Các bước chính trong khai thác quặng: Phát triển quặng, chuẩn bị, cắt và dừng quặng có ý nghĩa gì

Khai thác quặng là một hoạt động kỹ thuật phức tạp và đòi hỏi nhiều công nghệ, bao gồm nhiều bước và quy hoạch tỉ mỉ. Mục tiêu của nó là chuyển đổi tài nguyên khoáng sản dưới lòng đất thành các sản phẩm khoáng sản có thể sử dụng một cách hiệu quả và an toàn. Bài viết này phân tích chi tiết các bước chính trong khai thác quặng - phát triển quặng, chuẩn bị, cắt và dừng quặng - và giải thích mối quan hệ giữa chúng.

I. Phát triển quặng

Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu về quá trình phát triển thân quặng. Quá trình phát triển thân quặng bao gồm việc đào một loạt đường hầm từ bề mặt để kết nối với thân quặng và liên kết nó với bề mặt, tạo thành các hệ thống tiếp cận cho nhân viên, thông gió, vận chuyển, thoát nước, cung cấp điện, cấp khí và cấp nước. Quá trình này có hai chức năng chính: thứ nhất, thiết lập một loạt các công trình kỹ thuật tiếp cận thân quặng và tạo kết nối giữa thân quặng và bề mặt; thứ hai, hình thành các hệ thống khai thác ngầm cơ bản, bao gồm các tuyến đường cho nhân viên, vận chuyển, thoát nước, cung cấp điện, khí và cấp nước.

Về mục tiêu phát triển, chúng ta có thể chia thành ba phần. Thứ nhất, cần vận chuyển quặng và đá thải đã khai thác từ dưới lòng đất lên bề mặt - đây là yêu cầu cơ bản nhất, nhằm mục đích đưa quặng dưới lòng đất lên bề mặt. Thứ hai, cần xả nước thải và không khí ô nhiễm lên bề mặt để đảm bảo môi trường làm việc phù hợp cho các hoạt động ngầm.

Phần thứ ba liên quan đến các đường hầm khai thác. Các đường hầm này được đào để đạt được các mục tiêu khai thác nêu trên, cụ thể là thiết lập các kết nối với thân quặng và tạo hình các hệ thống cho việc di chuyển của nhân viên, thông gió, vận chuyển, thoát nước, cung cấp điện, không khí và nước. Chuỗi đường hầm dẫn hướng này được gọi là đường hầm dẫn hướng khai thác. Vậy, đường hầm khai thác chủ yếu bao gồm những gì? Ví dụ, chúng bao gồm các giếng, đường hầm, bãi đáy giếng, máng quặng chính và giếng chứa, cũng như các đường hầm vận chuyển bằng phẳng. Tất cả những thứ này được gọi chung là đường hầm dẫn hướng khai thác.

Bản tóm tắt:
Bước đầu tiên trong khai thác quặng là phát triển quặng, thiết lập một mạng lưới đường hầm từ bề mặt xuống quặng, đảm bảo lối ra vào cho nhân sự, thiết bị và vật liệu, cũng như việc vận chuyển quặng và đá thải. Kỹ thuật phát triển không chỉ bao gồm việc đào hầm mà còn xây dựng các hệ thống thông gió, thoát nước, điện, không khí và cấp nước, tạo nền tảng cho các hoạt động khai thác tiếp theo. Đường hầm phát triển có nhiều loại, chẳng hạn như giếng, đường hầm, bãi đáy giếng, máng quặng chính, đường nâng chính và đường hầm vận chuyển bằng phẳng, tất cả tạo thành cái gọi là hệ thống dẫn hướng phát triển. Thông qua các đường hầm này, quặng có thể được đưa lên bề mặt đồng thời đảm bảo các điều kiện làm việc phù hợp dưới lòng đất, chẳng hạn như cung cấp không khí trong lành và xả nước thải hiệu quả.

II. Chuẩn bị quặng

Định nghĩa về chuẩn bị là gì? Sau khi thân quặng đã được phát triển, chúng ta cần phân định các khu vực chính. Phần này được gọi là chuẩn bị thân quặng. Nó có hai mục đích: thứ nhất, chia cấp độ thành các khối như các đơn vị dừng độc lập; thứ hai, chia nhỏ cấp độ thành các khối, coi chúng như các đơn vị dừng độc lập và tạo điều kiện trong thân quặng để nhân viên tiếp cận, khoan đá, lấy quặng, thông gió, v.v. Chúng ta có thể hình dung rằng sự phát triển đã đề cập trước đó tạo ra các điều kiện cơ bản để khai thác thân quặng. Chuẩn bị, dựa trên sự phát triển, tiếp tục chia nó thành các đơn vị dừng độc lập và cung cấp các điều kiện cho nhân viên tiếp cận và thông gió trong các đơn vị này. Nhiệm vụ chuẩn bị cũng được chia thành hai loại chính: thứ nhất là chia nhỏ cấp độ thành các khối như các đơn vị dừng độc lập; thứ hai là tạo điều kiện để dừng, bao gồm các lối đi cho nhân viên, thông gió, khoan đá và các kết nối.

So với hầm khai thác, hầm chuẩn bị là gì? Hầm chuẩn bị là phương tiện hoàn thành nhiệm vụ chuẩn bị bằng cách đào một loạt hầm. Những hầm này được gọi là hầm chuẩn bị. Trong sơ đồ bên phải, các đặc điểm chính của hầm chuẩn bị bao gồm nhân sự và hệ thống thông gió, cũng như các hầm nối—đây là những đặc điểm của hầm chuẩn bị. Khi đánh giá các chỉ số kinh tế khai thác, hai chỉ số liên quan đến chuẩn bị được sử dụng: tỷ lệ chuẩn bị và tỷ lệ công việc chuẩn bị.

Tỷ lệ chuẩn bị đề cập đến số mét hầm chuẩn bị và đào cần thiết trên một nghìn tấn quặng khai thác từ khối. Mặt khác, tỷ lệ công tác chuẩn bị là tỷ lệ giữa lượng quặng khai thác từ hầm chuẩn bị và đào trong khối với tổng lượng quặng khai thác từ khối. Không giống như tỷ lệ chuẩn bị, chỉ xem xét chiều dài hầm chuẩn bị và đào đã xây dựng chia cho tổng sản lượng quặng để có được tỷ lệ, tỷ lệ công tác chuẩn bị tinh chỉnh tỷ lệ này bằng cách tính toán tỷ lệ quặng khai thác từ hầm chuẩn bị và đào so với tổng sản lượng quặng của khối.

Tỷ lệ chuẩn bị chỉ phản ánh chiều dài hầm chuẩn bị và cắt trong khối, mà không xét đến ảnh hưởng của kích thước hoặc thể tích mặt cắt hầm. Tuy nhiên, tỷ lệ công việc chuẩn bị chỉ phản ánh tỷ lệ hầm chuẩn bị và cắt trong mạch được bố trí bên trong thân quặng, mà không tính đến khối lượng công việc của hầm chuẩn bị và cắt ngoài mạch. Đây chính là sự khác biệt giữa chúng.

Bản tóm tắt:
Sau khi hoàn tất quá trình phát triển thân quặng, quá trình chuyển sang giai đoạn chuẩn bị thân quặng. Mục đích của giai đoạn này là tiếp tục chia nhỏ khu vực khai thác thành các đơn vị nhỏ dễ quản lý và khai thác - cụ thể là các khối - thông qua quy hoạch chi tiết về thân quặng đã phát triển. Công tác chuẩn bị không chỉ bao gồm đào hầm mà còn tạo ra các điều kiện cần thiết bên trong các khối để nhân viên ra vào, khoan đá, lấy quặng và thông gió. Đường hầm chuẩn bị, còn được gọi là đường hầm tài chính, phải xem xét bố trí nhân viên và các điểm tăng thông gió cũng như các đường hầm kết nối để tạo ra môi trường làm việc thuận lợi cho các hoạt động khai thác tiếp theo. Tỷ lệ chuẩn bị và tỷ lệ công việc chuẩn bị là hai chỉ số chính để đánh giá hiệu quả chuẩn bị, đo lường các khía cạnh kinh tế của việc xây dựng đường hầm và tỷ lệ quặng được sản xuất trong đường hầm, cung cấp cơ sở định lượng để tối ưu hóa các chiến lược chuẩn bị.

III. Cắt

Phần thứ ba nói về công tác cắt gọt. Vậy, định nghĩa của công tác cắt gọt là gì? Công tác cắt gọt được xây dựng dựa trên sự chuẩn bị và trên nền đất đã được chuẩn bị, tạo ra các mặt cắt và khoảng trống tự do để khai thác quặng quy mô lớn. Từ định nghĩa này, chúng ta có thể hiểu rằng công tác cắt gọt nhằm mục đích tạo ra các mặt cắt và khoảng trống tự do để dừng khai thác. Mục đích của nó là tạo ra các mặt cắt và khoảng trống tự do này.

Công việc cắt gọt chủ yếu bao gồm hai khía cạnh: cách tạo mặt tự do và khoảng trống. Đầu tiên, bằng cách đào các đường hầm cắt gọt, mặt tự do và khoảng trống có thể được hình thành. Ngoài ra, dựa trên các đường hầm cắt gọt, các công việc tiếp theo được thực hiện để mở rộng các mặt tự do, cung cấp thêm không gian trống cho việc dừng. Đường hầm cắt gọt chủ yếu bao gồm hai phần: đường hầm cắt gọt (đường cắt gọt trôi và đường cắt ngang) và các đường nâng cắt gọt. Để mở rộng hơn nữa các mặt tự do, cũng cần các thao tác cắt gọt, tạo phễu và tạo rãnh. Điều này bao gồm toàn bộ nội dung của công việc cắt gọt. Phát triển, chuẩn bị và cắt gọt đều là các bước chuẩn bị cho việc dừng.

Bản tóm tắt:
Cắt là bước tiếp theo sau công đoạn chuẩn bị, nhằm tạo ra các mặt và khoảng trống cần thiết cho việc dừng khai thác quy mô lớn. Bước này bao gồm việc đào các đường hầm cụ thể, chẳng hạn như đường hầm cắt ngầm và các bậc thang cắt ngầm, để tạo không gian cho việc nổ mìn và làm tơi quặng. Thiết kế đường hầm cắt ngầm phải tính đến các đặc tính vật lý của quặng, cấu trúc thân quặng và kỹ thuật khai thác để đảm bảo thực hiện hiệu quả các hoạt động dừng khai thác. Ngoài ra, các hoạt động như cắt ngầm, tạo phễu và xẻ rãnh được thực hiện để mở rộng thêm các khoảng trống, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động dừng khai thác.

IV. Dừng lại

Khai thác dừng là quá trình tiến hành khai thác quy mô lớn sau khi hoàn tất việc cắt. Thông thường, công việc khai thác quy mô lớn được gọi là khai thác dừng, được chia thành ba bước chính: đập quặng, xử lý quặng và quản lý áp lực đất. Trước tiên, chúng ta hãy giải thích định nghĩa về khai thác quặng: sử dụng không gian cắt làm mặt phẳng tự do và sử dụng phương pháp khoan và nổ mìn đá. Khai thác quặng thường được chia thành bốn loại dựa trên điều kiện xuất hiện thân quặng, phương pháp khai thác được áp dụng và thiết bị khoan đá: đập lỗ nông, đập lỗ trung bình-sâu, đập lỗ sâu và nổ mìn buồng.

Vận chuyển quặng là công việc di chuyển quặng đã nổ mìn trong khối đến các đường hầm vận chuyển và chất lên xe vận chuyển. Vận chuyển chỉ giới hạn trong phạm vi mỏ, nghĩa là vận chuyển quặng đến các đường hầm vận chuyển, trong khi vận chuyển là quá trình nâng quặng từ các đường hầm vận chuyển lên bề mặt.

Có hai phương pháp xử lý quặng chính: xử lý trọng lực và xử lý cơ học. Xử lý trọng lực chủ yếu sử dụng phễu kéo quặng thông thường để di chuyển trọng lực. Xử lý cơ học sử dụng các thiết bị như cào điện, máy xúc, máy cạo, xe tải và băng tải để hỗ trợ xử lý.

Khi lựa chọn phương pháp vận chuyển quặng, cần cân nhắc đến phương pháp khai thác và điều kiện của thân quặng. Ví dụ, thân quặng nghiêng dốc phù hợp hơn cho việc vận chuyển bằng trọng lực, trong khi thân quặng nghiêng nhẹ hoặc gần như nằm ngang phù hợp hơn cho việc vận chuyển bằng máy móc.

Khía cạnh thứ ba là quản lý áp lực đất. Áp lực đất là hiện tượng sau khi khai thác quặng, goaf (khu vực khai thác) hình thành dưới lòng đất, và theo thời gian, các trụ và đá xung quanh trong tường treo và tường chân bị biến dạng, hư hỏng hoặc sụp đổ. Quản lý áp lực đất bao gồm các công việc cần thiết để ngăn ngừa hoặc kiểm soát biến dạng, hư hỏng và sụp đổ của đá xung quanh. Nó bao gồm việc loại bỏ các tác động bất lợi của áp lực đất và đảm bảo an toàn sản xuất, được gọi chung là công tác quản lý áp lực đất.

Dựa trên các phương pháp quản lý áp lực mặt đất hiện tại, có thể chia thành ba phần: đầu tiên, sử dụng các trụ giữ lại để hỗ trợ goaf để quản lý; thứ hai, quản lý thông qua việc làm sập đá xung quanh; và cuối cùng, lấp đầy goaf bằng vật liệu lấp đầy để quản lý.

Bản tóm tắt:
Khai thác quặng là giai đoạn cốt lõi của khai thác quặng, bao gồm ba bước chính: đập vỡ quặng, xử lý quặng và quản lý áp lực đất. Việc đập vỡ quặng được thực hiện thông qua khoan đá và nổ mìn trong không gian cắt, với độ sâu khoan và phương pháp khoan phù hợp được lựa chọn dựa trên điều kiện quặng. Xử lý quặng bao gồm việc di chuyển quặng đã nổ mìn vào hầm vận chuyển và chất tải để vận chuyển, phân biệt giữa phương pháp trọng lực và phương pháp cơ học, với các lựa chọn dựa trên các yếu tố như độ nghiêng của quặng. Quản lý áp lực đất là chìa khóa để đảm bảo an toàn khai thác, đòi hỏi các biện pháp ngăn ngừa và kiểm soát biến dạng, hư hỏng và sụp đổ trong goaf, từ đó duy trì hoạt động khai thác ổn định đang diễn ra.

V. Mối quan hệ giữa các bước

Bốn bước trong khai thác quặng có mối liên hệ chặt chẽ về thời gian và không gian, diễn ra tuần tự để tạo thành một chuỗi hoạt động hỗ trợ lẫn nhau và tiến triển. Phát triển cung cấp cơ sở hạ tầng cho việc chuẩn bị, chuẩn bị tinh chỉnh khu vực khai thác, khai thác tạo điều kiện cho việc dừng khai thác, và cuối cùng, việc dừng khai thác đạt được mục tiêu khai thác quặng. Việc thực hiện từng bước phải xem xét nhu cầu của các hoạt động tiếp theo, thể hiện nguyên tắc khai thác cân bằng giữa khai thác và phát triển, với sự dẫn dắt của phát triển.

VI. Kết luận

Tóm lại, khai thác quặng là một quy trình kỹ thuật có hệ thống bao gồm nhiều giai đoạn liên tục và phụ thuộc lẫn nhau, trong đó việc thực hiện thành công từng bước phụ thuộc vào sự chuẩn bị trước và lập kế hoạch kỹ lưỡng. Với những tiến bộ công nghệ và nhu cầu phát triển bền vững, khai thác mỏ hiện đại ngày càng nhấn mạnh sự cân bằng giữa bảo vệ môi trường, an toàn và hiệu quả kinh tế. Ngành khai thác mỏ liên tục khám phá và áp dụng các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả khai thác và giảm thiểu tác động đến môi trường. Trong tương lai, khai thác quặng sẽ trở nên thông minh hơn và thân thiện với môi trường hơn, hướng tới mức độ quản lý tinh vi hơn.