Giáo trình Nguyên lí thiết kế mỏ hầm lò

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 - Trình bày giải pháp thơng gió đƣợc lựa chọn thiết kế sở Tính tốn kiểm tra lƣu lƣợng, hạ áp mỏ cho hộ tiêu thụ, tồn mỏ giai đoạn đạt cơng suất thiết kế giai đoạn thơng gió khó khăn - Lựa chọn quạt gió (số lƣợng, chủng loại, cơng suất động cơ, ) cho khu vực toàn mỏ Xác định điểm làm việc liên hợp quạt Chƣơng 11 Kỹ thuật an toàn 11.1 An toàn khai thác mỏ - Nêu giải pháp đảm bảo an toàn cho cơng trình lân cận (trên mặt đất/ dƣới hầm lò); giải pháp chủ động phòng tránh tác động gây an toàn dự án khác lân cận (nếu có) - Giải pháp phịng chống nƣớc mặt, chống bục nƣớc vào hầm lò mặt mỏ - Tính tốn thiết kế liệt kê cơng trình, thiết bị an tồn (nếu có) 11.2 An tồn cơng tác chế biến khống sản (nếu có) - Nêu giải pháp kỹ thuật an tồn chế biến khống sản - Tính tốn thiết kế liệt kê cơng trình, thiết bị đảm bảo cho cơng tác an tồn (nếu có) 11.3 Giải pháp phịng chống cháy, nổ - Trình bày giải pháp đảm bảo an tồn phịng chống cháy nổ cho hạng mục cơng trình hầm lị cơng trình mặt mỏ (bao gồm chế biến khoáng sản) Nêu cụ thể giải pháp kỹ thuật an tồn, phịng chống cháy nổ hầm lị: chống nổ khí nổ bụi, cháy mỏ - Tính tốn, liệt kê số lƣợng, quy cách, kết cấu hạng mục cơng trình, thiết bị phịng cháy, phịng nổ 11.4 Tổ chức cấp cứu mỏ Nêu cụ thể phƣơng án tổ chức lực lƣợng cấp cứu mỏ liệt kê trang thiết bị cấp cứu mỏ cần thiết Chƣơng 12 Tháo khơ nƣớc khai trƣờng 12.1 Tháo khơ khai trƣờng Nêu giải pháp tính tốn khối lƣợng chi tiết cơng trình tháo khơ nƣớc mặt (san lấp hố sụt lún, xây dựng đập chắn nƣớc, hào thoát nƣớc để dẫn 157 nƣớc ngồi khai trƣờng ) tháo khơ sơ nƣớc từ thân khoáng sàng (nếu cần thiết) 12.2 Thoát nƣớc khai trƣờng Trên sở tính tốn lƣu lƣợng nƣớc chảy vào mỏ, lựa chọn giải pháp sơ đồ nƣớc hợp lý cho mỏ; tính chọn số lƣợng bơm (trạm bơm chính, trạm bơm khu vực) thơng số cần thiết hệ thống bơm nƣớc (đƣờng kính ống dẫn, lƣu lƣợng nƣớc cần thốt, chiều dài hầm bơm, chiều rộng hầm bơm v.v.) Chƣơng 13 Tổ hợp công nghệ mặt mỏ Lựa chọn giải pháp, sơ đồ nhận khoáng sản đƣợc khai thác từ mỏ đƣa đƣa khoáng sản đến điểm chuyển tải đến khu vực chế biến khoáng sản, vận tải đất đá thải bãi thải, vận chuyển nguyên vật liệu, ngƣời thiết bị đào lò, khai thác vào mỏ (kể vật liệu chèn lấp lị) Chƣơng 14 Cơng tác chế biến khống sản (nếu có) 14.1 Đặc tính, chất lƣợng khoáng sản đƣa vào chế biến Nêu chất lƣợng quặng nguyên khai, tiêu nguyên tố, đặc tính kỹ thuật khoáng sản, thành phần độ hạt… để xác định tính khả tuyển chế biến 14.2 Giải pháp chế biến khống sản - Mơ tả cơng nghệ, quy trình cơng nghệ, thiết bị đƣợc lựa chọn thiết kế sở giải pháp thi cơng xây dựng cơng trình nhà máy/phân xƣởng tuyển, chế biến khống sản - Tính tốn thơng số kỹ thuật tiêu cơng nghệ tuyển, chế biến khống sản - Tính tốn thiết kế móng, kết cấu chịu lực hạng mục cơng trình tuyển, chế biến khống sản - Tính tốn nhu cầu nƣớc cân nƣớc cho tuyển quặng - Liệt kê công trình, quy cách thiết kế; thiết bị thơng số kỹ thuật chủ yếu thiết bị công nghệ tuyển, chế biến khoáng sản 14.3 Khối lƣợng, chất lƣợng sản phẩm sau chế biến Trên sở công nghệ áp dụng, tính tốn khối lƣợng, chất lƣợng loại sản phẩm sau chế biến 14.4 Cân sản phẩm 158 Trên sở kết tính tốn, lập bảng cân sản phẩm: khối lƣợng, chất lƣợng sản phẩm chính, sản phẩm kèm, khối lƣợng đất đá thải, quặng thải Chƣơng 15 Chèn lấp lị (nếu có) 15.1 Xác định nhu cầu vật liệu chèn Xác định nhu cầu, khối lƣợng vật liệu chèn lấp lò, nguồn cung cấp phƣơng án vận chuyển vào hầm lò để thực chèn lấp lò 15.2 Phƣơng pháp chèn lấp lị Mơ tả phƣơng pháp chèn lấp lị lựa chọn Thiết kế sở Trên sở vị trí, khu vực sử dụng giải pháp chèn lấp lò, lập sơ đồ cung cấp vật liệu chèn lò Chƣơng 16 Các phân xƣởng phụ Chƣơng trình sản xuất quy mơ xây dựng Lựa chọn thiết bị cơng trình phụ trợ thành phần (nhƣ khối sửa chữa kho tàng, kho thiết bị, vật liệu, phụ tùng, dầu mỡ, kho thiết bị chống, thiết bị cồng kềnh xƣởng gia cơng chống; khối kiểm tu gng bơi trơn v.v ) nhằm đồng dây chuyền sản xuất theo phƣơng án công nghệ mỏ lựa chọn Lập luận, xem xét việc thành lập phân xƣởng sản xuất kinh doanh sản phẩm phụ khác gắn liền với sản phẩm khai thác mỏ (nếu có) Chƣơng 17 Cung cấp điện trang bị điện - Tính tốn phụ tải, tiêu, tiêu hao điện nêu giải pháp chi tiết cung cấp điện cho toàn mỏ - Tính tốn thiết kế phần cung cấp điện cho hạng mục có liệt kê thiết bị, vật liệu chi tiết phần cung cấp điện hạng mục dây chuyền công nghệ Chƣơng 18 Thông tin liên lạc tự động hố - Tính tốn thiết kế nêu giải pháp chi tiết hệ thống thông tin liên lạc cho toàn mỏ; liệt kê thiết bị, vật liệu hệ thống thơng tin liên lạc - Tính toán thiết kế nêu giải pháp chi tiết hệ thống tự động hoá cho mỏ (hệ thống giám sát cảnh báo khí mê tan; hệ thống tự động hố dây chuyền cơng nghệ …); liệt kê thiết bị, vật liệu hệ thống tự động hoá (nếu có) Chƣơng 19 Cung cấp khí nén Xác định nhu cầu khí nén chọn giải pháp cung cấp khí nén hợp lý 159 Chƣơng 20 Kiến trúc - xây dựng Các giải pháp kiến trúc, xây dựng cơng trình mặt đất khối lƣợng cơng trình Các giải pháp phịng chống cháy, thơng gió, chiếu sáng điều hoà nhiệt độ (nếu cần thiết), v.v Chƣơng 21 Cung cấp nƣớc, thải nƣớc cấp nhiệt 21.1 Cung cấp nƣớc Nêu giải pháp tính tốn chi tiết thơng số kỹ thuật hệ thống cung cấp nƣớc sinh hoạt, sản xuất, chữa cháy… 21.2 Thải nƣớc Nêu giải pháp xử lý thải loại nƣớc bẩn từ hầm lò, sân cơng nghiệp cơng trình khác mặt mỏ mơi trƣờng tính tốn thơng số kỹ thuật hệ thống thải, xử lý nƣớc thải 21.3 Cung cấp nhiệt Nêu giải pháp cung cấp nhiệt cho nhu cầu sinh hoạt nhƣ tắm, giặt, sấy, … Chƣơng 22 Tổng mặt vận tải mỏ 22.1 Tổng mặt - Xác định công năng, quy mô cơng trình xây dựng mặt đất phƣơng án bố trí tổng mặt bằng: mặt chung tồn mỏ, mặt sân công nghiệp, mặt phục vụ phụ trợ - Thiết kế chi tiết hạng mục hạ tầng kỹ thuật (phần mặt bằng) gồm: San mặt bằng, cơng trình bảo vệ mặt (hệ thống đê đập bảo vệ bãi thải, tƣờng kè tƣờng chắn bảo vệ mặt bằng, v.v ), hệ thống thoát nƣớc mặt, hệ thống đƣờng nội sân bãi mặt 22.2 Vận tải ngồi - Tính tốn khối lƣợng vận tải ngồi: Vận chuyển khống sản ngun khai, sản phẩm (tinh quặng, than sạch, sản phẩm chế biến khác, nguyên vật liệu, vận tải ngƣời, vận tải đất đá thải, - Thiết kế hệ thống vận tải ngồi: vận tải tơ, băng tải, đƣờng sắt, đƣờng thủy, - Đề xuất phƣơng án kết nối với hệ thống đƣờng giao thơng khu vực Chƣơng 23 Tổ chức xây dựng 23.1 Tổ chức xây dựng mặt 160 - Nêu khối lƣợng xây lắp cơng trình mặt mỏ - Phƣơng án tổ chức xây dựng hạng mục cơng trình: Thiết bị nhân lực thi công xây lắp, đơn vị thi công, cung cấp vật liệu xây dựng, nguồn cung cấp điện, cung cấp nƣớc - Thời gian lịch trình xây dựng 23.2 Tổ chức xây dựng hầm lò - Nêu khối lƣợng xây lắp hạng mục hầm lị - Giải pháp kỹ thuật thi cơng xây dựng cơng trình hầm lị: cơng nghệ đào chống lị, cơng tác thơng gió, vận tải, nƣớc, cung cấp điện, cung cấp nén phục vụ thi công, tiến độ đào lị - Thời gian lịch trình thi công xây dựng Chƣơng 24 Bảo vệ, cải tạo phục hồi mơi trƣờng 24.1 Bảo vệ mơi trƣờng Nêu tóm tắt nội dung bảo vệ mơi trƣờng q trình khai thác mỏ chế biến khoáng sản Báo cáo đánh giá tác động mơi trƣờng đƣợc cấp có thẩm quyền phê duyệt 24.2 Cải tạo phục hồi môi trƣờng Nêu tóm tắt giải pháp cụ thể, quy trình khối lƣợng cải tạo phục hồi môi trƣờng dự án Phƣơng án cải tạo phục hồi môi trƣờng đƣợc cấp có thẩm quyền phê duyệt 25.3 Cơng trình bảo vệ mơi trƣờng - Mơ tả quy cách, tính tốn kết cấu hạng mục cơng trình bảo vệ mơi trƣờng - Liệt kê cơng trình thiết bị bảo vệ môi trƣờng Chƣơng 25 Tổ chức quản lý sản xuất bố trí lao động 25.1 Sơ đồ quản lý sản xuất Xây dựng sơ đồ quản lý điều hành tổ chức phòng ban đơn vị sản xuất 25.2 Biên chế lao động Trên sở định mức định biên công việc, xây dựng biên chế lao động cho phận trực tiếp, gián tiếp, phục vụ phù hợp mơ hình quản lý, quy mô sản xuất 25.3 Năng suất lao động 161 Tính tốn suất lao động dây chuyền sản xuất tồn mỏ/ dự án Bảng tổng hợp tiêu chủ yếu thiết kế kỹ thuật: Các tiêu chủ yếu gồm có: Hệ thống khai thác, cơng nghệ khai thác, cơng nghệ đào chống lị, cơng nghệ tuyển, chế biến (nếu có), sản lƣợng khống sản nguyên khai, sản lƣợng sản phẩm chế biến, hệ số thu hồi sản phẩm có ích, tổn thất khai thác công nghệ, tỷ lệ quặng thải, suất lao động, phƣơng pháp thơng gió, vận tải, nƣớc, tiêu tiêu sử dụng nguyên vật liệu chính,năng lƣợng tiêu khác TẬP II BẢN VẼ THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TR NH MỎ HẦM LÕ (Bao gồm không giới hạn vẽ đây) TT I II Số ký hiệu Tên vẽ (*) Phần địa chất Bình đồ tính trữ lƣợng khoáng sản thân khoáng, tỷ lệ 1/1.000 1/2.000 hay 1/5.000 Các mặt cắt địa chất đặc trƣng, tỷ lệ 1/1.000 1/2.000 hay 1/5.000 Phần khai thác Bản đồ vị trí mỏ, tỷ lệ 1/5.000 1/10.000 hay 1/25.000 Ranh giới khai trƣờng vị trí cửa lò (tỷ lệ 1/1.000 1/2.000 1/5.000) Sơ đồ mở vỉa; bình đồ mức khai thác; mặt cắt qua giếng, qua xuyên vỉa chính; mặt cắt qua giếng thơng gió (tỷ lệ 1/1.000 1/2.000) Sơ đồ hệ thống đƣờng lò chuẩn bị thân quặng (tỷ lệ 1/1.000 1/2.000) Lịch khai thác (trữ lƣợng địa chất, nguyên khai, công suất lò chợ, thời gian huy động) 162 Số tờ Sơ đồ hệ thống khai thác hộ chiếu cơng nghệ khai thác áp dụng Sơ đồ thơng gió mỏ năm đạt công suất thiết kế sơ đồ thơng gió năm mỏ khai thác khó khăn (tỷ lệ 1/1.000 1/2.000 1/5.000) III Phần xây dựng cơng trình ngầm mỏ Hệ thống đƣờng lò lịch đào lò xây dựng bản: Tiết diện đƣờng lò chủ yếu (tỷ lệ 1/500 1/1.000) Bản vẽ sơ đồ sân ga hầm trạm đáy giếng theo phƣơng án công nghệ (tỷ lệ 1/500 1/1.000) Hộ chiếu đào chống lò (các giếng, sân ga, đƣờng lò xuyên vỉa đá, quặng (than), thƣợng ) IV Phần chế biến khống sản (nếu có) Bản đồ mặt Nhà máy chế biến khoáng sản, tỷ lệ 1/2.000 Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền máy móc, thiết bị chế biến khoáng sản Sơ đồ nguyên lý định tính, định lƣợng dây chuyền chế biến khống sản Bản đồ kiến trúc kết cấu phân xƣởng V Phần khí vận tải Bản vẽ bố trí mặt bằng, mặt cắt cơng nghệ (thiết bị) nhà xƣởng phục vụ khai thác mỏ, chế biến khống sản (nếu có) Sơ đồ ngun lý cung cấp khí nén (nếu có) Bình đồ, trắc dọc, trắc ngang tuyến 163 đƣờng hệ thống vận tải liên tục (nếu có) VI Phần thoát nƣớc mỏ, cấp thải nƣớc Mặt bằng, mặt cắt hệ thống bơm nƣớc hầm lị khai trƣờng, mức khai thác giai đoạn xây dựng bản, đạt công suất thiết kế VII VIII Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt hệ thống cấp thải nƣớc Phần xây dựng Bản vẽ mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt, chi tiết móng cơng trình kiến trúc xây dựng Bản vẽ bố trí hệ thống phịng cháy chữa cháy Phần cung cấp điện, thơng tin liên lạc tự động hóa Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện toàn mỏ; sơ đồ nguyên lý cung cấp điện hầm lò Mặt cung cấp điện hầm lò Lập thiết kế vẽ hạng mục cung cấp điện: tuyến đƣờng điện 110kV, 35kV, 6kV, trạm biến áp trung gian, trạm phát điện điêzen … (nếu có) Sơ đồ hệ thống thơng tin liên lạc tồn mỏ, hầm lò Sơ đồ khối hệ thống tự đơng hố; mặt bố trí hệ thống tự động hố hầm lị (nếu có) IX Phần mặt Bản đồ mặt sân công nghiệp mỏ nhà máy chế biến (nếu có) (tỷ lệ 1/500 1/1.000 hay 1/2.000) Bản đồ tổng mặt mỏ (tỷ lệ 1/2.000 164 1/5.000 hay 1/10.000) Phần môi trƣờng X Các đồ khôi phục môi trƣờng khu vực bãi thải theo giai đoạn, tỷ lệ 1/1.000 1/2.000 (nếu có) Bản đồ hồn thổ khơng gian khai thác, tỷ lệ 1/1.000 1/2.000 (mỏ VLXD 1/5.000) Mặt bằng, mặt cắt kết cấu cơng trình bảo vệ mơi trƣờng (*) Số ký hiệu vẽ đảm bảo tính thống nhất, thuận tiện tìm kiếm tra cứu, thực theo mẫu quy định Phụ lục 27 ban hành kèm theo Thơng tư TẬP III DỰ TỐN XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Các dự tốn xây dựng cơng trình dự tốn cơng trình Phần thuyết minh Nêu pháp lý sở lập dự tốn xây dựng cơng trình Phần dự tốn - Xác định khối lƣợng xây dựng hạng muc cơng trình theo thiết kế - Xác định đơn giá dự tốn xây dựng cơng trình - Lập khoản mục chi phí dự tốn xây dựng cơng trình theo quy định quản lý chi phí đầu tƣ xây dựng hành - Tổng hợp dự toán xây dựng cơng trình tồn dự án TẬP IV LIỆT KÊ THIẾT BỊ VẬT LIỆU CHỦ YẾU Lập liệt kê thiết bị vật liệu theo cơng trình tổng liệt kê thiết bị vật liệu thiết kế (nếu có) 165 TÀI LIỆU THAM KHẢO Chính phủ (2015), Nghị định số 59/2015/NĐ-CP; ngày 18 tháng năm 2015, Quản lý dự án đầu tư xây dựng, Hà nội Bộ Công Nghiệp (2007), Thông tư số: 03/2007/BCN; ngày 18 tháng năm 2007, Hướng dẫn lập, thẩm định phê duyệt Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mỏ khống sản rắn, Hà Nội Bộ Cơng Thƣơng (2016), Thông tư số: 26/2016/TT-BCT; ngày 30 tháng 11 năm 2016, Quy định nội dung lập, thẩm định phê duyệt dự án đầu tư xây dựng, thiết kế xây dựng dự tốn xây dựng cơng trình mỏ khống sản, Hà Nội Bộ Công thƣơng (2011), Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia an toàn khai thác than hầm lò QCVN01: 2011BCT, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2017), Thông tư số 60/2017/TT-BTNMT; ngày 08 tháng 12 năm 2017, Quy định phân cấp trữ lượng tài nguyên khoáng sản rắn Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 220:1966 Hệ thống quản lý vẽ - Các loại vẽ tài liệu kỹ thuật Ủy ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nƣớc ban hành Lê Nhƣ Hùng (1993), Giáo trình Thiết kế mỏ Hầm lò, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Lê Nhƣ Hùng (2000), Nguyên lý thiết kế mỏ Hầm lị, Nxb Giao thơng vận tải, Hà Nội Nhâm Văn Tốn, Tốn kinh tế, Nxb Giao thơng vận tải, Hà Nội 10 Nguyễn Văn Vớ (2010), Giáo trình Ngun lý thiết kế mỏ Hầm lị, Đại học Cơng Nghiêp Quảng Ninh 11 Phạm Ngọc Huynh, Nguyễn Văn Vớ, Phạm Đức Thang (2013), Giáo trình Mở vỉa khai thác than hầm lị, Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh 12 Hoàng Văn Nghị, Phạm Ngọc Huynh, Phạm Đức Thang (2013), Giáo trình Thơng gió nước mỏ hầm lị, Đại học công nghiệp Quảng Ninh 13 Бурчаков А.С, Малкин А.С, Устинов М.И (1985), Проектирование шахт, Недр 14 Гузеев А.Г (1987) Проектирование и строительство горных предприятий, Недр 166 15 Мельник В.В., Виткалов В.Г (2015), Технология горного производства Часть I Из-во “ Горное дело “ООО” Киммерийский центр” 16 Шпургалов Ю.А (2012), Проектирование рудников и шахт, БНТУ, Миск 17 Шестаков В.А (2002), Проектирование рудников , Недр 18 Xu Yong Qi (1999), Mei kuang kai cai xue, Zhong Guo Kuang ye Da xue Chu ban she.( Tiếng Trung Quốc ) 167 MỤC LỤC Tên mục Trang Lời nói đầu Bài mở đầu Chƣơng KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THIẾT KẾ MỎ 1.1 Những thông tin cần thiết cho thiết kế mỏ 1.1.1 Các thông tin điều kiện mỏ - địa chất 1.1.2 Những thông tin kỹ thuật sản xuất công nghệ 11 1.1.3 Các thông tin kinh tế - xã hội 14 1.2 Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi báo cáo nghiên cứu khả thi 15 1.2.1 Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi 15 1.2.2 Báo cáo nghiên cứu khả thi khai thác hầm lị mỏ khống sản 16 1.3 Thiết kế khai thác hầm lị mỏ khống sản 17 1.4 Cách lập hồ sơ sử dụng tài liệu thiết kế 20 1.4.1 Cách lập hồ sơ 20 1.4.2 Sử dụng tài liệu thiết kế 20 1.5 Cách lập vẽ thiết kế 21 1.5.1 Trình tự lập vẽ 21 1.5.2 Cách bảo quản vẽ 21 1.6 Thiết kế cải tạo mỏ 21 Chƣơng 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MỎ 23 2.1 Khái quát chung phƣơng pháp nghiên cứu thiết kế mỏ 23 2.2 Phƣơng pháp giải tích 24 2.2.1 Lập phƣơng trình 24 2.2.2 Giải phƣơng trình 26 2.2.3 Khảo sát mức độ tin cậy kết tính tốn 29 2.2.4 Những ý sử dụng phƣơng pháp giải tích 32 2.3 Phƣơng pháp phƣơng án 32 2.4 Phƣơng pháp biểu đồ 35 2.5 Phƣơng pháp thống kê - dự báo 36 2.6 Một số phƣơng án nghiên cứu khác 40 168 2.6.1 Phƣơng pháp quy hoạch động 40 2.6.2 Phƣơng pháp mơ hình tốn kinh tế 42 Chƣơng 3: XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CHI PHÍ CHÍNH CỦA MỎ 45 3.1 Khái quát chung tham số chi phí mỏ 45 3.2 Chi phí đào lị 45 3.2.1 Thành phần chi phí đào lị 46 3.2.2 Phƣơng pháp tính tốn chi phí đào lị 46 3.2.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí đào lị 47 3.3 Chi phí bảo vệ lị 49 3.3.1.Thành phần chi phí bảo vệ lị 49 3.3.2 Phƣơng pháp tính tốn chi phí bảo vệ lị 50 3.3.3 Các yếu ảnh hƣởng đến chi phí bảo vệ lị 52 3.4 Chi phí vận tải mỏ 53 3.4.1.Thành phần chi phí vận tải 53 3.4.2 Phƣơng pháp tính tốn chi phí vận tải 53 3.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí vận tải 57 3.5 Chi phí nƣớc mỏ 57 3.5.1 Thành phần chi phí nƣớc 57 3.5.2 Phƣơng pháp tính tốn chi phí thoát nƣớc 57 3.5.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí nƣớc 58 3.6 Chi phí thơng gió mỏ 59 3.7 Chi phí đào sân giếng 60 3.8 Chi phí xây dựng mặt sân cơng nghiệp 61 3.9 Xác định tiết diện hợp lý đƣờng lò để tổng chi phí đào lị, chi phí 61 bảo vệ lị chi phí lƣợng thơng gió đạt nhỏ Chƣơng XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MỎ 66 4.1 Công suất mỏ 66 4.1.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến công suất mỏ 66 4.1.2 Phƣơng pháp xác định công suất mỏ 67 4.2 Tuổi mỏ – giai đoạn phát triển mỏ 69 4.2.1 Tuổi mỏ 69 169 4.2.2 Các giai đoạn phát triển mỏ 70 4.3 Xác định kích thƣớc tối ƣu ruộng mỏ 72 4.3.1 Đặt vấn đề 72 4.3.2 Xây dựng phƣơng trình hàm mục tiêu 75 4.3.3 Khảo sát hàm mục tiêu 79 4.4 Xác định số ruộng mỏ khống sàng có kích thƣớc theo phƣơng 84 hữu hạn 4.5 Xác định kích thƣớc hợp lý ruộng mỏ biết công suất tuổi 86 mỏ 4.6 Xác định chiều cao mức hợp lý 91 3.6.1 Phƣơng pháp định mức 91 4.6.2 Phƣơng pháp giải tích 92 4.7 Lựa chọn vị trí tƣơng đối đƣờng lò dọc vỉa vận chuyển 99 4.7.1 Xác định vị trí tƣơng đối đƣờng lò dọc vỉa vận chuyển đá 99 trụ so với vỉa than 4.7.2 Lựa chọn phƣơng án bố trí lò dọc vỉa vận chuyển đá 101 than 4.8 Lập lịch trình thi cơng cơng trình mỏ 103 4.9 Lập kế hoạch khai thác 106 Chƣơng THIẾT KẾ KHU KHAI THÁC 113 5.1 Xác định công suất khu khai thác 113 5.1.1 Khái quát chung 113 5.1.2 Phƣơng pháp xác định công suất khu khai thác 114 5.1.3 Kiểm nghiệm công suất khu khai thác 116 5.2 Phân chia khu khai thác 117 5.2.1 Xác định kích thƣớc khu khai thác 117 5.2.2 Chiều dài theo hƣớng dốc tầng, phân tầng 121 5.3 Xác định hệ thống sản xuất 127 5.3.1 Hệ thống vận tải 127 5.3.2 Hệ thống thơng gió 129 5.4 Lựa chọn phƣơng án khai thông chuẩn bị khu khai thác 129 170 Chƣơng LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ SÂN GA HẦM TRẠM KHU 130 KHAI THÁC 6.1 Khái niệm 130 6.2 Sân ga phía khu khai thác 131 6.3 Sân ga khu khai thác 134 6.4 Sân ga phía dƣới khu khai thác 135 6.5 Thiết kế họng sáo rót than 136 6.6 Thiết kế trạm biến khu khai thác 140 Phụ lục 143 Phụ lục 01 (Trích phụ lục Thơng tƣ 26/2016/TT-BCT) 143 Phụ lục 02 (Trích phụ lục Thơng tƣ 26/2016/TT-BCT) 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 166 MỤC LỤC 168 171 ... 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. .. cho q 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 phƣơng án để thiết kế cải tạo mỏ? 22... điểm bắt đầu thiết kế, phần khác đƣợc hình thành trình thiết kế Vì vậy, kết tốn thiết kế số liệu ban đầu để giải toán thiết sau Khi thiết kế mỏ, nhóm cán kỹ thuật, chuyên gia thiết kế cần hoàn