Bài giảng Cơ giới hóa công tác chuẩn bị đất đá trong khai thác mỏ lộ thiên (Dùng cho trình độ Thạc sĩ)

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:76

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ giới hóa công tác chuẩn bị đất đá trong khai thác mỏ lộ thiên (Dùng cho trình độ Thạc sĩ) cung cấp cho học viên những nội dung về: khái quát chung phương pháp chuẩn bị đất đá bằng cơ giới; những đặc điểm kỹ thuật và các sơ đồ công nghệ của máy xới; những đặc điểm kỹ thuật và các sơ đồ công nghệ của đầu đập thủy lực;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ giới hóa công tác chuẩn bị đất đá trong khai thác mỏ lộ thiên (Dùng cho trình độ Thạc sĩ)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH BÀI GIẢNG CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC CHUẨN BỊ ĐẤT ĐÁ TRONG KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN (DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ THẠC SỸ) Quả ng Ninh, 2018 1
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH BÀI GIẢNG CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC CHUẨN BỊ ĐẤT ĐÁ TRONG KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN (DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ THẠC SỸ) Quảng Ninh, năm 2018 2
Chương 1. Khái quát chung về phương pháp chuẩn bị đất đá bằng cơ giới 1.1 Khái quát chung về các phương pháp chuẩn bị đất đá không nổ mìn 1.1.1 Các phương pháp phá vỡ đất đá không nổ mìn 1. Khái niệm chung Phần lớn đất đá mỏ có độ cứng lớn, không thể trực tiếp xúc chúng mà phải tiến hành làm tơi sơ bộ, tức là tiến hành tách chúng ra khỏi nguyên khối và đập vỡ chúng. Đó là khâu công nghệ đầu tiên trong dây chuyền sản xuất trên mỏ lộ thiên. Việc chuẩn bị đất đá để xúc bốc có thể tiến hành theo phương pháp sau: - Phương pháp cơ giới hoá (máy xới, búa thuỷ lực, máy phay cắt,…); - Phương pháp khoan - nổ mìn; - Phương pháp dùng sức nước (súng bắn nước, ống thấm rã…); - Phương pháp vật lý (dòng điện cao tần, dòng thấp tần, nhiệt, hạt nhân…); - Phương pháp hoá học. Việc lựa chọn phương pháp chuẩn bị đất đá để xúc bốc trước hết phụ thuộc vào những tính chất và cấu tạo của đất đá mỏ (tính chất cơ lý, tính chất hoá, thế nằm, cấu trúc vỉa, kiến tạo…), công suất của mỏ lộ thiên, thiết bị sử dụng và các yêu cầu về chất luợng sản phẩm mỏ (thành phần, cỡ hạt, hàm lượng thành phần có ích…). Ngoài ra còn phải quan tâm tới những yêu cầu về ổn định bờ mỏ, ổn định định sườn tầng trong quá trình là việc của mỏ. Thông thường, phương pháp chuẩn bị đất đá để xúc bốc bằng khoan - nổ mìn được sử dụng phổ biến nhất, sau đó là phương pháp cơ giới. Phương pháp sức nước cũng được dùng trong một số trường hợp. Các phương pháp còn lại ít được sử dụng do giá thành cao, công suất nhỏ hoặc nguy hiểm như sử dụng năng lượng hạt nhân. 2. Các phương pháp phá vỡ đất đá không nổ mìn a. Làm mềm đất đá bằng phương pháp hóa lý Trong cơ chế thị trường với những cuộc đấu tranh nghiệt ngã về giá cả, buộc các mỏ lộ thiên phải thực hiện các biện pháp nâng cao chất lượng sản phẩm mỏ và giảm chi phí sản xuất, cũng như giảm vốn đầu tư cơ bản bằng cách áp dụng các giải pháp mới trong kỹ thuật và công nghệ khai thác mà phương pháp điều khiển thuộc tính cấu trúc độ bền của đất đá bóc là một trong những giải pháp đó. Trong điều kiện mỏ có đất đá cứng vừa thì có thể tiến hành xúc bóc trực tiếp mà không cần nổ mìn nhờ xử lý khối đá bằng dung dịch làm mềm trên cơ sở các hoạt chất bề mặt, còn đối với mỏ có đất đá cứng thì tiến hành chuẩn bị bằng cách phối hợp khoan nổ với dung dịch làm mềm. Bằng cách đó cho phép giảm đáng kể chi phí khoan nổ, cải thiện chất lượng đá cho khâu xúc bốc, nâng cao năng suất máy xúc, giảm chi phí năng lượng, cải thiện các chỉ tiêu môi sinh và dẫn đến giảm chi phí sản xuất. Hiện nay, trên các mỏ khai thác lộ thiên, hơn 80 % khối lương đất đá mỏ cần phải làm tơi sơ bộ để có thể xúc bốc bằng các máy xúc hiện có. Việc làm tơi đất đá 3
bằng khoan - nổ mìn phải sử dụng một chỉ tiêu thuốc nổ tới 0,4  0,5 kg/m3, đồng thời phải cần tới một số lượng lớn thiết bị khoan, phương tiện vận tải và công nhân phục vụ làm cho chi phí khoan - nổ chiếm từ 25  30 % giá thành chung. Hơn nữa khi tiến hành nổ mìn sẽ làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng khoáng sản khai thác do sự trộn lẫn đất đá và KSCI ở lớp tiếp xúc giữa chúng. Công tác khoan, đặc biệt là nổ mìn có ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh. Kết quả thực nghiệm trên các mỏ lộ thiên nước ngoài cho thấy cứ 1m3 đất đá nổ mìn tung vào khí quyển trung bình 20 g bụi, 1 kg thuốc nổ phát tán vào khí quyển 100 lít khí độc hại. Các chất độc hại từ bãi mìn có thể lan xa với khoảng cách trên 20 km. Khối lượng của đám mây bụi khí khi nổ mìn chứa với lượng thuốc nổ trên 30 tấn đạt trên 19 triệu m3. Chiều dài phân bố của đám mây đạt từ 7  15 km và lớn hơn. trong đám mây có chứa khí độc lớn nhất là ôxit nitơ, khí độc này tồn tại trong khí quyển tới 15 ngày. Mặt khác, để đảm bảo an toàn khi tiến hành nổ mìn yêu cầu phải ngừng sản xuất mỏ theo chu kỳ và chuuyển thiết bị ra khỏi vùng ảnh hưởng của công tác nổ mìn, dẫn đến giảm năng suất thiết bị. Rõ ràng là bằng phương pháp giảm độ bền của đất đá để có thể xúc bốc trực tiếp mà không cần làm tơi sơ bộ bằng nổ mìn, dẫn đến giảm chi phí nguyên vật liệu và cải thiện đáng kể điều kiện sinh thái của khu vực. Đất đá mỏ là các vật thể xốp có nguồn gốc tự nhiên với cấu trúc và thành phần hoá học rất đa dạng. Sự tác động tương hỗ của các vật thể xốp này xảy ra trong môi trường biến tính nhờ thuộc tính đặc biệt của bề mặt. Trong các khoảng trống của đất đá xuất hiện các quá trình thấm, tẩm ướt, sự hấp phụ, sự ngưng kết mao dẫn, các hiện tương điện động học v.v… Các quá trình trao đổi đó phụ thuộc vào tính chất cơ lý đất đá mỏ, cũng như tính quy luật và cơ chế hấp phụ của các quá trình phá huỷ, biến dạng đất đá mỏ. Sự tác động tương hỗ của các phần tử chất lỏng trên bề mặt đất đá dẫn đến sự thay đổi lực tương tác giữa các phần tử, cấu trúc và độ bền của hệ thống xốp. Do vậy, khi bổ sung chất phụ gia vào môi trường phân tán này sẽ làm thay đổi điện tích hay tính háo nước bề mặt của các phân tử. Các chất phụ gia này có thể là muối, ôxit, chất kiềm hoặc chất hoạt tính bề mặt hữu cơ. Vai trò của chất hoạt tính bề mặt trong quá trình tác động qua lại hoá - lý của các dung dịch nước với bề mặt đất đá rất đa dạng. Trước hết, chất hoạt tính bề mặt làm tăng tính háo nước của bề mặt đất đá, tạo khả năng thấm ướt bề mặt vật liệu, đặc biệt là các lỗ nhỏ, đảm bảo sự hình thành các màng mỏng thấm ướt và hấp thụ nước trong đất đá. Bằng cách như vậy, chúng tạo ra khả năng vận chuyển nước và nhờ các cation hyđrát hoá chưa trong đó mà dãn tới sự hình thành màng dung dịch thấm ướt, điều này làm xuất hiện các lực bề mặt. Sự hấp thụ phân tử hay ion chất hoạt tính bề mặt trên bề mặt đất đá có thể tạo khả năng dẻo hoá vật liệu. Sự tác động qua lại của đất đá mỏ với môi trường nước xảy ra nhờ quá trình thấm và hút. Dung dịch nước khi thấm theo các kẽ nứt, do sự mao dẫn làm lấp đầy không gian lỗ hổng của đất đá. Trong quá trình thấm và hút của dung dịch trên bề mặt vật liệu đất đá hình thành một màng thấm ướt làm thay đổi mật độ dung dịch và có thể dẫn đến thay đổi cấu trúc của đất đá xốp. 4
Thực nghiệm chỉ ra rằng để xử lý các bề mặt phía trong và phía ngoài nhằm lấp đầy khoảng trống trong đất đá mỏ, đồng thời làm mềm có hiệu quả chúng cần sử dụng dung dịch nước có ứng suất thấm ướt cao tuỳ theo từng loại đất đá cụ thể. Các dung dịch đó có thể là dung dịch chứa chất hoạt tính bề mặt và các chất phụ gia khác có chứa các cation và nồng độ pH cao. Kết quả thực nghiệm cũng cho thấy việc làm mềm alêvrôlit có thể đạt 50 %, còn đất đá cứng không lớn hơn 35 %. Khi đó hệ số dòn của đất đá (tỷ số giữa độ bền nén và độ bền kéo) sau quá trình tác động làm mềm của dung dịch được tăng lên. Ngoài ra, sự bão hoà các lỗ rỗng của đất đá làm giảm tương đối mức độ tạo thành bụi khi phá huỷ. Sự giảm độ bền của đất đá bằng dung dịch làm mềm cũng dẫn đến làm giảm đáng kể sự mài mòn các dụng cụ phá huỷ đất đá. Ở áp suất nhất định có thể làm giảm sự mài mòn kim loại khoảng 2 lần, còn hợp kim cứng 5 lần. Các thực nghiệm công nghiệp trên các mỏ lộ thiên của Nga cho thấy, mặc dù không dùng khoan nổ mìn, nhưng chi phí năng lượng cho khâu xúc bốc giảm xuống nhiều. Năng lượng trung bình phá huỷ khối đá khí làm mềm bằng phương pháp hoá - lý không vượt quá 65 kWh/t, trong khi làm tơi bằng phương pháp khoan nổ mìn là 90 kWh/t, còn đối với đá nguyên khối là lớn hơn 180 kWh/t. Năng suất máy xúc rôto tăng từ 3200 lên 4300 t/h khi khai thác khối đá được làm mềm bằng phương pháp hoá - lý. Sự tạo thành bụi khi phá huỷ và xúc bốc cũng giảm tới 30  35 %. Để chuẩn bị cho xúc bốc đất đá cứng trong trường hợp làm mềm bằng phương pháp hoá - lý không đạt được mức độ cần thiết cho máy xúc làm việc cần sử dụng phương pháp phối hợp - đó là làm mềm bằng phương pháp hoá lý kết hợp khoan nổ mìn. Trong trường hợp này mức tiết kiệm thuốc nổ có thể đạt tới 30  35 %, cải thiện được điều kiện sinh thái, giảm khối lượng khoan, cải thiện được chất lượng chuẩn bị đống đá cho để xúc bốc (giảm cỡ hạt đất đá tới 30 % so với khoan nổ mìn thông thường), giảm chi phí năng lượng, cải thiện các chỉ tiêu sinh thái và dẫn đến giảm chi phí sản xuất. Khi đó sự làm mềm hoá - lý được xem như là một trong những yếu tố điều khiển các thông số khoan nổ mìn nhằm mục đích nâng cao hiệu quả khoan - nổ, giảm ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái. Thực tế cũng cho thấy phương pháp làm mềm đất đá bằng hoạt tính bề mặt sẽ giữ cấu trúc vĩ mô, nên đảm bảo giảm tổn thất và làm bẩn khoáng sản có ích trong quá trình khai thác.Với mục đích để xác định mức độ làm mềm và các thông số công nghệ mẫu, trên một số mỏ khai thác lộ thiên của LB Nga đã tiến hành thử nghiệm chuẩn bị đất đá cứng để xúc bốc bằng phương pháp kết hợp và đưa ra trật tự tiến hành cùng các thông số cơ bản sau: 1 - Khu vực xúc được khoan thành các lỗ khoan theo mạng 8x8 m (thay cho mạng 6.5x6,5 m). Giữa các mạng lỗ khoan nổ mìn tiến hành khoan các lỗ khoan phụ với độ sâu bằng 1/3 chiều cao tầng. 2 - Dung dịch làm mềm bao gồm khối lượng chất hoạt tính bề mặt là 0,1 % NaCl hay Na2CO3 là 0,5 % (phụ thuộc vào hàm lượng cacbonat có trong đất đá). Chỉ tiêu của dung dịch đối với công nghệ đã nêu không vượt quá 12 l/m3 đất đá. Dung dịch được chia theo lỗ khoan phụ. 5
3 - Giữ nguyên khu vực trong ngày sau khi nạp dung dịch. 4 - Nạp thuốc nổ vào trong các lỗ khoan. Chỉ tiêu thuốc nổ giảm từ 0,41 kg/m3 xuống còn 0,28 kg/m3 nhờ mở rộng mạng lỗ khoan. 5 - Tiến hành nổ mìn. 6 - Có thể tiến hành xúc bóc bằng MTTG. Bằng phương pháp này có thể tiết kiệm cho công tác khoan là 10 % và thuốc nổ là 3040 % so với phương pháp thông thường. Đây là một trong những giải pháp công nghệ mới làm tơi đất đá không chỉ giảm chi phí cho việc bóc 1m3 đất đá, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác mà còn là một trong những giải pháp tích cực nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường khai thác mỏ lộ thiên. Sự ra đời của giải pháp công nghệ này được coi như là một đột biến lớn làm thay đổi về chất đầu tiên của dây truyền sản xuất trên mỏ lộ thiên. b. Chuẩn bị đất đá bằng công nghệ đặc biệt Tờ Ugol số 10 xuất bản năm 1995 (LB Nga) thông báo rằng người ta đã nghiên cứu thành công chất phá đá NPV-7B bao gồm vôi sống và 2/3 chất phụ gia trộn với tỷ lệ 36 % để phá vỡ đất đá mà không cần nổ mìn. Các lỗ khoan được bố trí trong mạng theo các thông số xác định, sau đó bơm đầy bơm đầy dung dịch NPV-7B với nước. Do phản ứng hoá học chất này đông kết và trương nở tạo áp lực lớn lên thành lỗ khoan. Khi áp lực này vượt giới hạn bền của đất đá vây quanh thì bắt đầu xuất hiện các nứt nẻ trong khối đá. Quá trình hyđrat hoá làm áp suất tiếp tục tăng dẫn đến sự mở rộng dần khe nứt cho đến khi khối đá bị phá vỡ hoàn toàn. Quá trình hoạt động của NPV-7B không gây chấn động, không bụi, không xả khí độc vào môi trường. Phương pháp này gọi là công nghệ phá đá sạch ở nhiệt độ thấp. Gần đây, công ty Cardox International đã chế tạo thành công thiết bị phá đá Cardox Tube. Thiết bị này sử dụng khí đioxit cacbon để tạo ra một lực nén cực mạnh làm rạn nứt và phá vỡ bề mặt khối đá đồng thời nâng các tảng đá bị phá vỡ lên trên bề mặt. Cardox Tube làm việc hiệu quả không thua kém gì so với việc dùng thuốc nổ, không bụi rất an toàn người vận hành không cần tránh xa như nổ mìn. Lần đầu thiết bị này được sử dụng để phá vỡ các mỏ than có nguy cơ về cháy nổ, nhưng hiện nay nó được dùng trong các mỏ khai thác quặng, vật liệu xây dựng,… ở Anh và nhiều nước khác. 1.1.2 Các thiết bị cơ giới có khả năng phá vỡ trực tiếp đất đá 1. Làm tơi đất đá bằng máy xới a. Khả năng công nghệ của máy xới trong khai thác mỏ Máy xới thực chất là máy kéo bánh xích, phía sau máy được lắp một bàn xới có 1  5 răng, phía trước là lưỡi gạt (Hình 1.1). Để xới đất đá cứng thường dùng một răng, để xới đất đá đặc xít thường dùng bàn xới có lắp nhiều răng nhằm tăng năng suất của máy xới. Những hãng thiết bị hàng đầu chế tạo thiết bị này là Caterpillar (Mỹ) và Komatsu (Nhật Bản),… 6
Hình 1.1. Máy xới D-11N của hãng Caterpillar Việc sử dụng phương pháp gắn treo lưỡi xới phía sau đầu kéo là một biện pháp mới, đồng thời với việc sử dụng các hệ thống thuỷ lực và các loại đầu kéo có công suất lớn đã làm tăng năng suất và hiệu quả thiết bị này. Theo công suất động cơ có thể chia ra : - Máy loại nhỏ: N < 100 kw - Máy loại trung bình: N = 100  200 kw - Máy loại lớn: N = 200  400 kw - Máy loại rất lớn: N > 400 kw Chiều sâu xới từ 0,4  0,5 m đến 1,8  2,0 m tuỳ thuộc vào tính chất đất đá và kiểu máy. Sau mỗi lượt xới đất đá được bàn gạt vun lại và dùng máy bốc hoặc máy xúc chất lên ô tô để vận chuyển đi. Trong những năm gần đây, từ kết quả đạt được với những lợi ích to lớn của nó, việc làm tơi đất đá bằng máy xới thay cho công tác khoan - nổ mìn truyền thống đã trở nên phổ biến. Việc sử dụng máy xới để chuẩn bị đất đá cho xúc bốc cho phép bóc chọn lọc tốt các thân khoáng và lớp đất đá mỏng, giảm tổn thất và làm bẩn KSCI trong quá trình khai thác, điều chỉnh tốt cỡ đá, loại trừ sóng chấn động tới bờ mỏ, nâng cao ổn định bờ mỏ, nâng cao góc bờ kết thúc, giảm khối lượng đất đá bóc, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả khai thác, công tác mỏ được tiến hành an toàn. Ngoài ra, còn làm tăng hiệu quả sử dụng của máy ủi, máy bốc, máy xúc. Đồng thời cũng giảm chi phí làm tơi, góp phần tăng hiệu quả khai thác khoáng sản. Máy xới làm việc hiệu quả khi khai thác than, quặng phôtphorit, aptit, diệp thạch, cát kết, bột kết, đá vôi cứng vừa, cũng như khoáng sàng, đất đá nứt nẻ nhiều và có cấu tạo phân lớp. Kinh nghiệm sử dụng cho thấy, hiệu quả làm tơi của máy xới phụ thuộc vào công suất máy, áp lực lên bánh xích, góc cắm răng vào đá, độ bền và mức độ nứt nẻ của đất đá, thế nằm của lớp đá và hướng mặt lớp. Đối với đất đá có độ kiên cố nhỏ hoặc trung bình (f  7  8) nứt nẻ mạnh từ cấp I  III với độ cứng âm học  2000 m/s (đặc biệt là 7
loại có độ cứng âm học dưới 1500 m/s) có thể sử dụng máy xới để làm tơi thay thế hoàn toàn công tác khoan - nổ mìn với giá thành rẻ hơn 50  60 % . Để xới loại đá cứng vừa, cần dùng máy xới có công suất lớn trên 200 kW, tới 500 kW. Lưỡi xới và bàn gạt được điều khiển bằng thuỷ lực. Việc sử dụng máy xới phổ biến ở LB Nga, CHLB Đức, Mỹ, Nhật Bản,… Máy xới lớn nhất hiện nay là D575A-3 của hãng Komatsu (Nhật Bản) có công suất 828 kW. Máy xới làm tơi và vụn đống đất đá để cho máy bốc, máy xúc hoặc máy cạp xúc và chuyển tải ra bãi thải. Các yếu tố tự nhiên có ảnh hưởng tới khả năng xới của máy là độ cứng và sự nứt nẻ của đá. Đá càng bền vững và càng ít nứt nẻ, càng đòi hỏi máy có công suất lớn. Trước đây khoảng 30 năm, chỉ có thể xới được những loại nham thạch có tốc độ truyền âm trong khối dưới 2300 m/s. Những thập niên qua, máy xới càng hoàn thiện, công suất động cơ của máy ngày càng lớn, cho đến nay đã xới được những nham thạch có tốc độ truyền âm tới 3800 m/s (tốc độ truyền âm là một thông số vật lý tổng hợp của nham thạch: đá càng bền vững, càng ít nứt nẻ, tốc độ truyền âm càng lớn). Giữa tốc độ truyền âm của nham thạch và công suất động cơ của máy xới có mối quan hệ tương đối chặt chẽ (với hệ số tương quan r = 0,93 ) như sau: N = 0,19 Ve - 60 , kW (1-1) Trong đó: Ve - tốc độ truyền âm dọc của đất đá, m/s. Công thức thực nghiệm đúng trong giới hạn 800 m/s  Ve  3500 m/s. Tương ứng với công suất động cơ trên máy xới có trọng lượng G (gồm cả bộ phận xới): G = 0,172N – 0,46 , tấn (với r = 0,98). (1-2) Công thức này nghiệm đúng trong giới hạn 223 kW  N  745 kW. Như vậy, khi sử dụng phương pháp làm tơi bằng máy xới cần nắm được 2 thông số cơ bản của thiết bị (công suất động cơ N và trọng lượng máy G) và tốc độ truyền âm của nham thạch (Ve). Hình 1.2. Sản lượng của máy xới phụ thuộc vào công suất máy N và tốc độ truyền âm Ve 8
Nếu đất đá có tốc độ truyền âm trên 2000 m/s thì các loại máy xới D9R, D10R, D11R của hãng Caterppilar (Mỹ) hoặc D275A, D375A, D475A, D575A của Komatsu (Nhật Bản) và các máy xới T-500, T-75-01 của LB Nga mới có thể xới được. Các loại đá thuộc trầm tích chứa than như: ácgilit, bột kết, cát kết, cuội kết nếu tốc độ truyền âm không quá 2500  3000 m/s đều có thể làm tơi bằng máy xới D11R thay thế cho công tác khoan - nổ mìn. b. Công nghệ xới đá cứng Các thông số của bộ phận công tác của máy xới gồm góc cắt  , góc nhọn đầu răng cắt  , góc sau  , chiều dày và chiều dài của răng, khoảng cách giữa các răng (Hình 1.3). Góc nhọn đầu răng xới  thường bằng 20  30o. Góc  phải chọn sao cho để ngập răng với góc sau  = 5  7o khi xới đá cứng và cứng vừa. Việc giảm góc  sẽ dẫn đến hiện tượng vò nát ở mặt sau của đầu răng xới, làm tăng độ mài mòn cũng như làm tăng sức cản của đất đá khi xới. Chỉ tiêu xới phụ thuộc vào góc cắt  . Máy đạt hiệu quả cao nhất với góc cắt 45  52,5o. Hình 1.3. Sơ đồ bộ phận làm việc của răng xới Khi máy xới làm việc thì đất đá bị phá vỡ trong giới hạn rãnh đào hình thang (Hình 9.4). Trong đống đất đá đồng nhất ở phần dưới của rãnh đào được tạo nên một rãnh con chiều rộng đáy là b’ gần bằng chiều rộng của đầu răng xới b, còn chiều cao hr =(0,15  0,2)hn , trong đó hn là chiều cao ngập răng. Góc nghiêng của thành rãnh đào  thay đổi từ 40  60o tuỳ thuộc vào mức độ khó xới của đất đá. Việc xới đất đá nứt nẻ chủ yếu do sự khắc phục liên kết theo bề mặt tiếp xúc giữa các khối đất đá. Đất đá bị phá vỡ mạnh trong giới hạn chiều sâu ngập răng (Hình 1.4). Mức độ khó xới của đất đá được xác định bằng khả năng ngập sâu của răng xới hn và độ cứng cũng như độ nứt nẻ của đất đá trong khối. Quá trình phá vỡ trong đất đá đồng nhất chủ yếu xẩy ra do khắc phục sức cản kéo của nó, với trong đất đá nứt nẻ do khắc phục lực liên kết. Quá trình xới đất đá của máy xới được tiến hành chủ yếu theo 3 sơ đồ cơ bản sau đây: - Xới đất đá theo lớp ngang, sau đó xúc chuyển bằng máy cạp hoặc dùng máy xúc, máy bốc chất lên ô tô. 9
- Xới đất đá theo lớp ngang, sau đó dùng máy ủi gạt đất đá xuống mặt tầng dưới, sau đó dùng máy bốc hoặc máy xúc chất lên ô tô. - Xới đất đá theo lớp nghiêng (  < 20o), theo hướng từ trên xuống dưới. Chiều dài luồng xới hợp lý trong khoảng 70  90 m. Hình 1.4. Sơ đồ xới đá bằng máy xới Việc xới đất đá có thể bằng các luồng song song kề nhau trên mặt phẳng ngang hay trên mặt xiên. Các sơ đồ làm tơi đất đá của máy xới thể hiện trong hình 5.5. Khi xới theo lớp xiên (đến 20o) thì lực kéo của máy xới được sử dụng nhiều nhất khi hành trình làm việc xuống dốc và chạy không tải lên dốc. Sơ đồ công nghệ bóc đất đá theo lớp nghiêng trong hình 9.6. Để xới đất đá cứng, với hn  2 m, đá nhóm I, II, xới các rạch song song ở hai hướng; đá nhóm III, sử dụng rạch dọc - ngang với bước xới 0,7  0,9 m. a b c) d ) ) ) e) h k) ) Hình 1.5. Các sơ đồ công nghệ làm tơi đất đá bằng máy xới a, b, c - Rạch kề nhau: dọc - tròn; xoáy trôn ốc; chuyển; d, e, h - Rạch xen nhau: dọc tròn; xoáy trôn ốc; zíczắc; k - kề nhau: dọc ngang. 10
Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ bóc đá bằng máy cày theo lớp nghiêng H = 5m; b) H = 10m; 1- máy xới; 2 - máy xúc tải Khoảng cách giữa hai rãnh xới kề nhau C được quy định xuất phát từ điều kiện đảm bảo cỡ đá yêu cầu và chiều sâu cần xới. Giữa hai rãnh xới kề nhau sẽ để lại ở phần dưới các “doi” đất (vùng đất đá không phá hết) gây khó khăn cho công tác xúc bốc. Chiều sâu xới có hiệu quả hq nhỏ hơn chiều sâu ngập răng hn. Do đó, phải tiến hành xới bằng các luồng phụ vuông góc hoặc chéo góc với các luồng xúc đầu nhằm phá các “doi” đá còn lại, đảm bảo cỡ hạt tốt. Khoảng cách giữa các luồng xới phụ C’ = (1,2  1,5)C. Mức độ khó xới phụ thuộc vào hướng xới và hệ thống khe nứt của đất đá. Việc xới đất đá có hiệu quả nhất là xới theo hướng vuông góc với hệ thống khe nứt chính. Đối với đất đá cứng và cứng vừa, việc khó khăn nhất là làm ngập răng lúc ban đầu. Để làm dễ dàng việc trên cần xới lặp nhiều lần tại một chỗ hay nổ mìn sơ bộ nhằm tạo nên một hố chuẩn bị đầu tiên với chiều sâu cần thiết. Các thông số làm tơi bằng máy xới được xác định theo trị số chiều sâu ngập răng có thể hn. Bảng 1.1. Trị số của hệ số K1, K2 theo chiều rộng của đáy rãnh hào b’ Đặc tính đất đá Chỉ tiêu theo độ nứt nẻ của Ai K1 K2 b’ nó trong khối Ít nứt nẻ 0,6  0,9 0,75  0,9 0,95  1,00 (1,5  2,0)b Nứt nẻ vừa 0,4  0,6 0,9  1,00 0,9  0,95 (2,0  3,5)b Nứt nẻ mạnh < 0,4 1,00 0,8  0,90 (3,5  6,0)b Chiều rộng rãnh xới trên mặt : 11
B = 2K1.hn.ctg + b’ , m (1-3) Trong đó: K1 - hệ số để chú ý đến hình dạng tiết diện ngang của rãnh đào (Bảng 5.1). Chiều sâu xới hiệu quả của khối đá khi xới theo các luồng song song: 1   K1.h n  C  b .tg , m 1 hq =  (1-4) K2  2  Trong đó: K2 - hệ số để chú ý đến sự ảnh hưởng của tình trạng khối đá tới kích thước của trụ đá không bị phá huỷ (Bảng 9.1). Trường hợp có xới các luồng phụ C’ = (1,2  1,5)C thì h’q  hn. Khi sử dụng toàn bộ chiều sâu xới có thể thì khoảng cách giữa các luồng xới kề nhau Co được tính theo điều kiện đạt được khối lượng đất đá chuẩn bị lớn nhất trong một luồng xới: Co = K1. hn.cotg  + 0,5b’, m (1-5) Khi đó: 1 hqo = 0,5Cotg  . , m (5-6) K2 Năng suất máy xới được xác định bởi độ bền vững của đất đá và công suất động cơ máy xới. Với một loại máy xới nhất định, năng suất giờ kỹ thuật của nó phụ thuộc vào tốc độ xới, chiều sâu ngập răng, khoảng cách giữa các luồng xới, hệ số sử dụng chiều sâu rạch, đặc tính âm học của đất đá, thời gian quay, sơ đồ công nghệ xới, thời gian nâng hạ lưỡi xới… Có hai phương pháp tính năng suất của máy xới : - Phương pháp 1: là phương pháp tiến hành khảo sát diện tích làm việc, xây dựng các mặt cắt và theo dõi các thời gian tiến hành làm tơi. Sau khi bóc hết đất đá, tiếp tục xây dựng mặt cắt để tính toán khối lượng đất đá đã được di chuyển. Khối lượng này chia cho thời gian sẽ được năng suất cần biết. - Phương pháp 2: dựa vào các công thức tính toán để đánh giá nhanh các công việc cần thực hiện. Khi biết khoảng cách làm tơi, khoảng cách giữa các rãnh, chiều sâu xới có thể tính khối lượng đất đá được làm tơi sau mỗi chu kì và tương ứng là năng suất xới. Thực tế cho thấy tính theo phương pháp 2 có giá trị lớn hơn phương pháp 1 từ 10  20%. Năng suất của máy xới khi các luồng song song được tính theo công thức sau: 3600C.h q .K Q= , m3/h (1-7) 1 t  t L Khi xới các luồng song song và chéo góc: 12
3600.h q .K Q= , m3/h (1-8) 1 1 1   1 1     .t V  C C'   CL CL'  Trong đó: K = 0,7  0,8 - hệ số sử dụng của máy xới theo thời gian, Vt - tốc độ kỹ thuật của máy xới, m/s; t - thời gian di chuyển máy xới qua một luồng xới sau (khi xới theo sơ đồ con thoi t =t1=30  60 s, khi làm việc theo hành trình làm việc và chạy L không xen kẽ t = t1+ ); L, và L’ - chiều dài luồng xới song song và chéo góc, m; V1 - V1 tốc độ của máy xới khi chạy số 1, m/s. Năng suất của máy xới phụ thuộc vào chiều dài của luồng xới (Hình 1.7). Từ hình này cho thấy khi chiều dài luồng xới lớn thì năng suất của máy xới càng cao. Tuy nhiên, khi chiều dài luồng xới đạt đến một giới hạn nhất định thì năng suất của máy xới tăng không đáng kể. Hình 1.7. Năng suất của máy xới phụ thuộc vào chiều dài của luồng xới 1- với rạch dọc kề nhau; 2- với rạch dọc - tròn kề nhau; 3- với rạch dọc - ngang kề nhau Theo hãng Caterpillar (Mỹ), khi tốc độ truyền âm trong đất đá V e=2000 m/s, năng suất kỹ thuật trung bình của máy xới D9R là 350 m3/h, của máy D10R là 450 m3/h và của máy D11R là 550 m3/h; khi tốc độ truyền âm trong đất đá Ve = 1800 m/s, năng suất kỹ thuật trung bình của các máy trên tương ứng là 450, 550 và 650 m3/h. Nếu mỗi giờ máy làm việc 45 phút (fh =75 %), trong đó 30 phút xới và 15 phút vun đống; mỗi năm làm việc 4500 giờ thì các máy xới có sản lượng làm tơi đất đá hàng năm theo các loại đất đá với tốc độ truyền âm khác nhau có thể tham khảo bảng 1.2. Bảng 1.2. Năng suất của các máy xới phụ thuộc vào Ve của đất đá Loại máy Tốc độ truyền âm của đất đá xới 1600 1800 2000 2200 D9R 1.600.000 1.000.000 800.000 650.000 13
D10R 2.200.000 1.400.000 1.100.000 750.000 D11R 2.270.000 1.500.000 1.170.000 850.000 c. Phạm vi áp dụng của máy xới Như ở trên đã trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của máy xới là tốc độ truyền âm của đất đá, trong đó biểu hiện bao gồm độ kiên cố và độ nứt nẻ của nó. Khi tốc độ truyền âm càng lớn thì mức độ khó khăn cho công tác xới càng cao. Theo GS.TSKH O.P.Iacobasvin, đất đá có độ kiên cố f < 4 có thể xới ở các cấp nứt nẻ từ I  IV; khi đất đá f=4  7 ở cấp nứt nẻ I  II thì mới có thể làm tơi bằng phương pháp xới được; còn loại đất đá có độ kiên cố f >7 thì có thể xới với nứt nẻ cấp I. Với đất đá có độ kiên cố f >12 hoặc nứt nẻ cấp IV, V thì không thể xới được. 2. Sử dụng đầu đập thuỷ lực để phá vỡ đất đá a. Khái niệm về đầu đập thuỷ lực Đầu đập thuỷ lực là một dạng búa thuỷ lực được lắp vào vị trí gầu xúc của máy xúc thuỷ lực gàu ngược. Do đó, thiết bị này vừa có những ưu điểm của máy xúc thuỷ lực gàu ngược như: khả năng di chuyển trong địa hình phức tạp tốt, quỹ đạo làm việc do tay gàu và cần gàu tạo nên rộng… Vừa có những ưu điểm của đầu đập thuỷ lực như: có khả năng phá vỡ đất đá trực tiếp không cần nổ mìn, độ ồn và độ rung nhỏ, ít bụi, giảm thiểu được ô nhiễm môi trường sinh thái. Hiện nay, đất đá thuỷ lực được sử dụng phổ biến trên nhiều nước như: CHLB Đức, Pháp, Anh, Thụy Điển, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, v.v… trong nhiều lĩnh vực như: phá đá quá cỡ, phá đất đá nguyên khối ở gương khai thác khi khai thác lộ thiên; phá vỡ đất đá ở gương lò đào trong khai thác hầm lò hoặc trong xây dựng ngầm và mỏ; phá dỡ bê tông nhà cũ trong xây dựng; phá nền đường cũ trong giao thông; đào mương rãnh trong thuỷ lợi, v.v… Hình 5.8. Cấu tạo của đầu đập thuỷ lực 14
Có rất nhiều hãng chế tạo đầu đập thuỷ lực trên thế giới như: Krupp Berco Technik (CHLB Đức); Atlas Copco, Stanley (Mỹ); Rammer (Phần Lan); Indeco, Sôcmec (Italia); IR Motabert, Arden Equiment (Pháp); TABE (Tây Ban Nha); Lifton Breakers AS (Đan Mạch); Htachi, FRD Furukawa, NPK (Nhật Bản); Han woo, Soosan (Hàn Quốc)… Trong số đó, hãng chế tạo đầu đập thuỷ lực có từ lâu đời và nổi tiếng nhất phải kể đến là hãng Krupp Berco Technik (Đức). Năm 1963, Krupp đã nghiên cứu búa khoan thuỷ lực, năm 1967 ra đời chiếc đầu đập thuỷ lực đầu tiên HM 400, năm 1985 ra đời chiếc đầu đập thuỷ lực có bộ phận chống ồn và chống rung có tên “Vibrosilenced Plus”; năm 1998 phát triển đầu đập thuỷ lực “Marathon” có trang bị hệ thống bảo vệ an toàn; năm 200 Krupp giới thiệu 2 loại đầu đập thuỷ lực hiện đại có năng suất cao là “Eco” và “Marathon”. Tuy nhiên, trong năm 2002 vừa qua tập đoàn Atlas Copco đã mua lại tập đoàn Krupp Berco Technik của CHLB Đức và thành lập nên Atlas Copco Contruction Tools GmbH. b. Các đặc điểm của đầu đập thuỷ lực Về cơ cấu, đầu đập thuỷ có cấu tạo gần giống với máy khoan đập thuỷ lực, tuy nhiên tính năng kỹ thuật và mục đích của hai công việc này là khác nhau. Các thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đập thuỷ lực bao gồm: lực đập, tấn; trọng lượng làm việc của đầu đập, kg; tốc độ bơm dầu thuỷ lực cho đầu đập, l/ph; áp lực của choòng khi hoạt động, bar; số lần đập của choòng trong một phút lần/phút; chiều dài làm việc của choòng, mm. Dựa vào giá trị lực đập của đầu đập thuỷ lực, kỷ lục của một số hãng chế tạo đất đá thuỷ lực nổi tiếng thế giới như sau: hãng IR motaber của Pháp có chiếc V1600 với lực đập là 75 tấn; chiếc G130 của hãng Rammer (Phần Lan) có lực đập 60  100 tấn; chiếc HM 4000S của Atlas Copco Contruction Tools GmbH có lực đập 65  120 tấn. Trong quá trình làm việc, năng suất của đầu đập thuỷ lực không chỉ phụ thuộc vào lực đập của piston, tần số đập của choòng, mà còn phụ thuộc vào hình dáng của mũi choòng. Trên thực tế mũi choòng của đầu đập thuỷ lực có nhiều loại khác nhau, tuy nhiên, có thể phân làm ba loại chính như sau: loại đầu tù (blunt); loại đầu dẹt (flat chisel), và loại đầu nhọn (conical poit). Loại đầu tù thường dùng phá đá quá cỡ, loại đầu dẹt có thể sử dụng cho các công việc phá vỡ đất đá nói chung, loại đầu nhọn sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Chiều dài, đường kính và kiểu mũi choòng của đầu đập thuỷ lực phụ thuộc vào công suất của đầu đập, đối tượng đất đá cần phá vỡ. Để đạt được năng suất cao nhất khi phá vỡ đất đá, các đầu đập thuỷ lực hiện đại ngày nay ngoài việc được trang bị các bộ phận điều khiển tự động, bộ phận chống bụi, bộ phận tra dầu mỡ tự động, v.v… còn được trang bị hệ thống điều khiển tự động chế độ làm việc của đầu đập thuỷ lực phù hợp với đất đá cụ thể. Cơ cấu điều khiển tự động này là một trong các phát minh của Kupp, có tên gọi là “hệ thống lựa chọn điều kiện làm việc”. Hệ thống này điều khiển 2 trạng thái: tự động làm việc và tự động dừng. Ở trạng thái tự động làm việc, đầu đập thuỷ lực vẫn sẽ làm việc liên tục khi mũi choòng ở trạng thái có tải (đang đập vỡ đất đá). Khi mũi choòng ở trạng thái không tải (không chạm vào đất đá), hệ thống này sẽ điều khiển cho 15
đầu đập giảm bớt năng lượng, khi có tải trở lại (mũi choòng tác động vào đất đá), hệ thống này sẽ tự động điều khiển cho đầu đập tăng dần năng lượng đập. Đối tượng phá vỡ của đầu đập thuỷ lực khá đa dạng, từ đất đá quá cỡ, đất đá nguyên khối đến bê tông tường xây, mặt đường cũ,… Tuy nhiên trên các mỏ khai thác đá, đầu đập thuỷ lực có thể phá vỡ những loại đất đá và hiệu quả tương ứng như sau: + hợp lí, ++ tốt, +++ tối ưu, - không hợp lí (GS.TS. H. Goergen, RWTH Aachen - CHLB Đức) (Bảng 1.4). Bảng 1.4. Khả năng làm tơi đất đá của một số phương pháp Các phương pháp làm tơi đất đá Loại đất đá Máy xới Đầu đập Khoan thuỷ lực nổ Cát kết nhẹ, cát kết mềm +++ ++ + Đá vôi mềm, đá mácnơ, đá ++ +++ ++ phiến, cát kết cứng trung bình Đá vôi cứng và rất cứng, cát - ++ +++ kết cứng, đôlômit… Basalt, granite diabase, - + +++ gabbrro và các loại đá tương tự Vị trí làm việc của đầu đập thuỷ lực trên các mỏ lộ thiên khai thác đá cũng tương tự như máy xúc thuỷ lực gàu ngược. Tuỳ theo yêu cầu của công việc, đầu đập đá thuỷ lực có thể phá vỡ đá quá cỡ cùng mức máy đứng (Hình 5.9-a); phá vỡ đất đá nguyên khối dưới mức máy đứng (Hình 5.9-b) phá vỡ đất đá nguyên khối trên mức máy đứng (Hình 1.9-c). c. Các sơ đồ công nghệ của đầu đập thuỷ lực trên mỏ lộ thiên Tuỳ theo yêu cầu của công việc, điều kiện tự nhiên của mỏ, sự đồng bộ thiết bị mà đầu đập thuỷ lực có các sơ đồ công nghệ sau: a) b) 16
c) Hình 1.9. Phạm vi làm việc của đầu đập thủy lực d. Năng suất của đầu đập thuỷ lực Năng suất cuả đầu đập thuỷ lực phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: lực đập của máy, loại đất đá phá vỡ, cấu trúc của đất đá, yêu cầu đập vỡ, v.v… Các loại đầu đập thuỷ lực khác nhau sẽ có giá trị lực đập khác nhau và chính vì vậy năng suất của chúng cũng không giống nhau. Bảng 1.5 thể hiện lực đập và năng suất của một số đầu đập thủy lực hãng Krupp (CHLB Đức). Bảng 1.5. Lực đập và năng suất của một số đầu đập thuỷ lực hãng Krupp Mã hiệu đầu đập Lực đập của máy Năng suất, tấn/h HM 720 15  24 50  150 HM 780 15  26 60  190 HM 1000 18  34 80  250 HM1500 26  40 110  330 HM 2300 32  50 140  420 HM 2600 42  75 180  540 HM 4000 65  120 230  680 Việc sử dụng đầu đập thuỷ lực để phá vỡ đất đá nguyên khối hoặc phá đá quá cỡ trên mỏ khai thác đá không cần phải nổ mìn trong điều kiện thích hợp đã được chứng minh là rất hiệu quả không chỉ về mặt kinh tế, kĩ thuật mà còn cả yêu cầu bảo vệ môi trường. Do đó, hiện nay đầu đập thuỷ lực là một thiết bị lựa chọn, sử dụng tại nhiều mỏ đá ở Châu Âu và trên thế giới. Đây là một thiết bị khai thác đất đá trực tiếp không cần nổ mìn rất đa năng và tiện lợi trong khai thác mỏ lộ thiên. 3. Khấu đất bằng máy phay cắt liên hợp a. Các loại máy phay cắt liên hợp và khả năng công nghệ của chúng 17
Cuối những năm 70 đã ra đời một loại thiết bị khấu đất đá trên mỏ trên lộ thiên không cần khoan - nổ mìn có thể gọi là máy phay cắt liên hợp, vì nó thay thế các khâu công nghệ chính: khoan - nổ - xúc - rót. Theo tài liệu kỹ thuật của các hãng sản xuất, các máy phay cắt liên hợp có thể khấu được đất đá với độ bền nén n=6090 MPa tương đương 600900 kG/cm2 hay độ kiên cố f=69 theo bảng phân loại Prôtôdiacônov, trong trường hợp đặc biệt có thể khấu được đất đá với độ kiên cố tới f=12 mà không cần phải khoan - nổ mìn. Trên thế giới hiện nay có những hãng sản xuất máy phay cắt liên hợp nổi tiếng như Wirtgen, Krupp, Man Takraf (CHLB Đức), Huron (Mỹ), Voest Alpine (Áo), Dosco (Anh), v.v... Tuy nhiên, nổi tiếng nhất vẫn là các hãng của CHLB Đức, đặc biệt là các hãng Wirtgen và Krupp. Theo tiến sỹ A.R Machic, phạm vi ứng dụng máy phay cắt liên hợp do hãng Wirtgen chế tạo hạn chế ở độ bền kháng nén của nham thạch n6090 MPa. Còn theo tác giả C.K.Côbalankô, phạm vi ứng dụng máy phay cắt liên hợp do hãng Krupp chế tạo ở độ bền kháng nén của nham thạch n80100 MPa thì máy làm việc không cần khoan - nổ mìn. Tuy nhiên, theo một số tác giả nước ngoài khác, thì phạm vi ứng dụng của máy phay cắt liên hợp phù hợp với loại đất đá có cường độ kháng nén n50MPa hay f5 theo phân loại của Protođiaconov. Bảng 5.6. Các máy phay cắt liên hợp của hãng Wirtgen và các thông số cơ bản của nó. Tên máy Chiều rộng Chiều dày Công suất Trọng lượng luồng xúc, luồng xúc, động cơ, HP máy, tấn m m 1900 SM 1,93 0,15 400 27,4 2200 SM 2,2 0,35 800 51 2500 SM 2,5 0,60 1000 103 2600 SM 2,6 0,25 750 67,5 3000 SM 3,0 0,40 750 66 3500 SM 3,5 0,47 1200 137 3700 SM 3,7 0,60 1600 176 4200 SM 4,2 0,80 1600 191 Các bộ phận cơ bản của máy liên hợp bao gồm: động cơ, bộ phận cắt đất đá, bộ phận điều chỉnh chiều sâu cắt, hệ thống băng tải, xi lanh điều chỉnh chiều cao chất tải của băng tải, đối trọng, xích di chuyển, điều hoà nhiệt độ cho cabin, hệ thống đèn làm việc, v.v. 18
Bộ phận cắt đất đá thực chất là một cái tang quay, trên đó có gắn nhiều răng kim loại. Khi động cơ làm việc, thông qua hệ thống dây truyền động ở 2 đầu của tang quay, các răng kim loại gắn trên tang sẽ tác động vào đất đá và phá vỡ chúng ra khỏi khối nguyên với chiều dày xác định tuỳ theo công suất máy và tính chất cơ lý của đất đá. Tuỳ theo công suất của máy và tính chất cơ lý của đất đá, bộ phận điều chỉnh chiều sâu cắt được điều khiển bằng hệ thống điện tử, cho phép máy khấu các lớp đất đá có độ dày chính xác tới 10 mm. Trước tiên, đất đá bị cắt ra khỏi khối nguyên, sau đó bị va đập vào nhau làm cho cỡ hạt của đất khả nhỏ và đều đặn. Sự quay đều của tang cắt kết hợp với lưỡi gạt sẽ làm cho đất đá chuyển động thành dòng theo quán tính ra ngoài theo hệ thống băng tải gắn liền với máy. Hệ thống băng tải này có thể được điều khiển quay về bên phải hoặc bên trái so với trục dài của máy một góc tối đa 90o, mặt khác cũng có thể điều chỉnh được chiều cao của băng tải khi dỡ tải, do đó rất thuận lợi cho việc bố trí ô tô nhận tải trực tiếp di chuyển bên cạnh máy phay cắt liên hợp. Máy phay cắt liên hợp của hãng Wirtgen có cấu tạo bao gồm 2 hàng xích trước và sau, ở giữa phía dưới bụng máy là một bánh xe có gắn các răng hợp kim để làm tơi đất đá. Đất đá được làm tơi thành những luồng có chiều rộng bằng chiều rộng thân máy, chiều dày tương ứng với công suất và tính chất cơ lý của đất đá và sau đó được vận chuyển theo băng tải ra phía ngoài rót trực tiếp vào thùng ô tô di chuyển cùng máy liên hợp hoặc đổ thành đống dọc theo chiều dài luồng xúc sau đó sẽ được thiết bị xúc bốc chất lên phương tiện vận tải (Hình 5.11). Máy phay cắt liện hợp có thể khai thác chọn lọc rất tốt đối với các vỉa bằng phẳng. Khi khai thác chọn lọc bằng MXTL chỉ có thể xúc chọn lọc với chiều dày 10 cm, nhưng theo kinh nghiệm ở Mỹ, Ôxtrâylia và Nam Tư thì máy phay cắt liên hợp có thể xúc chọn lọc với chiều dày đến 2,5 cm [6]. Việc khai thác than bằng máy phay cắt liên hợp ở Ôxtrâylia đã làm giảm được độ tro xuống còn 6,5 % so với công nghệ truyền thống là 9 %. Ở Nam Tư do khai thác than nâu bằng máy phay cắt liên hợp nên đã làm giảm được tỷ lệ làm nghèo than, tăng được hiệu quả khai thác do giảm được 20 % chi phí tuyển. Theo kết quả thực nghiệm, nếu vỉa dốc 56o (tương đương góc dốc làm việc cho phép của thiết bị), thì có thể loại trừ hoàn toàn tổn thất và lẫn bẩn than. Nếu vỉa dày 2 m, dốc dưới 43o thì độ tổn thất không lớn hơn 3 %. Khi vỉa dốc 4585o, độ tổn thất dao động từ 1,52 %; nếu giảm chiều dày lớp làm tơi xuống thì sẽ giảm được độ tổn thất hơn nữa. Trong khi đó, với công nghệ truyền thồng, độ tổn thất trong khai thác những vỉa than có cấu trúc phức tạp có thể lên tới 812 %. a) b) 19
Hình 1.11. Các sơ đồ dỡ tải của máy phay cắt liên hợp a) Sơ đồ dỡ tải trực tiếp cho ô tô; b) Sơ đồ dỡ tải thành đống Sự xuất hiện của máy phay cắt liên hợp đã cho phép việc bóc đất đá rắn trên mỏ lộ thiên có thể thực hiện theo dây chuyền công nghệ liên tục mà trước đây phải thực hiện theo công nghệ có tính chu kỳ là khoan - nổ mìn. Mỏ Taldinski của vùng than Kuzơbat dùng 2 máy phay cắt liên hợp KMS-2000R (trọng lượng 527 tấn) kết hợp với băng tải để khai thác chọn lọc. Than được đánh đống cho máy xúc rôto xúc, đổ vào goòng đưa về nhà máy tuyển; còn đất đá (với sản lượng 15 triệu m3/năm) được băng tải chất trực tiếp vào bãi thải trong. Máy phay cắt liên hợp càng thể hiện rõ tính ưu việt so với công nghệ truyền thống, đặc biệt trên những mỏ than có cấu trúc vỉa phức tạp, có điều kiện làm việc rộng rãi; máy ít phải di chuyển; ít những công đoạn phụ trợ và ô tô vận tải luôn đáp ứng được cho máy liên hợp. b. Các sơ đồ khấu đất đá của máy phay cắt liên hợp Máy phay cắt liên hợp có thể làm việc với 3 sơ đồ khấu như sau: * Sơ đồ khấu theo từng lớp trên toàn bộ bề mặt: Trong trường hợp này đất đá được làm tơi theo các lớp nằm ngang lần lượt từ trên xuống dưới trên toàn bộ bề mặt (Hình 1.12). Sơ đồ công nghệ này được sử dụng khi chiều rộng bề mặt làm việc lớn hoặc khi cần làm tơi chọn lọc theo các lớp ngang. Hình 1.12. Sơ đồ khấu đất đá theo từng lớp trên toàn bộ bề mặt * Sơ đồ khấu đất đá theo từng lớp trên các khối nối tiếp nhau: Trong sơ đồ này, đất đá được làm tơi theo từng lớp (từ trên xuống dưới) trên các khối nối tiếp nhau (Hình 1.13). Sơ đồ công nghệ này được sử dụng khi chiều rộng làm việc có kích thước hạn chế hoặc khi cần trung hoà chất lượng khoáng sản ở các lớp khác nhau trong giới hạn của một khối. Hình 1.13. Sơ đồ khấu đất đá theo từng lớp trên các khối nối tiếp nhau * Sơ đồ khấu đất đá trên một số lớp của các khối kề nhau: 20