CHO KHU TÂY MỎ ĐỒNG SIN QUYỀN
CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CỦA MỎ
Mỏ đồng Sin Quyền đã khoanh được 17 thân quặng được thăm dò số hiệu của các thân quặng là : 1, 1a, 2, 3, 4, 5, 6, 6a, 6b, 6c, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Trong đó 6 thân quặng chủ yếu là (1, 1a, 2, 3, 4, 7) có trữ lượng chiếm 96,52% tổng trữ lượng toàn mỏ. Hiện tại mỏ đang áp dụng HTKT xuống sâu dọc hai bờ công tác, vận chuyển bằng ô tô, sử dụng bãi thải ngoài.
Khối lượng mỏ hàng năm đạt : 1017500 m3 đất đá và 78000 tấn quặng.
Các thông số hệ thống khai thác :
Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật của hệ thống khai thác
TT Tên các thông số Ký hiệu Đơn vị Kích thước
1 Chiều cao tầng H m 12
2 Chiều rộng khoảnh khai thác A m 22
3 Chiều rộng đống đá sau khi nổ mìn Bđ m 38
4 Chiều rộng mặt tầng công tác Bmin m 54
5 Chiều dài luồng xúc Lx m 220
6 Chiều dài tuyến công tác Lt m 1200
7 Chiều rộng mặt tầng kết thúc có vận tải Bvt m 14 8 Chiều rộng mặt tầng kết thúc không vận
tải
Bkt m 8
9 Đai bảo vệ Bbv m 3
10 Đai dọn sạch Bds m 8
11 Góc ổn định bờ mỏ β0 độ 50°11´
12 Góc nghiêng sườn tầng α độ 70°
13 Góc nghiêng bờ kết thúc bờ trụ γt độ 47°
14 Góc nghiêng bờ kết thúc bờ vách γv độ 45°
15 Góc nghiêng bờ công tác ϕ độ 13°12´
Thứ tự của công nghệ khai thác của mỏ :
- Đất đá : Khoan – Nổ mìn – Xúc bốc – Vận tải (ô tô) – Bãi thải.
- Quặng : Khoan – Nổ mìn – Xúc bốc – Vận tải (ô tô) – Khu chứa – Sàng – Tuyển.
Các thiết bị mỏ đang sử dụng cơ bản gồm : a. Thiết bị khoan và vật liệu nổ
- Thiết bị khoan
Sử dụng máy khoan xoay cầu YZ-35B và máy khoan xoay đập ROC - L8Đ để khoan các lỗ mìn trong quặng và khoan đất đá thải.
Máy khoan ép khí cầm tay TY-28 để phá đá, quặng quá cỡ và phá mô chân tầng.
- Vật liệu nổ
Mỏ sử dụng thốc nổ ANFO, nhũ tương NT13 và amonit phá đá số 1.
b. Thiết bị xúc bốc
Mỏ sử dụng máy xúc KOMATSU PC600-7, BONNY và EKG 5A để xúc đất đá thải và quặng lên ôtô.
c. Thiết bị vận tải:
Mỏ sử dụng xe ôtô BELAZ-7540 có tải trọng là 32 tấn; xe ôtô KOMAST có trọng tải 36 tấn; ôtô Dong Feng 15 tấn để vận tải đất đá và vận tải quặng.
d. Thiết bị khác
Mỏ sử dụng máy gạt D155A để san mặt tầng bãi thải và gạt phần đất đá còn sót lại trên mặt tầng xuống sườn bãi thải.
Mỏ còn sử dụng các máy nén khí XRHS 506 và 836 Cd đảm nhiệm.
e. Vật liệu nổ và phụ kiện nổ
Mỏ sử dụng các loại vật liệu nổ như sau : - Thuốc nổ : ANFO, AD-1, TFD-15
- Phụ kiện nổ : Kíp số 8, kíp vi sai và dậy nổ phi điện, mồi nổ MN - 31,TMN.
f. Cung cấp năng lượng điện và nước - Nguồn điện và trang thiết bị điện
Nguồn cung cấp cho mỏ là nguồn 35KV của điện lực Thái Nguyên. Tổng cộng suất là 218000 KVA. Mỏ dùng lưới điện 3 pha, 4 dây, điện áp là 6KV đê cung cấp cho các khu vực khai thác, mỏ có trạm biến áp lưu động với công suất từ 25KVA đến 560 KVA.
- Cung cấp nước
Nguồn nước của mỏ sử dụng chủ yếu dựa vào nguồn nước của suối Tân Long và nước mặt bắt nguồn từ các khe núi xung quanh.
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LỰA CHỌN ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ 2.1. Khái quát
Việc lựa chọn đồng bộ thiết bị (ĐBTB) hợp lý cho mỏ lộ thiên là một công tác rất quan trọng, nó không chỉ ảnh hưởng gián tiếp tới các thông số của hệ thống mở vỉa, công nghệ khai thác, các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mỏ,…mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất của các thiết bị tham gia sản xuất cũng như của cả dây truyền sản xuất trên mỏ.
Một mỏ lộ thiên được coi là hoạt động có hiệu quả về mặt kỹ thuật chỉ khi có sự tối ưu về kích thước, công suất và sự phối hợp của các thiết bị sử dụng trong đồng bộ.
Hiện nay với sự đa dạng của các thiết bị mỏ về chủng loại, tính năng, kích thước, công suất… đã gây nhiều khó khăn khi lựa chọn ĐBTB hợp lý cho mỏ. Chỉ xét riêng sự đồng bộ giữa khâu xúc và vận tải - là hai thiết bị quan trọng nhất trong đồng bộ, cũng có thể thấy được sự phức tạp trong việc lựa chọn đồng bộ các thiết bị. Các thiết bị xúc bốc được sử dụng nhiều trên mỏ lộ thiên gồm máy xúc tay gầu, máy xúc thuỷ lực, máy xúc lật, máy xúc gầu treo, máy xúc nhiều gầu, máy liên hợp phay cắt,… Còn ôtô, đường sắt, băng tải,… là những thiết bị vận tải được dùng đồng bộ với các thiết bị xúc bốc ở trên.
2.2. Cơ sở lựa chọn đồng bộ thiết bị cho khu tây mỏ đồng Sin Quyền.
Đồng bộ thiết bị sử dụng trên mỏ lộ thiên có ý nghĩa quyết định trong việc phát huy hiệu quả hoạt động trong sản xuất và kinh doanh của mỏ lộ thiên. Các thiết bị được coi là đồng bộ khi chúng có sự phù hợp nhau về thông số làm việc, về năng suất lao động và về số lượng tương đương. Một đồng bộ thiết bị được coi là hợp lý đối với một mỏ cụ thể là đồng bộ đó phù hợp với điều kiện tự nhiên (địa hình mặt đất, điều ĐCTV - ĐCCT...) điều kiện kỹ thuật (quy mô sản lượng, thời gian hoạt động) của mỏ.
Đồng bộ thiết bị trên mỏ bao gồm từ khâu khoan nổ, xúc bóc, vận tải, thải, nghiền sàng,... đến các thiết bị phụ trợ như bơm thoát nước, làm đường vệ sinh công nghiệp, cơ khí sửa chữa. Vì vậy khi lựa chọn đồng bộ thiết bị phải:
- An toàn chắc chắn trong làm việc
- Biên chế người và thiết bị, quản lý tập trung đơn giản - Ít tiềm ẩn nguy cơ gây tai nạn
- Giảm nguồn phát sinh khí thải độc hại
- Linh hoạt khi làm việc ở địa hình chật hẹp, ở đáy mỏ, không có nguy cơ bị ngập lụt.
Những nguyên tắc cơ bản lựa chọn đồng bị thiết bị mỏ là:
- Đồng bộ thiết bị lựa chọn phải phù hợp với tính chất cơ lý đất đá của mỏ.
- Đồng bộ thiết bị phải tương ứng với kích thước khai trường, quy mô sản xuất, thời gian tồn tại của mỏ.
- Số lượng chủng loại thiết bị trong đồng bộ và trong từng công đoạn sản xuất càng ít, công suất càng lớn thì đồng bộ làm việc càng có hiệu quả.
- Các thiết bị trong từng công đoạn và trong toàn bộ dây chuyền sản xuất phải có sự phù hợp nhau về thông số làm việc, năng suất và số lượng. Năng suất chung của đồng bộ phải phù hợp với sản lượng yêu cầu của mỏ.
- Đồng bộ thiết bị phải chọn sao cho chi phí lao động trong các khâu sản xuất chính và phụ là ít nhất và không làm phát sinh các công đoạn phụ trong dây chuyền sản xuất.
- Khi chọn đồng bộ thiết bị phải quan tâm tới giá thành sản phẩm.
- Trong mọi trường hợp đồng bộ thiết bị phải hoạt động chắc chắn an toàn ít gây ô nhiễm môi trường và không ảnh hưởng tới các ngành kinh tế khác trong vùng lân cận.
2.3.Cơ sở kỹ thuật
2.3.1.Lựa chọn thiết bị xúc bốc
Trong lựa chọn đồng bộ thiết bị thì thiết bị xúc bốc thường được lựa chọn đầu tiên và được coi là thiết bị chủ yếu của dây chuyền đồng bộ thiết bị vì nó chiếm đến 60% giá thành phẩm. Thiết bị xúc bốc được lựa chọn trên cơ sở:
-Phù hợp với mức độ khó xúc của đất đá : Xác định theo công thức thực nghiệm sau:
= 0,022. (A + ) (2.1)
Trong đó :
A : Được xác định theo công thức A = + 0,1.
: Dung trọng của đất đá
: Kích thước trung bình của cục đá trong đống (cm) : Độ bền cắt của đất đá.
: Hệ số nở rời của đất đá mỏ Từ đó ta lựa chọn máy xúc cho mỏ.
-Lựa chọn dung tích gầu xúc : dung tích gầu xúc phụ thuộc vào sản lượng đất đá bóc hàng năm của mỏ.
Trên cơ sở lựa chọn đồng bộ thiết bị ta tính toán năng suất của máy xúc thông qua công thức :
Qx = (m3/ca) (2.2) Trong đó :
E : Dung tích gầu xúc; m3 Kd : Hệ số gầu xúc đầy.
Kc : Hệ số ảnh hưởng đến công nghệ xúc
T : Thời gian máy xúc làm việc trong một ca; h Tc : Thời gian chu kỳ xúc của máy xúc; s
Kr : Hệ số nở rời của đất đá.
-Số lượng máy xúc
N = (Chiếc) (2.3) Trong đó :
Ad : Sản lượng đất đá bóc hàng năm; m3/năm Kd : Hệ số dự trữ máy xúc
Qn : Năng suất một năm của máy xúc; m3/năm
2.3.2.Lựa chọn thiết bị vận tải
Có 3 phương pháp vận tải chính thường được sử dụng trên các mỏ lộ thiên hiện nay là :
-Vận tải bằng băng tải -Vận tải bằng đường sắt -Vận tải bằng ô tô
Do điều kiện của mỏ đồng Sin Quyền là địa hình đồi núi bãi thải và moong khai thác có cung độ cao, moong khai thác xuống sâu, có diện tích hẹp. Do đó hình thức vận tải bằng ô tô là thích hợp nhất với mỏ.
Theo kết quả nghiên cứu và hoạt động thực tiễn trên các mỏ lộ thiên trên thế giới thì tải trọng ô tô sử dụng cho mỏ lộ thiên được chọn trên cơ sở dung tích gàu xúc của máy xúc và quãng đường vận tải ô tô. Mối quan hệ đó được biểu thị qua biểu thức :
(tấn) Trong đó :
: Tải trọng của ô tô; tấn E : Dung tích của gầu xúc; m3
a : Hệ số phụ thuộc dung tích gầu xúc : - nếu E 4 m3 thì a = 3
- nếu E < 4 m3 thì a = 2 L : Cung độ vận tải; Km
Tải trọng và dung tích thùng xe cũng có thể xác định thong qua số gàu xúc đầy thùng xe.
Số lượng gàu xúc đầy ô tô (ng) có mối quan hệ với quãng đường vận tải theo số liệu kinh nghiệm như sau :
Bảng 2.1 Mối quan hệ giữa số gàu xúc đầy với quãng đường vận tải
Khoảng cách vận tải L (km) 1 2 5 7 8
Số gàu xúc đầy ô tô ng 4 6 6 8 8 12
Một số chuyên gia mỏ khác đã đưa ra các số liệu kinh nghiệm giữa các thông số trên với dung tích gàu xúc như sau :
Bảng 2.2 Số gàu xúc đầy thùng xe ô tô theo kinh nghiệm
Dung tích gàu xúc E (m3)
Số gàu xúc đầy ng khi cung độ vận tải L (km)
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
Khi xúc vật liệu nặng như : đất đá , quặng thì tải trọng ô tô cần tìm là :
qo = ng . (tấn)
Khi xúc vật liệu nhẹ như : than, đá túp...thì dung tích thùng xe ô tô cần tìm là : Vo = ng . (m3)
Trong đó
Ng : Số gầu xúc đầy ô tô lựa chọn theo dung tích gầu xúc E và quãng đường vận tải L
Kr : Hệ số nở rời của đất đá Kd : Hệ số xúc đầy gầu E : Dung tích gầu xúc; m3
: Khối lượng riêng của đất đá; t/m3
Kl : Hệ số lè chặt đất đá trong thùng xe do quá trình dỡ tải của máy xúc, Kl = 1,05 1,1
-Sau khi lựa chọn được ô tô ta sẽ tính toán năng suất của ô tô Năng suất của ô tô vận tải được xác định theo công thức :
Qca = (tấn/ca) Trong đó :
: Tải trọng của ô tô : Hệ số sử dụng thời gian
: Thời gian làm việc của ô tô trong 1 ca (h) Tck : Chu kỳ 1 chuyến xe chạy
Tck = tct + tdt + tnt + tkt + tm (phút)
tct : Thời gian vận chuyển có tải của ô tô tdt : Thời gian dỡ tải
tnt : Thời gian nhận tải
tkt: Thời gian chuyển động không tải tm : Thời gian đợi máy xúc
Kq : Hệ số sử dụng tải trọng -Số ô tô phục vụ cho mỏ :
N = .Kt (chiếc) Trong đó :
Ad : Sản lượng đất đá bóc một năm; t/năm Qn : Năng suất năm của ô tô; t/năm
Kt : Hệ số dự trữ của ô tô.
2.3.3.Lựa chọn thiết bị khoan
Mỏ đồng Sin Quyền có độ cứng trung bình f = 8 12. Nhằm đáp ứng yêu cầu sản lượng đất bóc trong những năm tới phù hợp nhất là sử dụng phương pháp làm tơi đất đá bằng khoan nổ mìn. Để phù hợp với các thiết bị xúc bốc vận tải có công suất lớn, xu thế là mở rộng đường kính lỗ khoan.
Mở rộng đường kính lỗ khoan cho phép mở rộng quy mô vụ nổ, dễ thực hiện khâu cơ giới hóa nạp thuốc. Ngoài ra, mở rộng đường kính lỗ khoan cho phép mở rộng mạng lưới khoan nổ tiết kiệm chi phí.
1.Lựa chọn máy khoan
Các yếu tố ảnh hưởng tới việc lựa chọn máy khoan là :
Cấu tạo, cấu trúc và tính chất cơ lý, mức độ nứt nẻ, độ khó khoan của đất đá cần khoan. Điều kiện địa hình, đặc điểm địa chất thủy văn khu vực cần khoan.
b.Lựa chọn đường kính lỗ khoan theo các yếu tố -Chiều cao tầng
-Sản lượng mỏ -Dung tích gầu xúc
c.Chi phí giờ máy và giá thành khoan nổ 1m3 là nhỏ nhất, đảm bảo sản lượng mỏ và nâng cao năng suất cho khâu xúc bốc.
2.Lựa chọn phương pháp khoan
Độ khó khoan Pk của đất đá mỏ được xác định như sau : Pk = 0,007.(
Trong đó :
: Độ bền nén của đất đá,kg/cm2 : Độ bền cắt của đất đá, kg/cm2
: Khối lượng riêng của đất đá, kg/cm3
Bảng 2.3 Phân loại đất đá theo mức độ khó phá vỡ
Cấp Mức độ Loại Pk
I Dễ 1 5 1 5
II Dễ vừa 5,1 10 5,1 10
III Khó 10,1 15 10,1 15
IV Khó vừa 15,1 20 15,1 20
V Rất khó 20,1 25 20,1 25
Về việc lựa chọn 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:
Các máy khoan xoay dùng để khoan đất đá có Pk = 3 Các máy khoan đập dung để khoan đất đá có Pk = 6 10
Các máy khoang đập – xoay dung để khoan đất đá có Pk = 8 20 Máy khoan xoay cầu dung để khoan đất đá có Pk = 15 25 và hơn nữa.
-Lựa chọn đường kính lỗ khoan theo điều kiện đảm bảo làm việc của các thiết bị máy xúc, ô tô qua điều kiện về cỡ hạt cho phép :
d 0,75. và d 0,5.
Trong đó :
E : Dung tích gầu xúc; m3 Vo : Dung tích thùng xe; m3 Và đường kính lỗ khoan được chọn theo điều kiện :
dk = (0,17 0,2). D
Sau khi lựa chọn được loại máy khoan ta sẽ tính năng suất và số lượng máy khoan như sau :
-Năng suất máy khoan được xác định theo công thức sau : Qca = Tc .Vk .ɳ (m/ca)
Trong đó :
Tc : Thời gian làm việc trong một ca, h Vk : Vận tốc khoan, m/h
Vk = (m/h)
n : Số lần đập trong 1 phút
W: năng lượng đập của dụng cụ khoan; kg.m
K1: Hệ số kể đến sự thay đổi của mức độ khó khoan
Km: hệ số kể đến hình dạng mũi khoan mỏ sử dụng mũi khoan chữ thập
d :đường kính lỗ khoan; cm
Pk :mức độ khó khoan của đất đá mỏ ɳ : Hệ số sử dụng thời gian
-Năng suất máy khoan trong một năm
Trong đó :
n : Số ca làm việc trong một ngày
N : Số ngày làm việc trong năm của máy khoan -Số máy khoan cần thiết cho mỏ là :
M = (chiếc) Trong đó :
Ad: Khối lượng đất đá bóc hàng năm; m3/năm Kd : Hệ số dự trữ
P : Suất phá đá; P = 34 m3/m
Qn: Năng suất của máy khoan trong 1 năm 2.4.Cơ sở kinh tế
Cơ sở kinh tế của việc lựa chọn thiết bị là tổng chi phí các khâu cho 1m3 đất đá là nhỏ nhất :
T = Tk + Txb + Tvt là min Trong đó :
T : Tổng chi phí các khâu công nghệ Tk : Chi phí khâu khoan
Txb : Chi phí khâu xúc bốc Tvt : Chi phí khâu vận tải
CHƯƠNG 3
CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ CHO KHU TÂY MỎ ĐỒNG SIN QUYỀN
3.1.Cơ sở kỹ thuật
3.1.1.Lựa chọn thiết bị xúc bốc
-Mức độ khó xúc của đất đá mỏ đồng Sin Quyền Xác định theo công thức thực nghiệm sau:
= 0,022. (A + ) Trong đó :
A : Được xác định theo công thức A = + 0,1.
: Dung trọng của đất đá; A = 2,6 tấn/m3
: Kích thước trung bình của cục đá trong đống; d = 5 : Độ bền cắt của đất đá, theo Mothr-Coloum xác định : = .tg + c (kg/cm2)
: Cường độ kháng nén của đất đá; = 1184 kg/cm2 c : Lực dính kết; c = 451
: Góc nội ma sát của đất đá mỏ; = 30o = 1184. tg30o + 451 = 1135 kg/cm2
: Hệ số nở rời của đất đá mỏ; Kr = 1,4 Thay số vào ta được :
A = 2,63. 50 + 0,1. 1135 = 245
Vậy : = 0,022. (245 + ) = 8
Theo kết quả tính toán, đất đá nổ mìn có = 8 < 10, thuộc loại khó xúc nên lựa chọn máy xúc thủy lực gầu ngược để xúc đất đá.
-Sản lượng đất đá hàng năm của mỏ là 1017500 m3 nên ta chọn những loại máy xúc có dung tích gầu xúc từ 4 6 m3 để đảm bảo năng suất cho mỏ.Từ những thông số trên ta chọn máy xúc :
Phương án 1 : máy xúc BONNY Phương án 2 : máy xúc EKG-5A
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của máy xúc đất đá
STT Các thống số Đơn vị BONNY EKG 5A
1 Dung tích gầu xúc m3 4 5,0
2 Chiều cao cần xúc m 11 11
3 Chiều cao xúc lớn nhất m 10,069 11
4 Chu kỳ xúc s 34 42
5 Trọng lượng của máy xúc Tấn 65,68 250
6 Công suất động cơ Kw 246 250
7 Áp lực lên mặt đất Kg/cm2 1,8 2,15
8 Tốc độ di chuyển Km/h 2,96 5,5
-Sản lượng than hàng năm của mỏ là 242262 m3 nên ta chọn những loại máy xúc có dung tích gầu từ 2 4 đẻ đảm bảo năng suất cho mỏ. Từ những thông số trên ta chọn máy xúc :
Phương án 1 : máy xúc KOMATSU PC-600-7 Phương án 2 : máy xúc EX700
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của máy xúc quặng ST
T
Các thống số Đơn vị KOMATSU
PC-600-7
EX700
1 Dung tích gầu m3 2 2,9
2 Chiều dài m 11,85 14,4
3 Chiều rộng m 3,34 3,2
4 Chiều cao m 4,3 4,7
5 Trọng lượng máy tấn 41,4 67
6 Tốc độ di chuyển km/h 5,5 4,6
7 Công suất kw 287 309
8 Chu kỳ xúc s 32 25
• Tính toán năng suất và số lượng máy xúc
Ta xác định năng suất của máy xúc theo công thức sau:
Qca=
Tc
3600.E.Kx.η.Kcn.Tca, m3/ca;
Phương án 1 :
-Với máy xúc BONNY để xúc đá thì : - Dung tích gầu ; E= 4 m3 - Hệ số xúc đầy gầu; = 0,65
- Hệ số ảnh hưởng đến công nghệ xúc; = 0,7 - T :Thời gian máy xúc làm việc trong 1 ca; T = 8h - Thời gian 1 chu kỳ xúc; = 34s
-ɳ:Hệ số sử dụng thời gian ca; ɳ =0,6
Thay các giá trị nêu trình bày ở trên vào công thức ta có : Qca =
34
3600.4.0,65.0,6.0,7.8 = 925 m3/ca.
Năng suất làm việc trong 1 năm của máy xúc BONNY là : Qnăm = Qca . n. N (m3/năm)
Trong đó :
Qca: Năng suất trong 1 ca của máy xúc BONNY; Qca= 925 m3 n : Số ca làm việc trong 1 ngày; n = 3
N : Số ngày làm việc của máy xúc trong 1 năm; N = 240 ngày Qnăm = 925 . 3. 240 = 666000 (m3/năm)
Số máy xúc BONNY xúc đất đá:
N = (chiếc) Trong đó:
Ad: Khối lượng đất đá bóc hàng năm;Ad = 1017500 (m3/năm) Qn: Năng xuất năm của máy xúc BONNY; Qn= 666000 (m3/năm) Kd: Hệ số dự trữ; kd= 1,2
Thay số ta có:
N =
666000 1017500
.1,2 = 2,8 chiếc.