ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MỎ HẦM LÒ

II.2 Mở vỉa II.2.1 Khái quát chung - Mở vỉa khoáng sản hay ruộng mỏ là việc đào các đường lò từ mặt đất tớivỉa khoáng sản có ích trong lòng đất và từ các đường lò đó đảm bảo khả năngđào

MỤC LỤC

CHƯƠNG II MỞ VỈA VÀ CHUẨN BỊ RUỘNG MỎ

CHƯƠNG III KHAI THÁC

CHƯƠNG IV THÔNG GIÓ MỎ

IV.7 Tính lưu lượng gió cho lò chợ dự phòng 19

Sinh viên: Lê Mạnh Quyền 1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản Ngành khai thác thanchiếm vị trí rất quan trọng Như chúng ta biết để khai thác than thì thường ápdụng hai phương pháp khai thác: lộ thiên hoặc hầm lò, tuỳ thuộc vào điều kiệnđịa chất, điều kiện kỹ thuật, tình hình kinh tế xã hội của từng vùng, từng khuvực chứa than mà ta áp dụng hình thức khai thác cho phù hợp Vì vậy môn họcThiết kế hầm lò không thể thiếu được trong quá trình đào tạo các kỹ sư khai thác

mỏ trong trường ĐH Mỏ - Địa chất Do đó để cho các học viên nắm vững kiếnthức về chuyên môn hầm lò thì việc làm đồ án môn học là điều cần phải làm đốivới mỗi một sinh viên ngành khai thác mỏ

Sau khi kết thúc môn học thiết kế mỏ hầm lò em được thầy PGS.TS

Trần Văn Thanh giao cho đề số 13 về thiết kế mở vỉa và khai thác cho các Vỉa

than Được sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của PGS.TS Trần Văn Thanh em đã

hoàn thành đồ án môn học của mình

Do trình độ thực tế và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án môn học của

em không thể tránh khỏi những khiếm khuyết Em mong các thầy và các bạnđồng nghiệp chỉ bảo cho em để em được hoàn thiện thêm đồ án và kiến thức chobản thân

Để hoàn thành được đồ án môn học em xin chân thành cảm ơn thầy

PGS.TS Trần Văn Thanh và chúc thầy, và gia đình luôn mạnh khoẻ!

Quảng Ninh, ngày tháng 05 năm 2014

Sinh viên

Lê Mạnh Quyền

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU MỎ I.1 Nhiệm vụ thiết kế

- Đồ án được giao thiết kế mở vỉa và khai thác cho cụm vỉa than bằng phương pháp khai thác hầm lò

- Thực hiện thiết kế khai thác cho vỉa V2

I.2 Ranh giới khu vực thiết kế

Ruộng mỏ thiết kế có chiều dài theo phương 2.000m, độ sâu thiết kế từ mức +150 ÷ -50 m

I.3 Đặc điểm địa chất khu vực thiết kế

Trong ruộng mỏ gồm 5 vỉa:

- Vỉa V1 có góc dốc biến đổi từ 300 ÷ 350, chiều dày vỉa biến đổi từ 2 ÷ 3m

- Vỉa V2 có góc dốc biến đổi từ 300 ÷ 350, chiều dày vỉa biến đổi từ 4 ÷ 5m Đây cũng là vỉa đồ án thực hiện thiết kế đào lò và khai thác

- Vỉa V3 có góc dốc biến đổi từ 500 ÷ 600, chiều dày vỉa biến đổi từ 7 ÷ 8m

- Vỉa V4 có góc dốc biến đổi từ 600 ÷ 700, chiều dày vỉa biến đổi từ 2 ÷ 3m

- Vỉa V5 có góc dốc biến đổi từ 500 ÷ 600, chiều dày vỉa 10m

- Với đặc điểm các vỉa than không chứa đá kẹp, không xuất hiện các phay,đứt gãy, góc dốc của các vỉa than ổn định do vậy các vỉa than thuộc loại đơn giản

- Than không có tính tự cháy

- Than có độ kiên cố f = 2, tỷ khối của than 1,55 tấn/m3

I.4 Trữ lượng than khu vực thiết kế

I.4.1 Trữ lượng địa chất

Công thức tính:

i i i i

Si : Kích thước theo phương của ruộng mỏ, S = 2.000 (m)

γi : Tỉ khối của than γ = 1,55 T/m3

Hi : Chiều dài theo hướng dốc của các vỉa than

Hi =

H: Chiều sâu thẳng đứng của các vỉa than, H = 200 (m)

α: Góc cắm của vỉa

Ta có bảng tính trữ lượng địa chất cho từng vỉa như sau:

Sinh viên: Lê Mạnh Quyền 3

Bảng 1: Bảng tớnh trữ lượng địa chất cỏc vỉa than Tờn vỉa

Chiểu dày trung bỡnh (m)

Gúc dốc trung bỡnh

Chiờ̀u dài theo phương (m)

Chiờ̀u sõu thẳng đứng (m)

Trữ lượng địa chất (tấn)

- tkt: Tổn thất trong quá trình khai thác (phụ thuộc vào việc lựa chọn

hệ thống khai thác, phơng pháp khấu than, mất mát do để lại than ởtrụ, vách vỉa, than nằm lại ở chân vì chống, mất mát do vận tải dớingầm và trên mặt đất…), tkt = 5 - 12%, lấy tkt = 7%

Do vậy:

Tch = 3% + 7% = 10%

 C = 1 - 0,01 10 = 0,9

Vậy : ZCN = 20.729.763 (tấn)

I.5 Cụng suất mỏ

Đồ ỏn được giao thiết kế với cụng suất mỏ Am = 600.000 tấn/năm

I.6 Tuổi mỏ

Tuổi mỏ là thời gian tồn tại của mỏ để khai thỏc hết trữ lượng của mỏ Trờn cơ sở trữ lượng cụng nghiệp và sản lượng khai thỏc hàng năm ta xỏc định được tuổi mỏ theo cụng thức:

Tm = + t1 + t2

Trong đó:

Am: Công suất năm của mỏ, tấn/năm

ZCN: Trữ lượng công nghiệp của mỏ

Tm: Tuổi mỏ tính toán, năm

t1: Thời gian xây dựng mỏ, t1 = 3 năm

t2: Thời gian khấu vét, t2 = 2 năm

Thay các giá trị vào công thức ta được:

Tm = 20600.729.000.763 + 3 + 2 = 39 năm

Mặt cắt tuyến địa chất các vỉa than xem bản vẽ số: H - 01

Sinh viên: Lê Mạnh Quyền 5

- Ta chọn phân chia ruộng mỏ thành các tầng Các vỉa than trong ruộng

mỏ có góc dốc tương đối ổn định, với mức thiết kế -50 +150 ta chia ruộng mỏthành 2 tầng:

+ Tấng 1: từ mức +150 ÷ +50+ Tầng 2: từ mức +50 ÷ -50

II.2 Mở vỉa

II.2.1 Khái quát chung

- Mở vỉa khoáng sản hay ruộng mỏ là việc đào các đường lò từ mặt đất tớivỉa khoáng sản có ích trong lòng đất và từ các đường lò đó đảm bảo khả năngđào được các đường lò chuẩn bị để tiến hành công tác khai thác mỏ Vì vậytrong hệ thống mở vỉa có hai loại đường lò chủ yếu là các đường lò mở vỉa vàcác đường lò chuẩn bị bao gồm: Lò thượng lò hạ, các đường lò mở vỉa của tầnghoặc dải việc lựa chọn hợp lý sơ đồ và phương pháp mở vỉa có ý nghĩa rất lớnđối với nền kinh tế bởi vì nó quyết định thời gian, quy mô vốn đầu tư xây dựng

cơ bản, công nghệ khai thác, mức độ cơ giới hoá Nếu mở vỉa không hợp lý thìsuốt thời gian tồn tại của mỏ có thể giảm năng xuất lao động, khó khăn trongviệc cải tiến và áp dụng kỹ thuật mới dẫn tới việc tăng giá thành sản phẩm

- Các yêu cầu cơ bản khi lựa chọn phương án mở vỉa: Khối lượng đường

lò mở vỉa là thấp nhất; chi phí đầu tư cơ bản ban đầu bao gồm : Mở vỉa khoángsản và xây dựng mỏ là tối thiểu; thời gian xây dựng mỏ nhanh, sự đồng bộ thiết

bị vận tải trên các đường lò là tối đa, số cấp vận tải là tối thiểu, phải đảm bảo sựđổi mới theo từng thời kỳ của nền kinh tế mỏ, trữ lượng mỗi mức khai thác phải

đủ để đảm bảo tốc độ khai thác đáp ứng sản lượng mỏ đồng thời đủ thời gian đểchuẩn bị mức dưới đảm bảo thông gió hiệu quả, tổn thất than là nhỏ nhất

- Những yếu tố ảnh hưởng đến công tác mở vỉa:

+ Những yếu tố về địa chất mỏ: Trữ lượng mỏ, sản lượng mỏ và tầngchiều dầy các vỉa trong lượng mỏ, khoảng cách giữa các vỉa, chiều dày và gócdốc của vỉa, tính chất cơ lý của đất đá bao quanh vỉa, điều kiện địa chất thuỷvăn, địa chất công trình, mức độ phá huỷ của khoáng sản, độ chứa khí, độ sâukhai thác, điều kiện địa hình và hệ thống giao thông vận tải tới mặt bằng mỏ,ảnh hưởng của khai thác mỏ tới môi trường xung quanh

+ Những yếu tố kỹ thuật: Sản lượng mỏ, tuổi mỏ, kích thước ruộng mỏ,trình độ cơ khí hoá, mức độ phát triển kỹ thuật, chất lượng than, khả năng sàngtuyển

II.2.2 Đề xuất các phương án mở vỉa

Từ những khái quát trên, trong bản đồ án này đề xuất 2 phương án mở vỉalà:

Phương án 1: Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa tầng

Phương án 2: Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa mức

II.2.3 Trình bày các phương án mở vỉa

A Phương án 1: Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa tầng

1 Sơ đồ mở vỉa: Xem bản vẽ số: H - 02

Sinh viên: Lê Mạnh Quyền 7

2 Thứ tự đào lò

- Từ mặt bằng sân công nghiệp trên mức +150 ta tiến hành mở cặp giếngđứng song song với nhau trong đá xuống mức -50, hai giếng được thi công đồngthời Khi đào đến mức +50 tiến hành đào hệ thống đường lò sân ga, các hầmtrạm, lò chứa nước phục vụ khai thác

- Sau đó tiến hành đào lò xuyên vỉa mức +150 và +50, đường lò này sẽxuyên qua các vỉa V1, V2, V3, V4, V5 Từ vị trí lò xuyên vỉa gặp các vỉa thantiến hành đào các đường lò dọc vỉa thông gió, dọc vỉa vận tải tầng trong thansang hai cánh tới biên giới khai thác, nối thông các lò dọc vỉa thông gió, dọc vỉavận tải bằng các lò cắt ban đầu đào trong than, để bảo vệ các lò dọc vỉa vận tảikhi tiến hành khai thác ta đào các lò // chân và các họng sáo Sau đó ta tiến hànhxây dựng lò chợ và bắt đầu khai thác tấng thứ nhất Đồ án sử dụng lò bằngxuyên vỉa của mức +150 vào việc thông gió và vận chuyển nguyên vật liệu chomức +150  +50 Trong quá trình khai thác mức +150  +50 tiến hành chuẩn

bị cho mức +50  -50

- Tại sân giếng mức +50 tiến hành đào tiếp cặp giếng chính, phụ xuốngmức -50 Tại đây tiến hành đào hệ thông đường lò sân ga mức -50, các hầmtrạm, bể chứa nước Công việc chuẩn bị tiếp theo tương tự như việc chuẩn bịcho mức +150  -50 và phải hoàn thành trước khi mức +150  -50 khai thácxong

3 Vận tải, thông gió và thoát nước

a) Công tác vận tải :

- Vận tải than: Than tại lò chợ được dùng máng trượt chuyển ra các

đường lò // chân (tại đây sử dụng máng cào) → Họng sáo (máng trượt) → Dọcvỉa vận tải (sử dụng băng tải) → xuyên vỉa vận tải (băng tải) → Giếng chính.Vận tải ở giếng chính sử dụng thùng SKIP và hệ thống trục tải

- Vận tải vật liệu, người, thiết bị và đất đá: Công nhân đi xuống khu khai

thác có thể đi theo lối đi bố trí trong giếng phụ Vật liệu và thiết bị được đưaxuống qua giếng phụ rồi được đưa vào các lò xuyên vỉa, dọc vỉa thông gió tới lòchợ Riêng tầng I ta lấy lò bằng xuyên vỉa +150 vào việc vận chuyển người vàthiết bị

b) Công tác thông gió

- Gió sạch đi theo giếng đứng chính từ mức +150 xuống sân ga mức -50rồi đi theo lò xuyên vỉa và dọc vỉa vận tải mức -50 rồi đi vào các họng sáo tới

lò // chân rồi vào cung cấp cho lò chợ

- Gió bẩn sau khi thông gió cho các lò chợ đi lên các lò dọc vỉa thông gió

và xuyên vỉa thông gió ra giếng phụ (riêng tầng I sẽ đi ra xuyên vỉa +150 rồi rangoài) và qua rãnh gió tại giếng chính được trạm quạt gió chính tại cửa lò +50hút ra ngoài

c) Công tác thoát nước

Nước thải từ lò chợ được chảy về hầm chứa nước ở sân giếng các mức bằngphương pháp tự nhiên qua các rãnh nước ở lò chuẩn bị Từ hầm chứa nước đượcđưa lên mặt bằng sân công nghiệp +150 bằng hệ thống bơm cưỡng bức

B Phương án 2: Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa mức

1 Sơ đồ mở vỉa: Xem bản vẽ số: H - 03

Sinh viên: Lê Mạnh Quyền 9

2 Thứ tự đào lò

- Từ mặt bằng sân công nghiệp trên mức +150 ta tiến hành mở cặp giếngđứng song song với nhau trong đá xuống mức -50, hai giếng được thi công đồngthời Khi đào đến mức -50 tiến hành đào hệ thống đường lò sân ga, các hầmtrạm, lò chứa nước phục vụ khai thác

- Sau đó tiến hành đào lò xuyên vỉa mức +150 và -50, đường lò này sẽxuyên qua các vỉa V1, V2, V3, V4, V5 Từ vị trí lò xuyên vỉa gặp các vỉa thantiến hành đào các các lò thượng chính và thượng phụ trong than nối thông mứcvận tải và thông gió Ở các mức +150, +50, -50 tại các thượng chính và phụ tađào các đường lò dọc vỉa thông gió, dọc vỉa vận tải tầng trong than sang haicánh tới biên giới khai thác, nối thông các lò dọc vỉa thông gió, dọc vỉa vận tảibằng các lò cắt ban đầu đào trong than, để bảo vệ các lò dọc vỉa vận tải khi tiếnhành khai thác ta đào các lò // chân và các họng sáo Sau đó ta tiến hành xâydựng lò chợ và bắt đầu khai thác tấng thứ nhất Đồ án sử dụng lò bằng xuyên vỉacủa mức +150 vào việc thông gió và vận chuyển nguyên vật liệu

3 Vận tải, thông gió và thoát nước

a) Công tác vận tải :

- Vận tải than: Than tại lò chợ được dùng máng trượt chuyển ra các

đường lò // chân (tại đây sử dụng máng cào) → Họng sáo (máng trượt) → Dọcvỉa vận tải (sử dụng băng tải) → thượng chính (máng trượt) → xuyên vỉa vận tải(băng tải) → Giếng chính Vận tải ở giếng chính sử dụng thùng SKIP và hệthống trục tải

- Vận tải vật liệu, người, thiết bị và đất đá: Người và vật liệu từ sân công

nghiệp +150 → lò bằng xuyên vỉa +150 → thượng phụ → dọc vỉa thông gió →

lò chợ

b) Công tác thông gió :

- Gió sạch đi theo giếng đứng chính, phụ từ mức +150 xuống sân ga mức-50 rồi đi theo lò xuyên vỉa vận tải → thượng chính → dọc vỉa vận tải mức rồi

đi vào các họng sáo tới lò // chân rồi vào cung cấp cho lò chợ

- Gió bẩn sau khi thông gió cho các lò chợ đi lên các lò dọc vỉa thông gió

→ thượng phụ → xuyên vỉa +150 → qua rãnh gió tại xuyên vỉa +150 được trạmquạt gió chính tại mức +150 hút ra ngoài

c) Công tác thoát nước :

Nước thải từ lò chợ được chảy về hầm chứa nước ở sân giếng các mức bằng phương pháp tự nhiên qua các rãnh nước ở lò chuẩn bị Từ hầm chứa nước được đưa lên mặt bằng sân công nghiệp +150 bằng hệ thống bơm cưỡng bức

II.2.4 So sánh các phương án

a) So sánh về mặt kỹ thuật:

Phương án 1: Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa tầng.

Phương án 2: Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với lò xuyên vỉa mức.

Ưu điểm

- Mỏ nhanh đi vào sản xuất

- Nhanh thu hồi vốn

- Thông gió và tổ chức vận tảiđơn giản

- Thời gian tồn tại của cácđường lò ngắn nên chi phí bảo

vệ lò ít

- Tổng khối lượng đào lò xuyênvỉa ít hơn nên chi phí đào lòxuyên vỉa ít hơn phương án 1

- Nếu thông gió bằng phươngpháp thông gió hút sẽ khôngphải di chuyển trạm quạt chính

Việc thông gió và tổ chức vậntải phức tạp hơn phương án 1

nhiều do để lại trụ bảo vệ nhiều, cần vốn đầu tư ban đầu lớn hơn

Qua so sánh 2 phương án cả về phương diện kỹ thuật lẫn kinh tế, ta thấy

phương án 1 là tối ưu hơn cả Vậy để tiến hành mở vỉa ta chọn Phương án 1:

“Mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với xuyên vỉa tầng”.

II.3 Thi công đào lò

Đồ án lựa chọn thiết kế thi công đào chống lò Dọc vỉa than mức +150

Hộ chiếu chống lò xem bản vẽ: H - 04

Hộ chiếu Khoan nổ mìn xem bản vẽ: H - 05

Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào chống lò xem bản vẽ: H - 06

Bảng Thống kê vật liệu chủ yếu cho 1 mét lò: H - 07

Sinh viên: Lê Mạnh Quyền 11

CHƯƠNG III KHAI THÁC III.1 Lựa chọn hệ thống khai thác

Theo điều kiện đầu bài cho vỉa thiết kế là vỉa 2 có   30  0 35 0, vỉa dày cóchiều dày 4 ÷ 5m Đồ án đưa ra 2 hệ thống khai thác như sau:

Phương án 1: Hệ thống khai thác cột dài theo phương lò chợ trụ thu hồi

So sánh giữa hai phương án khai thác ta thấy phương án 1 tối ưu hơn Vậy

ta chọn Phương án 1: Hệ thống khai thác cột dài theo phương lò chợ trụ thu hồi

than nóc.

II.2 Công nghệ khấu than

Với điều kiện góc dốc của vỉa và sử dụng hệ thống khai thác đã chọn thì

ta sử dụng công nghệ khấu than bằng khoan nổ mìn Chống giữ bằng giá thuỷlực di động thu hồi lớp than đá vách, điều khiển áp lực bằng phá hoả toàn phần

II.2.1 Các thông số của lò chợ

Chiều dài lò chợ tính theo công thức:

LC= hđ - ∑htr - ∑hđl

Trong đó:

∑hđl: Tổng chiều cao các đường lò, ∑hđl = 6m

hđ: Chiều dài nghiêng của tầng; hđ = 

5 , 32 sin

mk- Chiều cao khấu lò chợ, mk = 2,2 (m)

mth- Chiều dày lớp than thu hồi, mth = 2,3 (m)  - Trọng lượng thể tích than,  = 1,55 (T/m3)

c - Hệ số hoàn thành chu kỳ, c = 0,95

Thay số:

Qck = 170 0,8 2,2 1,55 0,95 + 80% 170 0,8 2,3 1,55 0,95 = 810 (T/chu kỳ)Sản lượng trung bình ca:

Ta chọn 3 ca làm việc trong 1 ngày và 2 ca thực hiện 1 chu kỳ

Qca =

2

Qck = 8102 = 405 tấn/ca

Số lượng lò chợ hoạt động đồng thời:

Nchợ =

ch

cb M Q

A

A 

AM: Sản lượng yêu cầu của mỏ AM = 600.000 tấn/năm

Acb: Khối lượng than lấy được trong thời kỳ xây dựng cơ bản,

=> Nchợ = 1 3

500 364

000 90 000 600







lò chợ (trong đó có 1 lò chợ dự phòng)

II.2.2 Các thông số khấu than trong lò chợ

II.2.2.1 Chiều sâu lỗ khoan.

Tiến độ dịch chuyển lò chợ sau một chu kỳ là r= 0,8 m/chu kỳ Vậychiều sâu lỗ khoan là:

lk = r (m)

ŋ ŋ: Hệ số sử dụng lỗ khoan; ŋ= 0,8

lk= 1 m

II.2.2.2 Chỉ tiêu thuốc nổ.

Ta có:

q= q1 F v e (kg/m3)Trong đó:

q1: Lượng thuốc nổ riêng đối với than , t= 2 ÷ 3; Thì q1= 0,25

F: Hệ số cấu trúc đá vách hoặc than; F= 0,95