Khả năng khai thác hầm lò ở mỏ đồng Sin Quyền - Các vấn đề quan tâm giải quyết
Theo thiết kế kỹ thuật, mỏ được khai thác bằng phương pháp lộ thiên trong 19 năm đầu với khối lượng quặng 22 triệu tấn; phần khai thác lộ thiên kết thúc ở mức -80, Trữ lượng còn lại, một phần nằm ở trụ bảo vệ suối, phần còn lại sẽ được khai thác bằng phương pháp hầm lò trong thời gian 20 năm sau. Phương pháp khai thác hỗn hợp giữa lộ thiên và hầm lò đã được áp dụng khá phổ biến ở nước ngoài, nhất là đối với các khoáng sàng dốc đứng và chiều sâu phân bố lớn. Riêng ở Việt Nam , phương pháp này mới chỉ được đề cập trong một dự án quy hoạch khai thác mỏ. Vấn đề khai thác hầm lò sau khi kết thúc khai thác lộ thiên ở mỏ đồng Sin Quyền cũng mới chỉ được đề cập rất sơ bộ trong Báo cáo nghiên cứu khả thi. Hiện chưa có nghiên cứu nào về mối quan hệ giữa khai thác lộ thiên và hầm lò nên chưa xây dựng được kế hoạch khai thác dài hạn, chưa có giải pháp tổng thể để giữ ổn định công suất và sản lượng khai thác, chưa có giải pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn trong khai thác hầm lò dưới moong lộ thiên. Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng khai thác triệt để tài nguyên. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi nêu một số vấn đề có liên quan đến khả năng khai thác hầm lò dưới mỏ lộ thiên ở mỏ đồng Sin Quyền.
1. Điều kiện tự nhiên của mỏ đồng Sin Quyền
Mỏ đồng Sin Quyền là một phần đới quặng Sin Quyền có nguồn gốc nhiệt dịch, chiều dài khoảng 4.000 m, rộng khoảng 800 m, gồm 17 thân quặng, trong đó có 6 thân quặng chủ yếu là 1, 1a, 2, 3, 4 và 7, có trữ lượng chiếm 96,52% tổng trữ lượng toàn mỏ. Hình thái thân quặng dạng mạch, dạng thấu kính, dạng túi. Các thân quặng chủ yếu phân bố trong đá biến chất trao đổi và đá gơnai boitit, có độ cứng f = 8 - 11 nằm gần như song song với nhau, được duy trì theo chiều sâu, lớn nhất là -350 m (thân quặng 3). Quy mô của thân quặng tương đối lớn, chiều dày tương đối ổn định từ 3,5 - 14m. Góc cắm của các thân quặng 82 0C, gần như thẳng đứng.
Cấu tạo quặng gốc (quặng sunfua) gồm dạng dải, dạng xâm nhiễm, dạng cục đặc xít, dạng dăm kết, dạng mạch nhỏ và dạng mạng mạch. Thành phần có ích của quặng có Cu, Au, Ag, Fe, S, đất hiếm… Đá vây quanh chủ yếu của thân quặng là đá gơnai biotiti bị migmatit hoá, nằm ở bên phần rìa thân quặng và trong thân quặng, đá vỡ vụn, không ổn định. Chiều dày đới đá biến chất trao đổi chứa quặng khá lớn, từ 0,5 - 100m, đá gốc ổn định. Đá horblendit chiếm tỷ lệ tương đối nhỏ, đá đặc xít, khá rắn chắc. Đá phiến thạch anh xerixit cách thân quặng tương đối xa, nhưng là đá chủ yếu hình thành bờ dốc cuối cùng.
Vùng mỏ ở đới núi thấp ven sông Hồng, cách sông Hồng 500 - 1000m, độ cao tuyệt đối từ +100 đến + 400m. Lượng mưa trung bình hàng năm vùng 1.798 mm, lượng mưa ngày lớn nhất 212 mm. Suối Ngòi Phát là suối lớn nhất khu mỏ, chạy cắt ngang, chia mỏ thành 2 khu: khu Đông và khu Tây, lưu lượng lớn nhất đạt 300 m3/s; mực nước bình thường là +85 đến +87m, những ngày mưa lũ lớn, nước suối dâng lên tới mức +97m.
Tầng chứa nước đá phiến xerixit, đá phiến thạch anh paleozoi phân bố ở Đông Bắc vùng mỏ. Đa số lỗ khoan đã gặp nước áp lực. Chiều dày đới phong hoá 110 – 120 m, hệ số thẩm thấu 0,7 - 2,0 m/ngđ, chứa nước phong phú.
Vùng lân cận thân quặng hình thành đới chứa nước, có thể nằm gần như trùng hợp với thân quặng. Theo đường phương thân quặng, tầng chứa nước giảm từ Bắc xuống Nam, sâu nhất có thể đạt tới -200m và sâu hơn, hệ số thẩm thấu 0,01 - 0,904 m/ngđ, lớn nhất là 2,806 m/ngđ. Lượng nước chảy vào khai trường lộ thiên theo tính toán của Công ty Cổ phần hữu hạn Xây dựng Kim loại màu Trung Quốc (NFC) mùa mưa là 7.000 m3/ ngđ, mùa lũ lớn nhất tới 33.500 m3/ngđ.
2. Điều kiện khai thác hầm lò mỏ đồng Sin Quyền
Từ trước năm 1975 đã có nhiều công trình nghiên cứu về điều kiện khai thác và phương pháp khai thác mỏ đồng Sin Quyền (nghiên cứu của các viện CHDC Đức và Bungari). Các báo cáo kinh tế - kỹ thuật khai thác trong thời kỳ này chọn phương pháp khai thác hầm lò. Trong thiết kế sơ bộ do Viện NIPRORUDA (Bungari) lập năm 1979, công tác khai thác được tiến hành bằng phương pháp hầm lò, giai đoạn 1 khai thông bằng lò bằng, giai đoạn 2 bằng giếng đứng, độ sâu kết thúc khai thác hầm lò ở mức -350. Công suất khai thác là 2 triệu tấn quặng/ năm.
Khả năng khai thác hầm lò như đã đề cập trong “báo cáo nghiên cứu khả thi Tổ hợp đồng Sin Quyền Lào Cai” do NFC lập năm 2000 là tới mức -350 khu Đông và -50 khu Tây. Tuy nhiên, Báo cáo không đưa ra tính toán cụ thể mà chỉ có lưu ý là giai đoạn khai thác hầm lò cần được nghiên cứu trong một dự án khác.
Trong “Dự án khai thác mở rộng và nâng công suất mỏ đồng Sin Quyền” do Công ty Tư vấn đầu tư Mỏ và Công nghiệp - TKV đã đưa ra xem xét 2 phương án:
- So sánh khai thác lộ thiên và khai thác hầm lò;
- Khai thác tối đa bằng phương pháp lộ thiên.
Kết quả tính toán cho thấy, khi so sánh khai thác lộ thiên với khai thác hầm lò thì biên giới kết thúc khai thác mỏ lộ thiên hợp lý ở mức -152m, tổng khối lượng quặng khai thác 33,8 triệu tấn sau khi đã nắn suối Ngòi Phát về phia Tây để khai thác quặng ở trụ bảo vệ suối.
Tuy nhiên, khi khai thác lộ thiên khu Đông tới mức -152m cần phải để lại trụ bảo vệ giữa đáy khai trường lộ thiên và các công trình hầm lò tối thiểu là 100 m. (Theo các nhà khoa học CHLB Nga khi khai thác hầm lò dưới hồ nước thì trụ bảo vệ có chiều dày H = 20 - 40Sm vớiSm là tổng chiều dày của các vỉa được khai thác hầm lò - chỉ dẫn ghi trong thuyết minh Dự án). Khi đó trữ lượng quặng còn lại dưới mức 252 m rất khó khai thác. Hay nói cách khác, nếu chỉ khi kết thúc khai thác lộ thiên mới chuyển sang khai thác hầm lò thì khả năng khai thác hầm lò sau khi khai thác lộ thiên tới mức -152 m là khó khả thi.
Trữ lượng quặng còn lại dưới mức -152m là 19,7 triệu tấn. Ngoài ra, triển vọng quặng tồn tại dưới mức -350 là hoàn toàn khả quan. Với trình độ công nghệ và tiến bộ kỹ thuật trong khai thác mỏ hiện nay thì việc khai thác hầm lò đến độ sâu dưới -350m là hoàn toàn khả thi. Vấn đề được đặt ra là cần có giải pháp để khai thác và khai thác triệt để phần trữ lượng này khi phía trên là moong lộ thiên rất rộng, sâu và chứa đầy nước.
3. Các vấn đề cần quan tâm giải quyết khi khai thác hầm lò
Để khai thác triệt để phần trữ lượng dưới sâu mỏ đồng Sin Quyền, theo chúng tôi cần có các giải pháp sau:
1. Giải pháp đầu tiên và quan trọng nhất: để khai thác khối trữ lượng dưới mức -152 thì cần để lại trữ lượng bảo vệ khá lớn, từ 100 m trở lên. Vì vậy, giai đoạn đầu khai thác lộ thiên chỉ nên tiến hành đến mức nào đó (mức cụ thể cần có tính toán), sau đó chuyển sang khai thác hầm lò. Sau khi kết thúc khai thác hầm lò thì trở lại khai thác trụ bảo vệ bằng phương pháp lộ thiên. Khi đó, moong lộ thiên chưa rộng và chưa sâu dung tích chứa nước còn nhỏ, mức độ ảnh hưởng của nước mặt tới khai thác hầm lò sẽ giảm đáng kể.
2. Khai thông mỏ bằng giếng đứng và hệ thống lò vận chuyển đi trong đá dọc theo đường phương, ở cả hai bên vách và trụ; các lò vận chuyển nối với nhau bằng lò xuyên vỉa, đảm bảo vận tải quặng và đất đá theo đường một chiều. Sử dụng hệ thống khai thác theo lớp ngang kết hợp với chèn. Đất đá chèn là đất đá thu được khi đào lò và quặng đuôi thải của nhà máy tuyển, phần còn thiếu được lấy từ bãi thải đá lộ thiên. Hệ thống khai thác này cho phép khai thác triệt để quặng vì không cần để lại trụ bảo vệ. Ngoài ra còn giải quyết được lượng đất đá khi đào lò và bãi thải quặng đuôi hiện đang là vấn đề tồn tại ở mỏ.
3. Tiến hành việc tháo khô mỏ cùng với quá trình đào lò chuẩn bị mà không cần có biện pháp đặc biệt. Công tác chuẩn bị khai thác cần vượt trước công tác khai thác trung bình là 2 năm. Ngoài ra cần tháo khô triệt để nước ở moong khai thác lộ thiên bằng các trạm bơm công suất lớn để nước mặt không làm ảnh hưởng tới khai thác hầm lò.
4. Nắn suối Ngòi Phát sâu về phía khai trường khu Tây, qua khu vực không có khai thác hầm lò. Khi đó có thể khai thác triệt để quặng ở trụ bảo vệ suối và giảm ảnh hưởng của nước suối Ngòi Phát đến khai thác hầm lò.
5. Để giữ ổn định công suất và sản lượng mỏ trong giai đoạn chuyển từ khai thác lộ thiên sang hầm lò cần kết hợp khai thác hầm lò ở khu trung tâm mỏ đồng Sin Quyền với khai thác lộ thiên ở khu vực phân vùng V hoặc các vùng lân cận và sử dụng các bãi chứa quặng cho nhà máy tuyển. Ngoài ra, công suất khai thác hầm lò theo tính toán của Viện NIPRORUDA có thể đạt 2 triệu tấn quặng. Như vậy sẽ cho phép khai thác ở những thời điểm có lượng nước chảy vào mỏ lớn nhất mà vẫn đảm bảo công suất 1,2 triệu tấn quặng/ năm.
6. Cần nghiên cứu khả năng khai thác hầm lò phần trữ lượng ngoài ranh giới khai trường lộ thiên theo đường phương bằng cách đào lò từ bờ mỏ lộ thiên (lò dọc vỉa hoặc giếng nghiêng). Ở mỏ đồng Sin Quyền, phần trữ lượng này rất đáng kể, nhất là ở vùng tiếp giáp với khu trung tâm về phía Đông Nam , nơi các thân quặng bị vót nhọn. Do mở vỉa và khai thác bằng các lò đi trong quặng nên chi phí chuẩn bị khai thác thấp, dẫn đến giá thành khai thác thấp.
Để chuyển tiếp một cách có hiệu quả từ khai thác lộ thiên sang hầm lò, ngay từ bây giờ cần tiến hành các công việc sau:
1. Tiến hành thăm dò nâng cấp toàn bộ các khối trữ lượng cấp C2 ở dưới sâu lên cấp C1 (trữ lượng cấp C2 là 29,6 triệu tấn). Công việc này đòi hỏi thời gian từ 2 – 3 năm và chi phí lên đến hàng chục tỷ đồng.
2. Trên cơ sở trữ lượng tài nguyên đã được đánh giá lại, lập biểu đồ chế độ công tác mỏ giai đoạn chuyển tiếp, xác định kích thước và vị trí các trụ bảo vệ, lựa chọn sơ đồ khai thông mở vỉa và vận chuyển hợp lý, lập biện pháp thoát nước, tháo khô đáy mỏ lộ thiên.
3. Nghiên cứu phương án nắn suối Ngòi Phát và tiến hành nắn suối, hạn chế ảnh hưởng của nước mặt đến công tác khai thác lộ thiên hiện tại và khai thác hầm lò sau này.
Hiệu quả chuyển đổi từ khai thác lộ thiên sang hầm lò phụ thuộc rất nhiều vào sự chọn thời điểm chuyển tiếp. Nếu không nghiên cứu chuyển giai đoạn từ khi đang tiến hành khai thác lộ thiên thì hiệu quả chuyển đổi sẽ rất thấp và gây ra lãng phí tài nguyên.
Trong tình hình tài nguyên thuộc quyền quản lý của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam còn lại không nhiều và điều kiện phát triển mỏ mới còn hạn chế, việc nghiên cứu khả năng khai thác triệt để trữ lượng khoáng sản nói chung và trữ lượng quặng đồng ở mỏ đồng Sin Quyền nói riêng có ý nghĩa rất lớn và mang tính cấp bách.
