Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật - công nghệ khai thác hỗn hợp hầm lò và lộ thiên

TS. Trương Đức Dư - Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin

Tại Việt Nam, vấn đề nghiên cứu khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ thiên đã được tiến hành xem xét trong một số phạm vi nhỏ và mới chỉ được đề cập trong dự án khai thác hầm lò rìa moong Khánh Hoà, hoặc đang triển khai lập một số dự án như khai thác hầm lò duới gầm mỏ lộ thiên Khánh Hoà, mỏ hầm lò Khe Chàm II-IV, dưới mỏ lộ thiên Cao Sơn và khai thác hầm lò dưới gầm mỏ Núi Béo. Các dự án này chưa hoạt động trong thực tế, do vậy kinh nghiệm khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ thiên của chúng ta chưa có.

Ở nước ngoài, khai thác hỗn hợp giữa hầm lò và lộ thiên đã được tiến hành tại nhiều khoáng sàng khoáng sản có ích khác nhau như than, đồng, sắt, thiếc, nikel... Khai thác hỗn hợp giữa lộ thiên và hầm lò đã được nhiều công trình nghiên cứu đề cập, từ khai thác đồng thời lộ thiên và hầm lò đến khai thác có trình tự lộ thiên trước và hầm lò sau hay hầm lò trước và lộ thiên sau.

Các nghiên cứu đã phân loại khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ thiên làm 3 nhóm, dựa trên nguyên tắc phối kết hợp theo không gian và thời gian:

+ Khai thác khoáng sàng từ phương pháp lộ thiên chuyển sang phương pháp hầm lò.

+ Khai thác khoáng sàng từ phương pháp hầm lò chuyển sang phương pháp lộ thiên.

+ Khai thác khoáng sàng đồng thời bằng cả hai phương pháp hầm lò và lộ thiên.

Tuỳ thuộc việc áp dụng loại hình khai thác hỗn hợp trong khoáng sàng và điều kiện mỏ - địa chất cụ thể, mức độ ảnh hưởng tiêu cực khác nhau của các yếu tố cơ bản là:

- Ảnh hưởng của chấn động nổ mìn mỏ lộ thiên đến các công trình mặt bằng và hầm lò của mỏ hầm lò.

- Ảnh hưởng của nước tại moong và bãi thải mỏ lộ thiên phía trên đến khai thác hầm lò phía dưới. Ảnh hưởng gia tăng áp lực lên đường lò trong vùng đổ thải mỏ lộ thiên.

- Ảnh hưởng của sập đổ đất đá do khai thác hầm lò đến độ ổn định bờ mỏ và các công trình của mỏ lộ thiên phía trên.

Để hạn chế tiến tới loại trừ các ảnh hưởng tiêu cực trên đây, trong quá trình triển khai lập các dự án khai thác hầm lò rìa moong Khánh Hoà, mỏ hầm lò Khe Chàm II-IV và mỏ hầm lò gầm Núi Béo, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin đã áp dụng các nguyên tắc khai thác hỗn hợp hầm lò và lộ thiên như sau:

+ Phối hợp khai thác hỗn hợp hầm lò và lộ thiên không ở cùng một không gian khai thác (không cùng một khu vực khai thác).

+ Bố trí khai thác hầm lò trước tại các khu vực chưa triển khai khai thác lộ thiên.

+ Khai thác lộ thiên tại các khu vực đã khai thác hầm lò sau khoảng thời gian ổn định biến dạng đất đá.

+ Khai thác hầm lò tại các khu vực đã kết thúc khai thác lộ thiên phía trên.

+ Khai thác hầm lò tại các khu vực, vị trí dưới đáy moong lộ thiên (nơi chứa nước) vào mùa khô. Moong lộ thiên được thoát nước bằng cưỡng bức (bơm nước) trong suốt quá trình khai thác hầm lò. Moong lộ thiên được hoàn thổ sau khi kết thúc khai thác đảm bảo an toàn cho khai thác hầm lò.

+ Khai thác hầm lò cách diện công tác khai thác lộ thiên, đảm bảo khoảng cách an toàn không bị ảnh hưởng của nổ mìn lộ thiên.

Từ các nguyên tắc trên, với các điều kiện mỏ cụ thể sẽ tiến hành tính toán, đề xuất các giải pháp kỹ thuật - công nghệ trong khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ thiên, nhằm đảm bảo khai thác an toàn và hiệu quả. Các bài toán cụ thể phải giải quyết là:

1. Tính toán dự báo khả năng sụt lún bề mặt khi khai thác các vỉa than bằng phương pháp hầm lò có phá hoả hoặc chèn lò.

2. Tính toán khoảng cách giới hạn an toàn cho khai thác hầm lò dưới các moong khai thác lộ thiên (đối tượng tích tụ bùn và nước).

3. Tính toán ảnh hưởng của sập đổ đất đá do khai thác hầm lò đến độ ổn định bờ mỏ lộ thiên.

4. Kiểm toán độ ổn định bờ mỏ lộ thiên khu vực mặt bằng sân công nghiệp mỏ hầm lò, khi mặt bằng được bố trí bên cạnh giới hạn dừng bờ mỏ khai thác lộ thiên.

5. Tính toán ảnh hưởng của nổ mìn mỏ lộ thiên đến các công trình mỏ hầm lò: ảnh hưởng của nổ mìn mỏ lộ thiên đến các công trình mặt bằng mỏ hầm lò theo chấn động và theo độ văng xa của đá; ảnh hưởng của nổ mìn mỏ lộ thiên đến các công trình ngầm của mỏ hầm lò theo chấn động.

6. Bố trí trình tự khai thác hầm lò và lộ thiên tại các khu vực và vị trí để đảm bảo quá trình phối kết hợp khai thác hầm lò và lộ thiên không có sự ảnh hưởng tiêu cực đến nhau hoặc ảnh hưởng này là ít nhất.

Tuỳ thuộc các điều kiện mỏ cụ thể mà các giải pháp kỹ thuật - công nghệ cơ bản cần được nghiên cứu áp dụng trong khai thác hỗn hợp hầm lò và lộ thiên như sau:

1. Duy trì bơm thoát nước ở moong lộ thiên, đảm bảo không để tích tụ bùn và nước có khối lượng lớn ở đáy moong trong quá trình khai thác hầm lò phía dưới.

2. Thực hiện các giải pháp đổ thải hoàn thổ moong lộ thiên sau khi kết thúc khai thác, đảm bảo loại trừ hoặc hạn chế tối đa ảnh hưởng của nước trong moong đến công tác khai thác hầm lò phía dưới.

3. Thực hiện các biện pháp nổ mìn mỏ lộ thiên giảm ảnh hưởng chấn động đến các công trình mỏ hầm lò.

4. Nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác hầm lò, sử dụng phương pháp điều khiển vách bằng chèn lò tại những khu vực có các công trình trên mặt cần bảo vệ và dưới các moong lộ thiên có chứa nước.

5. Thiết lập các trạm quan trắc dịch động trên mặt mỏ để theo dõi sụt lún do ảnh hưởng của khai thác hầm lò đến bờ moong lộ thiên để có biện pháp xử lý kịp thời.

Khai thác hỗn hợp hầm lò và lộ thiên trong cùng một khoáng sàng sẽ có ảnh hưởng lẫn nhau. Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật - công nghệ, nhằm loại trừ và hạn chế những ảnh hưởng tiêu cực trong khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ thiên là vấn đề phức tạp và còn mới mẻ ở Việt Nam. Những định hướng nghiên cứu này chắc chắn sẽ được hoàn thiện trong quá trình thực hiện các dự án khai thác mỏ mà Vinacomin triển khai trong thời gian tới.

NangluongVietnam.vn