Nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý đối với khoáng sản apatít lào cai

Đề tài Nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý đối với khoáng sản apatít lào cai thuộc công trình nghiên cứu cấp bộ Nội dung

CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ VÀ XÂY DỰNG MỎ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHI£N CøU X¸C §ÞNH CHIÒU S¢U KHAI TH¸C Lé THI£N HîP Lý §èi víi Kho¸ng sµng apatit lµo cai

CHñ NHIÖM §Ò TµI: NGUYÔN §øc l−¬ng

8368

Hà nội, 12 – 2010

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ VÀ XÂY DỰNG MỎ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHI£N CøU X¸C §ÞNH CHIÒU S¢U

KHAI TH¸C Lé THI£N HîP Lý §èi víi Kho¸ng sµng apatit lµo cai

Thực hiện theo Hợp đồng số 71.10.RD/HĐ-KHCN ngày 10 tháng 1 năm 2010

Những người thực hiện Chủ nhiệm Đề tài

Vũ Đắc Sập

Phạm Quý Bộ

Cơ quan thực hiện

Công ty CP Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Mỏ

Hà nội, 12 - 2010

1.3 Công tác thăm dò và khai thác tại mỏ apatit Lào Cai 24

1.4 Một vài nét chung về công nghệ, thiết bị khai thác lộ thiên

trong và ngoài nước

28

1.5 Định hướng và phương pháp nghiên cứu chiều sâu khai thác 30

Chương 2 LỰA CHỌN CHIỀU SÂU KHAI THÁC HỢP LÝ CHO

2.1.4 Xác định hệ số bóc trung bình cho trừng khu mỏ 38

2.2.1 Xác định độ sâu khai thác theo phương pháp đồ thị 58

2.2.2 Xác định độ sâu khai thác theo điều kiện kinh tế, bảo vệ tài

nguyên và môi trường

65

2.3 Dự kiến công nghệ và thiết bị khai thác theo điều kiện xuống sâu 68

2.3.10 Sơ bộ chọn thiết bị chính trong dây chuyền công nghệ 78

2.4.2 Di chuyển dòng sông suối ra khỏi lòng moong khai trường 90

2.4.3 Những thông số cơ bản của khai trường 94

3.2 Những giải pháp công nghệ và kỹ thuật nhằm hạn chế và

3.4 Chương trình giám sát môi trường 101

KẾt LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 Kết luận 102 Kiến nghị 103

Phụ lục 2 Nghiên cứu làm giầu quặng apatit-cacbonat 110

Phụ lục 4 Xác định hệ số bóc trung bình cho các khu mỏ 126

Phụ lục 5 Tính góc nghiêng sườn tầng và góc dốc bờ mỏ 144

Phụ lục 6 Tính thoát nước tháo khô đáy mỏ 149

Phụ lục 7 Sơ bộ đánh giá về hiệu quả kinh tế của kênh thoát nước 158

MỞ ĐẦU

Trên toàn bể quặng apatít Lào Cai trữ lượng các loại quặng công nghiệp

được tìm kiếm, thăm dò đánh giá có mặt tính đến 31/12/2008 là: 746.756 ngh.tấn, trong đó quặng loại II và IV là: 551.476 ngh tấn, chiếm 73,8% tổng trữ lượng toàn mỏ, ngoài ra còn có trữ lượng dự báo cấp P1: 1.662 triệu tấn,

điều này cho thấy tiềm năng trữ lượng quặng apatít loại II và IV là rất lớn Mặt khỏc, sản lượng khai thác quặng loại II ngày càng tăng, năm 2005 là: 293.000tấn, năm 2008 là: 901.000tấn, đến nay, năm 2010 là 1.000.000tấn, gấp đôi sản lượng khai thác quặng I nguyên khai và các năm sau này sẽ còn cao hơn nhất là khi quặng II được làm giầu Vì vậy, xỏc định chiều sâu khai thác quặng apatit chớnh là đánh giá tiềm năng trữ lượng quặng loại II sẽ khai thác lộ thiờn hiện tại và lâu dài, để cú cơ sở hoạch định sự phát triển bền vững khu mỏ, với mục tiờu cung cấp đủ nguyờn liệu chế biến phõn bún, gúp phần tạo sự phát triển bền vững nền nông nghiệp Việt Nam khi được cung ứng đầy

đủ nguồn phân bón chứa lân đi từ quặng apatít Lào Cai

Do nguồn quặng loại I đã gần cạn kiệt, cho nên cần thiết phải đặt vấn

đề xem xét đến khả năng khai thác quặng apatít loại II trên toàn khu mỏ Quá trình khai thác có thể khẳng định rằng với cách chọn phương pháp khai thác hỗn hợp như Liên Xô đưa ra trước đây là hoàn toàn phù hợp cho khoáng sàng apatít Lào Cai, đường ranh giới phong hoá hoá học là giới hạn độ sõu cuối cùng của khai thác lộ thiên quặng I, còn việc khai thác quặng loại II phải bằng phương pháp hầm lò, nhưng biờn giới theo chiều sõu của mỏ lộ thiên khai thỏc quặng II đến đõu trước khi chuyển nú sang khai thỏc hầm lũ thì chưa có những công trình nghiên cứu cụ thể để xỏc định Chính vì vậy mà Bộ Công Thương giao cho Công ty CP Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Mỏ thực hiện Hợp

đồng số 71.10.RD/HĐ-KHCN với Đề tài: “Nghiên cứu xác định chiều sâu

khai thác lộ thiên hợp lý đối với khoáng sàng apatít Lào Cai”

Nội dung của Đề tài, tập trung nghiờn cứu xỏc định độ sõu đỏy mỏ và giải phỏp khai thỏc quặng loại II là chủ yếu, vỡ vỉa quặng II vẫn tiếp tục cắm sõu vào trong lũng đất mà phải tớnh đến khai thỏc bằng hầm lũ ở phần dưới, cũn khai thỏc quặng loại I và III khụng đề cập nhiều do đó được nghiờn cứu đầy đủ trước đõy và hiện nay mỏ đang hoạt động bỡnh thường

Sau khi nghiờn cứu đề tài sẽ xỏc định độ sõu khai thỏc quặng apatit loại

II tại Lào Cai ở một số khu vực, từ đú xỏc định được trữ lượng quặng apatit loại II sẽ huy động làm tăng tuổi thọ của mỏ

Đề tài sẽ đưa ra sơ đồ mẫu là bản vẽ tổng mặt bằng kết thỳc khai thỏc cho khu mỏ Cúc Khu mỏ Cúc là khu cú điều kiện địa hỡnh, địa chất rất phức tạp, bờ dốc khai trường lớn và cú nhiều con suối chảy qua lũng moong khai trường Từ sơ đồ cú thể xem xột vận dụng cho cỏc khu mỏ khỏc cựng với cỏc tài liệu khỏc làm cơ sở cho việc lập quy hoạch hoặc dự ỏn khai thỏc quặng apatit loại II Lào Cai

Quỏ trỡnh thực hiện Đề tài, tập thể tỏc giả đó nhận được sự quan tõm chỉ đạo của Vụ Khoa học - Cụng nghệ, Bộ Cụng Thương, sự giỳp đỡ tạo điều

kiện của Ban Giám đốc, các phòng, ban Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam, Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Mỏ và các chuyên gia trong lĩnh vực mỏ cùng các đồng nghiệp Tập thể tác giả xin bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc sự giúp đỡ trên và trân trọng cám ơn

Tóm TẮT NHIỆM VỤ

Để đi đến kết luận chiều sâu khai thác hợp lý cho khoáng sàng apatít Lào Cai, kết quả nghiờn cứu của Đề tài phải đỏp ứng được 3 yờu cầu sau đõy:

1 Kinh tế: quá trình khai thác lộ thiên phải đem lại hiệu quả kinh tế

2 Kỹ thuật: tài nguyên trong lòng đất được thu hồi ở mức tối đa, đảm bảo an toàn về người và thiết bị trong quá trình sản xuất

3 Môi trường: hạn chế tối đa sự ảnh hưởng xấu tới môi trường trong khu vực khai thác gõy nờn

Do vậy, Đề tài đi sõu giải quyết những vấn đề sau:

a) Định hướng về phỏt triển cụng trỡnh mỏ cú sự gắn kết chặt chẽ theo cả 3 phương chiều sõu, chiều ngang và chiều dọc khai trường để kết nối vận tải ngoài với vận tải trong mỏ của quá trình vận chuyển đất đá và quặng

b) Chọn giải phỏp khắc phục sự ổn định bờ mỏ và thỏo khụ đỏy mỏ phự hợp với tớnh phức tạp về điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất công trình

c) Sử dụng công nghệ-thiết bị khai thác theo hướng hiện đại tiờn tiến

Phương phỏp nghiờn cứu: lấy cơ sở thực tế trờn 50 năm đó tiến hành khai thỏc tại mỏ Apatit Lào Cai và một số mỏ lộ thiờn trong nước (mỏ than Quảng Ninh-Tập đoàn Than-Khoỏng sản Việt Nam TKV) và xu thế phỏt triển của ngành mỏ làm cơ sở lý luận Sử dụng những tài liệu hiện cú đặc biệt là tài liệu thăm dũ địa chất, tài liệu tổng kết khai thỏc quặng apatit Lào Cai tiến hành trong thời gian qua làm cơ sở tớnh toỏn Ngoài ra, cũn một số cỏc tài liệu tham khảo trong và nước ngoài được vận dụng, minh họa cho nội dung Đề tài

Nội dung của Đề tài, tập trung nghiờn cứu xỏc định độ sõu đỏy mỏ và giải phỏp khai thỏc quặng loại II là chủ yếu, vỡ vỉa quặng II vẫn tiếp tục cắm sõu vào trong lũng đất mà phải tớnh đến khai thỏc bằng hầm lũ ở phần dưới, cũn khai thỏc quặng loại I và III khụng đề cập nhiều do đó được nghiờn cứu đầy đủ trước đõy và hiện nay mỏ đang hoạt động bỡnh thường

Kết quả đạt được của Đề tài Sau khi khoanh định được biờn giới phớa trờn, phớa dưới và độ sõu khai thỏc cho từng khu mỏ trong bể quặng apatit, đỏnh giỏ được khả năng khai thỏc quặng loại II bằng phương phỏp lộ thiờn ở

độ sõu đỏy mỏ lớn nhất mức -400m, huy động trữ lượng khai thỏc quặng II được 174 tr.tấn với hệ số búc đất đỏ và quặng IV trung bỡnh 8,3m3/t, tuổi thọ của mỏ 102 năm nếu tớnh theo cụng suất 1,7 tr.tấn-năm vẫn đảm bảo được hiệu quả kinh tế

Đề tài đưa ra sơ đồ mẫu là bản vẽ tổng mặt bằng kết thỳc khai thỏc cho khu mỏ Cúc Khu mỏ Cúc là khu cú điều kiện địa hỡnh, địa chất rất phức tạp,

bờ dốc khai trường lớn và cú nhiều con suối chảy qua lũng moong khai trường Sơ đồ mẫu đó thể hiện tương đối đủ cỏc thụng số chớnh của hệ thống khai thỏc, chứng minh độ sõu khai thỏc được chọn cú tớnh khả thi, cựng với cỏc bản vẽ là tài liệu tham khảo cho việc lập quy hoạch hoặc dự ỏn khai thỏc quặng apatit loại II Lào Cai

Quyết định số 6228/ QĐ-BCT của Bộ Công Thương về việc đặt hàng thực hiện các nhiện vụ khoa học và công nghệ năm 2010 ở phần mục tiêu đã nêu: xác định chiều sâu khai thác lộ thiên hợp lý để khai thác có hiệu quả quặng apatit loại II và loại IV khoáng sàng apatit Lào Cai Nhưng khi đi vào thực hiện Đề tài cho thấy tài liệu thăm dò địa chất đối với quặng loại IV còn quá

sơ sài, mặt khác quặng loại IV hiện tại chưa đánh giá được giá trị kinh tế cũng là

vì do chưa xác định được tính khả tuyển đối với quặng IV, bởi vậy khi nghiên cứu thực hiện Đề tài không có đủ số liệu để tính toán chi tiết mà chỉ nêu ra những giải pháp và kiến nghị về việc khai thác và bảo quản bán sản phẩm quặng loại IV

Chương 1: TỔNG QUÁT CHUNG

1.1 Thị trường apatit

Apatit là tập hợp các khoáng đồng hành lục giác có chứa các nhóm flo, clo, hoặc hydroxyl Những nhóm này thế chỗ cho nhau trong mạng tinh thể Hai loại hình quặng apatit chủ yếu là florapatit Ca5(PO4, CO3, OH)3 (F, H) và hydroxy florapatit Ca5(PO4)3 (OH, F), trong khi đó các nhóm CO3 và OH có thể thế chỗ nhóm PO4 tạo ra quặng apatit cacbonat

Hầu hết apatit ở dạng hạt nhỏ phân tán hoặc dạng mảnh có cấu trúc tinh thể ẩn Phốtpho trước đây vẫn được tách từ apatit tinh thể, nhưng ngày nay nguyên tố này được tách từ vô số loại quặng phốtphát khác nhau Các loại quặng như thế được chia thành 2 loại: dạng môi sinh (có nguồn gốc dung nham) ở Thuỵ Điển, Nga, Skar ở Canada, cabonatit ở Phần Lan, Zimbabuê, Nam Phi, Braxin và ngoại sinh (quặng trầm tích) có ở Trung Quốc, Marốc, Tuniri, Mỹ, Nga, Aicập, Israel, Việt Nam Mỹ là nước có nguồn gốc phốtphát nham thạch lớn nhất thế giới tại mỏ Cola

Quặng nguồn gốc nham thạch thường nghèo hàm lượng P2O5

Quặng phốtphát trầm tích có độ tạp cao, đặc biệt là Cd và As dễ lưu lại

ở sản phẩm cuối dùng hoặc chất thải

Quặng trầm tích chiếm 80% sản lượng phốtphát toàn cầu

75% quặng phốtphát được khai thác bằng lộ thiên, còn lại là khai thác hầm lò

I.2.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ quặng phốt phát trên thế giới

Trữ lượng toàn cầu quặng apatit theo tớnh toỏn ước lượng khoảng 34 tỷ tấn, tập trung nhiều ở Morocco và Tõy Sahara Năm 1988-1989 sản lượng khai thỏc và tiờu thụ quặng phốtphát ở mức cao, năm 1993 sản lượng chỉ bằng 68% của giai đoạn trờn (khoảng 51.3 triệu tấn P2O5) Dự bỏo năm 2010 lượng sản xuất và tiờu thụ quặng phốtphát sẽ đạt mức của năm 88-89 Bốn nhà sản xuất quặng apatit lớn nhất toàn cầu bao gồm OCP Group (Morocco), Cụng ty Mosaic (Mỹ) Cie Des Phos De Gafsa (Tunisia) và PCS phốtphát (Mỹ), chiếm 15%, 11%, và 5%, lượng khai thỏc quặng apatit vào năm 2005 Quặng phốtphát được khai thỏc tại khoảng 40 quốc gia, trong đú 12 quốc gia đó chiếm tới 92 % trữ lượng toàn thế giới (Xem bảng 1 và 2, phụ lục 1- Thị trường apatit)

Là một trong những nhà khai thác lớn, Marốc có nguồn mỏ phốt phát chiếm khoảng 50% thế giới và chiếm 60% tổng cơ sở sản xuất quặng phốtphát toàn cầu Mỹ và Trung Quốc mỗi nước chiếm khoảng 20% nguồn toàn cầu Nguồn mỏ phôtphát ở Bắc Mỹ đang bị cạn kiệt Hiện nay người ta đang xem xét các mỏ nghèo (không đạt hiệu quả kinh tế khi khai thác) trên cơ sở áp dụng các công nghệ khai thác tiên tiến hơn

Sản lượng và nhu cầu quặng có hàm lượng thấp (31% P2O5) chiếm khoảng 64 - 69% sản lượng khai thác của thế giới 91% trong số đó (31%P205)

phục vụ thị trường nội địa của chính nước sản xuất Sản lượng và nhu cầu quặng có hàm lượng trung bình (31 - 35% P2O5) chiếm 21 - 26% sản lượng phốtphát của thế giới, trong đó 40% phục vụ thị trường nội địa và 60% để xuất khẩu Sản lượng và nhu cầu quặng có hàm lượng cao (35-39% P2O5) chiếm 15% sản lượng của thế giới, trong đó 60% dùng cho thị trường nội địa và 40% cho xuất khẩu

Theo số liệu thống kê, năm 1970 dân số thế giới ở mức 3,7 tỷ người, năm

1980 đã tăng lên 4,5 tỷ người và năm 1990 tăng lên là 5,3 tỷ người Trong thời gian 1970 - 1980, dân số thế giới tăng 1,22 lần, còn sản lượng phốt phát tăng 1,7 lần Thời gian 1980 - 1990, dân số tăng 1,18 lần, còn sản lượng phốt phát tăng 1,17 lần Theo các số liệu ước đoán thì sau 50 năm 1990 - 2040 dân số toàn cầu tăng 87% còn nhu cầu quặng phốt phát sẽ tăng trung bình 2% năm Nếu mức tăng 1% thì tới năm 2040 sản lượng phốt phát trên thế giới sẽ là 263 triệu tấn P2O5 Nếu mức tăng 2% thì tới năm 2040 sản lượng phốt phát trên thế giới sẽ là 431 triệu tấn P2O5 (Xem bảng 3, phụ lục 1)

- Giá xuất nhập khẩu quặng trên thế giới

Giá quặng có nhiều thay đổi và tăng nhanh từ 5-6 USD/tấn năm 1960 lên 20-25 USD/tấn vào năm 1980 và tăng tiếp lên 30-40 USD/tấn vào những năm

1990 Từ năm 1990 đến 1999 giá quặng tại FOB các nước xuất khẩu tăng từ

40 – 48 USD/tấn với hàm lượng ≥ 32% (cảng Casablanca Marốc: 48 USD/tấn, FOB florida Mỹ 43 USD/tấn, FOB Sfax Tuniri 38 USD/tấn) Từ năm 2008-

2010, xuất khẩu quặng apatit Lào Cai tại FOB Hải Phũng, quy về hàm lượng

≥ 32% thì một tấn quặng apatit có giá từ 65 – 70 USD/tấn

I.2.2 Nhu cầu quặng apatit trong nước

Quặng apatit cú vị trớ hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dõn, vỡ

là nguyờn liệu chớnh, chủ yếu để chế biến phân bón chứa lân Phân bón hoá học nói chung và phân bón chứa hàm lượng lân (P2O5) nói riêng là sản phẩm không thể thiếu đối với sản xuất nông nghiệp

Sản lượng ngũ cốc chủ yếu dựa vào 2 yếu tố diện tích và năng suất cây trồng Trong thời gian gần đây, khi diện tích canh tác ngày càng bị thu hẹp và

bị giới hạn thì vai trò của năng suất cây trồng càng trở nên quan trọng ở Việt Nam trong 70 năm qua (1930-2000) diện tích canh tác tính trên đầu người giảm từ 2.548 m2 xuống còn 675 m2, tốc độ giảm bình quân 1,1%/năm Như vậy, trong nền nông nghiệp hiện đại sản lượng cây trồng sẽ quyết định chủ

yếu bằng năng suất (Nguồn từ Nhà xuất bản Nông nghiệp" Bón phân cân đối

cho cây trồng ở Việt Nam")

Để đảm bảo an ninh lương thực quốc gia, từng nước có thể sử dụng một hay nhiều giải pháp với các thứ tự ưu tiên khác nhau như: tăng diện tích, tăng

vụ, thâm canh và hạn chế tăng dân số Với Việt Nam thâm canh là giải pháp duy nhất, mà trong thâm canh, vai trò của phân bón lại càng quan trọng

Nhằm đạt mục tiêu đưa nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 cần tăng tỷ trọng của công nghiệp và dịch vụ trong cơ cấu nền kinh

tế quốc dân tuy nhiên việc phát triển nông nghiệp, nông thôn vẫn là nhiệm vụ quan trọng Phân bón đã có tác động tích cực đến sự phát triển của nông

nghiệp nói riêng và nền kinh tế quốc dân nói chung Để xác định bước đi, mục tiêu phát triển, nhiệm vụ thực hiện của lĩnh vực sản xuất nguyên liệu, chế biến phân bón và các lĩnh vực khác, Quy hoạch thăm dũ, khai thỏc và tuyển quặng apatớt giai đoạn 2008-2020 và cú tớnh đến sau năm 2020 đó được Bộtrưởng

Bộ Cụng Thương phờ duyệt ngày 18 thỏng 8 năm 2008 Dự kiến nhu cầu sử dụng quặng apatớt được nờu tại bảng 1

Bảng 1- Dự kiến nhu cầu sử dụng quặng apatớt

Đơn vị: 1000 tấn

TT Nguyên liệu 2006- 2010 2011-2015 2016-2020 sau 2020

1 Quặng apatit loại I nguyên

khai

-Cho sản xuất supe đơn

-Cho sản xuất phốtpho P4

3 Quặng apatit loại II

- Cho lân nung chảy

- Cho sản xuất phốtpho P4

- Cho xuất khẩu

- Cho tuyển quặng

1.2 Đặc điểm khoỏng sản apatit Lào Cai

Vùng khoáng sàng apatít Lào Cai có chiều dài hơn 100 km, chiều rộng từ

1 - 4 km phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, có toạ độ địa lý như sau:

- Kiểu địa hình núi cao: bao gồm dẫy núi cao 600 - 2000 m, phân bố ở rìa

Đông Bắc cuả dãy Hoàng Liên Sơn, điển hình cho dạng địa hình này là khu Khao Tao Pho (2029 m), núi có sườn dốc 40 - 600, đỉnh hơi nhọn, giữa các núi

là các hẻm sâu, gần dốc đứng địa hình bị chia cắt mạnh, hiểm trở.

- Kiểu địa hình trung bình: bao gồm từ 200 - 600 m, kéo dài theo vùng trung tâm mỏ, điển hình là đỉnh Đồng Tung 563m, Đá Đinh 578 m, sườn dốc 20- 300

- Kiểu địa hình thấp: bao gồm dãy núi từ 100 - 200 m, nằm sát sông Hồng, sườn thoải từ 5 - 100, giữa thung lũng tạo nên các cánh đồng tương đối bằng phẳng Dọc theo khu mỏ có sông Hồng và có nhiều suối cấp I, II và III, phần lớn các suối bắt nguồn từ dãy núi Fanxipan chảy ra sông Hồng theo hướng Đông Bắc, cắt ngang qua khu mỏ

Giao thông vùng mỏ khá thuận lợi Đường sắt Hà Nội-Lào Cai dài 296

km, đường quốc lộ Hà Nội - Lào Cai dài 324 km và đường liên tỉnh từ thành phố Lào Cai đi tới tất cả các huyện lỵ và các xã trong tỉnh Điện lưới quốc gia

được phủ kín trong vùng

Dân tộc sinh sống trong vùng gồm có người Kinh, Dao, Nùng, Ngái, H’mông, Xạ Pòng, Hà Nhì, Dáy, Tày, Hoa, Sạ Pó và Pù Lá Nhân dân trong vùng hầu hết sống chủ yếu bằng sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, tham gia hoạt động công nghiệp và buôn bán nhỏ Về kinh tế và đời sống văn hóa xã hội trong vùng đang được cải thiện và phát triển

1.2.2 Đặc điểm địa chất khu mỏ

Trầm tớch biến chất chứa apatớt điệp Cam Đường với vị trớ địa tầng chưa xỏc định, theo kết quả nghiờn cứu cỏc chuyờn gia địa chất đó xếp apatớt

điệp Cam Đường vào tuổi Cambri sớm (∈1cđ), (Kalmưkov, 1962; Doujờkov,

1965; Trần Văn Trị, 1967 và Businski, 1965) Apatớt điệp Cam Đường phõn

bố thành một dải hẹp, kộo dài theo bờ phải sụng Hồng từ biờn giới Việt - Trung (Lũng Pụ) đến xó Sơn Thuỷ huyện Văn Bàn, tỉnh Lào Cai dài khoảng

110 km, rộng từ 1- 2 đến 2- 4 km Tập đỏ chứa quặng này nằm xen giữa đỏ phiến kết tinh, đỏ phiến 2 mica tuổi Proterozoi, đỏ hoa điệp Sapa (PR3SP) và

đỏ lục nguyờn cú tuổi trẻ hơn (Cambri Trung, Đevon, Pecmi, Jura, Creta, Neogen) Toàn bộ diện tớch chứa quặng apatớt được ngăn cỏch một bờn là sụng Hồng, một bờn là dóy Hoàng Liờn Sơn, phần lónh thổ chứa quặng cú thể

gọi chung là bể quặng apatớt Lào Cai

Trong thành tạo địa chất của bể apatớt Lào Cai cú mặt khỏ phong phỳ

đỏ macma Trước hết phải kể đến khối đỏ granetoit cổ Pụsen kộo dài suốt dọc diện tớch phõn bố trầm tớch điệp Cam Đường Dọc sườn của khối Pụsen cũn phõn bố rộng rói và cựng phương cấu trỳc cú khối Granit-điorit Hoàng Liờn Sơn (380.iδ năm theo xỏc định tuổi tuyệt đối) Liờn quan đến việc phỏ huỷ và gõy biến chất quặng apatớt là cỏc đai mạch lamprofia, ớt hơn là đỏ mạch granofia Trong tầng chứa quặng apatớt, dễ dàng quan sỏt thấy sự phõn bố và hướng cấu trỳc chung của hệ thống đỏ mạch lamprofia Trờn mặt cắt địa chất của cỏc tuyến thăm dũ địa chất thấy đỏ mạch lamprofia khụng chỉ xuyờn cắt cỏc tầng Kốc San (KS) mà cũn cắt dọc theo phõn lớp Kết quả nghiờn cứu cho thấy mạch lămprofia xuyờn cắt điệp Cam Đường trong trạng thỏi vữa lỏng, nờn tỏc dụng biến chất của nú với đỏ võy quanh khụng mạnh mẽ (Phạm Văn Dương, 1980)

Cấu trỳc địa chất của bể apatớt Lào Cai được khống chế chủ yếu do sự tồn tại của khối granetoit Pụsen cổ và hoạt động của đứt góy sõu sụng Hồng Những đơn vị cấu trỳc chi tiết (cỏc loạt đứt góy chớnh, uốn nếp) đó được Vừ Văn Lạc và đồng nghiệp mụ tả khỏ chi tiết, 1976

1.2.3 Nguồn gốc thành tạo

Quặng apatít Lào Cai có nguồn gốc trầm tích sinh hóa biển sau đó bị biến

chất, thuộc nhóm thành hệ cacbonat - lục nguyên, có thể chia làm hai kiểu chính:

- Thành hệ cacbonat chứa apatit đặc trưng bởi vỉa apatít chính với chất lượng trung bình (loại apatít tương đối giàu)

- Thành hệ cacbonat lẫn lục nguyên chứa apatít đặc trưng bởi các vỉa apatit phụ (VF) với chất lượng kém (loại apatit nghèo và rất nghèo) Trong đó dolomit chiếm chủ yếu đối với cacbonat, còn canxi chiếm vai trò thứ yếu

Sự tồn tại hai kiểu thành hệ trên trong bồn thành tạo apatít Lào Cai là kết quả của quá trình phức tạp phối hợp các quá trình trầm tích khác nhau như hóa học, hữu cơ và lục nguyên chứa apatít

Sự tích tụ photphat trong bồn đã xảy ra trong điều kiện nửa kín và có các dữ kiện như lượng dự trữ kiềm trong biển lớn, lượng manhê trong biển đạt tới mức bão hoà, trị số pH của nước cao (pH=8,3) và điều kiện cổ địa lý là một vùng biển cách biệt, biển nông có khí hậu khô, nóng

1.2.4 Đặc điểm đới phong hóa

Đỏ mẹ thuộc hệ tầng Cam Đường (CĐ) là đỏ phiến giầu cacbonat, apatit, thạch anh mica, than xen bột kết và cỏt kết thạch anh fenspat màu xỏm, xỏm tro hay xỏm đen bị nứt nẻ khụng đếu Nước mưa hũa tan khớ CO2 trong khớ quyển tạo thành axit cacbonic hay axit nitric, khi ngấm xuống đất, tiếp tục hũa tan CO2 sinh ra bởi thực vật, phõn hủy hữu cơ và sinh húa, thỳc đẩy quỏ trỡnh phong húa húa học Dưới tỏc dụng của nước và cỏc dung dịch hũa tan trong nước sẽ diễn ra quỏ trỡnh thủy húa và thủy phõn làm cho thành phần cacbonat trong đỏ gốc bị rửa lũa, biến thành bicacbonat hay bicacbonat canxi

- magiờ là chất dễ hũa tan trong nước, bị nước cuốn trụi theo dũng thấm Cỏc khoỏng vật nguyờn sinh như fenspat, mica, clorit, amfibon,…biến thành cỏc khoỏng vật cú cấu trỳc kộm bền vững như haluazit, monmorilonit, kaolinit, hydromica và gơtit Khoỏng vật mica (biotit, mutcovit, xericit, flogopit) biến thành khoỏng vật sột, cũn pirit xõm tỏn trong đỏ bị oxy húa sẽ biến thành sunfats sắt Hợp chất này tỏc dụng với nước tạo thành axit sunfuaric và hydroxit sắt làm cho đất đỏ bị phong húa cú màu sắc khỏc biệt với đỏ mẹ Chiều sõu đới phong húa húa học biến đổi rất phức tạp, từ 3 - 5 đến 120m và lớn hơn, trung bỡnh 40 - 60m Số liệu thống kờ 443 lỗ khoan thăm dũ địa chất cho thấy ở những nơi độ cao địa hỡnh thấp hơn 100m, chiều dày đới phong húa trung bỡnh 34,62m; ở độ cao từ 100 - 200m dày 49,46m và ở độ cao lớn hơn 200m dày 60,47m, bảng 2

Bảng 2- Chiều dày đới phong húa húa học

Chiều dày, m Z, m dày, m Chiều Z, m dày, m Chiều Z, m

104 (23) 24,97 69,96

64,21 62,50 39,17 31,57

71,57

- 83,68

118,9

- 35,00

125,11

- 176,75

44.74

- 98,31

35,78 48,27 64,74

76,83 111,04 88,90

- 22,48 65,50

- 215,94 134,13

Hiện tượng phong hóa mang tính hai mặt Một mặt, do phong hóa rửa trôi thành phần cacbonat, quặng apatit được làm giàu tự nhiên tạo thành quặng chất lượng cao loại I và III với hàm lương P2O5 đến 35% Các thân quặng này nằm trong đới phong hóa hóa học từ độ cao 70 – 89m trở lên, xấp

xỉ độ cao gốc xâm thực địa phương Điều kiện khai thác chúng khá thuận lợi, chủ yếu bằng phương pháp lộ thiên, tháo khô mỏ dễ dàng bằng tự chảy Mặt khác cũng chính vì phong hóa không đều mà cấu trúc địa chất mỏ vốn đã phức tạp trở lên càng phức tạp hơn Phong hóa “lỏi” đã gây không ít khó khăn cho khai thác, làm sai lệch trữ lượng thăm dò, phá hỏng thiết kế và kế hoạch khai thác, thậm chí có trường hợp phải đình chỉ khai thác khi gặp phải quặng

và khối đá “lỏi” chưa phong hóa ngay ở phần trên cùng của mặt cắt (Cáng Đỉnh)

1.2.5 Đặc điểm thạch học tầng chứa quặng apatít

Căn cứ vào thành phần hoá học, thành phần thạch học, đặc điểm địa chất khoáng sàng và tính chất sử dụng người ta chia phân quặng apatít thành 4 loại: quặng loại I, quặng loại II, quặng loại III và quặng loại IV Đặc tính chất lượng của từng loại quặng sẽ được trình bày ở phần sau

Tập đá trầm tích chứa quặng apatít điệp Cam Đường trên diện tích nghiên cứu trong các khu mỏ đã thăm dò tìm kiếm được Kalmưkov và đồng

nghiệp trước đây đặt tên là tập đá biến chất Kốc San (KS) nơi có mặt cắt địa chất khá trọn vẹn Tổng hợp tài liệu địa chất có trong vùng nghiên cứu ta thấy việc chia tập đá chứa quặng này thành 6 tầng là rất hợp lý và ký hiệu chúng như trong các báo cáo địa chất cho vùng nghiên cứu KS1-2, KS3, KS4, KS5,

KS6 và KS7 Các tầng KS8, KS9 theo Kalmưkov (1957) trước đây các nhà nghiên cứu địa chất xếp vào tập đá trầm tích có tuổi trẻ hơn (hệ tầng Hà Giang- (∈ 2hg)

Nếu xột riờng về bề dầy của cỏc tầng Kốc San thỡ thấy tầng KS1-2, KS3,

KS4 và KS5 cú bề dầy lớn nhất ở khu Cam Đường và mỏ Cúc, cũn cỏc tầng

KS6 và KS7 cú bề dầy lớn nhất ở phần Đụng Nam (khu Tam Đỉnh)

Trong số cỏc tầng kể trờn, cú thể tỏch ra cỏc tầng đặc trưng chứa dấu hiệu đỏnh dấu cho toàn tập Mức độ phổ biến của cỏc tầng đỏnh dấu này cũng khụng đồng đều Mụ tả từ dưới lờn trờn như sau:

- Tầng cuội kết cơ sở (KS1-2) phổ biến chủ yếu ở vựng Bỏt Xỏt Ngũi

Bo, vựng Lũng Pụ và Tam Đỉnh, trầm tớch điệp Cam Đường phủ kớn trực tiếp lờn bề mặt rửa mũn của đụlomit điệp Sapa Trong khu trung tõm, tầng cuội kết này nhiều chỗ khú tỏch khỏi tầng kề sỏt nờn đặt chung là tầng KS1-2

- Tầng đỏ phiến-thạch anh aktinolit (tremolit) - đụlomit (KS3) phõn bố chủ yếu trong khu Cam Đường và mỏ Cúc Trong đú aktinolit và tremolit được thành tạo do kết quả biến chất khu vực tập hợp đỏ trầm tớch nguyờn sinh giầu Mg, Si, Ca

- Tầng KS4 thành phần chủ yếu của tầng là đỏ phiến muscovit – thạch anh apatớt-cacbonat giầu chất than, hàm lượng cỏc khoỏng vật tạo quặng thay đổi theo từng phõn lớp làm cho tớnh phõn phiến khỏ rừ ràng

- Tầng KS5 là tầng chứa quặng chớnh với màu xỏm sỏng, nứt vỡ theo hỡnh thoi Nú được cấu tạo chủ yếu từ đụlomit, apatớt và một phần nhỏ muscovit, thạch anh Vật chất than thường ớt hơn 5% Khi phong hoỏ tạo ra quặng apatớt đơn khoỏng (quặng loại I) là tầng đỏnh dấu chủ yếu trong vựng

- Tầng đỏ phiến thạch anh xerixit- đụlimit (KS6) chứa cỏc lớp kẹp mỏng thạch cao, phổ biến chủ yếu ở khu vực Làng Mũn

- Tầng KS7 đặc trưng bởi một lượng khỏ cao của fenspat trong thành phần khoỏng vật tạo đỏ Thành phần lục nguyờn của tầng là thành phần chủ yếu (thạch anh 25-30%, fenspat 10-30%, mica 7 - 10% ), cacbonat và apatớt giảm đi rừ rệt Hàm lượng apatớt thay đổi lớn (5-85%) nờn nhiều chỗ tầng KS7

chứa phospho ở mức cụng nghiệp (quặng loại IV)

- Trong cỏc tầng Kốc san thỡ chỉ cú tầng KS4 , KS5, KS6 và KS7 chứa quặng Quặng apatớt loại II là đối tượng nghiờn cứu của Đề tài nằm trong tầng

KS5 Riờng khu Ngũi Đum - Đụng Hồ và Làng Mũn trong phần dưới của tầng

KS6 cú một vỉa quặng apatớt loại II đạt giỏ trị cụng nghiệp với trữ lượng hạn chế cũng được xem xột

Trờn toàn diện tớch nghiờn cứu, thành phần khoỏng vật theo quan điểm địa chất của tầng quặng loại II cú biến đổi khỏ rừ Trong khu trung tõm quặng apatớt - đụlomit khỏ thuần khiết Xa dần về hai đầu (khu Bỏt Xỏt và khu Tam Đỉnh) hàm lượng khoỏng vật lục nguyờn và vật chất than tăng lờn đến 5-7%

1.2.6 Phân loại quặng

1.2.6.1 Phõn loại quặng tự nhiờn: đường ranh giới phong hóa hóa học là cơ sở

để phân chia quặng apatít của địa tầng Kốc San thành hai kiểu quặng tự nhiên:

+ Quặng apatít nguyên sinh nằm trong đới chưa phong hóa hóa học, quặng rắn chắc có màu xám xanh, xám tro, xám đen, thành phần khoáng vật chủ yếu apatít cacbonat, cacbonat apatít, cacbonat thạch anh apatít, cacbonat thạch anh apatít mica

+ Quặng thứ sinh nằm trong đới phong hóa hóa học quặng được làm giàu tự nhiên, do kết quả rửa lũa thành phần cacbonat của các loại quặng trên

Đặc điểm của quặng đã bị phong hoá cũng như đá của địa tầng KốcSan nằm ở trong đới phong hóa hóa học thì mềm bở, xốp, có màu xám, nâu xẫm, xám nâu, nâu vàng, xám tro, nâu, bằng mắt thường phân biệt rất rõ giữa đá và quặng nguyên sinh với đá và quặng do phong hoá tạo nên, cũng như đường phong hóa hóa học

1.2.6.2 Phân loại quặng theo thành phần hoá học và bề dầy công nghiệp

Chỉ tiêu tính trữ lượng đã áp dụng cho công tác thăm dò các khu mỏ ở

mỏ apatit Lào Cai từ năm 1956 đến nay theo chỉ tiêu được ủy ban Kế hoạch Nhà nước duyệt trong Công văn số 2092UB/CAN ngày 02/10/1976 và Văn bản số 62/HĐĐG TLKS ngày 19/7/2004 của Hội đồng Đánh giá trữ lượng khoáng sản V/v “Sử dụng chỉ tiêu tính trữ lượng các loại quặng khu Vườn Cam mỏ apatit Lào Cai” với nội dung tóm tắt như sau :

* Thành phần hóa học

- Quặng apatít đơn khoáng (loại I) có hàm lượng biên theo mẫu đơn

P2O5 ≥ 28%, hàm lượng P2O5 trung bình theo khối ≥ 32%

- Quặng apatít cacbonat (loại II) có hàm lượng biên theo mẫu đơn P2O5

≥ 15%, hàm lượng P2O5 trung bình theo khối ≥ 20%

- Quặng thạch anh apatít (loại III) có hàm lượng biên theo mẫu đơn

P2O5 ≥ 8%, hàm lượng P2O5 trung bình theo khối ≥ 12%

- Quặng cacbonat thạch anh apatít (loại IV) có hàm lượng biên theo mẫu đơn P2O5 ≥ 8%, hàm lượng P2O5 trung bình theo khối ≥ 10%

* Bề dày công nghiệp tối thiểu

Bề dày công nghiệp tối thiểu đối với quặng apatit loại I và loại II là 0,5

m, còn quặng apatít loại III và loại IV là 2 m Những lớp đá kẹp xen trong quặng loại I và loại II có bề dày lớn hơn 0,5 m và trong quặng loại III và loại

IV có bề dày lớn hơn 2 m thì không tham gia tính trữ lượng

1.2.7 Đặc điểm chất lượng quặng apatớt loại II

Để cú thể khỏi quỏt đầy đủ về chất lượng quặng loại II phải tiến hành tổng hợp và phõn tớch cỏc kết quả cụng tỏc thăm dũ và nghiờn cứu quặng loại

II, bao gồm:

- Tổng hợp và đỏnh giỏ thành phần hoỏ học chủ yếu của quặng apatớt loại II, phõn tớch bằng toỏn xỏc suất, thống kờ quy luật biến đổi và mối tương quan giữa cỏc thành phần hoỏ học chớnh quyết định đến chất lượng của quặng apatớt Lập cỏc bản đồ phõn bố cỏc thành phần hoỏ học chớnh của quặng loại II

để cú được số liệu và sự phõn bố của chỳng trong khụng gian

- Tổng hợp cỏc tài liệu đó nghiờn cứu về tớnh chất cơ lý và thành phần húa học quặng apatớt loại II để phục vụ cụng tỏc chế biến quặng (trước mắt là khai thỏc và làm giầu quặng II) được nờu ở cỏc bảng 3 và 4 dưới đõy

Bảng 3- Tính chất cơ lý của quặng apatit loại II

%

-

f

3,0 3,0 1,41 1,58

8-10

Bảng 4- Thành phần hóa học quặng apatit loại II

Hàm lượng % Khu vực

P 2 O 5 CaO MgO Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MnO MKN CO 2 CKT Khu Bắc Nhạc

Kết quả phân tích hoá toàn phần nêu ở bảng 4 cho biết quặng apatít loại

II có thành phần chủ yếu gồm các hợp phần P2O5, CaO, MgO, CO2, cặn không tan trong dung dịch cưêng thuỷ phá mẫu (viết tắt CKT) và một số tạp chất Đối với loại quặng apatít tương tự thì các hợp phần P2O5, CaO, MgO,

CO2 và CKT quyết định chính đến chất lượng của quặng Từ kết quả phân tích ở bảng 6 có thể nhận định quy luật biến đổi của các hợp phần hoá học chính của quặng apatít loại II như sau:

- Phân bố P2O5 trong tầng KS5 tuân theo quy luật chuẩn và nhìn chung mức độ dao động không lớn Mức dao động cho toàn vùng là 15% Trong khi

đó phân bố P2O5 trong tầng KS4 không tuân theo quy luật chuẩn, hệ số dao động hàm lượng P2O5 khá lớn, đạt tới 43%

- Phân bố P2O5 trong tầng KS6 và KS7 tuân theo quy luật chuẩn và có

hệ số dao động hàm lượng P2O5 là 33%

CaO và MgO (thành phần tạo cacbonat)

Canxi tham gia tạo khoáng vật cacbonat trong trầm tích chứa quặng apatít của các tầng Kốc San (điệp CĐ) phân bố không đều trong các tầng và

trên toàn diện tích Ban đầu, hàm lượng canxi - cacbonat tăng từ KS1-2 đến

KS4 nhưng rồi giảm xuống ở tầng KS5 Trong tầng KS6-7 hàm lượng can cacbonat tăng giảm bất thường Trong tầng sạn kết cơ sở của hệ tầng Hà Giang thì nó ở mức thấp nhất

xi-Can xi tham gia vào thành phần của đôlomit và canxit, hàm lượng của can xit và manhê trong dolomit của tầng KS5 phân bố theo luật chuẩn Điều này nói lên rằng điều kiện lắng đọng dolomit trong quá trình thành tạo tầng

KS5 là khá ổn định Trong tầng KS5 hàm lượng MgO và P2O5 tỷ lệ nghịch với nhau

Cặn không tan (CKT)

Khi phân tích quặng apatít người ta đã dùng cường thuỷ để phá mẫu, trong kết quả phá mẫu còn lại một ít chất cặn Về thành phần khoáng vật cặn được cấu tạo chủ yếu từ thạch anh, mica, than (graphit ) và một ít các khoáng vật silicat khác Chúng đại diện cho thành phần lục nguyên và xác sinh vật tham gia tạo quặng apatít loại II Cặn không tan nói chung làm giảm chất lượng của quặng, gây khó cho tuyển nổi và nung hoá vôi khi làm giầu quặng

vì thế cũng cần thiết xem xét quy luật phân bố của chúng

Trong điệp Cam Đường, nếu xét từ dưới lên trên ta thấy cặn không tan thay đổi trong khoảng từ 30 - 40% Trong tầng KS5 nó đạt giá trị thấp nhất dưới 10% và tỷ lệ nghịch với hàm lượng P2O5

Các nguyên tố tạp chất.Trong nhiều công trình nghiên cứu địa hoá photphorit và apatít sinh thành do biến chất, đã đề cập đến sự có mặt với hàm lượng khá cao một số nguyên tố hoá học có giá trị như: uran, vanađi và các nguyên tố đất hiếm ( Khologov, 1969; Beiskoushi, 1971)

a/ Các nguyên tố đất hiếm

Tổng các nguyên tố đất hiếm trong quặng apatít Lào Cai nói chung và trong quặng loại II nói riêng không đạt giá trị công nghiệp Chúng dao động trong khoảng từ 1.10-1% đến 1.10-3% , chủ yếu 1.10-2 % Kết quả phân tích thành phần các nguyên tố đất hiếm cho thấy: La-3.10-2 %, Pr-1,8.10-2%, Y-3.10-2 %, Ce-2,5.10-3%, Nd-7.10-2%, Sm-4.10-3%, và Eu-2.10-3%

Trong toàn tập đá trầm tích điệp Cam Đường, kết quả phân tích cho thấy tầng KS4 và đới tiếp xúc giữa đá mạch lamfrofia và đá chứa quặng tất cả các tầng từ KS1-2 đến KS7 đều chứa đất hiếm ở mức cao hơn mức trung bình Nhưng cả ở những chỗ này hàm lượng đất hiếm vẫn chưa đạt giá trị công nghiệp

b/ Uran

U ran trong quặng apatít và đá vây quanh của bể apatít Lào Cai được xác định bằng phương pháp hoá quang phổ và phương pháp triết-so màu Kết quả cho thấy hàm lượng uran dao động trong khoảng 1.10-4% đến 1.10-3% Trong quặng apatít loại II chủ yếu ở mức 5 10-4% Trên bề mặt tiếp xúc với quặng loại I (ranh giới phong hoá hoá học) hàm lượng uran đạt giá trị 5.10-3%

So sánh kết quả này với hàm lượng uran được khai thác trong trầm tích chứa photphorit ở Mỹ (ở mức n 10-2%) thì thấy hàm lượng u ran trong quặng loại

II của apatít Lào Cai chưa đạt giá trị công nghiệp

c/ Vanađi

Trong trầm tích chứa photphorit giàu chất hữu cơ thông thường hàm

lượng vanađi cao (từ n.10-3 đến n.10-2%) Vanađi trong quặng loại II được

phân tích bằng phương pháp hoá quang phổ Kết quả xác định được hàm

lượng trung bình 2 10-3% Phân tích thành phần graphit hàm lượng vanađi

không cao hơn so với toàn mẫu (5 10-3%) Trong khi đó trong mica hàm

lượng vanađi đạt 3 10-2% , có mẫu 4 10-1% Kết quả này phù hợp với việc

đã xác định được sự có mặt của muskovit chứa vanađi trong tổ hợp mica Tất

cả những kết quả phân tích trên cho thấy hàm lượng vanađi trong quặng apatít

vùng Lào Cai chúng chưa đạt giá trị công nghiệp Do vanađi tập trung chủ

yếu trong khoáng vật mica nên khi làm giầu quặng apatít loại II có thể xác

định nhanh chóng ở vị trí công đoạn công nghệ thu hồi nguyên tố này trong

dây chuyền công nghệ chung

Qua kết quả thăm dò địa chất từ những năm 60 đến 90 của thế kỷ trước

đã nêu rõ trong quặng apatít có nhiều nguyên tố hiếm đi kèm, đặc biệt đáng

lưu ý là đất hiếm (Ittri, Itecbi), uran, có hàm lượng nhỏ, nhưng trữ lượng lớn

cần phải được thu hồi trong chu trình sản xuất chế biến phân bón và các sản

phẩm khác đi từ quặng apatít Nhất là ở giai đoạn hiện nay, khi khoa học công

nghệ khai thác mỏ và tuyển khoáng trên thế giới đã phát triển khá mạnh, đạt

đến trình độ có thể cho phép thu hồi các nguyên tố hiếm mà trước đây phải bỏ

qua Do vậy rất cần có sự nghiên cứu tỷ mỷ hơn để nâng cao hiệu quả sử dụng

quặng apatít

Kết quả phân tích quang phổ các mẫu lấy trong vỉa apatít chính (tầng

KS5 chưa phong hoá) ở một số lỗ khoan khu Ngòi Đum cho thấy một số đặc

điểm địa hoá như sau:

HÀM LƯỢNG TÍNH THEO ĐƠN VỊ : 1 X 10−4% NGUYÊN TỐ LỖ KHOAN LỖ KHOAN LỖ KHOAN

106A/3T-17 85/3T-19 115/4T-24

C U 10 - 56 18 - 30 10 - 30 N I 18 18 - 30 10 - 30

C O - - -

V - - -

C R 56 - 56

CÁC NGUYÊN TỐ HIẾM Sr - - -

Ba 0 - 560 300 - 1800 1800 - 3000

Ga 10 - 18 10 - 30 0 - 10

Be 0 - 3 0 0 - 18 0 - 10

Y 180 0 - 18 3

Yb 3 - 10 3 - 5,6 180 - 300

Sc 0 0 10

Zr 0 - 30 0 - 18 18 - 30

Bảng 5- Thành phần khoáng vật quặng apatít loại II

40-80 5-10 1,0-3 1,5-2

1-3 12-15

20-45

1.2.8 §iÒu kiÖn ®ịa chất thuỷ văn và điều kiện địa chất công trình khu mỏ

1.2.8.1 ĐiÒu kiÖn địa chất thủy văn

Căn cứ vào đặc điểm thành phần thạch học, mức độ giàu nước và dạng tồn tại của nước dưới đất trong đất đá chia ra các đơn vị địa chất thủy văn sau đây

Tầng chứa nước trong lỗ hổng của các trầm tích Đệ tứ (Q) Có thành phần vật chất và nguồn gốc thành tạo hết sức phức tạp, chủ yếu là các trầm tích aluvi, deluvi và eluvi

Các trầm tích aluvi phân bố thành các dải hẹp ven sông Hồng và các suối lớn Thành phần gồm cát cuội sỏi chuyển lên cát pha hay sét pha, dày tối

đa 25-30m Trầm tích deluvi và eluvi quan sát thấy trên các sườn và đỉnh, có thành phần là sét pha, cát pha và sét lẫn dăm vụn đá gốc phong hóa, dày trung bình 5-10m Trừ lớp cuội sạn cát dưới đáy các thung lũng sông suối tương đối giàu nước, đất đá trầm tích Đệ tứ đều nghèo nước Động thái biến đổi theo mùa, phụ thuộc vào điều kiện khí tượng-thủy văn Nguồn cung cấp là nước mưa Thoát ra mạng xâm thực địa phương Nhiều mạch nước xuất hiện trên các sườn với lưu lượng từ 0,01 – 0,1l/s vào mùa khô, đến 1,5 – 2,7l/s vào mùa mưa Ở những nơi địa hình trũng thấp, nước thoát ra trên mặt mạch thấm rỉ, gây ra hiện tượng đầm lầy và đất lầy hóa Nước trong, không mùi, có vị tanh của hydrxit sắt Vài lỗ khoan bơm nước thí nghiệm từ lớp các sỏi cuội aluvi cho tỷ lưu lượng 0,3-0,5l/sm Hệ số thấm từ 1-2 đến 5 m/ngày Độ khoáng hóa 0,01-0,215g/l Kiểu nước bicacbonat canxi Chiều dày mỏng, tầng chứa nước không gây ảnh hưởng lớn đến khai thác quặng apatit

Phức hệ chứa nước trong khe nứt-vỉa của trầm tích Neogen (N) Phân

bố thành dải hẹp ở bờ phải sông Hồng hoặc lộ ra từng mảng nhỏ ở Xuân Giao-Phú Nhuận Thành phần gồm cuội kết, các kết xen bột kết và sét kết chứa vật chất than Chiều dày 50-100m Nước không áp Chiều sâu mực nước tĩnh ở các giếng khơi 1-5m Nhiều mạch lộ xuất hiện trên sườn với lưu lượng

0,1-1l/s, có nơi đến 2,5l/s Lưu lượng biến đổi thất thường, tùy thuộc vào lượng mưa Chất lượng nước tương đối tốt, có thể sử dụng cho ăn uống-sinh hoạt Phức hệ chứa nước trong khe nứt-vỉa của hệ tầng Yên Duyệt (P2 yd)

Phân bố thành một dải không liên tục ở mạn đông bắc lãnh thổ nghiên cứu, kéo dài theo phương tây bắc-đông nam, từ Tân Quang đến cửa Ngòi Bo Thành phần thạch học là cát kết thạch anh fenspat xen bột kết và sét kết, chứa các lớp mỏng than hay acgillit than màu xám đen Chiều dày 100-200m Nước dưới đất tồn tại trong các khe nứt và mặt lớp Nhiều mạch nước xuất lộ trên các sườn từ đá cát kết nứt nẻ, cho lưu lượng 0,5-1,5l/s và lớn hơn Nước trong, không mùi, vị ngọt Nguồn cung cấp là nước mưa Thoát ra sông, suối Nhìn chung, đất đá nghèo nước

Phức hệ chứa nước trong khe nứt của đá phún trào hệ tầng Cẩm Thủy (P2ct) Phân bố về phía tây nam và có quan hệ không khớp đều hay quan hệ

kiến tạo với hệ tầng Yên Duyệt Thành phần thạch học rất phức tạp, gồm anbitactinolit clorit, anbit clorit thạch anh, anbit thạch anh, actinolit anbit epidot hay actinolit epidot clorit màu xanh lục Chiều dày 1-150m Đá rắn chắc, bị nứt nẻ yếu Độ giàu nước thấp Tính thấm kém Một số mạch nước phát hiện với lưu lượng nhỏ, vào khoảng 0.2-0,6l/s Nước trong, không màu, không vị Nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước mưa Thoát ra sông suối

Phức hệ chứa nước trong khe nứt-cactơ hệ tầng Ngòi Nhu (D1-D2e)nn

Phân bố rộng rãi ở vùng Ngòi Cọ, Ngòi Chăn, Tam Đỉnh và Làng Phúng Thành phần thạch học là quaczit xericit, cát kết thạch anh fenspat bị quaczit hóa xen các lớp than mỏng cát kết, bột kết, đá phiến thạch anh xericit chứa than, có nơi là những lớp than mỏng và các thấu kính đá vôi Chiều dày 150-800m

Nước dưới đất tồn tại chủ yếu trong các khe nứt của cát kết, quaczit và trong khe nứt-hang hốc cactơ của đá vôi Đất đá nghèo nước Nguồn cung cấp

là nước mưa Thoát ra mạng xâm thực địa phương

Phức hệ chứa nước trong khe nứt-cactơ hệ tầng Bó Hiềng (S2-D1bh)

Quan sát thấy ở rìa đông bắc, tiếp xúc với hệ tầng Cam Đường, phân bố thành một dải rộng từ Lũng Pô qua Bát Xát đến Ngòi Bo Thành phần thạch học gồm từ dưới là sạn kết, cát kết thạch anh fenspat với ximăng vôi bị biến chất yếu, chuyển lên đá phiến hai mica cacbon thạch anh xen các lớp mỏng đá phiến cacbonat hai mica thạch anh hoặc các thấu kính đá dolomit, cát kết thạch anh bị quaczit hóa và trên cùng là đá phiÕn cacbonat chứa các thấu kính

đá vôi Chiều dày 80-370m Nước không áp Chiều sâu mực nước tĩnh từ 2-3 đến 25m và lớn hơn Chất lượng nước tương đối tốt, đáp ứng thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn nước ăn uống-sinh hoạt Nguồn cung cấp chủ yếu là lượng mưa rơi thấm trực tiếp trên mặt Thoát ra sông suối

Phức hệ chứa nước trong khe nứt-vỉa hệ tầng Cam Đường ( 1 cđ) Đây

là đối tượng quan trọng nhất, liên quan đến việc khai thác khoáng sản apatit

Nó được nghiên cứu khá chi tiết ở các mỏ (khu mỏ) đã thăm dò-khai thác, chủ yếu ở phần trung tâm bể apatit Lào Cai, nơi mà trữ lượng quặng công nghiệp

đã được xác định đã và đang khai thác

Phức hệ phân bố thành một dải hẹp, kéo dài liên tục từ Lũng Pô đến

Bát Xát, mở rộng dần về phía đông nam đến Ngòi Bo Từ Ngòi Bo đến Bảo

Hà, do bị phá hủy bởi các hoạt động kiến tạo, nó chỉ lộ ra các mảng lớn ở các

khu vực Ngòi Bo-Ngòi Chăn, Phú Nhuận và Tam Đỉnh-Làng Phúng Phức hệ

bao gồm các tầng Kốc San, từ KS1 đến KS9

Các tầng KS8 và KS9 là những tầng trên quặng, thường cấu tạo các nếp

lõm lớn hoặc phần trên cùng của các cấu trúc đơn nghiêng Thành phần thạch

học từ dưới là sạn kết, cát kết hạt thô, chuyển lên đá phiến thạch anh cacbonat

hay đá phiến thạch anhbiotit cacbonat, trên cùng là đá phiến mica xen các lớp

mỏng (thấu kính) đá vôi kết tinh bị dolomit hóa, dày 410m

Các tầng chứa quặng, từ KS3 đến KS7, phân bố thành các dải hẹp bao

quanh cấu trúc nếp uốn hoặc cấu thành đơn nghiêng phương tây bắc-đông

nam, có nơi lộ ra từng mảng, dải không liên tục ở nhân các nếp lồi (tầng KS4)

hay hình elip dẹt ở các vòm nếp uốn có chiều rộng đến 100-150m (tầng KS6

Mỏ Cóc) Thành phần là đá phiến giàu cacbonat xericit thạch anh apatit chứa

vật chất than, đá phiến cacbonat thạch anh mica apatit hay đá phiến giàu apatit cacbonat thạch anh than và đá phiến cacbonat thạch anh fenspat chứa

các vỉa quặng apatit có giá trị công nghiệp, dày 600-640m

Từ tầng KS1 và KS2 là những tầng dưới quặng, tạo thành các vành đai

bao quanh cấu trúc nếp uốn và một dải lớn kéo dài liên tục ở phía tây nam lãnh thổ, từ Bát Xát đến Ngòi Bo Thành phần gồm đá phiến hai mica thạch

anh, đá phiến thạch anh anbit biotit xen các lớp mỏng sạn kết, cát kết thạch

anh fenspat và các thấu kính vôi bị biến chất yếu, dày 250-450m

Các tầng chứa quặng và không quặng nói trên tuy khác biệt về thành phần vật chất nhưng ranh giới giữa chúng chuyển tiếp từ từ, đất đá nứt nẻ

không đều, có thể gộp chung thành một phức hệ chứa nước dạng khe nứt –vỉa

Nước dưới đất tồn tại trong các khe nứt và mặt lớp, chủ yếu là nước

không áp, có nơi có áp cục bộ Chiều sâu mực nước tĩnh từ 0,5-1 đến 95-96m

và lớn hơn, tùy thuộc vào điều kiện địa hình Chiều sâu mực nước tĩnh trung

87,31 71,32

18,37 34,84 10,39 9,50 17,27 11,34 14,81 31,23

127,57 135,51 148,13 121,41 117,0 103,17 93,74 148,69

55,1 90,0 23,15 96,3 78,0 19,3 26,17

189,66 187,02 193,18 147,71 195,99 192,45 214,54

85 322,75

9 Làng Phúng 10,43 96,04 40,38 95,15 48 177,5

Trung bình 12,52 84,89 20,9 121,15 54,5 187,29 85 322,75

Phức hệ chứa nước trong khe nứt-cactơ hệ tầng SaPa (Pt 3sp) Lộ ra một

dải hẹp phía tây nam hay trên các khoảnh nhỏ, gồm hai tập: tập dưới là đá

phiến thạch anh xericit, đá phiến thạch anh fenspat mica xen cát kết vôi,

quaczit rất nghèo nước và tập trên là đá hoa canxit và đá hoa dolomit bị nứt

nẻ-cactơ hóa chứa nước tương đối tốt Chiều dày tối đa 1.000m Nhiều mạch

nước xuất hiện ở độ cao khác nhau Phức hệ nằm dưới quặng apatit cho nên

nó không gây ảnh hưởng lớn đến khai thác mỏ

Phức hệ chứa nước trong khe nứt-vỉa tầng Sinh Quyền (P1-2sq) Phân

bố thành hai dải: dải tây nam kéo dài liên tục từ Lũng Pô qua Sinh Quyền đến

Tam Đỉnh và dải đông bắc từ Ngòi Bo - Ngòi Chát đến Làng Phúng Thành

phần thạch học hết sức phức tạp, gồm đá plagiogonai biotit, đá phiến thạch

anh chứa granat bị micmatit hóa không đều, các đá biến chất trao đổi xcacnơ

Chiều dầy 280m Phần lớn các lỗ khoan gặp nước không áp Chiều sâu mực

nước tĩnh từ 12,6 đến 48,94m Các lỗ khoan có áp thường là những lỗ khoan

sâu 200-300m

Đới chứa nước trong khe nứt của đá xâm nhập Các đá xâm nhập gồm

đá granitoit phức hệ Posen tuổi Proterozoi (γδ- γ)Ptps phân bố ở phía tây nam

lãnh thổ, các thể xâm nhập diaba, gabrodiaba và gabrodiaba olivine thuộc

phức hệ Ba Vì tuổi Pecmi muộn-Triat sớm (s-νµP2-T1)bv phân bố dạng mạch

trên bờ phải sông Hồng và thường vây cắt dọc theo đứt gãy kiến tạo, trên ranh

giới giữa hệ tầng Cẩm Thủy và Bó Hiềng cũng như các thể đá mạch

lamprofia xuyên cắt qua hệ tầng Cam Đường Nói chung, đá rắn chắc, ít nứt

nẻ Độ giàu nước thấp Tính thấm kém Phức hệ chứa nước không gây ảnh

hưởng lớn đến khai thác

Đới chứa nước trong khe nứt của các phá hủy kiến tạo Trong số các

đứt gãy kiến tạo thì hệ thống đứt gãy phương tây bắc – đông nam có vai trò

quan trọng nhất Đó là đứt gãy sâu, mang tính khu vực và đứt gãy khác cùng

phương với cấu trúc, chúng có biên độ dịch chuyển nhỏ hơn và thường là các

ranh giới địa tầng Đất đá ở đới phá hủy kiến tạo bị dập nát, nứt nẻ mạnh, có

nơi là dăm kết kích thước lớn Chiều dày các đới từ vài chục đến hàng trăm

mét Động thái tương đối ổn định, ít chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố khí tượng

thủy văn Nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa Miền thoát là các đới (đứt

gãy) phá hủy kiến tạo hoặc các trầm tích mềm rời Đệ tứ cấu tạo thung lũng

xâm thực, phủ lên trên đứt gãy

Từ những phân tích trên đây có thể đi đến nhận định rằng, trong các

đơn vị địa chất thủy văn nói trên, có ý nghĩa thực tế hơn cả là phức hệ chứa

nước trong khe nứt-vỉa đá trầm tích chứa quặng và trên quặng hệ tầng Cam

Đường và đới chứa nước trong khe nứt của các phá hủy kiến tạo Phức hệ

chứa nước trong các trầm tích Cam Đường ảnh hưởng trực tiếp đến khai thác,

nhất là khai thác sâu, dưới gốc xâm thực địa phương Nhưng vì đất đá nghèo

nước, lượng nước dưới đất chảy vào mỏ không lớn Còn các đới chứa nước

trong cỏc phỏ hủy kiến tạo tuy diện phõn bố hẹp nhưng khỏ phỏt triển trờn lónh thổ Đất vỡ vụn, nứt nẻ mạnh, chứa nước cú ỏp và giàu nước Cú thể bục nước vào mỏ và mất ổn định cụng trỡnh khai thỏc Ngoài ra, cỏc lớp cuội sỏi aluvi chứa nước thuộc cỏc trầm tớch Đệ tứ cú khả năng gõy ảnh hưởng ớt nhiều đến khai thỏc Song, vỡ diện phõn bố hẹp và chiều dày mỏng, cú thể khắc phục

dễ dàng bằng cỏch trừ đới bảo vệ ven bờ Cỏc đơn vị địa chất thủy văn khỏc khụng ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng khụng lớn đối với khai thỏc quặng apatit

1.2.8.2 Điều kiện địa chất công trình của đất đá

Để cú căn cứ thiết kế khai thỏc mỏ cần phải xem xột tới đặc tớnh địa chất cụng trỡnh của đất đỏ được đỏnh giỏ trong phạm vi bể quặng apatit Lào Cai, bao gồm đất đỏ trờn quặng, chứa quặng, dưới quặng và đỏ magma xuyờn cắt trong chỳng Ở phần này chỉ nờu tổng quỏt chung cho toàn khu mỏ, cũn cỏc mỏ cụ thể sẽ nờu trong phần phụ lục

Căn cứ vào sức bền liờn kết kiến trỳc giữa cỏc hạt, cú xột đến thành phần thạch học, mức độ phong húa và tớnh chất cơ lý của đất đỏ, chia ra 4 đới sau đõy

Đới I - Đất phủ Lộ ra trờn mặt, quan sỏt thấy ở khắp nơi Thành phần thạch

học là sột, và sột pha lẫn dăm vụn đỏ gốc phong húa Đất cú màu xỏm, xỏm vàng, bị laterit húa nhẹ Thành phần khoỏng vật gồm monmorilonit, caolinit, gowtit và hydromica Chiều dày từ 1 – 2 đến 15, trung bỡnh 5 – 6m

Đất mềm dẻo ở trạng thỏi ẩm ướt, bở và xốp ở trạng thỏi khụ Nhỡn chung, đất phủ là loại đất mềm rời, dễ mất ổn định khi gia tải và chất tải Sức bền cơ học giảm, nhất là về mựa mưa, khi đất đỏ bị thấm nước hoặc bóo hũa nước, gõy trượt lở phỏ hủy sườn tầng và sườn dốc bờ mỏ

Đới II - Đới phong húa mạnh Nằm dưới lớp phủ Đệ tứ Trong đới này,

quặng apatit phong húa được làm giàu tự nhiờn thuộc loại I và III chất lượng cao Đỏ võy quanh là đỏ phiến sột khi phong húa nhỡn bề ngoài giống như sột, sột pha màu xỏm, xỏm tro rất mềm bở, dễ búp vỡ bằng tay Cỏt kết tựa cỏt pha màu xỏm vàng, mềm và bở nhưng vẫn cũn dỏng dấp mặt lớp, dẻo quỏnh khi

bị ẩm ướt, cứng và chắc khi khụ Cỏc khe nứt và mặt lớp, mặt tiếp xỳc giữa đỏ magma và đỏ trầm tớch bị xúa mờ do lấp đầy vật chất sột Chiều dày trung bỡnh từ 20 – 25m ở Bắc Nhạc Sơn, Làng Tỏc, đến 32m ở khu Mỏ Cúc Đặc trưng cho đới này là tớnh chất vật lý và sức bền cơ học của đất đỏ tương tự như lớp đất phủ Và thậm chớ, đất phong húa từ cỏc tầng đỏ mẹ Kốc San cú thành phần vật chất khỏc nhau cũng cú những tớnh chất cơ lý gần như nhau, rất khú phõn biệt giữa chỳng

Tớnh chất cơ lý của đất đỏ phong húa được nghiờn cứu một cỏch cú hệ

thống, đầy đủ và chi tiết Trờn toàn bể đó lấy tất cả 532 mẫu đất thuộc đới phong húa mạnh đem phõn tớch, cỏc chỉ tiờu cơ lý được nờu ở bảng 7

Bảng 7- Cỏc đặc trưng cơ lý của đất phong húa mạnh

từ quặng và đỏ võy quanh

g/cm3

γ k , g/cm3

∆, g/cm3

C, KG/cm 2

0

1,54 1,57 1,42 1,41 1,38

2,75 3,05 2,77 2,75 2.69

0,34 0,50 0,36 0,31 0,21

Đới III - Đới phong hóa yếu Nằm dưới phong hóa mạnh với ranh giới

chuyển tiếp không rõ rệt, mang tính quy ước Chỉ có thế xác định gần đúng theo tính chất cơ lý của đất đá Còn ranh giới dưới được vạch theo ranh giới phong hóa hóa học, căn cứ vào đặc điểm chất lượng quặng loại I, III, tương ứng với quặng loại II và IV Thành phần thạch học gồm đá phiến xericit thạch anh mica chứa apatit và vật chất than với điều kiện thế nằm vẫn giữ nguyên đường phương và hướng dốc như đá gốc chưa bị phong hóa Song, có thể nhận biết bằng mắt thường theo màu sắc và độ cứng của chúng Đất đá phong hóa yếu, bị nứt nẻ mạnh Độ mở khe nứt hẹp và được lấp đầy bởi canxit hay vật chất sét ngấm hydroxit sắt màu vàng, vàng nâu Khó bóp vỡ bằng tay Nhưng lấy búa đập nhẹ đá vỡ thành hòn, tảng theo mặt lớp và khe nứt

Dấu hiệu chung để phân biệt đới phong hóa yếu với các đới khác là đất

đá bị nứt nẻ mạnh dễ vỡ, rất khó lấy mẫu nguyên dạng Ở điều kiện tự nhiên, khối đá vẫn giữ dạng nguyên khối về cấu trúc và thế nằm nhưng sức bền liên kết giữa các hạt bị suy giảm hơn nhiều so với đá tươi chưa bị phong hóa Vì vậy, có thể xếp chúng vào đá nửa cứng

Tính cơ lý của đá nửa cứng mới chỉ được nghiên cứu với số lượng mẫu hạn chế ở Bắc Nhạc Sơn, Mỏ Cóc, Làng Mòn và Ngòi Đum - Đông Hồ Các khu vực khác chưa có mẫu Chỉ tiêu cơ lý đá nửa cứng nêu ở bảng 8

Bảng 8- Các đặc trưng cơ lý của đá nửa cứng

∆, g/cm3

δ n KG/cm2

C, KG/cm 2

2,77 2,79 2,86 3,00 2.84 2,83

50

43 59,5

Đới IV - Đới đá cứng chưa bị phong hóa Là đới dưới cùng và được phân

cách với đới III nằm bên trên bằng ranh giới phong hóa hóa học Trong đới này, chỉ có quặng loại II và IV Đá vây quanh chủ yếu là đá phiến sét xericit

thạch anh mica cacbonat apatit bị xuyờn cắt bởi cỏc đai mạch lamprofia Cấu tạo phõn lớp mỏng hoặc vi mỏng Kiến trỳc hạt vẩy biến tinh Đỏ rắn chắc, ớt nứt nẻ Lấy bỳa đập mạnh mới vỡ

Đặc tớnh địa chất cụng trỡnh của đỏ cứng được nghiờn cứu khỏ kỹ trờn 9 khu mỏ thuộc phần trung tõm từ Bỏt Xỏt đến Ngũi Bo, ở khu Phỳ Nhuận, Tam Đỉnh và Làng Phỳng Cỏc chỉ tiờu cơ lý đỏ cứng chưa phong húa nờu ở bảng 9

Bảng 9- Cỏc chỉ tiờu cơ lý đỏ cứng

γ w, g/cm 3

∆, g/cm 3

δ n KG/cm2

C, KG/cm 2

2,86 2,85 2.86 2,99 2,84 2,80 2,89

Công tác tìm kiếm thăm dò đánh giá trữ lượng quặng apatít Lào Cai

được thực hiện liên tục từ năm 1955 đến 1991 Công trình thăm dò chủ yếu là hào, giếng và các lỗ khoan, ngoài ra có một số lò Công tác thăm dò được tiến hành dựa theo "Quy chế và phân cấp trữ lượng các mỏ khoáng sàng phosphoric" của Liên Xô xuất bản năm 1954, 1958 và Quy phạm thăm dò khoáng sản năm 1983 của Việt Nam

Kết quả điều tra đánh giá thăm dò quặng apatít trên toàn vùng khoáng sàng được các Đoàn 1, Đoàn 5, Liên đoàn 3, Liên đoàn 5, Đoàn 24 (sau này là

Đoàn 304), các chuyên gia địa chất trong nước và ngoài nước tiến hành từ năm 1955 - 1991 và được Hội đồng Đánh giá trữ lượng khoáng sản phê duyệt

Theo chiều dài phân bố của thân quặng và mức độ thăm dò, khoáng sàng apatit được chia ra thành 3 phân vùng chính:

- Phân vùng Lũng Pô - Bát Xát: có chiều dài khoảng 35 km được tìm

kiếm ở tỷ lệ 1/25.000 cho toàn bộ phân vùng Tại phân vùng này mới có trữ lượng dự báo: 5,0 triệu tấn quặng I, 18,0 triệu tấn quặng II và 12,0 triệu tấn quặng III

- Phân vùng Bát Xát - Ngòi Bo có chiều dài 33,5 km đang thực hiện kế

hoạch thăm dò tỷ mỷ cho toàn phân vùng, nhưng do chiến tranh biên giới năm

1979 nên phân vùng này bị dừng thăm dò tỷ mỉ ở một số khai trường (KT.25 ữ 29)

- Phân vùng Ngòi Bo - Bảo Hà có chiều dài 40,5 km được thăm dò sơ

bộ ở khu Phú Nhuận, khu Làng Phúng và tìm kiếm tỷ mỷ ở khu Tam Đỉnh

Trữ lượng quặng trên toàn vùng khoáng sàng apatit Lào Cai đã thăm dò,

đỏnh giỏ nêu tại bảng 10

Bảng 10 - Trữ lượng quặng apatít toàn vùng

Từ thực trạng của công tác thăm dò và qua nhiều năm đã khai thác có

một vài nhận định dưới đây:

+ Công tác thăm dò apatít đã thực hiện mới chỉ tập trung cho quặng loại

I và quặng loại III của khu trung tâm, sau này có kết hợp thăm dò tỷ mỷ quặng

loại II và quặng loai IV đến cos ± 0m, nên trữ lượng quặng loại II từ cos ±0 m

trở xuống mới có trữ lượng dự báo với khoảng trên 500 triệu tấn và gần 1 tỷ

tấn quặng loại IV, hai phân vùng Lũng Pô - Bát Xát và Ngòi Bo - Bảo Hà việc

thăm dò dừng ở mức sơ bộ và dự báo

+ Mặc dù khối lượng thăm dò địa chất đã thực hiện từ năm 1955 đến

năm 1991 là khá lớn, nhưng sau hơn 50 năm khai thác (1956 - 2008) gần như

trữ lượng quặng I, III ở vùng trung tâm khu mỏ (Ngòi Bo-Ngòi Đum) đã được

huy động vào khai thác tới mức tối đa, phần trữ lượng ở kết quả thăm dò tỷ mỷ

còn lại không nhiều khoảng 5,7 triệu tấn quặng I, 43 triệu tấn quặng III (khu

Làng Cáng 3 và Vườn Cam)

+ Do trữ lượng còn lại của toàn khoáng sàng chủ yếu nằm ở mức thăm

dò sơ bộ, nên có cấp trữ lượng rất thấp Đối với quặng loại I có tới 41,91% trữ

lượng nằm ở cấp C1 và 41,24% nằm ở cấp C2 Đối với quặng loại II có 50 %

trữ lượng nằm ở cấp C1, còn lại chủ yếu ở cấp C2 Đối với quặng loại III cũng

chỉ 24 % ở cấp B còn chủ yếu cấp C1 và C2 (khu mỏ apatit chưa chuyển đổi trữ

lượng)

+ Tính chất phức tạp về cấu trúc địa chất như phay phá đứt gẫy, uốn

lượn, đặc biệt về sự thay đổi của mức phong hóa hóa học không theo một quy

luật nhất định, cũng như mạng lưới thăm dò áp dụng cho mỏ nhóm I và II đối

với mỏ apatít có thể chưa phù hợp dẫn đến có sự sai số thăm dò địa chất trong

khu đã khai thác khá cao Công tác địa chất mỏ tổng kết năm 1980 cho biết

sai số địa chất đối với khu mỏ Cóc, Làng Cóc cấp A, B là 2,9%, cấp C1 là

9,3%, còn các khu Làng Cáng 1, 2, Cam Đường 2, 3 tỷ lệ sai số thăm dò còn ở

mức cao hơn

Trữ lượng quặng apatít còn lại tính đến 31/12/2008 theo thống kờ của

Cụng ty Apatit VN nêu tại bảng 11

Bảng 11- Trữ lượng cỏc loại quặng apatit hiện có trờn toàn mỏ tớnh đến 31/12/2008

Quặng I (KS5) Quặng II (KS5) Quặng III Quặng IV

Quặng apatít ở Lào Cai được khai thác vào năm 1940 (1940-1945,

Nhật, Pháp khai thác khoảng 200.000tấn) Năm 1956 mỏ Apatít được thành

lập và nay là Công ty TNHH một thành viên Apatít Việt Nam Trong giai

đoạn 1956-2009, khối lượng khai thác theo thống kê của mỏ như sau

- Quặng loại I nguyên khai : 16.582 ngh.tấn

- Quặng loại II : 5.365 ngh.tấn

- Quặng loại III : 26.892 gh m3

- Đất đá bóc : 84.258 ngh.m3

Mỏ Apatít Lào Cai vào thời điểm cao nhất thường có từ 8 đến 9 khai

trường thường xuyên hoạt động trong khoảng chiều dài 30 km, diện tích phía trên mặt mỗi khai trường từ 200 – 400ngh.m2, phía đáy 30- 50ngh.m2 Chiều cao phía bờ trụ khai trường lớn nhất đạt 200 m (cánh 3-4 mỏ Cóc), còn bờ vách thường nhỏ chỉ vài chục mét

Các khai trường đã và đang khai thác trong 50 năm chủ yếu tập trung ở trung tâm khu mỏ từ phần giáp ranh dưới Ngòi Đường đến Ngòi Đum với 27 khai trường và đang mở rộng lên phớa bắc Ngòi Đum KT.20-22 và xuống nam

Ngòi Đường KT.7, 8 và 9/37 Năng lực khai thác hiện tại đạt trên 10triệu

m3/năm với sản phẩm khai thác 1,5 triệu tấn quặng loại I và II, 1,8triệu tấn quặng III và 8,0 triệu m3 đất bóc (năm 2008, 2009) Sản lượng khai thỏc qua cỏc năm kể từ khi thành lập mỏ Apatit đến nay nờu ở bảng 4, phụ lục 1

Số lượng thiết bị sử dụng: máy khoan xoay, khoan đập xoay đường kính

Φ = 105 ữ 160 mm, 24 máy, máy gạt 30 máy, máy xúc chạy điện, chạy dầu tay gầu thẳng và gầu ngược dung tích gầu từ 1,2 ữ 5 m3

/gầu, 38 máy với tổng dung tích gầu xúc là 75 m3, xe ôtô tự đổ các loại phục vụ khai thác và vận chuyển tải trọng từ 7 đến 34 tấn: 171 đầu xe với tổng trọng tải trọng là 2.300 tấn

Hệ thống đường sắt khổ rộng 1,0 m: Tổng chiều dài đường 110 km, số nhà ga 7, thiết bị vận tải đường sắt gồm 18 đầu máy TY-7E, công suất 400 mã lực, 4 đầu máy CK1E, công suất 1300 mã lực và 114 toa xe tự lật AHQ, tải trọng 34 tấn/toa

Nhìn chung, năng lực thiết bị của Công ty Apatit Việt Nam đang được khai thác ngày càng tốt hơn, sản lượng năm sau đều có sự tăng hơn so với năm trước khoảng 10%

Sự phát triển của mỏ trong nửa thế kỷ qua gắn liền với sự giúp đỡ trang thiết bị và công nghệ của Liên Xô Gần đây Công ty có đầu tư mới một số ôtô

tự đổ nhãn hiệu CAT-725, TEREX-2 của Mỹ và Anh, một số máy xúc thuỷ lực gầu ngược, gầu lật, dung tích từ 1,2 m3/gầu đến 2,9 m3/gầu của Nhật Bản và

một số máy khoan của các nước phát triển

Có thể đánh giá chung: chất lượng thiết bị khai thác của Liên Xô khá tốt, do có độ bền chắc cao, dễ vận hành, phụ tùng thay thế sẵn có trên thị trường, thích hợp với điều kiện khí hậu ở Việt Nam, vì phần lớn thiết bị, phụ tùng được nhiệt đới hóa, giá thiết bị thường rẻ hơn so với thiết bị của các nước Tây Âu, Nhật Bản hay của Mỹ Tuy nhiên phần nhược điểm: thiết bị thường nặng nề, cồng kềnh, tiêu hao nhiều điện năng, nguyên nhiên, vật liệu, hiệu suất thấp làm tăng chi phí sản xuất Khi sử dụng các thiết bị được đầu tư mới xuất xứ từ Mỹ, Nhật Bản, Tây Âu, có các đặc tính gọn nhẹ, năng suất cao, giảm chi phí nguyên, nhiên, vật liệu, hoạt động linh hoạt nhưng tuổi thọ khụng cao do điều kiện sửa chữa khụng đỏp ứng và phụ tựng thiếu đồng bộ

Một thực trạng khai thỏc của mỏ diễn ra trong thời gian qua cho thấy cũn một số tồn tại sau đõy:

- Quặng loại IV được bóc ra khá nhiều, song không được lưu giữ trong kho mà đổ thải cùng với đất đá Nguyờn nhõn quặng loại IV do hàm lượng

P2O5 thấp, khụng dựng trực tiếp làm nguyờn liệu để chế biến phõn bún, chỳng cần phải được qua làm giầu để nõng cao hàm lượng P2O5, nhưng kết quả tuyển rất thấp khụng đem lại hiệu quả kinh tế, do vậy bị đổ thải cựng với đất

đỏ thải

- Cú tới khoảng 80 - 90% khối lượng đất đỏ thải đổ trùm lên thân quặng II Điều này xảy ra do trước đõy quặng loại II khụng cú nhu cầu sử dụng lớn, mặt khỏc trong khu mỏ chưa cú quy hoạch cho đổ thải lõu dài, ngoài ra do muốn rỳt ngắn cự li vận tải để giảm giỏ thành khai thỏc

- Cụng tỏc phục hồi mụi trường sau khai thỏc chưa thực sự được quan tõm, như trồng cõy phủ xanh mặt bói thải, nạo vột lũng suối hạ nguồn để giảm

sự bồi lấp ruộng nương, đầu tư tiền vốn để khắc phục mụi trường chưa tương xứng với đũi hỏi của thực tế

- Tài nguyờn bị mất mỏt do tổn thất khai thỏc khỏ cao nhất là vào những năm 2000 trở về trước khi sử dụng những thiết bị xỳc cú dung tớch gầu lớn, tay gầu thuận cú một quỹ đạo xỳc khụng thay đổi Nhưng từ năm 2000 trở lại đõy tổn thất và nghốo quặng trong khai thỏc ở mỏ giảm đi mạnh, do dựng mỏy xỳc thủy lực gầu ngược để xỳc quặng, xỳc chọn lọc nờn hệ số tổn thất và nghốo quặng chỉ cũn khoảng 6-7%

1.4 Một vài nột chung về cụng nghệ, thiết bị khai thỏc lộ thiờn trong và ngoài nước

đáy mỏ xuống - 250m và có dự kiến sẽ lập dự án khai thác xuống sâu - 400m nối liền 3 mỏ Đốo Nai - Cọc Sỏu - Khe Chàm II, tuy nhiờn cũn phụ thuộc vào khả năng xử lý ụ nhiễm mụi trường (chất thải rắn); mỏ Hà Tu chiều sâu khai thác hiện tại ở mức - 130m Dự án đầu tư khai thác mỏ sắt Thạch Khê, Hà Tĩnh do Viện GIPRORUDA Liên bang Nga lập 2007 có độ sâu -550m, cú thể đõy là độ sõu thiết kế của mỏ lộ thiờn lớn nhất của Việt Nam từ trước tới nay

Theo thiết kế ban đầu, dự kiến độ sõu đáy khai trường ở một số mỏ than Quảng Ninh nờu ở bảng 12

Bảng 12

Tên mỏ Mức sâu thiết kế đáy mỏ

(m)

Mức nước tự chảy (cửa lũ) (m)

Chiều cao bơm nước

(m)

- 120

+50 +38 +60 +45 +90 +15

- Mỏ Kim cương Kimberly – Nam Phi: được gọi là Big Hole được coi

là hố nhõn tạo lớn nhất thế giới Khai thỏc từ năm 1866 – 1912 được 2722 kg kim cương

- Mỏ Bingham – Utah: khu mỏ khai thỏc đồng ở hẻm Bingham thuộc dẫy nỳi Oquirrh, bang Utah – Myxcos độ sõu 1.200m, đường kớnh 4.000m

- Mỏ Kim cương Mirny – Siberia: khu mỏ cú độ sõu 525m và đường kớnh 1.200m là một trong những mỏ khai thỏc kim cương đầu tiờn và lớn nhất của Nga đến nay đó dừng hoạt động Mất hai tiếng đồng hồ xe tải mới đi từ đỉnh mỏ Mirny xuống đến đỏy mỏ theo hỡnh xoắn ốc

- Mỏ Kim cương Dia vik - Canada: khu mỏ này nằm ở vựng lónh thổ Tõy Bắc của Canada bắt dầu hoạt động từ năm 2003, mỗi năm khai thỏc được

8 triệu carat (tương đương 1.600 kg) kim cương

- Mỏ Udachnaya - Nga: khu mỏ Kim cương lộ thiờn Udachnaya của Nga được khai thỏc từ năm 1995 và cú độ sõu hơn 600m Những người sở hữu khu mỏ này đang cú kế hoạch chấm dứt hoạt động của nú vào năm 2010

để chuyển sang khai thỏc hầm lũ trong lũng đất

- Mỏ Chuquicamata - Chi lờ: đõy là mỏ khai thỏc đồng lộ thiờn cú tổng sản lượng khai thỏc lớn nhất thế giới, dự đõy khụng phải là mỏ đứng đầu về

qui mụ hoạt động Mỏ cú độ sõu hơn 850m.(Trớch Nguồn Vnexpress.net)

Hoàn thiện công nghệ khai thác đối với từng loại khoáng sản có đặc

điểm cấu trúc địa chất về địa chất thuỷ văn, địa chất công trình phức tạp, thế nằm, góc cắm, chiều dầy thân vỉa nhỏ, lớp đất phủ lớn Trong 3-4 thập kỷ cuối của thế kỷ XX, công nghệ khai thác mỏ đã đạt đ−ợc những thành tựu v−ợt bậc

về kỹ thuật và kinh tế

Có những mỏ than đã khai thác với hệ số bóc k = 51 m3/tấn, trung bình

28 m3/tấn (Anh quốc) Dự kiến hệ số bóc khai thác lộ thiên của ngành than Việt Nam (Tập đoàn Than-Khoáng sản Việt Nam) trong giai đoạn tới khoảng 9m3/tấn Thế giới đã khai thác vỉa mỏng dốc và dốc thoải có chiều dày trung bình Mtb = 0,15 m (Anh quốc) ở Việt Nam Mtb = 0,3 m Đối với apatít hệ số bóc đất đá, quặng III cho quặng I và II qua từng giai đoạn: 1956 ữ 1970 : 3,46

và khai thác tận thu nguồn tài nguyên quí hiếm có trong lòng đất với hệ số thu hồi cao nhất

1.4.3 Thiết bị khai thác

- Thiết bị khoan

Máy khoan gọn nhẹ, tính cơ động cao, có thể khoan ngang, khoan xiên

ở những điều kiện địa hình chật hẹp

Đã sản xuất và sử dụng những loại máy khoan đập, khoan xoay, xoay

đập thuỷ lực đầm đáy hoặc đầm nóc có đường kính từ 68 - 300mm, khoan sâu tới 60 - 70m, tốc độ khoan lớn (máy khoan của Mỹ, đất đá đồng nhất có độ cứng f = 7 ữ 8 tốc độ khoan Vk = 1m/phút)

Đã sản xuất nhiều dạng lưỡi khoan phù hợp với tính cơ lý đất đá, độ bền của lưỡi khoan cao, khoan tốt ở đất đá có độ cứng khác nhau với góc khoan thay đổi bất kỳ Thiết bị làm việc ở chế độ tự động hoá cao Xử lý bụi triệt để

- Nổ mìn và thuốc nổ công nghiệp: Xu thế nổ mìn phá đá trong công

nghiệp mỏ được sử dụng loại thuốc nổ có sức công phá lớn đã được cân bằng

ôxy bằng không hoặc xấp xỉ bằng không như thuốc nổ anfô, thuốc nổ nhũ tương P2560 và lựa chọn phương pháp nổ và phương tiện nổ tối ưu, hạn chế nổ tập trung Như sử dụng phương pháp nổ vi sai từng lỗ, từng hàng với phương tiện nổ phi điện là giải pháp đem lại hiệu quả cao cho công tác khai thác mỏ

kể cả về hiệu quả nổ mìn, đảm bảo an toàn môi trường, giảm được công tác phụ trợ trước và sau nổ mìn

- Thiết bị xúc:

Thiết bị xúc sử dụng nhiều chủng loại khác nhau có dung tích gàu khác nhau Máy xúc chạy điện, máy xúc chạy bằng diezen, lắp gàu đơn hoặc nhiều gàu, có kiểu gàu thuận, gàu ngược, gàu lật hoặc gàu ngoạm Xu hướng của các nước trên thế giới ngày nay thường sử dụng máy xúc có dung tích gàu từ 12 -

25 m3 có khi rất lớn (tới 100 m3/gàu) cho các mỏ lộ thiên lớn, các mỏ vừa thường sử dụng máy xúc có dung tích gàu từ 5 ữ 8m3, còn các mỏ nhỏ dùng chủ yếu máy xúc thuỷ lực có dung tích gàu < 2,5 m3 Thiết bị xúc ngày càng

được hoàn thiện và mềm hoá quỹ đạo xúc, hợp lý trong khai thác chọn lọc ở vỉa mỏng, góc cắm phức tạp (đặc biệt máy xúc thuỷ lực lắp gàu ngược, gàu lật)

Hoàn thiện về hệ thống điều khiển

Tính năng cơ động và độc lập (điezen)

Giá thành thiết bị giảm

Tăng lực cắt và lực xúc nên giảm khâu khoan nổ (máy xúc của Thuỵ

Điển, Đức, Mỹ, Nhật )

- Thiết bị vận tải

Hiện nay tại một số nước trên thế giới đã sản xuất loại xe có tải trọng lớn (trọng tải tới 300 tấn dùng trong khai thác mỏ cho những mỏ có công suất lớn), có 2 loại xe kiểu khung cứng như BELA, Kpaz, CAT, Komasu và loại

xe có khung mềm như TEREX, Volvo, KAT có trọng tải khác nhau, thường từ 30 - 100 tấn

Xe gọn nhẹ, tính cơ động cao, tốc độ lớn, độ bền cao

Khả năng leo dốc tốt

Có tải trọng cao

Giảm bán kính vòng tối thiểu

1.5 Định hướng và phương phỏp xỏc định chiều sõu khai thỏc

1.5.1 Cơ sở nghiờn cứu

Tại mỏ apatit Lào Cai hiện nay đang khai thỏc lộ thiờn lấy quặng loại I tại một số khu vực Ngay sau khi khai thỏc hết quặng loại I vẫn cũn hàng chục triệu tấn quặng apatit loại II nằm trờn hoặc dưới gốc xõm thực mà điều kiện khai thỏc lộ thiờn cũn thuận lợi Vấn đề khai thỏc càng xuống sõu càng thu được nhiều quặng Núi khỏc là nghiờn cứu xỏc định độ sõu khai thỏc quặng Định hướng và phương phỏp xỏc định chiều sõu khai thỏc

apatit loại II chớnh là đỏnh giỏ khả năng huy động khai thỏc trữ lượng tối đa

cú trong mỏ

Để tiến hành nghiờn cứu xỏc định độ sõu khai thỏc quặng apatit loại II cần căn cứ vào một số điều kiện sau

+ Giỏ thành sản phẩm

Kết quả nghiờn cứu nếu được ỏp dụng sẽ thực hiện sau thời gian 10 –

20 năm tiếp theo, khụng thực hiện tại thời điểm hiện tại Do đú việc xỏc định tớnh toỏn giỏ thành sẽ dự kiến theo kết quả giỏ thành và giỏ bỏn sản phẩm của Cụng ty Apatit Việt Nam đó thực hiện trong 10 năm qua cú tớnh đến mức độ trượt giỏ được trỡnh bày tại phụ lục 3 (giỏ thành khai thỏc và giỏ bỏn sản phẩm quặng apatit loại II)

+ Điều kiện địa lý địa hỡnh tự nhiờn

Căn cứ vào điều kiện địa lý, địa hỡnh tự nhiờn, để khai thỏc quặng apatit loại II xuống sõu cần thiết phải nhúm một số khai trường khai thỏc quặng loại

I thành một khu lớn Dự định nghiờn cứu cỏc khu sau:

- Khu Mỏ Cúc

- Khu Ngũi Đum - Đụng Hồ

- Khu Vườn Cam

+ Điều kiện địa chất

Căn cứ vào thành phần vật chất của mỏ đó nờu tại chương 1 thấy rằng đất đỏ của mỏ cú độ cứng cao, cú gõy khú khăn cho khai thỏc nhưng tạo lờn

sự bền vững của bờ mỏ và vỡ vậy cho phộp nõng cao gúc dốc bờ mỏ để giảm

hệ số búc Đõy là yếu tố cú lợi cần thiết quyết định đến việc khai thỏc xuống sõu

+ Điều kiện kỹ thuật

Hiện nay và xu hướng trong cỏc năm tới tiến bộ về khoa học cụng nghệ

mỏ và chế tạo thiết bị cú đủ khả năng để giải quyết cỏc khú khăn về chiều sõu khai thỏc trong mọi trường hợp

+ Cỏc điều kiện liờn quan khỏc

Quỏ trỡnh khai thỏc xuống sõu sẽ cú một lượng đất đỏ thải lớn, tại khai trường apatit Lào Cai cú đủ điều kiện để chứa đất đỏ thải, giải quyết vấn đề mụi trường đõy cũng là vấn đề cần được đề cập ngay từ khi bắt đầu nghiờn cứu

1.5.2 Hướng nghiờn cứu

Khi nghiên cứu xác định chiều sâu khai thác hợp lý cho khoáng sàng apatit Lào Cai xột thấy có những thuận lợi và khó khăn sau đây

Về thuận lợi: từ cỏc tài liệu thăm dò quặng apatít cho thấy tầng chứa nước chủ yếu là tầng trên cùng KS8 Sau khi bóc hết lớp đất này nguồn nước ngầm cung cấp giảm mạnh, hệ số thấm trong tầng đá chưa phong hoá giảm rõ rệt có khi rất nhỏ K = 0,00716 m/ng-đêm (khu mỏ Cóc), độ cứng đất đá đồng

đều và khá cứng f = 8-10 Đây là những yếu tố thuận lợi rất cơ bản cho phép nâng cao chiều sâu khai thác các mỏ Mặt khác mỏ đã được tiến hành khai thác trên 50 năm, các số liệu tổng kết khai thác hoặc hiện trạng tồn tại là tài liệu vô cùng cần thiết cho công tác nghiên cứu Đề tài

Về khó khăn: Khó khăn lớn nhất khi càng đào sâu mỏ lộ thiên là khối lượng đất đá bóc ra từ trong lòng đất đổ chất lên mặt địa hình càng lớn nhiều khi không đủ sức chứa, nếu không đổ đúng quy hoạch sẽ gây tổn hại trầm trọng tới môi trường như đó nờu ở trờn Đầu tư cho thoỏt nước mặt, nước ngầm thỏo khụ đỏy khai trường cũng là khối lượng đầu tư khỏ lớn Toàn bộ đất đỏ và quặng khai thỏc đều cú độ cứng f ≥ 8 làm gia tăng cụng việc khoan

nổ mỡn Ngoài ra khai thác càng xuống sâu điều kiện làm việc của thiết bị càng ngặt nghèo, khú khăn dẫn đến năng suất giảm đáng kể, phát sinh nhiều khối lượng phụ trợ như di chuyển trạm bơm, hố bơm, nạo vét bùn dưới đáy moong, di chuyển thiết bị thường xuyờn để tránh bị ngập úng khi mưa…Tuy vây, khó khăn hơn cả là những dự kiến về nhu cầu cung ứng quặng trờn thị trường, giá thành khai thác và giá bán quặng apatít trong tương lai đặt ra quỏ

xa không đảm bảo độ chính xác nên nó có thể làm sai lệch các kết quả tính toán

Do vậy, Đề tài hướng trọng tõm về điều kiện địa hỡnh, địa chất khu mỏ, điều kiện ứng dụng cụng nghệ - thiết bị khai thỏc hiện tại và tương lai, vần đề bảo vệ mụi trường và tài nguyờn trong khai thỏc làm định hướng xỏc định chiều sõu khai thỏc lộ thiờn mỏ Apatit Lào Cai

Chiều sâu khai thác ở đây được xác định tiếp theo sau khi dừng ở độ sâu khai thác quặng loại I (đối với các khai trường cũ) và ngay trờn mặt địa hỡnh cho những vùng mới, nhưng chỉ tớnh cho phần quặng II, cũn phần quặng

I và III được tách ra để giảm bớt sự phức tạp khi xỏc định hệ số bóc đối với từng loại quặng

Kết quả nghiên cứu đủ tin cậy dùng làm tài liệu phục vụ cho việc lập

quy hoạch ngắn hạn cũng như dài hạn, định hướng phát triển khu mỏ hoặc lập

báo cáo dự án đầu tư về khai thác quặng II

1.5.3 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

1.5.3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Như trên đã trình bày đối tượng nghiên cứu là quặng apatit loại II

Trữ lượng huy động khai thác từ cấp thăm dò C2 trở lên nêu tại bảng 13

và 14 được đưa vào nội dung nghiên cứu

Bảng 13- Trữ lượng quặng II các khu mỏ chính

1.5.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Tập hợp các số liệu kinh tế, kỹ thuật thông qua số liệu thực tế sản xuất,

phân tích đánh giá có kết hợp tham khảo các số liệu của các mỏ có điều kiện

kỹ thuật tương tự

Tính toán và xác định chiều sâu khai thác tương ứng đối với mỏ apatit

Lào Cai thông qua các hệ số bóc giới hạn và hệ số bóc trung bình của khai

trường

Để đánh giá mức độ khó khăn khai thác theo độ sâu khác nhau và yếu

tố ảnh hưởng đi kèm, chúng tôi tạm phân ra 4 mức chiều sâu nêu ở bảng 15

- 90 0

- Chiều dày vỉa quặng phải đảm bảo > 5m

Sử dụng thiết bị khai thác hiện tại và bổ sung thiết bị khai thác có công suất lớn

và tiên tiến Kết hợp bãi thải ngoài và bói trong

- Thải đất đá lên mặt

địa hình vẫn là trở ngại lớn nhất

- Đầu tư xử lý môi trường khá tốn kém

- Góc cắm vỉa quặng cần nằm trong khoảng α = 40

và xử lý môi trường triệt để

- Gúc cắm vỉa quặng cần nằm trong khoảng α = 40

- Khai thỏc lộ thiờn khụng hiệu quả

- Nghiờn cứu chuyển sang khai thác hầm

lò

Ghi chỳ: Lấy mức nước thụng thủy địa phương trung bỡnh ở +120m

Chương 2 LỰA CHỌN ĐỘ SÂU KHAI THÁC HỢP Lí

CHO KHOÁNG SÀNG APATIT LÀO CAI

2.1 Cỏc bước tớnh toỏn xỏc định biờn giới mỏ

2.1.1 Phạm vi và nguyờn tắc xỏc định biờn giới mỏ

Xỏc định phạm vi biờn giới mỏ theo chiều sõu cho khai thỏc quặng apatớt loại II bao gồm: cải tạo, mở rộng biờn giới phớa trờn của khai trường trước đõy đó khai thỏc quặng I và xỏc định biờn giới mới theo chiều sõu cho khai thỏc quặng II, hợp hai biờn giới này chớnh là biờn giới khai thỏc lộ thiờn cuối cựng của mỏ (đối với những khu đó và đang khai thỏc), cũn cỏc khu mỏ chưa khai thỏc quặng I, III thỡ tỏch chỳng ra trước khi xỏc định chiều sõu khai thỏc cuối cựng cho cỏc khu mỏ này

Chiều sõu khai thỏc cuối cựng (chiều sõu khai thỏc hợp lý) của mỏ lộ thiờn được xỏc định trờn cơ sở so sỏnh hệ số búc của nú với hệ số búc giới hạn theo nguyờn tắc:

Kgh ≥ Ktb Trong đú hệ số búc giới hạn (Kgh) được tớnh toỏn trờn cơ sở giỏ thành, giỏ bỏn quặng, cũn hệ số búc trung bỡnh (Ktb) tớnh toỏn trờn tài liệu hiện trạng của cỏc khu mỏ với cỏc phương ỏn chiều sõu khỏc nhau Chiều sõu khai thỏc hợp lý là chiều sõu của phương ỏn cú hệ số búc (Kgh) lớn nhất nhưng khụng vượt quỏ hệ số búc giới hạn (Kgh)

Hàm lượng P2O5 của quặng apatit loại II trong khu mỏ thường khụng đồng đều, khu cao nhất Mỏ Cúc 27-28%, khu trung bỡnh Cam Đường 2-3: 25-26%, cỏc khu cũn lại 20-21% Hàm lượng P2O5 thương phẩm của quặng apatit loại II nguyờn khai đũi hỏi phải ≥23% dựng cho chế biến lõn nung chảy,

≥25% dựng để sản xuất phụtpho vàng và xuất khẩu Nếu muốn thay thế quặng loại I để chế biến supe lõn và DAP thỡ quặng II phải qua làm giầu để cú hàm lượng P2O5 ≥  32% Như vậy, sau khi khai thỏc ở trờn nhiều khu mỏ, quặng II cần phải được trung hũa hàm lượng hoặc qua làm giầu, điều này đũi hỏi hệ số búc giới hạn cũng phải tớnh theo cỏc điều kiện nờu trờn

2.1.2.1 Xỏc định hệ số búc giới hạn khi quặng II nguyờn khai là quặng

chuẩn chất lượng để chế biến phõn lõn nung chảy, sản xuất phốtpho vàng và xuất khẩu)

Hệ số bóc giới hạn (còn gọi là hệ số bóc kinh tế hợp lý) là khối l−ợng

đất đá phải bóc lớn nhất để thu hồi đ−ợc một khối l−ợng đơn vị quặng với giá thành khai thỏc bằng giá thành cho phép Hệ số bóc giới hạn là một chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật quan trọng, có ý nghĩa quyết định trong việc xác định biên giới mỏ và xõy dựng kế hoạch sản xuất10 dài hạn Hệ số búc giới hạn cũn được xác định gián tiếp qua chỉ tiêu kinh tế hoặc cỏc số liệu thống kờ của một

mỏ lộ thiờn cú điều kiện tự nhiờn và kỹ thuật tương tự

Để đảm bảo khai thác đem lại hiệu quả kinh tế, hệ số bóc giới hạn cho khai thác quặng loại II thành phẩm được xác định theo biểu thức (2.1) Biểu thức (2.1) trích trong Giáo trình khai thác lộ thiên của PGS.TS Hồ Sỹ Giao

b

a C

gh

ư

= ; m3/t; (2.1) Cơ sở kinh tế của hệ số bóc giới hạn là giá thành quặng khai thác không vượt quá giá thành cho phép của nó, cú nghĩa là:

Ck = a + Ksx b ≤ C0 , đ/t (2.2) Trong đó : Ck - Giá thành quặng khai thác lộ thiên, đ/t;

a - giá thành khai thác 1 tấn quặng chưa kể chi phí bóc đất, đ/t;

+ Dự kiến chi phớ khai thỏc 1 tấn quặng II chưa kể bóc đất : 150.000đ/t + Dự kiến chi phớ búc đất đỏ: 42.533đ/m3

(Dự kiến trờn tớnh cho thời điểm năm 2021)

Cơ sở dự kiến giỏ thành, giỏ bỏn quặng II nờu tại phụ lục 3

Đưa số liệu vào biểu thức (2.1) ta có Kghtp (Kghtp :hệ số bóc giới hạn khai thác quặng II thành phẩm) :

3/533.42

/000.150/

003.733

m d

t d t

d tp

K gh = ư

= 13,71 m 3 /t

Trong phụ lục 3 Đề tài cú tớnh thờm hệ số búc giới hạn ở trường hợp quặng II thành phẩm theo giỏ thành búc đất đỏ, chi phớ khai thỏc quặng và giỏ bỏn quặng II năm 2009 với Kghtp = 13,15m3/t dựng cho tham khảo thờm hoặc

để so sỏnh khi tớnh hệ số búc giới hạn ở thời điểm sau năm 2020 nờu trờn

2.1.2.2 Xỏc định hệ số búc giới hạn khi quặng II phải qua làm giầu

Quặng apatit loại II cú hàm lượng nguyờn vỉa từ 20 -21% P2O5 chiếm tới trờn 70% (77,64%) tổng trữ lượng quặng II đó được tỡm kiếm, thăm dũ Với hàm lượng này, bắt buộc phải qua khâu gia công chế biến để làm giầu quặng dự kiến bằng phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi để nõng hàm lượng

P2O5 từ 20-21% lờn ≥ 32% P2O5 cho chế biến phõn bón chất lượng cao (DAP)

Khi khai thác quặng kim loại (apatít là quặng phi kim) phải qua khâu gia công chế biến để làm giầu quặng thì hệ số bóc giới hạn được xác định theo giá bán buôn tại nhà máy tuyển hoặc giá thành cho phép của quặng tinh, hệ số búc giới hạn được tớnh theo biểu thức (2.4) với γt là hệ số thu hoạch quặng tinh

a a a

K t t k v ght

)(

; m 3 /t (2.4)

ë ®©y:

- Kght : hệ số bóc giới hạn quặng II qua tuyển

- at : dự kiến gi¸ thµnh cho phÐp cña quÆng tinh; 800.000đ/t, có hàm lượng tinh quặng ≥ 32% P2O5 được trình bày ở phụ lục 3

- ak : giá thành khai thác 1 tấn quặng II chưa kể chi phí bóc đất, 150.000đ/t

- av : giá thành vận tải quặng từ kho quÆng II trung gian về nhà máy tuyển dự kiến 4,0km x 5.000đ/t-km = 20.000đ/t

- b : giá thành bóc 1 m3 đất đá; 42.533đ/m3

- γt : hệ số thu hoạch quặng tinh = 0,50 (phụ lục 3)

Thay vào biểu thức (2.4) ta có:

Hệ số bóc giới hạn khi quặng II phải được làm giầu (Kght)

3 / 533 42

) / 000 20 / 000 150 ( 5 , 0 / 000 800

m d

t d t

d t

d

Dự kiến các thông số của biểu thức (2.4) nêu ở phụ lục 3

2.1.2.3 Xác định hệ số bóc giới hạn khi quặng II được hoà đồng giữa quặng nguyên khai thành phẩm và quặng II phải qua làm giầu

Công ty Apatít VN khai thác quặng II đồng thời ở nhiều khu mỏ, nơi có hàm lượng (P2O5) cao ≥ 23% là quặng thành phẩm (bán trực tiếp) và nơi có hàm lượng (P2O5) thấp = 20-21% (nguyên liệu đầu vào nhà máy tuyển) Theo

kế hoạch sản xuất được lập trong Quy hoạch giai đoạn 2008-2010 có tính đến sau 2020 thì sản lượng khai thác quặng II nguyên khai hàng năm là 850.000tấn và quặng II cấp cho nhà máy tuyển là 800.000tấn Do đó, phải tính hệ số bóc giới hạn theo điều kiện quặng không phải làm giầu và quặng phải được làm giầu theo biểu thưc (2.5)

t sp

ght t gh sp ghc

Q Q

K Q K

Q K

41,5000.80071,13000.850

+

×+

nêu trên

Tuy nhiên trữ lượng quặng giầu hàm lượng duy nhất có ở khu mỏ Cóc

và một vài khu khác như Cam Đường, Làng Cáng 3-4, nên không đủ để hòa đồng hàm lượng cho toàn khu mỏ Khi các khu này kết thúc khai thác thì 100% quặng II phải qua làm giầu, và như vậy, khi đó phải tính hệ số giới hạn theo điều kiện (2.4)

Ở mục 1.8 (đặc điểm chất lượng quặng) có đề cập đến ngoài hàm lượng

P2O5 trong quặng apatit còn các nguyên tố hiếm đi kèm như các nguyên tố đất hiếm, uran, vanadi, đặc biệt đáng lưu ý là đất hiếm (Ittri, Itecbi), uran, có hàm lượng nhỏ, nhưng trữ lượng lớn có chủ yếu trong quặng nguyên sinh (quặng

II, IV) cần phải được thu hồi trong chu trình sản xuất, chế biến phân bón và các sản phẩm khác đi từ quặng apatít Nhưng hiện nay chưa có những công trình nghiên cứu về vấn đề này Hy vọng trong tương lai, khi nền khoa học công nghệ mỏ của Việt Nam phát triển, chúng ta có khả năng tận dụng, thu hồi được những nguyên tố quí hiếm này, như vậy rất có thể sẽ nâng cao thêm được hệ số bóc giới hạn như trên đã tính

Hệ số bóc trung bình là tỷ số khối lượng đất đá phải bóc (m3) và khối lượng quặng II khai thác được (tấn) trong biên giới khai trường tính chung

cho suốt đời mỏ (có kể đến phần quặng do tổn thất khai thác) Hệ số bóc trung

bình được xác định theo biểu thức (2.6)

∆V - khối lượng đất bóc trong biên giới khai trường, m3

∆P - khối lượng quặng khai thác được trong biên giới khai trường, tấn

2.1.4 Xác định hệ số bóc trung bình cho từng khu mỏ

Trong vùng mỏ chia ra nhiều khu mỏ, mỗi khu mỏ có đặc điểm địa hình, đặc điểm thế nằm của thân quặng không giống nhau, do vậy hệ số bóc ở mỗi khu khai thác đều hoàn toàn khác nhau, độ sâu khai thác cũng khác nhau, bắt buộc ta phải tính hệ số bóc trung bình riêng rẽ cho từng khu mỏ

Trên các mặt cắt địa chất, sau khi có sự dự kiến góc dốc bờ mỏ, độ sâu khai thác của từng phương án, dùng phương pháp mặt cắt, tính diện tích trung bình giữa hai mặt cắt rồi nhân với khoảng cách tác dụng qua hai mặt cắt đó để xác định khối lượng quặng khai thác và đất đá phải bóc trong hai mặt cắt liên tiếp Lần lượt tính cho tất cả các mặt cắt trên toàn tuyến thăm dò và cộng với khối lượng 2 đầu mỏ ta xác định được toàn bộ khối lượng quặng, đất đá phải