Nghiên cứu các giải pháp công nghệ và quản lý nhằm phát triển bền vững các mỏ khai thác vật liệu xây dựng ở việt nam (TT)

B GIO DC V O TO
TRNG I HC M - A CHT

HONG CAO PHNG

NGHIÊN CứU CáC GIảI PHáP CÔNG NGHệ
Và QUảN Lý NHằM PHáT TRIểN BềN VữNG CáC Mỏ
KHAI THáC VậT LIệU XÂY DựNG ở VIệT NAM
Ngnh: Khai thỏc m
Mó s: 62.52.06.03

TểM TT LUN N TIN S K THUT

H NI - 2016


Công trình được hoàn thành tại:
Bộ môn khai thác lộ thiên, Khoa mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Trần Mạnh Xuân
Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam
2. TS. Nguyễn Phụ Vụ
Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam

Phản biện 1: GS.TS. Nhữ Văn Bách
Hội Kỹ thuật nổ mìn Việt Nam
Phản biện 2: PGS.TS Bùi Xuân Nam
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Phản biện 3: TS. Lại Hồng Thanh
Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp
Trường họp tại: Trường Đại học Mỏ - Địa chất, phường Đức Thắng - quận
Bắc Từ Liêm - Hà Nội.
Vào hồi ....... giờ ...... phút ngày ......tháng ..... năm 201...

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quốc Gia, Hà Nội
- Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa Chất


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất nước ta có nguồn tài nguyên khoáng sản dùng làm vật liệu xây dựng
(VLXD) khá phong phú và đa dạng, phân bố khắp từ Nam ra Bắc. Ngành công
nghiệp khai thác vật liệu xây dựng ở nước ta phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu
cầu công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Khái niệm về khoáng sản dùng làm VLXD rất rộng, bao gồm khoáng sản là
đá, cát, đất...; trong đó, khoáng sản là đá xây dựng chiếm tỷ lệ cao nhất cả về số
lượng mỏ khai thác, sản lượng khai thác, giá trị khai thác cũng như lực lượng lao
động tham gia vào các công đoạn sản xuất. Quy mô khai thác của các mỏ khai
thác VLXD cũng rất khác nhau, đặc biệt là các mỏ khai thác đá, từ vài chục nghìn
đến hàng triệu mét khối mỗi năm bằng những công nghệ như: Thủ công, bán cơ
giới, cơ giới hóa toàn bộ ở những mức độ khác nhau.
Sự phát triển của ngành đã thỏa mãn nhu cầu nguyên liệu để phát triển kinh
tế xã hội của đất nước, tạo việc làm cho hàng vạn lao động, đóng góp đáng kể cho
ngân sách; tuy nhiên, ngành công nghiệp này cũng kéo theo không ít những hệ lụy
như: Khai thác mất an toàn, lãng phí tài nguyên, phá hoại môi trường. Nguyên
nhân của những hệ lụy này là do kỹ thuật khai thác lạc hậu, đặc biệt là khai thác
đá; công tác cấp mỏ ở một số địa phương còn tùy tiện, manh mún, gây khó khăn

cho việc áp dụng kỹ thuật tiên tiến, đảm bảo an toàn và có hiệu quả kinh tế, an
ninh xã hội. Vì vậy, nội dung nghiên cứu của đề tài có tính cấp thiết và thời sự,
góp phần phát triển bền vững ngành khai thác VLXD ở nước ta.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu đưa ra những giải pháp trong khai thác đá VLXD, nhằm
nâng cao hiệu quả sản xuất, đảm bảo an toàn, bảo vệ môi trường và tận thu tài
nguyên, trên cơ sở phân loại mỏ theo điều kiện địa hình và kích thước của nó,
khả năng áp dụng các hệ thống khai thác (HTKT) phù hợp.
- Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp nhằm hoàn thiện công tác quản lý,
trên cơ sở đổi mới phương thức cấp mỏ, tổ chức lại mạng lưới các mỏ theo quy
hoạch, khuyến khích và tạo điều kiện để ngành khai thác VLXD áp dụng công
nghệ khai thác tiên tiến, nâng cao hiệu quả sản xuất.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Các mỏ khai thác đá làm VLXD thông thường và đá làm nguyên liệu sản
xuất xi măng,
- Riêng phần giải pháp công nghệ chỉ nghiên cứu các mỏ nằm trên mức
thoát nước tự chảy.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về hiện trạng khai thác và công tác quản lý đá xây dựng ở
nước ta, kinh nghiệm khai thác đá xây dựng trên thế giới.
1


- Phân loại mỏ đá xây theo điều kiện địa hình và kích thước. Phân loại
HTKT các mỏ đá xây dựng theo những dấu hiệu phù hợp với sự đa dạng của
các công nghệ khai thác, phân tích khả năng và điều kiện áp dụng.
- Xây dựng các sơ đồ công nghệ, tính toán các thông số của HTKT áp
dụng, trình tự khai thác, sự phù hợp giữa công tác mở vỉa và khai thác cho từng
kiểu mỏ đã phân loại.
- Xây dựng các tiêu chí về cơ chế cấp mỏ. Những giải pháp đổi mới quản

lý kỹ thuật và quản trị mỏ.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Góp phần bổ sung và hoàn thiện lý thuyết khai thác lộ
thiên các mỏ đá xây dựng trong điều kiện địa hình phức tạp, núi đá bị chia cắt
phải áp dụng nhiều công nghệ khai thác khác nhau trong cùng một mỏ, hoàn
thiện mô hình cấp mỏ và công tác quản lý đối với các mỏ đá xây dựng.
- Ý nghĩa thực tiễn: Là cơ sở khoa học để các doanh nghiệp, cơ quan quản lý
nhà nước về khoáng sản tham khảo, đưa ra các giải pháp kỹ thuật và quản lý tổng
thể, tạo điều kiện để ngành khai thác đá xây dựng áp dụng các kỹ thuật tiên tiến
vào sản xuất, đảm bảo an toàn, tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường.
6. Luận điểm bảo vệ
- Việc lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp hay áp dụng các giải pháp
kỹ thuật để nâng cao hiệu quả sản xuất, phải dựa vào kiểu mỏ được phân loại
trên cơ sở điều kiện địa hình và kích thước của chúng. Việc phân loại HTKH
cũng cần phải bổ sung vào những dấu hiệu thể hiện đầy đủ các công đoạn sản
xuất xuất hiện trên mỏ.
- Công tác quản lý phải dựa trên cơ sở các tiêu chí có tính khoa học về
kinh tế - kỹ thuật và tình hình thực tế hoạt động khai thác các mỏ đá xây dựng
hiện nay và phát triển trong tương lai.
- Sự hoàn thiện công nghệ khai thác kết hợp với sự đổi mới cơ chế quản lý
theo hướng tạo điều kiện thuận lợi để các doanh nghiệp mỏ áp dụng kỹ thuật
khai thác tiên tiến, nâng cao hiệu quả sản xuất, tận thu tài nguyên, đảm bảo an
toàn trong khai thác, bảo vệ được môi trường là tiền đề để ngành khai thác mỏ
đá làm vật liệu xây dựng phát triển bền vững.
7. Những điểm mới của luận án
- Đề xuất phương pháp phân loại mỏ theo điều kiện địa hình và kích
thước của mỏ, phân loại HTKT khi khai thác các khoáng sàng đá làm cơ sở cho
việc chọn công nghệ khai thác hay hoàn thiện kỹ thuật khai thác phù hợp.
- Đưa ra phương pháp tính toán các thông số của HTKT, phương pháp chuẩn
bị tầng, trình tự khai thác khi áp dụng các công nghệ khai thác khác nhau.

- Đề xuất các tiêu chí làm căn cứ cho việc cấp mỏ có tính khoa học; quản trị
ngành khai thác đá xây dựng dựa trên quy hoạch, hợp nhất các mỏ nhỏ liền kề thành
mỏ lớn, nhằm tăng cường khả năng tài chính để trang bị kỹ thuật khai thác tiến bộ
hơn; xây dựng quy chế quản trị tự chủ trên cơ sở bảng “Tự kiểm tra”.
2


8. Bố cục của Luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của Luận án gồm hơn 150 trang
đánh máy, nhiều bảng biểu và hình vẽ minh họa, tham khảo nhiều tài liệu trong
và ngoài nước:
Chương 1- Tổng quan về công nghệ khai thác và công tác quản lý các mỏ đá
xây dựng ở Việt Nam và kinh nghiệm khai thác các mỏ đá xây dựng trên thế giới.
Chương 2- Phân tích những yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển bền vững
trong khai thác đá xây dựng ở nước ta.
Chương 3- Nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm đảm bảo sự phát
triển bền vững ngành khai thác đá làm vật liệu xây dựng ở nước ta.
Chương 4- Nghiên cứu các giải pháp về quản lý nhằm đảm bảo sự phát
triển bền vững ngành khai thác đá làm vật liệu xây dựng ở nước ta.
9. Các ấn phẩm công bố
Theo hướng nghiên cứu, Luận án đã công bố 14 công trình đăng trong tạp
chí ngành mỏ, hội thảo khoa học, trong và ngoài nước.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CÔNG TÁC
QUẢN LÝ CÁC MỎ ĐÁ XÂY DỰNG Ở VIỆT NAM VÀ KINH NGHIỆM
KHAI THÁC CÁC MỎ ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Tổng quan về tiềm năng và sự phân bố đá xây dựng ở Việt Nam
Tài nguyên đá xây dựng ở nước ta khá đa dạng và phong phú, phân bố
khắp ba miền. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, trữ lượng đá vôi xi măng ở
nước ta khoảng 44,7 tỷ tấn, trữ lượng đá làm VLXD thông thường khoảng 53,6

tỷ tấn (Bảng 1.1).
Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng đá xây dựng ở Việt Nam
Vùng /
TT
Loại
K. sản
Đá vôi
xi măng
1
Số mỏ
Triệu tấn
Đá ốp lát
2
Số mỏ
Triệu m3
Đá xây
dựng
3
Số mỏ
Triệu m3

Trung du
M. núi
Phía Bắc

Đ. bằng
sông
Hồng

Bắc T. bộ,

duyên hải
M. Trung

Tây
Nguyên

Đông
Nam bộ

157
83
82
21.869,800 9.681,210 12.018,352

1
23,468

6
569,884

90
5.188,860

12
205
59,330 25.213,393

Tổng số

22

351
575,770 44.738,484

55
40
8
410
580,680 1.319,976 5.228,000 37.590,239

98
66
167
84
129
2.947,260 2.673,760 42.595,890 1.699,150 3.284,590

3

Đ. bằng
sông
C. Long

20
564
408,260 53.608,910


1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đá
Nguồn tài nguyên đá phong phú đã thỏa mãn nhu cầu nguyên liệu cho sản
xuất xi măng với sản lượng ngày càng tăng; theo đó sản lượng năm 2010 đạt 67

triệu tấn, năm 2014 đạt 72 triệu tấn, đến năm 2020 dự kiến nhu cầu đá là 112
triệu tấn. Đá xây dựng năm 2010 đạt 110 triệu mét khối, năm 2014 đạt 115 triệu
mét khối, dự kiến đến năm 2020 nhu cầu đá xây dựng lên tới 226 triệu mét khối
(Bảng 1.4).
Bảng 1.4. Thống kê và dự báo nhu cầu sản lượng đá xây dựng và đá xi măng
2010
2015
2020
Chủng loại
Đơn vị
Nhu
Sản
Nhu
Sản
Sản
Nhu cầu
cầu
lượng
cầu
lượng
lượng
3
Đá xây dựng Triệu m
115
104
164
148
226
204
Xi măng

Triệu tấn
65,59
59,02
99,5
88,5 > 112
112
2
Đá ốp lát
Triệu m
11,5
8
16,3
14
25
20
1.3. Tổng quan về công nghệ khai thác các mỏ đá xây dựng ở Việt Nam
Hiện nay, trên địa bàn toàn quốc có 351 mỏ đá khai thác cho sản xuất xi
măng, 564 mỏ khai thác đá xây dựng thông thường. Công nghệ khai thác các mỏ
này rất đa dạng, về cơ bản có thể chia thành bốn nhóm sau đây
1.3.1. Công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng, chuyển tải bằng nổ mìn
(khấu suốt hay khấu tự do).
Là công nghệ khai thác không tầng, công tác khoan nổ mìn để tách đá ra khỏi
khối và đưa xuống chân tuyến được tiến hành trên một mặt dốc. Công nghệ này chủ
yếu được áp dụng để khai thác các mỏ đá dùng làm VLXD thông thường và sản
xuất xi măng quy mô nhỏ. Hiện đang được áp dụng để khai thác các mỏ đá phía
Bắc: Ninh Bình, Hà Nam, Hải Dương, Hải Phòng, Thái Nguyên, Lạng Sơn...v.v.
Hầu hết các mỏ đều dùng búa khoan đường kính nhỏ ( = 32 - 45mm), xúc đá dùng
máy xúc tay gàu có dung tích E ≤ 0,5m3 phối hợp với ô tô tải trọng 5 - 7 tấn.
Ưu điểm: Công nghệ khai thác đơn giản, đầu tư không lớn, giá thành thấp,
phù hợp với các doanh nghiệp có điều kiện tài chính hạn hẹp; diện khai thác đòi hỏi

không lớn.
Nhược điểm: Không an toàn; gây lãng phí, thất thoát tài nguyên, dễ xảy ra
tình trạng dễ làm, khó bỏ, khả năng gây ô nhiễm môi trường cao.
1.3.2. Công nghệ khai thác khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô
Công nghệ này phần lớn được áp dụng để khai thác các mỏ đá vôi sản xuất xi
măng. Chủ yếu được áp dụng để khai thác phần dưới của núi đá sau khi đã bạt
ngọn: Mỏ Yên Duyên (Thanh Hóa), mỏ Áng Dâu, Áng Sơn (Hải Dương)...v.v.
Đồng bộ thiết bị sử dụng trên các mỏ này rất đa dạng (máy khoan có đường kính 
= 105 - 200mm), máy xúc tay gàu có dung tích gàu phổ biến E = 1,2 - 1,8m3, phối
hợp với ô tô tải trọng 10 - 15 tấn, chiều cao tầng phổ biến h = 10 - 15m.

4


Ưu điểm: Khả năng cơ giới hóa cao; khai thác an toàn, có thể khai thác chọn
lọc, môi trường ít bị phá hoại.
Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng mỏ dài, giá thành cao.
1.3.3. Công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng gạt chuyển
Áp dụng công nghệ này bao gồm một số mỏ đá điển hình sau đây: Mỏ
Thống Nhất (Hải Dương), mỏ Hòa Thạch Liên (Hà Nội), mỏ Đồng Trầm Hoa
Đỏ (Hà Nam), mỏ Tiến Hóa (Quảng Bình)...v.v. Đồng bộ thiết bị chủ yếu
bao gồm: Máy khoan có đường kính  = 105mm, máy gạt có công suất 130 240CV; máy xúc có dung tích gàu E = 0,8 - 1,6m3 phối hợp với ô tô tải trọng
15 tấn, chiều cao tầng không quá 7m, chiều rộng dải khấu không quá 10m.
Ưu điểm: Tổ chức khai thác đơn giản, có thể tiến hành khai thác ở các núi đá
có sườn dốc lớn.
Nhược điểm: Khả năng áp dụng hạn chế khi yêu cầu sản lượng lớn, đòi hỏi
chiều dài chân tuyến của bãi xúc lớn, sinh bụi lớn trong quá trình xúc chuyển đá đổ
qua sườn núi hoặc bờ mỏ.
1.3.4. Công nghệ khai thác hỗn hợp
Nội dung của công nghệ này như sau: Phần trên của núi tiến hành khấu

theo lớp bằng xúc chuyển bằng máy chất tải có dung tích gàu E = 4 - 6m3, nếu
dùng máy gạt thì công suất là 130 - 420CV, dùng máy khoan thủy lực đường
kính  = 64 - 130mm. Xúc đá ở chân tuyến dùng máy xúc tay gàu có dung tích
gàu E = 3,5 - 4,6m3 phối hợp với ô tô tải trọng 27 - 40 tấn. Phần dưới của núi áp
dụng HTKT khấu theo lớp bằng, vận tải trực tiếp bằng ô tô.
Công nghệ khai thác này áp dụng khá phổ biến tại một số nơi: Mỏ Tràng
Kênh (Hải Phòng), mỏ Minh Tân (Hải Dương), mỏ Bút Sơn, Hồng Sơn (Hà
Nam), mỏ Yên Duyên (Thanh Hóa), mỏ Hang Nước (Ninh Bình), mỏ Hoàng
Mai A (Thanh Hóa)...v.v.
Ưu điểm: Có khả năng cơ giới hóa toàn bộ các khâu sản xuất trên mỏ, có thể
tăng sản lượng khi khai thác phần dưới và xúc chọn lọc, an toàn.
Nhược điểm: Tổ chức khai thác phức tạp, sinh bụi nhiều trong quá trình xúc
hay gạt chuyển.
1.4. Một số kinh nghiệm khai thác đá xây dựng ở nước ngoài
Cũng như ở nước ta, các nước khác khi tiến hành khai thác các mỏ đá
nằm ở vùng núi cao đều gặp nhiều khó khăn do địa hình phức tạp, không
thể hoặc quá tốn kém khi làm đường hào từ mặt đất lên đến các tầng khai
thác phục vụ công tác vận tải đá. Do đó, người ta đã tìm cách sử dụng hình
thức vận tải bằng trọng lực kết hợp với các hình thức khác, nhằm giảm
khoảng cách và chi phí vận tải trong quá trình khai thác.Theo đó, người ta
đã áp dụng hình thức mở vỉa bằng giếng và lò, lợi dụng trọng lực để vận
chuyển đá từ trên cao xuống.
5


Các tài liệu công bố ở nước ngoài cho thấy, việc mở vỉa các tầng công tác
bằng hầm lò để vận chuyển bằng trọng lực hợp lý khi độ dốc của sườn núi lớn
hơn 200. Dùng giếng để vận chuyển đá có thể áp dụng trên các mỏ lộ thiên sản
lượng 4-5 triệu tấn/năm, còn sử dụng máng trượt đạt sản lượng thấp hơn.
Ngoài phương án “Phễu - giếng đứng và vận chuyển bằng đường sắt cỡ

hẹp theo lò bằng” được áp dụng trong giai đoạn đầu, ngày nay nhiều nước áp
dụng công nghệ khai thác tương đối hiện đại khi kết hợp hình thức vận chuyển
“ Trọng lực - băng tải” kết hợp với máy đập bố trí ở phần dưới của giếng (các
nước Anh, Úc, Nhật Bản, Thụy Sĩ...v.v.).
Trên các mỏ khai thác theo công nghệ này thường áp dụng HTKT khấu
theo lớp bằng vận chuyển trên tầng bằng ô tô hay máy chất tải, chiều cáo tầng
15m. Đồng bộ thiết bị sử dụng rất hiện đại: Máy khoan thủy lực có đường kính
từ 80 - 203mm, máy chất tải có dung tích gàu 5 - 20m3, máy xúc TLGN có
dung tích gàu 5 - 7,5m3, phối hợp với ô tô tải trọng 40 - 80 tấn.
Sơ đồ công nghệ khai thác với việc chuyển tải đá bằng máy ủi trên mặt
ngang hay xiên cũng được áp dụng trên một số mỏ ở các nước Tây Ban Nha,
Đức hay Angiêri.
1.5. Hiện trạng công tác quản lý khai thác các mỏ đá xây dựng
1.5.1. Tình hình cấp mỏ và thuê đất khai thác hiện nay và những tồn tại
Mô hình cấp phép khai thác và cho thuê đất phục vụ khai thác hiện nay ở
nước ta có thể mô phỏng theo sơ đồ sau (Hình 1.9):

Hình 1.9. Mô hình cấp phép khai thác và cho thuê đất
Công tác cấp giấy phép ở một số địa phương còn tùy tiện, vẫn còn biểu
hiện mang tính xin cho. Việc cấp mỏ chưa có căn cứ khoa học và thực tiễn, gây
6


ra tình trạng khai thác manh mún, chồng chéo, khai thác không an toàn, lãng
phí tài nguyên và phá hoại môi trường. Chưa có sự thống nhất giữa cơ quan cấp
giấy phép khai thác mỏ và cơ quan cho thuê đất.
1.5.2. Tình hình công tác thanh tra, kiểm tra
Trong thời gian vừa qua, công tác này còn nhiều bất cập, đặc biệt là sự
phối hợp giữa cơ quan trung ương và địa phương; hoạt động thanh tra, kiểm tra
vẫn còn mang nặng tính hành chính.

1.6. Phân tích các công trình nghiên cứu trong nước có liên quan
Các công trình nghiên cứu về lĩnh vực công nghệ khai thác đá xây dựng ở
nước ta chưa nhiều, nổi bật là Luận án phó tiến sĩ của Nguyễn Thanh Tuân
(1985). Ngoài ra còn có 02 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật của Lê Thị Thu Hoa
(1998) và Nguyễn Minh Huấn (1999). Bên cạnh đó còn có một số nghiên cứu
khác để xây dựng các giáo trình hay sách tham khảo của các tác giả Trần Mạnh
Xuân, Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam...v.v.
Các công trình nghiên cứu trước đây chưa đề xuất các sơ đồ công nghệ
phù hợp để khai thác các mỏ đá có điều kiện địa hình và kích thước khác
nhau cũng như phân tích lĩnh vực áp dụng của từng loại HTKT; đặc biệt chưa
có một công trình nghiên cứu nào về hoàn thiện công tác quản lý Nhà nước
về khai thác đá vật liệu xây dựng.
KẾT LUẬN CHƯƠNG
Các mỏ khai thác đá hiện nay ở nước ta, đặc biệt là các mỏ khai thác quy
mô nhỏ, hầu hết đều sử dụng công nghệ khai thác lạc hậu, không đảm bảo an
toàn, đặc biệt là mỏ khai thác đá xây dựng thông thường; gây lãng phí tài
nguyên, phá hoại và làm ô nhiễm môi trường, hiệu quả kinh tế thấp.
Nguyên nhân chủ yếu là do chưa tìm được các công nghệ khai thác phù
hợp. Việc quản lý hoạt động khai thác mỏ còn nhiều bất cập, tồn tại.
CHƯƠNG II
PHÂN TÍCH NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ PHÁT TRIỂN
BỀN VỮNG TRONG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG Ở NƯỚC TA
2.1. Sự ảnh hưởng của yếu tố quản lý
2.1.1. Sự ảnh hưởng của công tác cấp giấy phép khai thác

Để một mỏ lộ thiên khai thác đá hoạt động được bình thường và có hiệu
quả, cần đảm bảo 02 điều kiện:
- Đủ không gian cho mỏ hoạt động bình thường,
- Thời gian tồn tại của mỏ lớn hơn thời gian thu hồi vốn.
Việc cấp mỏ chỉ căn cứ vào trữ lượng và thời gian khai thác mà

không căn cứ vào không gian hình thành mỏ sẽ gây khó khăn cho việc áp
dụng công nghệ khai thác có hiệu quả.

7


2.1.2. Sự ảnh hưởng của phương pháp tính trữ lượng mỏ để trả tiền cấp
quyền khai thác khoáng sản
Trữ lượng khoáng sản dùng làm căn cứ để trả tiền cấp quyền khai thác
khoáng sản hiện hành tính bằng phương pháp mặt cắt đứng và độ sâu đáy mỏ.
Điều đó dẫn đến sự khác nhau về trữ lượng tính theo quy định và trữ lượng khai
thác thực tế do sự có mặt của bờ mỏ; gây thiệt hại về kinh tế cho doanh nghiệp
mỏ; mức độ thiệt hại phụ thuộc vào chiều sâu khai thác và góc kết thục của bờ mỏ.
Ngoài ra, việc áp dụng chung hệ số nở rời cho các mỏ đá cũng không hợp lý.
2.1.3. Ảnh hưởng của hoạt động kiểm tra. thanh tra
Hoạt động thanh tra, kiểm tra chưa có cơ chế phối hợp đồng bộ, thiếu sự
thống nhất, chồng chéo; chế độ thông tin, báo cáo chưa tốt; chưa hình thành
được hệ thống tổ chức cơ quan thanh tra chuyên ngành khoáng sản từ Trung
ương đến địa phương. Điều này dẫn đến sự không đồng bộ trong công tác quản
lý, ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát toàn diện mọi hoạt động của doanh
nghiệp theo những tiêu chí đã đề ra.
2.2. Sự ảnh hưởng của công nghệ khai thác
Công nghệ khai thác có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự phát
triển bền vững của ngành khai thác đá, do đó cần phải tiến hành nghiên cứu
phân loại mỏ theo điều kiện địa hình và kính thước của nó; phân loại HTKT và
điều kiện áp dụng; bổ sung và xác định các thông số cần trong thiết kế cũng
như trong quá trình sản xuất. Mạnh dạn áp dụng những công nghệ khai thác có
tính linh hoạt phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp và phù hợp với khả
năng đầu tư của doanh nghiệp.
KẾT LUẬN CHƯƠNG

Công tác quản lý và công nghệ khai thác là hai yếu tố quan trọng có ảnh
hưởng quyết định đến sự phát triển bền vững của ngành khai thác đá xây dựng ở
nước ta. Nội dung nghiên cứu của Luận án cần hướng tới hai nhiệm vụ này.
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
NHẰM ĐẢM BẢO SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG NGÀNH
KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Ở NƯỚC TA
3.1. Phân loại mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng theo điều kiện địa
hình và kích thước của mỏ
Theo điều kiện địa hình các mỏ đá lộ thiên có thể chia thành các loại:
Mỏ là các núi đá nằm cao hơn mức thoát nước tự chảy,
Mỏ nằm thấp hơn mức thoát nước tự chảy,
Mỏ đá vừa nằm cao hơn và thấp hơn mức thoát nước tự chảy.
8


Để đơn giản trong phân loại và lựa chọn công nghệ khai thác, đối với các
mỏ nằm cao hơn mức thoát nước tự chảy, ta có thể chia thành các nhóm:
a. Núi đá nằm một mình đơn độc, chân núi có chu vi gần tròn trên bình đồ
hoặc có kích thước dài và rộng gần bằng nhau, địa hình xung quanh trống trải,
kích thước chu vi chân núi tương đối nhỏ.
b. Núi đá là một cụm núi gồm nhiều chỏm núi cao thấp khác nhau, có chu
vi cụm núi gần tròn trên bình đồ hoặc kích thước dài rộng gần bằng nhau, địa
hình xung quanh trống trải, kích thước chu vi chân núi tương đối lớn.
c. Núi đá là một dãy dài, chiều dài chân núi gấp vài lần chiều rộng, có
nhiều chỏm núi cao thấp khác nhau, địa hình xung quanh trống trải.
d. Núi đá là một dãy dài tựa vào các núi đá khác, chỉ có một mặt trống
hoặc hai mặt trống nhưng mặt trống kia có chiều rộng không đáng kể.
e. Núi đá hay mỏm núi đá có chiều cao 50-70m, sườn núi dốc vừa phải, có
lớp đất phủ dày 3-7m.

3.2. Nghiên cứu phân loại HTKT các mỏ đá làm vật liệu xây dựng ở
nước ta và điều kiện áp dụng
3.2.1. Khái quát chung về HTKT và sự phân loại HTKT
Có nhiều quan điểm phân loại HTKT khác nhau nhưng đều có những đặc
điểm chung là:
Đều dựa trên cơ sở hướng dịch chuyển và sự phát triển của tuyến công tác,
Đối tượng công tác chủ yếu để phân loại là công tác bóc đá,
HTKT được phân loại chung không phân biệt cho từng loại khoáng sản,
Không chú ý đến điều kiện địa hình.
Với đặc điểm của khoáng sàng đá xây dựng, cần nghiên cứu áp dụng HTKT
phù hợp hơn.
3.2.2. Phân loại HTKT khi khai thác các mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng
3.2.2.1. Các phân loại đã có
Hiện đã có các nghiên cứu, phân loại của các nhà khoa học trong và ngoài
nước như: Giáo sư N.A.Maluseva, TSKH Nguyễn Thanh Tuân, GS.TS Trần
Mạnh Xuân, nhóm tác giả PGS.TS Hồ Sĩ Giao, PGS.TS Bùi Xuân Nam và NK.
3.2.2.2. Phân tích điều kiện áp dụng và hoàn thiện phân loại HTKT đã có
Trên cơ sở phân tích điều kiện áp dụng các phân loại HTKT các mỏ đá
đã có, dựa vào các đặc điểm phát triển mới của ngành; Luận án đề xuất phân
loại HTKT các mỏ đá xây dựng theo các tiếu chí sau:
- Vị trí của mỏ so với mức thoát nước tự chảy;
- Phương thức khấu đá trên mặt cắt ngang;
- Phương thức, hướng vận chuyển, khả năng kết hợp giữa vận chuyển
bằng trọng lực và cơ giới, bãi xúc chuyển;
- Khả năng khai thác chọn lọc;
- Vị trí bãi thải và phương pháp thoát nước.
3.2.3. Đề xuất phân loại HTKT các mỏ đá xây dựng (Bảng 3.3)
9

Nhóm mỏ
nằm dưới mức
thoát nước tự
chảy
(D)
Nhóm mỏ vừa
nằm trên và
dưới mức thoát
nước tự chảy
(TD)

Kiểu
nhóm mỏ
Nhóm mỏ
nằm trên mức
thoát nước tự
chảy
(T)

E

D

HTKT tổng hợp

E

A1 và A2
A và B
HTKT

khấu D-1
theo lớp bằng
hoặc lớp xiên
D-2

HTKT hỗn hợp

C

B-2

khấu B-1
lớp

HTKT
theo
đứng…

A-2

Tên gọi chung
Ký hiệu
của HTKT
HTKT
khấu A-1
theo lớp bằng…

B

Ký

hiệu
A

10

HTKT khấu theo lớp xiên vận tải
trực tiếp bằng ô tô hoặc kết hợp
HTKT kết hợp giữa các HTKT A,
B và D.

HTKT khấu theo lớp bằng vận tải
trực tiếp bằng cơ giới
a. Ô tô
b. Băng tải
c. Cáp treo
HTKT khấu theo lớp bằng, vận tải
trên tầng bằng cơ giới (máy chất tải
hoặc máy ủi) và bằng trọng lực qua
a. Sườn núi
b. Máng
c. Giếng + Lò bằng
HTKT khấu theo lớp đứng vận
chuyển đá ra khỏi gương bằng máy
ủi và qua sườn núi bằng trọng lực.
HTKT khấu theo lớp đứng vận
chuyển đá ra khỏi gương bằng máy
xúc tay gầu và qua sườn núi (bờ mỏ)
bằng trọng lực
Sự phối hợp giữa hai HTKT A1 với
A2 và A với B

HTKT khấu theo lớp bằng vận tải
trực tiếp bằng ô tô hoặc kết hợp

Tên gọi cụ thể của HTKT

Thỏa mãn từng phần

Thỏa mãn hoàn toàn

Thỏa mãn hoàn toàn

Không thỏa mãn

Thỏa mãn từng phần
Thỏa mãn từng phần
Không thỏa mãn
Không thỏa mãn

Thỏa mãn hoàn toàn
Không thỏa mãn
Thỏa mãn từng phần

Khả năng khai thác
chọn lọc

Có

Không

Không

Có

Có
Có
Có
Có

Không
Không
Không

Bãi xúc
chuyển

Bảng 3.3. Phân loại hệ thống khai thác các mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng

Ngoài
và trong
Ngoài và
trong

Ngoài

Không có

Không có
Không có
Không có
Không có

Ngoài
Không có
Không có

Bãi thải

Tự chảy và
cưỡng bức

Cưỡng bức

Cưỡng bức

Tự chảy

Tự chảy
Tự chảy
Tự chảy
Tự chảy

Tự chảy
Tự chảy
Tự chảy

Hình thức
thoát nước


3.3. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp cho các mỏ đá

dùng làm vật liệu xây dựng nằm cao hơn mức thoát nước tự chảy
3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp mở vỉa
3.3.1.1. Dạng tuyến đường hào khi khai thác các mỏ đá thuộc nhóm địa
hình (a)
Khi khai thác các mỏ đá xây dựng khấu theo lớp bằng thuộc nhóm địa hình
(a) thuận lợi hơn cả là sử dụng tuyến đường xoắn ốc khi vận tải bằng ô tô. Chiều
cao của núi đá có thể mở vỉa bằng hào xoắn ốc phụ thuộc vào diện tích chân núi Sd
(m2) và diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên St (m2), góc dốc trung bình của sườn
núi γ (độ).
Hx =

S d - St
 . Ctg

(3.1)

,m

Các thông số của tuyến đường hào có ảnh hưởng đến khối lượng đào hào
là chiều rộng nền hào b (m) và chiều cao hào hh (m), góc dốc bờ hào  (độ):
hh =

b sin . sin 
,m
sin(  -  )

(3.7)

Sự phụ thuộc chiều cao hào vào chiều rộng nền hào, góc dốc trung bình
của sườn núi thể hiện trên Hình 3.2. Từ Hình 3.2 ta thấy, nếu góc dốc trung

bình của sườn núi từ 400 trở xuống thì chiều cao hào tăng từ từ; nhưng nếu góc
dốc sườn núi lớn hơn 400 thì chiều cao hào tăng rất nhanh, điều đó cho thấy khả
năng đào hào xoắn ốc trên sườn núi có độ dốc lớn bị hạn chế.


28,6

Hình 3.2. Sự phụ thuộc chiều cao
hào vào chiều rộng nền hào và góc
dốc trung bình của sườn núi

ChiÒu cao cña hµo (m)

³²


³²

20
³²

b = 7,5m

16,4


³²


³²

b = 5m


³²


³²






³²
³²b×nh ³²
Gãc trung
cña s-ên³²
nói (®é)³²

3.3.1.2. Dạng tuyến đường hào khi khai thác các mỏ đá xây dựng thuộc
nhóm địa hình (b)
Khi khai thác các mỏ đá thuộc nhóm này thường áp dụng tuyến đường hào
hỗn hợp bao gồm hào chung có thể là hào đơn giản đào trong mỏ kết hợp với đắp
11


ngoài mỏ. Từ đầu cuối của hào chung hay trên những chỗ thuận lợi, tiến hành
đào các hào nhánh lượn vòng qua các eo núi để tiếp cận với chân các mỏm núi,
cuối cùng là đào hào xoắn ốc để mở vỉa cho từng núi (Hình 3.3).

00
10
20
30
40
50
60
70

D
100
90

3

B

5

40

70
60
50

E
1
2

A

50

40

30

3.3.1.3. Dạng tuyến đường hào khi khai thác mỏ đá xây dựng thuộc nhóm
địa hình (c)
Khi áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô, có thể
áp dụng hai phương án: Hào đơn giản chỉ bố trí dọc theo một bên của sườn núi,
hoặc xoắn ốc qua hai đầu núi.
Khi áp dụng HTKT khấu theo lớp đứng chuyển tải bằng máy xúc tay gàu
hay máy ủi thì tuyến đường hào được xây dựng chủ yếu để cho thiết bị xúc
chuyển di chuyển; tuyến đường hào chỉ có thể bố trí dọc theo một bên, còn bên
sườn núi kia dùng để chuyển đá khi xúc. Sườn dốc thấp để bố trí hào, sườn dốc
hơn dùng để vận chuyển đá từ trên xuống.
33.1.4. Dạng tuyến đường hào khi khai thác mỏ đá xây dựng thuộc
nhóm địa hình (d)
Nếu chiều dài sườn núi đủ lớn còn góc dốc không lớn, cho phép mở
đường hào đơn giản hay lượn vòng thì có thể áp dụng HTKT khấu theo lớp
bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô. Khi không thể áp dụng được HTKT này thì áp
dụng HTKT khấu theo lớp đứng, xúc chuyển bằng máy xúc tay gàu, lớp đứng
xúc chuyển bằng máy ủi hoặc phần trên khấu theo lớp bằng còn phần dưới
khấu theo lớp đứng.
3.3.2. Xác định diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên (mặt bằng bạt ngọn)
Diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên phải thỏa mãn các điều kiện:
- Đảm bảo khả năng hoạt động bình thường các thiết bị xúc bốc, vận tải
khi tiến hành dọn đá trong quá trình bạt ngọn.
12

00

10

40

30

20

50

80

70

60

80
4

C

30
20
10
00

Hình 3.3. Sơ đồ mở vỉa có thể áp dụng
cho mỏ đá nhóm địa hình (b)

(1), (2), (3), (4) và (5). Đoạn dải
khấu đầu tiên khi tiến hành khai thác các
mỏm núi B, A, C, D và E


- Đảm bảo khả năng đào hào lên đến độ cao cần mở vỉa.
3.3.2.1. Xác định diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên khi mở vỉa bằng
hào xoắn ốc vận tải bằng ô tô (nhóm mỏ địa hình a)
Xét trường hợp khó khăn nhất, đó là tuyến đường đào từ đường đồng mức
này đến đường đồng mức kế trên đó (có chiều cao là h) tại đó bố trí mặt bằng khai
thác đầu tiên phải đi qua hết một vòng xoắn ốc.
Gọi rt là bán kính quy đổi của diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên:
rt =

h Kd
(
 ctg )m
2  .i

(3.10)
Khi đó, diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên tính theo điều kiện mở vỉa
khi vận tải bằng ô tô là:
St = rt2 , m2
(3.11)
Khi sử dụng máy xúc tay gàu và ô tô để dọn đá bạt ngọn trên mặt bằng khai
thác đầu tiên thì diện tích đó tối thiểu phải bằng (tính qua bán kính quy chuyển rt’).
r 't 

3R q 2mo  0,5bo  Lo
2

,m

(3.12)

Diện tích mặt bằng tính theo rt’ bằng:
St’ = r’t2, m2
(3.14)
Trong đó: Kd - hệ số kéo dài tuyến đường;  - góc dốc trung bình của sườn
núi, độ; i - độ dốc dọc của tuyến đường hào, đv; Rq - bán kính vòng tối thiểu của
ô tô, m; mo - khoảng cách an toàn tính từ mép sườn núi đến vệt xe chạy m; bo chiều rộng ô tô, m; Lo - chiều dài ô tô, m.
Việc chọn diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên thông qua bán kính quy
đổi rt và rt’, nếu trị số nào lớn hơn sẽ được chấp nhận.
3.3.2.2. Xác định diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên khi mở vỉa bằng hào
xoắn ốc vòng qua hai đầu mỏ hay đơn giản khi khai thác mỏ nhóm địa hình (c)
* Khi khai thác khấu theo lớp bằng vận chuyển bằng ô tô
Trong điều kiện bình thường, chiều dài của mặt bằng khai thác đầu tiên có
thể xác định gần đúng theo biểu thức:
Lt =

h
 Rq , m
i

(3.15)

Trong đó: h - chiều cao tầng khai thác, m;
Còn chiều rộng của mặt bằng khai thác đầu tiên
Bt = k 2 (Rq + mo), m
Trong đó: k - hệ số bổ sung.

13

(3.16)


* Khi khai thác khấu theo lớp đứng chuyển tải bằng máy xúc
Chiều rộng tối thiểu của mặt bằng đầu tiên ít nhất phải bằng chiều rộng
dải khấu còn chiều dài bằng chiều dài tối thiểu của luồng xúc.
* Khi khai thác khấu theo lớp đứng chuyển tải bằng máy ủi
Chiều dài tối thiểu của mặt bằng khai thác đầu tiên có thể xác định theo
biểu thức 3.15, còn chiều rộng bằng chiều rộng dải khấu bình thường.
3.3.3. Nghiên cứu các HTKT có khả năng áp dụng
3.3.3.1. Nghiên cứu HTKT có khả năng áp dụng đối với nhóm mỏ theo
địa hình (a)
1. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô
Thuận lợi nhất là mở vỉa bằng hào xoắn ốc. Sau khi hoàn tất việc bạt
ngọn và tạo được mặt bằng khai thác đầu tiên thì tiến hành chuẩn bị khai thác
tầng đầu tiên bằng cách tạo nên đoạn dải khấu ban đầu. Vị trí thuận lợi nhất để
đào đoạn dải khấu ban đầu là chỗ bắt đầu từ đoạn chân hào dốc đi lên mặt bằng
bạt ngọn (Hình 3.7).
10

20

Hình 3.7. Sơ đồ tạo đoạn dải khấu ban
đầu khi khai thác tầng
1. Đường đồng độ mức
2. Trục đường xoắn ốc
3. Đoạn dải khấu ban đầu
4. Máy xúc;

5. Ô tô

2
4

1

40

3
MÆt b»ng
b¹t ngän
+50 m

10

5

3
20 0

2. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng xúc đất đá tại gương bằng
máy chất tải sau đó vận chuyển theo tầng, theo sườn núi và dỡ vào ô tô
nhận tải ở chân núi
Khi trên mỏ chỉ có một máy chất tải làm việc, năng suất của mỏ sẽ bằng
năng suất của máy chất tải, được xác định theo biểu thức:
Qđ 

60 EK x .K ot
H .K

60
t xđ  2(rct  ct d ).
i
1000 vtbc

, m3/h

Còn tải trọng ô tô q0 được tính theo biểu thức:

14

3.21)


q0 

120 L
 Td  Tm
vtbo

H K  Kq
0,12
( N 0  1) t xd 
(rct  ct . d ) 
vtbc
i

 Ek x d

, tấn

(3.28)

Trong đó: E – dung tích gàu của máy chất tải, m3; Hct - chiều cao núi tính
tại thời điểm đang khai thác, m; rct - bán kính quy đổi của mặt bằng khai thác tại độ
cao của núi đang khai thác tương ứng Hct; Kd - hệ số kéo dài tuyến đường, đv; vtbc vận tốc trung bình của máy chất tải, km/h; Kot - hệ số hiệu quả tác nghiệp; Kx - hệ
số xúc.
Sự thay đổi năng suất của máy chất tải phụ thuộc vào chiều cao núi khai
thác được minh họa trong Hình 3.9.

³²


³²


³²

N¨ng suÊt cña m¸y chÊt t¶i (m 3/h)

Hình 3.9. Sự thay đổi năng suất của máy
chất tải (WA 600-3, E = 6,1m3) phụ thuộc
vào chiều cao khai thác khi làm chức
năng xúc - vận tải - dỡ hàng
1. Khi độ dốc đường hào i = 12%
2. Khi độ dốc đường hào i = 15%
3. Khi độ dốc đường hào i = 18%.


³²


³²

3

³²

³²


1

³²



2

³²


³²


³²


³²




³²cao khai
³² th¸c³²
ChiÒu
(m)


³²

3. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng chuyển tải đất đá bằng máy
chất tải hoặc máy ủi qua máng
Khi sử dụng HTKT này có thể nâng được chiều cao khai thác, giảm khối lượng
bạt ngọn, giảm được chiều dài hào mở mỏ; áp dụng thuận lợi với các núi đá có chu vi
chân núi hạn chế. Nhược điểm là chỉ có thể bố trí một máng nên năng suất giảm.
Nếu cho thời gian làm việc của máy chất tải trên tầng xúc đá đổ vào máng
và thời gian máy xúc gầu cáp xúc hết đống đá dưới chân máng bằng nhau và
bằng t; ta có thể xác đinh được năng suất và dung tích của máy chất tải và máy
xúc gàu cáp:
Qct =

Vd 60.Ec .K x .kot

t
Tck

,

m3/h

15


Từ đó:
Ec =

Vd .Tck
60t.K x .kot

m3

(3.41)

Và:
Qg =

Vd 60.Eg .K x .Kot

t
Tcg

, m3/h

Từ đó:
Eg =

Vd .Tcg
60t.K x .kot

, m3

(3.42)

Trong đó: Kx - hệ số xúc; Kot - hệ số hiệu quả tác nghiệp; Tck - thời gian chu
kỳ làm việc của máy chất tải, ph; Tcg - thời gian chu kỳ xúc của máy xúc gàu
cáp, ph.
3.3.3.2. Nghiên cứu khả năng áp dụng HTKT thuộc mỏ đá có địa hình
nhóm (b)
Những HTKT có thể áp dụng là:
1. Khi các đỉnh núi nằm cách nhau tương đối lớn, có điều kiện mở tuyến
hào xoắn ốc lên đến độ cao bạt ngọn thì áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận
tải trực tiếp bằng ô tô.
2. Trường hợp không đưa được ô tô lên tầng thì áp dụng HTKT khấu theo
lớp bằng, xúc và vận chuyển trực tiếp bằng máy chất tải, sau đó dỡ tải vào ô tô bố
trí ở chân của mỏm núi.
3. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng chuyển tải đất đá qua máng bằng
máy chất tải.
4. Trong điều kiện sườn dốc ở chân núi lớn không thể làm đường hào để
vận chuyển bằng ô tô thì có thể dùng máng để rót đá từ trên cao xuống.
3.3.3.3. Nghiên cứu khả năng áp dụng hệ thống khai thác chuyển tải bằng
cơ giới các mỏ đá thuộc nhóm địa hình (c) và (d)
Khi độ dốc của sườn núi không cho phép mở đường ô tô lên núi để khai
thác với HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng tô tô thì áp dụng
HTKT xúc chuyển hay gạt chuyển đá qua sườn núi. Trong thực tế người ta áp
dụng HTKT hỗn hợp.
Khối lượng đá khai thác được từ 1m dài dọc theo sườn núi với chiều rộng
dải khấu là A (m) và chiều cao tầng h(m) tính theo đá nguyên khối bằng:
V1 = A.h , m3
(3.58)

16


Khối lượng đá rơi tập trung dưới chân núi đảm bảo chiều cao đống đá cho
phép Hcp (m) khi xúc tính cho 1m dài tính theo khối đặc:
V2 =

b
H cp
2Kr

=

Đương nhiên:
Ah = 0,5 H cp2

H cp2 (ctg 0 - ctg )
2K 0

H cp2 sin( -  0 )
,
2 K r sin sin 0

=

m3

(3.59)

V1 = V2, do đó:

sin( -  0 ) 1
.
sin .sin 0 K r

= 0,5 H cp2 .

1
Kr

Chiều cao cho phép đống đá dưới chân tuyến nên lấy Hcp = 1,2 Hxmax
(Hxmax - chiều cao xúc lớn nhất của máy xúc) và  =
Ah =

sin(  -  0)
sin .sin  0

0,72..H 2x max
, m2
Kr

, ta có:
(3.61)

0,72..H 2x max
A=
,m
K r .h

Việc tăng tích Ah có ý nghĩa rất quan trọng vì nó tăng được chiều cao

tầng cũng như sử dụng tốt các thông số làm việc của máy xúc do đó nâng cao
hiệu quả khai thác nói chung.
Luận án đề nghị sử dụng phương án chiều rộng dải khấu A = Amin đảm
bảo sự di chuyển của máy xúc khi khai thác dải khấu mới (A  Amin) để có
chiều cao tầng lớn nhất; lúc đó chiều cao tầng bằng:
0,72..H 2x max
hmax =
,m
A min .K r

(3.65)

Thời gian di chuyển của máy xúc khi khai thác hết núi đá:
Tdk =

Ltbn H tb B tb
.
.
1000 .v h
A

, giờ

Trong đó: Btb - chiều rộng trung bình của núi đá, m.
Ltbn - chiều dài trung bình của núi đá là (m)
Htb - chiều cao trung bình của núi đá, m.
Với một mỏ cụ thể thì Ltbn, Htb, Btb là xác định, vận tốc v phụ thuộc vào
loại máy xúc sử dụng cũng biết trước, vậy thời gian di chuyển không của máy
xúc tỷ lệ nghịch với tích số Ah. Tăng tích Ah sẽ giảm được Tdk. Trong bảng 3.8
giới thiệu chọn chiều cao tầng và chiều rộng dải khấu mong muốn đối với một

số máy xúc có khả năng áp dụng
17


Bảng 3.8. Giới thiệu chọn chiều cao tầng h và chiều rộng dải
khấu A đối với các kiểu máy xúc khác nhau
Chiều
Dung
Loại máy xúc làm việc dưới
cao xúc
TT
tích
chân tuyến và trên tầng
Hxmax,
gàu m3
m
1
MXTL gàu thuận
5,2
11,12
CAT-5680 (Mỹ sx)
2
MXTL gàu thuận
6,0
13,0
ЭҐ-6 (Nga sx)
3
Máy xúc tay gàu kiểu xây
2,5-3,2 10,0
dựng Э2505-XD-2 (Nga sx)

Chiều
cao
tầng h,
m

Chiều
rộng dải
khấu A,
m

Đường
kính lỗ
khoan áp
dụng, mm

10,0

6,88

105

12,0

7,8

127

8,0

7,0

105

3.3.4. Nghiên cứu áp dụng tiêu chí lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp
Trong trường hợp các phương án đem so sánh tương đối đơn giản, thời
gian khai thác không lớn thì sử dụng tiêu chí.
Ci = Cki + Ed.Ki, đ/m3 min

(3.71)

Trong đó: Ci - Chi phí tính chuyển để khai thác 1m3 đá nguyên khai theo
phương án thứ i, đ/m3; Cki - Chi phí để khai thác 1m3 đá nguyên khai theo phương án
thứ i, đ/m3; Ed - Hệ số định mức hiệu quả vốn đầu tư; Ki - suất đầu tư cơ bản, đ/m3.
Trong trường hợp các phương án đem so sánh tương đối phức tạp, thời
gian khai thác lớn thì dùng tiêu chí giá trị hiện tại thực NPV để đánh giá:
n

NPV =  (G t - C t )a t  max và NPV  0

(3.72)

t 0

Trong đó: at - Hệ số chiết khấu tại năm thứ t, Gt - Luồng tiền mặt thu tại
năm thứ t, Ct - Luồng tiền mặt chi tại năm thứ t.
KẾT LUẬN CHƯƠNG
1. Luận án đã nghiên cứu, tiến hành phân loại kiểu mỏ theo điều kiện địa
hình và kích thước của nó trong không gian, làm cơ sở cho việc lựa chọn HTKT
và đồng bộ thiết bị.

2. Hoàn thiện, nghiên cứu bổ sung một số vấn đề về lý thuyết và thực tế
thiết kế và đưa ra phương pháp tính toán cụ thể trong lĩnh vực mở vỉa, các
thông số của HTKT, trình tự chuẩn bị tầng đối với những công nghệ khai thác
đặc trưng khi khai thác các mỏ đá kiểu đồi núi.
18


CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP VỀ QUẢN LÝ
NHẰM ĐẢM BẢO SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
NGÀNH KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG Ở NƯỚC TA
4.1. Những đề xuất cụ thể về các phương thức cấp giấy phép khai thác
Quy mô trữ lượng đem đấu giá quyền khai thác không thể lấy tùy ý mà
phải nằm trong một giới hạn nào đó đảm bảo cho doanh nghiệp mỏ thu được lợi
nhuận; phức tạp nhất là đối với các mỏ nằm dưới mức thoát nước tự chảy.
Vxdh (G - C) = max và Vxdh (G - C) > 0
(4.1)
Trong đó: Vxdh - Quy mô trữ lượng đá hợp lý mà doanh nghiệp phải trả
tiền cấp quyền khai thác khoáng sản;
G - Giá trị của một đơn vị đá xây dựng được khai thác (đá nguyên khối), đ/m3;
C - Tổng chi phí để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng đ/m3.
Giá trị Vxdh được xác định từ khối lượng đá xây dựng Vxd nào đó nằm
trong biên giới mỏ.
Trị số Vxd được tính trên cơ sở chọn trước kích thước đáy mỏ; đảm bảo để
thiết bị mỏ và vận tải hoạt động được bình thường ở mức độ tối thiểu; phụ
thuộc chủ yếu váo chiều sâu khai thác (Hình 4.1).
4.1.1. Xác định khối lượng đá xây dựng Vxd
Bm
ß

ß

ho

Bt
Ho




Bd
Lm
A
ß

ß

Lt

ho

Ho

d

d
A
Ld

Hình 4.1. Sơ đồ xác định khối lượng đá xây dựng Vxd

19


Công thức cuối cùng xác định khối lượng đá xây dựng Vxd:
 2S  H ( B  '  L  )   'H 2 
d
0
d
d
0
Vxd= 

Sd2  (Bd '  L d ) H 0 Sd   ' Sd H 02  H 0

3

(4.9)

Trong đó: Bd -chiều rộng đáy mỏ, m; Ld chiều dài đáy mỏ, m; Sd -diện tích
đáy mỏ, m2; H0 -chiều sâu khai thác của mỏ, m; 1 -góc dốc của bờ mỏ về phía
vách, độ; 2 -góc dốc của bờ mỏ về phía trụ, độ; d -góc dốc hai bờ đầu mỏ, độ;
 = ctg1 + ctg2; ' = 2ctgd.
4.1.2. Xác định khối lượng đất phủ nằm trên đá xây dựng
Công thức tính khối lượng đất phủ nằm trên mặt mỏ:
Vp =  St  h 0ctg  ( Lt  Bt )  2h 02ctg 2   h0, m3
(4.15)
Trong đó: Bt -chiều rộng phía trên của mỏ tính theo đá xây dựng, m; Lt chiều dài phía trên của mỏ tính theo đá xây dựng, m; St -diện tích mặt trên của
mỏ, m2;  -góc ổn định của đất tầng phủ, độ; h0 -chiều dày lớp đất phủ, m.
4.1.3. Xác định chi phí khai thác và chế biến đá xây dựng
Công thức tổng quát:

Cxd = Ckn+Cxb+Cvt+Cns+Ctn+Cd+Cmt+Cg+Ctp+Cq+Ck, đ/m3
(4.16)
Trong đó: Chi phí để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng (Cxd) gồm: chi
phí khoan nổ mìn (Ckn), xúc bốc (Cxb), vận chuyển (Cvt), nghiền sàng (Cns), chi
phí thoát nước mặt và nước ngầm (Ctn), đền bù hay thuê đất phục vụ khai thác
(Cd), bảo vệ môi trường (Cmt), tiền cấp quyền khai thác (Cg), các loại thuế và phí
(Ctp), chi phí quản lý (Cq) và chi phí khác (Ck):
Mặt khác, chi phí này cũng được xác định theo biểu thức:
Cxd = A + B đồng/m3
(4.30)
Trong đó:
A - Phần chi phí không phụ thuộc vào độ sâu khai thác, đ/m3;
B - Phần chi phí phụ thuộc vào độ sâu khai thác, đ/m3;
B = 0,5[Bd + Ld + 2hoctg +
ctgd] + L


h0 . Kd
K
] + 0,5[ d + 0,5 (ctg1 + ctg2 + 2
i
i

Sc

1000

( H o  ho ) SmF  36590
S  0,35 Pm ( H o h o )  0,5( H o h o ) 2 ].S dm
(

)Cbn  [ m
2
Ad
Vxd

đ/m3 (4.29)

Trong đó: Sm - diện tích mặt mỏ, m2; i - độ dốc dọc của đường hào, đv.
4.1.4. Trình tự tính toán xác định quy mô trữ lượng đá xây dựng hợp lý
Phương pháp xác định giá trị Vxdh cũng giống như việc xác định chiều sâu
khai thác hợp lý của mỏ khi biết trước kích thước của đáy mỏ. Khi đã xác định được
20


chiều sâu hợp lý sẽ xác định được khối lượng đá xây dựng được khai thác trong
phạm vi chiều sâu đó và kích thước mỏ trên mặt đất.
Lợi nhuận thu được từ việc khai thác đá gồm hai phần: Phần chỉ riêng
khai thác đá xây dựng L1 và phần tính riêng cho việc khai thác và sử dụng lớp
đất phủ L2.
Tổng lợi nhuận chung:
L = L1 + L2> 0 và
Trong đó: L1 = Vxd(G - C)
L2 = Vp(Gp - Cp)
Trong đó Gp và Cp - giá trị và chi phí toàn bộ để bóc 1m3 đất phủ.
Khi sử dụng phương tiện tin học để giải bài toán thì sơ đồ khối có dạng
(Hình 4.2).

Hình 4.2. Sơ đồ khối xác định quy mô trữ lượng đá xây dựng hợp lý
dùng để đấu giá quyền khai thác khoáng sản
21

Trên cơ sở sơ đồ khối nêu trên, Luận án đã xây dựng phần mềm tính toán
trữ lượng mỏ hợp lý để đấu giá quyền khai thác khoáng sản.
Chương trình được viết bằng ngôn ngữ C# ở dạng tối giản nhất. Sau khi
các thông số tính toán được nhập thì chương trình sẽ truy xuất ra các Bảng
(4.1), (4.2) và (4.3) để có thể quản lý, lưu trữ, đáp ứng được yêu cầu tham khảo
dễ dàng nhất.
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM XÁC ĐỊNH TRỮ LƯỢNG MỎ HỢP LÝ
Chạy chương trình
 Tại thanh Menu vào mục “Tính toán”

 Nhập số liệu vào chương trình

22


 Chọn xuất ra từng bảng tổng hợp kết quả. Trong quá trình này lựa
chọn thư mục đích để lưu kết quả.
4.2. Những đề xuất cụ thể về công tác quản lý nhà nước
4.2.1. Quản lý theo quy hoạch
Quản lý các hoạt động khai thác trên cơ sở quy hoạch phê duyệt.
Liên kết các mỏ nhỏ riêng biệt nằm liền kề thành mỏ lớn.
4.2.2. Tổ chức công tác thanh tra tổng hợp trên cơ sở “Bảng tự kiểm tra”
Giai đoạn thứ nhất: Tính từ lúc cấp giấy phép khai thác đến lúc dự án kết
thúc thời kỳ xây dựng cơ bản và đưa mỏ vào sản xuất.
Giai đoạn thứ hai: Giai đoạn sản xuất bình thường của mỏ:.
Giai đoạn ba: Giai đoạn kết thúc khai thác mỏ.
Xây dựng hình thức kiểm tra theo “Bảng tự kiểm tra”.
4.2.3. Nghiên cứu xây dựng cơ chế phối hợp kiểm tra hoạt động khai

thác đá xây dựng giữa các ngành và giữa trung ương với địa phương
Ban hành quy chế phối hợp, trao đổi thông tin, báo cáo định kỳ;
Kiện toàn tổ chức cơ quan quản lý nhà nước về khoáng sản.
KẾT LUẬN CHƯƠNG

1. Việc cấp phép cần được cân nhắc để đảm bảo sự hoạt động bình
thường của mỏ.
2. Cần có chính sách khuyến khích để hợp tác cùng khai thác trên một
diện tích lớn, tạo điều kiện áp dụng kỹ thuật khai thác tiến bộ.
3. Tiếp tục bồi dưỡng, nâng cao trình độ, năng lực đội ngũ cán bộ làm
công tác quản lý nhà nước về khoáng sản.
4. Cần có sự thống nhất giữa các cơ quan trung ương và giữa trung ương
với địa phương trong việc thanh tra, kiểm tra trên cơ sở xây dựng nội dung
“Bảng tự kiểm tra”
5. Sử dụng phần mềm tính toán trữ lượng mỏ để quyết định quy mô mỏ.
KẾT LUẬN
1. Luận án đã tiến hành tổng kết, đánh giá các công nghệ khai thác đá xây
dựng trong những điều kiện khác nhau ở trong nước và nước ngoài; trên cơ sở
đó, hoàn thiện, lựa chọn các giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện cụ thể ở
Việt Nam.
2. Đã tiến hành phân loại kiểu mỏ theo điều kiện địa hình và kích thước
của nó trong không gian, làm cơ sở cho việc chọn công nghệ khai thác và
đồng bộ thiết bị. Đã tiến hành nghiên cứu phân loại HTKT các mỏ đá dùng
làm VLXD theo các dấu hiệu có tính chất đặc thù, thể hiện đầy đủ các yếu tố
23