Luận án Nghiên cứu công nghệ khai thác phù hợp cho các mỏ quặng Titan sa khoáng ven biển Việt Nam

 lớn, K = 0,9;  - Hệ 
số phụ thuộc vào môi tương quan vận tốc thực tế chọn và vận tôc tới hạn của hạt. 
+ Nếu vận tải ở tốc độ cao hơn tốc độ tới hạn: i
v
= i
0
.
vγ .  , mcn/m, với [3]: 
 (1β 
thβ - 1)E
35,2
 (3.36) 
+ Nếu vận tốc thực tế bằng vận tốc tới hạn: i
v
= i
0
.
v . th , mcn/m, thì [3]: 
thβ =1+(3,5+2D+0,5 )D (
8,00v )
γ
γγ (3.37) 
Trong đó: E = 
t
th
V
V
 với 
v
th
- tốc độ tới hạn của vữa, m/s; v
t
- tốc độ thực của 
vữa ở ống đã chọn sơ bộ, m/s. 
Trong thực tế, có thể tính rút gọn tính tổn thất tính như sau [3]: 
82 
i
v
= i
0
K, mcn (3.38) 
Trong đó: K - hệ số tính đến việc tăng sức cản khi vận tải vữa, phụ thuộc 
nồng độ vữa: 
Nồng độ vữa (rắn : lỏng) 1:3 1:5 1:8 1:10 1:12 
Hệ số K 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 
Từ giá trị iv tính toán lại bơm vơi chiều cao áp lực đẩy của bơm. Cách tính 
chọn bơm bùn được tiến hành thông qua 2 thông số chình là lưu lượng (Q) và áp 
lực yêu cầu (H). Áp lực yêu cầu được xác định theo công thức [3]: 
 H = (1.05 ÷ 1,1)i
v
L + (h
dh
+ h
h
)i
0 v + (h dh + h h ) v , mcn (3.39) 
Trong đó: i
v
, i
0
- tổn thất áp lực của vữa và của nước cho 1 m ống; h
dh
- 
chiều cao đẩy của vữa, m; h
h
- chiều cao hút của bơm, m. 
Công suất yêu cầu của một máy bơm tính theo công thức [3]: 
 N = 
6,3..102
..

 cHQ , KW
(3.40) 
Trong đó:  - hệ số sử dụng máy bơm. 
g. Thải cát bằng máy ủi 
 1. Đặc điểm công nghệ của máy ủi 
Máy ủi là một thiết bị phụ trợ không thể thiếu trên các mỏ lộ thiên. Máy ủi 
chạy bằng xích do có lực tựa lớn, có khả năng khắc phục độ dốc cao và dễ dàng 
vượt qua các chướng ngại vật và địa hình thay đổi (Hình 3.9). 
2. Năng suất của máy ủi 
Năng suất thực tế của máy ủi được xác định theo biểu thức [23]: 
  .K.V.
K.T
3600
Q d
rc
u
 , m3/h (3.41) 
Trong đó: V - khối lượng đất đá rời chứa trước bàn gạt, m3;  - hệ số sử dụng 
thời gian; Kr - hệ số nở rời của đất đá; Tc - Thời gian chu kỳ làm việc của máy ủi, s. 
83 
Hình 3.9. Các thông số làm việc của máy ủi [23] 
Lg - chiều rộng bàn gạt; Hg - chiều cao bàn gạt; 
hx - chiều sâu xúc; Hmg - chiều cao máy; Lmg - chiều dài máy. 
Tc có thể tính theo biểu thức sau [23]: 
 m
c
c
gđ
gđ
mkcgđc t
V
L
V
L
ttttT , s 
 (3.42) 
Trong đó: Tgd - thời gian gom đá vào bàn gạt, s; tc, tk - thời gian vận chuyển 
đá và chạy ngược lại, s; tm - thời gian dùng vào các thao tác phụ trợ, s; Lgd - 
khoảng cách gom đá của máy ủi, m; Lc - khoảng cách vận chuyển đá, m; Vgd, Vc, 
Vk - vận tốc trung bình của máy ủi khi gom đá, khi vận chuyển đá và khi chạy về 
không tải, m/s; Kd - hệ số thay đổi năng suất của máy ủi tuỳ thuộc vào độ dốc và 
khoảng cách vận chuyển. 
Năng suất của máy ủi khi san mặt bằng [23]: 
q
s
s
s
t
V
L
n
)ab(L.3600
Q , m3/h (3.43) 
Trong đó: Ls - chiều dài khu vực san gạt, m; b - chiều rộng dải gạt, bmax = 
Lg (Lg - chiều dài bàn gạt, m); a - chiều rộng phần gạt chờm lên nhau của hai 
luồng gạt kề nhau, a = 0,3 0,5 m; n - số lần gạt lặp của máy ủi theo một vệt; Vs - 
vận tốc trung bình của máy ủi khi san gạt, m/s; tq - thời gian quay máy khi san 
gạt xong một luồng, tq = 8 12 s. 
3.1.2. Xác định trình tự khai thác hợp lý cho các mỏ quặng titan sa khoáng 
ven biển Việt Nam 


84 
 Xác định trình tự khai thác hợp lý trong khai thác lộ thiên nói chung và khai 
thác các mỏ quặng titan sa khoáng ven biển của Việt Nam nói riêng là hết sức 
quan trọng. Điều này không chỉ đảm bảo cho mỏ hoạt động hiệu quả, an toàn mà 
còn tạo điều kiện thuận lợi cho mỏ thực hiện việc thải cát, cải tạo và phục hồi 
môi trường hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường bền vững. 
 3.1.2.1. Mục đích của việc chia khoảnh khai thác 
 Với đặc điểm công nghệ khai thác bằng sức nước đối với quặng sa khoáng 
ven biển là đổ thải bãi thải trong, do đó bề mặt địa hình sau khi kết thúc khai thác 
gần như nguyên trạng ban đầu. Quá trình khai thác đến đâu hết đến đó (hay gọi là 
khai thác cuốn chiếu) nhất thiết phải tiến hành chia mỏ ra thành các khoảnh với 
mục đích khai thác triệt để khoáng sản và theo một trình tự nhất định. 
 Việc tiến hành chia khoảnh khai thác là căn cứ xây dựng hệ thống khai thác 
và cũng như là căn cứ để tính toán các thông số kỹ thuật. 
 3.1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới việc chia khoảnh 
 Việc khảo sát địa hình ban đầu là rất cần thiết cho việc chia khoảnh và trật 
tự tiến hành khai thác các khoảnh theo thời gian, hướng phát triển khai thác. 
Khoảnh khai thác được chia phụ thuộc vào một số yếu tố cơ bản sau: 
 1. Địa hình khu vực và các yếu tố xã hội 
 - Đối với khu vực có dân cư diện khai thác phải đền bù lớn, khu vực có các 
công trình cần bảo vệ, việc lựa chọn khoảnh khai thác và hướng khai thác phù 
hợp là rất quan trọng trong giai đoạn đầu khi phải đầu tư vốn lớn (Hình 3.10). 
 - Khai thác quặng sa khoáng yêu cầu một lượng nước tuần hoàn lớn phục 
vụ khai thác và tuyển vì vậy việc chia khoảnh khai thác là rất quan trọng đảm bảo 
cho việc dự trữ nước trong quá trình khai thác. Đặc biệt, khi trong biên giới khai 
thác có sự chênh lệch địa hình lớn thì việc phân khoảnh khai thác là rất quan 
trọng và khoảnh khai thác đầu tiên thường bố trí ở khu vực cao nhất và sẽ được 
khai thác dần xuống các khoảnh ở vị trí thấp hơn (Hình 3.11). 
85 
Hình 3.10. Khoảnh khai thác ban đầu phụ thuộc vào điều kiện xã hội 
Hình 3.11. Trình tự khoảnh khai thác được bố trí theo địa hình khu vực 
I, II, III, ... - Trình tự khoảnh khai thác 
2. Diện tích khoảnh khai thác 
 Sản lượng năm của mỏ hay số lượng thiết bị được bố trí trên các khoảnh 
khai thác là yếu tố quan trọng để xác định kích thước cũng như quy mô của một 
khoảnh khai thác. Có thể xác định kích thước một khoảnh khai thác với mối quan 
+30
+25
+20
+15
+10
+5
+ 0
I II
86 
hệ với sản lượng mỏ theo công thức sau: 
 S = Am/H, m3/năm (3.44) 
 Trong đó: S - diện tích khoảnh khai thác trong 1 năm, m2/năm; H - chiều 
dày trung bình của lớp cát quặng đảm bảo cho hoạt động khai thác của mỏ được 
diễn ra thuận lợi, m; Am - sản lượng cát quặng hàng năm của mỏ, m3/năm. 
 Khoảnh khai thác có thể bằng nhau hoặc khác nhau trong các năm của mỏ. 
Trong quá trình khai thác có thay đổi về quy mô khoảnh khi đó cần phải tính toán 
chi tiết lại các khâu công nghệ. 
3.1.2.3. Xác định trình tự khai thác các khoảnh 
 Khi khai thác quặng titan sa khoáng trong trầm tích Holocen và Pleistocen, 
để giảm thiểu tổn thất khi khai thác cũng như thuận lợi cho việc cải tạo và phục 
hồi môi trường sau khai thác, thì trình tự khai thác các khoảnh cần được tiến 
hành theo nối tiếp nhau, theo địa hình từ cao xuống thấp để tiết kiệm nước tối đa. 
 1. Khoảnh dọc 
 Tùy thuộc vào sản lượng khai thác, điều kiện địa hình, đặc điểm hình thành 
thân quặng, yêu cầu thải cát và phục hồi môi trường, mà hướng khai thác của mỏ 
có thể được tiến hành lần lượt cho các khoảnh theo trục dài của mỏ, từ khoảnh 
đầu tiên cho tới khoảnh cuối cùng khi kết thúc mỏ (Hình 3.12). 
Hình 3.12. Hướng phát khai thác các khoảnh theo trục dài của mỏ 
 2. Khoảng ngang 
 Tùy thuộc vào sản lượng khai thác, điều kiện địa hình, đặc điểm hình thành 
thân quặng, yêu cầu thải cát và phục hồi môi trường, mà hướng khai thác của mỏ 
có thể được tiến hành lần lượt cho các khoảnh theo phương ngang của mỏ, từ 
khoảnh khai thác đầu tiên cho tới khoảnh khai thác cuối cùng (Hình 3.13). 
87 
Hình 3.13. Hướng khai thác các khoảnh theo trục ngang của mỏ 
 3. Khoảnh hình rẻ quạt 
 Với những khoáng sản có biên giới có nhiều góc cạnh, mỏ được khai thác 
theo các khoảnh hình rẻ quạt (Hình 3.14) . 
Hình 3.14. Phân khoảnh khai thác theo hình rẻ quạt 
3.1.3. Xác định lượng nước cần thiết cho khai thác các mỏ quặng titan sa 
khoáng ven biển Việt Nam 
 3.1.3.1. Xác định tốc độ thẩm thấu nước của quặng titan sa khoáng 
NCS tiến hành thí nghiệm xác định tốc độ thẩm thấu nước của quặng titan 
sa khoáng có hàm lượng sét khác nhau (5%, 10%, 15% và 20%) trong 2 trường 
hợp: (i) quặng khô và (ii) quặng ẩm (độ ẩm 0%, 15% và 30%). 
Mô hình thí nghiệm (Hình 3.15) được NCS thiết kế để triển khai thực nghiệm 
thực tế (Hình 3.16). 
88 
Hình 3.15. Mô hình thí nghiệm xác định tốc độ thẩm thấu nước của quặng 
Hình 3.16. Thực nghiệm xác định tốc độ thẩm thấu nước của quặng 
Kích thước của mô hình thân quặng bao gồm: chiều dài trung bình của tầng 
quặng là 40 cm và chiều cao tầng quặng là 10 cm (mô hình tương đương: 1cm 
trong mô hình tương đương 1 m ngoài thực địa). Tiến hành đổ nước vào đáy mỏ 
(với chiều dày lớp nước 1,5 cm), quan sát nước thẩm thấu tới các mốc đo khoảng 
cách theo phương nằm ngang (tính bằng cm) và bấm thời gian (tính bằng giây), 
thống kê các giá trị nhận được theo các bảng số liệu: xác định tốc độ thẩm thấu 
nước của quặng có hàm lượng sét 5%; mối quan hệ giữa tốc độ thẩm thấu trung 
bình của quặng trong trạng thái khô với hàm lượng sét khác nhau; mối quan hệ 
giữa tốc độ thẩm thấu trung bình của quặng trong trạng thái ẩm 15% với hàm 
lượng sét khác nhau (Phụ lục 03). 
Từ số liệu ở các bảng trên, xây dựng được đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa 
hàm lượng sét trong quặng với tốc độ thẩm thấu nước của quặng (Hình 3.17). 
89 
Hình 3.17. Mối quan hệ giữa hàm lượng sét trong quặng với tốc độ thẩm 
thấu nước của quặng ở trạng thái khô và ẩm 15% 
3.1.3.2. Xác định lượng nước cần thiết và tỷ lệ thu hồi nước khi khai thác 
Trong khai thác dùng công nghệ khai thác khô hay công nghệ khai thác ướt 
đều phải sử dụng nước để biến quặng titan sa khoáng thành dòng bùn quặng để 
vận chuyển chúng tới bè tuyển vít xoắn. Lượng nước cần thiết trong năm của mỏ 
titan sa khoáng ven biển Việt Nam đảm bảo sản lượng khai thác yêu cầu có thể 
được xác định theo công thức sau: 
 Q = Aq.q.[1+(100% - Kth)], m3/năm (3.45) 
Trong đó: Aq - sản lượng cát quặng khai thác trong 1 năm, m3/năm; q - chỉ 
tiêu tiêu hao nước khi khai thác, m3/m3; Kth - tỷ lệ thu hồi nước, %. 
Theo điều kiện khai thác, thực tế thu hồi nước tại các mỏ khác nhau theo 
mùa. Trong mùa mưa, có thể thu hồi tới 80÷90% lượng nước dùng trong khai 
thác, còn mùa khô chỉ thu hồi được 40÷50%. 
Trong quá trình đi thực địa và tiến hành các thí nghiệm, NCS nhận thấy: 
lượng nước mất chủ yếu là do khai thác trong quặng khô. Lượng nước này chủ 
yếu tổn thất do bị thẩm thấu vào quặng khô, bị giữ lại trong quặng là chính, ở bãi 
thải không lớn, chỉ có một lượng rất nhỏ trên bề mặt bị mất mát do bay hơi. Tuy 
nhiên, khi sét chiếm từ 10% hàm lượng của quặng thì quá trình thẩm thấu và 
ngăn nước là rất lớn. Khi đó tỷ lệ thu hồi nước trong quá trình khai thác phụ 
thuộc vào hàm lượng sét có trong quặng, cũng như độ ẩm của quặng. 
90 
NCS đã tiến hành thí nghiệm để xác định tỷ lệ thu hồi nước của quặng titan 
với hàm lượng sét 5%, 10%, 15% và 20% ở trạng thái khô (độ ẩm 0%) và trạng thái 
ẩm (độ ẩm 15% và 30%). Các kết quả thí nghiệm được trình bày trong Phụ lục 03. 
Từ các bảng trên, nhận thấy: tỷ lệ thu hồi nước sẽ tăng lên khi độ ẩm trong 
quặng tăng từ 0% đến 30%. Hàm lượng sét trong quặng càng cao thì tỷ lệ thu hồi 
nước trong quặng càng tăng, do nước đã bão hòa trong sét. 
Mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi nước của quặng có hàm lượng sét thay đổi 
(5%, 10%, 15% và 20%) với sự thay đổi độ ẩm của quặng (0%, 15%, 30%) được 
thể hiện qua các Hình 3.18-3.21. 
Hình 3.18. Mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi nước của quặng có hàm lượng sét 
5% với sự thay đổi độ ẩm của quặng (0%, 15%, 30%) 
Hình 3.19. Mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi nước của quặng có hàm lượng sét 
10% với sự thay đổi độ ẩm của quặng (0%, 15%, 30%) 
91 
Hình 3.20. Mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi nước của quặng có hàm lượng sét 
15% với sự thay đổi độ ẩm của quặng (0%, 15%, 30%) 
Hình 3.21. Mối quan hệ giữa tỷ lệ thu hồi nước của quặng có hàm lượng sét 
20% với sự thay đổi độ ẩm của quặng (0%, 15%, 30%) 
3.1.3.3. Xác định chỉ tiêu tiêu hao nước của các sơ đồ công nghệ khai 
thác titan sa khoáng ven biển Việt Nam 
 Trong các sơ đồ công nghệ khai thác khả thi cho các mỏ quặng titan sa khoáng 
ven biển Việt Nam, chỉ trừ khâu khai thác trong sơ đồ 1 (dùng đồng bộ máy xúc - ô 
tô) là không phải sử dụng đến nước, các khâu còn lại của sơ đồ này (tuyển thô, thải 
cát) và tất cả các khâu của sơ đồ 3 và 5, đều phải dùng đến sức nước. 
 Khối lượng nước cần thiết để duy trì các hoạt động của mỏ phụ thuộc vào 
nhiều yếu tố như hàm lượng sét có trong quặng, độ ẩm của quặng, tỷ lệ thu hồi 
92 
nước trong quá trình khai thác, sản lượng của mỏ,.... 
 Từ thực tế sử dụng nước hiện nay tại các mỏ titan sa khoáng ven biển Việt 
Nam, NCS đã thống kê, nội suy và xác định được chỉ tiêu tiêu hao nước thực tế 
của các mỏ khi khai thác theo các sơ đồ công nghệ 1, 3 và 5 tương ứng như trong 
các Bảng 3.5-3.7. 
Bảng 3.5. Chỉ tiêu tiêu hao nước thực tế của các mỏ titan sa khoáng ven biển 
Việt Nam khi khai thác theo sơ đồ công nghệ 1 
TT Tên mỏ Tỉnh 
Chỉ tiêu tiêu hao nước 
thực tế, m3/m3 
1 Từ Hóa - Từ Thiện Ninh Thuận 1,4 
2 Sơn Hải Nình Thuận 1,4 
3 Thiện Ái 2 Bình Thuận 1,4 
4 Thiện Ái Bình Thuận 1,4 
5 Vũng Môn Bình Thuận 1,3 
6 Long Sơn - Suối Nước 1 Bình Thuận 1,3 
7 Long Sơn - Suối Nước 2 Bình Thuận 1,3 
8 Mũi Đá Bình Thuận 1,3 
9 Nam Suối Nhum Bình Thuận 1,3 
Bảng 3.6. Chỉ tiêu tiêu hao nước thực tế của các mỏ titan sa khoáng ven biển 
Việt Nam khi khai thác theo sơ đồ công nghệ 3 
TT Tên mỏ Tỉnh 
Chỉ tiêu tiêu hao nước 
thực tế, m3/m3 
1 Kỳ Khang Hà Tĩnh 1,7 
2 Cẩm Xuyên Hà Tĩnh 1,7 
3 Sen Thủy Quảng Bình 1,7 
4 Đồng Luật Quảng Trị 1,7 
5 Vĩnh Tú Quảng Trị 1,7 
6 Hải Khê Quảng Trị 1,7 
7 Gio Linh Quảng Trị 1,7 
8 Quảng Ngạn Thừa Thiên Huế 1,6 
93 
TT Tên mỏ Tỉnh 
Chỉ tiêu tiêu hao nước 
thực tế, m3/m3 
9 Phú Diễn Thừa Thiên Huế 1,6 
10 Mỹ Thành 1 Bình Định 1,6 
11 Mỹ Thành 2 Bình Định 1,6 
12 Mỹ Thành 3 Bình Định 1,6 
13 Mỹ An Bình Định 1,6 
14 Nam Đề Gi Bình Định 1,6 
15 Từ Hóa - Từ Thiện Ninh Thuận 1,6 
16 Sơn Hải Ninh Thuận 1,6 
17 Thiện Ái 2 Bình Thuận 1,6 
18 Thiện Ái Bình Thuận 1,6 
19 Vũng Môn Bình Thuận 1,6 
20 Long Sơn - Suối Nước 1 Bình Thuận 1,6 
21 Long Sơn - Suối Nước 2 Bình Thuận 1,6 
22 Mũi Đá Bình Thuận 1,6 
23 Nam Suối Nhum Bình Thuận 1,6 
Bảng 3.7. Chỉ tiêu tiêu hao nước thực tế của các mỏ titan sa khoáng ven biển 
Việt Nam khi khai thác theo sơ đồ công nghệ 5 
TT Tên mỏ Tỉnh 
Chỉ tiêu tiêu hao nước 
thực tế, m3/m3 
1 Kỳ Khang Hà Tĩnh 2,0 
2 Cẩm Xuyên Hà Tĩnh 2,0 
3 Sen Thủy Quảng Bình 2,0 
4 Đồng Luật Quảng Trị 2,0 
5 Vĩnh Tú Quảng Trị 2,0 
6 Hải Khê Quảng Trị 2,0 
7 Gio Linh Quảng Trị 2,0 
8 Quảng Ngạn Thừa Thiên Huế 2,0 
9 Phú Diễn Thừa Thiên Huế 2,0 
10 Mỹ Thành 1 Bình Định 1,9 
94 
TT Tên mỏ Tỉnh 
Chỉ tiêu tiêu hao nước 
thực tế, m3/m3 
11 Mỹ Thành 2 Bình Định 1,9 
12 Mỹ Thành 3 Bình Định 1,9 
13 Mỹ An Bình Định 1,9 
14 Nam Đề Gi Bình Định 1,9 
15 Từ Hóa - Từ Thiện Ninh Thuận 1,9 
16 Sơn Hải Ninh Thuận 1,9 
17 Thiện Ái 2 Bình Thuận 1,9 
18 Thiện Ái Bình Thuận 1,9 
19 Vũng Môn Bình Thuận 1,9 
20 Long Sơn - Suối Nước 1 Bình Thuận 1,9 
21 Long Sơn - Suối Nước 2 Bình Thuận 1,9 
22 Mũi Đá Bình Thuận 1,9 
23 Nam Suối Nhum Bình Thuận 1,9 
 Qua đó xác định được chỉ tiêu tiêu hao nước trung bình (q) cho các sơ đồ 
công nghệ 1, 3 và 5 khi khai thác các mỏ titan sa khoáng ven biển Việt Nam 
tương ứng là q1 = 1,35 m3/m3, q3 = 1,63 m3/m3 và q5 = 1,94 m3/m3. 
3.1.4. Đánh giá ổn định bờ mỏ cho các mỏ quặng titan sa khoáng ven biển Việt Nam 
 Như đã trình bày ở trên, các khoáng sàng titan sa khoáng ven biển Việt 
Nam chủ yếu nằm trong tầng cát, chiều sâu khai thác 40÷90 m, từ đó tạo ra các 
moong khai thác có chiều sâu phụ thuộc vào chiều dày thân quặng. Như vậy, để 
đảm bảo an toàn về trượt lở bờ moong trong khai thác thì việc thiết lập mối quan 
hệ giữa góc nghiêng bờ mỏ, chiều cao bờ moong với hệ số ổn định trên cơ sở 
tính chất cơ lý của tầng quặng là rất cần thiết. 
3.1.4.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định bờ mỏ 
 Khoáng sản titan sa khoáng ven biển Việt Nam nằm trong tầng cát có độ bền 
yếu, chiều cao bờ mỏ lớn nên khi khai thác nguy cơ xảy ra trượt lở rất cao. Những 
nhân tố làm tăng ứng suất gây trượt hoặc làm giảm độ bền cắt bao gồm: trạng thái 
ứng suất, mực nước ngầm, thông số hình học bờ mỏ và phương pháp khai thác. 
95 
Hình 3.22. Minh họa sự phân bố ứng suất khi hình thành bờ mỏ [60] 
Vùng 2- vùng ứng suất giảm; Vùng 3- vùng ứng suất tăng cao 
 3.1.4.2. Nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ số ổn định bờ mỏ với góc dốc 
bờ mỏ của các mỏ titan sa khoáng ven biển Việt Nam 
 Do độ phức tạp của các yếu tố ảnh hưởng đến xác định độ ổn định cho bờ mỏ 
như nước ngầm, phương pháp đánh giá, vị trí mặt trượt. NCS sử dụng phần mềm 
Slope/W của hãng Geoslope trợ giúp trong việc xác định độ ổn định bờ mỏ [43]. 
Trong quá trình khai thác quặng titan để lại các moong khai thác có chiều cao 
bờ lớn (có khi tới 90 m tại khu vực Ninh Thuận, Bình Thuận). Với chiều cao này, 
bờ mỏ sẽ có nguy cơ mất ổn định rất cao. Các thông số đầu vào được đưa vào phần 
mềm tính toán bao gồm: tính chất cơ lý đất đá (trọng lượng cát quặng, góc ma sát 
trong, lực dính kết) và đường cao trình mực nước ngầm được thể hiện như trong 
Hình 3.23. 
Từ sự thay đổi góc dốc bờ mỏ, NCS xác định được các giá trị độ ổn định 
tương ứng, được thể hiện cụ thể trong Bảng 3.8. Mối quan hệ giữa mức độ ổn 
định bờ mỏ và góc dốc bờ mỏ được xây dựng thể hiện cụ thể qua đồ thị Hình 
3.24. Từ các điểm rời rạc giữa hệ số ổn định và góc ổn định bờ mỏ, sử dụng 
phương pháp hồi quy, NCS xây dựng được phương trình  = 20.99 -84 với R2 = 
0.998 (trong đó  - hệ số ổn định bờ mỏ, - góc dốc bờ mỏ, độ). 
96 
Hình 3.23. Đánh giá độ ổn định bờ mỏ và mặt trượt yếu với góc bờ mỏ 290 
 Bảng 3.8. Sự thay đổi độ ổn định phụ thuộc vào góc dốc bờ mỏ 
Góc dốc bờ mỏ, độ 25 27 29 31 33 
Hệ số ổn định 1.382 1.303 1.23 1.153 1.096 
Hình 3.24. Mối quan hệ giữa hệ số ổn định bờ mỏ và góc dốc bờ mỏ 
3.1.4.3. Nghiên cứu xác định góc dốc sườn tầng ổn định của quặng trong 
các mỏ titan sa khoáng ven biển Việt Nam 
Để xác định góc ổn định của quặng trong các mỏ titan sa khoáng ven biển 
Việt Nam khi có hàm lượng sét thay đổi, NCS triển khai thí nghiệm với mô hình 
tương đương (1 cm trong thí nghiệm tương đương 1 m ngoài thực tế) như sau: 
97 
- Quặng titan sa khoáng ven biển làm thí nghiệm: là hỗn hợp gồm cát khô, 
sét khô và KVN (Hình 3.25), được phối trộn theo các tỷ lệ khác nhau tương ứng 
với hàm lượng sét trong quặng là 5%, 10%, 15% và 20% (Bảng 3.9); 
(a) - Cát (b) - Sét (c) - KVN 
Hình 3.25. Chuẩn bị các vật liệu phục vụ thí nghiệm 
Bảng 3.9. Bảng chuẩn bị khối lượng mẫu với hàm lượng sét khác nhau 
Tên vật 
liệu 
Khối lượng 
sét 5%, kg 
Khối lượng 
sét 10%, kg 
Khối lượng 
sét 15%, kg 
Khối lượng 
sét 20%, kg 
Tổng KL 
mẫu, kg 
Cát 11.28 10.68 10.08 9.48 41.52 
Sét 0.6 1.2 1.8 2.4 6 
KVN 0.12 0.12 0.12 0.12 0.48 
Tổng 12 12 12 12 48 
- Cho hỗn hợp quặng titan sa khoáng vào mô hình thí nghiệm được NCS 
thiết kế (Hình 3.26). Hỗn hợp mẫu quặng được tiến hành thí nghiệm với các 
thông số hình học khác nhau trong khối. Chiều cao tầng H thay đổi với các giá trị 
10 cm và 20 cm. Chiều rộng mặt tầng B thay đổi với các giá trị 30 cm, 40 cm và 
50 cm (Hình 3.27). Cho khối quặng đổ tự nhiên và đo các thông số (Hình 3.28): 
+ Góc sườn tầng ổn định của tầng quặng: α, độ 
+ Khoảng cách nằm ngang từ chân tầng tới mép trên sườn tầng: Lα, cm 
+ Khoảng cách nằm ngang từ mép trên sườn tầng tới vị trí mới của tầng khi 
chuyển về trạng thái tự nhiên: Ltn, cm. 
98 
Hình 3.26. Mô hình được thiết kế để phục vụ thí nghiệm 
Hình 3.27. Mô hình thí nghiệm cho mẫu khi H = 10 cm, B = 30 cm 
Hình 3.28. Các thông số cần xác định trong thí nghiệm 
 Các hình 3.29 đến 3.31 minh họa quá trình NCS triển khai thí nghiệm và đo 
các thông số cần xác định trong thí nghiệm này. 
99 
Hình 3.29. Minh họa tầng quặng thí nghiệm với H = 10 cm, B = 30 cm 
Hình 3.30. Đo khoảng cách ổn định Lα của tầng quặng 
Hình 3.31. Đo góc ổn