Tóm tắt Luận án Nghiên cứu các giải pháp công nghệ và quản lý nhằm phát triển bền vững các mỏ khai thác vật liệu xây dựng ở Việt Nam

thác đá, từ vài chục nghìn đến hàng triệu mét khối mỗi năm bằng những công nghệ như: Thủ công, bán cơ giới, cơ giới hóa toàn bộ ở những mức độ khác nhau. Sự phát triển của ngành đã thỏa mãn nhu cầu nguyên liệu để phát triển kinh tế xã hội của đất nước, tạo việc làm cho hàng vạn lao động, đóng góp đáng kể cho ngân sách; tuy nhiên, ngành công nghiệp này cũng kéo theo không ít những hệ lụy như: Khai thác mất an toàn, lãng phí tài nguyên, phá hoại môi trường. Nguyên nhân của những hệ lụy này là do kỹ thuật khai thác lạc hậu, đặc biệt là khai thác đá; công tác cấp mỏ ở một số địa phương còn tùy tiện, manh mún, gây khó khăn cho việc áp dụng kỹ thuật tiên tiến, đảm bảo an toàn và có hiệu quả kinh tế, an ninh xã hội. Vì vậy, nội dung nghiên cứu của đề tài có tính cấp thiết và thời sự, góp phần phát triển bền vững ngành khai thác VLXD ở nước ta. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu đưa ra những giải pháp trong khai thác đá VLXD, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, đảm bảo an toàn, bảo vệ môi trường và tận thu tài nguyên, trên cơ sở phân loại mỏ theo điều kiện địa hình và kích thước của nó, khả năng áp dụng các hệ thống khai thác (HTKT) phù hợp. - Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp nhằm hoàn thiện công tác quản lý, trên cơ sở đổi mới phương thức cấp mỏ, tổ chức lại mạng lưới các mỏ theo quy hoạch, khuyến khích và tạo điều kiện để ngành khai thác VLXD áp dụng công nghệ khai thác tiên tiến, nâng cao hiệu quả sản xuất. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Các mỏ khai thác đá làm VLXD thông thường và đá làm nguyên liệu sản xuất xi măng, - Riêng phần giải pháp công nghệ chỉ nghiên cứu các mỏ nằm trên mức thoát nước tự chảy. 4. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan về hiện trạng khai thác và công tác quản lý đá xây dựng ở nước ta, kinh nghiệm khai thác đá xây dựng trên thế giới. 2 - Phân loại mỏ đá xây theo điều kiện địa hình và kích thước. Phân loại HTKT các mỏ đá xây dựng theo những dấu hiệu phù hợp với sự đa dạng của các công nghệ khai thác, phân tích khả năng và điều kiện áp dụng. - Xây dựng các sơ đồ công nghệ, tính toán các thông số của HTKT áp dụng, trình tự khai thác, sự phù hợp giữa công tác mở vỉa và khai thác cho từng kiểu mỏ đã phân loại. - Xây dựng các tiêu chí về cơ chế cấp mỏ. Những giải pháp đổi mới quản lý kỹ thuật và quản trị mỏ. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Góp phần bổ sung và hoàn thiện lý thuyết khai thác lộ thiên các mỏ đá xây dựng trong điều kiện địa hình phức tạp, núi đá bị chia cắt phải áp dụng nhiều công nghệ khai thác khác nhau trong cùng một mỏ, hoàn thiện mô hình cấp mỏ và công tác quản lý đối với các mỏ đá xây dựng. - Ý nghĩa thực tiễn: Là cơ sở khoa học để các doanh nghiệp, cơ quan quản lý nhà nước về khoáng sản tham khảo, đưa ra các giải pháp kỹ thuật và quản lý tổng thể, tạo điều kiện để ngành khai thác đá xây dựng áp dụng các kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất, đảm bảo an toàn, tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường. 6. Luận điểm bảo vệ - Việc lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp hay áp dụng các giải pháp kỹ thuật để nâng cao hiệu quả sản xuất, phải dựa vào kiểu mỏ được phân loại trên cơ sở điều kiện địa hình và kích thước của chúng. Việc phân loại HTKH cũng cần phải bổ sung vào những dấu hiệu thể hiện đầy đủ các công đoạn sản xuất xuất hiện trên mỏ. - Công tác quản lý phải dựa trên cơ sở các tiêu chí có tính khoa học về kinh tế - kỹ thuật và tình hình thực tế hoạt động khai thác các mỏ đá xây dựng hiện nay và phát triển trong tương lai. - Sự hoàn thiện công nghệ khai thác kết hợp với sự đổi mới cơ chế quản lý theo hướng tạo điều kiện thuận lợi để các doanh nghiệp mỏ áp dụng kỹ thuật khai thác tiên tiến, nâng cao hiệu quả sản xuất, tận thu tài nguyên, đảm bảo an toàn trong khai thác, bảo vệ được môi trường là tiền đề để ngành khai thác mỏ đá làm vật liệu xây dựng phát triển bền vững. 7. Những điểm mới của luận án - Đề xuất phương pháp phân loại mỏ theo điều kiện địa hình và kích thước của mỏ, phân loại HTKT khi khai thác các khoáng sàng đá làm cơ sở cho việc chọn công nghệ khai thác hay hoàn thiện kỹ thuật khai thác phù hợp. - Đưa ra phương pháp tính toán các thông số của HTKT, phương pháp chuẩn bị tầng, trình tự khai thác khi áp dụng các công nghệ khai thác khác nhau. - Đề xuất các tiêu chí làm căn cứ cho việc cấp mỏ có tính khoa học; quản trị ngành khai thác đá xây dựng dựa trên quy hoạch, hợp nhất các mỏ nhỏ liền kề thành mỏ lớn, nhằm tăng cường khả năng tài chính để trang bị kỹ thuật khai thác tiến bộ hơn; xây dựng quy chế quản trị tự chủ trên cơ sở bảng “Tự kiểm tra”. 3 8. Bố cục của Luận án Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của Luận án gồm hơn 150 trang đánh máy, nhiều bảng biểu và hình vẽ minh họa, tham khảo nhiều tài liệu trong và ngoài nước: Chương 1- Tổng quan về công nghệ khai thác và công tác quản lý các mỏ đá xây dựng ở Việt Nam và kinh nghiệm khai thác các mỏ đá xây dựng trên thế giới. Chương 2- Phân tích những yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển bền vững trong khai thác đá xây dựng ở nước ta. Chương 3- Nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững ngành khai thác đá làm vật liệu xây dựng ở nước ta. Chương 4- Nghiên cứu các giải pháp về quản lý nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững ngành khai thác đá làm vật liệu xây dựng ở nước ta. 9. Các ấn phẩm công bố Theo hướng nghiên cứu, Luận án đã công bố 14 công trình đăng trong tạp chí ngành mỏ, hội thảo khoa học, trong và ngoài nước. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CÁC MỎ ĐÁ XÂY DỰNG Ở VIỆT NAM VÀ KINH NGHIỆM KHAI THÁC CÁC MỎ ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN THẾ GIỚI 1.1. Tổng quan về tiềm năng và sự phân bố đá xây dựng ở Việt Nam Tài nguyên đá xây dựng ở nước ta khá đa dạng và phong phú, phân bố khắp ba miền. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, trữ lượng đá vôi xi măng ở nước ta khoảng 44,7 tỷ tấn, trữ lượng đá làm VLXD thông thường khoảng 53,6 tỷ tấn (Bảng 1.1). Bảng 1.1. Tổng hợp trữ lượng đá xây dựng ở Việt Nam TT Vùng / Loại K. sản Trung du M. núi Phía Bắc Đ. bằng sông Hồng Bắc T. bộ, duyên hải M. Trung Tây Nguyên Đông Nam bộ Đ. bằng sông C. Long Tổng số 1 Đá vôi xi măng Số mỏ 157 83 82 1 6 22 351 Triệu tấn 21.869,800 9.681,210 12.018,352 23,468 569,884 575,770 44.738,484 2 Đá ốp lát Số mỏ 90 12 205 55 40 8 410 Triệu m3 5.188,860 59,330 25.213,393 580,680 1.319,976 5.228,000 37.590,239 3 Đá xây dựng Số mỏ 98 66 167 84 129 20 564 Triệu m3 2.947,260 2.673,760 42.595,890 1.699,150 3.284,590 408,260 53.608,910 4 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đá Nguồn tài nguyên đá phong phú đã thỏa mãn nhu cầu nguyên liệu cho sản xuất xi măng với sản lượng ngày càng tăng; theo đó sản lượng năm 2010 đạt 67 triệu tấn, năm 2014 đạt 72 triệu tấn, đến năm 2020 dự kiến nhu cầu đá là 112 triệu tấn. Đá xây dựng năm 2010 đạt 110 triệu mét khối, năm 2014 đạt 115 triệu mét khối, dự kiến đến năm 2020 nhu cầu đá xây dựng lên tới 226 triệu mét khối (Bảng 1.4). Bảng 1.4. Thống kê và dự báo nhu cầu sản lượng đá xây dựng và đá xi măng Chủng loại Đơn vị 2010 2015 2020 Nhu cầu Sản lượng Nhu cầu Sản lượng Nhu cầu Sản lượng Đá xây dựng Triệu m3 115 104 164 148 226 204 Xi măng Triệu tấn 65,59 59,02 99,5 88,5 > 112 112 Đá ốp lát Triệu m2 11,5 8 16,3 14 25 20 1.3. Tổng quan về công nghệ khai thác các mỏ đá xây dựng ở Việt Nam Hiện nay, trên địa bàn toàn quốc có 351 mỏ đá khai thác cho sản xuất xi măng, 564 mỏ khai thác đá xây dựng thông thường. Công nghệ khai thác các mỏ này rất đa dạng, về cơ bản có thể chia thành bốn nhóm sau đây 1.3.1. Công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng, chuyển tải bằng nổ mìn (khấu suốt hay khấu tự do). Là công nghệ khai thác không tầng, công tác khoan nổ mìn để tách đá ra khỏi khối và đưa xuống chân tuyến được tiến hành trên một mặt dốc. Công nghệ này chủ yếu được áp dụng để khai thác các mỏ đá dùng làm VLXD thông thường và sản xuất xi măng quy mô nhỏ. Hiện đang được áp dụng để khai thác các mỏ đá phía Bắc: Ninh Bình, Hà Nam, Hải Dương, Hải Phòng, Thái Nguyên, Lạng Sơn...v.v. Hầu hết các mỏ đều dùng búa khoan đường kính nhỏ ( = 32 - 45mm), xúc đá dùng máy xúc tay gàu có dung tích E ≤ 0,5m3 phối hợp với ô tô tải trọng 5 - 7 tấn. Ưu điểm: Công nghệ khai thác đơn giản, đầu tư không lớn, giá thành thấp, phù hợp với các doanh nghiệp có điều kiện tài chính hạn hẹp; diện khai thác đòi hỏi không lớn. Nhược điểm: Không an toàn; gây lãng phí, thất thoát tài nguyên, dễ xảy ra tình trạng dễ làm, khó bỏ, khả năng gây ô nhiễm môi trường cao. 1.3.2. Công nghệ khai thác khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô Công nghệ này phần lớn được áp dụng để khai thác các mỏ đá vôi sản xuất xi măng. Chủ yếu được áp dụng để khai thác phần dưới của núi đá sau khi đã bạt ngọn: Mỏ Yên Duyên (Thanh Hóa), mỏ Áng Dâu, Áng Sơn (Hải Dương)...v.v. Đồng bộ thiết bị sử dụng trên các mỏ này rất đa dạng (máy khoan có đường kính  = 105 - 200mm), máy xúc tay gàu có dung tích gàu phổ biến E = 1,2 - 1,8m3, phối hợp với ô tô tải trọng 10 - 15 tấn, chiều cao tầng phổ biến h = 10 - 15m. 5 Ưu điểm: Khả năng cơ giới hóa cao; khai thác an toàn, có thể khai thác chọn lọc, môi trường ít bị phá hoại. Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng mỏ dài, giá thành cao. 1.3.3. Công nghệ khai thác khấu theo lớp đứng gạt chuyển Áp dụng công nghệ này bao gồm một số mỏ đá điển hình sau đây: Mỏ Thống Nhất (Hải Dương), mỏ Hòa Thạch Liên (Hà Nội), mỏ Đồng Trầm Hoa Đỏ (Hà Nam), mỏ Tiến Hóa (Quảng Bình)...v.v. Đồng bộ thiết bị chủ yếu bao gồm: Máy khoan có đường kính  = 105mm, máy gạt có công suất 130 - 240CV; máy xúc có dung tích gàu E = 0,8 - 1,6m3 phối hợp với ô tô tải trọng 15 tấn, chiều cao tầng không quá 7m, chiều rộng dải khấu không quá 10m. Ưu điểm: Tổ chức khai thác đơn giản, có thể tiến hành khai thác ở các núi đá có sườn dốc lớn. Nhược điểm: Khả năng áp dụng hạn chế khi yêu cầu sản lượng lớn, đòi hỏi chiều dài chân tuyến của bãi xúc lớn, sinh bụi lớn trong quá trình xúc chuyển đá đổ qua sườn núi hoặc bờ mỏ. 1.3.4. Công nghệ khai thác hỗn hợp Nội dung của công nghệ này như sau: Phần trên của núi tiến hành khấu theo lớp bằng xúc chuyển bằng máy chất tải có dung tích gàu E = 4 - 6m3, nếu dùng máy gạt thì công suất là 130 - 420CV, dùng máy khoan thủy lực đường kính  = 64 - 130mm. Xúc đá ở chân tuyến dùng máy xúc tay gàu có dung tích gàu E = 3,5 - 4,6m3 phối hợp với ô tô tải trọng 27 - 40 tấn. Phần dưới của núi áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng, vận tải trực tiếp bằng ô tô. Công nghệ khai thác này áp dụng khá phổ biến tại một số nơi: Mỏ Tràng Kênh (Hải Phòng), mỏ Minh Tân (Hải Dương), mỏ Bút Sơn, Hồng Sơn (Hà Nam), mỏ Yên Duyên (Thanh Hóa), mỏ Hang Nước (Ninh Bình), mỏ Hoàng Mai A (Thanh Hóa)...v.v. Ưu điểm: Có khả năng cơ giới hóa toàn bộ các khâu sản xuất trên mỏ, có thể tăng sản lượng khi khai thác phần dưới và xúc chọn lọc, an toàn. Nhược điểm: Tổ chức khai thác phức tạp, sinh bụi nhiều trong quá trình xúc hay gạt chuyển. 1.4. Một số kinh nghiệm khai thác đá xây dựng ở nước ngoài Cũng như ở nước ta, các nước khác khi tiến hành khai thác các mỏ đá nằm ở vùng núi cao đều gặp nhiều khó khăn do địa hình phức tạp, không thể hoặc quá tốn kém khi làm đường hào từ mặt đất lên đến các tầng khai thác phục vụ công tác vận tải đá. Do đó, người ta đã tìm cách sử dụng hình thức vận tải bằng trọng lực kết hợp với các hình thức khác, nhằm giảm khoảng cách và chi phí vận tải trong quá trình khai thác.Theo đó, người ta đã áp dụng hình thức mở vỉa bằng giếng và lò, lợi dụng trọng lực để vận chuyển đá từ trên cao xuống. 6 Các tài liệu công bố ở nước ngoài cho thấy, việc mở vỉa các tầng công tác bằng hầm lò để vận chuyển bằng trọng lực hợp lý khi độ dốc của sườn núi lớn hơn 200. Dùng giếng để vận chuyển đá có thể áp dụng trên các mỏ lộ thiên sản lượng 4-5 triệu tấn/năm, còn sử dụng máng trượt đạt sản lượng thấp hơn. Ngoài phương án “Phễu - giếng đứng và vận chuyển bằng đường sắt cỡ hẹp theo lò bằng” được áp dụng trong giai đoạn đầu, ngày nay nhiều nước áp dụng công nghệ khai thác tương đối hiện đại khi kết hợp hình thức vận chuyển “ Trọng lực - băng tải” kết hợp với máy đập bố trí ở phần dưới của giếng (các nước Anh, Úc, Nhật Bản, Thụy Sĩ...v.v.). Trên các mỏ khai thác theo công nghệ này thường áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận chuyển trên tầng bằng ô tô hay máy chất tải, chiều cáo tầng 15m. Đồng bộ thiết bị sử dụng rất hiện đại: Máy khoan thủy lực có đường kính từ 80 - 203mm, máy chất tải có dung tích gàu 5 - 20m3, máy xúc TLGN có dung tích gàu 5 - 7,5m3, phối hợp với ô tô tải trọng 40 - 80 tấn. Sơ đồ công nghệ khai thác với việc chuyển tải đá bằng máy ủi trên mặt ngang hay xiên cũng được áp dụng trên một số mỏ ở các nước Tây Ban Nha, Đức hay Angiêri. 1.5. Hiện trạng công tác quản lý khai thác các mỏ đá xây dựng 1.5.1. Tình hình cấp mỏ và thuê đất khai thác hiện nay và những tồn tại Mô hình cấp phép khai thác và cho thuê đất phục vụ khai thác hiện nay ở nước ta có thể mô phỏng theo sơ đồ sau (Hình 1.9): Hình 1.9. Mô hình cấp phép khai thác và cho thuê đất Công tác cấp giấy phép ở một số địa phương còn tùy tiện, vẫn còn biểu hiện mang tính xin cho. Việc cấp mỏ chưa có căn cứ khoa học và thực tiễn, gây 7 ra tình trạng khai thác manh mún, chồng chéo, khai thác không an toàn, lãng phí tài nguyên và phá hoại môi trường. Chưa có sự thống nhất giữa cơ quan cấp giấy phép khai thác mỏ và cơ quan cho thuê đất. 1.5.2. Tình hình công tác thanh tra, kiểm tra Trong thời gian vừa qua, công tác này còn nhiều bất cập, đặc biệt là sự phối hợp giữa cơ quan trung ương và địa phương; hoạt động thanh tra, kiểm tra vẫn còn mang nặng tính hành chính. 1.6. Phân tích các công trình nghiên cứu trong nước có liên quan Các công trình nghiên cứu về lĩnh vực công nghệ khai thác đá xây dựng ở nước ta chưa nhiều, nổi bật là Luận án phó tiến sĩ của Nguyễn Thanh Tuân (1985). Ngoài ra còn có 02 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật của Lê Thị Thu Hoa (1998) và Nguyễn Minh Huấn (1999). Bên cạnh đó còn có một số nghiên cứu khác để xây dựng các giáo trình hay sách tham khảo của các tác giả Trần Mạnh Xuân, Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam...v.v. Các công trình nghiên cứu trước đây chưa đề xuất các sơ đồ công nghệ phù hợp để khai thác các mỏ đá có điều kiện địa hình và kích thước khác nhau cũng như phân tích lĩnh vực áp dụng của từng loại HTKT; đặc biệt chưa có một công trình nghiên cứu nào về hoàn thiện công tác quản lý Nhà nước về khai thác đá vật liệu xây dựng. KẾT LUẬN CHƯƠNG Các mỏ khai thác đá hiện nay ở nước ta, đặc biệt là các mỏ khai thác quy mô nhỏ, hầu hết đều sử dụng công nghệ khai thác lạc hậu, không đảm bảo an toàn, đặc biệt là mỏ khai thác đá xây dựng thông thường; gây lãng phí tài nguyên, phá hoại và làm ô nhiễm môi trường, hiệu quả kinh tế thấp. Nguyên nhân chủ yếu là do chưa tìm được các công nghệ khai thác phù hợp. Việc quản lý hoạt động khai thác mỏ còn nhiều bất cập, tồn tại. CHƯƠNG II PHÂN TÍCH NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG TRONG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG Ở NƯỚC TA 2.1. Sự ảnh hưởng của yếu tố quản lý 2.1.1. Sự ảnh hưởng của công tác cấp giấy phép khai thác Để một mỏ lộ thiên khai thác đá hoạt động được bình thường và có hiệu quả, cần đảm bảo 02 điều kiện: - Đủ không gian cho mỏ hoạt động bình thường, - Thời gian tồn tại của mỏ lớn hơn thời gian thu hồi vốn. Việc cấp mỏ chỉ căn cứ vào trữ lượng và thời gian khai thác mà không căn cứ vào không gian hình thành mỏ sẽ gây khó khăn cho việc áp dụng công nghệ khai thác có hiệu quả. 8 2.1.2. Sự ảnh hưởng của phương pháp tính trữ lượng mỏ để trả tiền cấp quyền khai thác khoáng sản Trữ lượng khoáng sản dùng làm căn cứ để trả tiền cấp quyền khai thác khoáng sản hiện hành tính bằng phương pháp mặt cắt đứng và độ sâu đáy mỏ. Điều đó dẫn đến sự khác nhau về trữ lượng tính theo quy định và trữ lượng khai thác thực tế do sự có mặt của bờ mỏ; gây thiệt hại về kinh tế cho doanh nghiệp mỏ; mức độ thiệt hại phụ thuộc vào chiều sâu khai thác và góc kết thục của bờ mỏ. Ngoài ra, việc áp dụng chung hệ số nở rời cho các mỏ đá cũng không hợp lý. 2.1.3. Ảnh hưởng của hoạt động kiểm tra. thanh tra Hoạt động thanh tra, kiểm tra chưa có cơ chế phối hợp đồng bộ, thiếu sự thống nhất, chồng chéo; chế độ thông tin, báo cáo chưa tốt; chưa hình thành được hệ thống tổ chức cơ quan thanh tra chuyên ngành khoáng sản từ Trung ương đến địa phương. Điều này dẫn đến sự không đồng bộ trong công tác quản lý, ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát toàn diện mọi hoạt động của doanh nghiệp theo những tiêu chí đã đề ra. 2.2. Sự ảnh hưởng của công nghệ khai thác Công nghệ khai thác có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành khai thác đá, do đó cần phải tiến hành nghiên cứu phân loại mỏ theo điều kiện địa hình và kính thước của nó; phân loại HTKT và điều kiện áp dụng; bổ sung và xác định các thông số cần trong thiết kế cũng như trong quá trình sản xuất. Mạnh dạn áp dụng những công nghệ khai thác có tính linh hoạt phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp và phù hợp với khả năng đầu tư của doanh nghiệp. KẾT LUẬN CHƯƠNG Công tác quản lý và công nghệ khai thác là hai yếu tố quan trọng có ảnh hưởng quyết định đến sự phát triển bền vững của ngành khai thác đá xây dựng ở nước ta. Nội dung nghiên cứu của Luận án cần hướng tới hai nhiệm vụ này. CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NHẰM ĐẢM BẢO SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG NGÀNH KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Ở NƯỚC TA 3.1. Phân loại mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng theo điều kiện địa hình và kích thước của mỏ Theo điều kiện địa hình các mỏ đá lộ thiên có thể chia thành các loại: Mỏ là các núi đá nằm cao hơn mức thoát nước tự chảy, Mỏ nằm thấp hơn mức thoát nước tự chảy, Mỏ đá vừa nằm cao hơn và thấp hơn mức thoát nước tự chảy. 9 Để đơn giản trong phân loại và lựa chọn công nghệ khai thác, đối với các mỏ nằm cao hơn mức thoát nước tự chảy, ta có thể chia thành các nhóm: a. Núi đá nằm một mình đơn độc, chân núi có chu vi gần tròn trên bình đồ hoặc có kích thước dài và rộng gần bằng nhau, địa hình xung quanh trống trải, kích thước chu vi chân núi tương đối nhỏ. b. Núi đá là một cụm núi gồm nhiều chỏm núi cao thấp khác nhau, có chu vi cụm núi gần tròn trên bình đồ hoặc kích thước dài rộng gần bằng nhau, địa hình xung quanh trống trải, kích thước chu vi chân núi tương đối lớn. c. Núi đá là một dãy dài, chiều dài chân núi gấp vài lần chiều rộng, có nhiều chỏm núi cao thấp khác nhau, địa hình xung quanh trống trải. d. Núi đá là một dãy dài tựa vào các núi đá khác, chỉ có một mặt trống hoặc hai mặt trống nhưng mặt trống kia có chiều rộng không đáng kể. e. Núi đá hay mỏm núi đá có chiều cao 50-70m, sườn núi dốc vừa phải, có lớp đất phủ dày 3-7m. 3.2. Nghiên cứu phân loại HTKT các mỏ đá làm vật liệu xây dựng ở nước ta và điều kiện áp dụng 3.2.1. Khái quát chung về HTKT và sự phân loại HTKT Có nhiều quan điểm phân loại HTKT khác nhau nhưng đều có những đặc điểm chung là: Đều dựa trên cơ sở hướng dịch chuyển và sự phát triển của tuyến công tác, Đối tượng công tác chủ yếu để phân loại là công tác bóc đá, HTKT được phân loại chung không phân biệt cho từng loại khoáng sản, Không chú ý đến điều kiện địa hình. Với đặc điểm của khoáng sàng đá xây dựng, cần nghiên cứu áp dụng HTKT phù hợp hơn. 3.2.2. Phân loại HTKT khi khai thác các mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng 3.2.2.1. Các phân loại đã có Hiện đã có các nghiên cứu, phân loại của các nhà khoa học trong và ngoài nước như: Giáo sư N.A.Maluseva, TSKH Nguyễn Thanh Tuân, GS.TS Trần Mạnh Xuân, nhóm tác giả PGS.TS Hồ Sĩ Giao, PGS.TS Bùi Xuân Nam và NK. 3.2.2.2. Phân tích điều kiện áp dụng và hoàn thiện phân loại HTKT đã có Trên cơ sở phân tích điều kiện áp dụng các phân loại HTKT các mỏ đá đã có, dựa vào các đặc điểm phát triển mới của ngành; Luận án đề xuất phân loại HTKT các mỏ đá xây dựng theo các tiếu chí sau: - Vị trí của mỏ so với mức thoát nước tự chảy; - Phương thức khấu đá trên mặt cắt ngang; - Phương thức, hướng vận chuyển, khả năng kết hợp giữa vận chuyển bằng trọng lực và cơ giới, bãi xúc chuyển; - Khả năng khai thác chọn lọc; - Vị trí bãi thải và phương pháp thoát nước. 3.2.3. Đề xuất phân loại HTKT các mỏ đá xây dựng (Bảng 3.3) 1 0 B ả n g 3 .3 . P h â n l o ạ i h ệ th ố n g k h a i th á c cá c m ỏ đ á d ù n g l à m v ậ t li ệu x â y d ự n g K iể u n h ó m m ỏ K ý h iệ u T ên g ọ i ch u n g củ a H T K T K ý h iệ u T ên g ọ i cụ t h ể củ a H T K T K h ả n ă n g k h a i th á c ch ọ n l ọ c B ã i x ú c ch u y ển B ã i th ả i H ìn h t h ứ c th o á t n ư ớ c N h ó m m ỏ n ằm t rê n m ứ c th o át n ư ớ c tự ch ảy ( T ) A H T K T k h ấu th eo l ớ p b ằn g A -1 A -2 H T K T k h ấu t h eo l ớ p b ằn g v ận t ải tr ự c ti ếp b ằn g c ơ g iớ i a. Ô t ô b . B ăn g t ải c. C áp t re o H T K T k h ấu t h eo l ớ p b ằn g , v ận t ải tr ên t ần g b ằn g c ơ g iớ i (m áy c h ất t ải h o ặc m á y ủ i) v à b ằn g t rọ n g l ự c q u a a. S ư ờ n n ú i b . M án g c. G iế n g + L ò b ằn g T h ỏ a m ãn h o àn t o àn K h ô n g t h ỏ a m ãn T h ỏ a m ãn t ừ n g p h ần T h ỏ a m ãn t ừ n g p h ần T h ỏ a m ãn t ừ n g p h ần K h ô n g t h ỏ a m ãn K h ô n g K h ô n g K h ô n g C ó C ó C ó N g o ài K h ô n g c ó K h ô n g c ó K h ô n g c ó K h ô n g c ó K h ô n g c ó T ự c h ảy T ự c h ảy T ự c h ảy T ự c h ảy T ự c h ảy T ự c h ảy B H T K T k h ấu th eo lớ p đ ứ n g B -1 B -2 H T K T k h ấu th eo lớ p đ ứ n g v ận ch u y ển đ á ra k h ỏ i g ư ơ n g b ằn g m á y ủ i v à q u a sư ờ n n ú i b ằn g t rọ n g l ự c. H T K T k h ấu th eo lớ p đ ứ n g v ận ch u yể n đ á ra k h ỏi g ư ơ n g b ằn g m áy x ú c ta y g ầu v à q ua s ư ờ n n ú i (b ờ m ỏ ) b ằn g t rọ n g l ự c K h ô n g t h ỏ a m ãn K h ô n g t h ỏ a m ãn C ó C ó K h ô n g c ó K h ô n g c ó T ự c h ảy T ự c h ảy C H T K T h ỗ n h ợ p A 1 v à A 2 A v à B S ự p h ố i h ợ p g iữ a h ai H T K T A 1 v ớ i A 2 v à A v ớ i B N h ó m m ỏ n ằm d ư ớ i m ứ c th o át n ư ớ c tự ch ảy ( D ) D H T K T k h ấu th eo lớ p b ằn g h o ặc l ớ p x iê n D -1 D -2 H T K T k h ấu t h eo l ớ p b ằn g v ận t ải tr ự c ti ếp b ằn g ô t ô h o ặc k ết h ợ p H T K T k h ấu t h eo l ớ p x iê n v ận t ải tr ự c ti ếp b ằn g ô t ô h o ặc k ết h ợ p T h ỏ a m ãn h o àn t o àn T h ỏ a m ãn h o àn t o àn K h ô n g K h ô n g N g o ài N g o ài v à tr o n g C ư ỡ n g b ứ c C ư ỡ n g b ứ c N h ó m m ỏ v ừ a n ằm t rê n v à dư ớ i m ứ c th o át nư ớ c tự c h ảy (T D ) E H T K T t ổ n g h ợ p E H T K T k ết h ợ p g iữ a cá c H T K T A , B v à D . T h ỏ a m ãn t ừ n g p h ần C ó N g o ài v à tr o n g T ự c h ảy v à cư ỡ n g b ứ c 11 3.3. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp cho các mỏ đá dùng làm vật liệu xây dựng nằm cao hơn mức thoát nước tự chảy 3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp mở vỉa 3.3.1.1. Dạng tuyến đường hào khi khai thác các mỏ đá thuộc nhóm địa hình (a) Khi khai thác các mỏ đá xây dựng khấu theo lớp bằng thuộc nhóm địa hình (a) thuận lợi hơn cả là sử dụng tuyến đường xoắn ốc khi vận tải bằng ô tô. Chiều cao của núi đá có thể mở vỉa bằng hào xoắn ốc phụ thuộc vào diện tích chân núi Sd (m2) và diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên St (m2), góc dốc trung bình của sườn núi γ (độ). Hx = - S , m . d tS Ctg (3.1) Các thông số của tuyến đường hào có ảnh hưởng đến khối lượng đào hào là chiều rộng nền hào b (m) và chiều cao hào hh (m), góc dốc bờ hào  (độ): hh = ) - sin( sin.sinb   , m (3.7) Sự phụ thuộc chiều cao hào vào chiều rộng nền hào, góc dốc trung bình của sườn núi thể hiện trên Hình 3.2. Từ Hình 3.2 ta thấy, nếu góc dốc trung bình của sườn núi từ 400 trở xuống thì chiều cao hào tăng từ từ; nhưng nếu góc dốc sườn núi lớn hơn 400 thì chiều cao hào tăng rất nhanh, điều đó cho thấy khả năng đào hào xoắn ốc trên sườn núi có độ dốc lớn bị hạn chế.  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³² 20 ³²  ³²  ³² C h iÒ u c ao c ñ a h µo ( m ) Gãc trung b×nh cña s-ên nói (®é) 28,6 16,4 b = 5m b = 7,5m 3.3.1.2. Dạng tuyến đường hào khi khai thác các mỏ đá xây dựng thuộc nhóm địa hình (b) Khi khai thác các mỏ đá thuộc nhóm này thường áp dụng tuyến đường hào hỗn hợp bao gồm hào chung có thể là hào đơn giản đào trong mỏ kết hợp với đắp Hình 3.2. Sự phụ thuộc chiều cao hào vào chiều rộng nền hào và góc dốc trung bình của sườn núi 12 ngoài mỏ. Từ đầu cuối của hào chung hay trên những chỗ thuận lợi, tiến hành đào các hào nhánh lượn vòng qua các eo núi để tiếp cận với chân các mỏm núi, cuối cùng là đào hào xoắn ốc để mở vỉa cho từng núi (Hình 3.3). 0010203 04050607 080 90 100 60504030201000 80 70 60 50 40 30 20 10 00 50 40 30 D E B C A 1 2 5 4 3 70 3.3.1.3. Dạng tuyến đường hào khi khai thác mỏ đá xây dựng thuộc nhóm địa hình (c) Khi áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô, có thể áp dụng hai phương án: Hào đơn giản chỉ bố trí dọc theo một bên của sườn núi, hoặc xoắn ốc qua hai đầu núi. Khi áp dụng HTKT khấu theo lớp đứng chuyển tải bằng máy xúc tay gàu hay máy ủi thì tuyến đường hào được xây dựng chủ yếu để cho thiết bị xúc chuyển di chuyển; tuyến đường hào chỉ có thể bố trí dọc theo một bên, còn bên sườn núi kia dùng để chuyển đá khi xúc. Sườn dốc thấp để bố trí hào, sườn dốc hơn dùng để vận chuyển đá từ trên xuống. 33.1.4. Dạng tuyến đường hào khi khai thác mỏ đá xây dựng thuộc nhóm địa hình (d) Nếu chiều dài sườn núi đủ lớn còn góc dốc không lớn, cho phép mở đường hào đơn giản hay lượn vòng thì có thể áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô. Khi không thể áp dụng được HTKT này thì áp dụng HTKT khấu theo lớp đứng, xúc chuyển bằng máy xúc tay gàu, lớp đứng xúc chuyển bằng máy ủi hoặc phần trên khấu theo lớp bằng còn phần dưới khấu theo lớp đứng. 3.3.2. Xác định diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên (mặt bằng bạt ngọn) Diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên phải thỏa mãn các điều kiện: - Đảm bảo khả năng hoạt động bình thường các thiết bị xúc bốc, vận tải khi tiến hành dọn đá trong quá trình bạt ngọn. Hình 3.3. Sơ đồ mở vỉa có thể áp dụng cho mỏ đá nhóm địa hình (b) (1), (2), (3), (4) và (5). Đoạn dải khấu đầu tiên khi tiến hành khai thác các mỏm núi B, A, C, D và E 13 - Đảm bảo khả năng đào hào lên đến độ cao cần mở vỉa. 3.3.2.1. Xác định diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên khi mở vỉa bằng hào xoắn ốc vận tải bằng ô tô (nhóm mỏ địa hình a) Xét trường hợp khó khăn nhất, đó là tuyến đường đào từ đường đồng mức này đến đường đồng mức kế trên đó (có chiều cao là h) tại đó bố trí mặt bằng khai thác đầu tiên phải đi qua hết một vòng xoắn ốc. Gọi rt là bán kính quy đổi của diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên: rt = ( ) 2 . h Kd ctg m i    (3.10) Khi đó, diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên tính theo điều kiện mở vỉa khi vận tải bằng ô tô là: St = rt2 , m2 (3.11) Khi sử dụng máy xúc tay gàu và ô tô để dọn đá bạt ngọn trên mặt bằng khai thác đầu tiên thì diện tích đó tối thiểu phải bằng (tính qua bán kính quy chuyển rt’). 2 5,023 ' oooq t LbmR r   , m (3.12) Diện tích mặt bằng tính theo rt’ bằng: St’ = r’t2, m2 (3.14) Trong đó: Kd - hệ số kéo dài tuyến đường;  - góc dốc trung bình của sườn núi, độ; i - độ dốc dọc của tuyến đường hào, đv; Rq - bán kính vòng tối thiểu của ô tô, m; mo - khoảng cách an toàn tính từ mép sườn núi đến vệt xe chạy m; bo - chiều rộng ô tô, m; Lo - chiều dài ô tô, m. Việc chọn diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên thông qua bán kính quy đổi rt và rt’, nếu trị số nào lớn hơn sẽ được chấp nhận. 3.3.2.2. Xác định diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên khi mở vỉa bằng hào xoắn ốc vòng qua hai đầu mỏ hay đơn giản khi khai thác mỏ nhóm địa hình (c) * Khi khai thác khấu theo lớp bằng vận chuyển bằng ô tô Trong điều kiện bình thường, chiều dài của mặt bằng khai thác đầu tiên có thể xác định gần đúng theo biểu thức: Lt = mR i h q , (3.15) Trong đó: h - chiều cao tầng khai thác, m; Còn chiều rộng của mặt bằng khai thác đầu tiên Bt = k 2 (Rq + mo), m (3.16) Trong đó: k - hệ số bổ sung. 14 * Khi khai thác khấu theo lớp đứng chuyển tải bằng máy xúc Chiều rộng tối thiểu của mặt bằng đầu tiên ít nhất phải bằng chiều rộng dải khấu còn chiều dài bằng chiều dài tối thiểu của luồng xúc. * Khi khai thác khấu theo lớp đứng chuyển tải bằng máy ủi Chiều dài tối thiểu của mặt bằng khai thác đầu tiên có thể xác định theo biểu thức 3.15, còn chiều rộng bằng chiều rộng dải khấu bình thường. 3.3.3. Nghiên cứu các HTKT có khả năng áp dụng 3.3.3.1. Nghiên cứu HTKT có khả năng áp dụng đối với nhóm mỏ theo địa hình (a) 1. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô Thuận lợi nhất là mở vỉa bằng hào xoắn ốc. Sau khi hoàn tất việc bạt ngọn và tạo được mặt bằng khai thác đầu tiên thì tiến hành chuẩn bị khai thác tầng đầu tiên bằng cách tạo nên đoạn dải khấu ban đầu. Vị trí thuận lợi nhất để đào đoạn dải khấu ban đầu là chỗ bắt đầu từ đoạn chân hào dốc đi lên mặt bằng bạt ngọn (Hình 3.7). 10 20 30 40 20 10 +50 m MÆt b»ng 3 4 5 2 1 b¹t ngän 2. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng xúc đất đá tại gương bằng máy chất tải sau đó vận chuyển theo tầng, theo sườn núi và dỡ vào ô tô nhận tải ở chân núi Khi trên mỏ chỉ có một máy chất tải làm việc, năng suất của mỏ sẽ bằng năng suất của máy chất tải, được xác định theo biểu thức: tbc dct ctxđ otx đ vi KH rt KEK Q 1000 60 ). . (2 .60   , m3/h 3.21) Còn tải trọng ô tô q0 được tính theo biểu thức: Hình 3.7. Sơ đồ tạo đoạn dải khấu ban đầu khi khai thác tầng 1. Đường đồng độ mức 2. Trục đường xoắn ốc 3. Đoạn dải khấu ban đầu 4. Máy xúc; 5. Ô tô 15 0 . 0 120 0,12 ( 1) ( ) d m tbo qct d xd ct tbc x d L T T v q KH K N t r v i Ek             , tấn (3.28) Trong đó: E – dung tích gàu của máy chất tải, m3; Hct - chiều cao núi tính tại thời điểm đang khai thác, m; rct - bán kính quy đổi của mặt bằng khai thác tại độ cao của núi đang khai thác tương ứng Hct; Kd - hệ số kéo dài tuyến đường, đv; vtbc - vận tốc trung bình của máy chất tải, km/h; Kot - hệ số hiệu quả tác nghiệp; Kx - hệ số xúc. Sự thay đổi năng suất của máy chất tải phụ thuộc vào chiều cao núi khai thác được minh họa trong Hình 3.9.  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³²  ³² ³²  ³² N ¨n g su Êt c ña m ¸y c hÊ t t ¶i (m 3 /h ) ChiÒu cao khai th¸c (m)  ³²  ³²  ³²  ³² 1 2 3 3. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng chuyển tải đất đá bằng máy chất tải hoặc máy ủi qua máng Khi sử dụng HTKT này có thể nâng được chiều cao khai thác, giảm khối lượng bạt ngọn, giảm được chiều dài hào mở mỏ; áp dụng thuận lợi với các núi đá có chu vi chân núi hạn chế. Nhược điểm là chỉ có thể bố trí một máng nên năng suất giảm. Nếu cho thời gian làm việc của máy chất tải trên tầng xúc đá đổ vào máng và thời gian máy xúc gầu cáp xúc hết đống đá dưới chân máng bằng nhau và bằng t; ta có thể xác đinh được năng suất và dung tích của máy chất tải và máy xúc gàu cáp: Qct = 60. . .d c x ot ck V E K k t T  , m3/h Hình 3.9. Sự thay đổi năng suất của máy chất tải (WA 600-3, E = 6,1m3) phụ thuộc vào chiều cao khai thác khi làm chức năng xúc - vận tải - dỡ hàng 1. Khi độ dốc đường hào i = 12% 2. Khi độ dốc đường hào i = 15% 3. Khi độ dốc đường hào i = 18%. 16 Từ đó: Ec = . 60 . . d ck x ot V T t K k m3 (3.41) Và: Qg = 60. . .g x otd cg E K KV t T  , m3/h Từ đó: Eg = . 60 . . d cg x ot V T t K k , m3 (3.42) Trong đó: Kx - hệ số xúc; Kot - hệ số hiệu quả tác nghiệp; Tck - thời gian chu kỳ làm việc của máy chất tải, ph; Tcg - thời gian chu kỳ xúc của máy xúc gàu cáp, ph. 3.3.3.2. Nghiên cứu khả năng áp dụng HTKT thuộc mỏ đá có địa hình nhóm (b) Những HTKT có thể áp dụng là: 1. Khi các đỉnh núi nằm cách nhau tương đối lớn, có điều kiện mở tuyến hào xoắn ốc lên đến độ cao bạt ngọn thì áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ô tô. 2. Trường hợp không đưa được ô tô lên tầng thì áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng, xúc và vận chuyển trực tiếp bằng máy chất tải, sau đó dỡ tải vào ô tô bố trí ở chân của mỏm núi. 3. Áp dụng HTKT khấu theo lớp bằng chuyển tải đất đá qua máng bằng máy chất tải. 4. Trong điều kiện sườn dốc ở chân núi lớn không thể làm đường hào để vận chuyển bằng ô tô thì có thể dùng máng để rót đá từ trên cao xuống. 3.3.3.3. Nghiên cứu khả năng áp dụng hệ thống khai thác chuyển tải bằng cơ giới các mỏ đá thuộc nhóm địa hình (c) và (d) Khi độ dốc của sườn núi không cho phép mở đường ô tô lên núi để khai thác với HTKT khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng tô tô thì áp dụng HTKT xúc chuyển hay gạt chuyển đá qua sườn núi. Trong thực tế người ta áp dụng HTKT hỗn hợp. Khối lượng đá khai thác được từ 1m dài dọc theo sườn núi với chiều rộng dải khấu là A (m) và chiều cao tầng h(m) tính theo đá nguyên khối bằng: V1 = A.h , m3 (3.58) 17 Khối lượng đá rơi tập trung dưới chân núi đảm bảo chiều cao đống đá cho phép Hcp (m) khi xúc tính cho 1m dài tính theo khối đặc: V2 = 2 cp r b H K = 2 0 0 ( - ctg ) 2K cpH ctg  = 2 2 cp r H K 0 0 sin( - ) sin sin     , m3 (3.59) Đương nhiên: V1 = V2, do đó: Ah = 0,5 2 cp H 0 0 sin( - ) sin .sin     . 1 rK = 0,5 2 cp H . 1 rK Chiều cao cho phép đống đá dưới chân tuyến nên lấy Hcp = 1,2 Hxmax (Hxmax - chiều cao xúc lớn nhất của máy xúc) và  = 0 0 sin( - ) sin .sin     , ta có: Ah = r 2 maxx K H..72,0  , m2 (3.61) A = h.K H..72,0 r 2 maxx  , m Việc tăng tích Ah có ý nghĩa rất quan trọng vì nó tăng được chiều cao tầng cũng như sử dụng tốt các thông số làm việc của máy xúc do đó nâng cao hiệu quả khai thác nói chung. Luận án đề nghị sử dụng phương án chiều rộng dải khấu A = Amin đảm bảo sự di chuyển của máy xúc khi khai thác dải khấu mới (A  Amin) để có chiều cao tầng lớn nhất; lúc đó chiều cao tầng bằng: hmax = rmin 2 maxx K.A H..72,0  , m (3.65) Thời gian di chuyển của máy xúc khi khai thác hết núi đá: Tdk = v Ltbn .1000 . h H tb . A B tb , giờ Trong đó: Btb - chiều rộng trung bình của núi đá, m. Ltbn - chiều dài trung bình của núi đá là (m) Htb - chiều cao trung bình của núi đá, m. Với một mỏ cụ thể thì Ltbn, Htb, Btb là xác định, vận tốc v phụ thuộc vào loại máy xúc sử dụng cũng biết trước, vậy thời gian di chuyển không của máy xúc tỷ lệ nghịch với tích số Ah. Tăng tích Ah sẽ giảm được Tdk. Trong bảng 3.8 giới thiệu chọn chiều cao tầng và chiều rộng dải khấu mong muốn đối với một số máy xúc có khả năng áp dụng 18 Bảng 3.8. Giới thiệu chọn chiều cao tầng h và chiều rộng dải khấu A đối với các kiểu máy xúc khác nhau TT Loại máy xúc làm việc dưới chân tuyến và trên tầng Dung tích gàu m3 Chiều cao xúc Hxmax, m Chiều cao tầng h, m Chiều rộng dải khấu A, m Đường kính lỗ khoan áp dụng, mm 1 MXTL gàu thuận CAT-5680 (Mỹ sx) 5,2 11,12 10,0 6,88 105 2 MXTL gàu thuận ЭҐ-6 (Nga sx) 6,0 13,0 12,0 7,8 127 3 Máy xúc tay gàu kiểu xây dựng Э2505-XD-2 (Nga sx) 2,5-3,2 10,0 8,0 7,0 105 3.3.4. Nghiên cứu áp dụng tiêu chí lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp Trong trường hợp các phương án đem so sánh tương đối đơn giản, thời gian khai thác không lớn thì sử dụng tiêu chí. Ci = Cki + Ed.Ki, đ/m3 min (3.71) Trong đó: Ci - Chi phí tính chuyển để khai thác 1m3 đá nguyên khai theo phương án thứ i, đ/m3; Cki - Chi phí để khai thác 1m3 đá nguyên khai theo phương án thứ i, đ/m3; Ed - Hệ số định mức hiệu quả vốn đầu tư; Ki - suất đầu tư cơ bản, đ/m3. Trong trường hợp các phương án đem so sánh tương đối phức tạp, thời gian khai thác lớn thì dùng tiêu chí giá trị hiện tại thực NPV để đánh giá: NPV =   n 0t ttt a)C - G(  max và NPV  0 (3.72) Trong đó: at - Hệ số chiết khấu tại năm thứ t, Gt - Luồng tiền mặt thu tại năm thứ t, Ct - Luồng tiền mặt chi tại năm thứ t. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1. Luận án đã nghiên cứu, tiến hành phân loại kiểu mỏ theo điều kiện địa hình và kích thước của nó trong không gian, làm cơ sở cho việc lựa chọn HTKT và đồng bộ thiết bị. 2. Hoàn thiện, nghiên cứu bổ sung một số vấn đề về lý thuyết và thực tế thiết kế và đưa ra phương pháp tính toán cụ thể trong lĩnh vực mở vỉa, các thông số của HTKT, trình tự chuẩn bị tầng đối với những công nghệ khai thác đặc trưng khi khai thác các mỏ đá kiểu đồi núi. 19 L L L A ß ß A   d d m d h o H o t B H B ß ß    B  t o d m h o CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP VỀ QUẢN LÝ NHẰM ĐẢM BẢO SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG NGÀNH KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG Ở NƯỚC TA 4.1. Những đề xuất cụ thể về các phương thức cấp giấy phép khai thác Quy mô trữ lượng đem đấu giá quyền khai thác không thể lấy tùy ý mà phải nằm trong một giới hạn nào đó đảm bảo cho doanh nghiệp mỏ thu được lợi nhuận; phức tạp nhất là đối với các mỏ nằm dưới mức thoát nước tự chảy. Vxdh (G - C) = max và Vxdh (G - C) > 0 (4.1) Trong đó: Vxdh - Quy mô trữ lượng đá hợp lý mà doanh nghiệp phải trả tiền cấp quyền khai thác khoáng sản; G - Giá trị của một đơn vị đá xây dựng được khai thác (đá nguyên khối), đ/m3; C - Tổng chi phí để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng đ/m3. Giá trị Vxdh được xác định từ khối lượng đá xây dựng Vxd nào đó nằm trong biên giới mỏ. Trị số Vxd được tính trên cơ sở chọn trước kích thước đáy mỏ; đảm bảo để thiết bị mỏ và vận tải hoạt động được bình thường ở mức độ tối thiểu; phụ thuộc chủ yếu váo chiều sâu khai thác (Hình 4.1). 4.1.1. Xác định khối lượng đá xây dựng Vxd Hình 4.1. Sơ đồ xác định khối lượng đá xây dựng Vxd 20 Công thức cuối cùng xác định khối lượng đá xây dựng Vxd: Vxd= ' 2 2 2 0 d 0 d d d 0 0 02 H ( L ) 'H S (B ' L ) ' 3 d d d dS B H S S H H                (4.9) Trong đó: Bd -chiều rộng đáy mỏ, m; Ld chiều dài đáy mỏ, m; Sd -diện tích đáy mỏ, m2; H0 -chiều sâu khai thác của mỏ, m; 1 -góc dốc của bờ mỏ về phía vách, độ; 2 -góc dốc của bờ mỏ về phía trụ, độ; d -góc dốc hai bờ đầu mỏ, độ;  = ctg1 + ctg2; ' = 2ctgd. 4.1.2. Xác định khối lượng đất phủ nằm trên đá xây dựng Công thức tính khối lượng đất phủ nằm trên mặt mỏ: Vp = 2 20 t 0 h ( B ) 2ht tS ctg L ctg      h0, m 3 (4.15) Trong đó: Bt -chiều rộng phía trên của mỏ tính theo đá xây dựng, m; Lt - chiều dài phía trên của mỏ tính theo đá xây dựng, m; St -diện tích mặt trên của mỏ, m2;  -góc ổn định của đất tầng phủ, độ; h0 -chiều dày lớp đất phủ, m. 4.1.3. Xác định chi phí khai thác và chế biến đá xây dựng Công thức tổng quát: Cxd = Ckn+Cxb+Cvt+Cns+Ctn+Cd+Cmt+Cg+Ctp+Cq+Ck, đ/m3 (4.16) Trong đó: Chi phí để khai thác và chế biến 1m3 đá xây dựng (Cxd) gồm: chi phí khoan nổ mìn (Ckn), xúc bốc (Cxb), vận chuyển (Cvt), nghiền sàng (Cns), chi phí thoát nước mặt và nước ngầm (Ctn), đền bù hay thuê đất phục vụ khai thác (Cd), bảo vệ môi trường (Cmt), tiền cấp quyền khai thác (Cg), các loại thuế và phí (Ctp), chi phí quản lý (Cq) và chi phí khác (Ck): Mặt khác, chi phí này cũng được xác định theo biểu thức: Cxd = A + B đồng/m3 (4.30) Trong đó: A - Phần chi phí không phụ thuộc vào độ sâu khai thác, đ/m3; B - Phần chi phí phụ thuộc vào độ sâu khai thác, đ/m3; B = 0,5[Bd + Ld + 2hoctg + i K. h d0 ] + 0,5[ i K d + 0,5 (ctg1 + ctg2 + 2 ctgd] + L 1000 cS  xd dmoooomm bn d oo V ShHhHPS C A SmFhH ].)(5,0)(35,0 [) 36590 ( 2 )( 2    đ/m3 (4.29) Trong đó: Sm - diện tích mặt mỏ, m2; i - độ dốc dọc của đường hào, đv. 4.1.4. Trình tự tính toán xác định quy mô trữ lượng đá xây dựng hợp lý Phương pháp xác định giá trị Vxdh cũng giống như việc xác định chiều sâu khai thác hợp lý của mỏ khi biết trước kích thước của đáy mỏ. Khi đã xác định được 21 chiều sâu hợp lý sẽ xác định được khối lượng đá xây dựng được khai thác trong phạm vi chiều sâu đó và kích thước mỏ trên mặt đất. Lợi nhuận thu được từ việc khai thác đá gồm hai phần: Phần chỉ riêng khai thác đá xây dựng L1 và phần tính riêng cho việc khai thác và sử dụng lớp đất phủ L2. Tổng lợi nhuận chung: L = L1 + L2> 0 và Trong đó: L1 = Vxd(G - C) L2 = Vp(Gp - Cp) Trong đó Gp và Cp - giá trị và chi phí toàn bộ để bóc 1m3 đất phủ. Khi sử dụng phương tiện tin học để giải bài toán thì sơ đồ khối có dạng (Hình 4.2). Hình 4.2. Sơ đồ khối xác định quy mô trữ lượng đá xây dựng hợp lý dùng để đấu giá quyền khai thác khoáng sản 22 Trên cơ sở sơ đồ khối nêu trên, Luận án đã xây dựng phần mềm tính toán trữ lượng mỏ hợp lý để đấu giá quyền khai thác khoáng sản. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ C# ở dạng tối giản nhất. Sau khi các thông số tính toán được nhập thì chương trình sẽ truy xuất ra các Bảng (4.1), (4.2) và (4.3) để có thể quản lý, lưu trữ, đáp ứng được yêu cầu tham khảo dễ dàng nhất. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM XÁC ĐỊNH TRỮ LƯỢNG MỎ HỢP LÝ Chạy chương trình  Tại thanh Menu vào mục “Tính toán”  Nhập số liệu vào chương trình 23  Chọn xuất ra từng bảng tổng hợp kết quả. Trong quá trình này lựa chọn thư mục đích để lưu kết quả. 4.2. Những đề xuất cụ thể về công tác quản lý nhà nước 4.2.1. Quản lý theo quy hoạch Quản lý các hoạt động khai thác trên cơ sở quy hoạch phê duyệt. Liên kết các mỏ nhỏ riêng biệt nằm liền kề thành mỏ lớn. 4.2.2. Tổ chức công tác thanh tra tổng hợp trên cơ sở “Bảng tự kiểm tra” Giai đoạn thứ nhất: Tính từ lúc cấp giấy phép khai thác đến lúc dự án kết thúc thời kỳ xây dựng cơ bản và đưa mỏ vào sản xuất. Giai đoạn thứ hai: Giai đoạn sản xuất bình thường của mỏ:. Giai đoạn ba: Giai đoạn kết thúc khai thác mỏ. Xây dựng hình thức kiểm tra theo “Bảng tự kiểm tra”. 4.2.3. Nghiên cứu xây dựng cơ chế phối hợp kiểm tra hoạt động khai thác đá xây dựng giữa các ngành và giữa trung ương với địa phương Ban hành quy chế phối hợp, trao đổi thông tin, báo cáo định kỳ; Kiện toàn tổ chức cơ quan quản lý nhà nước về khoáng sản. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1. Việc cấp phép cần được cân nhắc để đảm bảo sự hoạt động bình thường của mỏ. 2. Cần có chính sách khuyến khích để hợp tác cùng khai thác trên một diện tích lớn, tạo điều kiện áp dụng kỹ thuật khai thác tiến bộ. 3. Tiếp tục bồi dưỡng, nâng cao trình độ, năng lực đội ngũ cán bộ làm công tác quản lý nhà nước về khoáng sản. 4. Cần có sự thống nhất giữa các cơ quan trung ương và giữa trung ương với địa phương trong việc thanh tra, kiểm tra trên cơ sở xây dựng nội dung “Bảng tự kiểm tra” 5. Sử dụng phần mềm tính toán trữ lượng mỏ để quyết định quy mô mỏ. KẾT LUẬN 1. Luận án đã tiến hành tổng kết, đánh giá các công nghệ khai thác đá xây dựng trong những điều kiện khác nhau ở trong nước và nước ngoài; trên cơ sở đó, hoàn thiện, lựa chọn các giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện cụ thể ở Việt Nam. 2. Đã tiến hành phân loại kiểu mỏ theo điều kiện địa hình và kích thước của nó trong không gian, làm cơ sở cho việc chọn công nghệ khai thác và đồng bộ thiết bị. Đã tiến hành nghiên cứu phân loại HTKT các mỏ đá dùng làm VLXD theo các dấu hiệu có tính chất đặc thù, thể hiện đầy đủ các yếu tố 24 cần phải khảo sát và cân nhắc khi lựa chọn HTKT...Hoàn thiện, nghiên cứu bổ sung một số vấn đề về lý thuyết và thực tế thiết kế trong lĩnh vực mở vỉa, xác định diện tích mặt bằng khai thác đầu tiên, phương pháp tạo đoạn dải khấu ban đầu khi chuyển sang khai thác tầng mới, lựa chọn các thông số của HTKT như chiều cao tầng, chiều rộng dải khấu khi áp dụng HTKT khấu theo lớp đứng chuyển tải bằng cơ giới. 3. Đề xuất các phương án cấp mỏ với các tiêu chí cụ thể nhằm tạo điều kiện cho doanh nghiệp mỏ áp dụng tiến bộ kỹ thuật vào khai thác, đảm bảo an toàn tận thu tối đa tài nguyên, bảo vệ môi trường, gắn với quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội của vùng nói chung và quy hoạch khoáng sản nói riêng. Để khắc phục tình trạng xé lẻ khu mỏ, khai thác chồng chéo, cần có chính sách cụ thể và vận động các doanh nghiệp mỏ khai thác nhỏ lẻ gần nhau lập thành các cơ sở sản xuất lớn, có đủ khả năng áp dụng các công nghệ khai thác có hiệu quả và an toàn, đảm bảo tận thu tối đa tài nguyên và bảo vệ môi trường. Cán bộ chuyên trách cần được trang bị kiến thức về công nghệ khai thác mỏ nhằm nâng cao hiệu quả công tác, đảm bảo thực thi pháp luật. 4. Công tác thanh tra, kiểm tra hoạt động khai thác khoáng sản cần tiến hành theo 03 giai đoạn như Luận án đã đề xuất, mỗi giai đoạn có các nội dung cụ thể, nhằm đảm bảo sự hoạt động bình thường và có hiệu quả của doanh nghiệp mỏ. Nên áp dụng hình thức kiểm tra theo “Bảng tự kiểm tra”. KIẾN NGHỊ 1. Đề nghị Bộ Tài nguyên và Môi trường kiến nghị Chính phủ đổi mới chính sách cấp mỏ. Cơ sở của việc đổi mới là mỏ phải có đủ không gian để hoạt động được bình thường và đủ thời gian để hoạt động có hiệu quả. 2. Sắp xếp, tổ chức lại mạng lưới các mỏ nhỏ nằm liền kề thành những mỏ có quy mô lớn hơn, tạo ra các doanh nghiệp có đủ năng lực về tài chính để áp dụng kỹ thuật khai thác tiến bộ, mang lại hiệu quả kinh tế và xã hội lớn hơn, bảo vệ môi trường tốt hơn. 3. Đối với các mỏ dự định đầu tư mới, hoặc cải tạo theo hướng cơ giới hóa toàn phần, cần ưu tiên áp dụng các thiết bị mỏ và vận tải có tính cơ động cao, hoạt động tốt trong điều kiện địa hình phức tạp, khi phối hợp chúng trong các sơ đồ công nghệ khai thác khác nhau. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CÔNG BỐ 1. Hoàng Cao Phương, Nguyễn Xuân Quang (2011), “Hiện trạng khai thác cát trắng vùng Quảng Nam - Thừa Thiên Huế và định hướng phát triển bền vững”, trang 36-38, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 3-2011; 2. Hoàng Văn Khoa, Hoàng Cao Phương, Nguyễn Xuân Quang (2011), “Tổng quan về tài nguyên Khoáng sản Việt Nam”, trang 39-42, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 3 - 2011. 3. Hoàng Cao Phương, Nguyễn Xuân Quang (2011), “Một số nội dung của Luật Khoáng sản năm 2010”, trang 50-52, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 4-2011; 4. Hoang C. Phuong, Nguyen X. Quang, Bui X. Nam (2010), “Curent situation of white sand mining in Quang Nam and Thua Thien Hue provinces and orientations for sustuainable development”, Water Resource Protection and Management, GAGGroup Workshop, pp. 16 - 22. 5. Hoàng Cao Phương và nnk (2012), “Một số giải pháp quản lý hoạt động khai thác cát khu vực sông Thái Bình và sông Kinh Thầy thuộc tỉnh Hải Dương”, trang 53-54 và 57, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 2-2012; 6. Hoàng Cao Phương, (2013), “Tình hình cấp phép hoạt động khoáng sản của Bộ Tài nguyên và Môi trường 6 tháng đầu năm 2013”, trang 18-21, Đặc san Khoáng sản số 2-2013. 7. Hoàng Cao Phương, (2013), “Công tác cấp phép hoạt động khoáng sản năm 2013 và một số định hướng trong năm 2014”, trang 22-26, Đặc san Khoáng sản số 3-2013; 8. Hoàng Cao Phương, (2014), “Nâng cao chất lượng trông công tác tiếp nhận, thẩm định hồ sơ cấp phép hoạt động khoáng sản”, trang 10-12, Đặc san Khoáng sản số 1-2014; 9. Trần Mạnh Xuân, Hoàng Cao Phương, (2014), “Quản lý, khai thác và sự hoạt động hiệu quả của mỏ lộ thiên khai thác đá vật liệu xây dựng hướng tới sự phát triển bền vững”, trang 69-73, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 5 - 2014. 10. Hoàng Cao Phương, (2014), “Một số vấn đề phân loại hệ thống khai thác các mỏ dùng làm vật liệu xây dựng”, trang 42-45, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 5 - 2014. 11. Hoàng Văn Khoa, Hoàng Cao Phương, (2015), “Quản lý, cấp phép khai thác đá vôi làm nguyên liệu xi măng và sản xuất đá vôi công nghiệp ở Việt Nam”, trang 89-91, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 3 - 2015. 12. Hoàng Cao Phương, Lương Văn Hùng, (2015), “Thực trạng và định hướng công nghệ khai thác các mỏ đá vôi nguyên liệu xi măng ở Việt Nam”, trang 85-88, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 3 - 2015. 13. Trần Mạnh Xuân, Hoàng Cao Phương, (2015), “Sử dụng thiết bị cơ động và công nghệ linh hoạt để khai thác các núi đá xây dựng có địa hình phức tạp và kích thước hạn chế”, trang 1-3 và 22, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 3 - 2015. 14. Trần Mạnh Xuân, Hoàng Cao Phương, (2015), “Tình hình cấp giấy phép hoạt động khoáng sản sau thực thi Luật Khoáng sản năm 2010 - Thực trạng và giải pháp”, trang 115-118, Tạp chí Công nghiệp mỏ số 4 - 2015.