Bài giảng Cơ sở khai thác mỏ lộ thiên KS. Trần Đình Bão (Đại học Mỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KHAI THÁC LỘ THIÊN ---------------------------- KS. TRẦN ĐÌNH BÃO

BÀI GIẢNG CƠ SỞ KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN

HÀ NỘI - 2010

CHƯƠNG I NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP KTLT

I.1. CÁC LOẠI HÌNH KHAI THÁC MỎ Khoáng s ản có ích được phân bố trên vỏ trái đất không giống nhau; ở sâu trong lòng đất, vùi lấp nông d ưới mặt đất, nằm rải rác d ưới đáy biển,... dưới dạng rắn, đặc xít, bở rời, lỏng, khí,...Do vậy, để thu hồi chúng c ần phải áp dụng các lo ại hình công ngh ệ khác nhau với những phương tiện thiết bị kĩ thuật khác nhau. Lo ại hình thứ 1: Khai thác lộ thiên (KTLT) có lịch sử phát triển lâu đời, gắn liền với lịch sử phát tri ển xã h ội loài ng ười. Lo ại hình KTLT được áp d ụng để khai thác nh ững khoáng sàng có vỉa vùi lấp không sâu dưới mặt đất, cho phép thu hồi khoáng sản có ích bằng những công trình m ỏ đào trực tiếp trên mặt đất, trong nh ững điều kiện kinh tế kĩ thuật nhất định.

Hình 1.1 Khai thác mỏ lộ thiên

Loại hình th ứ 2: Khai thác h ầm lò (KTHL). Khi khoáng s ản có ích n ằm sâu trong lòng đất, do nh ững hạn chế về kĩ thuật hoặc kinh tế, không th ể áp dụng KTLT thì ng ười ta phải thu hồi chúng thông qua các h ệ thống đường lò, gi ếng đứng ho ặc gi ếng nghiêng, đào sâu vào lòng đất.

Hình 1.2 Các loại hình khai thác hầm lò, sức nước, lỗ khoan

Phương diện kĩ thuật:

Phương diện hành chính:

Mỏ lộ thiên là m ột đơn vị hành chính, m ột đơn vị kinh doanh độc lập, ch ịu trách

Loại hình thứ 3 của ngành mỏ là khai thác bằng lưới vớt hoặc bằng thiết bị hút, bơm, cào,...đặt trên các tàu nổi hoặc tầu ngầm để thu hồi khoáng sản có ích dạng rời rạc, dạng kết hạch như cát, sỏi, titan, s ắt, mangan,... và d ạng hoà tan nh ư mu ối natri, manhê,... và nhi ều quặng quí khác ở đáy biển và đại dương. Lo ại hình thứ 4 của ngành mỏ là thu hồi khoáng sản có ích từ lòng đất thông qua các lỗ khoan để khai thác dầu mỏ, khí đốt và nước sạch, muối mỏ, than, lưu huỳnh cũng như một số kim loại khác (bằng cách hoá lỏng khoáng sản). I. 2 KHÁI NIỆM VỀ KHAI THÁC LỘ THIÊN 1. Định nghĩa về mỏ lộ thiên - Để ti ến hành khai thác khoáng s ản bằng ph ương pháp l ộ thiên, t ừ mặt đất, ở ngoài hoặc ở trong biên gi ới mỏ người ta đào các hào và các công trình m ỏ cần thiết phục vụ mục đích lấy khoáng sản và đá bóc từ lòng đất đồng thời vận chuyển chúng đến kho ch ứa hoặc bãi thải. Tổng hợp các hào hố và các công trình đó gọi là mỏ lộ thiên. - nhiệm khai thác một phần hay toàn bộ khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên.

Hình 1.3. Sơ đồ tổng quát của một mỏ lộ thiên

Các ký hi ệu: 1– Khai tr ường MLT ; 2– H ệ th ống đường hào cơ bản; 3 – Ga (v ận tải) ; 4– Khu chứa KSCI ; 5 – X ưởng cơ khí ; 6– Bãi th ải dất đá ; 7– Nhà máy (x ưởng tuyển) ; 8– Biên giới đất đai của mỏ; 9– Mặt bằng sân công nghiệp; 10– Biên giới MLT.

ầng là một phần của tầng được chia theo chi ều cao. Vi ệc chia tầng thành phân

2. Các thành phần và thông số cơ bản của mỏ lộ thiên 2.1. Tầng và phân tầng T ầng là quá trình khai thác l ộ thiên được tiến hành từ trên xuống dưới theo từng lớp, lớp trên vượt tr ước lớp dưới 1 kho ảng nhất định, tạo thành dạng bậc thang, mỗi bậc thang như vậy gọi là một tầng. Phân t tầng có nhiều mục đích khác nhau:

+ Để tăng cường độ khai thác. + Giảm tổn thất và làm nghèo khoáng sản khi khai thác vỉa mỏng, thoải. + Nâng cao độ ổn định của sườn tầng khi khai thác qua các lớp đá yếu.

- Các thành ph ần của tầng:

+ Mặt tầng (mặt tầng trên và mặt tầng dưới); + Sườn tầng; + Mép tầng (mép trên của tầng và mép dưới của tầng); + Góc dốc sườn tầng; + Chiều rộng và chiều cao của tầng.

ại: có 2 loại tầng:

- Phân lo ầng công tác: t ầng trên đó có ti ến hành công tác khai thác và bóc đá, nói cách + T khác, trên tầng công tác có b ố trí các thi ết bị mỏ làm việc như máy khoan, máy xúc, thi ết bị vận tải và các thiết bị phụ trợ khác, do đó mặt tầng công tác phải đủ rộng. ầng không công tác: t ầng trên đó không ti ến hành công tác khai thác và bóc đá, + T tuỳ vào chức năng nhiệm vụ của từng tầng mà người ta gọi là đai vận tải, đai bảo vệ, đai dọn sạch, Chiều rộng mặt tầng không công tác nhỏ hơn rất nhiều so với chiều rộng mặt tầng công tác.

Hình 1.4. Các yếu tố của tầng 1-Mặt trên của tầng; 2-Mặt dưới của tầng; 3-Sườn tầng trong đất đá; 4-Mép trên c ủa tầng; 5-Mép d ưới của gương xúc; 6-Mép trên của gương xúc; 7-S ườn tầng trong quặng; 8- máy xúc tay gàu; 9- Ôtô tự đổ.

2.2. Bờ mỏ

- Khái ni ệm: Tập hợp tất cả các tầng về một phía của mỏ gọi là bờ mỏ.

- Phân lo ại:

ờ công tác là bờ mỏ trên đó có các tầng đang công tác. Trên bờ công tác có thể có + B một số tầng không làm việc hoặc đã ở vị trí kết thúc.

ờ không công tác: trên đó có các tầng không làm vi ệc (còn gọi là bờ dừng), nếu ở + B vị trí kết thúc (biên giới mỏ) thì gọi là bờ kết thúc.

g t

Góc t ạo bởi đường xiên nối từ chân tầng thấp nhất tới mép tầng cao nhất với đường thẳng nằm ngang gọi là góc bờ mỏ. Góc của bờ công tác gọi là góc công tác ( j), góc của bờ dừng gọi là góc dừng (g), nếu ở vị trí kết thúc mỏ gọi là góc kết thúc (gkt).

Hình 1.5. Các yếu tố của khai trường mỏ lộ thiên

Trong đó:

1,2- biên giới trên của khai trường mỏ, m ;

1-4 ; 2-3- bờ kết thúc của mỏ, m ;

3-4- kích thước cuối cùng của đáy khai trường (đáy mỏ), (biên giới đáy mỏ) ;

2,7- bờ không công tác của mỏ ;

5- tầng không công tác của mỏ ;

6- tầng công tác của mỏ ;

8- đai vận tải ;

α- góc nghiêng sườn tầng, độ ;

φ- góc nghiêng bờ công tác, độ ;

gV, gT- góc bờ vách và bờ trụ khi kết thúc khai thác mỏ, độ; mV-

2.3. Biên giới mỏ

ới mỏ là vị trí không gian của mỏ lộ thiên. - Biên gi

ới của mỏ được xác định thông qua: - Biên gi

+ Đường giới hạn trên mặt đất.

+ Đường giới hạn đáy mỏ.

+ Chi ều sâu khai thác. (kết thúc)

+ B ờ mỏ.(kết thúc)

- Biên giới mỏ đến lúc kết thúc khai thác gọi là biên gi ới cuối cùng, chiều sâu mỏ lúc đó gọi là chiều sâu khai thác cu ối cùng của mỏ, bờ mỏ ứng với chiều sâu kết thúc gọi là bờ kết thúc.

Để khai thác khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên phải tiến hành qua các giai đoạn

- Giai đoạn XDM: Tuỳ theo qui mô, điều kiện tự nhiên và kĩ thuật mà giai đoạn này

3. Các giai đoạn khai thác của mỏ LT sau: có thể kéo dài 2 đến 3 năm hoặc hơn.

+ Tháo khô m ỏ, chuẩn bị mặt bằng (di dời các công trình trên m ặt, nắn sông

suối,...).

+ Xây dựng các công trình dân d ụng và công nghi ệp (khu dân c ư, văn phòng

xí nghiệp, kho tàng, nhà xưởng,...).

+ Lắp đặt thiết bị (thiết bị khai thác,x ưởng sửa chữa, đường dây điện, đường

dây thông tin,... và các thiết bị phụ trợ khác).

+ Mở vỉa khoáng sàng (xây d ựng tuyến đường hào ra vào m ỏ, tạo tuyến công

tác đầu tiên, bóc khối lượng đất ban đầu,..) - Giai đoạn đưa mỏ vào sản xuất và đạt sản lượng thiết kế: Giai đoạn này mỏ bắt đầu hoạt động kinh doanh v ới sản lượng ban đầu nhỏ hơn sản lượng thiết kế, đồng thời tiếp tục đầu tư bổ sung để hoàn thành nốt một số công trình như:

+ Lắp đặt thêm thiết bị + Mở thêm tuyến công tác + Hoàn thiện mặt bằng công nghiệp.

Giai đoạn này kéo dài cho t ới khi hoàn t ất các công vi ệc xây dựng cơ bản và mỏ đạt

sản lượng thiết kế. - Giai đoạn sản xu ất bình th ường: Thời gian c ủa giai đoạn này tu ỳ thuộc tr ữ lượng mỏ và qui mô s ản xuất của mỏ. Sản lượng mỏ (quặng và đất đá) của giai đoạn này có th ể không đổi trong suốt quá trình sản xuất hoặc thay đổi theo từng thời gian nhất định (đối với mỏ có tuổi thọ lớn). - Giai đoạn kết thúc mỏ: Nội dung công việc của giai đoạn này là:

+ Tận thu phần tài nguyên còn lại ở dưới đáy mỏ và dưới các trụ bảo vệ; + Tháo dỡ thiết bị và nhà xưởng; + Phục hồi đất đai, khắc phục các hậu quả gây ra do ho ạt động của mỏ đối với môi

trường sinh thái.

4. Các đặc điểm của KTLT so với KTHL

4.1. Ưu điểm

- An toàn lao động cao và điều kiện sản xuất tốt do không gian khai thác rộng.

- N ăng suất lao động trong các mỏ lộ thiên cao h ơn, giá thành khai thác 1 đơn vị sản phẩm thấp hơn do mỏ lộ thiên có khả năng cơ giới hoá cao, sử dụng các thiết bị khai thác có năng suất cao...

ời gian xây d ựng mỏ lộ thiên nh ỏ hơn th ời gian xây d ựng mỏ hầm lò có cùng - Th công suất. Chi phí cho xây dựng cơ bản nhỏ hơn so với xây dựng mỏ hầm lò.

ễ dàng ti ến hành khai thác ch ọn lọc, có th ể ti ến hành tách riêng các lo ại qu ặng - D khác nhau trong quá trình khai thác, vì vậy giảm được tổn thất và làm nghèo khoáng sản.

Được phép khai thác nh ững khoáng sản mà ph ương pháp KTHL không được phép - khai thác (mỏ có khí và bụi nổ, khí độc...).

4.2. Nhược điểm của phương pháp KTLT

- Ph ụ thuộc vào điều kiện khí hậu và thời tiết.

- Khó kh ăn trong việc bố trí bãi thải để chứa đất đá bóc của mỏ.

- C ần thiết phải đầu tư chi phí cơ bản lớn trong một thời gian ngắn.

5. Phân loại mỏ lộ thiên

5.1.Theo điều kiện địa hình mặt đất

- Mỏ có điều kiện địa hình bằng phẳng.

ỏ có điều kiện địa hình sườn dốc. - M

ỏ có điều kiện địa hình đỉnh núi. - M

ỏ có điều kiện địa hình dồi núi mấp mô. - M

5.2. Theo vị trí tương đối giữa mặt đất với thân quặng

ỏ có thân quặng lộ ra trên mặt đất. - M

ỏ có thân quặng bị vùi lấp nông. - M

ỏ có thân quặng bị vùi lấp sâu - M

5.3. Theo góc cắm của khoáng sàng

- M

- M ỏ có thân quặng nằm ngang và dốc thoải khi góc cắm nhỏ hơn 80-100). ỏ có thân quặng dốc nghiêng (góc cắm từ 100‚ 25 -300). ỏ có thân quặng dốc đứng (góc cắm ≥ 250 ‚ 300)

5.4. Theo chiều dày thân quặng

ỏ có thân quặng rất mỏng (m ≤ 2 - 3m) - M

ỏ có thân quặng mỏng khi khai thác bằng 1 tầng hoặc 2 phân tầng. - M

ỏ có thân quặng dày trung bình khi khai thác bằng 2 tầng hoặc nhiều phân tầng. - M

ỏ có thân quặng dày khi tiến hành khai thác từ 3 tầng hoặc nhiều phân tầng. - M

5.5. Theo hình dáng thân quặng

- M ỏ có thân quặng dạng ổ (kích thước 3 hướng gần như nhau).

ỏ có thân qu ặng dạng vỉa (kích th ước 2 h ướng thì l ớn, hướng còn l ại kém phát

- M triển).

- M ỏ có thân quặng dạng ống, trụ (kích thước phát triển chủ yếu theo 1 hướng).

5.6. Theo cấu tạo

- M ỏ có cấu tạo đơn giản (thân quặng đồng nhất, không có đá kẹp xen lẫn).

ỏ có cấu tạo phức tạp (thân qu ặng gồm nhiều loại có ch ất lượng khác nhau ho ặc - M có đá kẹp xen kẽ khoáng sản, cần thiết phải tiến hành khai thác chọn lọc).

5.7. Theo thành phần hoá học

ỏ kim lo ại đen (s ắt, mangan, crôm, titan,...)(th ạch khê, C ổ định, ven bi ển Bình - M Định)

ỏ kim loại màu (đồng, chì, kẽm, nhôm, niken...) ( Đồng Sin Quyển, bauxit, niken - M Bản Phúc )

ỏ kim loại quí (vàng , bạc, platin) ( - M

ỏ quặng phóng xạ (uran, tôri) - M

ỏ kim loại hiếm và nhẹ (tiricôni, tântn, liti,...) - M

ỏ vật liệu xây dựng (đá vôi, đá granit, đất sét, cát sỏi,...) - M

ỏ nguyên liệu luyện kim (đá vôi, đôlômit, grafit, đất chịu lửa, cao lanh,...) - M

ỏ nguyên liệu công nghiệp (barit, nguyên liệu cách điện và quang học, kim cương, - M mica,...)

ỏ nguyên li ệu cho công nghi ệp hoá h ọc và th ực ph ẩm (phôtphorit, apatit, l ưu - M huỳnh, pirit, muối khoáng vật,...

- M ỏ nhiên liệu: than bùn, than đá, than nâu, diệp thạch cháy,..

Tu ỳ theo địa hình mặt đất, chiều sâu vùi l ấp thân qu ặng, góc cắm và chi ều dày c ủa thân quặng, cũng như hình dạng và thành phần hoá học của nó mà người ta lựa chọn phương pháp khai thác và thiết bị sử dụng cho mỏ lộ thiên.

Hình 1.6. Những dạng thế nằm chủ yếu của khoáng sản

6. Sơ đồ công nghệ và phương tiện cơ giới hoá trên mỏ lộ thiên

6.1. Sơ đồ công nghệ

Tháo khô và thoát nước

Chuẩn bị đất đá và quặng để xúc bốc

Xúc và bốc lên phương tiện vận tải

Vận tải

Đổ thải vào bãi thải

Gia công chế biến

Chất vào kho thành phẩm

Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ khai thác

6.2. Phương tiện cơ giới hoá trên mỏ lộ thiên

+ Các phương tiện cơ giới hoá là thiết bị cơ bản tiến hành công tác mỏ.

- M ục đích:

+ Cơ gi ới hi ện đại thì mới có kh ả năng khai thác khoáng s ản bằng ph ương pháp l ộ thiên với quy mô lớn.

+ Việc hoàn thi ện cơ giới hoá làm gi ảm nhẹ lao động của công nhân, t ăng năng suất ấn khoáng s ản và t ăng mức ti ết ki ệm của lao động, gi ảm chi phí khai thác tính cho 1 t phương pháp KTLT

- Mức độ và hình thức cơ giới hoá công tác mỏ được xác định:

+ Bằng các kết quả kinh tế của phương pháp lộ thiên.

+ Chiều sâu và các thông số khác của mỏ.

+ Sản lượng của nó, phương pháp mở vỉa và hệ thống khai thác.

ắc tiến hành cơ giới hoá: từ đơn giản đến phức tạp, từ cơ khí hoá từng khâu

- Nguyên t riêng biệt tới cơ khí hoá toàn bộ quá trình công nghệ.

- Sơ đồ cơ giới hoá: Sự kết hợp các thi ết bị và máy móc được thực hiện cơ giới hoá quá trình sản xuất từ khi bắt đầu đến khi kết thúc.

- Đặc điểm cơ bản của cơ giới hoá toàn bộ là:

ố lượng, công suất và các thông số làm việc của thiết bị trong các khâu công ngh ệ + S liền nhau có mối quan hệ và sự phối hợp hợp lý.

ối quan h ệ này được xác định theo thông s ố của máy, công su ất, cũng như

+ Các m đơn giá và mức tiết kiệm của chúng.

- Nh ững sơ đồ cơ giới hoá được xác định bởi các yếu tố sau:

+ Phương pháp tiến hành công tác mỏ;

+ Độ cứng của đất đá;

+ Quy mô công tác mỏ, những yếu tố thế nằm của khoáng sản.

6.2.1. Khâu làm tơi đất đá và khoáng sản có ích

+Có th ể dùng phương pháp cơ giới: dùng máy xúc, máy xới, …;

+ Bằng khoan n ổ mìn công ngh ệ sử dụng là máy khoan k ết hợp với ch ất nổ và

phương tiện nổ với đất đá có độ cứng f = (7‚14);

+ Phương pháp thuỷ lực: dùng súng bắn nước, ống thẩm thấu, …;

+ Phương pháp vật lý: dùng xung điện, siêu âm, …;

+ Phương pháp hoá học: chất trương nở, …

6.2.2. Khâu xúc bốc

Vi ệc xúc bốc đất đá hoặc khoáng sản có 2 nhiệm vụ:

+ Xúc đất đá đã được làm tơi ở gương tầng vào thùng của phương tiện vận tải thường bằng máy xúc.

+ Xúc đất đá mềm và tơi không cần làm tơi sơ bộ, máy xúc s ẽ xúc bốc trực ti ếp từ khối nguyên.

Để cơ giới hoá khâu xúc bốc:

+ Dùng máy xúc: máy xúc m ột gầu-máy xúc tay g ầu, máy gầu treo, máy xúc nhi ều

gầu kiểu xích hay kiểu rôto, máy xúc tải, máy chất tải,...

+ Các thiết bị xúc bốc thuỷ lực: máy xúc thuỷ lực gầu thuận, gầu ngược, máy bốc, có dung tích từ 1‚2 đến 35 ‚100 m3, máy bơm bùn, súng b ắn nước, tàu cu ốc, …, máy khoan xoắn ruột gà,…

6.2.3. Khâu vận tải

Được ti ến hành v ận chuy ển khoáng s ản, đất đá từ gương khai thác đến kho ch ứa khoáng sản hoặc là bãi thải bằng:

+ Đường sắt: sử dụng các lo ại đầu máy h ơi nước, điện ácquy, điện cần vẹt, điêzen, …;

+ Ôtô: ôtô tự lật, ôtô kéo moóc, ôtô cần vẹt,..;

+ Vận tải liên tục: bằng băng tải, vận tải bằng sức nước, trục kíp,…

6.2.4. Khâu thải đá

Vi ệc đổ đất đá thải vào bãi thải gọi là công tác thải đá.

Công tác th ải đá sử dụng: máy xúc (m ột gầu ho ặc nhiều gầu), tàu gạt, thiết bị thải

chuyên dùng (cầu thải đá, công sơn thải đá,), máy ủi và các thiết bị khác…

Một số mỏ lộ thiên còn đảm nhận khâu gia công, chế biến quặng như: với mỏ than thì tuyển, phân loại,.. ; mỏ quặng thì tuyển, làm giàu chất lượng, phân loại, …; mỏ đá thì nghiền sàng, phân loại theo cỡ,…

Hình 1.8. Các quá trình sản xuất trên mỏ lộ thiên

1- khu vực bóc tầng phủ; 2- khu vực xúc bốc tầng đất mền trên mặt; 3- khu vực khoan và nổ mìn; 4- khu vực xúc bốc và vận tải; 5- khu vực xúc bốc và đổ thải của máy xúc cần dài; 6- khu vực xúc bốc quặng; 7- khu vực đổ thải và hoàn thổ. I.3. KHOÁNG SẢN VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA CHÚNG 1. Định nghĩa khoáng sản

Khoáng sản có ích (KSCI) là nh ững tài nguyên thiên nhiên, có ngu ồn gốc thạch học từ lòng đất, có th ể khai thác và ch ế biến một cách hi ệu quả để sử dụng vào mục đích khác nhau của con người.

Một cách cụ thể với khai thác l ộ thiên thì KSCI là nh ững khoáng ch ất và đất đá thu hồi được trong quá trình khai thác l ộ thiên, được sử dụng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp qua quá trình gia công ch ế bi ến, ph ục vụ cho các m ục đích khác nhau nh ư công nghi ệp, nông nghiệp, xây dựng, NCKH, quốc phòng, ...

ỉ là những tài nguyên khai thác từ lòng đất, mà còn mở rộng Ngày nay KSCI không ch cho những tài nguyên lắng đọng từ đáy biển và thềm lục địa (kết hạch sắt, magan, titan, …) cho tới các hoá chất hoà tan trong nước và bản thân nước nữa.

Sự phân biệt giữa khoáng sản và đất bóc (đá thải) chỉ là tương đối. Với sự tiến bộ của công nghệ khai thác và ch ế biến nhiều loại đất đá bóc bắt đầu được sử dụng như khoáng sản và số lượng này ngày càng tăng.

đóng vai trò r ất quan tr ọng trong n ền kinh t ế quốc dân. Quy mô khai thác và

KSCI chế biến chúng ph ản ánh trình độ sản xuất vật chất, sự giàu có và s ự phát tri ển kinh tế của một quốc gia.

ần hoá học và mục đích sử dụng người ta chia ra các lo ại khoáng sản Theo thành ph sau đây:

a- Khoáng sản chứa kim loại (quặng) gồm có:

- Qu ặng kim loại đen: chứa sắt, măng gan, crôm, titan;

- Qu ặng kim loại màu: chứa đồng, chì, kẽm, nhôm, niken, thuỷ ngân;

- Qu ặng kim loại quý: chứa vàng, bạc, platin;

quặng phóng xạ chứa uranium, tôli;

- Qu ặng chứa kim loại quí hiếm và nhẹ: tilicôni, tantala, …

b- Khoáng sản phi kim loại

+ Dùng làm v ật liệu xây dựng : granít, đá vôi, đá sét, cát sỏi, … ;

+ Nguyên li ệu dùng cho công nghi ệp : đá vôi đônômit, fluôrit, grafit, manhêtít, đất sét, cao lanh,…,

+ Nguyên liệu dùng cho nông nghiệp: atbét, barit;

+ Nguyên liệu cách điện và quang học: kim cương, mica …

+ Nguyên li ệu cho công nghi ệp hoá h ọc và th ực ph ẩm: Fôtforit, apatit, l ưu hu ỳnh,

pirit, muối khoáng.

c- Nhóm khoáng sản nhiên liệu

Dùng làm nguyên li ệu chất đốt: than đá, than bùn, diệp thạch, than nâu.

2. Các chỉ tiêu chất lượng một số khoáng sản thông dụng

ất lượng khoáng sản là tổng hợp các tính chất xác định mức độ thuận lợi hay khó - Ch khăn và hiệu quả kinh tế khi sử dụng.

ỉ tiêu ch ất lượng than: độ tro, độ ẩm, cỡ hạt than, nhi ệt năng, tạp ch ất

vd : + Ch khoáng vật, lưu huỳnh, chất bốc.

+ Ch ỉ tiêu chất lượng quặng: đó là thành phần hoá học, thành phần khoáng vật và một số tính chất khác.

- Tính ch ất có ích: một số tính chất thể hiện chất lượng của khoáng sản.

- Tính ch ất có h ại: một số tính ch ất khác làm ph ức tạp ho ặc làm đắt thêm khi khai thác và chế biến nó

Phân loại chất lượng của KSCI:

Chất lượng tuyệt đối: được đặc trưng bằng tổng hợp các chỉ tiêu có tính chất khách a- quan như thành phần hoá học, tính chất cơ lý, đặc trưng công nghệ,...

Chất lượng tiêu th ụ (chất lượng yêu cầu): được đặc trưng bởi một hay một số chỉ b- tiêu nào đó theo yêu cầu sử dụng.

Chất lượng toàn phần: được đặc trưng cho cả quá trình khai thác, vận tải, chế biến, c- tiêu thụ KSCI, ... thông qua chi phí toàn phần cho 1 tấn KSCI thương phẩm.

Ctp = Ckt + Cvt + Ccb --> Cmin , đồng/tấn ; (1)

Trong đó:

Ctp - chí phí toàn phần cho một tấn KSCI thương phẩm, đồng/tấn ;

Ckt - chi phí khai thác, đồng/tấn ;

Cvt- chi phí vận tải, đồng/tấn ;

Ccb- chi phí chế biến, đồng/tấn.

3. Các phương pháp xác định chất lượng của khoáng sản

3.1. Phương pháp so sánh riêng phần (phương pháp vi phân)

Đánh giá các ch ỉ tiêu chất lượng thực tế và chất lượng quy định theo tính ch ất có ích và tính chất có hại của một khối lượng khoáng sản nhất định.

Nếu ta gọi (n) là số lượng tính chất có ích trong KSCI thì (i = 1, 2, 3, ... n), trong đó (i) là tính chất có ích thứ i khi xem xét của KSCI. Còn (m) là số lượng tính chất có hại trong KSCI thì (j = 1, 2, 3, ... m), trong đó (j) là tính chất có hại thứ j khi xem xét của KSCI.

KSCI có chất lượng khi:

qci ‡ qcđmi và qchj £ qchđmj ; (2)

Trong đó:

qci , qcđmi - chỉ tiêu chất lượng thực tế và định mức của thành phần có ích thứ i, % ;

qchj , qchđmj - chỉ tiêu chất lượng thực tế và định mức của thành phần có hại thứ j, %.

3.2. Phương pháp đánh giá tổng hợp (toàn phần)

Dựa trên c ơ sở tính toán các ch ỉ tiêu ch ất lượng khác nhau th ể hi ện ảnh hưởng của

chúng đến kết quả sản xuất và hiệu quả của nền kinh tế quốc dân.

a.q ic

jch

ương pháp so sánh gi ữa giá tr ị thực tế toàn ph ần KSCI và giá tr ị của sản phẩm Là ph cuối cùng theo yêu cầu:

(cid:229)

1i =

1j =

, % ; (3)

Trong đó:

qtp - chỉ tiêu chất lượng thực tế toàn phần của KSCI, % ;

ai, bi- giá trị của thành phần có ích thứ i và có hại thứ j , đồng ;

Z- giá thành của sản phẩm cuối cùng theo yêu cầu, đồng.

KSCI đạt chất có chất lượng: qtp ‡ 1 và khi các ch ỉ tiêu chất lượng thành phần có ích và có hại không vượt quá giới hạn chỉ tiêu định mức tương ứng: qci ‡ qcđmi và qchj £ qchđmj .

Ví d ụ: Chỉ tiêu chất lượng của một số KSCI thông dụng:

- Qu ặng sắt: hàm l ượng nh ỏ nh ất của sắt khi đưa ra luy ện đối với các lo ại qu ặng được quy định như sau:

+ Qu ặng Hematít-manhêtít (Fe3O4): 56‚60% ;

+ Qu ặng sắt đôlônit: 45‚50%;

+ Qu ặng quăczit: 50‚64 %;

+ Qu ặng Siđêrit (FeCO3): 33‚35%;

- Quặng đồng: có hàm l ượng đồng (Cu) l ớn hơn 2% là qu ặng giàu, 1 ‚2 % có hàm

lượng trung bình, 0,7‚1% có hàm lượng nghèo, < 0,7 % có hàm lượng rất nghèo.

- Đá vôi: Nếu dùng để rải đường thì sn > (400‚600) kG/cm2, hệ số hút nước W £ 3%, hệ số biến mền (0,6‚0,7), trọng lượng riêng g £ 2,1 tấn/m3,.... Nếu dùng để sản xuất Cacbua - Canxi thì hàm lượng CaO > 53%, SiO2 < 1,5%, Mg <1,0%, SO3 <1,0%,...

- Than: Ch ủng lo ại than được quy đinh bởi độ tro A K(%) nh ư: cám 1-8%, cám 2-

10%, cám 3a-13%, cám 3b-15%, cám 3c-18%, cám 4a-22%, cám 4b- 26%, cám 5- 33%,

cám 6a- 40%, cám 6b- 45%; cục 2a- 8%, cục 2b- 10%, cục 3- 5%, cục 4a- 6%, cục 4b- 12%, cục 5a- 7%, cục 5b- 12%, cục xô (>25mm)- 13%.

I.4. ĐẤT ĐÁ MỎ

1. Định nghĩa

Những khoáng chất và đất đá thu hồi được trong quá trình khai thác mà không ph ải là

KSCI thì gọi là đất đá mỏ.

Đất đá mỏ rất đa dạng, nói chung có thể chia làm hai loại: đá gốc và đá phủ.

Đá gốc thường có chiều dày lớn, đặc sít và có độ cứng lớn bao gồm 3 loại đá: đá mác

ma, đá biến chất và đá trầm tích.

Đá phủ là lớp đất đá phong hoá có chi ều dày không l ớn, thường bở rời do quá trình phong hoá tại chỗ, hoặc bồi tích, sườn tích.

ững đặc trưng cơ bản của đất đá mỏ là: mật độ, độ rỗng, độ ẩm, độ mài mòn, độ Nh dính kết, độ dòn, độ ổn định, độ kiên cố, hệ số nở rời,… Những đặc trưng đó là cơ sở để lựa chọn phương pháp và ph ương tiện kỹ thuật để phá vỡ và tách chúng ra kh ỏi nguyên khối để xúc bốc, chuyên chở và chất chúng vào bãi thải.

Đối với ngành KTLT t ất cả đất đá được chia thành ba nhóm: (theo Vi ện sĩ Liên Xô B.B Pjievxki):

+ Nhóm 1- Đất đá cứng và cứng vừa (ở trạng thái tự nhiên);

Đất đá đã bị phá vỡ hay đất đá tơi vụn (thành t ạo từ nhóm trên do quá

+ Nhóm 2- trình tự nhiên, nhân tạo);

+ Nhóm 3- Đất đá đặc sít, mềm và bở rời.

Mỗi một nhóm đất đá nói trên đòi hỏi những phương pháp và ph ương tiện khác nhau

để khai thác chúng.

2. Tính chất của đất đá cứng và cứng vừa

Đất đá thuộc loại cứng bao gồm phần lớn các đá biến chất, đá trầm tích (th ạch anh), granít,…, sa thạch, silic, … giới hạn bền nén một trục trên mẫu bão hoà nước là 500 kG/cm2.

Đất đá lo ại cứng vừa gồm các lo ại đất đá bi ến ch ất bị phong hoá, các đá tr ầm tích nguyên sinh nh ư đá phiến sét th ạch, phiến sét th ạch pha cát, sa th ạch vôi, dăm kết, … gi ới hạn bền nén một trục trên mẫu bão hòa nước là 200‚500 kG/cm2.

Đặc trưng công nghệ của đất đá cứng và cứng vừa là phải làm tơi sơ bộ trước khi khai thác.

Bảng 1: Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ trong nguyên khối

Tỉ lệ % các khối nứt Kh.cách T.bình có kích thước, cm Mức độ nứt nẻ Cấp nứt nẻ Số khe nứt trên 1 m 30 70 100 các kẽ nứt, cm

Rất mạnh ≤ 10 > 10 <10 0 I » 0

<30 <5 II Mạnh 10‚15 2‚10 10‚70

III Vừa 50‚100 1‚2 70‚100 30‚80 5‚40

100 IV Ít 100‚150 1‚0,65 80‚100 40 ‚100

100 V Đá nguyên khối >150 <0,65 100 100

3. Tính chất của đất đá đã bị phá vỡ

ết quả của nổ mìn, ho ặc phá vỡ bằng cơ giới hay bởi các lực tự nhiên khác, đất

Do k đá cứng trở thành tơi vụn và do vậy thuận lợi cho việc xúc bốc và vận chuyển chúng.

đặc trưng công nghệ của đất đá tơi vụn là độ dính kết cỡ hạt và độ bền trong mẫu Các của chúng.

Theo độ dính kết người ta phân đất đá tơi vụn làm 3 cấp:

ấp I: Đất đá ở dạng rời, có nhi ều khe hở không khí xen gi ữa các cục đá. Khi đắp

- C đống, đất đá có xu hướng lăn và tạo thành sườn dốc rõ nét. Hệ số nở rời Kr = 1,4‚1,65.

ấp II: Đất đá ở dạng rời hơi dính kết, có ít k ẽ hở xen kẽ. Khi đắp đống không có

- C sườn dốc rõ nét. Hệ số nở rời Kr = 1,2‚1,3.

- C ấp III: Đất đá bị phá vỡ nh ưng không hoàn toàn tách kh ỏi nhau. Độ nứt nẻ tăng lên, nhưng vẫn duy trì được sự dính kết giữa chúng. Đống đá có sườn dốc thẳng đứng. Hệ số nở rời Kr = 1,03‚1,05.

Theo c ỡ đá, đất đá được phân làm 5 cấp ( bảng 2).

Bảng 2

Kích thước cục đá, cm Cấp hạt Cỡ hạt Hệ số nở rời Kr

I II III IV V Rất nhỏ Nhỏ Trung bình Lớn Rất lớn 1,4 1,45 1,5 1,5 1,5 Lớn nhất < 40‚60 < 60‚100 < 100‚140 150‚200 250‚350 Trung bình 10 15‚25 25‚35 40‚60 70‚90

4. Tính chất của đá đặc sít, mềm và bở rời

Đất đá đặc sít bao gồm đất sét cứng, đá phấn than nâu và than đá, quặng chứa sét. Độ

bền nén một trục từ 50‚200 kG/cm2.

Với các thi ết bị xúc b ốc có l ực cắt lớn hơn 3‚4 kG/cm2 thì có th ể xúc tr ực ti ếp mà

không cần làm tơi sơ bộ.

Đất đá mềm bao gồm các loại sét pha, cát pha, than m ềm, các đá biến chất, … đã bị phân huỷ,…giới hạn bền nén một trục là 10‚15 kG/cm2, có thể xúc bóc tr ực tiếp với lực cắt không nh ỏ hơn 2‚3 kg/cm 2, khi khô s ẽ tr ở thành đá cứng vừa, nh ưng khi g ắp nước sẽ bị trương nở và mềm trở lại.

Đất đá chứa sét không đặc sít có độ bền nén không lớn hơn 10 kG/cm 2. Loại đất này có độ ẩm cao, dễ th ấm rã, khó tháo khô, đặc bi ệt không ổn định trong tình tr ạng bão hoà nước.

Đất đá mềm tơi như sét á sét, cát pha sét, … bị mất lực dính kết tự nhiên khi có độ ẩm cao. Loại đất đá này mật độ và lực dính kết được tặng lên trong điều kiện độ ẩm không quá lớn, không có dòng nước ngầm và được đắp đống cao trong thời gian dài.

Cát đồng nhất thuộc loại đất đá rời, lực dính hầu như không có.

CHƯƠNG II

BIÊN GIỚI MỎ LỘ THIÊN

II.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BIÊN GIỚI MLT VÀ HỆ SỐ BÓC ĐẤT ĐÁ

1. Biên giới mỏ lộ thiên

1.1. Khái niệm

- Việc khai thác KSCI có thể tiến hành bằng:

+ Phương pháp Lộ thiên,

+ Phương pháp Hầm lò

+ Phương pháp phối hợp cả Lộ thiên và Hầm lò.

- Những khoáng sàng có thể khai thác hoàn toàn bằng khai thác lộ thiên:

+ Vỉa dốc thoải hay nằm ngang, chiều dày lớp đất phủ không lớn;

+ Hoặc khi vỉa có chiều dày lớn, khi thân quặng dạng ổ, dạng thấu kính, quặng tập trung thành khối nằm gần mặt đất.

(cid:222) thì áp dụng phương pháp khai thác Lộ thiên là có hiệu quả kinh tế nhất.

+ Ngoài ra, ph

ương pháp khai thác l ộ thiên còn được áp d ụng để khai thác những khoáng sàng có c ấu tạo đặc biệt, không th ể khai thác b ằng hầm lò nh ư khoáng sàng chứa quặng có tính tự bốc cháy, khoáng sàng có c ấu tạo địa chất quá phức tạp, khoáng sàng chứa loại quặng đòi hỏi yêu cầu khắt khe về khai thác chọn lọc.

ững khoáng sàng có th ể khai thác ph ối hợp giữa phương pháp khai thác l ộ thiên - Nh và hầm lò:

+ Khoáng sàng có vỉa (hoặc mạch) cắm dốc và dốc đứng.

+ Thân quặng ngày càng ăn sâu vào lòng đất.

Tuy nhiên, dù khoáng sàng được khai thác ch ỉ bằng phương pháp Lộ thiên hay h ỗn hợp cả Lộ thiên và Hầm lò thì chiều sâu khai thác cuối cùng của mỏ Lộ thiên là xác định tuỳ theo điều kiện tự nhiên, kĩ thuật và kinh t ế của khoáng sàng đó và của ngành khai thác m ỏ nói chung. Chiều sâu đó được gọi là biên giới theo chiều sâu của mỏ lộ thiên.

1.2. Phân loại biên giới mỏ Lộ thiên

ực tế có thể xảy ra 3 tr ường hợp: biên giới theo điều kiện tự nhiên, biên gi ới

Trong th theo điều kiện kỹ thuật và biên giới theo điều kiện kinh tế.

Biên giới theo điều kiện tự nhiên là ph ạm vi cuối cùng mà mỏ lộ thiên có th ể khai - thác được toàn bộ phần trữ lượng trong cân đối của khoáng sàng mà v ẫn mang lại hiệu quả kinh tế và không v ượt ra ngoài kh ả năng kỹ thuật được trang bị. Biên gi ới này th ường gặp khi khai thác nh ững khoáng sàng có thân qu ặng nằm nông g ần mặt đất, các khoáng sàng VLXD có cấu tạo dạng khối nổi trên mặt đất. Các tr ường hợp này, vi ệc xác định BGM đơn giản và nhanh chóng.

- Biên giới mỏ theo điều kiện kỹ thuật: là ph ạm vi cu ối cùng c ủa khoáng sàng có thể tiến hành khai thác b ằng phương pháp lộ thiên trong điều kiện trang thi ết bị – kỹ thuật cho phép.

- Biên giới mỏ theo điều kiện kinh tế: là ph ạm vi cu ối cùng mà m ỏ lộ thiên có th ể mở rộng ph ạm vi ho ạt động tới đó với một hi ệu qu ả kinh t ế nh ất định, theo điều ki ện giá thành quặng khai thác không v ượt quá giá thành cho phép. Biên gi ới theo điều kiện kinh tế là biên gi ới hợp lý của mỏ lộ thiên mà ng ười ta cần xác định khi ti ến hành thi ết kế một mỏ mới hay cải tạo, mở rộng một mỏ cũ.

Tuy nhiên, do tác động của yếu tố thời gian và ti ến bộ kỹ thuật vào các ch ỉ tiêu kinh tế, nên việc xác định biên giới hợp lý cho những mỏ lộ thiên có trữ lượng và thời gian tồn tại lớn sẽ thi ếu chính xác. B ởi vậy người ta đưa ra khái ni ệm biên gi ới tạm thời và biên gi ới triển vọng.

Biên gi ới tạm thời: là biên gi ới của 1 giai đoạn sản xuất trong một số năm nhất định (thường 8 ÷ 12 n ăm). Với những mỏ lộ thiên có th ời gian tồn tại lớn, người ta có th ể phân chia quá trình s ản xuất ra nhi ều giai đoạn, ngăn cách nhau b ằng biên gi ới tạm thời, sao cho hiệu quả hoạt động kinh tế của mỗi giai đoạn và của cả quá trình t ồn tại của mỏ lộ thiên là lớn nhất.

Biên gi ới triển vọng: của mỏ lộ thiên là biên gi ới cuối cùng xác định cho mỏ, trong đó đã quan tâm tới tác động của yếu tố thời gian và ti ến bộ kỹ thuật tới quá trình ho ạt động kinh tế và kỹ thuật của mỏ trong tương lai. Biên gi ới triển vọng của mỏ lộ thiên là cơ sở để quyết định qui mô đầu tư xây dựng và sản xuất của mỏ, sơ đồ bố trí tổng mặt bằng và mặt bằng công nghiệp mỏ, định hướng về qui mô và chất lượng các công trình xây dựng và là cơ sở để làm thủ tục pháp lý về tài nguyên và đất đai cho mỏ lộ thiên.

2. Hệ số bóc đất đá

2.1. Khái niệm

- M ột trong những đặc điểm quan trọng của phương pháp KTLT là:

+ Để thu hồi được KSCI từ lòng đất, cần phải bóc đất đá phủ nằm phía trên và xung quanh thân khoáng sản.

Vd: Lớp đất phủ càng dầy, vỉa nằm càng dốc thì khối lượng đất đá phải bóc càng lớn.

ốn đầu tư cơ bản và chi phí s ản xuất thường xuyên của MLT ph ụ thuộc chủ yếu + V vào tỷ số giữa khối lượng đất đá phải bóc và khối lượng khoáng sản thu hồi được.

+ Mỏ lộ thiên càng thu được lợi nhu ận lớn khi t ỷ số đó càng nh ỏ. Ng ược lại, lợi nhuận mỏ lộ thiên càng gi ảm khi t ỷ số đó càng l ớn và đến một mức độ nào đó thì m ỏ lộ thiên buộc phải ngừng hoạt động do tỷ số đó quá lớn, làm cho giá thành khai thác v ượt quá giá thành cho phép.

Tỷ số giữa khối lượng đất đá bóc với khối lượng khoáng sản thu hồi được tương ứng

khi khai thác gọi là hệ số bóc đất đá (HSB), kí hiệu là K.

3/m3, T/T, m3/T);

V Q

K = (m

ệp than th ường dùng đơn vị m3/T, trong công nghi ệp sắt và VLXD Trong công nghi dùng đơn vị T/T, trong khai thác kim lo ại màu và phi kim lo ại th ường dùng m 3/m3, trong thiết kế BGM thường dùng đơn vị m3/m3.

- Ý ngh ĩa hệ số bóc:

ị HSB thể hiện mức độ thuận lợi hay khó khăn về điều kiện tự nhiên, thể hiện

+ Giá tr trình độ khoa học kỹ thuật của ngành công nghệ mỏ.

M m

ơ sở để so sánh- đánh giá kinh t ế trong KTLT, là c ơ sở để xác định biên + HSB là c giới mỏ, lập lịch khai thác dài và ngắn hạn cho mỏ cũng như để xây dựng kế hoạch giá thành cho mỏ trong từng giai đoạn sản xuất kinh doanh.

h o

H V Vk2 Q k2 Q

V o

V T

Hình 2.1.Hệ số bóc trung bình Hình 2.2. Hệ số bóc biên giới

Hình 2.3. Hệ số bóc thời gian Hình 2.4. Hệ số bóc ban đầu

2.2. Phân loại HSB

2.2.1. Hệ số bóc trung bình

ỷ số gi ữa khối lượng đất đá phải bóc với khối lượng khoáng sản HSB trung bình là t khai thác được trong toàn bộ phạm vi biên giới mỏ lộ thiên (hình 2.1)

V Q

(cid:229) (cid:229)

, m 3/m3; KTB =

Trong đó:

V(cid:229) và Q(cid:229) là khối lượng đất đá và khoáng sản trong phạm vi biên gi ới mỏ, xác định bằng phương pháp đo vẽ trên bản đồ hoặc trên lát cắt địa chất.

Ý nghĩa của HSB trung bình:

ỉ tiêu đánh giá t ổng quát kh ả năng kinh t ế trong su ốt th ời kỳ ho ạt + Làm ch động của mỏ lộ thiên.

+ Ph ản ánh mức độ thuận lợi hay khó kh ăn về điều kiện tự nhiên của khoáng sàng.

+ Làm ch

ỉ tiêu so sánh khi xác định BGM cho nh ững khoáng sàng có vỉa nằm ngang, dốc thoải, thân quặng dạng ổ, dạng thấu kính hoặc vỉa cắm dốc nghiêng và dốc đứng nhưng trữ lượng nhỏ.

] )

g t

Với khoáng sàng có v ỉa kéo dài theo đường ph ương, kh ối lượng đất bóc 2 đầu mỏ không đáng kể so với khối lượng đất bóc toàn b ộ, địa hình bằng phẳng thì HSB trung bình có thể xác định theo biểu thức:

+ -

ctg )

[ HMH 2 + C ( H 2 -

( ctg g V )( mMh 0

; m3/m3 KTB=

Trong đó:

HC – chiều sâu cuối cùng của mỏ lộ thiên, m ;

M – chiều dày của vỉa khoáng sản, m ;

m- chiều dày các lớp đá kẹp, m ;

h0 – chiều dày lớp đất mặt, m ;

Kbg= f(H)

3 m / 3 m

Kt= f(H)

Kl= f(H)

, c o b o s e H

Chieu sau mo, m

gV , gT – góc nghiêng bờ dừng phía vách và phía trụ vỉa.

2.2.2 Hệ số bóc biên giới, KBG. ới là tỷ số giữa số gia kh ối lượng đất bóc với số gia kh ối lượng khoáng HSB biên gi sản tương ứng thu hồi được khi mở rộng biên giới của mỏ trên một khoảng cách không gian nào đó (hình 2.2).

; m

3/m3

D D

V k Q k

KBG =

HSB biên gi ới được dùng làm ch ỉ tiêu so sánh kinh t ế- kĩ thuật khi ti ến hành cải tạo mỏ, mở rộng biên gi ới khai thác ho ặc xác định biên gi ới cho mỏ khai thác theo giai đoạn. Khi chiều dày và góc dốc của vỉa không đổi, địa hình mặt đất bằng phẳng thì trị số của HSB biên giới tăng theo chiều sâu của mỏ.

điều kiện địa hình mặt đất và vỉa có cấu tạo phức tạp thì HSB biên giới biến thiên

Khi không theo qui luật.

( ctgH

)

g T

Với những khoáng sàng có vỉa qui cách và kéo dài theo đường phương, địa hình bằng phẳng thì hệ số bóc biên giới có thể xác định theo biểu thức:

3/m3;

ctg g + V mM -

; m KBG =

Trong đó:

H là chiều sâu của mỏ ở độ sâu tính toán, m. Khi góc c ắm của vỉa a £ gT thì lấy gT = a.

2.2.3. Hệ số bóc thời gian, KTG

ời gian là t ỷ số gi ữa số gia kh ối lượng đất bóc với số gia kh ối lượng qu ặng HSB th tương ứng khai thác được do sự phát tri ển của bờ công tác trên m ột khoảng cách th ời gian (hoặc không gian) nào đó (hình 2.3)

D D

V T Q T

; m3/m3 KTG =

HSB th ời gian là ch ỉ tiêu chủ yếu để đánh giá kinh tế của mỏ lộ thiên qua các th ời kì sản xu ất, ph ản ánh s ự phân b ố đất bóc và khoáng s ản trong t ừng năm, từng giai đoạn hay trên từng tầng khai thác, là cơ sở để lập lịch kế hoạch dài và ngắn hạn cho mỏ lộ thiên. HSB thời gian còn được dùng làm chỉ tiêu so sánh khi xác định BGM cho khoáng sàng có vỉa dốc nghiêng và dốc đứng.

HSB th ời gian luôn thay đổi trong quá trình phát triển của MLT. Khi mỏ mới đưa vào sản xuất, HSB thời gian thường không lớn và đạt giá trị cực đại khi công trình mỏ phát triển tới biên giới phía trên của mỏ, sau đó giảm dần và đạt giá trị cực tiểu khi mỏ bước vào giai đoạn kết thúc.

ctg

( ctg

)

j 1

a 1

j 2

a 2

HSB th ời gian được xác định bằng cách đo vẽ trực tiếp trên các lát c ắt địa chất hoặc trên bình đồ phân tầng. Nếu khoáng sàng có v ỉa kéo dài theo đường phương thì có th ể xác định theo biểu thức:

3/m3.

( ctg 2 mM -

; m KTG =

Trong đó:

j1,j2 – góc nghiêng bờ công tác phía vách và phía trụ vỉa, độ;

H1, H2 – chiều cao đới công tác ở phía vách và phía trụ, m;

M,m – chiều dày của vỉa và của các lớp đá kẹp ở độ sâu khai thác t ương ứng,

ản xu ất là t ỷ số gi ữa kh ối lượng đất đá ph ải bóc và kh ối lượng qu ặng tương 2.2.4. Hệ số bóc sản xuất, KSX HSB s ứng khai thác được trong một giai đoạn sản xuất nào đó.

Th ực chất KSX là giá trị trung bình của KTG trong từng giai đoạn.

Với những mỏ lộ thiên nh ỏ,thời gian tồn tại ngắn thì th ời gian ổn định của HSB sản xuất có thể kéo dài su ốt cả đời mỏ, trong tr ường hợp đó người ta gọi là HSB sản xuất trung bình và được tính theo biểu thức:

; m

3/m3;

VV - 0 QQ - 0

KSX =

Trong đó:

Q, V - kh ối lượng khoáng sản khai thác được và kh ối lượng đất đá ph ải bóc trong toàn bộ phạm vi biên giới mỏ, m3 ;

Q0, V0 – kh ối lượng khoáng sản thu h ồi được và kh ối lượng đất đá ph ải bóc trong thời kỳ XDM, m3.

đầu là tỷ số giữa khối lượng đất đá bóc trong thời kỳ XDCB với khối lượng

2.2.5. Hệ số bóc ban đầu, K0. HSB ban khoáng sản khai thác được trong toàn bộ phạm vi biên giới mỏ (hình 2.4).

3/m3.

V0 ; m Q

K0 =

đầu phụ thuộc vào chi ều dầy lớp đất phủ, góc cắm của vỉa và vị trí mở vỉa HSB ban khoáng sàng. Khi mở vỉa bám vách, trụ vỉa thì HSB ban đầu là nhỏ nhất.

Đối với một mỏ cụ thể thì HSB ban đầu phản ánh mức độ thuận lợi hay khó khăn của việc mở vỉa khoáng sàng, kh ối lượng XDCB. HSB ban đầu cũng được dùng làm ch ỉ tiêu so sánh khi xác định biên giới mỏ.

- Khối lượng đất đá bóc xây dựng cơ bản được xác định như sau:

VXDCB = Vn – Vsx (m3)

Trong đó:

Vn – Khối lượng đất đá bóc theo lịch khai thác hàng năm toàn mỏ

Vsx - Khối lượng đất đá bóc sản xuất

Vsx = Pn x Ksxhl

Pn – Khối lượng khai thác theo lịch hàng năm của mỏ.

2.2.6. Hệ số bóc giới hạn, KGH. (còn gọi là HSB kinh tế hợp lý).

HSB gi ới hạn là tỷ số giữa khối lượng đất đá phải bóc tối đa cho phép V max và kh ối lượng khoáng sản tương ứng khai thác được QKT trong điều ki ện có lợi về kinh tế khi khai thác khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên.

; m

3/m3

V MAX Q

KGH=

ới hạn là một chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng, nó phụ thuộc vào điều kiện HSB gi kinh tế và k ỹ thu ật cụ th ể của từng khoáng sàng, t ừng vùng m ỏ, từng lo ại khoáng s ản và từng thời gian. Trong thiết kế, HSB giới hạn được dùng làm chỉ tiêu chuẩn để xác định biên giới cuối cùng của MLT.

ới hạn được tính gián tiếp qua các chỉ tiêu kinh tế, trong trường hợp tổng quát

HSB gi được xác định theo biểu thức:

; m

3/m3

GCP - b

KGH =

Cơ sở kinh t ế của HSB gi ới hạn là giá thành qu ặng khai thác không v ượt quá giá thành cho phép của nó, tức là:

CK = a + KSX.b ≤ GCP

Trong đó:

CK- Giá thành quặng khai thác lộ thiên, đ/T; GCP- Giá thành cho phép của loại khoáng sản được thiết kế khai thác, đ/m3; a- Giá thành riêng cho khâu khai thác khoáng sản, đ/m3 (không kể bóc đá); b – Giá thành bóc đất đá, đ/m3.

II.2. NGUYÊN TẮC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI MỎ LỘ THIÊN

1. Nguyên tắc xác định BGM lộ thiên

1.1. Nguyên tắc chung

Đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án biên giới mỏ lộ thiên:

+ Căn cứ vào chỉ tiêu HSB đất đá và trị số giới hạn của nó để làm nguyên tắc so sánh.

+ Để đảm bảo cho MLT luôn luôn thu được lợi nhuận, kể cả thời kỳ khó kh ăn nhất, thì HSB đất đá của mỏ trong mọi lúc phải nhỏ hơn hoặc tối đa là bằng HSB giới hạn.

+ Tuỳ theo điều kiện cụ thể của khoáng sàng, ph ương pháp tiến hành công tác m ỏ và quan điểm khoa học khác nhau mà ng ười ta dùng HSB trung bình, biên gi ới, thời gian hay sản xuất trung bình,... làm chỉ tiêu so sánh với HSB giới hạn. Các nguyên tắc đó tóm tắt như sau:

GH ‡ KBG

GH ‡ KTB

1. K 2. K

GH ‡ KSX + K0. 3. KGH ‡ KT

4. K

Một số trường hợp khác, người ta đề nghị sử dụng tổng hợp các nguyên tắc:

TB ≤ KGH ‡ KBG

5. K 6. KTB £ KGH ‡ KBG và KGH ‡ KT

ững tiêu chu ẩn đánh giá trên được xây d ựng trên c ơ sở chi phí cho khai thác

Nh khoáng sàng là nh ỏ nhất (lãi lớn nhất), đồng thời có quan tâm đến giá thành sản phẩm trong các giai đoạn khai thác vì có th ể gặp trường hợp: tổng chi phí để khai thác toàn bộ trữ lượng trong toàn bộ phạm vi biên gi ới mỏ đạt giá tr ị nhỏ nhất, song ở một giai đoạn sản xuất nào đó giá thành th ực tế của một đơn vị sản phẩm lại lớn hơn giá thành cho phép. Ng ược lại có thể gặp trường hợp giá thành th ực tế của sản ph ẩm trong mọi giai đoạn sản xu ất luôn nh ỏ hơn giá thành cho phép nh ưng tổng mức lợi nhuận thu được nhỏ hơn khi khai thác đến độ sâu lớn hơn.

ậy, khi ch ọn nguyên t ắc đánh giá để xác định biên gi ới mỏ lộ thiên ph ải xu ất Do v phát từ 2 yêu cầu:

- T ổng chi phí cho khai thác toàn bộ khoáng sàng là nhỏ nhất.

- Giá thành s ản phẩm trong mọi giai đoạn sản xuất phải nhỏ hơn giá thành cho phép.

Để đạt được đồng thời cả 2 yêu cầu trên không phải bao giờ cũng thực hiện được. Do vậy, khi thi ết kế biên gi ới mỏ, ngoài vi ệc lựa ch ọn nguyên tắc đánh giá còn ph ải cải thiện chế độ công tác của mỏ lộ thiên để đạt được các yêu cầu trên.

1.2. Phân loại khoáng sàng theo điều kiện xác định biên giới

Công tác thiết kế thường gặp những khoáng sàng có điều kiện tự nhiên khác nhau. Do vậy, để xác định biên giới cho mỗi trường hợp đó phải lựa chọn nguyên tắc và phương pháp xác định cho thích hợp với từng điều kiện cụ thể.

Với khoáng sàng đơn giản thì tuỳ theo điều kiện vùi lấp nông, sâu), độ dốc vỉa quặng mà lựa chọn nguyên tắc xác định biên gi ới. Ví dụ, với những vỉa nằm ngang hay d ốc thoải, có chiều dầy đất phủ không lớn thì dùng nguyên t ắc KGH ≥ KBG và K GH ≥ KTB để xác định

biên giới mỏ. Với các vỉa có độ dốc lớn, chiều dày lớp đất phủ lớn thì sử dụng nguyên tắc KGH ≥ KT để xác định độ sâu cuối cùng của mỏ…

Nh ững khoáng sàng được gọi là đơn gi ản khi chúng có địa hình m ặt đất tương đối bằng ph ẳng, chi ều dầy và góc c ắm ít thay đổi, sự phân b ố ch ất lượng qu ặng trong không gian tương đối có qui luật.

Với nh ững khoáng sàng ph ức tạp thì vi ệc lựa ch ọn nguyên t ắc xác định BGM khó khăn hơn, thậm chí không th ể áp dụng theo 1 nguyên t ắc nhất định mà ph ải tiến hành theo nguyên tắc riêng.

Khoáng sàng được coi là phức tạp khi vỉa có hình dạng không qui cách (dạng ổ, dạng thấu kính, vỉa bị uốn nếp, phõn nhành,…), ch ất lượng quặng thay đổi theo độ sâu và theo bề mặt không có qui lu ật, khoáng sàng đồng thời chứa nhiều lo ại quặng có giá tr ị khác nhau, địa hình không bằng phẳng,…

Vi ệc xác định BGM th ường được tiến hành trên c ơ các lát c ắt ngang ho ặc trên bình đồ phân tầng. Khi vỉa có chiều dài theo đường phương lớn, có th ể bỏ qua kh ối lượng 2 đầu mỏ thì BGM th ường được xác định trên m ột số lát c ắt ngang đặc tr ưng, sau đó ti ến hành điều chỉnh trên lát c ắt dọc. Với những khoáng sàng có kích th ước theo đường phương hạn chế, khối lượng 2 đầu mỏ đáng kể so với khối lượng toàn đất bóc toàn bộ thì.

ctg

)

ctg

GH +

Ø 1 Œ º

‡

g T ctg

L M

5,0

ctg g V ( ctg

g V

ø ( 1 +œ ß )t g

Vỉa được gọi là có chiều dài theo đường phương lớn khi thỏa mãn bất đẳng thức:

Trong đó:

L- chiều dài vỉa theo đường phương, m;

M- chiều dầy nằm ngang của vỉa, m;

, dgg t

- gúc nghiêng bờ dừng phía vách, phía trụ vỉa; 2 đầu mỏ, độ;

f – sai số cho phép khi tính HSB trung bình, thường lấy từ 0,15 đến 0,2; KGH – hệ số bóc giới hạn, m3/m3. 1.3. Trình tự tiến hành khi xác định biên giới

Trình t ự thiết kế BGM LT được tiến hành như sau:

1. Trên c ơ sở tính ch ất cơ lý c ủa đất đá, cấu tạo địa ch ất và địa ch ất th ủy văn của khoáng sàng, chọn góc nghiêng bờ dừng theo điều kiện ổn định.

ểm tra góc nghiêng b ờ dừng theo điều kiện bố trí các tuy ến vận chuyển trên các 2. Ki tầng kết thúc tùy theo phương pháp mở vỉa đã chọn.

3. Xác định HSB GH.

4. L ập luận và chọn nguyên tắc xác định BGM.

5. Ch ọn phương pháp xác định BGM.

6. Xác định chiều sâu cuối cùng và biên giới phía trên của MLT.

2. Phương pháp xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc KGH ‡ KBG

2.1. Phương pháp đồ thị

ương pháp đồ thị được tiến hành bằng cách trực tiếp đo vẽ và tính toán kh ối lượng Ph đất đá và khoáng sản trên mặt cắt và dùng đồ thị để nhận biết kết quả. Nội dung của phương pháp như sau:

ặt cắt ngang đặc trưng, kẻ các đường song song nằm ngang với khoảng cách - Trên m lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn chiều cao tầng, tuỳ theo mức độ phức tạp của địa hình, của vỉa khoáng sàng và về yêu cầu về mức độ chính xác.

ừ giao điểm của các đường nằm ngang với vách và tr ụ vỉa, lần lượt từ trên xuống - T dưới, kẻ các đường xiên biểu thị bờ dừng phía vách và trụ vỉa với góc bờ mỏ đã chọn cho tới khi gặp mặt đất.

3456

ến hành đo diện tích khoáng sản và đá bóc tương ứng nằm giữa 2 vị trí bờ mỏ liên - Ti tiếp đối với tất cả các tầng và xác định hệ số bóc biên giới

D D

1278 S

2367

= KBG =

- V ẽ đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hệ số bóc gi ới hạn (không đổi) và hệ số bóc biên giới (thay đổi theo chi ều sâu khai thác) theo các k ết quả tính toán trên. Hoành độ của giao điểm 2 đường biểu diễn là độ sâu của mỏ cần xác định trên mặt cắt đó.

ẽ mặt cắt dọc, đưa các kết quả xác định chiều sâu của mỏ trên các m ặt cắt ngang - V vào mặt cắt dọc và điều chỉnh đáy mỏ.

Khi điều chỉnh đáy mỏ cần chú ý độ dốc và chi ều dài khu vực đáy mỏ phaỉ đảm bảo điều kiện hoạt động bình thường cho các thi ết bị xúc bốc, vận tải phù hợp với sơ đồ mở vỉa đã chọn. Phần trữ lượng cắt đi và bù vào ( để cho đáy mỏ bằng phẳng) phải bằng nhau. Sau khi đã điều ch ỉnh trên lát c ắt dọc, đưa kết qu ả lại lát c ắt ngang và xác d ịnh biên gi ới phía trên của mỏ trên bình đồ mặt đất.

2.2. Phương pháp giải tích

Ph ương pháp gi ải tích thường chỉ được áp dụng trong thiết kế sơ bộ để chọn phương án hợp lí và làm c ơ sở cho các quy ết định sơ bộ khác và ph ương pháp này cho phép nhanh chóng xác định được ph ương án BGM b ằng nh ững số li ệu cho tr ước nh ưng độ chính xác không cao do sự phức tạp và không qui cách về kích thước hình học của vỉa khoáng sàng.

mmMK

Đối với nh ững vỉa khoáng sàng có kich th ước kéo dài theo đường ph ương, bỏ qua khối lượng 2 đầu mỏ, các tính toán có thể tiến hành trên lát cắt ngang thì chiều sâu cuối cùng được xác định theo biểu thức:

- ) ctg

GH ctg

( g + V

- g T

, m; HK =

Trong đó:

M – chiều dày nằm ngang của vỉa, m;

m – chiều dày nằm ngang của các lớp đá kẹp cần bóc tách riêng, m;

V gg ,

- góc nghiêng bờ dừng phía vách và trụ vỉa, độ.

25,0

32,0

16,0

Với những khoáng sàng có kích th ước đường phương hạn chế thì biên gi ới cuối cùng của mỏ không xác định theo biểu thức (9), do khối lượng 2 đầu mỏ khá lớn so với toàn bộ và có ảnh hưởng tới KTB. Nếu độ dốc của vỉa lớn hơn 200 thì BGM có th ể tính theo công th ức gần đúng như sau:

SK GH

HC = ctg

(

)P

tbg - góc nghiêng trung bình của bờ dừng (phía vách, trụ và 2 đầu mỏ), độ;

Trong đó:

P – chu vi đáy mỏ,m ; Sq- diện tích phần quặng nằm trên đáy mỏ, m2.

được đo trên bình đồ ở độ sâu dự kiến. Nếu các giá trị P và Sq ở độ Các giá tr sâu xác định theo công th ức (9) sai khác nhi ều so với các giá tr ị trước thì ti ến hành tính l ại HC theo giá trị P và Sq mới.

ị P và Sq

3. Phương pháp xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc KGH ≥ Kt

Biên gi ới mỏ xác định theo nguyên t ắc KGH ≥ Kt được tiến hành trên 2 b ước – bước thứ nhất xác định chiều sâu “thời gian” (chiều sâu mà tại đó các công trình đạt tới biên giới phía trên) và bước thứ 2 xác định chiều sâu cuối cùng của mỏ.

- Khi dùng ph ương pháp giải tích thì chiều sâu “thời gian” Ht xác định theo biểu thức:

) 1 -+

, m

]

Ht =

[ ( KM GH

b 0

jtg 2

Nếu hào chuẩn bị đặt trùng lên vỉa có chiều rộng đáy hào bằng chiều dày nằm ngang

jtg

của vỉa thì biểu thức (11) có dạng:

KM GH . 2

, m Ht =

Trong đó:

M – chiều dày nằm ngang của vỉa,m ;

j- góc nghiêng bờ công tác, độ.

b0- chiều rộng đáy hào chuẩn bị, m;

- Khi dùng ph ương pháp đồ thị để xác định BGM thì trình tự tiến hành như sau:

1. C ăn cứ vào phương pháp mở vỉa đó chọn bố trí hào chuẩn bị trên các tầng.

ừ mép đáy hào chuẩn bị trên các tầng, kẻ các đường xiên biểu thị bờ công tác với

2. T góc nghiêng j(so với đường nằm ngang) cho tới khi gặp đường mặt đất.

Đo khối lượng đất đá phải bóc, kh ối lượng quặng tương ứng trên các t ầng và xác

3. định Kt.

v gg ,

4. V ẽ biểu đồ mối quan hệ giữa HSBGH không đổi và HSBTG thay đổi với chiều sâu khai thác (hình 2). Hoành độ của giao điểm 2 đường bi ểu di ễn KGH và K t là độ sâu “th ời gian” (Ht) của mỏ.

5. T ừ độ sâu Ht vẽ các đường xiên biểu thị bờ công tác phía vách và phía tr ụ. Từ mép trên của bờ công tác ( điểm A và điểm B) vẽ các đường xiên bi ểu thị bờ dừng phía vách và . Giao điểm của 2 đường xiên này v ới vách và tr ụ vỉa là độ phía trụ với góc nghiêng sâu cần tìm. Do v ỉa cắm xiên nên chi ều sâu c ủa mỏ có giá tr ị H1 và H 2 khác nhau, đương nhiên chi ều sâu cu ối cùng c ủa mỏ sẽ nằm trong kho ảng gi ữa 2 giá tr ị đó. Tương ứng với mép bờ dừng ở 2 vị trí H 1 và H2 ta xác định Kt max1 và Kt max2 sau đó dùng ph ương pháp đồ thị để xác định Hc. Để đơn giản có thể lấy HC là giá trị trung bình của H1 và H2.

CHƯƠNG III

MỞ VỈA MỎ LỘ THIÊN

III.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC MỞ VỈA CHO MỎ LỘ THIÊN

1. Khái niệm về mở vỉa

Công tác mở vỉa khoáng sàng là đào các hào (lò) m ở lối từ mặt đất đến vỉa khoáng sản và đảm bảo sự giao thông vận tải giữa các tầng công tác trong mỏ để vận chuyển khoáng sản đến kho chứa, còn đất đá ra bãi thải.

Vi ệc mở vỉa khoáng sàng hay các t ầng công tác được tiến hành bằng các hào (lò) đặc biệt (hào cơ bản, hào chu ẩn bị). Các hào đó được đào bắt đầu từ mặt đất hoặc từ một tầng trung gian nào đó và kết thúc ở mức cao của tầng công tác của tầng cần mở.

2. Các phương pháp mở vỉa

- Các phương pháp mở vỉa bằng hình thức của hào (lò) mở vỉa:

+ Mở vỉa bằng hào cơ bản;

+ Mở vỉa không có hào mở vỉa;

+ Mở vỉa bằng lò ngầm (giếng nghiêng, giếng đứng, lò bằng);

+ Mở vỉa bằng phương pháp phối hợp.

- Vị trí công trình hào mở vỉa:

+ Công trình mở vỉa bám bờ vách của mỏ;

+ Công trình mở vỉa bám bờ trụ của mỏ;

+ Công trình mở vỉa bám vách hoặc trụ của vỉa;

+ Công trình mở vỉa ngang mỏ.

- Công tác mở vỉa khoáng sàng có quan hệ chặt chẽ đến:

+ HTKT đã lựa chọn (vị trí công trình m ở vỉa: mở vỉa phía bờ vách, mở vỉa bám bờ trụ, mở vỉa bám vách và trụ vỉa, mở vỉa ngang mỏ);

+ Việc bố trí các tổng đồ mặt bằng khu mỏ.

+ Hình thức vận tải, điều kiện thế nằm của vỉa.

(cid:222) Với một phương pháp mở vỉa nhất định sẽ xác định một trật tự khai thác khoáng sàng, chế độ công tác mỏ và hiệu quả kinh tế của KTLT nhất định.

(cid:222)Bởi vậy, thi ết kế mở vỉa là m ột nhi ệm vụ kĩ thu ật – kinh t ế quan tr ọng, đòi hỏi người thiết kế phải có tầm quan sát tổng hợp đồng thời trên nhiều vấn đề của nhiều phương án nghiên cứu.

- Tiêu chuẩn để đánh giá một phương án mở vỉa hợp lý là:

+ Khối lượng và thời gian xây dựng mỏ nhỏ,

+ Cung độ vận tải đất đá ra bãi th ải và khoáng sản về kho chứa, bến cảng hay

nhà máy gia công chế biến là ngắn.

+ Trong quá trình tồn tại của mỏ các công trình mở vỉa ít bị di chuyển.

+ Thu hồi được tối đa tài nguyên trong lòng đất, tận dụng được các cơ sở hạ tầng sẵn có trong khu v ực, kết hợp hài hoà v ới các công trình trong m ặt bằng công nghiệp.

+ Ít gây ảnh hưởng đến các công trình công nghi ệp khác trong vùng lân c ận, ít gây tác động xấu làm ảnh hưởng tới môi trường.

3. Các loại tuyến đường hào mở vỉa và phạm vi áp dụng

- Các hào cơ bản khác nhau về:

+ Vị trí tương đối so với biên giới của mỏ;

+ Độ dốc của hào;

+ Số tầng do một tuyến hào phục vụ;

+ Chức năng của hào;

+ Thời gian phục vụ của hào.

Hào mở vỉa có thể là lộ thiên hoặc hầm lò; có thể xiên, đứng hay nằm ngang; tiết diện của hào có thể hoàn chỉnh, không hoàn chỉnh.

- Theo v ị trí tương đối so với biên giới mỏ: hào trong, hào ngoài và hào hỗn hợp.

- Theo độ dốc của hào: hào nằm ngang, hào dốc xiên, hào dốc đứng.

- Theo s ố tầng mà hào phục vụ: hào chung, hào nhóm, hào riêng.

Hào riêng: Mỗi một tầng có hào riêng c ủa mình, độc lập với các hào khác và có l ối lên mặt đất riêng (nó có th ể đặt trong ho ặc ngoài m ỏ). Sử dụng ở các m ỏ không sâu l ắm nhưng khối lượng vận chuyển từ các tầng lớn, trong điều kiện phức tạp, bãi thải phân tán.

Hào nhóm: Nó ph ục vụ cho một nhóm t ầng. Trên mỏ lộ thiên chúng ta th ường gặp loại hào nhóm. Nó đảm bảo công tác v ận tải ch ắc ch ắn, tách t ừng lu ồng hàng đất đá và khoáng sản riêng biệt, đảm bảo vận chuyển hết khối lượng ra khỏi mỏ (trong khi kh ối lượng đào hào không lớn lắm).

Hào chung: Mở vỉa hào chung là khi t ất cả các t ầng của mỏ được mở bằng một hệ thống hào, tất cả khối lượng mỏ được vận chuyển qua hệ thống hào này và ch ỉ có 1 l ối duy nhất lên mặt đất. Nó được sử dụng cho các m ỏ không sâu, có t ải lượng mỏ không lớn được tập chung vận chuyển trên một đường hào chung, tiết kiệm được khối lượng đào hào.

- Theo th ời gian phục vụ của hào:

+ Hào cố định: hào được bố trí trên bờ không công tác của mỏ.

+ Hào tạm thời: hào được bố trí trên các tầng đang công tác của bờ công tác.

+ Hào bán cố định: hào được bố trí trên tầng tạm dừng công tác trên b ờ công tác.

4. Khái niệm về sơ đồ và hệ thống mở vỉa

- S ơ đồ mở vỉa là tổng hợp tất cả các hào mở vỉa đảm bảo sự giao thông liên l ạc giữa các tầng công tác với các công trình tiếp nhận, chuyển tải trong mỏ và trên mặt đất trong một thời kỳ xác định.

- Sơ đồ mở vỉa được đặc trưng bởi:

+ Loại hào mở vỉa (hào ra vào m ỏ, hào dốc lên xu ống giữa các tầng, các hào phụ và hào chuẩn bị).

+ Số lượng hào.

+ Vị trí của hào trong không gian ứng với vị trí nhất định của công trình mỏ.

Trong trường hợp tổng quát một sơ đồ mở vỉa được hình thành trong m ột thời gian nào đấy của đời mỏ và nó th ực hiện một phương pháp ho ặc phối hợp các ph ương pháp mở vỉa nhất định đối với giai đoạn đó trong điều kiện địa chất mỏ cụ thể.

- Việc thay đổi sơ đồ mở vỉa bao gồm:

+ Công tác đào hào nghiêng ở các tầng dưới đó.

+ Tăng hoặc giảm số hào mở vỉa trên tầng.

+ Đào các hào m ới thay cho các hào c ũ tạo nên các hào m ở vỉa kiểu khác để thay đổi hình thức vận tải,…

ệ th ống mở vỉa là trình t ự hình thành và thay đổi (phát tri ển) các s ơ đồ mở vỉa - H trong suốt đời mỏ đảm bảo mở vỉa các tầng công tác đến chiều sâu cuối cùng của mỏ.

Hệ thống mở vỉa được đặc trưng cho:

+ Việc áp dụng một phương pháp mở vỉa.

+ Hoặc phối hợp một số ph ương pháp mở vỉa các tầng công tác trong không

gian của mỏ trong thời kỳ khai thác khoáng sản nói chung.

III.2. CÁC THÔNG SỐ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG HÀO MỞ VỈA

- Vị trí của tuyến đường hào mở vỉa trong không gian xác định:

+ Bình đồ: tức là bởi hình chiếu bằng

+ Mặt cắt dọc của tuyến đường: tức hình chiếu đứng của tuyến.

- Xác định tuyến đường vận chuyển là xác định bình đồ và trắc đồ dọc của tuyến.

+ Tuyến hào ngoài được đào từ mặt đất đến tầng mở vỉa (ED)

+ Tuyến hào trong được đào dọc theo bờ mỏ (DG, GV, VB, BA) hình 3.1.

H×nh 3.1. TuyÕn ®êng hµo c¬ b¶n

- Tiết diện ngang của hào:

+ Hình thang (gọi là hào hoàn chỉnh);

+ Hình tam giác (gọi là hào bán hoàn chỉnh);

+ Nửa hình thang, n ửa tam giác (g ọi là hào d ạng trung gian) tu ỳ theo điều ki ện địa hình mà hào đi qua.

- Độ dốc dọc của hào:

+ Ph ải phù h ợp với kh ả năng vượt dốc của ph ương ti ện vận tải trong tình tr ạng chuyển động.

+ Khi giảm độ dốc khống chế của đường thì khối lượng xây dựng mỏ tăng lên nhưng đồng thời hiệu quả sử dụng các phương tiện vận tải cũng tăng.

- Kích thước hào:

+ Chi ều rộng hào ph ải phù h ợp với chi ều rộng của ph ương ti ện vận tải trong tình

trạng chuyển động và phải phù hợp với sơ đồ hợp lý hoá thiết bị khi đào hào.

+ Chiều cao hào phụ thuộc vào điều kiện địa hình tại khu vực hào đi qua.

+ Chiều dài hào phụ thuộc độ chênh cao giữa điểm đầu với điểm cuối tuyến hào và độ

H - d

dốc dọc của hào.

, m. LHlt =

Chiều dài thực tế của tuyến hào bao gi ờ cũng lớn hơn chiều dài hào theo lý thuy ết do sự kéo dài đường bởi các đoạn có độ dốc giảm của các đoạn đường cong và đoạn tiếp giáp giữa tuyến hào với tầng công tác.

Do vậy chiều dài hào th ực tế LHtt = LHlt . K d với Kd – hệ số kéo dài tuy ến hào (K d = 1,1 ‚ 1,6).

L = H/i

L = H/i +(1- i /i ).n.l t

i 0

l t

L = H/i +n.l

H×nh 3.2. C¸c h×nh thøc tiÕp gi¸p cña tuyÕn ®êng víi tÇng c«ng t¸c

- Dạng của tuyến hào

Dạng của tuyến hào có thể là đơn giản hoặc phức tạp.

+ Đơn giản: Nếu chiều dài hào thực tế không vượt quá chiều dài của mỏ theo phương thì tuy ến đường hào đó nằm toàn b ộ trên m ột bờ mỏ, hay tuy ến đường không b ị chuy ển hướng trên suốt chiều dài.

+ Hào ph ức tạp: Nếu chi ều dài hào th ực tế vượt quá chi ều dài c ủa mỏ theo đường phương hay tuyến đường hào chuyển hướng thì:

Có thể bố trí hào nằm trên một bờ mỏ nhưng đổi hướng ít nhất 2 lần (dạng lượn vòng) hoặc nằm trên tất cả các bờ mỏ và đổi chiều liên tục (dạng xoắn ốc).

- Tuyến hào cố định bố trí ngoài mỏ hoặc trong mỏ khi nằm trên bờ không công tác, tuyến hào bán c ố định bố trí trên các khu v ực tạm dừng công tác, tuy ến hào tạm thời bố trí trên khu vực đang khai thác của bờ công tác.

- Hào mở vỉa nên xuất phát từ chỗ thấp nhất của đầu mỏ để giảm khối lượng xây dựng mỏ.

III.3. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO HÀO

1. Khối lượng hào cơ bản

Khối lượng hào cơ bản tính vào khối lượng xây dựng cơ bản, bao gồm khối lượng của hệ thống hào ngoài, hào trong để tạo nên tuyến công tác đầu tiên.

Đối với hào có độ dốc không lớn lắm:

+ Khối lượng hào hoàn chỉnh được tính theo biểu thức:

H i

actgHB 2

(cid:230) (cid:231) Ł

(cid:246) (cid:247) ł

V = , m

Trong đó:

H – chiều sâu cuối cùng của hào,m ;

a - góc dốc sườn hào, độ;

B – chiều rộng đáy hào, m ;

i - độc dốc của hào, đơn vị.

+ Đối với hào bán hoàn chỉnh:

BH 2

sin sin(

sin ga ) - ga

1 2 i

1 tg g

V = , m 3;

g - góc nghiêng sườn núi, độ.

Trong đó:

Hào bán hoàn ch ỉnh được đào trên sườn núi hay trên bờ mỏ.

điều ki ện địa hình ph ức tạp và tuy ến hào cong trong bình đồ để tính kh ối - Trong lượng của hào:

+ Người ta tiến hành lập hàng loạt các mặt cắt ngang, dọc theo trắc đồ dọc của tuyến

hào ở những chỗ đặc trưng.

....

+ Sau đó đo diện tích mặt cắt ngang của hào. Kh ối lượng hào trong tr ường hợp tổng quát được xác định theo biểu thức sau:

( S

V = , m 3;

[ ( S

) LS 1 2

) LS 3

) LS n

]1

- + 1

1 2

Trong

đó: S1, S2, .., Sn – diện tích các mặt cắt kề nhau, m2; L1, L2,.., Ln-1 – khoảng cách tác dụng giữa các mặt cắt kề nhau,m.

Mật độ cắt càng dày thì độ chính xác càng cao.

2. Khối lượng hào chuẩn bị

ố chuẩn bị được đào cho mỗi tầng để tạo nên tuy ến công tác đầu tiên cho

Hào hay h tầng đó, thường nó là tiếp tục của hào nghiêng mở tầng.

+ Độ dốc: Hào chuẩn bị có độ dốc không lớn chỉ cần đủ để thoát nước.

+ Tiết diện ngang của hào chuẩn bị:

Hình thang: khi m ỏ khai thác xu ống sâu. Công trình m ỏ được phát tri ển bắt đầu từ hào chuẩn bị theo một bờ hoặc 2 bờ tới biên giới mỏ.

Hình tam giác: Khi mỏ có dạng đồi núi

+ Chiều rộng đáy hào chuẩn bị:

phải đủ để các phương tiện vận tải chạy an toàn

bố trí các thi ết bị đào hào, đảm bảo kh ả năng làm vi ệc bình th ường của máy xúc khi xúc bốc giải khấu đầu tiên của tầng.

+ Góc d ốc của sườn hào chuẩn bị: thường bằng góc dốc sườn tầng công tác, sườn hào chuẩn bị trùng với biên gi ới kết thúc của mỏ có góc dốc đảm bảo độ ổn định lâu dài của bờ mỏ.

- Kh ối lượng hào chuẩn bị:

+ Hào dạng hình thang tính theo biểu thức:

Vcb = ( B + H ctga )HL, m3;

Trong đó:

L – chiều dài hào, m.

ạng hình tam giác:

+ Hào d

BH 2

sin2 sin(

sin ga ) - ga

, m3 Vcb =

CHƯƠNG IV

HỆ THỐNG KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN

IV.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG KHAI THÁC

1. Khái niệm HTKT

Hệ th ống khai thác (HTKT) c ủa một mỏ lộ thiên được đặc tr ưng bởi tổng hợp các công trình mỏ như đường hào, các tầng công tác,…, trình tự tiến hành các công tác chuẩn bị, bóc đá và khai thác quặng….

- HTKT MLT là trình tự hoàn thành công tác khai thác mỏ lộ thiên trong giới hạn một khai trường hay một khu vực của nó. Hệ thống đó cần đảm bảo cho MLT hoạt động được an toàn, kinh tế, đảm bảo sản lượng theo yêu cầu, thu hồi tới mức tối đa tài nguyên trong lòng đất, bảo vệ lòng đất và môi trường xung quanh.

- HTKT MLT có quan h ệ chặt chẽ với ĐBTB.

+ Nếu nói HTKT là trình t ự hoàn thành công tác khai thác m ỏ thì ĐBTB là công c ụ để hoàn thành công tác đó.

+ Mối liên quan gi ữa HTKT và ĐBTB sử dụng thể hiện ở sự phù hợp giữa các thông số của HTKT (chiều cao, chiều rộng của tầng công tác, chiều rộng tầng vận chuyển, độ dốc đường hào, chiều dài tuyến công tác, chi ều dài tuyến công tác,…) với các thông số làm việc của thiết bị sử dụng.

ường hợp tổng quát, công tác mỏ bao gồm công tác khai thác, bóc đá và công Trong tr tác chuẩn bị.

2. Phân loại HTKT

2.1. Phân loại HTKT của E.F. Sesko

ải đá tr ực ti ếp (HTKT không v ận chuy ển): Đất đá được chuy ển tr ực ti ếp - HTKT th vào bãi thải bằng máy xúc hoặc thiết bị thải đá mà không cần phương tiện vận chuyển.

ận tải: Đất đá được đưa vào bãi th ải bằng các ph ương tiện vận chuy ển

- HTKT có v như đường sắt, ô tô, băng chuyền,…

ỗn hợp: Đồng thời sử dụng cả 2 hình th ức thải đá trực tiếp và bằng phương - HTKT h tiện vận tải để đưa đất đá vào bãi thải.

2.2. Phân loại HTKT của N.V. Menhikop

ận chuyển: Đất đá thải được đưa vào bãi th ải bằng máy xúc chuy ển - HTKT không v tiếp hoặc trực tiếp bằng máy xúc ở gương công tác.

ết bị thải đá: Đất đá được đưa vào bãi th ải bằng các thi ết bị thải đá di

- HTKT có thi động như cầu thải đá hoặc thiết bị bãi thải.

đặc biệt: Đất đá thải được đưa vào bãi thải bằng máy xúc có tháp máy xúc tải - HTKT chạy bánh lốp, phương pháp cơ-thủy lực hoặc bằng cần cẩu cáp.

ận chuyển: Đất đá thải được vận tải ra bãi thải bằng thiết bị vận tải như ô - HTKT có v tô, đường sắt, băng chuyền vào bãi thải trong hay ra bãi thải ngoài.

- HTKT h ỗn hợp: Đất đá ở các tầng trên được đưa ra bãi th ải ngoài hoặc vào bãi th ải trong bằng các thi ết bị vận tải còn đất đá ở các tầng dưới được đưa vào bãi th ải trong tr ực tiếp bằng máy xúc hoặc cầu thải đá. Hoặc phối hợp các HTKT trên với nhau.

2.3. Phân loại HTKT của V.V. Rjepxki

Chia thành 2 nhóm:

Nhóm th ứ nh ất: Nhóm HTKT không xu ống sâu: bao g ồm nh ững HTKT mà trong thời kỳ khai thác được đặc trưng bằng trình tự tiến hành công tác bóc đá, khai thác và b ằng sự thay đổi chiều dài tuyến công tác hoặc chiều cao tầng hoặc kích thước của mặt tầng công tác.

+ Thường gặp khi khai thác các vỉa nằm ngang và dốc thoải.

+ Đối với nhóm HTKT này thì sau khi k ết thúc công tác XDM, vi ệc mở vỉa và chuẩn bị cho t ầng mới là không c ần thi ết, lúc này HTKT được đặc tr ưng ch ỉ bằng trình t ự hoàn thành công tác bóc đá và khai thác. Công tác chu ẩn bị tiếp theo ch ỉ có thể tiến hành khi c ải tạo mỏ.

Nhóm thứ hai: Nhóm HTKT xuống sâu: bao gồm những HTKT đặc trưng bằng trình

tự hoàn thành công tác bóc đá, khai thác và công tác chuẩn bị.

+ Thường gặp khi khai thác các vỉa dốc xiên và dốc đứng.

+ Đối với nhóm HTKT này, công tác chu ẩn bị được ti ến hành trong th ời kỳ XDM cũng nh ư trong th ời kỳ khai thác bình th ường. Công tác chu ẩn bị trong th ời kỳ khai thác bình thường bao gồm việc mở vỉa và cắt tầng mới.

ỗi nhóm, theo h ướng dịch chuyển của tuyến công tác trong bình đồ người ta Trong m chia ra thành các HTKT sau:

ọc một ho ặc hai b ờ công tác, trong đó tuy ến bóc đá và khai thác d ịch + HTKT d chuyển song song với trục dài của khai trường.

ột ho ặc hai b ờ công tác trong đó tuyến bóc đá và tuy ến khai thác + HTKT ngang m dịch chuyển song song với trục ngắn của khai trường.

đó đới công tác bao trùm t ất cả các bờ mỏ theo chu vi + HTKT vành khuyên, trong của mỏ và việc khai thác được tiến hành bằng những dải vành khuyên từ trung tâm đến biên giới của khai trường hoặc ngược lại.

ẻ qu ạt, trong đó tuy ến bóc đá và tuy ến khai thác d ịch chuy ển theo hình + HTKT r cánh quạt với một tâm quay hay nhiều tâm quay.

Trong tất cả các phương án HTKT, vị trí bãi thải có ý nghĩa rất quan trọng. Vị trí của bãi thải xác định hướng vận chuyển của đá bóc.

Nội dung của công tác thiết kế HTKT là chọn HTKT và ĐBTB sử dụng trên cơ sở lập luận khoa học và so sánh các ch ỉ tiêu kinh t ế của các ph ương án, tính toán các y ếu tố của HTKT (chiều cao tầng, chiều rộng mặt tầng công tác, chi ều dài luồng xúc hợp lý,…) và các thông số chủ yếu của MLT (kích thước khai trường, góc nghiêng bờ mỏ).

IV.2. CÁC THÔNG SỐ CỦA HTKT

1. Chiều cao tầng, (H, m)

Chiều cao của tầng là một trong các thông số quan trọng của HTKT.

- Điều kiện xác định chiều cao tầng được coi là hợp lý khi đảm bảo:

+ An toàn trong công tác mỏ.

+ Năng suất cao của thiết bị.

+ Khối lượng công tác phụ trợ nhỏ.

+ Đảm bảo khối lượng khai thác và bóc đá hàng năm theo qui định và chi phí để hoàn

thành các khối lượng đó là ít nhất.

- Chiều cao tầng ảnh hưởng trực tiếp đến hàng loạt các chỉ tiêu chung của mỏ như:

+ Chất lượng quặng nguyên khai.

+ Tốc độ xuống sâu của mỏ.

+ Thời gian và khối lượng XDM.

+ Tổng chiều dài tuy ến công tác, chi ều dài đường vận tải,... Khi qui định chiều cao tầng, người ta căn cứ vào yếu tố an toàn là yếu tố quan trọng nhất.

- Chi ều cao t ầng khi khai thác các v ỉa nằm ngang và d ốc tho ải th ường căn cứ vào chiều cao lớp đất phủ cũng như chiều dày các lớp đá kẹp. Khi khai thác các v ỉa dốc xiên và dốc đứng, chiều cao tầng được qui định theo các ch ỉ tiêu tổn thất và làm nghèo qu ặng, sản lượng mỏ yêu cầu.

- Theo điều kiện an toàn,

+ Khi xúc đất đá mềm không cần phá vỡ bằng nổ mìn, chi ều cao t ầng không được vượt quá chiều cao xúc lớn nhất của máy xúc.

+ Khi xúc đất đá cứng và cứng vừa đã được làm tơi, nhìn chung chiều cao tầng có thể tới 1,5 chi ều cao xúc lớn nhất của máy xúc, tuy nhiên còn ph ụ thuộc vào chất lượng đập vỡ đất đá.

- Theo điều ki ện đảm bảo năng su ất của thi ết bị xúc b ốc thì chi ều cao t ầng không

được nhỏ hơn 2/3 chiều cao trục tựa tay gầu của máy xúc.

điều kiện thiết bị sử dụng và tính chất cơ lý của đất đá thì chiều cao tầng có thể -Theo xác định theo công thức:

sin ( '' 1 hh +

sin ba ) )ba ( sin -

H = 0,7 a , m

Trong đó:

a = 0,8(Rx+Rd) – chiều rộng của đống đá sau khi nổ mìn,m;

ba,

Rx, Rd – bán kính xúc và bán kính dỡ của máy xúc,m;

- góc nghiêng sườn tầng và sườn đống đá nổ mìn, độ;

55,0

;7,0

75,0

85,0

Kr – hệ số nở rời của đất đá nổ mìn;

‚

' h

'' h

W H

b W

;

W- đường kháng chân tầng,m;

b – kho ảng cách giữa 2 hàng lỗ mìn,m.

- Chi ều cao tầng khi dỡ tải lên tầng trên phải thoả mãn điều kiện:

£ Hd – Ho – e , m.

Hd – chiều cao dỡ hàng của máy xúc,m;

Ho – chiều cao từ mặt đất tới mép thùng xe ô tô,m;

E – kho ảng cách cần thiết từ mép thùng xe t ới đáy gầu xúc khi d ỡ hàng, e =

0,5 ‚ 0,7m.

2. Chiều rộng mặt tầng công tác, (Bct, m)

- 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.

+ Phải đủ để chứa đống đá nổ mìn.

+ Phải đủ giải đất để bố trí đường vận tải, đường điện và các khoảng cách an toàn cần thiết.

- Trong tr ường hợp tổng quát, chi ều rộng mặt tầng công tác t ối thiểu được xác định

theo công thức:

Bmin = A + X + C1 + T + C2 + Z, m;

Trong đó:

A - chiều rộng khoảnh khai thác, m;

X - chiều rộng phần mở rộng chân đống đá sau khi nổ mìn, m;

A + X = Bđ - chiều rộng đống đá nổ mìn, m ;

C1,, C2 - kho ảng cách an toàn tính t ừ chân đống đá đến mép trong c ủa đường vận tải và từ mép ngoài đường vận tải tới mép sụt lở tự nhiên của tầng, m;

T- chiều rộng dải vận tải, m ;

Z - chiều rộng đai trượt lở tự nhiên của tầng, m.

Z C

1 C

a a,

B min

Hình 4.1. Chiều rộng mặt tầng công tác

- Khi khai thác đất đá mềm không cần khoan nổ mìn thì X = 0.

- Khi khai thác trong đất đá cần nổ mìn thì trị số X phụ thuộc vào :

+ Tính chất cơ lý của đất đá.

+ Phương pháp nổ mìn.

+ Số lượng hàng lỗ mìn.

+ Chiều cao tầng.

+ Loại thuốc nổ sử dụng và các thông số của mạng lỗ mìn.

- Chiều rộng tối thiểu của mặt tầng công tác :

+ Khi ô tô vào nh ận tải ở máy xúc theo s ơ đồ lượn vòng là 20 đến 28 m trong đất đá

mềm .

+ Khi ô tô vào nh ận tải ở máy xúc theo s ơ đồ lượn vòng 35 đến 48 m trong đất đá cứng.

Khi trên tầng chỉ có một máy xúc làm vi ệc thì T = 0, cho phép gi ảm được chiều rộng của mặt tầng công tác. Khi đó :

Bmin = A + X + C + Z , m

- Phải kiểm tra giá tr ị Bmin theo điều kiện đưa thiết bị vận tải vào nhận tải ở đằng sau máy xúc.(lượn vòng, quay đảo chiều, xoắn ốc).

3. Chiều rộng khoảnh khai thác, (A, m)

- Chiều rộng khoảnh khai thác phụ thuộc chủ yếu vào:

+ Thông số làm việc của thiết bị xúc bốc.

+ Hình thức vận chuyển sử dụng và phương pháp khai thác.

- Khi khai thác trong đất đá mềm, vận chuy ển bằng ô tô thì chi ều rộng gương xúc càng nhỏ càng tốt (tới một giới hạn nhất định) do gi ảm được góc quay của máy và rút ng ắn được chu kỳ xúc, nhất là khi ô tô vào nhận tải theo sơ đồ lượn vòng.

- Khi khai thác đất đá cứng đã làm tơi, vận chuyển bằng đường sắt thì chiều rộng của khoảnh khai thác ph ải được chọn sao cho chi ều rộng đống đá sau khi n ổ mìn bằng một bội số (không lớn hơn 3) lần chiều rộng luồng xúc.

- Khi khai thác đất đá cứng, xác định chiều rộng khoảnh khai thác cũng cần quan tâm đến số lượng hàng mìn khi n ổ, kích th ước đường kháng chân tầng và kho ảng cách gi ữa các hàng mìn.

Chiều rộng khoảnh khai thác A xác định theo điều kiện nổ mìn được tính theo công thức:

A = W + (n-1)b, m;

Trong đó:

W- đường kháng chân tầng, m ;

n - số hàng mìn;

b - khoảng cách giữa các hàng mìn, m.

- Khi khai thác đất đá mềm thì chiều rộng khoảnh khai thác lấy bằng chiều rộng luồng xúc trung bình của máy xúc, khi đó:

A = (1,5 ‚ 1,7) Rxt , m.

Trong đó: Rxt - bán kính xúc trên tầng máy đứng, m.

4. Chiều dài tuyến công tác và luồng xúc

* Chiều dài tuyến công tác Lt:

- Chi ều dài tuyến công tác LT phụ thuộc vào:

+ Hình dạng và kích thước khai trường.

+ Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố kỹ thuật như sản lượng mỏ, chiều dài luồng xúc, năng

suất máy xúc, điều kiện hoạt động của các thiết bị vận chuyển,...

- Chiều dài của tuyến công tác được coi là h ợp lý trong nh ững điều kiện tự nhiên và kỹ thuật cụ thể khi nó đảm bảo:

+ Sản lượng theo kế hoạch của mỏ.

+ Tốc độ phát triển bình thường của tuyến công tác.

+ Chi phí xúc bóc, vận chuyển là nhỏ nhất.

- Chi ều dài tuy ến công tác L T th ường bằng chi ều dài theo đường ph ương của khai trường Lm, cũng có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn tuỳ theo phương phát triển của công trình mỏ. Giá trị LT trên các tầng không như nhau và trên m ột tầng cũng luôn thay đổi trong quá trình phát triển của tuyến công tác.

ều dài tuy ến công tác L T không nên v ượt quá 3 ‚ 5 lần chiều dài lu ồng xúc khi - Chi vận chuyển bằng ô tô và th ường bằng 2 ‚ 3 km nh ưng không vượt quá 2 ‚ 3 lần chiều dài luồng xúc khi vận chuyển bằng đường sắt.

* Chiều dài luồng xúc LX:

- Chiều dài luồng xúc Lx là chiều dài tuyến do một máy xúc đảm nhiệm công tác 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 qui định và dự trữ cần thiết, tính theo công thức:

(cid:215)

x knE . .

. hn 0

Tt .60 HA .

, m; Lx min =

Trong đó:

t – số giờ làm việc trong ngày đêm của máy xúc, giờ;

T – số ngày cần thiết để xúc hết đống đá nổ mìn, ngày;

H – chiều cao tầng,m ;

A – chiều rộng khoảnh khai thác,m; E – dung tích gầu xúc, m3;

nx – số lần xúc trong một phút, kx – hệ số xúc ;

h0 – hệ số đảm bảo gương xúc.

5. Chiều rộng đai vận chuyển và đai bảo vệ, đai dọn sạch

ầng trên b ờ không công tác (b ờ dừng) của mỏ được chia thành các đai vận

Các t chuyển, đai bảo vệ và đai dọn sạch.

- Đai vận chuyển:

+ Nối liền với các tầng công tác, có chi ều rộng phù hợp với chiều rộng yêu cầu của thiết bị vận chuyển kể cả chiều rộng tự do và khoảng cách an toàn khi chuyển động của thiết bị vận chuyển.

+ Chiều rộng tối thi ểu của đai vận chuy ển bao g ồm chiều rộng rãnh thoát n ước K, chiều rộng vệt xe chạy T và chiều rộng dải an toàn Z. Chi ều rộng rãnh thoát nước K = 0,5 ‚ 0,7m; chiều rộng vệt xe chạy T lấy bằng 3m khi 1 đường sắt và bằng 7,5m khi dùng 2 đường sắt, khi vận tải ô tô thì = 3 ‚ 3,5m nếu xe ch ạy một chiều và = 6,5 ‚ 7,5m nếu xe ch ạy 2 chiều; chiều rộng dải an toàn Z ph ụ thuộc vào chi ều cao tầng và tính ch ất cơ lý của đất đá trong tầng.

- Các đai bảo vệ:

+ Hình thành khi b ạt thêm b ờ mỏ nh ằm tăng thêm độ ổn định của bờ cũng nh ư để ngăn ngừa hiện tượng vùi lấp và tụt lở của những tảng đá từ tầng trên lăn xuống.

+ Chiều rộng của đai bảo vệ theo qui ph ạm an toàn ‡ 0,2h và c ứ 15 m trong đất đá mềm, 30m trong đất đá cứng theo chiều thẳng đứng thì phải để lại 1 đai bảo vệ.

- Các đai dọn sạch:

+ Có chi ều rộng đủ để các thi ết bị dọn sạch (máy xúc c ỡ nhỏ, ô tô, máy g ạt,...) hoạt động theo chu kỳ nhằm giữ cho bờ mỏ khỏi bị vùi lấp.

+ Bên cạnh các đai bảo vệ có chi ều rộng nhỏ, cứ cách 3 t ầng thì để lại một đai dọn

sạch có chiều rộng 6 ‚ 10m, đủ để các thiết bị dọn sạch lên làm việc.

Kích th ước của các đai phụ thuộc vào tính chất và tình trạng của đất đá trên bờ, chiều cao của bờ, phương pháp và tổ chức công tác khoan nổ trong mỏ, thời gian tồn tại và độ dốc của bờ.

6. Góc nghiêng sườn tầng và bờ mỏ

- Góc nghiêng của sườn tầng và bờ mỏ phụ thuộc vào:

+ Các yếu tố tự nhiên (độ dốc, hướng cắm của vỉa, điều kiện địa chất thuỷ văn, tính

chất cơ lý của đất đá,..)

+ Các yếu tố kỹ thuật (thời gian tồn tại, công dụng của tầng và bờ, phương pháp khai thác,...).

- Trong thiết kế mỏ:

+ Góc nghiêng của tầng thường được chọn theo tính chất cơ lý của đất đá trong tầng.

ả bờ tu ỳ theo tính ch ất sử dụng mà có giá tr ị khác nhau. Góc

+ Góc nghiêng cu nghiêng của bờ không công tác (b ờ dừng) gọi là góc dừng và có giá tr ị lớn hơn góc nghiêng của bờ công tác.

+ Góc nghiêng của bờ dừng được chọn theo 2 điều kiện:

Đảm bảo tính ổn định của bờ.

Đảm bảo điều kiện sử dụng kĩ thuật của bờ (bảo vệ, dọn sạch, vận chuyển,...)

ủa bờ dừng tính theo điều ki ện ổn định rất ph ức tạp vì nó b ị ảnh - Góc nghiêng c hưởng đồng thời nhiều yếu tố tự nhiên và kỹ thuật. Góc nghiêng bờ dừng xác định theo điều kiện kỹ thuật phụ thuộc vào kết cấu của bờ:

Hn . b

b v

actgHn . 0

, độ; tgg =

(cid:229) (cid:229) (cid:229) + b vt

Trong đó:

n – số tầng trên bờ mỏ;

bv, bvt, bds – chiều rộng các đai bảo vệ, vận tải, dọn sạch;

a0 – góc nghiêng sườn tầng,

H – chiều cao tầng.

Nguyên nhân chính gây ra hi ện tượng tụt lở bở mỏ thường không phải do toàn bộ bờ không ổn định mà do trong b ờ có nh ững khu v ực kém ổn định và cấu trúc b ờ ở đó không hợp lý. Do vậy khi thiết kế không nhất thiết phải chọn giá trị góc nghiêng của bờ ở mọi vị trí là như nhau mà phải tuỳ thuộc vào tình hình cụ thể để thiết kế dạng bờ mỏ cho hợp lý.

- Góc nghiêng bờ công tác (j) phụ thuộc chủ yếu vào phương pháp khai thác của mỏ. Góc nghiêng bờ công tác phải đảm bảo sao cho các t ầng trên bờ có đủ chiều rộng để thiết bị

khai thác (máy khoan, máy xúc, ô tô ho ặc tàu hoả) hoạt động được dễ dàng. Khi thiết kế, trị số góc nghiêng của bờ công tác tính theo biểu thức:

H . actgH 0

min

, độ; tg j =

Trong đó:

Bmin – chiều rộng tối thiểu của mặt tầng công tác.

Góc nghiêng của bờ công tác trên m ỏ lộ thiên sâu thay đổi từ 16 0 đến 25 0. Khi vận chuyển bằng ô tô thì góc nghiêng b ờ công tác l ớn hơn khi vận chuy ển đường sắt. Khi s ử dụng tuyến hào xoáy ốc, tuyến công tác phát triển theo dạng rẻ quạt thì trị số góc nghiêng bờ công tác không như nhau trên mọi khu vực của bờ.

CHƯƠNG V

SẢN LƯỢNG MỎ LỘ THIÊN

V.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SẢN LƯỢNG MỎ LỘ THIÊN

1. Khái niệm

Sản lượng mỏ lộ thiên tính theo khoáng s ản do cơ quan lập kế hoạch của nhà nước, chủ mỏ hay b ản thi ết kế mỏ qui định. Đơn vị th ời gian tính s ản lượng là n ăm, quí, tháng, ngày, ca. Thông th ường sản lượng khoáng sản được tính theo đơn vị t/n, còn đá bóc và kh ối lượng mỏ tính theo m3/năm.

2. Phân loại sản lượng mỏ

- Các y ếu tố ảnh hưởng đến sản lượng mỏ.

ếu tố tự nhiên: Các thành ph ần thế nằm của vỉa, điều kiện địa chất, địa chất thuỷ

+ Y văn, địa hình và khí hậu.

ếu tố kỹ thu ật: Ph ương án m ở vỉa, hệ th ống khai thác, trình t ự phát tri ển công + Y trình mỏ, cường độ khai thác khoáng sàng, hệ thống vận tải và thiết bị sử dụng.

ếu tố kinh tế: Nhu cầu của nền kinh tế đất nước đối với khoáng sản đó, giá thành + Y và giá bán khoáng sản, vốn đầu tư, năng suất lao động và các yếu tố khác.

Đối với một khoáng sàng c ụ thể thì điều kiện tự nhiên là nh ất định, do đó sản lượng mỏ lộ thiên chỉ phụ thuộc vào các yếu tố kinh tế và kỹ thuật. Các yếu tố kỹ thuật có tác dụng quyết định đến khả năng sản lượng của mỏ lộ thiên là cường độ tiến triển công trình mỏ (tốc độ xuống sâu đối với khoáng sàng d ốc xiên và d ốc đứng, tốc độ dịch chuyển ngang đối với khoáng sàng có vỉa dốc thoải và nằm ngang). Trị số sản lượng mỏ theo điều kiện kỹ thuật là trị số tối đa có thể (khả năng sản lượng), tuy nhiên không ph ải bao gi ờ cũng là trị số hợp lý về mặt kinh tế, nhưng đó là cơ sở về mặt kinh tế cho sản lượng mỏ lộ thiên.

ản lượng khoáng sản của mỏ lộ thiên theo điều kiện kỹ thuật được xác định theo - S biểu thức:

km 1 - r 1 -

, t/n ăm; Aq = Vsk. Sq .

Trong đó:

Vsk – tốc độ xuống sâu của công trình mỏ, m/năm; Sq – diện tích quặng trên tầng tình toán, m2; Km và r – tỷ lệ tổn thất và làm nghèo khoáng sản, đơn vị.

ự thay đổi tr ị số Vsk và S q trên các t ầng nên kh ả năng sản lượng của mỏ cũng Do s thay đổi liên tục trong quá trình phát triển công trình mỏ.

ết kế, khi ch ọn sản lượng mỏ cho m ột giai đoạn nào đó nên l ấy Trong quá trình thi theo khả năng sản lượng của tầng có tích s ố VskSq nhỏ nhất (trừ giai đoạn đầu và giai đoạn cuối khai thác) nhằm đảm bảo cho mỏ lộ thiên luôn đạt sản lượng trong quá trình khai thác.

V.2. TỐC ĐỘ XUỐNG SÂU CỦA MỎ LỘ THIÊN

Tốc độ xu ống sâu c ủa mỏ lộ thiên (hay công trình khai thác) là kho

ảng cách d ịch chuyển thẳng đứng của đáy mỏ (hay của tầng khoáng sản) trong một đơn vị thời gian, tính bằng m/năm.

h CT

, m/n ăm; VS =

Trong đó:

h – chiều cao tầng,m;

TC – thời gian chuẩn bị tầng mới, năm.

Trong tr ường hợp đơn giản, thời gian chuẩn bị tầng mới được tính từ khi bắt đầu mở rộng tầng trên cho tới khi kết thúc công tác đào hào chuẩn bị cho tầng dưới đó. Để giảm bớt thời gian chuẩn bị tầng và nâng cao t ốc độ xuống sâu của mỏ lộ thiên người ta bố trí một số máy xúc tham gia chu ẩn bị tầng, trong đó 1 máy xúc đảm nhiệm chức năng đào hào d ốc, sau đó ti ến hành đào hào chu ẩn bị và mở rộng khu v ực cu ối cùng c ủa tầng, các máy xúc khác sẽ lần lượt đưa vào tham gia m ở rộng tầng trên các khu v ực còn lại. Nếu số máy xúc tham gia là đủ theo tính toán thì thời gian chuẩn bị tầng mới sẽ là:

TC = td + tcb + tm, năm;

Trong đó:

td – thời gian đào hào dốc, năm;

tcb- thời gia đào hào chuẩn bị, năm;

a33,0 ctg

)

( 5,0 b 0

h i

tm- thời gian mở rộng tầng trên chiều dài bằng chiều dài khu vực xúc, năm.

QK C

( bh

) L a cb

, n ăm; td =

hctg K

, năm; tcb =

hLB 0 Q

, n ăm; tm =

Trong đó:

h- chiều cao tầng, m;

a - góc dốc sườn hào, độ;

b0- chiều rộng đáy hào dốc, m;

KC- hệ số giảm năng suất khi đào hào, KC = 0,6‚ 0,7; Q – n ăng suất máy xúc, m3/năm;

b – chiều rộng đáy hào chuẩn bị, m;

B0- khoảng cách cần mở rộng tuyến công tác c ủa tầng trên đảm bảo cho vi ệc chuẩn bị tầng dưới đó, m;

LX- chiều dài khu vực xúc, m.

B0 = Bmin + h (ctgg + ctga ), m;

Trong đó

g - góc nghiêng của véc tơ ăn sâu của công trình mỏ, độ.

Bmin – chiều rộng tối thiểu của mặt tầng công tác, m;

V.3. KIỂM TRA SẢN LƯỢNG MỎ THEO NĂNG LỰC THÔNG QUA CỦA HÀO VẬN CHUYỂN

Tùy theo hình th ức vận chuyển và sơ đồ vận chuyển mà năng lực thông qua c ủa các đường hào có th ể khác nhau. Trong th ực tế sản xu ất và trong thi ết kế đã gặp tr ường hợp, năng lực thông qua c ủa hệ thống đường hào, nh ất là khi vận tải đường sắt, làm hạn chế sản lượng của mỏ lộ thiên.

ả năng vận chuyển ngày đêm của đường hào ra kh ỏi mỏ phải bằng hoặc lớn hơn Kh khối lượng mỏ cần thiết phải vận chuyển qua đường hào đó trong cùng thời gian.

ường hợp chung, sự hạn chế sản lượng mỏ theo điều kiện khả năng vận chuyển của Tr hệ thống đường hào biểu thị theo biểu thức:

Am ≤ Nc . Wc , m3/năm

Trong đó:

Nc- số tuyến vận chuyển từ mỏ về kho chứa và ra bãi thải; Wc- khả năng vận chuyển của một tuyến, m3/năm.

Số lượng tuyến vận chuyển bị hạn chế bởi phương pháp mở vỉa, điều kiện địa hình và cách bố trí đường. Khả năng vận chuyển được xác định bởi cơ cấu và các thông số của tuyến đường như chất lượng đường, kích thước mặt đường, độ dốc dọc của đường, số lượng vệt xe chạy.

. qn

ận chuyển đường sắt thì số lượng hào chính và ga đường sắt trên một mỏ có sản Khi v lượng trung bình th ường không quá 1, còn trên m ỏ lớn- không quá 2. N ếu biết trọng lượng đoàn tàu là q.n, n ăng lực thông qua c ủa đường là N thì kh ả năng vận chuyển của một tuyến đường hào ra khỏi mỏ tính theo biểu thức:

N f

, t/ng. đêm

V.4. XÁC ĐỊNH SẢN LƯỢNG MỎ THEO YẾU TỐ KINH TẾ

Sản lượng tối đa của mỏ lộ thiên được xác định trên cơ sở các yếu tố kĩ thuật không phải bao giờ cũng là sản lượng hợp lí và mang l ại hiệu quả kinh tế cao cho mỏ vì có thể xảy ra các trường hợp:

1. Chi phí kiến thiết cơ bản quá lớn, không phù hợp với khả năng kinh tế của mỏ.

2. Tài nguyên mau h ết, do vậy tuổi thọ của mỏ không phù h ợp với tuổi thọ của thiết bị và các công trình đắt tiền, dẫn đến khấu hao chưa hết, gây lãng phí về vốn hoặc phải nâng cao tỷ lệ khấu hao cơ bản làm tăng giá thành sản phẩm.

3. Xét về mặt phát tri ển công nghi ệp của khu vực, của ngành và nhu c ầu về khoáng sản của nền kinh tế có thể sản lượng đó không phù hợp.

- Sản lượng của mỏ lộ thiên được coi là hợp lí khi thoả mãn các yêu cầu sau:

1. Giá thành khai thác 1 t ấn khoáng s ản ph ải nh ỏ hơn giá thành cho phép do Nhà

nước hoặc Tổng công ty qui định cho lo ại khoáng sản đó ở vùng có mỏ đang được thiết kế hoặc nhỏ hơn giá thành khai thác hầm lò trong điều kiện tự nhiên tương tự.

2. Thời hạn thu hồi vốn đầu tư cơ bản phải nhỏ hơn thời gian khai thác hết toàn bộ trữ lượng trong phạm vi biên giới mỏ.

CHƯƠNG VI

CÔNG TÁC CHUẨN BỊ ĐẤT ĐÁ ĐỂ XÚC BỐC

VI.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUẨN BỊ ĐẤT ĐÁ ĐỂ XÚC BỐC

Vi ệc chuẩn bị đất đá và khoáng sản để xúc bốc có th ể được tiến hành bằng các cách khác nhau tu ỳ thu ộc vào tính ch ất lo ại đất đá và khoáng s ản, công su ất của xí nghi ệp, phương tiện kỹ thuật hiện có, các yêu c ầu về chất lượng nguyên li ệu khai thác và các điều kiện tự nhiên ti ến hành công tác khai thác. Chi phí cho khâu chu ẩn bị đất đá để xúc b ốc chiếm khoảng 5 đến 40% tổng chi phí công tác mỏ tuỳ theo phương pháp chuẩn bị đất đá.

Vi ệc chuẩn bị đất đá để xúc bốc có thể áp dụng bằng các phương pháp sau:

Đối với đất đá đặc sít và cứng vừa: làm tơi bằng phương pháp cơ giới (sử dụng bộ - phận công tác của thiết bị xúc bốc, máy xới).

- Đối với đất đá và khoáng sản cứng: làm tơi bằng đồng bộ khoan nổ mìn.

- Đối với đất đá và khoáng sản dễ thấm rã bởi nước: làm tơi bằng sức nước.

ể làm t ơi đất đá và khoáng s ản bằng ph ương pháp v ật lý (dùng Ngoài ra còn có th dòng điện tần số cao và t ần số thấp, trường điện từ, phương pháp nhi ệt, nổ hạt nhân) ho ặc phương pháp hoá học hoặc kết hợp các phương pháp trên tuy nhiên các ph ương pháp này ít được sử dụng vì giá thành cao, công suất nhỏ hoặc nguy hiểm khi sử dụng.

VI.2.LÀM TƠI ĐẤT ĐÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ GIỚI

1. Làm tơi đất đá bằng máy xới

Răng xới

Bàn gạt

Máy kéo

1.1. Thông số công nghệ

Hình 6.1. Máy Xới

- Đất đá được làm tơi bằng máy xới nhờ các răng xới lắp trên bàn x ới móc sau máy kéo, lợi dụng khối lượng của máy kéo để áp răng xới vào đất đá.

+ Chiều sâu xới bằng từ 0,4 ‚ 0,5m đến 1,5 ‚ 2,0m phụ thuộc vào tính ch ất cơ lý của

đất đá và kiểu máy xới.

+ Máy xới có thể có từ 1 đến 5 răng tuỳ thuộc vào độ cứng của đất đá.Để xới loại đất đá cứng vừa thường dùng loại máy xới chỉ có 1 răng xới, với đất đá đặc xít thường dùng loại nhiều răng xới để tăng năng suất của máy xới

+ Công suất của máy kéo: Công suất nhỏ N<100kW

+ Lo ại trung bình: N = 100 ‚ 200 kW

+ Lo ại lớn : N = 200 ‚ 400 kW

+ R ất lớn : N > 400 kW

+ Hình dạng răng xới: Để xới loại đất đá cứng vừa, nứt nẻ ít và nứt nẻ trung bình

thường dùng loại răng thẳng, để xới than thường dùng loại răng có hình dáng phức tạp.

- Các thông s ố công nghệ của bộ phận công tác của máy xới bao gồm:

+ Góc cắt g;

+ Góc nhọn đầu răng xới w;

+ Góc sau j;

+ Chiều dày và chiều dài của răng,

+ Kho ảng cách gi ữa các r ăng (hình 6.2).

Hình 6.2. Răng xới

- Lực cắt của máy xới phụ thuộc vào góc xới. Góc xới hợp lý đối với đất đá cứng vừa vào khoảng 30 ‚ 450, nếu tăng nó từ 40 đến 600 thì làm tăng gấp đôi sức cản mặt chính dịên của răng. Khi giảm góc cắt đến trị số nhỏ hơn cũng kèm theo tăng sức cản.

ọn đầu răng xới w thường lấy bằng từ 20 ‚ 300. Góc w phải chọn làm sao để Góc nh với độ ngập răng bất kỳ góc sau j = 5 ‚ 70 khi xới đất đá cứng và cứng vừa. Giảm góc xới dẫn đến hiện tượng vò nát đất đá ở mặt sau của đầu răng xới, làm tăng độ mòn của nó cũng như tăng sức cản khi xới.

1.2. Quá trình xới

Khi máy xới chuyển động thì đất đá bị phá vỡ trong gi ới hạn rãnh đào hình thang ( hình 6.3). Trong đất đá đồng nhất ở phần dưới của rãnh đào được tạo nên 1 rãnh con chi ều rộng đáy là b’ gần bằng chiều rộng của răng xới b còn chiều cao hr = (0,15 ‚0,2)hn ( với hn – chiều sâu ng ập răng). Góc nghiêng c ủa thành rãnh đào a thay đổi từ 40 đến 60 0 tuỳ thuộc vào mức độ khó xới của đất đá. Việc xới đất đá nứt nẻ xảy ra ch ủ yếu do sự khắc phục lực liên kết theo mặt tiếp xúc gi ữa các kh ối đá. Đất đá bị phá vỡ mạnh trong gi ới hạn chiều sâu ngập răng (hình 6.3b).

Mức độ khó xới của đất đá được xác định bằng khả năng ngập sâu của răng xới hn và nó phụ thuộc vào độ bền của đá trong kh ối cũng như độ nứt nẻ của đất đá. Việc làm tơi đất đá đồng nhất xảy ra ch ủ yếu do kh ắc phục sức cản kéo của nó, còn đất đá nứt nẻ - do kh ắc phục lực liên kết. Trong đất đá nứt nẻ, hiệu quả xới của máy xới tăng lên.

ới được tiến hành bằng các lu ồng song song k ề nhau trên m ặt ngang hay Công tác x mặt xiên. Khi xới theo lớp xiên ( đến 200) thì lực kéo của máy kéo được sử dụng nhiều nhất khi hành trình làm việc xuống dốc và chạy không khi lên dốc.

Kho ảng cách giữa 2 rãnh đào kề nhau C được qui định xuất phát từ điều kiện đảm bảo cỡ đá yêu cầu và chiều sâu cần xới. Giữa 2 rãnh đào ở phần dưới có tạo nên “trụ” – vùng đất đá không phá hết gây khó kh ăn cho công tác xúc b ốc. Chiều sâu xới có hiệu quả hq nhỏ hơn chiều sâu ngập răng hn. Do đó phải tiến hành xới bằng các luồng phụ thẳng góc hay chéo góc với lu ồng xới đầu nh ằm phá tr ụ đá còn l ại và đảm bảo cỡ hạt tốt. Kho ảng cách gi ữa các luồng phụ C’ = (1,2 ‚ 1,5)C.

Mức độ xới đá phụ thuộc vào hướng xới và hệ thống khe nứt. Xới theo hướng thẳng góc với hệ thống khe nứt chính là có hi ệu quả nhất. Đối với đất đá cứng vừa công việc phức tạp nhất là làm ngập răng lúc ban đầu. Để giảm nhẹ công việc trên cần xới nhiều lần tại một chỗ hay nổ mìn để tạo chỗ xới đầu tiên trên một chiều sâu cần thiết.

b) a)

Hình 6.3. Sơ đồ xới trong đất đá nguyên khối (a) và trong đất đá nứt nẻ và dòn (b)

Các thông số làm tơi bằng cơ giới được xác định theo trị số chiều sâu ngập răng hn.

Chi ều rộng rãnh xới trên mặt:

B = 2 K1hnctga + b’ ,m.

K1 – hệ số chú ý đến hình dạng tiết diện ngang của rãnh đào.

Chi ều sâu xới hiệu quả của khối đá khi xới theo các luồng song song:

hK 1

1 K

1 2

Ø Œ º

ø ( ) ' atgbC œ ß

,m hq =

K2 – hệ số chú ý đến sự ảnh hưởng của tình trạng khối đá tới kích thước trụ đá không bị phá vỡ.

Tr ường hợp có xới các luồng phụ C’ thì hq = hn.

Khi s ử dụng toàn bộ chiều sâu xới có thể thì khoảng cách giữa các luồng xới kề nhau C0 được tính từ điều kiện đạt được khối lượng đất đá chuẩn bị lớn nhất trong một luồng xới:

C0 = K1.hn.cotga + 0,5 b,m

Khi đó:

1 K

, m. hq = 0,5C0tga .

1.3. Năng suất của máy xới

- N ăng suất máy xới được xác định bởi:

+ Độ bền của đất đá và công suất động cơ máy xới.

+ Tốc độ xới, chi ều sâu ng ập răng, khoảng cách gi ữa các lu ồng xới, hệ số sử dụng chiều sâu rạch, đặc tính âm h ọc của đất đá, thời gian quay, s ơ đồ công ngh ệ xới, thời gian nâng hạ lưỡi xới.

Năng suất của máy xới khi xới các luồng song song:

3600 1 V

KhC q b L

Q = , m 3/h.

3600

Năng suất của máy xới khi xới các luồng song song và chéo góc:

1 LC '

hK q 1 Ø Œ CL º

ø œ ß

11 1 Ø Œ CCV º

ø +œ ß

, m 3/h. Q =

Trong đó :

C – kho ảng cách giữa 2 rãnh đào kề nhau,

C’- kho ảng cách giữa các luồng phụ,

hq- chiều sâu xới hiệu quả,

K – h ệ số sử dụng máy kéo theo thời gian, K = 0,7 ‚ 0,8;

V – t ốc độ kĩ thuật của máy kéo, m/s.

b - thời gian chuyển máy kéo qua lu ồng sau,s; khi x ới theo sơ đồ con thoi thì b = bt = 30 ‚ 60 sec; khi làm vi ệc theo hành trình làm vi ệc và chạy không xen kẽ nhau thì b

L V

. = bt +

L và L’ – chi ều dài luồng xới song song và chéo góc,m;

V1 – vận tốc của máy kéo ở tốc độ 1, m/sec.

Năng suất của máy x ới phụ thu ộc vào chi ều dài lu ồng xới. Khi chi ều dài lu ồng xới lớn thì năng suất của máy xới càng cao. Tuy nhiên khi chi ều dài luồng xới đạt tới một giá trị nhất định thì năng xuất của máy xới tăng rất ít.

Năng suất của máy xới khi xới đất đá đặc xít đạt 1000 ‚ 1500m3/h, nó phụ thuộc vào

chiều dài luồng xới ban đầu ( thường lấy bằng 100 ‚ 300m).

1.4. Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng

* Ưu điểm:

ọn lọc tốt các vỉa mỏng nằm ngang và xiên ( d ưới 200), điều chỉnh - Cho phép bóc ch cỡ đá tốt.

+ Giảm tổn thất và làm bẩn khoáng sản do không có đống đá và dịch chuyển khối đá,

không nghiền khối đá quá nát không cần thiết, công tác tiến hành được an toàn.

* Nhược điểm:

+ Chi ều dày c ủa lớp xới không l ớn gây khó kh ăn cho công tác xúc b ốc ti ếp theo (thường ph ải dùng bàn g ạt lắp tr ước máy x ới để vun đống, sau đó mới dùng máy xúc để xúc).

* Áp dụng:

ới làm việc có hiệu quả khi khai thác than, qu ặng phôtphorit, apatit, diệp thạch, Máy x đá vôi cứng vừa, khoáng sản và đất đá có nhi ều kẽ nứt cấu tạo thành từng lớp nhỏ. Phá đá bằng cơ giới cũng áp dụng có hiệu quả khi khai thác b ằng sức nước loại đất sét nặng và các việc phụ trợ khác ( đào kênh, đào gốc cây, gi ải quyết mô chân t ầng khi khai thác b ằng sức nước,...). Chuẩn bị đất đá với chất lượng tốt, chiều dày lớp xới nhỏ cho phép áp dụng có kết quả các loại xe cạp đất, xe ủi đất cũng như máy xúc lật để xúc bốc.

ốc độ truyền âm càng l ớn thì mức độ khó kh ăn cho công tác x ới càng cao. Tu ỳ Khi t vào tốc độ truyền âm trong khối đá mà có các phương pháp khác nhau: loại đất đá yếu có tốc độ truyền âm từ 500 đến 1000m/s thì xới bằng những đường xới song song, lo ại rắn hơn, có tốc độ truyền âm dưới 2500m/s thì xới kiểu đan mắt cáo, lo ại xi măng si líc bền vững ít nứt nẻ, có t ốc độ truy ền âm t ừ 2500 đến 3000m/s thì dùng 2 máy x ới kề nhau cùng làm vi ệc hoặc xới sau khi khoan n ổ mìn sơ bộ với mạng lỗ khoan 10 x 10m, dùng ch ỉ tiêu thu ốc nổ nhỏ.

2. Làm tơi đất đá bằng máy liên hợp phay cắt 3. Làm tơi đất đá bằng đầu đập thủy lực

VI.2. LÀM TƠI ĐẤT ĐÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN NỔ MÌN

1. Những vấn đề cơ bản khi chuẩn bị đất đá cứng bằng nổ mìn

1.1. Yêu cầu cơ bản của công tác nổ mìn

ụng: Công tác nổ mìn được áp dụng rộng rãi trên các mỏ lộ thiên để phá vỡ đất - Áp d đá cứng và cứng vừa (tách ra kh ỏi khối, đập vỡ nó thành t ừng cục hợp với kích th ước yêu cầu).Thực tế đây là phương pháp duy nhất để chuẩn bị đất đá cứng.

- Chất lượng của công tác nổ mìn: ảnh hưởng đến năng suất của tất cả các loại thiết bị mỏ và chi phí cho công tác mỏ.

- Công tác nổ mìn được tiến hành theo 1 hoặc 2 giai đoạn.

+ Giai đoạn đầu: công tác nổ mìn hướng vào việc tách đá ra khỏi khối.

+ Giai đoạn hai: là phá đá quá cỡ, phá mô chân t ầng,... Nổ mìn giai đoạn 2 th ường xẩy ra khi nổ mìn giai đoạn 1 không đạt yêu cầu.

- Công tác n ổ mìn phải đảm bảo:

1- Đá được phá vỡ theo kích thước yêu cầu phù hợp với quá trình sản xuất sau đó.

2- Ch ất lượng và loại khoáng sản.

3- Sai l ệch về độ cao của nền tầng là ít nhất.

ạng và góc dốc của sườn tầng theo yêu c ầu, có kh ả năng khoan và nạp mìn

4- Hình d an toàn cho lần nổ sau.

ạng và kích thước đống đá phù hợp với yêu cầu, tạo điều kiện thuận lợi cho 5- Hình d công tác xúc bốc.

ảng cách bay xa và h ướng dịch chuy ển của đá ph ải theo đúng qui định, đặc

6- Kho biệt khi nổ văng vào khoảng trống đã khai thác.

ấn động khi nổ mìn là ít nhất, đảm bảo độ ổn định tối đa của các công trình cũng 7- Ch như khối đá nằm gần bờ kết thúc của mỏ nhằm đạt được góc bờ kết thúc theo yêu cầu.

8- Đủ đất đá để công tác xúc bốc tiến hành được liên tục và có năng suất cao.

9- Hi ệu quả kinh tế cao, có năng suất và an toàn cho công tác mỏ nói chung.

1.2. Các phương pháp nổ mìn

- Các ph ương pháp nổ mìn được đặc trưng bằng các yếu tố:

+ Vị trí của lượng thuốc nạp so với khối đá cần phá.

+ Hình dáng và khối lượng của lượng thuốc.

+ Các phương pháp nổ mìn khác nhau xác định kết quả và hiệu quả của công tác nổ

mìn chuẩn bị cho công tác xúc bốc.

1- Phương pháp nổ mìn đắp:

+ Thường áp dụng khi nổ mìn lần 2 để phá đá quá cỡ hoặc làm công tác phụ trợ khác, cũng như trong các điều kiện khó khăn không có phương tiện để khoan lỗ.

+ Phương pháp này sử dụng năng lượng nổ ít, tiêu phí thuốc nổ lớn.

2- Phương pháp nổ mìn buồng:

+ Không chuẩn bị trực tiếp đất đá cho máy xúc làm việc vì cỡ đá nổ ra quá lớn.

+ Phương pháp này áp d ụng có hi ệu quả khi nổ mìn lớn ở sườn núi làm đường hào, bạt ngọn núi để tạo mặt bằng khai thác đầu tiên hoặc đắp đê, đập hoặc sử dụng để cắt tầng.

3- Phương pháp nổ mìn hốc:

+ Với lượng thuốc nạp không lớn (300 đến 2000kg)

+ Tập trung trong hốc được tạo ra trong khối đá nhờ mở rộng lỗ khoan khi khoan hay nổ mìn.

+ Phương pháp này ch ỉ áp dụng khi sườn dốc của tầng thoải mà chi ều sâu lỗ khoan không đủ để nạp hết lượng thuốc tính toán.

4- Phương pháp nổ mìn bằng lỗ khoan con:

+ Với lượng thuốc nạp trong lỗ khoan đường kính nhỏ hơn 75mm và sâu dưới 5m.

+ Phương pháp này dùng để khai thác chọn lọc quặng và phi quặng, khai thác các vỉa chiều dày nh ỏ, đặc biệt đối với các vỉa khoáng sản có hình dáng ph ức tạp, khai thác các khoáng sản quí yêu cầu phải duy trì cấu trúc của nó hoặc không cho phép nghi ền

nát, khi qui mô công tác khoan nh ỏ, chiều cao tầng nhỏ hơn 5m, khi phá đá quá cỡ, san nền tầng và làm phẳng nền tầng, nổ ở sườn núi.

+ Kích th ước cục đá khi n ổ mìn b ằng lỗ khoan con th ường không v ượt quá 0,35 ‚ 0,45m. Phổ biến nhất là dùng lỗ khoan đường kính 40 ‚ 45mm.

Nổ mìn bằng lỗ khoan con cho phép s ử dụng các thiết bị khoan kiểu nhẹ, cơ động và không gặp nhiều khó khăn lắm trong điều kiện mỏ địa chất bất kỳ.

5- Phương pháp nổ mìn bằng lỗ khoan lớn:

+ Với lượng thu ốc nạp trong l ỗ khoan đường kính 90 ‚ 400mm (th ường từ 105 ‚270mm) và sâu đến 30m thậm chí đến 50m.

+ Phương pháp này có trình độ cơ giới hoá cao, năng suất cao và hiệu quả kinh tế lớn đối với đa số các mỏ lộ thiên.

+ Việc nạp dài lượng thuốc trong lỗ khoan cho phép phân ph ối đều lượng thuốc trong khối đá. Vì v ậy ph ương pháp này được áp d ụng trong điều ki ện tự nhiên r ất khác nhau, kích thước tầng khác nhau và thiết bị xúc bốc bất kỳ.

2. Công tác khoan

2.1. Mức độ khó khoan của đất đá

Mục đích của công tác khoan là t ạo ra trong kh ối đá các lỗ khoan lớn và nh ỏ để nạp

mìn phá đá.

ệu quả của công tác khoan phụ thuộc vào nhiều yếu tố (căn cứ vào tốc độ khoan). Hi

ả năng đất đá bị phá vỡ dưới tác dụng của dụng cụ khoan (yếu tố chính). - Kh

ểu và hình dạng của dụng cụ khoan, phương pháp tác dụng của dụng cụ khoan lên - Ki gương lỗ khoan (đập, xoay, đập xoa,...).

ực và tốc độ tác dụng của dụng cụ khoan lên gương lỗ khoan. - L

Đường kính và chiều sâu lỗ khoan. -

ương pháp và tốc độ lấy phoi khoan ra khỏi lỗ khoan. - Ph

- Công tác t ổ chức và qui mô sản xuất.

- Mức độ khó khoan của đất đá được xác định bởi:

+ Ứng suất nén.

+ Ứng suất cắt của mẫu đá.

+ Trọng lượng thể tích của đất đá.

7,0

) +

KP = 0,07 (

+ c dd

- Ta có thể xác định mức độ khó khoan của đất đá theo công thức thực nghiệm sau:

KP người ta chia đất đá ra thành 5 lo ại và 25 c ấp theo

Căn cứ vào giá tr ị cụ thể của

mức độ khó khoan.

KP = 1 ‚ 5), cấp 1,2,...,5

Lo ại I : Dễ khoan (

KP = 5,1 ‚ 10), cấp 6,7,..,10

Lo ại II : Khó khoan vừa (

KP = 10,1 ‚ 15), cấp 11,12,...,15

Lo ại III: Khó khoan (

KP = 15,1 ‚ 20), cấp 16,17,...,20

Lo ại IV: Rất khó khoan (

KP = 20,1 ‚ 25) , cấp 21,22,...,25.

Lo ại V: Đặc biệt khó khoan (

ệc sử dụng chỉ tiêu mức độ khó khoan t ạo điều kiện dễ dàng trong vi ệc tính toán Vi công nghệ, thiết bị khoan, chế độ khoan, tốc độ khoan trong những điều kiện địa chất mỏ cụ thể.

2.2. Phân loại và điều kiện sử dụng các phương pháp khoan trên mỏ lộ thiên

ương pháp tác d ụng của dụng cụ khoan lên g ương lỗ khoan, ng ười ta chia Theo ph thành 3 nhóm:

Nhóm 1: Phương pháp khoan c ơ học, đất đá được phá vỡ dưới tác dụng cơ học trực tiếp của dụng cụ khoan (đầu khoan). Dấu hiệu chủ yếu của nhóm này là có s ự tiếp xúc phá vỡ trực tiếp của mũi khoan với gương lỗ khoan.

Theo đặc tính chuy ển động và tác d ụng của dụng cụ khoan vào đất đá người ta phân ra: khoan đập, khoan xoay, khoan đập-xoay, khoan xoay - đập, khoan xoay c ầu và dụng cụ khoan phối hợp (cắt-cầu, đập-cầu,…).

Nhóm 2: Phương pháp khoan vật lý: đất đá được phá vỡ bằng những tác dụng vật lý, hoá lý như khoan nhiệt, điện, nổ, lazer, siêu âm, xung thuỷ lực,…

Nhóm 3: Phương pháp khoan ph ối hợp, tác dụng cơ học kết hợp với tác dụng nhiệt, điện hoặc hoá lý.

2.3. Đặc điểm tổng quát của các phương pháp khoan

- Khoan đập: được thực hiện ở sự đập liên tiếp đầu khoan dạng hình nêm vào g ương khoan. Đất đá được phá vỡ bởi lực đập. Sau mỗi lần đập, dụng cụ khoan quay đi 1 góc nh ất định, đảm bảo phá vỡ liên tiếp toàn bộ diện tích gương lỗ khoan và tạo thành tiết diện tròn.

- Khoan đập-xoay: bằng bộ ph ận đập chìm và búa khoan có c ơ cấu xoay độc lập, dụng cụ khoan xoay liên tục đập vào gương lỗ khoan. Đất đá bị phá vỡ là do sự tác dụng của đầu khoan khi đập.

- Khoan xoay: d ụng cụ khoan xoay xung quanh trùng v ới trục lỗ khoan dưới 1 áp lực dọc trục tác dụng lên gương lỗ khoan. Giá tr ị của lực dọc trục P ph ải lớn hơn giới hạn bền nén của đát đá trên mặt tiếp xúc gi ữa dụng cụ khoan với đất đá. Đất đá bị cắt theo từng lớp xoắn vít do tác dụng của lực dọc trục P và mômen xoay M.

- Khoan xoay- đập: dụng cụ khoan được xoay liên t ục dưới 1 áp l ực dọc trục rất lớn sẽ đập vào gương lỗ khoan gây phá v ỡ đất đá. Sự phá hu ỷ diễn ra do c ả lực đập và cả mô men xoay.

ằng đầu khoan cầu: thuộc loại khoan đập khi choòng làm vi ệc theo nguyên

- Khoan b tắc đập thuần tuý, thuộc loại xoay-đập khi choòng làm việc có sự trượt của răng.

ệt: phá vỡ đất đá do phát sinh ứng su ất nhi ệt khi đất đá bị đốt nóng r ất

- Khoan nhi nhanh theo bề mặt bằng dòng khí có nhiệt độ cao (20000C với tốc độ lớn hơn 2000m/s).

ổ tạo lỗ khoan: sự phá hu ỷ đất đá ở gương lỗ khoan do s ự nổ liên ti ếp các lượng - N thuốc nổ nhỏ.

2.4. Một số loại máy khoan thường dùng trên mỏ lộ thiên

- Máy khoan đập khí nén (cầm tay hoặc có giá đỡ) :

+ Khoan các lỗ khoan đường kính 32 ‚ 40mm và 50 ‚ 75mm

+ Khoan trong đất đá cứng và cứng vừa.

- Máy khoan đập thuỷ lực:

+ Đường kính 90 ‚ 165mm

+ Khoan trong đất đá cứng và cứng vừa.

- Máy khoan xoay c ầu: dùng để khoan các

+ Lỗ khoan đường kính 190 ‚ 320mm, sâu đến 30m

+ Khoan trong đất đá có mức độ khó khoan từ 5 ‚ 16.

+ Ưu điểm của loại máy khoan này là n ăng suất cao, quá trình khoan liên t ục, có kh ả năng tự động hoá.

+ Nhược điểm là khối lượng máy lớn, đầu mũi khoan mòn rất nhanh khi khoan trong đất đá khó khoan.

- Máy khoan xoay (ki ểu xoắn ruột gà): được dùng để

+ Khoan các lỗ khoan đứng và xiên, đường kính 125 ‚ 160mm, sâu đến 25m

+ Khoan trong đất đá có mức độ khó khoan t ừ 1 ‚ 5, ch ủ yếu dùng trên các m ỏ than (khoan than khi khai thác tận thu, các vỉa than kẹp), trên các mỏ VLXD loại mềm. Năng suất cao, vận hành đơn giản, hầu như không tạo bụi trong quá trình khoan.

- Máy khoan nhi ệt:

+ Khoan các lỗ khoan đường kính 250‚360mm, sâu tới 17 ‚ 22m

+ Khoan trong đá có thạch anh rất khó khoan và đặc biệt khó khoan.

2.5. Chế độ khoan của máy khoan

2.5.1. Chế độ khoan của máy khoan đập khí nén

- Ch ế độ khoan của máy khoan đập khí nén được đặc trưng bằng:

+ Năng lượng đập;

+ Áp lực dọc trục;

+ Số lần đập của đầu mũi khoan;

+ Áp lực khí nén;

+ Chế độ lấy phoi;

+ Độ cùn và góc sắc của đầu mũi khoan, hình dạng đầu mũi khoan.

Năng lượng đập cần phải phù hợp với mức độ khó khoan c ủa đất đá. Nó bị giới hạn bởi độ bền của đầu mũi khoan. Khi tăng áp lực dọc trục P0 thì tốc độ kĩ thuật khoan VK tăng đến 1 giá trị nào đó, nếu tăng tiếp P0 sẽ làm giảm VK và có thể dẫn đến tình trạng sự cố. Tốc độ quay của dụng cụ khoan phải phù hợp với số lần đập để phá vỡ đá còn sót lại ở chỗ 2 lần đập kề nhau.

Tốc độ kĩ thuật khoan được tính theo biểu thức:

¦6,0 P

Wn d 2 kdk 1 k

; m/h VK =

Trong đó:

nd- số lần đập của đầu mũi khoan trong 1 phút;

W- năng lượng đập của dụng cụ khoan, kG.m;

kP =10 ‚14, 15 ‚ 17; 18 ‚ 25

k1- hệ số phụ thuộc vào mức độ khó khoan (khi

thì k1 tương ứng bằng 1; 1,05 và 1,1);

dk - đường kính lỗ khoan,cm;

kf- hệ số chú ý đến hình dáng m ũi khoan, kf=1 khi mũi khoan 3 ch ạc,kf = 1,1 khi mũi khoan hình chữ thập.

Độ bền của đầu mũi khoan có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả khoan đập khí nén. Tốc độ khoan sẽ giảm khi mũi khoan cùn song thay nó th ường xuyên sẽ làm tăng thời gian chết của thiết bị.

2.5.2. Chế độ khoan của máy khoan xoay

Ch ế độ khoan của máy khoan xoay được đặc trưng bằng:

+ Lực truyền.

+ Tần số quay của dụng cụ khoan

+ Hiệu quả lấy phoi khoan.

Tốc độ khoan ph ụ thuộc vào tần số quay của cần khoan. Để đưa mùn khoan ra kh ỏi rãnh xoắn phải nâng tần số quay lên đến 60 ‚ 70 vòng / phút. T ần số quay có th ể và áp l ực dọc trục bị hạn chế bởi độ bền của mũi khoan khi khoan trong đất đá cứng vừa và nứt nẻ, còn trong đất đá đặc sít- khả năng đưa phoi khoan ra khỏi lỗ khoan. .

Tốc độ kỹ thuật khi khoan b ằng máy khoan xoay ki ểu xoắn ruột gà có th ể tính theo biểu thức:

25,0 2 P k

nP 0 2 d k

; m/h VK =

Trong đó:

P0-tính bằng, KG;

nk – vòng/phút;

dk- đường kính lỗ khoan, cm.

2.5.3. Chế độ khoan của máy khoan xoay cầu

Ch ế độ khoan của máy khoan xoay cầu được đặc trưng bằng:

+ Áp lực dọc trục của dụng cụ khoan.

+ Tốc độ quay của nó.

+ Lượng tiêu hao khí nén để làm sạch lỗ khoan và làm nguội đầu mũi khoan.

Khi áp l ực dọc trục rất lớn thì tốc độ khoan thực tế không tăng do cường độ tạo phoi lớn. Song các loại máy khoan hiện đại áp lực dọc trục lớn chưa đạt được. do vậy cần phải lấy áp lực dọc trục lớn nhất có thể theo điều kiện ổ trục làm việc chắc chắn.

ăng tốc độ quay c ủa đầu mũi khoan n k thì t ốc độ kỹ thu ật khoan V k tăng lên Khi t nhưng đầu mũi khoan lại mòn nhanh.

Tốc độ khoan của máy khoan xoay cầu được xác dịnh gần đúng theo biểu thức:

35 P

nP 0 2 d k

, m/h VK =

Trong đó:

P0- áp lực dọc trục của dụng cụ khoan, T;

nk – tốc độ quay của đầu mũi khoan, vòng/phút;

dk- đường kính đầu mũi khoan, cm.

2.6. Tổ chức công tác khoan

Tổ chức công tác khoan cần phải đảm bảo hiệu quả công tác cao nh ất của máy khoan và mối quan hệ lẫn nhau giữa công tác khoan và các quá trình khai thác trên m ỏ. Phải chuẩn bị nơi làm việc của máy khoan làm sao sau khi khoan xong 1 khu v ực, các máy khoan có thể chuyển qua làm vi ệc ngay ở khu vực khác để hoàn thành 1 chu k ỳ tiếp theo. Để gi ảm bớt thời gian người ta lập biểu đồ thi công, trong đó các công việc có thể phối hợp song song với nhau theo th ời gian nhi ều nhất. Phụ trách công tr ường khoan và tr ưởng phòng kĩ thuật sản xuất chịu trách nhiệm kiểm tra việc hoàn thành bi ểu đồ. Đối với tuyến công tác có chi ều dài hạn chế cho phép bắt đầu khoan khu vực sau khi công tác chuẩn bị chưa hoàn thành.

Th ứ tự khoan một khu vực được thể hiện bằng việc khoan nối tiếp nhau các lỗ khoan, tức là sơ đồ di chuyển máy khoan. Không cho phép máy khoan di chuy ển dọc mép tầng. Khi khoan lỗ khoan hàng đầu tiên máy khoan ph ải đặt thẳng góc với mép t ầng làm sao để các kích và xích di chuyển nằm ngoài khối lăng trụ trượt lở theo điều kiện ổn định.

Khi trên m ột khu vi ệc có 2 máy khoan làm vi ệc, hợp lý cho m ột máy ph ụ trách một tuyến. Các máy khoan th ường có tủ phân phối điện chung và các thiết bị phụ trợ chung. Khi đó khoảng cách gi ữa các máy khoan không v ượt quá 20m –30m, đảm bảo tuy ến công tác cho một máy khoan làm việc từ 2 đến 3 ca.

2.7. Năng suất của máy khoan

Khi ti ến hành khoan, ngoài các thao tác khoan thu ần tuý còn phải tiến hành hàng loạt các thao tác ph ụ trợ như hạ, nâng, kéo dài và tháo d ụng cụ khoan, di chuy ển máy khoan và định vị nó, chuy ển cáp,... Th ời gian tiêu phí cho các thao tác đó ph ụ thu ộc vào ki ểu máy khoan, sơ đồ ho ạt động của máy khoan, điều ki ện cơ gi ới hoá tháo l ắp dụng cụ khoan và thay đổi mũi khoan,...

)

T C

T b

- N ăng suất của máy khoan tính chính xác theo các th ời gian hoàn thành các thao tác cơ bản và phụ trợ đối với với mỗi loại đất đá có mức độ khó khoan cho trước được tính theo biểu thức :

- t

( T cb t +

Q = , m/h ;

Trong đó :

TC – thời gian một ca làm việc của máy khoan, h;

Tcb và Tb – thời gian chu ẩn bị và thời gian bắt buộc phải nghỉ trong một ca, = 0,5 ‚ 1 giờ ;

tcb và tpt – thời gian cơ bản và thời gian phụ trợ để khoan một mét khoan.

- N ăng suất ca của máy khoan có thể tính theo biểu thức:

QK = VK . TC . h , m/ca ;

Trong đó :

h- hệ số sử dụng thời gian của máy khoan trong một ca.

VK – tốc độ kĩ thuật của máy khoan, m/h;

- S ố máy khoan cần thiết phải đầu tư cho mỏ :

A m K SQ n

, chi ếc ; MK =

Trong

đó : Am – khối lượng mỏ cần khoan nổ trong một năm, m3/năm ; Qn – năng suất năm của máy khoan, m/năm ; S – suất phá đá của một mét dài lỗ khoan, m3/m ;

Kdt – hệ số dự trữ thiết bị, = 1,1 ‚ 1,25

3. Công tác nổ mìn

3.1. Khái niệm chung về chất nổ công nghiệp và phương tiện nổ

1. Chất nổ

a) Khái niệm chất nổ :

ất nổ là hỗn hợp cơ học, hoá học có kh ả năng kích nổ khi ch ịu tác dụng của xung

Ch lực bên ngoài.

b) Thành phần chủ yếu của chất nổ công nghiệp :

- Ch ất ôxy hoá (nitrat amon NH 4N03) : là thành ph ần ch ủ yếu của ch ất nổ công nghiệp, khi phản ứng phân huỷ 20% ôxy theo tr ọng lượng. Lượng ôxy này dùng để ôxy hoá H, C và một số chất cháy như bột nhôm gỗ.

- Ch ất cháy : (thường Trotin C6H5(N03)

- Ch ất cháy và những chất phụ gia khác.

c) Các loại chất nổ :

- Ch ất nổ công nghiệp nhón nitrat amôn

ANFO (nitrat amon + diêzen)

ũ tương)

Energan (ANFO + Nh 06JV Amônit N

Amônal…

- Ch ất nổ công nghiệp nhón nitro este lỏng

Gồm nitroglixerin + nitroglicon

- Ch ất nổ chịu nước : đưa vào thành phần chất nổ một số lượng nước cùng thành phần keo hoá để bão hoà nước - > nâng cao tính ch ất chịu nước còn làm tăng mật độ nạp mìn cho chất nổ. Ngoài thành ph ần chính là ch ất ôxy hoá và ch ất cháy còn cho thêm n ước và một số phụ gia tạo gel như :

Ch ất cháy (trotyl hoặc dầu) 10 – 30%

Ch ất oxy hoá (nitrat amon) 40 – 70%

Nước và thành phần phụ gia tạo gel (15- 30%)

Một số chất nổ như : watergel TFD – 15, watergel TNT – 1

ất nổ nhũ tương : thành ph ần gồm nhũ tương 65%, Nitrat amon x ốp 30%, ch ất - Ch tạo bọt khí. Gồm các loại chất nổ sau energan, powergel

- Ch ất nổ khói đen và không khói :

Gồm chất nổ đen không khói : thuốc đen Piroxilin

Ch ất nổ đen khói : 75%KNO3 + 15%Than gỗ + 10% lưu huỳnh

2. Phương tiện nổ :

- Nổ mìn bằng dây cháy chậm gồm :

+ Kíp th ường

+ Dây cháy ch ậm

+ Ph ương tiện đốt dây cháy chậm

* Ưu điểm : đấu ghép đơn gian

* Nhược điểm : nguy hiểm cho thợ mìn vì ti ếp cần gần bãi mìn vì khí độc sinh ra nhi ều đập vỡ kém, không khống chế tốt mạng nổ.

- Nổ mìn bằng dây điện :

+ Ngu ồn điện ;

+ D ụng cụ đo điện ;

+ Dây điện ;

+ Kíp điện ;

* Ưu điểm : khống chế tốt theo sơ đồ vi sai, khí độc sinh ra ít, kiểm tra được trước mạng nổ.

* Nh ược điểm : Ph ức tạp trong tính toán đấu ghép, nguy hi ểm khi rò điện đặc bi ệt ở mỏ quăng, gặp thời tiết giông bão.

- Nổ mìn bằng dây nổ gồm :

ường hoặc kíp điện ; + Kíp th

+ Dây n ổ ;

+ R ơle vi sai..

* Ưu điểm : khống chế tốt sơ đồ nổ vi sai, an toàn công tác nổ

* Nhược điểm : giá thành cao

3.2. Mức độ khó nổ của đất đá

- Mức độ khó nổ của đất đá là do :

ăng lượng thu ốc nổ ph ải tiêu phí để kh ắc ph ục gi ới hạn bền của đất đá (sn, sc,

+ N sk);

+ N ăng lượng thuốc nổ tiêu phí phụ thuộc vào bề mặt tự do;

ăng lượng thuốc nổ tiêu phí để khắc phục lực trọng trường và truy ền cho đất đá

+ N một động năng để đất đá bay xa.

Điều kiện nổ chuẩn: phá vỡ 1m3 đất đá có 6 m ặt tự do, lượng thuốc đặt trung tâm

- của mẫu, mức độ đập vỡ n = 2, thuốc nổ chuẩn amonit N06JV Qtc = 0,02(sn+ sc + sk) + 2g , g/m3

Trong đó :

sn, sc, sk - độ bền nén, cắt và kéo của đất đá, kG/cm2 g - trọng lượng thể tích của đất đá, kG/dm3 .

- Đất đá mỏ theo mức độ khó đập vỡ bằng nổ mìn chia làm 5 loại và 25 cấp:

+ Lo

+ Lo ại 1 : Đất đá dễ nổ qtc ≤ 10g/m3 cấp 1…5 ại 2 : Đất đá khó nổ vừa qtc = 10,1 - 20g/m3 cấp 6…10 ại 3 : Đất đá khó nổ mìn qtc ≤ 20,1 - 30g/m3 cấp 11…15

+ Lo

+ Lo ại 4 : Đất đá rất khó nổ qtc = 30,1 - 40g/m3 cấp 16…20 ại 5 : Đất đá đặc biệt khó nổ mìn qtc = 40,1 - 50g/m3 cấp 21…25

3.3. Các thông số của lỗ mìn

a) Chiều sâu lỗ khoan: (Lk)

Lh. +

1 sin

, m ;

Trong đó:

b - góc nghiêng của lỗ khoan, độ ; (a - góc nghiêng sườn tầng, thường thì: a = b; (b = 900 khi lỗ khoan thẳng đứng, b = 00 khi lỗ khoan nằm ngang, 00 < b < 900 khi lỗ khoang nghiêng hay xiên).

b) Chiều sâu khoan thêm: (Lkt)

Lkt = kkt. dk, m ;

Trong đó:

kkt – hệ số phụ thuộc vào loại đất đá (kkt = 10‚15; giá trị nhỏ đối với đất đá dễ nổ, giá trị lớn đối với đất đá khó nổ);

dk - đường kính lỗ khoan, m;

dk= kk.d , m;

kk – hệ số mở rộng lỗ khoan (phụ thuộc vào loại đất đá mỏ khi khoan);

d - đường kính choòng khoan, m.

c) Chiều dài bua: (Lb) – chọn theo điều kiện đất đá mỏ

Lb = kb.dk , m ;

Trong đó: kb – hệ số phụ thuộc vào loại đất đá (kb = 20‚35).

d) Chiều dài lượng thuốc nạp: (Ltn).

Ltn = Lk – Lb = (0,6‚0,85). Lk = (0,6‚1,0).h , m ;

Trong đó: h – chiều cao tầng, m.

e) Lượng thuốc nạp trong 1 m lỗ khoan: (P)

P = 7,85. d

2.D , kg/m ; đó: D - mật độ nạp thuốc, kg/dm3.

Trong

3.4. Các thông số của bãi mìn

Các thông s ố chính c ủa bãi mìn là đường kháng ( đường cản) chân t ầng của hàng ngoài w, kho ảng cách gi ữa các l ỗ mìn trong hàng a, kho ảng cách gi ữa các hàng mìn b và lượng thuốc nạp trong một lỗ mìn.

a) Đường kháng (cản) chân tầng: Wct

Là kho ảng cách nằm ngang giữa trục lỗ khoan đến mép dưới của tầng.

+ Theo điều kiện phá hết mô chân tầng:

K n ttD g.m

, m; Wct = 53 K dk

Trong đó:

K – hệ số phụ thuộc mức độ nứt nẻ của đất đá, K = 1,2 ; 1,1 ; 1 v ới đất đá nứt nẻ mạnh, nứt nẻ vừa, không nứt nẻ;

dk- đường kính lỗ khoan, mm; ttD - mật độ thuốc nạp thực tế, kg/dm3; g - khối lượng riêng của đất đá, kg/dm3; Kn - hệ số chuyển đổi loại thuốc nổ sử dụng từ thuốc amônit N06;

m- h ệ số làm gần các lỗ khoan.

+ Theo điều kiện đảm bảo an toàn cho máy khoan làm việc trên tầng:

Wct ‡ Wat = h.cotga + C, m ;

Trong đó:

a - góc sườn tầng, độ ;

C – kho ảng cách an toàn tính t ừ trục lỗ khoan hàng ngoài đến mép tầng (C = 3m).

Có th ể tính W theo kinh nghiệm:

W = (40 v ới đất đá dễ nổ; ‚ 45)dK

W = (35 v ới đất đá khó nổ mìn vừa; ‚ 40)dK

W = (25 v ới đất đá khó nổ mìn. ‚ 35)dK

b) Khoảng cách giữa các lỗ khoan trong hàng: a

a = m.Wct , m ;

Trong đó:

m – hệ số làm gần các lỗ khoan: (m = 1,1‚1,2: đất đá dễ nổ, m = 1‚1,1: đất đá

khó nổ vừa, m = 0,85‚1,0: đất đá khó nổ).

c) Khoảng cách giữa các hàng lỗ mìn: b

b = a (v ới mạng ô vuông) ;

b = 0,86.a (v ới mạng tam giác đều).

e) Tính toán khối lượng thuốc nổ:

- L ượng thuốc nạp trong lỗ khoan:

+ Hàng ngoài:

Q1 = q.a.Wct.H , kg ;

1T =

Q 1 P

, m ;

+ Hàng trong:

Q2 = q.a.b.H , kg ;

2T =

Q 2 P

, m ;

Trong đó:

Q1, Q2 – lượng thuốc nổ trong lỗ khoan hàng ngoài và hàng trong, kg; L T1, LT2 – chiều cao cột thuốc hàng ngoài hàng trong.

- Suất phá đá: (S)

1 =

. HWa ct L

, m3/m ; + Hàng ngoài:

2 =

.. Hba kL

, m3/m ; + Hàng trong:

3.5. Nguyên tắc bố trí lỗ khoan trên tầng và trình tự nổ mìn

- B ố trí lỗ khoan trên tầng:

ỗ khoan trên tầng có thể bố trí thành một hàng hoặc nhiều hàng, trên mỗi hàng + Các l có nhiều lỗ tuỳ theo kích thước bãi mìn.

+ S ơ đồ mạng lỗ khoan: có thể dùng mạng lỗ khoan theo hình ô vuông, hình chữ nhật, tam giác đều, tam giác cân. Để nâng cao hi ệu quả nổ mìn thì số hàng mìn n = 2 ‚3 hàng (bị hạn chế bởi Bkv và Lkv).

- Trình t ự nổ mìn:

+ N ổ tức thời Dt = 0ms

+ N ổ chậm Dt > 25ms

+ N ổ vi sai Dt < 25ms

Các ki ểu sơ đồ vi sai: Vi sai qua hàng;

Vi sai qua hàng qua l ỗ;

Vi sai r ạch dọc;

Vi sai qua t ừng lỗ.

- Cấu trúc lượng thuốc: Lượng thuốc trên và dưới hợp lý lấy theo tỷ số 1:2; chiều dài

bua nạp giữa 2 lượng thuốc lấy bằng (0,6 ‚ 0,8) chiều dài lượng thuốc nạp bên dưới.

3.6. Phương pháp nổ mìn lần 2

ệc gồm khoan lỗ khoan và nổ mìn sau khi san nền tầng và sườn dốc tầng, phá

Công vi đá quá cỡ và các công việc phụ trợ khác: phá đá quá cỡ và mô chân tầng

a- Phá đá quá cỡ

ững cục đá trong đống đá sau khi n ổ mìn không phù h ợp với kích th ước làm Là nh việc của thiết bị xúc bốc, vận tải, ..

Nó là khái ni ệm có tính ch ất tương đối, nó có ý ngh ĩa đối với từng điều ki ện cụ th ể, ki ểu thiết bị và thời gian tiến hành công tác. Đá quá cỡ phải tiến hành phá lần 2.

b- Mô chân tầng

ững mô đá tồn tại trên m ặt tầng sau khi n ổ mìn, nó làm gi ảm, ảnh hưởng tới Là nh điều kiện và năng suất làm việc của thiết bị bố trí trên tầng.

c- Phương pháp nổ mìn

- Nổ mìn đắp: thuốc nổ được đặt trực tiếp lên trên hòn đá quá cỡ, mô chân t ầng, sau khi đặt thuốc song c ần ph ủ lên lớp thuốc 1 l ớp sét, đất, … ho ặc nước cho vào túi v ỏ bọc bằng Pôlitilen đắp lên lượng thuốc sau đó kích nổ lượng thuốc nổ.

- Nổ mìn bằng lỗ khoan con (h k ≤ 5m, d k = 32 ‚42mm): ta khoan các l ỗ khoan L k = (1/2-1/3)d (tuỳ thuộc vào đường kính cụ thể của hòn đá, hay mô chân t ầng,…) các lỗ khoan cách nhau a = (0,5‚0,9).hk (hk- chiều sâu lỗ khoan).

CHƯƠNG VII

CÔNG TÁC XÚC BỐC TRÊN MỎ LỘ THIÊN

VII.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC XÚC BỐC

Xúc bốc là khâu công ngh ệ quan trọng trong dây chuy ền sản xuất của mỏ lộ thiên, có liên quan ch ặt chẽ tới khâu chu ẩn bị đất đá trước đó và khâu v ận tải đất đá tiếp theo, cũng như liên quan tới nhiều công việc phụ trợ khác.

ốc có thể thực hiện bằng một máy hoặc một nhóm máy chuyên dùng nh ất

Khâu xúc b định.

1. Các kiểu gương xúc

1.1. Khái niệm

Bề mặt đất đá trên đó tiến hành công tác xúc b ốc được gọi là gương xúc. Gương xúc có thể là trong đất đá nguyên khối (khi không cần làm tơi sơ bộ) hoặc trong đất đá tơi vụn đã được chuẩn bị trước bằng cơ giới hay bằng nổ mìn.

Hình 7.1. Các kiểu gương xúc a- Gương xúc dọc tầng ; b- Gương xúc bên hông ; c- Gương xúc bề mặt

1.2.Phân loại

Theo vị trí và hình d ạng của gương: gương bên hông, g ương xúc dọc tầng (gương - theo tuyến), gương xúc bề mặt (gương phẳng).

ương xúc bên hông: h ướng dịch chuyển của gương song song với trục di chuy ển + G của máy xúc và vuông góc với hướng phát triển của tuyến công tác.

Áp dụng: + Xúc đất đá mềm từ nguyên khối hoặc từ đống đá nổ mìn;

+ Phổ biến của hầu hết các loại máy xúc một gàu trên các MLT;

+ Sử dụng gương xúc ki ểu này máy xúc ít ph ải di chuy ển, chi ều dày khoảnh khấu lớn

ương xúc d ọc tầng: hướng phát tri ển vuông góc v ới hướng di chuy ển của máy + G xúc, chiều dày lớp khấu mỏng, tốc độ dịch chuyển của gương cũng là tốc độ dịch chuyển của tuyến công tác.

Áp dụng: + Xúc b ằng máy xúc nhi ều gầu kiểu xích ch ạy trên ray (có khi là xe ủi

đất, xe cạp đất) và đôi khi là máy xúc rôto;

+ Máy xúc một gầu khi xúc chọn lọc.

Gương xúc b ề mặt: Công tác xúc b ốc được ti ến hành theo t ừng lớp nằm ngang và phát triển đều theo chiều sâu trên toàn bộ diện tích mặt bằng công tác.

Áp d ụng: + Phổ biến khi xúc đất đá bằng xe ủi đất và xe cạp đất.

+ Gương xúc theo b ề mặt thường được sử dụng ở các mỏ lộ thiên khai thác vật liệu xây dựng, các mỏ có vỉa nằm ngang hoặc dốc thoải có chi ều dầy đất phủ không lớn hoặc khi khai thác chọn lọc.

Đất đá th ường được xúc theo t ừng lớp với chi ều dày t và chi ều rộng b. Chi ều rộng luồng xúc b ph ụ thuộc kích thước làm việc của bộ phận công tác (g ầu của máy xúc, bàn g ạt của máy gạt).

Theo cấu trúc c ủa đất đá trong g ương khai thác: gương đơn gi ản và gương ph ức - tạp.

Gương đơn giản: trong ph ạm vi gương chỉ có một loại đất đá hoặc một loại khoáng

sản. Trong gương đơn giản tiến hành khai thác không chọn lọc.

Gương ph ức tạp: trong ph ạm vi g ương có đất đá xen k ẽ khoáng s ản ho ặc các lo ại khoáng sản có chất lượng khác nhau nằm xen kẽ nhau. Trong gương phức tạp tiến hành khai thác chọn lọc để tách riêng đất đá và khoáng sản hoặc tách riêng các loại khoáng sản có chất lượng khác nhau.

2. Các kiểu giải khấu

2.1. Khái niệm

Các gi ải đất đá và khoáng s ản được khai thác n ối ti ếp nhau trong gi ới hạn đống đá hay khối đá của tầng thì gọi là dải khấu.

Chi

ều rộng giải khấu A đối với gương bên hông và gương phẳng tương ứng với chiều rộng của các gương đó, đối với gương dốc dọc tầng chiều rộng dải khấu bằng chiều dầy của 1 hoặc 1 số lớp bóc. Chi ều cao của dải khấu thường bằng chiều cao tầng (phân tầng) hoặc đống đá trong giới hạn dải khấu.

2.2. Phân loại

Theo vị trí của tuyến tầng: giải khấu dọc, gi ải khấu ngang và gi ải kh ấu chéo. Gi ải khấu dọc có th ể áp dụng với bất kỳ hình th ức vận tải nào, gi ải khấu chéo khi v ận tải bằng ôtô hoặc đường sắt, giải khấu ngang khi vận tải bằng ôtô hoặc băng tải.

- Theo chiều rộng giải khấu: giải khấu bình thường, giải khấu rộng và giải khấu hẹp.

+ Gi ải khấu bình thường:

Vị trí trục di chuy ển của thiết bị xúc bốc theo chi ều dài của giải khấu là 1 đường thẳng và các thông s ố công nghệ của máy xúc là được sử dụng hết. Ví dụ đối với gương bên hông, chi ều rộng gi ải kh ấu bình th ường bằng chiều dài bàn g ạt (khi s ử dụng xe ủi

đất) hoặc bằng (1,5 ‚ 1,7)R xt khi sử dụng máy xúc còn đối với gương dọc nó là chi ều dầy lớn nhất của 1 hoặc 1 số lớp bóc.

+ Gi ải khấu hẹp:

Trục di chuyển của thiết bị xúc bóc dọc theo chi ều dài giải khấu cũng là 1 đường thẳng nhưng các thông số công nghệ cuả máy xúc không được sử dụng hết.

+ Gi ải khấu rộng:

Trục di chuy ển của thi ết bị xúc b ốc dọc theo chi ều dài gi ải kh ấu là đường zích zắc.

- Theo đặc tính chuy ển động của ph ương tiện vận tải khi bóc đất đá trong ph ạm vi giải khấu: giải khấu cụt và giải khấu thông tầng.

ải kh ấu cụt là gi ải kh ấu mà ph ương ti ện vận tải ch ỉ được phép ho ạt động trong phạm vi khoảng trống đã khai thác. Trong gi ải khấu cụt, năng suất của thiết bị xúc bốc thấp vì tăng chu kỳ xúc, tăng thời gian trao đổi phương tiện vận tải ở gương, tăng thời gian ch ết do kéo dài đường khi vận tải bằng đường sắt.

Gi ải khấu thông tầng cho phép ph ương tiện vận tải chuyển động được dễ dàng trong

toàn bộ phạm vi chiều dài của giải khấu.

- Theo cấu trúc của đất đá trong gi ải khấu: giải khấu đồng nhất và gi ải khấu không đồng nhất.

ải kh ấu đồng nh ất là gi ải kh ấu ch ỉ ch ứa 1 lo ại khoáng s ản ho ặc đất đá. Trong trường hợp này g ương khai thác là g ương đơn gi ản và được khai thác b ằng ph ương pháp không chọn lọc.

ải khấu không đồng nhất nếu trong gi ới hạn của nó không th ể tách thành các khu vực riêng biệt theo đá và khoáng sản. Trong trường hợp này gương khai thác là gương phức tạp và cần tiến hành khai thác theo phương pháp chọn lọc.

3. Mức độ khó xúc của đất đá trong khối

Vi ệc bóc (xúc) đất đá được ti ến hành b ằng các lu ồng riêng bi ệt nối ti ếp nhau. Quá trình xúc bao g ồm: cắt (làm vỡ) và dịch chuyển đá đã bị cắt theo bề mặt của bộ phận công tác của thiết bị xúc bốc (gàu xúc, l ưỡi xúc,…). Hình dáng ti ết diện ngang của luồng xúc và các kích thước thực tế của nó phụ thuộc vào sơ đồ xúc, kiểu và cấu trúc của đất đá.

ệu quả xúc phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá và loại máy xúc đem dùng, các Hi thông số công ngh ệ của gương. Các y ếu tố đó ph ải phù h ợp với đặc tính c ơ lý c ủa đất đá được khai thác tr ước hết là mức độ khó xúc c ủa đất đá, nó được xác định bằng lực cản xúc đất đá.

3,0

2,0

(cid:215)

3,0 g

(

)

' =P x

ddd c k

Mức độ khó xúc c ủa đất đá trong kh ối được xác định theo công th ức th ực nghi ệm sau:

Trong đó:

, ddd k c

l- hệ số làm y ếu cấu trúc c ủa đất đá trong kh ối theo h ướng xúc; - ứng suất nén, ứng suất cắt, ứng suất kéo của mẫu đá, KG/cm2; g - khối lượng riêng của đá, kg/dm3.

xP , tất cả đất đá được chia làm 10 lo ại và 30 c ấp theo mức độ khó

ị số của

Theo tr xúc của đất đá trong khối.

4. Mức độ khó xúc của đất đá đã được phá vỡ

022

'' =P x

10 (

Ø Œ º

ø A ) œ 9 ß

ỉ tiêu m ức độ khó xúc c ủa đất đá phá v ỡ được xác định theo công th ức th ực Ch nghiệm sau:

1,0+

Trong đó:

tbd

d c

g -mật độ của đất đá, kg/dm3; cd - ứng suất cắt của mẫu đá, kG/cm2

A = với dtb- kích thước trung bình của cục đá trong đống, cm;

xP , đất đá được chia thành 10 loại.

Theo tr ị số của

- Theo nguyên tắc tác dụng: ụng theo chu kỳ gồm máy xúc một gầu, máy xúc lật, máy cạp đất, xe

ụng liên tục gồm máy xúc kiểu rôto, kiểu xích. - Theo chức năng – công dụng: ốc và chất gồm các loại máy xúc. VII.2. CÁC PHƯƠNG TIỆN DÙNG ĐỂ XÚC BỐC VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 1. Phân loại: + Máy xúc tác d ủi đất… + Máy xúc tác d + Máy b + Máy xúc b ốc và vận tải gồm máy cạp đất, máy ủi đất, máy xúc lật

2. Các phương tiện dùng để xúc bốc và điều kiện áp dụng:

ốc đất đá mềm (Px‘ ≤ 4) và đất đá được làm tơi bằng cơ giới với (Px‘‘ ≤ 3);

ảng cách vận tải hiệu quả với L ≤ 2-3km; ược điểm: làm việc theo mùa; gi ảm năng suất khi tăng khoảng cách vận tải , khi

ụng: trên các mỏ vật liệu xây dựng, mỏ sa khoáng, làm công tác phụ trợ.

ốc đất đá trong nguyên khối với (Px‘ ≤ 6) và đất đá làm tơi (Px‘‘ ≤ 5) ảng cách vận chuyển 100 – 200m

ược điểm:kích thước đá hạn chế d<120cm ụng: làm công tác ph ụ trợ, xúc bốc cho mỏ sa khoáng, vlxd và v ỉa có cấu tạo

a) Máy cạp đất: Sử dụng hầu hết là máy cạp đất chạy bằng bánh lốp - Xúc b - Kho - Nh d >40cm và khi đất đá ngậm nước10-15%. - Áp d b) Máy ủi đất: gồm có bánh lốp và bánh xích (dùng nhiều) - Xúc b - Kho - Nh - Áp d phức tạp. c) Máy xúc lật: gồm có di chuyển bằng bánh lốp và bánh xích.

đất đá trong nguyên khối ((Px‘ ≤ 6) và đất đá được phá vỡ (Px‘‘ ≤ 7); ảng cách vận tải hợp lý 80 – 700m. ụng: khai thác mỏ vật liệu xây dựng, quặng kim loại màu.

ốc đất đá trong nguyên khối (Px‘ ≤ 8) và đất đá được phá vỡ (Px‘‘ ≤ 10) Ưu điểm: lực xúc lơn (3-5kG/cm2); dung tích gầu lớn 0,25-100m3; bộ phân công tác

ược điểm: điều ki ện làm vi ệc gián đoạn, th ời gian xúc ch ỉ đến 20-30% chu k ỳ

ụng: điều kiện làm việc bất kỳ

đất đá trong nguyên khối với (Px‘ ≤ 6) và đất đá được làm tơi với (Px‘‘ ≤ 8) ụng: xúc đất đá đổ vào khoảng trống đã khai thác, đắp đống, đào hào, xúc đất

đất đá trong nguyên khối (Px‘ ≤ 6-7) Ưu điểm: năng suất cao; chi ều cao t ầng lớn; tác d ụng liên tục; không có t ải tr ọng

ược điểm: cơ cấu định hướng và xích hao mòn nhanh, lực xúc nhỏ.

đất đá trong khối với (Px‘ ≤ 12-14) Ưu điểm: năng suất cao; lực xúc lớn (đến 10-24kG/cm2) ược điểm: giao động lực lớn của cần rôto ở máy xúc cỡ lớn, khó bảo vệ bộ phận

- Xúc - Kho - Áp d d) Máy xúc tay gầu: - Xúc b - bền; - Nh xúc. - Áp d e) Máy xúc gầu treo: - Xúc - Áp d đá dưới nước. f) Máy xúc nhiều gầu kiểu xích: - Xúc - động khi dỡ tải vào phương tiện vận tải. - Nh g) Máy xúc nhiều gầu kiểu roto: - Xúc - - Nh công tác và băng tải khi xúc đất đá ẩm dính kết. VII.3. XÚC ĐẤT ĐÁ BẰNG MÁY CẠP

1. Các thông số công nghệ của máy cạp

Hình 7.2. Máy cạp đất

- Theo cơ cấu di chuyển:

+ Bánh lốp: trong quá trình làm vi ệc xúc từng lớp đất đá mỏng, vận chuyển và dỡ nó vào bãi thải hoặc kho chứa, đôi khi chất vào phương tiện vận tải.

+ Máy kéo chạy bánh xích: vì tốc độ chậm nên chỉ dùng để kéo xe cạp đất với khoảng

cách tương đối ngắn, khi đường xấu và địa hình phức tạp.

- Theo dung tích gầu xúc: + Xe cạp đất cỡ nhỏ có E < 5m3; + Xe cạp đất cỡ vừa có E = 6 – 15m3; + Xe cạp đất cỡ lớn có E = 15 -40m3.

- Theo hệ thống truyền động:

+ Xe cạp đất có hệ thống truyền động bằng thuỷ lực;

+ Xe cạp đất có hệ thống truyền động cơ thuỷ lực;

+ Xe cạp đất có hệ thống truyền động bằng điện;

- Theo cơ cấu dỡ hàng: Dỡ hàng cưỡng bức, bán cưỡng bức hay tự do.

ỡ hàng cưỡng bức: đất đá bị đẩy ra kh ỏi gàu xúc do thành sau di chuy ển về phía

+ D trước.

+ Dỡ hàng bán cưỡng bức: đất đá bị đẩy ra kh ỏi gàu xúc do m ở đáy gàu kết hợp với dịch chuyển thành sau về phía trước.

+ Dỡ hàng tự do: đất đá bị đẩy ra khỏi gàu do lật quay về phía trước hoặc phía sau.

- Theo việc chất đá vào gàu:

+ Cào trực tiếp vào gàu xúc

+ Qua êlêvatơ.

- Xe cạp đất phối hợp làm việc với máy kéo:

+ Xe cạp đất hai trục phối hợp với máy kéo chạy xích;

+ Xe cạp đất hai trục phối hợp với máy kéo chạy bánh lốp;

+ Xe cạp đất một trục tự hành.

2. Sơ đồ làm việc của máy cạp

ỳ làm vi ệc của xe c ạp đất sẽ cắt đất đá theo t ừng lớp mỏng với chiều - Trong chu k dày t:

+ Trong đất đá mềm và đất đá chứa cát thì t = 20 – 30cm,

+ Trong đất đá đặc sít và đất đá phá vỡ thì t = 10 – 15cm.

- Mức độ xúc đầy gàu phụ thuộc vào độ ẩm của đất đá.

+ Khi xúc cát rời không thể xúc được đầy gàu.

+ Khi xúc đất đá có chứa cát và sét ở độ ẩm tự nhiên thì có thể xúc đầy có ngọn.

+ Khi tăng tiếp độ ẩm của đất đá chứa sét sẽ làm giảm mạnh khả năng chịu tải của nó, khi độ ẩm > 24- 27% thì không th ể dùng xe cạp đất để khai thác đất sét pha nếu không tháo khô nó.

- Khi s ử dụng máy kéo - đẩy trong quá trình xúc đất đá đặc sít và đất đá được phá vỡ bằng xe cạp đất công su ất lớn với lưỡi cắt bình th ường sẽ cho hệ số xúc đầy gàu tăng 10 – 12%, thậm chí tới 30%, thời gian chất đầy gàu giảm 30 – 50%. Một máy đẩy có thể phục vụ cho 2 đến 4 xe cạp đất.

- G ương xúc của xe cạp đất:

+ Gương phẳng ngang, việc bóc đất đá được tiến hành theo các lớp ngang

+ Gương dốc dọc tầng, gương bên hông: Các ki ểu gương này thì bóc đất đá theo lớp xiên. Khi bóc theo l ớp xiên, thời gian xúc đầy gàu giảm 20 – 30% do t ăng được chiều dày t và chiều rộng luồng xúc. Chiều dài của gương xiên thường lấy bằng bội số của quãng đường xúc đầy và phụ thuộc vào chiều cao tầng h, góc nghiêng của gương. Góc nghiêng của gương không vượt quá 6 – 80 đối với đất đá chứa cát-sét và 10-120 với đất đá đặc xít. Độ dốc hợp lý theo điều kiện chất đầy từ 5 - 6 0. Đôi khi dùng g ương dốc với hành trình đi lên 5% để tăng hệ số xúc đầy khi khai thác đất đá rời.

đầy gàu, xe cạp đất sẽ vận chuyển đất đá đến bãi thải hay kho ch ứa, dỡ - Sau khi xúc hàng thành từng lớp.

Chi ều rộng giải khấu của xe cạp đất đối với gương bên hông b ằng chiều rộng của 1 giải cạp BC, chiều rộng của giải xới BX, chiều rộng giải xe cạp đất không tải và có tải chạy T, chiều rộng rãnh thoát nước K.

A = BC + BX + T + K ,m

Chi ều rộng giải cạp:

BC = n(bc+ bt) , m

Trong đó:

n- số luồng cạp,(thường = 2 – 4);

bc- chiều rộng giải đất đá bị lượt cạp cắt, m (thường bằng chiều rộng của gàu); bt- chiều rộng của đỉnh đất có chiều cao t gi ữa các luồng cạp kề nhau, (thường = 0,5 -1,5m).

đất đá đặc sít và cứng vừa bằng gương bên hông và s ử dụng xe cạp đất Khi khai thác cỡ lớn, chi ều rộng giải kh ấu có th ể đạt tới 50m và h ơn. Gi ải kh ấu rộng được sử dụng khi dùng gương phẳng ngang. Khi khai thác m ỏ sa khoáng, chi ều rộng giải khấu lấy bằng chiều rộng hay chi ều dài khu v ực khai thác. Chi ều rộng giải kh ấu với gương dốc dọc tầng A = t hay A = nt , (n- số lần cạp, t – chiều dày của lớp cạp, m).

Để đảm bảo cho xe cạp đất chạy với vận tốc không nhỏ hơn 15km/h khi lên d ốc trong hướng có tải, độ dốc không vượt quá 10 – 12%. Bán kính vòng c ủa xe cạp đất R ‡ (2,5 ‚ 3)RC với RC- bán kính quay vòng nh ỏ nhất của xe cạp đất,m). Độ dốc trên đoạn đường cong cần phải giảm khoảng 2 lần so với đoạn đường thẳng.

Đường cho xe c ạp đất phải thường xuyên dọn sạch, nện chặt và ph ải làm bằng phẳng. Xe cạp dỡ tải theo lớp ngang hoặc lớp xiên, chiều dày mỗi lớp từ 0,2 – 0,3 đến 2 -3 m. Dỡ đá trên khu vực dốc (10 – 12%) v ới chiều dày l ớp dỡ lớn nhất, vận tốc của xe nh ỏ nh ất cho

phép rút ngắn thời gian dỡ, tránh tình trạng dùng xe ủi đất để gạt đá xuống sườn dốc và đảm bảo độ ổn định của bãi thải.

3. Năng suất của máy cạp đất

ăng su ất của xe c ạp đất ph ụ thu ộc dung tích g ầu (thùng xe), th ời gian ch ất và d ỡ N hàng, khoảng cách vận chuyển, vận tốc của xe, tính ch ất cơ lý của đất đá, trình độ sử dụng máy, sơ đồ chuyển động (vì nó xác định khoảng cách vận tải, số lần quay xe và leo d ốc của xe).

3600

N ăng suất kỹ thuật của xe cạp đất tính theo công thức:

KT c

, m3/h; QKT =

Trong đó:

E- dung tích thùng xe, m

Kxd- hệ số xúc đầy gàu;

Kr- hệ số nở rời của đất đá trong gàu;

Tc- thời gian chu kỳ làm việc của xe cạp đất, sec.

Tc = tx + tc + tk + td + tm , sec

tn 11

tn 22

L v

= , sec;

Trong đó:

tx, tc, tk, td, tm- thời gian xúc đầy thùng xe cạp đất, thời gian xe cạp đất chạy có tải và không tải, thời gian dùng cho thao tác dỡ và san đất, thời gian trao đổi thông tin, sec;

n1- số lần chuyển tốc độ;

t1- thời gian 1 lần chuyển tốc độ, sec;

n2- số lần quay của xe cạp đất trong 1 chu kỳ công tác;

t2- thời gian 1 lần quay xe cạp đất, sec;

ks- hệ số chú ý đến thời gian san đất đá sau khi dỡ.

VII.4. XÚC ĐẤT ĐÁ BẰNG MÁY ỦI

Máy ủi được sử dụng trên mỏ lộ thiên để hoàn thành các công việc sau đây :

- Khai thác đất đá theo t ừng lớp mỏng có độ bền nén đên 40 Mpa (f = 4) và d ịch chuy ển

chúng với khoảng cách đên 100‚150m ;

- Gạt đất đá nổ mìn, đánh đống đất đá nổ mìn hay làm tơi bằng cơ giới ;

- Dọn vách vỉa khoáng sản, san mặt bằng, san bãi thải ;

- Làm nền đường ôtô, đường săt, dọn đường, đào hào ;

- Dùng để kéo máy xới hay máy cạp cỡ lớn ;

- Làm các công việc phụ trợ khác.

Chu k ỳ làm vi ệc của máy ủi gồm : cắt đất đá theo lớp ngang hoặc theo lớp xiên, góp thành đống trước bàn gạt, vận chuyển và dỡ đá. ở chế độ làm việc máy ủi có thể vượt độ dốc

15‚18%, xuống dốc 45%, gạt chéo góc đến 20%.

1. Phân loại máy ủi

Hình 7.3. Các thông số làm việc của máy ủi

Lg- chiều rộng bàn ủi ; Hmg- chiều cao máy ủi ; hg- chiều cao bàn ủi ;

Lmg- chiều dài dài ủi ; hx- chiều sâu cắt của bàn ủi ; x- độ nghiêng bàn ủi.

- Theo công suất:

+ Lo ại cực mạnh ‡300 CV;

+ Loại mạnh 150‚300 CV;

+ Loại trung bình 100 ‚150 CV;

+ Loại yếu có công suất £ 100 CV.

- Theo cơ cấu của bộ phận di chuyển:

+ Bánh xích: dùng

để khai thác và v ận chuy ển đất đá mềm, đất đá nổ mìn, san bãi thải, đào hào trên sườn núi, tiến hành công tác trong điều kiện đất yếu, dọn sạch vách vỉa và nền tầng khi khai thác bằng máy xúc cỡ lớn, dọn mô chân tầng khi khai thác bằng sức nước, làm động cơ kéo xe cạp đất, máy xới dất, san nền đường,...

+ Bánh l ốp: dùng để khai thác và v ận chuyển đất đá mềm với khoảng cách lớn, dọn

sạch, san đường và vận chuyển hàng mỏ,…

2. Các thông số công nghệ của máy ủi

- G ương xúc c ủa xe ủi đất: th ường là g ương ph ẳng và g ương bên hông, đôi khi là

gương dốc dọc tầng.

- Chu k ỳ làm việc của xe ủi đất:

+ Cắt đất đá theo lớp ngang hoặc lớp xiên

+ Góp đá thành đống trước bàn gạt

+ Vận chuyển và dỡ đá.

- Hình d ạng cắt đất đá: Để sử dụng toàn bộ lực kéo của xe ủi đất trong th ời gian cắt đất đá hợp lý giảm dần lực cản.

+ Hình chi ếc nêm: áp dụng cho đất đá cứng.

+ Hình răng lược: khi khai thác đất đá đặc sít

+ Cắt từng băng: cắt đất đá chứa cát và gắn kết nhẹ

a) b)

e) f)

Hình 7.4. Sơ đồ xúc đất đá và vận chuyển của máy ủi

Sơ đồ xúc hình nêm (a), xén (b) và phẳng (c), (e) sơ đồ máy ủi làm việc xuống dốc lên dốc (f)

- Khi bóc

đất đá rời và mềm, chiều rộng luồng xúc B l ấy bằng chiều dài bàn g ạt LG. Khi tăng mức độ khó xúc c ủa đất đá, chi ều rộng của lu ồng xúc ph ải gi ảm còn chi ều dài luồng xúc phải tăng lên.

- Khi bóc đất đá nổ mìn, kích thước trung bình của cục đá phải < 120 cm.

(

- Kh ối lượng đất đá chứa trước bàn gạt tính theo công thức:

mL G

btgL gd

1 2

V = ,m

Trong đó:

B GL

- tỷ số giữa phần bàn gạt áp vào đống đá B với toàn bộ chiều rộng bàn m =

gạt LG ;

b - góc dốc đống đá trước bàn gạt.

Lgd- khoảng cách góp đá;

Khi khai thác đất đá cứng nổ mìn, năng suất của xe ủi giảm 1,5 ‚ 2 lần so với khi khai thác đất đá mềm do tăng thời gian bóc đá nổ mìn và gi ảm khối lượng đá trước bàn gạt. Để giảm mất mát đá trong quá trình v ận chuyển nên cho xe ủi gạt nhiều lần theo một vệt, chiều rộng mỗi vệt từ 3 ‚ 3,5m; chiều sâu mỗi vệt từ 0,6 ‚ 0,7m và tạo nên các tr ụ đá ở 2 mép có chiều rộng 0,7 ‚ 1m để ngăn không cho đá lăn ra ngoài. Trong đất đá mềm nên cho máy ủi làm việc sóng đôi, khi đó năng suất xe ủi tăng 30 ‚ 50 %.

Khi kho ảng cách vận chuyển vượt quá 50m thì nên cho máy ủi gạt đống trung gian. Thời gian chu k ỳ của xe ủi khi đó tăng nhưng năng suất xe ủi tăng 30 ‚ 40% do gi ảm mất mát đá và góp đá tốt.

3. Sơ đồ làm việc của máy ủi

Sơ đồ chuyển động của xe ủi có thể là con thoi hoặc quay vòng. Sơ đồ quay vòng hợp

lý khi khoảng cách vận chuyển > 50m.

4. Năng suất của máy ủi đất

Năng suất khi khai thác.

3600 KT c

; m 3/h Qu kt =

Trong

đó: V- khối lượng đất đá thực tế trước bàn gạt, m3;

Kd- hệ số thay đổi năng suất khi thay đổi độ dốc mặt gạt và kho ảng cách vận chuyển;

Tc- thời gian chu kỳ vận chuyển của xe ủi, sec;

Kr- hệ số nở rời của đất đá trước bàn gạt.

Trị số Kd

Lên dốc Khoảng cách vận chuyển,m Phẳng ngang, 0% Xuống dốc 10% Xuống dốc 20% 10%

15 1 1,8 2,5 0,6

30 0,6 1,1 1,6 0,37

60 0,3 0,6 0,9 0,18

100 0,2 0,36 0,55 0,12

Th ời gian chu kỳ làm việc của xe ủi:

L V

L ct V ct

; sec, Tc = tgd + tct + tkt + tm =

Trong đó:

tgd – thời gian góp đá trước bàn gạt, sec;

tct và tkt- thời gian chạy có tải và không tải, sec;

tm- thời gian dành cho các thao tác phụ trợ, = 7 ‚ 10 sec;

Lgd – khoảng cách góp đá trước bàn gạt, m;

Lct, , Lkt – khoảng cách vận chuyển có tải và không tải, m;

Vgd, Vct, Vkt- vận tốc trung bình lúc góp đá, lúc ch ạy có t ải và vận tốc trung bình lúc chạy không tải, m/sec.

3600

aBL

(

)

Năng suất khi san gạt.

2/h;

L V

(cid:230) (cid:231)(cid:231) Ł

(cid:246) (cid:247)(cid:247) ł

, m Qu sg =

Trong đó:

LS – chiều dài giải san gạt, m ;

B - chiều rộng giải san gạt sau 1 lần gạt, m;

a – chiều rộng của lớp đá chồng lên nhau sau 1 lần gạt, m;

n- số lần gạt theo 1 vệt,

VS – vận tốc trung bình khi san gạt, m/sec;

tq- thời gian quay xe khi gạt xong 1 luồng, t = 8 ‚ 12 sec.

VII.5. XÚC ĐẤT ĐÁ BẰNG MÁY BỐC

Máy chất tải có tính cơ động cao, kích th ước nhỏ, giá rẻ, dễ phối hợp với các thiết bị vận tải khác, được sử dụng làm thiết bị xúc bốc ở những mỏ có đất đá mềm, bở rời và cứng vừa (px£ 6 ‚ 7) và đặc biệt thuận lợi khi khoảng cách vận tải nhỏ = 80 ‚ 700 m. Máy chất tải sử dụng có hiệu quả ở những mỏ khai thác vật liệu xây dựng, ở mỏ có chiều dày lớp đất phủ không lớn, sử dụng bãi thải trong.

1.Đặc tính công nghệ của máy bốc

Hình 7.5. Máy bốc

- Máy chất tải có 2 loại: chạy bánh lốp và chạy bằng xích.

+ Bánh lốp: có tính linh ho ạt cao, tốc độ chuyển động lớn (40km/h), nh ưng lực xúc nhỏ.

+ Bánh xích: có kh ả năng vượt độ dốc lớn, dễ dàng vượt qua chướng ngại vật, có lực xúc lớn, nhưng kém linh hoạt và chạy chậm hơn.

- Gàu xúc :

+ Dỡ hàng về phía trước

+ Dỡ hàng về phía sau

+ Dỡ hàng qua sườn về một phía hay hai phía.

- Khả năng quay của gầu khi dỡ :

+ Không quay

+ Quay một phần

+ Quay toàn bộ.

(cid:222)Trước đây chủ yếu sử dụng loại chạy bằng xích dỡ hàng về phía sau, ngày nay ph ổ biến sử dụng loại chạy bằng lốp, không quay và dỡ hàng về phía trước.

- Truyền động cho máy chất tải:

+ Điêzen

+ Điêzen- điện

+ Diêzen - thuỷ lực.

- Theo công suất máy chất tải:

+ Máy chất tải cỡ nhỏ (<100CV),

+ Máy chất tải cỡ vừa(100-200CV)

+ Máy chất tải cỡ lớn (200-700CV)

+ Máy chất tải cỡ cực lớn (>700CV).

- Các cơ cấu điều khiển làm việc:

+ Bằng cáp

+ Bằng thủy lực.

- Lực xúc của máy chất tải được tạo ra nhờ:

+ Hệ thống thủy lực

+ Lực đẩy của các cơ cấu di chuyển.

- Lực tựa lớn nhất do máy chất tải có thể tạo ra bằng:

Pt P£ k = j.Gm,T

Trong đó:

Pk- Lực kéo lớn nhất của máy, T;

j- Hệ số bám dính gi ữa bánh xích (ho ặc lốp) với đất đá nền tầng, với máy

G- trọng lượng bám dính của máy chất tải, T;

chạy xích, j = 0,65 ‚ 0,7 và máy chạy bánh lốp j = 0,5 ‚ 0,6.

- Đặc điểm của máy chất tải:

+ Bộ ph ận công tác có th ể thay th ế dễ dàng b ằng: các g ầu xúc có dung tích khác

nhau, bộ ph ận để xúc ng ược, gầu xúc ngo ạm, bằng bàn gạt, máy x ới, cần cẩu... th ời gian thay thế mỗi lần từ 40 ‚ 60 phút.

+ So với máy xúc, khối lượng kim loại tính cho 1 m3 dung tích nhỏ hơn 4 ‚ 7 lần.

+ Khi dỡ hàng có th ể điều chỉnh chiều cao và góc d ỡ hợp lí nên gi ảm được tác động

va đập của đất đá vào thùng xe.

+ Do tính cơ động cao nên có thể phục vụ đồng thời một số gương xúc, kho chứa, khu vực nằm gần nhau..., di chuyển nhanh chóng trước và sau khi nổ mìn.

+ Có khả năng xúc chọn lọc, dọn sạch vách vỉa, nạo vét trụ vỉa, giảm tổn thất và làm

nghèo quặng.

Ưu nhược điểm của máy bốc • Ưu điểm:

- Giá thành thiết bị không đắt - Cơ động, dễ phối hợp với thiết bị vận tải, có thể vận tải trên cung độ ngắn. ả năng leo dốc lơn, áp lực tác dụng lên nền nhỏ hơn so với máy xúc

- Kh Nhược điểm:

Lực xúc nhỏ, cỡ đá phải nhỏ và đều, chu kỳ xúc lâu hơn so với máy xúc Lực xúc nhỏ, lực xúc lớn nhất do máy tạo ra Pt £ Pk = yGd

- - Trong đó: P K: lực kéo lớn nhất của máy; Gd: trọng lơng bám dính của máy

y hệ số bám dính của lốp xe với nền đường (y = 0,5 -0,6) bánh lốp; (y = 0,65 -0,7) bánh xích

2.Quá trình xúc của máy bốc

• •

• Máy bốc dùng để xúc đất đá mềm hay đất đá nguyên kh ối đã được làm tơi vụn, quá trình bóc đất đá nhờ lực tựa, lực quay và lực nâng của gầu. Quá trình xúc có th ể thực hiện theo các phơng thức sau: xúc tách riêng, xúc phối hợp, xúc theo lớp. Gương của máy bốc có thể là gương xúc bên hông, gương dọc tầng, gương bề mặt. Sau khi xúc đầy gầu máy bốc sẽ lùi xa gương để dỡ tải vào thùng xe hoặc chạy thẳng tới bunke chứa hàng 3.Năng suất của máy bốc

Năng xuất kỹ thuật của máy chất tải :

3600 T c

, m3/h Qx=

Trong đó: Ev- dung tích làm việc của gàu xúc, m3.

KP . d . K g

, m3 Ev=

Trong đó:

P-t ải trọng định mức của máy chất tải, tấn ;

Kd và Kr- hệ số xúc đầy gàu và hệ số nở rời của đất đá; dg -khối lượng riêng của đất đá, T/m3;

Tc-thời gian chu kỳ xúc,s.

ị Kd và Kr của máy chất tải trong điều kiện làm tải việc thuận lợi kích thước lớn

Giá tr nhất của cục đá d £ 35cm, phụ thuộc mức độ khó xúc của đất đá Px:

Px Kr Kd

4-4,5 1,30-1,35 1,2-1,25

5-5,5 1,25-1,30 1,15-1,2

6-6,5 1,20-1,25 1,10-1,15

ăng kích th ước trung bình c ủa các cục đá lên dtb= 25 ‚ 30cm thì Kxd = 0,9 ‚ 1 và Khi t dtb= 40 ‚ 45cm thì Kxđ= 0,6 ‚ 0,7, đồng thời hệ số nở rời của đất đá tăng lên.

Ở các máy ch ất tải bánh l ốp hi ện đại, các thao tác ph ụ (nâng, h ạ gàu, thay đổi tốc độ,..) được điều khiển đồng thời với thao tác chính, do vậy thời gian chu kỳ xúc của máy là:

L2 v

Tc = tx + tc + tk + td = td + + td ,s

Trong đó:

tx,td-thời gian xúc và dỡ tải, s;

tc,tk-thời gian chạy có tải và không có tải, s;

L-khoảng cách vận chuyển đất đá,m;

v-tốc độ chạy trung bình , m/s.

Thời gian xúc đầy có thể tính gần đúng theo công thức;

P x P xt

,s Tx= txt.

Trong đó:

txt-thời gian xúc đầy theo hộ chiếu, s;

Px và P xt-mức độ khó xúc th ực tế và theo h ộ chi ếu của đất đá, tuỳ theo dung tích gàu xúc.

E,m3: 2 - 3 4 - 6 7,5 - 12,5 15 - 20

10 - 12 10 - 12 10 - 12 10 - 12 Txt,s :

4,9 - 5,1 5,2 - 5,4 5,5 - 5,7 5,8 - 6,0 Pxt:

Khi xúc bóc bằng máy chất tải và khoảng cách dỡ tải không vượt quá 20-25m thì t ốc độ chuyển động trung bình của máy chất tải là 1,0 - 1,8m/s.

Khi máy ch ất tải làm vi ệc với chức năng vận tải và ch ạy trên đường ôtô của mỏ thì có th ể đạt xấp xỉ tốc độ định mức của ôtô trong điều kiện tương đương.

Thời gian dỡ tải của gàu xúc có thể lấy bằng td= 3-4s.

VII.6. Xúc bóc bằng máy xúc một gầu

Máy xúc m ột gàu được phân thành hai lo ại máy xúc tay gàu và máy xúc gàu treo.

Máy xúc tay gàu g ồm có máy xúc tay gàu cáp và máy xúc thu ỷ lực. Chúng có th ể lắp gàu thuận, gàu ngược, dùng năng lượng điện hay dầu diezel, di chuyển bằng bánh xích bay bánh lốp.

ột gàu (tuỳ từng loại) có thể tiến hành xúc ch ất theo các ph ương thức sau

Máy xúc m đây :

- Xúc ở trên chất xuống dưới.

- Xúc ở dưới chất lên trên.

- Xúc ở trên chất lên trên.

- Xúc ở dưới chất xuống dưới.

- Xúc và chất phối hợp.

Gương của máy xúc m ột gàu th ường là g ương bên hông. Khi s ử dụng gương bên hông góc quay của máy xúc không v ượt quá 90 0, phát huy h ết kích thước làm việc của máy xúc, thời gian di chuy ển của máy xúc it. G ương xúc dọc tầng chỉ nên sử dụng trong tr ường hợp xúc chọn lọc từ vách sang tr ụ vì góc quay trung bình c ủa máy xúc t ăng lên 110 0‚1400, phải tiến hành di chuyển máy xúc nhiều do chiều rộng của dải khấu nhỏ, dẫn đến giảm năng suất của máy xúc.

Hình 7.6. Sơ đồ xác định góc quay của máy xúc khi xúc gương bên hông

ột gàu được sử dụng rộng rãi trên các công tr ường xây dựng và trên các Máy xúc m mỏ lộ thiên. Nó được sử dụng để bóc đất, đá mềm, đất đá nổ mìn ho ặc khoáng s ản đổ vào các phương tiện vận tải hoặc chất đống, đổ vào bãi thải, làm công tác thải đá, đào hào,…

1 Xúc bóc bằng máy xúc tay gầu kiểu cáp

Máy xúc tay g ầu kiểu cáp được chia thành : kiểu xây dựng, kiểu mỏ, kiểu bóc đá.

- Máy xúc ki ểu xây dựng có dung tích g ầu 0,5‚2m3, truyền động bằng diezel ho ặc điện, di chuyển bằng bánh xích ho ặc lốp, dùng để xúc đất đá mềm, đá đã phá vỡ với cỡ đá yêu cầu.

Làm việc với các khu vực nhỏ, chất xuống dưới. Chiều cao tầng xúc 6‚8m.

- Máy xúc ki ểu mỏ có dung tích g ầu 2‚20m3, truyền động bằng điện, di chuy ển bằng xích, xúc đất đá mềm, đá đã phá vỡ, chất xuống dưới. Chiều cao tầng xúc 6‚20m.

- Máy xúc tay gàu ki ểu bóc đá có dung tích đến 100m3 và hơn, dùng để chuyển đất đá vào khoảng trống đã khai thác, chất lên trên. Chiều cao tầng làm việc 10‚50m.

ố công nghệ chủ yếu của máy xúc tay gầu là dung tích gầu (E), các thông

Các thông s số làm việc, kích thước gabari, độ dốc vượt được, khối lượng áp lực đè lên đất.

Hình 7.7. Gương và các thông số làm việc của máy xúc tay gầu kiểu cáp

* Các thông số làm việc của máy xúc tay gàu kiểu cáp:

- Bán kính xúc R x- khoảng cách nằm ngang t ừ trục quay của máy xúc đến mép trên của răng gầu khi xúc. Bán kính xúc l ớn nhất Rmax- ứng tay gầu vươn dài nh ất ở vị trí nằm ngang. Bán kình xúc nh ỏ nhất Rmin- ứng vị trí tay gầu thu gọn lại gần xích trên mức đặt máy múc. Bán kính xúc trên mức đặt máy Rxt- bán kính lớn nhất trên mức đặt máy.

ều cao xúc H x- khoảng cách th ẳng đứng tính từ mức đặt máy đến mép trên c ủa

- Chi răng gầu khi xúc. Chiều cao xúc lớn nhất Hmax- ứng vị trí tay gầu vươn cao nhất.

ỡ Rd-khoảng nằm ngang tính t ừ trục quay của máy đến trục gầu khi dỡ.

- Bán kính d Bán kính dỡ lớn nhất Rmax- ứng vị trí tay gàu nằm ngang khi duỗi ra dài nhất.

ều cao dỡ Hd- khoảng cách thẳng đứng tính từ mức máy đứng đến mép dưới của

- Chi đáy gầu khi mỏ. Chiều cao dỡ lớn nhất Hdmax- ứng vị trí tay gầu vươn lên cao nhắt khi dỡ.

* Kích thước gabari của máy xúc tay gầu kiểu cáp :

Bán kính quay phần đuổi của máy Rq, chiều cao máy xúc H k, góc nghiêng của cần a,

tốc độ di chuyển Vmx, độ dốc có thể vượt, khối lượng máy xúc, áp lự đè lên đất.

* Các sơ đồ làm việc của máy xúc tay gầu kiểu cáp :

b) a)

c) d)

Hình 7.8. Các sơ đồ gương xúc của máy xúc tay gầu kiểu cáp

a- luồng xúc dọc tầng ; b) luồng xúc cụt ; c), d) luồng xúc ngang tầng

* Những ưu nhược điểm của máy xú tay gầu kiểu cáp:

- Ưu điểm: Máy xúc có lực xúc lớn 3‚5KG/cm2, các bộ phận công tác có độ bền cao, có khả năng xúc đất đá có độ cứng bất kỳ (nguyên khôi, đất đá đựơc chuẩn bị) Pxt = 8‚10, xúc và đổ trực tiếp vào bãi th ải trong ho ặc phương tiện vận tải, dùng để bóc đá khoáng sản hoặc làm công việc phụ trợ.

- Nhược điểm: Máy xúc làm vi ệc theo chu kỳ, quỹ đạo làm việc của máy xúc cứng do ít bậc tự do, thời gian xúc cao do phải chuẩn bị gương, trọng lượng của máy lớn so với công suất.

2. Xúc bóc bằng máy xúc tay gầu thủy lực

Máy xúc thu ỷ lực có th ể lắp gầu thuận hay g ầu ngược, chạy bằng diezel ho ặc điện. Gương xúc có thể là gương xúc ngang tầng, gương xúc dọc tầng hoặc gương đầu hào, nó có

thể xúc ở trên hoặc ở dưới, chất xuống dưới và chất lên trên hoặc chất phối hợp. Sơ với máy xúc tay gầu kéo cáp máy xúc thuỷ lực có nhiều ưu điểm.

- Bậc tự do cơ cấu làm việc của máy xúc lớn, cho phép gầu xúc thực hiện quỹ đạo xúc

bất kỳ.

- V ới cùng dung tích, khối lượng của máy xúc thuỷ lực nhỏ hơn máy xúc tay gầu kiểu

cáp 1,8‚2,2 lần, do đó làm giảm thời gian chu kỳ xúc.

- Máy xúc thu ỷ lực có thể tạo ra một cách chính xác lực xúc cần thiết ở độ cao bất kỳ của gương. Do đó, năng suất của máy xúc thuỷ lực cao hơn so với máy xúc tay gầu kéo cáp.

- Máy xúc thu ỷ lực có tính cơ động cao, áp lực lên nền đất nhỏ.

- Máy xúc thu ỷ lực có khả năng xúc sâu dưới mức máy đứng với độ sâu khá lớn, đảm bảo máy xúc làm vi ệc hi ệu qu ả trong điều ki ện địa ch ất ph ức tạp hay khai thác ch ọn lọc. Chiều cao xúc chọn lọc của máy xúc thuỷ lực lớn hơn máy xúc tay gầu.

ảm bán kính xúc nh ỏ nh ất và t ăng bán kinh xúc trên m ức đặt máy do đó tăng

- Gi được chiều rộng dải khấu, giảm số lần di chuyển máy, cho phép dọn sạch mặt tầng.

ỷ lực có khả năng tháo lắp và thay th ế các bộ phận làm vi ệc khác nhau

- Máy xúc thu như lắp gầu thuận, gầu ngược, gầu ngoạm, cần cẩu, búa đập, …

a) b)

Hình 7.9. Các thông số làm việc của máy xúc thuỷ lực

a) Máy xúc thuỷ lực gầu ngược ; b) Máy xúc thuỷ lực gầu thuận

A- chiều cao xúc lớn nhất; B- Chiều cao dỡ lớn nhất; C- Chiều sâu xúc lớn nhất; D- bán kính xúc lớn nh ất; E- bán kính xúc l ớn nh ất tại mức máy đứng; G- bán kính d ỡ lớn nh ất; F- khoảng cách gi ữa hai mép r ăng gầu tại mức đứng máy khi g ầu vươn ra dài nh ất và thu l ại gần xích.

Hình 7.10. Các sơ đồ gương xúc của máy xúc thuỷ lực

a- Sơ đồ xúc ở trên và ch ất vào ôtô ở mức dưới và mức máy đứng; b) Sơ đồ xúc ở dưới và chất vào ôtô ở mức dưới và mức máy đứng; c) Sơ đồ xúc ở trên và d ưới, chất vào ôtô ở mức dưới và mức máy đứng hoặc ở phía trên.

3. Năng suất của máy xúc một gầu

Năng suất của máy xúc m ột gầu là kh ối lượng mỏ mà máy xúc xúc được trong một

đơn vị thời gian.

* Năng suất hộ chiếu (lý thuy ết) của máy xúc tay g ầu: được quy định từ các đặc điểm sau: Chiều cao của gương xúc bằng chiều cao trục tựa tay gàu H t = 0,7‚0,75Hxmax, góc quay của máy xúc bằng 900, máy xúc dỡ tải vào bãi thải.

Tiến hành xúc liên t ục (không tính th ời gian di chuy ển máy); đất đá có mức độ khó xúc bằng mức độ khó xúc theo h ộ chi ếu cho t ừng lo ại máy. Các thao tác được ph ối hợp nhiều nhất và nói tiếp tốt nhất.

Năng suất lý thuyết của máy xúc tay gầu tính theo đất đá rời:

3600 chT

E , m3/h Qh = nh.E =

trong đó : n- số lần dỡ tải trong một giờ; Tch- thời gian chu kỳ xúc theo hộ chiếu, s.

* Năng suất kỹ thuật của máy xúc: là năng suất xúc bóc l ớn nhất có th ể trong một gi ờ khi máy xúc làm việc liên tục trong điều kiện cụ thể về kỹ thuật mỏ, mức độ khó xúc của đất đá, hình dạng và kích thước của phương tiện vận tải và các thông số của gương xúc.

K K

3600 T c

, m3/h Qkt =

trong đó : Kr- Hệ số nở rời của đất đá; Kd- Hệ số xúc đầy gầu; Kcn- Hệ số ảnh hưởng

của công nghệ xúc; Tc- thời gian chu kỳ xúc, s; E- Dung tích gàu xúc, m3.

* Mối quan hệ giữa năng xuất kĩ thuật với năng suất thực tế là :

Qtt = Qkt.hd Kt Kg , m3/h

d: Là hệ số để kể đến mức độ khó xúc thực tế của đất đá trong gương; Kt - hệ số để kể đến tổn thất đất đá khi xúc; K g- hệ số để kể đến sự sai khác trong các thông s ố thực tế của gương xúc với tính toán và trình độ tay nghề của công nhân vận hành.

trong đó: h

Quá trình xúc bóc c ủa máy xúc tay gàu bao g ồm ba thao tác chính: xúc đất đá (với thời gian tx), quay gàu từ gương tới vị trí dỡ hàng và quay ng ược trở lại (tq) và dỡ hàng (t d). Do vậy thời gian chu kì xúc c ủa máy khi ph ối hợp đồng thời các thao tác ph ụ (hạ gàu khi xúc và khi dỡ, co duỗi tay gàu, điều khiển cơ cấu mở đáy gàu,...) cùng với các thao tác chính là:

Tc= tx + tq + td ,s

Khi xác định năng suất làm vi ệc của máy xúc theo ca, tháng, quí, n ăm thì ngo ại các thông số là s ố gi ờ làm vi ệc trong ca, s ố ca làm vi ệc trong ngày, s ố ngày làm vi ệc trong năm,....còn phải quan tâm tới mức độ sử dụng thời gian

th , m3/ca

Qca = Qtt.T.

Trong đó: T- thời gian làm việc trong ca, h;

th - hệ số sử dụng thời gian của máy xúc. th để kể đến thời gian tiêu hao cho việc ngừng máy bắt buộc, cũng như thời gian ng ừng do thi ếu phương tiện vận tải, do ch ưa chuẩn bị được gương hay tránh nổ mìn.

Hệ số sử dụng thời gian trong ca làm vi ệc của máy xúc

Khi máy xúc tay g ầu phối hợp làm vi ệc với thiết bị vận tải không liên tục thì hệ số

th =0,4 ‚ 0,5 và chỉ ít trường hợp là đạt đựơc 0,6 ‚ 0,7.

sử dụng thời gian thường chỉ đạt

VII.7. Xúc bóc bằng máy xúc nhiều gầu

1. Xúc bốc bằng máy xúc nhiều gàu khung xích

Máy xúc nhi ều gàu khung xích là thi ết bị xúc bóc có c ơ cấu công tác ho ạt động liên tục, có năng suất cao, ho ạt động có hi ệu quả trong đất đá mềm, bở rời như sét, cát, cát pha, thổ nhưỡng…

a- Cấu tạo:

Bộ phận công tác của máy xúc nhiều gàu bao gồm khung định hướng, một đầu khung định hướng được cố định vào thân máy nh ờ hệ thống khớp quay và góc nghiêng c ủa khung có thể thay đổi được nhờ các cáp treo.

b- Phân loại máy xúc nhiều gàu khung xích:

- Theo cấu tạo của bộ phận công tác máy xúc nhi ều gàu khung xích được chia thành:

xúc liên tục, xúc- cào và xúc - phay cắt.

- Theo ph ương pháp xúc: xúc ngang (khi chuy ển động, bộ phận công tác vuông góc với hướng di chuyển của máy xúc) và xúc d ọc (khi chuyển động của bộ phận công tác trùng hướng với hướng di chuyển của máy xúc ).

- Theo phương thức di chuyển: di chuyển trên ray, di chuy ển bằng xích và di chuy ển

theo kiểu bước.

- Theo dạng năng lượng sử dụng: điện, điện- điêzen và điêzen.

Máy xúc nhi ều gàu ki ểu xúc-cào có hai xích, xích dài có g ắn các r ăng cào dùng để tách đất đá ra khỏi nguyên khối và xích ngắn có gắn các gàu dùng để thu gom và vận chuyển đất đá ra khỏi gương xúc.

Sử dụng phổ biến các mỏ lộ thiên là loại máy xúc nhiều gàu khung xích, xúc liên t ục, chạy trên ray (lo ại máy xúc c ỡ trung bình và l ớn) ho ặc di chuy ển bằng xích (máy xúc c ỡ nhỏ).

Ngoài ra người ta còn phân loại máy xúc nhiều gàu khung xích theo:

- Phương pháp xúc: chỉ xúc trên hoặc dưới, vừa xúc trên vừa xúc dưới.

- Theo kh ả năng quay của khung định hướng: không quay, quay h ạn chế và quay toàn

phần.

- Theo khả năng dỡ tải: dỡ theo cửa tháo, dỡ bên cạnh.

- Theo kết cấu khung định hướng: khung cứng hay khung có khớp nối.

Khi làm việc với gương trên mức máy đứng thì sẽ giảm được chi phí năng lượng cho việc nâng t ải và c ắt đất đá, tăng được số lần có th ể dỡ tải trong một đơn vị thời gian. Khi khai thác đất đá chứa sét đặc sít máy xúc làm vi ệc với gương dưới mức máy đứng thì năng suất cao hơn.

Loại máy xúc khung c ứng (không quay) xúc ở trên hay xúc ở dưới th ường chỉ xúc theo gương dọc, còn lo ại máy xúc có khung quay th ường xúc theo gương ngang và th ường xúc ở trên hay xúc ở dưới.

Hình 7.11. Sơ đồ máy xúc nhiều gầu kiểu xích

c- Gương của máy xúc nhiều gầu khung xích:

Máy xúc nhi ều gầu khung xích làm vi ệc với 2 lo ại gương cơ bản là gương dọc tầng

và ngang tầng (gương bên hông)

Gương dọc tầng đặc trưng cho các máy xúc di chuy ển trên ray đã được khấu theo từng lớp song song (một lớp hay nhiều lớp) hoặc tam giác theo d ạng rẽ quạt khi xích gầu chuyển động trên gương với vận tốc V x và máy xúc chuyển động trên ray với vận tốc Vm .

a) b) c)

Hình 7.12. Sơ đồ bóc đất đá bằng máy xúc nhiều gầu kiểu xích

a- gương khai thác luồng song song đơn; b- gương khai thác các luồng song song nhiều lớp;

c- gương khai thác luông tam giác.

Chiều rộng lớp khấu do một gầu xúc tạo nên (hình 4-8) là:

b = t/ sina, m

Khi xúc đất đá chứa cát, để đạt được năng suất cao nhất và sự mài mòn cúa các chi tiết chủ yếu của máy nh ư bộ truyền động, khung định hướng, xích, gàu… là nh ỏ nhất người ta thường cắt theo lớp song song và có chi ều dài không đổi bằng cách đặt khung định hướng nghiêng một góc cố định với mặt phẳng nằm ngang trong suốt quá trình khấu.

Khấu theo lớp đơn song song được áp dụng khi khung định hướng không có đoạn nối nằm ngang. Khi có đoạn nối ngang thì chi ều rộng dải kh ấu bằng chi ều dài đoan nối nằm ngang.

Khấu theo lớp hình tam giác d ạng rẽ quạt được áp dụng với bất kỳ khung có kết cấu kiểu nào b ằng cách h ạ khung k ết cấu từ vị trí n ằm ngang nghiêng d ần tới góc b ằng góc nghiêng sườn tầng cho phép. Mô chân t ầng để lại trong quá trình kh ấu được san phẳng bằng đoạn nối nằm ngang. Khi kh ấu theo lớp cắt hình tam giác thì chi ều dài và chi ều dày của lớp luôn thay đổi trong quá trình h ạ thấp khung nên không t ận dụng hết dung tích gàu nên d ẫn đến làm giảm năng suất của máy xúc, tải trọng tác động lên bộ phận dẫn động cũng như lên các chi tiết cơ khí của các bộ phận công tác luôn bị thay đổi,

Gương xúc ngang t ầng là g ương xúc điển hình c ủa máy xúc nhi ều gàu ki ểu quay được, di chuy ển bằng ray và di chuy ển bằng bước. Tại mỗi vị trí máy đứng, máy xúc v ừa quay khung vừa xúc theo nhi ều lớp song song hình l ưỡi liềm hoặc tam giác hình r ẻ quạt với gương trên hoặc dưới mức máy đứng.

d- Năng suất của máy xúc nhiều gàu khung xích:

n.E

* Năng suất hộ chiếu của máy xúc theo đất đá rời được tính theo biểu thức:

Q = hc

, m3/h

h =

3600 V. T

trong đó: E- dung tích gầu xúc, m3; nh- số dỡ gầu theo hộ chiếu:

với Vxh- vận tốc chuyển động tính toán c ủa xích gầu, m/s; T- th ời gian xúc c ủa máy

xúc, h.

* Năng suất kỹ thuật:

Qkt = Qhc.Kx.K, m/h

đó: Kx- hệ số xúc; K- h ệ số chú ý đến ảnh hưởng của đất đá phải xúc và ch ất

trong lượng gương xúc.

Khai thác b ằng máy xúc nhi ều gàu khung xích được áp d ụng cho m ột số mỏ sét nguyên liệu xi măng Việt nam có điều kiện địa hình bằng phẳng như Kiên Giang, Hà Tiên, Thăng Long… ưu điểm của công ngh ệ này là n ăng suất lao động cao, ch ất lượng sét khai thác ổn định, có điều kiện tự động hoá và điều khiển từ xa, ít gây ô nhi ễm môi trường. Với sản lượng nhà máy xi măng 1,8 ‚ 2,4 triệu tấn/năm có thể sử dụng loại máy xúc cỡ nhỏ, công suất 150 ‚ 250 t/h.

Bảng đặc tính kỹ thuật của máy xúc nhiều gầu kiểu xích PSZ- 125L

của CHLB Đức sử dụng ở một số mỏ sét nước ta

Bảng

Thông số Đơn vị TT Giá trị

220/250 t/h Năng suất (trung bình/lớn nhất) 1

m Chiều dài khung định hướng 2 33,8

m/s Tốc độ chuyển động của xích 3 0,57

kw Công suất trục truyền động 4 2 x 30

cái Số bánh di chuyển 5 16

mm Đường kính bánh xe 6 500

t Trọng lượng máy 7 202

t Tải trọng đặt trên mỗi bánh 8 12

kg/cm2 Áp lực lên nền cho phép 9 1,9

m/phút Tốc độ di chuyển của máy trên ray 10 1,2 ‚ 6,9

mm Khoảng cách giữa 2 ray 11 3500

m3 Dung tích gàu xúc 12 0,125

% Khả năng xúc đầy gàu 13 70

cái Số gàu lắp trên xích 14 72

mm Khoảng cách giữa các gàu 15 1170

mm Chiều dài băng chuyển tải 16 2,4

m/s Chiều rộng băng chuyển tải 17 800

m Tốc độ chuyển dộng của băng chuyển tải 18 0,5

Khẩu độ hoạt động của máy 19 m 680,8

2. Xúc bốc bằng máy xúc nhiều gàu kiểu rôto

a- Cấu tạo:

Máy xúc rôto có b ộ phận công tác là bánh rôto có g ắn gầu xúc, các g ầu xúc dung tích

từ 40‚4000 lít, đường kính của bánh rôto 2,5‚1,8 m.

b- Phân loại máy xúc nhiều gàu rôto:

Các ki ểu máy xúc rôto khác nhau bởi những dấu hiệu công nghệ khác nhau:

- Theo năng suất tính theo đá rời:

+ Lo ại nhỏ: Q kt £ 630 m3/h;

+ Lo ại trung bình: Qkt £ 630‚2500 m3/h;

+ Lo ại lớn: Q kt £ 2500‚5000 m3/h;

+ Lo ại cực lớn: Qkt ‡ 5000 m3/h;

- Theo lực xúc:

+ L ực xúc bình thường 4,5‚7 KG/cm2;

+ L ực xúc lớn 8,5‚14 KG/cm2.

- Theo phương pháp xúc:

ở trên khi chi ều sâu xúc ở dưới không hơn 0,5 đường kính rôto; xúc ở trên và ở

Xúc dưới.

- Theo phương chuyển rôto trên gương:

Cần di động và cần không di động (di chuyển cần và chuyển máy xúc).

- Theo kiểu di chuyển:

Di chuy ển bằng xích, bằng bước nhảy-ray; di chuyển trên ray và ray – xích.

- Theo cơ cấu dỡ:

Máy có công xôn d ỡ và cầu nối.

Hình 7.13. Sơ đồ máy xúc nhiều gầu kiểu rôto

800 x 15 2.1

BWE Sch Rs

ần lớn máy xúc rôto xúc ở trên. Chi ều cao và chi ều sâu xúc ph ụ thuộc vào chi ều

Ph dài cần rôto và góc nghiêng của băng tải (thường bằng 18‚200).

c- Gương của máy xúc nhiều gầu rôto:

Gương của máy xúc rôto có th ể là gương dốc dọc tầng hay gương bên hông. G ương dốc dọc tầng ch ỉ được áp d ụng trong m ột số tr ường hợp đặc bi ệt đối với lo ại máy xúc di chuyển trên ray hay khi xúc ch ọn lọc. Gương bên hông là g ương điển hình đối với máy xúc roto di chuy ển bằng bánh xích ho ặc ray – nh ảy bước. Lúc đó cần rôto ph ải quay liên t ục trong mặt phẳng ngang và quay từng lúc theo mặt phẳng thẳng đứng.

đất đá có th ể ti ến hành theo l ớp ngang hay l ớp đứng; lớp đứng một

Quá trình xúc hàng, lớp đứng nhiều hàng, lớp ngang và phối hợp

a) Sơ đồ gương xúccảu máy xúc nhiều gầu rôto

b) c) d) e)

Hình 7.14. Sơ đồ gương xúc máy xúc nhiều gầu rôto

a- sơ đồ gương xúc; b- luồng đứng một hàng; c- luồng đứng nhiều hàng; d- luồng ngang;

e- phối hợp luồng đứng và ngang. 1,2,.. thứ tự bóc các luồng.

Trong đất đá mềm ổn định nên xúc bằng các lớp thẳng đứng nhiều hàng, đặc biệt đối với máy xúc cỡ lớn. Xúc phối hợp có hiệu quả đối với đất đá kém ổn định (khi cần phải tạo nên sườn tầng thoải), khi kh ả năng chịu tải của đất đá không đủ, khi cần giảm cỡ đá và khi xúc chọn lọc các lớp mỏng.

d- Năng suất của máy xúc nhiều gàu rôto:

* Năng suất hộ chiếu của máy xúc theo đất đá rời được tính theo biểu thức:

Q = hc

V'.h.t.60 q

, m3/h

trong đó: t- chiều dầy lớp khấu, m; h’- chiều cao lớp khấu: h’ = D, m; D- đường kính

của rôto, m; Vq- tốc độ quay của rôto, m/phút.

* Năng suất kỹ thuật:

Qkt = Qhc.Kx.K, m/h

Trong đó: Kx- hệ số xúc; K- h ệ số chú ý đến ảnh hưởng của đất đá phải xúc và ch ất lượng gương xúc.

CHƯƠNG VIII

CÔNG TÁC VẬN TẢI TRÊN MỎ LỘ THIÊN

VIII.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC VẬN TẢI 1. Đặc điểm của công tác vận tải trên mỏ lộ thiên

- N ội dung của công tác vận tải trên mỏ lộ thiên là vận chuyển đất đá bóc và khoáng sản từ gương công tác t ới các tr ạm tiếp nhận và vận chuyển các lo ại vật liệu, phương tiện dùng để khai thác từ các kho bãi về gương tầng khai thác.

- Hàng c ơ bản: đất đá bóc và khoáng sản.

- Hàng phụ: vật liệu nổ, vật liệu làm đường, phương tiện nổ, các chi tiết máy, vật liệu

bôi trơn,… Để vận chuyển hàng phụ người ta dùng các phương tiện chuyên dùng.

- Đặc điểm của công tác vận tải trên mỏ lộ thiên:

+ Khối lượng hàng vận tải lớn, hàng chủ yếu của mỏ chỉ có hướng vận tải;

+ Mật độ vận tải cao, khoảng cách vận tải tương đối ngắn;

+ Tải tr ọng tác d ụng lên m ặt đường lớn, mật độ vận tải cao, c ỡ hạt vật li ệu vận chuyển không đồng đều;

+ Địa điểm nhận tải và dỡ tải thường xuyên thay đổi, có mối quan hệ chặt chẽ giữa các khâu công ngh ệ khác với khâu vận tải, có gi ờ chết công ngh ệ lớn trong chu kỳ vận tải, đường trên mỏ và trên bãi th ải thường xuyên di chuy ển, chi phí vận tải lớn (thường > 40%, cá biệt có khi tới 65 ‚ 70%).

2. Yêu cầu cơ bản của công tác vận tải trên MLT

Từ những đặc điểm trên mà công tác vận tải trên mỏ lộ thiên có những yêu cầu sau:

- Kho ảng cách vận tải, đặc biệt đối với đất đá bóc, cần phải nhỏ nhất nếu có th ể. Cố

gắng tạo nên đường vận tải cố định.

- Trên m ột mỏ chỉ nên sử dụng ít hình th ức vận tải, ít ki ểu phương tiện vận tải để dễ thay thế, tổ chức, sửa chữa và quản lý dơn giản.

- Dung tích và độ bền của phương tiện vận tải phải phù hợp với công suất của thiết bị

xúc bốc và phương tiện dỡ hàng cũng như tính chất cơ lý của đất đá.

- Hình th ức vận tải được chọn phải chắc chắn, có độ tin cậy cao trong công tác, có giờ chết của thiết bị chính là ít nhất và có khả năng vận tải liên tục.

- Hình th ức vận tải được chọn phải an toàn và chi phí khai thác là nhỏ nhất.

VIII.2. MỨC ĐỘ KHÓ VẬN TẢI CỦA ĐẤT ĐÁ

- Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác vận tải:

+ Mật độ, độ bền và c ỡ đá được vận chuy ển có ảnh hưởng ch ủ yếu đến vi ệc ch ọn phương tiện vận tải, mức độ sử dụng dung tích hình học của thùng vận tải và độ mòn của nó.

+ Hàm lượng thành ph ần sét và độ ẩm của đất đá làm khó kh ăn khi d ỡ hàng do s ự dính bám của chúng vào b ề mặt làm vi ệc của thiết bị vận tải. Mức độ dính bám, vi ệc chọn phương ti ện ng ăn ng ừa ho ặc làm s ạch đất đá dính bám, ho ặc gi ảm dung tích th ực tế của thùng xe phụ thuộc vào thời gian vận tải và nhiệt độ của không khí.

- Trong nh ững điều kiện nói trên, m ức độ khó vận tải của đất đá được xác định theo

6,0

WnBC

=P V

Ad tb

công thức thực nghiệm sau:

đó g - mật độ của đất đá trong mẫu, kg/dm3; dtb- kích thước trung bình của cục Trong đá trong thùng vận chguyển, m; A = 1 + 0,01 d c với d c- ứng suất cắt của mẫu đá, KG/cm2; W- độ ẩm của đất đá vận chuyển, n- hàm lượng sét trong đá; B = 1 + lg(T-1) với T- thời gian vận tải của đất đá,h; C = 1 – 0,25t v ới t - nhi ệt độ không khí, 0 0C ( ch ỉ tính khi nhi ệt độ < 00).

VP người ta chia đất đá ra làm 5 lo ại khác nhau theo

Căn cứ vào giá tr ị cụ thể của

mức độ khó vận tải.

VP < 2;

ại I: đất đá rất dễ vận tải có Lo

Lo ại II: đất đá dễ vận chuyển có 2< VP £4;

Lo ại III: đất đá khó vận chuyển vừa 4< VP £6;

Lo ại IV: đất đá khó vận chuyển 6< VP £8;

Lo ại V: đất đá rất khó vận chuyển 8< VP £10.

VP > 10 là đất đá ngoại hạng, không xét tới ở đây.

Đất đá có

Căn cứ vào mức độ khó vận tải của đất đá người ta lựa chọn kiều loại phương tiện và hình thức vận tải cho phù hợp.

VIII.3. CÁC PHƯƠNG TIỆN VẬN TẢI VÀ ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG

1. Vận tải bằng đường sắt

Hình th

ức vận tải bằng đường sắt áp dụng có hi ệu quả với các mỏ có sản lượng vừa và lớn (10 – 100 trT/năm), chiều sâu mỏ < 200m và khoảng cách vận tải > 3km với mọi loại đất đá có mức độ khó xúc khác nhau.

Ưu điểm: Có khả năng hoàn thành nhiệm vụ vận tải với bất kỳ sản lượng nào của mỏ với khoảng cách vận tải bất kỳ do năng lực thông qua l ớn, có kh ả năng tự động hoá điều khiển tầu chạy và các thao tác v ận tải khác, làm vi ệc tin cậy trong điều kiện khí hậu và địa chất mỏ bất kỳ; cho phép gi ảm được số nhân viên ph ục vụ do sử dụng toa xe có t ải trọng lớn; chi phí sửa chữa, bảo quản và khấu hao đầu tầu, toa xe không lớn do nó bền và có th ời hạn phục vụ lớn (20 ‚25năm); chi phí vận chuyển thấp tính cho 1 t ấn/km (thấp hơn so với vận tải ô tô hay băng tải từ 4 ‚ 6 lần).

Nhược điểm: Yêu cầu kh ắt khe về bình đồ và tr ắc đồ dọc, chiều dài tuy ến công tác của tầng phải lớn (> 300m); bán kính vòng lớn (>100m); độ dốc đường nhỏ (< 0,25%), khối lượng hào dốc lớn, tăng khối lượng và thời gian xây dựng cơ bản, tăng vốn đầu tư; việc đưa tầu đến nhận tải ở gương rất phức tạp, tính cơ động thấp; làm gi ảm năng suất của máy xúc khi đào hào và khi khai thác chọn lọc, công nghệ khai thác phức tạp.

2. Vận tải bằng ô tô

Sử dụng có hi ệu quả trên các m ỏ có công su ất vừa và nh ỏ hay trên các m ỏ có công suất lớn khi kết hợp với các hình th ức vận tải khác; ch ỉ tiêu khó v ận tải £ 8, kho ảng cách vận tải < 5km. Sử dụng có hiệu quả khi xây dựng mỏ với công suất bất kỳ, khi khai thác các vỉa phức tạp, kích thước mỏ nhỏ, địa hình phức tạp.

Ưu điểm: Tính cơ động cao, các ô tô công tác độc lập với nhau làm đơn giản hoá các sơ đồ chuyển động của xe, yếu cầu không khắt khe về bình đồ và trắc đồ dọc (bán kính vòng 15 ‚ 25m, độ dốc 8 ‚ 10%) cho phép rút ngắn được quãng đường vận tải 2 ‚3 lần so với khi vận tải đường sắt, giảm bớt được khối lượng xây dựng mỏ từ 20 ‚ 25%; năng suất máy xúc tăng 20 ‚ 25% so với khi vận tải bằng đường sắt; chi phí th ải đá thấp; tốc độ xuống sâu và dịch chuyển ngang của tuyến công tác lớn

Nhược điểm: Chỉ có hiệu quả kinh tế khi khoảng cách vận tải nhỏ (dưới 3km với ô tô tải trọng < 27 tấn và 4 ‚5km với ô tô có tải trọng 45 ‚ 50 tấn); cần nhiều xe và thợ lái, tiêu phí nhiều nhiên liệu và vật liệu bôi trơn; hao mìn nhanh khi đường không tốt hay khi đường có độ dốc lớn; giá máy đắt; chi phí bảo quản và sửa chữa lớn, săm lốp hư hỏng nhanh; chịu ảnh hưởng trực tiếp của điều kiện khí hậu và tình trạng đường sá.

3. Vận tải băng tải

Sử dụng có hiệu quả khi vận tải đất đá mềm và đất đá đã phá vỡ tới cỡ nhỏ, sản lượng

mỏ từ 20 ‚ 30 triệu T/năm. và hơn, khoảng cách vận tải dưới 3 km.

Ưu điểm: Có kh ả năng vận tải liên tục và nh ịp nhàng, cho phép nâng cao n ăng suất của thiết bị xúc bốc ( 25 ‚ 30% so với vận tải đường sắt); giảm được khối lượng đường vận tải; gi ảm kho ảng cách v ận tải do kh ắc ph ục được độ dốc lớn (18 0‚200 đối với băng tải thường và 30 ‚ 600 đối với băng tải đặc biệt); tốc độ xuống sâu lớn, số nhân viên phục vụ ít; cải thiện và nâng cao được điều kiện lao động; có điều kiện để tự động hoá và điều khiển tập trung; năng suất thiết bị cao; đơn giản trong xây lắp, di chuyển và tổ chức sưả chữa

Nhược điểm: Làm tăng giờ chết của thiết bị khi vận tải đất đá ẩm và chứa sét do hiện tượng dính băng, băng mau hỏng (12‚18 tháng) khi vận tải đất đá có tính mài mòn cao; giá băng đắt; kích thước cục đá vận chuyển không vượt quá 25 ‚ 35% chiều rộng của băng (150 ‚ 200mm đối với băng hẹp và 300 ‚ 400mm đối với băng rộng; không cho phép áp d ụng vạn tải băng tải khi khai thác chọn lọc hoặc khi khai thác các vỉa có hình dáng phức tạp.

4. Vận tải liên hợp

Là sự phối hợp các hình th ức vận tải trên để khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm của từng hình thức. Sự hối hợp đó có thể là ô tô kết hợp đường sắt; ô tô + trục tải; ô tô + vận tải sức nước; ô tô + vận tải trọng lực,.. Ở các mỏ sâu, khai thác đá cứng thì vận tải trên các tầng đến trạm tập trung trên b ờ mỏ thường là ô tô còn trên b ờ mỏ thường là đường sắt,

băng tải hoặc trục tải. Vận tải ô tô, đường sắt khi chuy ển tải khối lượng mỏ ở trong mỏ có hiệu quả trên các tầng dưới với chiều sâu 120 ‚ 150m đối với các mỏ có sản lượng lớn, còn trên các tầng trên thì vận tải đường sắt. Sự phối hợp giữa ô tô với trục tải được áp dụng trên các mỏ sâu hơn 150m, kích thước bình đồ hạn chế, khi khai thác các v ỉa dốc đứng trong đất đá ổn định,…

VIII.4. VẬN TẢI BẰNG Ô TÔ

1. Đặc tính công nghệ của đường ô tô

* Phân loại đường ôtô:

Trên mỏ lộ thiên thường có 2 loại đường ôtô: đường mỏ và đường dân dụng.Đường mỏ dùng để vận chuy ển đất đá, khoáng s ản có ích và các v ật tư kỹ thu ật của mỏ. Đường dân dụng để chuyên chở các hàng hoá dân dụng và các hàng hoá khác.

Đường mỏ bao gồm:

- Mạng đường chính trên mặt bằng mỏ.

- Đường ở hào cơ bản và các hào nối cố định.

- Đường ở tầng công tác và ở bãi thải.

Theo kết cấu bề mặt, đường mỏ được phân chia thành rải nhựa (hoặc bê tông) và đường cấp phối. Theo th ời gian tồn tại, đường mỏ được phân thành đường cố định và đường tạm thời. Đường cố định có th ời gian ph ục vụ lâu dài, còn đường tạm thời thường dịch chuyển theo chu kỳ cùng với sự dịch chuyển của tuyến công tác.

Đường cố định của mỏ theo điều kiện kỹ thuật được phân loại như sau:

Bảng .

Cấp đường Các chỉ tiêu II III I

Vận tốc tính toán trên khu vực thẳng, Km/h 40 30 50

25 20 30 Vận tốc tính toán trên đoạn đổi hướng, Km/h

25 Mức chịu tải, triệu tấn/năm < 3 25‚3

* Các thông số cơ bản của đường ôtô:

Đường ôtô được cấu tạo như sau: hai bên đường phải có rãnh thoát n ước, nếu là ở sườn núi thì phía trên ph ải xây dựng các mương thoát nước để ngăn nước mặt và đất đá trôi làm xói lở mặt đường.

Ở phần xe ch ạy, mặt đường phải chịu tải trọng lớn, gây ra do xe chuy ển động, do vậy cần phủ một lớp áo đường có độ bền cần thiết. Chiều rộng của phần này phụ thuộc vào kích thước của xe, tốc độ xe chạy và số lượng vệt xe chạy.

Hình 8.1. Sơ đồ xác định chiều rộng phần xe chạy

Chiều rộng phần xe chạy khi một làn xe chạy:

B = a + 2.y, m

Chiều rộng phần xe chạy khi đường hai chiều :

B = 2(a + y) + x, m

trong đó: x = 0,5 + 0,005V với V- tốc độ xe chạy, km/h ; a- chiều rộng ôtô, m.

Chi ều rộng tạm thời ở tầng công tác và bãi th ải xác định theo kích th ước ôtô, tương ứng với kích th ước các lo ại xe có t ải tr ọng từ 27 ‚ 75tấn là 10,5 ‚ 13,5m và có t ải tr ọng là 65 ‚ 120tấn là 10,5 ‚ 15,5m.

Ở các đoạn đường cong có bán kính nh ỏ hơn 200m thì cần phải siêu cao lưng với độ dốc ngang của mặt đường là in= 2 ‚ 6% và mở rộng bụng đường. Kích th ước phần mở rộng phụ thuộc vào bán kính cong của đường và tốc độ xe chạy .

ỏ nhất của đoạn đường cong xác định theo điều kiện đảm bảo tốc độ xe

Bán kính nh chạy cần thiết (V):

127

V .( –y

)i n

, m R=

trong đó: y -hệ số bám dính của bánh xe với mặt đường, (khi mặt đường ẩm thì y =

0,16); in-độ dốc ngang của mặt đường,% (in=0 ‚ 6%). ưq

Hình 8.2. Sơ đồ xác định các thành phần đoạn cong của tuyến đường a- góc đổi hướng của tuyến đường, R- bán kính cong của đoạn đổi hướng; TD- tiếp đầu của đoạn cong; P - điểm phân của đoạn cong; TC- tiếp cuối của đoạn cong.

2. Trao đổi ô tô ở gương và bãi thải

2.1. Trao đổi ô tô ở gương

Khi nh ận tải ôtô ph ải đứng bên c ạnh ho ặc đằng sau máy xúc, g ầu xúc không được quay qua ca bin xe. Trong khi ch ờ đợi chất hàng, ôtô ph ải nằm ngoài ph ạm vi bán kính tác dụng của gầu xúc.

l ầng, nhóm ượn vòng và nhóm quay đảo chi

ương pháp chuy ển ôtô vào nh ận tải ở máy xúc, chia thành 3 nhóm s ơ đồ: Theo ph ều. t nhóm thông ố lượng ô tô đồng thời vào vị trí nh ận tải, chia thành 2 nhóm: s ơ đồ nhận tải Theo s từng chiếc một, sơ đồ nhận tải theo từng cặp.. Sơ đồ thông tầng và sơ đồ lượn vòng, thực tế chỉ có thể nhận tải từng chiếc một. Vào nhận tải từng cặp chỉ hợp lý khi gương cụt hoặc khi gương có giải khấu rộng, đặc biệt khi khai thác chọn lọc với mục đích đảm bảo sự chất hàng liên tục và gi ảm góc quay của máy xúc. S ơ đồ thông tầng và sơ đồ lượn vòng làm tăng góc quay của máy xúc nhưng vấn hợp lý để sử dụng vì nó giảm được thời gian trao đổi xe.

Tuỳ theo lu ồng xúc c ụt hay lu ồng xúc thông t ầng, gương xúc r ộng hay h ẹp mà có những sơ đồ phối hợp giữa máy xúc và ôtô khác nhau, v ị trí nạp ôtô cho máy xúc ph ải sao cho đảm bảo góc quay c ủa máy xúc khi d ỡ tải là nh ỏ nhất để rút ngắn được chu kỳ xúc khi dỡ tải gàu xúc phải vuông góc với thùng xe (chất tải bên cạnh) hoặc trùng vơí trục thùng xe (chất tải đằng sau) và c ần chú ý là gàu xúc không được quay qua nóc bu ồng lái dù là có t ải hay không.

c) b) a)

Hình 8.3. Sơ đồ trao đổi xe ở gương xúc

a- sơ đồ quay lượn vòng; b- sơ đồ quay lượn vòng ở bên trong dải khấu; c- sơ đồ quay đảo chiều

Hình 8.4. Sơ đồ ôtô vào nhận tải theo từng chiếc (a) và từng cặp (b)

2.2. Trao đổi ô tô trên bãi thải

Trao đổi ô tô trên bãi thải thường dùng sơ đồ lượn vòng và sơ đồ rẻ quạt. Đường thải tạm thời phải được mở rộng để đảm bảo cho xe quay đảo chiều khi lùi tới đường thải để dỡ đá.

2.3. Các sơ đồ vận tải của ôtô trong mỏ

Sơ đồ vận tải ôtô trong mỏ phụ thuộc vào hình th ức đường hào và phương pháp mở

vỉa. Trên các mỏ lộ thiên có 3 sơ đồ vận tải ôtô cơ bản:

- Sơ đồ phân nhánh th ẳng áp dụng cho mỏ và không kéo dài, chi ều sâu của mỏ nhỏ

hoặc ở thời kỳ khai thác.

- Sơ đồ zích zắc áp dụng ở mỏ có chiều sâu lớn, hoặc ở những mỏ trên cao có s ườn

dốc lớn.

Sơ đồ xo ắn ốc áp d ụng cho nh ững mỏ có kích th ước 2 chi ều tương đương nhau

hoặc những mỏ trên núi cao và khai thác theo lớp ngang.

Tuỳ theo điều kiện địa hình cụ thể mà trên một mỏ có thể dùng kết hợp nhiều sơ đồ

trên nguyên tắc:

- Khối lượng xây dựng đường sá là nhỏ nhất.

- Cung độ vận tải ngắn nhất, đảm bảo sự hoạt động dễ dàng của ôtô.

- Thời gian phục vụ của đường là lâu nhất.

Hình 8.5. Các sơ đồ vận tải ô tô trên mỏ

a) Sơ đồ phân nhánh, b) Sơ đồ dích dắc, c) Sơ đồ xoắn ốc.

3. Tính toán số ô tô phục vụ cho một máy xúc

Số lượng ôtô cần thiết tính cho một máy xúc xác định theo điều kiện làm việc liên tục

của máy xúc.

T t

N = , chiếc

trong đó: Tch- thời gian chuyến xe, ph; txd- thời gian chất đầy xe ôtô, ph: txd = nx.Tc với nx- số gầu xúc đầy ôtô; Tc- thời gian chu kỳ xúc, ph.

Tuỳ thuộc vào mật độ của đất đá gd, tải trọng của ôtô qo, dung tích thùng xe V o, số gầu

xúc nx mà thời gian chất đầy ôtô txd được tính theo các biểu thức tương ứng:

. T c

g d K

. KV o vo KE .9,0 .

q o V o

‡

thì Nếu , ph

T. c

g d K

K.q rg o .K.E g xd

q o V o

thì , ph Nếu

trong đó: E- dung tích gàu xúc, m 3; Kr- hệ số nở rời của đất đá trong gầu xúc; Kxd- hệ số xúc đầy gầu; 0,9- hệ số chú ý đến sự thay đổi hệ số nở rời của đất đá trong thùng xe ôtô; Kvo- hệ số chú ý đến đất đá đổ đầy thành ng ọn trên ôtô; gd- khối lượng riêng của đá, T/m3; Vô- dung tích thùng xe, m3.

Thời gian xe chạy bằng:

T ct

L V

L ct V ct

Ø .60 Œ º

ø œ ß

, ph

trong đó: Tct, Tkt – th ời gian ch ạy có tải và không t ải, ph; L ct, Lkt – chi ều dài khu v ực đường có cùng điều kiện khi chạy có tải và không tải, km; Vct, Vkt- vận tốc xe chạy có tải và không tải, km/h.

Theo điều kiện năng suất làm việc của máy xúc:

Q.k Q

N = , chiếc

trong đó: Qx- năng suất trung bình của máy xúc trong ngày đêm, T/ca; k- hệ số làm việc

không điều hoà (k=1,1-1,25); Qo- năng suất thực tế của ôtô, T/ca.

Số ôtô đảm bảo phục vụ có hiệu quả cho (m) máy xúc là:

m (cid:229)= i

, chiếc

Số ôtô trong danh sách:

N o t

, chiếc

trong đó: t - hệ số chuẩn bị kỹ thuật.

4. Tính năng suất của ô tô

Năng suất của ôtô ph ụ thuộc vào thời gian nh ận và dỡ tải, thời gian chạy trên đường

và thời gian phụ khác.

T.60

Năng suất thực tế của ôtô là:

, T/ca Qo = qo.kt.ho.

trong đó: qo- tải trọng định mức của ôtô, T; k t- hệ số sử dụng tải trọng ôtô; ho - hệ số sử dụng thời gian của ôtô; T ca- thời gian ca làm vi ệc, Tch- thời gian chu kì c ủa mỗi chuyến xe, ph.

5. Năng lực thông qua và năng lực vận tải của đường mỏ

nV.

- N ăng lực thông qua của đường là số lượng xe ô tô l ớn nhất có thể chạy qua 1 đoạn xác định của đường trong một đơn vị thời gian, nó ph ụ thuộc số làn xe ch ạy, chất lượng và tình trạng phần xe chạy, vận tốc của xe.

1000 S

N = , xe/h ;

đó : V – vận tốc xe chạy tính toán, km/h ; n – s ố làn xe chạy ; K = 0,5 ‚ 0,8 –

Trong hệ số xe chạy không đồng đều ; S – khoảng cách 2 xe kề nhau,m.

S = a + L0 + Vtpx+ Lh , m

a- kho ảng cách cho phép gi ữa 2 xe khi đổ, m ; L0- chiều dài xe, m; t px= 0,5‚1s - thời

gian phản xạ của người thợ lái ; Lh– chiều dài đoạn đường hãm,m.

- N ăng lực vận tải của đường mỏ được xác định bằng kh ối lượng hàng được vận chuyển theo đường trong 1 đơn vị thời gian.

W = NVh , m3/h

Vh – khối lượng hàng thực tế được chuyên chở bằng ôtô, m3.

Chương IX

CÔNG TÁC THẢI ĐÁ TRÊN MỎ LỘ THIÊN

IX.1. Khái niệm chung về công tác thải đá

Tổng hợp các thao tác ti ếp nhận và ch ất xếp đất đá trên một khu vực đặc biệt gọi là

công tác thải đá.

Khu vực tiếp nhận đất đá thải gọi là bãi thải.

1. Phân loại bãi thải

- Theo vị trí bãi thải:

Bãi thải trong: bãi th ải bố trí trong biên gi ới khai thác c ủa mỏ, thường gặp khi khai thác các vỉa nằm ngang hoặc dốc thoải.

Bãi thải ngoài: bãi th ải bố trí ngoài biên gi ới khai thác c ủa mỏ, thường gặp khi khai

thác các vỉa dốc xiên và dốc đứng.

Bãi thải hỗn hợp: bãi th ải bố trí một phần nằm trong, một phần nằm ngoài biên gi ới khai thác mỏ.

- Theo số lượng tầng thải:

Bãi thải một tầng hoặc bãi thải nhiều tầng.

2. Yêu cầu khi chọn bãi thải

- Diện tích bãi thải phải đủ để chứa đất đá thải.

S1 = Khi chỉ có một tầng thải: WK r , m 2 1H

Khi có nhiều tầng thải:

WK n 1 -

, m 2. Sn =

(cid:229) h i

đó: W – kh ối lượng đất đá cần thải, m3; Kr = 1,15 ‚ 1,4 – hệ số nở rời của đất ih - hệ số

Trong đá trên tầng thải; H1 – chiều cao tầng thứ nhất, m ; H i – chiều cao tầng thải thứ i, sử dụng diện tích tầng thải thứ i; n – số tầng thải.

- Bãi thải phải được bố trí gần biên giới mỏ để giảm khoảng cách vận tải.

- Cần phải nghiên c ứu điều ki ện ĐCTV, ĐCCT khu vực bãi th ải để đảm bảo độ ổn định lâu dài của bãi thải.

- Khu vực lựa chọn làm bãi thải phải không có giá trị gì về công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và NCKH.

3. Cơ giới hoá công tác thải đá

ết bị cơ giới phục vụ công tác th ải đá là tầu gạt đá, máy xúc m ột gầu, xe ủi đất, Thi máy xúc nhiều gầu, máy thải đá kiểu côngson, cầu vận tải- thải đá hoặc sức nước.

ệc lựa chọn thiết bị thải đá phải căn cứ vào các y ếu tố địa chất mỏ, điều kiện khí Vi hậu và công nghệ khai thác.

IX.2. PHƯƠNG PHÁP THẢI ĐÁ BẰNG MÁY ỦI KẾT HỢP Ô TÔ

ải đá gồm các công vi ệc sau: ô tô d ỡ đá lên m ặt tầng th ải, đẩy đất đá Quá trình th xuống sườn dốc tầng th ải ho ặc san nó theo b ề mặt, duy trì đường ô tô trên t ầng th ải. Hai công việc sau do máy ủi đảm nhiệm.

ải được bố trí trên địa hình bằng phẳng thì công vi ệc xây dựng bãi thải bao Khi bãi th gồm công tác làm đường ô tô đến bãi thải và tạo tầng thải đầu tiên rộng 70 ‚ 100m; cao 2 ‚ 5m. Bãi th ải được phát tri ển dần đến chiều cao thi ết kế bằng cách th ải theo từng lớp. Việc mở rộng bãi thải đến biên gi ới thiết kế được tiến hành bằng cách dỡ tải xuống sườn dốc bãi thải theo từng giải rộng dần với độ dốc 5 ‚ 7%.

Khi bãi th ải được xây dựng trên sườn núi thì chỉ cần tạo nên một mặt bằng để quay xe ô tô ở dạng hào bán hoàn ch ỉnh, nửa đào nửa đắp. Khi sườn núi dốc đứng có th ể xây dựng các tường chắn bằng bê tông cốt thép, bê tông thường hay xây bằng đá hộc.

ời kỳ thải đá bình th ường có th ể áp dụng các ph ương pháp cơ bản sau đây:

Trong th thải theo chu vi, thải theo bề mặt.

1. Thải theo chu vi

Đất đá thải được ô tô dỡ trực tiếp xuống sườn dốc bãi thải hay gần sườn dốc, sau đó dùng máy ủi đẩy đất đá xuống sườn bãi thải. Phương pháp thải này có kh ối lượng san gạt ít, công tác xây d ựng đường xá cũng không nhi ều. Khối lượng san gạt của máy gạt phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí ô tô dỡ tải đến mép trên của bãi thải.

Kho

ảng cách từ ô tô dỡ tải đến mép trên bãi thải khi thải vào ban ngày với đất nổ mìn từ 1,4 ‚ 4,5m; với đất đá mềm từ 2,5 ‚ 5m. Khi thải vào ban đêm khoảng cách đó phải tăng thêm 40%. Kho ảng 60% đất đá thải còn nằm lại trên mặt bãi thải, sau đó sẽ được xe ủi đẩy xuống sườn dốc bãi thải. Đống đá thải từ ô tô dỡ xuống bãi thải rộng từ 1,2 ‚ 5,0m; cao 0,8 ‚ 1,8m.

Khi n

ền bãi th ải ổn định, đối với đất đá phá v ỡ ng ười ta mu ốn dỡ tr ực ti ếp xu ống sườn dốc. Để đảm bảo an toàn cho ô tô khi dỡ cần đắp một trụ đá ở mép trên của bãi thải cao 0,4 ‚ 0,5m; rộng 1 ‚ 1,5m. Trụ đá bảo vệ này được tạo nên và di dời vị trí theo thời gian và do máy ủi đảm nhiệm.

2. Thải theo bề mặt

Đất đá được dỡ trên toàn b ộ bề mặt của bãi th ải sau đó dùng xe ủi đất san gạt cho bằng phẳng, tiếp theo dỡ lớp khác. Khoảng cách dịch chuyển đá trong trường hợp này từ 5 ‚ 15m. Phương pháp thải này thường được áp dụng để thải đất đá mềm kém ổn định.

Bãi th ải được chia thành nhiều khu vực nhỏ. Chiều dài của một khu vực thải được qui

định bởi điều kiện san bãi thải và ô tô dỡ đá.

- Theo điều kiện san bãi thải:

Qu ¦W

, m ; L g =

Trong đó: Qu – năng suất ca của xe ủi đất, m3/ca ; W 0 – kh ả năng tiếp nhận của bãi thải tính cho một mét dài của nó, m3/m.

3/m

V l0 b

, m W 0 =

với V0- dung tích thùng xe ô tô, m3; l- hệ số mở rộng đống đá khi dỡ theo chiều rộng ô tô; b – chiều rộng thùng xe ô tô.

- Theo điều kiện ôtô dỡ tải không bị cản trở:

t d T C

, m ; L d = N0a

Trong

đó: N0 – số ôtô phục vụ cho một khu vực thải; a – chi ều rộng giải đất mà một ôtô chiếm giữ khi quay d ỡ, m (a = 22 ‚ 30m); td – th ời gian dỡ và th ời gian man ơ của ôtô trên bãi thải,ph ( td = 1 ‚ 2ph); TC – thời gian chu kì của một chuyến xe ô tô, phút.

Trong tính toán s ẽ lấy trị số lớn nhất trong hai trị số Lg và Ld.

Số khu vực thải đá trên bãi thải:

W ca Qn u

N b =

Trong đó: Wca – kh ối lượng đất đá đổ lên bãi th ải trong một ca, m3/ca; nu – số xe ủi làm việc trên bãi thải.

Tổng chiều dài bãi thải:

T tt = K0 Nb Lkv , m ;

Trong đó : K0 – hệ số làm việc đồng thời của các khu vực thải đá, (K0 = 1 ‚ 4); Lkv – chiều dài 1 khu vực thải.

Hình dáng bãi th ải trong bình đồ phụ thuộc vị trí đường ô tô, số khu vực dỡ đá, sơ đồ chuyển động của ô tô trên bãi thải và địa hình mặt đất.

Đường ô tô vào bãi th ải nên bố trí ở trung tâm để rút ngắn quãng đường ô tô ch ạy so với khi bố trí đường bên sườn bãi thải.

Khi s ố lượng tầng thải lớn có thể tăng số đường vào bãi thải để giảm khoảng cách chở đá, tăng vận tốc xe, tránh được hiện tượng các xe va chạm nhau.

Khi th ải đất đá nổ mìn và đất đá lẫn lộn, thường dùng sơ đồ rẻ quạt để giảm quãng

đường xe chạy. Khi thải đất đá mềm nên dùng sơ đồ lượn vòng, xe chạy theo đường tốt.

Chi

ều cao bãi th ải xây dựng ở vùng bằng phẳng bị hạn chế bởi điều kiện ổn định và khoảng cách xe ch ạy hợp lí trên bãi th ải. Khối lượng thải tăng thì chiều cao tầng thải hợp lý cũng tăng. Trong th ực tế, chi ều cao t ầng th ải trong điều ki ện địa hình b ằng ph ẳng không

vượt quá 30 ‚ 40m. Các mỏ trên sườn núi, chiều cao tầng thải phụ thuộc vào độ bền của đất đá thải và nền bãi th ải. Khi th ải đất đá cứng phải nổ mìn trên s ườn dốc, chiều cao tầng thải đạt 100 ‚ 150m.

Bãi th

ải nhiều tầng được áp dụng khi diện tích thải đá bị hạn chế, để giảm bớt khoảng cách vận tải trên bãi th ải, khi hạn chế chiều cao tầng thải theo điều kiện ổn định. Hệ số thải đầy tầng thứ 2 thường không vượt quá 0,5 ‚ 0,7.

Chi ều rộng của mặt tầng thải của bãi th ải nhiều tầng cần phải đảm bảo góc dốc theo điều kiện ổn định, an toàn cho thiết bị thải đá và thiết bị vận tải.

Theo điều kiện an toàn:

B t = Z + B0 + Bd , m ;

Trong đó: Z – chiều rộng vùng bay của cục đá tính từ mép dưới của phân tầng trên (Z = 3 ‚ 25m khi chiều cao tầng thải 4 ‚ 30m) ; B0 – chiều rộng của đường ô tô,m; Bd – chiều rộng mặt bằng dỡ đá,m.

B d = (3‚ 4)Rq ,m ;

R q – bán kính quay của ô tô, m.

Ưu điểm của bãi thải dùng xe ủi đất: tổ chức đơn giản, thời gian xây dựng bãi thải ngắn, tính cơ động cao, chi phí đầu tư cơ bản và chi phí s ản xuất nhỏ, hệ số sử dụng tuyến thải cao.