Phần 1 của giáo trình Nguyên lí thiết kế mỏ hầm lò cung cấp cho học viên những nội dung về: khái quát chung thiết kế mỏ; các phương pháp nghiên cứu thiết kế mỏ; xác định các tham số chi phí chính của mỏ;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Phạm Đức Thang TS Tạ Văn Kiên GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ MỎ HẦM LÕ D NG CHO TR NH Đ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH – 2020 Trang phụ bìa LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình “ Nguyên lý Thiết kế mỏ Hầm lò” dùng cho đào tạo bậc Đại học chuyên ngành Khai thác mỏ Hầm lị trƣờng Đại học Cơng Nghiệp Quảng Ninh, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho học viên cao học chuyên ngành Khai thác mỏ, kĩ sƣ khai thác mỏ sinh viên chuyên ngành khác có liên quan Đối tƣợng nghiên cứu chủ yếu giáo trình khống sàng dạng vỉa Trong q trình biên soạn bám sát vào chƣơng trình đào tạo, đề cƣơng chi tiết học phần đƣợc phê duyệt Trong trình biên soạn tham khảo ý kiến góp ý giảng viên với kinh nghiệm nhiều năm đào tạo tham gia giảng dạy học phần này, tham khảo ý kiến chuyên gia giàu kinh nghiệm thực tế tham khảo tài liệu tác giả nghiên cứu trƣớc ngồi nƣớc, tài liệu thiết kế mỏ Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, phịng Kỹ thuật Khai thác Cơng ty mỏ cập nhật Văn bản, Thông tƣ hƣớng dẫn Cơ quan có thẩm quyền quản lý Nhà nƣớc lĩnh vực khai thác mỏ Nội dung giáo trình gồm có chƣơng: Chƣơng 1: Khái quát chung thiết kế mỏ Chƣơng 2: Các phƣơng pháp nghiên cứu Thiết kế mỏ Chƣơng 3: Xác định tham số chi phí mỏ Chƣơng 4: Xác định tham số mỏ Chƣơng 5: Thiết kế khu khai thác Chƣơng 6: Lựa chọn thiết kế sân ga hầm trạm Để hoàn thành giáo trình chúng tơi xin chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến giảng viên Bộ mơn Khai thác hầm lị giảng viên tham gia giảng dạy học phần Trong trình biên soạn khơng thể tránh khỏi thiếu sót nội dung, cấu trúc, quan điểm khoa học, chế ấn lốt, mong nhận đƣợc đóng góp bạn đọc để đƣợc chỉnh biên, sửa chữa lần tái sau đƣợc hoàn chỉnh Chúng xin chân thành cảm ơn tiếp thu ý kiến góp ý hữu ích bạn đọc! Quảng Ninh, ngày 30 tháng 05 năm 2020 Nhóm tác giả BÀI MỞ ĐẦU Mục đích ý nghĩa thiết kế mỏ Kết công tác điều tra, đánh giá, thăm dị khống sản thực đến cho thấy nƣớc ta có nguồn tài ngun khống sản đa dạng phong phú với 5000 mỏ, điểm mỏ 63 loại khoáng sản khác nhau; có số loại khống sản quy mơ trữ lƣợng đáng kể, tầm cỡ giới, có ý nghĩa chiến lƣợc nguồn lực để phát triển kinh tế - xã hội đất nƣớc Cơng nghiệp khai khống Việt Nam hình thành từ cuối kỷ 19 Pháp khởi xƣớng Năm 1955, Việt Nam bắt đầu tiếp quản, trì, phát triển sở khai thác chế biến khoáng sản Đối với số loại khống sản quan trọng có tiềm lớn, Chính phủ giao cho số doanh nghiệp nhà nƣớc đảm nhận vai trò nòng cốt khai thác theo mơ hình kinh tế định hƣớng xã hội chủ nghĩa Cụ thể nhƣ, khai thác chế biến dầu khí giao Tập đồn Dầu khí Việt Nam; khai thác chế biến than khoáng sản khác giao cho Tập đồn Cơng nghiệp ThanKhống sản Việt Nam (Vinacomin); khai thác chế biến khoáng sản hoá chất (apatit) chủ yếu giao cho Tập đồn Hố chất Việt Nam; khai thác, chế biến quặng sắt chủ yếu Tổng công ty Thép Việt Nam Tập đoàn Vinacomin thực hiện; khai thác, chế biến vật liệu xây dựng chủ yếu giao cho Tổng công ty Xi măng Việt Nam doanh nghiệp ngành xây dựng, giao thông vận tải thực (ngành khoáng sản vật liệu xây dựng Bộ Xây dựng quản lý) Cơng nghiệp khai khống ngành quan trọng kinh tế quốc dân, trình độ kỹ thuật cơng nghệ hiệu kinh tế ảnh hƣởng lớn đến phát triển ngành khác Chỉ tính riêng than, năm gần chiếm tỷ trọng lớn cân lƣợng quốc gia Ngoài ra, than làm nguyên liệu cho số ngành sản xuất khác, làm chất đốt cho sinh hoạt nhân dân mặt hàng xuất quan trọng để thu nguồn ngoại tệ lớn Từ hồ bình lập lại đến nay, Đảng Nhà nƣớc trọng tới phát triển ngành công nghiệp khai khoáng, làm thay đổi đƣợc mặt lạc hậu ngành công nghiệp mỏ Hiện việc thiết kế, xây dựng trình sản xuất ngành cơng nghiệp mỏ nói chung ngành than nói riêng chƣa đáp ứng đƣợc với yêu cầu phát triển ngành kinh tế quốc dân, cần phải tiếp tục đổi có sách cụ thể để thúc đẩy nhanh chóng phát triển ngành công nghiệp mỏ nƣớc ta trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn kinh tế quốc dân Nhiệm vụ ngành công nghiệp mỏ phải liên tục nâng cao mức độ giới hố, tự động hố dây truyền cơng nghệ khai thác, giảm giá thành khai thác, tăng suất lao động, tăng cƣờng công tác nghiên cứu khoa học, áp dụng kỹ thuật công nghệ tiến tiến, xác định phƣơng hƣớng kỹ thuật, đầu tƣ trọng điểm có hiệu Đồng thời đẩy mạnh công tác thiết kế mỏ, nâng cao chất lƣợng thiết kế có tác dụng lớn nhằm thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp mỏ Chất lƣợng công tác thiết kế mỏ có vai trị quan trọng, định hiệu vốn đầu tƣ Trong giai đoạn chuẩn bị đầu tƣ, chất lƣợng thiết kế mỏ định việc sử dụng vốn đầu tƣ tiết kiệm, hợp lý, kinh tế Nếu chất lƣợng công tác thiết kế mỏ giai đoạn khơng tốt dễ dẫn đến việc lãng phí vốn đầu tƣ, ảnh hƣởng đến giai đoạn thiết kế sau giai đoạn thiết kế sau đƣợc phát triển sở thiết kế trƣớc Trong giai đoạn thực đầu tƣ, chất lƣợng cơng tác thiết kế có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng cơng trình tốt hay khơng tốt, an tồn hay khơng an tồn, tiết kiệm hay lãng phí, điều kiện thi cơng thuận lợi hay khó khăn, tiến độ thi công nhanh hay chậm… Giai đoạn công tác thiết kế đƣợc coi có vai trị quan trọng giai đoạn trình đầu tƣ Trong giai đoạn thực khai thác dự án, chất lƣợng thiết kế có vai trị chủ yếu định việc khai thác, sử dụng cơng trình an tồn, thuận lợi hay nguy hiểm khó khăn; chất lƣợng cơng trình tốt hay xấu; giá thành cơng trình cao hay thấp; tuổi thọ cơng trình có đảm bảo u cầu đề dự án khơng Tóm lại, thiết kế xây dựng khâu quan trọng hàng đầu hoạt động đầu tƣ xây dựng Nó có vai trị yếu định hiệu kinh tế – xã hội dự án đầu tƣ khai thác mỏ Đồng thời thiết kế mỏ góp phần tạo mơi trƣờng mới, khơng gian thoả mãn yêu cầu sản xuất an toàn môi trƣờng xung quanh Khi xây dựng mỏ mới, cải tạo mở rộng mỏ hoạt động hay chuẩn bị mức khai thác mới, khu khai thác mỏ phải tiến hành thiết kế Thiết kế mỏ khâu trƣớc tiên yếu tố quan trọng để tiến hành xây dựng mỏ Tính tiên tiến hiệu kinh tế thiết kế mỏ gắn liền với mức độ giới hoá, trang bị kỹ thuật, tổ chức sản xuất hiệu kinh tế khai thác mỏ Tuy nhiên sở lý thuyết phƣơng pháp luận khoa học thiết kế mỏ có ý nghĩa vơ quan trọng Cơ sở lý thuyết để giải tốn phức tạp thiết kế mỏ khơng cho phép tìm đƣợc lời giải tiên tiến, mà cịn tìm đƣợc lời giải tối ƣu Thiết kế mỏ trực tiếp phản ánh đƣờng lối, chủ trƣơng phát triển kinh tế quốc dân, phƣơng hƣớng Chính sách cụ thể phát triển ngành công nghiệp mỏ Đảng Nhà nƣớc Thiết kế mỏ trực tiếp định qui mô sản xuất, mức độ trang bị kỹ thuật, mức độ tiên tiến sơ đồ công nghệ tiêu kinh tế - kỹ thuật mỏ Thiết kế mỏ trực tiếp ảnh hƣởng tới việc sử dụng hợp lý vốn đầu tƣ Thiết kế mỏ trực tiếp ảnh hƣởng tới việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên đất nƣớc, vừa phải xét tới việc sử dụng tài nguyên tại, vừa phải xét tới yêu cầu phát triển lâu dài kinh tế quốc dân Do vậy: Thiết kế mỏ có ý nghĩa quan trọng nghiệp xây dựng phát triển ngành công nghiệp mỏ đất nƣớc Nội dung thiết kế mỏ Để xây dựng mỏ mới, cải tạo mở rộng mỏ hoạt động trƣớc hết phải lập thiết kế mỏ điều chỉnh thiết kế mỏ cho phù hợp Thiết kế xây dựng hay cải tạo mở rộng mỏ tổ hợp giải pháp kỹ thuật vẽ mở vỉa, chuẩn bị, hệ thống công nghệ khai thác, xây dựng nhà cơng trình sân cơng nghiệp lịng đất, sơ đồ cơng nghệ: vận tải (khống sản, đá thải, thiết bị, vật liệu ), thơng gió, nƣớc, cung cấp lƣợng, bảo vệ môi trƣờng, tổ chức lao động, tổ chức sản xuất hạch toán kinh tế Do quy mô rộng lớn kết cấu phức tạp mỏ thiết kế ngƣời ta coi mỏ hệ thống gồm nhiều khâu công nghệ khác Nó bao gồm yếu tố cơng nghệ có tác dụng khác đƣợc thống kết cấu chỉnh thể: đƣờng lò mở vỉa, chuẩn bị, khai thác, hệ thống thơng gió, hệ thống vận tải, thoát nƣớc, cung cấp lƣợng, khâu tổ hợp công nghệ sân công nghiệp mỏ Hoạt động mỏ đƣợc trì xác định nhờ mối liên hệ công nghệ thông tin khâu Các mối liên hệ mang tính hai chiều Sự phá vỡ chế độ khâu ảnh hƣởng đến khâu khác tất nhiên làm phá vỡ chế độ công nghệ chuẩn mỏ Các yếu tố hợp thành công nghệ mỏ dù đa dạng từ khâu: Mở vỉa, chuẩn bị, khai thác, vận tải, thơng gió, nƣớc, cung cấp lƣợng nhƣng có chung mục đích là: Đảm bảo khai thác với sản lƣợng lớn nhất, tiết kiệm tài nguyên, đảm bảo an toàn cho ngƣời thiết bị với tiêu kinh tế- kỹ thuật tốt Giải tốn thiết kế mỏ ln gắn liền với vấn đề tối ƣu, tức tìm lời giải thiết kế tốt nhất, lựa chọn sơ đồ công nghệ khả thi, chọn giá trị tham số Tính tiên tiến tính kinh tế hoạt động phát triển mỏ tƣơng lai hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ xem xét thành tựu khoa học kỹ thuật công nghệ mỏ thiết kế Nội dung thiết kế mỏ thiết kế cơng trình hầm lị: thiết kế mở vỉa, thiết kế khai thác, thiết kế hạng mục cơng trình, thiết kế khâu cơng nghệ vận tải, thơng gió, nƣớc Thiết kế phận khác đƣợc tiến hành sở thiết kế công trình hầm lị, nhƣng chúng lại có liên hệ mật thiết với Khi thiết kế cơng trình hầm lò cần phải xét tới yêu cầu khả phận khác, lực khâu liên quan Yêu cầu thiết kế mỏ - Bất kỳ thiết kế phải phù hợp với nguyên tắc sau: + Đảm bảo quy định sách khoa học cơng nghệ Nhà nƣớc, đồng thời phải có khoa học biện chứng; + Tuân thủ tiêu chuẩn áp dụng, quy chuẩn kĩ thuật, quy định pháp luật khai thác khoáng sản; + Sản xuất phải mang tính ƣu việt kỹ thuật, có lợi mặt kinh tế (đảm bảo đầu tƣ ít, suất lao động cao, giá thành hạ, hiệu kinh tế cao ); + Đối với dự án có nhiều giai đoạn thiết kế phải đảm bảo tính liên tục liền mạch; + Sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên quý báu đất nƣớc gắn với bảo vệ môi trƣờng phát triển bền vững Với khai thác mỏ tài nguyên khoáng sản tái tạo đƣợc nên cần phải khai thác sử dụng cho có hiệu - Muốn đảm bảo nguyên tắc trên, trình thiết kế mỏ yêu cầu phải ý tới: + Xác định lựa chọn tham số mỏ: Công suất, tuổi mỏ, sơ đồ mở vỉa, hệ thống công nghệ khai thác + Xác định lựa chọn phù hợp thiết bị điện mỏ, thiết bị giới hố đồng q trình sản xuất, đồng thời với thiết bị tự động hoá, điều khiển từ xa, thơng tin, tín hiệu + Lựa chọn đƣợc hệ thống tổ chức sản xuất hợp lý + Bố trí nhiều mỏ thành cụm mỏ vùng mỏ có liên quan với phân bố tài nguyên, giao thông vận tải, cung cấp điện nƣớc, nhà máy sàng tuyển, nhà máy sửa chữa khí mỏ, cơng trình văn hố phúc lợi, cơng trình phụ trợ Chƣơng KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THIẾT KẾ MỎ 1.1 Những thông tin cần thiết cho thiết kế mỏ Khi thiết kế xây dựng mỏ cải tạo mỏ cần phải dựa vào nguồn thông tin ban đầu đặc trƣng cho hình thành xí nghiệp doanh nghiệp khai thác mỏ Tính khách quan kết thu đƣợc phụ thuộc nhiều vào mức độ chuẩn xác tƣ liệu ban đầu, tiền đề để phân tích, tính tốn lập phƣơng án thiết kế Từ nguồn thông tin ban đầu để ngƣời làm công tác thiết kế có đƣợc cách tiếp cận tiếp nhận thơng tin để phân cấp tổ chức thơng tin, tài liệu thiết kế cách khoa học hiệu Các thông tin ban đầu cần thiết cho thiết kế mỏ thƣờng đƣợc phân thành ba loại: Các thông tin điều kiện mỏ - địa chất, thông tin điều kiện kỹ thuật sản xuất công nghệ thông tin kinh tế - xã hội 1.1.1 Các thông tin điều kiện mỏ - địa chất Các thông tin điều kiện mỏ - địa chất phục vụ cho thiết kế mỏ bao gồm: Vị trí địa lý, địa hình, đặc điểm chung khai trƣờng, kích thƣớc theo phƣơng, theo hƣớng dốc, trữ lƣợng địa chất ruộng mỏ, chiều sâu khai thác, số lƣợng vị trí khống sản, lớp đá kẹp, độ chứa nƣớc; đặc điểm yếu tố sản trạng vỉa than: Chiều dày, góc dốc, khoảng cách vỉa, độ chứa khí tự nhiên, độ chứa nƣớc, chất bốc, thành phần than, độ tro, lực kháng cắt, tính tự cháy than, độ chứa khí mê tan, mức độ nguy hiểm khí; tƣ liệu đá vây quanh: Thành phần thạch học, độ kiên cố, chiều dày đá vách, trụ (trực tiếp ) Các thông tin điều kiện mỏ - địa chất, đơn vị đo, ký hiệu phạm vi áp dụng chúng thể sau: Số vỉa than ruộng mỏ (nv): Dùng để xác định trữ lượng công nghiệp, công suất mỏ, sơ đồ mở vỉa chuẩn bị, sơ đồ vận tải, thơng gió, cung cấp lượng vv Chiều dày vỉa (mv) - mét: Dùng để xác định để xác định trữ lượng ruộng mỏ, sản lượng lị chợ, suất lao động, tính tốn thơng gió, lựa chọn thiết bị vv Chiều dày trung bình vỉa (mtb) - mét; dung trọng than (vi) - T/m3: Dùng để xác định trữ lượng, công suất, lượng than lấy đào lị, tính tốn vận tải v.v Góc dốc vỉa than (i) - độ: Dùng để xác định sơ đồ mở vỉa chuẩn bị, lựa chọn thiết bị vận tải, khai thác Độ chứa khí vỉa than (xi): Dùng để xác định sản lượng lò chợ, tiết diện đường lị, tính tốn lượng khơng khí cần thiết để thơng gió, lựa chọn thiết bị sơ đồ thơng gió, xếp trình tự khai thác ruộng mỏ Lực kháng cắt than (i) - N.cm2: Dùng để lựa chọn thiết bị khấu than, xác định tốc độ khấu than máy liên hợp, tính tốn kích thước trụ bảo vệ Chủng loại than (M): Dùng để xác định giá than, sơ đồ dòng than mặt đất mặt đất Độ tro (Ak) - %: Dùng để xác định giá than, sơ đồ dòng than mặt đất mặt đất Nhiệt lượng (Q) - Kcal/kg: Dùng để xác định giá than, hiệu công nghệ phương pháp khấu than, lựa chọn thiết bị vận tải v.v 10 Độ bền vững đất đá xung quanh (Fi): Dùng để lựa chọn vật liệu chống lò điều khiển vách đá 11 Hệ số kiên cố đất đá xung quanh (fđ): Dùng để xác định phương pháp tốc độ đào lị, tính tốn chi phí đào lị 12 Hệ số kiên cố than (ft): Dùng để lựa chọn phương pháp tính tốn chiều sâu cắt tốc độ khấu máy liên hợp, tính tốn trụ bảo vệ 13 Chiều cao từ mặt đất tới biên giới phía ruộng mỏ (H bt) - mét: Dùng để lựa chọn phương pháp sơ đồ mở vỉa, loại trục tải, sơ đồ thơng gió, xác định khối lượng chi phí cho mở vỉa ruộng mỏ 14 Chiều sâu biên giới phía ruộng mỏ (Hbd) - mét: Dùng để lựa chọn phương pháp sơ đồ mở vỉa, loại trục tải, sơ đồ thơng gió, tính tốn trục tải, nước, xác định khối lượng chi phí cho đào lị v.v 15 Khoảng cách vỉa than (h(i-1)-i) - mét: Dùng để lựa chọn phương pháp, tính tốn khối lượng đào lị, lập biểu đồ khai thác, chọn phương pháp điều khiển đá vách, phương pháp bảo vệ đường lị, tính tốn lượng khí CH v v 10 l R r o lx dx v l l r R l dx xdx v o o r l2 l v 2 rl R 2v R rlt (3.10) Công thức 3.10 cơng thức xác định chi phí bảo vệ lị đƣờng lị có chiều dài thay đổi liên tục So sánh với trƣờng hợp a, trị số r, l, t nhƣ chi phí bảo vệ đƣờng lị có chiều dài thay đổi liên tục nửa chi phí bảo vệ đƣờng lị có chiều dài cố định Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp công thức áp dụng r hàm số l t Tức tính đƣờng lị đá nằm ngồi vùng ảnh hƣởng q trình khai thác Ví dụ: Tính chi phí bảo vệ lị dọc vỉa vận chuyển đào đồng thời với khai thác lò chợ khai thác khấu đuổi hay tính chi phí bảo vệ lị dọc vỉa thơng gió khấu giật đƣợc bỏ dần lò chợ khai thác 3.3.2.3 Khi đƣờng lị có thời gian bảo vệ đoạn lị thay đổi Trong trƣờng hợp chi phí bảo vệ đƣờng lị tổng chi phí bảo vệ đoạn đƣờng lị tƣơng ứng với thời gian tồn R = rl1t1 + rl2t2 + + rlntn (3.11) Ví dụ: Tính chi phí bảo vệ lị thƣợng ( lị hạ ) mức khai thác đƣợc loại bỏ dần khai thác hết tầng với sơ đồ chuẩn bị nhƣ hình vẽ 3.4 Khu khai thác có n tầng, chiều cao nghiêng tầng h (m); thời gian khai thác hết tầng t (năm), chi phí bảo vệ mét lị r (đ/m - năm) Chi phí bảo vệ đoạn lị thƣợng tầng dƣới rhnt; ( đồng ) Chi phí bảo vệ đoạn lò thƣợng tầng rh (n - 1) t ; ( đồng) Chi phí bảo vệ đoạn lị thƣợng tầng rht ; đồng Chi phí bảo vệ tồn lò thƣợng R = rhnt + rh (n -1 ) t + rh (n -2) t + + rht 51 R = rh n 1 nt ; đồng Trƣờng hợp áp dụng để tính tốn chi phí bảo vệ lị dọc vỉa thơng gió hệ thống khai thác giàn chống cứng, hệ thống khai thác chia cột dài theo hƣớng dốc (lò dọc vỉa thơng gió đƣợc loại bỏ dần đƣa cột vào khai thác) Hình 3.4 Sơ đồ chuẩn bị lị thƣợng mức khai thác 3.3.3 Các yếu ảnh hƣởng đến chi phí bảo vệ lị Có nhiều yếu tố: Loại đƣờng lị, tính chất lý đất đá đƣờng lị đào qua, diện tích tiết diện, tốc độ đào lò, tốc độ khai thác, chiều dài đƣờng lị, hình dáng khung chống, phƣơng pháp đào lị, loại vật liệu chống giữ, chiều dày, góc dốc vỉa, chiều sâu khai thác 3.3.3.1 Ảnh hƣởng cơng tác khai thác Khi đƣờng lị nằm khối than nguyên áp lực tƣơng đối nhỏ ổn định chi phí bảo vệ nhỏ Khi phía đƣờng lò nằm vùng khai thác áp lực tăng lên lớn Khi hai phía đƣờng lị nằm vùng khai thác áp lực tăng lên rõ rệt Do để giảm chi phí bảo vệ cần bố trí đƣờng lị nằm vùng áp lực ổn định (phía ngồi vùng áp lực tựa) Qua kết nghiên cứu thống kê - phân tích chi phí bảo vệ (r; đ/m năm) lị đào than có f = 1,5, đá vách có f = thay đổi nhƣ sau: 52 Vị trí lị Than Khai thác phía Khai thác hai phía Trụ bảo vệ Nguyên 15 20 3040 1520 3040 vùng khối (m) (m) (m) (m) ổn định 1,5 12 Tỷ lệ Dƣới 3.3.3.2 Ảnh hƣởng tiết diện đƣờng lò chiều sâu khai thác Qua khảo sát chi phí bảo vệ lị tỉ lệ thuận với tiết diện đƣờng lò r = a + b s (3.12) Trong đó: a, b - Hệ số phụ thuộc vào hình dáng, kích thƣớc tiết diện Khi khai thác xuống sâu áp lực xung quanh đƣờng lò lớn dẫn đến chi phí bảo vệ đƣờng lị tăng 3.4 Chi phí vận tải mỏ 3.4.1.Thành phần chi phí vận tải Chi phí vận tải dƣới mỏ gồm: - Chi phí khấu hao thiết bị vận tải (gồm phận, thiết bị điện thiết bị vận tải); - Chi phí lƣơng (chính phụ) cơng nhân vận tải; - Chi phí lƣợng động lực (điện năng, khí nén, nhiên liệu ); - Chi phí vật liệu (dầu, mỡ ) Do quy cách, số lƣợng, điều kiện sử dụng thiết bị vận tải hệ thống vận tải trình độ tổ chức dây chuyền vận tải, trình độ tay nghề công nhân khác tỉ lệ thành phần chi phí hệ thống vận tải khác (ở mỏ) khác 3.4.2 Phƣơng pháp tính tốn chi phí vận tải 3.4.2.1 Chi phí vận tải ca Chi phí khấu hao thiết bị Ctb m Si ; đ/ca n.k i 1 t i (3.13) Trong : n, k - Số ngày làm việc năm; (ngày/năm) số ca làm việc ngày (ca/ng - đêm) thiết bị vận tải; 53 Si - Tổng giá trị nhóm thiết bị vận tải (đồng) có thời gian khấu hao (ti); ti - Thời gian khấu hao thiết bị thứ i; (năm); m - Số nhóm thiết bị vận tải Chi phí lƣơng cơng nhân: m Cl = i 1 Sli ; đ/ca (3.14) Trong đó: Sli - Tiền lƣơng phụ cấp cơng nhân vận tải thứ i; đ/công; m - Số công nhân vận tải; Chi phí lƣợng động lực: m Cđ = N i ti i 1 Kđ; đ/ca (3.15) Trong đó: Ni - Cơng suất tiêu thụ thiết bị thứ i; Kw/h; ti - Thời gian làm việc thiết bị thứ i ca; h/ca; - Hiệu suất thiết bị; Kđ - Đơn giá điện năng; đ/kw; m - Số thiết bị vận tải Chi phí vật liệu: m Cv = i 1 m Svi = Vvi k vi ; đ/ca (3.16) i 1 Trong đó: Svi - Chi phí vật liệu thứ i ; đ/ca Vvi - Lƣợng vật liệu thứ i tiêu thụ ca Kvi - Đơn giá vật liệu thứ i m - Số chủng loại vật liệu tiêu thụ ca Chi phí vận tải ca : Cvt = Ctb + Cl + Cv + Cđ; đ/ca 3.4.2.2 Xác định đơn giá vận tải Khi vận tải tàu điện (xem chƣơng 2, mục 2.1) 54 (3.17) Năng suất vận tải tàu điện ca Q 60.T n.q1 ; T/ca t ck Trong đó: tck - Thời gian vận tải chu kỳ (một chuyến) tck = l ( 1 ) + ; phút/chu kì v1 v Cơng vận tải tàu điện ca: P = Q.l = 60.Tnq1l ; t.m/ca 1 l( ) v1 v Đơn giá vận tải tàu điện ( đ/t.m) 1 1 C l C v1 v đ/t.m q= ; P 60Tnq1l 1 C v v2 Đặt : q' = 60Tnq1 vµ q // C 60Tnq1 q '' Ta có q = q + ; đ/t.m l , Quan hệ đơn giá vận tải (chi phí vận tải khoáng sản xa 1m) với quãng đƣờng vận tải đƣợc biểu diễn đồ thị Trong đó: q, - Chi phí khơng phụ thuộc vào qng đƣờng vận tải; q '' - Chi phí phụ thuộc vào quãng đƣờng vận tải l Các giá trị q' q'' phụ thuộc thiết bị hệ thống vận tải Khi chiều dài tuyến vận tải lớn coi chi phí vận tải khơng phụ thuộc vào qng đƣờng ( q ,, nhỏ) l Vì chi phí vận tải tuyến tính theo công thức M = q,.l ; đ/tấn ( chuyến ) 55 (3.18) Hình 3.5 Mối quan hệ chi phí vận tải quãng đƣờng vận tải Khi chiều dài tuyến vận tải ngắn cần phải tính đến thay đổi chi phí vận tải phụ thuộc vào l M = q, l + q,, ; (đ/tấn) (3.19) Khi xác định chi phí vận tải đến điểm A hai khối lƣợng Q1 Q2 phân bố không liên tục B C cách A l1 l2 nhƣ hình vẽ Hình 3.6 Mối quan hệ chi phí vận tải vào khối lƣợng hàng vận tải M Q1l1 (q q q ) Q2l2 (q ); đồng l1 l2 M= q,( Q1l1+ Q2l2 ) + q,, ( Q1+ Q2) Tƣơng tự với khối lƣợng M q ' Qi li + q '' Q i (3.20) Trong : q ' Qi li - Chi phí cho dịch chuyển đồn gng (cơng có ích) q '' Qi - Chi phí cho điều xe, bốc dỡ tải (cơng vơ ích) Tƣơng tự trƣờng hợp vận tải thiết bị vận tải liên tục Năng suất thiết bị vận tải ca Q= 3600.v.F...T; T/ ca 56 Công vận tải thiết bị vận tải ca P = Ql = 3600v F. .T.l ; T.m/ca Đơn giá vận tải q Đặt: q '' c c ; đ/T.m p 3600.v.F T l c ; đ/T.m 3600.vF T q= q '' ; đ/T.m l (3.21) 3.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí vận tải - Quãng đƣờng vận tải lớn chi phí vận tải (đơn giá vận tải; đ/T.m) giảm từ công thức q q' q' ' chi phí vận tải khống sản mét tuân theo l định luật hypebol - Khối lƣợng vận tải lớn thực tế đơn giá vận tải giảm ngƣợc lại (vì khối lƣợng vận tải lớn thời gian tháo dỡ tải thiết lập đoạn goòng () giảm giảm thời gian chu kỳ Năng suất công vận tải ca tăng) 3.5 Chi phí nƣớc mỏ 3.5.1 Thành phần chi phí nƣớc Thành phần chi phí nƣớc mỏ gồm: - Chi phí khấu hao thiết bị thoát nƣớc (động cơ, máy bơm, đƣờng ống ) - Chi phí lƣơng (chính phụ) cơng nhân nƣớc - Chi phí lƣợng, động lực - Chi phí vật liệu (dầu, mỡ ) Do hệ thống, thiết bị thoát nƣớc, sơ đồ mở vỉa chiều sâu khai thác, lƣu lƣợng nƣớc ngầm trình độ tay nghề công nhân mỏ khác nên thành phần chi phí chiếm tỷ lệ khác Thông thƣờng mức độ giới hoá hệ thống thoát nƣớc mỏ tƣơng đối cao chi phí động lực thƣờng chiếm tỷ lệ lớn khoảng từ 85 90% tổng chi phí nƣớc 3.5.2 Phƣơng pháp tính tốn chi phí nƣớc 3.5.2.1 Chi phí khấu hao thiết bị 57 m Ctb = Stbi Kkhi ; đ/năm (3.22) i 1 Trong đó: Stbi - Giá trị nguyên thuỷ thiết bị thứ i; đồng ; Kkhi - Tỷ lệ khấu hao thiết bị thứ i; %/ năm; m - Số lƣợng thiết bị hệ thống nƣớc 3.5.2.2 Chi phí lƣợng cơng nhân m Cn = Sli ; đ/năm (3.23) i 1 Trong đó: Sli - Tiền lƣơng phụ cơng nhân nƣớc thứ i;(đ/năm) ; m - Số cơng nhân nƣớc 3.5.2.3 Chi phí lƣợng nƣớc Cđ 24.365.Q.H K d ; đ/năm 367 b d m (3.24) Trong đó: Q - Năng suất máy bơm; m3/h; H - Chiều cao bơm; m; Kđ - Đơn giá điện năng; đ/kwh; b , đ , m - Hiệu suất máy bơm, động điện, mạng điện 3.5.2.4 Chi phí vật liệu Cv = Svi ; đ/năm (3.25) Trong đó: Svi - Chi phí vật liệu thứ i; đ/năm Thực tế Cv thƣờng không tính cụ thể mà lấy từ (1 3) % tổng ba chi phí trên: Khi chi phí nƣớc: Ctn = Ctb + Cl + Cđ + Cv , đ/năm (3.26) 3.5.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí nƣớc Chiều cao nƣớc (H) lƣu lƣợng nƣớc (Q) tăng chi phí lƣợng tăng tỉ lệ thuận cịn chi phí khác không tăng tăng không đáng kể chi phí để m3 nƣớc lên cao m ( đ/m3.m) giảm 58 3.6 Chi phí thơng gió mỏ Thành phần chi phí thơng gió mỏ gồm loại thành phần chi phí nêu là: Chi phí khấu hao thiết bị thơng gió, chi phí lƣơng cơng nhân, chi phí lƣợng động lực chi phí vật liệu cách tính tốn tƣơng tự Ở tính tốn chi phí lƣợng thơng gió Cơng suất quạt cần thiết tạo nên cần cung cấp lƣu lƣợng gió cho mỏ (Q) khắc phục hạ áp (H) mỏ Nq = Q.H ; Kw.h 102 q (3.27) Trong đó: Q - Lƣu lƣợng gió cung cấp cần thiết cho mỏ; m3/s; q - Hiệu suất quạt gió; H - Hạ áp quạt cần khắc phục hạ áp lớn mỏ (hạ áp lớn cuả mỏ ( hạ áp lớn mạng ) m.m H20 = (KG/m2) H = R Q2 = Pl S Q ; kG/m Trong đó: R - Sức cản mạng gió ; ( KGs ); m8 - Hệ số sức cản mạng gió; K = ( KGs ); m4 P - Chu vi đƣờng lò; m; l - Chiều dài đƣờng lò; m; S - Diện tích sử dụng đƣờng lị; m2 Khi cơng thức (3.27)sẽ thành: Nq = PlQ ;Kwh 102S 3 q Điện tiêu thụ năm cho trạm quạt thơng gió năm: N= 24.365.PlQ ; Kwh/năm 102S 3 q d m Chi phí điện thơng gió cho mỏ năm: Ctg 24.365. .l.Q kđ ; đ/năm 102.S q d m 59 (3.28) Từ công thức ta thấy chi phí lƣợng thơng gió tăng lƣu lƣợng thơng gió, chiều dài đƣờng lị hệ số sức cản đƣờng lị tăng diện tích tiết diện đƣờng lị giảm Trong điều kiện an tồn cho phép lƣu lƣợng thơng gió tiết diện đƣờng lị đảm bảo u cầu để giảm chi phí lƣợng thơng gió cần tăng cƣờng tu bảo dƣỡng đƣờng lò để giảm sức cản đƣờng lị, cải tiến phƣơng pháp thơng gió tránh rị gió, giảm chiều dài đoạn đƣờng lị dẫn gió vơ ích Chú ý: Chi phí thơng gió thƣờng chiếm khoảng từ % chi phí giá thành than tính chi phí thơng gió cho mỏ hạng siêu hạng 3.7 Chi phí đào sân giếng Sân giếng bao gồm đƣờng lò vận chuyển, trạm điện, trạm bơm, trạm cấp cứu, đƣờng lò nối đáy giếng dùng để liên lạc giếng với lò vận chuyển Thể tích sân giếng phụ thuộc nhiều yếu tố: Công suất mỏ, số lƣợng giếng, vị trí giếng, số lƣợng khoảng cách vỉa than, số lƣợng, chủng loại thiết bị trục giếng, loại tàu điện sân giếng, hình dạng kích thƣớc hầm trạm, lƣu lƣợng nƣớc ngầm Bằng phƣơng pháp thống kê nhà khoa học đƣa công thức thực nghiệm để xác định thể tích đƣờng lò, hầm trạm sân giếng kể hầm bơm, hầm chứa nƣớc trừ lò vận chuyển phạm vi sân giếng - Đối với sân giếng dạng thoi nhiều đƣờng Vs = 9+ (5,6 + 0,9 Kn)A; nghìn m3 (3.29) - Đối với loại sân giếng khác + Sân giếng dùng tàu điện ắc qui Vs = 12,5 + (4,9 + 0,9 Kn)A; nghìn m3 (3.30) + Sân giếng dùng tàu điện cần vẹt Vs = 13,5 + (4,6 + 0,9 Kn)A; nghìn m3 (3.31) Trong đó: A - Công suất mỏ; triệu tấn/năm Kn - Hệ số thoát nƣớc ( lƣu lƣợng thoát nƣớc khai thác than ); m3/tấn Chi phí đào sân giếng D = Vs Ks; đồng (3.32) Trong đó: Ks- Chi phí đào xây dựng 1m3 hầm trạm sân giếng; đ/m3 60 3.8 Chi phí xây dựng mặt sân cơng nghiệp Gồm chi phí vật kiến trúc miệng giếng, nhà trục chi phí xây dựng cơng trình kiến trúc cơng nghiệp, chi phí xây dựng đƣờng, thiết bị vận tải sân cơng nghiệp chi phí xây dựng kho bãi, trạm biến áp Chi phí xây dựng cơng trình sân công nghiệp chịu ảnh hƣởng nhiều yếu tố: Phƣơng pháp mở vỉa, phƣơng pháp vận tải sân cơng nghiệp, sản lƣợng mỏ Trong sản lƣợng mỏ có ảnh hƣởng lớn Sơ đồ bố trí, xây dựng cơng trình sân cơng nghiệp thƣờng bố trí theo thiết kế mẫu thƣờng đƣợc chọn theo giá trị (B) định để khái toán Chi phí xây dựng tổ hợp cơng nghệ sân cơng nghiệp lớn: Chi phí đầu tƣ chiếm 10% tổng dự tốn cịn chi phí khai thác chiếm khoảng 15% giá thành 3.9 Xác định tiết diện hợp lý đƣờng lò để tổng chi phí đào lị, chi phí bảo vệ lị chi phí lƣợng thơng gió đạt nhỏ Qua khảo sát tính tốn tham số chi phí trên, nhận thấy tiết diện đƣờng lị có mối quan hệ ảnh hƣởng tới vài tham số chi phí nhƣ chi phí đào lị, chi phí bảo vệ lị, chi phí thơng gió mỏ, cần khảo sát phụ thuộc tham số chi phí với tiết diện đƣờng lò 3.9.1 Xây dựng quan hệ Ta cần xây dựng mối quan hệ tiết diện đƣờng lò (S) với chi phí đào lị (K), chi phí bảo vệ lị (R) chi phí lƣợng thơng gió (Cđtg) Chi phí đào lị theo cơng thức (Chƣơng 3, mục 3.2.) K = k.l = k0.S.l; đồng Trong đó: k = k0.S – Chi phí đào mét lị; đ/m ko - Chi phí đào m3 đƣờng lị; đ/m3 l - Chiều dài đƣờng lị; m Chi phí bảo vệ lị theo cơng thức (Chƣơng 3, mục 3.3) R = r.l.t; đồng Theo kết nghiên cứu r S có mối quan hệ r a.S ; đ/m năm f1 f 61 Trong đó: a - Hệ số phụ thuộc vào chi phí vật liệu sức lao động; f 1và f2 - Hệ số kiên cố đá đá Thay giá trị r vào cơng thức ta có R= aSt.l ; đồng f1 f Chi phí lƣợng thơng gió: 24.365. p.Q.3.t l K d Cđtg = ; đồng 102.S 3 q d m Vậy tổng chi phí đào lị, bảo vệ lị chi phí lƣợng thơng gió có quan hệ với tiết diện đƣờng lị (S) là: F(s) = k +R + Cđtg = k S l F(s) = l (ko + a S t l 24.365 P Q t kd l f1 f 102S 3 q d m PQ 3t.K d l at ) S 24.365 102. m q d S f1 f Đặt F(s) = lf(s) Theo yêu cầu đặt để tổng chi phí đào lị, chi phí bảo vệ lị chi phí lƣợng thơng gió nhỏ nghĩa F(s) min, mặt khác l = const nên giá trị S làm cho f(s) F(s) Nhƣ tốn trở xác định giá trị tiết diện đƣờng lị (S) để hàm f(s) Trong f s k o PQ 3tK d at S 24.365 f1 f 102 m q d S (3.33) 3.9.2 Xác định tiết diện đƣờng lò hợp lý 3.9.2.1 Phƣơng pháp giải tích Trƣớc hết xác định quan hệ chu vi tiết diện lò Đặt P = c S Trong đó: c - Hệ số phụ thuộc hình dáng đƣờng lị (khơng phụ thuộc vào kích thƣớc) - Đƣờng lị có tiết diện hình vng (cạnh a) 4a = c a2 c - Đƣờng lị có tiết diện hình trịn (bán kính r) .r = c r c= 3,544 - Đƣờng lị có tiết diện vịm tâm: c = 3,8 62 - Đƣờng lị có tiết diện hình thang: c= 4,1 4,2 Thay giá trị P = c S vào cơng thức (3.33) ta có: f ( s) (k o cQ 3tK d at ) S 24.365 2,5 f 1 f 102 m q d S Lấy đạo hàm bậc theo S cho không df ( s) at k ds f 1 f S0 = 24.365.2,5 cQ 3tK d 3, 102 m q d S 24.365.2,5. c.Q t.K d 3, a.t 102. m q d k o f1 f 3.9.2.2 Phƣơng pháp đồ thị 24.365 cQ 3tK d at Vẽ đồ thị f(s) = (ko + )S 2,5 f 1 f 102 m q d S Số hạng 1: Đƣờng thẳng qua ( gốc toạ độ ) Số hạng 2: Đƣờng cong hypebol Cộng toạ độ đƣợc đƣờng f(s) Từ đồ thị xác định f(S0) để xác định S0 Hình 3.7 Đồ thị xác định tiết diện đƣờng lò hợp lý Sau tìm đƣợc tiết diện đƣờng lị (S0) hợp lý phải kiểm tra theo điều kiện thơng gió vận tải (kiểm tra kích thƣớc theo điều kiện an tồn cho phép) 63 Câu hỏi ơn tập Chƣơng Các tham số chi phí sử dụng nghiên cứu thiết kế mỏ? Xác định chi phí đào lị? Xác định chi phí bảo vệ lị? Xác định chi phí vận tải mỏ? Xác định chi phí nƣớc mỏ? Xác định chi phí thơng gió mỏ? Xác định kích thƣớc hợp lý tiết diện đƣờng lò để tổng chi phí đào lị, bảo vệ lị, chi phí lƣợng thơng gió nhỏ nhất? Một ruộng mỏ có vỉa đơn góc dốc 150 với chiều dài theo phƣơng 2000m cách mặt đất 70m đƣợc mở vỉa giếng nghiêng theo vỉa trung tâm ruộng mỏ kết hợp với lò xuyên vỉa tầng với tầng khai thác Chiều cao tầng khai thác 40m, chi phí bảo vệ giếng năm rc đồng/m.năm; chi phí bảo vệ 1m giếng phụ năm rp đồng/m.năm; chi phí bảo vệ lị lị dọc vỉa làm nhiệm vụ vận tải rdvt đồng/m.năm; chi phí bảo vệ lị dọc vỉa làm nhiệm vụ thơng gió rdtg đồng/m.năm, thời gian khai thác hết tầng năm Tính chi phí bảo vệ giếng, chi phí bảo vệ đƣờng lị dọc vỉa Tính tốn chi phí bảo vệ giếng nghiêng trong trƣờng hợp mở vỉa cho vỉa dốc thoải giếng đào theo vỉa kết hợp với lò xuyên vỉa tầng biết chi phí bảo vệ 1m giếng năm rc đồng/m.năm; chi phí bảo vệ 1m giếng phụ năm rp đồng/m.năm; thời gian khai thác hết tầng năm; mỏ có tầng khai thác Tính chi phí bảo vệ lị hạ phục vụ cho tầng khai thác biết chiều cao tầng h (m), thời gian khai thác tầng năm, chi phí bảo vệ mét lò hạ năm rh đồng/ m.năm 10 Tính tổng chi phí bảo vệ lị dọc vỉa đƣợc sử dụng hệ thống khai thác chia cột dài theo phƣơng làm nhiệm vụ vận tải cho tầng làm nhiệm vụ thơng gió cho tầng dƣới đƣợc bỏ dần trình khai thác biết: chiều dài đƣờng lò 900m, thời gian khai thác hết tầng năm, chi phí bảo vệ lò làm nhiệm vụ vận tải rvt đồng/m.năm, làm nhiệm vụ thơng gió rtg đồng/m.năm 64 11 Tính chi phí bảo vệ lị dọc vỉa thơng gió hệ thống khai thác chia cột dài theo phƣơng đƣợc bỏ dần trình khai thác biết: chiều dài đƣờng lò 1200m, thời gian khai thác hết tầng năm, chi phí bảo vệ lị rtg đồng/m.năm 12 Tính tốn chi phí bảo vệ giếng nghiêng trong trƣờng hợp mở vỉa cho vỉa dốc thoải giếng đào theo vỉa kết hợp với lò xuyên vỉa tầng biết chi phí bảo vệ 1m giếng năm rc đồng/m.năm; chi phí bảo vệ 1m giếng phụ năm rp đồng/m.năm; thời gian khai thác hết tầng 4,5 năm; mỏ có tầng khai thác 65 ... nhầm lẫn q trình tính tốn nên lập thành bảng theo dạng sau: Bảng 2.2 Bảng số liệu thống kê giá trị y x x2 xy - - - - - - - - - - - - n - - - - y x x Số lần thống kê xy - Nếu phƣơng trình. .. dung vẽ thiết kế? Lựa chọn phƣơng án để thiết kế cải tạo mỏ? 22 Chƣơng CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MỎ 2 .1 Khái quát chung phƣơng pháp nghiên cứu thiết kế mỏ Công nghiệp mỏ ngành công nghiệp. .. triển mỏ tƣơng lai hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ xem xét thành tựu khoa học kỹ thuật công nghệ mỏ thiết kế Nội dung thiết kế mỏ thiết kế cơng trình hầm lị: thiết kế mở vỉa, thiết kế khai thác, thiết