Mở vỉa khoáng sμng lμ tạo nên hệ thống đ−ờng giao thông vận tải nối từ các điểm tiếp nhận trên mặt đất tới các tầng công tác (tầng bóc đá vμ tầng khai thác khoáng
sμng) đảm bảo việc vận cuyển khối l−ợng mỏ ra khỏi mỏ đến trạm tiếp nhận vμ đ−a vật t−, vật liệu nổ, ... cũng nh− công nhân lên lμm việc.
Tùy theo vị trí tương đối của hμo mở vỉa với biên giới mỏ, thời gian tồn tại số tầng nó phục vụ mμ các hμo mở vỉa có tên gọi nh− sau: Hμo trong, hμo ngoμi, hμo cố định, hμo bán cố định, hμo tạm thời, hμo riêng, hμo nhóm vμ hμo tập trung.
Sơ đồ mở vỉa vμ tổng hợp tất cả các hμo mở vỉa đảm bảo sự giao thông liên lạc giữa các tầng công tác vμ tầng vận chuyển trong một thời kỳ xác định. Sơ đồ mở vỉa
đ−ợc đặc tr−ng bằng kiểu, số l−ợng vμ vị trí của hμo mở vỉa trong không gian với vị trí xác định của công việc mỏ đang hoạt động.
Hệ thống mở vỉa lμ quá trình thay đổi các sơ đồ mở vỉa trong suốt thời gian tồn tại của mỏ. Hệ thống mở vỉa được đặc trưng bằng các phương pháp mở vỉa vμ sơ đồ mở vỉa trong suốt thời gian khai thác khoáng sμng nói chung.
Mở vỉa khoáng sμng (hay một phần của mỏ) lμ một trong những b−ớc hoạt
động cơ bản của mỏ. Do đó phương pháp mở vỉa được lựa chọn hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật, an toμn lao động.
Ph−ơng pháp mở vỉa tr−ớc hết dựa vμo hình thức vận tải vị trí hμo mở vỉa lμ thuận lợi vμ an toμn cho người vμ thiết bị lμm việc, đồng thời phải đạt được yêu cầu về sản l−ợng mỏ ngay trong những năm đầu tiên, đảm bảo thời gian mở vỉa lμ ngắn nhất, nhanh đ−a mỏ vμo sản xuất, trang bị kỹ thuật phù hợp chi phí công tác mở vỉa lμ nhỏ nhÊt.
Công tác mở vỉa phụ thuộc vμo các yếu tố.
- Điều kiện địa hình.
- Điều kiện địa chất mỏ.
- Ph−ơng tiện trang bị vận tải.
- H−ớng phát triển của công trình, bố trí các công trình trên mặt bằng công nghiệp mỏ.
Nội dung của công tác mở vỉa.
- Chọn vị trí đ−ờng hμo.
- Chọn hình thức đ−ờng hμo.
- Tính khối l−ợng đμo hμo.
- Thi công đμo hμo.
Đối với khai thác đá với khoáng sμng nằm trên mặt đất nên trong công tác mở vỉa còn thêm chúng tôi bạt ngọn núi, cải tạo s−ờn núi vμ xén chân tuyến.
a. Công tác đào hào
Hình thức đ−ờng hào: ta thiết kế theo dạng bán hoμn thμnh chỉnh bám sườn núi, với hình thức đμo hμo bán hoμn thμnh chỉnh lượn vòng nμy đảm bảo năng lực thông qua vμ tính liên tục của ph−ơng tiện vận tải không bị ảnh h−ởng khi thay đổi tuyến đường.
Chiều dài tuyến hào: Do mỏ đá của Công ty có 2 đỉnh ở hai phía Đông Nam vμ Tây Nam khu mỏ, do đó công tác mở vỉa lμ phải lμm 1 tuyến đường hμo từ mặt bằng sân công nghiệp cao độ + 10 lên tầng cao nhất +125m ở phía Đông Nam của khu vực khai thác, sau đó lμm tuyến đường hμo nhánh từ độ cao +25 m lên đỉnh phía Tây Nam có cao độ +75m. chiều dμi tuyến hμo từ dưới khai trường lên đỉnh đ−ợc xác định theo công thức:
Ltt = ( )
d o
d
c K
i H H −
, m Trong đó:
Hd: Độ cao suất phát của hμo;
Hc: Độ cao cuối cùng của đ−ờng hμo;
io: Độ dốc khống chế của tuyến đ−ờng io = 8%.
Kd: Hệ số kéo dμi tuyến đ−ờng Kd = 1,2.
Đối với tuyến hμo chính từ khai trường lên đỉnh phía Đông Nam của khu vực khai thác, ta có LH1 = 1500m.
Đối với tuyến hμo nhánh từ cao độ +25m lên đỉnh phía Tây Nam của khu vực khai thác, ta có LH2 = 750 m.
Vậy tổng chiều dμi các tuyến hμo phải lμ 2250 m.
Tính toán khối l−ợng đào hào
Vì hμo nằm ven theo sườn núi, độ dμi tuyến hμo khá lớn, nên khối lượng
đμo hμo lớn, nó lμ một trong những khâu quan trọng nhất trong công tác đầu t−
xây dựng cơ bản.
Chiều rộng đ−ờng hào
Dựa vμo các đặc tính kỹ thuật của các thiết bị nh−: máy xúc, máy khoan, ô tô...(ta sẽ trình bμy ở các ch−ơng sau). Ta biết thiết kế đ−ờng hμo hai lμn xe chạy phải đảm bảo cho các thiết bị hoạt động an toμn, dễ dμng...
- Chiều rộng đáy hμo đ−ợc xác định theo công thức:
B = K + n + 2A + m + n + Z , m Trong đó:
A- chiều rộng ô tô sử dụng (HYUNDAI), A= 2,4m;
K- chiều rộng rãnh thoát n−ớc, K = 1,2m;
n- chiÒu réng lÒ ®−êng, n = 1m;
Z- lμ khoảng cách an toμn tính từ đ−ờng ra mép s−ờn núi Z = 2,5m;
m- khoảng cách an toμn giữa hai lμn xe chạy ng−ợc chiều cách nhau.
m = 0,5m;
Thay số vμo công thức ta đ−ợc: B = 11m.
Khối l−ợng của tuyến đ−ờng hμo
Khối l−ợng đμo hμo bán hoμn chỉnh đ−ợc xác định theo công thức:
− ρ β
− α
β
= α 2 2
0 0
2 1 1
) . sin(
. 2
sin . sin . .
tg i i
B
V H , m3
Trong đó:
B- chiều rộng đáy hμo, B = 11m;
H- độ chênh cao của tuyến đường H1 = 115m, H2 = 55m;
β- góc nghiêng s−ờn núi β=750 α- góc nghiêng s−ờn hμo α=550 i0- độ dốc của tuyến đường i0 = 8%
Thay số vμo công thức ta đ−ợc:
V = 249777m3
Hình 3.1 Sơ đồ đ−ờng hào Bán kính đoạn đường cong đổi hướng
Đ−ợc xác định theo công thức: R =
max) .(
127 2
i n V
ϕ + , m (*) Trong đó: V - Tốc độ chạy trên đoạn đường vòng V= 25km/h;
imax- Độ siêu cao của đ−ờng imax= 40‰;
φn- Hệ số bám dính của lốp vớp mặt đ−ờng, φn = 0,16;
Thay số vμo công thức (*) ta đ−ợc: R = 25m.
Hình 3.2 Sơ đồ kết cấu đoạn đ−ờng cong Tổ chức thi công đào hào
- Phương pháp thi công: Căn cứ vμo địa hình của mỏ ta đã lựa chọn được vị trí hμo mở vỉa. Với hμo mở vỉa nμy ta áp dụng ph−ơng pháp cắt tầng nhỏ nổ mìn bằng lỗ khoan con, kết hợp với máy gạt để gạt đất đá xuống sườn núi tạo nên đáy hμo.
Ta dùng máy khoan khai thác đá đồng bộ sau đó dùng máy ủi D7R để gạt
đá xuống sườn núi tạo mặt bằng.
Ph−ơng pháp nμy thi công gọn nhẹ, tiết kiệm đ−ợc thời gian gạt sau khi nổ.
- Lựa chọn thiết bị thi công.
Sử dụng máy khoan ép hơi Z115 các thông tôi đã trình bình ở chương 2, kết hợp với máy ủi D7R để thi công đμo hμo.
- Chọn chế độ lμm việc cho thiết bị thi công trong công tác đμo hμo vμ bạt ngọn.
Máy khoan Trung Quốc, múi ủi D7R.
+ Khi ®μo hμo 1ca/ngμy;
+ Khi bạt ngọn 1ca/ngμy ;
+ 1ca = 8h.
Năng suất của máy khoan Trung Quốc.
Chọn số máy khoan, máy nén khí. Để hoμn thμnh tốt việc thi công thì số máy khoan Trung Quốc cần thiết lμ 16 cái.
Tổ chức lμm việc chia thμnh 4 nhóm, mỗi nhóm máy khoan hoạt động đồng thêi.
Chọn số máy nén khí:
L−ợng khí nén cung cấp cho 4 nhóm máy khoan thực tế lμ:
Q = k1.n1.F1 + k2.n2.F2 + k3.n3.F3 ; m3/phót.
Trong đó:
F1, F2,F3- tiêu hao khí nén của mỗi loại máy khoan trong nhóm;
F1= F2= F3= 2,5 (m3/phót)
k1, k2, k3- Hệ số lμm việc đồng thời của máy có sự tiêu hao công suất nh−
nhau, k1= k2 = k3 = 0,85;
n1, n2, n3- Số l−ợng máy khoan trong mỗi nhóm, n = 2cái.
Thay số vμo công thức ta có: Q = 8.(2,5.1,0.3) = 34m3/phút.
Nếu kể đến các loại tổn thất thì số l−ợng khí nén tính toán để chọn máy nén khÝ lμ:
Qm = Q.(1 + km + kn + kc + k3), (m3/phót) (*) Trong đó:
km- Tổn thất của máy nén khí, km = 0,1;
kn- Tổn thất do các đầu nối vặn không chặt, k2 = 0,2;
kc- Tổn thất do khí nén bị lμm lạnh trong đ−ờng ống, kc = 0,3;
k3- Tổn thất do khí nén bị thấm sạch lỗ khoan, k3 = 0,08.
Thay số vμo công thức (*) ta có: Qm = 57,12m3/phút.
Vậy số máy nén khí cần chọn: n = 57,12/ 23,3 = 2,45 Ta chọn 3 máy nén khí (n = 3).
Tính sơ bộ đ−ờng ống dẫn khí: d = 16cm.
Suy ra đ−ờng kính mỗi ống dẫn khí lμ: d = 2,6 cm.s Tính toán thông số nổ
- Đ−ờng kính lỗ khoan: dK= 36mm
- Chiều cao tầng: h=3,2m (lấy theo kinh nghiệm) - Chiều sâu lỗ khoan : LK
Chiều sâu của lỗ khoan đ−ợc tính trong công thức )
sin ( 1
kt
K h l
L +
= β , m
h lkt =(0,1÷0,2) LÊy lkt=0,1h = 0,1 x 3,2 = 0,32m Thay số vμo công thức ta có: LK = 4m - Chiều dμi nạp thuốc
Theo kinh nghiệm: lt =(0,6ữ0,85)LK, m Ta lÊy: lt = 0,75 LK = 0,75 x 4,0 = 3m - ChiÒu dμi bua: lb = lK - lt = 1m - L−ợng thuốc nạp trong 1m lỗ khoan g = 0,75.d0K.Δ kg/m Trong đó:
Δ: Lμ mật độ chất nổ trong lỗ khoan, theo kinh nghiệm của mỏ thường nạp th× Δ=0,9kg/m3
dK: Lμ đ−ờng kính lỗ khoan d = 0,36dm
Thay số vμo ta đ−ợc: g = 0,75.(0,36)2.0,9 = 0,87kg/m - Đ−ờng cản chân tầng: w
Chọn theo kinh nghiệm: w = (30ữ40)dK, m w = 35.dK = 35.0,36 = 1,2m
- khoảng cách giữa các lỗ khoan, hμng lỗ khoan
Khoảng cách giữa các lỗ khoan đ−ợc tính theo công thức: a = m.w (m) Trong đó:
m: Lμ hệ số khoảng cách, lấy m = 1,1 w: Lμ đ−ờng cản chân tầng, w = 1,2m Thay số vμo ta đ−ợc
a = 1,1 x 1,2 = 1,32m Khoảng cách giữa các hμng lỗ khoan
Do ta áp dụng ph−ơng pháp lỗ khoan nghiêng nên:
b = w = 1,2m
- Tính toán l−ợng thuốc trong một lỗ khoan Q = a.h.w.qt kg/lỗ
Trong đó: qt: Lμ chỉ tiêu thuốc nổ.
Theo kinh nghiệm của mỏ lấy qt = 0,42 kg/m3
Thay số vμo ta có: Q = 1,32.3,2.1,2.0,42 = 2,1kg/lỗ;
- Kiểm tra chiều dμi l−ợng thuốc nổ vμ chiều dμi bua:
Chiều dμi l−ợng thuốc nổ thực tế nạp cho một lỗ khoan lμ:
ltt = Q/g = 2,1/ 0,87 = 2,4m.
Ta nhận thấy chiều dμi l−ợng thuốc nap cho một lỗ khoan lμ ltt nhỏ hơn chiều dμi l−ợng thuốc nạp trên một lỗ khoan tính toán. Nên thoả mãn điều kiện nạp bua: (ltt > lb)
Thời gian đào hào: Tđh = Qn Vn
Trong đó: Vn- khối l−ợng đất đá đμo hμo dốc, Vn = 249777m3; Qn- khối l−ợng đất đá nổ mìn trong năm: Qn = Vtt.n.N.P, (m3/năm);
Trong đó: Vtt- năng suất thực tế của máy khoan, Vtt = 24m/ca;
N- số ca lμm việc trong năm, N = 300ngμy;
n- số máy khoan sử dụng, n = 16cái;
P- Công suất phá đá của một lỗ khoan:
P = Lk
h W a.¦ .
= 1,32.1,2.3,2/4 = 1,3m3/m;
Thay sè vμo ta cã: Qn = 149760m3/n¨m.
→ Thêi gian ®μo hμo lμ: T®h = 1,5n¨m = 480ngμy.
Sơ đồ bố trí mạng nổ
áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai, đá nổ văng xuống sườn núi. Số đọng lại trên tầng dùng máy gạt gạt xuống s−ờn núi.
Ghi chú: 1, 2, 3, 4 trình tự nổ.
Hình 3.3 Sơ đồ điều khiển nổ vi sai 1
2 3 4
Tính toán số máy ủi
Sau mỗi lần nổ mìn, phần lớn đất đấ văng xuống sườn núi đá còn lại dùng máy ủi, ủi xuống sườn núi. Theo kinh nghiệm của mỏ để tổ chức đμo hμo, người ta thống kê theo từng đợt nổ khối l−ợng đất đá đọng lại trên tầng khoảng 17%.
Ta tính sơ bộ đá đọng lại trên tầng theo thời gian thi công đμo hμo:
Q® = 1,4.17%.Vn, m3
Víi Vn = 249777m3; thay sè vμo ta cã: Q® = 1,4.17%.249777 = 59466m3. Thời gian để ủi khối đất đá đọng lại trên tầng: Tu =
Qu Qd
Víi Q® = 59466m3; Qu = 403m3/ca.
Thay sè vμo ta cã: Tu = 148ca.
Vậy thời gian ủi đống đá động lại trên tầng nhỏ hơn thời gian đμo hμo Tđh = 1,6năm nên ta chọn một máy ủi lμ đủ.
STT Các thông số kỹ thuật Ký hiệu
Đơn vị Giá trị 1 Khối l−ợng đμo hμo dốc Vdh m3 249777 2 Thêi gian ®μo hμo dèc Tdh ngμy 480 3 ChiÒu dμi tuyÕn hμo dèc LH m 2250
4 Góc nghiêng thμnh hμo α độ 750
5 §é dèc khèng chÕ tuyÕn ®−êng hμo i % 8
6 ChiÒu cao tÇng h m 3,2
7 Đ−ờng kính lỗ khoan dk mm 36
8 Chiều sâu lỗ khoan lk m 4
9 Chiều sâu lỗ khoan thêm lkt m 0,32
10 ChiÒu dμi bua lb m 1
11 Khối l−ợng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ khoan Q kg/lỗ 0,87
12 Đ−ờng cản chân t−ờng wct m 1,2
13 Khoảng cách giữa 2 lỗ khoan a m 1,32 14 Công suất phá đá 1m lỗ khoan P m3/m 1,3 15 chỉ tiêu thuốc nổ qt kg/m3 0,42
16 Số máy khoan nk cái 16
17 Số máynén khí nnk cái 3
18 Số máy ủi nu cái 1
19 ChiÒu réng tuyÕn hμo LH m 11
Bảng 3.1 Tổng hợp thông số kỹ thuật của công tác đào hào b. Các công tác bạt ngọn núi
Theo điều tra địa hình hiện tại, để cho thiết bị hoạt động đ−ợc an toμn thì
mức tối thiểu cần bạt ngọn lμ +125m tại khu vực đỉnh phía Đông Nam vμ +75m tại khu vực đỉnh phía Tây Nam (bằng cao độ đường hμo) để đảm bảo an toμn cho máy xúc, máy khoan vμ các thiết bị khác lμm việc an toμn.
Theo cách tính trữ l−ợng của mỏ ta cũng tiến hμnh tính khối l−ợng bạt ngọn bằng phương pháp bình đồ phân tầng, dùng mạng lưới ô vuông, mỗi cạnh ô vuông lμ một đơn vị, sau đó theo tỷ lệ bản đồ tương ứng với tỷ lệ thực tế để tính khối l−ợng bạt ngọn.
Theo công thức
; Vibn V
i
bn ∑
=
= 16
1
m3
3
1
1 +
+ +
= i i i i
ibn
xS S S
V S m3
Trong đó:
Vibn: Khối l−ợng bạt ngọn núi thứ i Si: Diện tích đường đồng mức thứ i.
Si+1: Diện tích đường đồng mức thứ i+1.
hi: Khoảng cách thứ hai đường đồng mức.
Theo ph−ơng pháp thể tích khối trên ta tính đ−ợc khối l−ợng bạt ngọn lμ:
Vbn = 119808 m3.
Phương pháp thi công: Sau khi đã hoμn thμnh đμo hμo mở vỉa với điều kiện địa hình mỏ, ta có thể đ−a máy gạt lên. Do vậy để tận dụng −u điểm nμy ta chọn ph−ơng pháp bạt ngọn bằng ph−ơng pháp nổ mìn lỗ khoan con, kết hợp với máy gạt.
Thời gian thi công bạt ngọn. Tbn = Vbn/Qn, năm.
Víi Vbh = 119808 m3;
Qn: Khối l−ợng đất đá nổ mìn trong năm.
Qn = Vtt .N.n.P, m3/n¨m.
Trong đó: Vtt- năng suất thực tế của máy khoan, Vtt= 24m/ca;
N- số ngμy lμm việc trong năm, N = 300ngμy/năm;
n- số máy khoan sử dụng, n = 16cái;
P- công suất phá đá 1m lỗ khoan P = 1,3m3/m.
Thay sè vμo ta cã: Qn = 149760 m3.
→ Số thời gian bạt ngọn lμ: Tbn= 0,8 năm, Tbn = 261ngμy.
Số máy ủi phục vụ công tác bạt ngọn
Đá nổ mìn ra hầu hết nằm trên mặt tầng khai thác, sau đó dùng máy ủi, ủi xuống sườn núi. Ước tính khoảng 60% đá nằm lại trên mặt bằng khai thác.
+ Khối l−ợng đá phải ủi lμ: Qui = 1,4.60%.Vbn, m3. Víi Vbn = 119808 m3
Thay số vμo ta có: Qủi = 100638m3
Khối l−ợng đá mμ máy ủi phải ủi trong một ngμy:Vủi = 403 m3/ca.
+ Số ca lμm việc của máy ủi cần thiết lμ: 119808/403 = 297 (ca)
→ Lấy nủi = 1cái.Vậy chọn 1 máy ủi để phục vụ công tác bạt ngọn.
ht: ChiÒu cao tÇng; ht = 3,2m.
a: Khoảng cách a; a = 1,32m.
b: Khoảng cách b; b = 1,2m.
lb: ChiÒu dμi bua; lb = 1m.
lt: ChiÒu dμi cét thuèc; lt = 3m.
lkt: Chiều sâu khoan thêm lkt= 0,32 Hình 3.4 Sơ đồ khoan nổ khi bạt ngọn núi
Thời gian xây dựng cơ bản.
Thời gian xây dựng cơ bản bao gồm thời gian lμm đ−ờng hμo lên núi, bạt ngọn vμ thời gian lμm một số công việc khác. Với mỏ đá vôi tại khu vực lập dự
án, áp dụng hệ thống khai thác khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ôtô thì
thời gian xây dựng cơ bản chỉ tính thời gian lμm đ−ờng vμ bạt ngọn.
700
ht
lKT
lt lb
b b w
a
Txdcb = Tb + Tbn, víi T®h = 1,6 n¨m; Tbn = 0,8 n¨m.
Thay sè vμo ta cã: Txdcb = 2,4 n¨m hay Txdcb = 720ngμy.
STT Các thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Khối l−ợng bạt ngọn Vbn m3 119808 2 Thời gian thi công bạt ngọn Tbn m3 0,8 3 Số máy nén khí sử dụng n Cái 3
4 Số máy khoan cầm tay (Trung Quốc) sử dụng nk Cái 16
5 Đ−ờng kính lỗ khoan dk mm 36
6 Chiều sâu lỗ khoan Lk m 4
7 Chiều sâu lỗ khoan thêm Lkt m 0,32
8 ChiÒu dμi cét bua Lb m 1
9 Chiều dμi l−ợng thuốc nổ Lt m 3
10 L−ợng thuốc nổ nạp trong một lỗ khoan Q kg 0,87
11 Đ−ờng cản chân tầng Wct m 1,2
12 Khoảng cách giữa 2 lỗ khoan a m 1,32 13 Khoảng cách giữa 2 hμng khoan b m 1,2 14 Suất phá đá 1 mét lỗ khoan P m3/m 1,3 15 Chỉ tiêu thuốc nổ qtn Kg/m3 0,42
16 Số máy ủi sử dụng ng Cái 1
Bảng3.2 Tổng hợp các thông số kỹ thuật trong công tác bạt ngọn núi
STT Các thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Tổng khối l−ợng công tác Vct m3 450768
2 Thêi gian x©y dùng Txdcb N¨m 2,4
3 Tổng khối l−ợng thuốc nổ sử dụng ∑Q kg 466.169 4 Số máy khoan tay cầm Trung Quốc sử dụng nmk Cái 16
5 Số máy nén khí sử dụng nnk Cái 3
6 Số máy ủi sử dụng nu Cái 2
7 chỉ tiêu thuốc nổ sử dụng qtn Kg/m3 0,42
8 ChiÒu cao tÇng h m 3,2
9 Đ−ờng kính lỗ khoan dk mm 36
10 Chiều sau lỗ khoan Lk m 4
11 Đ−ờng cản chân tầng wct m 1,2
12 Chiều dμi l−ợng thuốc nổ lt m 3
13 Chiều dμi nạp bua lb m 1
14 L−ợng thuốc nổ nạp trong một lỗ khoan Q kg 0,87
15 Suất phá đá một mét lỗ khoan P m3/ m 2,10
16 Khoảng cách giữa các lỗ khoan a m 1,32
17 Khoảng cách giữa các hμng khoan b m 1,2
Bảng 3.3 Tổng hợp các thông số kỹ thuật trong công tác mở vỉa Trình tự khai thác
Thời gian đầu tiên tiến hμnh khai thác bạt ngọn, đồng thời trong thời gian nμy sẽ tiến hμnh xây dựng tuyến đường nội mỏ để mở vỉa cho các gương xúc, khi cần thiết tiến hμnh khai thác đồng thời trên một số gương xúc nhằm đảm bảo chất l−ợng vμ công suất khai thác.
Khai thác khấu theo lớp bằng vận chuyển sản phẩm trực tiếp bằng ôtô, chiều cao tầng công tác lμ 3,2 m khai thác hết lớp trên xuống lớp d−ới (từ cao xuống thấp trên toμn tuyến của khai tr−ờng).