đồ án môn học cơ sở thiết kế mỏ lộ thiên

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI CỦA MỎ LỘ THIÊN Biên giới mỏ lộ thiên được quy định bởi bờ mỏ và chiều sâu khai thác với các vỉa có khoáng sản nằm sâu trong lòng đất.. CHƯƠNG II THIẾT KẾ M

MỤC LỤC

4 Chương I Xác định biên giới của mổ lộ thiên 4

6 Chương III Hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị trên mỏ 21

8 Chương V Tính toán các khâu sản xuất chính trong dây chuyền

9 Chương VI Các vấn đề về ổn định, cung cấp điện – nước, thoát

nước, an toàn và môi trường trên mỏ lộ thiên 68

Tuy nhiên khoáng sản than khai thác ngày càng mai một, để tận thu tối đa khoáng sản tránh lãng phí trong khi khai thác cần tính toán công nghệ khai thác,

hệ thống khai thác và cơ sở tính toán thiết kế khai thác mỏ phù hợp, có cơ sở khoa học Trong chương trình môn học Cơ sở thiết kế mỏ lộ thiên được đào tạo tại Trường Đại học Mỏ địa chất do Giảng viên: PGS.TS Bùi Xuân Nam giảng dậy Nhóm sinh viên chúng em đã được thầy truyền đạt, phân tích, giảng dậy hướng dẫn thiết kế mỏ lộ thiên Để có một tổng thể kiến thức chuyên môn tốt nhất, sát thực tế nhất cho sinh viên, chúng em đã được thầy giao cho một đề tài

về thiết kế khai thác vỉa than bằng phương pháp lộ thiên

Nội dung đề tài nhƣ sau:

I Điều kiện tự nhiên:

- Cho vỉa than quy cách, có chiều dày và góc cắm không thay đổi, chiều dài theo phương L = 1000m;

- Chiều dày nằm ngang của vỉa M = 25m;

- Góc cắm của vỉa γ = 300;

- Chiều dày lớp đất đá phủ h0= 15m;

- Góc ổn định trong đất đá mỏ là γôđ = 300;

- Đất đá có độ cứng trung bình fd= 9-10, than có độcứng ft= 3-4;

II Điều kiện kinh tế kỹ thuật:

- Chi phí khai thác 1 tấn than không kể chi phí bóc đất đá, a= 60.000đ;

- Chi phí bóc 1 m3 đất đá, d = 50.000đ;

- Giá bán 1 tấn than thương phẩm C0= 800.000đ;

- Giá thành vận tải than nguyên khai về nhà máy sàng tuyển Cv=100.000đ;

- Giá thành tuyển 1 tấn than nguyên khai thành than thương phẩm

Ct=150.000đ;

- Mỏ sử dụng máy khoan CБШ-250MH để khoan lỗ mìn; xúc đất đá bằng máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A; xúc than bằng MXTLGN PC750; vận tải đất đá và than bằng ô tô БeлAЗ-7522

III Nội dung yêu cầu thiết kế:

Phần thuyết minh:

- Xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg;

- Thiết kế mở vỉa cho khoáng sàng;

Tham gia thực hiện Đồ án gồm các sinh viên:

3 Hoàng Văn Dũng – Nhóm trưởng;

CHƯƠNG I

XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI CỦA MỎ LỘ THIÊN

Biên giới mỏ lộ thiên được quy định bởi bờ mỏ và chiều sâu khai thác với các vỉa có khoáng sản nằm sâu trong lòng đất Việc xác định mỏ lộ thiên sẽ đem lại hiệu quả cho mỏ lộ thiên trong quá trình khai thác đảm bảo tân thu đến mức tối đa trữ lượng khoáng sản trong lòng đất và sử dụng có hiệu quả vốn đầu tư ban đầu

Nội dung của chương này gồm việc xác định độ sâu khai thác, biên giới phía trên mặt đất và biên giới đáy mỏ Trình bày cách tính toán trữ lượng và khối lượng đất đá bóc trong biên giới và trữ lượng khoáng sản có ích trong biên giới mỏ

Hình 1 Mặt cắt và các thông số của vỉa

II XÁC ĐỊNH HỆ SỐ BÓC GIỚI HẠN CỦA MỎ (K gh )

Hệ số bóc giới hạn của mỏ lộ thiên (hay còn gọi là hệ số bóc kinh tế hợp lý) là khối lượng đất đá phải bóc lớn nhất để thu hồi một đơn vị khối lượng quặng với giá thành bằng với giá thành cho phép

Kgh =

b

ao

Trong đó:

Cp - Giá thành khai thác cho phép Cp = 800 000đ/tấn

a - Chi phí khai thác 1 tấn than không kể chi phí bóc đá; a = 60 000đ/tấn b- Chi phí bóc 1m3 đất đá b=50 000đ/m3

Thay số vào ta được:

50000

60000800000

14,8m3/tấnTheo nghiên cứu địa chất than có khối lượng thể tích: t = 1,4 tấn/m3

Kgh = 14,8 x 1,4 = 20,7 m3/m3

III CHỌN NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI MỎ

Để xác định biên giới của mỏ lộ thiên có 5 nguyên tắc xác định:

1) Kgh ≥ Kbg2) Kgh ≥ Ktb3) Kgh ≥ Kt4) Kgh ≥ Ksx + K05) Ktb ≤ Kgh≥ KbgĐối những vỉa có góc cắm ổn định  = 400 và có chiều dày lớp đất phủ không lớn h0=15m và bề mặt bằng phẳng Như vậy vỉa này là vỉa đơn giản nên

ta chọn nguyên tắc Kgh ≥ Kbg để xác định biên giới của mỏ

IV XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC CUỐI CÙNG H c THEO NGUYÊN TẮC K gh ≥ K bg

Đất đá mỏ có độ cứng f = 9 -10 nên để xúc bốc được ta phải làm tơi sơ bộ bằng khoan nổ mìn Mỏ sử dụng máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A để xúc đất đá sau khi

nổ mìn, theo thông số của máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A thì chiều cao xúc lớn nhất

Hxmax= 10,0m Theo điều kiện an toàn cho thiết bị xúc bốc thì chiều cao tầng được tính như sau:

h ≤ 1,5Hmax = 1,5.10,0 = 15m

Như chiều cao tầng đã tính toán thì lựa chọn chiều cao tầng h=15m là hợp

lý và an toàn cho thiết bị xúc bốc

Kẻ những đường thẳng song song nằm ngang với khoảng cách bằng với chiều cao tầng vừa tính thì H =15 m

Từ giao điểm của đường song song nằm ngang với vách và trụ vỉa kẻ các đường xiên góc biểu thị bờ dừng của vỉa cho tới khi gặp mặt đất với t = 400 và

v =300

Hình 2 Mặt cắt dọc của phương pháp lựa chọn biên giới mỏ

Bằng cách đo trực tiếp trên hình (bằng phần mềm AutoCAD) các diện tích biểu thị ∆Vki và ∆Qki ta có:

Khối lƣợng than thu đƣợc ∆Q ki (m 3 )

Ta thấy tại độ sâu -270m có Kbg ≈ Kgh

Ta có đồ thị quan hệ giữa hệ số bóc đất đá và chiều sâu khai thác:

Hình 3 Đồ thị quan hệ giữa hệ số bóc đất đá và chiều sâu khai thác

Trên đồ thị Hc là hoành độ giao điểm của 2 đường Kgh = 20,7 và Kbg=f(H) Dựa vào đồ thị ta xác định được Hc = 270m

V XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI TRÊN MẶT ĐẤT

Tại độ sâu khai thác cuối cùng Hc ta kẻ một đường thẳng song song nằm ngang Từ giao điểm của đường thẳng này với vách và trụ vỉa ta kẻ hai đường xiên góc biểu thị bờ dừng của mỏ Khi hai đường xiên này gặp mặt đất ta xác định được biên giới mỏ phía trên mặt đất Dựa vào mặt cắt vỉa và mặt cắt khi xác định chiều sâu khai thác cuối cùng ta có thể xác định được được biên giới

mỏ phía trên mặt đất A - B= 851,6m (đo trực tiếp bằng phần mềm Autocad)

Hình 4 Mặt cắt xác định biên giới mỏ trên mặt đất

Với tỷ lệ 1:1 xác định chương trình Autocad ta có thể xác định được khoảng cách từ đầu vỉa phía vách tới bờ mỏ phía vách II-B = 794,8m, và xác định khoảng cách từ đầu vỉa phía trụ tới đầu bờ mỏ phía trụ I-A = 17,8m

Từ diện tích ranh giới trên mặt ta có bình đồ kết thúc khai thác :

Hình 5 Bình đồ ranh giới kết thúc khai thác

VI.6 TÍNH TRỮ LƢỢNG TRONG BIÊN GIỚI MỎ

1 Trữ lƣợng quặng trong biên giới mỏ

Từ bảng tính hệ số bóc biên giới (bảng số 1) ta có thể xác định được trữ

lượng than trong biên giới mỏ

Q =Qki Trong đó:

Qki - Tổng trữ lượng than trong các tầng khai thác, Qki=9911000m3

Để công tác thiết kế mỏ đạt được hiệu quả cao khi đưa mỏ vào hoạt động

Để các thông số trong bản thiết kế phù hợp với các thông số của các thiết bị làm việc trên mỏ Do đó ta chọn một số thiết bị đồng bộ để đưa vào hoạt động trên

mỏ như: Máy khoan, loại thuốc nổ , máy xúc, máy ủi ,ôtô kèm theo các thông số làm việc của chúng Thông số của các loại máy được đề cập ở trong phần riêng

Chế độ làm việc trong năm là 300 ngày, mỗi ngày làm việc 3 ca và mỗi ca làm việc 8 giờ

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ MỞ VỈA

Mở vỉa khoáng sàng là tạo nên hệ thống đường vận tải, đường liên lạc từ mặt đất trong và ngoài biên giới của mỏ đến các tầng công tác ở trong mỏ để bóc đi khối lượng đất đá ban đầu và tạo nên các tầng công tác đầu tiên trong mỏ Sao cho khi đưa mỏ vào sản xuất các thiết bị khai thác vận tải hoạt động được bình thường và đạt được một tỷ lệ xác định sản lượng thiết kế của mỏ

Tiêu chuẩn để đánh giá một phương án mở vỉa hợp lý là khối lượng và thời gian xây dựng mỏ nhỏ, cung độ vận tải của đất đá ra bãi thải và quặng về kho chứa , bến cảng hay nhà máy gia công chế biến , trong qua trình tồn tại của

mỏ các công trình mở vỉa ít bị di chuyển , thu hồi tối đa tài nguyên trong lòng đất , tận thu được các cơ sở hạ tầng vốn có trong khu vực(điện ,nước, giao thông…), kết hợp hài hoà các công trình trong mặt bằng công nghiệp, ít ảnh hưởng đến các công trình công nghiệp, nông nghiệp trong vùng lân cận, ít gây tác động ảnh hưởng đến môi trường

I VỊ TRÍ BÃI THẢI VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẶT ĐẤT

Do vỉa dốc nghiêng không bố trí được bãi thải trong nên phải sử dụng bãi thải ngoài Vị trí bãi thải phải được bố trí ở khu đất có khả năng chứa hết lượng đất bóc trong suốt quá trình hoạt động mỏ, không có tác động xấu đến công tác

mỏ, khoảng cách vận chuyển đất bóc từ khai trường đến vị trí bãi thải phải nhỏ nhất Như vậy vị trí bãi thải phải được bố trí gần tuyến đường ra vào mỏ, và nằm cuối chiều gió thổi vào khu mỏ, nếu có sườn núi thì bố trí ở sườn núi để tăng khả năng dung lượng chứa đất đá

Ngoài bãi thải trên mặt mỏ còn gồm các công trình như: Xưởng nghiền đập phân loại, xưởng tuyển khoáng, kho chứa quặng hoặc các bunke trung chuyển, các ga bốc dỡ đất đá và quặng, các phân xưởng sửa chữa cơ khí, văn phòng hành chính, các công trình phúc lợi công cộng, kho vật liệu, kho thuốc nổ

và vật liệu nổ, Các công trình này nằm ngoài vùng gây chấn động của nổ mìn, các công trình này càng bố trí càng gần mỏ càng tốt, bố trí ở nơi san mặt bằng là

ít nhất, hướng có tải hướng từ trên đi xuống Ngoài ra việc bố trí công trình trên mặt còn phụ thuộc vào kích thước, nhiệm vụ và tính chất của từng loại công trình Như nhà sàng tuyển thường bố trí mức thấp hơn so với tầng khai thác

II VỊ TRÍ VÀ HÌNH THỨC HÀO MỞ VỈA

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất khoáng sản dựa vào ưu nhược

triển từ trái sang phải Hào chuẩn bị là hào hoàn chỉnh bám vách vỉa Hào cơ bản là hào di động bán hoàn chỉnh trên các tầng khai thác

III CÁC TUYẾN ĐƯỜNG HÀO TRONG MỎ

1 Tuyến đường hào cố định

Đường hào đi từ mặt bằng sân công nghiệp lên khai trường Nó được dùng vận chuyển than từ mỏ ra, đưa đón công nhân lên công trường Khi khai thác xuống sâu, những tuyến đường hào bán cố định sẽ được di chuyển dần vào trụ vỉa và được đào đến khi các tuyến hào này có góc nghiêng bờ dừng đạt 30othì dừng và trở thành cố định Tùy theo mức độ suống sâu mà các hào cố định này dùng làm đai vận chuyển hoặc đai dọn sạch hoặc đai bảo vệ cho các đai này phải đảm bảo an toàn trong khai thác mỏ và đảm bảo yêu cầu vận tải than đất từ dưới moong lên mặt bằng mỏ

2 Tuyến đường hào trong tạm thời

Là tuyến đường hào dùng cho công tác vận tải than và đất đá từ dưới moong khai thác lên mặt bằng, được phân bố theo từng giai đoạn sản xuất sao cho phù hợp với yêu cầu khai thác của từng giai đoạn khối lượng đất bóc cho các tuyến hào này được tính vào khối lượng đất bóc sản xuất do vậy không ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất

IV VỊ TRÍ VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG HÀO CƠ BẢN

1 Vị trí của tuyến đường hào cơ bản

Do góc dốc của vỉa bằng góc nghiêng bờ dừng phía trụ, hướng vận tải của khoáng sản có ích và đất đá từ các tầng về phía đầu mỏ, hào cơ bản được xuất phát từ đầu mỏ xuống các tầng và được bố trí một phần bên ngoài biên giới mỏ dưới dạng hào ngoài ở tầng đầu tiên, kết hợp với hào trong Toàn bộ tuyến đường hào được bố trí trên bờ dừng phía trụ Trình tự khai thác được tiến hành bắt đầu từ đáy hào chuẩn bị bám trụ vỉa và phát triển từ trụ sang vách kết hợp với khai thác khoáng sản có ích Hào cơ bản được hình thành trên bờ dừng phía trụ ngay sau khi khai thác hết lượng khoáng sản trên phạm vi một tầng

2 Tính toán các thông số của tuyến đường cơ bản

a Độ dốc dọc của tuyến đường

Do mỏ khai thác xuống sâu xuống tới -270m nên các phương tiện vận chuyển có tải lên dốc, căn cứ quy phạm thiết kế đường ô tô quy định độ dốc lớn nhất và căn cứ vào độ vượt dốc của phương tiện vận tải là ôtô БeлAЗ-7522 có

độ dốc khống chế là i0 =(60 - 80)‰ Vì trong điều kiện thời tiết và khí hậu không thuận lợi như đường trơn hay do đất đá rơi vãi làm cản trở ô tô khi có tải lên dốc nên ta chọn độ dốc khống chế của tuyến đường io = 70‰

b Bán kính quay chỗ đoạn cong

Bán kính cong nhỏ nhất của đường

RMIN = 127( )

2

n i

,004,

L - Chiều dài xe ; L = 7,25 m

RMIN - Bán kính vòng nhỏ nhất ; RMIN = 22,5m

 C = 2(22,5 - 22,52 7,252)2,4m

Vậy bề rộng mặt đường chỗ cong là: 22,5 + 2,4 = 24,9 ,m

c Kết cấu nơi tiếp giáp của tuyến hào với đường ô tô

Nơi tiếp giáp của hào với đường ô tô nằm trên bờ công tác, ta thiết kế khu vực đệm ngang có chiều dài bằng tổng bán kính vòng của đường ô tô và chiều rộng của tầng công tác, độ dốc trên đoạn đường cong được xác định theo công thức :

Trong đó :

io - Độ dốc dọc của đường, i0 = 7%;

R - Bán kính vòng, R = 22,5 ,m;

ic = 7 - 6 + (0,1×22,5) = 3,25%;

d Chiều dài của tuyến đường

Để lấy được khoáng sản ta phải tiến hành mở đường vận tải từ trên mặt đất xuống vị trí khai thác Chiều dài của tuyến đường được quy định bởi độ cao điểm đầu và điểm cuối của tuyến đường và độ dốc khống chế của tuyến đường

Chiều dài lý thuyết của tuyến đường

0

0 0

i

H H tgI

H H

H0 - Độ cao điểm đầu của tuyến , H0 = 0 m;

Hk - Độ cao điểm cuối của tuyến , Hk = -270m;

I - Góc nghiêng của tuyến đường, độ

i0 - Độ dốc khống chế của tuyến đường, i0 =70‰

Vậy: Llt =

07,0

)270(

0 

= 3858, m

Trong thực tế chiều dài của tuyến đường cũng lớn hơn chiều dài lý thuyết

do có sự kéo dài đường bởi các đoạn dốc giảm tại những đoạn đường cong và những chỗ tiếp giáp tuyến đường hào và tầng công tác

+ Chiều dài thực tế của tuyến đường

Ltt = kd Llt ,m Trong đó: kd - Hệ số kéo dài tuyến đường Khi hào trong tiếp giáp với các đoạn nằm ngang kd = 1,4÷1,6, chọn kd = 1,5

L

= 5,787 Vậy tuyến đường hào được đổi hướng 6 lần theo đường phương của vỉa

Vị trí đổi hướng được bố trí trên mặt nền là nửa đào và nửa đắp được thể hiện như sau

Góc nghiêng của thành hào:

Góc nghiêng thành hào được chọn phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất

đá xung quanh

Do độ cứng đất đá  = 9  10 độ nứt nẻ trung bình, ta chọn góc nghiêng thành hào  = 700

Tính khối lượng hào đổi hướng:

Do mặt đường của đai vận tải nhỏ hơn bán kính quay của thiết bị vận tải Nên vị trí đổi hướng được bố trí trên mặt nền là nửa đào và nửa đắp

Khối lượng nửa đào và nửa đắp tính gần đúng theo công thức:

+ Phần nửa đào: V1 =  .

3

b K

sin.sin

,  =    





sin

sin.sin

 - Góc nghiêng bờ trụ,  = 400

 - Góc nghiêng thành hào, ta lấy  =700

 - Góc nghiêng mép tầng phần đắp,  = 450

 - Hệ số kể đến phần cuối của nửa đào nửa đắp,  = 1,18

Kb, Kn - Hệ số kể đến góc tâm bao bởi phần nửa đào, nửa đắp Trong trường hợp này Kb =Kn = 0,43;

R : Bán kính chỗ lượn vòng, R = 22,5m;

4070

sin

40sin.70

sin

0 0

0 0





40 45

sin

40 sin 45

sin

0 0

0 0

2

m



f Chiều rộng đáy hào cơ bản

Hình 6 Kích thước của đáy hào cơ bản

Z K α

α

y a x a y

Để giảm khối lượng xây dựng ta chọn loại đường 2 chiều: B1 =Z +T +K Trong đó : Z - Chiều rộng đai trượt lở tự nhiên, lấy Z =3, m; T - Chiều rộng làn xe chạy, m; T = 2( a +y) + x, m a - Chiều rộng của ôtô, với ôtô БeлA3-7522thì a =3,48 m; y - Kích thước phần lề đường, m; x - Khoảng cách an toàn giữa hai làn xe, m; Theo Zamkhaev đề nghị dùng các trị số x, y như sau: Do 2 xe chạy ngược chiều nên x = y = 0,5 + 0,005.V V - Tốc độ xe chạy, trên mỏ lấy V = 20km/h Vậy x = y = 0,5 + 0,005 × 20 = 0,6 m, lựa chọn x=y=1,0m để đảm bảo an toàn; K - Chiều rộng rãnh thoát nước, K = 0,5m Vậy B1 = 3 + 2(3,48 +1,0) + 1,0 + 0,5 = 13,46 m Vậy để phương tiện hoạt động được an toàn trong mọi điều kiện thời tiết ta chọn B1 = 15 m g Năng lực thông xe của tuyến đường hào Năng lực thông qua của tuyến đường hào được xác định theo công thức: N = d V 1000 , xe/giờ Trong đó:

V - Là vận tốc xe chạy trong mỏ, V = 20km/h;

d - Là khoảng cách tối thiểu giữa 2 xe; d = x =1m;

Vậy N = 1,0

20 1000

= 20000, xe/giờ;

Thực tế chỉ có sấp xỉ khoảng 100 xe/h, mhư vậy khả năng thông qua của tuyến hào chính là đảm bảo

V LOẠI HÀO VÀ HÌNH DÁNG LOẠI HÀO

1 Hào ngoài

Hào ngoài được đào từ ngoài biên giới của mỏ vào với độ dốc khống chế

i0 =80‰ Khi ta sử dụng hào ngoài thì tuyến đường hào là cố định, công tác đào hào và công tác xây dựng cơ bản (đào hào dốc, hào mở vỉa) trong mỏ là độc lập nhau rút ngắn thời gian xây dựng mỏ, phân chia các luồng hàng ngay từ thời kỳ đầu sản xuất Khi hào ngoài đào xuống sâu thì khối lượng công tác đào hào rất lớn

Do đó hào ngoài ta chỉ đào đến tầng thứ nhất sau đó sử dụng hào trong

Chiều dài tuyến hào ngoài:

H - Độ chênh cao của tuyến hào ngoài, H =15m

i0 - Độ dốc khống chế của hào, i0 = 80‰

kđ - Hệ số kéo dài tuyến đường, hào ngoài kđ =1,1

08,0

15

= 206,25 ,m

Chiều rộng của tuyến hào ngoài:

Hình 7 Hình dáng của tuyến hào ngoài

a - Chiều rộng của của ôtô , A = 3,48m

y - Chiều rộng phần lề đường, a = 1,0m;

K - Chiều rộng rãnh thoát nước, k =0,5m;

x - Khoảng cách giữa 2 xe, m = 1,0m;

Sơ đồ đáy hào chuẩn bị

Vậy

B2 =2(3,48 +1,0 + 0,5) + 2 = 11,9m Vậy để phương tiện hoạt động được

an toàn trong mọi điều kiện thời tiết và đảm bảo hạn chế xõy dựng tuyến đường hào ta chọn B2 = 13m

Trong đú: h - Độ chờnh cao giữa hai đầu hào, h =15 m

i0 - Độ dốc khống chế của tuyến hào dốc, i0 =80‰

08 , 0

Độ dốc khống chế của hào chuẩn bị:

Hào chuẩn bị thường được đào với độ dốc 3 5‰ giỳp cho hào thoỏt nước

Chiều dài của hào chuẩn bị:

Được đào dọc theo phương của vỉa từ đầu vỉa đến cuối vỉa

Lcb =L =1000m

Chiều rộng của hào chuẩn bị:

Hỡnh 7 Sơ đồ đỏy hào chuẩn bị

Hào chuẩn bị là nơi mỏy xỳc trực tiếp xỳc bốc nờn chiều rộng của hào cũng phải đảm bảo phự hợp với cỏc thụng số của mỏy xỳc

Nghĩa là: b  2Rxmax

Trong đó :

b - Chiều rộng của đáy hào chuẩn bị, m

Rxmax - Bán kính xúc lớn nhất trên mức đặt máy, với máy xúc ЭКГ-5A

thì Rxmax =14,4m

Vậy: b  2×14,4 = 28,8m

Trên hào bố trí sơ đồ trao đổi giữa máy xúc và ôtô theo sơ đồ quay đảo chiều Vì sơ đồ quay đảo chiều cho ta chiều rộng của hào chuẩn bị nhỏ nhất và tiến độ đào hào nhanh

Mặt khác: b  R0 +2m + 0,5b0 +L0 , m

Trong đó :R0 - Bán kính vòng nhỏ nhất của ôtô, Với ôtô БeлA3-7522đã chọn thì R0 = 8,5m;

b0 - Chiều rộng của ôtô, với ôtô đã chọn thì b0 =3,48m;

L0 - Chiều dài của ôtô, với ôtô đã chọn thì L0 = 7,25m;

m - Khoảng cách an toàn từ chân hào đến ôtô , m = y = 1m; Vậy: b  8,5 +2×1 + 0,5×3,48+ 7,25 = 19,19m

Như vậy chọn chiều rộng đáy hào chuẩn bị theo giá trị trung bình giữa hai phương pháp tính cho ô tô và máy xúc thì b = 24m Để đảm bảo an toàn khi xúc bốc và vận tải

VI TÍNH TOÁN KHỐI LƢỢNG HÀO

1 Khối lƣợng của hào ngoài

3 2

( 2 0

2



g H B i

Trong đó: H - Chiều sâu cuối cùng của hào ngoài, H =15m;

i0 - Độ dốc khống chế của hào ngoài, i0 = 80‰;

B2- Chiều rộng của đáy hào ngoài, B2 =13m;

 - Góc nghiêng thành hào,  = 700;

3

152

13(08,0

(0

2



g h b i

Trong đó: h - Chiều cao tầng, h =15m

i0 - Độ dốc khống chế của hào dốc , i0 = 80‰;

b - Chiều rộng của đáy hào dốc, b = 24m;

 - Góc nghiêng của thành hào,  =700;

3

152

24(08,0

152  g 0 =74869 m3;

3 Khối lƣợng hào chuẩn bị

Vcb = ( b +h×cotg)h×Lcb , m3Trong đó: b - Chiều rộng đáy hào chuẩn bị, b =24m;

VII PHƯƠNG PHÁP ĐÀO HÀO

Khi đất đá mềm hoặc cứng vừa có thể sử dụng máy xúc MXTLGN

PC-750 và máy xúc tay gầu ЭКГ-5A xúc trực tiếp đổ tải lên ô tô БeлA3-7522

Khi đất đá cứng hoặc rắn chắc trước khi sử dụng máy xúc để xúc bốc phải làm tơi sơ bộ bằng phương pháp khoan nổ mìn

Sau đó dùng máy gạt để san gạt đáy hào cho bằng phẳng tạo điều kiện cho

ô tô làm việc có năng suất

Để giảm hệ số tổn thất làm nghèo quặng, với hào mở vỉa được chia thành

2 phân tầng mỗi phân tầng cao 7,5 m

CHƯƠNG III

HỆ THỐNG KHAI THÁC VÀ ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ TRÊN MỎ

Hệ thống khai thác (HTKT) của một mỏ lộ thiên là trình tự xác định để hoàn thành các công tác chuẩn bị, xúc bóc và khai thác, đảm bảo cho mỏ lộ thiên hoạt động được an toàn, kinh tế và thu hồi tới mức tối đa trữ lượng công nghiệp của quặng trong lòng đất

Hệ thống khai thác của mỏ lộ thiên có quan hệ chặt chẽ với việc sử dụng đồng bộ các thiết bị trong mỏ Mối quan hệ giữa hệ thống khai thác với đồng bộ thiết bị sử dụng thể hiện ở sự phù hợp giữa các thông số của yếu tố hệ thống khai thác (Chiều cao tầng, chiều rộng làm việc của tầng, chiều rộng của tầng vận chuyển, độ dốc đường hào, chiều dài tuyến công tác, chiều dài luồng xúc…) phù hợp với thông số làm việc của thiết bị sử dụng

I LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC (HTKT)

Dựa vào phương pháp mở vỉa đã chọn thì ta chọn hệ thống khai thác dọc một bờ công tác, với hướng phát triển bờ công tác là từ trụ sang vách vận tải bằng ô tô đổ ra bãi thải ngoài

Ưu điểm của HTKT này là: Giảm khối lượng XDCB, đưa mỏ vào sản xuất nhanh, nhanh ra than, sớm thu hồi vốn đầu tư, tạo ra diện tích khai trường lớn có thể điều hoà hoặc tăng sản lượng

II ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ

Đồng bộ thiết bị trên mỏ Lộ thiên có ý nghĩa quyết định trong việc phát huy hiệu quả hoạt động sản xuất kinh doanh của mỏ các thiết bị được coi là đồng bộ khi chúng có sự phù hợp lẫn nhau về thông số làm việc Một đồng bộ được coi là hợp lý khi nó phù hợp với điều kiện tự nhiên như (địa hình, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình, thế nằm của vỉa và cấu trúc thân quặng v v )

Đồng bộ thiết bị trên mỏ gồm các thiết bị đáp ứng dây chuyền công nghệ khi lựa chọn đồng bộ phải tuân theo những nguyên tắc sau:

+ Kết cấu của đông bộ phải phù hợp với tính chất cơ lý của đất đá bao quanh

+ Kết cấu của đồng bộ thiết bị phải tương ứng với kích thước khai trường, quy mô sản suất, thời gian tồn tại mỏ, chất lượng sản phẩm ngoài ra phải có đủ

độ mềm dẻo cần thiết khi có sự thay đổi nhỏ điều kiện làm việc

Các thiết bị trong từng công đọan phai phù hợp nhau về các thông số làm việc, năng suất phù hợp với nhau và phù hợp với sản lượng mỏ đông thời phải

có dự phòng sử dụng khi cần thiết

Số lượng thiết bị trong cùng công đọan càng lớn càng ít càng năng suất tuy nhiên phải phù hợp cho cả hệ thống khai thác và phù hợp với khả năng đầu

tư, giá thành sản phẩm

Đồng bộ thiết bị đặc biệt phải đảm bảo về mặt an toàn và không gây ô nhiễm môi trường

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất khu mỏ, đất đá bao quanh vỉa có

độ cứng f=910 Đồng thời phù hợp với HTKT, phương pháp mở vỉa đã chọn

ta chọn đồng bộ thiết bị cho mỏ như sau:

1 Công tác làm tơi đất đá

Để phá vỡ đất đá lựa chọn phương pháp phá đá bằng khoan nổ mìn Sử dụng máy khoan CБШ-250MH để khoan đất đá phá đá bằng thuốc nổ ANFO cho khu vực đất đá khô, ANFO chịu nước cho đất đá có độ ngậm nước cao và mồi nổ phi điện

4 Kiểm tra mối quan hệ của đồng bộ thiết bị

Mối quan hệ giữa dung tích gàu xúc và tải trọng xe phải đảm bảo điều kiện: Khi sử dụng MXLTGN PC750 thì Q = (4,5.E + a) 3 L, tấn;

Trong đó: Q- Tải trọng ô tô, tấn;

Et- Dung tích gàu xúc của MXLTGN PC750, Et = 3,2m3; L- Khoảng cách vận chuyển đất đá từ gương ra bãi thải; L = 3km;

a- Hệ số được xác định theo E; Với E ≤ 4  a = 2;

Vậy: Q = (4,5×3,2 + 2) 3 3 = 23,6tấn;

Khi sử dụng tay gầu ЭКГ-5A thì Q = (4,5.E + a)3 L

Trong đó: Q - Tải trọng ô tô, tấn;

Eđ - Dung tích gàu xúc của tay gầu ЭКГ-5A, Eđ = 5m3; L- Khoảng cách vận chuyển đất đá từ gương ra bãi thải; L = 3km;

a- Hệ số được xác định theo E; Với E ≥ 4  a = 3;

Vậy: Q = (4,5×5 + 3)3 3 = 32,4tấn;

Như vậy qua hai phương án lựa chọn đồng bộ ta sử dụng loại xe 27 tấn nhãn hiệu xe БeлA3-7522 là hợp lý

III CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC

1 Chiều cao tầng

Chiều cao tầng là một thông số rất quan trong của hệ thống khai thác, vì vậy khi lựa chọn chiều cao tầng cần chú ý :

Loại và kiểu thiết bị khai thác và vận chuyển, tính chất cơ lý đá mỏ;

Khi khai thác các vỉa dốc nghiêng và dốc đứng, chiều cao tầng còn ảnh hưởng chỉ tiêu chung của mỏ( khối lượng xây dựng cơ bản, thời gian xây dựng

cơ bản, tốc độ xuống sâu của mỏ, chiều dài tuyến đường vận tải);

Chiều cao tầng hợp lý là phải đảm bảo chi phí bóc đất đá và khai thác là nhỏ nhất và an toàn lao động

Theo điều kiện thiết bị sử dụng và tính chất cơ lý của đát đá thì h được xác định:

h = 0,7×a k η(1 η )sin(α β)

sin.sin

a- Chiều rộng đống đá sau khi nổ mìn tính ở bên dưới,

a = 0,8(Rx + Rd), sử dụng máy xúc tay gầu ЭКГ-5A để xúc đất đá sau khi nổ mìn nên Rx = 14,4m; Rd = 12,65m Vậy a = 21,3m;

)

8,01(6,04,1

35sin.70sin

0 0

0 0

toàn khi sản xuất Đối với những tầng khai thác than để giảm tổn thất và làm bẩn

than ta chia tầng thành 2 phân tầng, mỗi phân tầng có chiều cao h’ = 7,5m

2 Chọn góc nghiêng sườn tầng

Dựa vào bảng 1.2 giáo trình " Quy trình công nghệ khai thác và cơ sở thiết kế mỏ lộ thiên " Tham khảo giáo trình " Phá vỡ đất đá bằng phương pháp khoan - nổ mìn " ta có:

Bảng 3.1: Trị số của góc nghiêng sườn tầng

Bảng số: 2

Góc nghiêng sườn tầng

3 Chiều rộng khoảnh khai thác

Chiều rộng khoảnh khai thác chủ yếu phụ thuộc vào thông số làm việc của thiết bị xúc bốc, hình thức vận chuyển sử dụng và phương pháp khai thác

Với đất đá cứng, áp dụng công nghệ khoan nổ mìn vào phá vỡ đất đá thì chiều rộng luồng xúc A phải tính theo các thông số khoan nổ mìn

Theo điều kiện nổ mìn:

Kn - Là hệ số kể đến mức độ khó nổ của đất đá Kn = 5;

Kv - Hệ số phụ thuộc vào thời gian nổ vi sai Kv = 0,9;

q- Là chỉ tiêu thuốc nổ với thuốc nổ ta chọn thì q= 0,45kg/m3;

Theo điều kiện xúc hợp lý thì chiều rộng đống đá nổ mìn Bd ≤ 2Abt

Như vậy Bd = 2×Abt = 2×24,5 = 48,8m, lựa chọn chiều rộng đống đá nổ mìn Bd= 38m là hợp lý

Hình 9 Bề rộng đống đá sau khi nổ mìn

A X

d h



B d

5 Chiều rộng mặt tầng công tác

Chiều rộng nhỏ nhất của mặt tầng công tác phải đảm bảo điều kiện hoạt động dễ dàng cho thiết bị xúc bốc và vận tải sử dụng Khi sử dụng công nghệ phá đất đá bằng khoan nổ mìn thì chiều rộng nhỏ nhất của mặt tầng công tác xác định theo chiều rộng đống đá nổ mìn, chiều rộng đai vận tải, khoảng cách đặt thiết bị phụ và đai an toàn Chiều rộng mặt tầng công tác nhỏ nhất xác định theo công thức sau:

Z- Chiều rộng lăng trụ trượt; Z = 3m

T- Chiều rộng vệt xe chạy, khi chạy 2 làn xe





6 Chiều dài tuyến công tác và luồng xúc

Chiều dài tuyến công tác phụ thuộc vào hình dạng kích thước khai thác và

bị ảnh hưởng của các yếu tố kỹ thuật như sản lượng mỏ, chiều dài luồng xúc,

năng xuất của máy xúc, điều kiện hoạt động của các thiết bị vân chuyển

Chiều dài của tuyến công tác được gọi là hợp lý trong nhưng điều kiện tự nhiên và kỹ thuật cụ thể khi nó đảm bảo sản lượng kế hoạch của mỏ, tốc độ phát triển bình thường của tuyến công tác và chi phí cho xúc bốc và vận chuyển là nhỏ nhất

Chiều dài của tuyến công tác thường lấy bằng chiều dài theo phương của vỉa Trong thực tế thì chiều dài tuyến công tác thay đổi theo từng tầng Trên tuyến công tác của mỗi tầng, chia thành các khoảnh khai thác hoạt động độc lập Trên khoảnh bố trí các khâu: khoan, nổ, xúc bốc, vận tải và khâu phụ trợ khác Trên tuyến có thể hoạt động đồng thời nhiều khoảnh

Chiều dài khoảnh, xác định theo điều kiện đảm bảo khối lượng đất đá nổ mìn cho máy xúc làm việc trong thời gian quy định và dự trữ cần thiết, tính theo công thức:

h.A x

T.Q xmin

cn d.KT

.T.η.K

Kcn- Hệ số ảnh hưởng của công nghệ xúc, Kcn = 0,75;

Hệ số sử dụng thời gian của máy xúc,  = 0,7;

T - Thời gian ca làm việc của máy xúc, T = 8h;

40.1,4

,75.0,75.8.0

Năng suất trong một ngày đêm (gồm 3 ca sản xuất);

Qx = 3×Qx1 =3×1147.5 = 3442,5 m3/ngđ;

Vậy: Lxmin = 215m

1615

5,3442





; Khi vận chuyển bằng ôtô thì chiều dài luồng xúc phải đảm bảo điều kiện lên dốc của xe xác định theo biểu thức:

i

h

2.10000

 , m Trong đó : i0 - Độ dốc khống chế của đường hào, i0 = 80‰;

Vậy chiều dài luồng xúc hay khoảnh khai thác lấy là Lxmin = 204m

7 Chiều rộng đai vận tải, dọn sạch, bảo vệ

a Chiều rộng đai vận chuyển (B vc )

Đai vận chuyển có nhiệm vụ nối liền các công tác và có chiều rộng đảm bảo cho các phương tiện vận tải hoạt động bình thường và an toàn

Bvc = Z + T + K ,m Trong đó: Z- chiều rộng lăng trụ trượt lở; Z = 3m;

T- chiều rộng mặt đường 2 làn xe chạy; T = 8,0m;

K- chiều rộng rãnh thoát nước; k = 1,0m;

Vậy: Bvc = 3 + 8 +1 = 12m

Số đai vận chuyển trên bờ là: n = 3 Do bờ trụ đất đá mềm yếu và số lần đổi hướng nhiều do đó giảm độ dốc tuyến đường để chiều rộng mặt tầng vận chuyển 15m Bvc = 3×20 = 60m

b Chiều rộng đai bảo vệ (B bv )

Có nhiệm vụ làm tăng sự ổn định của bờ mỏ, đảm bảo an toàn cho người

Bds = 15m

Số đai dọn sạch n=2 chiều rộng tổng số đai dọn sạch =30m

8 Góc nghiêng bờ mỏ, góc nghiêng bờ công tác, bờ dừng

Tuỳ theo điều kiện như chiều cao bờ mỏ, tính chất cơ lý đất đá, thời gian tồn tạo bờ mỏ và điều kiện địa chất thuỷ văn mà thiết kế bờ dừng có các giá trị khác nhau nhưng nó phải đảm bảo các điều kiện sau:

Điều kiện về tính ổn định của bờ mỏ

Điều kiện về yêu cầu kỹ thuật

Trị số góc nghiêng bờ công tác được xác định theo biểu thức:

h.CotgαB

harctg

m in 





Trong đó : h- Chiều cao tầng h = 15m;

Bmin- Chiều rộng mặt tầng công tác Bmin = 53m;

- Góc nghiêng sườn tầng  = 700; Thay các thông số vào ta được:

0

0 9 70 15

Vậy  = 90

c Góc nghiêng bờ dừng

Trị số góc nghiêng bờ dừng được xác định theo biểu thức:

ds bv

vc d

b b

b

h n artg

Thống kê các thông số của hệ thống khai thác

Bảng số: 3

TT Thông số hệ thống khai thác Ký hiệu Đơn vị Giá trị

5 Chiều rộng đai vận chuển khi kết thúc Bvc m 20

CHƯƠNG IV

SẢN LƯỢNG CỦA MỎ LỘ THIÊN

I KHÁI NIỆM CHUNG

Sản lượng Mỏ lộ thiên là khối lượng than khai thác được, khối lượng đất

đá bóc tương ứng hoặc tính chung cho khối lượng Mỏ trong một đơn vị thời gian tính m3/năm hoặc tấn/năm Mỏ lộ thiên là một chỉ tiêu kinh tế quan trọng quyết định đến kết quả hoạt động của mỏ

Vì vậy việc xác định sản lượng cho Mỏ lộ thiên là một nhiệm vụ quan trọng trong công tác thiết kế, đòi hỏi phải có những cân nhắc chi tiết cẩn thận trên cơ sở kết quả tính toán về kinh tế, kỹ thuật của phương án

Những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sản lượng

3 Yếu tố kinh tế

Nhu cầu của nền kinh tế quốc dân đối với khoáng sản đó là giá thành và giá bán buôn các khoáng sản đó Vốn đầu tư xây dựng cơ bản, năng suất lao động và các yếu tố kinh tế khác

Do vậy xác định sản lượng mỏ trong những điều kiện cho trước là một nhiệm vụ quan trọng trong công tác thiết kế, đòi hỏi sự phối hợp trên cơ sở tính toán về kinh tế - kỹ thuật

II XÁC ĐỊNH SẢN LƯỢNG MỎ THEO ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT

Sản lượng của mỏ theo điều kiện kỹ thuật được xác định bằng công thức sau:

th q

q s

q V.S γ (1 r).K

Trong đó:

Vs - Tốc độ xuống sâu của đáy mỏ, m/năm;

Sq - Tiết diện ngang của quặng trên tầng tính toán, Fq = M.L;

M - Chiều dày của vỉa quặng, M = 25m;

Lp - Chiều dài theo phương của vỉa quặng, L =1000m;

q

 - Khối lượng riêng của than;

Kth -Hệ số thu hôi quặng khi khai thác;

r - Hệ số làm bẩn than trong quá trình khai thác;

Tốc độ xuống sâu của mỏ Vs phụ thuộc vào sơ đồ đào hào, số lượng máy xúc tham gia đào hào chuẩn bị ở đây ta tiến hành mở rộng đáy hào theo chu trình thuận: + Đào hào dốc

+ Đào hào chuẩn bị + Mở rộng hào

1 Xác định số khoảnh khai thác

a Xác định chiều dài tuyến công tác trên các tầng:

Ta thấy rằng chiều dài tuyến công tác (Lt) thay đổi liên tục khi khai thác xuống sâu Trên mặt có chiều dài tuyến công tác là lớn nhất còn đáy mỏ thì chiều dài tuyến công tác đạt nhỏ nhất

x x

Trong đó: Lt - Chiều dài tuyến công tác, m;

Lx - Chiều dài luồng xúc Lx = 204m;

m - số khu vực xúc trên tuyến trên một tuyến công tác, do chiều dài tuyến công tác từ trên mặt đất xuống đáy mỏ giảm dần nên số khu vực xúc trên 1 tuyến công tác cũng giảm dần giá trị m được chọn trên các tầng như sau:

Tính toán số khoảnh khai thác

Bảng số: 4

Tầng

Chiều dài theo phương

mặt mỏ

Lm (m)

Chiều dài tuyến công tác

Lt (m)

Chiều dài luồng xúc

L x (m)

Số khoảnh khai thác trên các tầng m

Số khoảnh khai thác chọn trên các tầng m

Lt (m)

Số khoảnh khai thác chọn trên các tầng

Lt (m)

Số khoảnh khai thác chọn trên các tầng

2 Tính toán khối lƣợng đào hào qua các tầng

a Khối lượng hào dốc

0 0 2

Trong đó: h - Chiều cao tầng, h =15m;

i - Độ dốc khống chế của hào, i0 = 80‰;

b - Chiều rộng hào hào dốc, b = 24m;

 - Góc nghiêng của thành hào,  = 700;

2

7486970

cot3

152

2408,0

b Khối lượng hào chuẩn bị và khối lượng mở rộng hào

Khối lượng hào chuẩn bị:

Do chiều dài theo tuyến theo chiều sâu thay đổi, do đó khối lượng hào chuẩn bị theo độ sâu cũng thay đổi

Khối lượng đào hào chuẩn bị trên chiều dài luồng xúc xác định theo công thức sau:

V = L ×h(b + hcotg) , m3

Trong đó : Lx - Chiều dài luồng xúc, m;

h - Chiều cao tầng, h =15m;

b - Chiều rộng đáy hào chuẩn bị, b = 24m;

 - Góc nghiêng hào,  =700;

Khối lượng mở rộng hào:

Vmr = h×Lx[ Bmin + h(cotg +cotg )], m3; Trong đó:

Bmin - Chiều rộng mặt tầng công tác nhỏ nhất, Bmin = 53m;

bị

b (m)

Chiều cao tầng

h (m)

Góc cắm của vỉa

o

Góc nghiê

ng hào

o

Chiều rộng mặt tầng công tác

B min (m)

Khối lƣợng hào chuẩn bị

V cb (m 3 )

Khối lƣợng mở rộng hào

III TÍNH TOÁN THỜI GIAN CHUẨN BỊ TẦNG

1 Thời gian đào hào dốc

td =

x

d

Q C

V

.

300 , năm Trong đó :

Vd - Khối lượng đào hào dốc, Vd = 74869m3;

C - Hệ số giảm năng suất của máy xúc khi đào hào dốc, C=0,85;

Qx - Năng suất của máy xúc , Qx = 3442,5m3/ngày đêm;

300 - Số ngày làm việc trong một năm;

Vcb- Khối lượng đào hào chuẩn bị trên chiều dài luồng xúc, m3;

Qx - Năng suất của máy xúc, Qx = 3442,5m3/ngđ;

b Thời gian mở rộng tầng:

tmr =

x

r m

Qx - Năng suất của máy xúc, Qx = 3442,5m3/ngđ;

c Số lượng máy xúc tham gia đào tầng mới:

Số lượng máy xúc nhiều nhất tham gia chuẩn bị cho một gương ta lấy làm

tròn theo công thức sau: Nmax =  1