Phương tiện cơ giới hoỏ khõu vận tải và thải đỏ

Cỏc phương tiện kỹ thuật để cơ giới hoỏ khõu vận tải trờn mỏ lộ thiờn tương đối phong phỳ. Về đường sắt cú thể sử dụng cỏc loại đầu mỏy hơi nước, điện ắc quy. Điện cần vẹt, điện ắc quy - cần vẹt, diezen, diezen - điện. Khi sử dụng vận tải ụ tụ thỡ cú ụ tụ tự lật, ụ tụ kộo

tải để vận chuyển đất đỏ ra bói thải và quặng về kho chứa. Ngoài ra cũn cú cỏc hỡnh thức vận tải kết hợp như trục tải, mỏng thả quặng, mỏy nõng. Hỡnh thức vận tải thuỷ lực (cú ỏp và khụng ỏp) cũng được dựng ở một số mỏ lộ thiờn khai thỏc than, vật liệu xõy dựng (cỏt, sỏi) và một số mỏ sa khoỏng khỏc.

Vận tải đường sắt là vận tải kinh tế đối với cỏc mỏ cú sản lượng trung bỡnh và lớn, cung độ vận tải xa (trờn 23 km). Ưu điểm của vận tải đường sắt là cú thể sử dụng cỏc dạng năng lượng bất kỳ và cỏc loại đầu mỏy khỏc nhau, chi phớ năng lượng nhỏ do sức cản chuyển động riờng của đoàn tàu nhỏ (2,02,5 kg/tấn khối lượng đoàn tàu); cú khả năng đỏp ứng mọi nhu cầu sản lượng của mỏ lộ thiờn do cú thể tăng số lượng đoàn tàu hoặc tăng tải trọng của đoàn tàu (tới 1500 tấn hoặc lớn hơn); cú khả năng tự động hoỏ trong điều khiển chạy tàu và trong cỏc khõu phụ trợ khỏc; làm việc chắc chắn trong mọi điều kiện khớ hậu và địa chất mỏ bất kỳ; số lượng nhõn viờn phục vụ khụng nhiều; chi phớ cho sửa chữa bảo dưỡng và khấu hao khụng lớn do thiết bị cú độ bền, độ chắc chắn và thời gian phục vụ lớn (tới 2025 năm); chi phớ vận tải cho 1 tấn.km nhỏ (so với ụ tụ và băng tải - nhỏ hơn 46 lần).

Bờn cạnh đú, vận tải dường sắt đũi hỏi khắt khe về điều kiện địa hỡnh: chiều dài tuyến cụng tỏc phải đủ lớn (khụng nhỏ hơn 300500 m), bỏn cong của đường lớn (khụng nhỏ hơn 100120 m đối với cỡ đường rộng), độ dốc của đường phải nhỏ (dưới 2530 ‰), từ đú dẫn đến làm tăng một cỏch đỏng kể chiều dài và khối lượng hào dốc; chi phớ đầu tư cơ bản cho khõu vận tải lớn; khối lượng và thời gian xõy dựng mỏ; làm cho việc tổ chức vận tải và trao đổi phương tiện ở gương phức tạp; làm giảm năng suất cú thể của thiết bị xỳc búc, nhất là khi khai thỏc chọn lọc,.... Khi vận tải đường sắt, cụng nghệ thải đỏ cũng như việc cơ giới hoỏ khõu thải đỏ rất phức tạp.

Vận tải ụ tụ được ỏp dụng cho cỏc mỏ lộ thiờn với điều kiện bất kỳ về sản lượng và địa hỡnh, dễ phối hợp với cỏc phương tiện xỳc búc cũng như cỏc hỡnh thức vận tải khỏc. Với cỏc mỏ cỡ lớn (cú tải lượng 2570 tr.t/năm và lớn hơn) cú thể sử dụng cú hiệu quả cỏc ụ tụ cỡ lớn (80180 tấn hoặc lớn hơn).

Trong những năm cuối thế kỷ XX, đi đụi với việc sử dụng và mở rộng dung tớch gầu xỳc là tăng tải trọng của ụ tụ nhằm đảm bảo tớnh đồng bộ của hai thiết bị chủ yếu này. Hóng sản suất ụ tụ БелАЗ cú tới 17 mó hiệu, cú tải trọng là 27200 tấn. БелАЗ-75214 cú tải trọng 180 tấn và БелАЗ-75202 là 200 tấn. Cỏc ụ tụ trọng tải từ 2742 tấn thỡ truyền động bằng cơ - thuỷ lực, cũn ụ tụ tải trọng 2742 tấn thỡ truyền động bằng cơ - điện. Trong năm 2000 hóng Caterpillar vừa xuất xưởng sờri ụ tụ mó hiệu CAT-797 cú trọng tải 325 tấn. Hóng Liebherr, tại hội chợ MINexpo-2000 đó giới thiệu hai loại ụ tụ khổng lồ là TL272 và T282 cú tải trọng tương ứng là 290 tấn và 325 tấn. Cỏc hóng ụ tụ khỏc như Komatsu, Unit-Rig, Dresser, Euclid,... cũng sản xuất cỏc loại ụ tụ cú trọng tải từ 218300 tấn như 930 E, MT5500,....

Hầu hết cỏc mỏ lộ thiờn lớn của nước ta như Đốo Nai, Cao Sơn, Cọc Sỏu, Hà Tu, Nỳi Bộo (Quảng Ninh), Apatit Lào Cai (Yờn Bỏi),... đều sử dụng vận tải ụ tụ với tải trọng từ 4596 tấn.

Ưu diểm chớnh của ụ tụ là cơ động, linh hoạt và độc lập trong cụng tỏc; khụng cú yờu cầu cao về điều kiện địa hỡnh do cú khả năng vượt dốc lớn (80100 ‰), bỏn kớnh vũng nhỏ (1525 m). Những ưu điểm đú dẫn đến dễ phối hợp với thiết bị xỳc búc, tạo điều kiện tốt để tăng cao năng suất mỏy xỳc; giảm được khối lượng làm đường, đào hào; rỳt ngắn thời gian xõy rựng mỏ và chi phớ đầu tư cơ bản cho khõu vận tải; nõng cao mức độ tập trung cụng tỏc mỏ, tạo điều kiện tăng nhanh tốc độ dịch chuyển của tuyến cụng tỏc và cường độ ăn sõu của đỏy mỏ.

Vận tải ụ tụ ỏp dụng đặc biệt cú hiệu quả trong thời gian xõy dựng mỏ, khi khai thỏc cỏc khoỏng sàng cú cấu tạo phức tạp, khi khai trường cú kớch thước mặt bằng chật hẹp, khi địa hỡnh mặt đất phức tạp, khi khai thỏc chọn lọc,… cũng như làm cỏc việc phụ trợ trờn mỏ.

Nhược điểm cơ bản của vận tải ụ tụ là chỉ cú hiệu quả kinh tế khi khoảng cỏch vận tải khụng lớn (23 km với ụ tụ cú tải trọng 27 tấn và 45 km đối với ụ tụ cú tải trọng 4550 tấn), cường độ chuyển dịch cao trờn đường (tới 1012 ngàn chuyến/ngđ), số lượng phương

tiện thiết bị và phục vụ lớn, tiờu hao dầu mỡ chất đốt tương đối cao, khi đường xấu và dốc thỡ cỏc bộ phận cơ khớ và động cơ hao mũn nhanh, bị ảnh hưởng lớn bởi cỏc điều kiện thời tiết khớ hậu và tỡnh trạng đường sỏ, gõy ụ nhiễm mụi trường.

Ngày nay, người ta đó chế tạo được những ụ tụ kộo moúc, ụ tụ tự lật cú tải trọng 75180 tấn và lớn hơn để làm việc với cỏc mỏy xỳc cỡ lớn (dung tớch gầu 2560 m3) làm việc ở những mỏ lộ thiờn cú sản lượng lớn, cung độ vận tải xa và độ sõu khai thỏc khụng sõu lắm.

Hỡnh 2.16. ễ tụ khung mềm của Volvo và khung cứng của Caterpillar

Hinh 2.17. ễ tụ chạy bằng điện MLT2200

Loại ụ tụ diezen - điện và diezen - cần vẹt (tải trọng 6065 tấn và lớn hơn) sử dụng hợp lý cho cỏc mỏ lộ thiờn cú khối lượng hàng hoỏ từ 1020 tr.t/năm hoặc lớn hơn với cung độ vận tải 46 km. Ưu điểm chủ yếu của ụ tụ điện - cần vẹt là khả năng vượt dốc lớn (tới 100120 ‰).

Bảng 2.6. Đặc tớnh kỹ thuật của một số ụ tụ mỏ siờu trọng

Mó hiệu Nước sản xuất Trọng lượng bỡ, tấn Tổng trọng lượng, tấn Rộng, m Cao, m Dài, m CAT 797 Mỹ 231,82 557,82 9,15 7,0 14,5

Euclid R280 Thụy Điển 179,171 435,453 8,1 6,3 13,7

Liebherr T282 CHLB Đức 201 528,59 8,7 6,5 14,5 Komatsu 930E Mỹ 188,014 469,014 8,4 6,4 15,3 Unit Rig MT4400 Mỹ 156,298 392,29 7,6 6,6 13,9 Unit Rig MT5500 Mỹ 201,814 510,2 9,05 8,1 14,8

Bảng 2.7. Đặc tớnh kỹ thuật của một số ụ tụ mỏ cỡ lớn TT Mó hiệu qụ , tấn qb , tấn vmax , km/h Rq , m Vụ , m3 1 БелАЗ-7521 180 145 50 15 70 2 CAT-777C 86 61,79 60,4 12,25 51,5 3 Dresser-330M 85 62,93 68 - 53 4 Terex-3311E 85 63,2 46,5 - 70 5 Liebherr 331 148,3 - - 107,8 6 EUCLID-R85B 77,1 59,9 54 - 51,3 7 HD-549 87 53 64 - 53 8 БелАЗ-7519 110 85 52 12 44

Ghi chỳ : qụ- tải trọng ; qb – trọng lượng bỡ ; vmax- tốc độ lớn nhất; Rq- bỏn kớnh quay nhỏ nhất; Vụ- dung tớch thựng xe.

Vận tải băng tải chủ yếu ỏp dụng để chuyờn chở than, đất đỏ mềm, cỏt sỏi, sột chịu lửa và đất đỏ cứng được đập vỡ tốt trờn cỏc mỏ lộ thiờn.

Ưu điểm chủ yếu của băng tải là quỏ trỡnh vận tải nhịp nhàng và liờn tục; cú điều kiện để nõng cao được năng suất thiết bị xỳc búc (so với khi vận tải đường sắt - cao hơn 2530 %) và năng suất thiết bị thải đỏ; tổ chức vận hành đơn giản; giảm được cỏch đỏng kể khối lượng cụng tỏc vận tải và khối lượng xõy dựng cơ bản cũng như chiều dài toàn bộ của hệ thống đường sỏ do băng tải cú khả năng vượt dốc lớn 1820o nếu sử dụng cỏc loại băng đặc biệt thỡ cú thể tới 3060o; tạo điều kiện để tăng tốc độ của tuyến cụng tỏc và đào sõu đỏy mỏ; cải thiện điều kiện làm việc và an toàn lao động; tiờu hao điện năng điều hoà và khụng lớn; cú điều kiện để tự động hoỏ và điểu khiển từ xa quỏ trỡnh vận tải; năng suất làm việc cao; lắp đặt, di chuyển và sửa chữa băng đơn giản.

Băng tải sử dụng cú hiệu quả cao khi khối lượng hàng từ 2030 tr.t/năm hoặc lớn hơn trờn cỏc mỏ lộ thiờn cú chiều dày lớp đất búc lớn; đất đỏ mềm, nếu đất đỏ cứng phải làm tơi tốt (khi cần phải nghiền, đập), chiều sõu mỏ trờn 150 m, khoảng cỏch vận tải 2,53 km.

Lĩnh vực sử dụng băng tải bị hạn chế bởi những nhược điểm sau: khi vận tải đất đỏ cú độ dớnh kết và ẩm (như sột, phấn thạch,…) thỡ dớnh băng, do vậy làm tăng giờ chết (để cậy gỡ) và giảm tốc độ chuyển động của băng; khi vận tải đất đỏ cứng, sắc cạnh thỡ băng chúng mũn (chỉ được 1218 thỏng); kớch thước của cục đỏ khụng được vượt quỏ 2535 % chiều rộng của băng (đối với băng hẹp, d150200 mm và đối với băng rộng, d300400 mm); vỡ chiều dài băng hạn chế nờn cần nhiều băng, do vậy phải cú nhiều bộ dẫn động và khi vật liệu rút từ băng này sang băng khỏc sẽ làm tăng độ mài mũn của băng.

Điều kiện thời tiết khớ hậu cú ảnh hưởng lớn tới chế độ làm việc của băng. Khi khai thỏc chọn lọc thỡ việc tổ chức vận tải bằng băng tải ở gương cũng gặp khú khăn. Việc chất thải vào băng yờu cầu phải liờn tục, khụng gõy cỏc va đập mạnh.

Cỏc loại băng dựng trờn mỏ lộ thiờn cú thể đặt cố định hay di động, tự di chuyển được; cú thể là loại băng truyền tải, băng cấp liệu, bộ liờn hợp thải đỏ trang bị băng tải, hoặc là cơ cấu băng tải nằm trong cỏc thiết bị xỳc búc, chất hàng,…

Vận tải liờn hợp là hỡnh thức vận tải kết hợp nhiều phương tiện, phự hợp với điều kiện cụ thể về tự nhiờn và kỹ thuật của một khu mỏ cụ thể. Vận tải liờn hợp là ụ tụ - đường sắt (kết hợp thờm băng tải hoặc trục tải skip), ụ tụ - trọng lực - đường sắt, băng tải - sức nước, ụ tụ - tời dõy trờn khụng,…. Với cỏc mỏ lộ thiờn sõu thỡ thường dựng ụ tụ vận tải trờn tầng, sau đú dựng băng tải hoặc trục tải skip để chuyển khối lượng từ mỏ cỏc tầng dưới thấp lờn mặt đất. Từ mặt đất ra bói thải cú đường sắt, ụ tụ hay băng tải tuỳ theo địa hỡnh và cung độ vận tải.

Vận tải liờn hợp ụ tụ - đường sắt cú sử dụng hiệu quả trờn cỏc mỏ lộ thiờn cú sản lượng lớn; ở cỏc tầng thấp (từ độ sõu 120150 m) thỡ dựng vận tải ụ tụ sau đú chuyển tải cho đường sắt để kộo ra khỏi mỏ; ở cỏc tầng phớa trờn thỡ cú thể dựng vận tải đường sắt trực tiếp từ gương xỳc. Khoảng cỏch vận tải ụ tụ khụng nờn vượt quỏ 0,70,9 km.

Phối hợp vận tải ụ tụ và trục tải skip được sử dụng cho những mỏ lộ thiờn sõu trờn 150 m khi kớch thước mặt bằng hạn chế, vỉa cắm dốc, đất đỏ ở bờ mỏ ổn định. Khoảng cỏch vận tải ụ tụ khi đú khụng nờn lớn hơn 0,50,8 km.

Khõu thải đỏ ở bói thải được thực hiện bằng mỏy xỳc (một gàu hoặc nhiều gàu), bằng tàu gạt (loại tự hành hoặc lắp sau mỏy kộo), bằng thiết bị thải chuyờn dựng (cầu thải đỏ, cụng xụn thải đỏ, thiết bị nộm đỏ kiểu cơ học, thiết bị nộm đỏ kiểu tuy bin) hoặc bằng thuỷ lực (cú ỏp hoặc khụng ỏp).

Một số mỏ lộ thiờn đảm nhiệm thờm khõu gia cụng chế biến quặng. Đối với than đú là sàng, tuyển và phõn loại. Đối với quặng đú là tuyển, làm giàu chất lượng hoặc phõn loại quặng. Cũn đối với mỏ đỏ là nghiền sàng và phõn loại theo cỡ hạt. Cơ giới hoỏ khõu này là cỏc mỏy tuyển, mỏy sàng (sàng ống, sàng que) mỏy nghiền (nghiền cụn, nghiền mỏ, nghiền trục, nghiền rụto, nghiền bỳa) và cỏc bộ phận liờn hợp nghiền sàng di động hoặc cố định.

Khi chọn sơ đồ cụng nghệ và phương tiện cơ giới hoỏ cho mỗi khõu sản xuất phải xuất phỏt từ điều kiện cụ thể về tự nhiờn, về kỹ thuật và kinh tế của khoỏng sàng mà quyết định phương ỏn.

Những năm cuối thế kỷ XX cỏc nhà chế tạo mỏy mỏ đó ra sức nghiờn cứu tỡm tũi và chế tạo thành cụng nhiều thiết bị xỳc bốc vận tải cỡ lớn, trang bị hiện đại nhằm thoả món nhu cầu ngày càng cao của cụng nghệ khai thỏc lộ thiờn, đỳng như tổng kết của cỏc nhà khoa học mỏ thế giới về những thành tựu của lĩnh vực này tại Hội nghị mỏ Brisban (ễxtrõylia) cuối năm 2000, trong cú nhấn mạnh 3 điểm quan trọng là:

- Về quy mụ: tăng sản lượng mỏ, tăng chiều sõu khai thỏc, nõng cao gúc nghiờng bờ mỏ;

- Về cụng nghệ: sử dụng thiết bị cỡ lớn với cỏc mỏy xỳc dung tớch gàu lớn tới 76,5 m3; ụ tụ trọng tải tới 400 tấn; đường kớnh lỗ khoan 381432 mm; thuốc nổ chịu nước tốt và an toàn; phương tiện nổ điện, phi điện và điện tử,...;

- Về cơ giới hoỏ - tự động hoỏ: ứng dụng cụng nghệ GPS, điều khiển từ xa hoạt động của mỏy khoan và mỏy xỳc, tự động hoỏ chế độ làm việc của thiết bị, ứng dụng cụng nghệ mụ phỏng, dự bỏo chớnh xỏc sự cố mỏ và mụi trường.

Sau gần 10 năm, tại Hội nghị lần thứ 21 của Hội mỏ thế giới tổ chức từ ngày 7-12 thỏng 9 năm 2008 tại Kracốp - Balan, cỏc nhà khoa học mỏ quốc tế đó thống nhất nhấn mạnh một số định hướng cho ngành khai thỏc mỏ lộ thiờn núi riờng và ngành mỏ thế giới núi chung như sau:

- Tiếp tục tăng sản lượng mỏ để đỏp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền kinh tế thế giới về khoỏng sản;

- Tận dụng tối đa phương phỏp khai thỏc mỏ lộ thiờn và kết hợp với phương phỏp khai thỏc hầm lũ trong điều kiện thớch hợp để thu hồi tối đa tài nguyờn lũng đất

- Áp dụng cụng nghệ khai thỏc mỏ thụng minh để nõng cao hiệu quả khai thỏc, tăng năng suất lao động, phỏt triển bền vững và bảo vệ mụi trường.

Cõu hỏi ụn tập chương 2

1. Đặc điểm của cụng nghệ khai thỏc cỏc mỏ lộ thiờn nước ta là gỡ?

2. Hóy giải thớch cỏc khỏi niệm: a) khoỏng sàng; b) khoỏng sản; c) mỏ lộ thiờn; d) khai trường.

3. Sự khỏc nhau về cụng nghệ khai thỏc giữa cỏc mỏ đỏ khu vực phớa Bắc và phớa Nam? Giữa cỏc mỏ đỏ và cỏc mỏ than? Giữa quặng sa khoỏng và quặng gốc?

4. Hóy kể tờn cỏc yếu tố của mỏ lộ thiờn và cỏc thụng số của chỳng!

5. Để vận hành một dự ỏn khai thỏc mỏ lộ thiờn phải qua mấy giai đoạn? Nội dung cỏc giai đoạn đú là gỡ?

6. Hóy nờu những sự kiện đỏng được ghi nhận trong cụng nghệ chế tạo thiết bị phục vụ cho ngành cụng nghiệp khai khoỏng của thế kỷ XX!

Chương 3