Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1 của giáo trình Tối ưu thiết kế mỏ hầm lò cung cấp cho học viên những kiến thức về: khái quát chung trong 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 THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Phạm Đức Thang TS Tạ Văn Kiên GIÁO TRÌNH TỐI ƯU THIẾT KẾ MỎ HẦM LÒ DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ CAO HỌC QUẢNG NINH – 2021 Trang phụ bìa LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình “ Ngun lý Thiết kế mỏ Hầm lò” dùng cho đào tạo bậc Cao học chuyên ngành Khai thác mỏ trường Đại học Công Nghiệp Quảng Ninh, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho học viên cao học chuyên ngành Khai thác mỏ, kĩ sư khai thác mỏ sinh viên chuyên ngành khác có liên quan Đối tượng nghiên cứu chủ yếu giáo trình khống sàng dạng vỉa Trong trình biên soạn bám sát vào chương trình đào tạo, đề cương chi tiết học phần 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 trước nước, tài liệu thiết kế mỏ Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ, phịng Kỹ thuật Khai thác Công ty mỏ cập nhật Văn bản, Thông tư hướng dẫn Cơ quan có thẩm quyền quản lý Nhà nước lĩnh vực khai thác mỏ Nội dung giáo trình gồm có chương: Chương 1: Khái quát chung thiết kế mỏ Chương 2: Các phương pháp nghiên cứu Thiết kế mỏ Chương 3: Xác định tham số chi phí mỏ Chương 4: Xác định tham số mỏ Chương 5: Thiết kế khu khai thác Chương 6: Lựa chọn thiết kế sân ga hầm trạm Để hồn thành giáo trình chúng tơi xin chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến giảng viên Bộ môn Khai thác hầm lò giảng viên tham gia giảng dạy học phần Trong q trình biên soạn khơng thể tránh khỏi thiếu sót nội dung, cấu trúc, quan điểm khoa học, chế ấn loát, mong nhận đóng góp bạn đọc để chỉnh biên, sửa chữa lần tái sau hồn chỉnh Chúng tơi xin chân thành cảm ơn tiếp thu ý kiến góp ý hữu ích bạn đọc! Quảng Ninh, ngày 30 tháng 05 năm 2021 Nhóm tác giả BÀI MỞ ĐẦU Mục đích ý nghĩa thiết kế mỏ Kết cơng tác điều tra, đánh giá, thăm dị khoáng sản thực đến cho thấy nước ta có nguồn tài ngun khống sản đa dạng phong phú với 5000 mỏ, điểm quặng 63 loại khống sản khác nhau; có số loại khống sản quy mơ trữ lượng đáng kể, tầm cỡ giới, có ý nghĩa chiến lược nguồn lực để phát triển kinh tế - xã hội đất nước Cơng nghiệp khai khống Việt Nam hình thành từ cuối kỷ 19 Pháp khởi xướng Năm 1955, Việt Nam bắt đầu tiếp quản, trì, phát triển sở khai thác chế biến khoáng sản Đối với số loại khoáng sản quan trọng có tiềm lớn, Chính phủ giao cho số doanh nghiệp nhà nước đảm nhận vai trò nịng cốt khai thác theo mơ hình kinh tế định hướng xã hội chủ nghĩa Cụ thể như, khai thác chế biến dầu khí giao Tập đồn Dầu khí Việt Nam; khai thác chế biến than khống sản khác giao cho Tập đồn Cơng nghiệp ThanKhoáng 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 thơng vận tải thực (ngành khống 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 hưởng lớn đến phát triển ngành khác Chỉ tính riêng than, năm gần chiếm tỷ trọng lớn cân lượng quốc gia Ngồi ra, than cịn làm ngun 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 nước trọng tới phát triển ngành cơng nghiệp khai khống, làm thay đổi mặt lạc hậu ngành công nghiệp mỏ Hiện việc thiết kế, xây dựng q trình sản xuất ngành cơng nghiệp mỏ nói chung ngành than nói riêng chưa đáp ứng 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 cơng nghiệp mỏ nước 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 hoá, tự động hoá dây truyền công nghệ khai thác, giảm giá thành khai thác, tăng suất lao động, tăng cường công tác nghiên cứu khoa học, áp dụng kỹ thuật công nghệ tiến tiến, xác định phương hướng kỹ thuật, đầu tư trọng điểm có hiệu Đồng thời đẩy mạnh công tác thiết kế mỏ, nâng cao chất lượng thiết kế có tác dụng lớn nhằm thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp mỏ Chất lượng cơng tác thiết kế mỏ có vai trị quan trọng, định hiệu vốn đầu tư Trong giai đoạn chuẩn bị đầu tư, chất lượng thiết kế mỏ định việc sử dụng vốn đầu tư tiết kiệm, hợp lý, kinh tế Nếu chất lượng công tác thiết kế mỏ giai đoạn không tốt dễ dẫn đến việc lãng phí vốn đầu tư, ảnh hưởng đến giai đoạn thiết kế sau giai đoạn thiết kế sau phát triển sở thiết kế trước Trong giai đoạn thực đầu tư, chất lượng công tác thiết kế có ảnh hưởng lớn đến chất lượng 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 cơng nhanh hay chậm… Giai đoạn cơng tác thiết kế coi có vai trò quan trọng giai đoạn trình đầu tư Trong giai đoạn thực khai thác dự án, chất lượng thiết kế có vai trị chủ yếu định việc khai thác, sử dụng công trình an tồn, thuận lợi hay nguy hiểm khó khăn; chất lượng 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 tư xây dựng Nó có vai trò yếu định hiệu kinh tế – xã hội dự án đầu tư khai thác mỏ Đồng thời thiết kế mỏ góp phần tạo môi trường mới, không gian thoả mãn yêu cầu sản xuất an tồn mơi trường 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 trước 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 phương pháp luận khoa học thiết kế mỏ có ý nghĩa vơ quan trọng Cơ sở lý thuyết để giải toán phức tạp thiết kế mỏ khơng cho phép tìm lời giải tiên tiến, mà cịn tìm lời giải tối ưu Thiết kế mỏ trực tiếp phản ánh đường lối, chủ trương phát triển kinh tế quốc dân, phương hướng Chính sách cụ thể phát triển ngành công nghiệp mỏ Đảng Nhà nước 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 hưởng tới việc sử dụng hợp lý vốn đầu tư Thiết kế mỏ trực tiếp ảnh hưởng tới việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên đất nước, 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 nước Nội dung thiết kế mỏ Để xây dựng mỏ mới, cải tạo mở rộng mỏ hoạt động trước 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, nước, cung cấp lượng, bảo vệ mơi trường, tổ chức lao động, tổ chức sản xuất hạch tốn kinh tế Do quy mơ rộng lớn kết cấu phức tạp mỏ thiết kế người ta coi mỏ hệ thống gồm nhiều khâu cơng nghệ khác Nó bao gồm yếu tố cơng nghệ có tác dụng khác thống kết cấu chỉnh thể: đường lò mở vỉa, chuẩn bị, khai thác, hệ thống thơng gió, hệ thống vận tải, nước, cung cấp lượng, khâu tổ hợp công nghệ sân công nghiệp mỏ Hoạt động mỏ trì xác định nhờ mối liên hệ cơng nghệ thông tin khâu Các mối liên hệ mang tính hai chiều Sự phá vỡ chế độ khâu ảnh hưởng 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, nước, cung cấp lượng có chung mục đích là: Đảm bảo khai thác với sản lượng lớn nhất, tiết kiệm tài nguyên, đảm bảo an toàn cho người thiết bị với tiêu kinh tế- kỹ thuật tốt Giải toán thiết kế mỏ gắn liền với vấn đề tối ưu, 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 tương 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 công 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, nước Thiết kế phận khác tiến hành sở thiết kế cơng trình hầm lị, chúng lại có liên hệ mật thiết với Khi thiết kế cơng trình hầm lị 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 nước, đồng thời phải có khoa học biện chứng; + Tuân thủ tiêu chuẩn áp dụng, quy chuẩn kĩ thuật, quy định pháp luật khai thác khống sản; + Sản xuất phải mang tính ưu việt kỹ thuật, có lợi mặt kinh tế (đảm bảo đầu tư 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 nước gắn với bảo vệ môi trường phát triển bền vững Với khai thác mỏ tài ngun khống sản khơng thể tái tạo 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 hoá đồng trình sản xuất, đồng thời với thiết bị tự động hố, điều khiển từ xa, thơng tin, tín hiệu + Lựa chọn 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 nước, nhà máy sàng tuyển, nhà máy sửa chữa khí mỏ, cơng trình văn hố phúc lợi, cơng trình phụ trợ Chương KHÁI QT 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 trưng cho hình thành xí nghiệp doanh nghiệp khai thác mỏ Tính khách quan kết thu phụ thuộc nhiều vào mức độ chuẩn xác tư liệu ban đầu, tiền đề để phân tích, tính tốn lập phương án thiết kế Từ nguồn thông tin ban đầu để người làm cơng tác thiết kế có cách tiếp cận tiếp nhận thơng tin để phân cấp tổ chức thông tin, tài liệu thiết kế cách khoa học hiệu Các thông tin ban đầu cần thiết cho thiết kế mỏ thường 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 trường, kích thước theo phương, theo hướng dốc, trữ lượng địa chất ruộng mỏ, chiều sâu khai thác, số lượng vị trí khống sản, lớp đá kẹp, độ chứa nước; đặc điểm yếu tố sản trạng vỉa than: Chiều dày, góc dốc, khoảng cách vỉa, độ chứa khí tự nhiên, độ chứa nước, chất bốc, thành phần than, độ tro, lực kháng cắt, tính tự cháy than, độ chứa khí mê tan, mức độ nguy hiểm khí; tư 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 (n v): 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 (m tb) - mét; dung trọng than (v i) - 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 (x i): 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 (F i): Dùng để lựa chọn vật liệu chống lò điều khiển vách đá 11 Hệ số kiên cố đất đá xung quanh (f đ): Dùng để xác định phương pháp tốc độ đào lị, tính tốn chi phí đào lò 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 (H bd) - 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 lò, 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 (3.10) Công thức 3.10 cơng thức xác định chi phí bảo vệ lị đường lị có chiều dài thay đổi liên tục So sánh với trường hợp a, trị số r, l, t chi phí bảo vệ đường lị có chiều dài thay đổi liên tục nửa chi phí bảo vệ đường lị có chiều dài cố định Tương tự trường hợp công thức áp dụng r hàm số l t Tức tính đường lị đá nằm ngồi vùng ảnh hưởng 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 bỏ dần lị chợ khai thác 3.3.2.3 Khi đường lị có thời gian bảo vệ đoạn lò thay đổi Trong trường hợp chi phí bảo vệ đường lị tổng chi phí bảo vệ đoạn đường lị tương ứng với thời gian tồn R = rl1t1 + rl2t2 + + rlntn (3.11) Ví dụ: Tính chi phí bảo vệ lị thượng ( lị hạ ) mức khai thác loại bỏ dần khai thác hết tầng với sơ đồ chuẩn bị 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 lò thượng tầng rhnt; ( đồng ) Chi phí bảo vệ đoạn lị thượng tầng rh (n - 1) t ; ( đồng) Chi phí bảo vệ đoạn lò thượng tầng rht ; đồng Chi phí bảo vệ tồn lị thượng R = rhnt + rh (n -1 ) t + rh (n -2) t + + rht 51 R = rh nt ; đồng Trường 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 hướng dốc (lị dọc vỉa thơng gió loại bỏ dần đưa cột vào khai thác) Hình 3.4 Sơ đồ chuẩn bị lị thượng mức khai thác 3.3.3 Các yếu ảnh hưởng đến chi phí bảo vệ lị Có nhiều yếu tố: Loại đường lị, tính chất lý đất đá đường lò đào qua, diện tích tiết diện, tốc độ đào lị, tốc độ khai thác, chiều dài đường lị, hình dáng khung chống, phương pháp đào lò, loại vật liệu chống giữ, chiều dày, góc dốc vỉa, chiều sâu khai thác 3.3.3.1 Ảnh hưởng công tác khai thác Khi đường lò nằm khối than nguyên áp lực tương đối nhỏ ổn định chi phí bảo vệ nhỏ Khi phía đường lị nằm vùng khai thác áp lực tăng lên lớn Khi hai phía đường lị nằm vùng khai thác áp lực tăng lên rõ rệt Do để giảm chi phí bảo vệ cần bố trí đường 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 sau: Vị trí lị Than Khai thác phía 52 Khai thác hai phía Trụ bảo vệ Nguyên 15 20 3040 1520 3040 Dưới khối (m) (m) (m) (m) vùng ổn định Tỷ lệ 1,5 12 3.3.3.2 Ảnh hưởng tiết diện đường lò chiều sâu khai thác Qua khảo sát chi phí bảo vệ lò tỉ lệ thuận với tiết diện đường lò r = a + b s (3.12) Trong đó: a, b - Hệ số phụ thuộc vào hình dáng, kích thước tiết diện Khi khai thác xuống sâu áp lực xung quanh đường lị lớn dẫn đến chi phí bảo vệ đường lị tăng 3.4 Chi phí vận tải mỏ 3.4.1.Thành phần chi phí vận tải Chi phí vận tải mỏ gồm: - Chi phí khấu hao thiết bị vận tải (gồm phận, thiết bị điện thiết bị vận tải); - Chi phí lương (chính phụ) cơng nhân vận tải; - Chi phí lượng động lực (điện năng, khí nén, nhiên liệu ); - Chi phí vật liệu (dầu, mỡ ) Do quy cách, số lượng, 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 Phương pháp tính tốn chi phí vận tải 3.4.2.1 Chi phí vận tải ca Chi phí khấu hao thiết bị đ/ca (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 lương cơng nhân: Cl = ; đ/ca (3.14) Trong đó: Sli - Tiền lương phụ cấp cơng nhân vận tải thứ i; đ/công; m - Số công nhân vận tải; Chi phí lượng động lực: Cđ = 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: Cv = Svi = đ/ca (3.16) Trong đó: Svi - Chi phí vật liệu thứ i ; đ/ca Vvi - Lượng 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 chương 2, mục 2.1) 54 (3.17) Năng suất vận tải tàu điện ca ; T/ca Trong đó: tck - Thời gian vận tải chu kỳ (một chuyến) tck = l ( )+ ; phút/chu kì Công vận tải tàu điện ca: P = Q.l = ; t.m/ca Đơn giá vận tải tàu điện ( đ/t.m) q= đ/t.m Đặt : q' = Ta có q = q, + ; đ/t.m Quan hệ đơn giá vận tải (chi phí vận tải khống sản xa 1m) với quãng đường vận tải biểu diễn đồ thị Trong đó: q, - Chi phí khơng phụ thuộc vào qng đường vận tải; - Chi phí phụ thuộc vào quãng đường vận tải 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 quãng đường ( nhỏ) 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 đường 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 lượng Q1 Q2 phân bố không liên tục B C cách A l1 l2 hình vẽ Hình 3.6 Mối quan hệ chi phí vận tải vào khối lượng hàng vận tải đồng M= q,( Q1l1+ Q2l2 ) + q,, ( Q1+ Q2) Tương tự với khối lượng + Trong : (3.20) - Chi phí cho dịch chuyển đồn gng (cơng có ích) - Chi phí cho điều xe, bốc dỡ tải (cơng vơ ích) Tương tự trường 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 ; đ/T.m Đặt: ; đ/T.m q= ; đ/T.m (3.21) 3.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí vận tải - Quãng đường vận tải lớn chi phí vận tải (đơn giá vận tải; đ/T.m) giảm từ công thức chi phí vận tải khống sản mét tuân theo định luật hypebol - Khối lượng vận tải lớn thực tế đơn giá vận tải giảm ngược lại (vì khối lượng vận tải lớn thời gian tháo dỡ tải thiết lập đoạn gng () giảm giảm thời gian chu kỳ Năng suất công vận tải ca tăng) 3.5 Chi phí nước mỏ 3.5.1 Thành phần chi phí nước Thành phần chi phí nước mỏ gồm: - Chi phí khấu hao thiết bị nước (động cơ, máy bơm, đường ống ) - Chi phí lương (chính phụ) cơng nhân nước - Chi phí lượng, động lực - Chi phí vật liệu (dầu, mỡ ) Do hệ thống, thiết bị thoát nước, sơ đồ mở vỉa chiều sâu khai thác, lưu lượng nước ngầm trình độ tay nghề cơng nhân mỏ khác nên thành phần chi phí chiếm tỷ lệ khác Thơng thường mức độ giới hoá hệ thống thoát nước mỏ tương đối cao chi phí động lực thường chiếm tỷ lệ lớn khoảng từ 85 90% tổng chi phí nước 3.5.2 Phương pháp tính tốn chi phí nước 3.5.2.1 Chi phí khấu hao thiết bị 57 Ctb = Stbi Kkhi ; đ/năm (3.22) Trong đó: Stbi - Giá trị nguyên thuỷ thiết bị thứ i; đồng ; Kkhi - Tỷ lệ khấu hao thiết bị thứ i; %/ năm; m - Số lượng thiết bị hệ thống nước 3.5.2.2 Chi phí lượng cơng nhân Cn = Sli ; đ/năm (3.23) Trong đó: Sli - Tiền lương phụ cơng nhân nước thứ i;(đ/năm) ; m - Số cơng nhân nước 3.5.2.3 Chi phí lượng nước ; đ/năm (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 thường khơng tính cụ thể mà lấy từ (1 3) % tổng ba chi phí trên: Khi chi phí nước: Ctn = Ctb + Cl + Cđ + Cv , đ/năm (3.26) 3.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí nước Chiều cao thoát nước (H) lưu lượng thoát nước (Q) tăng chi phí lượng tăng tỉ lệ thuận cịn chi phí khác khơng tăng tăng khơng đáng kể chi phí để m3 nước 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 lương cơng nhân, chi phí lượng động lực chi phí vật liệu cách tính tốn tương tự Ở tính tốn chi phí lượng thơng gió Cơng suất quạt cần thiết tạo nên cần cung cấp lưu lượng gió cho mỏ (Q) khắc phục hạ áp (H) mỏ Nq = ; Kw.h (3.27) Trong đó: Q - Lưu lượng 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 = ; kG/m2 Trong đó: R - Sức cản mạng gió ; ( ); - Hệ số sức cản mạng gió; K = ( ); P - Chu vi đường lò; m; l - Chiều dài đường lò; m; S - Diện tích sử dụng đường lị; m2 Khi cơng thức (3.27)sẽ thành: Nq = ;Kwh Điện tiêu thụ năm cho trạm quạt thơng gió năm: N= ; Kwh/năm Chi phí điện thơng gió cho mỏ năm: kđ ; đ/năm 59 (3.28) Từ công thức ta thấy chi phí lượng thơng gió tăng lưu lượng thơng gió, chiều dài đường lị hệ số sức cản đường lò tăng diện tích tiết diện đường lị giảm Trong điều kiện an tồn cho phép lưu lượng thơng gió tiết diện đường lị đảm bảo u cầu để giảm chi phí lượng thơng gió cần tăng cường tu bảo dưỡng đường lò để giảm sức cản đường lò, cải tiến phương pháp thơng gió tránh rị gió, giảm chiều dài đoạn đường lị dẫn gió vơ ích Chú ý: Chi phí thơng gió thường 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 đường lò vận chuyển, trạm điện, trạm bơm, trạm cấp cứu, đường lò nối đáy giếng dùng để liên lạc giếng với lị vận chuyển Thể tích sân giếng phụ thuộc nhiều yếu tố: Công suất mỏ, số lượng giếng, vị trí giếng, số lượng khoảng cách vỉa than, số lượng, chủng loại thiết bị trục giếng, loại tàu điện sân giếng, hình dạng kích thước hầm trạm, lưu lượng nước ngầm Bằng phương pháp thống kê nhà khoa học đưa công thức thực nghiệm để xác định thể tích đường lị, hầm trạm sân giếng kể hầm bơm, hầm chứa nước trừ lò vận chuyển phạm vi sân giếng - Đối với sân giếng dạng thoi nhiều đường 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 - Cơng suất mỏ; triệu tấn/năm Kn - Hệ số thoát nước ( lưu lượng thoát nước 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 đường, thiết bị vận tải sân cơng nghiệp chi phí xây dựng kho bãi, trạm biến áp Chi phí xây dựng cơng trình sân cơng nghiệp chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: Phương pháp mở vỉa, phương pháp vận tải sân công nghiệp, sản lượng mỏ Trong sản lượng mỏ có ảnh hưởng lớn Sơ đồ bố trí, xây dựng cơng trình sân cơng nghiệp thường bố trí theo thiết kế mẫu thường chọn theo giá trị (B) định để khái tốn Chi phí xây dựng tổ hợp cơng nghệ sân cơng nghiệp lớn: Chi phí đầu tư chiếm 10% tổng dự tốn cịn chi phí khai thác chiếm khoảng 15% giá thành 3.9 Xác định tiết diện hợp lý đường lị để tổng chi phí đào lị, chi phí bảo vệ lị chi phí lượng thơng gió đạt nhỏ Qua khảo sát tính tốn tham số chi phí trên, nhận thấy tiết diện đường lị có mối quan hệ ảnh hưởng tới vài tham số chi phí 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 đường lò 3.9.1 Xây dựng quan hệ Ta cần xây dựng mối quan hệ tiết diện đường lị (S) với chi phí đào lị (K), chi phí bảo vệ lị (R) chi phí lượng thơng gió (Cđtg) Chi phí đào lị theo cơng thức (Chương 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 đường lò; đ/m3 l - Chiều dài đường lò; m Chi phí bảo vệ lị theo cơng thức (Chương 3, mục 3.3) R = r.l.t; đồng Theo kết nghiên cứu r S có mối quan hệ ; đ/m năm 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 công thức ta có R= ; đồng Chi phí lượng thơng gió: Cđtg = ; đồng Vậy tổng chi phí đào lị, bảo vệ lị chi phí lượng thơng gió có quan hệ với tiết diện đường lị (S) là: F(s) = k +R + Cđtg = F(s) = l (ko + ) Đặt F(s) = lf(s) Theo yêu cầu đặt để tổng chi phí đào lị, chi phí bảo vệ lị chi phí lượng thơng gió nhỏ nghĩa F(s) min, mặt khác l = const nên giá trị S làm cho f(s) F(s) Như toán trở xác định giá trị tiết diện đường lò (S) để hàm f(s) Trong (3.33) 3.9.2 Xác định tiết diện đường lị hợp lý 3.9.2.1 Phương pháp giải tích Trước hết xác định quan hệ chu vi tiết diện lò Đặt P = c Trong đó: c - Hệ số phụ thuộc hình dáng đường lị (khơng phụ thuộc vào kích thước) - Đường lị có tiết diện hình vng (cạnh a) 4a = c - Đường lị có tiết diện hình trịn (bán kính r) .r = c c= 3,544 - Đường lị có tiết diện vịm tâm: c = 3,8 - Đường lị có tiết diện hình thang: c= 4,1 4,2 62 Thay giá trị P = c vào cơng thức (3.33) ta có: Lấy đạo hàm bậc theo S cho không S0 = 3.9.2.2 Phương pháp đồ thị Vẽ đồ thị f(s) = (ko + Số hạng 1: Đường thẳng qua ( gốc toạ độ ) Số hạng 2: Đường cong hypebol Cộng toạ độ đường f(s) Từ đồ thị xác định f(S0) để xác định S0 Hình 3.7 Đồ thị xác định tiết diện đường lò hợp lý Sau tìm tiết diện đường lị (S 0) hợp lý phải kiểm tra theo điều kiện thơng gió vận tải (kiểm tra kích thước theo điều kiện an tồn cho phép) Câu hỏi ơn tập Chương Các tham số chi phí sử dụng nghiên cứu thiết kế mỏ? 63 Xác định chi phí đào lị? Xác định chi phí bảo vệ lị? Xác định chi phí vận tải mỏ? Xác định chi phí nước mỏ? Xác định chi phí thơng gió mỏ? Xác định kích thước hợp lý tiết diện đường lò để tổng chi phí đào lị, bảo vệ lị, chi phí lượng thơng gió nhỏ nhất? Một ruộng mỏ có vỉa đơn góc dốc 150 với chiều dài theo phương 2000m cách mặt đất 70m 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 r c đồng/m.năm; chi phí bảo vệ 1m giếng phụ năm r p đồng/m.năm; chi phí bảo vệ lị lị dọc vỉa làm nhiệm vụ vận tải r dvt đồng/m.năm; chi phí bảo vệ lị dọc vỉa làm nhiệm vụ thơng gió r dtg đồng/m.năm, thời gian khai thác hết tầng năm Tính chi phí bảo vệ giếng, chi phí bảo vệ đường lị dọc vỉa Tính tốn chi phí bảo vệ giếng nghiêng trong trường 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 r c đồng/m.năm; chi phí bảo vệ 1m giếng phụ năm r p 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 lị hạ năm rh đồng/ m.năm 10 Tính tổng chi phí bảo vệ lò dọc vỉa sử dụng hệ thống khai thác chia cột dài theo phương làm nhiệm vụ vận tải cho tầng làm nhiệm vụ thơng gió cho tầng bỏ dần q trình khai thác biết: chiều dài đường lị 900m, thời gian khai thác hết tầng năm, chi phí bảo vệ lị làm nhiệm vụ vận tải rvt đồng/m.năm, làm nhiệm vụ thơng gió rtg đồng/m.năm 11 Tính chi phí bảo vệ lị dọc vỉa thơng gió hệ thống khai thác chia cột dài theo phương bỏ dần trình khai thác biết: chiều dài đường lò 1200m, thời gian khai thác hết tầng năm, chi phí bảo vệ lị rtg đồng/m.năm 64 12 Tính tốn chi phí bảo vệ giếng nghiêng trong trường 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 r c 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 ... phương trình ta tìm giá trị hệ số: b= a= Để đơn giản tránh 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 - - - - - - - - - - - - - - -. .. triển mỏ tương 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. .. vụ cho trình Thiết kế mỏ? Cơ sở pháp lý làm để thiết kế mỏ? Trình tự cách lập hồ sơ sử dụng tài liệu thiết kế? Cách trình bày nội dung vẽ thiết kế? Lựa chọn phương án để thiết kế cải tạo mỏ? 22