Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

§Ò tµi: I. Cho vỉa than có điều kiện kinh tế kĩ thuật như sau: 1. Điều kiện tự nhiên Vỉa quy cách, có chiều dày và góc cắm không đổi, chiều dài theo phương L = 1000 m; Chiều dày nằm ngang của vỉa, M = 30 m; Góc cắm của vỉa γ = 25°; Chiều dày lớp đất phủ ho = 15 m; Góc nghiêng bờ dừng phía vách và phía trụ của vỉa là 30°; Tính chất cơ lý , Đất đá có độ cứng trung bình fđ = 8 ÷ 10, than có độ cứng ft = 3 ÷ 4; 2. Điều kiện kinh tế kĩ thuật Chi phí khai thác than thuần túy , a = 110.000 đtấn Chi phí bóc 1 m3 đất đá, b = 50.000 đ Giá bán than nguyên khai trên thị trường, Co = 660.000 đtấn Hình vẽ : II. Nội dung thiết kế Xác định biên giới mỏ. Thiết kế mở vỉa cho khoáng sàng. Thiết kế hệ thống khai thác. Xác định sản lượng mỏ (Aq, Ađ). Chế độ công tác mỏ, lập lịch kế hoạch. Tính toán số lượng thiết bị sử dụng trong mỏ.

LỜI NÓI ĐẦU

Cơ sở thiết kế mỏ lộ thiên là môn học chính và rất quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành khai thác Môn học này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất về trình tự và cách tiến hành thiết kế một mỏ lộ thiên Để sinh viên có thể nắm và hiểu rõ hơn những kiến thức mà môn học đã cung cấp thì việc làm đồ

án là không thể thiếu Sau một kỳ học tập và nghiên cứu môn học này,chúng em

đã được giao làm đồ án môn học cơ sở thiết kế mỏ lộ thiên nhằm giúp mỗi sinh viên củng cố thêm kiến thức đã được học

Bằng tất cả cố gắng bản thân đã đem hết sức mình để hoàn thành bản đồ án này nhưng do thời gian có hạn kinh nghiệm cho công tác thiết kế chưa có do vậy bản bài tập chưa mang lại kết quả mỹ mãn Kính mong được sự tận tình hướng dẫn của cụ và đồng nghiệp tham gia đóng góp để bản bài tập hoàn thành tốt hơn nữa Em xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của TS.Lê Thị

Thu Hoa đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này

§Ò tµi:

I Cho vỉa than có điều kiện kinh tế - kĩ thuật như sau:

1 Điều kiện tự nhiên

- Vỉa quy cách, có chiều dày và góc cắm không đổi, chiều dài theo phương

L = 1000 m;

- Chiều dày nằm ngang của vỉa, M = 30 m;

- Góc cắm của vỉa γ = 25°;

- Chiều dày lớp đất phủ ho = 15 m;

- Góc nghiêng bờ dừng phía vách và phía trụ của vỉa là 30°;

- Tính chất cơ lý ,

- Đất đá có độ cứng trung bình fđ = 8 ÷ 10, than có độ cứng ft = 3 ÷ 4;

2 Điều kiện kinh tế kĩ thuật

- Chi phí khai thác than thuần túy , a = 110.000 đ/tấn

- Chi phí bóc 1 m3 đất đá, b = 50.000 đ/

- Giá bán than nguyên khai trên thị trường, Co = 660.000 đ/tấn

Hình vẽ :

25°

M = 30m

h =15m

II Nội dung thiết kế

- Xác định biên giới mỏ

- Thiết kế mở vỉa cho khoáng sàng

- Thiết kế hệ thống khai thác

- Xác định sản lượng mỏ (Aq, Ađ)

- Chế độ công tác mỏ, lập lịch kế hoạch

- Tính toán số lượng thiết bị sử dụng trong mỏ

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI 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 tận thu đến mức tối đa trữ lượng quặng 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

I.1 Lựa chọn xác định các thông số γv , γt :

Lựa chọn thông số γv, γt cũng là vấn đền quyết định quan trong đến hiệu quả của mỏ lộ thiên Việc xác định các thông số γv ,γt dựa trên cơ sở của các tính chất cơ lý của đất đá, cấu tạo địa chất và địa chất thuỷ văn Khi ta chọn góc γt

và γv nhỏ thì hệ số bóc của mỏ lộ thiên tăng lên, khi chon lớn quá thì bờ mỏ kém

ổn định dẫn đến trượt lở bờ

Trong đồ án có γôđ =300 và góc cắm của vỉa quặng γ =250 nên ta chọn γt

=250 và γv =300 sẽ thoả mãn về mặt kinh tế - kỹ thuật nhất

I.2 Xác định hệ số bóc giới hạn của mỏ (K gh ):

Hệ số bóc 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

a

C −

= 0

(m3/m3, m3/t)

C0 :giá thành cho phép , đ/tấn

a : giá thành khai thác 1 tấn quặng chưa kể đến chi phí bóc đất đá, đ/tấn

b : giá thành bóc đất đá , đ/m3

Hệ số bóc giới hạn được xác định gián tiếp qua chỉ tiêu kinh tế tính toán của các mỏ lộ thiên thiết kế hoặc các số liệu thống kê của một mỏ lộ thiên đang hoạt động có điều kiện tự nhiên và kỹ thuật tương đương

Với C0 =660.000đ/t, a =110.000đ/t, b=50.000 đ/m3

Than có khối lượng riêng γ = 1,4 t/m3

Kgh = 11 1,4 = 15,4 m3/m3

I.3 Lập luận và 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 ≥ Kbg

2) Kgh ≥ Ktb

3) Kgh ≥ Kt

4) Kgh ≥ Ksx + K0

5) Ktb ≤ Kgh≥ Kbg

Đối những vỉa có góc cắm ổn định γ =250 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 Ktb ≤ Kgh≥ Kbg để xác định biên giới của mỏ

I.4 Xác định biên giới của mỏ bằng phương pháp đồ thị:

Phương pháp đồ thị được tiến hành bằng cách trực tiếp đo vẽ trên lát cắt địa chất và dùng đồ thị để xác nhận kết quả vừa tìm Nội dung của phương pháp gồm

5 bước:

Trên các mặt cắt đặc trưng kẻ đường song song nằm ngang cách nhau một khoảng h = 15m (bằng chiều cao một tầng khai thác)

Từ giao điểm của các đường nằm ngang với vách và trụ từ trên xuống dưới kẻ các đường kẻ các đường xiên với góc γv=300, γt =250biểu thị bờ dừng phía vách

và phía trụ cho tới khi gặp mặt đất

Xác định hệ số bóc biên giới ( Kbg) cho tất cả các tầng từ trên xuống dưới bằng cách do vẽ trực tiếp trên mặt cắt khối lượng đất đá phải bóc ∆Vγ i và khối lượng quặng khai thác tương ứng ∆Qγi giữa 2 bờ mỏ liên tiếp

Kbg = ∆Vγi/∆Qγi

Bảng xác định Kbg theo chiều sâu H:

Phõn

tầng

Chiều

sõu

(m)

Khối lượng đất bóc ( m2 )

Khối lượng than ( m2 )

Hệ số búc Kbg

(m3/m3)

2 -30 1308,34 450 2,9

Vẽ biểu đồ thể hiên mối quan hệ giữa hệ số bóc biên giới và chiều sâu khai thác Kbg = f(H) Hoành độ giao điểm của đường Kbg=f(H) và đường Kgh=15,4 (m3/m3) đó chính là chiều sâu cuối cùng của mỏ lộ thiên

Đồ thị thể hiện Kbg =f(H)

Từ đồ thị ta xác định được chiều sâu cuối cùng của mỏ lộ thiên Hc =126m

* Xác định hệ số bóc trung bình K tb :

Ktb = Trongđó :

∑V= (Hc2 cotgγv + Hc2cotgγt )/2+ Hc.M -(Hc- ho).M

= Hc2.( cotgγv+ cotgγt)/2+ ho.M

= 1262 ( cotg30o + cot25o)/2 + 15.30

= 31170,06 (m3)

∑Q = (Hc- ho).M

= (126 - 15).30 = 3330 (m3)

Ktb = = 9,36 (m3/m3)

I.5 Xác định biên giới mỏ trên mặt đất

I.5.1 Chiều rộng biên giới mỏ phía trên mặt đất

Từ đồ thị ta xác định được chiều sâu cuối cùng của mỏ là Hc=126m Với chiều sâu Hc trên ta biểu diễn trên mặt cắt đặc trưng để xác định biên giới phía

trên mặt mỏ (AB).

Mặt cắt ngang đặc trưng của mỏ

Từ mặt cắt ngang đặc trưng ta xác định được biên giới phía trên mặt đất AB:

AB =HC( cotgγv + cotgγt ) + M Thay số vào:

AB = 126 (cotg30o + cotg25o) + 30

= 519 (m)

I.5.2 Chiều dài của mỏ

Do góc ổn định của đất đá γôđ=300 nên ta lấy góc đầu mỏ δ =300

- Chiều dài thêm của đầu mỏ trên mặt đất :

l =Hk.cotgδ = 126 cotg300= 218(m)

- Chiều dài mỏ phía trên là :

L = Lm +2.l =1000+2 218 =1436 (m)

Trong đó :

Lm : Chiều dài theo phương của vỉa quặng (m)

I.6 Tính trữ lượng trong biên giới mỏ

I.6.1 Trữ lượng than trong biên giới mỏ

Q = M( Hk – ho).Lm

Trong đó :

M: Chiều dày của vỉa , M = 30m

Hk: Chiều sâu cuối cùng của mỏ, Hc =126m

ho : Chiều dày lớp đất phủ, ho =15m

Lm : Chiều dài theo phương của vỉa quặng, Lm=1000m

Vậy : Q =30(126 - 15).1000 = 3.330.000 (m3)

I.6.2 Khối lượng đất đá bóc

- Khối lượng trong biên giới của mỏ :(Bỏ qua khối lượng hai đầu mỏ)

Lm

- Khối lượng đất đá bóc trong biên giới mỏ:

Vd = Vm - Q = 34.500.060 - 3.330.000 = 31.170.060 (m3)

CHỌN ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ HOẠT ĐỘNG TRÊN MỎ

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

1)

Về máy khoan: Chọn loại máykhoan thuỷ lực đập - xoay

Bảng đặc tính kỹ thuật

Đặc tính

chung

DEUTZ-BF6L9BC

2 Công suất động cơ DIEZEN HP(KW) 170(125)

7 Kích thước:Dài x Rộng x

Cao

mm 7750x2850x3150

Hệ thống

nén khí

Hệ thống

thuỷ lực

14 Công suất đập ở áp suất

Max

Hệ thống

choòng

khoan

Chỉ tiêu

năng

lượng

2)

Về vật liệu nổ : Ta chọn thuốc nổ ANFO và mồi nổ PENTOLITE và hệ

thống dây truyền hiệu nổ PRIMADET TLD

Các đặc tính của thuốc nổ

Tỷ trọng rắc, g/m3 : 0,8- 0,9

Tỷ trọng nổ tối ưu, g/m3 :1,1-1,2

Tốc độ nổ, km/giây :4,1-4,2

Năng lượng hiệu quả, kJ/kg :3.720

Sức nổ, cm3 :320-330

Sức phá, mm(trong ống thép) :15-20

3)

Về thiết bị xúc bốc : Chọn máy xúc CAT-537

Đặc tính kỹ thuật của máy xúc CAT-537

4 Bán kính xúc trên mức máy đứng lớn

nhất

Về thiết bị san gạt : Chọn máy ủi KOMATSƯ-D257A-2

Đặc tính kỹ thuật của máy ủi KOMATSƯ-D257A-2

Đặc tính

chung

Đặc tính

lưỡi ben

Đặc tính

lưỡi cày

5)

Về thiết bị vận tải : Chọn loại ôtô ECULID R32

Bảng đặc tính kỹ thuật của ôtô ECULID R32

7 Tốc độ cấp: I-IV ( lùi ) 10 – 75 (13,5) Km/h

8 Kích thước ô tô ( dài x rộng ) 7380x3620 mm

6)

Kiểm tra sự phối hợp giữa ôtô ECULID R32 và máy xúc CAT-537

* Khi vận tải đất đá :

- Số gầu xúc cho một lần chất tải của ôtô:

Ng =

d c

K E

Q

γ

.

0

, gầu Trong đó:

Q0 : Tải trọng của ôtô, Q0 =32 (Tấn)

E : Dung tích Gầu, E =4m3

Kc : Hệ số nèn chặt, Kc = = 0,53

Kd : Hệ số xúc đầy gầu, Kd =0,75

Kr : Hệ số lở rời của đất đá, Kr =1,4

γd : Trong lượng thể tích của đất đá, γ =2,6T/m3

Vậy Ng = 5 , 8

6 , 2 53 , 0 4

32 = Vậy chọn Ng =5 (gầu)

- Kiểm tra theo tải trọng của ôtô:

Kq =

- Kiểm tra theo dung tích thùng xe ôtô:

Kv = Trong đó :

Vôtô: Dung tích thùng xe ôtô, Vôtô = 16,2m3

Kv = = 0,92 Vậy khi chở đá thì Ng =5

* Khi vân tải than:

- Số gầu xúc cho một lần chất tải lên ôtô:

75 , 0 4

2 , 16

d

oto

K E V

Chọn Ng = 5 (gầu)

- Kiểm tra theo điều kiện tải trọng của ôtô:

Vậy Ng =5 thoả mãn Nhưng khi vận tải than thì chưa phát huy được hết công suất của ôtô Do đó để phát huy hết công suất của ôtô buộc ta khi vận tải than phải lới rộng thùng xe

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MỞ VỈA

Mở vỉa khoáng sàng là tạo lên hệ thống đường liên lạc, vận tải 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 lên 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 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 sơ 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 nông nghiệp trong vùng lân cận, ít gây tác động ảnh hưởng đến môi trường

II.1 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,Hµo dèc Hµo chuÈn bÞ

Biªn gií i má