2374843 516236
5 2374811 516178 2374811 516178
6 2374902 515989 2374902 515989
7 2374978 515885 2374978 515885
8 2375088 515802 2375088 515802
9 2375233 515723 2375233 515723
10 2375304 515687 2375304 515687
Bảng 3-02: Bảng tổng hợp công tác xác định biên giới mỏ
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Số lượng
1 Kích thước khai trường
- Dài nhất m 760
- Rộng nhất m 440
2 Đáy khai trường m -30
3 Diện tích khai trường ha 20
4
Trữ lượng đá vôi địa chất cấp 121
và cấp 122
tấn 20.761.000
5
Trữ lượng đá vôi địa chất cấp 121
và cấp 122 huy động vào khai
thác
tấn 19.894.626

6 Khối lượng đá kẹp m
3
846.940
7 Khối lượng đất phủ m
3
391.243
8 Hệ số bóc trung bình m
3
/tấn 0.06
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 20 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ MỞ VỈA
4.1. Những vấn đề chung về mở vỉa
Mở mỏ khai thác đá vôi là công việc đầu tiên ở mỏ nhằm mục đích tạo
nên những đường vận tải nối liền các tầng khai thác tới mặt bằng sân công
nghiệp mỏ, bóc đất đá phủ ban đầu (nếu cần thiết) và tạo ra 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 khai thác một lượng khoáng sản có ích theo tỷ lệ xác
định của sản lượng thiết kế.Khi khai thác các mỏ khoáng sản bằng phương
pháp lộ thiên phải tiến hành vận chuyển một khối lượng mỏ, bao gồm khoáng
sản từ tầng công tác đến trạm tiếp nhận trên mặt đất hoặc trong mỏ.
Các trạm tiếp nhận có thể là bãi thải trong hoặc bãi thải ngoài đối với
đá bóc; các kho, các trạm nghiền sàng hoặc nhà máy tuyển đối với khoáng
sản. Các tầng công tác trong mỏ và các trạm tiếp nhận khối lượng mỏ trên mặt
đất có độ chênh cao khác nhau. Do đó khi thiết kế đường giao thông vận tải
trong mỏ cần phải đảm bảo cho thiết bị vận tải mỏ làm việc được chắc chắn
và có hiệu quả kinh tế. Muốn vậy phải bố trí hợp lý không những trong bình
đồ mà còn ngay cả trong trắc đồ dọc. Nhiệm vụ này được giải quyết trong
thiết kế mở vỉa khoáng sàng.

Nội dung công tác mở vỉa là: tạo nên hệ thống đường giao thông vận tải
nối từ các điểm tiếp nhận trên mặt đất tới các tầng công tác (tầng bóc đá và
tầng khai thác khoáng sản) hoặc chuyển tải trong mỏ. Đảm bảo vận chuyển
khối lượng mỏ ra khỏi mỏ đến các trạm tiếp nhận và đưa các vật tư, vật liệu
nổ cũng như công nhân vào mỏ làm việc.
Hào mở vỉa được bắt đầu từ mặt đất hoặc từ một tầng công tác nào đó
và được kết thúc ở độ cao của mặt bằng công tác của tầng cần mở.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 21 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
4.2.Các phương pháp mở vỉa
Dựa vào từng điều kiện cụ thể người ta chia các phương pháp mở vỉa
ra thành:
- Phương pháp mở vỉa hầm lò: bao gồm lò bằng, giếng đứng, giếng
nghiêng. Mở vỉa bằng phương pháp này chỉ được áp dụng khi không có
điều kiện trực tiếp đào các đường hào từ mặt đất tới các khu vực khoáng
sàng (bị ngăn bởi núi cao, không có khả năng khắc phục độ dốc cho thiết bị
vận tải hoạt động). Tại một số nước phương pháp này được sử dụng để mở
vỉa cho các mỏ đá vôi có địa hình phức tạp.
- Mở vỉa bằng đường hào cơ bản vận tải bằng ôtô: Hào cơ bản là hào
nghiêng dùng để mở vỉa các tầng công tác. Tuỳ theo mặt địa hình, hào cơ bản
có tiết diện ngang là hoàn chỉnh hoặc bán hoàn chỉnh. Hào cơ bản có thời gian
tồn tại dài và dùng để xây dựng đường ôtô mỏ.Các thông số của hào cơ bản là
chiều rộng đáy hào b
0
, chiều sâu hào h
0
, độ dốc dọc đường i, góc dốc sườn
hào ỏ
0
, chiều dài của hào trong bình đồ l

0
, và khối lượng của hào V
0
. Chiều
rộng đáy hào cơ bản được xác định theo hình thức vận tải hoặc phương pháp
đào hào. Chiều rộng tối thiểu của đáy hào cơ bản không nhỏ hơn tổng kích
thước ngang của phương tiện vận tải, khoảng cách an toàn giữa chúng và các
khoảng cách khác, kể cả rãnh thoát nước. Chiều rộng đó phải đảm bảo đào
hào thuận lợi của công nghệ và thiết bị đào hào áp dụng.Độ dốc của hào cơ
bản được quy định tuỳ thuộc vào hình thức vận tải áp dụng.Khi vận tải bằng
ôtô lên dốc độ dốc là 6-8%, và có tải xuống đốc là 10-12%. Góc dốc sườn hào
cơ bản được quy định tuỳ thuộc vào thời gian phục vụ, tính chất cơ lý của đất
đá, mức độ ngậm nước của chúng. Đối với hào cơ bản có thời gian phục vụ
lớn đào qua đất đá rời và nửa cứng góc dốc của sườn hào không được lấy lớn
hơn góc dốc tự nhiên của đất đá. Trong đất đá cứng góc dốc sườn hào có thể
lấy bằng 50-60
0
hoặc hơn. Khi hào có độ cao lớn (bờ hào gồm một số tầng)
góc chung của bờ mỏ phải đảm bảo điều kiện ổn định lâu dài của bờ. Số tầng
của mỏ lộ thiên có thể từ 1-2 đến 15 tầng và hơn. Tổng hợp tất cả các hào cơ
bản, đảm bảo mở vỉa cho tất cả các tầng của mỏ gọi là hệ thống các hào cơ
bản. Tùy thuộc vào vị trí của hào cơ bản ghép vào hệ thống hào, chức năng
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 22 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
của nó và mối quan hệ giữa chúng mà có tên gọi: hệ thống các hào cơ bản
riêng (mở riêng cho từng tầng và có lối lên mặt đất riêng); hệ thống các hào
cơ bản nhóm (hào nhóm được mở cho một nhóm tầng, mỗi nhóm có một lối
lên mặt đất riêng); hệ thống các hào cơ bản chung (được mở cho tất cả các
tầng của mỏ và chỉ có một lối lên (hoặc xuống) mặt đất duy nhất. Dạng tuyến
hào trên bình đồ có thể là thẳng hoặc lượn vòng hoặc xoắn ốc. Hào có thể

nằm toàn bộ trên nền đá gốc, hoặc nửa đào nửa đắp. Mặt bằng quay xe (chỗ
lượn vòng) thường bố trí trên phần nửa đào nửa đắp.
- Mở vỉa bằng máng trượt: khi sử dụng các phương pháp khai thác
không có phương tiện vận tải trực tiếp làm việc ở gương, như khai thác bằng
lớp đứng xúc chuyển bằng máy xúc, máy ủi hoặc máy bốc khai thác theo lớp
bằng xúc chuyển băng máy ủi hoặc máy bốc thì vật liệu được đưa xuống chân
núi (mặt bằng tiếp nhận) theo mặt trượt (sườn núi hoặc bờ mỏ) hoặc theo
máng trượt. Tiết diện ngang của máng thương có dạng hình thang với góc
nghiêng thành máng 45-60
0
.Chiều rộng đáy máng không nhỏ hơn ba lần kích
thước lớn nhất của hòn đá lớn nhất. Độ dốc của máng lấy 55-65
0
trên toàn bộ
chiều dài máng, hoặc thay đổi trên từng đoạn nhằm giảm động năng của các
hòn đá khi lăn theo máng. Nếu chiều dài máng lớn hơn 50-70m thì phân dưới
của máng nên giảm độ dốc xuống còn 45-50
0
để hạn chế vận tốc rơi và độ
văng xa của đá. Dọc theo chiều dài tuyến công tác phải có ít nhất 2 máng, để
trong khi một máng đang nhận tải (rót đá từ miệng máng xuống) thì máng kia
tiến hành chuyển tải ở chân máng (xúc đá chuyển vào phương tiện vận tải).
Khi khai thác theo lớp đứng xúc chuyển bằng máy xúc hoặc máy ủi thì đá đưa
xuống chân núi không theo máng trượt mà rải dọc theo tuyến khai thác, trượt
qua các tầng để xuống chân núi (lớp đầu tiên trượt theo mặt dốc sườn núi). Để
đá trên các tầng lăn xuống đến chân núi, ngay từ khi mở mỏ phải tiến hành cải
tạo bề mặt sườn núi ở những nơi cần thiết (xén bớt chân núi, phá các mô đá
lớn). Độ dốc của bờ mỏ thường lấy bằng 55-65
0
. Khi sử dụng phương pháp

mở vỉa này ngoài việc xây dựng máng và xén chân tuyến, phải làm đường
đưa thiết bị lên tầng công tác đầu tiên, như máy khoan và thiết bị xúc bốc
khác làm chức năng xúc chuyển. Khối lượng đào hào trong trường hợp này ít
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 23 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
hơn so với đường hào dùng cho ôtô do tăng được góc dốc và giảm chiều rộng
đáy hào. Mặc dầu vậy, việc áp dụng phương pháp này cũng bị hạn chế khi
góc của sườn núi lớn (khối lượng làm đường hào lớn). Trường hợp này có thể
tiến hành đắp đường từ mặt đất lên độ cao cho phép, rồi từ đó có thể đào tiếp
đường hào hoặc mở tầng khai thác đầu tiên.
- Mở vỉa không có hào: phương pháp này được áp dụng khi khai thác
mỏ vật liệu ngậm nước hay dưới nước. Dùng máy xúc gầu treo, máy xúc gầu
ngoạm bố trí trên mặt đất hoặc trên phà xúc lên, hoặc dùng tàu hút để khai
thác.
4.3.Các khái niệm cơ bản về mở vỉa
- Sơ đồ mở vỉa: là tổng hợp tất cả các hào mở vỉa, đảm bảo giao thông
liên lạc giữa các tầng công tác và tầng vận chuyển trong một thời kỳ xác định.
Sơ đồ mở vỉa đặc trưng bằng kiểu, số lượng và vị trí của hào mở vỉa trong
không gian đối với vị trí xác định của công trình mỏ đang hoạt động.
- Hệ thống mở vỉa: là quá trình thay đổi các sơ đồ mở vỉa trong suốt
thời gian tồn tại của mỏ. Hệ thống mở vỉa được đặc trưng bằng phương pháp
mở vỉa và sơ đồ mở vỉa trong suốt cả thời kỳ khai thác khoáng sàng nói
chung.
- Tiêu chuẩn đánh giá phương pháp mở vỉa hợp lý: một phương án mở
vỉa được đánh giá là hợp lý khi thoả mãn các điều kiện sau:
+ Khối lượng và thời gian xây dựng mỏ nhỏ;
+ Cung độ vận tải đất đá và khoáng sản ngắn;
+ Trong quá trình tồn tại của mỏ các công trình mở vỉa ít bị di chuyển;
+ Thu hồi tối đa tài nguyên trong lòng đất;
+ Tận dụng các cơ sở hạ tầng có sẵn có kết hợp hài hoà với các công

trình công nghiệp trong mặt bằng;
+ ít ảnh hưởng tới các công trình khác;
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 24 Lớp: Khai thác A – K55
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn khai thác lộ thiên
+ ít gây tác động xấu tới môi trường.
4.4.Lựa chọn phương pháp mở vỉa cho mỏ
Công tác mở vỉa mỏ đá vôi Ninh Dân gồm có các công việc sau: Xây
dựng đường ôtô trong mỏ nối từ khu vực khai thác đầu tiên của mỏ nối với
đường 311 hiện có để lên trạm đập đá vôi của nhà máy xi măng Sông Thao,
bóc đất xây dựng cơ bản mỏ (bóc đất phủ và tạo tầng khai thác đầu tiên), đắp
đê bao quanh khai trường để ngăn nước chảy tràn vào khai trường và đào
mương thoát nước khai trường.
4.5. Thiết kế hình dạng tuyến hào chính
4.5.1. Độ dốc khống chế của tuyến hào
a. Độ dốc dọc của tuyến đường, i
0
.
Việc chọn độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường là một vấn đề kinh tế-
kỹ thuật lớn. Đối với từng đối tượng cụ thể phải tuỳ theo điều kiện địa hình,
lưu lượng và thành phần xe chạy, dùng những chỉ tiêu khái quát về giá thành
vận tải, giá thành công trình mà tiến hành tính toán chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật
để chọn trị số tối ưu. Đặc thù công việc vận tải ở mỏ đá khi khai thác xuống
sâu là: khi ô tô xuống dốc thì ở chế độ không tải, khi lên dốc thì ở chế độ có
tải. Dựa vào đặc thù đó, kết hợp với thực tế công tác mở vỉa hợp lý ở các mỏ đá
vôi ở Việt Nam đồ án lựa chọn i = i
max
= 8%. Trên những đoạn đường cong
bán kính nhỏ ta phải bố trí siêu cao, và giảm độ dốc dọc của tuyến đường để xe
chạy an toàn i
min

= 3 %.
b. Độ dốc ngang tuyến đường, i
n
.
Độ dốc ngang tuyến đường lấy theo điều kiện thoát nước tốt cho tuyến
đường, i
n
= 0,3%
4.5.2. Chiều rộng của đáy hào.
Chiều rộng tuyến đường hào phụ thuộc vào chiều rộng của các thiết bị vận tải,
số làn xe chạy, khoảng cách an toàn giữa các làn xe và giữa xe với thành hào.
SVTH: Nguyễn Văn Chuyền 25 Lớp: Khai thác A – K55