Theo quy hoạch khai thỏc mỏ than Cao Sơn kết thỳc khai thỏc ở mức -325 m. Tớnh từ 01/01/2015, tổng khối lượng đất (bao gồm cả đất búc lại) mỏ Cao Sơn cũn
125
lại 981.800ì103 m3, khối lượng than nguyờn khai 105.720ì103 tấn, hệ số búc trung bỡnh ktb = 9,29 m3/tấn. Trỡnh tự khai thỏc mỏ như sau:
* Giai đoạn 2015ữ2022
- Trỡnh tự khai thỏc: mỏ Cao Sơn khai thỏc đồng thời 3 khu vực gồm khu Đụng, khu Tõy và khu Nam Cao Sơn. Trong đú, mỏ đẩy nhanh khai thỏc khu Đụng và khu Tõy Cao Sơn và đưa khu Đụng kết thỳc khai thỏc vào năm 2015, khu Tõy kết thỳc khai thỏc vào năm 2022, nhằm tạo diện để đưa khu vực Gầm Cao Sơn vào khai thỏc vào năm 2019. Hướng phỏt triển cụng trỡnh mỏ từ Bắc xuống Nam đối với khu Nam Cao Sơn, từ Đụng sang Tõy đối với khu Tõy Cao Sơn, khu Gầm Cao Sơn tập trung khai thỏc xuống sõu.
Mỏ sẽ duy trỡ cụng suất mỏ ở mức 3,7 triệu tấn/năm, khối lượng đất búc hàng năm từ 33,3ữ34,4 triệu m3/năm. Hệ số búc thay đổi từ 9ữ9,3 m3/tấn.
- Trỡnh tự đổ thải: Tổng khối lượng đất đỏ thải trong giai đoạn này là 273,43 triệu m3
đất đỏ. Mỏ Cao Sơn đổ thải chủ yếu vào bói thải bói thải Đụng Khe Sim và Nam Khe Tam bằng ụ tụ đơn thuần, hướng đổ thải từ Đụng sang Tõy, quỏ trỡnh đổ từ thấp lờn cao với khối lượng 72,2 triệu m3, cung độ trung bỡnh 5,4 km; đổ thải vào bói thải Bàng Nõu bằng ụ tụ đơn thuần kết hợp với băng tải, hướng đổ thải từ Đụng sang Tõy Bắc, quỏ trỡnh đổ từ thấp lờn cao với khối lượng 201,23 triệu m3 đất đỏ, cung độ vận tải trung bỡnh 6,55 km.
Cung độ vận tải đất đỏ thải trung bỡnh toàn mỏ giai đoạn này là 6ữ6,6 km.
* Giai đoạn 2022ữ2039
- Trỡnh tự khai thỏc: Mỏ Cao Sơn tiếp tục khai thỏc đồng thời 2 khu vực gồm khu Nam Cao Sơn và khu Gầm Cao Sơn. Trong đú mỏ đẩy nhanh khai thỏc khu Nam Cao Sơn và đưa khu vực này kết thỳc khai thỏc vào năm 2025. Như vậy, sau 2025, mỏ Cao Sơn chỉ tập trung khai thỏc tại khu vực Gầm Cao Sơn, hướng khai thỏc từ trung tõm phỏt triển về phớa Nam và phớa Tõy đến hết biờn giới mỏ Cao Sơn. Mỏ sẽ tăng dần cụng suất và đạt 4,5 triệu tấn/năm vào năm 2024, khối lượng
126
đất búc hàng năm từ 45ữ51,4 triệu m3/năm, hệ số búc thay đổi từ 10ữ9,3 m3/tấn. Sau năm 2032 sản lượng mỏ sẽ giảm dần và kết thỳc vào năm 2039.
- Trỡnh tự đổ thải: Tổng khối lượng đất đỏ thải trong giai đoạn này là 708,37 triệu m3, được đổ thải chủ yếu vào cỏc bói thải: Bàng Nõu, trong mỏ lộ thiờn Khe Chàm II, trong Thắng Lợi và trong Gầm Cao Sơn.
Đất đỏ thải được đổ lờn bói thải Nam Khe Tam với tổng khối lượng đổ 24 triệu m3 đất đỏ, cung độ vận tải trung bỡnh 6,92 km. Từ năm 2024ữ2030 khối lượng đổ thải là 258,85 triệu m3, cung độ trung bỡnh 5,59 km.
Mỏ Cao Sơn đổ thải bói thải trong Thắng Lợi từ năm 2023ữ2028 bằng ụ tụ đơn thuần, hướng đổ thải từ Bắc xuống Nam, quỏ trỡnh đổ từ thấp lờn cao, với khối lượng 64,25 triệu m3, cung độ vận tải trung bỡnh 5,14 km.
Từ năm 2028, mỏ sẽ bắt đầu đổ thải trong khu Gầm Cao Sơn, hướng đổ thải từ Bắc xuống Nam và Đụng Nam, quỏ trỡnh đổ thải từ thấp lờn cao, với tổng khối lượng đổ 361,27 triệu m3, cung độ vận tải trung bỡnh 2,3 km.
Lịch khai thỏc mỏ được thể hiện ở Bảng 4.7.
4.6.3. Lựa chọn cụng nghệ vận tải hợp lý cho mỏ Cao Sơn
Mỏ than Cao Sơn cú chiều cao nõng tải lớn nhất 375 m (từ mức -325 lờn mức +50), khối lượng vận tải yờu cầu toàn mỏ 40.000.000 m3/năm hay 14.767 tấn/giờ. Khối lượng đất đỏ cần vận chuyển trờn 1 tầng thay đổi từ 56ữ911 tấn/giờ, trung bỡnh 642 tấn /giờ. Cỏc cụng nghệ vận tải cú thể sử dụng là: ụ tụ đơn thuần, liờn hợp ụ tụ băng tải và ụ tụ trục tải skip. Dưới đõy, NCS tớnh toỏn so sỏnh và lựa chọn cỏc thụng số cụng nghệ vận tải và tổng tiờu hao năng lượng, chi phớ vận tải.
4.6.3.1. Cụng nghệ vận tải ụ tụ đơn thuần
Theo tớnh toỏn tại Bảng 3.3, dung tớch gàu xỳc cú thể sử dụng tại mỏ Cao Sơn từ 3,8ữ15 m3, tải trọng ụ tụ tối ưu tương ứng qtu = 36ữ360 tấn. Theo kết quả tớnh toỏn ở Bảng PL 4.5 tổ hợp mỏy xỳc ụ tụ hợp lý được lựa chọn như sau: Cỏc tầng giỏp mặt mỏ dung tớch gàu xỳc E = 10,5 m3 + ụ tụ cú tải trọng q = 96 tấn; cỏc tầng phớa dưới sõu sử dụng tổ hợp E = 6,7 m3
127
Bảng 4.7: Lịch khai thỏc mỏ than Cao Sơn
Năm KT
Tổng cộng Nam Cao Sơn Tõy Cao Sơn Đụng Cao Sơn Khu Gầm Cao Sơn
V, 103 m3 Tổng than, 103T Than trong vỉa, 103T Than ngoài cõn đối, 103T Ksx, m3/T V, 103 m3 P,10 3 T Ksx, m3/T V, 103 m3 P, 103T Ksx, m3/T V, 103 m3 P, 103T Ksx, m3/T Tổng đất 103 m3 Vnguyờn thổ, 103 m3 Vbúc lại, 103 m3 P, 103T Ksx, m3/T 2015 33.300 4.200 3.700 500 7,93 9.150 540 16,94 17.000 1.900 8,95 7.150 1260 5,67 2016 34.050 4.200 3.700 500 8,11 20.050 1.800 11,14 14.000 1.900 7,37 2017 34.050 4.200 3.700 500 8,11 22.050 2.000 11,03 12.000 1.700 7,06 2018 34.400 4.200 3.700 500 8,19 25.400 2.300 11,04 9.000 1.400 6,43 2019 34.400 4.200 3.700 500 8,19 21.900 2.600 8,42 6.500 1100 5,91 6.000 6.000 2020 34.410 4.200 3.700 500 8,19 19.150 2.800 6,84 4500 900 5,00 10.760 10.260 500 22,25 2021 34.410 4.200 3.700 500 8,19 12.000 2.100 5,71 3500 750 4,67 18.910 16.910 2.000 850 15,14 2022 34.410 4.200 3.700 500 8,19 9200 1600 5,75 2500 600 4,17 22.710 18.210 4.500 1500 11,72 2023 38.950 4.600 4.100 500 8,47 4950 1200 4,13 34.000 29.000 5.000 2.900 11,83 2024 45.000 5.000 4.500 500 9,00 3000 950 3,16 42.000 41.500 500 3.550 11,12 2025 47.250 5.020 4.520 500 9,41 2000 450 4,44 45.250 45.250 4.070 11,40 2026 51.300 5.000 4.500 500 10,26 51.300 51.300 4.500 11,40 2027 51.300 5.000 4.500 500 10,26 51.300 51.300 4.500 11,40 2028 51.300 5.000 4.500 500 10,26 51.300 51.300 4.500 11,40 2029 51.300 5.000 4.500 500 10,26 51.300 48.300 3.000 4.500 11,40 2030 51.300 5.000 4.500 500 10,26 51.300 44.300 7.000 4.500 11,40 2031 51.300 5.000 4.500 500 10,26 51.300 28.300 23.000 4.500 11,40 2032 51.300 5.000 4.500 500 10,26 51.300 36.300 15.000 4.500 11,40 2033 47.880 4.700 4.200 500 10,19 47.880 37.880 10.000 4.200 11,40 2034 44.460 4.400 3.900 500 10,10 44.460 39.760 4.700 3.900 11,40 3035 39.900 4.000 3.500 500 9,98 39.900 39.900 3.500 11,00 2036 33.000 3.450 3.000 450 9,57 33.000 33.000 3.000 10,00 2037 24.000 2.700 2.400 300 8,89 24.000 24.000 2.400 9,50 2038 19.000 2.150 2.000 150 8,84 19.000 19.000 2.000 8,94 2039 9.830 1.100 1.100 8,94 9.830 9.830 1.100 11,74 Toàn mỏ 981.800 105.720 94.320 11.400 9,29 148.850 18.340 8,12 69.000 10.250 6,73 7.150 1.260 5,67 756.800 681.600 75.200 64.470 11,74
128
4.6.3.2. Cụng nghệ vận tải liờn hợp ụ tụ - băng tải
Thụng số của băng tải dốc với hệ thống nộn: Bề rộng băng B = 2 m, tốc độ băng: 3,15 m/s; gúc dốc tuyến băng = 35o. ễ tụ vận tải từ gương tầng tới tầng tập trung (cung độ vận tải trung bỡnh 1,5 km) cú tải trọng 96 tấn.
4.6.3.2. Cụng nghệ vận tải liờn hợp ụ tụ - trục tải skip
Với phương ỏn vận tải liờn hợp ụ tụ - trục tải, tải trọng ụ tụ được lựa chọn là 96 tấn, skip cú tải trọng 100 tấn, gúc dốc đường trục bằng gúc dốc bờ mỏ = 35o
. Cỏc chỉ tiờu cụng nghệ phương ỏn vận tải đất đỏ tại mỏ than Cao Sơn được trỡnh bày ở Bảng 4.8, Hỡnh 4.29 và Hỡnh 4.30. Khối lượng phỏt thải của ụ tụ theo chiều sõu khai thỏc mỏ Cao Sơn ở Bảng 4.9. Qua cỏc Bảng 4.8 4.9 cho thấy:
- Tổng tiờu hao năng lượng vận tải của phương ỏn vận tải liờn hợp ụ tụ - băng tải là nhỏ nhất. Trong đú băng tải dốc và băng tải thường cú tổng tiờu hao năng lượng xấp xỉ bằng nhau.
- Tổng chi phớ vận tải bằng ụ tụ đơn thuần cú chi phớ vận tải nhỏ nhất khi chiều cao nõng tải đạt tới 150 m. Khi chiều cao nõng tải H > 150 m phương ỏn vận tải đất đỏ bằng liờn hợp ụ tụ - băng dốc cú chi phớ thấp nhất. Tổng chi phớ vận tải liờn hợp ụ tụ băng tải dốc chỉ bằng 89% so với phương ỏn sử dụng vận tải ụ tụ đơn thuần.
- Lượng phỏt thải cỏc khớ do động cơ sử dụng dầu diezel của ụ tụ rất lớn từ 12,18 142,13 tấn/năm. Trong đú thành phần NO2 thay đổi theo chiều sõu mỏ từ 20,09 35,89 tấn/năm.
Từ đú phương ỏn vận tải hợp lý cho mỏ than Cao Sơn là:
- Từ tầng -100 lờn tầng +50 (chiều cao nõng 150 m) vận tải ụ tụ đơn thuần với tải trọng ụ tụ q = 96 tấn kết hợp với mỏy xỳc cú dung tớch gàu E = 10,5 m3;
- Khi chiều cao nõng tải lớn hơn 150 m sử dụng vận tải liờn hợp ụ tụ - băng tải dốc cú hệ thống nộn với thụng số kỹ thuật chớnh: bề rộng băng: B = 2 m; tốc độ băng v = 3,15 m/s; gúc dốc băng = 35o
. Khi đú chiều sõu chuyển tiếp từ vận tải ụ tụ đơn thuần sang vận tải liờn hợp ụ tụ - băng tải là 60 m.
129
Hỡnh 4.29: Tổng tiờu hao năng lượng với chiều cao nõng tải của cỏc cụng nghệ vận tải
130
Bảng 4.8: Chỉ tiờu phương ỏn chọn cụng nghệ vận tải đất đỏ mỏ Cao Sơn
Tiờu chớ Chiều cao nõng tải, m
Chiều sõu chuyển hỡnh thức vận tải theo cỏc phương
ỏn, m
Chi phớ (giờ) hoạt động theo phương ỏn vận tải
ễ tụ - băng dốc ễ tụ - băng thường ễ tụ - Skip ễ tụ - băng dốc ễ tụ - băng
thường ễ tụ - Skip ễ tụ đơn thuần
Năng lượng, kJ 60 15 15 2.376.232 2.477.155 5.426.029 4.302.537 105 45 45 6.981.535 6.984.616 13.929.364 12.069.878 150 60 60 13.734.357 13.603.225 26.324.503 23.729.024 195 75 75 22.718.643 22.436.693 42.611.447 39.279.975 255 105 105 38.328.474 37.815.709 70.381.291 66.068.495 300 120 120 52.420.307 51.747.179 95.749.113 90.700.323 345 135 135 68.700.068 67.875.158 125.008.740 119.223.957 Chi phớ, đ 60 24.345.097 33.630.557 19.129.093 17.480.897 105 45 45.171.644 54.231.656 40.596.202 39.188.404 150 60 69.506.863 81.859.584 68.054.920 68.264.626 195 60 60 75 93.122.650 106.178.106 101.595.835 104.709.563 255 90 90 75 128.235.965 140.930.868 156.264.161 164.765.257 300 75 75 120 156.556.501 169.133.991 214.214.148 218.403.863 345 90 90 135 187.229.338 199.369.381 270.536.578 279.411.183
131
Bảng 4.9: Khối lượng phỏt thải của ụ tụ theo chiều sõu khai thỏc mỏ Cao Sơn
TT Mức cao, m Cung độ, km Tiờu thụ dầu, tấn/năm
Khối lượng phỏt thải, tấn/năm
SO2 NO2 Hc Bụi 1 50 5,52 1.634 4,57 20,09 0,39 1,54 2 35 5,89 2.012 5,63 24,74 0,48 1,89 3 20 6,08 2.260 6,33 27,80 0,54 2,12 4 5 6,23 2.277 6,37 28,00 0,55 2,14 5 -10 6,36 2.581 7,23 31,74 0,62 2,43 6 -25 6,55 2.629 7,36 32,34 0,63 2,47 7 -40 6,73 2.877 8,06 35,39 0,69 2,70 8 -55 6,92 2.788 7,81 34,29 0,67 2,62 9 -70 7,05 2.835 7,94 34,87 0,68 2,66 10 -85 7,23 2.739 7,67 33,69 0,66 2,58 11 -100 7,42 2.918 8,17 35,89 0,70 2,74 12 -115 7,45 2.805 7,85 34,50 0,67 2,64 13 -130 7,63 2.876 8,05 35,38 0,69 2,70 14 -145 7,72 2.619 7,33 32,21 0,63 2,46 15 -160 7,84 2.671 7,48 32,85 0,64 2,51 16 -175 7,99 2.569 7,19 31,59 0,62 2,41 17 -190 8,15 2.414 6,76 29,70 0,58 2,27 18 -205 8,33 2.207 6,18 27,15 0,53 2,07 19 -220 8,51 1.940 5,43 23,86 0,47 1,82 20 -235 8,66 1.448 4,06 17,81 0,35 1,36 21 -250 8,80 1.084 3,04 13,34 0,26 1,02 22 -265 8,98 579 1,62 7,12 0,14 0,54 23 Cộng 50.761,29 142,13 624,36 12,18 47,72 4.7. Kết luận Chƣơng 4
Cơ sở để lựa chọn cụng nghệ vận tải đất đỏ cho cỏc mỏ than lộ thiờn sõu Việt Nam bao gồm: Năng suất vận tải yờu cầu, cỏc chỉ tiờu cụng nghệ vận tải, tổng tiờu hao năng lượng và chi phớ vận tải, năng suất lao động và yờu cầu về mụi trường.
Tiờu hao năng lượng và giỏ thành vận tải của cỏc cụng nghệ vận tải phụ thuộc chủ yếu vào: Chiều dài, chiều cao nõng tải, khối lượng vận tải yờu cầu, cụng suất thiết bị vận tải. Tiờu hao năng lượng đơn vị và giỏ thành vận tải tăng khi tăng chiều sõu mỏ.
132
Tiờu hao năng lượng và giỏ thành vận tải đơn vị theo chiều cao nõng tải là cơ sở xỏc định phạm vi sử dụng cỏc cụng nghệ vận tải. Lựa chọn cụng nghệ vận tải tối ưu trờn cơ sở tổng tiờu hao năng lượng và chi phớ vận tải nhỏ nhất.
ễ tụ đơn thuần sử dụng hiệu quả nhất khi khối lượng mỏ yờu cầu Q < 500 tấn/giờ. Khi tăng khối lượng yờu cầu 500 tấn/giờ < Q < 1000 tấn/giờ, ụ tụ sử dụng hiệu quả tới chiều cao nõng tải H = 150 m.
Trục tải skip sử dụng hiệu quả nhất khi khối lượng mỏ yờu cầu Q = 1.000 tấn/giờ với chiều cao nõng tải H = 150ữ300 m; khi khối lượng mỏ yờu cầu 2000 tấn/giờ < Q < 5000 tấn/giờ trục tải skip sử dụng hiệu quả với chiều cao nõng tương ứng H < 200 100 m.
Băng tải dốc cú hệ thống băng nộn sử dụng hiệu quả nhất khi chiều cao nõng tải H > 200 300 m và khi khối lượng mỏ yờu cầu 1000 tấn/giờ < Q < 2000 tấn/giờ. Khi khối lượng mỏ yờu cầu Q = 2.000ữ5.000 tấn/giờ băng tải dốc sử dụng hiệu quả nhất khi chiều cao nõng tải H > 200ữ100 m.
Khi vận tải trờn đường bằng, tiờu hao năng lượng đơn vị và giỏ thành vận tải của băng tải nhỏ hơn vận tải ụ tụ.
Tại cỏc mỏ than lộ thiờn sõu Việt Nam, ụ tụ đơn thuần sử dụng hiệu quả khi chiều cao nõng tải nhỏ hơn 150 180 m. Khi chiều cao nõng tải lớn hơn 180 m, sử dụng cụng nghệ vận tải liờn hợp ụ tụ băng tải dốc sẽ đạt hiệu quả nhất. Khi đú chiều sõu chuyển tiếp dạng vận tải từ ụ tụ đơn thuần sang ụ tụ băng tải là 60ữ75 m.
Tớnh toỏn tại mỏ than Cao Sơn cho thấy: Vận tải ụ tụ đơn thuần (tải trọng 96 tấn) cú hiệu quả nhất khi chiều cao nõng tải tới 150 m. Khi tiếp tục khai thỏc xuống sõu, sử dụng cụng nghệ vận tải liờn hợp ụ tụ - băng tải dốc (rộng 2 m, tốc độ băng 3,15 m, gúc dốc băng bằng gúc dốc bờ mỏ) với chiều sõu chuyển tiếp dạng vận tải 60 m sẽ cú hiệu quả nhất. Khi đú, chi phớ vận tải liờn hợp bằng 70ữ90% so với vận tải ụ tụ đơn thuần tựy theo chiều sõu mỏ.
133
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Luận ỏn là cụng trỡnh khoa học lựa chọn cụng nghệ vận tải đất đỏ hợp lý tại cỏc mỏ lộ thiờn sõu nhằm đảm bảo cụng suất yờu cầu của mỏ, nõng cao hiệu quả khai thỏc và giảm thiểu ụ nhiễm mụi trường. Luận ỏn cú tớnh cấp thiết và tớnh thực tiễn rừ rệt đối với cỏc mỏ than lộ thiờn Việt Nam khai thỏc xuống sõu cú khối lượng vận tải, cung độ và độ cao nõng tải ngày càng lớn. Kết quả đạt được của Luận ỏn gồm:
1. Phõn loại mỏ than lộ thiờn sõu trờn cơ sở kớch thước hỡnh học mỏ và sự phự hợp về cụng nghệ vận tải.
2. Bằng mụ hỡnh húa toỏn học đó xỏc định cỏc thụng số và chỉ tiờu tối ưu cho cỏc cụng nghệ vận tải; xõy dựng quan hệ giữa tiờu hao năng lượng, giỏ thành vận tải của cỏc cụng nghệ vận tải với khối lượng vận tải và chiều cao nõng tải. Phương phỏp xỏc định đảm bảo độ tin cậy, tạo điều kiện cho việc lựa chọn phương ỏn vận tải chớnh xỏc, ỏp dụng được vào thực tế sản xuất, nõng cao hiệu quả khai thỏc tại cỏc mỏ than lộ thiờn sõu ở Việt Nam.
3. Thiết lập phạm vi sử dụng cỏc cụng nghệ vận tải trờn cơ sở so sỏnh tiờu hao năng lượng đơn vị và giỏ thành theo chiều cao nõng tải. Lựa chọn được cụng nghệ