Các phương pháp khai thác kim loại chính là gì?

Các phương pháp khai thác kim loại liên quan đến việc nghiên cứu các phương pháp chiết xuất quặng từ các thân quặng. Điều này bao gồm ba nhiệm vụ chính: chuẩn bị, cắt và khai thác. Tổng của các hoạt động chuẩn bị, cắt và khai thác này được thực hiện trong thân quặng để tạo điều kiện phục hồi quặng tốt hơn được gọi là phương pháp khai thác. Hiện tại, các phương pháp khai thác chính được sử dụng là: khai thác hầm lò lộ thiên, khai thác lấp đầy và khai thác sập.

SỐ 1 Khai thác hầm lò lộ thiên

Trong khai thác hầm lò lộ thiên, thân quặng được chia thành các hầm lò và trụ trong quá trình khai thác. Các hầm lò được khai thác trước, sau đó là các trụ. Các điều kiện cơ bản để áp dụng khai thác hầm lò lộ thiên là quặng và đá xung quanh ổn định, và khu vực đã khai thác có thể có một khu vực lộ ra lớn trong một khoảng thời gian nhất định. Các phương pháp khai thác được sử dụng rộng rãi trong danh mục này bao gồm: khai thác toàn diện, khai thác phòng và trụ, khai thác co ngót và khai thác phòng và trụ theo giai đoạn.

01 Khai thác toàn diện
Khai thác toàn diện được sử dụng trong các thân quặng mỏng và trung bình, có độ dốc nhẹ (góc dốc thường nhỏ hơn 30°) nơi cả quặng và đá xung quanh đều ổn định. Đặc điểm của nó là: mặt khai thác tiến lên toàn diện dọc theo phương hoặc độ dốc của thân quặng, và trong quá trình khai thác, đá thải xen kẽ hoặc quặng cấp thấp trong thân quặng được để lại làm trụ không đều để hỗ trợ khu vực đã khai thác. Các trụ này thường được coi là mất vĩnh viễn và không được thu hồi.
02 Khai thác phòng và trụ
Được sử dụng để khai thác các thân quặng nằm ngang hoặc nghiêng, trong đó các hầm lò và trụ được sắp xếp xen kẽ trong thân quặng hoặc khu vực đã khai thác. Khi khai thác các hầm lò, các trụ đều hoặc không đều được để lại để hỗ trợ đá nóc. Nó có phạm vi ứng dụng rộng hơn khai thác toàn diện và có thể được sử dụng để khai thác không chỉ các thân quặng mỏng mà còn cả các thân quặng dày và rất dày. Quặng và đá xung quanh ổn định trong các thân quặng nằm ngang và có độ dốc nhẹ là các điều kiện cơ bản để áp dụng phương pháp khai thác này.
03 Khai thác co ngót
Công nhân làm việc trực tiếp trên đống quặng vỡ dưới mặt lộ của hầm lò, chiết xuất quặng theo từng lớp từ dưới lên trên. Mỗi lần, khoảng 1/3 lượng quặng được chiết xuất được giải phóng bằng trọng lực, và phần còn lại được tạm thời để lại trong hầm lò làm nền tảng làm việc để tiếp tục khai thác lên trên. Sau khi tất cả các hầm lò được khai thác hết, quặng tạm thời còn lại trong các hầm lò sau đó được giải phóng với số lượng lớn, được gọi là khai thác quặng khối. Phương pháp khai thác này phù hợp với các mỏ quặng dốc đứng, nơi quặng và đá xung quanh ổn định, quặng không dễ bị tự bốc cháy và quặng nghiền dễ dàng tái kết dính.
04 Phương pháp hầm lò theo giai đoạn
Khối quặng được chia thành một số phần theo phương thẳng đứng. Các hầm lò và trụ được sắp xếp theo chiều ngang trong mỗi phần, và quặng được khai thác từ phần giữa được vận chuyển ra ngoài thông qua các đường hầm khai thác của mỗi phần. Sau khi khai thác hầm lò trong một phần được hoàn thành, các trụ trong phần đó có thể được khai thác ngay lập tức và khu vực đã khai thác có thể được xử lý đồng thời.
05 Phương pháp hầm lò theo giai đoạn
Đây là một phương pháp khai thác hầm lò lộ thiên sử dụng khai thác hầm sâu. Dựa trên phương pháp chiết xuất quặng, nó có thể được chia thành phương pháp hầm lò theo giai đoạn lỗ sâu nằm ngang và phương pháp hầm lò theo giai đoạn lỗ sâu thẳng đứng. Phương pháp trước yêu cầu cắt dưới đáy hầm lò, trong khi phương pháp sau, ngoài việc cắt dưới, còn yêu cầu mở một khe cắt thẳng đứng dọc theo toàn bộ chiều cao của hầm lò.

SỐ 2 Phương pháp khai thác sập

Khai thác sập là một phương pháp khai thác sử dụng sự sập của đá xung quanh để quản lý áp lực mặt đất. Tức là, khi quặng sập, đá xung quanh bị ép (hoặc tự nhiên) sập để lấp đầy khu vực đã khai thác, do đó kiểm soát và quản lý áp lực mặt đất. Nó chủ yếu bao gồm phương pháp sập một lớp, phương pháp sập theo lớp, phương pháp sập theo phân đoạn và phương pháp sập theo giai đoạn.
01 Phương pháp sập một lớp
Phương pháp này chủ yếu được sử dụng để khai thác các vỉa quặng có độ dốc nhẹ với đá nóc không ổn định và độ dày thường nhỏ hơn 3m. Vỉa quặng giữa các giai đoạn được chia thành các khối quặng, và công việc khai thác của các khối quặng tiến triển dọc theo phương của thân quặng. Sau khi mặt khai thác tiến lên một khoảng cách nhất định, ngoại trừ không gian cần thiết cho các hoạt động khai thác, các giá đỡ được thu hồi một cách có hệ thống và nóc của khu vực đã khai thác bị sập. Đá nóc bị sập lấp đầy khu vực đã khai thác để kiểm soát áp lực nóc. Theo hình thức của mặt khai thác, nó có thể được chia thành phương pháp sập tường dài, phương pháp sập tường ngắn và phương pháp sập lối vào.
02 Phương pháp sập theo lớp
Các khối quặng được khai thác từ trên xuống dưới theo từng lớp. Sau khi quặng trong mỗi lớp được chiết xuất, đá sập phía trên di chuyển xuống để lấp đầy khu vực khai thác. Khai thác theo lớp được thực hiện dưới sự bảo vệ của nóc nhân tạo, nơi nóc nhân tạo tách quặng khỏi đá sập, do đó đảm bảo tổn thất và pha loãng quặng ở mức tối thiểu.
03 Phương pháp sập dưới mức với trụ đáy
Phương pháp này còn được gọi là phương pháp sập dưới mức với cấu trúc đáy. Các tính năng chính của nó là: thứ nhất, khai thác được thực hiện theo từng phần; thứ hai, một cấu trúc đáy chuyên dụng để chiết xuất quặng được cung cấp ở đáy của mỗi phần và việc khai thác theo phần được thực hiện tuần tự từ trên xuống dưới. Nó có thể được chia nhỏ hơn thành phương pháp sập dưới mức nổ lỗ sâu nằm ngang với trụ đáy và phương pháp sập dưới mức nổ lỗ sâu thẳng đứng với trụ đáy. 04 Phương pháp sập dưới mức không có trụ đáy
Đáy của phần không có cấu trúc đáy bao gồm các đường hầm khai thác quặng chuyên dụng. Tất cả các hoạt động như khoan, nổ mìn và chiết xuất quặng được thực hiện trong đường hầm khai thác. 05 Phương pháp sập theo giai đoạn
Chiều cao khai thác bằng chiều cao đầy đủ của giai đoạn. Nó có thể được chia thành phương pháp sập cưỡng bức theo giai đoạn và phương pháp sập tự nhiên theo giai đoạn. Phương pháp sập cưỡng bức theo giai đoạn có thể được chia nhỏ hơn thành phương pháp sập cưỡng bức theo giai đoạn với không gian bù và phương pháp khai thác liên tục theo giai đoạn.

SỐ 3 Phương pháp khai thác lấp đầy

Đây là một phương pháp khai thác dần dần lấp đầy khu vực đã khai thác bằng vật liệu lấp đầy khi mặt khai thác tiến lên. Đôi khi, các giá đỡ được sử dụng kết hợp với vật liệu lấp đầy để duy trì khu vực đã khai thác. Mục đích chính của việc lấp đầy khu vực đã khai thác là sử dụng thân lấp đầy đã hình thành để quản lý áp lực mặt đất để kiểm soát sự sụp đổ của đá xung quanh và sự sụt lún bề mặt, đồng thời tạo ra các điều kiện an toàn và thuận tiện cho việc khai thác. Đôi khi nó cũng được sử dụng để ngăn chặn hỏa hoạn bên trong trong quặng tự bốc cháy. Theo cấu trúc khối quặng và hướng tiến của mặt khai thác, nó có thể được chia thành phương pháp khai thác lấp đầy một lớp, phương pháp khai thác lấp đầy theo lớp hướng lên, phương pháp khai thác lấp đầy theo lớp hướng xuống và phương pháp khai thác lấp đầy chọn lọc. Theo các vật liệu lấp đầy và phương pháp đầu ra khác nhau được sử dụng, nó có thể được chia thành phương pháp khai thác lấp đầy khô, phương pháp khai thác lấp đầy thủy lực và phương pháp khai thác lấp đầy xi măng.

01 Phương pháp khai thác lấp đầy một lớp
Phương pháp này phù hợp với các thân quặng mỏng có độ dốc nhẹ. Một mặt khai thác kiểu tường, kéo dài toàn bộ chiều dài của khối quặng, được sử dụng để khai thác toàn bộ chiều dày của thân quặng trong một lần đi theo hướng. Khi mặt khai thác tiến lên, khu vực đã khai thác được lấp đầy một cách có hệ thống bằng vật liệu lấp đầy thủy lực hoặc xi măng để kiểm soát nóc.
02 Phương pháp khai thác lấp đầy theo lớp nằm ngang hướng lên
Phương pháp này phù hợp với các thân quặng mỏng có độ dốc nhẹ. Một mặt khai thác kiểu tường, kéo dài toàn bộ chiều dài của khối quặng, được sử dụng để khai thác toàn bộ chiều dày của thân quặng trong một lần đi theo hướng. Khi mặt khai thác tiến lên, khu vực đã khai thác được lấp đầy một cách có hệ thống bằng vật liệu lấp đầy thủy lực hoặc xi măng để kiểm soát nóc.
03 Phương pháp khai thác lấp đầy theo lớp nghiêng hướng lên
Sự khác biệt giữa phương pháp này và phương pháp lấp đầy theo lớp nằm ngang hướng lên là các lớp nghiêng được khai thác. Việc vận chuyển quặng và vật liệu lấp đầy trong hầm lò chủ yếu dựa vào trọng lực. Phương pháp này chỉ có thể sử dụng lấp đầy khô.
04 Phương pháp khai thác lấp đầy theo lớp hướng xuống
Phương pháp này được sử dụng để khai thác các thân quặng rất không ổn định hoặc những thân quặng mà cả quặng và đá xung quanh đều rất không ổn định, và cấp quặng rất cao hoặc thân quặng kim loại màu hoặc kim loại hiếm có giá trị rất cao. Bản chất của phương pháp khai thác này là: khai thác và lấp đầy theo lớp từ trên xuống dưới, với việc khai thác mỗi lớp được thực hiện dưới sự bảo vệ của một nóc giả nhân tạo từ lớp trước. Các lớp khai thác nằm ngang hoặc nghiêng một góc 4°–10° hoặc 10°–15° so với phương ngang. Các lớp nghiêng chủ yếu để lấp đầy nóc trực tiếp, và cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển quặng, nhưng các hoạt động khoan và hỗ trợ ít thuận tiện hơn so với trong các lớp nằm ngang.
05 Phương pháp khai thác và lấp đầy chọn lọc
Khi chiều dày của mạch quặng nhỏ hơn 0,3–0,4m, thợ mỏ không thể làm việc trong đó chỉ bằng cách khai thác quặng. Cần phải khai thác chọn lọc quặng và đá xung quanh riêng biệt để đạt được chiều dày làm việc tối thiểu (0,8–0,9m) trong khu vực đã khai thác. Quặng đã khai thác được vận chuyển ra khỏi hầm lò, trong khi đá xung quanh đã đào được sử dụng để lấp đầy khu vực đã khai thác, tạo điều kiện cho việc tiếp tục khai thác lên trên. Phương pháp khai thác này được gọi là phương pháp khai thác và lấp đầy chọn lọc. 06 Phương pháp khai thác bằng khung gỗ vuông
Trong quá khứ, các mạch quặng mỏng chủ yếu được khai thác bằng các phương pháp hỗ trợ chéo hoặc khung gỗ. Trong điều kiện thân quặng dày, quặng và đá xung quanh cực kỳ không ổn định, hình dạng thân quặng rất phức tạp và quặng có giá trị, phương pháp khai thác này vẫn là một phương pháp hiệu quả.