Hoàn thiện phương pháp xây dựng biểu đồ chế độ công tác cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh

Bài viết Hoàn thiện phương pháp xây dựng biểu đồ chế độ công tác cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh đề xuất lập và phân tích biểu đồ chế độ làm việc trên cơ sở 3 chỉ tiêu: khối lượng đá bóc, khối lượng than khai thác và khối lượng vận chuyển của đá bóc, đồng thời xây dựng biểu đồ chế độ công tác của mỏ.

NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI KHAI THÁC MỎ HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ CHẾ ĐỘ CÔNG TÁC CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH Lê Đức Phương Viện Khoa học Công nghệ Sáng tạo Việt Nam Email: phuongled@gmail.com TÓM TẮT Hiện nay, lập dự án, thiết kế khai thác mỏ than lộ thiên phân tích biểu đồ chế độ làm việc mỏ quan tâm đến hai tiêu khối lượng đất đá khối lượng than khai thác Tác giả đề xuất lập phân tích biểu đồ chế độ làm việc sở tiêu: khối lượng đá bóc, khối lượng than khai thác khối lượng vận chuyển đá bóc, đồng thời xây dựng biểu đồ chế độ công tác mỏ Trên sở lập phương án khai thác hợp lý nhất, hiệu cho doanh nghiệp mỏ Từ khóa: Mỏ lộ thiên, chế độ cơng tác, Quảng Ninh ĐẶT VẤN ĐỀ Đối với mỏ lộ thiên, khối lượng đất đá phải bóc khối lượng than khai thác toàn phạm vi biên giới mỏ xác định Tuy nhiên, hiệu hoạt động kinh tế doanh nghiệp mỏ khác phân bố khối lượng than, đất đá bóc cung độ vận tải (đặc biệt cung độ vận tải đất đá) giai đoạn khác theo phương án khác Sự phân bố khối lượng than khai thác, đất đá bóc cung độ vận tải (khi vị trí bãi thải cố định) giai đoạn khai thác phụ thuộc vào vị trí mở vỉa, hướng phát triển trình tự khai thác mỏ, phương thức bóc đất đá (lớp đứng, lớp nghiêng hay lớp bằng) có ảnh hưởng trực tiếp tới quy mơ đầu tư xây dựng mỏ, chi phí sản xuất thường xuyên doanh nghiệp cuối hiệu kinh tế trình sản xuất mỏ Vì vậy, việc xây đựng biểu đồ cơng tác mỏ lộ thiên vấn đề cần quan tâm NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Tình hình chung Đối với mỏ lộ thiên, mối quan hệ theo không gian theo thời gian khối lượng đất đá bóc, khống sản khai thác cung độ vận tải đất đá tương ứng, tức khối lượng vận tải đất đá bóc tính theo tkm (tấn-km) than tương ứng khai thác được, đặc trưng cho chế độ công tác (CĐCT) mỏ lộ thiên theo phương án định phương thức bóc đất đá phủ, hướng phát triển trình tự khai thác mỏ, vị trí mở vỉa vị trí đổ thải định khoáng sàng thiết kế Biểu đồ biểu thị mối quan hệ tiêu theo không gian gọi biểu đồ CĐCT mỏ lộ thiên theo thời gian biểu đồ lịch kế hoạch mỏ lộ thiên [1] Để lập kế hoạch xác, dự án thiết kế mỏ than lộ thiên xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ Tuy nhiên, việc xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ dự án thiết kế từ trước đến phù hợp vị trí mở vỉa, hướng phát triển cơng trình trình tự khai thác mỏ xác định, cịn dùng để phân tích lựa chọn vị trí mở vỉa, hướng phát triển trình tự khai thác mỏ chưa hợp lý Vì dựa sở tiêu khối lượng đất đá bóc than khai thác mà chưa quan tâm tới cung độ vận tải, đặc biệt cung độ vận tải đất đá bóc Trong thực tế mỏ than lộ thiên Tập đoàn Cơng nghiệp Than-Khống sản Việt Nam (TKV) cho thấy, cung độ vận tải đất đá bóc có ảnh hưởng lớn chi phí vận tải chiếm tỷ trọng lớn (ví dụ chi phí vận chuyển đất đá mỏ Cao Sơn năm 2019 chiếm tới gần 77,37 %) giá thành bóc đất (khoan+nổ mìn+xúc bốc+vận chuyển+san gạt) Nói cách khác việc xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ dự án thiết kế từ trước tới chưa phản ánh hết tiêu kỹ thuật cơng nghệ có ảnh hưởng tới hiệu khai thác mỏ lộ thiên 2.2 Hoàn thiện phương pháp xây dựng biểu đồ CĐCT cho mỏ than lộ thiên vùng Quảng CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 13 KHAI THÁC MỎ NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI H.1 Mặt cắt theo hướng Đông - Tây mỏ than có dạng lịng chảo H.2 Mặt cắt I-I Cao Sơn Ninh Tập đồn Cơng nghiệp Than-Khống sản Việt Nam Để có phương án khai thác mỏ hợp lý có hiệu kinh tế cao nhất, trước xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ theo tiêu: khối lượng đất đá bóc than khai thác tương ứng, ta cần xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ theo tiêu: khối lượng đất đá bóc, than khai thác tương ứng cung độ vận tải đất đá bóc để lựa chọn phương án có vị trí mở vỉa, hướng phát triển cơng trình trình tự khai thác mỏ hợp lý Ta lấy ví dụ mỏ có dạng lịng chảo (xem hình H.1) với đặc điểm sau:  Vỉa than có chiều dày chất lượng ổn định biên giới mỏ; đồng thời hướng cắm cánh Đông Tây giống với chiều dài từ Đông sang Tây km;  Khối lượng riêng than 1,4 t/m3;  Đất đá phủ có tính chất lý giống nhau, khối lượng riêng 2,6 t/m3;  Chiều dày lớp đất phủ cánh Đông dày cánh Tây;  Bãi thải bố trí phía Đơng cách khai trường km Tức cung độ vận tải đất đá ban đầu từ cánh Đơng bãi thải km, cịn từ cánh Tây 14 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 bãi thải km (gần tương tự khai thác vỉa 14-5 Cao Sơn đổ đất đá bãi thải Đông Cao Sơn trước - xem hình H.2);  Vị trí kho than ngun khai phía Bắc khai trường Tức cung độ vận tải than nguyên khai từ cánh kho than Chúng ta tiến hành xem xét ba phương án mở vỉa, hướng phát triển cơng trình trình tự khai thác mỏ sau:  Phương án - Mở vỉa từ cánh Tây phát triển dần phía Đơng mức -165 m chuyển sang mở vỉa cánh Đơng phát triển dần phía Tây khai thác hết khoáng sàng;  Phương án - Mở vỉa từ cánh Đơng phát triển dần phía Tây mức -165 m chuyển sang mở vỉa cánh Tây phát triển dần phía Đơng khai thác hết khoáng sàng;  Phương án - Mở vỉa từ cánh đồng thời phát triển vào trung tầm mỏ khai thác hết khống sàng Các thơng số hệ thống khai thác (HTKT) lựa chọn để khảo sát sau: chiều cao tầng h=15 m; góc dốc sườn tầng α=65o; chiều rộng mặt tầng Bmin=41 m; chiều rộng mặt tầng tạm dừng b=21 m; chiều dài tuyến công tác Lt=1000 m NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI KHAI THÁC MỎ 2.2.1 Trường hợp Tại khảo sát theo tiêu: đất đá bóc than khai thác Từ kết khảo sát khối lượng than, đất đá bóc theo đợt xuống sâu, thành lập biểu đồ CĐCT mỏ V=f(P) phương án trình bày hình H.3 Từ hình H.3 cho thấy, phương án giai đoạn sản xuất có đồ thị nằm vị trí thấp nhất, tức có hệ số bóc đất đá giai đoạn đầu thấp Vì vậy, chọn làm phương án tiến hành khai thác mỏ Phương án giai đoạn sản xuất có đồ thị nằm vị trí cao nhất, tức có hệ số bóc đất đá giai đoạn đầu lớn nên không lựa chọn H.4 Biểu đồ CĐCT mỏ M=(P) theo phương án: - Tiến hành từ cánh Tây; - Tiến hành từ cánh Đông; - Đồng thời từ cánh thác được) lớn nên không lựa chọn Trong phương án có đồ thị ln ln nằm vị trí thấp nhất, tức có hệ số vận chuyển đất đá nhỏ nhỏ phương án tới 1,5 lần nên chắn có hiệu kinh tế cao Vì vậy, phương án lựa chọn làm phương án tiến hành khai thác mỏ hợp lý 2.2.3 Phương án H.3 Biểu đồ CĐCT mỏ V=(P) theo phương án: - Tiến hành từ cánh Tây; - Tiến hành từ cánh Đông; - Đồng thời từ cánh 2.2.2 Trường hợp Tại khảo sát theo tiêu: đất đá bóc, than khai thác cung độ vận tải đất đá bãi thải Từ kết khảo sát than, đất đá bóc cung độ vận tải đất đá bóc theo đợt xuống sâu, thành lập biểu đồ CĐCT mỏ theo mối liên hệ khối lượng vận chuyển đất đá tính tkm khối lượng than khai thác M=f(P) phương án thể hình H.4 Từ hình H.4 cho thấy hồn tồn trái ngược với trường hợp Cụ thể là, phương án có đồ thị ln ln nằm vị trí cao nhất, tức có hệ số vận chuyển đất đá (là tỷ số khối lượng vận chuyển đất đá bóc tính tkm khối lượng than khai Phương án phương án hài hòa phương án Tất nhiên, trường hợp cần nâng cao sản lượng mỏ chọn phương án để tiến hành công tác mỏ hợp lý Tuy nhiên, để làm sáng tỏ hơn, cần tính tốn hiệu kinh tế phương án phương án để so sánh lựa chọn Sau lựa chọn vị trí mở vỉa, hướng phát triển cơng trình trình tự khai thác hợp lý, tiến hành xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ V=f(P) Như vậy, để tiến hành xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ, cần thực theo bước sau:  Bước Chọn số phương án có vị trí mở vỉa, hướng phát triển cơng trình trình tự khai thác mỏ có thể;  Bước Xác định vị trí bố trí bãi thải đất đá bóc (và than ngun khai “nếu cần”); CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 15 KHAI THÁC MỎ NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI Bảng Khối lượng đất đá bóc khống sản khai thác tương ứng TT Đợt tầng +200 +185 +170 +155 … … … H +200 V +185 P V +170 P V +155 P V … P V H P V Cộng P V P Cộng V (P) Kt, m3/t Lvtđ, km Mvtđ, tkm Cộng dồn Vlt (Plt) Klt, m3/t Mvtđlt, tkm  Bước Lựa chọn thông số HTKT dự kiến áp dụng;  Bước Khảo sát khối lượng đất đá bóc, than khai thác cung độ vận tải tương ứng theo đợt xuống sâu với thông số HTKT dự kiến áp dụng;  Bước Thành lập bảng biểu thể tiêu trình bày Bảng 1;  Bước Thành lập biểu đồ CĐCT mỏ M=f(P) tính theo tkm chọn phương án hợp lý;  Bước Trên sở số liệu từ bảng biểu, thành lập biểu đồ CĐCT mỏ V=f(P) phương án chọn bước 6;  Bước Phân tích biểu đồ CĐCT mỏ V=f(P), phân chia giai đoạn khai thác, xác định khối lượng đất bóc XDCB hệ số bóc theo giai đoạn khai thác Với ví dụ trên, phương án phương án lựa chọn, tiến hành phân tích biểu đồ CĐCT mỏ V=f(P) giả sử sau bóc khối lượng đất bóc XDCB đưa mỏ vào sản xuất đạt sản lượng thiết kế, ta có tiêu sau:  Khối lượng đất bóc XDCB: Vo=2,758 triệu m3  Cả đời mỏ có giai đoạn khai thác vét mỏ với hệ số bóc sau: 16 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021  Giai đoạn sản xuất thứ khai thác với hệ số bóc: K sx1 = V1 − Vo 469,048 − 2,758 = =1 m3 /tÊn; P1 31,067  Giai đoạn sản xuất thứ khai thác với hệ số bóc: K sx2 = V2 − V1 572,399 − 469,048 = = 4,369 m3 /tÊn; P2 − P1 54,722 − 31,067  Giai đoạn sản xuất thứ (vét mỏ) khai thác với hệ số bóc: K sx3 = V3 − V2 574,542 − 572,399 = = 0,143 m3 /tÊn P3 − P2 69,693 − 54,722 KẾT LUẬN Đối với mỏ than lộ thiên, để có lịch kế hoạch khai thác hợp lý cần tiến hành xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ, cịn xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ cần phải khảo sát theo đợt xuống sâu với ba tiêu bản: Khối lượng đất bóc, than khai thác cung độ vận tải đất đá bóc, xây dựng biểu đồ CĐCT mỏ M=f(P) với M tính theo tkm Khi lựa chọn vị trí mở vỉa, hướng phát triển cơng trình trình tự khai thác mỏ hợp lý Trên sở lập phương án khai thác hợp lý có hiệu kinh tế cao cho doanh nghiệp mỏr NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI KHAI THÁC MỎ TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Sĩ Giao (1999), Thiết kế mỏ lộ thiên, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội PERFECTION OF THE WORKING REGIME CHART SETTING METHOD FOR OPEN PIT MINES IN QUANG NINH Le Duc Phuong ABSTRACT Currently, projects, designing and exploiting coal mines when forming and analyzing graphs of the working regime of open pit mines only pay attention to two criteria: volume of ground rock and volume of coal mined The author has proposed to form and analyze the working regime chart on the basis of three criteria: volume of stripped rock, coal mined and transport volume of stripped rock, and build a regime chart open pit mine work On that basis, the most reasonable and most effective exploitation plan for mining enterprises has been established Keywords: open pit mine, working regime, Quang Ninh Ngày nhận bài: 21/11/2020; Ngày gửi phản biện: 28/11/2020; Ngày nhận phản biện: 20/12/2020; Ngày chấp nhận đăng bài: 25/03/2021 Trách nhiệm pháp lý tác giả báo: tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm số liệu, nội dung công bố báo theo Luật Báo chí Việt Nam CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 17 ... nhất, trước xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ theo tiêu: khối lượng đất đá bóc than khai thác tương ứng, ta cần xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ theo tiêu: khối lượng đất đá bóc, than khai thác... cần tiến hành xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ, cịn xây dựng phân tích biểu đồ CĐCT mỏ cần phải khảo sát theo đợt xuống sâu với ba tiêu bản: Khối lượng đất bóc, than khai thác cung độ vận tải... đất đá bóc tính tkm khối lượng than khai Phương án phương án hài hòa phương án Tất nhiên, trường hợp cần nâng cao sản lượng mỏ chọn phương án để tiến hành công tác mỏ hợp lý Tuy nhiên, để làm sáng