CHƯƠNG 3 ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ TRÊN MỎ LỘ THIÊN
3.4. Lựa chọn đồng bộ thiết bị theo phương pháp kinh nghiệm chuyên gia
3.4.5. Kinh nghiệm lựa chọn máy khoan
Việc lựa chọn máy khoan được thực hiện gián tiếp qua kích thước cỡ hạt trung bình (d) với các thông số làm việc của các thiết bị khác trong đồng bộ thiết bị. Theo các nhà khoa học LB Nga thì mối quan hệ đó được thể hiện như sau:
- Đối với thiết bị xúc bóc: d 0,75 3
E , m - Đối với thiết bị vận tải ô tô: d 0,5 3
E , m - Đối với vận tải băng tải: d 0,5B - 0,1 , m - Đối với thiết bị nghiền đập: d (0,75 0,85)b , m
Trong đó: d - kích thước trung bình của đất đá nổ mìn, m; E - dung tích gàu xúc, m3; Vơ - dung tích hình học của thùng xe ơ tơ, m3; B - chiều rộng băng tải, m; b - chiều rộng miệng bunke cấp liệu, m.
Phạm vi sử dụng đường kính lỗ khoan theo các chuyên gia khai thác mỏ của Nhật Bản được biểu thị trên hình 3.9. Theo các chuyên gia của hãng Tamrock (Phần Lan), việc lựa chọn đường kính lỗ khoan phải căn cứ vào chiều cao tầng và dung tích gàu xúc và được biểu thị trên các hình 3.10, 3.11 và bảng 3.2.
Bảng 6.2. Đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào dung tích gàu xúc
E, m3 1,5 2,3 2,3 3 3 4,3 4,3 7,5
D Với đất đá cứng 25 64 51 89 76 127 127 200
Với đất đá mềm 64 102 89 152 127 178 -
Hình 3.10. Biểu đồ quan hệ giữa đường kính lỗ khoan và dung tích gàu xúc
Từ hình 3.9 cho thấy với chiều cao tầng h = 10, 12 và 15 m thì đường kính lỗ khoan tương ứng là 5089, 64127 và 80200 mm.
Hình 3.11. Mối tương quan giữa đường kính lỗ khoan với dung tích gàu xúc
Về việc lựa chọn loại máy khoan, theo Viện sỹ V.V. Rjevxki không nên căn cứ vào thang độ cứng Protodiaconov mà phải căn cứ vào độ khó khoan để lựa chọn. Độ khó khoan của đất đá được đặc trưng qua biểu thức:
n c đ
k
P 0,07 0,7. (3.8)
Trong đó: ( n , ơc - ứng suất kháng nén và kháng cắt của đất đá, MPa; đ - khối lượng riêng của đất đá, T/m3. Với đất đá mỏ, mức độ khó khoan được chia ra làm 5 cấp: Cấp I - Pk = 1-4-5; Cấp II - Pk = 5,1-7-10; Cấp III - Pk = 10,1-7-15; Cấp IV - Pk = 15,1-7-20; Cấp V - Pk = 20,1-7-25. Khi Pk > 25 - đất đá ngoại hạng.
Các máy khoan xoay dùng để khoan đất đá có Pk = 3 7 Các máy khoan đập dùng để khoan đất đá có Pk = 6 10 Các máy khoan đập - xoay dùng để khoan đất đá có Pk = 8 20
Máy khoan xoay cầu dùng để khoan đất đá có Pk = 15 25 và hơn. Các máy khoan đập và đập xoay chạy bằng khí nén có ưu điểm là có độ bền lớn, cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn nhưng năng suất thấp. Những năm cuối thế kỷ XX người ta đã chế tạo các máy khoan đập - xoay có đầu đập thuỷ lực. Việc thay thế đầu đập khí nén bằng đầu đập thuỷ lực cho phép tăng áp lực khoan từ 0,50,7 MPa lên 2530 MPa, nhờ đó làm tăng lực đập của piston tới 5001000 J, tăng tần số đập lên 30005000 lần/phút và năng suất khoan tăng tới 300 % so với các đầu đập khí nén. Cùng với cải tiến trên, người ta cịn chế tạo các máy khoan có cơ cấu đập nằm ở đáy lỗ khoan (đập đáy) thay vì cho nằm trên miệng lỗ khoan (đập đỉnh) như các máy khoan thế hệ cũ. Máy khoan đập đáy khắc phục được các nhược điểm của máy khoan đập đỉnh như: khi lỗ khoan có chiều sâu lớn (trên 5 m) lỗ khoan không bị cong, không bị dắt hay kẹt choòng, vẫn giữ được tốc độ khoan bình thường do khơng bị tiêu hao năng lượng đập vào biến dạng đàn hồi của cần (cần bị cong), và lực ì qn tính do khối lượng của cần lớn, nhược điểm là chỉ áp dụng cho các máy khoan có đường kính lớn.
Từ những kinh nghiệm và phân tích trên có thể rút ra các kết luận trong việc sử dụng máy khoan trên các mỏ lộ thiên như sau:
1. Với các tầng khoan cứng hoặc diệp thạch than, argilit, alevrolit,… dùng các loại khoan xoay có đường kính dk = 110160 mm.
2. Với các tầng đất đá cứng và cứng vừa, chiều cao tầng h = 57 m, dùng các máy khoan đập đỉnh có đường kính dk = 110165 mm.
3. Với các tầng có chiều cao h = 812 m hoặc hơn, đất đá cứng và cứng vừa, bờ mỏ yếu do điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn phức tạp, hoặc khi bờ mỏ dần đến vị trí kết thúc, dùng máy khoan đập đáy có dk = 135200 mm.
4. Đối với các tầng bóc đá bình thường, đất đá cứng và cứng vừa, dùng máy khoan xoay cầu có dk = 200250 mm.
Tóm lại, việc lựa chọn đồng bộ thiết bị hợp lý cho mỏ lộ thiên là rất quan trọng. Một đồng bộ hợp lý cho phép nâng cao được năng suất của các thiết bị hoạt động cũng như của cả dây truyền sản xuất trên mỏ.
Cùng với sự đa dạng của các thiết bị thì các phương pháp lựa chọn đồng bộ thiết bị nói chung và đồng bộ máy xúc - ô tô cũng càng nhiều và ngày càng hiện đại, từ những phương pháp cổ điển cho tới những phương pháp sử dụng các thuật toán hiện đại, ứng dụng công nghệ thông tin,…
Đối với đặc điểm tự nhiên và điều kiện kỹ thuật, thiết bị của các mỏ lộ thiên của Việt Nam hiện nay, có thể sử dụng nhóm các phương pháp dựa trên kinh nghiệm chuyên gia để lựa chọn đồng bộ xúc bốc - vận tải và máy khoan hợp lý cho mỏ. Các phương pháp quy hoạch tuyến tính, mơ phỏng hay sử dụng thuật tốn xếp hàng cũng u cầu ứng dụng cơng nghệ thông tin trong việc xây dựng và xử lý số liệu, tuy nhiên mức độ của chúng đơn giản hơn so với nhóm các phương pháp sử dụng trí tuệ nhân
tạo các phương pháp này đều cho kết quả chính xác, tin cậy và nhanh chóng, nhưng địi hỏi dữ liệu đầu vào khá phức tạp.
Song song với việc khai thác, sử dụng các phần mềm “Lựa chọn đồng bộ thiết bị” đã được các mỏ đầu tư (thường rất hạn chế), chúng ta cũng nên nghiên cứu, xây dựng những bài toán nhỏ, sử dụng các phương pháp và thuật toán ở trên cho điều kiện cụ thể và đặc thù của mình. Đây là một việc làm cần thiết cho các mỏ khi mà hiện nay số lượng các thiết bị xúc bốc và vận tải cũng như sự đa dạng trong các hoạt động mỏ ngày càng gia tăng và yêu cầu sử dụng tối ưu các đồng thiết bị trên mỏ đang là một vấn đề thời sự.