Đánh giá khả năng khai thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò mỏ đồng Sin Quyền – Tổng công ty Khoáng sản

THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
20 KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHAI THÁC HỖN HỢP LỘ THIÊN – HẦM LÒ 
MỎ ĐỒNG SIN QUYỀN – TỔNG CÔNG TY KHOÁNG SẢN 
Tóm tắt:
Bài báo trình bày đánh giá khả năng khai thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò mỏ đồng sin quyền- 
Tỏng Công ty Khoáng Sản
 TS. Đoàn Văn Thanh, TS. Phạm Trung Nguyên
 Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin 
	 	 	 	 	 	 	Biên	tập:	TS.	Lưu	Văn	Thực	 	 	 	
1. Mở đầu
Mỏ đồng Sin Quyền là mỏ khai thác lộ thiên 
lớn nhất của Tổng công ty Khoáng sản TKV – 
CTCP. Theo thiết kế đã được phê duyệt, mỏ 
đồng Sin Quyền khai thác với công suất 2,0÷2,5 
triệu tấn/năm, trữ lượng và tài nguyên huy động 
vào khai thác lộ thiên đến mức -188 m là 22,66 
triệu tấn, phần ngoài biên giới khai thác là 13,76 
triệu tấn, thời gian kết thúc khai thác của mỏ 
năm 2026. Do đó, yêu cầu cần thiết và cấp bách 
hiện nay là phải có các giải pháp khai thác tối đa 
phần trữ lượng nằm trên bờ mỏ, dưới đáy khai 
trường.
Để khai thác phần trữ lượng và tài nguyên 
đồng còn lại có thể sử dụng các giải pháp: Tiếp 
tục xuống sâu khai thác bằng phương pháp lộ 
thiên, hầm lò hoặc khai thác đồng thời lộ thiên - 
hầm lò. Tuy nhiên, khi đưa vào khai thác lộ thiên 
- hầm lò cùng một khoáng sàng, tác động qua 
lại giữa lộ thiên và hầm lò rất phức tạp, gây ảnh 
hưởng tới mức độ an toàn sản xuất nếu như 
không có trình tự khai thác và các giải pháp kỹ 
thuật phù hợp.
Trong bài báo này, tác giả đề cập một số vấn 
đề có liên quan đến khả năng khai thác hỗn hợp 
lộ thiên - hầm lò ở mỏ đồng Sin Quyền.
2. Điều kiện tự nhiên của mỏ đồng Sin 
Quyền
Quặng đồng Sin Quyền có nguồn gốc nhiệt 
dịch, chiều dài khoảng 2.870 m, rộng khoảng 800 
m, gồm 17 thân quặng. Hình thái thân quặng là 
dạng mạch chuỗi, thấu kính, tách nhánh, buồng. 
Các thân quặng chủ yếu phân bố trong đá biến 
chất trao đổi và đá gơnai biotit, có độ cứng f = 
8 - 11, chiều sâu lớn nhất là -550 m (thân quặng 
7), chiều dày từ 3,5 ÷ 14 m, góc cắm trung bình 
820. Đá vây quanh chủ yếu của thân quặng là 
đá gơnai biotit bị migmatit hóa, nằm ở bên phần 
rìa thân quặng và trong thân quặng, đá vỡ vụn, 
không ổn định, độ cứng f = 5 ÷ 11.
Vùng mỏ nằm ở đới núi thấp ven bờ sông 
Hồng, cách sông Hồng 500 ÷ 1.000 m, độ cao 
tuyệt đối từ +100 đến +400 m. Lượng mưa trung 
bình hàng năm trong vùng 1.798 mm, lượng 
mưa ngày lớn nhất 212 mm. Suối Ngòi Phát là 
suối lớn nhất khu mỏ, chạy cắt ngang, chia mỏ 
thành 2 khu: khu Đông và khu Tây. [1].
3. Tổng quan về tình hình áp dụng phương 
pháp khai thác hỗn hợp lộ thiên - hầm lò tại 
các mỏ quặng trên thế giới
Cho đến nay, khai thác hỗn hợp hầm lò - lộ 
thiên đã được áp dụng tại hơn 400 mỏ trên thế 
giới như: mỏ Cibaicki, Krivorozski (LB Nga), 
Santa-Bacbara (Italia), Phutrik (Tiệp Khắc), 
mỏ Kiruna (Thụy Điển), mỏ Kidd Krig (Mỹ), 
Pikhôsanmi (Phần Lan),  [2].
Việc khai thác khoáng sàng đồng thời bằng 
cả phương pháp lộ thiên và hầm lò có quan, ảnh 
hưởng trực tiếp lẫn nhau. Để tổ chức khai thác 
đảm bảo an toàn, hiệu quả và giảm tổn thất tài 
nguyên, tùy theo điều kiện của mỏ, trình tự khai 
thác được thực hiện như sau:
- Khai thác theo trình tự chuyển từ lộ thiên 
sang hầm lò (hình 1);
- Khai thác theo trình tự chuyển từ hầm lò 
sang lộ thiên (hình 2);
- Khai thác đồng thời bằng cả hai phương 
pháp hầm lò và lộ thiên (hình 3).
4. Mối quan hệ giữa khai thác lộ thiên và 
hầm lò
Khi tiến hành khai thác khoáng sàng bằng 
phương pháp hỗn hợp lộ thiên - hầm lò thì sự 
ảnh hưởng trực tiếp lẫn nhau là hết sức phức 
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
21KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
tạp. Các tác động này cần được nghiên chi tiết 
nhằm tìm ra các giải pháp phù hợp để giảm thiểu 
tác động tiêu cực của chúng. Kết quả nghiên 
của các nhà khoa học trong và ngoài nước cho 
thấy:
+ Các ảnh hưởng của khai lộ thiên đến khai 
thác hầm lò gồm: Ảnh hưởng của sóng chấn 
động từ các vụ nổ mìn lộ thiên, ảnh hưởng của 
nước dưới các moong lộ thiên; 
+ Các ảnh hưởng của khai thác hầm lò tới 
khai thác lộ thiên gồm: sụt lún bề mặt, giảm yếu 
và phá hủy cấu trúc đất đá trên bờ mỏ, giảm ổn 
định bờ mỏ. 
5. Nghiên cứu lựa chọn biên giới khai thác 
lộ thiên – hầm lò hợp lý 
Biên giới mỏ được xác định theo các nguyên 
tắc: Khai thác tối đa tài nguyên khoáng sản phục 
vụ công tác chế biến quặng; Đảm bảo an toàn, 
môi trường trong quá trình khai thác; Đảm bảo 
giá thành khai thác nhỏ hơn giá bán.
Kinh nghiệm khai thác của các mỏ lộ thiên - 
hầm lò trên thế giới cho thấy: thời kỳ đầu phương 
pháp khai thác hầm lò có giá thành cao hơn 
phương pháp lộ thiên. Tuy nhiên, đến độ sâu khai 
thác nhất định (HLT) phương pháp lộ thiên sẽ có 
giá thành cao hơn phương pháp hầm lò. Do đó, 
từ lộ vỉa đến chiều sâu HLT sẽ được khai thác lộ 
thiên, từ chiều sâu HLT trở xuống sẽ khai thác hầm 
lò. Tại chiều sâu khai thác HKT có tổng chi phí khai 
thác 1 tấn quặng (bao gồm cả lộ thiên và hầm lò) 
bằng giá bán quặng thương phẩm thì độ sâu đó 
chính là chiều sâu kết thúc khai thác mỏ.
Chiều sâu kết thúc khai thác lộ thiên khi:
Chiều sâu kết thúc khai thác mỏ lộ thiên -hầm 
lò khi:
Trong đó: CLT, CHL - giá thành khai thác 1 tấn 
bằng phương pháp lộ thiên và hầm lò, đ/t; Cb - 
giá bán trung bình 1 tấn quặng thương phẩm, 
đ/tấn; QLT, QHL- trữ lượng quặng khai thác bằng 
phương pháp lộ thiên và hầm lò, tấn.
Kết quả tính toán cho thấy: Chiều sâu khai 
thác chuyển từ lộ thiên sang hầm lò khu Đông 
mỏ Sin Quyền ở mức -212 m (hình 4).
Căn cứ vào kết quả đánh giá ảnh hưởng qua 
lại giữa lộ thiên - hầm lò và giữa giá thành khai 
thác lộ thiên, hầm lò với chiều sâu khai thác thể 
Hình 1. Các sơ đồ mở vỉa, chuẩn bị khai trường khi 
chuyển từ lộ thiên sang hầm lò
1. biên giới mỏ lộ thiên, 2. thân quặng, 3. giếng vận 
tải, 4. giếng thông gió, 5. hào (lò) vận tải
Hình 2. Sơ đồ khai thác phối hợp chuyển tiếp tại mỏ 
Bliavinck
Hình 3. Sơ đồ trình tự khai thác hỗn hợp lộ thiên - 
hầm lò các thân quặng dốc đứng
1. biên giới kết thúc lộ thiên, 2. khu vực giáp ranh lộ 
thiên - hầm lò, 3. khu vực khai thác hầm lò, 4. đất 
đá phá hỏa, 5 .giếng đứng
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
22 KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
hiện trên hình 4, biên giới mỏ đồng Sin Quyền 
được lựa chọn như sau:
- Khu Đông: Từ mức -212 m trở lên, khai 
thác bằng phương pháp lộ thiên; từ mức -212 
trở xuống khai thác hầm lò.
- Khu Tây: Tiếp tục xuống sâu khai thác lộ 
thiên đến mức +4.
Cụ thể phương án khai thác lộ thiên, hầm lò 
mỏ Sin Quyền thể hiện trên hình 5 và 6.
Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu chính trong 
biên giới khai trường mỏ đồng Sin Quyền được 
tổng hợp trong bảng 1.
6. Các giải pháp đảm bảo an toàn khi khai 
thác hỗn hợp lộ thiên – hầm lò
6.1. Xác định chiều dày trụ bảo vệ (lớp 
đệm) khi khai thác hỗn hợp lộ thiên - hầm lò 
(Hd)
Bảng 1. Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu chính trong biên giới khai trường mỏ đồng Sin Quyền
TT Tên mỏ Đơn vị
Giá trị So sánh
Theo TK phê 
duyệt
Đề xuất
 đề tài
Tăng (+); 
giảm (-)
1 Khu Đông 
- Phương pháp khai thác LT LT+ HL 
 - Cốt cao kết thúc khai thác -188 -370 182
- Cốt cao đáy mỏ lộ thiên -188 -212 24
 - Khối lượng đất bóc lộ thiên 103 m3 68.866 85.276 16.410
 - Khối lượng quặng NK 103 t 16.250 17.246 996
- Khối lượng quặng hầm lò 103 t 0 7.599 7.599
- Tổng KL quặng LT+HL 103 t 16.250 24.845 8.595
 - Hệ số bóc trung bình m3/t 4,24 4,94 
2 Khu Tây 
- Phương pháp khai thác LT LT 
 - Cốt cao kết thúc khai thác 46 4 42
 - Khối lượng đất bóc lộ thiên 103 m3 29.978 67.217 37.239
 - Khối lượng quặng NK 103 t 6.737 10.703 3.966
 - Hệ số bóc trung bình m3/t 4,45 6,28 
3 Tổng toàn mỏ 
 - Khối lượng đất bóc lộ thiên 103 m3 98.844 152.493 53.649
 - Khối lượng quặng NK 103 t 22.987 35.548 12.561
Hình 4. Sự phụ thuộc giá thành khai thác quặng lộ 
thiên, hầm lò vào chiều sâu khai thác
Hình 5. Phương án khai thác lộ thiên, hầm lò khu 
Đông mỏ Sin Quyền
Hình 6. Phương án khai thác lộ thiên, hầm lò khu 
Tây mỏ Sin Quyền
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
23KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
Chiều dày lớp đệm giữa đáy mỏ lộ thiên và 
các công trình khai thác hầm lò có ảnh hưởng 
rất lớn tới mức độ an toàn và hiệu quả công tác 
khai thác hầm lò. Để đảm bảo an toàn và thu 
hồi tối đa tài nguyên cần phải lựa chọn chiều 
dày lớp đệm nhỏ nhất, song vẫn đảm bảo các 
tiêu chí: 
- Chiều dày lớp đệm phải lớn hơn vùng nứt 
nẻ do nổ mìn gây ra (Hd), nghĩa là: Hd ≤ Hn, với 
Hn = 130d = 130*0,165 = 21,45 m (trong đó: d 
- đường kính lỗ khoan khi thi công nổ mìn tạo 
biên tại khu vực giáp ranh lộ thiên - hầm lò, d = 
0,165 m).
- Phân bố tối đa tối đa áp lực ra xung quanh, 
bảo vệ đường lò khỏi sập đổ. Theo kinh nghiệm 
của các nhà khoa học LB Nga [2]:
Trong đó: KLT, KHH, KHL, KTBV- hệ số khai thác 
khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên, phương 
pháp hỗn hợp, phương pháp hầm lò, phần trữ 
lượng trụ bảo vệ. Với điều kiện mỏ đồng Sin 
Quyền: KLT = 0,98, KHH = 0,85, KHL = 0,88, KTBV = 
0,65; M- chiều dày thân quặng, M = 32 m; αv, αt- 
góc dốc sườn tầng phía vách và trụ thân quặng, 
αv = αt = 65÷70°; Δ HLT - chiều sâu cho phép khai 
thác tận thu, ΔHLT =10 m; Bđ- chiều rộng đáy mỏ 
nhỏ nhất, Bd = 32 m;
Thay các giá trị vào các công thức trên, ta 
được: Z = 15 m; Hat = 19,5 m.
Kết hợp các điều kiện trên, các tác giả lựa 
chọn chiều dày lớp đệm giáp ranh giữa lộ thiên 
và hầm lò bằng 25 m.
6.2 Các giải pháp giảm thiểu tác động của 
khai thác lộ thiên tới hầm lò
- Các giải pháp khoan nổ mìn: giảm quy mô 
vụ nổ; phân nhóm lượng nổ; phân đoạn chiều 
cao cột thuốc.
- Các giải pháp giảm thiểu tác động của nước 
mặt tới các công trình hầm lò
+ Hạn chế tối đa dòng chảy mặt vào các 
moong lộ thiên; 
+ Tổ chức bơm thoát nước khai trường lộ 
thiên; 
+ Tháo khô nước từ trong lò;
+ Để lại trụ bảo vệ khi đào lò qua suối;
+ Bảo vệ, phục hồi tầng phủ, thảm thực vật 
sau khai thác.
6.3. Các giải pháp giảm thiểu tác động của 
thi công đường lò tới ổn định bờ mỏ lộ thiên
+ Nổ mìn tạo biên, nổ vi sai khi đào lò. 
+ Bố trí các công trình khai thác nằm ngoài 
phạm vi ảnh hưởng của khai thác lộ thiên – hầm 
lò: Giếng đứng chính và phụ được bố trí nằm 
ngoài lăng trụ trượt lở của bờ mỏ cánh Bắc khu 
Đông mỏ Sin Quyền và nằm ngoài vùng ảnh 
hưởng của khai thác hầm lò.
7. Kết luận
Trình tự khai thác lộ thiên – hầm lò phù hợp 
với điều kiện mỏ Sin Quyền là khai thác nối tiếp 
từ lộ thiên chuyển sang hầm lò. Mở vỉa khai thác 
hầm lò bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa, 
áp dụng công nghệ khai thác Buồng lưu quặng 
và Dọc vỉa phân tầng. Việc nghiên cứu khả năng 
Hình 7. Sơ đồ mặt cắt thể hiện phần trữ lượng để 
lại làm trụ bảo vệ đảm bảo an toàn cho suối Ngòi 
Phát
Hình 8. Vị trí bố trí giếng đứng tại mặt cắt tuyến XII 
khu Đông mỏ Sin Quyền
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
24 KHCNM SỐ 1/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN
khai thác triệt để trữ lượng quặng đồng ở mỏ 
Sin Quyền có ý nghĩa rất lớn và mang tính cấp 
bách.
Tài liệu tham khảo:
1. Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin 
(2015), Dự án khai thác, mở rộng và nâng công 
suất khu mỏ tuyển đồng Sin Quyền, Lào Cai 
(điều chỉnh).
2.Гуменик И.Л. Развитие 
методологических подходов к решению 
задач по установлению конечных контуров 
карьера/И.Л. Гуменик, А.М. Маевский, Н.В. 
Несвитайло // Науковий вісник НГУ. – 2007. – 
№ 6. – С. 57 – 59.
Evaluation of the possibility of the co- open pit mining – underground mining 
method at Sin Quyen copper mine –Mineral Holding Corporation
 Dr. Đoan Van Thanh, Dr. Pham Trung Nguyen
 Institute of Mining Science and Technology - Vinacomin
Summary:
This paper represents the possibility of the co - open pit ming – underground mining method at 
Sin Quyen copper mine –Mineral Holding Corporation