đồ án thiết kế mỏ hầm lò có file Cad

đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò thầy Bùi Mạnh Tùng đại học mỏ địa chất Hà Nội có file cad

Lời Nói Đầu

* * *

Trong sự nghiệp đổi mới đất nước, để thực hiện công nghiệp hoá - hiện đại hoá thìngành than có một vị trí rất quan trọng là một ngành công nghiệp khai khoáng nó gópphần to lớn cho nền kinh tế quốc dân Sự phát triển của ngành than có ảnh hưởngkhông nhỏ tới sự phát triển của các ngành khác Khai thác mỏ hầm lò ngày càngchiếm một tỷ trọng lớn, việc khai thác hầm lò là một công việc hết sức khó khăn vàphức tạp Do vậy việc thiết kế mở vỉa là một công tác hết sức quan trọng để đưa mỏvào hoạt động mang lại hiệu quả kinh tế cho đất nước.Thiết kế mỏ trực tiếp phản ánhđường lối, chủ trương phát triển kinh tế quốc dân và phương hướng chính sách cụ thể

về phát triển ngành công nghiệp mỏ của Đảng và Nhà nước Thiết kế mỏ trực tiếpquyết định quy mô sản xuất , trình độ trang bị kỹ thuật ,mức độ tiên tiến của các sơ đồcông nghệ và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mỏ.Thiết kế mỏ trực tiếp ảnh hưởngdến việc sử dụng hợp lý vốn đầu tư ,trực tiếp ảnh hưởng tới việc sử dụng hợp lý tàinguyên của đất nước, vừa phải xét tới việc sử dụng tài nguyên hiện tại , vừa phải xéttới yêu cầu phát triển lâu dài của nền kinh tế quốc dân Thiết kế mỏ hầm lò là môn họcchính rất quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành khai thác Môn học này cung cấpcho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất về trình tự và cách tiến hành thiết kế một

mỏ hầm lò Để sinh viên có thể nắm vững và hiểu rõ hơn những kiến thức mà mônhọc đã cung cấp thì việc làm đồ án là không thể thiếu.Sau quãng thời gian học tập và

nghiên cứu môn học này dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy giáo TS.Bùi Mạnh

Tùng đã giúp em hoàn thành đồ án môn học “Thiết kế mỏ hầm lò” Em xin chân

thành cảm ơn và mong nhận được sự giúp đỡ và nhận xét của thầy

Chương I: Đặc điểm địa chất khu mỏ

Chương II: Mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ

1 Giới hạn khu vực thiết kế

Ruộng mỏ thiết kế có chiều dài S = 2200 (m), các cụm vìa phân bố từ mức +50 ÷-500 (m) , độ sâu thiết kế từ -100 ÷ -500

Trong ruộng mỏ gồm 7 vỉa

- Chiều dày các vỉa: m1=2,8m; m2=7,2m; m3=1,8m; m4=4,6m; m5=3,5m;m6=5,6m; m7=1,8m

Trong đó: m: chiều dày vỉa (m)

H’:chiều dài theo hướng dốc các vỉa (m)

S: chiều dài theo phương các vỉa (m)

γ : tỷ trọng của than (T/m3)

Trong đó: ttr : tổn thất vĩnh viễn do để lại trụ than bảo vệ ttr = 2%

tkt: tổn thất trong quá trình khai thác , tùy thuộc vào nhiều yếu tố như hệ thống khai thác , công nghệ khai thác , công nghệ chống giữ , công

nghệ khấu than…tkt= 15-18%, ta lấy tkt= 15%

Trong đó: Zcn:trữ lượng công nghiệp (T)

Am:sản lượng hàng năm của mỏ (T/năm)

t1:thời gian xây dựng mỏ (t1=3 năm)

t2:thời gian khấu vét và kết thúc mỏ, t2=2 năm

 Tm = 62935276700000 + 3 + 2 = 95 năm

4 Chế độ làm việc

Chế độ làm việc của mỏ có vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động của

mỏ, nó quyết định đến năng suất lao động, đời sống văn hóa, đời sống tinh thầncủa cán bộ công nhân viên chức của mỏ

4.1 Bộ phận lao động trực tiếp.

Là bộ phận trực tiếp sản xuất, làm việc 3 ca một ngày, mỗi ca 8 tiếng,

mỗi tháng làm việc 26 ngày, nghỉ ngày chủ nhật, các ngày lễ và ngày tết Một năm làm việc 300 ngày, hết một tuần đảo ca một lần

Bộ phận trực tiếp tham gia lao động sản xuất cùng với dây truyền phục

vụ tham gia gián tiếp của mỏ làm việc 3 ca trong 1 ngày đêm sắp xếp thời gian theo bảng II.2 dưới

Bảng II.2: Thời gian làm việc theo ca

Bảng II.3 : Chế độ đổi ca

4.2 Bộ phận lao động gián tiếp

Bộ phận lao động gián tiếp của mỏ làm việc 8 giờ một ngày, tuần làm việc 5 ngày, nghỉ thứ 7 và chủ nhật

5 Phân chia ruộng mỏ

Với mức khai thác từ -100 đến -500 , mỗi tầng được chia với chiều cao H là 80m vậy ta có 5 tầng khai thác Chiều cao tầng theo hướng dốc Hd của mỗi tầng khai thác :

Hd : Chiều cao tầng theo hướng dốc ( m )

Ht : Chiều cao của các trụ bảo vệ ( m ) , chọn sơ bộ Ht = 4 m

Hđl : Chiều cao của các đường lò xuyên vỉa ( m ) , chọn sơ bộ Hđl = 5 m

Ta có chiều dài lò chợ theo mỗi vỉa:

Phương án I : Giếng đứng kết hợp lò xuyên vỉa tầng

Phương án II: Giếng nghiêng kết hợp lò xuyên vỉa tầng

6.1 Phương án I: Giếng đứng kết hợp lò xuyên vỉa tầng

a Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị

1,2 Giếng đứng chính phụ

3 Sân Giếng vận tải tầng

4 Sân giếng thông gió tầng

5 Xuyên vỉa vận tải

6 Xuyên vỉa thông gió

7 Dọc vỉa vận tải

8 Dọc vỉa thông gió

9 Lò căt ban đầu

10 Lò song song

11 Họng sáo

b Trình tự đào lò

Từ mức -100 tiến hành đào hai giếng đứng chính (1) và phụ (2) sâu qua mức vận tải của tầng thứ nhất Sau xây dựng các sân giếng vận tải tầng (3) và sân giếng thông gió (4 ) của tầng thứ nhất Từ các sân giếng, đào các lò xuyên vỉa của tầng: xuyên vỉa (5) và thông gió (6) ,sao cho từ giếng có thể liên hệ được với các vỉa than trong cụm vỉa.

Từ chỗ giao nhau giữa lò xuyên vỉa với từng vỉa than ,theo phương vỉa về hai cánh đào các lò dọc vỉa của tầng :lò dọc vỉa vận tải (7) và lò dọc vỉa thông gió (8) Khicác lò dọc vỉa vận tải (7) và lò dọc vỉa thông gió (8) đến biên giới của tầng thì được nối với nhau bằng lò cắt (9) Để bảo vệ lò dọc vỉa vận tải (7) ta phải đào lò song song (10) và các họng sáo (11) để chừa lại các vỉa than nguyên khối.Cuối cùng tiến hành xây dựng lò chợ

Đến thời điểm kết thúc khấu than ở tầng thứ nhất ,cần chuẩn bị xong tầng thứ hai

c Sơ đồ vận tải

Trong phương pháp mở vỉa này, than khai thác được vận tải bằng máng cào đặt dọc theo lò dọc vỉa vận tải (7),theo nó từ hai cánh  về lò xuyên vỉa vận tải (5)  sângiếng vận tải (3)  trục lên mặt đất qua giếng đứng (1)

Thiết bị cung cấp cho các lò chợ được đưa vào mỏ qua giếng đứng (2)  sân giếng thông gió (4)  lò xuyên vỉa thông gió (6)  lò dọc vỉa thông gió (8)  lò chợ.Tầng thứ hai tương tự như tầng thứ nhất

d Sơ đồ thông gió

Gió sạch được đưa vào mỏ qua giếng đứng (2) xuống đến mức vận tải của tầng đang khai thác  sân giếng vận tải (3)  lò xuyên vỉa vận tải (5)  lò dọc vỉa vận tải(7) vào lò chợ

Gió bẩn từ lò chợ sẽ thoát lên lò dọc vỉa thông gió (8)  lò xuyên vỉa thông gió (6)  sân giếng thông gió (4)  giếng chính (1) ,rồi qua nó thoát lên mặt đất

6.2 Phương án II : Giếng nghiêng kết hợp lò xuyên vỉa tầng

a Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị

1,2 Giếng nghiêng chính phụ

3 Sân Giếng vận tải tầng

4 Sân giếng thông gió tầng

5 Xuyên vỉa vận tải

6 Xuyên vỉa thông gió

7 Dọc vỉa vận tải

8 Dọc vỉa thông gió

9 Lò căt ban đầu

và sân giếng thông gió của tầng thứ nhất.Từ các sân giếng ,đào các lò xuyên vỉa của tầng : vận tải (5) và thông gió (6) sao cho từ giếng có thể liên hệ được với các vỉa thantrong cụm vỉa

Từ chỗ giao nhau giữa lò xuyên vỉa với từng vỉa than ,theo phương vỉa về hai cánh đào các lò dọc vỉa của tầng: lò dọc vỉa vận tải (7) và lò dọc vỉa thông gió 8.Khi các lò dọc vỉa vận tải (7) và lò dọc vỉa thông gió (8) đến biên giới của tầng thì được nối với nhau bằng lò cắt (9).Để bảo vệ lò dọc vỉa vận tải (7) ta phải đào lò song song (10) và các họng sáo (11 để chừa lại các vỉa than nguyên khối.Cuối cùng tiến hành xây dựng lò chợ

Đến thời điểm kết thúc khấu than ở tầng thứ nhất ,cần chuẩn bị xong tầng thứ hai

c Sơ đồ vận tải

Trong phương pháp mở vỉa này, than khai thác được vận tải bằng máng cào đặt dọc theo lò dọc vỉa vận tải (7),theo nó từ hai cánh  về lò xuyên vỉa vận tải (5)  sângiếng vận tải (3)  trục lên mặt đất qua giếng đứng (1)

Thiết bị cung cấp cho các lò chợ được đưa vào mỏ qua giếng đứng (2)  sân giếng thông gió (4)  lò xuyên vỉa thông gió (6)  lò dọc vỉa thông gió (8)  lò chợ.Tầng thứ hai tương tự như tầng thứ nhất

d Sơ đồ thông gió

Gió sạch được đưa vào mỏ qua giếng đứng (2) xuống đến mức vận tải của tầng đang khai thác  sân giếng vận tải (3)  lò xuyên vỉa vận tải (5)  lò dọc vỉa vận tải(7) vào lò chợ

Gió bẩn từ lò chợ sẽ thoát lên lò dọc vỉa thông gió (8)  lò xuyên vỉa thông gió (6)  sân giếng thông gió (4)  giếng chính (1) ,rồi qua nó thoát lên mặt đất

 So sánh kỹ thuật và kinh tế giữa 2 phương án:

- So sánh về kỹ thuật

Nhận xét: Quan phân tích và so sánh về mặt kỹ thuật ta thấy mỗi phương án đều có những ưu điểm , nhược điểm riêng và đều có tính khả thi về mặt kỹ thuật

Phương án I

Ưu điểm:

+ Chiều dài giếng đứng nhỏ , quãng đường vận tải nhỏ , công tác thoát nước dễ dàng hơn do chiều dài ống dẫn nhỏ hơn

+Chi phí bảo vệ giếng nhỏ

+ Thích hợp cho các mỏ khai thác xuống sâu

Nhược điểm :

+Vốn đầu tư ban đầu lớn

+Thời gian đưa mỏ vào sản xuất chậm

+ Chiều dài các đường lò xuyên vỉa lớn

+ Việc thi công giếng đứng khó khăn

Phương án II

STT Chỉ tiêu so sánh Phương án II Phương án I

1 Khối lượng san gạt

2 Khối lượng đường lò

mở vỉa nghiêng lớn nhưngChiều dài giếng

chiều dài lò xuyênvỉa nhỏ

Chiều dài giếng đứngnhỏ nhưng chiều dài

lò xuyên vỉa lớn

4 Thời gian đưa mỏ vào

quãng đường vận tảilớn hơn

Vận tải dễ dàng hơn

do quãng đường vậntải nhỏ hơn

chiều dài ống lớn

hơn

Dễ Dàng hơn dochiều dài ống ngắn

hơn

11 Khối lượng đào lò Đào nhiều lõ xuyên

vỉa Đào nhiều lò xuyênvỉa

Ưu điểm :

+ Vốn đầu tư ban đầu nhỏ

+ Thời gian đưa mỏ vào sản xuất sớm

+ Chiều dài các đường lò xuyên vỉa nhỏ

Nhược điểm :

+ Chiều dài giếng nghiêng lớn , quãng đường vận tải lớn , thoát nước khó khăn do chiều dài ống lớn

+ Chi phí bảo vệ giếng lớn

+ Khó khăn khi khai thác xuống sâu

 Từ những phần tích trên ta thấy rằng phương án I có nhiều ưu điểm nổi bật hơn :

vận tải đơn giản , quãng đường vận tải nhỏ , thích hợp với mỏ khai thác xuống sâu Tuy nhiên để đánh giá 1 cách đầy đủ và chính xác hơn ta tiến hành so sánh về mặt kinh tế để chọn ra phương án ưu việt nhất

So sánh về kinh tế

Phương án I

Chi phí xây dựng cơ bản

Cxdcb = Li KiTrong đó :

Ki : đơn giá 1 m lò theo đường lò thứ i

Li : Chiều dài đường lò thứ i

Bảng chi phí đào lò

Chi phí

đường lò:

Cbv = r.li.tiTrong đó :

ri : Đơn giá bảo vệ 1 mét lò trong thời gian 1 năm (đ/m.năm)

li : chiều dài đường lò thứ I, m

ti : thời gian dự tính bảo vệ đường lò , năm Bảng chi phí bảo vệ đường lò

*Với điều kiện lò xuyên vỉa tầng trên được sử dụng làm lò thồng gió tần dưới ta sẽ có bảng tương đối sau:

STT Tên đường lò Li (m) r (

triệu/m-năm

t (năm) Thành

tiền(triệu)

Q : Khối lượng vận tải quá đường lò trong 1 năm; tấn

Li : Cung độ vận tải của đường lò i ;mCvti : Giá thành vận tải qua đường lò i ; đồng / tấn / km

Ti : Thời gian tồn tại của đường lò ; năm Bảng chi phí vận tải

2 Lò xuyên

vỉa tầngmức-180

0.97 0,00221 700000 19 27092.1

3 Lò xuyên

vỉa tầngmức -260

1.025 0,00221 700000 19 28628.25

4 Lò xuyên

vỉa tầngmức -340

1.08 0,00221 700000 19 30164.4

5 Lò xuyên

vỉa tầng 1.14 0,00221 700000 19 31840.2

mức -420

6 Lò xuyên

vỉa tầngmức-500

Ki : đơn giá 1 m lò theo đường lò thứ i

Li : Chiều dài đường lò thứ iBảng chi phí xây dựng cơ bản

Giả sử với góc nghiêng giếng chính là 20 và góc nghiêng giếng phụ là 25 thì ta có ⁰ và góc nghiêng giếng phụ là 25⁰ thì ta có ⁰ và góc nghiêng giếng phụ là 25⁰ thì ta có chiều dài giếng tương ứng sau:

STT Tên các đường lò Li ( m ) Ki

( triệu/m )

Thành tiền( triệu )

ri : Đơn giá bảo vệ 1 mét lò trong thời gian 1 năm (đ/m.năm)

li : chiều dài đường lò thứ I, m

ti : thời gian dự tính bảo vệ đường lò , năm

Bảng chi phí bảo vệ đường lò

(triệu/m-năm)

t(năm) Thành tiền

1 Giếng nghiêngchính 1175 0,38 95 42417.5

3 tầng mức -100Lò xuyển vỉa 1490 0,137 19 3878.474

Lò xuyên vỉatầng mức

5 Lò xuyên vỉatầng mức

Q : Khối lượng vận tải quá đường lò trong 1 năm; tấn

Li : Cung độ vận tải của đường lò i ;mCvti : Giá thành vận tải qua đường lò i ; đồng / tấn / km

Ti : Thời gian tồn tại của đường lò ; năm Bảng chi phí vận tải

STT Tên đường lò ( km )L

Cvt(triệu/

t /km )

Q( tấn ) ( năm )T

Thànhtiền(triệu)1

Giếngnghiêng

2

Lò xuyên vỉatầng mức

3

Lò xuyên vỉatầng mức

4

Lò xuyên vỉatầng mức

5 Lò xuyên vỉa

tầng mức

1.03 0,00221 700000 38 57535.8

7 Thiết kế thi công đường lò mở vỉa

Do giới hạn của đồ án ta chỉ chọn đường lò đại diện để tiến hành thiết kế và thi công Chọn đường lò xuyên vỉa

7.1 Chọn hình dạng tiết diện đường lò và vật liệu chống lò

Do đặc điểm địa chất của khu mỏ, bao gồm nhiều vỉa trong ruộng mỏ, do đóthời gian tồn tại của đường lò phục vụ khai thác lớn Để đảm bảo an toàn và kéo dàituổi thọ của đường lò, cũng như phù hợp với loại vật liệu có độ bền cao, thời gian tồntại lâu dài ta chọn tiết diện hình vòm bán nguyệt là hợp lý nhất

7.2 Chọn loại vật liệu chống

Do thời gian tồn tại của đường lò lớn,do đặc điểm nước mỏ không có khả năng

ăn mòn kim loại do đó ta chọn vỏ chống cho lò xuyên vỉa là thép lòng máng,loạiCBJJ27

Riêng các đoạn lò xuyên vỉa qua đứt gãy, dưới đường vận tải ô tô sử dụng vỏchống bê tông cốt thép

7.3 Xác định kích thước tiết diện lò

1 Chọn và tính toán thiết bị vận tải

Với điều kiện khai thác mỏ, và điều kiện vận tải hiện tại của mỏ chọn thiết bịvận tải trong lò xuyên vỉa là tầu điện

Do yêu cầu sản lượng thiết kế mỏ và nhu cầu tăng sản lượng ngày càng cao, và

mỏ là mỏ loại 1 về khí CH4 chọn đầu tàu điện acquy A14 - 2 và goòng loại YBD -3

2 Tính toán tiết diện ngang của lò xuyên vỉa

2.1 Chiều rộng bên trong, bên ngoài vỏ chống

Chiều rộng bên trong vỏ chống được xác định theo công thức:

B = m + k A + (k-1) C + n, (m)

Trong đó :

m - Khoảng cách an toàn giữa thiết bị và khung chống m = 0,3 (m)

A - Kích thước lớn nhất của thiết bị A = 1,35 (m)

C - Khoảng cách an toàn giữa 2 thiết bị chuyển động ngược chiều nhau

C = 0,25 (m)

k - Số đường vận tải trong đường lò k = 2

n - Khoảng cách từ thiết bị vận tải tới vì chống tính ngang với chiều

cao thiết bị vận tải, n = (1,7 - htb) cotg + n (m)

n - Khoảng cách an toàn cho người đi lại, mang vác thiết bị tính từ

phần nhô ra lớn nhất của thiết bị ở độ cao (1,7 - 1,8) m tới vì

chống, theo quy phạm n  0,7 (m), chọn n = 0,8 (m)

 - Độ thách của khung chống, với vì chống hình vòm  = 0

htb - Khoảng cách từ mức trên cùng của thiết bị tới đường lò,

h - Chiều cao từ nền lò lên tới chân vòm (m)

h1 - Chiều cao từ đỉnh ray lên tới chân vòm, do đường lò có 2 đường xe chọn h1 = 1,5 (m)

hđx - Chiều cao của đường xe (m)

hđx = hđ + hr (m)

hđ - Chiều cao lớp đất đá giải, chọn loại ray P33 do đó chọn hđ = 0,2 (m)

hr - Chiều cao ray loại P33 có hr = 0,16 (m)

vậy : hđx = 0,2 + 0,16 = 0,36 (m)

Thay vào công thức ta có : h = 1,5 + 0,36 = 1,86 (m)

2.3 Bán kính của vòm, diện tích của đường lò

Q = An q k ,(m3/ph)

NTrong đó:

q - lượng gió cần thiết trên một tấn than, với mỏ loại 1 về khí CH4

q = 1 m3/ph

An - Sản lượng khai thác An = 700 000 (tấn/năm)

N - Số ngày làm việc trong năm N = 300 (ngày)

k - Hệ số dự trữ k = 1,2

Thay số :

Q = 700.000 1 1,2 = 2800 (m3/ph) = 46,7 (m3/s)

300Vận tốc gió trong đường lò :

v = = = 2.9 (m/s)

Ta có : 0,15 (m/s)  v  8 (m/s)

Vậy tiết diện đường lò thỏa mãn điều kiện thông gió

2.4 Tính toán áp lực của đất đá tác dụng lên lò, lập hộ chiếu chống lò

Trong đó :

Thay số vào biểu thức :

H1 - là chiều cao cột đá tác dụng lên nền lò

H1 = h + b1 = 4,245 + 1,02 = 5,247 (m)Thay số ta có :

N = 7,82 5,247

2 tg

4.2.4 Bước chống

Bước chống lò được xác định theo công thức

Trong đó :

Pvi - Khả năng chịu tải của một vì chống, với vì chống bằng thép SVI_9 thì Pvi = 1,68 (T/vì)

Pn - áp lực tác dụng lên nóc lò Pn = 2,08 (T/m)

L = 1,68 = 0,81 (m)

2,08

Chọn bước chống ở lò xuyên vỉa tầng là 0,8 (m/vì)

4.3 Lập hộ chiếu khoan nổ mìn thi công đào lò xuyên vỉa

Với điều kiện mỏ là mỏ loại 1 về khí CH4, độ cứng đất đá từ 5 ữ 8 Để đảm bảo

an toàn trong công tác nổ mìn và đạt hiệu quả cao trong công tác phá vỡ đất đá chọnloại thuốc nổ AH-1 của Việt Nam do công ty Hóa chất mỏ sản xuất Các đặc tính củathuốc nổ AH-1 được trình bày trong bảng

- Kíp nổ: Chọn loại kíp điện vi sai an toàn do Trung Quốc sản xuất và đượccung cấp bởi công ty Hóa Chất mỏ Các đặc tính của kíp điện vi sai an toàn

các đặc tính thuốc nổ loại AH-1

L = Pvi (m)

Pn

9 Chiều dài thỏi thuốc mm 200

10 Nhiệt lượng nổ Kcal/kg 1100 - 1150

Đặc tính kỹ thuật của kíp điện vi sai an toàn

Lượng thuốc nổ đơn vị

Lượng thuốc nổ đơn vị được xác định theo công thức của G S Pokonopski

q = q1 fc v e kđ (kg/m3)Trong đó :

q1 - lượng thuốc nổ đơn vị, với f = 7,82 thì q1 = 0,52 (kg/m3)

fc - Hệ số cấu trúc của đất đá fc = 1,1

e - Khả năng công nổ

e = 380/Pđ = 380/255 = 1,49

Pđ - Khả năng công nổ của thuốc nổ thực tế, Pđ = 255 cm3

v - Hệ số nén ép phụ thuộc vào chiều sâu lỗ mìn, số mặt tự do củagương lò do có 1 mặt tự do nên :

Lấy đường kính lỗ khoan dlk = 40 (mm)

- Chiều sâu lỗ khoan