Giáo trình Hình học mỏ: Phần 2 - ThS. Ngô Thị Hài

Phần 2 của giáo trình Hình học mỏ tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: hình học hóa khoáng sản có ích dạng phẳng (tấm); hình học hóa sự phân bố tính chất vật chất khoáng sản có ích; các thông số phục vụ tính trữ lượng; các phương pháp tính trữ lượng; thống kê khối lượng tài nguyên mất mát và làm nghèo quặng;... Mời các bạn cùng tham khảo!

a.Vị trí vỉa trong không gian mà ở đấy ta đã tiến hành đo đạc, thăm dò b.Góc phương vị và góc dốc của bề mặt vỉa

c.Chiều sâu của vỉa

d.Chiều dày của vỉa

Thành phần thế nằm của vỉa có thể được xác định trực tiếp hoặc gián tiếp

5.1.2 Một số định nghĩa :

- Đường phương của vỉa là đường nằm ngang trong mặt phẳng vách hoặc mặt phẳng trụ vỉa Tập hợp các đường phương ở những độ cao khác nhau cho phép ta mô tả dạng vỉa bằng các đường đồng mức

Hướng đường phương của vỉa là hướng mà khi nhìn về phía ấy thì độ dốc xuôi về phía phải đường phương

- Đường dốc của vỉa vuông góc với đường phương

- Chiều dày của vỉa theo hướng cho trước là khoảng cách giữa vách và trụ vỉa theo hướng đó

- Chiều sâu của vỉa tại một điểm cho trước là khoảng cách từ mặt đất đến điểm ấy và được ký hiệu là h

-Đường lộ vỉa là đường có độ sâu của vỉa h = 0 hoặc bằng chiều dày lớp đất bồi

5.2 XÁC ĐỊNH TOẠ ĐỘ ĐIỂM LỖ KHOAN GẶP VỈA

Khi xác định toạ độ điểm lỗ khoan gặp vỉa , ngoài các đại lượng : toạ độ miệng lỗ khoan (x0, y0, z0), góc nghiêng (), góc phương vị (), chiều dài trục lỗ khoan (L), ta cần phải biết độ cong trục lỗ khoan

Do nhiều nguyên nhân về địa chất, dụng cụ và kỹ thuật khoan mà trục lỗ khoan có thể bị cong theo hướng dốc hoặc hướng nằm ngang (góc phương vị)

Để xác định xem lỗ khoan cong theo hướng nào , ta phải xác định góc phương vị () và góc dốc () của trục lỗ khoan tại từng điểm trên trục lỗ khoan bằng dụng cụ riêng gọi là máy đo độ cong lỗ khoan.(Dụng cụ điều khiển mũi khoan, tiếng Nga gọi là klin , dụng cụ kiểm tra các lỗ khoan gọi là karôta)

Nếu lỗ khoan đi qua những lớp đất đá khác nhau với chiều dày lớn thì điểm

đo là chỗ tiếp giáp của các lớp đất đá

Độ cong lỗ khoan có thể xảy ra 3 trường hợp : Trục lỗ khoan là đường thẳng

; trục lỗ khoan cong trong mặt phẳng đứng ; trục lỗ khoan cong cả trong mặt phẳng đứng , cả trong mặt phẳng ngang

Dưới đây ta xét từng trường hợp trên :

5.2.1.Trường hợp trục lỗ khoan là đường thẳng :

(Góc phương vị  và góc dốc  của trục lỗ khoan không thay đổi)

43

Giả sử từ điểm O (Xo , Yo , Zo ), khoan lỗ khoan (LK) gặp vỉa có góc dốc

, góc phương vị  và chiều dài L

Cần xác định toạ độ điểm lỗ khoan gặp vỉa A(XA , YA , ZA )

XOA = d cos = Lcos cos (V - 3)

YOA = d sin = Lcos sin (V - 4)

hOA = Lsin

Hình V- 1.Xác định toạ độ điểm LK gặp vỉa khi trục LK là đường thẳng

Như vậy toạ độ điểm LK gặp vỉa (A) sẽ là :

XA = XO + XOA = Lcos cos (V - 5)

YA = YO + YOA = Lcos sin (V - 6)

ZA = ZO + hOA = Lsin (V - 7)

5.2.2.Trường hợp trục lỗ khoan cong trong mặt phẳng đứng :

(Góc phương vị  không đổi ; góc dốc  thay đổi )

Giả sử từ điểm O (Xo , Yo , Zo ), khoan lỗ khoan (LK) gặp vỉa có góc phương

44

3 , ….Chiều dài từ miệng lỗ khoan đến điểm gặp vỉa (A) là L Cần xác định toạ

độ điểm lỗ khoan gặp vỉa A(XA , YA , ZA )

Bài giải :

Bài toán được giải theo 2 phương pháp

a.Phương pháp đồ giải :

-Trước tiên xây dựng mặt cắt đứng theo trục lỗ khoan Cách làm như sau :

Kẻ đường nằm ngang, trên đó chọn điểm O bất kỳ (hình V – 2)

Từ O kẻ đường thẳng có góc dốc 0 , trên đó đặt chiều dài l1/2 được điểm 1’

Hình V – 2 : Xác định toạ độ điểm lỗ khoan gặp vỉa

Trường hợp trục lỗ khoan cong trong mặt phẳng đứng

Tại 1’ kẻ đoạn thẳng có góc dốc 1, trên đó đặt chiều dài l1/2 , được điểm 1;Theo đường thẳng 1’1 đặt đoan l2/2 , được điểm 2’ ;

Tại 2’ kẻ đoạn thẳng có góc dốc 2, trên đó đặt đoan l2/2 , được điểm 2 ;…

Cứ làm như vậy ta sẽ được các điểm 3’ , 3 , 4’ , 4 ,…, n’ , n, A

Nếu điểm A không trùng với n , ta tìm chiều dài l’ = L - l i Đặt đoạn thẳng l’ có góc dốc n được điểm A (hình V – 2b)

Độ dài OA” = d là chiều dài ngang của trục lỗ khoan Trên bản đồ, từ điểm

O (Xo , Yo ) kẻ đường thẳng có góc phương vị  , đặt chiều dài d ta được điểm A

li

1

n i

1

n i

li

1

n i

1

sin

5.2.3.Trường hợp trục lỗ khoan cong cả trong mặt phẳng đứng cả trong mặt

Giả sử từ điểm O(Xo, Yo, Zo ), khoan lỗ khoan (LK) gặp vỉa có góc phương

vị 0 và góc dốc 0.Lỗ khoan gặp vỉa tại điểm A cách miệng lỗ khoan một đoạn

L (theo đường cong)

Tại các điểm 1, 2, 3, …,n đo được góc dốc 1 , 2 , 3 , …,n và góc phương

vị 1 , 2 , 3 , …,n ; độ dài giữa các điểm đo tương ứng là l1 , l2 , l3 , …, ln

Hãy xác định toạ độ điểm lỗ khoan gặp vỉa A(XA , YA , ZA )

Hình V – 3 : Xác định toạ độ điểm lỗ khoan gặp vỉa

Trường hợp trục LK cong cả mặt phẳng ngang , cả trong mặt phẳng đứng

Trên bản vẽ từ điểm O(Xo , Yo) kẻ đường thẳng có góc phương vị 0 , trên

đó đặt đoạn O1” lấy từ mặt cắt (hình V-3a) được điểm 1”

Từ điểm 1” kẻ đường thẳng có góc phương vị 1 , trên đó đặt đoạn 1”2” lấy từ mặt cắt, được điểm 2”.Cứ làm tương tự như vậy cho đến điểm lỗ khoan gặp vỉa A

Từ A dóng ra 2 trục toạ độ ta xác định được XA , YA (hình V-3a)

Từ mặt cắt ta xác định được độ cao điểm A là ZA (hình V-3b)

l l

cosi cosi +

2

n l

i

l l

cosi sini +

2

n l

sin2

1 1

Dùng la bàn địa chất hoặc la bàn treo và vòng bán nguyệt để xác định góc phương vị và độ dốc (góc dốc) của vỉa

Nếu vỉa có độ dốc lớn thì xác định hướng dốc và góc dốc trước, sau đó xác định góc phương vị.Nếu vỉa dốc thoải thì tiến hành ngược lại

Trực tiếp xác định góc phương vị và góc dốc bằng la bàn treo và vòng bán nguyệt thường được tiến hành ở những lò đang khai thác.Người ta dùng dây căng trong mặt phẳng tiếp giáp giữa vỉa và đất đá theo hướng phương vị và hướng dốc

Góc phương vị xác định bằng la bàn phải được hiệu chỉnh độ lệch từ của vùng đo

Độ chính xác của việc xác định góc phương vị và góc dốc bằng la bàn treo

và vòng bán nguyệt cao hơn việc đo bằng la bàn địa chất vì nó có độ chính xác đọc số lớn hơn và có diện tích lộ vỉa rộng hơn

5.3.2.Phương pháp gián tiếp :

Xác định góc phương vị và góc dốc của vỉa bằng phương pháp gián tiếp được ứng dụng khi lộ vỉa xuất hiện ở lò xuyên vỉa hoặc khi cần xác định góc phương vị và góc dốc trung bình của cả khu vực

Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà áp dụng một trong các phương pháp sau : a.Phương pháp dây chéo :

- Phương pháp đồ giải :

Thực chất là xác định góc phương vị và góc dốc của vỉa theo 2 - 3 hướng ở những lộ vỉa lớn, sau đó lấy trị trung bình làm kết quả

Hình V-4a, b mô tả lộ vỉa ở giếng đứng thăm dò và lò xuyên vỉa

Trong mặt phẳng lộ vỉa lấy 2 hướng AB, AC hoặc AB, CD Dùng la bàn treo và vòng bán nguyệt để xác định thành phần thế nằm (góc phương vị 1 , 2

và góc dốc 1 , 2) của chúng

Hình V – 4 : Xác định thế nằm của vỉa bằng phương pháp dây chéo

Từ O dựng OO”⊥OC và bằng OO’ ; tại O” dựng góc 90º - 2 (2 là góc dốc của OC ), cắt OC tại 2

Ta thấy điểm 1, 2, cùng nằm trong mặt phẳng vỉa, cùng có một độ cao Cho nên 2-1 là đường phương của vỉa; góc hợp bởi trục ox và đường 21 là góc phương

vị () của vỉa

Để xác định góc dốc () của vỉa ta làm như sau :

Từ O kẻ Oq ⊥21 ; kẻ OO”’⊥Oq và bằng OO’ được điểm O”’ Nối O”’ q ; góc OqO”’ =  là góc dốc của vỉa

- Phương pháp giải tích :

Theo phương trình 2 đường thẳng nằm trong cùng một mặt phẳng cắt nhau,

ta xác định được các trị số M, N, P như sau :

M = cos2sin2sin1 – cos1cos1sin2 (V – 14)

N = - (cos2 cos2sin1 – cos1cos1sin2) (V – 15)

P = cos1 cos1cos2sin2 – cos1cos2sin1cos2 (V – 16)

Góc phương vị () và góc dốc () của vỉa được tính theo công thức :

b.Theo toạ độ 3 điểm :

Giả sử có 3 lỗ khoan gặp vỉa : A(XA,YA,ZA) ; B(XB,YB,ZB) ; C(XC,YC,ZC) (trong đó : ZA, ZB, ZC là độ cao các điểm lỗ khoan gặp vỉa)

Cần xác định góc phương vị () và góc dốc () của vỉa đó

-Phương pháp đồ giải :

Đưa 3 điểm lỗ khoan gặp vỉa lên bản vẽ và ghi độ cao ở bên cạnh

Ví dụ có 3 điểm A41, B31, C36 như hình V – 5

Trên đường A41B31 tìm điểm có độ cao 36 (E36).Ta thấy điểm C36 và E36

cùng nằm tromg mặt phẳng vỉa, cùng độ cao nên nó là đường phương của vỉa Từ

48

đó dễ dàng xác định được góc phương vị () của vỉa (hình V – 5)

Hình V – 5 : Xác định thế nằm của vỉa theo toạ độ 3 điểm

Để xác định độ dốc của vỉa ta làm như sau : Từ A hạ đường vuông góc với

CE (AN⊥CE) và cũng từ A kẻ AM ⊥AN , tại A đặt đoạn AM bằng độ chênh cao giữa A và CE, ở đây là 5 ( 5 = 41 – 36).Nối MN, góc ANM =  là góc dốc của vỉa cần xác định

Góc dốc () của vỉa cũng có thể được xác định bằng cách từ B hạ đường vuông góc với CE (cách tiến hành tương tự như trên)

- Phương pháp giải tích :

Chọn một trong 3 điểm A, B, C làm điểm giao nhau của 2 đường thẳng đi qua điểm đó và 2 điểm còn lại Khi đó, ta lập được phương trình của 2 đường thẳng cắt nhau như các công thức (V-14) ; (V-15) ; (V-16) , rồi tính góc phương

vị () và góc dốc () của vỉa theo công thức (V-17)

Trong đó : 1 , 1 , 2 , 2 là góc phương vị và góc dốc của 2 đường thẳng cắt nhau (xác định bằng cách giải bài toán Trắc địa nghịch)

V – 7, đường AB cắt đường đồng mức 70, đường CD cắt đường 60 Đường AB, đường CD chính là đường phương của vỉa ( Vì A, B cùng có độ cao 70; C, D cùng có

độ cao 60 ) Để xác định góc phương vị của vỉa , từ A hoặc B,

hoặc C, hoặc D ta kẻ trục X ;đo

HìnhV – 7: Trường hợp vỉa dốc thoải giá trị góc  Để nâng cao độ chính xác có thể xác định góc  ở một số vị trí,rồi lấy trị trung bình làm kết quả

Để xác định góc dốc () của vỉa, từ B ( hoặc A) kẻ đường BK ⊥CD ; BK

là hình chiếu đường dốc vỉa Đặt đoạn BM ⊥BK và có độ dài bằng độ chênh cao giữa B và K Nối KM; góc BKM =  là góc dốc cần xác định.Thông thường phải xác định một số giá trị ở một số điểm rồi lấy trung bình

5.4 CHIỀU DÀY, CHIỀU SÂU CỦA VỈA

5.4.1.Chiều dày vỉa :

a.Các loại chiều dày :Trên hình V – 8a mô tả các dạng chiều dày vỉa : 1.Chiều dày thực ( mH ) là đoạn thẳng từ điểm đã cho của vỉa theo đường pháp tuyến giữa bề mặt vách và bề mặt trụ

2.Chiều dày thẳng đứng ( mb ) là đoạn thẳng giữa vách và trụ vỉa theo phương thẳng đứng qua điểm đã cho

3.Chiều dày ngang ( ml ) là đoạn thẳng nằm ngang ngắn nhất tại điểm đã cho giữa mặt phẳng vách và mặt phẳng trụ

4.Chiều dày thấy được – còn gọi là chiều dày biểu kiến ( mc ) là đoạn thẳng giữa vách và trụ vỉa theo phương đã cho

5.Chiều dày trung bình ( mt ) là thương số giữa thể tích khoáng sản và diện tích nó chiếm

0.80

1 20

0.50 0.50

50

Hình V – 8 : Các dạng chiều dày vỉa

6.Chiều dày công nghiệp : Nếu thân quặng được cấu tạo bởi nhiều lớp riêng biệt, thì ngoài các chiều dày đã nêu ở trên còn có các chiều dày công nghiệp sau đây (hình V-8b) :

- Chiều dày đầy đủ : là tổng chiều dày của tất cả các lớp;

- Chiều dày công nghiệp : là giới hạn chiều dày bé nhất , mà trong điều kiện

cụ thể nào đó có thể khai thác được ;

- Chiều dày khai thác : là tổng chiều dày khoáng sản và đất đá kẹp nằm trong vùng khai thác ;

- Chiều dày lấy ra : là tổng chiều dày khoáng sản khai thác được

b.Các bài toán về chiều dày :

Khi biết chiều dày thấy được (chiều dày biểu kiến) theo một hướng nào đó

ta sẽ xác định được các chiều dày khác

Ví dụ 1 : Biết thành phần thế nằm của vỉa là  ,  Theo hướng nằm ngang

A – 2 đo được chiều dày nằm ngang là ml’ Hướng A – 2 lệch với hướng A – 1 (hướng vuông góc với đường phương của vỉa ) nột góc 

Hãy xác định chiều dày ngang ( ml ) , chiều dày thẳng đứng (mb) , chiều dày thực ( mH )

Bài giải : Từ bài ra ta vẽ được hình V – 9

Hình V-9 : Xác định chiều dày ngang, chiều dày đứng, chiều dày thực,

khi biết chiều dày ngang theo hướng bất kỳ

Từ hình V – 9a, ta đo được chiều dày ngang (ml) ; cũng có thể tính chiều dày ngang theo công thức :

ml = ml’ cos (V – 18)

Để xác định chiều dày đứng (mb) , chiều dày thực (mH) , ta dựng mặt cắt đứng đi qua A-1 (hình V-9b), từ đó có thể đo được mb và mH Các chiều dày này cũng có thể được tính theo công thức :

mH = mlsin = ml’ cos sin (V-19)

mb = mH sec = ml’ cos sin sec = ml’ costg (V-20) Cần chú ý rằng : Nếu ta dựng mặt cắt đứng đi qua A-2 thì chiều dày thẳng đứng (mb) không thay đổi, còn chiều dày mH’ không phản ánh đúng chiều dày

Trong đó góc ’ được tính theo công thức : tg’ = mb / ml’

Ví dụ 2 : Biết thành phần thế nằm của vỉa là  ,  Khoan lỗ khoan xuyên vỉa có thành phần thế năm 0 , 0 và có điểm A là điểm lỗ khoan gặp vỉa ; điểm C

là điểm lỗ khoan ra khỏi vỉa Chiều dày AC = mC Tại A và C đo được góc dốc của vỉa là ’ Cần xác định chiều dày thẳng đứng (mb), chiều dày thực (mH) và chiều dày ngang (ml) của vỉa ?

Bài giải :Trước tiên, dựng mặt cắt đứng đi qua trục lỗ khoan, ta có AC = mC

là chiều dày biểu kiến của vỉa theo trục lỗ khoan (hình V – 10a)

Hình V – 10 : Xác định chiều dày ngang, chiều dày đứng,

chiều dày thực, khi biết chiều dày biểu kiến (m c )

Từ C dựng đường trụ vỉa theo hướng lỗ khoan với góc dốc ’ Từ A kẻ đường thẳng đứng AB cắt đường trụ vỉa vừa dựng tại B Ta có AB = mb là chiều dày thẳng đứng của vỉa

Từ B dựng đường trụ vỉa với góc dốc 

Từ A dựng đường AD vuông góc với đường trụ vỉa vừa dựng, đoạn AD =

mH là chiều dày thực của vỉa

Trên mặt cắt ta xác định được chiều dày ngang (ml’)theo hướng trục lỗ khoan Để xác định chiều dày ngang thực (ml) của vỉa có thể bằng đồ giải (xem hình V – 10b) hoặc bằng gải tích ( công thức V – 22) :

ml = ml’ cos (V – 22) Trong đó :  = 0 – (  - 90º )

[ = 0 -  mà  =  - 90º nên  = 0 – (  - 90º )]

5.4 2 Chiều sâu của vỉa

Chiều sâu của vỉa tại điểm nào đó là khoảng cách thẳng đứng từ mặt đất đến điểm đó

Chiều sâu của vỉa có thể xác định trực tiếp từ miệng giếng đứng thăm dò đến điểm gặp vỉa

52

Đối với những công trình thăm dò bằng giếng nghiêng hay lỗ khoan nghiêng thì chiều sâu của vỉa được xác định gián tiếp bằng đồ giải hay giải tích như đã trình bày ở mục II ( Xác định toạ độ điểm lỗ khoan gặp vỉa )

Chiều sâu của vỉa còn có thể xác định bằng phương pháp trừ bề mặt cấp địa hình (lấy bình đồ đẳng cao bề mặt địa hình vùng chứa vỉa trừ đi bình đồ đẳng cao

bề mặt vách vỉa)

5.5 HÌNH HỌC HOÁ KIẾN TRÚC KHOÁNG SẢN

5.5.1 Mô tả bề mặt vách (hoặc trụ) lớp khoáng sản

Trong hình học mỏ, bề mặt vách hoặc bề mặt trụ vỉa được mô tả bằng các đường đồng mức, lấy mặt phẳng nằm ngang làm mặt phẳng chiếu

Bình đồ trên đó mô tả các đường đẳng trị của bề mặt vách (hoặc trụ ) gọi là bình đồ đẳng trị vách (hoặc trụ)

b.Cách xây dựng :

- Trên bình đồ đưa tất cả các giếng thăm dò và lỗ khoan thăm dò gặp vỉa theo toạ độ của chúng Ghi số giếng hoặc số lỗ khoan ở tử số, còn mẫu số ghi độ cao điểm giếng hay lỗ khoan gặp vỉa ( hoặc ra khỏi vỉa)

- Dựa vào độ cao những điểm đó, bằng phép nội suy để xây dựng bình đồ đẳng trị vách (hoặc trụ) Cần chú ý đến điều kiện địa chất , như : đứt gẫy, sụt lở, uốn nếp,

Đối với những vỉa dốc đứng thì bề mặt vách (hoặc trụ) được xây dựng trên mặt chiếu đứng.Mặt phẳng chiếu là mặt phảng đứng song song với đường phương của vỉa

53

+ Đưa tất cả các công trình thăm dò (giếng và lỗ khoan) gặp vỉa lên bản vẽ theo toạ độ của chúng.Bên cạnh ghi giá trị chiều dày mà ta cần xét (nghĩa là thống nhất một loại chiều dày đứng, ngang, thực)

+ Bằng phương pháp nội suy, tiền hành vẽ các đường đẳng dày theo khoảng cao đều đã cho(hình V- 11c chọn khoảng cao đều là 1m)

-Phương pháp gián tiếp :

+ Bằng phép trừ bề mặt cấp địa hình (lấy bình đồ đẳng trị vách trừ đi bình

đồ đẳng trị trụ);

+ Dựa vào các mặt cắt địa chất được xây dựng theo các tuyến thăm dò.Trên mặt cắt ta xác định được giá trị chiều dày là số chẵn (số nguyên).Đưa các điểm chiều dày là số nguyên lên bản vẽ ; nối các điểm có cùng chiều dày ta sẽ có các đường đẳng dày.Nếu vỉa có đứt gãy kiến tạo hay phá hoại địa chất thì đường đẳng dày bị đứt quãng

Dựa vào bình đồ đẳng dày ta tính được trữ lượng khoáng sản trong vùng và

có thể xác định được ranh giới khai thác lộ thiên hay hầm lò theo tỷ lệ đất bóc và quặng khai thác

5.5.3.Bình đồ đẳng sâu :

a.Khái quát :

Tập hợp tất cả các điểm bề mặt thân quặng có cùng độ sâu gọi là đường đẳng sâu.Tập hợp tất cả các đường đẳng sâu của một thân quặng ta được bình đồ đẳng sâu của thân quặng đó

Bình đồ đẳng sâu là bề mặt quy ước, trong thực tế không có bề mặt đó Bình đồ đẳng sâu bề mặt vách là tập hợp những đường có cùng độ sâu nằm trên bề mặt vách và nó chính là bình đồ đẳng dày lớp đất, đá phủ.Bình đồ đẳng sâu bề mặt trụ là tập hợp những đường có cùng độ sâu nằm trên bề mặt trụ Bình đồ đẳng sâu luôn luôn lấy mặt phẳng nằm ngang làm mặt phẳng chiếu

Bình đồ đẳng sâu được sử dụng để xác định đường lộ vỉa, xác định độ sâu thân quặng tại điểm cần thiết nào đấy, xác định hệ số đất bóc và khoáng sản khai thác (lấy bình đồ đẳng dày chia cho bình đồ đẳng sâu)

b.Cách xây dựng bình đồ đẳng sâu :

-Phương pháp trực tiếp :

Dựa vào kết quả thu được ở các điểm thăm dò có quạng, ta đưa lên bản vẽ theo toạ độ (x,y) của chúng, bên cạnh ghi độ sâu điểm thăm dò gặp vỉa (hoặc ra khỏi vỉa).Bằng phép nội suy ta vẽ được đường đẳng sâu vách (hoặc trụ)

Cần chú ý : đối với các công trình thăm dò nghiêng (giếng nghiêng, lỗ khoan nghiêng) thì toạ độ đưa lên bản vẽ là toạ độ điểm thăm dò gặp vỉa (hoặc ra khỏi vỉa)

-Phương pháp gián tiếp :

Bằng phép trừ bề mặt cấp địa hình (lấy bình đồ bề mặt cấp địa hình trừ đi bình đồ đẳng trị vách hoặc trụ vỉa , ta được bình đồ đẳng sâu vách hoặc trụ vỉa)

-

54

Câu hỏi ôn tập chương V

1/ Trình bày các phương pháp xác định toạ độ điểm lỗ khoan gặp vỉa ? 2/Có mấy phương pháp xác định góc phương vị và góc dốc của vỉa ? Là những phương pháp nào? Trình bày nội dung các phương pháp ấy?

3/Có mấy loại chiều dày vỉa ? Cách xác định?

4/Thế nào là chiều sâu của vỉa ? Cách xác định?

5/ Phương pháp xây dựng bình đồ đẳng dày, bình đồ đẳng sâu của vỉa ?

Chương 6 HÌNH HỌC HOÁ SỰ PHÂN BỐ TÍNH CHẤT VẬT CHẤT

KHOÁNG SẢN CÓ ÍCH

6.1.SỐ LIỆU BAN ĐẦU ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KHOÁNG SẢN

6.1.1.Khái niệm chung :

Ở chương V chúng ta đã nghiên cứu xác định thế nằm của khoáng sản hữu ích dạng tấm.Những yếu tố này giúp ta xác định được hình dạng thân quặng, hướng chạy, hướng dốc, chiều dày, độ sâu sản trạng của vỉa,…Tuy nhiên việc nghiên cứu về vỉa quặng còn phải xét thêm các thành phần cấu tạo và chất lượng,hàm lượng khoáng sản có ích.Có như vậy mới có những quyết định đúng đắn về việc khai thác và sử dụng quặng hợp lý, có hiệu quả

Mô tả tính chất địa chất và khai thác của mỏ khoáng sản hữu ích bằng cách xây dựng bản đồ cấu tạo và bản đồ chất lượng của mỏ gọi là hình học hoá sự phân

6.1.2.Khái quát về phương pháp lấy mẫu :

Phương pháp lấy mẫu phụ thuộc vào cấu tạo địa chất, phương pháp mở vỉa

và loại khoáng sản.Phương pháp lấy mẫu được giới thiệu kỹ trong ngành tuyển khoáng.Dưới đây chỉ giới thiệu khái lược để đảm bảo tính hệ thống của môn học

a.Nếu mở vỉa theo chiều dày thân quặng thì lấy mẫu trên toàn bộ chiều dày vỉa.Nếu vỉa có chiều dày lớn, khai thác theo tầng, lớp thì lấy mẫu theo tầng, lớp rồi tổng hợp lại

b.Khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu phụ thuộc vào cấu tạo của khoáng sản.Nếu thành phần cấu tạo khoáng sản không theo quy luật thì khoảng cách lấy mẫu bé và ngược lại Ví dụ :

Đối với mỏ quặng, khoảng cách các điểm lấy mẫu thường từ 1 – 2m; Đối với mỏ than, khoảng cách các điểm lấy mẫu thường từ 30 – 100m

c Trước khi tiến hành lấy mẫu phải làm sạch đất đá bám tại điểm lấy mẫu Mỗi điểm lấy từ 1 – 3 mẫu , cách đều nhau, đánh số, ghi vào sổ theo thứ tự, ghi ngày và vùng lấy mẫu.Vẽ sơ bộ cấu tạo địa chất vỉa, thành phần thế nằm, chiều dày vỉa, chiều dày lớp đất đá kẹp tại điểm lấy mẫu

d.Đưa các điểm lấy mẫu lên bản đồ tỷ lệ 1/100 – 1/200, trên đó ghi số mẫu, chiều dày vỉa và hàm lượng khoáng sản có ích chứa trong đó

6.2 ĐƯỜNG CONG BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG - CÁCH XÂY DỰNG VÀ SAN BẰNG

6.2.1.Đường cong biến đổi hàm lượng

Khi tién hành lấy mẫu khoáng sản có ích theo tuyến thăm dò hoặc theo lò khai thác, ta nhận được một loạt giá trị hàm lượng khoáng sản có ích ứng với từng điểm lấy mẫu theo các tuyến.Dựa vào các giá trị hàm lượng này , ta xây dựng đường cong biến đổi hàm lượng theo các tuyến lấy mẫu Những đường cong biến đổi hàm lượng sẽ giúp ta dễ dàng hình dung được sự biến đổi hàm lượng khoáng sản có ích theo tuyến lấy mẫu

Đường cong biến đổi hàm lượng có thể xây dựng dưới dạng gãy khúc (hình

VI – 1a ) hoặc dạng bậc thang ( hình VI – 1b)

6.2.2.Cách xây dựng đường cong biến đổi hàm lượng

Kẻ đường thẳng nằm ngang biểu thị tuyến lấy mẫu Trên đường thẳng đó theo tỷ lệ đã chọn, lần lượt đặt các điểm đã lấy mẫu Giữa 2 điểm lấy mẫu kề nhau

kẻ đường vuông góc với đường thẳng biểu thị tuyến lấy mẫu, có độ dài bằng hàm lượng trung bình của 2 điểm lấy mẫu đó theo tỷ lệ quy ước (thường lấy 1cm ứng với 1% hàm lượng khoáng sản)

Nối tất cả các điểm cuối lại, ta được đường cong biến đổi hàm lượng theo tuyến lấy mẫu

Ví dụ : Kết quả hàm lượng khoáng sản thu được ở tuyến lấy mẫu I-I :

C% 1.0 2.0 0.8 1.2 2.5 4.0 5.0 3.0 4.4 7.0 6.0 8.0 9.0 8.5 7.0 Dựa vào kết quả trên ta xây dựng biểu đồ hàm lượng như hình VI - 1

Thường áp dụng “ Phương pháp dịch ô ” Cách làm như sau :

Trên giấy bóng kẻ 2 ô hình chữ nhật kề nhau, ô thứ 3 nằm giữa 2 ô đó

Độ lớn (a) của ô phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác; ô càng bé thì độ chính xác càng cao và ngược lại (thường lấy bằng khoảng cách các điểm lấy mẫu)

Kẻ đường dd1 song song với cạnh đáy, sao cho diện tích giới hạn bởi đường

dd1 và đường cong biến đổi hàm lượng khoáng sản ở phía trên và phía dưới đường

dd1 bằng nhau.Trên cạnh ô thứ 3 ta nhận được điểm 1

Tương tự , kẻ d2d3 ta nhận được điểm 2 ; kẻ d4d5 ta nhận được điểm 3 Dịch giấy bóng đến vị trí tiếp theo tiếp theo và tiến hành tương tự như trên

Trong đó : S : diện tích hình BEFH,

57

Muốn biết sự biến đổi hàm lượng của toàn mỏ, ta phải xây dựng bình đồ đẳng hàm lượng của mỏ.Bình đồ đẳng hàm lượng của mỏ còn giúp ta lập kế hoạch khai thác phù hợp

Bình đồ đẳng hàm lượng là tập hợp các đường cong biến đổi hàm lượng của mỏ

Đường cong biến đổi hàm lượng là đường tập hợp tất cả các điểm có giá trị hàm lượng như nhau.Đường đẳng hàm lượng có thể biểu thị cho toàn mỏ, cho từng lớp hoặc cho từng tầng khai thác

Bình đồ đẳng hàm lượng có thể lấy mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng đứng làm mặt phẳng chiếu

Tuỳ theo cách tiến hành lấy mẫu mà có cách xây dựng bình đồ đẳng hàm lượng phù hợp

6.3.2.Xây dựng bình đồ đẳng hàm lượng :

a.Khi lấy mẫu theo điểm thăm dò :

Nếu tiến hành lấy mẫu theo các lỗ khoan thăm dò , không bố trí thành tuyến,

ta dựa vào toạ độ các lỗ khoan thăm dò gặp vỉa để đưa chúng lên bản vẽ Đối với

lỗ khoan đứng ta lấy toạ độ miệng lỗ khoan, đối với lỗ khoan nghiêng ta

lấy toạ độ điểm giữa của điểm lỗ khoan gặp vỉa và điểm lỗ khoan ra khỏi vỉa

Tại các điểm đó ghi giá trị hàm lượng trung bình thu được trong quá trình lấy mẫu, số hiệu và độ cao miệng lỗ khoan (lỗ khoan nghiêng thì ghi độ cao điểm giữa của điểm gặp vỉa và điểm ra khỏi vỉa)

Bằng phép nội suy để xây dựng bình đồ đẳng hàm lượng cho toàn mỏ (hay cho tầng, lớp ) tương tự như vẽ đường đồng mức ở bản đồ địa hình (Hình VI – 3) b.Khi lấy mẫu theo tuyến thăm dò hay lò khai thác :

Trong thực tế, nhiều khi cần xây dựng bình đồ đẳng hàm lượng khu mỏ dựa vào số liệu lấy mẫu ở các tuyến thăm dò, lò thăm dò, lò khai thác hay ranh giới

mỏ

Trong những trường hợp đó , để xây dựng bình đồ đẳng hàm lượng của mỏ

ta áp dụng phương pháp mặt cắt đứng, các bước tiến hành như sau :

-Trên biểu đồ đường cong biến đổi hàm lượng theo tuyến thăm dò hay lò khai thác, kẻ một số đường thẳng song song với đường đáy có khoảng cách đã chọn (bằng độ chênh hàm lượng giữa các đường đẳng hàm lượng), các đường này cắt đường cong biến đổi hàm lượng ở những điểm khác nhau (hình VI – 3)

-Từ các điểm cắt, hạ xuống cạnh đáy mặt cắt, sau đó đưa giá trị hàm lượng xác định được từ các điểm cắt lên tuyến thăm dò trên bản vẽ

-Kết hợp điều kiện địa chất với hình thái học để xây dựng đường đẳng hàm lượng của khu mỏ (hình VI-3)

58

Hình VI – 3: Bình đồ đẳng hàm lượng của lò khai thác -

Câu hỏi ôn tập chương 6

1/Trình bày các số liệu ban đầu để đánh giá chất lượng khoáng sản? 2/Cách xây dựng đường cong biến đổi hàm lượng và cách san bằng? 3/Thế nào là bình đồ đẳng hàm lượng?Cách xây dựng bình đồ đẳng hàm lượng?

B

A

C

D

10

12

c %/m

c %/m

12

12

8

8

8 8

8

6

6

6

6 6

6

4

4

4

4

4

4

2

59

Chương 7 CÁC THÔNG SỐ PHỤC VỤ TÍNH TRỮ LƯỢNG

7.1 PHÂN LOẠI TÀI NGUYÊN

Việc phân loại tài nguyên cũng như việc phân loại, phân cấp trữ lượng đã được đề cập trong môn Địa chất cơ sở - Địa chất mỏ.Để đảm bảo tính hệ thống, trong chương này chỉ nhắc lại có tính khái quát các nội dung trên

3.Chất lượng khoáng sản được xác định theo khả năng khai thác , khả năng

và mục đích sử dụng

4.Trữ lượng khoáng sản tính theo sự hiện có trong lòng đất, chưa tính đến mất mát và sự làm nghèo quặng trong quá trình khai thác

7.1.2.Phân loại trữ lượng

Trữ lượng khoáng sản được phân làm 2 loại theo giá trị sử dụng của nó : 1.Trữ lượng cân đối là trữ lượng hiện tại sử dụng hợp lý và thoả mãn công nghệ đã có

Trữ lượng khoáng sản ở các trụ bảo vệ giếng , đường giao thông, công trình xây dựng, …được xếp vào trữ lượng cân đối

2.Trữ lượng ngoài cân đối là trữ lượng hiện tại sử dụng không có lợi về mặt kinh tế, vì : trữ lượng ít, hàm lượng thấp, chiều dày bé, điều kiện khai thác khó, điều kiện tuyển phức tạp

7.1.3.Phân cấp trữ lượng

Theo mức độ thăm dò, nghiên cứu chất lượng và điều kiện kỹ thuật khai thác, khoáng sản được chia làm 4 cấp A, B, C1, C2 theo điều kiện sau :

a.Trữ lượng cấp A :

Trữ lượng cấp A là trữ lượng đã được thăm dò và nghiên cứu một cách tỉ

mỉ Đã biết rõ hình dạng , thành phần thế nằm và cấu trúc thân quặng Đã xác định được các điều kiện tự nhiên(địa chất công trình, địa chất thuỷ văn,…), chất lượng khoáng sản, vị trí của nó trong không gian, ranh giới giữa quặng và đất đá xung quanh, ranh giới vùng quặng có chất lượng và vùng quặng không đủ chất lượng,

đã xác định được điều kiện tiến hành khai thác

Ranh giới thân quặng được xác định bằng các lỗ khoan thăm dò hoặc hào, giếng thăm dò

b.Trữ lượng cấp B :

Trữ lượng cấp B là trữ lượng đã được thăm dò và nghiên cứu chi tiết, đủ để xác định hình dạng, thành phần thế nằm và cấu trúc thân quặng Đã xác định được

60

loại nguyên liệu, quy luật phân bố của loại quặng nhưng chưa xác định rõ vị trí không gian và thành phần thế nằm của từng loại Xác định được vùng có quặng, vùng không quặng hoặc quặng không đủ chất lượng nhưng chưa xác định

được ranh giới từng vùng

Các yếu tố tự nhiên (địa chất công trình, địa chất thuỷ văn,…) đã được điều tra nhưng chưa chính xác

Ranh giới trữ lượng cấp B xác định theo số liệu của các công trình thăm dò Khi chiều dày thân quặng và chất lượng quặng ổn định có thể xác định theo phương pháp ngoại suy nhưng rất hạn chế

c.Trữ lượng cấp C1 :

Trữ lượng cấp C1 là trữ lượng đã được thăm dò và nghiên cứu đủ đảm bảo biết được những nét chung về hình dạng, thành phần thế nằm và cấu trúc thân quặng cũng như điều kiện tự nhiên và loại công nghiệp của quặng

Chất lượng và tính chất công nghệ cũng như các yếu tố tự nhiên khác đã xác định được những nét chung

Ranh giới trữ lượng xác định theo tài liệu của các công trình thăm dò và ngoại suy theo tài liệu địa chất, địa vật lý

d.Trữ lượng cấp C2 :

Trữ lượng cấp C2 là trữ lượng được đánh giá sơ bộ về hình dạng , thành phần thế nằm và sự phân bố các lớp quặng theo tài liệu địa chất, địa vật lý Đã được kiểm tra ở một số điểm chứng tỏ có quặng hoặc so sánh với vùng có quặng thấy có điều kiện địa chất tương tự

Chất lượng quặng được xác định sơ bộ bằng một số mẫu cục hoặc mẫu rãnh theo số liệu thăm dò vùng lân cận

Ranh giới được xác định trong phạm vi có điều kiện địa chất thuận lợi

7.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA LỚP KHOÁNG SẢN

Muốn tính trữ lượng khoáng sản hay trữ lượng kim loại của một mỏ hay một vùng mỏ cần phải xác định các thông số : chiều dày, tỷ trọng, hàm lượng kim loại chứa trong khoáng sản

n

m m

n

i i tb



=

(VII – 1)

61

Nếu điểm đo phân bố không đều và chiều dày biến đổi không theo quy luật, thì chiều dày trung bình phải tính như số trung bình cộng mang trọng số - (có cân bằng chiều dài hoặc diện tích vùng đo - công thức VII – 2)

n

i i i tb

a

m a m

1

1 (VII – 2)

Trong đó :

mi : Chiều dày tại điểm đo thứ i

ai : Chiều dài hoặc diện tích ảnh hưởng đến điểm đo chiều dày

Khoảng trống đã lấy mẫu được đo chính xác để tính thể tích của nó

Tỷ trọng được xác định theo công thức :

V

Q

R = T/m3 (VII – 3) Trong đó :

Q : Trọng lượng khối mẫu

7.2.3.Hàm lượng (C)

a.Phương pháp xác định hàm lượng quặng :

Hàm lượng quặng được xác định trong phòng thí nghiệm bằng cách phân tích mẫu

Để xác định hàm lượng quặng trung bình cho một mỏ nào đó phải lấy 15 –

25 mẫu để phân tích và được tiến hành 2 lần.Phân tích lần 2 có thể tiến hành ở phòng thí nghiệm khác Phân tích lần 2 ở phòng thí nghiệm đã phân tích lần 1 là nhằm phát hiện sai số ngẫu nhiên, còn phân tích lần 2 ở phòng thí nghiệm khác còn có thể phát hiện thêm sai số hệ thống

62

Hàm lượng quặng xác định trong phòng thí nghiệm thì mẫu đã được sấy khô, nhưng khi tính trữ lượng quặng thì cần biết hàm lượng quặng ở điều kiện tự nhiên trong lòng đất.Do đó , số liệu thu được trong phòng thí nghiệm cần phải hiệu chỉnh độ ẩm (B)

Độ ẩm (B) được tính theo công thức VII – 4 :

T

kh T q

q q

= (VII – 4)

qT : Trọng lượng khoáng sản lấy từ trong lòng đất

qkhô : Trọng lượng khoáng sản qT đã sấy khô ở nhiệt độ 100 - 110ºC

CT : Hàm lượng quặng ở điều kiện tự nhiên

CTN : Hàm lượng quặng ở phòng thí nghiệm

b.Các loại hàm lượng :

-Hàm lượng tối thiểu :

Trong khai thác người ta thường đưa ra yêu cầu về hàm lượng tối thiểu, nghĩa là khai thác khoáng sản có hàm lượng từ mức ấy trở lên mới có lợi

Hàm lượng quặng tối thiểu được quy định riêng cho từng loại quặng và có thể dựa vào đấy để xác định ranh giới khai thác

n

C C

n

i i



=

0 (VII – 6)

i = 1, 2, 3, …, n : tên điểm lấy mẫu

n : Số điểm lấy mẫu

+Khi lấy mẫu ở từng điểm trên gương lò (hình VII-1a) thì hàm lượng trung bình (C0) của gương lò được xác định theo công thức :

n

n n l l

l

l c l

c l c C

+ + +

+ + +

=

2 1

2 2 1 1

63

Hình VII-1 : Sơ đồ lấy mẫu ở gương lò và lò xuyên vỉa

+Trường hợp lò theo vỉa , thường lấy mẫu suốt cả chiều dày thân quặng, nhưng khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu thường không bằng nhau(hình VII-1b).Vì vậy hàm lượng trung bình (C0) được tính cân bằng cả chiều dài lẫn chiều dày tại điểm lấy mẫu (công thức VII-8)

n n

n n n l a l

a l a

l a c l

a c l a c C

+ + +

+ + +

=

2 2 1 1

2 2 2 1 1 1

Trong đó : ai : Chiều dài thuộc phạm vi ảnh hưởng của điểm lấy mẫu

li : Chiều dày vỉa tại điểm lấy mẫu

Trường hợp khoảng cách giữa các điểm gần bằng nhau (a1 a2 … an ), thì hàm lượng trung bình được tính theo công thức VII-7

+Trường hợp khối khoáng sản gồm nhiều mức (tầng) khai thác thì trước tiên tính hàm lượng trung bình cho từng mức (tầng), sau đó tính hàm lượng trung bình có mang trọng số cho toàn khối

Ví dụ: hình VII – 2 mô tả 2 mức (tầng) khai thác có diện tích S1, S2 và đã xác định được hàm lượng trung bình của từng mức tương ứng C1, C2

Hình VII – 2 :Khối khoáng sản gồm 2 mức (tầng ) khai thác

S 2 C 2

S 1 C 1

2 2 1 1 0

S S

C S C S C

+

+

= (VII - 9) +Đối với mỏ sa khoáng (mỏ vàng) hàm lượng được xác định qua tuyển chọn :

Nếu thăm dò bằng giếng thăm dò hoặc thăm dò bằng lỗ khoan đứng thì hàm lượng trung bình (C0) được xác định theo công thức :

n v

P C

.

0 = (VII – 10) Trong đó :

P : Trọng lượng khoáng sản nhận được sau khi đãi

v : Thể tích của 1 thùng khoáng sản đem đãi

n : Số thùng khoáng sản đem đãi

Nếu thăm dò bằng lỗ khoan nghiêng thì hàm lượng trung bình được xác định theo công thức :

V

V C V C

2 '

n h

n : Hệ số phần trăm thể tích lấy được ở lõi khoan

Cm : Hàm lượng lấy được theo kết quả phân tích phoi khoan(vật liệu trào

h : Chiều dài lỗ khoan

7.3.XÁC ĐỊNH RANH GIỚI KHỐI KHOÁNG SẢN

7.3.1.Khái quát:

Tính trữ lượng tài nguyên được tiến hành trong phạm vi ranh giới mỏ.Do

đó việc xác định ranh giới khối khoáng sản là công việc rất quan trọng, đòi hỏi phải tiến hành cẩn thận

Thân quặng được phân ra ranh giới trong và ranh giới ngoài

Những công trình thăm dò gặp quặng gọi là công trình thăm dò có quặng Những công trình thăm dò không gặp quặng gọi là công trình thăm dò không quặng

7.3.2.Các phương pháp xác định đường ranh giới ngoài của mỏ :

a.Phương pháp nội suy :

Phương pháp này ứng dụng khi các công trình thăm dò không quặng ở gần các công trình thăm dò có quặng ngoài cùng và cách các công trình này một khoảng bằng khoảng cách trung bình giữa các công trình thăm dò của mỏ

Cách làm :Lấy điểm giữa của đường nối công trình có qặng ngoài cùng và công trình không qặng gần nó nhất Nối các điểm đó lại được đường ranh giới ngoài (Hình VII – 3)

Hình VII – 3 : Xác định ranh giới ngoài bàng phương pháp nội suy

- Công trình thăm dò có quặng : Đường ranh giới trong

- Công trình thăm dò không quặng : Đường ranh giới ngoài

Hình VII – 3b ,các điểm 1,2,3,4,5 là công trình thăm dò có quặng ngoài cùng Các điểm 6,7,8,9,10,11,12 là các công trình thăm dò không quặng gần những công trình có quặng nhất Các điểm a,b,c,…,l.m là điểm giữa của công trình có quặng ngoài cùng và công trình không quặng gần chúng nhất.Đường nối các điểm a,b,c,… là đường ranh giới ngoài thân quặng

Ưu nhược điểm của phương pháp : Phương pháp này đơn giản, nhưng không để ý đến chiều dày thân quặng tại điểm thăm dò có quặng ngoài cùng Do

a)