Tải bản đầy đủ
hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị

hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

5.1.KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG KHAI THÁC
Hệ thống khai thác (HTKT) của mỏ lộ thiên là trình tự và phương
thức tiến hành các công tác chuẩn bị, xúc bốc và khai thác sao cho mỏ
lộ thiên hoạt động được an toàn, hiệu quả kinh tế cao và thu hồi tối đa
tài nguyên lòng đất đất và tác động xấu đến môi trường là nhỏ nhất.
HTKT mỏ lộ thiên có liên quan chặt chẽ tới đồng bộ thiết bị sử
dụng trong mỏ. HTKT được coi là hợp lý khi đảm bảo việc khai thác
mang lại hiệu quả kinh tế cao, các máy móc và thiết bị dùng trong các
quá trình sản xuất chính và phụ hoạt động an toàn và có năng suất, các
giải pháp công nghệ và kỹ thuật sử dụng ngăn ngừa có hiệu quả và hạn
chế được các tác động làm suy giảm môi trường cũng như khắc phục
tối đa các hậu quả xấu do khai thác gây ra đối với môi trường. Mối
liên quan giữa HTKT với đồng bộ thiết bị sử dụng thể hiện ở sự tương
thích giữa các thông số làm việc của khai trường như: chiều cao và
chiều rộng của tầng công tác, chiều rộng tầng vận chuyển, độ dốc
đường hào, chiều dài tuyến công tác, chiều rộng và chiều dài luồng
xúc… với đặc tính kỹ thuật của các thiết bị sử dụng trong mỏ.
Với điều kiện mỏ đá vôi Hang Nước, việc lựa chọn HTKT cho mỏ là
yếu tố quan trọng tạo nên sự phát triển và tồn tại của mỏ, yêu cầu phải
phù hợp với những điều kiện trên.
5.2. LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC
a. khu khai thác số 1:
- Giai đoạn 1(khai thác từ độ cao +140m trở lên): Sử dụng hệ thống
khai thác theo lớp xiên hoặc lớp bằng xúc chuyển đá xuống tập kết tại
các bãi xúc dưới chân núi.
- Trình tự khai thác từ cao xuống thấp, từ ngoài vào trong. Đá
hỗn hợp sau khi nổ mìn dự kiến khoảng 10% tự văng xuống các bãi
xúc, còn lại khoảng 90% nằm trên mặt tầng khai thác sử dụng máy
xúc, máy ủi để xúc, ủi trung chuyển xuống các bãi xúc gần nhất. Đá
vôi tại các bãi xúc được máy xúc, xúc đưa lên ôtô tự đổ vận chuyển về
trạm đập.
- Giai đoạn 2 (Khai thác từ cao độ +140m trở xuống): Khai thác
theo phương pháp lớp bằng, xúc bốc vận tải trực tiếp.
b. khu khai thác số 2
SV: Vũ Tiến Hùng

31

31

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

* Đối với đỉnh Đ/N 0 -4A, Đ/N 0 -5 và Đ/N 0 -6 thuộc khối trữ lượng 3-122
- Giai đoạn 1 (khai thác từ cao độ + 170m trở lên): Sử dụng hệ thống
khai thác theo lớp xiên, hoặc lớp bằng dùng máy xúc máy ủi để xúc, ủi
đá từ trên mặt tầng khai thác xuống tập kết tại các bãi xúc dưới chân
núi. Trình tự khai thác và phương pháp bốc xúc, vận chuyển sau khi nổ
mìn tương tự như phương pháp khai thác của giai đoạn 1 khu khai thác
số 1
- Giai đoạn 2 ( khai thác từ độ cao +170 trở xuống): Khai thác theo
phương pháp lớp bằng, xúc bốc vận tải trực tiếp.
* Đối với đỉnh Đ/N 0 -4C, Đ/N 0 -4D thuộc khối trữ lượng 2-111: Hiện tại
tầng cao nhất của khu vực này là +160m, nên sử dụng hệ thống khai
thác lớp xiên, lớp bằng dùng máy xúc, máy ủi để xúc, ủi đá từ trên mặt
tầng khai thác xuống tập kết tại các bãi xúc chân núi. Trình từ khai
thác từ cao xuống thấp, từ ngoài vào trong. Đá hỗn hợp sau khi nổ mìn
dự kiến khoảng 10% tự văng xuống các bãi xúc, còn lại khoảng 90%
nằm trên mặt từng khai thác sử dụng máy xúc, máy ủi để xúc, ủi trung
chuyển xuống các bãi xúc gần nhất. Đá vôi tại các bãi xúc được máy
xúc, xúc lên ôtô vận chuyển về trạm đập.

Hình 5.1 Sơ đồ HTKT theo lớp bằng vận tải trực tiếp
1-máy xúc, 2- ôtô, 3- đường hào, 4- máy khoan

SV: Vũ Tiến Hùng

32

32

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

Hình 5.2 Các thiết bị làm việc trên mỏ
5.3. LỰA CHỌN THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG KHAI THÁC
5.3.1. Chiều cao tầng, H
Chiều cao tầng được chọn sao cho phù hợp với khả năng làm việc
hiệu quả của máy xúc, thiết bị vận tải, tính chất cơ lý của đất đá.
Chiều cao tầng tối đa xác định theo điều kiện an toàn cho máy xúc,
đối với mỏ đá Hang Nước sử dụng máy xúc Komatsu PC – 450 dung
tích gầu 1,6m 3 , chiều cao xúc lớn nhất là 10,425m.
- Theo điều kiện xúc: chiều cao tầng không vượt quá 1,5 chiều cao
xúc lớn nhất:
H ≤ 1,5.H X m a x
H ≤ 1,5.10,425 = 15,64m
- Theo điều kiện thiết bị sử dụng và tính chất cơ lý của đất đá thì
chiều cao tầng có thể xác định theo công thức:
H = 0,7.a.

sinα . sin β
k rη 1 + η ' sin( α − β )

(

)

, m

(5.1)

Trong đó:
a - chiều rộng đống đá sau khi nổ, m
a = 0,7.(R x + R d )
R x , R d - bán kính xúc và dỡ của máy xúc, R x = 12,005, R d = 9m
a = 0,7.(12,005 +9) = 14,7m
k r - hệ số nở rời của đất đá sau khi nổ mìn, k r = 1,4
α, β - góc nghiêng sườn tầng và sườn đống đá nổ mìn, α = 75 0 ,
β
0
= 45
η - tỉ số lớn nhất giữa đường kháng và chiều cao, η = = 0,3 ÷ 0,5
Chọn η = 0,5

SV: Vũ Tiến Hùng

33

33

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

η' - tỉ số khoảng cách giữa hai hàng khoan và đường kháng chân

tầng
η ' = = 0,75 ÷ 0,85
'
Chọn η = 0,8

Thay các giá trị vào các công thức (5.1) ta được: H = 11,18m
Để phù hợp với hai điều kiện ta chọn H = 10m
5.3.2. Chiều rộng dải khấu: A
Theo điều kiện nổ mìn:
A = W c t + (n – 1)b, m
(5.2)
Trong đó:
W c t - đường kháng chân tầng, W c t = 4m
n - số hàng mìn, n = 2
b - khoảng cách giữa hai hàng mìn, b = 4m
Thay các giá trị vào công thức (5.2) ta được:
A = 4 + (2 – 1)4 = 8m
5.3.3. Chiều rộng mặt tầng công tác: B m i n
Chiều rộng nhỏ nhất của mặt tầng công tác phải đảm bảo điều kiện
hoạt động dễ dàng cho các thiết bị xúc bốc và vận chuyển sử dụng.

Z

C2

C1

T

X
Bmin

A
Bd

Hình 5.3 Sơ đồ xác định bề rộng mặt tầng công tác
Chiều rộng B m i n được xác định theo công thức:
B m i n = (A + X) +C 1 + T + C 2 + Z, m
(5.3)
Trong đó:
B đ = (A + X) - chiều rộng đống đá nổ mìn, m
B đ = K v .K n .K δ .H. q + (n – 1)b, m
với:
K v - hệ số kể đến độ văng xa đất đá khi nổ, K v = 0,9
SV: Vũ Tiến Hùng

34

34

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

K n - hệ số đặc trưng mức độ khó nổ của đất đá, K n = 3,5
K δ - hệ số kể đến góc nghiêng của lỗ khoan so với mặt phẳng
nằm ngang
K δ = 1 + 0,5.sin2(90 0 - δ )
δ - Góc nghiêng của lỗ khoan, δ = 0
K δ = 1 + 0,5.sin2(90 0 – 75 0 ) = 1
H - chiều cao tầng công tác, H = 10m
q - chỉ tiêu thuốc nổ, q = 0,33 kg/m 3
n - số hàng mìn, n = 2
b - khoảng cách giữa các hàng mìn, b = 4,0m
Khi đó:
B đ = 0,9.3,5.1.10. + (2 - 1)4,0 = 22,1m
C 1 - khoảng cách an toàn tính từ mép dưới của đống đá tới
đường vận tải, C 1 = 1m
C 2 - khoảng cách an toàn tính từ đường vận tải đến mép lăng
trụ sụt nở, C 2 = 1m
Z - chiều rộng đai an toàn, Z = 1.5m
T - chiều rộng tuyến vận tải, m
T = 2R, m
R - bán kính quay ôtô, R = 9m
T = 2.4 = 8m
Thay các giá trị vào công thức (5.3) ta được:
B m i n = 22,1 + 1 + 8 + 1 + 1.5 =33.6 m , lấy B m i n =34m
5.3.4. chiều dài tuyến công tác trên các tầng
Chiều đài tuyến công tác được xác định theo điều kiện đủ khối
lượng đá sau nổ mìn đảm bảo cho máy xúc làm việc với năng suất tối
đa, trong quá trình khai thác tuyến công tác sễ được dịch chuyển. Sau
khi khai thác xong một tuyến công tác cần phải dịch chuyển sang vị trí
mới nên chiều dải khoảnh bằng chiều dài tuyến công tác ( =), chiều dài
tối thiểu của máy xúc () được xác định theo điều kiện đảm bảo để máy
xúc xúc hết khối lượng đã nổ mìn và đạt được năng suất lớn nhất của
máy xúc, chiều dài máy xúc được xác định bởi công thức:
= = = 46m
Trong đó:
SV: Vũ Tiến Hùng

35

35

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

= 3 ngày,số ngày làm việc của mấy xúc theo dự chữ đống đá nổ mìn
= 10m, chiều cao tầng
= 540

/ca. Năng suất ca thực tế của máy xúc

A=8 m, chiều rộng dải khấu
n=2, số ca làm việc của máy xúc trong ngày
k=1,15, hệ số kể đến hang cacto và tồn tại trong quá trình nổ mìn và
xúc chuyển đá
khi áp dụng hệ thống khai thác theo lớp xiên , chiều dài tuyến khai
thácddaauf tiên trên đỉnh phải bao gồm 3 khu: khu vực đang xúc
chuyển , khu vực đang khoan và khu vực dự trữ đá tơi vụn. Chiều dài
tuyến khai thác trên tuyến :
= 46.3 =138m

5.4. ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ
5.4.1. Lựa chọn đồng bộ thiết bị
Đồng bộ thiết bị trên mỏ lộ thiên có ý nghĩa quyết định trong việc
phát huy hiệu quả hoạt động sản xuất kinh doanh của mỏ. Các thiết bị
được coi là đồng bộ khi chúng có sự phù hợp lẫn nhau về thông số làm
việc. Một đồng bộ được coi là hợp lý khi nó phù hợp với điều kiện tự
nhiên như (địa hình, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình,
thế nằm của vỉa và cấu trúc thân quặng. V. V...). Đồng bộ thiết bị trôn
mỏ gồm các thiết bị đáp ứng dây chuyền công nghệ khi lựa chọn đồng
bộ phải tuân theo những nguyên tắc sau:
+ Kết cấu của đông bộ phải phù hợp với tính chất cơ lý của đất đá
bao quanh.
+ Kết cấu của đồng bộ thiết bị phải tương ứng với kích thước khai
trường, quy mô sản suất, thời gian tồn tại mỏ, chất lượng sản phẩm
ngoài ra phải có đủ độ mềm dẻo cần thiết khi có sự thay đổi nhỏ điều
kiện làm việc.
+ Các thiết bị trong từng công đọan phai phù hợp nhau về các
thông số làm việc, nâng suất phù họp với nhau và phù hợp vơi sản
SV: Vũ Tiến Hùng

36

36

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

lượng mỏ đông thời phải có dự phòng sử dụng khi cần thiết.
+ Số lượng thiết bị trong cùng công đoạn càng lớn càng ít càng
năng suất tuy nhiên phải phù hợp cho cả hệ thống khai thác và phù hợp
với khả năng đầu tư, giá thành sản phẩm.
+ Đồng bộ thiết bị đặc biệt phải đảm bảo về mặt an toàn và không
gây ô nhiễm môi trường.
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất khu mỏ, đất đá bao quanh
vỉa có độ cứng f= 9.Đồng thời phù họp với HTKT, phương pháp mở
vỉa đã chọn ta chọn đồng bộ thiết bị cho mỏ như sau:
a. Công tác khoan

Máy khoan máy Rock đường kính mũi khoan = 102 105mm
Máy khoan BMK4
Búa khoan cầm tay đường kính mũi khoan D = 32-42mm (kèm theo
máy nén khí và kiện)
b. Công tác xúc bốc

Máy xúc thủy lực gàu ngược
komatsu 450, dung tích gầu 1,6m 3
c. Công tác vận tải

Ô tô tự đổ 20 tấn
Bảng 5.1- Tổng hợp thiết bị, khai thác, bốc xúc, vận chuyển
TT

Chủng loại thiết bị

1

Máy xúc komatsu 450

02

2

Máy gạt D65EX - 15

01

3

Máy khoan Rock

02

4

Máy khoan tay

09

5

Xe chở vật tư

01

6

Xe chở nước tưới đường

01

SV: Vũ Tiến Hùng

Số
lượng(chiếc)

37

Ghi chú

37

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

7

10

Ô tô vận chuyển đá vôi tải trọng
20tấn

5.4.2.

Kiểm tra mối quan hệ đồng bộ thiết bị

Mối quan hệ giữa dung tích gàu xúc và tải trọng xe ô tô đảm bảo
điều kiện
sau:
,tấn
Trong đó:
Q - tải trọng ô tô, tấn ;
E - dung tích gàu xúc E = 1,6 m 3 ;
L- khoảng cách vận chuyển đất đá từ gương ra băi thải; L =
1÷2km
a - hệ số được xác định theo E; Với E 4 nên a = 2;
Vậy: Q = (4,5×1,6+2)= 12,6 tấn
Chọn đồng bộ ta sử dụng loại xe 12 ÷ 20 tấn là hợp lý.

SV: Vũ Tiến Hùng

38

38

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

CHƯƠNG 6
XÁC ĐỊNH SẢN LƯỢNG MỎ
6.1. SẢN LƯỢNG MỎ
Căn cứ công suất nhà máy xi măng Tam Điệp và định mức thực tế
sử dụng nguyên liệu đá vôi, công suất khai thác mỏ đá vôi Hang Nước
như sau:
4000tấn clinker/ngày x 1,27tấn đá vôi/tấn Clinker x
319ngày/năm
x
1,1
=
1.783.000tấn đá vôi/năm tương đương 660370
Trong đó:
4.000TClinker/ngày: Sản lượng Clinker của nhà máy tính theo
ngày.
1,27 tấn đá vôi/Tclinker: Định mức thực tế sử dụng đá vôi của
nhà máy.

SV: Vũ Tiến Hùng

39

39

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

319 ngày/năm: Thời gian hoạt động của Lò nung clinker trong 1
năm.
1,1 là hệ số tổn thất trong khai thác và vận chuyển đá vôi từ mỏ
về trạm đập.
6.2. Thời gian tồn tại của mỏ: 30 năm ( theo giấy phép khai thác
khoáng sản số 633/GP-BTNMT ngày 28/5/2004)
Hiện trạng mỏ tại thời điểm 01/01/2013:
Mỏ đá vôi Hang Nước bắt đầu đi vào khai thác từ 01/2005 đến ngày
31/12/2012 khai thác được 12.520.401tấn đá vôi, tính tại thời điểm
01/01/2013 trữ lượng đá vôi được phép khai thác còn lại 40.969.599
tấn được thể hiện Bảng 3.2 và Bản đồ hiện trạng mỏ đá vôi Hang Nước
lập ngày 31/12/2012.

CHƯƠNG 7
CHUẨN BỊ ĐẤT ĐÁ ĐỂ XÚC BỐC
7.1. KHÁI NIỆM
Việc chuẩn bị đất đá để xúc bốc trong trường hợp chung bao gồm
tổng hợp các biện pháp nhằm thay đổi tình trạng khối đá để tạọ điều
kiện cho công tác xúc bốc, vận tải và thải đá được thuận lợi và đạt
năng suất cao. Việc chuẩn bị đất đá để xúc bốc tốt cũng là một yếu tố
để tăng thêm độ bền của các thiết bị xúc bốc vận tải. Đối với đất đá
cứng, việc chuẩn bị đất đá được tiến hành bằng phương pháp khoan nổ
mìn với mục đích làm tơi đất đá. Do vậy, cấu tạo địa chất mỏ, tính chất
cơ lý của đất đá là những yếu tố ảnh hưởng cơ bản tới hiệu quả của
công tác nổ mìn.
Trên các mỏ khai thác lộ thiên, công việc chuẩn bị đất đá để xúc
bốc rất được chú trọng, công việc chuẩn bị ở các mỏ là rất khác nhau.
Tùy vào tính chất cơ lý của đất đá và đặc thù riêng của khoáng sản mà
áp dụng phương pháp chuẩn bị đất đá để xúc bốc cho phù hợp. Đất đá
xúc bốc được chuẩn bị tốt sẽ đem lại rất nhiều những lơị ích như: tăng
SV: Vũ Tiến Hùng

40

40

Lớp: Khai thác A – K57