Trang chủ / Tài liệu miễn phí / Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật

Công Tác Đổ Thải Và Quản Lý Bãi Thải Tại Liên Bang Nga



phương pháp đổ thải trên cao, hay còn được gọi là phương pháp đổ thải trên sườn dốc, là phương pháp được sử dụng sớm nhất và phổ biến nhất do dễ thực hiện và không yêu cầu nhiều về các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn chất lượng. Tuy nhiên, đây cũng là phương pháp gây hiện tượng phân tách kích cỡ hạt theo chiều cao bờ dốc nhiều nhất, là nguyên nhân gây ảnh hưởng tới sự mất ổn định của sườn dốc. Đối với phương pháp gạt, ngoài các xe tải đổ thải, cần phải có kèm các xe san gạt. Hiện tượng phân tách theo cỡ hạt cũng ít xảy ra ở trên đỉnh dốc. Phương pháp đổ thải theo lớp được coi là phương pháp tối ưu nhất hiện nay, tuy nhiên, để đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng, chiều cao lớp thải thường không quá 6m, do đó, gây kéo dài quá trình đổ thải. Các yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu của phương pháp này cũng chặt chẽ và chi tiết hơn so với hai phương pháp trên.

Trên thế giới, LB Nga, Canada, Trung Quốc, Mỹ, Ấn độ là những nước có tập trung nhiều mỏ quy mô khai thác và sản lượng lớn nhất, và do đó, thúc đẩy mạnh mẽ các công trình nghiên cứu tiên tiến và có các quy định chặt chẽ nhằm hoàn thiện công tác quản lý bãi thải. Công tác đổ thải tại một số bãi thải lộ thiên tiêu biểu tại các nước như sau:

1.2.1. Công tác đổ thải và quản lý bãi thải tại Liên bang Nga

Ở LB Nga, 96% khối lượng đá trong luyện kim màu, 99% khoáng sản phi kim loại, 60% than đá và hơn 50% nguyên liệu hóa chất nông nghiệp được khai thác bằng cách khai thác lộ thiên. Hiện tại, hơn 55% quặng sắt được khai thác ở khu vực KMA. Trong 15 năm qua, công suất của các mỏ quặng sắt của OJSC Stoilensky GOK, OJSC Lebedinsky GOK và OJSC Mikhailovsky GOK đã tăng gần gấp đôi. Tại khu vực KMA, đá trầm tích chiếm khoảng 55%, cường độ thay đổi từ 0,1 MPa đến 5,0 MPa. Đá chiếm 45% và có giới hạn cường độ nén một trục từ 10 MPa đến 180 MPa. Đặc điểm các bãi thải của các mỏ lộ thiên quặng sắt KMA (Bảng 1.2). Từ Bảng 1.2 nhận thấy: tại các mỏ đã sử dụng nhiều phương pháp đổ thải như ô tô + máy ủi, đường sắt, băng tải + máy dỡ tải; phạm vi chiều cao giới hạn của các bãi thải là khá rộng (từ 45 đến 172 m với chiều cao tầng từ 15 đến 49 m); góc dốc sườn tầng thải thay đổi từ 5÷38°.


Bảng 1.2. Đặc điểm các bãi thải tại khu vực KMA 83



TT


Tên mỏ Loại đất đá


Công nghệ đổ thải và

loại thiết bị

Thông số bãi thải

Chiều cao, m

Góc dốc, độ

Toàn bãi thải

Tầng thải

Toàn bãi thải

Tầng thải


1

OJSC Stoilensky

GOK phía Bắc (Đất đá hỗn hợp)

Máy xúc (EKG-8Y)

với đường sắt vận chuyển


60


23


20


33


2

OJSC Stoilensky

GOK phía Nam (Đất đá hỗn hợp)

Máy xúc (EKG-8Y)

với đường sắt vận chuyển


130


23


33


33


3

Stoilensky GOK

OJSC Strelitsa (Đá rời)

Máy ủi với ô tô BelAZ-7555


72


20


19


30


4

OJSC Stoilensky GOK

(Đất đá phủ)

Băng tải + Máy rải ZP-5500


52


49


24


30


5

OJSC Stoilensky GOK

(Đá thạch anh

phong hóa)

Máy xúc (EKG-8US) với đường sắt

vận chuyển OPE-1

(NP-1) và 2VS-105


45


20


35


38


6

Công ty cổ phần "Lebedinsky GOK" Bãi thải số 1

(Đá rời)

Máy xúc (EKG- 6,3US) với đường sắt vận chuyển OPE-

1 và 2VS-105


75÷100


15÷30


15÷26


38


7

Công ty cổ phần "Lebedinsky GOK" Bãi thải

số 2 (Đá rời)

Máy xúc (EKG-6,3 US) với đường

sắt vận chuyển OPE-

1 và 2VS-105


105÷172


15÷20


10÷18


33


8

Công ty cổ phần "Mikhailovsky GOK" Bãi thải

số 7


Máy xúc, có đường sắt vận chuyển


60÷75


15÷20


5÷7


33

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 222 trang tài liệu này.


1.2.2. Công tác đổ thải tại Trung Quốc

Cùng với sự phát triển của kinh tế quốc nội lớn mạnh trong những năm gần đây, Trung Quốc đã trở thành nước sản xuất và tiêu thụ rất nhiều các loại khoáng sản,đặc biệt là than (với sản lượng nhiều nhất thế giới) [50].

Đất đá thải được sử dụng để lấp các khe rãnh, hoặc đổ thành đống tại các bãi thải bằng hình thức đổ thải trên cao với nhiều công nghệ như: đường sắt, ô tô máy ủi, băng tải + máy dỡ tải,…

Hình 1 3 Vận chuyển đất đá bằng tàu điện tại mỏ lộ thiên Haizhou 50 Bãi 1

Hình 1.3. Vận chuyển đất đá bằng tàu điện tại mỏ lộ thiên Haizhou [50]

Bãi thải hình nón được xây dựng bằng phương pháp đổ thải trên cao khá phổ biến tại các mỏ lộ thiên ở Trung Quốc, đặc biệt là trước những năm 1980 (Hình 1.4). Tuy nhiên, phương pháp này tiềm ẩn nhiều nguy cơ ảnh hưởng tới môi trường cũng như sự mất ổn định của bản thân khối thải. Công nghệ đổ thải theo lớp có chiều dày 0,5 m được sử dụng tại mỏ Yanzhou. Nhờ công tác quản lý đất đá thải nêu trên, không những ảnh hưởng của bãi thải tới môi trường được giảm thiểu, mà thể tích bãi thải cũng giảm xuống, làm tăng độ ổn định bãi thải lên rất nhiều (qua tính toán, bãi thải trên luôn ổn định với hệ số an toàn lớn hơn 2.0).

Hình 1 4 Bãi thải hình nón điển hình tại khu vực khai thác Yanzhou tỉnh Sơn 2

Hình 1.4. Bãi thải hình nón điển hình tại khu vực khai thác Yanzhou, tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc [19]



1.2.3. Công tác đổ thải tại Canada

Canada rất nổi tiếng với nhiều mỏ khoáng sản. Do đó, công tác quản lý các bãi thải cũng là một khâu quan trọng trong quá trình khai thác. Trong lịch sử, đã xảy ra nhiều trận trượt lở lớn tại các bãi thải, điển hình là hiện tượng trượt lở tại bãi thải của mỏ than Quintette ở British Columbia, Canada vào năm 1987 với tổng thể tích của khối trượt lở lên tới 5,6 triệu m3, và khối trượt di chuyển với khoảng cách lên tới 2 km.

Công nghệ đổ thải thường sử dụng đổ cạnh sườn núi bao gồm chủ yếu là đá sau nổ. Trong đó, thành phần đất hạt mịn tập trung chủ yếu ở 10% chiều cao phía trên các đất đá với cỡ hạt thô tập trung ở chân bãi thải.

Ngoài phương pháp đổ thải trên cao truyền thống, phương pháp đổ thải theo lớp với chiều cao tầng thải dưới 4÷6 m với độ ẩm và độ đầm theo thiết kế cũng được đang được áp dụng tại nhiều bãi thải nhằm hạn chế sự mất ổn định tại các bãi thải. Nhiều biện pháp nhằm làm tăng ổn định và chống xói mòn được áp dụng, ví dụ như trồng cây, giảm độ dốc (không quá 15°), xây dựng hệ thống thoát nước, tái sử dụng đất thải cho nhiều mục đích khác nhau.

1.3. TỔNG QUAN CÔNG TÁC ĐỔ THẢI TẠI CÁC MỎ VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH

Các mỏ than lộ thiên chính trong khu vực Cẩm Phả bao gồm: Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu và Khe Chàm II. Công nghệ khai thác tại các mỏ gồm các khâu công nghệ: khoan - nổ mìn, xúc bốc vận tải, thải đá. Các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả sử dụng đường kính lỗ khoan 250 mm, máy xúc có dung tích gàu 4÷12 m3 kết hợp ô tô có tải trọng 58÷100 tấn. Đất đá thải từ các mỏ đổ ra bãi thải ngoài và trong như Đông Cao Sơn, Bàng Nâu, Đông Khe Sim, Lộ Trí và Tả Ngạn.

1.3.1. Đất đá thải các mỏ vùng Cẩm Phả

Các loại đá tham gia vào cột địa tầng vùng Cẩm Phả bao gồm cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than và các vỉa than. Đặc điểm từng loại đá được mô tả cụ thể như sau [12]:

- Cuội kết: màu từ trắng đến phớt hồng, thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh ít silic, kích thước hạt từ 5÷12 mm, xi măng gắn kết là cát thạch anh. Đá



có cấu tạo khối hoặc phân lớp dày, bị nứt nẻ mạnh;

- Sạn kết: màu từ xám đến xám phớt hồng, thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh, độ hạt từ 1÷3 mm, độ lựa chọn kém. Xi măng gắn kết là cát thạch anh, silic, đá bị nứt nẻ mạnh. Đá thường có cấu tạo khối, phân lớp dày;

- Cát kết: là loại đá phổ biến trong khu mỏ, màu từ xám tro đến xám trắng, thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh, độ hạt nhỏ hơn 1 mm. Đá có cấu tạo phân lớp dày, ít bị nứt nẻ;

- Bột kết: phân bố ở vách trụ vỉa than. Bột kết có màu từ xám tro đến xám đen, thành phần hạt chủ yếu là sét, cát độ hạt từ 0,01÷0,1 mm, xi măng chiếm tỷ lệ 50÷70%, chủ yếu là sét. Đá có cấu tạo phân lớp, ít bị nứt nẻ;

- Sét kết: màu xám đến xám đen, cấu tạo dạng phân lớp, bị nén ép có dạng phân phiến. Đá kém bền vững, dễ bị vỡ vụn, bở rời.

Các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đá được tóm tắt và thể hiện trong Bảng 1.3.

Bảng 1.3. Tổng hợp kết quả khảo sát các thông số tầng thải và cỡ hạt đất đá thải tại các mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh [12]



Loại đá


Tỷ lệ phân bố, %

Khối lượng thể tích, γ,

g/cm3

Khối lượng riêng ρ, g/cm3

Cường độ kháng nén σn, MPa

Cường độ kháng kéo σk,

MPa


Lực dính kết C, MPa

Góc nội ma sát φ,

độ

Sét kết

3,4

2,667

2,751

28,856

4,597

8,715

31,43

Bột kết

25,4

2,673

2,749

48,076

5,659

14,714

33,37

Cát kết

47,7

2,659

2,721

99,956

10,902

37,098

34,45

Cuội

sạn kết

15,3

2,594

2,674

127,313

13,427

43,825

34,4

1.3.2. Thành phần hạt tại các bãi thải

Sự phân bố kích thước hạt ảnh hưởng đến cường độ và tính chất chịu tải của đá và đất. Hơn nữa, thông tin phân bố kích thước hạt có thể có giá trị trong việc cung cấp các ước tính sơ bộ ban đầu về tính thấm của một khối đá vì kích thước hạt ảnh hưởng đến cách nước di chuyển nhanh hay chậm.



Theo [2] đất đá sau khi nổ mìn tại các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả có kích thước cỡ hạt phù hợp với kích thước gầu xúc. Tại 12 bãi mìn ở mỏ than Cao Sơn (Bảng 1.4 và Phụ lục chương 1) cho thấy kích thước cỡ hạt trung bình là 0,4 m.

Bảng 1.4. Tỷ lệ cỡ hạt theo nhóm tại mỏ than Cao Sơn [2]



TT

Chỉ tiêu, thông số

Đơn vị

Giá trị

Bãi nổ số

1

Bãi nổ số

2

Bãi nổ số

3

Bãi nổ số

4

Bãi nổ số

5

Bãi nổ số

6


1

Thành phần cỡ

hạt








0÷0,2 m

%

32,85

26,92

28,57

19,18

11,26

30,93

0,2÷0,4 m

%

22,47

21,57

23,08

18,61

16,08

20,74

0,4÷0,6 m

%

17,40

16,29

17,89

16,99

16,75

18,04

0,6÷0,8 m

%

14,98

14,05

13,31

15,79

15,72

15,53

0,8÷1,0 m

%

8,53

10,80

9,65

13,44

15,11

7,69

1,0÷1,2 m

%

2,67

6,80

4,96

8,68

13,29

4,73

1,2÷1,6 m

%

1,11

3,57

2,54

7,32

11,79

2,34

2

Kích thước cỡ

hạt trung bình, m

m

0,41

0,49

0,46

0,59

0,70

0,45


3

Tỉ lệ thành phần

cỡ hạt có đường kính > 0,4 m


%


44,69


51,51


48,35


62,21


72,66


48,33

1.3.3. Vị trí và công nghệ đổ thải

1.3.3.1. Bãi thải Đông Cao Sơn

Bãi thải Đông Cao Sơn được thiết kế để chứa đất đá thải từ các mỏ Cao Sơn, Cọc Sáu và Đèo Nai. Vị trí, kích thước và hình dạng bãi thải Đông Cao Sơn được thể hiện ở Hình 1.5. Trình tự đổ thải được tiến hành từ hướng Nam, Tây Nam sang Bắc và Đông Bắc.

Tính đến 30/6/2015, cốt cao mặt bãi thải ở mức +320 m, chiều cao tầng thải từ 30÷70 m, chiều cao bãi thải đạt 210÷230 m, chiều rộng mặt tầng thải từ 30÷50 m, góc dốc sườn tầng là 32÷37°. Sau khi dừng đổ thải, các tầng thải của khu vực này ổn định, chưa xảy ra xói lở, đặc biệt là sau đợt mưa lũ lịch sử cuối tháng 7 và đầu tháng 8 năm 2015 với lượng mưa lên tới trên 1500 mm [5].


Hình 1 5 Sơ đồ ranh giới bãi thải Đông Cao Sơn 5 Bảng 1 5 Thông số cơ bản 3

Hình 1.5. Sơ đồ ranh giới bãi thải Đông Cao Sơn [5]

Bảng 1.5. Thông số cơ bản của tầng thải theo thiết kế đã phê duyệt [5]



Tên bãi thải


Cốt cao, m

Chiều cao tầng thải, m

Chiều rộng mặt tầng, m

Góc dốc sườn tầng, độ

Độ dốc mặt bãi thải,

%

Hệ số ổn

định


Mỏ đổ thải


ntn


nbh

Bãi thải

Bàng Nâu

+300

20÷30

20÷50

30÷37

3

1,67÷

1,69

1,50÷

1,53


Mỏ Cao Sơn

Bãi thải Đông Khe Sim và

Nam Khe Tam


+300


20÷30


20÷50


30÷37


3

1,46÷

1,65

1,32÷

1,37

Bãi thải trong Thắng Lợi


+240


30


30


30÷37


3



Bãi thải trong

Khe Chàm II

+300

30

30

30÷37

3



Bãi thải trong

Gầm Cao Sơn

+35

30

30

30÷37

3





Tên bãi thải


Cốt cao, m

Chiều cao tầng thải, m

Chiều rộng mặt tầng, m

Góc dốc sườn tầng, độ

Độ dốc mặt bãi thải,

%

Hệ số ổn

định


Mỏ đổ thải


ntn


nbh

Bãi thải

Bàng Nâu

+300

20÷30

20÷30

30÷37

3÷5

1,67÷

1,69

1,50÷

1,53


Mỏ Khe Chàm II

Bãi thải trong

Khe Chàm II

+300

15÷30

20÷25

25÷30

5



Bãi thải trong Khe Tam -

Dương Huy


+200


30


30


30÷35


3÷5



Bãi thải Đông

Cao Sơn

+300

20÷30

20÷50

30÷35

3÷5

1,64÷

1,78

1,48÷

1,60

Mỏ Cọc Sáu

Bãi thải trong

Thắng Lợi

+240

30

30

30÷35

3÷5



Bãi thải trong Lộ Trí + Nam

Lộ Trí


+300


30


30


30÷35


3÷5




Mỏ Đèo Nai

Bãi thải trong

Thắng Lợi

+240

30

30

30÷35

3÷5



Bãi thải Đông

Khe Sim và Nam Khe Tam


+300


20÷30


20÷30


30÷35


3÷5

1,46÷

1,65

1,32÷

1,37

Bãi thải trong

Thắng Lợi

+240

30

30

30÷35

3÷5



Mỏ Cọc Sáu - Đèo

Nai

Bãi thải trong Vỉa Chính


+60


30


30


30÷35


3÷5



Tại phía Đông Bắc của bãi thải, từ cốt cao +60 m trở lên, mỏ Cọc Sáu đã đổ thành 6 tầng. Các thông số bãi thải khu vực này như sau: cốt cao mặt bãi thải đạt mức +300 m, chân bãi thải mức +60 m, bãi thải có chiều cao 240 m, góc dốc trung

Xem tất cả 222 trang.

Ngày đăng: 18/10/2022
Trang chủ Tài liệu miễn phí