Tình hình chung của vùng mỏ và các đặc điểm địa chất của khoáng sàng

Lời nói đầu Năng lượng là nhu cầu không thể thiếu của bất cứ quốc gia nào trên thế giới. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật công nghệ, đòi hỏi nhu cầu về năng lượng lượng cao và cần thiết, trong đó than là nguồn năng lượng quan trọng cung cấp cho công nghiệp, tiêu dùng và xuất khẩu. Mặc dù con người cố gắng tìm các nguồn năng lượng mới nhưng vẫn không đáp ứng được nhu cầu năng lượng của ngành công nghiệp. Vì thế con người đã biết từ lâu trong khi vẫn phải tích cực tìm kiếm các nguồn năng lượng mới. Để đạt được yêu cầu về khối lượng, chất lượng than đòi hỏi phải áp dụng khoa học kỹ thuật, công nghệ để khai thác có hiệu quả cao. Vì vậy công tác thiết kế khai thác luôn gắn liền với thực tế khai thác. Sau 5 năm học tập tại trường Đại học Mỏ Địa Chất với 3 năm chuyên ngành khai thác lộ thiên, bước đầu tôi đã làm quen với công tác thiết kế. Vừa qua tôi đã được cử về mỏ than Cao Sơn – Cẩm Phả - Quảng Ninh để thực tập tốt nghiệp với đề tài Phần chung: Thiết kế sơ bộ khu Đông Cao Sơn Phần chuyên đề: Đánh giá tác động môi trường mỏ than Cao Sơn Qua thời gian thực tập và viết đồ án tốt nghiệp, đến nay bản đồ án đã hoàn thành. Trong quá trình làm đồ án, tôi đã được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hồ Sỹ Giao, các thầy cô giáo trong bộ môn, các cán bộ nhân viên mỏ than Cao Sơn và các bạn đồng nghiệp Tuy bản thân có cố gắng tìm tòi, học hỏi song do lần đầu làm quen với công tác thiết kế và trình độ còn hạn chế nên bản đồ án này sẽ không tránh được những sai sót. Rất mong được sự ân cần chỉ bào của các thầy cô giáo trong bộ môn và những ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn khai thác lộ thiên và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này. Hà Nội ngày 14 tháng 06 năm 2010 Sinh viên: Phạm Minh Tiến  Chương I Tình hình chung của vùng mỏ Và các đặc điểm địa chất của khoáng sàng I.1 tình hình chung của vùng mỏ: I.1.1: Vị trí địa lý: Khu Đông Cao Sơn cách trung tâm thị xã Cẩm Phả khoảng 12 km về phía Đông Bắc, là một phân khu khai thác lộ thiên thuộc khu vực Cao Sơn (mỏ than Cao Sơn) Phía đông và phía Bắc của khu tiếp giáp bãi thải Đông Cao Sơn và mỏ than Cọc Sáu Phía Tây tiếp giáp công trường Tây Cao Sơn đang khai thác . Phía Nam giáp mỏ than Đèo Nai. Chiều dài khu vực khoảng 1.4 km, rộng từ 1.1-1.3 km , diện tích khoảng 1.5 km2 , trong giới hạn toạ độ : X= 26.880 - 28300 Y= 427900 - 429250 Z= Từ Lộ vỉa - 80m ( Theo quyết định số: 1682/QĐ-KHĐT ngày 10/8/1998 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ), có bản đồ ranh giới kèm theo. Phía Nam là đứt gãy AA’ Phía Đông-Bắc là đứt gãy LL’ Phía Tây là T XIIIA I.1.2: Hệ thống giao thông: 1: Đường bộ : Theo hai đường vào khu Đông Cao Sơn . a. Từ thị xã Cẩm Phả đi Cửa Ông theo đường quốc lộ số 18, qua Mông Dương vào mỏ Cao Sơn , đi qua khu Tây Cao Sơn đến khu Đông Cao Sơn , chiều dài khoảng 20 km. b. Từ đường quốc lộ số 18 đi qua khai trường mỏ than Cọc Sáu đến khu Đông Cao Sơn, đây là đường liên lạc chính chở công nhân đi làm,vận chyuển nguyên, nhiên, vật liệu , than đã sàng tuyển đi Cảng mỏ , than từ khu Đông Cao Sơn đến Máng ga mỏ than Cọc sáu đẻ kéo bằng đường sắt đi Cửa Ông , chiều dài tuyến đường khoảng 10km. 2: Đường sắt: Từ khu Đông Cao Sơn dùng ô tô chở than đến Máng ga Cao sơn . Từ đây vận tải trung chuyển bằng đường sắt đi Cửa Ông. I.1.3: Điều kiện khí hậu : Địa hình khu mỏ nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa , có các đặc điểm của khí hậu vùng núi Đông Bắc, chia thành hai mùa rõ rệt : mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Mưa thường lớn nhất vào tháng 7, 8 hàng năm. Sau đây là các thông số đáng lưu ý về lượng mưa. Vũ lượng lớn nhất trong ngày là 258,6mm (ngày 11/7/1960) Vũ lượng lớn nhất trong tháng là 1089,3mm (tháng 8/1968) Vũ lượng lớn nhất trong mùa mưa cuả năm mưa là 2850,8mm (1960). Số ngày mưa nhiều nhất trong mùa mưa là 103 ngày (1960). Vũ lượng lớn nhất trong một năm là 3076mm (năm 1966). Số ngày mưa nhiều nhất trong 1 năm là 151 ngày Do ảnh hưởng của núi cao phía Nam ngăn cách nên khu mỏ có đặc tính của khí hậu miền núi ven biển. Mùa đông thường có sương mù , mùa hè có mưa đột ngột . Vũ lượng mưa hàng năm thay đổi từ : 1106.68- 2834.7mm , lượng mưa phân bố hàng tháng không đều : tháng7,8 lượng mưa lớn từ 781.6- 1165 mm, tháng 12,1 lượng mưa còn 1.3-5 mm. I.2 Đặc điểm địa chất khoáng sàng : I.2.1 Đặc điểm địa chất của khoáng sàng : I.2.1.1: Điều kiện sản trạng của vỉa khoáng sản: - Đặc điểm các vỉa than : Trong khoáng sàng Cao Sơn , các chùm vỉa 13,14 bị phân nhánh mạnh ở phía Tây hình thành các vỉa 13-1,13-2,14-2,14-4,14-5,14-5a . Trong khu vực Đông Cao Sơn có vỉa 14-5 và 13-1 .Khoảng cách giữa hai vỉa từ 40-80m. + Vỉa 14-5: Nằm trong diện tích khu Đông Cao Sơn, có 66 lỗ khoan thăm dò cắt qua . Lộ vỉa 14-5 thể hiện đầy đủ ở cánh Đông , cánh Bắc, cánh Tây (Tây Cao Sơn). Vỉa 14-5: Vỉa có diện tích phân bố rộng, chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,79m (LK.K22) đến 41,41m (LK.2573), trung bình 11,16m. Chiều dày riêng than đổi từ 0,79m (LK.K22) đến 33,68m (LK.2573), trung bình 9,68m. Đá kẹp trong vỉa có từ 1á11 lớp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m á 17,76m (LK2573), trung bình 1,48m. Độ dốc vỉa từ 60 á 700, trung bình 260 Hệ số chứa than trung bình 89%.Khảo sát ở 66 lỗ khoan thăm dò cắt vỉa sử dụng để tính trữ lượng cho thấy chiều dày than T1 như sau: - 1 lỗ khoan có chiều dày < 1m : chiếm 1,5 % - 37 lỗ khoan có chiều dày từ 10-26m: chiếm 56 % - 20 lỗ khoan có chiều dày từ 5-1 : chiếm 30,3 % - 8 lỗ khoan có chiều dày từ 1-5m : chiếm 12,2 % Than T2 có ở 34 lỗ khoan làm tăng chiều dày tính trữ lượng lên 5,5% Đất dá kẹp : Khảo sát trong 64 lỗ khoan có: - 9 lỗ khoan cắt vỉa không có đá kẹp : Chiếm 14% - 10 lỗ khoan cắt vỉa không có đá kẹp : Chiếm 15,6% - 45 lỗ khoan cắt vỉa có từ 1-4 lớp đá kẹp : Chiếm 70,4%. Số lớp đá kẹp trung bình 2,67 lớp/1 điểm cắt vỉa : Trong đó loại > 1m là 0,58 lớp /1điểm cắt vỉa , loại < 1m là 2,09 lớp /1 điểm cắt vỉa . Vỉa 14-5 có cấu tạo tương đối phức tạp, , số lớp than trung bình là 3,7 lớp/ 1 điểm cắt vỉa, lớn nhất 9 lớp /1 điểm cắt vỉa. Chiều dày đá kẹp trung bình cho 1 điểm cắt vỉa toàn bộ là 1,93 m / 1 điểm cắt vỉa , trong đó: - Loại < 1m trung bình là : 0,93m/1 điểm cắt vỉa. - Loại < 0,5m trung bình là : 0,28m/1 điểm cắt vỉa. - Loại < 0,2m trung bình là : 0,08m/1 điểm cắt vỉa. Thành phần đá kẹp: Thành phần lớp đá kẹp đa số là sét kết, đôi khi là những lớp bột kết hạt mịn,đá kẹp phân bố trong vỉa tương đối đều của toàn khu, phổ biến gặp vỉa có 2-4 lớp đá kẹp, độ dốc vỉa trung bình 210 , chủ yếu từ 15-300 . Độ tro trung bình cân than T1 là 11,75%, than T2 là 49,27% , đá kẹp là 82,66% và 73,36%( sét kết). Tỷ trọng trung bình của than T1 là: 1,44g/cm3 than T2 là: 1,85g/cm3 , đá kẹp là: 2,46 g/cm3 ( bột kết) và 2,2g/cm3 (sét kết). + Vỉa 14-2: Phần lớn diện tích phân bố ở khu Tây Cao Sơn ( Phía Tây T-XIIIA ) , phía Đông Cao Sơn ( theo báo cáo TDBS 1986 ) chỉ tồn tại một diện tích hẹp ở phía Nam T-XIIIA và T-XIIIB có 5 lỗ khoan cắt qua với chiều dày tổng quát trung bình 3,93 m , độ dốc trung bình cân than T1 là12%, than T2 là: 48%, đá kẹp là69,6% (sét kết ) Tỷ trọng trung bình than T1 là: 1,46g/cm3 ,than T2 là: 1,88 g/cm3, đá kẹp là 2,12 g/cm3 (sét kết ). Do đặc điểm phân bố của vỉa nêu trên nên phần vỉa này được nhập chung vào vỉa 14-5 , trữ lượng của vỉa 14-5 bao gồm cả vỉa 14-2. + Vỉa 13-1: Phân bố trên toàn bộ diện tích khu Đông Cao Sơn , lộ vỉa lộ ra ở một phần phía Bắc T-XIIIA, XIIIB , XIVD và một phần ở phía Nam T-XIVA , T-XIVB phần lớn diện tích vỉa chìm trong nếp lõm Cao Sơn, trụ vỉa chìm sâu nhất ở đáy nếp lõm tương ứng mức –110m ( T-XIIIA) , cao nhất ở trục nếp lồi 151 mức + 70 ( Phía Nam T-XIVB ). Vỉa 13-1 có 45 lỗ khoan cắt qua , chiều dày tổng quát thay đổi từ 0,69m( LK571) đến 36,72m (LK74).Chiều dày tổng quát trung bình 11,246m, trong đó than T1 là 7,47m, than T2 là 0,68m. Khảo sát ở 45 lỗ khoan thăm dò cát vỉa được sử dụng tính trữ lượng cho thấy chiều dày than T1 như sau: + 3 lỗ khoan có chiều dày < 1m : Chiếm 6,70% + 13 lỗ khoan có chiều dày 1-5m : Chiếm 29% + 15 lỗ khoan có chiều dày từ 5-10m: Chiếm 33,30%% + 14 lỗ khoan có chiều dày > 10m : Chiếm 31,0% Vỉa 13-1 được xếp vào nhóm vỉa có chiều dày tương đối ổn định , cấu tạo vỉa tương đối phức tạp . + Đá kẹp : số lớp đá kẹp trung bình 3,9 lớp / 1 điểm cắt vỉa, nhiều nhất 10 lớp / 1 điểm cắt vỉa. Số lớp đá kẹp 1m chiếm 0,73 lớp nhiều nhất là 4 lớp . Thành phần đá kẹp chủ yếu là bột kết , sét kết . Độ dốc trung bình của vỉa là 250 , nhỏ nhất là 120 , lớn nhất là 500,phần lớn có độ dốc từ 20-35o số lớp than trung bình T1, T2 trung bình 5,03 lớp , lớn nhất là 11 lớp . Độ tro trung bình cân than T1 là 12,2%, than T2 là 53,03% đá kẹp là 81,88% ( bột kết) và 66,85%(sét kết ) Tỷ trọng trung bình than T1 là 1,46g/cm3 , than T2 là 1,99 g/cm3 , đá kẹp là 2,27g/cm3 (bột kết), 2,15 g/cm3 (sét kết). I.2.1.2: Đất đá: + Cuội kết: Phân bố rộng rãi trong toàn khu mỏ Đông Cao Sơn, chiếm nhiều nhất từ vách vỉa 14-5 trở lên . Cuội kết có cấu tạo khối xi măng Silíc và các bon nát gắn kết chặt chẽ, màu sắc trắng đục đến xám nhạt . + Sạn kết : Có cấu tạo khối hoặc phân lớp dày, thành phần hạt thạch anh chiếm 50-70%, xi măng gắn kết là xi măng cơ sở hoặc xi măng lấp đầy, có màu xám sáng. Sạn kết mang tính chuyển tiếp giữa cuội kết và cát kết. + Cát kết: Có cấu tạo phân lớp từ mỏng đến dày, có màu xám sáng đến xám, là loại đá phổ biến, chiếm tỷ lệ lớn, phổ biến trong khoảng giữa hai vỉa 13-1và 14-5 + Bột kết: Thành phần chủ yếu là cát thạch anh 50% và các vật chất tạo than, vảy xê ri xit, phân lớp tương đối dày . Bột kết có màu xám đến xám sẫm. Phân bố rộng, chiếm tỷ lệ tương đối lớn, chủ yếu từ trụ vỉa 14-5 trở xuống. + Sét kết: Có cấu tạo phân lớp mỏng, thành phần chủ yếu là sét , màu xám đen , phân bố ở sát vách , trụ vỉa than. I.2.1.3: Cột địa tầng : Địa tầng khu Đông Cao sơn gồm chủ yếu là trầm tích chứa than hệ trias- thống thượng – bậc nori-Reti-điệp Hòn Gai (T3n-r.hg2) và một ít là trầm tích đệ tứ (Q) . Trầm tích chứa than hệ Trias gồm chủ yếu các loại đá : Cuội kết , sạn kết, cát kết , bột kết, sét kết và các vỉa than . Tổng bề dày địa tầng 1800m , nham thạch bao gồm: Cuội kết , sạn kết, cát kết , bột kết, sét kết và các vỉa than .( Từ dưới lên gồm các vỉa than từ 1-22) I.2.1.4: Kiến tạo : 1- Uốn nếp: Nếp lõm Cao Sơn : Cấu trúc uốn nếp chính của khu Đông Cao Sơn là một nếp lõm thuộc phần đông của nếp lõm Cao Sơn kéo dài từ Bàng Nâu qua Tây cao Sơn đến Đông Cao Sơn, phương của trục nếp lõm : Tây bắc- Đông nam , chìm sâu nhất ở tuyến XIIIA (-130m), nâng dần lên ở mức -50m, ở các tuyến XIIIB XIV và kết thúc ở trục nếp lồi 151 . Độ dốc hai cánh nếp lõm không đồng đều , cánh Bắc dốc 30-500 , canh Nam thoải hơn : 10-200. Trên cánh Nam của nếp lõm CAo Sơn hình thành gờ nâng tách ra làm hai nếp lõm ( gọi là hai lòng máng) Bắc và nam . Nếp lõm Bắc là phần chính của nếp lõm Cao Sơn , nếp lõm nam chạy sát đứt gãy A-A’ chìm sâu nhất tới mức –100m .9 khảo sát theo vỉa 13-1) . +Nếp lồi 15-1: Phân bố ở phía Đông ( T-XIVD ) , trục chạy gần theo hướng Nam- Bắc, mặt trục gần thẳng đứng, độ dốc hai cánh thay đổi : 35-400 , cánh phía Nam chuyển tiếp sang nếp lõm 186, cánh phía Tây chuyển tiếp với nếp lõm Cao Sơn. + Nếp lõm 186: Phân bố ở phần khu Đông Cao Sơn giáp đứt gãy LL’, là nếp uốn cuối cùng . Trục nếp lõm phát triển theo hướng nam –bắc , dài 700-800m, mặt trục gần thẳng đứng , độ dốc hai cánh thay đổi từ 35-40o 2. Đứt gãy: Bao gồm hai đứt gãy A – A’ và LL’ trong khu Đông Cao Sơn : Đứt gãy AA’ là đứt gãy thuận , cắm Bắc , góc dốc 65-75o ở biên giới phía nam khu Đông Cao Sơn +Đứt gãy LL’: Là đứt gãy nghịch , mặt trượt cắm về phía Nam tây nam , góc dốc 50-70o , đới phá huỷ 30-50 m ở biên giới phía bắc và phía đông khu Đông Cao Sơn. 3: Tính chất lý hoá của vỉa than: Than có cấu tạo phân lớp dày,đồng nhất , độ cứng bằng 750-900 kg/cm2 , có màu đen , vết vạch ánh kim , bán ánh kim hoặc ánh mờ . Vết vỡ dạng bằng hoặc theo bậc . Than có điện trở suất ( r) từ 600-1000 W, mật độ riêng 1,1-1,4g/cm3 , dẫn điện kém . Cơ bản than ở khu Đông Cao Sơn có chất lượng tốt , nhiệt lượng cao , lưu huỳnh thấp , độ tro thấp thể hiện như sau: Bảng I.01: Các chỉ tiêu chất lượng than STT Tên chỉ tiêu Vỉa 14-5 Vỉa 13-1 Min Max TB Min Max TB 1 Độ tro AK(%) 4,72 24,68 9,83 4,6 34,53 10,24 2 Chất bốc Vch(%) 2,26 39,7 6,54 1,0 37,3 7,41 3 Độ ẩm WPT(%) 0,1 12 3,5 3,4 9,3 5,4 4 Hàm lượng Sch(%) 0,16 1,98 0,5 0,3 1,07 0,3 5 Nhiệt lượng (K.Cal/kg) 6530 8281 8033 3857 8268 8126 Bảng 1-02: Thành phần hoá học của than Tên vỉa SiO2 (%) Al2O3 (%) Fe2O3 (%) CaO (%) MgO (%) 14-5 27,2 á 65,7650,33 (47) 8,54 á 51,6126,46 (47) 3,38 á 48,9412,86 (47) 0,00 á 4,170,91 (47) 0,00 á 3,290,97 (47) 13-1 34,12 á 75,5053,02 (27) 13,38 á 37,4422,05 (27) 1,84 á33,0411,35 (27) 0,00 á 9,102,15 (27) 0,00 á 4,551,38 (27) I.3: Điều kiện thuỷ văn và địa chất thuỷ của khoáng sàng I.3.1:Nước mặt: Trong khu Đông Cao Sơn có suối bắt nguồn từ núi Cao Sơn , mạng suối theo hướng chảy từ Nam đến Bắc theo suối Khe Chàm và hướng chảy vào Moong bắc Cọc sáu hướng này có suối lớn luôn tồn tại dòng chảy , nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa , một phần là nước dưới đất . Các suối khác chỉ có nước vào mùa mưa , khô cạn vào mùa khô . Hiện tại Moong Bắc Cọc Sáu là một hồ nước lớn , nguồn nước tập trung ở đây do suối chảy thường xuyên vào mùa mưa nước ở xung quanh chảy xuống tương đối lớn . Nước ở Moong Bắc Cọc sáu chảy đi qua Cống phía Đông , qua bãi thải mỏ Cọc Sáu . Mực nước ở Moong thay đổi theo mùa : Mùa khô mực nước ở mức +59-+60,mùa mưa mực nước dâng lên mức (+63) – (+64) I.3.2: Nước dưới đất : +Nước dưới đất bao gồm: nước trong lớp phủ đệ tứ Q và nước chứa trong tầng chứa than T3n-r. +Nước trong lớp phủ đệ tứ : Phần lớn lớp phủ đệ tứ đã bị bóc đi , phần còn lại nghèo nước , nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa nên sau mùa mưa khô cạn nhanh . Điểm xuất lộ nước ở tầng này có lưu lượng 0,1- 0,6 l/s và thường không xuất lộ vào mùa khô . + Nước trong tầng chứa than T3n-r: Lớp chứa nước trên vỉa 14-5 có đặc điểm nham thạch là: Cuội kết , cát kết , bột kết , sét kết , riêng sét kết chiếm tỷ lệ nhỏ, còn đá hạt thô có chiều dày lớn 30-80 m tạo thuận lợi cho nước dưới đất tồn tại và lưu thông.Nước trong lớp này không có áp , là lớp nghèo nước do các tầng khai thác cắ qua , lúc này nước dưới đất được tháo đi trở thành nước mặt chảy qua mương rãnh . Lớp chứa nước ở giữa vỉa 13-1 và 14-5 đặc điểm nham thạch chủ yếu là cát kết hạt nhỏ đến vừa và bột kết , hai loại đá này có cấu tạo phân lớp , nứt nẻ nhiều , chiếm tỷ lệ lớn gần 90% . Nước trong lớp này có tính áp lực yếu , theo kết quả thăm dò tỉ mỉ và thăm dò bổ xung trước năm 1986: Lỗ khoan LK387, CS16 nước phun lên mạnh, những năm gần đây khoan vào lớp này nước không phun lên mặt đất , như vậy áp lực đã bị giảm nhiều . Hệ số thẩm thấu: K= 0,014- 0,0378m/ ngày đêm. I.3.3 Dự tính lượng nước chảy vào khai trường mỏ Lượng nước chảy vào khai trường mỏ gồm 2 nguồn: Nước mặt và nước ngầm. + Nước mặt Lượng nước mặt mức trên +50 được tháo khô theo các hệ thống mương thoát nước. Lượng nước mặt chảy vào mỏ được tính toán theo công thức: Qmặt = A.(F-F’)a + A.F’ Trong đó: A là vũ lượng lớn nhất/ngđ. Vũ lượng này được tính với tần suất 40 năm, 25 năm và 15 năm. Tần suất 40 năm, vũ lượng lớn nhất A= 400mm/ng.đ Tần suất 25 năm, vũ lượng lớn nhất A= 320mm/ng.đ Tần suất 15 năm, vũ lượng lớn nhất A= 250mm/ng.đ F’: Diện tích đáy moong. F: Diện tích moong kể từ rãnh thoát nước. a là hệ số dòng chảy mặt (a = 0,80) + Nước ngầm. Nước ngầm chảy vào moong được tính theo công thức Duypuy phối hợp phương pháp giếng lớn của C.V. Troianxki.  trong đó: K là hệ số thấm tính trung bình, K = 0,028m/ng.đ (Hệ số thấm trung bình toàn mỏ) H là chiều cao cột nước tháo khô (m) Ztt: Chiều cao mực nước thuỷ tĩnh trung bình khu vực khai thác là 130m. R: Bán kính phễu hạ thấp mực nước tính toán theo Kusakin: R = (m) ro: là bán kính giếng lớn: ro = (m) F: Diện tích moong. Bảng 1-03: Kết quả tính toán lưu lượng nước chảy vào mỏ (Giai đoạn 2008 á 2009) Mùa khai thác Lượng nước mặt, m 3/ngđ Lượng nước ngầm, m 3/ngđ Tổng lưu lượng, m3/ngđ Mùa mưa 294 863 2 115 296 978 Mùa khô 19 166 2 115 2 115 I.4: Điều kiện địa chất công trình : I.4.1: Đặc điểm địa chất công trình: Khu Đông Cao Sơn bao gồm các loại đá: Cuội kết, sạn kết, cát kết , bột kết và các vỉa than. Tỷ lệ các loại đá từ vách vỉa 14-5 trở lên như sau: - Cuội kết, sạn kết: chiếm 40,52% - Cát kết chiếm 46,24% - Bột kết chiếm chiếm 12,2% - Sét kết chiếm 1,04% Đá cuội , sạn kết có cấu tạo khối hoặc phân lớp dày, độ cứng lớn: f=12-13. Đá nằm giữa hai vỉa than 14-5 và 13-1, phân bố chủ yếu là cát kết, bột kết có cấu tạo phân lớp dày , nhiều khe nứt, sét kết phân bố thành lớp mỏng . I.4.2: Đặc tính cơ lý của đất đá: Đất đá của khu vực Đông Cao Sơn thể hiện theo bảng sau: Bảng 1- 04: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá Tên đá C.độ K.nén (Kg/cm2) C.độ K.kéo (Kg/cm2) Dung trọng (g/cm3) Tỷ trọng (g/cm3) Góc nội ma sát (j0) Lực dính kết (TB) (Kg/cm2) Sạn kết 2825- 284 1321.17(186) 278 - 44.2 121.78(139) 3.00 – 2.45 2.61(165) 3.00 – 2.61 2.67(163) 34026’ 900 - 102 426.09(121) Cuội kết 2384 - 232 1068.15(82)) 114 – 35.08 91.48(16) 2.97 - 2.42 2.58(81) 2.88 - 2.53 2.66(81) 35014’ 675 - 260 387.08(12) Cát kết 2576 -113 1099.87(648) 434 -20.8 128.75(410) 3.00 - 1.73 2.64(558) 3.07 - 2.13 2.70(563) 33021’ 790 - 80.0 377.95(328) Bột kết 2369-107 525.83(592) 375 – 24.05 66.0(342) 3.46 – 1.42 2.62(532) 3.51- 1.21 2.69(530) 32025’ 520 - 44.0 173.74(284) Sét kết 1546 - 138 403.53(22) 89.95-18.19 49.2(8) 2.68 - 2.47 2.67(18) 2.77- 2.55 2.67(18) 32015’ 110 - 59 80.86(7) Ghi chú:. Ghi chú: Các giá trị trên: Max – Min Trung bình (số lượng mẫu) Trong các đứt gãy phần lớn đất đá có lực dính kết là rất nhỏ, tính bền vững rất kém. I.5 kết luận: Đặc điểm chung của vùng mỏ và các đặc điểm địa chất của khoáng sàng là cơ sở rất quan trọng , đầu tiên trong công tác thiết kế khai thác mỏ . Qua đây đã tạo những thuận lợi và gây khó khăn cho công tác thiết kế như sau: I.5.1: Thuận lợi: Về đặc điểm chung: Khu Đông Cao Sơn là khu vực độc lập , có hệ thống đường giao thông thuận lợi cho việc liên lac, vận chuyển than khai thác đi ga Cao Sơn , cảng. Vị trí thuận lợi cho việc mở bãi thải ngoài (140 Đông Cao Sơn) giảm cung độ .Địa hình dốc thoải thuận lợi cho công tác thoát nước ra suối Mông Dương và xuống moong Bắc Cọc Sáu. Nước trong tầng chứa than nằm trong các lớp đá hạt thô có chiều dày lớn thuận lợi cho lưu thông và thoát nước được trong quá trình khai thác . Khoáng sàng : Vỉa 14-5 khai thác có chiều dày tương đối ổn định với độ dốc vỉa và toàn bộ chiều sâu không lớn, than có chất lượng tốt, độ tro thấp , nhiệt lượng cao , lưu huỳnh thấp thuận lợi cho thiết kế vỉa 14-5 và đạt yêu cầu về chất lượng than . I.5.2: Khó khăn : Về đặc điểm chung của vùng mỏ trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa , nhất là mùa mưa gây khó khăn cho khai thác mỏ. Các loại đát đá khu vực có tính chất cơ lý, độ kiên cố lớn , phổ biến là cuội kết, cát kết chiếm trên 58% từ vách vỉa 14-5 trở lên , độ cứng trung bình là: 11-11,5 gây khó khăn cho thiết kế khai thác cùng với hai đứt gãy lớn : AA' ở biên giới phía Nam, LL' ở biên giới phía Bắc, Đông Bắc gây ảnh hưởng khi thiết kế khai thác mỏ xuống sâu. Về tính chất khoáng sàng vỉa 14-5 có cấu tạo tương đối phức tạp với số lớp đá kẹp từ 2- 4 lớp phân bố đồng đều trong toàn khu, bột kết 82,66% sét kết 73,36%, chiều dày trung bình 1,93m/1 điểm cắt vỉa khó khăn cho thiết kế khai thác. Nhìn chung khu Đông Cao Sơn có nhiều thuận lợi cho công tác thiết kế khai thác. Chương II Những số liệu gốc dùng làm thiết kế II.1.Tài liệu địa chất. 1. Báo cáo địa chất khu mỏ. 2. Bản đồ địa hình khu mỏ tỷ lệ 1/2000. 3. Mặt cắt địa chất tuyến XVI, XXI tỷ lệ 1/2000. 4. Bản đồ đồng đẳng vách, trụ vỉa 14-5, 13-1. 5. Bản đồ địa chất. 6. Bản đồ kết thúc khai thác tỷ lệ 1/5000. II.2.chế độ làm việc trên mỏ. Mỏ áp dụng chế độ làm việc liên tục với số ngày làm việc là 365 ngày/năm, một ngày làm việc 3ca, mỗi ca làm 8 giờ. Trong đó ca I bắt đầu từ 6h đến 14h. II.2.1.Đối với thiết bị. Số ngày làm việc trong năm được tính theo công thức : Ntb = 365 - ( Nsc + Llt + Nt + Ndt) (Ngày/năm) Trong đó: Nsc: Số ngày sửa chữa trong năm được tính theo công thức : Nsc = N1 + N2 + N3 + N4 , ngày/năm. N1: Số ngày đại tu thiết bị, phân bổ theo năm = 20 ngày / năm. N2: Số ngày trung tu = 28 ngày/ năm. N3: Số ngày tiểu tu =12 ngày/ năm. N4: Số ngày nghỉ bảo dưỡng = 24 ngày/ năm. Vậy Nsc = 20 + 28 + 12 + 24 = 84 ngày/ năm. Nlt: Số ngày nghỉ lễ, tết trong năm = 10 ngày/ năm. Nt: Số ngày nghỉ do thời tiết trong năm = 10 ngày/ năm. Ndt: Số ngày dự trữ trong năm = 20 ngày/ năm. Như vậy số ngày làm việc trong một năm của thiết bị là: Ntb = 365 - ( 84 + 10 + 10 + 20 ) = 241 ngày/ năm. II.2.2. Với cán bộ công nhân. Số ngày công chế độ trong năm được tính theo công thức sau : Nc =365 - ( Ntb + Ncn + Nlt + Np), ngày/ năm. Trong đó: Ncn: Số ngày nghỉ chủ nhật trong năm = 52 ngày Nlt: Số ngày nghỉ lễ, tết trong năm = 10 ngày. Np: Số ngày nghỉ phép trong năm = 20 ngày Như vậy số ngày công chế độ 1 năm là: Nc = 365 - (52 + 10 + 20 ) = 283 ( ngày/năm). II.3. loại thiết bị sử dụng. Mỏ than Cao Sơn hiện nay đang sử dụng các loại thiết bị do Liên Xô và một số nước khác cung cấp. Tuy nhiên đồ án chỉ sử dụng một số loại thiết bị. II.3.1 Thiết bị khoan và vật liệu nổ Thiết bị khoan: Mỏ sử dụng máy khoan xoay cầu СБШ – 250 MHA Vật liệu nổ: Mỏ sử dụng thuốc nổ ANFO khô (25kg/bao, 14kg/túi) và thuốc nổ nhũ tương EE-31 II.3.2 Thiết bị xúc bốc Mỏ sử dụng máy xúc Máy xúc ЭKΓ- 8U để xúc đất đá; sử dụng máy xúc thuỷ lực gầu ngược PC-750 và máy xúc ЭKΓ - 4,6 để xúc than và làm công việc phụ trợ. II.3.3 Thiết bị vận tải Mỏ sử dụng hai thiết bị vận tải là xe CAT - 773E tải trọng 58 tấn để vận tải đất đá và sử dụng ô tô Belaz -7522 tải trọng 30 tấn để vận tải than. II.3.4 Thiết bị khác Mỏ sử dụng máy bơm 12Y-10T dùng để thoát nước cưỡng bức cho mỏ. Sử dụng máy gạt D- 85A dùng để san gạt làm đường và làm công tác xan gạt ở bãi thải. Chương III Xác định biên giới mỏ Trong khai thác lộ thiên, để thu hồi được khoáng sản có ích từ lòng đất thì phải bóc đi lớp đất đá phủ nằm phía trên và xung quanh thân quặng. Khối lượng đất đá bóc phụ thuộc và chiều dầy lớp đất đá phủ và điều kiện thế nằm của vỉa than. Khối lượng đất đá bóc sẽ tăng lên khi ta mở rộng biên giới và đến một giá trị nào đó thì việc khai thác bằng phương pháp lộ thiên sẽ không có hiệu quả kinh tế nữa. Do vậy ta phải tiến hành xác định biên giới mỏ mỏ lộ thiên để đảm bảo cho việc khai thác đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. III.1.xác định hệ số bóc giới hạn Kgh. Hệ số bóc giới hạn là chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật quan trọng, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế kĩ thuật của từng khoáng sàng. Hệ số bóc giới hạn là tiêu chuẩn để xác định biên giới cuối cùng của mỏ lộ thiên và nó được xác định gián tiếp qua các chỉ tiêu kinh tế theo biểu thức sau: Kgh = , m3/m3. Trong đó: Kgh - hệ số bóc giới hạn ,( m3/m3). Co - giá thành cho phép 1 tấn than nguyên khai được thiết kế khai thác, đ/t Giá thành khai thác một tấn than nguyên khai cho phép đảm bảo cân bằng thu chi, Co=192.188 đ/t (Tổng Công ty TVN giao cho mỏ Cao Sơn năm 1998). a - giá thành khai thác than thuần tuý ( chưa kể chi phí bóc đất), a=55.529đ/t b - giá thành bóc đất đá, b=21.353, đ/m3. Khu vực Đông Cao Sơn xác định được hệ số bóc giới hạn: Kgh = = 6,4 m3/t = 9,2m3/m3 III.2 lựa chọn nguyên tắc xác định biên giới mỏ. Khi đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương án xác định biên giới mỏ ta dùng chỉ tiêu hệ số bóc biên giới Kbg và hệ số bóc giới hạn của mỏ làm nguyên tắc so sánh. Chi phí của khai thác lộ thiên chủ yếu phụ thuộc vào hệ số bóc đất đá. Để đảm bảo cho xí nghiệp mỏ luôn thu được lợi nhuận trong quá trình hoạt động thì hệ số bóc đất đá của mỏ phải luôn nhỏ hơn hoặc bằng hệ số bóc giới hạn cho phép, đồng thời phải thoả mãn hai yêu cầu sau: Tổng chi phí khai thác than là nhỏ nhất. Giá thành khai thác nhỏ hơn giá thành cho phép. Từ quan điểm này ta đi xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc Kgh ³ Kbg. Đồng thời để đảm bảo kết quả tính toán biên giới mỏ được chính xác ta nên sử dụng phương pháp đồ thị để xác định biên giới mỏ. iii.3. xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc kgh ³ Kbg. III.3.1. Góc nghiêng bờ dừng. Từ đặc điểm tự nhiên của khoáng sàng, đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn trên cơ sở tính toán ổn định của bờ mỏ xác định được góc nghiêng bờ dừng của bờ mỏ ở phía vách gv=358, góc nghiêng bờ dừng của mỏ ở phía trụ gt = 288. III.3.2. Xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg. Do đặc điểm tự nhiên của vỉa14-5 và vỉa 13-1 có hình dạng dốc nghiêng ( độ dốc trung bình của vỉa 14 – 5 là 210 và của vỉa 13 – 1 là 250) ở cánh đông từ tuyến T- XIVD đến tuyến T-XIV, từ tuyến T- XIV trở đi vỉa có hình dạng dốc thoải, trụ vỉa chìm sâu nhất ở độ sâu -110 m (Vỉa 13-1 tại tuyến T-XIIIA), vỉa kéo dài từ Đông sang Tây. Do đó, để đảm bảo kết quả tính toán biên giới được chính xác ta nên sử dụng phương pháp đồ thị để xác định biên giới mỏ. Nội dung của phương pháp xác định biên giới mỏ: • Trên các lát cắt đặc trưng ( Tuyến T-XVI và tuyến T-XXI ) ta kẻ các đường song song thẳng đứng cách nhau L = 50m theo phương ngang lấy mốc từ chỗ lộ vỉa là mốc O. • Từ giao điểm của đường thẳng với trụ vỉa ta kẻ các đường xiên với góc nghiêng gv=358 và gt=28 biểu thị bờ dừng phía vách và trụ vỉa cho tới khi gặp mặt đất. • Tiến hành đo diện tích than khai thác và đất đá bóc tương ứng nằm giữa hai bờ mỏ liên tiếp nhau cho tất cả các tầng là ΔQt và ΔVđ ( sử dụng phần mềm Autocad để đo diện tích) và xác định hệ số bóc biên giới cho tất cả các tầng theo công thức sau: Kbg = ΔVđ / ΔQt , m3/m3. • Vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hệ số bóc giới hạn Kgh = 11,3 m3/m3 và hệ số bóc biên giới theo kết quả tính toán ở trên. Hoành độ của giao điểm của 2 đường là biên giới trên mặt đất của mỏ tại mặt cắt đó. • Đưa kết quả tính được lên bình đồ xác định được biên giới mỏ trên mặt đất và điều chỉnh biên giới mỏ. Kết quả đo vẽ trên các lát cắt như sau: BảngIII.1.Khối lượng mỏ trên mặt cắt tuyến X VI. STT L (m) ΔQt (m2) ΔVđ (m2) Kbg (m3/m3) 1 230 1028 4928 4,79 2 280 780 6705 8,60 3 330 817 7471 9,14 4 380 915 8291 9,06 5 430 1222 8788 7,19 6 480 1580 9588 6,07 7 530 1947 10009 5,14 8 580 2085 10253 4,92 9 630 1712 10540 6,16 10 680 1205 10554 8,76 11 730 1119 10353 9,26 12 780 1118 10526 9,41 13 830 1147 10841 9,45 14 880 660 5420 8,22 Biểu đồIII.1. Thể hiện mối quan hệ giữa Kbg và L của tuyến cắt XVIA. Biểu đồIII.2. Thể hiện mối quan hệ giữa Kbg và L của tuyến cắt XXI. Bảng III.2. Khối lượng mỏ trên mặt cắt tuyến XXI. STT L (m) ΔQt (m2) ΔVđ (m2) Kbg (m3/m3) 1 290 150 2413 16,08 2 340 996 4997 5,02 3 390 1119 7141 6,38 4 440 1513 7744 5,12 5 490 2022 7851 3,88 6 540 2129 8439 3,96 7 590 1886 9070 4,81 8 640 1757 10690 6,10 9 690 1663 12103 7,28 10 640 1434 12261 8.55 11 790 1312 12512 9,54 12 840 1326 12928 9,75 13 890 1412 13860 9,81 14 940 1470 14376 9,78 1.Xác định biên giới mỏ trên mặt đất. Từ giao của hai đồ thị Kbg= f(DL) và Kgh1= 11,6 m3/m3 ta tìm được chiều rộng của biên giới mỏ trên mặt đất tại các mặt cắt: T-XVI là 735m, T-XXI là 770 m, như vậy để khai thác tối đa tài nguyên chọn chiều rộng của biên giới mỏ trên mặt đất là Bmax=770m. 2.Xác định chiều sâu khai thác cuối cùng. Tương ứng với biên giới mỏ tại các mặt cắt ngang, tìm được chiều sâu đáy mỏ tại mặt cắt T - XVI là - 80 và T - XXI là -60, kết hợp với mặt cắt dọc tuyến XIII chọn chiều sâu cuối cùng của mỏ là - 60. Các thông số hình học của biên giới mỏ khu vực Đông Cao Sơn: • Các thông số đáy mỏ: Chiều dài : 285m, Chiều rộng : 200m, Chiều sâu : -60m. • Biên giới mỏ trên mặt đất: Chiều dài khai trường: Lm = 800m. Chiều rộng khai trường: Bm = 770m. III.4. Trữ lượng mỏ. Để tính trữ lượng mỏ sử dụng phương pháp mặt cắt để tính toán. Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau. Bảng III.4. trữ lượng than và đá bóc trong biên giới mỏ. Khối lượng than m3 Khối lượng đất bóc, m3 Tổng khối lượng Mỏ, m3 Ktb , m3/m3 17181519 104807266 121988785 6.1 Chương IV Thiết kế mở vỉa IV.1 . Khái niệm chung: Mở vỉa khoáng sàng (mở mỏ) là tạo nên hệ thống đường vận tải, đường liên lạc nối từ điểm tiếp nhận (như kho chứa, bunke chuyển tải, bãi thải…) hoặc từ hệ thống đường vận tải quốc gia ( như đường thuỷ, đường bộ ), từ bến cảng … trên mặt đất tới các mặt bằng công tác ( như các tầng bóc đất đá, tầng khai thác quặng, mặt bằng trung chuyển,..), bóc một khối lượng đất đá phủ ban đầu và tạo ra các mặt bằng công tác đầu tiên sao cho khi đưa mỏ vào sản xuất thì các thiết bị mỏ có thể hoạt động bình thường và đạt được sản lượng khoáng sản theo thiết kế. IV.2. phương pháp mở vỉa khoáng sàng. Căn cứ vào điều kiện địa hình, điều kiện tự nhiên của khoáng sàng là nằm trong sườn núi, lộ vỉa ở phía Đông và Đông Bắc trên sườn núi trung bình mức +125 (vỉa 14-5), các vỉa có thế nằm nghiêng, chiều dày và góc dốc tương đối ổn định, vỉa có đường phương kéo dài theo phương Bắc-Nam, căn vào điều kiện thực tế có 2 phương án mở vỉa: • Mở vỉa bằng hào bám vách công trình mỏ phát triển từ Đông sang Tây. • Mở vỉa bằng hào bám trụ công trình mỏ phát triển từ Đông sang Tây. Đồ án chọn phương pháp mở vỉa bằng hào bám vách công trình mỏ phát triển từ Đông sang Tây, phương án này có nhiều ưu điểm hơn phương án còn lại như: • Quá trình khai thác than độc lập với quá trình xúc bốc đất đá. • Thời gian xây dựng cơ bản nhỏ. • Có thể áp dụng phương pháp khai thác chọn lọc nhằm giảm tỷ lệ tổn thất và làm nghèo. Qua phân tích về đặc điểm tự nhiên của khoáng sàng, yêu cầu khai thác và trình độ công nghệ hiện có đồ án lựa chọn hình thức mở vỉa bằng hào bám vách vỉa 13 - 1, khi bờ mỏ phát triển gặp vỉa 14 - 5 sẽ chuyển sang đào hào chuẩn bị bám vách vỉa 14 - 5 hoặc đi hào trong vỉa, chiều rộng đáy hào lấy theo thông số công nghệ khai thác chọn lọc và chiều rộng thực tế của vỉa. IV.3. Lựa chọn vị trí và hình thức hào mở vỉa. Ta đã biết hướng vận tải chính của mỏ về nhà sàng 1, nhà sàng 2 và nhà sàng 3, còn đất đá thải được vận chuyển về bãi thải Đông Cao Sơn. Cùng với đặc điểm địa hình của khu mỏ, kết hợp với điều kiện thế nằm của cụm vỉa đồ án lựa chọn hình thức mở vỉa cho khu vực Đông Cao Sơn bằng hào hỗn hợp. IV.3.1. Hào ngoài. Hào ngoài được bố trí ngoài biên giới mỏ, tại vị trí Bắc Cọc sáu mức +70 mở tuyến hào ngoài đến biên giới của mỏ mức +125. Phía Tây Nam mở hào ngoài mức +170 đến mức +140. Hào ngoài là hào bán hoàn chỉnh, hào bán cố định. IV.3.2. Hào trong. Hào trong được bố trí bên trong biên giới mỏ từ mức + 125 đến mức - 75 và là hào bán hoàn chỉnh, bao gồm 2 tuyến hào: • Từ Bắc Cọc Sáu mức + 125 đến mức -10, • Từ mức + 125 đến mức + 70 Đông Nam Cao Sơn, từ mức +70 trở xuống đến mức – 75. Hai tuyến hào này là hào bán cố định đầu tiên được bố trí trên bờ vách, chỉ phục vụ cho một số giai đoạn khai thác đầu của mỏ. Sau đó nó dịch chuyển dần về phía bờ trụ và trùng với tuyến hào trong của cả mỏ Cao Sơn (mức +110 đến mức -80) và trở thành hào cố định. Do hình thức vận tải trong mỏ bằng ôtô, mỏ khai thác xuống sâu hào trong có dạng lượn vòng. IV.3.3 . Hào chuẩn bị. Hào chuẩn bị được đào bám vách vỉa và dọc theo đường phương của vỉa. IV.4. Thiết kế tuyến đường hào. IV.4.1. các thông số của tuyến đường hào cơ bản. 1. Độ dốc khống chế của tuyến đường hào. • Độ dốc dọc của tuyến đường, i0. Độ dốc dọc của tuyến đường hào được xác định theo điều kiện vận tải, hình thức vận tải trong mỏ bằng ôtô. Độ dốc lớn nhất cho phép đối với ôtô có tải khi lên dốc từ 60‰ ữ 80 ‰. Như vậy để thiết bị mỏ có thể hoạt động được trong mọi điều kiện địa hình, điều kiện thời tiết chọn i0 = 80 ‰. • Độ dốc ngang tuyến đường, in. Độ dốc ngang tuyến đường lấy theo điều kiện thoát nước tốt cho tuyến đường là in= 3 ‰. 2. Chiều rộng đáy hào cơ bản Bo. Chức năng của tuyến hào cơ bản trong mỏ là để vận tải nên chiều rộng của đáy hào phải đảm bảo cho thiết bị vận tải hoạt động liên tục và an toàn. Khi vận tải bằng ô tô thì chiều rộng đáy hào phụ thuộc vào chiều rộng của xe, số làn xe ( ở đây ta tính cho 2 làn xe) và tốc độ của xe. Khi đó chiều rộng đáy hào cơ bản được xác định theo công thức : B0 = 2. ( b0 + Y ) + x + m + Z , m. Trong đó: Z - Chiều rộng đai an toàn trượt lở tự nhiên, Z = 3,5 m. Y - Kích thước phần lề đường, Y = 1m. x - Khoảng cách giữa hai làn xe và được xác định theo công thức: x = 0,5 + 0,005.V , m . ( V= 25 Km/h : Vận tốc ô tô chạy trong hào) x = 0,5 + 0,005 . 25 = 0,625 m . Z a T0 b T0 a K Bn a Hình I V.1.Sơ đồ xác định chiều rộng của đường m – Chiều rộng rãnh thoát nước, m = 1 mét. bo - Chiều rộng của loại xe vận tải lớn nhất hoạt động trên mỏ. Với loại xe CAT 773 E thì chiều rộng của xe là b0 = 4,457 m. Vậy chiều rộng đáy hào cơ bản là: B0 = 2 ( 4,457 + 1 ) + 0,625 + 1 + 3,5 = 16,039 m. Chọn chiều rộng đáy hào B0 = 16 m. 3 . Chiều dài tuyến đường hào. a. Chiều dài tuyến hào ngoài. • Chiều dài lý thuyết của tuyến đường hào được xác định theo công thức: Llt = , m Trong đó: H0 : Độ cao điểm đầu của tuyến đường hào. Hc : Độ cao điểm cuối của tuyến đường hào. i0 : Độ dốc dọc của tuyến đường hào. • Chiều dài thực tế của tuyến đường được xác định theo công thức: Ltt = Kd . Llt , m (Với Kd = 1,2 : Hệ số kéo dài của tuyến đường) • Chiều dài thực tế của tuyến đường hào ngoài từ mức (+ 70) đến mức (+125): LN tt 1 = = 825 m. • Chiều dài thực tế của tuyến đường hào ngoài từ mức (+140) đến mức(+ 170) LN tt 2 = = 450 m. Vậy tổng chiều dài tuyến hào ngoài LN =825 + 450 = 1275 (m) b. Chiều dài tuyến đường hào trong. Chiều dài thực tế của tuyến hào trong từ mức + 125 đến mức – 75: LT tt = = 3000 m. 4. Số lần đổi hướng của tuyến đường nđ. Số lần đổi hướng của tuyến đường của tuyến đường hào trong. nđ = ( LT/ Lm ) – 1 = ( 3000 / 800 ) -1 = 2.75 Chọn nđ = 3 . Lm - chiều dài theo đường phương của khai trường, Lm=800 ,m 5.Bán kính nhỏ nhất của đoạn đường cong Rmin. Bán kính cong nhỏ nhất được xác định theo công thức: Rmin = , m . Trong đó: V = 20Km/h : Vận tốc của xe chạy trên đoạn đường cong. à = 0,15 :Hệ số bám dính giữa bánh xe và mặt đường. is = 6 % : Độ siêu cao của đoạn đường cong. Vậy bán kính cong nhỏ nhất: Rmin = = 15 m . 6. Kích thước phần mở rộng bụng đường Kích thước phần mở rộng E xác định theo công thức sau: E = , m. Trong đó: LA – Chiều dài từ trục bánh xe sau đến cái chắn trước của ôtô, với ôtô CAT – 773E thì LA = 6,337 m. R – Bán kính đường cong, R = 15 m. v - Vận tốc xe chạy trên đoạn đường cong, v = 20 .km/h ị E = = 3,2 m. Vậy chiều rộng của tuyến đường chỗ đoạn cong là: Bc = B0 + E = 16 + 3,2 = 19,2 m. Chọn Bc = 20 m. IV.4.2. các thông số của hào chuẩn bị. 1. Chiều rộng đáy hào chuẩn bị Bcb. Chiều rộng đáy hào chuẩn bị được xác định theo thông số của thiết bị tham gia quá trình đào hào và sơ đồ nhận tải của ô tô. Với sơ đồ nhận tải của ôtô là quay đảo chiều thì chiều rộng đáy hào chuẩn bị được xác định theo công thức sau : Bcb = R0 + 0,5.( L0 + b0 ) + 2 m , m . Trong đó: Bcb - chiều rộng của đáy hào chuẩn bị, m. m = 2 m : Khoảng cách an toàn từ xe tới mép đáy hào. R0- Bán kính quay tối thiểu của ô tô, với ô tô CAT 773 E thì Rq=10,8 m. L0 – chiều dài của ô tô CAT 773E, L0 = 9,687 m. b0 – Chiều rộng của ô tô CAT 773 E, b0 = 4,457 m. Thay số vào ta được : Bcb = 10,8 + 0,5 . ( 9,687 + 4,457 ) + 2 . 2 ≈ 21,8 m. Theo điều kiện xúc của máy xúc : để đảm bảo cho máy xúc hoạt động đạt hiệu quả thì Bcb ≤ 2 Rxb ( Rxb – Bán kính xúc trên mặt bằng lớn nhất của máy xúc). Với máy xúc ЭКГ – 8U thì Rxb = 12 m. Vậy ta chọn Bcb = 22 m ≤ 2Rxb = 24 m. Hình IV.2. Sơ đồ xác định chiều rộng đáy hào chuẩn bị. 2.Chiều dài tuyến hào chuẩn bị Lcb. Chiều dài của tuyến hào chuẩn bị tầng đầu tiên chính bằng chiều dài khai trường, Lcb = 800 m. 3.Độ dốc dọc tuyến hào chuẩn bị icb . Độ dốc dọc tuyến hào chuẩn bị được lấy theo điều kiện thoát nước tốt cho hào là icb = 0,3%. IV.3. các thông số của hào dốc. 1. Độ dốc đáy hào id. Hào dốc có nhiệm vụ tạo lối thông từ tầng này sang tầng khác và có chức năng mở tầng. Độ dốc của hào lấy theo khả năng vượt dốc của thiết bị vận tải khi có tải id = 80 ‰. 2.Chiều dài hào dốc Ld . Chiều dài đáy hào dốc được xác định theo công thức sau: Ld = Ht / id = 15 / 0,08 = 187,5 m. Trong đó : Ht = 15 m - Chiều cao tầng. id = 80 ‰ - Độ dốc dọc của hào dốc Hình IV.3.Sơ đồ xác định các thông số của hào dốc. 3. Chiều rộng đáy hào dốc Bd. Chiều rộng đáy hào dốc được lấy theo điều kiện làm việc của thiết bị đào hào. Thông thường chiều rộng đáy hào dốc lấy bằng chiều rộng của đáy hào chuẩn bị : Bd = Bcb = 22 m. IV.4. lựa chọn phương pháp đào hào. 1. Đào hào ngoài. Dựa vào đặc điểm của địa hình thực tế khu vực Đông Cao Sơn dốc thoải theo sườn núi. • Đào hào trong trường hợp đất đá mềm tơi: áp dụng theo phương pháp xúc trực tiếp đổ thải ra sườn dốc, kết hợp với máy gạt D-85A gạt đẩy đất đá và tạo nền hào. • Đào hào khi gặp đất đá cứng và cứng vừa : áp dụng phương pháp kết hợp giữa máy gạt thi công tạo nền và tiến hành cho khoan nổ mìn làm tơi đất đá. Để đảm bảo được chiều rộng đáy hào, với khối lượng không thể xúc tải hết đất đá thì áp dụng phương pháp kết hợp giữa máy xúc ЭКГ – 8U và xe ô tô CAT- 773E thực hiện công tác xúc bốc, vận chuyển đất đá đổ thải ra khu vực bãi thải của mỏ. 2. Đào hào dốc và hào chuẩn bị. Điệu kiện đất đá của mỏ có độ cứng f từ 8 ữ 13, nên phải tổ chức thi công khoan nổ mìn làm tơi đất đá, sau đó bố trí máy xúc ЭКГ – 8U và xe ô tô CAT – 773E để thực hiện công tác xúc bốc và vận chuyển đất đá ra khu vực đổ thải. Hình IV.4 . Sơ đồ đào hào chuẩn bị. 3. Đào hào trong mỏ. Hào trong mỏ là hào bán hoàn chỉnh, được hình thành dần trong quá trình khai thác khi mỏ đạt đến bờ dừng bên trụ, hào có dạng nửa đào, nửa đắp và thể tích phần nửa đào bằng phần nửa đắp. Trình tự thi công trên tầng: Do đất đá mỏ có độ cứng lớn nên phải sử phương pháp khoan nổ để làm tơi đất đá, đất đá phá ra dùng máy gạt gạt sang phần đắp sau đó tạo đường trên đó. IV.5.Tính toán khối lượng đào hào. IV.5.1. Khối lượng đào hào dốc, Vd (m3). Khối lượng đào hào dốc được xác định theo công thức: Vd = ; m3. Trong đó: h = 15 m – Chiều cao tầng. Bd = 22 m – Chiều rộng đáy hào dốc. i0 = 80 ‰ - Độ dốc đáy hào dốc. α = 700 - Góc nghiêng sườn hào. Thay số vào ta được: Vd = = 37191( m3 ) IV.5.2. Khối lượng đào hào chuẩn bị Vcb (m3). Khối lượng đào hào chuẩn bị được xác định theo công thức: Vcb=[ Bcb + h ( cotgα + cotgγt ) / 2 ] . h . L , m3 . Trong đó: Bcb = 22m - Chiều rộng đáy hào chuẩn bị. γt = 280 – Góc nghiêng bờ trụ. L = 800 m – Chiều dài khai trường. Thay số vào ta được: Vcb = [ 22 + 15.( cotg700 + cotg 280)/2 ] . 15 . 800 = 466 023 m3 . IV.5.3. Khối lượng đào hào ngoài VN (m3). Hào ngoài là tuyến đưòng hào bán hoàn chỉnh đào theo sườn đồi được xác định theo công thức: VN = , (m3) . Trong đó: LN - Chiều dài tuyến đường hào ngoài. LN = LN tt 1 + LN tt 2 = 825 + 450 = 1275 m. B0 - Chiều rộng tuyến đường hào ngoài, B0 = 16 m - Góc nghiêng sườn hào, α =700 β - Góc dốc của sườn đồi , β =30 0 Thay số vào ta được: VN = = 119 291 (m3). Bảng IV.1.Thông số của các tuyến hào thiết kế. Stt Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị I – Hào cơ bản ( Hào trong và hào ngoài ) 1 Độ dốc dọc khống chế i0 % 8 2 Chiều rộng của đáy hào B0 m 16 3 Chiều dài toàn bộ tuyến L m 4275 4 Chiều rộng tại chỗ cong BC m 20 II - Hào chuẩn bị 1 Độ dốc dọc i0 % 0.3 2 Chiều rộng của đáy hào Bcb m 22 3 Chiều dài Lcb(tầng 1) m 800 III – Hào Dốc 1 Độ dốc dọc i0 % 8 2 Chiều rộng đáy hào Bd m 22 3 Chiều dài Ld m 187.5 Chương v Hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị Hệ thống khai thác mỏ lộ thiên là một trật tự xác định của các quá trình mở vỉa, bóc đất đá và khai thác khoáng sản nhằm đảm bảo cho mỏ lộ thiên hoạt động một cách an toàn, kinh tế, thu hồi tối đa tài nguyên trong lòng đất V.1.lựa chọn hệ thống khai thác. Việc lựa chọn hệ thống khai thác (HTKT) có liên quan chặt chẽ đến công tác mở vỉa và đồng bộ thiết bị sử dụng trong mỏ.. Trên cơ sở phương án mở vỉa đã chọn( mở vỉa bám vách vỉa công trình mỏ phát triển từ Đông sang Tây), và đặc điểm tự nhiên của khoáng sàng lựa chọn hệ thống khai thác dọc, một bờ công tác, công trình mỏ phát triển từ bờ trụ sang bờ vách, khấu theo lớp dốc nghiêng, bãi thải ngoài. V.2. lựa chọn đồng bộ thiết bị. Đồng bộ thiết bị sử dụng trên mỏ lộ thiên là thiết bị được sử dụng để hoàn thành các quá trình sản xuất trên mỏ lộ thiên và chúng phải phù hợp với nhau về năng suất và các thông số làm việc( các thiết bị phải ăn khớp nhịp nhàng với nhau giữa các khâu để đạt năng suất cao nhất). Đồng bộ thiết bị được thể hiện qua: • Mối quan hệ đồng bộ giữa thiết bị xúc với thiết bị vận tải. • Mối quan hệ đồng bộ giữa thiết bị vận tải và thải. • Mối quan hệ đồng bộ giữa máy khoan với thiết bị xúc bốc, vận tải, nghiền sàng. V.2.1. Lựa chọn thiết bị xúc. Khâu chuẩn bị đất đá để xúc bốc bằng khoan nổ mìn, còn than được xúc chọn lọc hoặc nổ mìn chọn lọc. Việc lựa chọn loại máy xúc trước hết phụ thuộc vào mức độ khó xúc của đất đá. Chỉ tiêu mức độ khó xúc của đất đá đã được phá vỡ được xác định theo công thức thực nghiệm sau : П’’x = 0,022 ( A + ) , Trong đó : A = g dtb + 0,1 sc . g - Dung trọng của đất đá, với các loại cuội, sạn kết thì g = 2,6 tấn/m3. dtb - Kích thước trung bình của cục đá trong đống, dtb= 0.5 ,m sc- Độ bền cắt của đất đá, theo Mohr-Coloum xác định được: sc=1189,95 KG/cm2( đối với loại đá cuội, sạn kết). A= 2,6 . 50 + 0,1 . 1189,95 = 249 Kr = 1,45 – Hệ số nở rời của đất đá. Vậy П’’x = 0,022 .( 249 + ) = 8,1. Theo kết quả tính toán, đất đá nổ mìn có P” = 8,13 < 10 nên có thể sử dụng máy xúc tay gầu ЭКГ – 8U để xúc đất đá. Còn xúc than, do than trong gương hào mềm độ cứng nhỏ không cần phải làm tơi và lực phá vỡ than nhỏ vì thế có thể sử dụng máy xúc thuỷ lực gầu ngược PC – 750 kết hợp với máy xúc tay gầu ЭКГ – 4,6. Đất đá đã làm tơi được máy xúc xúc lên ôtô, chọn máy xúc ЭКГ – 8U. Than được xúc chọn lọc bằng máy xúc thuỷ lực PC – 750. V.2.2. Lựa chọn thiết bị vận tải. Việc lựa chọn thiết bị vận tải trong mối quan hệ với đồng bộ thiết bị cần phải dựa trên các yêu cầu như tính chất cơ lý của đất đá, mối quan hệ giữa thiết bị xúc- vận tải, cung độ vận tải. Đặc tính cơ lý của đất đá mỏ có mức độ khó vận tải xếp vào loại khó, quá trình khai thác mỏ xuống sâu nên lựa chọn hình thức vận tải bằng ôtô. Mối quan hệ giữa thiết bị xúc- vận tải thể hiện qua công thức sau: q0 = (4,5. E + a) . . Trong đó : q0- Tải trọng ôtô, tấn, E - Dung tích gầu xúc, với máy xúc ЭΚҐ־8U có E=8 m 3. Với máy xúc PC – 750 có E = 3,1 m3. Với máy xúc ЭКГ – 4,6 có E = 4,6 m3. a - Hệ số phụ thuộc vào dung tích gầu xúc, E = 3,1 m3 , E = 4,6 m3 thì a = 3. E = 8 m3 thì a = 2. L - Cung độ vận tải trung bình, L = 3 km. Thay số vào ta được: Với máy xúc ЭΚҐ־8U có q0 = 54,8 tấn, chọn q0 = 58 tấn( loại xe CAT-773E) Với máy xúc PC -750 có q0 = 24,45tấn, chọn q0 =30 tấn (loại xe Belaz -7522) Với máy xúc ЭКГ – 4,6 có q0 = 34,1 tấn, chọn q0 =30 tấn (loại xe Belaz -7522) V.2.3. Kiểm tra sự hợp lý của thiết bị vận tải đã chọn. • So sánh khối lượng riêng của loại vật liệu cần chở và vật liệu mà ôtô chở được: Gọi γ0 = q0 / V0 , là khối lượng biểu kiến, Khi sử dụng xe CAT-773E thì γ0 = q0 / V0 = 58 / 26,6 = 2,18 tấn/m3 Khi sử dụng xe Belaz thì γ0 t = q0 / V0 = 30 / 18 = 1,67 tấn/m3. Ta lại có khối lượng riêng của đất đá mỏ gd= 2,6 t/m3, của than gt = 1,44 t/m3 Ta thấy g0 < g vậy đất đá mỏ là loại vật liệu nặng. Và g0 t> gt nên than là loại vật liệu nhẹ. V.2.4. Xác định số gầu xúc xúc đầy xe ôtô Ng. • Đối với máy xúc ЭΚҐ־8U xúc đất đá lên ô tô CAT -773 E thì : Nđg = , Trong đó : Nđg – Số gầu xúc đầy ô tô. Q0 – Tải trọng của ô tô, Q0 = 58 tấn. E – Dung tích gầu xúc, E = 8 m3. Ksd – hệ số sử dụng gầu xúc, được xác định theo công thức Ksd = Kđ / Kr . Kđ - Hệ số xúc đầy gầu, khi xúc đất đá Kđ = 0,8 Kr- hệ số nở rời của đất đá, Kr = 1,45. gd - Tỷ trọng của đất đá, gd = 2,6 t/m3. Nđg1= = 5 gầu. • Đối với máy xúc PC – 750 xúc than lên ô tô Belaz – 7522 thì : Nđg 2 = , Trong đó : V0 - Dung tích thùng xe, V0 = 18 m3. E - Dung tích gầu xúc, E = 3,1m3. Kđ - Hệ số xúc đầy gàu Kl - Hệ số lèn chặt đất đá trong ô tô do tải trọng động khi dỡ tải của máy xúc (Kl = 0,9 0,92) . Ta chọn Kl = 0,9 Vậy: Nđg 2 = = 8,06. Chọn Nđg 2 = 8 V.2.5. xác định hệ số sử dụng tải trọng. • Hệ số sử dụng tải trọng xe chở đất đá được xác định theo công thức: Kqđ = , Trong đó: Qtđ - Khối lượng hàng ôtô thực tế vận chuyển, tấn. Qtđ = = 53,8 tấn. Với E = 8 m3 – Dung tích gầu xúc của máy xúc ЭКГ – 8U. Nđg 1 = 5 – Số gầu xúc đầy ô tô CAT -773 E . gd = 2,6 tấn/m3 - Tỷ trọng của đất đá. Kđ = 0,75 – Hệ số xúc đầy gầu khi xúc đá. Kr = 1,45 – Hệ số nở rời của đất đá. Q0đ - Tải trọng của ô tô CAT – 773E , Q0đ = 58 tấn. Kqđ = 53,8 / 58 = 0,93 < ( 1,15 ữ 1,2 ). Vậy loại ô tô chọn để chở đất đá là hợp lý. • Hệ sô sử dụng dung tích thùng xe của ô tô chở than : Kv = Vt / V0. Trong đó :Vt – Dung tích hàng ôtô thực tế vân chuyển, tấn. Vt = E . Nđg 2. Kđ = 3,1 . 7 . 0,95 = 20,62 m3. Với E = 3,1 m3 – Dung tích gầu xúc của máy xúc PC – 750. Kđ = 0,95 – Hệ số xúc đầy gầu khi xúc than. V0 = 18 m3 – Dung tích thùng xe ô tô Belaz -7522. Kv = 20,62 / 18 = 1,14 < ( 1,15 ữ 1,2 ). Vậy loại ô tô chọn để vận chuyển than là hợp lý. V.2.6. Chọn thiết bị khoan. Khoan là một khâu trong khâu khoan-nổ mìn làm tơi đất đá, lựa chọn chủng loại máy khoan tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá- đặc trưng là mức độ khó khoan Πk được xác định theo công thức thực nghiệm. k = 0,007 ( sn + sc ) + 0,7 gđ = 18 sn , sc- Giới hạn bền nén, bền cắt của đất đá trong khối, KG/cm2. gđ = 2,6 tấn/m3 - Tỷ trọng của đất đá. Từ đó ta thấy đất đá mỏ thuộc loại rất khó khoan, ta chọn máy khoan xoay cầu. • Lựa chọn máy khoan trong mối quan hệ đồng bộ với máy xúc thông qua đường kính hạt lớn nhất cho phép dcp. dcp Ê 0,75. , m. với E là dung tích gầu xúc, E = 8 m3. ị dcp = 0,75. = 1,5 m. • Lựa chọn máy khoan trong mối quan hệ đồng bộ với thiết bị vận tải. dcp Ê 0,5 . ,m . V0 - dung tích thùng vận tải, với xe ô tô CAT -773 E thì V0 = 26,6 m3. ị dcp = 0,5 . = 1,49 m. Vậy ta chọn dcp = 1,5 m. • Chọn đường kính mũi khoan: dk = k . dcp = 1,7 . 150 = 255 ,mm . Với k là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lí của đất đá, lấy k = 1,7. Từ đó chọn máy khoan xoay cầu CБШ – 250 MH. V.2.7. Lựa chọ thiết bị gạt. Chọn loại máy gạt D-85A, D-155 phục vụ cho công tác thải đá ở bãi thải đá và phục vụ cho các công tác phụ trợ khác như san gạt nền đường, làm đường, mương thoát nước, san gạt mặt tầng, trong kho chứa than, công tác môi trường. Hình V.1. Máy gạt D-85A Hình V.2. Ô tô CAT -773E trên mỏ. Hình V.3. Máy xúc tay gầu chất tải cho ô tô trên mỏ. V.3. Các thông số của hệ thống khai thác. V.3.1. Chiều cao tầng h . Chiều cao tầng phụ thuộc trước hết vào tính chất cơ lý của đất đá, kiểu loại thiết bị khai thác, thiết bị vận chuyển. Chiều cao tầng có ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu chung của mỏ: Khối lượng xây dựng cơ bản, tốc độ xuống sâu…Khi tăng chiều cao tầng thì giảm được số tầng vận chuyển do đó giảm được chiều dài tuyến đường, tuy nhiên tăng chiều cao tầng lên quá lớn làm cho tỷ lệ đá quá cỡ tăng lên khi nổ mìn, tăng xác suất trượt lở phần trên của tầng. a. Xác định chiều cao tầng đảm bảo cho thiết bị xúc bốc làm việc an toàn. • Với đất đá phải nổ mìn thì chiều cao tầng được xác định theo công thức: h Ê 1,5 Hxmax. H x max – Chiều cao xúc lớn nhất của máy xúc, m. Với máy xúc ЭКГ – 8U có Hx max = 14,4 m h = 1,5 . 14,4 = 21,6 m. Với máy xúc PC – 750 có Hxmax = 11,935 m h = 1,5 . 11,935 18 m. • Với đất đá không phải nổ mìn thì chiều cao tầng được xác đinh theo công thức. h Ê Hxmax. Với máy xúc ЭКГ – 8U thì h = Hx max = 14,4 m Với máy xúc PC – 750 thì h = Hxmax = 11,935 m b. Xác định chiều cao tầng theo viện sỹ Mennhicốp. Theo viện sỹ Mennhicốp thì chiều cao tầng được xác định theo công thức : h = 0,7 Bđ ,m . Trong đó : Bđ - Chiều rộng của đống đá sau khi nổ, Bđ = 0,8 ( Rxmax + Rdmax) Rxmax – Bán kính xúc lớn nhất, m. Máy xúc ЭКГ – 8U có Rx max = 18,4 m. Máy xúc PC – 750 có Rx max = 13,615 m. Rdmax – Bán kính dỡ tải lớn nhất, m. Máy xúc ЭКГ – 8U có Rd max = 16,3 m. Máy xúc PC – 750 có Rd max = 13,615 m. a - Góc nghiêng sườn tầng, a = 70°. b - Góc nghiêng của đống đá nổ mìn, b=35°. Kr - Hệ số nở rời của đất đá, K = 1,45. h’- Tỷ số giữa đường cản nhỏ nhất và chiều cao tầng, h’ = 0,55. h’’- Tỷ số giữa các hàng lỗ khoan với đường cản nhỏ nhất, h’’=0,75. Vậy: Với máy xúc ЭКГ – 8U thì h = 16,2 m. Với máy xúc PC – 750 thì h = 12,7 m. c. xác định chiều cao tầng theo điều kiện xúc đầy của gầu. Theo điều kiện xúc đầy gầu thì chiều cao tầng được xác định theo công thức: h > H t . ( Ht – Chiều cao trục tựa tay gầu, m). Với máy xúc tay gầu ЭКГ – 8U thì h > Ht = 7,2.= 4,8 (m) Như vậy chiều cao tầng lựa chọn h = 15m , đối với chiều cao tầng than chia tầng thành 2 phân tầng có chiều cao mỗi phân tầng ht =7 m á 7,5 m. V.3.2. Chiều rộng khoảnh khai thác A (m). Chiều rộng khoảnh khai thác xác định tuỳ thuộc vào thiết bị mỏ, thiết bị vận tải mà chủ yếu là thông số của máy xúc và ôtô sử dụng. 1. Trường hợp đất đá được làm tơi bằng nổ mìn. Hình V.4. Sơ đồ xác định chiều rộng khoảnh khai thác. Chiều rộng khoảnh khai thác A được xác định theo công thức sau: A = W + (n -1).b ; m Trong đó: n : Số hàng mìn, chọn n =2 . W : Đường kháng chân tầng, m. W = Z + h cotgα = 3,5 + 15 . cotg700 = 9 m. Với Z = 3,5m – Chiều rộng đới trượt lở tự nhiên. h = 15 m – Chiều cao tầng. α = 700 – Góc nghiêng sườn tầng. b :Khoảng cách giữa các hàng mìn, chọn b = 8m. Vậy chiều rộng khoảnh khai thác: A = 9 + ( 2 - 1) . 8 = 17 m . 2. Trường hợp đất đá không phải nổ mìn. Chiều rộng khoảnh khai thác A lấy bằng chiều rộng một dải khấu : • Theo điều kiện xúc : Ax = (1,5 á 1,7) Rxt = ( 18 á 20,4)m . • Theo điều kiện dỡ : Ad = Rxt + Rd – c = 12 +11 - 3 = 20m . Chọn Ax = 20m. V.3.3. Chiều rộng của đống đá nổ mìn Bđ ( m). Chiều rộng đống đất đá nổ mìn được xác định theo công thức: Bđ = A + X = KV . KN . Kδ .h . + (n -1) .b , m. Trong đó: n = 2 - Số hàng mìn. 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. Coi lỗ khoan là thẳng đứng Kδ =1 KV : Hệ số kể đến sự phụ thuộc vào thời gian vi sai . Chọn thời gian vi sai là: Δt = 25 às thì KV = 0,9 . q : Chỉ tiêu thuốc nổ tính toán, q = 0,46 kg/m3. h = 15 m – Chiều cao tầng. Vậy chiều rộng đống đất đá nổ mìn: Bđ = A + X = 0,9 . 2,5 . 1 . 15 . + (2 – 1). 8 31 m. Hình V.5. Sơ đồ xác định chiều rộng đống đá nổ mìn. V.3.4. Chiều rộng mặt tầng công tác BM . Hình V.6.. Sơ đồ xác định chiều rộng mặt tầng công tác. Chiều rộng mặt tầng công tác được lấy trước hết tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá, kiểu loại dải khấu, thông số của thiết bị xúc bốc, vận tải phải đảm bảo cho thiết bị xúc bốc, vận tải hoạt động bình thường và đủ để bố trí các công trình phụ trợ khác. Chiều rộng nhỏ nhất của mặt tầng công tác phải đảm bảo cho các thiết bị bốc xúc và vận tải hoạt động bình thường. Khi khai thác bằng phương pháp khoan nổ mìn, xúc bốc bằng máy xúc tay gầu, vận tải bằng ô tô thì chiều rộng mặt tầng công tác được xác định theo công thưc sau : BMin = A + X + C1 + T + C2 + Z , m . Trong đó : Z = 3,5 m - Bề rộng vành đai trượt nở tự nhiên. A + X = 31m - Chiều rộng đống đất đá nổ mìn. C1 = 1,5 m - Khoảng cách an toàn từ chân đống đất đá tới mép đường vận tải. T = 10 m - Chiều rộng phần xe chạy. C2 = 1 m - Khoảng cách an toàn từ đai trượt nở tới phần đường vận tải . T + Z + C1 + C2 = 16 m . Thay số vào ta được: Bmin = 31 + 16 = 47 m . V.3.5. Chiều dài luồng xúc Lx (m). Chiều dài luồng xúc là chiều dài tuyến do một máy xúc đảm nhiệm xúc bốc. Chiều dài luồng xúc phụ thuộc vào năng suất làm việc của máy xúc hình thức vận chuyển sử dụng trên tầng. Chiều dài luồng xúc, xác định theo điều kiện đảm bảo khối lượng đất đá nổ mìn cho máy xúc làm việc trong thời hạn quy định và dự trữ cần thiết, tính theo công thức: L x = ,m. Trong đó: Qca – Năng suất của máy xúc trong một ca, t/ca. Năng suất trung bình ca của máy xúc ЭКГ – 8U được tính theo công thức: Qca = , m3/ca. Với: E = 8 m3 - Dung tích gầu xúc. T = 8 giờ - Thời gian làm việc trong một ca. Kg = 0,75 - Hệ số xúc đầy gầu. KCN = 0,7 - Hệ số công nghệ của máy xúc. = 0,55 - Hệ số phản ánh thời gian làm việc của máy xúc. Tck - Thời gian một chu kỳ xúc thực của máy xúc: Tck = TLT + t , giây. TLT = 26 giây - Chu kỳ xúc lý thuyết của máy xúc ЭКГ – 8U. t = 10 giây – Thời gian các công tác phụ trợ. Tck = 36 giây. Kr = 1,45 - Hệ số nở rời của đất đá. Năng suất ca của máy xúc: Qca = = 1275 m3/ca. n – Số ca làm việc trong một ngày đêm, n = 3. T – Số ngày cần thiết để xúc hết đống đá nổ mìn, T = 10 ngày h – Chiều cao tầng, h = 15m A – Chiều rộng khoảnh khai thác, A = 17m. ị Lx = = 150 m. Chiều dài luồng xúc theo điềukiện an toàn: Lx ³ 50m. Chọn Lx = 150 m. V.4. Các yếu tố của khai trường. V.4.1. Góc nghiêng bờ công tác, j (độ). Góc nghiêng bờ công tác (j) chủ yếu phụ thuộc vào phương pháp khai thác mỏ. Hệ thống khai thác khấu theo lớp nghiêng thì góc nghiêng bờ công tác xác định theo công thức sau: j = , độ. Trong đó: Bmin – Chiều rộng bờ công tác tối thiểu, Bmin = 47m h – Chiều cao tầng, h = 15m a - Góc nghiêng sườn tầng, a = 700 ị j = V.4.2. Kết cấu bờ dừng. • Chiều cao tầng khi kết thúc khai khác h o= 2 h = 30 m, • Số tầng trên bờ dừng khi kết thúc khai thác: m = 6 tầng, • Đai vận chuyển: đai vận chuyển được nối liền với tầng công tác, chiều rộng đai vận chuyển tối thiểu bằng chiều rộng dải vận tải cộng với các khoảng cách an toàn, Bvc = T + z + k = 15 (m), số lượng đai vận chuyển bằng 6 đai. • Đai bảo vệ: Đai bảo vệ bố trí trên bờ mỏ để tăng tính ổn định của bờ cũng như để ngăn hiện tượng vùi lấp và tụt lở của đất đá từ tầng trên xuống, chiều rộng đai bảo vệ Bbv = 12 ,m. • Góc nghiêng bờ dừng, g (độ). Xác định góc nghiêng bờ dừng theo điều kiện kĩ thuật: g = arctg = 350. Hình 5.4. Kết cấu các đai vận chuyển, đai bảo vệ trên bờ mỏ. Bảng 5.1.Các thông số của hệ thống khai thác. STT Các thông số Ký hiệu Đơn vị tính Trị số 1 Chiều cao tầng h m 15 2 Chiều cao tầng khai thác than ht m 7 – 7,5 3 Chiều cao tầng kết thúc h0 m 30 4 Góc nghiêng sườn tầng a độ 70 5 Góc nghiêng bờ công tác j độ 16 6 Góc nghiêng bờ kết thúc g độ 35 7 Bề rộng mặt tầng công tác tối thiểu Bmin m 47 8 Bề rộng mặt tầng khi kết thúc Bkt m 30 9 Chiều rộng giải khấu A m 17 10 Chiều dài tuyến công tác Lct (tầng1) m 800 Chương VI Sản lượng mỏ VI.1. khái niệm. là khối lượng mỏ được thự Sản lượng mỏ lộ thiên c hiện trong một đơn vị thời gian. Gọi Aq- Sản lượng quặng (t), Ad- Sản lượng đất đá bóc tương ứng( m3), Am- Sản lượng mỏ hàng năm (m3/năm), Am = Aq + Ad = ( + ksx) .Aq ,m3/năm. Các yếu tố cơ bản có ảnh hưởng đến sản lượng mỏ lộ thiên đó là đặc điểm tự nhiên của khoáng sàng, yếu tố kĩ thuật và yếu tố kinh tế. Đối với cụm vỉa trong khoáng sàng Đông Cao Sơn được thiết kế thì yếu tố tự nhiên là không thay đổi, do vậy sản lượng mỏ chỉ phụ thuộc vào yếu tố kĩ thuật và kinh tế. Trị số sản lượng xác định theo điều kiện kĩ thuật là tối đa. Theo điều kiện kĩ thuật, khả năng sản lượng mỏ được quyết định bởi cường độ phát triển của công trình mỏ ( tốc độ xuống sâu, và tốc độ dịch chuyển ngang của công trình mỏ). Theo phương án mở vỉa đã chọn công trình mỏ phát triển từ Đông sang Tây, cánh Đông của vỉa 14-5 có độ dốc từ 21°á23° từ lộ vỉa đến mức + 25, nên công trình mỏ chủ yếu theo tốc độ xuống sâu (vs), sản lượng mỏ được xác định theo tốc độ xuống sâu. Từ mức này vỉa 14 -5 có thế nằm ngang nên công trình mỏ chỉ phát triển theo tốc độ phát triển ngang của công trình mỏ ( vn), trị số sản lượng mỏ chỉ cần tính toán để đạt sản lượng tính theo tốc độ xuống sâu của công trình mỏ. Tương tự, vỉa 13-1 có độ dốc 25° á 30°, từ lộ vỉa đến mức - 35 nên khả năng sản lượng mỏ được tính toán theo tốc độ xuống sâu đến mức - 35. Sản lượng mỏ theo tốc độ xuống sâu của công trình mỏ được xác định theo công thức sau: Aq = . Vs . St . gq (tấn/năm) Vs - Tốc độ xuống sâu của công trình mỏ,m/ năm ; St - Diện tích than trên tầng tính toán, m2 ; Km - Hệ số tổn thất, Km= 8% ; r - Hệ số làm nghèo khoáng sản, r = 12%; gq- Trọng lượng riêng của than, gq= 1,44 t/m3. VI.2. Xác định tốc độ xuống sâu của công trình mỏ Tốc độ xuống sâu của công trình mỏ được xác đinh theo công thức: Vs = h / Tc , m /năm Trong đó: h = 15 m – Chiều cao tầng. Tc- Thời gian chuẩn bị tầng mới, năm Chọn sơ đồ chuẩn bị tầng mới theo sơ đồ thuận: • Đào hào dốc. • Đào hào chuẩn bị. • Mở rộng tầng. VI.2.1. Thời gian đào hào dốc, Td. Thời gian đào hào dốc được xác định theo công thức: Td = , năm. Trong đó : Qx - Năng suất năm của máy xúc, m3/năm. Qx = Qca . n . N = 1275 . 3 . 241 = 921825 m3/năm. Kd - hệ số giảm năng suất máy xúc khi đào hào dốc, Kd = 0,7. Vd – Khối lượng đào hào dốc, Vd = 37191 m3 Td = = 0,05 năm. VI.2.2. Thời gian đào hào chuẩn bị Tcb. Tcb = , năm. Trong đó: Vcb - Khối lượng đào hào chuẩn bị tầng 1, Vcb = 466023 m3. Kcb - Hệ số giảm năng suất khi đào hào chuẩn bị, Kcb = 0,85. Qx – Năng suất năm của máy xúc, Qx = 921825 m3/ năm. Thay số vào ta được: Tcb = 0,6 năm. Thời gian đào một khu vực hào chuẩn bị tcb. tcb = Tcb / Nx = 0,6 / 4 = 0,15 năm. ( với Nx – số luồng xúc). VI.2.3. Thời gian mở rộng tầng trên 1 khu vực xúc tM . Thời gian mở rộng tầng (tính cho một luồng xúc ) được xác định theo công thức sau: tM = Vm / Qx ( năm). Trong đó: Qx – Năng suất năm của máy xúc, Qx = 921825 (m3/năm). Vm - Khối lượng mở rộng tầng được xác định theo công thức: Vm = [ Bmin + h ( cotga + cotggv ) ]. h . Lx ,m3. gv - Góc nghiêng bờ vách gv = 35°. α – Góc nghiêng sườn tầng, α = 700. lx - Chiều dài một luồng xúc, lx = 150 m. Vm = [ 47 + 15( cotg700 + cotg350 )] .15 . 150 = 166233 (m3). Thay số vào ta được: tm= 166233 / 921825 = 0, 18 (năm). VI.2.4. Thời gian chuẩn bị tầng mới, Tc . Thời gian chuẩn bị tầng mới được tính từ lúc máy xúc số 1 được đưa vào đào hào dốc từ tầng trên xuống tầng dưới cho tới khi kết thúc mở rộng tầng dưới. Để thuận tiện cho việc tính toán, ta xác định thời gian chuẩn bị tầng mới Tcb dựa vào biểu đồ mối quan hệ giữa chiều dài tuyến công tác LT và thời gian hoàn thành tương ứng các công việc trên tuyến công tác đó. Hình VI.1. Trình tự chuẩn bị tầng mới có 4 luồng xúc. Hình VI.2. Sơ đồ xác định thời gian chuẩn bị tầng mới có 4 luồng xúc. Thời gian chuẩn bị tầng mới khi N = Nmax được xác định theo công thức: Tc = Td + m . tcb + tm ( năm). • Số máy xúc tham gia chuẩn bị tầng mới: Ta sử dụng 3 máy xúc được bố trí: Máy xúc N o1 làm nhiệm vụ đào hào dốc, đào hào chuẩn bị trên suốt chiều dài tuyến công tác và mỏ rộng tầng ở khu vực cuối cùng. Máy xúc N o2, No3 làm nhiệm vụ mở rộng tầng ở các khu vực còn lại. • Trình tự đưa máy xúc vào hoạt động: Sau khi đào xong hào dốc, máy xúc N o1 tiếp tục đào hào chuẩn bị. Khi đào xong khu vực thứ nhất của hào chuẩn bị thì đưa máy xúc N o2 vào mở rộng khu vực đó. Khi đào xong khu vực thứ 2 thì đưa máy xúc N o3 vào mở rộng. Khi đào xong khu vực thứ 3 thì máy xúc N-02 đã mở rộng xong khu vực 1 và sẽ tiếp tục mở rộng khu vực 3 . cứ như vậy cho tới khi kết thúc công tác chuẩn bị tầng mới. VI.3. Xác định tốc độ dịch chuyển ngang. VI.3.1.Tốc độ dịch chuyển ngang của công trình mỏ đảm bảo tốc độ xuống sâu hàng năm. Khi mở vỉa bằng hào bám vách thì tốc độ dịch chuyển ngang được xác định: Vn = Vs.( cotgj + cotgg). Trong đó: : Góc nghiêng bờ công tác, =160 : Góc véc tơ ăn sâu của mỏ trùng với góc cắm của vỉa =350 Thay số ta có: Vn = 16,4.( cotg160 + cotg350) = 80 (m/năm) Lấy giá trị Vs trên tầng +105 trong bảng 6.1 VI.3.2.Tốc độ dịch chuyển ngang của công trình mỏ khi Vs = 0 m/năm. Tốc độ dịch chuyển ngang của công trình mỏ xác định theo điều kiện kĩ thuật được tính theo biểu thức: Vn = (năm) Trong đó: - Sq’ : Diện tích khoáng sản tính theo mặt cắt dọc, lấy trung bình bằng tích số của chiều dày vỉa theo phương thẳng đứng và chiều dài vỉa . Sq = 35 .720 = 25.200 (m2) - Aq chọn tại tầng +105 để dảm bảo sản lượng khai thác. - h = 0,92 là hệ số thu hồi than. Thay số ta tính được: Vn = (m/năm) VI.4.Lựa chọn sản lượng mỏ. Sản lượng mỏ theo điều kiện kỹ thuật là điều kiện cần để xác định sản lượng mỏ hợp lý cho mỏ lộ thiên. Sản lượng được chọn trước hết phải thoả mãn điều kiện kỹ thuật tức phải chọn sao cho tích Vs.Sq nhỏ nhất trong giai đoạn nào đó trừ giai đoạn xây dựng cơ bản và kết thúc mỏ để luôn đạt được sản lượng theo thiết kế. Căn cứ vào kết quả ở bảng VI.1, để chọn sản lượng mỏ hợp lý lấy giá trị tốc độ xuống sâu trung bình của các tầng. Như vậy sản lượng mỏ chỉ phụ thuộc vào diện tích quặng trên các tầng. Chọn diện tích quặng trên tầng +105 là tầng có Vs.Sq đảm bảo cho mỏ có khả năng đạt sản lượng trong quá trình khai thác. Chọn sản lượng bằng 550.000 m3/năm. Bảng VI.1: Khối lượng và tốc độ công trình mỏ phát triển. Tầng M Lxt Sq (m2) td (năm tcb (năm) ttm (năm) Tc (năm) Vs (m/năm) Vs. Sq (m3/năm) +165 5 160 0 0,08 0,14 0,26 1,04 14,4 0 +150 5 155 0 0,08 0,13 0,25 0,98 15,3 0 +135 4 182 0 0,08 0,15 0,29 0,97 15,4 0 +120 4 173 44640 0,08 0,14 0,28 0,92 16,3 727.632 +105 4 165 33380 0,08 0,14 0,27 0,91 16,4 547.432 +90 4 155 34440 0,08 0,13 0,25 0,85 17,6 606.144 +75 3 195 32760 0,08 0,16 0,32 0,88 17,0 556.920 +60 3 184 28800 0,08 0,15 0,30 0,83 18,1 521.280 +45 3 163 27540 0,08 0,14 0,26 0,76 19,7 542.538 +30 3 156 26830 0,08 0,13 0,25 0,72 20,8 558.064 +15 2 209 25080 0,08 0,17 0,34 0,76 19,7 494.076 0 2 192 24150 0,08 0,16 0,31 0,71 21,1 509.565 -15 2 174 20160 0,08 0,14 0,28 0,64 23,4 471.744 -30 2 156 19085 0,08 0,13 0,25 0,59 25,4 484.759 * Sản lượng mỏ được xác định theo công thức :  ;T/năm Như vậy sản lượng mỏ là 828.000 T/năm. * Sản lượng đất bóc hàng năm của mỏ là: Ađ = Aq . Ksx Trong đó: - Ksx: Hệ số bóc thời gian (sản xuất), Ksx = 7 (m3/m3) Ta có: Ađ = 550000 . 7 = 3.850.000 (m3/ năm) Sản lượng năm của mỏ là: An = Ađ + Aq = 550.000 + 3.850.000 = 4.400.000 (m3/ năm) Tuổi thọ của mỏ. T = Trong đó: - : Trữ lượng than trong biên giới mỏ - Aq : Sản lượng của mỏ Thay số vào công thức ta có: năm Chương VII Chuẩn bị đất đá để xúc bốc VII.1. chọn phương pháp chuẩn bị đất để xúc bốc Hiện nay có các phương pháp để chuẩn bị đất đá cho xúc bốc như: • Phương pháp cơ giới • Phương pháp khoan nổ mìn: • Bằng phương pháp sức nước. • Phương pháp hoá học: • Phương pháp vật lí: Các phương pháp trên đều có ưu, nhược điểm và điều kiện áp dụng cụ thể. Tuy nhiên với đặc điểm của đất đá mỏ chủ yếu là đá trầm tích có độ cứng lớn f = 8 á 12, đất đá thuộc loại bền vững khó có khả năng bị phá vỡ bằng phương pháp cơ học, phương pháp sức nước, vì vậy đồ án chọn phương pháp đồng bộ khoan nổ mìn để chuẩn bị đất đá cho xúc bốc, vận tải. Phương pháp này có ưu nhược điểm sau: • Ưu điểm: Có khả năng áp dụng cho mọi loại đất đá mỏ, linh động, tạo ra được cỡ hạt theo yêu cầu, dễ thực hiện, giá thành rẻ. . . • Nhược điểm: Tạo ra lượng bụi và tiếng ồn lớn, sinh ra sóng chấn động, sóng đập không khí, đá văng gây mất an toàn, tăng khả năng gây mất ổn định, chu kì không liên tục. Yêu cầu đối với công tác khoan nổ mìn: • Mức độ đập vỡ đồng đều, kích thước của cục đá lớn nhất phải đảm bảo cho máy xúc xúc được. • Hình dạng đống đá nổ mìn phải phù hợp thiết bị xúc bốc. • Có đủ đất đá cho máy xúc làm việc. • Tỉ lệ đá quá cỡ phát sinh ít, mặt tầng bằng phẳng, hậu xung và độ văng xa nhỏ. • Bảo đảm an toàn trong quá trình thi công khoan nổ mìn, giá thành khoan nổ hạ VII.2. xác định một số thông số cho công tác khoan nổ Trong chương V – Ta đã chọn thiết bị sử dụng như sau: • Công tác khoan: máy khoan xoay cầu: CБЩ - 250MH. • Công tác xúc bốc đất đá : máy xúc ЭKΓ- 8U. • Công tác vận tải đất đá : Ôtô CAT-773E. • Từ đó xác định kích thước cục đá cho phép : dcp= 1,5m. • Lựa chọn được đường kính lỗ khoan dk = 250 mm. • Kích thước của một bãi nổ: Chiều rộng bãi nổ: A = 17 m. Chiều dài bãi nổ : Lx = 150 m. VII.3. Tính toán năng suất của máy khoan. • Năng suất ca của máy khoan được xác định theo biểu thức: Qca = T . Vk . h ( m/ca). T - thời gian một ca sản xuất, T = 8 giờ, Vk - tốc độ khoan, m/giờ , v = 12 m / giờ. h - hệ số sử dụng thời gian, h = 0,5 . Thay số vào ta được: Qca = 8 . 12 . 0,5 = 48 (m/ca). •Năng suất năm của máy khoan : Qk = Qca . 3 . 241 = 34704 (m/năm). Bảng VII.1. Đặc tính kĩ thuật của máy khoan xoay cầu CБЩ-250MH. TT Thông số Đơn vị tính Giá trị 1 Chiều sâu khoan (max) m 32 2 Đường kính lỗ khoan mm 250 3 Trọng lượng toàn bộ máy Tấn 75 4 Công suất động cơ KW 386 5 Công suất máy nén khí m3/phút 18 á 25 6 áp lực trục nén Tấn 0 á 30 7 áp lực khí nén at 7 8 áp lực bánh xích di chuyển nén lên mặt đất kg/cm2 1,276 9 áp lực kích nén lên mặt đất kg/cm2 10,04 10 Lực hướng tâm (max) Tấn 38 11 Điện thế đưa vào v 400 12 Tốc độ quay ty khoan v/ph 30 á 152 13 Tốc độ tiến khoan m/h 60 14 Tốc độ di chuyển km/h 0,773 15 Tốc độ nâng nhanh dụng cụ khoan m/phút 7 16 Tốc độ hạ nhanh dụng cụ khoan m/phút 10 17 Khả năng khoan xiên Độ 70 á 90 18 Góc lên dốc khi hạ cần Độ 10 19 Chiều dài khi nâng cần m 9.2 20 Chiều dài khi hạ cần m 15 21 Chiều rộng máy m 5.45 22 Chiều cao khi nâng cần m 15,35 23 Chiều cao khi hạ cần m 6,5 24 Thổi phoi bằng nước, khí ép Tổ chức công tác khoan: Khi tiến hành công tác khoan, tổ chức công táckhoan theo khu vực và theo tuyến. Khi khoan hàng ngoài máy khoan được bố trí thẳng góc với mép tầng và nằm ngoài phạm vi trượt lở của đất đá. Máy khoan làm việc di chuyển theo sơ đồ zic zắc.VII.4. lựa chọn phương pháp nổ, phương tiện nổ và loại thuốc nổ. VII.4.1. Lựa chọn phương pháp nổ Để làm nổ lượng thuốc nổ có nhiều phương pháp khác nhau, đồ án lựa chọn phương pháp nổ mìn vi sai vì phương pháp này có nhiều ưu điểm. • Lựa chọn sơ đồ vi sai: ở đồ vi sai với chế độ đặt tải n = 4 sẽ đảm bảo chất lượng đập vỡ tốt nhất do gần như loại trừ được vùng ứng suất giảm, hệ số làm gần các lượng thuốc nổ thực tế cực đại (m = 5 á 8). Sơ đồ vi sai ứng với chế độ đặt tải này là sơ đồ nổ qua từng lỗ. • Tính toán thời gian vi sai: Thời gian vi sai giữa các lượng thuốc nổ được xác định theo công thức thực nghiệm : Dt = k.Wct Trong đó: k = 3 á 6 - Hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại đất đá . Wct - đường cản chân tầng. Thực tế D t= 25 á 30 ms là gần với trị số hợp lí. VII.4.2. Lựa chọn loại thuốc nổ. Việc lựa chọn loại thuốc nổ cần phải căn cứ vào tính chất cơ lí của đất đá, ảnh hưởng của nước trong lỗ khoan, mức độ dễ cung ứng cũng như mức độ an toàn và tính kinh tế của loại thuốc nổ. Với đặc điểm của đất đá mỏ có độ cứng từ f = 8 á 12, ở những tầng thấp hơn mực xâm thực địa phương đất đá bị ngậm nước. Do đó ta nên chọn loại thuốc nổ có năng lượng nổ phù hợp với loại đất đá trên là ANFO (loại thuốc nổ có năng lượng nổ trung bình) , NT-13 ( loại thuốc nổ có năng lượng nổ trung bình và chịu nước ), để nổ phá đá quá cỡ sử dụng thuốc nổ AĐ-1. VII.4.3. Lựa chọn loại phương tiện nổ. • Lựa chọn loại phương tiện nổ khống chế thời gian vi sai: Đồ án lựa chọn phương tiện nổ mìn phi điện do loại phương tiện này có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác như rất linh hoạt, an toàn, chắc chắn, có thể điều khiển mọi sơ đồ nổ và có độ chính xác cao. • Các loại phụ kiện nổ sử dụng trong hộ chiếu nổ: - Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ sơ cấp (LI L): Dây truyền tín hiệu nổ sơ cấp được dùng để truyền sóng nổ từ nơi điều khiển nổ đến đầu bãi nổ. - Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ trên mặt(LTD). - Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ xuống lỗ(LLHD). Bảng VII.2.Bảng đặc tính kĩ thuật của các loại thuốc nổ. STT Thông số kĩ thuật Đơn vị ANFO NT-13 AĐ-1 1 Mật độ g/cm3 0,8á0,9 1,0á1,2 0,95á1,1 2 Tốc độ kích nổ Km/s 4,1á4,2 3,5á3,7 3,6á3,9 3 Đường kính tối thiểu mm 50 4 Khả năng công nổ cm3 320á330 280á310 350á360 5 Sức công phá mm 15á20 12á14 13á15 6 Nhiệt lượng nổ kcal/kg 900 880 986 7 Nước sản xuất VN VN VN 8 Khả năng kích nổ Trung gian Trung gian kíp số 8 9 Khảnăngchịu nước Không Tốt Không Khi sử dụng loại thuốc nổ ANFO, NT-13 do đặc tính của các loại thuốc nổ này kém nhậy nổ với các phương tiện nổ thông thường. Để kích nổ chúng phải dùng khối mồi nổ có năng lượng nổ cao, chọn khối mồi nổ PENTÔNITE VII.4.4.Lựa chọn sơ đồ khởi nổ. Điểm khởi nổ của bãi nổ nên bố trí ở nơi có nhiều bề mặt tự do, đồng thời sao cho hướng truyền nổ vào trong khối đất đá. Vì vậy đồ án lựa chọn hướng khởi nổ ở đầu bãi nổ. VII.5.tính toán các thông số trong hộ chiếu nổ mìn lần 1. Tất cả các thông số trong phần tính toán đều tính toán cho loại thuốc nổ ANFO, đất đá có độ kiên cố trung bình f = 12. Khi lỗ khoan có chứa nước thì loại thuốc nổ sử dụng là NT-13. 1 . Đường kính lỗ khoan dk (mm). Với loại máy khoan sử dụng là máy khoan СБш -250 MHA nên dk = 250 m m. 2. Chỉ tiêu thuốc nổ, q (kg/m3). Mỏ Cao Sơn có đất đá tương đối cứng f = 8 12 .Chỉ tiêu thuốc nổ thực tế của mỏ sử dụng khi nổ các lỗ khoan lớn có đường kính dk = 250 mm là q = 0,51kg/m3. 3. Chiều sâu khoan thêm, Lkt. Chiều sâu khoan thêm phụ thuộc vào chiều cao tầng, tính chất cơ lý đá và điều kiện địa chất thuỷ văn. Chiều sâu khoan thêm xác định theo công thức thực nghiệm: Lkt= ( 5 á 15 )dk Chọn Lkt = 10. dk = 2,5 m. 4. Đường kháng chân tầng, Wct • Tính toán đường kháng chân tầng có kể đến tác dụng tương hỗ khi nổ đồng thời các lượng thuốc nổ cạnh nhau. Nó được xác định theo công thức của Đavưdôv: Wct = 53 .Kt . dk . (1,6 - 0,5m) ,m Trong đó: D - mật độ nạp mìn, D = 0,9 g/cm3 = 900 kg/m3. Kt- Hệ số kể tới mức độ nứt nẻ của đất đá kt=1 á1,25, chọn Kt = 1,1. e- Hệ số khả năng công nổ, e = . Ac- Nhiệt lượng nổ của thuốc nổ tiêu chuẩn. Att- Nhiệt lượng nổ của thuốc nổ thực tế sử dụng. m - Hệ số làm gần, khi nổ mìn vi sai thì m = 1 á 1,4, chọn m = 1,2. Wct = 53 . 1,1 . 0,25 .. (1,6 - 0,5 . 1,2) 9 (m). • Đường kháng chân tầng dựa trên khả năng chứa thuốc tối đa: Wct = , m. Trong đó : m = 0.9-1.4, chọn m = 1 – Hệ số làm gần. P – Trọng lượng thuốc nổ tính trên 1m dài lỗ khoan, kg/m. P = . . D = = 44,2 (kg/m). H - Chiều cao tầng, H = 15 m. Lk - Chiều dài thực tế của 1 lỗ khoan, L k = H + Lkt = 15 + 2,5 = 17,5 m. q = 0,46 kg/m3 – chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị. Wct = = 8.51 m. • Kiểm tra đường kháng chân tầng theo điều kiện an toàn cho máy khoan làm việc: Wct ³ Wat = H.cotg2a + c = 15.cotg70 + 3 = 8,45 m vậy chọn Wct = 8.5( m.) 5. Khoảng cách giữa các lỗ khoan trong một hàng, a. a = m . Wct = 1 . 8.5 = 8.5 (m). 6. Khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan, b Ta sử dụngsơ đồ mạng nổ là mạng tam giác b = 8.5 . sin60° = 7.5 (m). 7. Số hàng lỗ khoan, n. n = = = 2,12. chọn n = 2 hàng. 8. Số lỗ khoan trong một hàng Nk ( Tính cho chiều dài bãi nổ L = 150 m). Nk = -1 = -1 = 17 lỗ khoan. 9. Khối lượng thuốc nổ cho cả bãi nổ, QTN ( Kg). • Khối lượng thuốc nổ của 1 lỗ khoan hàng ngoài Q1 (kg). Q1 = a. H. Wct . q = 8.5 . 15 . 8.5 . 0,51 = 553 kg. • Khối lượng thuốc nổ của 1 lỗ khoan hàng trong Q2 (kg). Q2 = a . b . H . q = 8.5 . 7.5. 15 . 0,51 = 488 kg. • Tổng khối lượng thuốc nổ của bãi nổ QTN (kg). QTN = Nk . ( Q1 + Q2) = 17 ( 553 + 488 ) = 17697 kg. 10. Chiều dài cột thuốc LT. • Hàng ngoài: LT N = Q1 / P = 553 / 44,2 = 12,5 m. • Hàng trong: LT T = Q2 / P = 488 /44,2 = 11 m. 11. Chiều cao cột bua Lb. • Hàng ngoài: LbN = LK – LT N = 17,5 – 12,5 = 5 m. • Hàng trong: LbT = Lk – LT T = 17,5 – 11= 6,5m. 12. Suất phá đá trung bình của 1m lỗ khoan, S. S = = = 58.3 (m3/m) 13. Tổng số mét khoan của 1 bãi nổ, Mk. Mk = 2 . NK . Lk = 2 . 17 . 17,5 = 595 m. 14. Tổng thể tích đất đá phá được của bãi nổ VN . VN = NK . (Wct + b) .a. h = 17 .(8.5 + 7.5) . 8.5 .15 = 34680m3. VIi.6. Tính toán khối lượng phương tiện nổ. 1.Khối lượng mồi nổ. Trong phần lựa chọn các loại phương tiện nổ, đã lựa chọn khối mồi nổ PENTOLITE để kích nổ lượng thuốc nổ trong lỗ khoan. Đặc tính kĩ thuật của khối mồi nổ PENTOLITE: • Tỉ trọng 1,55 - 1,56 g/cm3. • Tốc độ nổ v = 7800 m/giây. • áp lực nổ p = 240 kbar. • Khả năng chịu nước: rất tốt Do lỗ mìn có chiều dài lớn, để đảm bảo có thể kích nổ hoàn toàn lượng thuốc nổ trong lỗ khoan phải dùng ít nhất hai khối mồi nổ trong một lỗ mìn. Như vậy tổng số mồi nổ cần cho cả bãi nổ là: n. NK . 2 = 2 . 17 . 2 = 68 chiếc. 2. Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ sơ cấp(LIL). Chức năng của dây truyền tín hiệu sơ cấp là truyền tín hiệu nổ từ dụng cụ khởi nổ phi điện đến đầu bãi nổ. Chọn chiều dài dây truyền tín hiệu nổ sơ cấp bằng 300m. 3. Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ trên mặt(LTD). Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ trên mặt bao gồm hệ thống kíp nổ vi sai phi điện trên mặt. Kíp điện vi sai trên mặt được sử dụng để nổ vi sai giữa các lỗ mìn hoặc nhóm lỗ mìn. Như đã nêu trên sơ đồ vi sai được lựa chọn là sơ đồ nổ qua từng lỗ và lựa chọn thời gian giãn cách vi sai trong một hàng là 17ms và giữa các hàng là 25ms do đất đá Cao Sơn cứng và dòn. Tổng số lỗ mìn trong cả bãi nổ là 34 lỗ, số lượng kíp vi sai phi điện trên mặt là 34 kíp 4. Hệ thống dây truyền tín hiệu tín hiệu xuống lỗ(LLHD). Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ xuống lỗ bao gồm các kíp nổ vi sai xuống lỗ, để kích nổ khối mồi nổ cần sử dụng kíp nổ số 8. Tổng số lỗ khoan là 34 lỗ, vậy cần 68 kíp xuống lỗ. HìnhVII.1. Sơ đồ mạng lỗ khoan nổ mìn lần 1 khởi nổ đầu bãi nổ HìnhVII.2. Sơ đồ mạng lỗ khoan nổ mìn lần 1 khởi nổ giữa bãi nổ Bảng VII.3. Các thông số của hộ chiếu nổ mìn lần1. STT Các thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều cao tầng h m 15 2 Đường kính lỗ khoan dk mm 250 3 Hệ số làm gần m 1 4 Chiều sâu khoan thêm Lkt m 2,5 5 Chỉ tiêu thuốc nổ q kg/m3 0,51 6 Đường cản chân tầng Wct m 8.5 7 Khoảng cách giữa các lỗ khoan trong 1 hàng a m 8.5 8 Khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan b m 7.5 9 Chiều cao cột thuốc hàng ngoài LT N m 11.5 10 Chiều dài cột thuốc hàng trong LT T m 10.3 11 Chiều cao cột bua hàng ngoài LbN m 5 12 Chiều cao cột bua hàng trong LbT m 6.5 13 Số hàng lỗ khoan n hàng 2 14 Số lỗ khoan trong 1 hàng Nk lỗ 17 15 Chiều rộng thực tế của bãi nổ B m 17 16 Chiều dài của bãi nổ L m 153 17 Lượng thuốc nổ trong 1 lỗ khoan hàng ngoài QN kg 559 18 Lượng thuốc nổ trong 1 lỗ khoan hàng trong QT kg 496,8 19 Khối lượng thuốc nổ của cả bãi nổ Q kg 17697 20 Suất phá đá trung bình S m3/m 58.3 21 Tổng mét khoan Mk m 595 22 Tổng thể tích đất đá phá ra VN m3 34680 23 Tổng khối mồi nổ Cái 68 24 Tổng số kíp phi điện vi sai 25 ms Cái 17 25 Tổng số kíp phi điện vi sai 17 ms Cái 17 26 Tổng kíp vi sai phi điện xuống lỗ Cái 68 VII.7. Các thông số nổ mìn lần 2. Quá trình nổ mìn trên mỏ lộ thiên thường phát sinh đá quá cỡ, lượng đá quá cỡ phát sinh phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Thông số mạng nổ, phương pháp điều khiển tác dụng nổ, loại thuốc nổ...Với hộ chiếu nổ mìn như trên sẽ làm giảm tỉ lệ đá quá cỡ xuống còn 2% á 3% tổng lượng đá phá ra. VII.7.1. Lựa chọn phương pháp nổ mìn lần 2. Mục đích của phương pháp nổ mìn lần 2 là tiếp tục đập vỡ các cục đá quá cỡ thành cục đá có kích thước yêu cầu. Các phương pháp nổ mìn lần 2 được sử dụng phổ biến hiện nay: • Phương pháp nổ mìn lỗ khoan con. • Phương pháp nổ mìn ốp, đắp. • Dùng phương pháp lỗ khoan con nổ lượng thuốc nổ nhỏ trong lỗ khoan có chứa đầy nước. Các phương pháp nổ mìn trên có ưu nhược điểm riêng, qua phân tích đồ án lựa chọn phương pháp nổ mìn lỗ khoan con để phá đá quá cỡ. VII.7.2. Các thông số nổ mìn lần 2. 1. Đường kính lỗ khoan. D = 36mm. 2. Chiều sâu lỗ khoan. Lk = Dqc = 1m. ( Dqc - đường kính cục đá quá cỡ). 3. Chỉ tiêu thuốc nổ. Lấy theo thực nghiệm : q = 0,32 kg/m3 4. Khối lượng thuốc nổ sử dụng phá 1 cục đá quá cỡ. Q = q . Vqc= 0,32. 8 = 2,56 kg. Vqc- thể tích trung bình của cúc đá quá cỡ, Vqc = 8 m3 • Q1 - Sức chứa thuốc của một lỗ khoan. Q1 = . Lk . D = = 0,9 kg (Với Δ = 900 kg/m3). • Số lỗ khoan cần thiết tính cho 1 cục đá quá cỡ có Vqc = 8 m3. N = Q / Q1 = 2,56 / 0,9 = 3 lỗ. 5. Loại thuốc nổ sử dụng. Để phá đá quá cỡ ta sử dụng thuốc nổ AD -1, quy cách thỏi f32 ´ 300g. 6. Phụ kiện nổ : Dây cháy chậm, kíp nổ và dây nổ. Chú thích: 1 2 4 3 5 744443333 6 1: Cục đá cần nổ để phá vỡ. 2:Dây nổ. 3: Dây cháy chậm. 4: Kíp số 8. 5: Lượng thuốc nổ 6: Bua (Đất dẻo) 7: Hướng truyền nổ. Hình VII.3. Sơ đồ nạp thuốc đấu ghép mạng nổ lần 2. VII.8. Phương pháp nạp mìn và lấp bua. VII.8.1. Phương pháp nạp mìn. Thi công nạp mìn với các loại thuốc nổ  : NT-13, ANFO, AD -1dùng phương pháp nạp mìn thủ công vì các loại thuốc nổ này hiện nay được cung ứng sẵn với dạng bao gói. Việc đấu ghép mạng nổ tiến hành theo hộ chiếu khoan nổ và các biện pháp an toàn cần thiết. VII.8.2. Phương pháp nấp bua. Thành phần bua gồm cát, sét để công tác lấp bua rẻ, đơn giản người ta thường sử dụng trực tiếp phoi khoan có trộn thêm sét. Công tác lấp bua được tiến hành thủ công. XII.9. Xác định số máy khoan cần thiết. Số máy khoan cần thiết được xác định theo công thức sau: N = . Kd (chiếc). Trong đó : Kd - Hệ số dự trữ, Kd = 1,2. Ks – Hệ số sử dụng lỗ khoan, Ks = 0,75. Qk – Năng suất năm của máy khoan, Qk = 34704 (m/năm). L – Tổng số mét lỗ khoan thực hiện trong năm. L = Vđ / S (m). Với: Vđ - lượng đất đá phải bóc hàng năm, Vđ = 3123590 m3. S – Suất phá đá bình quân của 1 m lỗ khoan, S = 58,3 m3/m. L = 3123590 / 58,3 = 53578 (m). Vậy số máy khoan cần thiết là : N = = 2,47 . Chọn N = 2 (chiếc). Chương VIII Công tác xúc bốc VIII.1. lựa chọn thiết bị xúc bốc. Việc lựa chọn thiết bị xúc bốc trên mỏ lộ thiên cần căn cứ vào các điều kiện sau: • Dựa vào tính chất cơ lí của đất đá mỏ được thể hiện thông qua chỉ tiêu mức độ khó xúc của đất đá. • Dựa vào hướng sử dụng( xúc đất đá hay xúc quặng). • Công suất của mỏ. Trong chương V (Hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị) ta đã chọn được loại máy xúc để xúc đất đá là máy xúc ЭҚГ-8U ; máy xúc thuỷ lực gầu ngược PC -750 dùng để xúc than. VIII.2. Tính toán năng suất thực tế của máy xúc. VIII.2.1. Năng suất của máy xúc. • Năng suất của máy xúc ЭКГ – 8U ( theo kết quả tính toán ở chương V) QX = 1275 . 3. 241 = 921825 m3/năm. • Năng suất của máy xúc PC -750 được xác định theo công thức: Qca = , m3/ca. Với: E = 3,1 m3 - Dung tích gầu xúc. T = 8 giờ - Thời gian làm việc trong một ca. Kg = 0,95 - Hệ số xúc đầy gầu. KCN = 0,75 - Hệ số công nghệ của máy xúc. = 0,6 - Hệ số phản ánh thời gian làm việc của máy xúc. Tck - Thời gian một chu kỳ xúc thực của máy xúc: Tck = 40 , giây. Kr = 1, 2 - Hệ số nở rời của đất đá. Năng suất ca của máy xúc: Qca = = 795 m3/ca. Năng suất năm của máy xúc PC – 750: Qnăm = Qca . n . N = 795 . 3 . 241 = 574785 m3/năm. • Năng suất của máy xúc ЭКГ – 4,6 được xác đinh theo công thức : Qca = , m3/ca. Với: E = 4,6 m3 - Dung tích gầu xúc. T = 8 giờ - Thời gian làm việc trong một ca. Kg = 0,85 - Hệ số xúc đầy gầu. KCN = 0,7 - Hệ số công nghệ của máy xúc. = 0,6 - Hệ số phản ánh thời gian làm việc của máy xúc. Tck - Thời gian một chu kỳ xúc thực của máy xúc: Tck = 40 , giây. Kr = 1, 2 - Hệ số nở rời của đất đá. Năng suất ca của máy xúc: Qca = = 985 m3/ca. Năng suất năm của máy xúc ЭКГ – 4,6: Qnăm = Qca . n . N = 985 . 3 . 241 = 712155 m3/năm. VIII. 2. Các kiểu gương xúc. Khái niệm: Gương xúc là một phần mặt nghiêng hoặc mặt phẳng để cho thiết bị xúc bốc làm việc. Với đất đá mềm thiết bị xúc bốc tiến hành xúc trực tiếp, còn đất đá cứng phải tiến hành làm tơi sơ bộ trước khi tiến hành xúc. Các kiểu gương xúc có thể áp dụng đối với mỏ: • Gương bên hông. • Gương phối hợp được sử dung khi xúc chọn lọc than. • Gương phẳng. • Gương theo tuyến. VIII.3. lập hộ chiếu xúc đất đá. VIII.3.1. Lựa chọn gương xúc. Trong các phần trước ta đã tính toán và lựa chọn được loại thiết bị xúc bốc là máy xúc ЭКГ – 8U và tính toán được các thông số của hệ thống khai thác, căn cứ vào đó ta có thể lựa chọn kiểu gương xúc có thể sử dụng để phục vụ cho công tác xúc bốc là gương bên hông. Khi sử dụng gương bên hông, giải khấu thông tầng ta có các sơ đồ nhận tải của ôtô đối với máy xúc như sau: Hình VIII.1.Sơ đồ nạp xe tại gương xúc. VIII.3.2. Các thông số của gương xúc. 1.Chiều cao gương xúc, Hg Đất đá cần xúc bốc được làm tơi bằng phương pháp khoan nổ mìn, kích thước lớn nhất của cục đá d =1500mm, như vậy cỡ hạt được xếp vào loại từ nhỏ đến trung bình. • Chiều cao gương xúc theo điều kiện tự sụt lở của đất đá: Hg = (1,05 á 1,15) Hxmax = 1,1 . 14,4 =15,84 ,m ( Hxmax = 14,4 m - Chiều cao xúc lớn nhất của máy xúc ЭКГ -8U). • Xác định chiều cao gương xúc theo điều kiện xúc đầy: Hg > . Ht = . 10,08 = 6,72 m. ( Ht = 10,08m - Chiều cao trục tựa tay gầu). • Chiều cao đống đá nổ mìn: Hđ = 0,8 h = 0,8 . 15 =12 (m). Ta lấy chiều cao gương xúc bằng chiều cao đống đá nổ mìn. Hg = Hđ = 12 (m). 2. Chiều rộng luồng xúc, Bl Chiều rộng luồng xúc theo điều kiện xúc: Bl = (1,5 á 1,7 ) Rxt = 1,7 . 12 = 20,4 (m). m. (Rxt = 12 m - Bán kính xúc bằng của máy xúc ЭКГ – 8U). Do chiều rộng đống đá nổ mìn Bđ = 32 m > Ax, vậy để xúc hết chiều rộng đống đá cần sử dụng 2 luồng xúc, để an toàn và sử dụng hết năng suất thiết bị cần phải xúc theo sơ đồ vượt trước, khoảng cách vượt trước lấy bằng chiều dài một khu vực xúc. Chọn Bl = 16 Chiều dài luồng xúc Lx. Như đã tính toán ở chương V, chiều dài luồng xúc Lx = 150 m. Hình VIII.2. Sơ đồ hộ chiếu xúc đất đá. VIII.4. Lập hộ chiếu xúc than. Do các vỉa than có cấu tạo phức tạp, độ dốc và chiều dày của các vỉa than không đều, có nhiều lớp đá kẹp. Vì vậy để giảm tổn thất và làm nghèo quặng, đồng thời có thể thu hồi được tối đa tài nguyên nên ta tiến hành xúc chọn lọc theo phân tầng, mỗi phân tầng có chiều dày 7,5 m. Để lấy than ở mỗi phân tầng ta dùng máy xúc thuỷ lực gầu ngược PC – 750 Căn cứ vào đặc điểm tự nhiên của cụm vỉa trong mỏ như sau: • Vỉa 14-5 có độ dốc trung bình 15°á30° ( trung bình 21°), chiều dày trung bình 14,22 m có từ 2á4 lớp đá kẹp. • Vỉa 13-1 có dộ dốc trung bình 25° chiều dày trung bình 11,3m có khoảng 4 lớp đá kẹp. Từ đó ta có các sơ đồ công nghệ khai thác có thể áp dụng cho cụm vỉa: • Sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc các vỉa quặng bằng máy xúc. • Sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc bằng khoan nổ chọn lọc. Dựa trên khả năng trình độ công nghệ hiện có đồ án lựa chọn sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc bằng máy xúc kết hợp với máy gạt. Sơ đồ công nghệ khai thác chọn lọc bằng máy xúc tay gầu, máy xúc TLGN kết hợp máy gạt gạt dọn vách và trụ vỉa: Các thông số của gương xúc của máy xúc TLGN: • Chiều cao gương xúc: Hg= 7,5m. • Chiều rộng giải khấu: Ax= 7á14 m. • Chiều dài 1 luồng xúc: Lx= 150m. Các thông số của gương xe gạt D- 85A. • Chiều rộng luồng gạt : Ag = m.lg m = b/lg- tỉ số giữa phần bàn gạt áp vào đống đá (b), và toàn bộ chiều rộng bàn gạt của xe gạt (lg). Chọn m = 0,4. Ag = 0,4 . 3,725 = 1,5 m. • Quãng đường di chuyển của máy gạt Lg= 30 m. • Chiều sâu 1 luồng gạt : t= 0,6m. Hộ chiếu xúc than được trình bày trong hình vẽVIII.3 viii.5. Tính toán số lượng máy xúc cần thiết. VIII.5.1. Số lượng máy xúc ЭҚГ – 8U . Số lượng máy xúc tính toán đạt khả năng sản lượng mỏ: N1 = = 5(chiếc). Trong đó: Ad = 3850000 m3/năm - Khối lượng đất đá phải xúc trong 1 năm. Qx = 921825 m3/năm - Năng suất năm của máy xúc ЭКГ _8U. Kd = 1,2 - Hệ số dự trữ. VIII.5.2. Số lượng máy xúc PC – 750. Số lượng máy xúc tính toán đạt khả năng sản lượng mỏ: N2 = = 1 (chiếc). Trong đó: Aq = 550000 m3/năm - Sản lượng của mỏ. Qx = 574785 m3/năm - Năng suất năm của máy xúc PC -750. Kd = 1,2 - Hệ số dự trữ. Hình VIII.3.Hộ chiếu xúc than. Chương ix Công tác vận tải ix.1. khái niệm. Nội dung chủ yếu của công tác vận tải trên mỏ lộ thiên là chuyển đất đá bóc và khoáng sản từ gương công tác đến trạm tiếp nhận trên mặt đất ( bãi thải, kho chứa). Đây là một trong những khâu quan trọng của dây truyền công nghệ khai thác khoáng sản có ích và là khâu chủ yếu quyết định đến hiệu quả của quá trình khai thác. Chi phí cho vận tải chiếm từ 50 ữ 60 % tổng chi phí cho quá trình khai thác khoáng sản và tăng nhanh khi mỏ khai thác xuống sâu. Tỷ lệ vốn đầu tư cơ bản cho khâu vận tải cũng chiếm nhiều nhất ( có thể chiếm tới 40 ữ 45% tổng số vốn xây dựng cơ bản). Vì vậy việc cơ giới hoá, tự động hoá trọn bộ, tổ chức hợp lý công tác vận tải là biện pháp quan trọng nhất để nâng cao năng suất lao động trong ngành mỏ. Từ các đặc điểm của công tác vận tải mỏ như: Khối lượng công tác vận tải lớn; hàng chủ yếu của mỏ chỉ có một hướng vận tải; mật độ cao; khoảng cách vận tải tương đối ngắn; tải trọng tác dụng lên mặt đường lớn; cỡ hạt vận chuyển không đồng đều; có mối liên hệ chặt chẽ giữa các khâu khác với khâu vận tải; có giờ chết cố định lớn; đường trên bãi thải và trong mỏ thường xuyên di động. Ta có các yêu cầu cơ bản đối với công tác vận tải mỏ: • Cung độ vận tải ngắn nhất. • Đảm bảo yêu cầu về chất lượng và an toàn của các tuyến đường, hạn chế tối đa việc di chuyển, làm lại tuyến đường. • Trên mỏ nên sử dụng ít hình thức vận tải. • Thiết bị vận tải phải đảm bảo độ bền, chắc chắn. Dung tích, tải trọng của thiết bị vận tải phải phù hợp với thiết bị xúc bốc, phù hợp với tính chất cơ lý của đất đá, khoáng sản khai thác, phù hợp với điều kiện khai thác, khí hậu của khu mỏ. • Hình thức vận tải an toàn, kinh tế và phù hợp với khả năng công nghệ hiện có IX.2. Lựa chọn hình thức vận tải cho mỏ. Trên thực tế có nhiều hình thức vận tải được sử dụng trên các mỏ lộ thiên. Mỗi hình thức vận tải có điều kiện áp dụng riêng tuỳ thuộc vào điều kiện tính chất cơ lí của đất đá mỏ, điều kiện tự nhiên của khoáng sàng, sản lượng mỏ, cung độ vận tải. . . Thực tế mỏ Đông Cao Sơn nằm trên địa hình đồi núi phức tap, đất đá thuộc loại khó vận tải, mỏ khai thác xuống sâu, diện khai trường nhỏ, độ dốc của tuyến đường trong mỏ khá lớn. Để phù hợp với những điều kiện trên ta lựa chọn hình thức vận tải bằng ô tô là hợp lý hơn cả vì nó có những ưu điểm sau : • Tính cơ động cao, hoạt động độc lập theo từng thiết bị vận tải nên thuận lợi cho việc tổ chức điều hành. • Khả năng vượt dốc lớn, sử dụng được trong điều kiện địa hình và khí hậu phức tạp. • Tăng năng suất của máy xúc lên từ 15 ữ 25 % nhờ giảm được thời gian chết do chờ đợi chất tải. • Công tác sửa chữa, bảo dưỡng dễ dàng, nhanh chóng. • Công tác chất tải và dỡ tải dơn giản. • Giảm được công tác bãi thải. IX.3. lựa chọn thiết bị vận tải cho mỏ. Trong chương II ta đã lựa chọn ôtô CAT - 773E để vận tải đất đá còn ô tô Belaz - 7522 để vận tải than. Bảng IX.1. Đặc tính kĩ thuật của thiết bị vận tải. TT Thông số Đơn vị CAT -773E Belaz -7522 1 Tải trọng Tấn 58 30 2 Công suất động cơ Kw 530 360 3 Trọng lượng xe ban đầu Tấn 41 21 4 Trọng lượng xe đầy tải Tấn 99 51 5 Dung tích thùng xe m3 26,6 18 6 Tốc độ tối đa Km/h 65,8 52 7 Bán kính vòng nhỏ nhất m 10,8 8,3 8 Tiêu hao nhiên liệu l/100km 156 165 9 Chiều dài xe m 9,687 7,12 10 Chiều rộng xe m 4,457 3,5 11 Chiều cao xe m 4,4 3,41 IX. 4. Thiết kế tuyến đường mỏ. IX .4.1. Các tuyến đường mỏ. Trên mỏ lộ thiên thường có hai tuyến đường là đường quốc doanh( thường là đường ra vào mỏ) và đường mỏ. Đối với mỏ Cao Sơn theo thời gian phục vụ của đường có thể phân ra làm 3 loại chính: • Đường cố định: Đường ngoài mỏ bao gồm đường lên bãi thải ( mức +125 đến +140 bãi thải Đông Cao Sơn), đường từ đầu khai trường đến các nhà sàng và đường hào trong mỏ khi mỏ đạt biên giới kết thúc. • Đường bán cố định: Các đường mở vỉa trong các giai đoạn khai thác đầu. • Đường tạm thời: Gồm các đường hào di động, đường trên các tầng trên khai trường và trên bãi thải. IX.4.2. Các đặc tính công nghệ của tuyến đường. Chất lượng công nghệ của đường đặc trưng bởi : • Vận tốc xe chạy trên đường. • Khả năng thông qua của tuyến đường. • Mức chịu tải. • Công vận chuyển của nó. Căn cứ vào mức độ chịu tải của đường hay cường độ chuyển động của ô tô trên đường mà ta phân ra: Đường tạm thời của mỏ thuộc cấp III, còn đường cố định được xếp vào cấp I và bán cố định được xếp vào cấp II. inn in 3 3 4 2 1 4 A A IX.4.3. Cấu tạo đường ôtô cố định. Ký hiệu: 1: Nền đường 3: Lề đường 2: áo đường 4: Rãnh thoát nước. in: Trắc ngang của đường. Hình IX.1. Sơ đồ cấu tạo đường ô tô. 1. Phần nền đường. Nền đường có cấu tạo từ đất đá gốc hoặc có chỗ phải đào, chỗ phải đắp. Nền đường phải có cường độ kháng nén tốt, độ ổn định cao và thoát nước dễ dàng. 2. áo đường. Đây là phần rất quan trọng ở phía trên của nền đường, là lớp chịu lực thẳng đứng và lực nằm ngang lớn. áo đường có thể là đất đá tự nhiên hoặc gia công theo trình tự từ nền đường trở lên theo từng lớp bằng cát thô, đá hộc (20 ữ 30 cm), đá răm và lớp trên cùng là mặt đường được gia cố bằng các rải nhựa hoặc đổ bê tông. Cấu tạo phần áo đường gồm các lớp sau ( theo thứ tự từ dưới lên): • Lớp đá mặt: Được rải trên nền đường, là lớp đệm có tác dụng chịu tải đỡ các lớp phía trên và thoát nước. • Lớp đá hộc: Rải trên lớp đá mặt với chiều dày khoảng 0,3 m. • Lớp đá răm: Rải trên lớp đá hộc với chiều dày khoảng 0,15 m . • Lớp trên mặt (mặt đường): Đổ bê tông với chiều dày từ 15-20 cm hoặc rải nhựa. Đây là lớp có ý nghĩa quyết định tới chất lượng của đường do phải tiếp xúc và chịu tải trọng của ô tô, chịu tác động của môi trường về thời tiết, nhiệt độ, nước trên mặt. Do vậy yêu cầu lớp này phải đảm bảo độ bền chịu lực nén, kéo, va đập tốt mà không bị rạn nứt và phá hỏng, đồng thời phải đảm bảo thoát nước tốt. 3. Phần lề đường. Lề đường là khoảng cách tính từ mép ngoài xe chạy đến mép đường, khoảnh này có chiều rộng mỗi bên là: 1,5 m . 4. Rãnh thoát nước. Rãnh thoát nước được thiết kế theo 2 phía ngoài của lề đường, tạo rãnh bằng phương pháp đào thủ công hoặc máy xúc thuỷ lực gàu ngược PC-750 với yêu cầu phải chứa được lượng nước lớn nhất trong mùa mưa đồng thời thoát liên tục không được tràn, phá hỏng đường. Rãnh thoát nước có cấu tạo và kích thước theo hình vẽ sau: b B h 1 Hình IX.2. Sơ đồ rãnh thoát nước. Ký hiệu: h- Chiều cao rãnh =0,7 m b- Chiều rộng đáy rãnh = 0,7m B- Chiều rộng miệng rãnh = 1,2m IX.4.4. Các thông số cơ bản của tuyến đường. 1 .Chiều rộng của tuyến đường T. Hình IX.3. Sơ đồ tính bề rộng của tuyến đường Đường mỏ thường bố trí hai làn xe chạy, chiều rộng thực tế của đường được xác định theo công thức sau: T = 2( B1 + a + b + y ) + x ,m. Trong đó: B1- Chiều rộng vệt xe chạy, B1 = 4,457 m a - Chiều rộng của lề đường, a = 2 m b - Chiều rộng rãnh thoát nước, b = 1.2 m y – Khoảng cách từ thùng xe đến phần lề đường, y = 0,5 m. x- Khoảng cách an toàn giữa 2 xe chạy nguợc chiều, x = 0.5 + 0.005V = 0.75m. Thay số vào ta được: T = 2 ( 4,457 + 2+ 1.2+ 0,5 ) + 0.75 17 m. 2. Bán kính cong nhỏ nhât của tuyến đường Rmin. Bán kính cong nhỏ nhất của tuyến đường được xác định theo công thức: Rmin= , m . V - Tốc độ của xe chạy trên đoạn đường cong, V = 20 km/h. m - Hệ số bám dính của lốp xe với mặt đuờng, m = 0,15. is - Độ siêu cao của đoạn đường ở đoạn cong, is = 6%. Thay số vào ta được: Rmin = = 15 m. 3. Kích thước phần mở rộng bụng đường Tb. Kích thước phần mở rộng bụng đường được xác định theo công thức sau: Tb = + , m . Trong đó: La = 6,337 m – Khoảng cách giữa hai trục bánh xe CAT -773E. V = 20 km/h – Tốc độ của xe chạy trên đoạn đường cong. Thay số vào ta được: Tb = 3 m. 4. chiều rộng thực tế nhỏ nhất của đường tại chỗ cong. Tc = T + Tb = 17 + 3 = 20 ,m. 5.Chiều dài đoạn tiếp giáp giữa đoạn thẳng và cong. Để ôtô chuyển động dễ dàng từ đoạn thẳng sang đoạn cong cần bố trí đoạn đường chuyển tiếp, theo kinh nghiệm người ta chọn chiều dài đoạn cong chuyển tiếp bằng 20- 50m. IX.4.5. Trắc ngang của đường. Do đặc điểm của mỏ nằm trên sườn núi nên đường mỏ thường có dạng hoàn chỉnh và dạng bán hoàn chỉnh là chủ yếu. Đường ngoài của mỏ thường có dạng trắc ngang như sau: Dạng nửa đào, đào hoàn toàn và nửa đào, nửa đắp. Hình IX.4. Trắc ngang của tuyến đường mỏ. IX.4.6. Trắc dọc của đường. 1. Độ dốc dọc của đường id. Độ dốc dọc của đường được quy định trên cơ sở tính toán phân tích các chỉ tiêu kinh tế- kĩ thuật. Tăng độ dốc sẽ làm giảm được khối lượng san gạt, làm đường, tuy nhiên lại tăng thời gian vận chuyển, tăng lực cản chuyển động, tăng quãng đường hãm. Theo tính toán độ dốc dọc nên lấy theo khả năng vượt dốc của thiết bị vận tải khi có tải, id = 60 ‰. 2.Bán kính cong nhỏ nhất của đoạn lồi, Rd. Bán kính cong nhỏ nhất được lấy phải đảm bảo tầm nhìn cho phép. Khi vận tốc xe chạy tính toán trên đoạn cong V = 30 km/h thì Rd = 300m và tầm nhìn tính toán L = 40m. 3. Bán kính cong nhỏ nhất của đoạn cong lõm, Rdl. Trên đoạn cong lõm, bán kính cong phải bố trí sao cho tải trọng cho phép lớn nhất của nhíp xe dưới tác dụng của lực hướng tâm, Rdl = 100 m, tầm nhìn tính toán của ôtô, L = 80 m. 4.Chiều dài đoạn tiếp giáp. Chiều dài đoạn tiếp giáp lấy nhỏ nhât bằng 10m. ix.5. tính toán năng suất của thiết bị vận tải, số lượng ôtô phục vụ cho máy xúc. IX.5.1. Tính toán cho xe CAT-773E vận tải đất đá. Khi sử dụng CAT-773E, do ôtô có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của đất đá nên năng suất của ôtô được tính: Qc = đ .qô. Kq .T .η (m3/ca) Trong đó: qô: Tải trọng của đất đá trên xe =58 tấn Kq- hệ số sử dụng tải trọng ôtô : Kq = ng: Số gầu xúc chọn phù hợp với ôtô = 5 gầu E: Dung tích gầu xúc = 8m3 Kđ: Hệ số xúc đầy = 0,75 đ: Tỷ trọng đất đá =2,56 T/m3 Kr: Hệ số nở rời của đất đá =1,4 Thay số để tính: Kqt = η : Hệ số sử dụng thời gian = 0,55 T: Thời gian 1 ca = 8h Tck: thời gian chu kỳ của một chuyến xe : Tck= tn + td + tc + tk + tp ,sec tn- thời gian nhận tải của ôtô, được xác định như sau: tn = ,sec tc- thời gian ôtô chạy có tải, sec. tc=3600 , sec Lict- quãng đường chạy có tải thứ i, km Vict- vận tốc của ôtô có tải chạy trên quãng đường i, km/giờ tc có thể tính trung bình như sau: tc = 3600.0,075.3600=270 sec tk- thời gian ôtô chạy không tải, sec tk =3600. , sec Likt- quãng đường chạy không tải thứ i, km Vikt- vận tốc của ôtô không tải chạy trên quãng đường i, km/giờ tk có thể tính trung bình như sau: tk = 3600..3600=216 sec td- thời gian ôtô dỡ tải, với ôtô có tải trọng q0>40 tấn, chọn td=70 sec tp- thời gian ma nơ, nó phụ thuộc vào sơ đồ nhận tải của ôtô trên tầng, tp=50,sec Tck = 310 + 216+270 +70 +50 = 916 ,sec Thay số tính năng suất xe ôtô CAT 58 tấn trong 1 ca: Qc = (T/ca) Như vậy ta có: Năng suất 1 ngày của xe ôtô: Qng = 1269. 3 = 3809 (t/ca) Năng suất 1 năm của xe ôtô : Qn =3809.238=906684 (t/năm) IX.5.2. Số ôtô cần thiết phục vụ cho một máy xúc - Số ôtô phục vụ cho 1 máy xúc xác định theo điều kiện làm việc liên tục của máy xúc được tính theo công thức sau: N=.Kdt (Chiếc) Thay số ta có : N= , chiếc Kđt: Hệ số dự trữ xe ôtô = 1,2 - Số ôtô phục vụ cho máy xúc theo điều kiện khối lượng đất đá phải vận tải : N = , chiếc Trong đó : k- hệ số làm việc không điều hoà, k=1,1á1,25 w- khối lượng đất đá phải vận tải trong 1 ngày đêm, w=14286 tấn/ng-đ, s- hệ số dự trữ kĩ thuật, s=0,7á0,9 Qng- năng suất ngày thực tế của ôtô, Qng= 2748 tấn/ngày. Chọn số lượng ôtô CAT-773E phục vụ cho 1 máy xúc là 4 chiếc. IX.5.2. Tính toán Xe Benla-7522 vận chuyển than: IX.5.2.1. Năng suất. Khi vận tải than thì nên năng suất ôtô được xác định theo biểu thức: Qô= (T/ca) Trong đó: V0- Dung tích thùng xe, V0=18 ,m3 Kv-Hệ số sử dụng dung tích thùng xe. Ng: Số gầu xúc đầy 1 xe ôtô. Ng = (gầu) E: Dung tích gầu xúc 4 m3. Kxđ: Hệ số xúc đầy gầu Kxđ = 0,8 Kn: Hệ số nén chặt than trong thùng xe, Kn = 0,9 Vậy Ng = (gầu). Ta lấy Ng = 6 (gầu) Thay số ta có Thời gian làm việc 1 ca: T = 8 giờ. - Hệ số sử dụng thời gian =0,55. Tck- Thời gian 1 chu kỳ xe chạy. Tck = Tch + (Tckx . Ng) + Tcct + Td + Tckt +tp (s) Tch-Thời gian chờ nhận tải, bình quân = 60, sec ( Tckx.Ng): Thời gian nhận tải = 42.6 = 252, sec Tcct: Thời gian xe chạy có tải = L: Cung độ từ gương than về kho chứa, bình quân 2300m. Tcct = ,sec Tckt: Thời gian xe chạy không tải = ,sec Td- thời gian dỡ tải, Td = 40 sec tp - thời gian ma nơ, td=50 sec Thời gian 1 chu kỳ ôtô chở than là: Tck = 60 + 252 + 414+ 276 + 40+50 = 1092,sec - Từ các kết quả đã có, tính được năng suất vận chuyển than cho 1 xe ôtô trong 1ca: Qô = - Năng suất 1 ngày của xe Benla-7522: Qng = 360.3 = 1080 (T/ngày) - Năng suất 1 năm của xe Benla-7522: Qn = 1080.238 =257040 (T/năm) IX.5.2.2. Số Ôtô để chở than cần thiết phục vụ cho 1 máy xúc. - Số ôtô phục vụ cho máy xúc tính theo công thức sau: N=.Kdt (Chiếc) Thay số tính được : N= , chiếc Kđt: Hệ số dự trữ xe ôtô = 1,2 - Số ôtô phục vụ cho máy xúc theo điều kiện khối lượng than vận tải : N = , chiếc Trong đó : k- hệ số làm việc không điều hoà, k=1,1á1,25 w- khối lượng than cần vận tải trong năm. s- hệ số dự trữ kĩ thuật, s=0,7á0,9 Qng- năng suất năm thực tế của ôtô, Q=295120 tấn/năm. Chọn số lượng ôtô Benla-7522 phục vụ cho 1 máy xúc là 5 chiếc. IX.6. Tính toán số lượng ôtô cho cả mỏ. IX.6.1. Số lượng ôtô CAT -773E phục vụ cho toàn bộ máy xúc ЭKΓ- 8U. - Số lượng ôtô CAT-773E đảm bảo phục vụ hiệu quả vận chuyển đất đá : No = m.N.kd = 4.4.1,2 = 19,2 ,chiếc Với: m- số máy xúc EKG-8U của mỏ. N- số ôtô phục vụ cho 1 máy xúc kd- hệ số dự trữ, kd=1,2 - Số ôtô trong danh sách: Nds= t- hệ số chuẩn bị kĩ thuật, t=0,95 Chọn số lượng ôtô cần thiết để vận chuyển đất đá Nds= 20 chiếc. IX.6.2. Số lượng ôtô Belaz – 7522 phục vụ để vận chuyển than. - Số lượng ôtô Benla-7522 đảm bảo phục vụ hiệu quả cho xúc than: No = m.N.kd = 1.5.1,2 = 6 ,chiếc Với: m- số máy xúc EKG-4,6 của mỏ. kd- hệ số dự trữ, kd=1,2 N số ôtô phục vụ cho máy xúc; - Số ôtô trong danh sách: Ndst= t- hệ số chuẩn bị kĩ thuật,t Chọn số lượng ôtô Benla-7522 cần thiết để vận chuyển than: Nds= 7 chiếc. IV.6.3 Số lượng ôtô của toàn mỏ. Nồ = Nds + Ndst= 20+7 = 27 ,chiếc Trong đó: Số lượng ôtô CAT-773E là 20 chiếc. Số lượng ôtô Benla-7522 là 7 chiếc. IX.7. kiểm tra trọng tải và lượng hàng thông qua mỏ IX.7.1. Lượng hàng thông qua mỏ. Là khối lượng hàng hoá, vật liệu chuyển qua đoạn đường trong 1 đơn vị thời gian tính cho khả năng thông qua khó nhất: Đường từ khai trường bắt đầu ra khỏi biên giới: Có mật độ xe Ôtô và lượng hàng thông qua đường lớn nhất. 1. Xác định khối lượng đất đá vận chuyển trong 1 ca Vđ. Tính theo công thức sau: Vđ = = .2.56 = 13633 (tấn/ca Trong đó: Ađ = 3850000 m3 /năm – Khối lượng đất đá vận chuyển trong 1 năm. -Tỷ trọng của đất đá,gd = 2,56 T/m3 Ntb = 241 ngày - Số ngày làm việc của ô tô trong 1năm. n = 3 ca – số ca làm việc trong ngày. 2. Xác định khối lượng than vận chuyển trong 1 ca Vt. Khối lượng than vận chuyển trong một ca được xác định theo công thức sau: Vt = = .1.44 = 1096 (tấn/ca). Aq- Là khối lượng than cần vận chuyển năm, Aq=550.000 m3/năm gt-Tỷ trọng của than, t = 1,44 T/m3 3.