Chuyên đề Nghiên cứu lựa chọn thông số nổ mìn hợp lý cho mỏ Apatit Lào Cai thuộc xí nghiệp khai thác II khai trường đồi 1 Cam Đường 3

1 Lời nói đầu Trong cuộc cách mạng Công nghiệp hóa- Hiện đại hóa đất nước thì nền công nghiệp khai thác mỏ đóng góp một phần quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Để tận thu khoáng sản có ích nằm sâu trong lòng đất một cách có hiệu quả, đòi hỏi phải có một đội ngũ cán bộ- kỹ sư được trang bị đầy đủ những kiến thức khoa học- kỹ thuật. Hiện nay khai thác quặng Apatit Lào Cai là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong công tác khai thác khoáng sản của đất nước. Apatit vừa là nguyên liệu xuất khẩu, vừa là nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy sản xuất phân bón hóa học trong cả nước. Do tình hình sản xuất của mỏ còn nhiều hạn chế dẫn đến hiệu quả năng suất khai thác chưa cao. Nguyên nhân chủ yếu là do các khâu công nghệ trong sản xuất của mỏ còn chưa được đầu tư hiện đại. Với số liệu và tình hình khai thác thực tế thu được trong quá trình thực tập trên mỏ Apatit Lào Cai em được bộ môn giao cho đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần chính: Phần chung: Thiết kế sơ bộ khai trường đồi 1 Cam Đường 3- mỏ Apatit Lào Cai Phần chuyên đề: Nghiên cứu lựa chọn thông số nổ mìn hợp lý cho mỏ Apatit Lào Cai thuộc xí nghiệp khai thác II khai trường đồi 1 Cam Đường 3 Trong quá trình làm đồ án em được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo GS.TS. Lê quang Hồng và các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Khai thác lộ thiên, cán bộ công nhân viên Công ty Apatit Việt Nam và các bạn đồng nghiệp. Do khả năng của em còn có hạn và thời gian còn hạn chế, hơn nữa do đây là lần đầu tiên làm quen với công tác thiết kế nên bản đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi sai sót. Kính mong thầy giáo, cô giáo trong bộ môn và bạn đọc đóng góp ý kiến để bản đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Khai thác lộ thiên, cán bộ công nhân viên Công ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam và cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp. Hà Nội, tháng 6 năm 2010 Phần chung Thiết kế sơ bộ khai trường đồi I - Cam Đường 3 Chương I Giới thiệu chung về vùng mỏ apatit và đặc điểm địa chất của khoáng sàng I.1. Tình hình chung của vùng mỏ I.1.1- Vị trí địa lý vùng mỏ Apatit Mỏ Apatit Lào Cai thuộc tỉnh Lào Cai, mỏ nằm ở hữu ngạn sông Hồng, nằm ở phía Tây Bắc nước ta. Mỏ cách Hà Nội 300 km. Khoáng sàng Apatit có độ dài hơn 100 km kéo dài từ Lũng Pô- Bát Xát đến Bảo Hà- Bảo Yên, chiều rộng thay đổi từ 1÷ 4 km. Khoáng sàng Apatit là tập hợp của các lộ đá Apatit đã biến chất của điệp Kốc San, phân bố hầu như liên tục dọc theo bờ hữu ngạn sông Hồng. Khoáng sàng Apatit được chia làm 3 khu vực. - Khu trung tâm: Bát Xát- Ngòi Bo, hiện đang khai thác. - Khu Ngòi Bo- Bảo Hà. - Khu Bát Xát- Lũng Pô. Khu trung tâm là nơi tập trung khai thác chính trong suốt thời gian qua và sắp tới. Khoáng sàng Apatit là khoáng sàng điển hình về tính phân cách theo điều kiện khai thác. Mỏ Apatit nằm ở tọa độ: X: 2.440.725 - 2.524.550 Y: 18.428.025 -18.395.925 2 Khai trường Đồi 1- Cam Đường 3 thuộc khu mỏ Cam Đường, xã Cam Đường, thành phố Lào cai, tỉnh Lào Cai nằm kéo dài theo hướng Tây bắc- Đông nam giới hạn từ MC26 đến MC33 (theo hệ thống mạng lưới thăm dò địa chất); chiều rộng giới hạn từ tuyến khống chế (TKC) 200 ÷ 300+50m. Phía Tây bắc giáp với khai trường Đồi 2 Cam Đường 2; Phía Đông nam giáp với khai trường Đồi 2 Cam đường 3; phía Tây nam là thung lũng trồng lúa phía bên kia thung lũng là khai trường 7 và các khai trường trong khu mỏ Làng Cáng III. Khai trường đồi 1-Cam Đường 3 có toạ độ: X: 399300 ÷ 399700, Y: 2477800 ÷ 2478100, I.1.2- Hệ thống giao thông vận tải Lào Cai có hệ thống giao thông tương đối phát triển về cả đường bộ, đường sắt, đường thủy. Trên địa bàn tỉnh có 5 tuyến quốc lộ đi qua với tổng chiều dài hơn 400 km. Vùng mỏ có hệ thống giao thông vận tải chủ yếu là đường ô tô, mạng lưới đường ô tô nội bộ trong mỏ nối với các khai trường với thành phố và nhà máy tuyển, ga quặng. Đường sắt quốc gia khổ 1000 mm dài gần 100 km có từ hơn 100 năm nay. Tuyến đường sắt được kéo dài từ Hà Nội đến Lào Cai dài gần 300 km. Vùng mỏ có tuyến đường sắt công nghệ dài gần 50 km chuyên chở quặng từ ga 2, ga 3 và ga Mỏ Cóc đi nhà máy tuyển Tằng Loỏng. Đường thủy có sông Hồng, sông Chảy nhưng chủ yếu là vận chuyển lâm sản do có nhiều thác ghềnh. Nhưng đó là tiềm năng lớn cho sau này nếu Mỏ Apatit có nhu cầu tăng nhu cầu vận tải. I.1.3- Khí hậu 1- Nhiệt độ: Vùng mỏ có khí hậu lục địa, gió mùa chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa khô hanh và mùa mưa. Mùa khô hanh từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9 cùng năm. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng và trong ngày khá lớn, mùa đông thường rất lạnh, từ 8 ÷ 200 có khi xuống 10 hoặc 20. Mùa mưa chịu sự ảnh hưởng khắc nghiệt của thời tiết. 2- Lượng mưa: Lượng mưa được tính bằng mm trung bình nhiều năm về hai mùa như sau Tháng Mùa khô (mm) Tháng Mùa mưa (mm) 1 186 4 1162 2 345 5 2007 3 552 6 2321 10 1359 7 2778 11 591 8 3357 12 252 9 2355 Lượng mưa lớn nhất hàng năm vào tháng 8, có năm lên tới 6.000 mm (năm 1971, lượng mưa 6.395 mm). c- Độ ẩm không khí Độ ẩm cao nhất trong năm 97,5%, Độ ẩm thấp nhất trong năm 67,9%. d- áp suất không khí Giá trị tối đa 1039 mm bar, Giá trị tối thiểu 991 mm bar. e- Gió và hướng gió Vùng mỏ ít có gió bão, thỉnh thoảng có gió lốc xoáy tốc độ khá lớn có thể làm đổ cây, tốc mái nhà cấp 4. Gió có hướng Đông Bắc và Tây Nam. Tốc độ lớn nhất trong năm 20m/giây, Tốc độ gió nhỏ nhất trong năm 0,7÷2,7 m/giây. 3 I.1.4- Cơ sở công nghiệp trong vùng Trong vùng, ngoài mỏ Apatit còn có các mỏ đang khai thác như: Đồng Sin Quyền- Bát Xát, mỏ sắt Quý Sa- Văn Bàn, Grafit- Sơn Mãn, cao lanh- Kim Tân, đá vôi của nhà máy xi măng Lào Cai, v.v... đó là những cơ sở tài nguyên thiên nhiên để phát triển công nghiệp của tỉnh Lào Cai. Hiện nay trong tỉnh Lào Cai đã mở ra khu công nghiệp và thương mại như: Bắc Duyên Hải, Tằng Loỏng, Kim Thành. I.1.5- Cung cấp năng lượng và nước Hiện nay, theo Hiệp ước tiểu vùng sông Mê Kông mở rộng về trao đổi điện năng trong vùng từ năm 2004, tỉnh Lào Cai sử dụng điện từ tỉnh Vân Nam- Trung Quốc để sinh hoạt và sản xuất, kinh doanh. Nước cung cấp cho mỏ chủ yếu là ngòi Đường, ngòi Bo, ngòi Đông Hồ. Khai trường Cam Đường 3 sử dụng nước do công ty cung cấp từ trạm nước sạch của Công ty I.1.6- Nhân văn 1- Dân tộc: Vùng mỏ có mật độ dân cư khoảng 30 người/km2 với 15 dân tộc khác nhau. Dân cư chủ yếu là người Kinh sống tập trung quanh vùng mỏ. Lân cận mỏ, trên các triền núi là dân tộc ít người như: Tày, Nùng, Dao, H’Mông v.v... sống chủ yếu bằng nghề chăn thả gia súc, trồng trọt, làm nương rẫy,… 2- Văn hóa: Do có sự giao lưu và quen thuộc với công tác khai thác mỏ Công ty Apait Việt Nam, nói chung bà con dân tộc trong vùng đã sống chung với công nghiệp nhiều năm nên trình độ dân trí đã phát triển nâng cao nhất định. Hơn thế nữa do ánh sáng của Đảng đã đến tận buôn, bản, làng nên trình độ dân trí của bà con đã phát triển hơn. I.2. Đặc điểm địa chất của khoáng sàng I.2.1- Địa hình vùng mỏ Địa hình khu mỏ khá phức tạp gồm những dải đồi núi liên tiếp kéo dài theo phương Tây Bắc- Đông Nam, thấp dần về phía Tây Nam. Khu trung tâm có địa hình nhô cao và thấp dần về phía hai đầu, chia làm 3 khu vực địa hình: - Khu vực núi cao trên 450 m, - Khu vực trung bình từ 200 ÷ 450 m, - Khu vực thấp dưới 200 m. Với đặc điểm địa hình chia cắt như trên sẽ gây nhiều khó khăn cho việc mở đường giao thông và bố trí các công trình trên mặt. I.2.2- Đặc điểm khoáng sàng Đất đá vùng mỏ thuộc trầm tích biến chất Protorozoi (giả thiết), Paleozoi sớm (Pz1) và các trầm tích Đevon. Về mac ma có các xâm nhập Protorozoi giả định, xâm nhập Pecmi muộn. Về cấu tạo toàn bộ vùng mỏ thuộc cấu trúc nhỏ của đới Phanxipang, nằm trong nếp lõm lớn Cam Đường, giữa nếp lồi Poxen và đới sông Hồng, chúng phân cách với các cấu trúc khác bởi đứt gãy lớn và đứt gãy khu vực. I.2.3- Cấu trúc địa chất khu mỏ Theo Kanmucop A.F thì điệp Kốc San (KS) gồm 9 tầng ký tự từ KS1 ÷ KS9. Trên tờ bản đồ tỷ lệ 1:10.000 có các tầng liên quan đến quặng apatit đó là các tầng KS4, KS5, KS6, KS7. Dựa vào hàm lượng P2O5 trong quặng mà chia ra làm 4 loại quặng: Quặng 1- (QI), quặng 2- (QII), quặng 3- (QIII) và quặng 4- (QIV). Nằm trong mức phong hóa có QI và QIII, nằm dưới mức phong hóa có QII và QIV. Điệp Cốc San gồm các đá cacbonat, thạch anh biến chất ở các mức độ khác nhau. Khu khai trường chỉ có từ KS2 ÷ KS8. 4 Bảng I.1- Cột địa tầng điệp Kốc San STT Tên địa tầng Ký hiệu Độ dày trung bình (m) 1 Tầng cuội kết (conglomerat) KS1 12 ÷ 15 2 Tầng sạn kết, cát kết KS2 80 ÷ 100 3 Tầng thạch anh chứa Actimonit KS3 8 ÷ 10 4 Tầng diệp thạch Cacbonat thạch anh- mica than và diệp thạch, thạch anh cacbonat chứa apatit KS4 40 ÷ 45 5 Tầng quặng apatit, apatit cacbonat KS5 3 ÷ 12 6 Tầng diệp thạch apatit cacbonat thạch anh mica, diệp thạch cacbonat thạch anh mica chứa apatit KS6 25 ÷ 40 7 Tầng diệp thạch cacbonat thạch anh fenfat chứa apatit KS7 20 ÷ 40 8 Tầng diệp thạch cacbonat thạch anh KS8 180 ÷ 250 Quặng 1: Là quặng apatit đơn khoáng và apatit chứa thạch anh quặng mềm hoặc nửa cứng màu xám nhạt, quặng nằm ở tầng KS5 trên mức phong hóa. Quặng 2: Là quặng apatit domolit thạch anh canxit, quặng cứng và có mầu xám, nằm trong tầng KS5 dưới mức phong hóa. Quặng 3: Là quặng apatit thạch anh mutcovit, quặng mềm hoặc nửa cứng có mầu xám, nâu hay nâu nhạt. Quặng 3 nằm trên mức phong hóa, tầng KS4, KS6, KS7 Quặng 4: Là quặng apatit domolit thạch anh và apatit thạch anh mutcovit. Quặng nửa cứng hoặc bở rời, màu xám nâu, nâu nhạt hoặc vàng nhạt. Bảng I.2- Thành phần khoáng vật và hóa học các loại quặng Tt Nội dung QI QII QIII -KS4 QIII- KS6 QIV I Thành phần khoáng vật (%) 1 Apatit 70÷ 99 50÷ 80 19÷ 48 19 ÷ 60 12 ÷ 25 2 Thạch anh 2÷ 10 1÷ 10 30 ÷60 20 ÷ 30 30 ÷ 35 3 Mutcovit 1÷2 1÷ 2 5 ÷ 20 10 ÷ 20 1 ÷ 4 4 Vật chất than 1÷ 5 1÷ 3 5 ÷ 15 1÷ 3 5 Hidroxit sắt 1÷5 2 ÷6 5 4 ÷6 6 Thànhphần khác 0 ÷1 1 ÷3 7 Cacbonat 10 ÷50 II Thành phần hoá học (%) 1 P2O5 37,36 28,45 14,02 16,45 10 ÷13 2 Chất không tan 5,76 5,98 50,76 41,34 3 Fe2O3 1,79 0,96 3,81 3,01 1,2 ÷4,6 4 MgO 0,76 4,71 2,4 3,54 0,2 ÷3,4 5 Al2O3 1,26 0,82 6,53 4,12 2,5÷9,5 6 CO2 0,02 11,11 0,73 0,92 7 Tổng số tạp chất/ P2O5 (Thực tế/ cho phép) Fe2O3 4,79/8 3,56/8 27,18/8 18,3/8 Al2O3 1,26/2 1,17/2 0,58/2 0,70/2 MgO 2,03/8 17,45/8 17,12/8 21,52/8 Thành phần tạp chất CO2 0,02/6 11,11/6 0,73/6 0,92/6 5 Bảng I.3- Tính chất vật lý của quặng Quặng Tỉ trọng, g/cm3 Độ ẩm tự nhiên, % Hệ số nở rời Hệ số kiên cố Quặng 1 2,56 11,12 1,45 2÷3 Quặng 2 2,95 1÷4 1,5 8÷12 (13) Quặng 3- KS4 1,84 17,1 1,5 3÷4 Quặng 3- KS6 1,87 17,1 1,5 3÷4 Quặng 4 2,37÷2,74 0,5÷1,4 (a) (b) (c) Hình I.1- Mẫu quặng mỏ Apatit Lào Cai a- Quặng 1; b- quặng 2; c- quặng 3 - Đá măcma: phát triển phong phú nhất trong khu mỏ là các đai cơ Lamprofia ngoài ra còn có mặt của granit fooc fia. Các đá Lamprofia xâm nhập chia cắt, kích thước mạch thay đổi từ vài chục cm đến vài chục mét, có khi hàng trăm mét đến hàng nghìn mét, phổ biến nhất là các mạch xâm nhập có chiều dày 2÷3 m. Hầu hết chúng đều có phương vị trùng với phương vị của vỉa đá gốc. - Mạch nhiệt dịch: Trong khu mỏ gặp nhiều mạch canxit- thạch anh có bề dày chừng vài cm. Các mạch thạch anh có bề dày lơn hơn có khi đạt đến 0,2 ÷ 0,5 m. Trong một số mạch thạch anh và Lamprofia thấy có khoáng hoá pyrit. - Đứt gãy: Hệ thống đứt gãy phát triển trong khu mỏ phát triển mạnh, có loại đứt gãy điển hình. + Hệ thống đứt gãy theo phương uốn nếp: Loại này chiếm chủ yếu trong vùng, kéo dài từ 300 m đến hàng nghìn mét. + Hệ thống đứt gãy nham thạch: Có phương gần như vuông góc với đường phương của nham thạch, đứt gãy này nhỏ, cự ly dịch chuyển 2 ÷ 3 m có thể là đứt gãy thuận hoặc nghịch. Đứt gãy này làm dịch chuyển thân quặng nhưng không ảnh hưởng đến trữ lượng mà chỉ ảnh hưởng đến công tác thăm dò. + Hệ thống đứt gãy chờm: Gây khó khăn cho công tác thăm dò và làm ảnh hưởng tới trữ lượng. Chúng thường xuất hiện nơi thân quặng nằm ngang hoặc hơi thoải, làm cho chiều dày thân quặng không ổn định và để lại các ô không liên tục bám quanh đường đứt gãy. Ngoài ra còn có các khối trượt nằm phủ lên trên nền đất đá gây khó khăn khi tổng hợp tài liệu thăm dò. - Phong hoá hoá học: Nguyên nhân chủ yếu tạo ra ranh giới các loại quặng và phân bố quặng. Quá trình rửa lũa cơ học do nước thẩm thấu, gió, rễ thực vật v.v... các đá gần mặt đất bị phong hoá, chiều sâu phổ biến từ 50 ÷ 80 m, sâu nhất là 110 m. Tuỳ theo điều kiện địa hình, những nơi có địa hình cao và bị chia cắt thì lớp phong hoá dày và ngược lại. I.3- Địa chất thuỷ văn I.3.1- Đặc điểm nước mặt 6 Nước mặt trong khu mỏ gồm 2 con suối: Năm 1955 mỏ đã được Đoàn 1 nghiên cứu, năm 1956 Xí nghiệp Mỏ Apatit bắt đầu khai thác quặng 1, quặng 3 được tập trung vào các kho bãi chứa; sau năm 1979 quặng 2 được cung cấp cho nhà máy Phân lân Văn Điển và Ninh Bình sản xuất phân lân nung chảy. Trong quá trình khai thác Mỏ Apatit đã tiến hành khai thác thăm dò khai thác phục vụ công tác khai thác suối Cóc và suối Pèng đều chảy vuông góc với phương cấu tạo chung và đổ vào ngòi Đường. - Suối Cóc rộng từ 5 ÷ 20 m sâu 0,3 ÷ 1 m, độ dốc lòng suối 5 ÷100, lưu lượng lớn nhất vào mùa mưa 5,23 m3/s và nhỏ nhất vào mùa khô 0,13 m3/s. - Suối Pèng rộng từ 10÷ 30 m, độ dốc lòng suối 10÷ 150, lưu lượng lớn nhất vào mùa mưa 22,51 m3/s và nhỏ nhất vào mùa khô 0,41 m3/s. - Ngòi Đường rộng từ 10 ÷ 50 m có chỗ 100 m, sâu từ 0,5 ÷ 2 m, lưu lượng lớn nhất vào mùa mưa 36,72 m3/s và nhỏ nhất vào mùa khô 1,8 m3/s. Những con suối này thường có lũ đột ngột, thời gian lũ từ 2 ÷ 4 h, chênh lệch mực nước tối đa là 2 m đến độ cao tuyệt đối 120 m. Ngoài ra trong suối còn có các lạch nhỏ lưu lượng thường xuất hiện vào mùa mưa và sau những cơn mưa lưu lượng tổng cộng 0,33 m3/s I.3.2- Đặc điểm nước dưới đất Nước dưới đất nằm trong 2 đơn vị chứa nước: Tầng chứa nước aluvi (ALQ) và phức hệ chứa nước điệp Kốc San (T1KS) - Tầng chứa nước aluvi (ALQ): Tầng này tạo thành dải hẹp trong các thung lũng suối Pèng, suối Cóc và ngòi Đường do cuội, sỏi, đá, sét cấu thành, chiều dày trung bình 7 m, mực nước tĩnh thay đổi từ 0,6 ÷ 1,2 m và có quan hệ mật thiết với nước mặt. Nói chung tầng này ít ảnh hưởng đến công tác khai thác. - Phức hệ chứa nước điệp Kốc San (T1KS): Phức hệ này bao trùm toàn bộ khu mỏ trong đó các tầng ít ảnh hưởng là KS2-3-4-5, KS7. ảnh hưởng là KS6, KS8. + Tầng KS8: Chiếm toàn bộ phần trung tâm mỏ với chiều dài 4000 m chiều rộng 100 ÷ 200 m, chiều dày trung bình 200 m. Trong những lỗ khoan gặp nước áp lực phun khỏi mặt địa hình 0,9 ÷ 1,9 m. Lưu lượng thay đổi đột ngột từ 4,04 ÷ 22,20 l/s. Hệ số thấm K dao động từ 2,15 ÷ 4,27 m/ngđ, nước không có quan hệ với nước mặt. + Tầng KS6: Chiều rộng từ 20 ÷ 140 m, chiều dày trung bình 35 m. Q= 0,131÷ 1,688 l/s K=0,038 ÷ 0,162 m/ngđ+ Nước trong đứt gãy: Các đứt gãy phát triển phong phú. Vì mặt địa chất thuỷ văn, đứt gãy F2 có thể ảnh hưởng đến công trình khai thác sau này. I.4- Địa chất công trình Với mục đích phục vụ thiết kế khai thác cho quặng 2, 3. quặng 2 nằm dưới mức phong hóa hóa học ,quặng 3 nằm trong vỏ phong hoá hoá học và quặng 4 trong đới chưa bị phong hoá. Khu mỏ được chia ra làm 4 đới sau I.4.1- Đới đất phủ Lộ ra trên mặt và phân bố khắp nơi. Thành phần là sét và sét pha lẫn dăm sạn đá gốc phong hoá nguồn gốc eluvi hay eluvi- deluvi, chiều dày 1 ÷ 15 m, trung bình 10 m. Đất có màu xám, xám vàng, bị laterit hoá nhẹ. Hàm lượng nhóm hạt cát 47,26%; hạt bụi 24,37%; hạt sét 28,37%. Phân tích 13 mẫu trị số dung trọng tự nhiên từ 1,49÷ 1,83 g/cm3; trung bình 1,66 g/cm3; tỷ trọng từ 2,64÷2,76g/cm3; trung bình 2,7g/cm3; lực dính kết 0,07 ÷ 0,25; trung bình 0,16kG/cm3 tương ứng với góc ma sát trong từ 20007’÷ 41056’ trung bình 34011’. Bãi chứa chủ yếu là bãi chứa quặng 3 và đất đá thải do khai thác trước đây, chất đống trong các sườn đồi và thung lũng. Thành phần là sét pha lẫn dăm vụn, đá tảng, quặng apatit. 7 Chiều dày từ 10 ÷ 50 m. Phân tích 3 mẫu hạt cát 40,5%; hạt bụi 28,8%; hạt sét 14,2%; dăm sạn 16,5 %. Độ ẩm tự nhiên 27%; dung trọng tự nhiên 1,66 ÷ 1,89 g/cm3. Dung trọng khô là 1,48g/cm3. Tỷ trọng 2,70 ÷ 2,76 g/cm3. Đất đá ở trạng thái xốp rời. Hệ số hổng 0,86. Tính thấm nước kém 0,007 m/ng. Không trương nở, sức bền cơ học giảm khi độ ẩm trong đất tăng. Lực dính kết 0,255 kG/cm2 và góc ma sát trong 20033’ ở trạng thái cắt tự nhiên giảm tương ứng còn 0,15kG/cm2 và 14014’ khi cắt trong điều kiện bão hoà nước. Bảng I.4- Đặc trưng cơ lý của đất phủ Cắt tự nhiên Cắt bão hoà Đất đá Số mẫu W % γW g/cm3 γK g/cm3 Ä g/cm3 ε C kG/cm2 ử0 độ Cbh kG/cm2 ử0bh độ K m/ng Lớp phủ 13 1,66 2,70 0,16 34011’ Bãi chứa 3 27 1,89 1,48 2,76 0,86 0,225 20033’ 0,15 14044’ 0,007 I.4.2- Đới đá gốc phong hoá mạnh Nằm dưới lớp phủ Đệ Tứ và các bãi chứa quặng đã khai thác, đất đá thải. Đá vây quanh là đá phiến sét khi phong hoá nhìn bề ngoài giống như sét, sét pha mềm bở, dễ bóp vỡ bằng tay, cát kết tựa như cát pha nhưng còn giữ nguyên mặt lớp. Đá Lamprofia bị caolin hoá mạnh, không phân lớp. Quặng phong hoá được làm giàu tự nhiên thuộc loại I và III chất lượng cao. Nhiều khe nứt và mặt lớp, mặt tiếp xúc giữa đá macma và đá trầm tích bị xoá mờ do bị lấp đầy vật chất sét, chiều dày từ 10 ÷ 45 m, trung bình 32 m. Tính chất vật lý và sức bền cơ học của đất đá thuộc đới này tương tự như đất lớp phủ. Thậm chí đất phong hoá từ các tầng đá mẹ Kốc San khác nhau cũng có những tính chất cơ lý gần giống nhau. Qua thí nghiệm trên 68 mẫu cho ra kết quả trung bình như sau: Độ ẩm tương đối thấp 17 ÷ 21%, trung bình 18,6%. Dung trọng tự nhiên 1,91 ÷ 2,06 g/cm3, trung bình 2,0 g/cm3, sau khi sấy khô làm mất nước chỉ còn 1,63 ÷ 1,76 g/cm3, trung bình 1,68 g/cm3. Tỷ trọng 2,73 ÷ 2,78 g/cm3; trung bình 2,75 g/cm3. Hệ số hổng tương đối lớn 0,55 ÷ 0,71; trung bình 0,63 chứng tỏ đất xốp, ở trạng thái không bị nén chặt. Sức kháng cắt tuỳ thuộc vào độ ẩm. Lực dính kết trung bình 0,271 kG/cm2 và góc ma sát trong 26005’ khi cắt ở độ ẩm tự nhiên và giảm tương ứng 0,234 kG/cm2 và 22047’ khi cắt ở độ ẩm bão hoà. Hệ số thấm từ 0,02 ÷ 0,55 m/ng; trung bình 0,163 m/ng. Đất đá thường mềm rời, sức bền cơ học thấp. Tương đối thuận lợi cho việc khai đào mở moong khai thác quặng nhưng dễ mất ổn định, nhất là về mùa mưa Bảng I.5- Đặc trưng cơ lý của đất đá đới phong hoá mạnh Cắt tự nhiên Cắt bão hoà Tầng W % γW g/cm3 γK g/cm3 Ä g/cm3 ε C kG/cm2 ử0 độ Cbh kG/cm2 ử0bh độ K m/ng KS8 21 1,99 1,64 2,73 0,66 0,27 17051’ 0,02 KS7 17 1,91 1,63 2,78 0,71 0,306 27053’ 0,223 27050’ 0,149 KS6 18 2,06 1,75 2,75 0,57 0,25 28049’ 0,171 25041’ 0,55 KS4 20 1,98 1,64 2,77 0,68 0,257 21033’ 0,229 20051’ 0,075 ĐM 17 2,06 1,76 2,74 0,55 0,278 21042’ 0,021 T sốtbình 18,6 2,0 1,68 2,75 0,63 0,271 27053’ 0,234 22047’ 0,163 I.4.3- Đới đá gốc phong hoá yếu Nằm dưới đới phong hoá mạnh với ranh giới chuyển tiếp không rõ rệt, mang tính quy ước. Thành phần thạch học như khối II, chủ yếu là đá phiến, đá mạch Lamprofia và quặng apatit. Khó bóp vỡ bằng tay. Tốc độ khoan tương đối nhanh 1 ÷ 2 m/h. Mẫu lõi khó lấy nguyên dạng, thường bị vỡ thành từng mảnh vụn, cục nhỏ. Các khe nứt được lấp đầy bởi vật chất sét chiều dày từ 7,4 ÷ 57,3 m; trung bình 24,4 m. 8 Đặc trưng là khối đá vẫn giữ nguyên khối về cấu trúc nhưng mối liên kết giữa các hạt bị suy giảm hơn nhiều so với đá tươi chưa bị phong hoá. Vì vậy xếp chúng vào loại đá nửa cứng. Dung trọng 1,85 ÷ 2,73 trung bình 2,07 g/cm3. Tỷ trọng 2,76 ÷ 3,08 trung bình 2,88 g/cm3. Cường độ kháng nén từ 59 ÷ 306 kG/cm2, trung bình 147 kG/cm2. Cường độ kháng kéo từ 7 ÷ 11 (40), trung bình 22 kG/cm2. Lực dính kết 13,1 ÷ 91,5 KG/cm2, trung bình 42 kG/cm2 tương ứng với góc ma sát trong 28050’ ÷ 34023’, trung bình 31050’. Đới đá gốc phong hoá yếu có cường độ chịu tải tương đối cao, ít bị biến dạng nén dưới tác dụng tải trọng ngoài, đảm bảo an toàn đối với sự hoạtđộng của máy móc thiết bị và các công trình xây dựng trên mặt nhưng dễ bị biến dạng trượt theo mặt khe nứt yếu. Bảng I.6- Đặc trưng cơ lý của đá nửa cứng Tầng Số mẫu γW g/cm3 Ä g/cm3 σn kG/cm2 σk kG/cm2 C kG/cm2 ϕ0 độ KS8 6 1,85 2,76 70 26 22,2 31040’ KS7 2 2,37 2,83 306 40 91,5 31025’ KS6 3 1,93 2,95 170 26 13,1 28050’ KS5 1 2,31 3,08 139 20 50 32035’ KS4 15 1,89 2,8 140 11 56 34023’ Đá mạch 3 2,09 2,86 59 7 19 32010’ Trị số trung bình 2,07 2,88 147 22 42 31050’ I.4.4- Đới đá cứng chưa bị phong hoá Nằm dưới cùng và phân cách với đới III bởi ranh giới phong hoá hoá học, bao gồm các tầng Kốc San chứa quặng 2, 4 và không quặng. Thành phần chính là đá phiến sét xericit thạch anh- cacbonat- apatit- mica- than bị xuyên cắt bởi các đai mạch Lamprofia. Đá rắn chắc ít nứt nẻ. Tốc độ khoan không quá 1m/h. Mẫu lõi lấy thành thỏi 20 ÷ 40 cm. Nhiều khi bị gãy theo mặt phân lớp và khe nứt. Mật độ khe nứt trung bình 3,14 khe nứt/m. Trị số dung trọng tự nhiên 2,72 ÷ 2,95 trung bình 2,8 g/cm3. Tỷ trọng 2,8 ÷ 3,05 g/cm3 trung bình 2,87 g/cm3. Cường độ kháng nén cao do đá bị biến chất nén ép mạnh, thay đổi trong phạm vi từ 720 ÷ 1738 kG/cm3; trung bình 1185 kG/cm2. Cường độ kháng kéo từ 95 ÷ 122 (167); trung bình 130 kG/cm2. Lực dính kết từ 260 ÷ 660; trung bình 424 kG/cm2, tương ứng góc ma sát trong từ 26043’ ÷ 35039’; trung bình 32007’. Bảng I.7: Đặc trưng cơ lý và khe nứt của đá cứng Khe nứt Tầng Số mẫu γW g/cm3 Ä g/cm 3 σn KG/cm2 σk KG/cm2 C KG/cm2 ϕ0 độ Số khe nứt/m Khoảng cách tb m KS8 79 2,73 2,83 720 127 260 26043’ 3 0,366 KS7 19 2,74 2,84 1229 122 439 33056’ 4 0,280 KS6 118 2,82 2,88 1397 146 489 33045’ 6 0,329 KS5 20 2,95 3,05 1738 115 660 35039’ 2,5 ,0423 KS4 141 2,78 2,85 1230 167 423 31018’ 3 0,336 KS2-3 23 2,72 2,8 1103 95 347 32013’ 3,5 0,285 ĐM 33 2,87 2,89 876 136 31017’ 3 0,35 Tsố t bình 2,80 2,87 1185 130 424 32007’ 3,14 Như vậy địa chất công trình khu mỏ khá phức tạp. Sự hình thành tính chất cơ lý không chỉ phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc địa chất, thành phần thạch học- khoáng vật, quá trình tạo đá và biến đổi sau tạo đá mà còn chịu tác động bởi một tổ hợp các yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Như vậy đánh giá mức độ ổn định các sườn dốc và mái dốc cần xem xét tổng hợp các điều kiện, yếu tố có thể ảnh hưởng hoặc làm thay đổi chúng. 9 .1- Tổ chức công tác trên mỏ trong năngày có 3 ca liên tục. Chương II Những số liệu gốc dùng làm thiết kế II.1- Tổ chức công tác trên mỏ II.1.1- Chế độ công tác Theo biểu đồ lập lịch kế hoạch làm việc các ngày trong năm, một ngày có 3 ca liên tục. II.1.2- Số ngày làm việc trong năm - Số ngày làm việc của khai trường: + Tổng số ngày trong năm: 365 ngày, + Số ngày ngừng làm việc: 87 ngày, Trong đó: Nghỉ chủ nhật: 52 ngày, Nghỉ lễ tết: 10 ngày, Nghỉ do thời tiết: 25 ngày. Do vậy tổng số ngày làm việc của khai trường là: 278 ngày. - Số ngày làm việc trong năm của thiết bị (278-60).0,95= 207 ngày Trong đó: 60: Số ngày ngừng làm việc để sửa chữa, 0,95: Hệ số xét đến tổn thất thời gian làm việc, - Số ca làm việc trong ngày đêm, + Khâu khoan nổ: 3 ca/ ngày đêm, + Khâu xúc bốc, vận tải: 3 ca/ ngày đêm, + Khâu sửa chữa thiết bị: 2 ca/ ngày đêm, + Hành chính sự nghiệp: 1 ca/ ngày đêm. II.2- Các chủng loại thiết bị sử dụng - Thiết bị khoan: Máy khoan tự hành của Nga SBU– 100G, đường kính lỗ khoan 110mm. - Thiết bị xúc bốc: CAT- 345B. - Thiết bị vận tải: CAT- 725, - Thiết bị thải đá: Máy gạt T- 130. - Máy nén khí: PV-10 của Nga. - Vật liệu nổ: + Chất nổ: AD-1. + Phương tiện nổ: Kíp nổ đốt, kíp nổ điện, dây nổ thường, dây nổ chịu nước. Chương III Xác định biên giới mỏ III.1- Khái niệm III.1.1- Khái niệm Việc khai thác khoáng sản có ích chỉ có thể khai thác bằng phương pháp lộ thiên hay hầm lò hoặc kết hợp cả hai phương pháp lộ thiên ở trên và hầm lò ở dưới. Những vỉa khoáng sàng nằm sâu trong lòng đất chiều dày lớp đất phủ lớn, chiều dày vỉa mỏng thường được khai thác bằng phương pháp hầm lò mang lại lợi ích tối đa nhất. Những khoáng sàng có vỉa dốc thoải, nằm ngang chiều dày lớp đất phủ nhỏ, chiều dày vỉa lớn. Khoáng sàng có dạng ổ quặng tập trung thành khối lớn, nằm gần mặt đất thường được khai thác bằng phương pháp lộ thiên. Ngoài ra phương pháp lộ thiên còn được áp dụng để khai thác khoáng sàng sa khoáng, khai thác bằng sức nước. Trong mọi trường hợp nhất định khai thác lộ thiên chỉ có một giới hạn nhất định. Tại vị trí không gian của khoáng sàng mà việc khai thác lộ thiên không còn hiệu quả gọi là biên giới của mỏ. Biên giới mỏ lộ thiên bao gồm biên giới trên mặt đất và biên giới theo chiều sâu. 10 Biên giới theo điều kiện tự nhiên là phạm vi cuối cùng mà mỏ lộ thiên có thể khai thác được toàn bộ trữ lượng trong bảng cân đối của khoáng sàng mà vẫn đem lại hiệu quả kinh tế và không vượt qua ngoài khả năng kỹ thuật được trang bị như chiều dày vỉa, độ dốc của vỉa, chất lượng loại khoáng sàng có ích, điều kiện địa hình, chiều dày lớp đất đá phủ và tính chất cơ lý của đất đá. Biên giới theo điều kiện kỹ thuật là phạm vi cuối cùng của khoáng sàng có thể tiến hành bằng phương pháp lộ thiên trong điều kiện trang bị cho phép. Biên giới theo điều kiện kinh tế là phạm vi cuối cùng mà mỏ lộ thiên có thể mở rộng phạm vi hoạt động tới đó với một hiệu quả kinh tế nhất định, theo điều kiện giá thành quặng khai thác không vượt quá giá thành cho phép vốn đầu tư cơ bản, tác động của các yếu tố thời gian, tiến độ kỹ thuật, sản lượng mỏ, tổn thất và làm nghèo quặng, phương pháp khai thác. Việc áp dụng hợp lý biên giới mỏ lộ thiên mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn cho công tác khai thác mỏ. III.2- Xác định hệ số bóc giới hạn Hệ số bóc giới hạn còn gọi là hệ số bóc kinh tế hợp lý là khối lượng đất đá phải bóc lớn nhất để thu hồi một đơn vị khối lượng quặng với giá thành bằng giá thành cho phép. Hệ số bóc giới hạn còn là một chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật quan trọng của mỏ lộ thiên, có ý nghĩa quyết định trong việc xác định biên giới mỏ, xây dựng kế hoạch sản xuất lâu dài và ngắn hạn cho mỏ. Hệ số bóc giới hạn được xác định gián tiếp qua các chỉ tiêu kinh tế tính toán của mỏ lộ thiên. Chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện kinh tế và kỹ thuật có giá trị khác nhau ở từng thời điểm khác nhau. Trong trường hợp tổng quát hệ số bóc giới hạn được xác định theo công thức sau. /tÊn.m;/mm; b aG K 333cpgh − = Trong đó: Gcp: Giá thành cho phép khai thác khoáng sản có ích. Gcp=350.000 đ/tấn (giá thành tính cho quặng 2) a: Chi phí khai thác 2 tấn quặng 2: a= 176.000 đ/tấn, b: Chi phí bóc 1m3 đất đá thuần tuý: b=23.200 đ/m3 /tÊnm 7,5 23200 13K 3gh = − = 7600050000 Hay Kgh=7,5.2,95 =22,1 m3/ m3 (Tỉ trọng quặng 2: d = 2,95). III.3- Nguyên tắc xác định biên giới mỏ III.3.1- Khái niệm chung Ngạch chi phí tổng quát của khai thác lộ thiên chủ yếu phụ thuộc vào hệ số bóc. Mỏ lộ thiên chỉ có thể hoạt động có hiệu quả khi hệ số bóc sản xuất của nó nhỏ hơn hoặc chí ít bằng hệ số bóc giới hạn. Bởi vậy, biên giới cuối cùng của mỏ lộ thiên được xác định trên cơ sở so sánh các hệ số bóc của mỏ với hệ số bóc giới hạn và gọi đó là nguyên tắc xác định biên giới mỏ. Theo tài liệu “Thiết kế mỏ lộ thiên” của PGS.TS. Hồ Sỹ Giao đưa ra 5 nguyên tắc xác định biên giới mỏ như sau: 1, Kgh ≥ Kbg 2, Kgh ≥ Ktb 3, Kgh≥ Kt 4, Kgh≥Ksx + Ko 11 5,    ≥ bg tb gh K K K Trong đó: Kgh, Ktb, Kbg, Kt, Ksx, Ko là hệ số bóc giới hạn, trung bình, biên giới, thời gian, sản xuất và ban đầu của mỏ. Đơn vị tính bằng m3/ m3; m3/tấn; tấn/ tấn. Khai trường đồi 1 Cam Đường 3 đối tượng khai thác chủ yếu là quặng I tầng KS5 với hàm lượng 37,36%; quặng II với hàm lượng 28,45% và quặng III với hàm lượng 16% trở lên thì nhập ga mỏ và 14% thì nhập kho khai trường. Với vỉa quặng dốc đứng, chiều dày vỉa ít thay đổi do đó ta chọn nguyên tắc Kgh ≥ Kbg để xác định biên giới khai trường nhằm đảm bảo nguyên tắc sau: - Tổng chi phí cho toàn bộ khoáng sàng là nhỏ nhất. - Giá thành sản xuất trong mọi giai đoạn khai thác phải nhỏ hơn hay tối đa bằng giá thành cho phép. - Cơ sở nguyên tắc Kgh ≥ Kbg là xuất phát từ việc tính toán mức tiết kiệm chi phí sản xuất tối đa hoặc tổng chi phí để khai thác toàn bộ khoáng sàng là tối thiểu. III.3.2- Nội dung phương pháp xác định biên giới mỏ dựa trên nguyên tắc Kgh ≥ Kbg Có hai phương pháp để xác định biên giới mỏ đó là phương pháp giải tích và phương pháp đồ thị. Căn cứ và đặc điểm địa chất của khoáng sàng ta sử dụng phương pháp đồ thị để xác định biên giới mỏ. Phương pháp đồ thị được tiến hành đo vẽ trực tiếp trên các lát cắt địa chất và dùng phương pháp đồ thị để xác định chiều sâu mỏ. Nội dung của phương pháp đồ thị được xác định như sau: - Trên các lát cắt địa chất kẻ các đường song song nằm ngang, khoảng cách lớn hơn, nhỏ hơn chiều cao tầng. - Từ giao điểm của các đường nằm ngang với vách và trụ vỉa kẻ các đường xiên biểu thị bờ dừng phía vách và bờ dừng phía trụ của vỉa với góc ổn định đã chọn. - Tiến hành đo diện tích quặng và diện tích đất đá tương ứng nằm giữa hai bờ mỏ liên tiếp với tất cả các tầng và xác định hệ số bóc biên giới. ∆P ∆VK bg = Trong đó: ∆V: Diện tích đất đá bóc ∆P: Diện tích quặng tương ứng. - Vẽ biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn và hệ số bóc biên giới. Hoành độ giao điểm giữa hai đường biểu diễn là độ sâu cuối cùng cần xác định trên lát cắt đó. - Vẽ lát cắt dọc dựa trên cơ sở xác định chiều sâu cuối cùng trên các lát cắt dọc, ngang và điều chỉnh. III.4- Xác định chiều sâu khai thác mỏ lộ thiên * Để xác định biên giới mỏ lộ thiên ta dựa vào phương pháp đồ thị. Trên bản đồ địa chất ta chọn các tuyến mặt cắt 27-29, 29-31, 31-33 của khai trường đồi 1 Cam Đường 3 * Trình tự công tác tiến hành như sau: - Dựa vào các lát cắt đặc trưng, xây dựng từ tài liệu địa chất trên 4 tuyến mặt cắt đã chọn kẻ các đường song song nằm ngang, khoảng cách các tầng lấy bằng chiều cao tầng khai thác (H = 10m) - Từ giao điểm của đường nằm ngang với vách kẻ các đường xiên biểu thị bờ dừng phía vách và phía trụ 12 - Tiến hành đo khối lượng đất đá phải bóc và khối lượng quặng tương ứng khai thác được nằm giữa hai bờ mỏ liên tiếp và xác định hệ số bóc biên giới. )/m(m ; ∆P ∆VK 33 i i bg = Trong đó ∆Vi: Thể tích đất đá bóc thứ i ∆Pi: Thể tích quặng tương ứng thứ i. Bảng III.1: Khối lượng mỏ tuyến lát cắt 27-29 Tầng Quặng I Quặng II Quặng III (m3) Đất đá Kbg khai thác (m3) (m3) KS4 KS6 Bãi (m3) (m3/m3) 160 8550 0,00 150 350 10500 30,00 140 6150 19100 3,11 130 2300 25100 10,91 120 2600 1875 32750 7,32 110 8875 875 1025 29675 2,75 100 13925 290 0 11775 0,83 90 0 0,00 Hình III.1- Đồ thị quan hệ giữa Kbg, Kgh và độ sâu khai thác tuyến 27-29 Bảng III.2: Khối lượng mỏ tuyến lát cắt 29-31 Kbg Tuyến mc: 27-29 25 Kgh =22,1 20 15 10 5 170 160 150 140 130 120 110 100 90 H m 0 170 160 150 140 130 120 110 100 90 H m 13 Tầng Quặng I Quặng II Quặng III (m3) Đất đá Kbg khai thác (m3) (m3) KS4 KS6 Bãi (m3) (m3/m3) 160 10675 21925 2,05 150 610 35850 58,77 140 2200 43475 0,00 130 2600 1810 51200 11,61 120 4975 47275 9,5 110 9200 0 22925 2,49 100 9875 0 4610 0,47 90 0 0 0,00 Hình III.2- Đồ thị quan hệ giữa Kbg, Kgh và độ sâu khai thác tuyến 29-31 Bảng III.3: Khối lượng mỏ tuyến lát cắt 31- 33 Tầng Quặng I Quặng II Quặng III (m3) Đất đá Kbg khai thác (m3) (m3) KS4 KS6 Bãi (m3) (m3/m3) 160 3310 3925 1,19 150 590 9025 15,30 140 12250 11200 0,91 130 1225 4300 2800 41800 5,02 120 9500 4810 2625 29235 1,73 110 13125 0 21750 1,66 100 9275 0 0 5425 0,58 90 0 0 0 0,00 Kbg Tuyến mc: 29-31 25 Kgh =22,1 20 15 10 5 170 160 150 140 130 120 110 100 90 H m 0 170 160 150 140 130 120 110 100 90 H m 14 Hình III.3: Đồ thị quan hệ giữa Kbg, Kgh và độ sâu khai thác tuyến 31-33 III.4- Điều chỉnh đáy mỏ Bằng phương pháp đồ thị với tuyến lát cắt 27-29; 29-31; 31-33 ta xác định được chiều sâu cuối cùng của mỏ, tại các tuyến lát cắt đó là chiều sâu cuối cùng (Hc) giống nhau +90. Do vậy ta không phải điều chỉnh đáy mỏ. III.6- Xác định kích thước của khai trường III.6.1- Chiều dài khai trường Vỉa quặng kéo dài theo đường phương do đó chiều dài khai trường ta tính theo chiều dài vỉa quặng trong phạm vi khai thác là 400m. Chiều rộng của khai trường 130m. Chiều sâu kết thúc khai thác là +90. Diện tích của khai trường là 52000 m2. III.6.2- Chiều rộng đáy mỏ Chiều rộng đáy mỏ đảm bảo để khai thác được toàn bộ trữ lượng quặng theo thiết kế đồng thời đảm bảo đủ không gian để thiết bị khai thác hoạt động tốt nhất trên đáy mỏ. Vỡ vậy ta thiết kế đáy mỏ có chiều rộng Bđ = 10m. III.7- Trữ lượng quặng và khối lượng đất đá bóc trong khai trường Đồi 1 III.7.1- Trữ lượng quặng Do vỉa kéo dài theo đường phương, bề rộng ít thay đổi, địa hình tương đối bằng phẳng. Vì vậy trữ lượng quặng được tính theo phương pháp mặt cắt. Q= ∑Qi; tấn. Trong đó: Qi= Si.Li.γi; tấn, Si: Diện tích thân quặng tại mặt cắt thứ i, Li: Khoảng cách tác dụng tương ứng với mặt cắt thứ i, γi: Khối lượng riêng của quặng, III.7.2- Khối lượng đất đá cần phải bóc V=∑Vi; tấn. Trong đó: Vi= Si.Li.γđ; tấn, Si: Diện tích đất đá tại mặt cắt thứ i, Li: Khoảng cách tác dụng tương ứng với mặt cắt thứ i γđ: Khối lượng riêng của đất đá γđ=2,6 m3/tấn. BảngIII.5: Khối lượng quặng và đất đá Kbg Tuyến mc: 31-33 25 Kgh =22,1 20 15 10 5 170 160 150 140 130 120 110 100 90 H m 0 170 160 150 140 130 120 110 100 90 H m 15 Tt Thông số Đơn vị Khối lượng Ghi chú 1 Chiều dài theo phương m 400 2 Chiều rộng khai trường m 130 3 Chiều sâu cuối cùng m +90 Tấn 208981 4 Tổng khối lượng quặng 2 m 3 70841 d=2,95 Tấn 101416 5 Tổng khối lượng quặng 3 m 3 54233 d=1,87 Tấn 310397 6 Tổng khối lượng quặng m 3 125074 7 Khối lượng đất đá m3 596826 8 Tổng khối lượng mỏ m3 721900 9 Hệ số bóc trung bình m3/ m3 5,77 m 3/tấn 7,5 10 Hệ số bóc giới hạn m 3/m3 22,1 đảm bảo việc Chương IV Thiết kế mở vỉa IV.1- Khái niệm Mở vỉa khoáng sàng hay một phần khoáng sàng của nó là tạo nên hệ thống đường vận tải, đường liên lạc từ mặt đất đến khoáng sàng đảm bảo việc vận tải khoáng sàng và đất đá từ các tầng công tác đến các trạm tiếp nhận. Việc mở vỉa có quan hệ chặt chẽ với hệ thống khai thác và việc bố trí các công trình trên mặt đất, nó ảnh hưởng đến quá trình ảnh hưởng sản xuất của mỏ, việc mở vỉa hợp lý làm tăng năng suất của thiết bị, phát huy tối đa năng lực sản xuất của các thiết bị trong các dây truyền công nghệ mỏ. Phương pháp mở vỉa phụ thuộc vào điều kiện địa hình, hình thức vận tải và điều kiện thế nằm của vỉa. Trình tự tiến hành mở vỉa tuỳ thuộc vào điều kiện ban đầu, thường qua các giai đoạn sau: 1- Trên cơ sở các mặt cắt ngang, dọc xây dựng bình đồ của mỏ trên đó vẽ các biên giới cuối cùng của mỏ, các đường đồng đẳng tầng và địa hình mặt đất. 2- Chọn vị trí bãi thải, các công trình chủ yếu trên mặt như sân công nghiệp, công trình nhà cửa, đường sá. 3- Chọn vị trí và bố trí tuyến hào ra vào mỏ. 4- Tính toán lựa chọn các thông số của tuyến đường, độ dốc dọc, bán kính vòng, hình dạng chỗ tiếp cận hào với mặt tầng công tác, chiều dài các khu vực đường có độ dốc không đổi. 5- Chọn loại hào (hào trong hoặc hào ngoài) hình dạng đường hào. 6- Hình thành sơ bộ tuyến đường hào trong biên giới cuối cùng của mỏ. IV.2- Lập luận để chọn phương pháp mở vỉa cho khai trường IV.2.1- Mở vỉa bám trụ vỉa ưu điểm: Khối lượng xây dựng cơ bản nhỏ nhanh đưa mỏ vào sản xuất, giảm chi phí đầu tư, nhanh thu hồi vốn. Nhược điểm: Chất lượng quặng không đảm bảo gây tổn thất và làm nghèo quặng IV.2.2- Mở vỉa bám vách vỉa ưu điểm: Khối lượng xây dựng cơ bản nhỏ, nhanh đưa mỏ vào sản xuất, giảm chi phí đầu tư ban đầu, chất lượng quặng đảm bảo, hệ số thu hồi cao. 16 Nhược điểm: Chất lượng đường không tốt. IV.2.3- Mở vỉa bám bờ trụ ưu điểm: Hào cơ bản cố định do chất lượng đường sá tốt Nhược điểm: Gây tổn thất và làm nghèo quặng lớn, chậm thu hồi vốn, khối lượng xây dựng cơ bản lớn. IV.2.4- Mở vỉa bám bờ vách ưu điểm: Khối lượng xúc bốc trong thời kỳ sản xuất nhỏ, điều hoà chất lượng quặng tốt. Nhược điểm: Thời gian xây dựng cơ bản lớn, chậm đưa mỏ vào sản xuất. IV.2.5- Kết luận Qua phân tích các phương án mở vỉa khai trường đồi 1 Cam Đường 3 ta thấy phương án mở vỉa bám vách có khối lượng xây dựng cơ bản nhỏ, nhanh đưa mỏ vào sản xuất vỡ vậy giảm chi phí đầu tư, nhanh thu hồi vốn phù hợp với địa hình của khai trường mỏ. IV.3- Thiết kế tuyến đường hào mở vỉa IV.3.1- Tuyến đường hào mở vỉa Do điều kiện địa hình khu mỏ đồi 1, khoáng sàng nằm trong sườn đồi, núi dốc thoải nên ta tiến hành khai thác từ trên xuống, từ độ cao +167,26 mở vỉa hào phía vách. a- Hào ngoài Bắt đầu từ độ cao +127,93 ở khu vực phía đông mỏ từ tuyến MC33 ÷34, hào thi công xong đạt độ cao mức +150. b- Hào trong Được xây dựng từ mức +140 đến +90 và được nối với hào ngoài. Ngoài ra ta có thể coi đường hào từ mức +160 đến +90 đi bãi thải đất đá là hào trong. IV.3.2- Thiết kế hào chính trong mỏ Độ dốc hào phụ thuộc vào thiết bị vận tải và được xác định trên cơ sở khả năng leo dốc của ôtô được sử dụng, ô tô ở mỏ chủ yếu là có tải khi lên dốc và không tải khi xuống dốc. Độ dốc dọc của tuyến đường: Chọn độ dốc khống chế đường hào từ 6 ÷ 8%. Ta chọn i =8%. Độ dốc ngang của tuyến đường. Để đảm bảo cho việc thoát nước và giảm sức cản chuyển động của xe ôtô thì ta chọn như sau. + Thoát nước dốc về 2 phía i = 1 ÷ 2%. + Chống lực ly tâm ở những đoạn đường cong (siêu cao) in = 2 ÷ 5 %. IV.3.3- Chiều rộng đáy hào 1- Hào mở vỉa Được xác định theo điều kiện làm việc bình thường, an toàn của thiết bị vận tải và phù hợp với sơ đồ quay xe cần áp dụng, đảm bảo khối lượng đào hào giảm. Chiều rộng đáy hào được xác định theo công thức: B = Z + 2(A + n) + M + k + t (m) Trong đó: Z: Khoảng cách khối trượt lở Z= 3m A: Chiều rộng làn xe chạy tính cho xe CAT 725 là A= 3,2 m n: Chiều rộng lề đường n = 1m M: Khoảng cách an toàn giữa 2 xe M = 1m k: Chiều rộng rãnh thoát nước k=1 m r: Chiều rộng từ rãnh thoát nước đến chân tầng t = 0,5 m Vậy B= 3 +2(3,2+1)+1+1+0,5= 13,9 m Ta chọn chiều rộng hào là B = 14 m 17 Hình IV.1- Chiều rộng hào trong 2- Hào chuẩn bị Chiều rộng đáy hào chuẩn bị được xác định theo điều kiện ôtô vào nhận tải theo sơ đồ quay đảo chiều. Bcb=Ro +0,5bo + lo + 2M; m Trong đó: Ro: Bán kính quay vòng ôtô Ro= 8m bo: Chiều rộng ôtô bo=3,2m lo: Chiều dài ôtô lo= 10m. M: Khoảng cách an toàn từ ô tô đến mép tầng M=2m Vậy Bcb= 8+0,5.3,2+10+2.2= 23,6m Lấy Bcb= 24m Ro bo lo M M 1 2 IV.3.4- Bán kính vòng của đường hào Bán kính vòng đảm bảo giảm sức cản chuyển động của ôtô, đảm bảo sự an toàn cho xe chạy. Vấn đề đặt ra là xác định bán kính vòng sao cho cho hợp lý với bán kính vòng quay của tuyến đường. Bán kính vòng của đường hào được xác định theo công thức (m) ; )i127( VR nn 2 min + = µ µn: Hệ số bám dính của đường với lốp xe µn= 0,15 In: Độ dốc ngang của mặt đường in= 0,02 V: Vận tốc xe chạy ở đoạn đường vòng V= 20 km/h Vậy (m) 18,5)0,15127(R 2 min =+ = 02,0 20 δ δ: Góc ổn định tự nhiên Hình IV.2- Chiều rộng hào chuẩn bị 1- Máy xúc; 2- Ôtô 18 IV.4 - Khả năng thông qua của tuyến đường Khả năng thông qua của tuyến đường xác định theo công thức )h/xe(; L k.n.V.1000N 0 = Trong đó: V: Vận tốc trung bình của xe V=25km/h n: Số làn xe chạy n=2 k: Hệ số điều hoà k=0,6 L0: Khoảng cách giữa 2 xe chạy cùng chiều L0= 60 m Vậy )h/xe(500 60 6,0.2.25.1000N == IV.5 - Khối lượng xây dựng cơ bản IV.5.1- Hào ngoài Hào ngoài là loại hào có đầu hào dốc nên khối lượng được tính như sau 3020 0 2 m;gcotH 62 bgcotHgcot 3 H 2 b i HV       α pi +α+      α+= H: Độ chênh cao của đường hào H= 150 - 127,93 = 22,07 m b0: Chiều rộng đáy hào b0 = bcb=24 m α: góc nghiêng thành hào α= 600 Thay số vào cụng thức ta cú: V=104222 m3 IV.5.2- Hào trong Đây là tuyến đường hào bán hoàn chỉnh do β ≥ 100 nên khối lượng đào hào được xác định theo công thức: 3 2 0 m;)sin(2 sin.sin.b.HV β−α βα = H: Độ chênh cao của đường hào H= H1 - H2 = 150 -90 = 60 m b0: Chiều rộng đáy hào b0= 14 m α: góc nghiêng thành hào α= 600 β: Góc nghiêng sườn núi β=300 2 0 0 3 0 0 60.14 .sin 60 .sin 30 5092; 2sin(60 30 )V m= =− IV.5.3- Khối lượng đào hào chuẩn bị Vcb=H.L.(b+H.cotgα); m3 Trong đó: H: Chiều cao tầng h = 10 m L: Chiều dài hào b: Chiều rộng đáy hào chuẩn bị b =24 m α: góc nghiêng thành hào α= 600 Trong quá trình thi công chiều dài hào ở mỗi tầng là thay đổi nên khối lượng thi công ở mỗi tầng khác nhau. Bảng IV.1: Khối lượng thi công hào chuẩn bị Tầng Chiều dài hào m Chiều cao tầng m Chiều rộng đáy hào, m Khối lượng thi công, m3 160 124 10 24 36952 19 150 203 10 24 60494 140 243 10 24 72414 130 267 10 24 79566 120 485 10 24 144530 IV.6 - Chọn vị trí bãi thải Bãi thải ở khai trường Đồi 1 Cam Đường 3 được chia làm 2 mức +150 và mức +130. Mức 1: Nằm ở mức + 130, bãi thải này tồn tại trong thời kỳ xây dựng cơ bản và giai đoạn đầu của mỏ, thể tích V= 917000 m3. Mức 2: Được đổ đất đá trên nền bãi thải +130 và được nâng lên +150, đây là bãi thải tồn tại trong suốt thời gian tồn tại của mỏ, thể tích V= 342.000 m3. IV.7 - Phương pháp đào hào IV7.1- Đào hào chính Hào ngoài là hào hoàn chỉnh, nằm trờn nền đất đá có độ cứng nhỏ f= 1÷4 bị phong hoá mạnh. Do vậy khi đào không cần khoan nổ mìn, ta dùng máy xúc CAT-345B tiến hành xúc, máy gạt tạo mặt bằng nghiêng theo độ dốc của hào. Hào trong là hào bán hoàn chỉnh và hoàn chỉnh phương pháp thi công như hào ngoài. Đối với đá cứng thì dùng máy khoan đập xoay SBU– 100G để khoan lỗ khoan nạp thuốc phá đá. Đất đá được máy xúc xúc trực tiếp đổ ra mép hào sau đó dùng máy gạt ủi tạo mặt bằng cho đường hào. Những chỗ không gạt xuống bên sườn núi thì dùng máy xúc xúc lên ôtô chở ra ngoài bãi thải. IV.7.2- Hào chuẩn bị Dùng máy xúc CAT-345B để xúc trực tiếp. Đối với đất đá cứng dùng máy khoan đập xoay SBU– 100G để khoan lỗ khoan nạp thuốc phá đá. Đất đá được máy xúc xúc trực tiếp đổ ra mép hào sau đó dùng máy gạt T-130 tạo mặt bằng cho đường hào. Những chỗ không gạt xuống bên sườn núi thì dùng máy xúc xúc lên ôtô chở ra ngoài bãi thải. IV.7.3 - Trình tự thi công Trình tự thi công: Với chiều cao tầng H=10m, máy xúc không thể đào hào hoàn chỉnh ngay được mà phải đào theo phân tầng để hạ dần độ cao sau đó dùng máy gạt, gạt tạo mặt bằng nghiêng theo độ dốc của hào. ở một số tầng phía trên đất đá có độ cứng nhỏ ta có thể dùng máy xúc xúc trực tiếp, còn các tầng phía dưới dùng khoan nổ mìn và máy xúc kết hợp với ôtô để thi công. Chương V Hệ thống khai thác - Đồng bộ thiết bị V.1- Khái niệm Hệ thống khai thác của mỏ lộ thiên được đặc trưng bởi tổng hợp các công trình hầm hào, các tầng công tác, trình tự tiến hành các công tác chuẩn bị bóc đất đá và khai thác quặng của mỏ. Hệ thống khai thác có liên quan chặt chẽ tới đồng bộ thiết bị trong mỏ. Hệ thống khai thác đảm bảo cho các máy móc thiết bị dùng trong quá trình sản xuất chính và phụ hoạt động được an toàn, có năng xuất cao. Mối liên hệ giữa hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị sử dụng thể hiện ở sự phù hợp giữa các thông số của yếu tố hệ thống khai thác với các thông số làm việc của thiết bị . Như vậy hệ thống khai thác của mỏ lộ thiên là trình tự xác định để hoàn thành công tác chuẩn bị xúc bốc và khai thác, đảm bảo cho mỏ lộ thiên hoạt động được an toàn, kinh tế và thu hồi đến mức tối đa trữ lượng công nghiệp khoáng sảng có ích trong lòng đất. Lựa chọn hệ thống khai thác cùng với đồng bộ thiết bị phù hợp sẽ nâng cao năng suất của thiết bị, đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác. 20 V.2- Đồng bộ thiết bị mỏ Căn cứ vào điều kiện sản xuất của mỏ apatit Lào cai ta có thể chọn đồng bộ thiết bị như sau: V.2.1- Công tác khoan nổ Hiện tại khai trường đồi 1 đang sử dụng các loại máy khoan sau: BảngV.2- Máy khoan sử dụng cho mỏ TT Tên máy khoan Mã hiệu Công dụng 1 Khoan đập xoay SBU– 100G Khoan đất đá cứng đến cứng vừa 2 Cầm tay PR-20 Lỗ khoan nhỏ, phá đá quá cỡ Thuốc nổ dùng AD-1 là thuốc nổ chính và để nổ phá đá quá cỡ. V.2.2 - Công tác xúc bốc Công tác xúc bốc giữ vai trò chủ đạo trong quá trình khai thác mỏ, đây là công tác có tính quyết định đến sản lượng mỏ. Đối với khai trường đồi 1 Cam Đường 3 ta dùng máy xúc thuỷ lực gàu ngược CAT-345B là chủ yếu dùng để xúc đất đá và quặng 2 đồng thời để thu hồi tối đa trữ lượng quặng bằng phương pháp xúc chọn lọc quặng 2 và 3 đã được làm tơi sơ bộ bằng khoan nổ mìn. V.2.3- Công tác vận tải Công tác vận tải là khâu có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả làm việc của máy xúc. Nhiệm vụ của khâu vận tải là chuyên chở toàn bộ khối lượng quặng và đất đá thải về ga chuyển tải, kho và bãi thải để phù hợp với máy xúc làm việc ta chọn thiết bị vận tải là CAT-725. V.2.4 - Công tác phụ trợ Để dọn mô chân tầng và gạt bãi thải ta sử dụng máy gạt T- 130 gạt đất đá ở nền tầng và bãi thải. V.3- Lựa chọn hệ thống khai thác Hiện nay có một số hệ thống khai thác có thể áp dụng cho khai trường đồi 1. V.3.1- Hệ thống khai thác dọc một bờ công tác, bãi thải ngoài ưu điểm: Tuyến công tác dài có khả năng tăng sản lượng mỏ tận thu được hết tài nguyên. Nhược điểm: Không điều hoà được khối lượng công tác xúc bốc và chuẩn bị tầng. Không có khả năng vận chuyển tập trung và đường hào cơ bản không được bố trí trên bờ dừng của mỏ. V.3.2- Hệ thống khai thác dọc hai bờ công tác, bãi thải ngoài Hào mở vỉa phát triển từ phía vách ra hai biên giới dọc. ưu điểm: khối lượng xây dựng cơ bản nhỏ nhanh đưa mỏ vào sản xuất. Nhược điểm: Điều kiện sản xuất gặp nhiều khó khăn, công trình hào cơ bản không cố định dẫn đến chi phí bảo dưỡng lớn. V.3.3- Hệ thống khai thác ngang một bờ công tác dùng bãi thải trong Vị trí mở vỉa ở đầu mỏ có phương vuông góc với đường phương của vỉa ưu điểm: Khối lượng quặng trong thời kỳ sản xuất tương đối điều hoà và cơ bản nằm cố định trên bờ dừng. Sử dụng bãi thải trong thì giảm giá thành vận chuyển. Nhược điểm: Chiều dài tuyến công tác ngắn chất lượng không đảm bảo. V.3.4- Hệ thống khai thác nghiêng một bờ công tác dùng bãi thải ngoài Công trình phát triển từ trung tâm ra hai bên với phương vuông góc đường phương của vỉa. ưu điểm: Nhanh đưa mỏ vào sản xuất, khối lượng quặng và đất đá trong thời kỳ sản xuất tương đối điều hoà. 21 Nhược điểm: Phụ thuộc chủ yếu vào địa hình chất lượng quặng không đảm bảo, việc xây dựng đường gặp nhiều khó khăn. V.3.5- Kết luận Do đặc điểm của khoáng sàng khai trường đồi 1 Cam Đường 3 là vỉa nằm ở sườn đồi núi dốc thoải (β=30÷350), góc cắm vỉa ít thay đổi (γ=60÷650), chiều dày lớp đất đá phủ nhỏ nên có thể sử dụng được nhiều hệ thống khai thác khác nhau, do yêu cầu lấy quặng 2 để phục vụ sản xuất, phù hợp với cách đào hào mở vỉa và chuẩn bị ta chọn hệ thống khai thác là: Hệ thống khai thác nghiên xuống sâu dọc một bờ công tác bãi thải ngoài vận tải bằng ôtô V.4- Các thông số của hệ thống khai thác V.4.1- Chiều cao tầng Chiều cao tầng ảnh hưởng trực tiếp đến hàng loạt chỉ tiêu chung của mỏ như: Chất lượng quặng, tốc độc dịch chuyển của tuyến công tác, tốc độ xuống sâu của công trình mỏ. Do đó nó ảnh hưởng đến sản lượng mỏ, thời gian xây dựng mỏ, khối lượng xây dựng mỏ. Chiều cao phụ thuộc trước hết vào loại kiểu thiết bị khai thác và thiết bị vận tải. Tính chất cơ lý của đất đá, chiều cao tầng phải đảm bảo chi phí bóc đất đá và khai thác là nhỏ nhất và an toàn lao động. Theo điều kiện: H≤1,5 Hxmax Trong đó: Hxmax: Chiều cao xúc tối đa của máy xúc thuỷ lực gầu ngược CAT-345B là Hxmax=10 m H≤ 1,5.10 =15 (m) Vậy ta chọn H =10 m Quặng II áp dụng biện pháp khai thác chọn lọc ta chia tầng thành phân tầng có chiều cao H = 5 m để phù hợp với chiều cao xúc chọn lọc của máy xúc thuỷ lực gầu ngược CAT-345B. Mục đích làm giảm tỷ lệ tổn thất và làm nghèo. V.4.2- Góc nghiêng sườn tầng Với tính chất cơ lý của đất đá và quặng nêu trên thì thì chọn góc nghiêng sườn tầng α= 600. V.4.3- Chiều rộng khoảnh khai thác Chiều rộng khoảnh khai thác được xác bởi các thông số của thiết bị xúc và ôtô nhận tải. 1- Theo điều kiện nổ mìn A=Wct+ (n-1).b; m Trong đó: n: Số hàng mìn n=3 b: Khoảng cách các hàng lỗ mìn b = 4 m Wct: Đường kháng chân tầng mqH2 L.H.q.g.m.4g56,0g.75,0 W 2 ct ++− = g: Lượng thuốc nổ chứa trong 1m lỗ khoan ∆= .d.85,7g 2 ;kg/m d: Đường kính lỗ khoan d=1,05 dm ∆: Mật độ nạp mìn ∆=0,9 kg/dm3 => g=7,85.1,052.0,9=7,8 kg/m q: Chỉ tiêu thuốc nổ 22 3 tn 5/2 cp k0 34 m/K. d 5,0).d.d.10.3,36,0.(f..13,0q kg;       +ρ= − ρ: Mật độ đất đá ρ = 2,9 T/m3 f: Hệ số độ kiên cố f=10 d0: Kích thước trung bình của khối nứt d0=(0,5÷1) m lấy d0=1 m dk: Đường kính lỗ khoan dk = 0,105 m dcp: Kích thước cục đá cho phép dcp =1,0 m 18,1 850 1000 Q QK tt ch tn === - Hệ số điều chỉnh thuốc nổ Qch=1000kcal/kg năng lượng nổ của thuốc nổ chuẩn gramonit 79/21 Qtt=850kcal/kg năng lượng nổ của thuốc nổ tính toán- thuốc AĐ-1 => 18,1. 1 5,0).105,0.1.10.3,36,0.(10.9,2.13,0q 5/2 34       += − q= 0,36 kg/m3 H: Chiều cao tầng H=10 m L: Chiều sâu lỗ khoan L =11 m m: Hệ số khoảng cách m =1,0 10.36,0.1,1.2 11.10.36,0.8,7.0,1.48,7.56,08,7.75,0W 2 ct ++− = = 4m Kiểm tra theo điều kiện an toàn: Wat=H.cotgα+ C; m α: góc nghiêng sườn tầng α=600 C: Khoảng cách an toàn cho máy khoan C = 3 m Wat=10.cotg600+ 3 = 8,7 m Kiểm tra điều kiện ta thấy Wct< Wat Để đảm bảo cho công tác khoan nổ thì việc lựa chọn lỗ khoan nghiêng là hợp lý. Góc nghiêng được lựa chọn là β = 640 Vậy: A = Wct+ (n-1).b = 4+(3-1).4 =12 m 2- Theo điều kiện xúc bốc A=1,5.Rxt ; m Rxt: Bán kính xúc trên tầng máy đứng Rxt = 8,8 m A =1,5.8,8 =13,2 m Vậy ta chọn A=12 m thoả mãn 2 điều kiện đã chọn. Wct A C b Hình V.1- Chiều rộng khoảnh khai thác 23 V.4.4- Chiều rộng mặt tầng công tác Chiều rộng nhỏ nhất của mặt tầng công tác phải đảm bảo điều kiện hoạt động dễ dàng cho các thiết bị xúc bốc và vận chuyển. Chiều rộng nhỏ nhất của mặt tầng công tác phải chứa đủ đống đá nổ mìn, dải đường vận tải, đường dây cáp động lực chiếu sáng, khoảng cách an toàn. Chiều rộng mặt tầng công tác xác định theo công thức Bmin= A+X+C1+C2+T+Z; m Trong đó: A: Chiều rộng dải khấu, m; X: Chiều rộng phần ngoài đống đá, m; C1: Khoảng cách an toàn từ mép đường đến mép sụt lở tự nhiên C1 =2 m C2: Khoảng cách an toàn tính từ mép đường đến mép dưới của đống đá nổ mìn C2 = 2 m T: Chiều rộng đai vận tải đảm bảo cho hai làn xe vận tải an toàn T=8 m Z: Chiều rộng đai an toàn Z = H(cotgρ - cotgα); m ρ: Góc nội ma sát tự nhiên của đất đá trong bờ mỏ ρ =500 α: Góc sườn tầng α = 600 Z = 10(cotg500-cotg600) = 2,4 m Mà: A + X = Bđ Bđ: Chiều rộng đống đá nổ mìn được tính theo V. V. Rjepxki dB . . . . ( 1). ;v n tK K K H q n b mδ= + − Kv: Hệ số kể đến độ văng xa của đất đá nổ mìn Kv = 0,9 Kn: Hệ số đặc trưng cho mức độ khó nổ của đất đá Kn = 2,5 Kδ: Hệ số kể đến góc nghiêng của lỗ khoan so với mặt phẳng nằm ngang Kδ = 1+ 0,5sin2(900- δ); m δ: Góc nghiêng thành lỗ khoan δ = 640 Kδ =1 + 0,5sin2(900- 640) =1,34 m H: Chiều cao tầng H = 10 m qt: Chỉ tiêu thuốc nổ theo tính toán qt= 0,36 kg/cm3 n: Số hàng mìn n = 3 b: Khoảng cách giữa các hàng mìn b = 4 m => m;4).13(36,0.10.34,1.5,2.9,0Bd −+= Bđ =26,1 Vậy Bmin=26,1 + 2 + 2 + 8 + 2,4 = 40,5 m Lấy Bmin= 41 m c2 X ATc1Z Hình V.2: Sơ đồ xác định chiều rộng mặt tầng công tác V.4.5- Chiều dài tuyến công tác và luồng xúc Chiều dài tuyến khai thác và luồng xúc được xác định theo điều kiện đảm bảo sản lượng đất đá nổ mìn cho máy xúc CAT-345B làm việc trong thời gian quy định. Chiều dài luồng xúc: min 0 60. . . . . ; . x x x n T TL E n k m H A η= 24 Trong đó: Tx: Thời gian làm việc của máy xúc trong 1 ngày đêm, Tx= 18 giờ. T: Số ngày xúc hết đống đá nổ mìn T = 3 ngày, E: Dung tích gầu xúc E = 2,4 m3 nx: Số lần xúc trong 1 phút nx= 2; kn: Hệ số xúc kn= 0,7 η0: Hệ số đảm bảo gương xúc η0 = 0,8 H: Chiều cao tầng H = 10 m, A: Chiều rộng khoảnh khai thác A = 12 min 60.18.3 .2,4.2.0,7.0,8 10.12x L = Lxmin = 73 m V.5- Xác định các thông số làm việc của khai trường V.5.1- Chiều rộng đai bảo vệ, đai dọn sạch, đai vận chuyển 1- Chiều rộng đai vận chuyển: a Đai vận chuyển được bố trí ở bờ dừng, nó được nối liền giữa các tầng công tác và có chiều rộng phù hợp với chiều rộng yêu cầu của thiết bị vận tải và nó bao gồm khoảng cách an toàn ( Z ), chiều rộng luồng xe (T), rãnh thoát nước (K) . Z = 2,4 m, T = 10m ứng với hai làn xe, K = 1 m. a = Z + T + K = 2,4+ 10 +1 = 13,4 m. 2- Chiều rộng đai bảo vệ (b) Đai bảo vệ được hình thành khi bạt thêm bờ mỏ nhằm tăng thêm sự ổn định của bờ mỏ, ngăn ngừa các hiện tượng vùi lấp do trượt lở đất đá từ tầng trên xuống tầng dưới. Kích thước của đai bảo vệ tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá trên bờ mỏ, tổ chức công tác khoan nổ, thời gian tồn tại và tốc độ của mỏ. Theo quy phạm an toàn thì chiều rộng đai bảo vệ không nhỏ hơn 0,2.h tức là đai bảo vệ không nhỏ hơn 2m .Như vậy đai bảo vệ của khai trường mỏ thì cứ 10m lại để lại đai bảo vệ từ 2- 5m tuỳ thuộc vào loại đất đá trên từng tầng của khai trường. 3- Đai dọn sạch Đai dọn sạch là đai có chiều rộng đủ để các thiết bị hoạt động được an toàn như máy gạt, ôtô, máy xúc ... làm việc theo chu kỳ . Chiều rộng đai dọn sạch từ 6 -19 m và cứ 3 tầng để lại một đai dọn sạch để nâng cao độ ổn định của bờ mỏ. a b Hình V.3- Kết cấu của bờ V.5.2- Góc nghiêng sườn tầng và bờ mỏ 1- Góc nghiêng sườn tầng (α) Góc nghiêng sườn tầng được chọn theo độ cứng của đất đá với đất đá ở đồi 1 có độ cứng f = 3÷12(13) và căn cứ vào bảng 6-3 giáo trình “Thiết kế mỏ lộ thiên”- Hồ Sỹ Giao- 1999 ta chọn góc nghiêng sườn tầng là α = 600 . 2. Góc nghiêng bờ mỏ (γ) 25 Tuỳ theo điều kiện sử dụng mà ta thiết kế bờ dừng có giá trị khác nhau nhưng phải đảm bảo các điều kiện sau: - Đảm bảo độ ổn định bờ mỏ - Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Vơi khai trường đất đá có f = 3÷12(13) ta chọn góc nghiêng của bờ dừng là γv = γt = 300. 3- Góc nghiêng bờ công tác Góc nghiêng bờ công tác phụ thuộc vào phương pháp khai thác đảm bảo cho tầng trên bờ mỏ đủ điều kiện chiều rộng và để hoạt động đúng nghĩa làm đảm bảo cho năng suất thiết bị và độ an toàn. Góc nghiêng bờ dừng được xác định bằng biểu thức sau ; α+ =ϕ gcot.HB H tg min độ Trong đó: H: Chiều cao tầng H = 10m Bmin: Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu Bmin= 41 m α: Góc nghiêng sườn tầng α = 600 Vậy 060gcot.1041 10 tg + =ϕ = 0,21 ϕ = 130 Bảng 12: Các thông số cơ bản của HTKT lựa chọn trong đồ án TT Tên chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài luồng xúc Lxmin m 73 2 Chiều rộng mặt tầng công tác Bmin m 41 3 Chiều rộng khoảnh khai thác A m 12 4 Chiều rộng đống đá nổ mìn Bđ m 26,1 5 Chiều rộng đai an toàn Z m 2,4 6 Góc bờ dừng phía vách γv độ 30 7 Góc bờ dừng phía trụ γt độ 30 8 Góc nghiêng sườn tầng α độ 60 9 Góc nghiêng bờ công tác ϕ độ 13 10 Chiều cao tầng H m 10 11 Chiều cao phân tầng khi xúc quặng Ht m 5 12 Chiều rộng đai vận chuyển a m 13,4 13 Chiều rộng đai an toàn b m 2÷5 14 Chiều rộng đáy hào chuẩn bị Bcb m 24 15 Chiều rộng hào trong B m 14 uan trọng, có ảnh hưởng đến kết quả Chương VI Sản lượng và tuổi mỏ VI.1- Khái nhiệm Sản lượng mỏ là một chỉ tiêu kinh tế quan trọng, có ảnh hưởng đến kết quả hoạt động của xí nghiệp. Việc xác định sản lượng mỏ phải phù hợp với điều kiện tự nhiên kỹ thuật của mỏ và phải phụ thuộc vào nhu cầu của thị trường đối với khoáng sản đó, mặt khác phải đem lại hiệu quả kinh tế. Do vậy việc tính toán sản lượng mỏ đòi hỏi sự hợp lý về các mặt kinh tế và kỹ thuật. 26 Am= Aq+Ađ = Aq(1+ Kt) Sản lượng mỏ bao gồm: - Sản lượng quặng Aq t/năm, - Sản lượng bóc đất đá Ađ m3/năm. Mối quan hệ Aqvà Ađ thông qua hệ số bóc thời gian Kt Ađ= Kt. Aq m3/năm VI.1.2- Các yếu tố ảnh hưởng đến sản lượng 1. Yếu tố tự nhiên Yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến sản lượng của mỏ như: Thế nằm của vỉa, điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, địa hình... 2. Yếu tố kỹ thuật Là yếu tố quyết định sản lượng của mỏ lộ thiên: Phương pháp mở vỉa, hệ thống khai thác, trình tự tiến hành công trình, hệ thống vận tải, thiết bị sử dụng... 3. Yếu tố kinh tế Các yếu tố kinh tế như nhu cầu kinh tế quốc dân đối với loại khoáng sản đó, giá thành, giá bán, vốn đầu tư xây dựng cơ bản, năng suất thiết bị v.v... VI.2- Xác định sản lượng mỏ Để xác định sản lượng mỏ hàng năm, trước hết ta phải dựa vào điều kiện kỹ thuật như năng suất của đồng bộ thiết bị và sản xuất ra phải có lãi để đảm bảo quá trình hoạt động của mỏ. Tại sản lượng được xác định trên cơ sở trữ lượng quặng phân bổ theo các tầng và tốc độ xuống sâu của mỏ hàng năm. Sản lượng của mỏ tính theo tốc độ xuống sâu được áp dụng theo công thức 1 - Xác định sản lượng mỏ theo tốc độ xuống sâu. Sản lượng của mỏ tính theo tốc độ xuống sâu được áp dụng theo công thức : Aq = Vs . Sq .η .( 1 + r) ; m3 / năm Trong đó : Sq: Diện tích thân quặng trên tầng η: Hệ số thu hồi quặng η = 0,85 r: Hệ số làm nghèo quặng r = 10% Vs: Tốc độ xuống sâu hàng năm. Ta nhận thấy Aq phụ thuộc vào Vs và Sq, hai đại lượng này luôn thay đổi theo từng tầng và chiều dài của từng tầng luôn khác nhau. Diện tích quặng trên từng tầng cũng luôn thay đổi. - Tốc độ xuống sâu của mỏ Do áp dụng hệ thống xuống sâu dọc một bờ công tác bãi thải ngoài khai thác theo lớp nghiêng nên tốc độ xuống sâu hàng năm phụ thuộc vào thời gian chuẩn bị tầng mới (Tc) mà Tc lại phụ thuộc vào chiều dài của tầng và năng suất của thiết bị xúc bốc. Tốc độ xuống sâu được xác định: m/n¨m; c s T HV = Trong đó: H: Chiều cao tầng, Tc: Thời gian chuẩn bị tầng mới; năm, Thời gian huẩn bị tầng mới được tính từ khi bắt đầu mở rộng tầng trên cho tới khi kết thúc công tác đào hào đến tầng cuối cùng (thời kỳ kết thúc) của mỏ. Thời gian chuẩn bị tầng mới phụ thuộc vào thời gian đào hào dốc, đào hào chuẩn bị và thời gian mở rộng tầng. Để tăng tốc độ xuống sâu tức là giảm thời gian chuẩn bị tầng. 27 Trong đó bố trí một máy xúc tham gia đào hào dốc, sau đó đào hào chuẩn bị và mở rộng blốc cuối cùng của tuyến công tác. Các máy xúc khác sẽ lần lượt đưa vào mở rộng trên các blốc còn lại. Do đó thời gian chuẩn bị tầng mới sẽ là: Tc = td + m.(tc + tm); năm Trong đó: td- Thời gian đào hào dốc; năm tc - Thời gian đào hào chuẩn bị; năm tm- Thời gian mở rộng tầng; năm 1- Thời gian đào hào dốc )gcot.H33,0b5,0(Q.C.i H Q V t d x 2 x d d α+== Trong đó : H: Chiều cao tầng H = 10m i = 8% - Độ dốc khống chế của hào C: Hệ số giảm năng suất của máy xúc khi đào hào dốc C = 0,6 bd :Chiều rộng đáy hào dốc bd=24m α = 60o- Góc nghiêng sườn tầng. Qx: Năng suất của máy xúc trong 1 năm Qxn: Năng suất của máy xúc trong 1 ca 3600. . . . . . ( ) d n xn e r n c E K t TQ a T K t t η = + 3; m /c E: Dung tích gầu xúc E = 2,4 m3 Kd: Hệ số xúc đầy gầu Kd = 0,7 tn: Thời gian máy xúc làm việc liên tục tại một vị trí đứng máy tn=3600s T: Thời gian làm việc T = 8h η: Hệ số sử dụng thời gian trong ca làm việc η = 0,7 Te: Thời gian chu kỳ xúc Te= 23s Kr: Hệ số nở rời của đất đá Kr = 1,5 tc: Thời gian máy di chuyển tới vị trí làm việc khác tc= 600s 3600.2, 4.0,7.3600.8.0,7 25.1,5(3600 600)xnQ = + Qxn= 774 m3/ca Năng suất ngày của máy xúc Qxngay=Qx.Số ca trong 1 ngày Qxngay=774.3 = 2322 m3/ngày Năng suất năm của máy xúc Qx=Qxngay. Ngày làm việc Ngày làm việc của máy xúc lấy 207 ngày Qx= 2322.207 = 480654 m3/năm Vậy 2 010 (0,5.24 0,33.10.cot 60 ) 0,08.0,6.480654 d d x V t gQ= = + td = 0,06 năm 2- Thời gian đào hào chuẩn bị được xác định: n¨m;)gcot.Hb(Q.C L.H t 0 x x c α+= Trong đó: Lx: Chiều dài tuyến công tác Lx= 73 m H: Chiều cao tầng khai thác H =10 m 28 bo: Chiều rộng đáy hào chuẩn bị bo=24 m Qx: Năng suất của máy xúc Qx= 480654 m3/năm C: Hệ số giảm năng suất gầu xúc khi đào hào C =0,6 010.73 (24 10.cot 60 ) 0,6.480654c t g= + tc= 0,07 năm 3- Thời gian mở rộng khu vực hào (tm) n¨m; x 0x m Q H.B.L t = Lx= 73 m- Chiều dài tuyến công tác. H=10 m- Chiều cao tầng khai thác. B0: Khoảng cách cần thiết để mở rộng tuyến tầng công tác đảm bảo cho việc mở rộng tầng mới B0=Bmin+ H(cotgα+cotgγ); m Bmin: Chiều rộng mặt tầng công tác Bmin= 41 m α: Góc nghiêng sườn tầng α = 600 γ: Góc nghiêng bờ công tác γ =300 Bo= 41 + 10(cotg600+ cotg 300) = 65 m Qx= 480654 m3/năm- Năng suất của máy xúc. 73.65.10 480654m t = tm= 0,09 năm Chiều dài tuyến công tác Lt để mỏ luôn đạt sản lượng thiết kế ta lấy tuyến công tác dài nhất Lt = Ltm- Hp(ctgγt+ ctgγv); m Ltm: Chiều dài mặt đất của biên giới mỏ Ltm = 400 m Lt = Ltm- Hp(ctgγt+ ctgγv) = 400-10(cotg300+ ctg300) = 365 m *Số khu vực- blốc làm việc trên tầng 365 5,02 73 t k L m L = = = Chọn m = 5 * Thời gian chuẩn bị tầng mới sẽ là Tc = td + m.(tc + tm) = 0,06 + 3.(0,07 +0,09) = 0,54 năm Số lượng máy xúc nhiều nhất tham gia chuẩn bị tầng mới 2,21 07,0 09,01 t tN c m max =+=+= chiếc Lấy Nm = 2 chiếc Vậy luôn có một máy xúc làm công tác chuẩn bị tầng mới và một máy xúc làm công tác đào hào. Tốc độ xuống sâu của mỏ 10 0,54s V = = 18,5 m/n¨m Do chiều dài tuyến công tác và diện tích quặng trên các tầng khác nhau nên số blốc trên các tầng cũng khác nhau. Do vậy bằng cách đo vẽ tính toán ta lập được bảng thống kê tốc độ xuống sâu của mỗi tầng: (trang bên) 29 VI.3- Khối lượng hàng năm của mỏ Dựa trờn bỡnh đồ và các tuyến mặt cắt của khai trường ta thấy tầng 110 với trữ lượng Vs.Sq=19848 m3/ năm có thể xem là tầng đặc trưng cho các tầng về trữ lượng quặng của khai trường đồi 1. Aq = Vs . Sq .η . ( 1 + r) ; m3 / năm Trong đó : Sq - Là diện tích thân quặng trên tầng η - Là hệ số thu hồi quặng ; η = 0,85 r - là hệ số làm nghèo quặng; r = 10% Vs - Tốc độ xuống sâu hàng năm Vs=18.5 m/năm Aq = 19848.0,85.( 1 + 0,1) = 18558 m3/năm Khối lượng đất đá hàng năm phải bóc Ad = Aq.Kt ; m3/năm Trong đó Kt: Hệ số bóc thời gian (m3/ m3) 33 t t t m/m;Q VK = Trong đó Vt: Khối lượng đất đá phải bóc Vt = 160155 m3 Qt: Khối lượng quặng khai thác được Qt= 19848 m3 160155 8,07 19848t K = = 3 3 m /m Vậy Ad = 18558.8,07 = 149746 m3/năm Khối lượng hàng năm của mỏ là: Am= Aq + Ad = 18558 + 149746 = 168304 m3/năm VI.4- Tuổi mỏ Tuổi mỏ được tính từ khi đưa mỏ vào sản xuất đến khi đóng cửa mỏ. q t A QT = ; năm Qt: Khối lượng quặng và đất đá khai thác được trong thời gian tồn tại của mỏ Qt= 721900 m3 Aq: Khối lượng quặng và đất đá khai thác trong 1 năm Aq = 168304 m3/năm 168304 721900 =T T = 4.3 năm Chương VII Chuẩn bị đất đá để xúc bóc Vịêc chuẩn bị đất đá để xúc bốc là bao gồm tổng hợp các biện pháp làm thay đổi trạng thái của khối đá, nhằm mục đích tạo điều kiện cho công tác xúc bốc, vận tải, thải đá được tiến hành thuận lợi và đạt năng suất cao. Đất đá được chuẩn bị tốt thì sẽ làm tăng tuổi thọ của các thiết bị xúc bốc và vận tải. Việc chuẩn bị đất đá để xúc bốc có thể bằng nhiều phương pháp. Đối với điều kiện cụ thể về đất đá và thiết bị của mỏ Apatit Lào Cai thì việc chuẩn bị đất đá bằng phương pháp khoan nổ mìn là phù hợp. Các công tác chuẩn bị đất đá để xúc bốc được tiến hành theo các giai đoạn như: Khoan nổ mìn và các tác phụ trợ. 30 VII.1- Công tác khoan VII.1.1- Yêu cầu và hình thức của tác khoan nổ 1-Yêu cầu Đảm bảo đầy đủ khối lượng đất đá và quặng cho máy xúc làm việc. Mức độ đập vỡ phải tương đối đồng đều, kích thước đất đá phải tập trung tạo điều kiện cho máy xúc làm việc đạt năng suất cao, xúc chọn lọc tốt. Đảm bảo tốt các yêu cầu về điều kiện an toàn, đạt hiệu quả kinh tế. Trong tình hình khai thác hiện nay, chất lượng quặng được quan tâm là chủ yếu. Đặc biệt để giảm tổn thất và làm nghèo quặng nên yêu cầu về khoan nổ phải chặt chẽ và hợp lý. 2- Hình thức và tổ chức khoan nổ - Khoan nổ chọn lọc và xúc riêng từng phần. - Khoan nổ không chọn lọc và xúc chọn lọc. Khai trường đồi 1 Cam Đường 3 có vỉa quặng khá ổn định nên ta lựa chọn nổ mìn om là hợp lý. Khi nổ mìn om đất đá và quặng gần như giữ nguyên vị trí, ranh giới giữa quặng và đất đá với phương pháp nổ mìn om thì chỉ tiêu thuốc nổ nhỏ. Quặng và đất đá sau khi nổ mìn phải đảm bảo theo yêu cầu để phục vụ cho máy xúc đạt năng suất cao và đảm bảo điều kiện kinh tế. VII.1.2- Mức độ đập vỡ theo yêu cầu 1- Xác định đá quá cỡ theo thiết bị xúc bốc đã chọn Ta chọn thiết bị xúc bốc máy xúc thủy lực tay gàu ngược CAT-345B có đường kính cỡ hạt được xác định theo công thức m;E)8,075,0(d 3 cp ÷= Trong đó: E: Dung tích gầu xúc: CAT-345B có E = 2,4 m3 Vậy: m 1,071,00÷=÷= 3 cp 4,2)8,075,0(d 2- Xác định đá quá cỡ theo thiết bị vận tải CAT-725 m;V5,0d 3 cp = V: Dung tích thùng xe CAT-725 có V=14,3 m3 m 1,21== 3 cp 3,145,0d Kết hợp 2 điều kiện 1 và 2 ta chọn: dcp=1,00 m VII.2.3- Các thông số công nghệ cơ bản của công tác khoan 1- Máy khoan Căn cứ vào đặc điểm của vỉa quặng và đất đá vây quanh tại mỏ Apatit Lào Cai, do đất đá có độ cứng khác nhau, cho nên mỏ Apatit Lào Cai có nhiều loại máy khoan phù hợp với từng loại đất đá. Nhưng trong bản đồ án này chỉ chọn SBU-100G. Bảng VII.1- Thông số kỹ thuật của máy khoan STT Thông số kỹ thuật Đơn vị SBU-100G 1 Đường kính lỗ khoan mm 100÷105 2 Chiều sâu lỗ khoan mm 35 3 Hướng khoan so với phương thẳng đứng độ 0÷60 4 Tần số quay của choòng Vòng/ph 0÷60 5 Lực truyền cực đại KN 7,6 6 Bước truyền mm 1000 7 Đường kính cần khoan mm 89 31 8 Chiều dài cần khoan mm 900 9 Chi phí khí nén m3/ph 5÷6 10 Khối lượng máy Tấn 5 11 Công suất động cơ KW 4÷5 2- Năng suất máy khoan Qk= Vk.Tca.ηt; m/ca Trong đó: Vk: Tốc độ khoan của máy khoan; m/h Tca: Thời gian làm việc trong 1 ca Tca=8 h ηt: Hệ số sử dụng thời gian ηt = 0,7 - Tốc độ khoan của máy khoan SBU-100G theo “Giáo trình các quá trình sản xuất trên mỏ lộ thiên”- Trần Mạnh Xuân- trang 37. h/m; K.d.k.K n.W.6,0V f 2 k1 d k = Trong đó: W: Năng lượng đập của dụng cụ khoan W= 8 kN Vk: Tốc độ khoan; m/h nd: Số lần đập của đầu choòng khoan trong 1 phút nd=2000 lần K1: Hệ số phụ thuộc vào sự thay đổi của mức độ khoan K1=1 k: Sự thay đổi mức độ khó khoan k = 13 dk: Đường kính lỗ khoan dk= 10,5 cm Kf: Hệ số chú ý đến hình dạng đầu mũi khoan. Đầu khoan chữ thập Kf= 1,1 Vậy 1576 9600 1,1.5,10.13.1 2000.8.6,0V 2k == Vk=6,1 m/h Năng suất ca của máy khoan là Qk=6,1.8.0,7=34,2 m/ca Năng suất năm của máy khoan là Qn= 207.3.34,2 = 21443 m/năm VII.2.4- Số máy khoan cần thiết cho mỏ Số máy khoan cần thiết được xác định trên cơ sở năng suất sản lượng hàng năm của mỏ chiÕc;Q LK.N n = Qn: Năng suất năm của máy khoan Qn= 21443 m/năm L: Số mét máy khoan cần thực hiện trong một năm m; S VL tb = V: Khối lượng mỏ hàng năm V=168304 m3 Stb: Suất phá đá trung bình ( )[ ] m/m; L.n b.1nWH.aS 3 k ct tb −+ = a: Khoảng cách các lỗ khoan a= 4 m H: Chiều cao tầng H= 10 m Wct: Đường cản chân tầng Wct= 4 m n: Số hàng lỗ khoan n = 3 hàng 32 b: Khoảng cách giữa các hàng khoan b = 4 m Lk: Chiều sâu khoan Lk= 11 m ( )[ ] ( )[ ] m/m6,13 11.3 4.13410.4 L.n b.1nWH.aS 3 k ct tb = −+ = −+ = mL 12376 6,13 168304 == Thay các thông số vào ta có chiÕc 0,58 21443 123761,1.N == . Lấy N = 1 chiếc Ví công tác nổ mìn không thực hiện liên tục mà chỉ thực hiện cục bộ trong thời gian khi nổ min phá đá nên 1 máy không thể đáp ứng đủ yêu cầu khoan nổ trong thời gian ngắn nên ta chọn thêm 1 máy khoan SBU-100G để hoàn thành công tác khoan trong mỏ. Vậy: số máy khoan là 2 chiếc + Để phá đá quá cỡ, mô chân tầng và đá phong hoá lỏi ta dùng máy khoan tay PR-20 đường kính mũi khoan là 34 mm, chiều dài mũi khoan là 375 mm. VII.2.5- Tính toán máy nén khí Trên khai trường mỏ hiện tại đang sử dụng loại máy nén khí PR-10 là chủ yếu. Bảng VII.1- Đặc tính kỹ thuật máy nén khí PR-10 STT Thông số kỹ thuật Đơn vị Độ lớn 1 Năng suất làm việc m3/phút 5÷6 2 3 áp suất làm việc Công suất động cơ At kW 4÷5 40 4 Số vòi cùng lắp một lúc cái 4÷6 - Năng suất của máy nén khí cần sử dụng được tính theo công thức Q= n.k1.k2.q (m3/phút) n: Số búa làm việc đồng thời n = 2 k1: Hệ số làm việc đồng thời k1= 0,6 k2: Hệ số tổn thất khí nén k2=1,4 q: Lượng khí nén cần thiết cho một máy khoan q=5 m3/phút Vậy Q = 2.0,6.1,4.5 = 4,2 m3/phút Số lượng máy nén khí cần sử dụng: chiÕc;Q K.QN m = Trong đó: K: Hệ số sử dụng máy k = 1,1 Qm: Năng suất sử dụng máy Qm= 6 m3/phút chiÕc 1,54 6 1,1.8,4N == Vì vậy để phục vụ cho máy khoan SBU-100G hoạt động có hiệu quả ta sử dụng 2 máy nén khí là đủ. VII.2.6- Tổ chức công tác khoan trong mỏ Tổ chức công tác khoan phải đảm bảo hiệu quả cao nhất của máy khoan và an toàn cung với mối quan hệ chặt chẽ lẫn nhau giữa công tác khoan và các quá trình khác trên mỏ. Để đạt được yêu cầu trên thì công tác khoan được tổ chức theo khu vực và theo tuyến. Khi khoan các lỗ khoan hàng ngoài sát với mép tầng thì máy khoan phải được đặt thẳng góc với 33 mép tầng ngoài phạm vi của lăng trụ trượt lở, để đảm bảo an toàn thì máy khoan được di chuyển theo sơ đồ zich zắc. 4 a b 1 2 3 Hình VII.2- Sơ đồ tổ chức công tác khoan Hình VII.3- Máy khoan SBU-100G hoạt động trên khai trường VII.3- Thông số cơ bản cho khoan nổ mìn VII.3.1- Các thông số của mạng lưới khoan nổ 1- Chỉ tiêu thuốc nổ tính toán (q) Được xác định theo công thức 3 tn 5/2 cp k0 34 m/kg;K. d 5,0).d.d.10.3,36,0.(f..13,0q        +ρ= − (đã tính ở phần V.4.3) q= 0,36 kg/m3 2- Đường kính lỗ khoan (dk) Chọn đường kính lỗ khoan dk=0,105m và đảm bảo được điều kiện H=(70÷100).dk và tính chất cơ lý của đất đá. 3- Đường cản chân tầng (W) Đường cản chân tầng là khoảng cách từ tâm (hoặc trục) lượng thuốc đến mép dưới của gương (đến mặt tự do tại chân tầng) (đã tính ở phần V.4.3) W= 4,0 m 4- Khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan 34 Tiến hành khoan 3 hàng mìn, chọn mạng lỗ khoan là ô vuông, khoảng cách giữa các hàng và lỗ khoan được tính như sau: * Với máy khoan SBU-100G ta có: m aW = nên ta có a = m.W; m Trong đó : m = 1,0÷1,4 - Hệ số khoảng cách lấy m = 1,0 W = 4,0 m - Đường cản chân tầng. Vậy a = 1.4 = 4 m Vì mạng lỗ khoan là ô vuông nên khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan là b = a = 4 m 5- Số hàng lỗ khoan (n) Từ công thức A= Wct+(n-1).b ; m 1 b WA n ct + − =⇒ A: Chiều rộng khoảng khai thác A = 12 m Wct: Đường cản chân tầng Wct= 4,0 m b: Khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan b = 4 m 31 4 412 n =+ − =⇒ Lấy n = 3 hàng 6- Số lỗ khoan trong 1 hàng lç ; a LN t= Lt: Chiều dài tuyến công tác Lt = 73 m a: Khoảng cách các lỗ khoan a = 4 lç 4 73 a LN t 19=== 7- Tổng số lỗ khoan cả bãi mìn Nt = n.N; lỗ n: Số hàng mìn n =3 hàng N: Số lỗ khoan trong 1 hàng N =19 lỗ Nt= 3.19 = 57 lỗ 8- Chiều sâu khoan và chiều dài bua a- Chiều sâu khoan thêm (Lkt) Lkt = (5÷10).dk = 1 m b- Chiều dài bua (Lb) Chiều dài bua ảnh hưởng đến sự bay xa của đất đá khi nổ mìn, đến chiều rộng của đống đá và hiệu quả sử dụng năng lượng nổ để làm vỡ đất đá. Nếu tăng chiều dài của bua sẽ làm giảm được sự văng xa của đất đá và chiều rộng của đống đá, khi đó chiều dài của cột thuốc trong lỗ khoan sẽ giảm và dẫn đến phải thu hẹp mạng lưới lỗ khoan, chi phí khoan sẽ tăng lên vì vậy phải tính Lb hợp lý theo tính chất cơ lý của đất đá và theo điều kiện an toàn. - Chiều dài bua nhỏ nhất cần đảm bảo + Lb = (0,5 ÷ 0,75).W; m W: Đường cản chân tầng W = 4,0 m 35 Lb = (0,5 ÷ 0,75).4 =3,0 m + Lb = (20 ÷ 30).dk dk: Đường kính lỗ khoan Lb= (20 ÷ 30).0,105 =3,0 m Từ hai điều kiện trên ta thấy Lb=3,0 m là hợp lý c- Chiều dài lỗ khoan Sử dụng lỗ khoan nghiêng m2,12)110( 64sin 1)LH( sin 1L 0ktk =+=+β= VII.4- Tính lượng thuốc nổ VII.4.1- Lượng thuốc nổ trong lỗ khoan hàng đầu + Lượng thuốc nổ trong một lỗ khoan hàng đầu Q1= q.a.Wct.H = 0,36.4.4.10 = 57,6kg + Tổng lượng thuốc nổ trong lỗ khoan hàng đầu ∑Q1= N.Q1=19.57,6 =1095 kg N: Số lỗ khoan trong 1 hàng N = 19 lỗ VII.4.2- Lượng thuốc nổ trong lỗ khoan hàng sau + Lượng thuốc nổ trong một lỗ khoan Q2= k.q.a.b.H; kg k: hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp nổ mìn k=0,9÷1,2 lấy k=1,0 Q2=1,0.0,36.4.4.10 = 57,6 kg + Tổng lượng thuốc nổ trong lỗ khoan hàng sau ∑Q2=N.n. Q2 =19.2.57,6 = 2189 kg n: Số hàng lỗ khoan hàng sau n =2 hàng +Tổng lượng thuốc nổ trong một đợt nổ ∑Q= ∑Q1+∑Q2 = 1095 + 2189 = 3284 kg VII.4.3- Chiều cao cột thuốc thực tế 1- Khả năng chứa thuốc của một mét lỗ khoan (g) (Đã tính ở phần V.4.3) g =7,8 kg/m + Chiều cao cột thuốc hàng ngoài m g Q Ltt 3,78,7 6,571 1 === + Chiều cao cột thuốc hàng trong m g Q Ltt 3,78,7 6,572 2 === 2- Kiểm tra độ cao cột thuốc Lt < Lk- Lb =12,2-3 = 8,7 m Vậy chiều cao cột thuốc hàng trong và hàng ngoài đều thoả mãn điều kiện và lượng thuốc được nạp hết vào lỗ khoan đảm bảo không phụt bua. + Vậy ta có thể tăng chiều cao bua để giảm sự văng xa của đất đá Hàng ngoài: Lb=12,2-7,3 = 4,9 m Hàng trong: Lb=12,2-7,3 = 4,9 m 36 Wct c A-A A b H Lb Lkt Lt Lk A A b a Hình VII.2- Sơ đồ thông số lỗ khoan VII.5- Tính khối lượng đất đá nổ 1- Thể tích đất đá nổ ra của hàng khoan ngoài +Thể tích đất đá nổ ra của một lỗ khoan V1= a.Wct.H = 4.4.10 =160 m3 + Tổng tích đất đá nổ ra của cá lỗ khoan hàng ngoài ∑V1=n.V1=19.160 = 3040 m3 2- Thể tích đất đá nổ ra của lỗ khoan hàng trong - Thể tích đất đá nổ ra của một lỗ khoan hàng trong V2=a.b.H = 4.4.10 =160 m3 - Tổng thể tích đất đá nổ ra của các lỗ khoan hàng trong ∑V2=19.2.160 = 6080 m3 3- Tổng thể tích đất đá nổ ra trong một đợt nổ ∑V = ∑V1+∑V2= 3040 + 6080 = 9120 m3 VII.6- Phương pháp nổ mìn Tuỳ theo cấu trúc và lượng thuốc trong lỗ khoan và theo thời gian kích nổ các lượng thuốc mà có các phương pháp nổ như sau: + Nổ mìn tập trung tức thời + Nổ mìn vi sai + Nổ tơi đất đá + Nổ mìn với lượng thuốc phân đoạn + Nổ mìn với lượng thuốc liên tục + Nổ tạo biên... Mỗi phương pháp nổ mìn đều có những ưu nhược điểm riêng, qua đánh giá và phân tích thì đồ án lựa chọn phương pháp nổ mìn vi sai thì có những ưu điểm sau: với thời gian giãn cách tính bằng phần nghìn giây thì nó đảm bảo chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao hơn so với nổ tức thời vì khi nổ vi sai giữa các lỗ mìn và các hàng mìn phát nổ trước tạo các mặt tự do phụ cho phát nổ sau, tạo ra sự giao thoa của sóng ứng suất, tạo nên cường độ đập vỡ đất đá ỏ õ 37 tốt hơn. Do đó làm tăng tác dụng hữu ích năng lượng nổ dẫn đến đảm bảo được mức độ đập vỡ đất đá, khống chế được các thông số hình học của đống đá nổ mìn, tác động chấn động nhỏ, giảm chi phí thuốc nổ, chất lượng tạo nền tầng tốt. Thời gian dãn cách vi sai được xác định theo công thức t = k.W; ms Trong đó: k : Hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất đá k = 3 ÷ 6 W: Đường cản chân tầng W = 4 m Việc tính toán thời gian vi sai và lựa chọn sơ đồ vi sai thích hợp là một điều hết sức quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả nổ. Ta lựa chọn thời gian vi sai ∆t=25ms. Mạng nổ sử dụng là mạng ô vuông do mạng này có ưu điểm là có sự phân bố đồng đều năng lượng nổ trong khối đá và có khả năng mở rộng mạng lưới lỗ khoan hơn so với các mạng khác Hình VII.3- Sơ đồ mạng ô vuông với sơ đồ qua hàng, qua lỗ 1- Lỗ khoan, 2- Dây nổ N01,..., N04: Số hiệu kíp vi sai tương ứng với thời gian vi sai Hình VII.4 - Công tác nạp mìn trên khai trường VII.7- Thuốc nổ và phương tiện nổ Dùng AD-1 làm thuốc nổ chính Sử dụng phương tiện nổ: Kíp nổ số 8, kíp điện vi sai, dây cháy, dây nổ, dây điện. Sử dụng máy nổ mìn EXD Bảng VII.3- Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ AD-1 STT Thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Thành phần chế tạo (%) - Nitrat amon chịu nước % 82±1,5 38 - Trotyl C4H5(NO2)3 % 14±1,5 - Bột gỗ % 4±1,5 2 Thành phần kỹ thuật Độ ẩm % 0,3 Mật độ g/cm3 0,95±1,10 Tốc độ nổ km/giây 3,6±3,9 Sức nổ cm3 350± 360 Sức phá Mm 13±15 Khoảng cách truyền nổ cm 4 3 Thời hạn bảo đảm tháng 6 VII.8- Nổ mìn phá đá quá cỡ Tỷ lệ đá quá cỡ ảnh hưởng lớn đến năng suất của thiết bị xúc bốc, vận tải, san gạt. Khi kích thước cục đá vượt quá giới hạn cho phép có thể của thiết bị thì đó là cục đá quá cỡ. Theo mục VII.1.2 thì kích thước cục đá cho phép đối với 2 loại thiết bị được sử dụng trong đồ án d <1,0 m. + Đập vỡ lần hai đá quá cỡ Đập vỡ lần hai đá quá cỡ hiện nay có các phương pháp sau: Phương pháp nổ mìn, phương pháp cơ học, phương pháp vật lý điện. Nhưng hiện nay ở mỏ và Công ty Apatit Việt Nam chỉ dùng phương pháp nổ mìn để đập vỡ lần hai đá quá cỡ là nổ mìn đắp và nổ mìn lỗ khoan nhỏ. Nhưng do nổ mìn đắp thường không hiệu quả và gây mất an toàn khi nổ, do đó ở khai trường đồi 1 Cam Đường 3 thường sử dụng phương pháp nổ mìn lỗ khoan nhỏ. Nổ mìn lỗ khoan nhỏ: + Chiều sâu lỗ khoan: m .1,1;2 DL = D: Đường kính của cục đá quá cỡ, m + Chiều sâu cột thuốc m L; 4 1 3 1       ÷=tL + Chỉ tiêu thuốc nổ: q = (0,2 ÷ 0,5); kg/m3 + Phương tiện nổ: Dùng dây nổ kết hợp kíp số 8 và dây cháy chậm, dùng thuốc nổ AD-1. (b)(a) Hình VII.5- Sơ đồ nổ mìn sử lý đá quá cỡ a. Nổ mìn dùng lỗ khoan con. b. Nổ mìn ốp. Ghi chú: 1 - Đá quá cỡ. 2 - Kíp nổ số 8. 3 - Thuốc nổ AD-1. 4 - Bua bằng đất sét. 5 - Dây cháy chậm. 39 VII.9- Khoảng cách an toàn khi nổ mìn Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4586-1997- “Vật liệu nổ công nghiệp yêu cầu an toàn về bảo quản, vận chuyển và sử dụng” VII.9.1- Bán kính an toàn về sóng chấn động (Rc) m;Q.a.KR 3 cc = Kc: Hệ số phụ thuộc vào tính chất nền công trình cần bảo vệ Kc=3 a: hệ số phụ thuộc vào chỉ số tác dụng nổ a=1 Q: Tổng khối lượng thuốc nổ trong 1 đợt Q= 3284 kg mRc 453284.1.3 3 == VII.9.2- Bán kính an toàn về sóng đập không khí (Rb) Bán kính an toàn do sóng đập khôn khí phụ thuộc vào Kb + Đối với người ẩn nấp: mRb 2233284.15 3 == + Đố với người không ẩn nấp: mRb 4463284.30 3 == VII.9.3- Bán kính an toàn về đá văng Khoảng cách này phụ thuộc vào đường cản ngắn nhất + Bán kính an toàn do đá văng đối với người là: R ≥ 300m + Bán kính an toàn do đá văng đối với thiết bị là: R =150m Bảng VII.2- Tổng hợp thông số khoan nổ mìn, mạng ô vuông, f=10 STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Số lượng 1 Chiều cao tầng H m 10 2 Chiều dài lỗ khoan Lk m 12,2 3 Góc nghiêng sườn tầng α độ 60 4 Góc nghiêng thành lỗ khoan β độ 64 5 Đường cản chân tầng Wct m 4 6 Chiều sâu khoan thêm Lkt m 1 7 Chiều dài bua hàng đầu Lb1 m 4,9 8 Chiều dài bua hàng trong Lb2 m 4,9 9 Chiều cao cột thuốc hàng ngoài Ltt1 m 7,3 10 Chiều cao cột thuốc hàng trong Ltt2 m 7,3 11 Khoảng cách giữa các lỗ khoan a m 4 12 Khoảng cách giữa các hàng b m 4 13 Chiều dài bãi nổ L m 73 14 Chiều rộng bãi nổ B m 12 15 Số hàng lỗ khoan n hàng 3 16 Tổng số lỗ khoan trong 1 hàng N lỗ 19 17 Tổng số lỗ khoan cả bãi nổ Nt lỗ 57 18 Suất phá đá trung bình Stb m3/m 13,6 19 Chỉ tiêu thuốc nổ q kg/m3 0,36 20 Khối lượng thuốc trong lỗ khoan hàng đầu Q1 kg 57,6 21 Khối lượng thuốc trong lỗ khoan hàng trong Q2 kg 57,6 22 Tổng khối lượng thuốc hàng đầu ∑ Q1 kg 1095 23 Tổng khối lượng thuốc hàng trong ∑ Q2 kg 2189 24 Tổng thể tích đất đá nổ ra của hàng đầu ∑V1 m3 3040 25 Tổng thể tích đất đá nổ ra của hàng trong ∑V2 m3 6080 26 Thời gian vi sai t ms 25 40 Chương VIII Công tác xúc bốc VIII.1- Phương pháp xúc bốc và các thông số VIII.1.1- Lựa chọn thiết bị xúc bốc Trong dây truyền công nghệ khai thác mỏ lộ thiên công tác xúc bốc đóng vai trò quyết dịnh đến sản lượng hàng năm của mỏ. Khi xúc ở những gương xúc phức tạp yêu cầu khâu xúc phải đảm bảo chất lượng quăng khai thác. Tuy nhiên yếu tố trên còn phụ thuộc vào thế nằm của vỉa, cấu trúc của gương, phương pháp làm tơi đất đá và quặng các thông số của hệ thống kỹ thuật, độ ổn định tạm thời... Để làm giảm tổn thất và làm nghèo ta chọn hai phương án xúc chọn lọc 1- Xúc chọn lọc đơn giản Là kiểu xúc lấy riêng từng loại quặng khác nhau theo tuyến tầng và chiều rộng mà không phân theo chiều cao, dùng các loại khoảnh sau: a- Xúc theo khoảnh hẹp Xúc theo từng loại đất đá, quặng, chiều rộng mỗi khoảnh phụ thuộc vào chiều rộng nằm ngang từng loại quặng và đất đá. Năng suất máy xúc giảm từ 17÷22% so với xúc không chọn lọc, phương pháp xúc này phải dùng phương pháp nổ mìn om. Để đạt được hiệu quả thì phải xúc theo những thứ tự phù hợp với điều kiện của gương. b- Xúc chọn lọc theo tuyến Là lựa chọn xúc các khu vực có kiểu quặng xúc tách đất đá trước sau đó tiến hành xúc quặng. Trong trường hợp này năng suất máy xúc giảm từ 35÷40% so với xúc không chọn lọc. 2- Xúc chọn lọc phức tạp a- Làm sụt lở có điều khiển Là tạo hố tiếp nhận ở gương sau đó làm sụt lở có điều khiển và cho quặng chảy vào hố tiếp nhận b- Xúc riêng Xúc riêng từng loại quặng và đất đá, thứ tự xúc bốc quyết định phần lớn chất lượng quặng. 3- Lựa chọn phương án Như đã trình bày ở trên để nâng cao năng suất của máy xúc thì ta sử dụng phương pháp xúc theo khoảnh hẹp của phương án xúc chọn lọc đơn giản. Như vậy sẽ đảm bảo chất lượng quặng và giảm tổn thất quặng rất lớn. Bảng VIII.1- Đặc tính kỹ thuật của máy xúc STT Các chỉ tiêu Đơn vị CAT 345B 1 Dung tích gầu xúc m3 2,4 2 Chiều dài cần m 6,55 3 Chiều dài tay gầu m 2,5 4 Góc nghiêng của cần độ - 5 Bán kính xúc trên mức đặt máy m - 6 Bán kính xúc lớn nhất m - 7 Chiều cao xúc lớn nhất m - 8 Bán kính dỡ lớn nhất m - 9 Chiều cao dỡ lớn nhất m - 10 Bán kính quay thùng máy m - 11 Chiều rộng xích di chuyển m 0,75 41 12 Chiều cao ổ tựa cần m - 13 Khoảng cách giữa các trục quay m - 14 Máy xúc và ổ tựa m - 15 Trong lượng máy xúc Tấn 4,5 16 áp lực đè lên mặt đất kg/cm2 - 17 Vượt dốc độ - 18 Vận tốc di chuyển km/h 4,4 19 Công suất động cơ kW 239 20 Chu kỳ xúc theo hộ chiếu sec 15÷29 VIII.2- Năng suất của máy xúc Năng suất của máy xúc trước hết phụ thuộc vào chất lượng đống đá và yếu tố khác như: Hệ số xúc, hệ số sử dụng thời gian, chất lượng máy và trình độ vận hành của người công nhân. VIII.2.1- Tổ chức sản xuất trong năm Việc tổ chức công tác trên mỏ trong năm có tổng số ngày làm việc là 278 ngày. - Số ngày làm việc trong năm của thiết bị (278-60).0,95= 207 ngày Trong đó: 60: Số ngày ngừng làm việc để sửa chữa, 0,95: Hệ số xét đến tổn thất thời gian làm việc. VIII.2.2- Năng suất của máy xúc 1- Năng suất thực tế của máy xúc thuỷ lực CAT-345B ca/m;)tt(K.T .T.t.K.E.3600Q 3 cnre nd x + η = E: Dung tích gầu xúc E=2,4m3 Kd: Hệ số xúc đầy gầu Kd=0,7 tn: Thời gian máy xúc làm việc liên tục tại một vị trí đứng máy tn= 3600s T: Thời gian làm việc T=8h η: Hệ số sử dụng thời gian trong ca làm việc η=0,7 Te: Thời gian chu kỳ xúc Te= 25 s Kr: Hệ số nở rời của đất đá Kr= 1,5 tc: Thời gian máy di chuyển tới vị trí làm việc khác tc=600s 157500 121927680 )6003600(5,1.25 7,0.8.3600.7,0.4,2.3600 + =xQ Qx= 774 m3/ca Năng suất năm của máy xúc Qn= Qh.ngày làm việc Ngày làm việc của máy xúc lấy 207 ngày Qn=774.3.207= 480654 m3/năm 42 Hình VIII.2- Máy xúc CAT-345B thực hiện công tác xúc bốc VIII.3- Số máy xúc cần thiết để đảm bảo khối lượng mỏ VIII.3.1- Máy xúc thuỷ lực gầu ngược xúc chọn lọc quặng 2 kQ AN n m . 1 1 = ; chiếc A: Khối lượng quặng 2 trong 1 năm của mỏ Aq= 29693 m3/năm + Xúc quặng 2 Aq2= 29693 m3/năm 07,01,1. 480654 29693 2 ==N chiếc Lấy N1=1chiếc. VIII.3.2- Máy xúc thuỷ lực gầu ngược xúc đất đá kQ AN n m . 1 1 = ; chiếc A: Khối lượng đất đá trong 1 năm của mỏ Ađ= 224619 m3/năm 51,01,1. 480654 224619 2 ==N chiếc Lấy N2=1chiếc. Vậy ta chọn 2 máy xúc thủy lực gầu ngược Cat 345B để xúc bốc chọn lọc quặng và đất đá. VIII.4- Hộ chiếu xúc Dựa vào các thông số của hệ thống khai thác và các loại thiết bị xúc bốc để lập hộ chiếu. Để đảm bảo xúc hết khối lượng mỏ ta phải lập các hộ chiếu xúc khác nhau cho từng tầng, từng khu vực và trong mỗi hộ chiếu thì sử dụng sơ đồ khác nhau. VIII.5- Tổ chức công tác xúc trên mỏ Việc xúc bốc các loại quặng và đất đá thải lên các ôtô tự đổ được thực hiện nhờ máy xúc thủy lực gầu ngược CAT-345B. Trên khai trường máy xúc thuỷ lực gầu ngược có vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng quặng khai thác, giảm tổn thất và làm nghèo quặng nhất là đối với quặng 2. VIII.6- Xúc đất đá sử dụng gương bên hông với giải khấu dọc Phương pháp này dùng cho máy xúc thủy lực gầu ngược Cat 345B.ưu điểm của gương xúc này là đảm bảo được năng suất của máy xúc do chiều rộng đống đá nổ mìn lớn. Do đó rút ngắn được thời gian là chu kỳ xúc đồng thời sơ đồ này đảm bảo sự bằng phẳng của gương xúc là tốt nhất. Chính vì vậy việc lựa chọn gương xúc này là hợp lý nhất. 43 VIII.7- Sơ đồ máy xúc với gương dưới mức máy đứng Phương pháp này dùng máy xúc thuỷ lực gầu ngược. Bố trí máy xúc thuỷ lực gầu ngược phía vách vỉa và khấu quặng. Máy xúc thủy lực gầu ngược CAT-345B đứng ngay trên đống đá hoặc quặng 2 đã được làm tơi sơ bộ bằng phương pháp khoan nổ mìn để xúc quặng và chất vào ôtô CAT-725. Máy xúc thuỷ lực gầu ngược có thể làm việc với các sơ đồ sau: - Xúc ở dưới và chất vào ôtô đặt ở mức máy đứng. - Xúc ở dưới và chất vào ôtô đặt ở tầng dưới. - Xúc ở dưới và chất vào ôtô đặt ở tầng cao hơn mức máy đứng. Phương án này được đánh giá là hợp lý đặc biệt trong khai thác các vỉa quặng mỏng (<1 m) và để tránh tổn thất và làm nghèo quặng đối với quặng 2. CAT 725 CAT-345B Bảng VIII.2- Thông số kỹ thuật xúc STT Thông số kỹ thuật Ký hiệu Đơn vị Độ lớn 1 Chiều cao tầng H m 10 2 Năng suất máy xúc thuỷ lực Qx m3/năm 480654 3 Chiều rộng đống đá nổ mìn Bd m 26,1 4 Chiều rộng mặt tầng công tác Bmin m 41 5 Chiều rộng phần ngoài đống đá X m 14,1 6 Góc nghiêng bờ công tác ϕ độ 13 7 Góc nghiêng bờ kết thúc β độ 30 HìnhVIII.4- Sơ đồ phối hợp giữa máy xúc CAT-345B và ôtô CAT-725 1- Máy xúc CAT- 345B 2- Ôtô CAT- 725 44 8 Chiều rộng hào B m 12 9 Độ dốc hào I % 8 10 Chiều dài tuyến L m 400 Chương IX Công tác vận tải IX.1- Hình thức vận tải và thiết bị vận tải IX.1.1- Lựa chọn hình thức vận tải 1- Hình thức vận tải Vận tải là một khâu quan trọng trong dây truyền công nghệ khai thác mỏ, nội dung chủ yếu là vận chuyển đất đá bóc ra bãi thải và khoáng sản có ích từ gương khai thác đến các trạm tiếp nhận trên mặt đất. Do vậy việc lựa chọn có các yêu cầu cơ bản sau: - Cung độ vận tải nhỏ nhất nếu có thể. - Tạo nên đường vận tải (nếu có thể) - Sử dụng ít hình thức vận tải, ít kiểu phương tiện để dễ thay thế sửa chữa. - Dung tích và độ bền của phương tiện vận tải phải phù hợp với công suất của thiết bị xúc bốc, tính chất cơ lý của đất đá. - Hình thức vận tải chắc chắn, giờ chết của thiết bị ít, an toàn cao nhất và chi phí là nhỏ nhất. Xét điều kiện địa hình của mỏ Apatit Lào Cai ta thấy địa hình hầu hết là núi cao, diện tích khai trường nhỏ và thường ở các đỉnh, sườn núi lên ta chọn hình thức vận tải ôtô là tự đổ. 2- Chọn thiết bị vận tải và sử dụng Thiết bị vận tải sử dụng là ôtô CAT-725 để vận tải khoáng sản và đất đá. Nếu γ> O O V Q thì lấy dung tích thùng xe làm quy định để chở đất đá và quặng Nếu γ< O O V Q thì lấy tải trọng ôtô làm quy định để chở đất đá và quặng. Chở đất đá và quặng 3: 22,730 tấn/14,3m3=1,59<2,4 (lấy dung trọng của đất đá và quặng 3 trung bình là γ=2,4) chọn tải trọng xe là 23 tấn. Quy ra nguyên khối là 9,4 m3 Chở quặng 1 và 2: 22,730/14,3=1,59<2,6 (lấy dung trọng của quặng 1 và quặng 2 trung bình là γ=2,6) chọn tải trọng xe là 23 tấn. Quy ra nguyên khối tức là 8,8 m3 Bảng IX.1- Đặc tính kỹ thuật xe ôtô CAT-725 STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Tải trọng kg 23000 2 Tự trọng kg 23590 3 Vận tốc lớn nhất khi chở hàng km/h 51,3 4 Chiều dài mm 9920 5 Chiều rộng mm 3138 6 Chiều cao mm 3436 7 Góc quay đầu với thân máy độ 45 8 Bán kính vòng nhỏ nhất mm 7254 9 Công suất động cơ KW 230 45 Hình IX.1- Đặc tính sơ bộ xe CAT-725 IX.1.2- Các tuyến đường ôtô trong biên giới mỏ 1- Đường tạm thời Do phương pháp mở vỉa mà mọi tuyến đường vận tải trong biên giới mỏ đều là đường tạm thời, đường ôtô vận tải có dạng lượn vòng men theo sườn núi từ độ cao +90m đến +150m trong quá trình khai thác mỏ xuống sâu, nên trục đường dần dần bị mất đi hoặc thay đổi và dài ra. 2- Đường cố định Tuyến đường này nằm giao với ngã tư Làng Dạ. Do vậy nó nằm ngoài biên giới mỏ. IX.1.3- Tính toán năng suất ôtô - Theo “Thiết kế mỏ lộ thiên”- PGS.TS Hồ Sỹ Giao trang 245 thì năng suất ca làm việc của ôtô là e t o T .T.k.qQ η= ; t/ca q: tải trọng ôtô q=23000 kg kt: Hệ số sử dụng tải trọng của ôtô kt=0,9 T: Thời gian ca làm việc T=8 h η: Hệ số sử dụng ca làm việc η=0,7 Te: Thời gian chu kỳ chạy xe ( ) h;tttt 60 1T medxe +++= tx: Thời gian xúc đầy thùng xe tx=1 phút td: Thời gian dỡ tải td=2 phút te: Thời gian xe chạy 450 46 ; v L v L60t k k e e e       += phút Le, Lk: Đoạn đường xe chạy có tải và không tải Le= Lk= 1 km ve: Tốc độ xe chạy có tải ve=20 km/h vk: Tốc độ xe chạy không tải vk=30 km/h 5 30 1 20 160t e =      += phút tm: Thời gian manơ (ngừng) ở 2 đầu nhận và dỡ tải tm=2 phút Thời gian chu kỳ chạy xe ( ) h0,162521 60 1Te =+++= Số chuyến ôtô làm việc trong 1 ca e e T .T n η = ; chuyến T: Thời gian ca làm việc T = 8 h η: Hệ số sử dụng thời gian η = 0,7 35 16,0 7,0.8 n e == chuyến Vậy năng suất ca làm việc của ôtô là 886 16,0 7,0.8.1,1.23Q o == t/ca + Năng suất ôtô chở quặng 1 và 2 với γ =2,6 Năng suất ca ca/m340 6,2 886Q 3 o == Năng suất ngày /ngµy1020m340.3Q 3 no ==g Năng suất năm /n¨mm21020.207Q 3no 11140== + Năng suất ôtô chở quặng 3 và đất đá với γ = 2,4 camQo /3704,2 886 3 == Năng suất ngày /ngµym1110.33Q 3no == 70g Năng suất năm /n¨mm.2071Q 3no 229770110 == IX.1.4- Tính số ôtô phục vụ cho mỏ Để tính số lượng ôtô cần thiết của mỏ ta phải dựa vào khối lượng hàng năm của mỏ và năng suất năm của ôtô 1- Số ôtô phục vụ cho máy xúc thuỷ lực CAT-345B a- Số ôtô chở quặng 2 o x o Q QN =1 .kdt Kdt: hệ số dự trữ.kdt= 1,5 47 Qn: Khối lượng quặng 2 phải thực hiện trong 1 năm: Qn= 29693 m3/năm Qo: Năng suất thực tế của ôtô chở quặng 2 Qo=213180 m3/năm ( Vì quặng nặng nên ta nhân với hệ số k= 0,9) 0,21 213180 29693No1 == dtK. . Chọn 1 chiếc b- Số ôtô chở đất đá và quặng 3 o x o Q QN =2 .kdt Kdt: hệ số dự trữ.kdt= 1,5 Qn: Khối lượng đất đá phải thực hiện trong 1 năm: Qn= 224619 m3/năm Qo: Năng suất thực tế của ôtô chở đất đá: Qo= 292182 m3/năm ( Vì đất đá nhẹ nên ta nhân với hệ số k= 1,2) 1.2 292182 224619No2 == dtK. . Chọn 2 chiếc Vậy số ôtô phục vụ cho mỏ: N= Nds1+Nds2 + z; chiếc Với: z là số ôtô dự phòng cho công tác chở quặng + đất đá để công tác vận tảI đạt năng suất tốt nhất. Z = 1 +1 =2 chiếc Vậy số ôtô cho toàn mỏ sẽ là: N =1 + 2 + 2 = 5 chiếc Hình IX.2- Công tác vận chuyển đất đá của ôtô CAT-725 trên khai trường IX.2- Thiết kế đường vận tải Tuyến đường vận tải phải đảm bảo cho xe chạy trên đường an toàn với tải trọng và tốc độ cho phép, chi phí đường nhỏ. IX.2.1- Đường cố định Đây là tuyến đường nằm ngoài biên giới mỏ. IX.2.2- Đường tạm thời Do phương pháp mở vỉa mà mọi tuyến đường vận tải trong biên giới mỏ đều là đường tạm thời, đường ôtô vận tải đầu tiên có dạng lượn vòng men theo sườn núi. Từ độ cao +150 đến +90 cũng là đường tạm thời vì trong quá trình khai thác mỏ xuống sâu dần, nên trục đường dần bị mất đi, thay đổi và dài ra. Vì vùng mỏ chịu ảnh hưởng bởi điều kiện nhiệt đới 48 gió mùa nhiều gây sạt lở và là tuyến đường nằm trên sườn núi dốc, nên để đảm bảo cho công tác vận tải được an toàn thì kết cấu mặt đường phải được thiết kế phần giữa đường nhô cao để thoải ra hai bên và phía trong sườn núi ta đào rãnh thoát nước còn phía ngoài phải làm đê chắn và tự chảy. Do tuyến đường thường xuyên bị ẩm ướt lầy lội nên để đảm bảo điều kiện bám dính của xe và mặt đường thì đường phải được gia cố theo sơ đồ sau: Lí p mÆt ®uêng ®¸ d¨m 4x6 dµy 15cm Lí p mãng vµ nÒn b»ng KS6 dµy 25cm Lí p ®Êt tù nhiªn Chi tiÕt ®ª ch¾n Chi tiÕt r· nh Hình IX.2- Sơ đồ kết cấu mặt đường Ngoài ra đường vận tải phải có đủ yêu cầu sau: Lề đường rộng 1m, phía trong sườn núi phải có rãnh thoát nước sâu 0,7m, rãnh có bờ bảo vệ rộng 0,5m. Đai bảo vệ rộng 1,5m, cao 1,0m. Cứ cách 50m thì lại có cống thoát nước, phía ngoài chừa lề đường là 1m, từ đai bảo vệ đến bờ taluy rộng 1m. Để đảm bảo khả năng leo dốc an toàn cho thiết bị. Độ dốc khống chế của đường là 8%. Nơi nguy hiểm đoạn đường vòng độ dốc dọc cho phép là 6%. IX.2.3- Độ dốc khống chế của đường Lấy i= 8%. Siêu cao in=(2÷5)% IX.2.4- Bán kính cong của đường R=18,5m được xác định tại mục “IV.2.4- Bán kính vòng của đường hào” IX.3- Năng lực thông qua và năng lực vận tải IX.3.1- Năng lực thông qua của tuyến đường Khả năng thông qua của tuyến đường xác định theo công thức )h/xe(; L k.n.V.1000N 0 = Trong đó: V: Vận tốc trung bình của xe V=25 km/h n: Số làn xe chạy n = 2 k: Hệ số điều hoà k = 0,6 L0: Khoảng cách giữa 2 xe chạy cùng chiều L0= 60 m 49 Vậy )/(500 60 6,0.2.25.1000 hxeN == IX.3.2- Năng lực vận tải Năng lực vận tải của đường là khối lượng đất đá hoặc quặng được chuyên chở trên đường trong một đơn vị thời gian W=N.V; m3/h. Trong đó: V: Khối lượng đất đá thực tế được chuyên chở trên một chuyến xe lấy V=8,8 m3 W=N.V=500.8,8=4400 m3/h. Chương X Công tác thải đá và quặng 3 X.1- Công tác thải đá và quặng 3 và phương pháp thải X.1.1- Vị trí bải thải đá và quặng 3 Vị trí bãi thải phải đảm bảo yêu cầu: + Bãi thải phải chứa hết đống đá và quặng 3 trong biên giới mỏ. + Cung độ vận chuyển từ khai trường ra bãi thải ngắn. + Bãi thải đủ rộng để ôtô và máy gạt làm việc được nhịp nhàng. + Bãi thải không nằm trên vỉa khoáng sản có ích. + Bãi thải không gây ô nhiểm môi trường, không ảnh hưởng đến môi sinh trong khu vực. Vị trí bãi thải đá nằm ở phía Đông Nam của khai trường X.1.2- Phương pháp thải đá: 1- phương pháp thải đá Dùng ôtô tự lật CAT-725, kết hợp với máy gạt, đất đá đổ thải theo hình rẻ quạt, ôtô vận chuyển từ khai trường đến đổ trực tiếp xuống sườn bãi. Khi thời tiết xấu nhiều sương mù, ban đêm ôtô dừng cách đê chắn an toàn tối thiểu 3m, dỡ tải 1/3 khối lượng trên xe xuống sườn bãi, số còn lại sẽ đổ trên mặt bãi và dùng máy ủi T-130 gạt xuống sườn bãi. Chiều cao dỡ tải không lớn hơn 40 m. Chân phía tây nam bãi thải ta tiến hành đắp đê bằng đá ngăn không cho đất đá tràn ra khu vục dân sinh tiếp giáp chân bãi. Chiều rộng chân đê:10m Chiều rộng mặt đê:5m - Bãi thải mức +100 được chia làm 2 phân tầng thải: + Phân tầng thứ nhất: Đổ thải từ mức +130 xuống +100 chiều cao 30m Dung tích chứa V1=917000m3 Sau khi đổ thải xong phân tầng thứ nhất ở mức +130, tiến hành đổ thải phân tầng thứ 2 + Phân tầng thứ hai: Đổ thải từ mức +150xuống +130 chiều cao 20 m. Dung tích chứa V2=342.000m3. Trên bề mặt bãi thải, cần phải có gờ đất đá, đóng vai trò tường chắn dọc trên toàn bộ tuyến thải. Các kích thước của gờ chắn như sau: - Chiều cao: ≥ 0,8m. - Chiều rộng: ≥ 1,5m. Bề mặt bãi thải có độ dốc ≥ 3%, hướng từ mép trên sườn bãi thải dốc vào phía trong bãi thải. Chỗ tiếp giáp sườn núi đào rãnh thoát nước có độ dốc ≥ 3%. 2- Phương pháp tận dụng quặng 3 Quặng 3 sẽ được đưa về nhà máy tuyển cam đường và ga 2 để làm nguyên liệu sản xuất phân bón trong nước. 50 X.2- Bảo vệ trượt lở khu vực chân bãi thải X.2.1- Khu vực dân cư thôn sơn lầu Để ngăn chăn bùn đất, từ bãi thải chảy xuống khu vực dân cư thôn sơn lầu xã cam đường. Gần sát chân bãi thải tổ chức đắp đập đất và đá chắn số 1 phía chân bãi thải. Các thông số kỹ thuật của đập số 1 với kích thước như sau: - Chiều rộng trên mặt: 10m - Chiều rộng chân đập: 5m - Chiều cao chân đập trung bình: 10 ÷13m. - Chiều dài đập 280m. Khối lượng đất đá đắp đập :25200m3 Đập được đắp trực tiếp bằng đá thải của khai trường tạo điều kiện cho nước ngấm qua khi mương thoát nước phía chân bãi thải bị tắc. X.3- Các thông số bãi thải X.3.1- Các thông số bãi thải 1- Độ dốc sườn thải: Theo điều kiện ổn định tự nhiên của đất đá ta chọn sườn dốc bãi thải từ γt=30÷450. 2- Độ dốc bề mặt: Để công tác thoát nước được tốt và an toàn cho thiết bị vận tải thì bề mặt bãi thải phải nghiêng về phía trong bãi từ 1÷3%. 3- Kích thước đê chắn an toàn: Để ôtô vào đổ tải an toàn thì khi làm việc phải xây dựng bờ chắn dọc theo chu vi bãi thải để tránh hiện tượng sụt lở khi ôtô vào đổ thải. Kinh nghiệm thực tế cho thấy cần phải xây dựng đê chắn có kích thước: Chiều rộng 1,0 ÷1,5m; chiều cao 0,5 ÷0,8 m thì phải đảm bảo an toàn cho ôtô CAT-725 vào đổ tải. X.3.2- Số chuyến ôtô thải đá trong một ca chuyÕn/ca; V .NQN 0 xt = Nx: Số máy xúc làm việc trong một ca Nx=1 chiếc Qt: Khối lượng đất đá thải trong một ca, theo bảng tính trữ lượng đất đá thải ra trong một ca là 934 m3/ca V0: Dung tích thùng xe chở quặng 3 d o m8,8 6,2 23QV == γ = Q: Tải trọng xe Q = 23 tấn. γd: Dung trọng đất đá γd = 2,6 chuyÕn/ca 8,8 934.1N 107== X.3.3- Số ôtô dỡ tải đồng thời chiÕc; 60.T.n TNN d «t« = T: Thời gian 1 ca T = 8h n: Hệ số sử dụng thời gian n = 0,7 Td: Thời gian dỡ và quay đầu Td =2 phút 1chiÕc 60.8.0,7 2N «t« == 107 X.3.4- Chiều dài tuyến thải m; n QL tt = 51 Trong đó: Qt: Khối lượng đất đá thải trong 1 ngày đêm Qt=2802 m3/ng.đ n: Khả năng tiếp nhận của bãi thải trên 1 m chiều dài m; D k.V n 0= V0: Dung tích đất đá trên xe V0 = 8,8m3 (nguyên khối) k: Hệ số nở rời k =1,6 D: Chiều rộng thùng xe D =2,8m mn 03,5 8,2 6,1.8,8 == Vậy chiều dài tuyến thải là mLt 55703,5 2802 == X.4 - Thiết bị gạt Chọn máy gạt T-130 Bảng X.1- Đặc tính kỹ thuật máy gạt T-130 STT Thông số kỹ thuật Đơn vị Độ lớn 1 Công suất động cơ kW 135 2 Máy kéo cơ sở T-130 3 Kiểu bàn gạt Vạn năng 4 Chiều dài bàn gạt mm 3940 5 Độ nâng cao nhất của bàn gạt mm 1050 6 Chiều cao bàn gạt mm 1000 7 Góc cắt độ 50÷60 8 Độ ngập lớn nhất của bàn gạt mm 275 9 Góc dịch chuyển ngang độ 4 10 Trọng lượng máy Tấn 13,4 X.4.1- Năng suất máy gạt T-130 Theo “Thiết kế mỏ lộ thiên”- PGS.TS Hồ Sỹ Giao. Tính trong phạm vi nhất định L < 60 m thì năng suất máy gạt được tính theo công thức: h/m; K.T K.V.3600Q 3 re 1d = Trong đó : Vd: Khối lượng đá trong lăng trụ gạt theo tính toán, phụ thuộc vào công suất máy ủi Vd=5,5 m3 K1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc và chiều dài quãng đường vận chuyển đá K1=0,37 Te: Thời gian chu kỳ làm việc của máy ủi s;t v ll v l v lT p k cx c c x x c + + ++= lx: Chiều dài khu vực xúc lx=30m vx: vận tốc khi xúc vx=0,22m/s lc: Chiều dài dịch chuyển đất đá lc=30m vc: Vận tốc khi dịch chuyển đất đá vc=0,67m/s vk: vận tốc quay trở lại vk=1,1m/s tp: Thời gian thay đổi tốc độ và hạ lưỡ