Nghiên cứu lựa chọn hệ thống khai thác hợp lý cho mỏ đá xây dựng trà đuốc 2 trong điều kiện địa hình và địa chất phức tạp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN QUỐC TRÍ

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC
HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ XÂY DỰNG TRÀ ĐUỐC 2
TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH VÀ ĐỊA CHẤT PHỨC TẠP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2013



i.1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN QUỐC TRÍ

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC
HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ XÂY DỰNG TRÀ ĐUỐC 2
TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH VÀ ĐỊA CHẤT PHỨC TẠP

Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Mã số

:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS Trần Mạnh Xuân

HÀ NỘI, 2013


i.2

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2013

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Trí


i.3

MỤC LỤC

Nội dung

Trang

Trang phụ bìa

i.1

Lời cam đoan

i.2

Mục lục

i.3

Danh mục các bảng

i.5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

i.7

Từ ngữ viết tắt

i.8

MỞ ĐẦU

1

Chương 1: Tổng quan về đá xây dựng

4

1.1.

Đặc điểm chung của đá xây dựng

4

1.2.

Tình hình khai thác và sử dụng đá xây dựng ở Việt Nam

11

1.3.

Đặc điểm điều kiện tự nhiên mỏ đá Trà Đuốc 2

12

1.4.

Đánh giá

19

Chương 2: Tổng quan công nghệ khai thác các mỏ đá vật liệu

21

xây dựng
2.1

Công tác mở vỉa các mỏ đá xây dựng

21

2.2.

Hệ thống khai thác các mỏ vật liệu xây dựng

29

2.3.

Các thông số cơ bản của hệ thống khai thác

52

2.4.

Đồng bộ thiết bị (ĐBTB) trong khai thác mỏ vật liệu xây

56

dựng
2.5.

Đánh giá

Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn hệ thống khai thác hợp lý và

63
65

tính toán áp dụng cho mỏ Trà Đuốc 2
3.1.

Đánh giá hiện trạng khai thác mỏ Trà Đuốc 2

65


i.4

3.2.

Nghiên cứu lựa chọn hệ thống khai thác (HTKT) hợp lý

67

cho mỏ Trà Đuốc 2
3.3.

Tính tốn hiệu quả kinh tế

3.4.

Đánh giá

85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

98

TÀI LIỆU THAM KHẢO

99


i.5

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1.

Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ trong nguyên khối

5

Bảng 1.2.

Phân loại đất đá theo cỡ hạt

6

Bảng 1.3.

Dự báo nhu cầu sử dụng đá

11

Bảng 1.4.

Kết quả phân tích mẫu thạch học mỏ đá Trà Đuốc 2

13

Bảng 1.5.

Các tính cơ lý đá chủ yếu của mỏ Trà Đuốc 2

14

Bảng 1.6.

Kết quả phân tích mẫu nước ngầm

16

Bảng 1.7.

Tổng hợp trữ lượng đá mỏ Trà Đuốc 2

19

Bảng 2.1.

Phân loại phương pháp mở vỉa khoáng sàng khi khai thác
bằng phương pháp lộ thiên (E.F.Sêskô)

23

Bảng 2.2.

Bảng phân loại HTKT các mỏ đá VLXD

31

Bảng 2.3.

Sự thay đổi năng suất của máy ủi phụ thuộc vào khoảng cách
vận chuyển và độ dốc gạt của máy ủi

46

Bảng 2.4.

Chiều dài luồng xúc phụ thuộc vào dung tích máy xúc

55

Bảng 2.5.

Sự phối hợp hợp lý giữa dung tích thùng ơ tơ Vo và dung
tích gàu xúc E

59

Bảng 2.6.

Đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào chiều cao tầng

61

Bảng 2.7.

Đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào dung tích gầu xúc

62

Bảng 3.1.

Khối lượng xây dựng cơ bản các phương án

72

Bảng 3.2.

Khối lượng mỏ trong ranh giới khai trường (trường hợp 1)

75

Bảng 3.3.

Khối lượng mỏ trong ranh giới khai trường (trường hợp 2)

75

Bảng 3.4.

Lịch kế hoạch khai thác PA1 – trường hợp 1(HTKT khấu theo
lớp bằng, vận tải trực tiếp)

76

Bảng 3.5.

Lịch kế hoạch khai thác PA2 – trường hợp 1(HTKT khấu theo
lớp đứng, chuyển tải bằng máy gạt)

77


i.6

TT

Tên bảng

Trang

Bảng 3.6.

Lịch kế hoạch khai thác PA3 – trường hợp 1(HTKT khấu theo
lớp bằng, chuyển tải bằng máy bốc)

78

Bảng 3.7.

Lịch kế hoạch khai thác PA1 – trường hợp 2 (HTKT khấu theo
lớp bằng, vận tải trực tiếp)

79

Bảng 3.8.

Lịch kế hoạch khai thác PA2 – trường hợp 2(HTKT khấu theo
lớp đứng, chuyển tải bằng máy gạt)

80

Bảng 3.9.

Lịch kế hoạch khai thác PA3 – trường hợp 2(HTKT khấu theo
lớp bằng, chuyển tải bằng máy bốc)

80

Bảng 3.10.

Các thông số hệ thống khai thác chủ yếu

84

Bảng 3.11.

Bảng tính giá trị NPV: PA1 – trường hợp 1 (HTKT khấu theo
lớp bằng, vận tải trực tiếp)

87

Bảng 3.12.

Bảng tính giá trị NPV: PA2 – trường hợp 1 (HTKT khấu theo
lớp đứng, chuyển tải bằng máy gạt)

88

Bảng 3.13.

Bảng tính giá trị NPV: PA3 – trường hợp 1 (HTKT khấu theo
lớp bằng, chuyển tải bằng máy bốc)

89

Bảng 3.14.

Bảng tính giá trị NPV: PA1 – trường hợp 2 (HTKT khấu theo
lớp bằng, vận tải trực tiếp)

90

Bảng 3.15.

Bảng tính giá trị NPV: PA2 – trường hợp 2 (HTKT khấu theo
lớp đứng, chuyển tải bằng máy gạt)

91

Bảng 3.16.

Bảng tính giá trị NPV: PA3 – trường hợp 2 (HTKT khấu theo
lớp bằng, chuyển tải bằng máy bốc)

92

Bảng 3.17.

Bảng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu các phương án
(trường hợp 1)

94

Bảng 3.18.

Bảng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu các phương án
(trường hợp 2)

95

i.7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
TT
Hình 2.1.
Hình 2.2.

Tên hình vẽ, đồ thị
Trình tự thi cơng xén chân tuyến bằng nổ mìn lỗ nhỏ
Mở vỉa bằng hào khơng hồn chỉnh kiểu lượn vịng

Hình 2.3.
Hình 2.4.
Hình 2.5.
Hình 2.6.

Mở vỉa trên sườn núi bằng hào đơn giản (hào thẳng)
Mở vỉa các tầng bằng giếng nghiêng và đứng
Sơ đồ HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp
Sơ đồ HTKT khấu theo lớp bằng, chuyển tải qua sườn núi

Trang
25
26
27
28
35
38

Hình 2.9.
Hình 2.10.

Hệ thống khai thác khấu theo lớp đứng, xúc chuyển bằng
máy xúc
Khả năng sản lượng mỏ phụ thuộc vào chiều dài tuyến công
tác
Hệ thống khai thác khấu theo lớp xiên gạt chuyển
Trình tự khấu các tầng từ trên xuống dưới

Hình 2.11.
Hình 2.12.
Hình 2.13.

Hệ thống khai thác khấu theo lớp đứng
Sơ đồ xác định chiều rộng mặt tầng công tác tối thiếu
Biểu đồ quan hệ giữa đường kính lỗ khoan và chiều cao tầng

49
53
61

Hình 2.14.

Quan hệ giữa kích thước lớn nhất của khối nứt nẻ và đường
kính cỡ hạt trung bình đất đá nổ mìn với đường kính lỗ khoan

62

Hình 2.7.
Hình 2.8.

40
43
45
48

Hình 3.1.

Miền áp dụng hợp lý máy bốc làm chức năng xúc bốc - vận
tải
Hiện trạng khai thác mỏ đá xây dựng Trà Đuốc 2

66

Hình 3.2.
Hình 3.3.
Hình 3.4.

Bản đồ kết thúc xây dựng cơ bản PA1(khấu theo lớp bằng)
Bản đồ kết thúc xây dựng cơ bản PA2 và PA3
Bản đồ kết thúc khai thác

69
73
74

Hình 2.15.

Hình 3.5.
Hình 3.6.

Biểu đồ thể hiện giá trị NPV lũy tiến các phương án – trường
hợp 1
Biểu đồ thể hiện giá trị NPV lũy tiến các phương án – trường
hợp 2

63

93
93


i.8

TỪ NGỮ VIẾT TẮT
VLXD

Vật liệu xây dựng

HTKT

Hệ thống khai thác

ĐBTB

Đồng bộ thiết bị

PA1, 2, 3

Phương án 1, 2, 3

XDCB

Xây dựng cơ bản


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Mỏ đá Trà Đuốc 2 là một mỏ đá xây dựng có vị trí và vai trị rất quan
trọng trong thị trường đá xây dựng khu vực các tỉnh Miền Tây Nam Bộ. Mỏ
cách Khu kinh tế biển Phú Quốc – Cụm đảo Nam An Thới 65km. Đây là một
trong 5 nhóm khu kinh tế ven biển được Chính phủ quyết định chọn ưu tiên
để tập trung đầu tư phát triển từ nguồn ngân sách nhà nước giai đoạn 2013 ÷
2015 (Cơng văn số 1231/TTg-KTTH ngày 17/8/2012). Mỏ cũng nằm giữa
tuyến đường ven biển Xuyên Á dài 240 km sử dụng vốn ODA được ưu tiên
đầu tư nối Cam Pu Chia với Hà Tiên – Rạch Giá – Cà Mau. Ngoài ra mỏ đá
xây dựng Trà Đuốc 2 nằm trong thị trường được ưu tiên đầu tư phát triển hạ
tầng còn sơ khai của các tỉnh Đồng Bằng Sơng Cửu Long. Do đó nhu cầu
cung cấp đá xây dựng có chất lượng cao để phát triển hạ tầng và phát triển đô
thị của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long là hết sức to lớn.
Về mặt địa hình, Mỏ đá Trà Đuốc 2 có diện tích khơng lớn (8ha) nhưng
là mỏ có địa hình dương, cao +108m so với mực nước biển và bị nằm giữa
Núi Trà Đuốc lớn rộng 25 ha gồm các doanh nghiệp khai thác khác như: Mỏ
đá Trà Đuốc 1 (Công ty CP C&T Biển Tây), Mỏ đá Trà Đuốc 3 (Cty CP
VLXD Kiên Giang), Mỏ đá Trà Đuốc 4 (Cty CP VLXD Quí Hải).
Để khai thác theo sản lượng kế hoạch 200.000m3/năm nhằm đáp ứng

nhu cầu thị trường trong điều kiện mỏ nhỏ nằm gần như trên bình độ cao nhất
và nằm giữa so với 3 mỏ xung quanh là vấn đề khó khăn. Mặt khác, khống
sản ở đây là đá Andezit cứng chắc và có độ phong hóa nứt nẻ rất lớn. Thực tế
các vết nứt tạo ra đá phong hóa sâu đến 15 ÷ 25 m. Do đó để khai thác chế
biến ra đá xây dựng có chất lượng cao (khơng có lẫn đá phong hóa) thì bắt
buộc phải bóc một khối lượng đá phong hóa màu vàng phía mặt ngồi nhưng
hết sức rắn chắc. Điều này có thể làm tăng giá trị đầu tư cho cơng tác bóc tầng


2
phủ bao gồm cơng tác khoan nổ mìn, xúc bốc và vận chuyển lượng đá phong
hóa này ra bãi thải.
Do đó việc thiết kế hệ thống Khai thác cho mỏ theo 2 điều kiện bất lợi
là địa hình cao và chật hẹp, tầng phủ dày và rắn chắc và yêu cầu đạt được sản
lượng kế hoạch, đáp ứng nhu cầu của thị trường là cơng việc hết sức khó khăn
phức tạp. Vì vậy, “Nghiên cứu lựa chọn hệ thống Khai thác hợp lý cho Mỏ
đá xây dựng Trà Đuốc 2 trong điều kiện địa hình và địa chất phức tạp” là
vấn đề có tính thực tiễn và cấp bách hiện nay.
2. Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt được)
- Lựa chọn được hệ thống Khai thác hợp lý cho Mỏ đá xây dựng Trà
Đuốc 2 trong điều kiện địa hình và địa chất phức tạp.
- Góp phần tăng công suất tối đa Mỏ đá Trà Đuốc 2 bằng phương pháp lộ
thiên, tiết kiệm giá thành - Chi phí đầu tư và đảm bảo an tồn lao động.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Mỏ đá Trà Đuốc 2 – Kiên Lương – Kiên Giang.
- Phạm vi nghiên cứu: Các hệ thống khai thác áp dụng cho mỏ đá xây
dựng.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài và các vấn đề cần giải quyết
- Khái quát đặc điểm các mỏ đá xây dựng, đánh giá điều kiện địa chất,
hiện trạng hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị của mỏ đá Trà Đuốc 2.

- Nghiên cứu, lựa chọn hệ thống khai thác phù hợp cho mỏ đá Trà
Đuốc 2 trong điều kiện địa hình và địa chất phức tạp.
- Tính tốn các thơng số hệ thống khai thác, đồng bộ thiết bị sử dụng
phù hợp với hệ thống khai thác đã lựa chọn. Tính tốn hiệu quả kinh tế của
phương án lựa chọn.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp thống kê, phân tích kích thước hình học mỏ,


3
đánh giá tổng hợp điều kiện tự nhiên, kỹ thuật gắn với hệ thống khai thác của
mỏ trong phạm vi nghiên cứu.
- Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến của các chuyên gia khai
thác mỏ, máy mỏ, cơ điện, vận tải, kinh tế mỏ …
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Góp phần bổ sung vào cơ sở khoa học của việc lựa chọn hệ thống
khai thác phù hợp cho mỏ đá xây dựng Trà Đuốc 2 trong điều kiện địa hình và
địa chất phức tạp.
- Việc lựa chọn hệ thống khai thác hợp lý góp phần đảm bảo đáp ứng
sản lượng yêu cầu, sản xuất an toàn, bền vững và tăng hiệu quả kinh tế cho
mỏ.
7. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận và tài liệu tham
khảo được trình bày trong 99 trang với 32 bảng biểu và 21 hình vẽ, đồ thị.
Luận văn: “Nghiên cứu lựa chọn hệ thống Khai thác hợp lý cho Mỏ
đá xây dựng Trà Đuốc 2 trong điều kiện địa hình và địa chất phức tạp”
hoàn thành nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn khoa học GS - TS.
Trần Mạnh Xuân, Công ty Cổ phần Công nghiệp mỏ Nam Hà Tây Bắc, Công
ty TNHH An Phát – Kiên Giang cùng các đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!

4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐÁ XÂY DỰNG
1.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐÁ XÂY DỰNG

1.1.1. Đặc điểm chung của đá
Đá macma xâm nhập thường nằm sâu trong vỏ trái đất chịu áp lực lớn
của các lớp đá nằm trên và quá trình nguội từ từ, do vậy mà thường có cấu
trúc tinh thể lớn, đặc sít, có mật độ lớn, cường độ kháng nén cao, ít hút nước.
Đá macma phún xuất được phun trào lên trên mặt đất, đông cứng nhanh
trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp, làm cho các khống khơng kịp kết
tinh, hoặc chỉ kết tinh được một bộ phận với kích thước tinh thể bé, chưa hồn
chỉnh, phần lớn cịn lại tồn tại ở dạng vơ định hình, các chất khí và hơi nước
khơng kịp thốt ra, để lại nhiều lỗ rỗng làm cho đá xốp và nhẹ.
Căn cứ và hàm lượng oxyt silic, đá macma được chia ra các loại:
Macma axit (SiO2 > 65%), macma trung tính (SiO2 = 65÷55%), macma bazơ
(SiO2 = 55÷45%) và macma siêu bazơ (SiO2 < 45%).
Đá trầm tích được tạo thành từ q trình lắng đọng các sản phẩm phong
hố của các đá có trước, trải qua các thời kỳ địa chất dưới tác động của áp
suất và quá trình hoá học mà chúng tạo thành từng lớp rõ rệt và có chiều dày,
mầu sắc, cỡ hạt, độ bền,... khác nhau tuỳ theo thành phần cấu tạo. Độ bền nén
của đá trầm tích theo phương vng góc với các lớp luôn lớn hơn so với độ
bền nén theo phương song song với lớp. Đá trầm tích thường có độ kháng nén
thấp hơn, độ hút nước cao hơn và dễ gia công hơn so với đá macma.
Tinh chất của đá biến chất do tình trạng biến chất và thành phần của đá
gốc quyết định. Đá biến chất từ macma do tái kết tinh và sắp xếp lại cấu trúc
dạng phiến (trừ đá hoa và quaczit) nên thường yếu hơn các đá gốc tạo ra

chúng, trong khi đó thì q trình tác động của áp lực và sự tái kết tinh lại làm


5
cho các đá biến chất từ đá trầm tích trở nên có độ bền cao hơn so với đá gốc.
Tác dụng biến chất không chỉ làm thay đổi kiến trúc của đá mà cịn làm thay
đổi thành phần khống vật của đá.
1.1.2. Đặc trưng công nghệ của đá vật liệu xây dựng
1.1.2.1. Đặc trưng công nghệ của đá cứng và cứng vừa
Đất đá thuộc loại cứng bao gồm phần lớn các đá biến chất, các đá phún
xuất và một phần các đá trầm tích như thạch anh, granit, các đá bazan, gabrơ,
cát kết (sa thạch) silic, cuội kết (cơnglomêrat)... có giới hạn bền nén một trục
mẫu bão hoà nước là 20÷50MPa. Đất đá thuộc loại cứng vừa bao gồm các đá
phún xuất và biến chất bị phong hoá, các đá trầm tích nguyên sinh như đá
phiến sét, đá phiến sét thạch pha cát, sa thạch - vôi, dăm kết, alêvrôlit ... Giới
hạn bền nén một trục trên mẫu bão hoà nước của đất đá cứng vừa là đặc trưng
công nghệ của đất đá cứng và cứng vừa là phải làm tơi sơ bộ trước khi xúc
bóc.
Theo mức độ nứt nẻ, người ta phân đất đá cứng và cứng vừa thành 5 loại
như trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ trong nguyên khối
Cấp
nứt
nẻ

Khoảng
cách trung
Mức độ nứt nẻ
bình các
khe nứt, cm

Số khe
nứt

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

70

100

I

Nứt nẻ rất mạnh

< 10

> 10

< 10

≈0

0

II

Nứt nẻ mạnh

1015

2÷10

10÷70

< 30

<5

III

Nứt nẻ vừa

50÷100

1÷2

70÷100

30÷80

5-40

IV

Nứt nẻ ít

100÷150

1÷0,65

100

V

Đá ngun khối

> 150

< 0,65

100

80÷100 40÷100
100

100


6
1.1.2.2. Đặc trưng công nghệ của đá tơi vụn
Do kết quả của nổ mìn, hoặc phá vỡ bằng cơ giới hay bởi các lực tự
nhiên khác (sụt lở, phong hoá,..) đá cứng trở thành tơi vụn và do vậy thuận lợi
cho việc xúc bóc và vận chuyển chúng. Các đặc trưng cơng nghệ của đá tơi
vụn là độ dính kết, cỡ hạt và độ bền trong mẫu của chúng.
Theo độ dính kết người ta phân đá tơi vụn làm 3 cấp:
Cấp I: Đá ở dạng rời, có nhiều khe hở khơng khí xen giữa các cục đá.
Khi đắp đống, đá có xu hướng lăn và tạo thành sườn dốc rõ nét. Hệ số nở rời
Kr ≥ 1,4÷1,65.

Cấp II: Đá ở dạng rời - hơi dính kết, có ít khe hở khơng khí xen kẽ. Khi
đắp đống khơng có sườn dốc rõ nét, Kr = 1,2÷1,3.
Cấp III: Đá bị phá vỡ nhưng khơng hồn tồn tách khỏ nhau. Độ nứt nẻ
tăng lên nhưng vẫn duy trì được sự dính kết giữa chúng. Đống đá có sườn dốc
thẳng đứng Kr = 1,03÷1,05.
Theo cỡ hạt, đá được phân làm 5 cấp, xem bảng 1.2.
Bảng 1.2: Phân loại đất đá theo cỡ hạt
Cấp hạt

Cỡ hạt

I

Kích thước cục đá, cm

Kr

Lớn nhất

Trung bình

Rất nhỏ

< 40÷60

10

1,4

II

Nhỏ

< 60÷100

15÷25

1,45

III

Trong
bình

< 100÷140

25÷35

1,5

IV

Lớn

150÷200

40÷60

-

V

Rất lớn

250÷350

70÷90

-

1.1.2.3. Đặc trưng cơng nghệ của đá đặc sít, mềm và bở rời
Đá đặc sít bao gồm đất sét cứng, đá phấn, diệp thạch sét, diệp thạch
vôi,...


7
Độ bền nén một trục là 5 ÷ 20MPa . Ở ngun khối chúng có thể duy
trì được độ dốc tới 60 ÷ 70o với chiều cao 10 ÷ 12m. Với các thiết bị xúc bóc
có lực cắt lớn hơn 0,3 ÷ 0,4MPa thì có thể xúc trực tiếp mà khơng cần làm tơi
sơ bộ. Góc nội ma sát bằng 16 ÷ 35o. Lực dính 0,5 ÷ 4MPa .
Đất đá mềm bao gồm các loại sét pha, cát pha, các đá biến chất hoặc
phún xuất đã bị phân huỷ,... Giới hạn bền nén một trục là 1 ÷ 5MPa. Góc nội
ma sát 14 ÷ 23o. Lực dính 0,05 ÷ 1MPa. Giữ được sườn dốc 50 ÷ 70o với
chiều cao 5 ÷ 15m. Có thể xúc bóc trực tiếp với lực cắt khơng nhỏ hơn 0,2 ÷
0,3MPa . Khi khơ sẽ trở thành đá cứng vừa, nhưng khi gặp nước sẽ bị trương
nở và mềm trở lại.
1.1.3. Các loại đá VLXD và công dụng của chúng
1.1.3.1. Các đá macma dùng làm vật liệu xây dựng
• Đá granit: được hình thành chủ yếu các khống vật thạch anh (20
÷40%), fenspat (40 ÷70%) và mica có cấu trúc tinh thể dạng hạt từ nhỏ đến

trung bình và lớn, đều hạt, đơi khi dạng poocfia; granit thường cấu tạo thành
khối, mầu sắc đa dạng - từ sám sáng đến sám tối, từ phớt hồng tới đỏ sẫm.
Các đá granit thường có độ bóng cao, ít bị tác động bởi thời tiết, khí hậu và
các va chạm cơ học,... nên thường được dùng để ốp tường, ốp các bề mặt
cơng trình kiến trúc quan trọng, dùng làm mặt bàn, bệ đá,... granit còn được
dùng làm cốt liệu bê tông, đá rải đường,.. đối với những cơng trình cần độ
cứng lớn và độ bền vĩnh cửu.
• Đá xienit: khác với granit, đá xienit thường không chứa hoặc chứa rất
ít thạch anh. Thành phần khống vật chủ yếu của xienit là fenspat và các
khoáng vật tối màu như amfibon, piroxen và biotit. Xienit có cấu trúc tinh thể
tồn phần với dạng hạt trung bình và cấu tạo thành khối, màu sắc trái ngược
nhau từ vàng tới tím. Có các tính chất tương tự như granit và cũng được sử
dụng như granit.


8
• Đá điorit: được thành tạo từ khống vật plagiocla và một hay một số
khống vật màu, đơi khi cũng chứa thạch anh, có cấu trúc tinh thể tồn phần
với hạt trung bình và cấu tạo dạng khối. Màu sắc của điorit thường xám hoặc
xám xanh, đôi khi xám tối hoặc đen tuyền. Đặc điểm của điơrit là có độ dính
kết cao, ít bị tác động của phong hố và đánh bóng dễ nên thường được dùng
làm vật liệu ốp ngồi các cơng trình, sản xuất đá dăm, hoặc sản xuất đá định
hình để ghép ở mép ngồi của các kết cấu xây dựng.
• Đá granođiorit: loại đá trung gian giữa granit và điorit thạch anh,
thành tạo từ fenspat, thạch anh, amfibon, hocblen và biotit, có cấu trúc tinh
thể đều hạt và cấu tạo dạng khối, màu xám trắng và xám sáng. Trong xây
dựng, granođiorit được sử dụng tương tự như đá granit.
• Đá gabro: có thành phần khống vật là labrađor, bitopmit piroxen và
amfibon. Cấu trúc tinh thể toàn phần, hạt lớn và đều hạt, đôi khi ở dạng
Poocfia. Màu sắc từ xám đến hoàn toàn đen. Thường dùng để sản xuất đá

dăm. Loại kết tinh hạt lớn biến thể (labrađorit) có độ bền cao, độ trang trí đẹp,
dùng làm đá ốp bề mặt cơng trình rất được ưa chuộng.
• Đá điaba: là đá kết tinh tồn phần, thành tạo từ plagiocla, augit, olivin
và một số các khoáng vật phụ khác. Đặc điểm của điaba là các tinh thể đều
hạt và đơi khi có cấu trúc poocfia, cấu tạo dạng khối, màu sắc từ xám, xám
sáng đến macnơ. Đá điaba là nguyên liệu sử dụng chủ yếu trong sản xuất đá
dăm rải đường.
• Sa thạch: được thành tạo từ các hạt cát nhỏ thạch anh, glanconit,
macnơ,... gắn kết với nhau bằng chất keo kết thiên nhiên như sét, oxyt silic,
oxýt sắt, cácbonat canxi,... Đơi khi trong sa thạch có chứa fenspat, mica và
một số khoáng vật khác. Tuỳ loại xi măng gắn kết mà sa thạch có tên gọi
tương ứng và có màu sắc khác nhau: sa thạch silic và sa thạch vơi có màu tro
nhạt; sa thạch sắt có màu hồng, vàng, nâu, sa thạch sét có màu vàng sẫm;...


9
Độ bền của sa thạch phụ thuộc vào xi măng gắn kết - độ bền nén của sa thạch
silic có thể đạt tới 300 MPa. Trong xây dựng sa thạch được dùng làm đá dăm
cốt liệu cho bê tông, làm đá rải đường,...
• Thạch cao: thành phần chính của thạch cao là sufat canxi chứa nước.
Tinh thể dạng bản, đôi khi dạng sợi. Thạch cao được thành tạo do trầm tích
hố học, do thuỷ hố anhyđrit và do nước chứa H2SO4 tác dụng với đá vơi. Có
màu trắng hoặc khơng màu, đơi khi lẫn tạp chất thì có màu xanh, vàng hoặc
đỏ. Trong công nghiệp xi măng, thạch cao được sử dụng như một chất phụ gia
để điều chỉnh thời gian đơng kết của xi măng.
• Diệp thạch sét: có cấu tạo dạng phiến, thành tạo từ sét bị nén ép trong
môi trường nhiệt độ và áp suất lớn. Thường có màu xám xẫm. Ổn định đối
với khơng khí, khơng bị nước phá hoại. Có tình phân lớp rõ rệt do vậy dễ tách
thành tấm mỏng. Trong xây dựng diệp thạch sét được chẻ thành tấm mỏng để
lợp nhà rất đẹp.

1.1.3.2. Các đá biến chất dùng làm vật liệu xây dựng
• Đá gơnai: thành tạo từ đá granit tái kết tinh và biến chất dưới tác
dụng của áp suất và nhiệt độ cao. Thuộc loại biến chất khu vực, tinh thể hạt
thơ, cấu tạo dạng phân lớp, thành phần khống vật bao gồm thạch anh màu
nhạt, fenspat và các khoáng vật sẫm màu, mica xếp lớp xen kẽ tạo nên vân sắc
đẹp. Đá gơ nai trong xây dựng dùng chủ yếu để làm tấm ốp vỉa hè, lịng bờ
kênh,...
• Đá quăczit: biến chất từ thạch anh tái kết tinh. Màu sắc từ trắng đến
đỏ và đỏ thẫm, từ màu anh đào sẫm đến tím. Có độ cứng rất lớn, khó gia
cơng, cường độ chịu nén có thể đạt tới 400MPa . Được sử dụng để xây dựng
trụ cầu, sản xuất tấm ốp lát, trang trí bệ tượng đài, sản xuất đá dăm, đá hộc,
làm nguyên liệu sản xuất vật liệu chịu lửa.
• Đá hoa (cẩm thạch) - thành tạo do biến chất khu vực hay tiếp xúc của


10
đá vôi và đá đôlômit, tinh thể từ nhỏ đến lớn. Màu sắc đa dạng: trắng, vàng,
hồng, đỏ, đen,... Độ bền nén từ 12 ÷ 300MPa . Dễ gia cơng, mài nhẵn và đánh
bóng. Đá hoa được dùng làm tấm ốp trang trí ở mặt chính các cơng trình, làm
cột nhà, lát cầu thang, bệ tượng đài,... hoặc để sản xuất đá dăm, cốt liệu
bêtơng, cốt liệu granitơ.
• Đá ba dan: có thành phần chủ yếu là các khống vật plagiocla
(labrađor, bitopnit), augit và olivin. Kết tinh khơng hồn tồn với hạt rất nhỏ,
có đặc điểm là các thớ nứt hình trụ, màu từ xám tới đen. Badan là loại đá rất
khó gia cơng chế biến thường được dùng để chế biến đá dăm, đá hộc, đá viền
mép, đá viên định hình.
• Đá trachit: có thành phần khống vật chính là các fenspat kiềm và
một hay một số khoáng chất màu khác, màu trắng, xám và vàng. Cấu trúc
dạng poocfia. Đặc điểm cỉa đá trachit là khả năng chịu đựng thời tiết kém, dễ
bị mài mòn. Được dùng làm vật liệu xây tường và sản xuất đá dăm.

• Đá anđezit và poocfiarit bao gồm các khống vật chính là plagiocla
và một hay một số khoáng vật tối màu khác. Cấu trúc dạng poocfia và được
phân chia thành poocfia plagiocla, amfibon, hocblen hay prioxen. Tùy theo
từng loại độ bền khác nhau mà anđêzit được dùng để sản xuất các tấm ốp và
sản xuất đá dăm làm cốt liệu cho bê tông thường và bê tơng chịu axit.
• Đá tup núi lửa: được thành tạo từ sự đông cứng của các sản phẩm
macma phun trào: tro núi lửa, cát,... đá túp có những tính chất đáp ứng yêu
cầu của vật liệu xây dựng như khối lượng riêng nhỏ, độ bền cơ học đủ lớn và
dễ gia công chế biến. Nhờ thành phần silicat và các lỗ xốp kín mà đá túp núi
lửa có khả năng chịu tác động của thời tiết cao và có độ bền vĩnh cửu, do vậy
mà thường được dùng để làm vật liệu xây tường và ốp lát mặt ngồi cơng
trình.
1.1.3.3. Các đá trầm tích dùng làm vật liệu xây dựng


11
• Đá vơi: được thành tạo từ khống vật canxit và các tạp chất như sét,
oxyt silic và oxyt sắt. Màu sắc đa dạng: trắng, vàng, xám, nâu đỏ,... tuỳ theo
thành phần của các tạp chất. Đá vôi được dùng để sản xuất vơi, đá xây tường,
đá dăm xây dựng,....
• Đá phấn: mềm, có màu trắng, là một dạng biến thể của đá vơi. Thành
phần chính là vỏ sị nhỏ, bột canxit và vỏ các loại vi tảo biển. Được sử dụng
rộng rãi trong công nghệ sản xuất xi măng pooclăng.
• Đá đơlơmit: có màu hoặc khơng màu, có độ bền lớn hơn canxit.
Thành phần khống vật chính là đơlơmit và canxít, các tạp chất khác là sét,
cát, macnơ, bitum,... Được sử dụng để sản xuất đá dăm, đá xây dựng, vật liệu
chịu lửa, dùng trong công nghiệp sản xuất kính xây dựng.
• Đá macnơ: là đá vơi - sét thành tạo từ khống vật canxit và sét mịn
(30÷50%), màu sắc từ vàng nhạt đến vàng sẫm, trắng và xám. Nhìn bề ngồi
khó phân biệt giữa đá vơi và đá macnơ. Đá macnơ được dùng làm nguyên liệu

sản xuất kinh doanh, đá ốp lát và đá dăm làm đường.
1.2. TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỰNG ĐÁ XÂY DỰNG Ở VIỆT NAM

Hiện nay, trên khắp cả nước đâu đâu cũng có các cơng ty, xí nghiệp,
cơng trường ... tổ chức khai thác và chế biến đá làm vật liệu xây dựng. Tổng
sản lượng đá hiện nay vào khoảng 35-40 triệu m3/năm. Khai thác đá làm vật
liệu rải đường, sản xuất vôi, xi măng...
Theo dự báo về nhu cầu sử dụng vật liệu xây dựng ở nước ta đến năm
2010, năm 2020 thì nhu cầu sử dụng đá được thể hiện trong bảng 1.3.
Bảng 1.3: Dự báo nhu cầu sử dụng đá
Nhu cầu sử dụng

Đơn vị

Năm 2010

năm 2020

Cho sản xuất xi măng

106m3

14,74÷15,58

23,59÷24

Làm đá xây dựng

106m3

29÷30

42÷43

Tổng cộng

106m3

43,74÷45,58

65,59÷67


12
Các mỏ đá vật liệu xây dựng tập trung phần lớn ở các tỉnh phía Bắc và
rải rác ở các tỉnh phía Nam. Các mỏ rất khác nhau về quy mô khai thác, công
nghệ và thiết bị sử dụng.
Xét về mức độ cơng nghiệp và quy mơ khai thác có thể chia các mỏ đá
vật liệu xây dựng ở nước ta thành 2 nhóm chính là nhóm các mỏ áp dụng
công nghệ khai thác cơ giới khấu theo lớp bằng hoặc xiên, vận tải trực tiếp
hoặc chuyển tải qua bờ mỏ và nhóm các mỏ áp dụng cơng nghệ khai thác bán
cơ giới hoặc thủ công, khai thác theo lớp xiên cắt tầng nhỏ hoặc khấu tự do.
Về công nghệ và thiết bị khai thác – các mỏ đá lớn (thuộc các công ty
xi măng) đều sử dụng hệ thống khai thác khấu theo lớp bằng, sử dụng máy
xúc tay gầu hoặc máy xúc thủy lực gầu ngược 3,2-5,0m3, vận tải bằng ơ tơ 2745 tấn. Các mỏ nhỏ thì thiết bị nhỏ hơn và không đồng bộ, phần lớn khai thác
theo lớp xiên.
1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN MỎ ĐÁ TRÀ ĐUỐC 2

1.3.1. Đặc điểm tự nhiên
1.3.1.1. Vị trí địa lý

Khu vực mỏ đá xây dựng núi Trà Đuốc 2 gồm phần giữa ngọn núi
thuộc địa phận xã Bình Trị, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang. Khu vực
nằm cách thị trấn Kiên Lương khoảng 8 km về phía Nam, cách thành phố
Rạch Giá khoảng 70km về hướng Tây Bắc. Diện tích thăm dị bao gồm đỉnh
cao nhất của ngọn núi. Các mặt tiếp giáp như sau:
- Phía Đơng tiếp giáp đường nội bộ vào khu khai thác đá của Công ty
Đầu tư và Phát triển Kiên Giang (khai thác phần phía Bắc núi Trà Đuốc Lớn).
- Phía Bắc tiếp giáp khu khai thác đá của công ty Đầu tư và Phát triển
Kiên Giang.
- Phía Tây tiếp giáp đường nội bộ dẫn ra bãi đá bờ kênh Năm Thước.
- Phái Nam tiếp giáp phần núi đã thăm dò của Công ty Quý Hải.


13
1.3.1.2. Đặc điểm khí hậu
Khu mỏ nằm trong vùng khí hậu chung của tỉnh Kiên Giang.
- Nhiệt độ trung bình năm từ 270C ÷ 27,50C.
- Nằm trong vùng có lượng mưa lớn nhất Nam Bộ, lượng mưa năm là
2.068,2 mm. Số ngày mưa 126 ÷ 170 ngày/năm. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5
và kết thúc tháng 11. Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.
- Hướng gió thịnh hành theo mùa: mùa nắng gió Bắc và Đơng, tần suất
trên 30%, mùa mưa thịnh hành gió Tây hoặc Tây Nam, gió Tây Nam chiếm
ưu thế (37÷50%) so với gió Tây (24÷41%).
1.3.2. Điều kiện địa chất
Trong khu mỏ chỉ có một loại đá và được phân bố trên tồn diện tích
thăm dị là đá phun trào axit, được xếp vào Hệ tầng Nha Trang. Trên diện tích
thăm dị đá hồn tồn bị phủ bởi đới phong hóa bề mặt của đá gốc. Bề dày
tầng phủ thay đổi từ 2,5 - 9,5 m, trung bình 6,5 m. Từ các tài liệu khoan cho
thấy ranh giới khối đá tươi rất rõ ràng, đới phong hóa dở dang rất mỏng được
gộp vào tầng phủ. Đây là đặc điểm thuận lợi cho công tác tính trữ lượng đá.

1.3.2.1. Đặc điểm thạch học - khống vật
Bảng 1.4: Kết quả phân tích mẫu thạch học mỏ đá Trà Đuốc2
Khoáng vật

Mức hàm lượng (%)
Cao nhất

Thấp nhất

Trung bình

Plagioclas

11 - 13

2-4

6-8

Felspat Kali

10 - 12

3 - 10

6 - 11

Thạch anh

17 - 19

6-9

12 - 14

Biotit bị clorit hóa

8 - 12

Ít - 1

4-6

Vụn đá silic

2-3

Ít - 1

1-2


14
Đặc điểm thạch học của đá phun trào axit hệ tầng Nha Trang bao gồm
các loại tufryolit, ryođaxit, ryolit và tuf của chúng. Dưới kính hiển vi, đá có
cấu tạo khối, thành phần khoáng vật gồm các hạt vụn nằm trong khối nền đá
vi hạt biến đổi. Đá có màu xám nhạt phớt xanh, nền hạt mịn có nổi các hạt
vụn lớn; cấu tạo khô, cứng chắc, sắc cạnh.
1.3.2.2. Đặc điểm thạch địa hóa - khống hóa:
- Thành phần hóa học

Kết quả hóa silicat cho thấy đá thuộc nhóm phun trào axit hàm lượng
Na2O > K2O. So sánh thành phần hóa học của đá phun trào trong khu mỏ với
thành phần hóa trung bình của đá Deli (Huỳnh Trung, 1988) có thể nhận
tương đồng với các phun trào axit. Trong các mẫu đá phân tích khơng thấy
chứa các thành phần có hại như SO3.
- Khống hóa liên quan khác:
Đối với đá phun trào trung tính đến axit dạng phun nổ thuộc tuổi Kreta
từ Nam Trung Bộ đến Nam Bộ chưa nơi nào có các khống hóa đi kèm. Các
nghiên cứu thạch học khống vật dưới kính hiển vi phân cực cho thấy các q
trình biến đổi chlorit hóa, cericit hóa hầu như khơng liên quan đến tạo quặng.
1.3.2.3. Đặc tính cơ lý của đá
Bảng 1.5: Các tính cơ lý đá chủ yếu của mỏ Trà Đuốc 2
Các chỉ tiêu cơ lý

Kết quả
Cao nhất Thấp nhất Trung bình

Khối lượng thể tích (g/cm3)

2,73

2,70

2,71

Khối lượng riêng (g/cm3)

2,75

2,72

2,73

Độ rỗng (%)

0,74

0,73

0,73

Độ hút nước bão hòa (%)

0,09

0,08

0,08

Hệ số kiên cố

9,21

9,09

9,14

Hệ số hóa mềm

0,93

0,91

0,92


15
Kết quả

Các chỉ tiêu cơ lý

Cao nhất Thấp nhất Trung bình

Cường độ kháng nén tự nhiên (kg/cm2)

1017

998

1006,67

Cường độ kháng nén bão hịa (kg/cm2)

943

905

923,33

2

Lực dính kết tự nhiên (kg/cm )

325

277

306,00

Lực dính kết bão hịa (kg/cm2)

300

251

283,00

Góc ma sát trong tự nhiên

360

340

350

Góc ma sát trong bão hòa
35050
33050
34050
Như vậy so với chỉ tiêu cơ lý về đá xây dựng đối với đá magma, đá

trong khu mỏ hoàn toàn đạt và vượt chỉ tiêu so với tiêu chuẩn Việt Nam đối
với đá xây dựng.
Mỏ đá xây dựng tại khu vực Núi Trà Đuốc Lớn, xã Bình Trị, huyện
Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang nằm trên địa hình sườn thấp, mái dốc đổ về
phía Nam, từ độ cao +5 ÷ +108m, độ dốc sườn phổ biến thay đổi từ 20÷250.
Chiều sâu trữ lượng khai thác (trữ lượng cấp 121) thấp nhất đến cao độ -10m.
Trên diện tích bề mặt mỏ , đá hoàn toàn bị phủ bởi các vật liệu phong hoá từ
đá gốc.
1.3.3. Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất cơng trình
1.3.3.1. Đặc điểm địa chất thủy văn
a. Đặc điểm nước mặt
Nước mặt tại khu mỏ chỉ bắt gặp trong mùa mưa, trong các khe suối
nhỏ và cùng chảy về các cánh đồng xung quanh. Nước mặt có thể được quan
sát tại các ruộng lúa vào mùa mưa và hệ thống kênh nội đồng nối liền với
kênh Năm Thước ở phía bắc khu mỏ. Theo các số liệu thu nhập từ người dân
trong khu vực kênh, nước chỉ có vào mùa mưa; Từ cuối mùa mưa đến cuối
tháng 11 hầu như lượng nước mặt tại đây đều bị cạn kiệt, nước sử dụng phải
chuyển chở từ nơi khác đến.
Mỏ đá sẽ khai thác lộ thiên, diện tích moong khai thác (8,0 ha). Chiều