Chương 1 KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT - TRẮC ĐỊA MỎ Chương 2 ĐÀO CHỐNG CÁC HẦM LÒ Chương 3 CHUẨN BỊ VÀ MỞ VỈA RUỘNG THAN Chương 4 HỆ THỐNG KHAI THÁC RUỘNG THAN Chương 5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHAI THÁC TRONG LÒ CHỢ Chương 6 THÔNG GIÓ THOÁT NƯỚC MỎ HẦM LÒ Cuốn sách này là tài liều học tập giảng dạy cho sinh viên ngoại ngành đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho sinh viên một số chuyên ngành khai thác mỏ. Kết cấu của mỗi chương là một học phần chuyên ngành được tóm tắt chắt lọc cô đọng nhất để sinh viên biết và hiểu khái quát về kỹ thuật khai thác trong mỏ hầm lò. Trong quá trình biên soạn, và tham khảo các tài liệu, in ấn viết giáo trình không thể tránh khỏi những khiếm khuyết mong bạn đọc và đồng nghiệp có những đóng góp quý báu để giáo trình KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ được hoàn thiện hơn Trân trọng cảm ơn quý bạn đọc NHÓM TÁC GIẢ 8 CHƢƠNG 1 KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT VÀ TRẮC ĐỊA MỎ 1. KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT MỎ 1.
Hình dạng, kích thước của trái đất Trong thời cổ đại: theo trường phái của Pi-ta-go cho rằng: quả đất có dạng vật chất hoàn hảo nhất nên hình dạng của nó cũng là hình dạng hoàn hảo nhất đó là hình cầu. Chính A-rix-tôt (thế kỉ thứ IV trước Công nguyên) lần đầu tiên đã đưa ra được chứng cứ khoa học về hình cầu của Trái đất khi ông quan sát hiện tượng nguyệt thực. Thế nhưng mãi đến thế kỉ XVII từ sau chuyến đi biển vòng quanh thế giới (1619 -1621) của Ma-gel-lan người ta mới thật tin là Trái đất có dạng hình cầu Thế kỉ XVII phát hiện hình dạng Trái đất không phải là hình cầu hoàn hảo mà là khối cầu dẹt ở hai cực (E-llip soid) được chứng minh qua thí nghiệm của Ri-cher (1672), ở xích đạo đồng hồ quay chậm hơn ở Pa-ri mỗi ngày 2'28'' là do bán kính ở xìch đạo lớn hơn. Kết luận: khối cầu của Trái đất không phải là khối cầu hoàn hảo mà là một khối cầu dẹt ở hai cực (E-llíp soid).
Thế kỉ thứ XIX Su-bent (Nga) đó phát hiện hình El-lip của Trái đất không chỉ dẹt ở hai cực mà còn dẹt ở xìch đạo. Độ dẹt ở xìch đạo rất nhỏ khoảng 1/30.000 đường kính của Trái đất. Từ đó trái đất cú hình bầu dục tròn xoay (e-llipsoid). Bán kính ở xìch đạo lớn hơn bán kính ở hai cực.
Số liệu tin cậy do nhà trắc địa học F.N Kraxopxki (Nga) đã tím ra cùng với các nhà khoa học các nước và được xác định nhiều lần Các số liệu đo tình chình xác nhất về kìch thước của Trái đất công bố năm 1942 là: Hình 1.1 Hình dạng và kích thước trái đất Bán kình xìch đạo a = 6.378,160 km Bán kính cực b = 6.356,777 km Độ dẹt ở cực: (a- b) /a = 1/ 298 hay 21,36 km Độ dẹt ở xìch đạo: 1/ 30.000 hay 213 m Chiều dài đường xìch đạo (chu vi): 40.075,7 km Chiều dài vòng kinh tuyến: 40.008,5 km Diện tích bề mặt Trái đất: 510.634 km2 Thể tích: 1083.2 Cấu tạo của trái đất a)Cấu tạo bên trong Nghiên cứu sự thay đổi của sóng địa chấn lan truyền trong lòng trái đất người ta đã biết được Trái đất có cấu trúc gồm nhiều lớp Lớp vỏ trái đất: Vỏ Trái đất là lớp vỏ mỏng bao bọc bên ngoài của Trái đất có độ dày dao động từ 5km (ở đại dương) đến 70km (ở lục địa). Thành phần vật chất của lớp vỏ trái đất chủ yếu gồm hy-đrô, si-líc, nhôm, sắt, can-xi, na-tri. Lớp vỏ trái đất có cấu tạo không đồng nhất có hai kiểu chính là: Kiểu vỏ lục địa: có cấu tạo gồm ba tầng là các tầng trầm tích, gra-nít và ba-zan. Kiểu vỏ đại dương: có cấu tạo hai tầng là các tầng trầm tích và ba-zan, trong đó tầng trầm tích rất mỏng.
Ngoài ra còn có kiểu vỏ chuyển tiếp thường quan sát thấy ở các khu biển rời lục địa hoặc biển nội địa. Vỏ trái đất chỉ chiếm khoảng 15% về thể tích và khoảng 1% trọng lượng của trái đất nhưng có vai trò rất quan trọng đối với thiên nhiên và đời sống con người Lớp man-ti: Dưới vỏ Trái đất cho tới độ sâu 2900km là lớp man-ti (còn gọi là bao man-ti). Lớp này gồm hai tầng chính. Càng vào sâu, nhiệt độ và áp suất càng lớn nên trạng thái vật chất của bao man-ti có sự thay đổi quánh dẻo ở tầng trên và rắn ở tầng dưới.
Vỏ Trái đất và phần trên cùng của lớp man-ti (đến độ sâu 1000km) vật chất ở trạng thái cứng người ta thường gộp vào gọi chung là thạch quyển. Thạch quyển di chuyển trên một lớp mềm của bao man-ti như các mảng nổi trên mặt nước. Nhân Trái đất: Nhân Trái đất là lớp trong cùng dày khoảng 3. Ở đây nhiệt độ và áp suất lớn hơn so với các lớp khác, từ 2.100km là nhân ngoài, nhiệt độ khoảng 5.0000 C, áp suất từ 1,3 đến 3,5 triệu atmotphe, vật chất tồn tại trong trạng thái lỏng.
Từ 5100 km đến 6370 km là nhân trong, áp suất từ 1,3 đến 3,5 triệu atmotphe vật chất ở trạng thái rắn. Thành phần vật chất chủ yếu của nhân Trái đất là những kim loại nặng như ni-ken (Ni), sắt (Fe) nên gọi là nhân NiFe. Cấu tạo bên trong trái đất b) Cấu tạo bên ngoài trái đất Cấu tạo bên ngoài trái đất được phân chia như sau Khí quyển: là lớp không khí bao bọc bên ngoài trái đất, thể tích khí quyển lớn hơn rất nhiều lần thể tích của trái đất , lớp khí quyển dày khoảng 1000km nhưng từ độ cao 5km trở lên không khí ngày càng loãng Thành phần của khí quyển chính là không khí. Thuỷ quyển: Là kho chứa nước vô tận của trái đất 10 bao gồm các biển và đại dương, nước lục địa, băng tuyết.
Sinh quyển là lớp sinh vật sống, bao bọc vỏ trái đất, sinh quyển bao gồm mặt đất, nước và một phần khí quyển Hình 1. Cấu tạo của vỏ trái đất 1. Hiện tƣợng kiến tạo 1. Khái niệm Chuyển động kiến tạo là sự chuyển động cơ học của vỏ trái đất dưới tác dụng của nội lực kiến tạo - nguồn lực cơ học được phát sinh từ trong lòng đất.
Nguồn gốc của lực kiến tạo thực ra khá phức tạp vì chúng bao gồm nhiều nguồn gốc khác nhau: Lực kiến tạo sinh ra do lực quay xung quanh trục của trái đất. Lực kiến tạo được phát sinh từ sự vận động của vật chất ở bên trong trái đất. Lực kiến tạo sinh ra do sự va chạm giữa các mảng (các khối) của vỏ trái đất (theo quan điểm của thuyết kiến tạo mảng thì vỏ trái đất bị các đứt gãy chia cắt thành nhiều mảng (khối) khác nhau. Lực kiến tạo được gây nên do sự tập trung và giải phóng ứng suất trong trái đất ra ngoài mặt đất, trong số nguồn gốc nêu trên thì lực kiến tạo chủ yếu làm biến đổi mạnh mẽ vỏ trái đất là lực được phát sinh từ sự vận động của vật chất nằm trong quyển mềm.
Các nhà khoa học đều thừa nhận sự tồn tại của quyển mềm, và ý nghĩa to lớn của nó đối với hoạt động kiến tạo của vỏ trái đất. Vỏ trái đất (thạch quyển) nằm trôi nổi và trượt trên quyển mềm vỡ vậy lực phát sinh từ quyển mềm đã tác động trực tiếp và mạnh mẽ tới vỏ trái đất làm vỏ trái đất bị biến dạng mạnh mẽ (biến dạng dẻo cũng như biến dạng dòn – biến dạng phá huỷ). Sự chuyển động của vỏ trái đất là nguyên nhân trực tiếp dẫn tới những kết quả như: Hình thành lờn các châu lục, các quần đảo và đại dương. Làm mất đi hay xuất hiện những hòn đảo.
Làm cho nhiều vùng, miền trên trái đất bị hạ thấp hay nâng cao dần (ví dụ: đất nước Hà Lan có một phần lãnh thổ đang bị thấp dần và ngập chìm dưới nước biển với tốc độ vài mm/năm). Hình thành lên hệ thống sông lớn trên thế giới (do các đứt gãy kiến tạo gây lên). Hình thành lên những dãy núi cao hàng nghìn mét, trên lục địa và dưới đáy đai dương. Đặc biệt chuyển động kiến tạo đó làm tách dần đáy đại dương để rồi hình thành lên sống núi giữa các đại dương (Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương, Đại Tây Dương) với tổng chiều dài ≈ 65.000Km, rộng hàng trăm, hàng nghìn Km (≈ 4000 Km).
Làm tăng diện tích của Đại Tây Dương, nhưng lại thu hẹp dần diện tích của Thái Bình Dương. Làm các lớp đá bị uốn cong để tạo lên các nếp uốn kiến tạo. Gây lên động đất, sóng thần, núi lửa. a) Chuyển động theo phương thẳng đứng Chuyển động này còn gọi là chuyển động Thăng Trầm.
Đây là dạng chuyển động nâng lên, hạ xuống theo phương thẳng đứng của vỏ trái đất. Nó thường xảy ra trên khu vực rộng 11 lớn hàng triệu Km2, song nó cũng có thể xảy ra trên một diện tích chỉ vài ngàn hay vài trăm Km2. Tốc độ chuyển động nhỏ, chỉ đạt vài mm/năm nhưng đôi khi đạt tới hơn 1 cm/năm. Chuyển động thăng trầm là nguyên nhân hình thành lên các châu lục, các quần đảo và các đại dương vì vậy nó cũng được gọi là chuyển động tạo lục.
Những biểu hiện của chuyển động thăng trầm được ghi nhận ở nhiều nơi trên thế giới. Ví dụ: Ngoài Vịnh Hạ Long, trên vách các núi đá vôi thấy rất rừ ngấn nước biển cổ, đó là vết lằn sâu vào vách đá do sóng vỗ tạo lên. Do chuyển động nâng lên của khu vực biển Hạ Long đã làm ngấn nước biển cổ này hiện nay nằm cao hơn mực nước biển hiện tại ≈ 2m. Năm 1749 người ta đã phát hiện ra một thành phố nhỏ ở Vịnh Napolis (thuộc Italya) cũng bị ngập dưới nước biển.
Thành phố này được xây dựng từ năm 105 TCN, nhưng do vỏ trái đất ở khu vực này bị lấn chìm làm thành phố phải ngập dưới nước biển. Hiện nay một phần lãnh thổ của đất nước Hà Lan đang bị chìm dần với tốc độ vài mm/năm. Do vậy phần lãnh thổ này nằm thấp hơn mực nước biển hiện tại khoảng vài mét. Vì vậy người ta đã phải xây dựng con đê biển cao tới 15m để đảm bảo an toàn cho người dân b) Chuyển động theo phương nằm ngang Đây là dạng chuyển động cơ bản thứ hai của vỏ trái đất.
Không một nhà khoa học địa chất nào phủ nhận vai trò to lớn của dạng chuyển động này trong quá trình làm biến dạng vỏ trái đất là nguyên nhân làm vỏ trái đất bị căng dần, nứt vỡ hoặc dồn lên -uốn nếp.