BÀI GIẢNG CƠ SỞ KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN

cmTRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
BỘ MÔN KHAI THÁC LỘ THIÊN
----------------------------

KS. TRẦN ĐÌNH BÃO

BÀI GIẢNG
CƠ SỞ KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN

HÀ NỘI - 2010
CHƯƠNG I


NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP KTLT
I.1. CÁC LOẠI HÌNH KHAI THÁC MỎ
Khoáng sản có ích được phân bố trên vỏ trái đất không giống nhau; ở sâu trong lòng
đất, vùi lấp nông dưới mặt đất, nằm rải rác dưới đáy biển,... dưới dạng rắn, đặc xít, bở rời,
lỏng, khí,...Do vậy, để thu hồi chúng cần phải áp dụng các loại hình công nghệ khác nhau
với những phương tiện thiết bị kĩ thuật khác nhau.
Loại hình thứ 1: Khai thác lộ thiên (KTLT) có lịch sử phát triển lâu đời, gắn liền với
lịch sử phát triển xã hội loài người. Loại hình KTLT được áp dụng để khai thác những
khoáng sàng có vỉa vùi lấp không sâu dưới mặt đất, cho phép thu hồi khoáng sản có ích bằng
những công trình mỏ đào trực tiếp trên mặt đất, trong những điều kiện kinh tế kĩ thuật nhất
định.

Hình 1.1 Khai thác mỏ lộ thiên
Loại hình thứ 2: Khai thác hầm lò (KTHL). Khi khoáng sản có ích nằm sâu trong
lòng đất, do những hạn chế về kĩ thuật hoặc kinh tế, không thể áp dụng KTLT thì người ta
phải thu hồi chúng thông qua các hệ thống đường lò, giếng đứng hoặc giếng nghiêng, đào
sâu vào lòng đất.

Hình 1.2 Các loại hình khai thác hầm lò, sức nước, lỗ khoan
Loại hình thứ 3 của ngành mỏ là khai thác bằng lưới vớt hoặc bằng thiết bị hút, bơm,
cào,...đặt trên các tàu nổi hoặc tầu ngầm để thu hồi khoáng sản có ích dạng rời rạc, dạng kết


hạch như cát, sỏi, titan, sắt, mangan,... và dạng hoà tan như muối natri, manhê,... và nhiều
quặng quí khác ở đáy biển và đại dương.
Loại hình thứ 4 của ngành mỏ là thu hồi khoáng sản có ích từ lòng đất thông qua các
lỗ khoan để khai thác dầu mỏ, khí đốt và nước sạch, muối mỏ, than, lưu huỳnh cũng như một
số kim loại khác (bằng cách hoá lỏng khoáng sản).
I. 2 KHÁI NIỆM VỀ KHAI THÁC LỘ THIÊN
1. Định nghĩa về mỏ lộ thiên
- Phương diện kĩ thuật:
Để tiến hành khai thác khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên, từ mặt đất, ở ngoài
hoặc ở trong biên giới mỏ người ta đào các hào và các công trình mỏ cần thiết phục vụ mục
đích lấy khoáng sản và đá bóc từ lòng đất đồng thời vận chuyển chúng đến kho chứa hoặc
bãi thải. Tổng hợp các hào hố và các công trình đó gọi là mỏ lộ thiên.
- Phương diện hành chính:
Mỏ lộ thiên là một đơn vị hành chính, một đơn vị kinh doanh độc lập, chịu trách
nhiệm khai thác một phần hay toàn bộ khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên.
7
8

5
2

3

10
9

4
1
6

Hình 1.3. Sơ đồ tổng quát của một mỏ lộ thiên
Các ký hiệu: 1– Khai trường MLT ; 2– Hệ thống đường hào cơ bản; 3 – Ga (vận tải) ; 4–
Khu chứa KSCI ; 5 – Xưởng cơ khí ; 6– Bãi thải dất đá ; 7– Nhà máy (xưởng tuyển) ; 8–
Biên giới đất đai của mỏ; 9– Mặt bằng sân công nghiệp; 10– Biên giới MLT.


2. Các thành phần và thông số cơ bản của mỏ lộ thiên
2.1. Tầng và phân tầng
Tầng là quá trình khai thác lộ thiên được tiến hành từ trên xuống dưới theo từng lớp,
lớp trên vượt trước lớp dưới 1 khoảng nhất định, tạo thành dạng bậc thang, mỗi bậc thang
như vậy gọi là một tầng.
Phân tầng là một phần của tầng được chia theo chiều cao. Việc chia tầng thành phân
tầng có nhiều mục đích khác nhau:
+ Để tăng cường độ khai thác.
+ Giảm tổn thất và làm nghèo khoáng sản khi khai thác vỉa mỏng, thoải.
+ Nâng cao độ ổn định của sườn tầng khi khai thác qua các lớp đá yếu.
- Các thành phần của tầng:
+ Mặt tầng (mặt tầng trên và mặt tầng dưới);
+ Sườn tầng;
+ Mép tầng (mép trên của tầng và mép dưới của tầng);
+ Góc dốc sườn tầng;
+ Chiều rộng và chiều cao của tầng.
- Phân loại: có 2 loại tầng:
+ Tầng công tác: tầng trên đó có tiến hành công tác khai thác và bóc đá, nói cách
khác, trên tầng công tác có bố trí các thiết bị mỏ làm việc như máy khoan, máy xúc, thiết bị
vận tải và các thiết bị phụ trợ khác, do đó mặt tầng công tác phải đủ rộng.

+ Tầng không công tác: tầng trên đó không tiến hành công tác khai thác và bóc đá,
tuỳ vào chức năng nhiệm vụ của từng tầng mà người ta gọi là đai vận tải, đai bảo vệ, đai dọn
sạch, Chiều rộng mặt tầng không công tác nhỏ hơn rất nhiều so với chiều rộng mặt tầng công
tác.
Hình 1.4. Các yếu tố của tầng
1-Mặt trên của tầng; 2-Mặt dưới của tầng;
3-Sườn tầng trong đất đá; 4-Mép trên của
tầng; 5-Mép dưới của gương xúc; 6-Mép
trên của gương xúc; 7-Sườn tầng trong
quặng; 8- máy xúc tay gàu; 9- Ôtô tự đổ.


2.2. Bờ mỏ
- Khái niệm: Tập hợp tất cả các tầng về một phía của mỏ gọi là bờ mỏ.
- Phân loại:
+ Bờ công tác là bờ mỏ trên đó có các tầng đang công tác. Trên bờ công tác có thể có
một số tầng không làm việc hoặc đã ở vị trí kết thúc.
+ Bờ không công tác: trên đó có các tầng không làm việc (còn gọi là bờ dừng), nếu ở
vị trí kết thúc (biên giới mỏ) thì gọi là bờ kết thúc.
Góc tạo bởi đường xiên nối từ chân tầng thấp nhất tới mép tầng cao nhất với đường
thẳng nằm ngang gọi là góc bờ mỏ. Góc của bờ công tác gọi là góc công tác (ϕ), góc của bờ
dừng gọi là góc dừng (γ ), nếu ở vị trí kết thúc mỏ gọi là góc kết thúc (γ kt).
1

5

2
6

8

α

Hc

ϕ
γc

Hk

9

7

γt
4

m

3

Hình 1.5. Các yếu tố của khai trường mỏ lộ thiên
Trong đó:
1,2- biên giới trên của khai trường mỏ, m ;
1-4 ; 2-3- bờ kết thúc của mỏ, m ;
3-4- kích thước cuối cùng của đáy khai trường (đáy mỏ), (biên giới đáy
mỏ) ;
2,7- bờ không công tác của mỏ ;
5- tầng không công tác của mỏ ;
6- tầng công tác của mỏ ;

8- đai vận tải ;
α- góc nghiêng sườn tầng, độ ;
φ- góc nghiêng bờ công tác, độ ;
γ V, γ T- góc bờ vách và bờ trụ khi kết thúc khai thác mỏ, độ; mV-


2.3. Biên giới mỏ
- Biên giới mỏ là vị trí không gian của mỏ lộ thiên.
- Biên giới của mỏ được xác định thông qua:
+ Đường giới hạn trên mặt đất.
+ Đường giới hạn đáy mỏ.
+ Chiều sâu khai thác. (kết thúc)
+ Bờ mỏ.(kết thúc)
- Biên giới mỏ đến lúc kết thúc khai thác gọi là biên giới cuối cùng, chiều sâu mỏ lúc
đó gọi là chiều sâu khai thác cuối cùng của mỏ, bờ mỏ ứng với chiều sâu kết thúc gọi là bờ
kết thúc.
3. Các giai đoạn khai thác của mỏ LT
Để khai thác khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên phải tiến hành qua các giai đoạn
sau:
- Giai đoạn XDM: Tuỳ theo qui mô, điều kiện tự nhiên và kĩ thuật mà giai đoạn này
có thể kéo dài 2 đến 3 năm hoặc hơn.
+ Tháo khô mỏ, chuẩn bị mặt bằng (di dời các công trình trên mặt, nắn sông
suối,...).
+ Xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp (khu dân cư, văn phòng
xí nghiệp, kho tàng, nhà xưởng,...).
+ Lắp đặt thiết bị (thiết bị khai thác,xưởng sửa chữa, đường dây điện, đường
dây thông tin,... và các thiết bị phụ trợ khác).
+ Mở vỉa khoáng sàng (xây dựng tuyến đường hào ra vào mỏ, tạo tuyến công
tác đầu tiên, bóc khối lượng đất ban đầu,..)
- Giai đoạn đưa mỏ vào sản xuất và đạt sản lượng thiết kế: Giai đoạn này mỏ bắt đầu

hoạt động kinh doanh với sản lượng ban đầu nhỏ hơn sản lượng thiết kế, đồng thời tiếp tục
đầu tư bổ sung để hoàn thành nốt một số công trình như:
+ Lắp đặt thêm thiết bị
+ Mở thêm tuyến công tác
+ Hoàn thiện mặt bằng công nghiệp.
Giai đoạn này kéo dài cho tới khi hoàn tất các công việc xây dựng cơ bản và mỏ đạt
sản lượng thiết kế.
- Giai đoạn sản xuất bình thường: Thời gian của giai đoạn này tuỳ thuộc trữ lượng
mỏ và qui mô sản xuất của mỏ. Sản lượng mỏ (quặng và đất đá) của giai đoạn này có thể
không đổi trong suốt quá trình sản xuất hoặc thay đổi theo từng thời gian nhất định (đối với
mỏ có tuổi thọ lớn).
- Giai đoạn kết thúc mỏ: Nội dung công việc của giai đoạn này là:


+ Tận thu phần tài nguyên còn lại ở dưới đáy mỏ và dưới các trụ bảo vệ;
+ Tháo dỡ thiết bị và nhà xưởng;
+ Phục hồi đất đai, khắc phục các hậu quả gây ra do hoạt động của mỏ đối với môi
trường sinh thái.
4. Các đặc điểm của KTLT so với KTHL
4.1. Ưu điểm
- An toàn lao động cao và điều kiện sản xuất tốt do không gian khai thác rộng.
- Năng suất lao động trong các mỏ lộ thiên cao hơn, giá thành khai thác 1 đơn vị sản
phẩm thấp hơn do mỏ lộ thiên có khả năng cơ giới hoá cao, sử dụng các thiết bị khai thác có
năng suất cao...
- Thời gian xây dựng mỏ lộ thiên nhỏ hơn thời gian xây dựng mỏ hầm lò có cùng
công suất. Chi phí cho xây dựng cơ bản nhỏ hơn so với xây dựng mỏ hầm lò.
- Dễ dàng tiến hành khai thác chọn lọc, có thể tiến hành tách riêng các loại quặng
khác nhau trong quá trình khai thác, vì vậy giảm được tổn thất và làm nghèo khoáng sản.
- Được phép khai thác những khoáng sản mà phương pháp KTHL không được phép
khai thác (mỏ có khí và bụi nổ, khí độc...).

4.2. Nhược điểm của phương pháp KTLT
- Phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và thời tiết.
- Khó khăn trong việc bố trí bãi thải để chứa đất đá bóc của mỏ.
- Cần thiết phải đầu tư chi phí cơ bản lớn trong một thời gian ngắn.
5. Phân loại mỏ lộ thiên
5.1.Theo điều kiện địa hình mặt đất
- Mỏ có điều kiện địa hình bằng phẳng.
- Mỏ có điều kiện địa hình sườn dốc.
- Mỏ có điều kiện địa hình đỉnh núi.
- Mỏ có điều kiện địa hình dồi núi mấp mô.
5.2. Theo vị trí tương đối giữa mặt đất với thân quặng
- Mỏ có thân quặng lộ ra trên mặt đất.
- Mỏ có thân quặng bị vùi lấp nông.
- Mỏ có thân quặng bị vùi lấp sâu
5.3. Theo góc cắm của khoáng sàng
- Mỏ có thân quặng nằm ngang và dốc thoải khi góc cắm nhỏ hơn 80-100).
- Mỏ có thân quặng dốc nghiêng (góc cắm từ 100÷ 25 -300).
- Mỏ có thân quặng dốc đứng (góc cắm ≥ 250 ÷ 300)


5.4. Theo chiều dày thân quặng
- Mỏ có thân quặng rất mỏng (m ≤ 2 - 3m)
- Mỏ có thân quặng mỏng khi khai thác bằng 1 tầng hoặc 2 phân tầng.
- Mỏ có thân quặng dày trung bình khi khai thác bằng 2 tầng hoặc nhiều phân tầng.
- Mỏ có thân quặng dày khi tiến hành khai thác từ 3 tầng hoặc nhiều phân tầng.
5.5. Theo hình dáng thân quặng
- Mỏ có thân quặng dạng ổ (kích thước 3 hướng gần như nhau).
- Mỏ có thân quặng dạng vỉa (kích thước 2 hướng thì lớn, hướng còn lại kém phát
triển).
- Mỏ có thân quặng dạng ống, trụ (kích thước phát triển chủ yếu theo 1 hướng).

5.6. Theo cấu tạo
- Mỏ có cấu tạo đơn giản (thân quặng đồng nhất, không có đá kẹp xen lẫn).
- Mỏ có cấu tạo phức tạp (thân quặng gồm nhiều loại có chất lượng khác nhau hoặc
có đá kẹp xen kẽ khoáng sản, cần thiết phải tiến hành khai thác chọn lọc).
5.7. Theo thành phần hoá học
- Mỏ kim loại đen (sắt, mangan, crôm, titan,...)(thạch khê, Cổ định, ven biển Bình
Định)
- Mỏ kim loại màu (đồng, chì, kẽm, nhôm, niken...) ( Đồng Sin Quyển, bauxit, niken
Bản Phúc )
- Mỏ kim loại quí (vàng , bạc, platin) (
- Mỏ quặng phóng xạ (uran, tôri)
- Mỏ kim loại hiếm và nhẹ (tiricôni, tântn, liti,...)
- Mỏ vật liệu xây dựng (đá vôi, đá granit, đất sét, cát sỏi,...)
- Mỏ nguyên liệu luyện kim (đá vôi, đôlômit, grafit, đất chịu lửa, cao lanh,...)
- Mỏ nguyên liệu công nghiệp (barit, nguyên liệu cách điện và quang học, kim cương,
mica,...)
- Mỏ nguyên liệu cho công nghiệp hoá học và thực phẩm (phôtphorit, apatit, lưu
huỳnh, pirit, muối khoáng vật,...
- Mỏ nhiên liệu: than bùn, than đá, than nâu, diệp thạch cháy,..
Tuỳ theo địa hình mặt đất, chiều sâu vùi lấp thân quặng, góc cắm và chiều dày của
thân quặng, cũng như hình dạng và thành phần hoá học của nó mà người ta lựa chọn phương
pháp khai thác và thiết bị sử dụng cho mỏ lộ thiên.


Hình 1.6. Những dạng thế nằm chủ yếu của khoáng sản
6. Sơ đồ công nghệ và phương tiện cơ giới hoá trên mỏ lộ thiên
6.1. Sơ đồ công nghệ
Tháo khô và thoát
nước

Chuẩn bị đất đá và
quặng để xúc bốc

Xúc và bốc lên
phương tiện vận tải

Vận tải

Đổ thải vào bãi thải

Gia công chế biến

Chất vào kho thành
phẩm

Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ khai thác
6.2. Phương tiện cơ giới hoá trên mỏ lộ thiên
+ Các phương tiện cơ giới hoá là thiết bị cơ bản tiến hành công tác mỏ.
- Mục đích:
+ Cơ giới hiện đại thì mới có khả năng khai thác khoáng sản bằng phương pháp lộ
thiên với quy mô lớn.


+ Việc hoàn thiện cơ giới hoá làm giảm nhẹ lao động của công nhân, tăng năng suất
lao động, giảm chi phí khai thác tính cho 1 tấn khoáng sản và tăng mức tiết kiệm của
phương pháp KTLT
- Mức độ và hình thức cơ giới hoá công tác mỏ được xác định:
+ Bằng các kết quả kinh tế của phương pháp lộ thiên.
+ Chiều sâu và các thông số khác của mỏ.
+ Sản lượng của nó, phương pháp mở vỉa và hệ thống khai thác.

- Nguyên tắc tiến hành cơ giới hoá: từ đơn giản đến phức tạp, từ cơ khí hoá từng khâu
riêng biệt tới cơ khí hoá toàn bộ quá trình công nghệ.
- Sơ đồ cơ giới hoá: Sự kết hợp các thiết bị và máy móc được thực hiện cơ giới hoá
quá trình sản xuất từ khi bắt đầu đến khi kết thúc.
- Đặc điểm cơ bản của cơ giới hoá toàn bộ là:
+ Số lượng, công suất và các thông số làm việc của thiết bị trong các khâu công nghệ
liền nhau có mối quan hệ và sự phối hợp hợp lý.
+ Các mối quan hệ này được xác định theo thông số của máy, công suất, cũng như
đơn giá và mức tiết kiệm của chúng.
- Những sơ đồ cơ giới hoá được xác định bởi các yếu tố sau:
+ Phương pháp tiến hành công tác mỏ;
+ Độ cứng của đất đá;
+ Quy mô công tác mỏ, những yếu tố thế nằm của khoáng sản.
6.2.1. Khâu làm tơi đất đá và khoáng sản có ích
+Có thể dùng phương pháp cơ giới: dùng máy xúc, máy xới, …;
+ Bằng khoan nổ mìn công nghệ sử dụng là máy khoan kết hợp với chất nổ và
phương tiện nổ với đất đá có độ cứng f = (7÷ 14);
+ Phương pháp thuỷ lực: dùng súng bắn nước, ống thẩm thấu, …;
+ Phương pháp vật lý: dùng xung điện, siêu âm, …;
+ Phương pháp hoá học: chất trương nở, …
6.2.2. Khâu xúc bốc
Việc xúc bốc đất đá hoặc khoáng sản có 2 nhiệm vụ:
+ Xúc đất đá đã được làm tơi ở gương tầng vào thùng của phương tiện vận tải thường
bằng máy xúc.
+ Xúc đất đá mềm và tơi không cần làm tơi sơ bộ, máy xúc sẽ xúc bốc trực tiếp từ
khối nguyên.
Để cơ giới hoá khâu xúc bốc:


+ Dùng máy xúc: máy xúc một gầu-máy xúc tay gầu, máy gầu treo, máy xúc nhiều

gầu kiểu xích hay kiểu rôto, máy xúc tải, máy chất tải,...
+ Các thiết bị xúc bốc thuỷ lực: máy xúc thuỷ lực gầu thuận, gầu ngược, máy bốc, có
dung tích từ 1÷ 2 đến 35÷ 100 m3, máy bơm bùn, súng bắn nước, tàu cuốc, …, máy khoan
xoắn ruột gà,…
6.2.3. Khâu vận tải
Được tiến hành vận chuyển khoáng sản, đất đá từ gương khai thác đến kho chứa
khoáng sản hoặc là bãi thải bằng:
+ Đường sắt: sử dụng các loại đầu máy hơi nước, điện ácquy, điện cần vẹt, điêzen,
…;
+ Ôtô: ôtô tự lật, ôtô kéo moóc, ôtô cần vẹt,..;
+ Vận tải liên tục: bằng băng tải, vận tải bằng sức nước, trục kíp,…
6.2.4. Khâu thải đá
Việc đổ đất đá thải vào bãi thải gọi là công tác thải đá.
Công tác thải đá sử dụng: máy xúc (một gầu hoặc nhiều gầu), tàu gạt, thiết bị thải
chuyên dùng (cầu thải đá, công sơn thải đá,), máy ủi và các thiết bị khác…
Một số mỏ lộ thiên còn đảm nhận khâu gia công, chế biến quặng như: với mỏ than thì
tuyển, phân loại,.. ; mỏ quặng thì tuyển, làm giàu chất lượng, phân loại, …; mỏ đá thì nghiền
sàng, phân loại theo cỡ,…

Hình 1.8. Các quá trình sản xuất trên mỏ lộ thiên


1- khu vực bóc tầng phủ; 2- khu vực xúc bốc tầng đất mền trên mặt; 3- khu vực khoan và nổ
mìn; 4- khu vực xúc bốc và vận tải; 5- khu vực xúc bốc và đổ thải của máy xúc cần dài; 6khu vực xúc bốc quặng; 7- khu vực đổ thải và hoàn thổ.
I.3. KHOÁNG SẢN VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA CHÚNG
1. Định nghĩa khoáng sản
Khoáng sản có ích (KSCI) là những tài nguyên thiên nhiên, có nguồn gốc thạch học
từ lòng đất, có thể khai thác và chế biến một cách hiệu quả để sử dụng vào mục đích khác
nhau của con người.
Một cách cụ thể với khai thác lộ thiên thì KSCI là những khoáng chất và đất đá thu

hồi được trong quá trình khai thác lộ thiên, được sử dụng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp
qua quá trình gia công chế biến, phục vụ cho các mục đích khác nhau như công nghiệp,
nông nghiệp, xây dựng, NCKH, quốc phòng, ...
Ngày nay KSCI không chỉ là những tài nguyên khai thác từ lòng đất, mà còn mở rộng
cho những tài nguyên lắng đọng từ đáy biển và thềm lục địa (kết hạch sắt, magan, titan, …)
cho tới các hoá chất hoà tan trong nước và bản thân nước nữa.
Sự phân biệt giữa khoáng sản và đất bóc (đá thải) chỉ là tương đối. Với sự tiến bộ của
công nghệ khai thác và chế biến nhiều loại đất đá bóc bắt đầu được sử dụng như khoáng sản
và số lượng này ngày càng tăng.
KSCI đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Quy mô khai thác và
chế biến chúng phản ánh trình độ sản xuất vật chất, sự giàu có và sự phát triển kinh tế của
một quốc gia.
Theo thành phần hoá học và mục đích sử dụng người ta chia ra các loại khoáng sản
sau đây:
a- Khoáng sản chứa kim loại (quặng) gồm có:
- Quặng kim loại đen: chứa sắt, măng gan, crôm, titan;
- Quặng kim loại màu: chứa đồng, chì, kẽm, nhôm, niken, thuỷ ngân;
- Quặng kim loại quý: chứa vàng, bạc, platin;
quặng phóng xạ chứa uranium, tôli;
- Quặng chứa kim loại quí hiếm và nhẹ: tilicôni, tantala, …
b- Khoáng sản phi kim loại
+ Dùng làm vật liệu xây dựng : granít, đá vôi, đá sét, cát sỏi, … ;
+ Nguyên liệu dùng cho công nghiệp : đá vôi đônômit, fluôrit, grafit, manhêtít, đất
sét, cao lanh,…,
+ Nguyên liệu dùng cho nông nghiệp: atbét, barit;
+ Nguyên liệu cách điện và quang học: kim cương, mica …


+ Nguyên liệu cho công nghiệp hoá học và thực phẩm: Fôtforit, apatit, lưu huỳnh,
pirit, muối khoáng.

c- Nhóm khoáng sản nhiên liệu
Dùng làm nguyên liệu chất đốt: than đá, than bùn, diệp thạch, than nâu.
2. Các chỉ tiêu chất lượng một số khoáng sản thông dụng
- Chất lượng khoáng sản là tổng hợp các tính chất xác định mức độ thuận lợi hay khó
khăn và hiệu quả kinh tế khi sử dụng.
vd : + Chỉ tiêu chất lượng than: độ tro, độ ẩm, cỡ hạt than, nhiệt năng, tạp chất
khoáng vật, lưu huỳnh, chất bốc.
+ Chỉ tiêu chất lượng quặng: đó là thành phần hoá học, thành phần khoáng vật
và một số tính chất khác.
- Tính chất có ích: một số tính chất thể hiện chất lượng của khoáng sản.
- Tính chất có hại: một số tính chất khác làm phức tạp hoặc làm đắt thêm khi khai
thác và chế biến nó
Phân loại chất lượng của KSCI:
a- Chất lượng tuyệt đối: được đặc trưng bằng tổng hợp các chỉ tiêu có tính chất khách
quan như thành phần hoá học, tính chất cơ lý, đặc trưng công nghệ,...
b- Chất lượng tiêu thụ (chất lượng yêu cầu): được đặc trưng bởi một hay một số chỉ
tiêu nào đó theo yêu cầu sử dụng.
c- Chất lượng toàn phần: được đặc trưng cho cả quá trình khai thác, vận tải, chế biến,
tiêu thụ KSCI, ... thông qua chi phí toàn phần cho 1 tấn KSCI thương phẩm.
Ctp = Ckt + Cvt + Ccb --> Cmin , đồng/tấn ;

(1)

Trong đó:
Ctp - chí phí toàn phần cho một tấn KSCI thương phẩm, đồng/tấn ;
Ckt - chi phí khai thác, đồng/tấn ;
Cvt- chi phí vận tải, đồng/tấn ;
Ccb- chi phí chế biến, đồng/tấn.
3. Các phương pháp xác định chất lượng của khoáng sản
3.1. Phương pháp so sánh riêng phần (phương pháp vi phân)

Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng thực tế và chất lượng quy định theo tính chất có ích
và tính chất có hại của một khối lượng khoáng sản nhất định.
Nếu ta gọi (n) là số lượng tính chất có ích trong KSCI thì (i = 1, 2, 3, ... n), trong đó
(i) là tính chất có ích thứ i khi xem xét của KSCI. Còn (m) là số lượng tính chất có hại trong
KSCI thì (j = 1, 2, 3, ... m), trong đó (j) là tính chất có hại thứ j khi xem xét của KSCI.
KSCI có chất lượng khi:


qci ≥ qcđmi và qchj ≤ qchđmj ; (2)
Trong đó:
qci , qcđmi - chỉ tiêu chất lượng thực tế và định mức của thành phần có ích thứ i,
%;
qchj , qchđmj - chỉ tiêu chất lượng thực tế và định mức của thành phần có hại thứ
j, %.
3.2. Phương pháp đánh giá tổng hợp (toàn phần)
Dựa trên cơ sở tính toán các chỉ tiêu chất lượng khác nhau thể hiện ảnh hưởng của
chúng đến kết quả sản xuất và hiệu quả của nền kinh tế quốc dân.
Là phương pháp so sánh giữa giá trị thực tế toàn phần KSCI và giá trị của sản phẩm
cuối cùng theo yêu cầu:
n

qtp =

∑q
i =1

m

ci

.a i − ∑ q ch j .b j
j =1

,%;

(3)

Z

Trong đó:
qtp - chỉ tiêu chất lượng thực tế toàn phần của KSCI, % ;
ai, bi- giá trị của thành phần có ích thứ i và có hại thứ j , đồng ;
Z- giá thành của sản phẩm cuối cùng theo yêu cầu, đồng.
KSCI đạt chất có chất lượng: qtp ≥ 1 và khi các chỉ tiêu chất lượng thành phần có ích
và có hại không vượt quá giới hạn chỉ tiêu định mức tương ứng: qci ≥ qcđmi và qchj ≤ qchđmj .
Ví dụ: Chỉ tiêu chất lượng của một số KSCI thông dụng:
- Quặng sắt: hàm lượng nhỏ nhất của sắt khi đưa ra luyện đối với các loại quặng
được quy định như sau:
+ Quặng Hematít-manhêtít (Fe3O4): 56÷ 60% ;
+ Quặng sắt đôlônit: 45÷ 50%;
+ Quặng quăczit: 50÷ 64 %;
+ Quặng Siđêrit (FeCO3): 33÷ 35%;
- Quặng đồng: có hàm lượng đồng (Cu) lớn hơn 2% là quặng giàu, 1÷ 2 % có hàm
lượng trung bình, 0,7÷ 1% có hàm lượng nghèo, < 0,7 % có hàm lượng rất nghèo.
- Đá vôi: Nếu dùng để rải đường thì σn > (400÷ 600) kG/cm2, hệ số hút nước W ≤
3%, hệ số biến mền (0,6÷ 0,7), trọng lượng riêng γ ≤ 2,1 tấn/m3,.... Nếu dùng để sản xuất
Cacbua - Canxi thì hàm lượng CaO > 53%, SiO2 < 1,5%, Mg <1,0%, SO3 <1,0%,...
- Than: Chủng loại than được quy đinh bởi độ tro AK(%) như: cám 1-8%, cám 210%, cám 3a-13%, cám 3b-15%, cám 3c-18%, cám 4a-22%, cám 4b- 26%, cám 5- 33%,

cám 6a- 40%, cám 6b- 45%; cục 2a- 8%, cục 2b- 10%, cục 3- 5%, cục 4a- 6%, cục 4b- 12%,
cục 5a- 7%, cục 5b- 12%, cục xô (>25mm)- 13%.
I.4. ĐẤT ĐÁ MỎ
1. Định nghĩa
Những khoáng chất và đất đá thu hồi được trong quá trình khai thác mà không phải là
KSCI thì gọi là đất đá mỏ.
Đất đá mỏ rất đa dạng, nói chung có thể chia làm hai loại: đá gốc và đá phủ.
Đá gốc thường có chiều dày lớn, đặc sít và có độ cứng lớn bao gồm 3 loại đá: đá mác
ma, đá biến chất và đá trầm tích.
Đá phủ là lớp đất đá phong hoá có chiều dày không lớn, thường bở rời do quá trình
phong hoá tại chỗ, hoặc bồi tích, sườn tích.
Những đặc trưng cơ bản của đất đá mỏ là: mật độ, độ rỗng, độ ẩm, độ mài mòn, độ
dính kết, độ dòn, độ ổn định, độ kiên cố, hệ số nở rời,… Những đặc trưng đó là cơ sở để lựa
chọn phương pháp và phương tiện kỹ thuật để phá vỡ và tách chúng ra khỏi nguyên khối để
xúc bốc, chuyên chở và chất chúng vào bãi thải.
Đối với ngành KTLT tất cả đất đá được chia thành ba nhóm: (theo Viện sĩ Liên Xô
B.B Pjievxki):
+ Nhóm 1- Đất đá cứng và cứng vừa (ở trạng thái tự nhiên);
+ Nhóm 2- Đất đá đã bị phá vỡ hay đất đá tơi vụn (thành tạo từ nhóm trên do quá
trình tự nhiên, nhân tạo);
+ Nhóm 3- Đất đá đặc sít, mềm và bở rời.
Mỗi một nhóm đất đá nói trên đòi hỏi những phương pháp và phương tiện khác nhau
để khai thác chúng.
2. Tính chất của đất đá cứng và cứng vừa
Đất đá thuộc loại cứng bao gồm phần lớn các đá biến chất, đá trầm tích (thạch anh),
granít,…, sa thạch, silic, … giới hạn bền nén một trục trên mẫu bão hoà nước là 500 kG/cm 2.
Đất đá loại cứng vừa gồm các loại đất đá biến chất bị phong hoá, các đá trầm tích
nguyên sinh như đá phiến sét thạch, phiến sét thạch pha cát, sa thạch vôi, dăm kết, … giới
hạn bền nén một trục trên mẫu bão hòa nước là 200÷ 500 kG/cm2.
Đặc trưng công nghệ của đất đá cứng và cứng vừa là phải làm tơi sơ bộ trước khi khai

thác.


Bảng 1: Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ trong nguyên khối
Cấp nứt
nẻ

Mức độ nứt nẻ

Kh.cách
T.bình
các kẽ nứt,
cm

Số khe
nứt trên 1
m

Tỉ lệ % các khối nứt
có kích thước, cm
30

70

100

≤ 10

> 10

<10

≈ 0

0

Mạnh

10÷ 15

2÷ 10

10÷ 70

<30

<5

III

Vừa

50÷ 100

1÷ 2

70÷ 10
0

30÷ 80

5÷ 40

IV

Ít

100÷ 150

1÷ 0,65

100

80÷ 10
0

40÷ 100

V

Đá nguyên khối

>150

<0,65

100

100

100

I

Rất mạnh

II

3. Tính chất của đất đá đã bị phá vỡ
Do kết quả của nổ mìn, hoặc phá vỡ bằng cơ giới hay bởi các lực tự nhiên khác, đất
đá cứng trở thành tơi vụn và do vậy thuận lợi cho việc xúc bốc và vận chuyển chúng.
Các đặc trưng công nghệ của đất đá tơi vụn là độ dính kết cỡ hạt và độ bền trong mẫu
của chúng.
Theo độ dính kết người ta phân đất đá tơi vụn làm 3 cấp:
- Cấp I: Đất đá ở dạng rời, có nhiều khe hở không khí xen giữa các cục đá. Khi đắp
đống, đất đá có xu hướng lăn và tạo thành sườn dốc rõ nét. Hệ số nở rời K r = 1,4÷ 1,65.
- Cấp II: Đất đá ở dạng rời hơi dính kết, có ít kẽ hở xen kẽ. Khi đắp đống không có
sườn dốc rõ nét. Hệ số nở rời Kr = 1,2÷ 1,3.
- Cấp III: Đất đá bị phá vỡ nhưng không hoàn toàn tách khỏi nhau. Độ nứt nẻ tăng
lên, nhưng vẫn duy trì được sự dính kết giữa chúng. Đống đá có sườn dốc thẳng đứng. Hệ số
nở rời Kr = 1,03÷ 1,05.
Theo cỡ đá, đất đá được phân làm 5 cấp ( bảng 2).
Bảng 2
Cấp hạt
I
II
III
IV
V

Cỡ hạt
Rất nhỏ
Nhỏ
Trung bình
Lớn
Rất lớn

Kích thước cục đá, cm
Lớn nhất
Trung bình
< 40÷ 60
10
< 60÷ 100
15÷ 25
< 100÷ 140
25÷ 35
150÷ 200
40÷ 60
250÷ 350
70÷ 90

Hệ số nở rời Kr
1,4
1,45
1,5
1,5
1,5


4. Tính chất của đá đặc sít, mềm và bở rời

Đất đá đặc sít bao gồm đất sét cứng, đá phấn than nâu và than đá, quặng chứa sét. Độ
bền nén một trục từ 50÷ 200 kG/cm2.
Với các thiết bị xúc bốc có lực cắt lớn hơn 3÷ 4 kG/cm2 thì có thể xúc trực tiếp mà
không cần làm tơi sơ bộ.
Đất đá mềm bao gồm các loại sét pha, cát pha, than mềm, các đá biến chất, … đã bị
phân huỷ,…giới hạn bền nén một trục là 10÷ 15 kG/cm2, có thể xúc bóc trực tiếp với lực cắt
không nhỏ hơn 2÷ 3 kg/cm2, khi khô sẽ trở thành đá cứng vừa, nhưng khi gắp nước sẽ bị
trương nở và mềm trở lại.
Đất đá chứa sét không đặc sít có độ bền nén không lớn hơn 10 kG/cm 2. Loại đất này
có độ ẩm cao, dễ thấm rã, khó tháo khô, đặc biệt không ổn định trong tình trạng bão hoà
nước.
Đất đá mềm tơi như sét á sét, cát pha sét, … bị mất lực dính kết tự nhiên khi có độ ẩm
cao. Loại đất đá này mật độ và lực dính kết được tặng lên trong điều kiện độ ẩm không quá
lớn, không có dòng nước ngầm và được đắp đống cao trong thời gian dài.
Cát đồng nhất thuộc loại đất đá rời, lực dính hầu như không có.


CHƯƠNG II
BIÊN GIỚI MỎ LỘ THIÊN
II.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BIÊN GIỚI MLT VÀ HỆ SỐ BÓC ĐẤT ĐÁ
1. Biên giới mỏ lộ thiên
1.1. Khái niệm
- Việc khai thác KSCI có thể tiến hành bằng:
+ Phương pháp Lộ thiên,
+ Phương pháp Hầm lò
+ Phương pháp phối hợp cả Lộ thiên và Hầm lò.
- Những khoáng sàng có thể khai thác hoàn toàn bằng khai thác lộ thiên:
+ Vỉa dốc thoải hay nằm ngang, chiều dày lớp đất phủ không lớn;
+ Hoặc khi vỉa có chiều dày lớn, khi thân quặng dạng ổ, dạng thấu kính, quặng
tập trung thành khối nằm gần mặt đất.

⇒ thì áp dụng phương pháp khai thác Lộ thiên là có hiệu quả kinh tế nhất.
+ Ngoài ra, phương pháp khai thác lộ thiên còn được áp dụng để khai thác
những khoáng sàng có cấu tạo đặc biệt, không thể khai thác bằng hầm lò như khoáng sàng
chứa quặng có tính tự bốc cháy, khoáng sàng có cấu tạo địa chất quá phức tạp, khoáng sàng
chứa loại quặng đòi hỏi yêu cầu khắt khe về khai thác chọn lọc.
- Những khoáng sàng có thể khai thác phối hợp giữa phương pháp khai thác lộ thiên
và hầm lò:
+ Khoáng sàng có vỉa (hoặc mạch) cắm dốc và dốc đứng.
+ Thân quặng ngày càng ăn sâu vào lòng đất.
Tuy nhiên, dù khoáng sàng được khai thác chỉ bằng phương pháp Lộ thiên hay hỗn
hợp cả Lộ thiên và Hầm lò thì chiều sâu khai thác cuối cùng của mỏ Lộ thiên là xác định tuỳ
theo điều kiện tự nhiên, kĩ 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 của mỏ lộ thiên.
1.2. Phân loại biên giới 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.
- Biên giới theo điều kiện tự nhiên là phạm vi cuối cùng mà mỏ lộ thiên có thể khai
thác được toàn bộ phần trữ lượng trong cân đối của khoáng sàng mà vẫn mang lại hiệu quả
kinh tế và không vượt ra ngoài khả năng kỹ thuật được trang bị. Biên giới này thường gặp
khi khai thác những khoáng sàng có thân quặng nằm nông gần mặt đất, các khoáng sàng
VLXD có cấu tạo dạng khối nổi trên mặt đất. Các trường hợp này, việc xác định BGM đơn
giản và nhanh chóng.


- Biên giới mỏ theo điều kiện kỹ thuật: là phạm vi cuối cùng của khoáng sàng có
thể tiến hành khai thác bằng phương pháp lộ thiên trong điều kiện trang thiết bị – kỹ thuật
cho phép.
- Biên giới mỏ theo điều kiện kinh tế: là phạm vi cuối cùng mà mỏ lộ thiên có thể
mở rộng phạm vi hoạt động tới đó với một hiệu quả kinh tế nhất định, theo điều kiện giá
thành quặng khai thác không vượt quá giá thành cho phép. Biên giới theo điều kiện kinh tế

là biên giới hợp lý của mỏ lộ thiên mà người ta cần xác định khi tiến hành thiết kế một mỏ
mới hay cải tạo, mở rộng một mỏ cũ.
Tuy nhiên, do tác động của yếu tố thời gian và tiến bộ 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.
Biên giới tạm thời: là biên giới của 1 giai đoạn sản xuất trong một số năm nhất định
(thường 8 ÷ 12 năm). Với những mỏ lộ thiên có thời gian tồn tại lớn, người ta có thể phân
chia quá trình sản xuất ra nhiều giai đoạn, ngăn cách nhau bằng biên giới tạm thời, sao cho
hiệu quả hoạt động kinh tế của mỗi giai đoạn và của cả quá trình tồn tại của mỏ lộ thiên là
lớn nhất.
Biên giới triển vọng: của mỏ lộ thiên là biên giới cuối cùng xác định cho mỏ, trong
đó đã quan tâm tới tác động của yếu tố thời gian và tiến bộ kỹ thuật tới quá trình hoạt động
kinh tế và kỹ thuật của mỏ trong tương lai. Biên giới triển vọng của mỏ lộ thiên là cơ sở để
quyết định qui mô đầu tư xây dựng và sản xuất của mỏ, sơ đồ bố trí tổng mặt bằng và mặt
bằng công nghiệp mỏ, định hướng về qui mô và chất lượng các công trình xây dựng và là cơ
sở để làm thủ tục pháp lý về tài nguyên và đất đai cho mỏ lộ thiên.
2. Hệ số bóc đất đá
2.1. Khái niệm
- Một trong những đặc điểm quan trọng của phương pháp KTLT là:
+ Để thu hồi được KSCI từ lòng đất, cần phải bóc đất đá phủ nằm phía trên và xung
quanh thân khoáng sản.
Vd: Lớp đất phủ càng dầy, vỉa nằm càng dốc thì khối lượng đất đá phải bóc càng lớn.
+ Vốn đầu tư cơ bản và chi phí sản xuất thường xuyên của MLT phụ thuộc chủ yếu
vào tỷ số giữa khối lượng đất đá phải bóc và khối lượng khoáng sản thu hồi được.
+ Mỏ lộ thiên càng thu được lợi nhuận lớn khi tỷ số đó càng nhỏ. Ngược lại, lợi
nhuận mỏ lộ thiên càng giảm khi tỷ số đó càng lớn và đến một mức độ nào đó thì mỏ lộ
thiên buộc phải ngừng hoạt động do tỷ số đó quá lớn, làm cho giá thành khai thác vượt quá
giá thành cho phép.
Tỷ số giữa khối lượng đất đá bóc với khối lượng khoáng sản thu hồi được tương ứng

khi khai thác gọi là hệ số bóc đất đá (HSB), kí hiệu là K.
K=

V
Q

(m3/m3, T/T, m3/T);


Trong công nghiệp than thường dùng đơn vị m 3/T, trong công nghiệp sắt và VLXD
dùng đơn vị T/T, trong khai thác kim loại màu và phi kim loại thường dùng m 3/m3, trong
thiết kế BGM thường dùng đơn vị m3/m3.
- Ý nghĩa hệ số bóc:
+ Giá trị HSB thể hiện mức độ thuận lợi hay khó khăn về điều kiện tự nhiên, thể hiện
trình độ khoa học kỹ thuật của ngành công nghệ mỏ.
+ HSB là cơ sở để so sánh- đánh giá kinh tế trong KTLT, là cơ sở để xác định biên
giới mỏ, lập lịch khai thác dài và ngắn hạn cho mỏ cũng như để xây dựng kế hoạch giá thành
cho mỏ trong từng giai đoạn sản xuất kinh doanh.
M
m

ho

ho

Vk2

Hc
V

Q

γv

γt

Hình 2.1.Hệ số bóc trung bình

Vk1
Q k2

γv

Vo

ho

ϕ
QT

γv

ϕ

Q k1

Hình 2.2. Hệ số bóc biên giới

ho

VT

γt

H

Qo

H

γt

α
γv

Hình 2.3. Hệ số bóc thời gian

H

γt

Hình 2.4. Hệ số bóc ban đầu

2.2. Phân loại HSB
2.2.1. Hệ số bóc trung bình
HSB trung bình là tỷ số giữa khối lượng đất đá phải bóc với khối lượng khoáng sản
khai thác được trong toàn bộ phạm vi biên giới mỏ lộ thiên (hình 2.1)
KTB =
Trong đó:

∑V
∑Q

, m3/m3;


V∑ và Q∑ là khối lượng đất đá và khoáng sản trong phạm vi biên giới mỏ, xác
định bằng phương pháp đo vẽ trên bản đồ hoặc trên lát cắt địa chất.
Ý nghĩa của HSB trung bình:
+ Làm chỉ tiêu đánh giá tổng quát khả năng kinh tế trong suốt thời kỳ hoạt
động của mỏ lộ thiên.
+ Phản ánh mức độ thuận lợi hay khó khăn về điều kiện tự nhiên của khoáng
sàng.
+ Làm chỉ tiêu so sánh khi xác định BGM cho những khoáng sàng có vỉa nằm
ngang, dốc thoải, thân quặng dạng ổ, dạng thấu kính hoặc vỉa cắm dốc nghiêng và dốc đứng
nhưng trữ lượng nhỏ.
Với khoáng sàng có vỉa kéo dài theo đường phương, khối lượng đất bóc 2 đầu mỏ
không đáng kể so với khối lượng đất bóc toàn bộ, địa hình bằng phẳng thì HSB trung bình
có thể xác định theo biểu thức:
KTB=

H C [ 2 M + H C ( ctgγ V + ctgγ t ) ]
−1 ; m3/m3
2( H C − h0 )( M − m )

Trong đó:
HC – chiều sâu cuối cùng của mỏ lộ thiên, m ;
M – chiều dày của vỉa khoáng sản, m ;
m- chiều dày các lớp đá kẹp, m ;
h0 – chiều dày lớp đất mặt, m ;

γ V , γ T – góc nghiêng bờ dừng phía vách và phía trụ vỉa.

He so boc, m3/m3

K

Kbg=f(H)
Kt=f(H)
Kl=f(H)

Chieu sau mo, m

H

2.2.2 Hệ số bóc biên giới, KBG.
HSB biên giới là tỷ số giữa số gia khối lượng đất bóc với số gia khối lượng khoáng
sản tương ứng thu hồi được khi mở rộng biên giới của mỏ trên một khoảng cách không gian
nào đó (hình 2.2).
KBG =

∆V k
∆Q k

; m3/m3


HSB biên giới được dùng làm chỉ tiêu so sánh kinh tế- kĩ thuật khi tiến hành cải tạo
mỏ, mở rộng biên giới khai thác hoặc xác định biên giới cho mỏ khai thác theo giai đoạn.
Khi chiều dày và góc dốc của vỉa không đổi, địa hình mặt đất bằng phẳng thì trị số của HSB
biên giới tăng theo chiều sâu của mỏ.

Khi điều kiện địa hình mặt đất và vỉa có cấu tạo phức tạp thì HSB biên giới biến thiên
không theo qui luật.
Với những khoáng sàng có vỉa qui cách và kéo dài theo đường phương, địa hình bằng
phẳng thì hệ số bóc biên giới có thể xác định theo biểu thức:
KBG =

H (ctgγ V + ctgγ T ) + m
; m3/m3;
M −m

Trong đó:
H là chiều sâu của mỏ ở độ sâu tính toán, m. Khi góc cắm của vỉa α ≤ γ T thì lấy γ T =
α.
2.2.3. Hệ số bóc thời gian, KTG
HSB thời gian là tỷ số giữa số gia khối lượng đất bóc với số gia khối lượng quặng
tương ứng khai thác được do sự phát triển của bờ công tác trên một khoảng cách thời gian
(hoặc không gian) nào đó (hình 2.3)
KTG =

∆VT
∆QT

; m3/m3

HSB thời gian là chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá kinh tế của mỏ lộ thiên qua các thời kì
sản xuất, phản ánh sự phân bố đất bóc và khoáng sản trong từng năm, từng giai đoạn hay
trên từng tầng khai thác, là cơ sở để lập lịch kế hoạch dài và ngắn hạn cho mỏ lộ thiên. HSB
thời gian còn được dùng làm chỉ tiêu so sánh khi xác định BGM cho khoáng sàng có vỉa dốc
nghiêng và dốc đứng.
HSB thời gian luôn thay đổi trong quá trình phát triển của MLT. Khi mỏ mới đưa vào

sản xuất, HSB thời gian thường không lớn và đạt giá trị cực đại khi công trình mỏ phát triển
tới biên giới phía trên của mỏ, sau đó giảm dần và đạt giá trị cực tiểu khi mỏ bước vào giai
đoạn kết thúc.
HSB thời gian được xác định bằng cách đo vẽ trực tiếp trên các lát cắt địa chất hoặc
trên bình đồ phân tầng. Nếu khoáng sàng có vỉa kéo dài theo đường phương thì có thể xác
định theo biểu thức:
KTG =

H 1 ( ctgϕ1 + ctgα 1 ) + H 2 ( ctgϕ 2 + ctgα 2 ) + m
M −m

; m3/m3.

Trong đó:
ϕ1,ϕ2 – góc nghiêng bờ công tác phía vách và phía trụ vỉa, độ;
H1, H2 – chiều cao đới công tác ở phía vách và phía trụ, m;


M,m – chiều dày của vỉa và của các lớp đá kẹp ở độ sâu khai thác tương ứng,
m.
2.2.4. Hệ số bóc sản xuất, KSX
HSB sản xuất là tỷ số giữa khối lượng đất đá phải bóc và khối lượng quặng tương
ứng khai thác được trong một giai đoạn sản xuất nào đó.
Thực chất KSX là giá trị trung bình của KTG trong từng giai đoạn.
Với những mỏ lộ thiên nhỏ,thời gian tồn tại ngắn thì thời gian ổn định của HSB sản
xuất có thể kéo dài suốt cả đời mỏ, trong trường hợp đó người ta gọi là HSB sản xuất trung
bình và được tính theo biểu thức:
KSX =

V − V0

Q − Q0

; m3/m3;

Trong đó:
Q, V - khối lượng khoáng sản khai thác được và khối lượng đất đá phải bóc
trong toàn bộ phạm vi biên giới mỏ, m3 ;
Q0, V0 – khối lượng khoáng sản thu hồi được và khối lượng đất đá phải bóc
trong thời kỳ XDM, m3.
2.2.5. Hệ số bóc ban đầu, K0.
HSB ban đầu là tỷ số giữa khối lượng đất đá bóc trong thời kỳ XDCB với khối lượng
khoáng sản khai thác được trong toàn bộ phạm vi biên giới mỏ (hình 2.4).
V0

K0 = Q

; m3/m3.

HSB ban đầu phụ thuộc vào chiều dầy lớp đất phủ, góc cắm của vỉa và vị trí mở vỉa
khoáng sàng. Khi mở vỉa bám vách, trụ vỉa thì HSB ban đầu là nhỏ nhất.
Đối với một mỏ cụ thể thì HSB ban đầu phản ánh mức độ thuận lợi hay khó khăn của
việc mở vỉa khoáng sàng, khối lượng XDCB. HSB ban đầu cũng được dùng làm chỉ tiêu so
sánh khi xác định biên giới mỏ.
- Khối lượng đất đá bóc xây dựng cơ bản được xác định như sau:
VXDCB = Vn – Vsx (m3)
Trong đó:
Vn – Khối lượng đất đá bóc theo lịch khai thác hàng năm toàn mỏ
Vsx - Khối lượng đất đá bóc sản xuất
Vsx = Pn x Ksxhl
Pn – Khối lượng khai thác theo lịch hàng năm của mỏ.

2.2.6. Hệ số bóc giới hạn, KGH. (còn gọi là HSB kinh tế hợp lý).
HSB giới hạn là tỷ số giữa khối lượng đất đá phải bóc tối đa cho phép V max và khối
lượng khoáng sản tương ứng khai thác được Q KT trong điều kiện có lợi về kinh tế khi khai
thác khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên.
KGH=

VMAX
QKT

; m3/m3

HSB giới hạn là một chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng, nó phụ thuộc vào điều kiện
kinh tế và kỹ thuật cụ thể của từng khoáng sàng, từng vùng mỏ, từng loại khoáng sản và
từng thời gian. Trong thiết kế, HSB giới hạn được dùng làm chỉ tiêu chuẩn để xác định biên
giới cuối cùng của MLT.
HSB giới hạn được tính gián tiếp qua các chỉ tiêu kinh tế, trong trường hợp tổng quát
được xác định theo biểu thức:
KGH =

GCP − a
b

; m3/m3

Cơ sở kinh tế của HSB giới hạn là giá thành quặng khai thác không vượt quá giá
thành cho phép của nó, tức là:
CK = a + KSX.b ≤ GCP
Trong đó:

CK- Giá thành quặng khai thác lộ thiên, đ/T;
GCP- Giá thành cho phép của loại khoáng sản được thiết kế khai thác, đ/m 3;
a- Giá thành riêng cho khâu khai thác khoáng sản, đ/m3 (không kể bóc đá);
b – Giá thành bóc đất đá, đ/m3.


II.2. NGUYÊN TẮC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI MỎ LỘ THIÊN
1. Nguyên tắc xác định BGM lộ thiên
1.1. Nguyên tắc chung
Đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án biên giới mỏ lộ thiên:
+ Căn cứ vào chỉ tiêu HSB đất đá và trị số giới hạn của nó để làm nguyên tắc so sánh.
+ Để đảm bảo cho MLT luôn luôn thu được lợi nhuận, kể cả thời kỳ khó khăn nhất,
thì HSB đất đá của mỏ trong mọi lúc phải nhỏ hơn hoặc tối đa là bằng HSB giới hạn.
+ Tuỳ theo điều kiện cụ thể của khoáng sàng, phương pháp tiến hành công tác mỏ và
quan điểm khoa học khác nhau mà người ta dùng HSB trung bình, biên giới, thời gian hay
sản xuất trung bình,... làm chỉ tiêu so sánh với HSB giới hạn. Các nguyên tắc đó tóm tắt như
sau:
1. KGH ≥ KBG
4. KGH ≥ KSX + K0.

2. KGH ≥ KTB
3. KGH ≥ KT

Một số trường hợp khác, người ta đề nghị sử dụng tổng hợp các nguyên tắc:
5. KTB ≤ KGH ≥ KBG

6. KTB ≤ KGH ≥ KBG và KGH ≥ KT

Những tiêu chuẩn đánh giá trên được xây dựng trên cơ sở chi phí cho khai thác
khoáng sàng là nhỏ nhất (lãi lớn nhất), đồng thời có quan tâm đến giá thành sản phẩm trong

các giai đoạn khai thác vì có thể gặp trường hợp: tổng chi phí để khai thác toàn bộ trữ lượng
trong toàn bộ phạm vi biên giới mỏ đạt giá trị nhỏ nhất, song ở một giai đoạn sản xuất nào
đó giá thành thực tế của một đơn vị sản phẩm lại lớn hơn giá thành cho phép. Ngược lại có
thể gặp trường hợp giá thành thực tế của sản phẩm trong mọi giai đoạn sản xuất luôn nhỏ
hơn giá thành cho phép nhưng tổng mức lợi nhuận thu được nhỏ hơn khi khai thác đến độ
sâu lớn hơn.
Do vậy, khi chọn nguyên tắc đánh giá để xác định biên giới mỏ lộ thiên phải xuất phát
từ 2 yêu cầu:
- Tổng chi phí cho khai thác toàn bộ khoáng sàng là nhỏ nhất.
- Giá thành sản phẩm trong mọi giai đoạn sản xuất phải nhỏ hơn giá thành cho phép.
Để đạt được đồng thời cả 2 yêu cầu trên không phải bao giờ cũng thực hiện được. Do
vậy, khi thiết kế biên giới mỏ, ngoài việc lựa chọn nguyên tắc đánh giá còn phải cải thiện
chế độ công tác của mỏ lộ thiên để đạt được các yêu cầu trên.
1.2. Phân loại khoáng sàng theo điều kiện xác định biên giới
Công tác thiết kế thường gặp những khoáng sàng có điều kiện tự nhiên khác nhau. Do
vậy, để xác định biên giới cho mỗi trường hợp đó phải lựa chọn nguyên tắc và phương pháp
xác định cho thích hợp với từng điều kiện cụ thể.
Với khoáng sàng đơn giản thì tuỳ theo điều kiện vùi lấp nông, sâu), độ dốc vỉa quặng
mà lựa chọn nguyên tắc xác định biên giới. Ví dụ, với những vỉa nằm ngang hay dốc thoải,
có chiều dầy đất phủ không lớn thì dùng nguyên tắc K GH ≥ KBG và KGH ≥ KTB để xác định