3.3. Lựa chọn phương pháp khai thác cho các mỏ đá khu vực
3.3.1. Cơ sở lựa chọn các ph−ơng pháp khai thác
Để lựa chọn ph−ơng pháp khai thác cho các mỏ tại khu vực ta có nhiều cách
để lựa chọn nh−ng sao cho hợp lý về đặc điểm tự nhiên, địa chất vμ điều kiện kinh tế kỹ thuật... Trong luận văn nμy tôi dựa vμo công nghệ khai thác để lựa chọn vμ phân tích các ph−ơng án khai thác cho các mỏ có quy mô sản l−ợng lớn vμ nhá.
3.3.2. Lựa chọn ph−ơng pháp khai thác cho các mỏ sản l−ợng lớn
a. Công nghệ khai thác: Đối với các mỏ khai thác với quy mô sản l−ợng lớn thì việc lựa chọn công nghệ khai thác đóng vai trò then chốt. Trong quá trình khai thác đá, tầng lμ yếu tố cơ bản. Tầng có mặt tầng, mép tầng, sườn tầng, chân tầng. Tầng có thể chia thμnh phân tầng. Thông số cơ bản của tầng lμ chiều rộng mặt tầng (B), chiều cao tầng (h) vμ góc nghiêng sườn tầng (α). Vì vậy để các khai thác mỏ có sản l−ợng lớn thì ta phải áp dụng hệ thống khai thác nμo đó, sao
cho hệ thống khai thác đó có các thông số kỹ thuật thỏa mãn đ−ợc điều kiện nh−
trên.
b. Hệ thống khai thác: Trong các hệ thống khai thác đá lμm vật liệu xây dựng với quy mô sản l−ợng lớn thì hệ thống khai thác khấu theo lớp bằng vận tải trực tiếp bằng ôtô lμ lựa chọn tối −u nhất bởi vì:
- Khả năng cơ giới hoá cao đáp ứng đ−ợc nhu cầu sản l−ợng lớn.
- Bề rộng mặt tầng công tác lớn sẽ bằng chiều rộng của núi vμ chiều dμi bằng chiều dμi quả núi hoặc bằng chiều dμi khu vực khai thác. Thoả mãn điều kiện sản xuất bình thường, tức lμ phải đủ để đảm bảo khai thác theo chu kỳ với các khu vực đang xúc, đã nổ mìn vμ đang khoan.
- Đồng bộ thiết bị sử dụng trong HTKT nμy phụ thuộc vμo quy mô sản xuất, tức lμ phụ thuộc vμo sản l−ợng mỏ.
Trình bμy hệ thống khai thác nμy nh− tôi đã nêu ở 3.2.3.a.
c. Lựa chọn đồng bộ thiết bị: Để việc lựa chọn đồng bộ thiết bị hợp lý áp dụng vμo HTKT ta cần chú ý tới các yếu tố sau:
- Các thông số của mỏ: tuổi mỏ, sản l−ợng, chiều cao tầng, chiều rộng luồng xúc tối −u, điều kiện nền tầng, khoảng cách vận chuyển, độ dốc của tuyến
®−êng.
- Các tính chất cơ lý của vật liệu xúc bốc vμ chuyên chở: kích th−ớc của vật liệu, hệ số nở rời, mật độ, áp lực lên nền,..
- Các loại thiết bị: máy xúc thuỷ lực gầu thuận, máy xúc thuỷ lực gầu ng−ợc, máy xúc tay gầu, máy bốc, ôtô, băng tải, đ−ờng sắt,..
- Các thông số lμm việc của thiết bị trong dây truyền sản xuất trên mỏ: dung tích gầu, thời gian chu kỳ xúc, tải trọng thiết bị vận tải, dung tích thùng vận tải, thời gian chu kỳ vận tải, kích th−ớc miệng bunke tiếp nhận,..
* Lựa chọn thiết bị xúc bốc: Máy xúc thuỷ lực lμ ph−ơng tiện xúc bốc hiện nay đang đ−ợc dùng phổ biến trên các mỏ lộ thiên nói chung vμ các mỏ đá
vôi nói riêng.
Lựa chọn máy xúc dựa trên năng suất hộ chiếu của máy xúc xác định trên cơ sở chiều cao g−ơng xúc bằng chiều cao ổ trục tựa tay gμu, góc quay của máy xúc trên mặt bằng lμ 900, máy dỡ tải trực tiếp vμo bãi thải, khấu liên tục trong đất
đá có mức độ khó xúc tương ứng với loại máy xúc, thao tác được phối hợp nhiều nhất vμ nối tiếp liên tục
Qh = n.E = 3600.E/Tct , m3/h.
Trong đó: n- số lần dỡ tải trong một giờ;
Tct – thêi gian chu kú xóc theo hé chiÕu, s.
N¨ng suÊt kü thuËt lμ n¨ng suÊt xóc boc lín nhÊt cã thÓ trong mét giê khi máy xúc lμm việc liên tục trong điều kiện cụ thể về kỹ thuật mỏ, mức độ khó xúc của đất đá, hình dạng vμ kích thước của phương tiện vận tải vμ các thông số của g−ơng xúc.
Qk = 3600.E.K®.Kc/Tc.Kr , m3/h.
Trong đó: Kr – hệ số nở rời của đất đá;
Kđ - hệ số xúc đầy gμu;
Kc – hệ số ảnh h−ởng của công nghệ xúc;
E – dung tÝch gμu xóc; m3 Tct – thêi gian chu kú xóc, s
Từ đó ta tính đ−ợc năng suất lμm việc của máy xúc theo ca, tháng, năm. thì
xác định sản l−ợng của mỏ theo năng suất của máy xúc.
Theo kinh nghiệm kỹ thuật vμ thực tế ta nên lựa chọn thiết bị xúc: Máy xúc thủy lực bánh xích KOMASU, PC 400; 800. HITACHI. EX 300, Vovol 450...Có thÓ tÝch gμu xóc tõ (2.8 ÷ 5,4)m3.
* Lựa chọn thiết bị vận chuyển: Ôtô lμ thiết bị vận tải đ−ợc sử dụng trên hầu hết các mỏ lộ thiên ở n−ớc ta vμ trên thế giới. Theo kết quả nghiên cứu vμ kinh nghiệm rút ra từ hoạt động thực tiễn trên các mỏ lộ thiên thế giới thì tải trọng ôtô sử dụng cho mỏ lộ thiên đ−ợc chọn trên cơ sở dung tích gμu xúc của máy xúc vμ quãng đường vận tải của ôtô. Mối quan hệ đó được biểu thị qua biểu thức: q0 = (4,5.E + a).3 L, tấn
Trong đó: a- hệ số, a = 3 khi E ≥ 4 m3 vμ a = 2 khi E < 4 m3.
Số l−ợng gμu xúc đầy ôtô (ng) có mối quan hệ với quãng đ−ờng vận tải theo số liệu kinh nghiệm nh− sau:
Số gμu xúc đầy ng khi cung độ vận tải L, km Dung tÝch gμu
E, m3 1÷2 3÷4 5÷6 7÷8
3,2 5,5 6,4 8,0 10,0 4,0 5,5 6,4 8,0 10,0 5,0 5,2 6,2 7,6 9,6 6,3 5,2 6,2 7,6 9,6 8,0 4,7 5,7 7,3 9,3 10,0 4,7 5,7 7,3 9,3 Căn cứ vμo số gμu xúc đầy ô tô, xác định đ−ợc tải trọng ôtô cần tìm. Khi
xúc vật liệu nặng (đất đá, quặng) thì tải trọng ôtô cần tìm lμ: q0 =
r d d g
K K E n . . .γ
, tÊn Khi xúc vật nhẹ (than, đá túp, ) thì dung tích thùng xe ôtô cần tìm lμ:
V0 =
l d g
K K E n . .
, m3
Trong đó: ng- số gμu xúc đầy ô tô lựa chọn theo dung tích gμu xúc E vμ quãng đ−ờng vận tải L; E- dung tích gμu xúc, m3; Kđ- hệ số xúc đầy gμu; Kr- hệ số nở rời của đất đá trong gμu xúc; γđ- khối l−ợng riêng của đất đá trong vỉa,
t/m3; Kl- hệ số lèn chặt của đất đá trong thùng xe do quá trình dỡ tải của máy xóc, Kl = 1,05÷1,1.
Khi vận tải theo chu trình kín thì số l−ợng ô tô phục vụ cho một máy xúc
đ−ợc xác định theo biểu thức: N0 = 10,56 – 1,13.ng + 1,08.L, chiếc.
Đối với các mỏ có quy mô sản l−ợng lớn ta nên chọn các loại ôtô có tải trọng từ (25ữ 60)tấn trở lên.
* Thiết bị máy khoan: Việc lựa chọn máy khoan đ−ợc thực hiện gián tiếp qua kích th−ớc cỡ hạt trung bình (d) với các thông số lμm việc của các thiết bị khác trong đồng bộ thiết bị. Theo các nhμ khoa học LB Nga thì mối quan hệ đó
đ−ợc thể hiện nh− sau:
- Đối với thiết bị xúc bóc:
- Đối với thiết bị vận tải ô tô:
- Đối với vận tải băng tải:
- Đối với thiết bị nghiền đập:
d ≤ 0,75 3 E, m d ≤ 0,5 3 E, m d ≤ 0,5B – 0,1, m d ≤ (0,75 ÷0,85)b, m
Trong đó: d- kích thước trung bình của đất đá nổ mìn, m; E- dung tích gμu xúc, m3; Vô- dung tích hình học của thùng xe ôtô, m3; B- chiều rộng băng tải, m;
b- chiều rộng miệng bunke cấp liệu, m.
Theo các chuyên gia của hãng Tamrock (Phần Lan), việc lựa chọn đ−ờng kính lỗ khoan phải căn cứ vμo chiều cao tầng vμ dung tích gμu xúc.
E, m3 1,5÷2,3 2,3÷3 3÷4,3 4,3÷7,5
Với đất đá cứng 25ữ64 51ữ89 76ữ127 127ữ200
D Với đất đá mềm 64ữ102 89ữ152 127ữ178 -
Đ−ờng kính lỗ khoan phụ thuộc vào dung tích gàu xúc
Đối với đất đá cứng, dung tích thùng xe, chiều cao tầng vμ dung tích gμu xúc từ (2,3 ữ 5)m3. Ta nên lựa chọn các loại máy khoan thuỷ lực có đ−ờng kính mòi khoan tõ (65 ÷200)mm.
* Thiết bị máy ủi: Hiện tại các mỏ đang sử dụng các loại máy gạt: máy gạt: L - 180C (Volvo) của Thụy Điển, máy gạt: T - 130; T – 170, D85R, PR450...
Xu hướng chung của các mỏ lộ thiên thế giới là sử dụng các đồng bộ thiết bị lớn nhất (có thể) nhằm mục đích:
- Tạo khả năng lμm việc chắc chắn, an toμn vμ năng suất cao.
- Cải thiện điều kiện lμm việc cho công nhân, ít gây ô nhiễm môi tr−ờng, do thiết bị lớn thường có trang bị hiện đại, có trình độ cơ giới hoá vμ tự động hoá
cao.
- Tập trung hoá đ−ợc sản xuất dẫn đến nâng cao hiệu quả quản lý, tổ chức
điều hμnh sản xuất.
- Có điều kiện để áp dụng các công nghệ tiên tiến vμ có hiệu quả cao nh−
khấu theo lớp dốc đứng, nổ mìn bãi lớn vμ tầng cao, điều hμnh vận tải theo chu trình hở,
- Giảm các khâu phụ trợ nh− san ủi mặt tầng, đμo rãnh thoát n−ớc, di chuyển đường điện, vμ rút ngắn cung độ vận tải của mỏ.
- Giảm một cách đáng kể cán bộ quản lý, nhân viên vận hμnh vμ sửa chữa thiết bị máy móc.
- Về mặt bảo vệ môi tr−ờng, giảm thiểu các nguồn tiềm ẩn hoặc gây các sự cố môi trường (tai nạn, phát thải khí vμ bụi độc hại, tiếng ồn, chấn động nền mãng,..).
Các mỏ có thể áp dụng hệ thống khai thác nμy lμ:
- Công ty xi măng Công Thanh khai thác với sản l−ợng An=600000 m3/năm.
- Công ty CP Nam Ph−ơng khai thác với sản l−ợng An= 400000 m3/năm.
- Công ty TNHH Phú Nam Sơn khai thác với sản l−ợng An=100000 m3/năm.