3.3.1.1. Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị
q = 0,4 m e
2
s
0,2 f 1 , (kg/m3) Trong đó:
m - Hệ số phụ thuộc số mặt tự do, m = 0,5;
e 1p
- Khả năng công nổ, đối với thuốc nổ AH-1,
260 e 525; f - Hệ số kiên cố của than, f = 1 2;
S - Diện tích gương nổ, S = 5,1 2,2 = 11,22 (m2) Thay số: q = 0,4 0,5
2
22 , 11 5 1 , 1 2 , 260 0
525 (kg/m3)
q = 0,28 (kg/m3)
3.3.1.2. Lượng thuốc nổ cho một chu kỳ khấu gương lò chợ Qtkt = Vk q, (kg)
Trong đó:
q - Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, q = 0,28 (kg/m3);
Vk - Thể tích khối than còn nổ 1 chu kỳ khấu gương lò chợ:
V = Lc mk r, (m3) r - Tiến độ một luồng khấu, r = 0,8 (m);
Lc - Chiều dài trung bình lò chợ, Lc = 110 (m);
mk - Chiều cao gương khấu, mk = 2,2 (m);
Thay số: Qtkt = 110 2,2 0,8 0,28 = 54,21 (kg)
3.3.1.3. Bố trí lỗ mìn khấu gương lò chợ
Chiều cao khấu gương lò chợ 2,2 m, thiết kế bố trí 2 hàng lỗ mìn, hàng nóc cách nóc lò chợ 0,7 m, hàng nền cách nền lò chợ 0,5 m. Khoảng cách giữa các lỗ khoan theo hướng dốc là 1,02 m.
Lò chợ vỉa 7 khu Nam có chiều dài trung bình theo hướng dốc là 110 m sẽ được bố trí số lỗ mìn trên gương một tiến độ là (110 - 2) 2 = 176 lỗ (trong đó: 88 lỗ hàng nóc và 88 lỗ hàng nền). Khi đó, lượng thuốc nổ trung bình bố trí cho một lỗ mìn là:
qlỗ = 54, 21 0, 25
216 216
Qtkt
(kg)
Căn cứ vào kết quả tính toán trên và kinh nghiệm khai thác lò chợ chống giữ bằng giá khung thủy lực di động tại các mỏ than vùng Quảng Ninh, thiết kế bố trí khối lượng nạp nổ mìn khi khấu gương lò chợ như sau:
Các lỗ mìn hàng nóc bố trí nạp 0,2 kg thuốc và 1 kíp.
Các lỗ mìn hàng nền bố trí nạp 0,3 kg thuốc vầ 1 kíp.
Khi đó, tổng khối lượng thuốc và kíp nổ cần thiết cho 1 tiến độ khấu gương lò chợ là:
Thuốc nổ: (0,2 108) + (0,3 108) = 54 (kg) Kíp nổ: 2 108 = 116 (kíp)
3.3.1.4. Bố trí nổ mìn hạ trần than
Than hạ trần là phần than nóc nằm ở luồng phá hỏa phía sau lò chợ.
Theo kinh nghiệm khai thác bằng công nghệ lò chợ hạ trần sử dụng giá khung thủy lực di động tại các mỏ than Hầm lò vùng Quảng Ninh, với chiều dầy lớp than hạ trần từ 2 4 m sau mỗi lần di chuyển vì chống thủy lực theo tiến độ 0,8 m, phần than nóc thường tự sập mà không cần điều khiển cưỡng bức bằng khoan nổ mìn.
Theo đánh giá tài liệu địa chất, khu vực thiết kế có chiều dầy vỉa từ 3,4 5,9 m, khi đã chiều cao khấu gương là 2,2 m, Chiều dầy lớp than hạ trần còn lại 1,2 3,7 m,
với chiều dầy lớp than hạ trần như vậy, phần than nóc sẽ tự sập đổ sau mỗi lần di chuyển vì chống giá khung thủy lùc di động một tiến độ 0,8 m. Do vậy, thiết kế không đề cập đến việc bố trí khoan nổ mìn hạ trần than. Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất khi điều kiện địa chất thay đổi, Chiều dầy vỉa tăng lên hoặc trần than không tự sập đổ, khi đã phải lập hộ chiếu khoan nổ mìn cường bức hạ trần than cho phù hợp với thực tế. Thiết kế tạm tính lượng thuốc, kíp nổ dùng để điều khiển cưỡng bức trần than bằng 20% lượng thuốc, kíp nổ phục vụ công tác khấu gương. Khi đã, lượng thuốc, kíp nổ chi phí cho công tác hạ trần là:
Thuốc nổ: 54 0,2 = 10,8 (kg);
Kíp nổ: 216 0,2 = 43 (cái).
Như vậy, tổng khối lượng thuốc và kíp nổ cần thiết trong một chu kỳ khai thác là:
Thuốc nổ: 54 + 10,8 = 64,8 (kg);
Kíp nổ: 216 + 43 = 259 (cái).
Bảng 3.4. Bảng lý lịch lỗ mìn
TT Tên lỗ mìn
Chiều
dài (m) Góc nghiêng (độ) Thuốc 1 lỗ (kg)
Kíp 1 lỗ (cái)
Loại thuốc
nổ
Loại kíp
nổ
Máy nổ
mìn Thứ tự nổ
∑ bua MP trụ vỉa
MP gương lò
1 Hàng nóc 1,0 0,6 75 70 0,2 1 Thuốc nổ an toàn
trong hầm lò
Kíp điện
an toàn
Máy nổ mìn an
toàn phòng nổ
Nổ đồng thơi từng đoạn nỏ
chợ 2 Hàng nên 1,0 0,6 75 70 0,3 1
Hình 3.2. Hộ chiếu khoan nổ mìn lò chợ
3.3.2. Tính toán hộ chiếu chống giữ 3.3.2.1. Tính toán áp lực mỏ
Thiết kế tính toán hộ chiếu chống giữ cho lò chợ thiết kế. Trong trường hợp này là lò chợ LC-GKTLDD-V7-02 vỉa 7 khu Nam mức +70 +100 có điều kiện lò chợ có áp lực lớn.
Áp lực mỏ tác động lên cột chống lò chợ gồm hai thành phần:
+ Áp lực mỏ do trọng lượng khối than nóc lò chợ.
+ Áp lực mỏ do trọng lượng khối đất đá vách trực tiếp phía trên lớp than nóc lò chợ.
a. Tính toán áp lực mỏ tác động lên nóc lò chợ
Áp lực mỏ tác động lên nóc lò chợ do trọng lượng của lớp than nóc và trọng lượng của đá vách trực tiếp gây ra, được xác định theo công thức:
qlc = ( t ht + d hd) cos , (T/m2) Trong đó:
t - Trọng lượng thể tích của than, t = 1,53 (T/m3);
ht - Chiều dầy lớp than nóc lò chợ , ht = 2,6 m;
d - Trọng lượng thể tích của đá vách trực tiếp, d = 2,63 (T/m3);
hd - Chiều dầy lớp đá vách trực tiếp, hd = 8,0 m;
- Góc dốc trung bình của lò chợ, = 200.
Thay số: qlc = (1,53 2,6 + 2,63 8) cos200 = 24,0 (T/m2) b. Tính toán áp lực mỏ tác động lên vì chống lò chợ
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý làm việc của giá khung trong lò chợ
Để công tác khai thác an toàn, trong quá trình làm việc của giá khung thuỷ lực di động cần đảm bảo cân bằng mô men các thành phần lực:
Mq - MR1 - MR2 = 0
Hay 1 lc sd 2 lc
2 lc
lc R (l l ) R l
2 ) l (l
q sd
Kết quả nhận được:
Tải trọng tác động lên hàng cột chống phía sau của giá:
R2 = 2
1 2
2 2
) (
2
) (
a l l
a l l l q
lc lc
lc Sd lc
lc , (T)
Tải trọng tác động lên hàng cột chống phía trước của giá:
R1 = 2
1 2
2 1 2
) (
2 ) (
a l l
a a l l
l q
lc lc
lc Sd lc
lc , (T)
Tải trọng lớn nhất lên giá khung thuỷ lực di động (khi R1 = 0):
Rmax =
lc Sd lc lc
l
a l
l q
2 )
( 2 2
, (T) Trong đó:
qlc - Áp lực mỏ lò chợ, qlc = 24,0 (T/m2);
llc - Chiều rộng lớn nhất gương lò chợ, llc = 3,75 (m);
lsđ – Bước sập đổ của trần than, lsđ = 0,8 (m);
a1 - Khoảng cách giữa hai hàng cột của giá khung di động, a1=1,95 (m);
a2 - Khoảng cách giữa các giá khung, thiết kế chọn a2 = 1,02 (m).
Thay số:
Tải trọng tác động lên hàng cột chống phía sau của giá:
R2 = 2 2
2
) 95 , 1 75 , 3 ( 75 , 3 2
02 , 1 75 , 3 ) 8 , 0 75 , 3 (
24 = 55 (T)
Tải trọng tác động lên hàng cột chống phía trước của giá:
R1 = 2 2
2
) 95 , 1 75 , 3 ( 75 , 3 2
02 , 1 95 , 1 75 , 3 ) 8 , 0 75 , 3 (
24 = 26 (T)
Tải trọng lớn nhất lên giá khung thuỷ lực di động (khi R1 = 0):
Rmax =
75 , 3 2
02 , 1 ) 8 , 0 75 , 3 (
24 2
= 68 (T)
Giá khung thuỷ lực di động GK/1600/1.6/2.4/HT có một hàng cột chống phía trước và một hàng cột chống phía sau. Sức chịu tải của mỗi cột là 40 (T).
Sức chịu tải của giá là 160 tấn. Với khoảng cách giữa các giá khung thuỷ lực di động là 1,02 m, tải trọng tác động lên giá lớn nhất là 68 T/giá, nhỏ hơn sức chịu tải của giá 80 T/giá (tương ứng với trường hợp R1 = 0). Như vậy, việc chống giữ lò chợ được đảm bảo yêu cầu.
3.3.2.2. Kiểm tra khả năng lún chân cột chống vào nền lò chợ
Khả năng kháng lún của nền lò chợ ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng chống giữ của vì chống. Kháng lún nền lò được biểu thị trong mối tương quan của áp lực lên một đơn vị diện tích nền. Để đảm bảo an toần trong chống giữ lò chợ, khả năng kháng lún của nền lò phải đảm bảo cột chống không bị lún xuống nền lò khi giá chịu tải tối đa. Khi đó diện tích đế cột cần thiết phải đảm bảo:
kl m ax
δ n
F R , (cm2) Trong đó:
F - Diện tích đế cột cần thiết để cột chống không bị lún xuống nền lò, cm2;
kl - Cường độ kháng lún của nền lò chợ, thiết kế. Tính toán trong trường hợp nền lò chợ là sét kết, kl= 0,58 n = 0,58 204 = 118,32 (KG/cm2);
n - Số cột chống làm việc khi áp lực mỏ tác động lên giá lớn nhất, n = 2 (cột).
Rmax - Áp lực mỏ lớn nhất tác động lên giá khung (khi R1 = 0): Rmax
= 68 (T)
Thay số:
118,32 2
68000
F = 287 (cm2)
Đế cột chống thủy lực nguyên thủy của giá khung thuỷ lực di động GK/1600/1.6/2.4/HT có diện tích 129 cm2, nhỏ hơn diện tích đế theo yêu cầu.
Như vậy, khi làm việc để đảm bảo cột chống của giá không bị lún xuống nền lò cần bổ sung thêm đế phụ. Giá khung thuỷ lực di động loại GK/1600/1.6/2.4/HT có đế phụ đi kèm với đường kính 26 cm, tương ứng với diện tích đế 530 cm2.
3.3.2.3. Xây dựng hộ chiếu chống giữ lò chợ
Căn cứ vào các kết quả tính toán trên, thiết kế xây dựng hộ chiếu chống giữ cho lò chợ như sau:
- Chiều dài lò chợ trung bình theo hướng dốc là 110 m.
- Chiều rộng lò chợ tối đa là 3,75 m và tối thiểu là 2,95 m.
- Khoảng cách các giá khung thuỷ lực di động theo hướng dốc là 1,02 m.
- Các giá khung thuỷ lực di động được liên kết với nhau bằng hệ khung đỡ nằm dưới xà giá.
- Khám đầu và khám chân lò chợ được chống giữ bằng cột thủy lực đơn DZ-22 và xà thép DFB-3600, khoảng cách giữa các cặp xà liền kề là 0,8 m.
- Trong phạm vi ngã ba giữa lò dọc vỉa thông gió, lò song song chân với lò chợ được chống tăng cường bằng hai hàng vì chống gồm cột thủy lực đơn DZ-22 và xà khớp (xà khớp được liên kết với xà bằng gông). Hàng vì tăng cường này sẽ được thu hồi và chống đuổi theo tiến độ khấu của lò chợ. Chiều dài phạm vi chống tăng cường ngã ba từ 10 15 m.
Hình 3.4. Hộ chiếu chống giữ lò 3.3.2.4. Tính toán số lượng vì chống lò chợ
a. Xác định số lượng giá khung thủy lực di động cần thiết cho lò chợ Số lượng giá khung thủy lực di động cần thiết được tính toán dựa vào chiều dài lò chợ lớn nhất trong dự án. Căn cứ vào chiều dài các lò chợ trong lịch biểu khai thác và chuyển diện của dự án cho thấy chiều dài lò chợ lớn nhất theo hướng dốc là 120 m. Trong đó, khám đầu và khám chân lò chợ được chống bằng cột thủy lực đơn và xà thép DFB-3600, Chiều dài mỗi khám là 2,8 m. Do đó, số lượng giá khung thủy lực di động cần thiết cho lò chợ kể cả dự phòng 10% là:
1 , 02 1
, 1
2 8 , 2
120 = 120 (giá)
Như vậy số lượng giá khung thủy lực di động cần thiết là: 120 (giá) b. Xác định số cột chống thủy lực đơn và xà kim loại cần thiết
Cột thủy lực đơn, xà kim loại sử dụng trong lò chợ để chống giữ khám chân, khám đầu lò chợ, chống tăng cường khu vực ngã ba giữa lò chợ với lò song song chân, lò dọc vỉa thông gió và chống tăng cường trong lò chợ để giải quyết các sự cố trong quá trình khai thác.
Khám chân và khám đầu lò chợ được chống tổng số 08 cặp xà hộp kết hợp với cột chống thủy lực đơn DZ-22. Mỗi cặp gồm 2 xà hộp DFB-3600 và 8 cột thủy lực đơn. Các vì chống ở khám được chống tăng cường bằng gánh tăng cường tại luồng phá hoả. Gánh tăng cường gồm xà gỗ có đường kính 160 mm, Chiều dài 2,5 m và chống 04 cột thủy lực đơn. Như vậy, số lượng cột và xà vì chống tại khám chân và khám đầu lò chợ là: 8 8 + 4 2 = 72 cột thủy đơn DZ-22 và 16 xà hép DFB-3600.
Số lượng cột thủy lực đơn DZ-22 chống tăng cường trong lò chợ để giải quyết sự cố trong quá trình khai thác tạm tính là 25 (cột).
Ngã ba giữa lò chợ với lò song song chân và lò dọc vỉa thông gió được chống tăng cường bằng hai hàng cột thủy lực đơn DZ-22 kết hợp với xà khớp HDJB-1200. Tại mỗi ngã ba, thiết kế bố trí chống tăng cường vượt trước gương lò chợ 10 15 m.
Tổng số xà khớp HDJB-1200 và cột thủy lực đơn DZ-22 để phục vụ công tác chống tăng cường ngã ba giữa lò chợ với lò song song chân và lò dọc vỉa thông gió là:
2 2 2
, 1
15 = 50 (xà); 2 2
2 , 1
15 = 50 (cột).
Số cột thủy lực đơn DZ-22 cần thiết cho lò chợ, dự phòng 10% là:
1,1 (72 + 25 + 50) = 161 (cột), làm tròn 170 (cột) Số xà thép DFB-3600, dù phòng 10% là:
1,1 16 = 18 (xà), làm tròn 20 (xà).
Số xà khớp HDJB-1200, dù phòng 10% là:
1,1 50 = 55 (xà), làm tròn 60 (xà)
Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các thiết bị - vật tư chống giữ lò chợ
TT Tên thiết bị Mã hiệu Đơn vị Số lƣợng 1 Giá khung thủy lực di động GK/1600/1.6/2.4/HT Bộ 120
2 Cột thủy lực đơn DZ-22 Cột 170
3 Xà hép DFB-3600 Xà 20
4 Xà khớp HDJB-1200 Xà 60
3.3.3. Biểu đồ tổ chức chu kỳ, biểu đồ bố trí nhân lực lò chợ 3.3.3.1. Khối lượng công tác trong một chu kỳ lò chợ
- Các công việc trong một chu kỳ ở lò chợ gồm: Khoan nổ mìn, thông gió, khấu chống (tải than, dựng vì chống), thu hồi than hạ trần, vận chuyển vật liệu, dọn nền, sang máng.
3.3.3.2. Thành lập đội thợ
Số công nhân thực hiện công việc được tính theo công thức:
Ni = Vi
; ng-ca Di
Trong đó:
Ni-Số lao động cần thiết để thực hiện công việc thứ i; ng-ca Vi-Khối lượng công việc thứ i;
Di-Định mức lao động thứ i;
Bảng 3.6. Số lao động cần thiết để hoàn thành một chu kỳ
TT TÊN CÔNG VIỆC ĐVT Vi Di Ni Ni’
1 Kiểm tra, củng cố m 110 30 3,67 3
2 Khoan lỗ mìn m 6 6
3 Nạp nổ mìn, thông gió 6 6
4 Khấu chống vì 108 4,5 24 23
5 Phá hỏa, thu hồi than hạ trần m 110 25 4,4 4
Cộng 45,7 42
Ngoài ra còn có các công việc như vận hành máng cào, vận hành trạm bơm dịch nhũ tương, vận chuyển vật liệu, bồi dưỡng, trực cơ điện, chỉ đạo sản xuất ..., các công việc này được bố trí lao động theo định mức người-ca.
Vậy tổng số người để hoàn thành các công việc chính trong một chu kỳ khấu than lò chợ là 45,7 người. Ta chọn đội thợ gồm 42 người.
Ta có hệ số vượt mức
Hvm = N
= 45,7
=1,09
N’ 42
Trong đó: N = 45,7 người; N’ = 42 người.
3.3.3.3. Thời gian hoàn thành công việc
Thời gian hoàn thành các công việc trong một chu kỳ được tính theo công thức:
Ti = Ni.T.60
; phút Kvm.Ni’
Trong đó:
T - Thời gian để hoàn thành một chu kỳ sản xuất; với khối lượng công việc trên, thời gian để hoàn thành một chu kỳ dự kiến là T = 1,5 ca = 12 giờ.
Với thợ thực hiện các công việc kiểm tra củng cố, khấu chống, phá hỏa, thu hồi than hạ trần là thợ toàn năng.
Thợ khoan lỗ mìn, nạp nổ mìn chi thực hiện các công việc khoan và nổ mìn.
Các công việc khác (vận hành máng cào, vận hành trạm bơm dịch nhũ tương, vận chuyển vật liệu, bồi dưỡng, trực cơ điện, chỉ đạo sản xuất) được bố trí thợ theo định mức người-ca.
Từ các kết quá trên, ta bố trí biểu đồ tổ chức sản xuất và bố trí nhân lực lò chợ với thời gian công nghệ 1,5 ca/ chu kỳ.
Hình 3.5. Biểu đồ tổ chức chu kỳ lò chợ
Hình 3.6. Biểu đồ bố trí nhân lực
3.3.4. Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
Các chỉ tiêu KTKT của lò chợ được xác định trên cơ sở điều kiện địa chất kỹ thuật và công việc thực hiện trong một chu kỳ khai thác.
3.3.4.1. Sản lượng than khấu gương một luồng Qk = L r mk k , (T) Trong đó:
L - Chiều dài trung bình của lò chợ, L = 110 (m);
r - Tiến độ 1 luồng khấu, r = 0,8 (m);
mk - Chiều cao khấu, mk = 2,2 (m);
- Trọng lượng thể tích của than, = 1,53 (T/m3);
k - Hệ số khai thác, k = 0,95.
Thay số: Qk = 110 2,2 0,8 1,53 0,95 = 281 (T) 3.3.4.2. Sản lượng than hạ trần một luồng
Qth = (L - Lk) rth mth kth , (T) Trong đó:
Lk - Chiều dài khám, Lk = 6 m;
mth - Chiều cao lớp than nóc hạ trần, mth = 2,6 (m);
kth - Hệ số thu hồi than nóc, kth = 0,7.
Thay số: Qth = (110 - 6) 2,6 0,8 1,53 0,7 = 232 (T) 3.3.4.3. Sản lượng than một chu kỳ khai thác
Qck = Qk + Qth, (T) Thay số: Qck = 281 + 232 = 513(T) 3.3.4.4. Sản lượng lò chợ một ngày đêm
Qng.đ = ca kck ck
ck n
n
Q , (T).
Trong đó:
kck - Hệ số hoàn thành chu kỳ, kck = 0,9;
nck - Số ca hoàn thành chu kỳ, nck = 1,5 (ca);
nca - Số ca khai thác một ngày đêm, nca = 3 (ca);
Thay số: Qng.đ = 513 3 0, 9
1, 5 = 923 (T) 3.3.4.5. Sản lượng lò chợ một tháng
Qtháng = Qng.đ nt (T) Trong đó:
nt - Số ngày làm việc trong tháng, nt = 25 (ngày).
Thay số: Qtháng = 923 25 = 23.085 (T) 3.3.4.6. Công suất lò chợ
Qnăm = Qtháng nth kcd , (T/năm) Trong đó:
nth - Số tháng làm việc trong năm, nth = 12 (tháng);
kcd - Hệ số tính đến thời gian chuyển diện, kcd = 0,8;
Thay số: Qnăm = 23.085 12 0,8 = 221.616 (T/năm) Làm tròn: Qnăm = 220.000 (T/năm)
3.3.4.7. Tốc độ tiến gương lò chợ một tháng
0,8 3 25 0, 9
1, 5 = 36 (mét/tháng) 3.3.4.8. Năng suất lao động công nhân lò chợ
NSLĐ = ng.d
cn
Q 923
N 117 = 7,89 (T/công) Trong đó:
Ncn - Số công nhân bố trí làm việc trong lò chợ một ngày đêm, Ncn = 117 (người).
3.3.4.9. Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than khai thác Ct = 64,8 1000
513 = 126,3 (kg)
Trong đó:
Lượng thuốc nổ cho một chu kỳ khai thác: 64,8 (kg);
Sản lượng than khai thác một chu kỳ, 513 (tấn).
3.3.4.10. Chi phí kíp nổ cho 1000T than khai thác Ck = 260 1000
513 = 507 (cái) Trong đó:
Số kíp nổ cho một chu ký khai thác: 260 cái;
3.3.4.11. Chi phí dầu nhũ hoá cho 1000T than khai thác
Khối lượng dầu nhũ hóa tính cho lò chợ giá khung thủy lực di động được tính dựa trên kinh nghiệm khai thác lò chợ áp dụng giá khung thủy lực di động tại các Mỏ Hầm lò vùng Quảng Ninh như: Công ty 86, Thống Nhất, Mạo Khê, Nam Mẫu, Quang Hanh, Hà Lầm, XN than Cẩm Thành.... Hàng tháng lượng dung dịch nhũ hóa cấp cho lò chợ cần thay 4 lần. Thùng dung dịch của trạm bơm nhũ hóa trong dây chuyền có dung tích 1600 lít, một tháng thay 6400 lít dung dịch. Dầu nhũ hóa sử dụng cho dây chuyền là loại MDT của Trung Quốc hoặc loại có đặc tính kỹ thuật tương đương và được pha với tỷ lệ 5%.
Chi phí dầu nhũ hoá một tháng cho giá khung thủy lực di động trong lò chợ được xác định như sau:
6400 lít 5% = 320 (lít/tháng)
Số lượng cột thủy lực đơn cần di chuyển trong một luồng khấu gương là 80 cột (bao gồm cột thủy lực chống khám đầu, khám chân và chống tăng cường ngã ba lò chợ), mỗi lần di chuyển một cột cần 2 lít dung dịch, một ngày thực hiện khấu chống 3,0 luồng, một tháng làm việc 25 ngày. Vậy khối lượng dung dịch cần thiết để cung cấp cho các cột thủy lực đơn trong một tháng là: