Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỖ NGỌC TƢỚC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỖ NGỌC TƢỚC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU Ở VIỆT NAM

Ngành: Khai thác mỏ

Mã số: 62.52.06.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS Bùi Xuân Nam

2. TS Nguyễn Phụ Vụ

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết

quả đã trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng 2 năm 2015

Tác giả luận án

Đỗ Ngọc Tước

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

Chương 1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN

CỨU CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN

SÂU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ............................................................................. 5

1.1. Tổng quan hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên ........... 5

1.1.1. Phân loại mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam ..................................................... 7

1.1.2. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên Việt

Nam ......................................................................................................................... 8

1.1.3. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu

nước ngoài ............................................................................................................ 12

1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá

trong và ngoài nước ................................................................................................. 20

1.2.1. Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải

tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam ........................................................................ 20

1.2.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu công nghệ vận tải tại các mỏ lộ

thiên nước ngoài ................................................................................................... 21

1.2.3. Phân tích các kết quả nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá ....... 23

1.3. Kết luận Chương 1 ........................................................................................... 24

Chương 2 ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÁC

CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU

VIỆT NAM ............................................................................................................... 26

2.1. Đặc điểm các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam .................................................. 26

2.1.1. Đặc điểm hình học mỏ ................................................................................ 26

2.1.2. Đặc điểm địa chất công trình ..................................................................... 27

2.1.3. Đặc điểm khí hậu - thủy văn ....................................................................... 28

2.1.4. Đặc điểm công tác đào sâu ......................................................................... 28

2.2. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới công tác vận tải đất đá tại các mỏ than

lộ thiên Việt Nam .................................................................................................... 29

2.2.1. Ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên đến công tác vận tải mỏ ........................... 29

2.2.2. Ảnh hưởng của yếu tố kỹ thuật đến công tác vận tải mỏ ............................ 30

2.2.3. Ảnh hưởng của yếu tố tổ chức tới công tác vận tải .................................... 32

2.3. Nghiên cứu yêu cầu đối với công tác vận tải và đánh giá khả năng sử

dụng các công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam ............. 32

2.3.1. Kế hoạch khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam ........................ 32

2.3.2. Yêu cầu đối với công tác vận tải ................................................................. 33

2.3.3. Đánh giá khả năng sử dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ than lộ

thiên sâu Việt Nam ................................................................................................ 34

2.4. Kết luận Chương 2 ........................................................................................... 39

Chương 3 NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ

VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM ........... 41

3.1. Nghiên cứu xác định kích thước cỡ hạt tối ưu cho các mỏ than lộ thiên

sâu Việt Nam ........................................................................................................... 41

3.2. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải ô tô đơn thuần .............. 46

3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tải trọng tối ưu của ô tô theo dung tích gàu xúc ...... 46

3.2.2. Tốc độ chuyển động của ô tô ...................................................................... 59

3.2.3. Tiêu hao nhiên liệu của ô tô ....................................................................... 59

3.2.4. Nghiên cứu quan hệ chiều rộng ô tô với khối lượng đất đá mở rộng

đường .................................................................................................................... 60

3.3. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải băng tải ........................ 63

3.3.1. Chiều rộng băng tải .................................................................................... 63

3.3.2. Tính toán tốc độ chuyển động của băng tải ................................................ 64

3.3.3. Kích thước cỡ hạt lớn nhất khi vận chuyển bằng băng tải ......................... 65

3.3.4. Lực cản chuyển động .................................................................................. 67

3.4. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải trục tải .......................... 71

3.4.1. Năng suất giờ của trục ................................................................................ 71

3.4.2. Tốc độ vận tải của trục ............................................................................... 72

3.4.3. Thời gian 1 chu kỳ chuyển động của trục ................................................... 72

3.4.4. Tải trọng lựa chọn của trục tải ................................................................... 73

3.4.5. Tốc độ trung bình của trục ......................................................................... 73

3.4.6. Tính trọng lượng 1 m cáp trục .................................................................... 73

3.4.7. Hệ số độ bền của cáp .................................................................................. 73

3.4.8. Công suất cần thiết của động cơ ................................................................ 74

3.5. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải liên hợp ........................ 74

3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn vị trí tầng tập trung trong nhóm tầng ...................... 74

3.5.2. Nghiên cứu xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải .................... 78

3.5.3. Nghiên cứu xác định số tầng tập trung trong đới công tác vận tải liên

hợp ........................................................................................................................ 82

3.6. Kết luận Chương 3 ........................................................................................... 84

Chương 4 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ

HỢP LÝ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM ............................. 86

4.1. Nghiên cứu cơ sở lựa chọn công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ

thiên sâu ở Việt Nam ............................................................................................... 86

4.2. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải ô tô cho các mỏ than lộ thiên

sâu ở Việt Nam ........................................................................................................ 90

4.2.1. Tính toán số lượng ô tô đảm bảo khối lượng mỏ yêu cầu .......................... 90

4.2.2. Khả năng thông qua của đường ô tô .......................................................... 91

4.2.3. Tiêu hao năng lượng khi vận tải ô tô .......................................................... 92

4.2.4. Xác định giá thành vận tải ô tô đơn thuần ................................................. 95

4.3. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải băng tải cho các mỏ than lộ

thiên sâu ở Việt Nam ............................................................................................... 97

4.3.1. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải thường ............................................ 99

4.3.2. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải dốc ................................................ 100

4.3.3. Xác định giá thành vận tải băng tải.......................................................... 102

4.4. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải cho các

mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam ........................................................................... 104

4.4.1. Tiêu hao năng lượngkhi sử dụng công nghệ vận tải bằng trục tải ........... 105

4.4.2. Xác định giá thành vận tải trục tải ........................................................... 107

4.5. Lựa chọn công nghệ vận tải hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt

Nam ....................................................................................................................... 109

4.5.1. Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải theo tiêu chí năng lượng ........... 109

4.5.2. Đánh giá phạm vi sử dụng công nghệ vận tải theo tiêu chí giá thành

vận tải ................................................................................................................. 111

4.5.3. Lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên

sâu Việt Nam theo tiêu chí kinh tế ...................................................................... 114

4.5.4. Lựa chọn công nghệ vận tải khi kể đến yếu tố môi trường ....................... 121

4.5.5. Lựa chọn công nghệ vận tải cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam ... 122

4.6. Tính toán cho mỏ Cao Sơn ............................................................................. 124

4.6.1. Khái quát chung về mỏ Cao Sơn .............................................................. 124

4.6.2. Kế hoạch khai thác và đổ thải mỏ Cao Sơn .............................................. 124

4.7. Kết luận Chương 4 ......................................................................................... 131

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 133

1. Kết luận ............................................................................................................. 133

2. Kiến nghị ........................................................................................................... 134

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .................................... 135

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 137

PHẦN PHỤ LỤC .................................................................................................... 143

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

QH60

Quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2015, xét triển vọng đến 2025 Công nghệ khai thác

CNKT

Hệ thống khai thác

HTKT

Nghiên cứu sinh

NCS

Máy xúc tay gầu

MXTG

Máy xúc thủy lực

MXTL

Cộng đồng các Quốc gia độc lập

SNG

TCVN 5326:2008 Tiêu chuẩn Quốc gia: Kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên

Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam

TKV

Xây dựng cơ bản

XDCB

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Khối lượng mỏ đã thực hiện tại một số mỏ than lộ thiên Việt Nam ............... 6

Bảng 1.2: Một số chỉ tiêu cơ bản của các mỏ than lộ thiên ............................................. 8

Bảng 1.3: Các thông số cơ bản của HTKT tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam ......... 9

Bảng 1.4: Giá thành đơn vị các khâu công nghệ tại các mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả .... 11

Bảng 1.5: Các chỉ tiêu kỹ thuật đồng bộ dây chuyền công nghệ ô tô - băng tải

nghiêng tại một số nước trên thế giới .......................................................... 15

Bảng 1.6: Thông số băng tải dốc tại một số mỏ trên thế giới ........................................ 17

Bảng 2.1: Lượng nước chảy vào mỏ theo trận mưa lớn nhất trong ngày đêm .............. 28

Bảng 2.2: Giá trị hệ số ảnh hưởng đến năng suất thiết bị và chiều sâu khai thác

mỏ ................................................................................................................ 31

Bảng 2.3: Khối lượng mỏ yêu cầu tại một số mỏ lộ thiên theo QH 60.......................... 33

Bảng 2.4: Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải mỏ lộ thiên ..................................... 35

Bảng 3.1: Kích thước cỡ hạt tối ưu theo các loại máy xúc ............................................ 44

Bảng 3.2: Chiều dài bloc xúc tối ưu theo dung tích gàu xúc và chiều cao tầng ............ 51

Bảng 3.3: Dung tích gàu xúc tính toán tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam ............. 52

Bảng 3.4: Tải trọng ô tô tối ưu theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải ................... 56

Bảng 3.5: Tải trọng, số lượng ô tô và năng suất năm của tổ hợp máy xúc - ô tô lựa

chọn theo chiều cao nâng tải tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam .......... 58

Bảng 3.6: Khối lượng đất đá cần bóc thêm khi sử dụng ô tô vận tải và chiều sâu

mỏ ................................................................................................................ 62

Bảng 3.7: Giá trị các hệ số C1 và C2 của băng với 3 con lăn ......................................... 63

Bảng 3.8: Tốc độ băng với khoảng cách giữa các con lăn và góc dốc băng tải ............ 65

Bảng 3.9: Kích thước cỡ hạt lớn nhất theo bề rộng băng và góc nghiêng con lăn ........ 67

Bảng 3.10: Các phương án vận tải trên chiều cao đới công tác ..................................... 79

Bảng 3.11: Mối quan hệ giữa giá trị tầng tập trung tối ưu với chiều cao đới công

tác và khối lượng mỏ ................................................................................... 84

Bảng 4.1: Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu công nghệ vận tải theo tải trọng ô tô ......... 89

Bảng 4.2: Quan hệ giữa tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô theo độ dốc .................... 93

Bảng 4.3: Tính toán các hệ số aq và bq ........................................................................... 94

Bảng 4.4: Các chỉ tiêu KTKT các công nghệ vận tải ................................................... 117

Bảng 4.5: Khối lượng chất thải thành phần khi vận tải ô tô với chiều sâu khai thác .. 122

Bảng 4.6: Công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt nam.... 123

Bảng 4.7: Lịch khai thác mỏ than Cao Sơn ................................................................. 127

Bảng 4.8: Chỉ tiêu phương án chọn công nghệ vận tải đất đá mỏ Cao Sơn ................ 130

Bảng 4.9: Khối lượng phát thải của ô tô theo chiều sâu khai thác mỏ Cao Sơn ......... 131

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Phân bố chi phí trung bình của các khâu công nghệ trong giai đoạn sản

xuất từ năm 2009÷2012 tại mỏ Cọc Sáu ...................................................... 10

Hình 1.2: Phân bố vốn đầu tư cho các khâu công nghệ tại mỏ Cọc Sáu ....................... 10

.............................................. 16

-

thiên ""Muruitau" ......................................................................................... 18

Hình 2.1: Biểu đồ V, P, Lct=f(H) mỏ than Cọc Sáu ....................................................... 26

Hình 2.2: Biểu đồ V, P, Lct=f(H) mỏ than Cao Sơn ....................................................... 27

Hình 2.3: Biểu đồ V, P=f(H) mỏ than Na Dương .......................................................... 27

Hình 2.4: Các vùng sử dụng hình thức vận tải hợp lý trong khai trường ...................... 34

Hình 2.5: Phạm vi sử dụng ô tô và ô tô - băng tải ở mỏ Muruitau ................................ 36

Hình 2.6: Quan hệ giá thành vận tải của các dạng vận tải với chiều sâu mỏ ................. 37

Hình 2.7: Sự phụ thuộc chi phí lao động của các dạng vận tải với chiều sâu mỏ ......... 38

Hình 3.1: Quan hệ giữa kích thước cỡ hạt đất đá nổ mìn trung bình tối ưu và dung

tích gàu xúc của MXTL khi sử dụng máy khoan đường kính dk=250

mm và yêu cầu đập nghiền........................................................................... 45

Hình 3.2: Quan hệ giữa kích thước cỡ hạt đất đá nổ mìn trung bình tối ưu và

dung tích gàu xúc của MXTG khi sử dụng máy khoan đường kính

dk=250 mm và yêu cầu đập nghiền .............................................................. 45

Hình 3.3: Giao diện tính cỡ hạt đất đá trung bình tối ưu khi sử dụng máy khoan

đường kính dk=250 mm và yêu cầu đập nghiền........................................... 45

Hình 3.4: Sự phụ thuộc giá thành đơn vị của máy xúc vào chiều cao tầng với các

loại máy xúc khác nhau................................................................................ 48

Hình 3.5: Quan hệ giữa dung tích gàu xúc với chiều cao tầng và chiều dài bloc

máy xúc hợp lý ............................................................................................. 52

Hình 3.6: Quan hệ giữa đơn giá ca máy hoạt động với tải trọng ô tô ............................ 54

Hình 3.7: Quan hệ giữa đơn giá ô tô với tải trọng ô tô .................................................. 55

Hình 3.8: Quan hệ giữa tải trọng ô tô theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải ......... 57

Hình 3.9: Định mức nhiên liệu của ô tô tải trọng q=91 tấn phụ thuộc cung độ và

chiều cao nâng tải......................................................................................... 60

Hình 3.10: Quan hệ giữa góc dốc bờ mỏ và bề rộng đường ô tô ................................... 60

Hình 3.11: Mối quan hệ giữa khối lượng đất bóc thêm theo từng loại ô tô ................... 62

Hình 3.12: Sơ đồ tính toán các thông số của băng tải với 3 con lăn .............................. 66

Hình 3.13: Quan hệ giữa kích thước cỡ hạt lớn nhất trên băng theo bề rộng băng

và góc nghiêng sườn con lăn ........................................................................ 67

Hình 3.14: Phân bố lực cản chuyển động của băng tải dốc với hệ thống nén ............... 67

Hình 3.15: Sơ đồ làm việc của hệ thống trục tải nâng ô tô ............................................ 72

Hình 3.16: Sơ đồ phân bố tầng tập trung trong nhóm tầng ............................................ 75

Hình 3.17: Sơ đồ xác định cung độ vận tải trung bình trong mỏ ................................... 75

Hình 3.18: Sơ đồ khối xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải ....................... 81

Hình 4.1: Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu công nghệ vận tải theo tải trọng ô tô ......... 88

Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ vận tải ô tô đơn thuần ......................................................... 90

Hình 4.3: Số lượng ô tô trong các tổ hợp theo năng suất vận tải từ 1.000÷10.000

tấn/giờ .......................................................................................................... 91

Hình 4.4: Quan hệ giữa tiêu hao năng lượng vận tải nâng 1 tấn đất đá bằng ô tô

theo chiều cao nâng và hạ tải ....................................................................... 94

Hình 4.5: Quan hệ giữa giá thành vận tải của ô tô khi lên dốc theo chiều dài vận

tải và năng suất giờ ...................................................................................... 96

Hình 4.6: Quan hệ giữa giá thành vận tải của ô tô xuống dốc theo chiều cao

xuống dốc và năng suất giờ ......................................................................... 96

Hình 4.7: Giá thành vận tải ô tô trên đường bằng theo chiều dài vận tải và năng

suất giờ ......................................................................................................... 97

Hình 4.8: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải ........................................... 98

Hình 4.9: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng nghiêng ( =180) theo chiều cao

nâng tải ......................................................................................................... 99

Hình 4.10: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng khi vận tải trên đường bằng .......... 100 Hình 4.11: Tiêu hao năng lượng của băng dốc 35o theo chiều cao và năng suất

băng ............................................................................................................ 101

Hình 4.12: Tiêu hao năng lượng đơn vị kJ/tấn theo góc dốc băng tải và và năng

suất giờ khi chiều cao nâng H=100 m ....................................................... 101

Hình 4.13: Giá thành vận tải băng tải nghiêng ( =18o) theo chiều cao nâng tải và

năng suất băng............................................................................................ 102

Hình 4.14: Giá thành vận tải băng tải dốc ( =35o) theo chiều cao nâng tải và năng

suất băng .................................................................................................... 103

Hình 4.15: Giá thành vận tải trên đường bằng theo chiều dài vận tải và năng suất

băng ............................................................................................................ 103

Hình 4.16: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải skip ................................. 104

Hình 4.17: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải nâng ô tô ......................... 104

Hình 4.18: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải skip theo chiều cao nâng và

năng suất nâng khi góc dốc tuyến trục 35o ................................................ 106

Hình 4.19: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải nâng ô tô theo chiều cao nâng

và năng suất nâng khi góc dốc tuyến trục 35o ............................................ 107

Hình 4.20: Mối quan hệ giữa giá thành vận tải trục tải skip theo năng suất khi góc

dốc =35o với chiều sâu mỏ ....................................................................... 108

Hình 4.21: Mối quan hệ giữa giá thành vận tải trục tải nâng ô tô theo năng suất

khi góc dốc =35o với chiều sâu mỏ .......................................................... 108

Hình 4.22: Tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô và băng tải khi vận tải đường

bằng ............................................................................................................ 109

Hình 4.23: Tiêu hao năng lượng đơn vị của các công nghệ vận tải theo chiều sâu

mỏ và khối lượng vận tải ........................................................................... 110

Hình 4.24: Giá thành của các công nghệ vận tải theo năng suất và chiều sâu mỏ....... 112

Hình 4.25: Giá thành của công nghệ vận tải băng tải và ô tô theo năng suất và

chiều dài khi vận tải trên đường bằng ........................................................ 113

Hình 4.26: Sơ đồ khối lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than

lộ thiên sâu ở Việt Nam ............................................................................. 115

Hình 4.27: Giao diện lựa chọn phương án vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ

thiên sâu ở Việt Nam ................................................................................. 116

Hình 4.28: Quan hệ giữa tổng chi phí các công nghệ vận tải theo khối lượng trung

bình tầng công tác mỏ và chiều cao nâng tải ............................................. 119

Hình 4.29: Tổng tiêu hao năng lượng với chiều cao nâng tải của các công nghệ

vận tải ......................................................................................................... 129

Hình 4.30: Tổng chi phí với chiều cao nâng tải của các công nghệ vận tải ................. 129

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Vận tải là một trong những khâu công nghệ chính của quá trình sản xuất trên

mỏ lộ thiên. Chi phí vận tải thường chiếm từ 50 60% giá thành khai thác 1 tấn than.

Hình thức vận tải ô tô được sử dụng phổ biến trên các mỏ lộ thiên có không gian

hạn chế, khai trường chật hẹp, tuyến công tác ngắn và phát triển nhanh, khoáng

sàng có thế nằm phức tạp. Tuy nhiên, năng suất và chi phí vận tải phụ thuộc chủ

yếu vào chiều cao nâng tải, cung độ vận tải, chất lượng, độ dốc đường và tải trọng ô

tô. Các mỏ lộ thiên sâu sử dụng công nghệ vận tải ô tô đơn thuần không hiệu quả,

bởi vì: cung độ vận tải theo hướng chạy có tải của xe lên dốc tăng nhanh, chiều cao

nâng tải ngày càng lớn dẫn đến giảm năng suất và tăng chi phí vận tải ô tô.

Theo tài liệu của các nhà khoa học mỏ, năng suất của ô tô sẽ giảm đi 10% khi

độ sâu mỏ đến 100 m và giảm tới 38% khi độ sâu mỏ đến 200 m; chi phí nguyên

nhiên liệu cũng tăng tỷ lệ thuận với chiều cao nâng tải. Điều này làm giá thành vận

tải tăng lên đáng kể.

Hiện nay, trên thế giới ngoài công nghệ vận tải bằng ô tô đơn thuần, còn có rất

nhiều công nghệ vận tải liên hợp như: Ô tô - băng tải, ô tô - trục tải (skip, ô tô), ô tô

- đường sắt. Việc áp dụng công nghệ vận tải liên hợp cho phép phát huy các ưu

điểm, khắc phục các nhược điểm của các dạng vận tải. Kinh nghiệm sử dụng công

nghệ vận tải liên hợp cho thấy: Chi phí vận tải giảm 15 30%, duy trì năng suất yêu

cầu và có trường hợp tăng năng suất vận tải lên 10 25%, số lượng ô tô làm việc

trong khai trường giảm từ 30 50%, nhân lực lao động giảm 40 60% so với phương

án sử dụng ô tô đơn thuần.

Các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam có đặc thù hình học mỏ trên sườn núi dưới

moong sâu, mỏ có dạng sâu và rộng, càng xuống sâu nước ngầm càng lớn, độ cứng

và độ khối của đất đá tăng, số lượng tầng công tác nhiều, khối lượng đất bóc hàng

năm tại các tầng tăng nên cường độ khai thác toàn bờ mỏ lớn, càng xuống sâu cung

độ vận tải và chiều cao nâng tải càng tăng. Hiện nay, các mỏ than lộ thiên vẫn sử

dụng ô tô đơn thuần với nhiều loại chủng loại để vận chuyển đất đá. Khi chiều cao

nâng tải lớn hơn 150 m đã xảy ra tình trạng ô tô hỏng hóc thường xuyên, phải dừng

nghỉ giữa chừng đặc biệt vào mùa hè nên ảnh hưởng tới chi phí sản xuất.

Theo quy hoạch phát triển ngành than, các mỏ than lộ thiên Việt Nam như: Đèo

Nai, Cọc Sáu, Cao Sơn, Khánh Hòa,... sẽ khai thác xuống sâu đến mức -300÷-350 m, khối lượng đất đá bóc từ 20÷40 triệu m3, chiều cao nâng tải trên bờ mỏ từ 400÷500

m, cung độ vận tải từ 4 6 km. Với chiều cao và cung độ vận tải dài như vậy cần có

công nghệ vận tải đất đá phù hợp. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, lựa chọn công

nghệ vận tải đất đá hợp lý đảm bảo công suất yêu cầu, giảm giá thành vận tải cho

các mỏ than lộ thiên Việt Nam khi khai thác xuống sâu là vấn đề khoa học có tính

thực tiễn và cấp thiết rõ rệt.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ vận tải đất đá phù hợp với điều kiện tự nhiên,

kỹ thuật của các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam nhằm đảm bảo công suất yêu cầu

của mỏ, nâng cao hiệu quả khai thác và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng của đề tài là công nghệ vận tải đất đá mỏ;

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các mỏ than lộ thiên Việt Nam đang khai

thác xuống sâu.

4. Nội dung nghiên cứu

a) Tổng quan hiện trạng công nghệ và các công trình nghiên cứu công nghệ vận tải

đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu trong và ngoài nước.

b) Đánh giá đặc điểm và khả năng áp dụng các công nghệ vận tải đất đá tại các

mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam.

c) Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ vận tải đất đá cho các mỏ than lộ

thiên sâu Việt Nam.

d) Nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ

thiên sâu Việt Nam.

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Sử dụng phương pháp thống kê các số liệu thực tế để đánh giá ưu nhược điểm,

khả năng áp dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam.

- Sử dụng phương pháp mô hình hóa toán học xác định các thông số làm việc tối

ưu của các công nghệ vận tải có thể áp dụng tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam.

- Sử dụng phương pháp so sánh tiêu hao năng lượng đơn vị, chi phí vận tải quy

chuyển các công nghệ vận tải theo chiều sâu mỏ để lựa chọn công nghệ vận tải hợp lý

cho các mỏ lộ thiên sâu ở Việt Nam.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án

- Luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, lựa chọn các

thông số và công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam;

- Kết quả nghiên cứu của Luận án là cơ sở định hướng đầu tư công nghệ vận

tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên Việt Nam trong quá trình khai thác xuống

sâu, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác mỏ và bảo vệ môi trường.

7. Các luận điểm bảo vệ

a) Hiệu quả khai thác các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam được nâng cao dựa

trên cơ sở sử dụng công nghệ vận tải liên hợp và tối ưu hóa các thông số làm việc

của tổ hợp thiết bị vận tải.

b) Tiêu hao năng lượng là tiêu chí khách quan đánh giá hiệu quả của các khâu

công nghệ khai thác mỏ lộ thiên.

c) Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ sâu dựa trên cơ sở đánh

giá tiêu hao năng lượng đơn vị và giá thành vận tải mỏ theo chiều cao nâng tải.

Công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam khi có tổng

chi phí vận tải và tiêu hao năng lượng nhỏ nhất.

8. Các điểm mới của luận án

a) Đã phân loại mỏ lộ thiên sâu trên cơ sở kích thước hình học mỏ và sự phù

hợp về công nghệ vận tải.

b) Bằng mô hình hóa toán học đã xác định các thông số và chỉ tiêu tối ưu cho

các công nghệ vận tải; xây dựng quan hệ giữa tiêu hao năng lượng, giá thành vận tải

của các công nghệ vận tải với khối lượng vận tải và chiều cao nâng tải.

c) Đã thiết lập phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải trên cơ sở so sánh tiêu

hao năng lượng đơn vị và giá thành theo chiều cao nâng tải.

d) Đã lựa chọn được công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên

sâu ở Việt Nam theo tiêu chí tổng chi phí vận tải và tiêu hao năng lượng theo chiều

cao nâng tải, khối lượng vận tải nhỏ nhất.

9. Lời cảm ơn

Nghiên cứu sinh (NCS) đã hoàn thành luận án: “Nghiên cứu công nghệ vận tải

đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam” với sự hướng dẫn khoa học,

nhiệt tình của các thầy trong tiểu ban hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Xuân Nam và TS.

Nguyễn Phụ Vụ; các ý kiến đóng góp quý báu của các nhà khoa học trong Bộ môn

Khai thác Lộ thiên, Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất; các cán bộ phòng

CNKT Lộ thiên, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ; Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ

Việt Nam; Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam; các mỏ than Cao

Sơn, Đèo Nai, Cọc Sáu, Hà Tu, Núi Béo, Khánh Hòa... và các đồng nghiệp.

NCS chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, đóng góp quý báu đó!

Chƣơng 1

TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG

NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU TRONG

VÀ NGOÀI NƢỚC

1.1. Tổng quan hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên

Trong mười năm trở lại đây, trên thế giới gần 75% khối lượng than, quặng,

khoáng sản phi quặng được khai thác bằng phương pháp lộ thiên. Đây là phương

pháp chủ đạo trong ngành công nghiệp khai thác mỏ, vì đã mang lại hiệu quả về

kinh tế, kỹ thuật và an toàn hơn so với phương pháp khai thác hầm lò.

Hiện nay tại Việt Nam, mặc dù sản lượng than khai thác lộ thiên đã giảm

nhiều nhưng vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong ngành than Việt Nam. Theo Quy hoạch

phát triển ngành than đến năm 2015, xét triển vọng đến năm 2025 (QH60), sản

lượng than lộ thiên như sau:

- Từ năm 2015÷2020 chiếm 42÷61% sản lượng toàn ngành than;

- Từ năm 2021÷2030 chiếm 14÷19% sản lượng toàn ngành than.

Trong đó, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh: Cọc Sáu, Đèo Nai, Cao

Sơn, Tây Nam Đá Mài, Núi Béo, Hà Tu, Mỏ lộ thiên Suối Lại chiếm khoảng 93%

sản lượng than lộ thiên; các mỏ than lộ thiên còn lại chiếm khoảng 7% (gồm các mỏ

như: Na Dương, Khánh Hòa, Núi Hồng, Nông Sơn...).

Công nghệ khai thác lộ thiên có đặc thù đó là công trình khai thác phát triển

theo cả bề rộng và chiều sâu. Với nhu cầu than ngày càng tăng, khối lượng than đất

hàng năm và chiều sâu đáy mỏ tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam ngày càng lớn. Căn

cứ vào tình hình thực tế có thể phân chia các giai đoạn phát triển để đánh giá độ sâu

kết thúc khai thác các mỏ than lộ thiên Việt Nam theo 3 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Trước năm 1994 (Thời kỳ trước khi thành lập Tập đoàn Công

nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam).

Giai đoạn 2: Từ năm 1995 đến năm 2003 (Thời kỳ xây dựng Quy hoạch ngành

than lần thứ nhất).

Giai đoạn 3: Từ năm 2004 đến năm 2013 (Thời kỳ xây dựng quy hoạch ngành

than lần 2).

- Giai đoạn 1: Từ trước năm 1994 (khi bắt đầu thành lập TKV), các mỏ thực

hiện theo thiết kế của Liên Xô cũ: Mỏ Cọc Sáu có cao độ đáy mỏ kết thúc là -120 m

đối với công trường Tả Ngạn và -77 m đối với công trường Thắng Lợi. Mỏ than Đèo

Nai có cao độ kết thúc công trường vỉa Chính ở mức -110 m. Mỏ Cao Sơn có cao độ

đáy mỏ kết thúc là -145 m. Mỏ Hà Tu có cao độ đáy mỏ kết thúc là -100 m....

- Giai đoạn 2: Theo (quy hoạch năm 2003 - QĐ số 20/2003), cao độ đáy mỏ

theo quy hoạch tại các mỏ như sau: Mỏ Cọc Sáu mức -255 m (công trường Thắng

Lợi), mỏ Đèo Nai mức -110 m (Khu vỉa Chính), mỏ Cao Sơn mức -350 m, mỏ Hà Tu

mức -165 m, mỏ Núi Béo mức -60 m, mỏ Na Dương mức +66 m, mỏ Khánh Hòa

mức -300 m.

- Giai đoạn 3: Theo (Quyết định QH60) đáy mỏ kết thúc tại một số mỏ than lộ

thiên Việt Nam có sự thay đổi rất lớn. Cao độ đáy mỏ theo quy hoạch tại các mỏ

như sau: Mỏ Cọc Sáu mức -375 m (công trường Thắng Lợi), mỏ Đèo Nai mức -345

m (khu vỉa Chính), mỏ Cao Sơn mức -325 m, mỏ Na Dương mức +6 m.

Khối lượng mỏ đã thực hiện tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam từ 1995 đến

2013 được thể hiện ở Bảng 1.1.

Bảng 1.1: Khối lượng mỏ đã thực hiện tại một số mỏ than lộ thiên Việt Nam

Cọc Sáu Đèo Nai Cao Sơn Khánh Hòa Na Dương

Năm

Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn

1995 4.863 1.948 2.255 500 4.591 1.043 455 150 687 194

1996 5.002 1.778 3.279 807 3.065 730 280 127 637 183

1997 5.532 1.456 4.361 1.042 4.874 1.067 359 129 636 180

1998 5.665 1.315 4.616 1.013 5.369 936 449 161 477 146

1999 3.530 1.107 2.355 720 3.293 781 476 158 774 81

2000 4.474 1.241 4.196 931 4.616 842 800 169 541 103

Cọc Sáu Đèo Nai Cao Sơn Khánh Hòa Na Dương

Năm

Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn

2001 7.017 1.532 6.163 1.235 5.610 1.012 983 190 527 84

2002 9.122 1.758 8.644 1.515 8.101 1.106 1.034 185 1.395 47

2003 12.584 2.133 11.075 1.905 15.015 1.501 1.190 174 1.881 40

2004 15.694 2.671 14.798 2.456 18.059 1.804 2.514 231 2.374 112

2005 20.598 2.892 16.320 2.545 24.012 2.402 2.549 338 2.523 351

2006 25.360 3.141 19.299 2.883 23.352 3.005 2.629 406 2.838 587

2007 28.759 3.200 20.133 2.558 23.310 3.200 3.856 514 3.300 627

2008 32.597 3.850 21.049 2.701 24.695 2.952 5.354 563 4.338 612

2009 34.128 3.445 20.325 2.574 26.666 3.177 3.413 655 5.378 601

2010 37.644 3.634 24.842 2.751 27.008 3.834 5.972 633 5.821 620

2011 43.345 3.630 30.055 2.509 31.850 3.842 7.592 710 6.682 618

2012 37.352 3.260 24.065 2.492 25.413 3.726 7.898 741 6.658 559

Như vậy, từ năm 1995 đến nay, các mỏ than lộ thiên Việt Nam đã có sự thay

2013 36.001 2.886 18.132 1.450 30.273 3.657 7.302 604 6.084 493

đổi lớn về: Khối lượng mỏ hàng năm, chiều sâu kết thúc khai thác theo thiết kế.

1.1.1. Phân loại mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

Trong [42], V.V. Rzhevsky đã đưa ra quan điểm về mỏ lộ thiên sâu khi có độ

sâu khai thác lớn hơn 200 m với các đặc điểm cơ bản: khối lượng đất bóc từ 50÷60

tr.tấn/năm; thời gian tồn tại không nhỏ hơn 30 năm; càng xuống sâu các thông số

tầng công tác càng giảm; sử dụng nhiều công nghệ khai thác (CNKT) và các dạng

vận tải.

Tùy thuộc vào tỉ số giữa chiều dài của mỏ (L, m) và chiều rộng mỏ (B, m), các

mỏ lộ thiên sâu được chia thành các loại: mỏ rộng (

), mỏ hẹp (

) [1].

Theo QH60, các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh có thời gian

tồn tại từ 23÷26 năm, lâu nhất là mỏ Cao Sơn tồn tại khoảng 26 năm. Khối lượng đất bóc hàng năm của 1 mỏ than lộ thiên khoảng 10÷40 triệu m3/năm; sản lượng

than khai thác khoảng từ 1,2÷4,3 triệu tấn/năm.

Các mỏ than thuộc khu vực Hòn Gai sẽ đi vào kết thúc khai thác lộ thiên theo

kế hoạch dự kiến vào năm 2017, mỏ Núi Béo sẽ kết thúc khai thác lộ thiên và

chuyển sang khai thác Hầm Lò từ năm 2016; mỏ Hà Tu theo dự kiến kết thúc năm

2017; mỏ than lộ thiên Suối Lại dự kiến kết thúc vào năm 2016.

Các mỏ than lộ thiên khác như: Na Dương, Khánh Hòa, Núi Hồng, Nông Sơn...

có sản lượng khai thác không lớn từ 0,3÷0,6 triệu tấn/năm với thời gian tồn tại

khoảng 30 năm. Đặc biệt, mỏ Na Dương thời gian tồn tại khoảng 50 năm.

Một số thông số kỹ thuật cơ bản tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam hiện nay

được trình bày ở Bảng 1.2.

Bảng 1.2: Một số chỉ tiêu cơ bản của các mỏ than lộ thiên

Kích thước mỏ (Dài x Rộng), m Chiều cao bờ mỏ, m TT Tên mỏ Hiện nay Kết thúc Tuổi thọ mỏ, năm Hiện nay Khi kết thúc

Cao Sơn 26 2050 x 1880 3540 x 2450 450 Khối lượng mỏ Hệ số bóc, Than, Đất đá, m3/tấn tr. m3 tr. tấn 1015,10 98,00 10,36 590 1

Cọc Sáu 10 2400 x 1770 2400 x 1770 425 289,40 27,51 10,52 560 2

3 Đèo Nai 23 2260 x 1250 3360 x 1700 310 439,14 51,95 8,45 560

9 1840 x 1530 2570 x 2280 280 470 282,50 19,25 14,68 4 Tây Nam Đá Mài

4 5 Núi Béo 1400 x 1150 1500 x 1150 280 32,43 4,34 7,48 330

4 6 Suối Lại 1090 x 1030 1320 x 1250 170 37,95 5,60 6,78 235

7 Khánh Hòa 31 1140 x 1010 2120 x 1640 190 578,22 36,77 15,73 570

Căn cứ vào khái niệm và phân loại trên, các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

8 Na Dương 44 2600 x 880 3140 x 1890 146 607,96 50,40 12,06 322

được phân loại như sau:

- Thuộc dạng sâu và hẹp là mỏ Na Dương;

- Thuộc dạng sâu và rộng là các mỏ như: Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu,

Khánh Hòa.

1.1.2. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam

Các mỏ than lộ thiên Việt Nam hầu hết đã sử dụng hệ thống khai thác (HTKT)

xuống sâu, dọc, một (hai) bờ công tác, đất đá đổ bãi thải ngoài (bãi thải trong),

CNKT khấu theo lớp đứng. Các thông số của hệ thống khai thác được trình bày ở

Bảng 1.3.

Bảng 1.3: Các thông số cơ bản của HTKT tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

Tên mỏ TT Các thông số của HTKT Đơn vị Hà Tu

Chiều cao tầng: Cao Sơn Đèo Nai Khánh Hòa Na Dương Cọc Sáu

1 - Tầng kết thúc m 30 15÷30 15÷30 30 30 24

m 15 15 13÷15 15 15 12

m 45 45÷49 45÷50 40÷45 40÷50 40 2 - Tầng khai thác Bề rộng mặt tầng công tác

20 3 Bề rộng giải khấu m 13÷15 7÷9 13÷15 15÷20 16,5

độ 65÷70 65÷70 65÷70 60÷65 60 60÷65 4

độ 28÷33 25÷28,5 22÷25 24÷26 28÷30 22÷26 5

độ 23÷35 23÷35 23÷35 35÷42 30÷40 33÷35 6 Góc nghiêng sườn tầng Góc nghiêng bờ công tác Góc nghiêng bờ kết thúc

Các khâu trong dây chuyền CNKT chính của mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

gồm:

- Làm tơi đất đá bằng khoan - nổ mìn sử dụng máy khoan xoay cầu chạy điện

CBS-250, đường kính 250 mm (do Liên bang Nga sản xuất); máy khoan xoay cầu

thuỷ lực, đường kính 200÷230 mm;

- Xúc bốc, vận tải đất đá bằng máy xúc tay gàu sử dụng năng lượng điện có

các mã hiệu: EKG-4,6; EKG-5A; EKG-8I và EKG-10A. Dung tích gàu xúc (E) tương ứng: 4,6 m3; 5 m3; 8 m3 và 10,5 m3. Từ năm 1994 cho tới nay các mỏ đã đưa vào hoạt động các máy xúc thủy lực (MXTL) có dung tích gàu từ 2,8÷12 m3. Qua

các giai đoạn phát triển, các mỏ đã đầu tư các máy xúc (gầu thuận, gầu ngược) có

công suất lớn, nhiều chủng loại, mã hiệu khác nhau.

Công tác vận tải đất đá ở các mỏ than lộ thiên Việt Nam sử dụng công nghệ

vận tải bằng ô tô đơn thuần có tải trọng (q) thay đổi từ 20÷96 tấn gồm nhiều chủng

loại như: CAT 777 (q=96 tấn); HD785-7 (q=91 tấn); CAT 773E;F, HD465-7R

(q=55÷58 tấn); HM400; Volvo (q=32÷42 tấn); Scania, HOWO (q=20÷27 tấn).

Các loại ô tô được đầu tư theo các thời kỳ khác nhau. Xu hướng tăng dần tải

trọng để phù hợp với thiết bị xúc bốc và CNKT với góc nghiêng bờ công tác lớn.

Mặt khác, đảm bảo khối lượng đất đá, cung độ vận chuyển, chiều cao nâng tải ngày

một tăng khi mỏ khai thác xuống sâu hơn.

Theo báo cáo thực hiện các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật từ năm 2009÷2012 của mỏ

than Cọc Sáu, chi phí vận tải đất đá chiếm tỷ lệ cao nhất: 59,18%, sau đó là nổ mìn:

19,42%, xúc bốc: 12,17%, khoan: 6,88%, gạt bãi thải: 2,35%. Chi phí đầu tư cho thiết

bị vận tải đất đá lớn nhất chiếm 68,71%, thiết bị xúc 18,44%, thiết bị khoan 9,43% và

thiết bị gạt 3,41%. Cụ thể xem Hình 1.1 và Hình 1.2.

Hình 1.1: Phân bố chi phí trung bình của các khâu công nghệ trong giai đoạn sản xuất từ năm 2009÷2012 tại mỏ Cọc Sáu

Hình 1.2: Phân bố vốn đầu tư cho các khâu công nghệ tại mỏ Cọc Sáu

Từ các biểu đồ Hình 1.1, Hình 1.2 cho thấy: Chi phí xúc bốc và vận tải đất đá

chiếm tỷ trọng chủ yếu trong giá thành khai thác than lộ thiên. Trong đó, vận tải chiếm

tới gần 60% và hơn 90% chi phí vốn đầu tư khai thác mỏ là thuộc về các loại thiết bị

xúc bốc và vận tải.

Khi tăng chiều sâu khai thác, giá thành các khâu công nghệ ngày càng tăng.

Giá thành đơn vị tăng chủ yếu do khâu vận tải với chiều cao nâng tải và cung độ

vận tải ngày càng lớn. Cụ thể giá thành khoan nổ, xúc bốc vận tải và thải 1 m3 đất

đá tại các mỏ Cọc Sáu, Đèo Nai, Cao Sơn từ năm 2010÷2012 được tổng hợp và thể

hiện ở Bảng 1.4.

Bảng 1.4: Giá thành đơn vị các khâu công nghệ tại các mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả

Năm 2010, đ/m3 Năm 2011, đ/m3 Năm 2012, đ/m3

Khâu công nghệ Cao Sơn Cọc Sáu Đèo Nai Cao Sơn Cọc Sáu Đèo Nai Cao Sơn Cọc Sáu Đèo Nai

Khoan lỗ mìn 3.850 3.259 3.657 3.992 3.345 3.699 4.008 3.450 3.708

Nổ mìn 10.064 8.903 9.771 10.371 9.084 9.861 10.441 9.310 9.879

Bốc xúc 5.174 5.191 5.258 5.179 5.224 5.320 5.251 5.233 5.331

Vận chuyển 29.000 23.098 35.652 33.381 25.476 35.571 39.419 28.584 38.960

San gạt bãi thải 3.043 3.043 3.043 3.043 3.043 3.043 3.043 3.043 3.043

Qua Bảng 1.4 cho thấy: - Giá thành vận tải và nổ mìn của 1 m3 đất đá là lớn nhất và tăng dần theo

Tổng (đồng) 51.131 43.494 57.381 55.966 46.171 57.494 62.162 49.621 60.921

chiều sâu khai thác;

- Tại mỏ Cọc Sáu: Giá thành vận tải đất đá chiếm 53% năm 2010, tới 55%

năm 2011 và chiếm 57% năm 2012;

- Tại mỏ Đèo Nai: Giá thành vận tải đất đá năm 2010 chiếm 63% đến năm

2012 tăng lên 64%;

- Tại mỏ Cao Sơn: Giá thành vận tải đất đá chiếm từ 56% năm 2010 đã tăng

lên tới 60% năm 2011 và năm 2012 chiếm 64%.

Đặc điểm các mỏ than lộ thiên sâu vùng Cẩm Phả có bờ mỏ ở cạnh nhau, cùng

có chung bãi thải Đông Cao Sơn và bãi thải Khe Sim. Mỗi mỏ có từ 1÷2 bãi thải

ngoài và bãi thải trong. Công tác đổ thải thực hiện bằng ô tô kết hợp với máy ủi.

Các giai đoạn trước đây, khi chiều cao nâng tải chưa lớn, công nghệ vận tải ô tô

tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam đã phù hợp với địa hình đồi núi, kích thước khai

trường chật hẹp, cường độ công tác lớn, cơ động, linh hoạt. Tuy nhiên, khi khai thác

xuống sâu, chi phí vận tải tăng rất nhanh (khoảng 10÷15%/năm). Khai trường chật

hẹp, nhiều cua dốc, chiều cao nâng tải lớn, nhiều loại ô tô với tải trọng khác nhau

cùng hoạt động đã xảy ra tình trạng hỏng hóc thường xuyên, lốp xe hao mòn nhanh.

Trong thời gian mùa hè, nhiệt độ trong mỏ tăng cao, ô tô phải dừng nghỉ nhiều đã ảnh

hưởng tới năng suất và chi phí sản xuất.

1.1.3. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu nước ngoài

Hiện nay, trên các mỏ lộ thiên sâu trên thế giới đang sử dụng chủ yếu công

nghệ vận tải liên hợp. Công nghệ vận tải liên hợp cho phép phát huy ưu điểm và

khắc phục nhược điểm của từng loại thiết bị. Từ đó, chi phí sản xuất giảm nhiều so

với vận tải đơn thuần. Vận tải liên hợp là sự kết hợp từ các công nghệ vận tải đơn

thuần: ô tô, trục tải, băng tải, đường sắt. Tùy thuộc vào điều kiện thực tế có rất

nhiều sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp. Phổ biến nhất là các sơ đồ:

- Ô tô vận tải đất đá từ gương tầng tới điểm chuyển tải + băng tải nghiêng

hoặc băng tải dốc trên bờ mỏ + băng tải thường trên mặt mỏ;

- Ô tô vận tải đất đá từ gương tầng tới điểm chuyển tải + trục tải nâng đất đá

trên bờ mỏ + ô tô hoặc băng tải hoặc đường sắt trên mặt vận tải đất đá ra bãi thải;

- Ô tô vận tải trong mỏ + đường sắt trên mặt mỏ vận tải đất đá ra bãi thải.

Trong các sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp, ô tô là thiết bị sử dụng tại khâu đầu

tiên có nhiệm vụ gom đất đá và vận chuyển trên mặt mỏ. Ô tô là thiết bị thực hiện gần

80% tổng khối lượng đất đá mỏ trên toàn thế giới [18]. Tại Mỹ và Canada vận tải ô tô

trong các mỏ chiếm 85%, Úc gần như 100%, Nam Phi trên 90%. Ở Nga và các nước

SNG hình thức vận tải bằng ô tô chiếm tỷ trọng 75% tổng khối lượng trên các mỏ

than lộ thiên.

Ưu điểm của công nghệ vận tải ô tô: Linh hoạt và cơ động trong điều kiện đồi

núi, kích thước hình học mỏ hạn chế, kích thước khoáng sàng thay đổi. Đặc biệt đáp

ứng nhiều điều kiện phức tạp trong mỏ sâu. Khối lượng đất đá vận chuyển đạt tới

100 tr.tấn/năm. Công tác xây dựng, bảo dưỡng đường vận tải rất đơn giản.

Nhược điểm của công nghệ vận tải ô tô: Sử dụng nhiên liệu dầu diezel nên gây

ra khí độc hại. Góc nghiêng nhỏ, hao mòn lốp nhanh, gây ô nhiễm môi trường, chi

phí nhiên liệu lớn, hệ số bao bì lớn.

Theo [22], chi phí nhiên liệu cho việc mang tải là 40÷50%; trong khi đó, chi phí

nhiên liệu cho tự trọng của xe là 50÷60%. Tại các mỏ lộ thiên sâu, cường độ công tác

và khối lượng mỏ lớn nên số lượng xe phục vụ tăng gây khó khăn cho công tác điều

khiển; ô tô làm việc phụ thuộc điều kiện thời tiết và chi phí săm lốp lớn.

Các ô tô dùng trên các khai trường lộ thiên đang được sản xuất theo xu thế có

tải trọng lớn, năng lực vận tải cao, khắc phục độ dốc lớn, lốp xe có độ bền cao, động

cơ có công suất lớn. Ngày nay, các ô tô mỏ có tải trọng đến 340 tấn hoặc lớn hơn và

có thể đảm nhận thực hiện vận chuyển khối lượng mỏ đến 200 triệu tấn/năm. Theo

[36], các hãng sản xuất đã chế tạo ra ô tô tải trọng 200÷220 tấn, trong đó được sử

dụng thành công trong các mỏ than vùng Kuzbass như: BELAZ-75.211 (tải trọng

170 tấn) và BELAZ-75.214 (tải trọng 180 tấn) hoạt động các mỏ than ở Yakutia.

Xe tải tự đổ BELAZ-75.501 (280 tấn) đã sử dụng ở mỏ than Yakutugol. Các

mỏ lộ thiên ở Nga và SNG đã được rộng rãi ô tô tải trọng 91÷154 tấn.

Theo [21], khoảng cách vận tải hợp lý của ô tô từ 0,2÷4 km. Trong trường hợp

đặc biệt, ô tô công suất lớn khoảng cách vận tải có thể đạt 5÷6 km, bán kính cong

nhỏ hơn 30 m, chiều sâu mỏ sử dụng ô tô có hiệu quả nhỏ hơn 80 m.

Công nghệ chế tạo các loại ô tô chạy bằng động cơ diezel - điện và diezel-

troolay với tải trọng 60÷65 tấn sử dụng cho các mỏ có khối lượng mỏ từ 10÷20

triệu tấn/năm, chiều sâu mỏ lớn hơn 100 m, khoảng cách vận tải 4÷6 km, độ dốc

đường tăng từ 10÷12% đã mở rộng phạm vi sử dụng ô tô [9].

1.1.3.1. Vận tải liên hợp ô tô - băng tải

Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải được nghiên cứu và sử dụng từ

những năm 60 của thế kỷ 20. Đây là sơ đồ công nghệ vận tải hiệu quả nhất đối với

các mỏ sâu. Việc sử dụng công nghệ vận tải ô tô - băng tải sẽ đảm bảo chỉ tiêu sử

dụng thiết bị mỏ, nâng cao hiệu quả sản xuất với các ưu điểm [22]:

- Năng suất cao do dòng vận tải liên tục, năng suất giảm không đáng kể

(khoảng 3÷5%) khi xuống sâu;

- Có khả năng tự động hóa kiểm tra đảm bảo nhịp độ sản xuất;

- Cung độ ngắn do sử dụng băng tải dốc có góc dốc bằng góc dốc bờ mỏ;

- Giá thành thấp (chỉ tăng 5÷6% khi chiều cao nâng tải tăng 100 m so với tăng

1,5 lần khi vận tải ô tô đơn thuần). Chi phí lao động nhỏ hơn 2÷4 lần so với vận tải

ô tô và vận tải đường sắt.

Nhược điểm của công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải: Cần đập nghiền

trước khi vận tải; phức tạp trong việc di chuyển thiết bị đập; tiêu hao băng tải lớn;

phụ thuộc điều kiện thời tiết; cần xây dựng tuyến đường ô tô trong mỏ.

Theo kinh nghiệm sử dụng tại các nước, tiêu hao năng lượng khi vận tải bằng

băng tải và chi phí lao động giảm tương ứng 65÷70% và 80÷93% so với vận tải ô tô

đơn thuần. Trong khi đó, tiêu hao năng lượng trong công nghệ chu kỳ - liên tục là:

Vận tải đất đá chiếm 75÷80%; Xúc bốc chiếm: 16÷18%; Đập: 8÷10% [52].

Hiện nay, băng tải thường có dạng nghiêng hoặc dốc, băng nghiêng có độ dốc

16÷18o, băng tải dốc có độ dốc từ 30÷70o.

Công nghệ vận tải ô tô - băng tải nghiêng được sử dụng nhiều ở các mỏ sắt,

đồng, vàng, than,… tại các nước Châu Âu, Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ và Úc.

Năm 1950, mỏ sử dụng công nghệ vận tải ô tô - băng tải đầu tiên là mỏ đá vôi ở

CHLB Đức. Năng suất đập khoảng 250 tấn/giờ, kích thước cỡ hạt sau đập là 50 mm.

Bắt đầu từ năm 1970, hàng loạt các mỏ sử dụng công nghệ vận tải liên hợp ô

tô - băng tải như các mỏ sắt: Batler, Delaver, Kill Anneksl, Plummer (Nga),

Ripablik (Mỹ), Keland, Nob Leck (Canada), các mỏ đồng: Tvinyuts, Sierrita (Mỹ);

Exotica, Chuquicamata (Chile), Cananea (Mexico).

Theo đánh giá của hãng Krupp (CHLB Đức), tính đến 2005, trên thế giới đã

sử dụng 100 công nghệ đồng bộ ô tô - băng tải - máy đập với công suất 5.000

tấn/giờ. Một số chỉ tiêu công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải nghiêng tại các

nước được thể hiện ở Bảng 1.5.

Bảng 1.5: Các chỉ tiêu kỹ thuật đồng bộ dây chuyền công nghệ ô tô - băng tải nghiêng tại

một số nước trên thế giới

Băng tải Ô tô khâu đầu Trạm chuyển tải khâu sau

Năng suất, Mỏ lộ thiên

Máy đập triệu t/năm Trọng tải, tấn Cung độ vận tải, km Tốc độ băng, m/s Dung tích bunke, m3 Chiều rộng băng, m

C1524 x Batler 8 34 0,8 150 1,2 3 2500 (USA)

C1219 x Koy 14 45÷65 1,5 200 0,914 3 2133 (Braxil)

H2100 x 7,5 42 1,3 150 1,2 3,05 Nimba (Liberia) 1500(2)

H1675 x Canania 24 65÷120 1,6 300 1,2 3 2133 (Mehico)

C1067 x Craigmont 1,8 34÷45 1 150 0,76 1,7 1651 (Canada)

H1016 x Bagdad 25÷40 0,6 100 0,914 1,5 2 1067 (USA)

C1219 x Nchanga 2 3 45÷120 1,2 240 1,4 2133 (RSouthA)

C1750 x Sierrita 4 22 110÷200 1 400 1,372 2261(2) (USA)

C1372 Chukicamata 30 70÷100 1,5 300 1,524 3,5 (2) (Chile)

C1372 x Tween Butts 25 75÷100 1,2 300 1,524 3,65 2032(2) (USA)

Gove 7,5 50 1,2 150 R650 0,914 3,5 (Jamaica)

Để nâng cao hiệu quả của công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải, những

năm gần đây các mỏ lộ thiên trên thế giới đã sử dụng băng tải dốc. Băng dốc có độ

dốc từ 30÷70o tương ứng với góc dốc bờ mỏ. Băng tải dốc thường có các dạng:

Băng nén ép, băng vách ngăn, băng ma sát, băng treo, băng xếp, băng tải ống, băng

lòng máng sâu. Đi kèm với băng tải là thiết bị nghiền: Đập hàm, côn và đập trục.

Các hãng chế tạo băng tải dốc với băng nén tiêu biểu gồm: Continental

Conveyor & Equipment Company (Mỹ), ОАО «НКМЗ» (Ucraina), Ojta Nord S.L,

Howard Trading Inc. Sơ đồ băng tải dốc có hệ thống nén ép được thể hiện ở Hình 1.3.

-

đ

-

thường.

Công trình [29] phân loại băng tải dốc theo chiều cao nâng các loại: Băng dốc

có chiều cao nâng thấp từ 10÷15 m; băng dốc có chiều cao nâng trung bình từ

30÷50 m; băng dốc với chiều cao nâng lớn đến 500 m và lớn hơn. Băng dốc có

chiều cao lớn được sử dụng rộng rãi trên các mỏ lộ thiên.

Một số dự án tiêu biểu về sử dụng công nghệ vận tải ô tô - băng tải dốc được

thể hiện ở Bảng 1.6 [29].

Bảng 1.6: Thông số băng tải dốc tại một số mỏ trên thế giới

Chiều Chiều Tốc Năm Năng Góc

Tên mỏ Loại vật liệu cao nâng, Chiều dài, m rộng băng, độ băng đưa vào sử dụng suất, t/giờ nghiêng băng, độ m m m/s

1992÷ Majdanpek, Quặng 4.000 35,5 93,5 173,7 2.000 2,8 Nam Tư đồng 1996

Beth Thergy 1991 Than sạch 726 90 76,2 90,2 1.372 2,8 - Mỹ

Island 1992 Xít than 454 41 174,8 454,2 914 2,3 Greek- Mỹ

Veracruz - 1992 Clinker 715 35 41,3 198,9 1.219 1,7 Mexico

Montague 1993 Than đá 1.950 57 59,4 90,8 1.829 3,7 SYS - Mỹ

Turris Coal 1993 Than đá 1.361 90 103 113 1.524 4,6 Co - Mỹ

Perini - Nam 1993 Đất đá 1.266 90 70,1 83,8 1.372 3,6 Phi

ColverPWR 1993 Than đá 260 60 48,5 75 762 2,3 Plant - Mỹ

Qualitech 1998 Quặng sắt 180 68 67,6 91 914 1,2 Still - Mỹ

Quặng Terra Nova - 2000 2.500 35 34 79 1.524 2,66 đồng Mexico

Quặng Muruitau - 2006 3.500 40 30 75 2.000 3,15 vàng Uzbekistan

Muruitau - 2011 Đất đá 3.500 40 270 75 2.000 3,15

Tiêu biểu việc sử dụng ô tô - băng tải dốc có hệ thống băng nén ép vận chuyển

Uzbekistan

đất đá tại

itau (Uzbekistan) có các thông số cơ bản:

• Năng suất theo trọng lượng: 3.500 tấn/h;

• Năng suất theo khối lượng:

2.000 m3/h;

• Chiều cao nâng:

270 m;

:

37°;

:

2.000 mm;

3,15 m/s;

: 5.040 (630x8) kW;

• Thành phần đá sau nổ mìn theo các cỡ hạt đưa vào đập nghiền:

- Cỡ hạt 0÷300 mm

(chiếm 60%);

- Cỡ hạt 300÷1.200 mm

(chiếm 38,5%);

- Cỡ hạt trên 1.200 mm

(chiếm 1,5%).

<300 mm;

• Thể

• Thể trọng cục đá:

2,6 t/m3; 1,75 t/m3;

ủa đá: đến 250 MPa.

Sơ đồ công nghệ bố trí tuyến băng được thể hiện ở Hình 1.4.

-

itau"

1.1.3.2. Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải

Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải được sử dụng rộng rãi từ những năm

30 của thế kỷ XX tại các mỏ ở Mỹ, Canada, Mexico với tải trọng ô tô 35 tấn (mỏ

Drephiri); 120÷150 tấn (mỏ Berkl). Trong công nghệ vận tải ô tô - trục tải, trục tải

có hai dạng: trục tải skip và trục tải nâng ô tô. Khâu đầu tiên là ô tô nhận tải từ

gương xúc, vận chuyển và đổ tải vào thùng trục qua bunke, hoặc ô tô di chuyển vào

hệ thống nâng xe. Máy trục sẽ nâng tải hoặc nâng ô tô lên mặt mỏ. Trên mặt mỏ,

skip dỡ tải vào ô tô hoặc đường sắt hoặc băng tải qua bunke. Tải trọng của skip lấy

bằng tải trọng của ô tô. Tốc độ chuyển động của trục tải khoảng từ 4÷12 m/s, góc

nghiêng đường trục xây dựng bằng góc dốc bờ mỏ.

Hiệu quả sử dụng công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải cho thấy: Các mỏ

giảm được khoảng 30÷50% số lượng ô tô làm việc trong khai trường, năng suất

tăng lên 15÷25%, chi phí vận tải giảm 10÷20%, nhân lực lao động giảm 40÷60% so

với dùng ô tô đơn thuần.

Ưu điểm của công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải: Công tác xây dựng cơ bản

(XDCB) trong các tuyến đường nhỏ, chuyên chở đất đá rắn, cỡ lớn; hệ số bao bì không

lớn; lực cản chuyển động nhỏ; có khả năng tự động hóa toàn bộ quá trình nâng.

Nhược điểm của công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải: Dòng vận tải không

liên tục; cần thiết có thiết bị dỡ tải; phức tạp trong công tác tổ chức từ một số tầng;

cần xây dựng tuyến đường ô tô trong mỏ; năng suất thấp.

1.1.3.3. Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - đường sắt

Vận tải ô tô - đường sắt rất phổ biến tại LB Nga với công suất yêu cầu lớn, bãi

thải cách xa mỏ.

Ưu điểm là có thể sử dụng nhiều loại năng lượng; đầu máy với tiêu hao năng

lượng không lớn; làm việc trong mọi điều kiện thời tiết phức tạp; số lượng công

nhân không lớn; chi phí sửa chữa, bảo dưỡng nhỏ. Nhược điểm là khi áp dụng hình

thức vận tải bằng đường sắt trên các mỏ có chiều sâu lớn sẽ không đem lại hiệu quả

vì khối lượng đầu tư XDCB như: Các tuyến đường dài, hệ thống điện lưới sẽ rất

lớn; đồng thời tổ chức sản xuất phức tạp trong công đoạn vận tải từ gương tới trạm

tiếp nhận và trong quá trình vận chuyển, làm giảm tính cơ động và khó khăn trong

các đoàn tàu và ảnh hưởng tới năng suất.

Ngoài ra, gần đây các nhà khoa học mỏ LB Nga đã nghiên cứu và chế tạo

hàng loạt thiết bị nâng xe khác như: Nâng xe bằng đệm không khí, nâng skip bằng

khinh khí cầu, máy nâng với thiết bị kéo... Tuy nhiên, những công nghệ và thiết bị

này chưa được đưa ra sản xuất công nghiệp.

1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá

trong và ngoài nƣớc

1.2.1. Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải tại các

mỏ than lộ thiên Việt Nam

Vận tải mỏ đã được một số nhà khoa học trong nước nghiên cứu từ những năm

70 của thế kỷ trước. Tiêu biểu ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về

công nghệ vận tải mỏ lộ thiên như:

+ Luận án Tiến sĩ của tác giả Nguyễn Võ Cát: “Nghiên cứu các sơ đồ vận tải

liên hợp thích hợp cho các mỏ than lộ thiên Việt Nam” thực hiện năm 1969 tại

trường Đại học mỏ Leningrad.

Luận án đã đưa ra so sánh kinh tế các tổ hợp ô tô - băng tải, ô tô - trục tải vận

tải đất đá và than. Từ đó, chọn tổ hợp ô tô - trục tải vận tải đất đá cho các mỏ Đèo

Nai, Cọc Sáu với các thông số: chiều sâu khai thác mỏ 200÷250 m, khối lượng đất

bóc hàng năm từ 4÷5 triệu m3.

+ Luận án Tiến sĩ của tác giả Trần Trọng Kiên: “Nghiên cứu lựa chọn phương

án vận tải than hợp lý cho mỏ Đèo Nai” thực hiện năm 1970 tại trường Đại học mỏ

Matxcova.

Luận án đã nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải than bằng liên hợp ô tô -

băng tải từ gương tầng ra bunke với độ dốc hợp lý và giảm vỡ vụn của than.

+ Luận án Tiến sĩ của tác giả Phan Xuân Bình: “Nghiên cứu nâng cao hiệu

quả sử dụng tổ hợp máy xúc - ô tô trên các mỏ than Việt Nam” thực hiện năm 1991

tại trường Đại học mỏ Leningrad.

Luận án đã xác định quan hệ hợp lý giữa dung tích gàu xúc và ô tô vận tải phụ

thuộc vào cung độ, dung trọng của vật liệu. Đối với đất đá, sử dụng máy xúc có dung

tích gàu từ 5÷10 m3 kết hợp với ô tô có tải trọng từ 75÷150 tấn; đối với than, sử dụng máy xúc có dung tích gàu từ 5÷8 m3 kết hợp với ô tô có tải trọng từ 45÷75 tấn.

+ Luận án Tiến sĩ của tác giả Đặng Trần Việt: "Nghiên cứu đồng bộ hóa thiết

bị cơ giới hóa trạm chuyển tải trong công nghệ vận tải liên hợp trên mỏ lộ thiên và

mặt bằng công nghiệp mỏ Việt Nam” thực hiện năm 2007 tại trường Đại học Mỏ -

Địa chất, Hà Nội.

Luận án đã thiết lập hàm mục tiêu và ứng dụng công nghệ thông tin để xác

định vị trí trạm chuyển tải hợp lý trong mô hình vận tải liên hợp trên mỏ lộ thiên

Việt Nam và chỉ số đồng bộ lựa chọn đồng bộ theo năng suất và thiết bị hợp lý theo

khả năng đầu tư. Kết quả nghiên cứu đã thiết lập các toán đồ ứng dụng tạo thuận lợi

cho người thiết kế có thể lựa chọn nhanh chóng tổ hợp thiết bị đồng bộ theo năng

suất trong mô hình vận tải liên hợp ô tô - đường sắt, ô tô - băng tải trên mỏ lộ thiên.

1.2.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu công nghệ vận tải tại các mỏ lộ thiên

nước ngoài

Vận tải mỏ được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp mỏ từ những năm

30 của thế kỷ XX. Các nhà khoa học tiêu biểu trong lĩnh vực này gồm:

N.V.Melnikov, V.V. Rzhevsky, K.N.Trubetskogo, A.O.Spivakovskogo,

V.L.Yakovlev, M.V.Vasilev, M.G.Novozhilov, M.G.Potapov, B.V.Faddeev,

V.A.Schelkanov, V.S.Hohryakov, P.P.Bastan, A.N.Shilin, V. P.Smirnov, V.A.

Galkin, B.A.Simkin, M.S.Chetverik, S.P.Reshetnyak, Yu.I.Lely, A.G.Sisin,

A.A.Kotyashev, A.P.Tyulkin, V.N.Usynin và một số người khác.

Vấn đề cơ bản hình thành công nghệ vận tải mỏ sâu đã được nghiên cứu bởi

các nhà khoa học như M.V.Vasilev, M.G.Potapov, V.L.Yakovlev [49].

Các nghiên cứu tiếp theo về việc phát triển hệ thống vận tải mỏ lộ thiên sâu đã

được các nhà khoa học thực hiện ở công trình [24] với hướng giải quyết thích hợp

các vấn đề khoa học sau:

- Phát triển dạng sơ đồ vận tải mỏ sâu;

- Xây dựng cơ sở nguyên lý sơ đồ công nghệ vận tải liên tục;

- Phương pháp vận tải đất đá theo lớp dốc nghiêng đảm bảo khối lượng đào

nhỏ nhất;

- Phương pháp và thiết bị chuyển tải khi sử dụng vận tải liên hợp đảm bảo các

dạng vận tải từ gương tới điểm trung chuyển và các khâu phụ trợ chiếm diện tích

nhỏ nhất;

- Cơ sở hình thành hệ thống vận tải mỏ sâu hợp lý dựa trên cơ sở tối ưu hóa

các thông số sử dụng của dạng vận tải chính và chuyên dụng của mỏ lộ thiên.

Các vấn đề hình thành các dòng vận tải đã được Y.N Anistratov [17] xác định

theo mối quan hệ năng suất và giới hạn mỏ.

V.L.Yakovlev đã xây dựng những nguyên tắc lý thuyết cơ bản hình thành công

nghệ vận tải mỏ sâu, có tính đến quy luật phát triển đới công tác mỏ, sự thay đổi các

chỉ tiêu vận tải có tính đến yếu tố thị trường liên quan đến quá trình vận tải [49].

Với mục tiêu giảm cự ly vận tải, các công trình [47], [50] đã lựa chọn vị trí

trạm đập ở trong đới công tác khi vận tải bằng liên hợp ô tô - băng tải. Theo công

tác xuống sâu, băng tải dốc đặt trên bờ không công tác và bờ công tác. Việc kéo dài

băng tải được tiến hành trên bờ không công tác. Tuy nhiên, phương án này khó thực

hiện do băng tải nâng dễ bị hư hỏng khi nổ mìn tạo mặt bằng.

Theo kết quả của [30], bước dịch chuyển các trạm trung chuyển từ 45÷60 m.

Khi đó tuyến băng tải được bố trí thành các cụm có chiều dài từ 250÷300 m.

Các công trình [15], [23] mô tả đặc điểm và kinh nghiệm ứng dụng các hình

thức vận tải liên hợp trên các mỏ lộ thiên; nêu phương pháp tính toán thiết kế hệ

thống vận tải liên hợp ô tô - đường sắt, ô tô - băng tải, ô tô - trục tải, cơ sở tính toán

xác định các thông số và vị trí trạm chuyển tải hợp lý trên các mỏ lộ thiên… Trên

cơ sở đánh giá hiệu quả kinh tế, kỹ thuật để lựa chọn được phương án vận tải liên

hợp tối ưu cho mỏ lộ thiên theo mô hình toán kinh tế.

Các công trình [34], [35], [37], [40], [44] đã xem xét điều kiện sử dụng các

dạng vận tải: ô tô, đường sắt, ô tô - băng tải, ô tô - trục tải; nghiên cứu các thông số

cấu trúc, sơ đồ công nghệ các điểm chuyển tải, cơ sở lý thuyết lựa chọn dạng vận tải

liên hợp.

V.L.Yakovlev [49], [53] đã xây dựng lý thuyết hình thành vận tải mỏ sâu theo

các vấn đề:

- Nghiên cứu quy luật hình thành dạng vận tải khi khai thác theo giai đoạn của

mỏ lộ thiên;

- Đánh giá kỹ thuật các công nghệ vận tải và cơ sở xây dựng các thông số hợp

lý và điều kiện sử dụng chúng ở mỏ lộ thiên sâu trong các chu kỳ khai thác;

- Thiết lập biên giới không gian sử dụng các dạng vận tải trong ranh giới mỏ;

- Sơ đồ hình thành hệ thống vận tải mỏ sâu.

1.2.3. Phân tích các kết quả nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá

Các công trình nghiên cứu sâu về công nghệ vận tải trên mỏ lộ thiên đã trực

tiếp hoặc gián tiếp đề cập tới phương pháp mô hình hóa quá trình sản xuất mỏ, tính

toán thiết kế và tổ chức vận hành tổ hợp thiết bị vận tải theo mô hình tính toán kinh

tế đảm bảo năng suất yêu cầu và hiệu quả kinh tế cao. Các công trình nghiên cứu ở

nước ngoài thường xuất phát từ điều kiện các mỏ có sản lượng lớn, các thiết bị chế

tạo đã qua thử nghiệm và đánh giá trên quy mô công nghiệp trong khoảng thời gian

5÷10 năm.

Các nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý dựa trên phương

pháp so sánh kinh tế theo hàm mục tiêu:

- Giá thành vận tải 1 tấn (1 m3) đất đá

min

- Chi phí xúc vận tải và thải 1 tấn (1 m3) đất đá

min

- Chi phí quy chuyển khai thác hoặc vận tải 1 tấn (1 m3) đất đá

min

Một số trường hợp khác đã tính đến mức độ khó khăn, tiêu hao nhiên liệu, vật

liệu, năng lượng...

Phương pháp so sánh các chỉ tiêu kinh tế: Giá thành vận tải đất đá, chi phí quy

chuyển vận tải đất đá…dựa trên các số liệu thống kê, các chi phí mua thiết bị, đơn

giá nguyên, nhiên liệu phụ thuộc thị trường, điều hành kinh tế của Nhà nước nên chỉ

đúng trong giai đoạn so sánh. Trong khi đó, để nâng 1 tấn đất đá lên chiều cao 1 m

mỗi công nghệ vận tải đều phải tiêu hao một năng lượng nhất định. Năng lượng

không phụ thuộc vào chính sách điều hành kinh tế của Nhà nước, lạm phát hay thị

trường. Năng lượng là chỉ tiêu mang tính khách quan nhất và đúng trong mọi thời gian.

Chính vì vậy, ngoài tiêu chí lựa chọn về kinh tế cần kết hợp với tiêu chí về tiêu hao

năng lượng của các công nghệ vận tải. Từ đó, Nghiên cứu sinh (NCS) tập trung giải

quyết các vấn đề về việc lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý theo các điều kiện:

- Điều kiện cần: Quy mô công nghệ phù hợp với đặc điểm hình học, công suất

trình tự, HTKT và năng suất lớn nhất;

- Điều kiện đủ: Công nghệ vận tải lựa chọn có chi phí vận tải quy chuyển và

tiêu hao năng lượng nhỏ nhất, ít ảnh hưởng tới môi trường.

1.3. Kết luận Chƣơng 1

Qua tổng quan hiện trạng sử dụng và kinh nghiệm nghiên cứu công nghệ vận

tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu trong và ngoài nước cho thấy:

- Các mỏ than lộ thiên Việt Nam thuộc dạng sâu và rộng bao gồm: Cọc Sáu,

Đèo Nai, Cao Sơn, Hà Tu, Khánh Hòa; thuộc dạng sâu và dài là mỏ than Na Dương.

Hầu hết các mỏ sử dụng HTKT xuống sâu, dọc, một (hai) bờ công tác, đất đá đổ bãi

thải ngoài (bãi thải trong), CNKT khấu theo lớp dốc đứng;

- Công nghệ vận tải đất đá sử dụng ô tô đơn thuần với nhiều chủng loại, mã

hiệu có tải trọng từ 36÷96 tấn hoạt động trên cùng các thông số của HTKT. Từ năm

2009÷2013, chi phí vận tải chiếm 59,18% tổng chi phí sản xuất mỏ; chi phí đầu tư

cho khâu vận tải chiếm 68,71% tổng đầu tư dây chuyền sản xuất. Càng xuống sâu,

chiều cao nâng tải, cung độ vận tải lớn. Ô tô vận tải từ các tầng sâu đã xảy ra hàng

loạt các hỏng hóc, hao mòn lốp nhanh, tình trạng tạm dừng nghỉ trong hành trình

nâng tải trên bờ mỏ là thường xuyên. Từ đó, chi phí vận tải tại các mỏ càng tăng;

- Các mỏ than lộ thiên sâu nước ngoài thường có kích thước hình học mỏ và

khối lượng đất bóc lớn. Khi chiều cao nâng tải lớn, công nghệ vận tải ô tô được thay

thế bằng liên hợp ô tô - băng tải, ô tô - trục tải. Công nghệ vận tải liên hợp đã phát

huy các ưu điểm và khắc phục các nhược điểm của các dạng vận tải. Đặc biệt, công

nghệ vận tải chu kỳ - liên tục, ô tô - băng tải dốc với hệ thống băng nén có góc dốc từ 30÷70o mang lại hiệu quả cho sản xuất vì khối lượng xây dựng cơ bản nhỏ, giá

thành đơn vị thấp ít ảnh hưởng tới môi trường;

- Công tác nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ sâu đã

được nhiều nhà khoa học thực hiện dựa trên nhiều phương pháp nghiên cứu nhưng

tập trung chủ yếu là phương pháp so sánh các chỉ tiêu kinh tế như: giá thành hay chi

phí vận tải… Các chỉ tiêu kinh tế phụ thuộc vào thị trường và đúng trong thời điểm

so sánh. Trong khi đó, năng lượng để nâng 1 tấn đất đá từ khai trường lên bãi thải là

chỉ tiêu khách quan đúng trong mọi thời điểm. Công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho

các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam cần đáp ứng các yêu cầu: đảm bảo khối lượng

mỏ với chi phí vận tải quy chuyển và tiêu hao năng lượng nhỏ nhất và ít ảnh hưởng

tới môi trường.

Chƣơng 2

ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ

VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM

2.1. Đặc điểm các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

2.1.1. Đặc điểm hình học mỏ

Các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam thường có dạng đất bóc tập trung phía trên,

khoáng sản nằm phía dưới sâu. Các tầng phía trên cao có khối lượng đất đá bóc và

chiều dài nhỏ; chiều dài tầng công tác và khối lượng đất đá bóc lớn nhất tập trung

tại khu vực hào vận chuyển chính. Số lượng tầng công tác lớn thường từ 10÷15

tầng. Cường độ khai thác tại mỗi tầng tăng nên cường độ phát triển đới công tác

trên các bờ lớn. Biểu đồ phân bố khối lượng than đất và chiều dài trung bình tuyến

công tác tại một số mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam như: Đèo Nai, Cọc Sáu, Cao

Sơn, Na Dương,... được thể hiện ở các Hình 2.1÷2.3. Chi tiết tại Bảng PL 2.1÷PL

2.2 - Phụ lục Chương 2.

H, m

400

300

200

100

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

-100

-200

-300

-400

V, P, L ct

Than P, 1000 tấn Hào vận tải chính +30

Đất bóc V, 1000 m3 Lct, m

Hình 2.1: Biểu đồ V, P, Lct=f(H) mỏ than Cọc Sáu

H, m

400

300

200

100

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 0 -100

-200

-300

-400

V, P, L ct

Than P, 1000 tấn Hào vận tải chính +50

Đất bóc V, 1000 m3 Lct, m

Hình 2.2: Biểu đồ V, P, Lct=f(H) mỏ than Cao Sơn

400

H,m 350

300

250

200

150

100

0 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000

Đất bóc V, 1000 m3 Lct, m

Than P, 1000 tấn Hào vận tải chính +280

V, P, L ct

Hình 2.3: Biểu đồ V, P=f(H) mỏ than Na Dương

2.1.2. Đặc điểm địa chất công trình

Đất đá tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam có đầy đủ các loại nham thạch: Cuội,

sạn kết, cát kết, bột kết. Hàm lượng các thành phần nham thạch thay đổi khá nhiều

trên cùng một khu vực khai trường và toàn mỏ. Tuy nhiên, chiếm phần lớn là loại

cuội, sạn, cát kết. Cường độ kháng nén lớn nên khối lượng đất đá cần làm tơi bằng

khoan nổ mìn chiếm tỷ lệ từ 80÷90% đất đá trong mỏ.

Khi khai thác xuống sâu, độ kiên cố, thể trọng của đất đá, độ khối tăng lên

theo quan hệ hàm bậc nhất.

2.1.3. Đặc điểm khí hậu - thủy văn

Các mỏ nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi hai mùa rõ

rệt, mùa mưa và mùa khô:

- Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau; lượng mưa trung bình

hàng tháng từ 30÷40 mm. Lượng bốc hơi lớn nhất xảy ra vào mùa khô từ tháng 12

đến tháng 3. Trong đó, lớn nhất là 11 mm (ngày 7/3/2004);

- Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm. Các trận mưa lớn

thường tập trung vào tháng tháng 7 hoặc tháng 8. Trong đó lượng mưa lớn nhất

trong ngày đạt 409,3 mm (ngày 22/7/1986). Lượng mưa bình quân hàng tháng từ

400÷600 mm; hàng năm đạt xấp xỉ 2.500 mm.

Ngoài nước mưa, các tầng sâu được bổ sung lượng nước ngầm. Lượng nước

chảy vào đáy mỏ lớn nhất (trong 1 ngày đêm) tại một số mỏ than lộ thiên Việt Nam

được thống kê, tính toán và thể hiện ở Bảng 2.1.

Bảng 2.1: Lượng nước chảy vào mỏ theo trận mưa lớn nhất trong ngày đêm

TT

Tên mỏ

Diện tích mặt mỏ, m2

Lượng nước chảy vào mỏ (m3) lớn nhất trong 1 ngày đêm

Đèo Nai

1

5.639.100

1.036.227 Cọc Sáu

2

3.599.385

705.466 Cao Sơn

3

6.258.900

1.289.198 Na Dương

4

5.726.627

954.056 2.1.4. Đặc điểm công tác đào sâu

Với đặc điểm hình học mỏ trên sườn núi dưới moong sâu nên khu vực khai

thác than thường tập trung tại các tầng phía đáy mỏ. Vào mùa mưa, đáy mỏ ngập

nước nên công tác đào sâu khai thác than thực hiện từ tháng 11 năm trước đến hết

tháng 4 năm sau. Từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, các thiết bị khai thác di

chuyển lên các tầng trên cao, làm công tác bóc đất chuẩn bị cho kỳ đào sâu mới.

Công tác đào sâu thực hiện trên toàn đáy mỏ và theo một hướng cố định.

Công nghệ đào sâu chủ yếu là chia đáy mỏ thành nhiều phân tầng (trừ trường

hợp các mỏ có chiều dài mỏ lớn). Đáy khai trường khi kết thúc mùa đào sâu là nơi

chứa bùn nước trong mùa mưa. Tốc độ đào sâu hàng năm tại các mỏ từ 10÷15 m.

Theo điều kiện kỹ thuật, tốc độ đẩy ngang bờ công tác từ 40÷60 m. Từ đó, động thái

đào sâu mỏ ảnh hưởng tới việc điều hành thiết bị vận tải theo mùa.

2.2. Đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng tới công tác vận tải đất đá tại các mỏ than

lộ thiên Việt Nam

Khi khai thác các tầng dưới sâu, các yếu tố đặc trưng ảnh hưởng tới mỏ lộ

thiên gồm:

- Yếu tố tự nhiên: Đặc điểm hình học mỏ, lượng mưa, thời gian mưa, độ bền,

độ nứt nẻ, độ lỗ hổng, độ ngậm nước, hệ số thấm, áp lực, mực nước ngầm;

- Yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng tới công tác vận tải gồm: Chiều dài, chiều cao

nâng tải, sơ đồ vận tải; độ tin cậy của các thiết bị; năng suất thiết bị; phương pháp

cung cấp nhiên liệu; điều kiện vi khí hậu…;

- Yếu tố tổ chức: Sự phối hợp giữa các thiết bị; hệ số sử dụng thời gian ra sản phẩm...

2.2.1. Ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên đến công tác vận tải mỏ

Với đặc điểm hình học mỏ có dạng "trên sườn núi - dưới moong sâu" nên khối

lượng cũng như cung độ vận tải trên các tầng không đều nhau và tập trung chủ yếu

ở phía dưới gần hào vận chuyển chính. Điều đó ảnh hưởng tới việc lựa chọn dạng

vận tải. Khi vận tải bằng ô tô, sự phân bố khối lượng và chiều dài tuyến công tác

ảnh hưởng tới tải trọng ô tô, thông số bề rộng mặt đường, mật độ lưu thông xe.

Chiều sâu mỏ lớn đã làm tăng chiều cao nâng tải, chiều dài vận tải; tăng số

tuyến công tác cũng như các tuyến cụt, gây khó khăn trong việc trao đổi các thiết bị

vận tải và làm giảm hệ số sử dụng thời gian vận hành xe. Vận tải đất đá có tải theo 2

chiều lên dốc và nằm ngang đã ảnh hưởng tới việc lựa chọn tải trọng xe và tải trọng

bì vì nó liên quan tới công cơ học vận chuyển đất đá bằng ô tô.

Lượng mưa, thời gian mưa ảnh hưởng tới hệ số sử dụng thời gian ra sản phẩm

của ô tô. Với một mỏ cụ thể, khối lượng mỏ cố định, thời gian làm việc ra sản phẩm

của ô tô ảnh hưởng tới công tác lựa chọn công suất thiết bị vận tải.

Độ bền, độ nứt nẻ, ảnh hưởng tới các thông số khoan nổ mìn, kích thước cục

đá sau nổ mìn. Kích thước đá sau nổ mìn ảnh hưởng tới hiệu quả xúc của máy xúc,

hệ số đầy thùng xe khi vận chuyển, thời gian hao mòn lốp xe… Độ ngậm nước, hệ

số thấm, áp lực, mực nước ngầm ảnh hưởng tới chất lượng mặt đường và trực tiếp là

vận tốc di chuyển của ô tô. Chiều cao bờ mỏ lớn ảnh hưởng tới sự ổn định của bờ

mỏ, bề rộng của tầng vận tải.... các thông số của tầng vận tải.

2.2.2. Ảnh hưởng của yếu tố kỹ thuật đến công tác vận tải mỏ

Khi tăng chiều sâu khai thác, số lượng tầng công tác tăng lên. Do đó, sơ đồ

vận tải đối với các mỏ lộ thiên sâu phức tạp do luồng hàng vận chuyển phân tán,

mật độ lưu thông trên đường mỏ lớn.

Theo [23], giá thành vận tải 1 tấn đất đá tại vùng Sarbaika (LB Nga) khi vận

chuyển bằng ô tô sẽ tăng lên theo chiều sâu và chiều dài vận tải và xác định theo

công thức (2.1):

(2.1)

Cô = 0,08H + 0,003L + 2,6

Trong đó: H và L - chiều cao và chiều dài vận tải, m.

Khi làm việc tại các tầng sâu, độ tin cậy của các thiết bị giảm, nên năng suất

thiết bị giảm. Theo [22], khi tăng chiều sâu khai thác, năng suất thiết bị giảm đi.

Năng suất thiết bị ở độ sâu H có thể xác định theo quan hệ (2.2):

(2.2)

QH = Qo.KH

Trong đó: Qo - năng suất thiết bị ở độ sâu H = 0; QH - năng suất thiết bị ở độ sâu

H; KH - hệ số ảnh hưởng của độ sâu đến năng suất gồm: sự phức tạp về địa chất, tổ

chức sản xuất và thông số của HTKT (chiều rộng mặt tầng công tác). Năng suất của

máy vận tải theo chu kỳ phụ thuộc chiều sâu mỏ được xác định theo quan hệ (2.3):

(2.3)

Trong đó: Lo - khoảng cách vận tải khi chiều sâu vận tải H = 0; i - góc nghiêng

tuyến đường vận tải; Kpt - hệ số phát triển tuyến đường; n,m - hệ số kinh nghiệm.

Theo [22], hệ số KH tùy thuộc loại thiết bị và độ sâu hoạt động, có thể tham

khảo ở Bảng 2.2.

Bảng 2.2: Giá trị hệ số ảnh hưởng đến năng suất thiết bị và chiều sâu khai thác mỏ

Giá trị KH theo độ sâu H TT Loại thiết bị H = 100 m H = 200 m H = 400 m

1 Máy xúc

EKG-4,6; EKG-8I 0,85÷0,87 0,72÷0,74 0,47÷0,52

2 Ô tô

BELAZ-540 0,65÷0,70 0,45÷0,47 0,28÷0,30

Theo [22], khi tăng chiều sâu khai thác, chiều dài các tầng công tác dưới sâu

BELAZ-548 0,68÷0,72 0,5÷0,55 0,35÷0,40

giảm, cần giảm chiều dài bloc máy xúc để đảm bảo tốc độ đào sâu. Điều đó làm

giảm tốc độ chuyển động của ô tô. Tại vùng mỏ Krivbass, trên mỗi đoạn xuống sâu

100 m của mỏ khi đáy mỏ đào sâu từ 50÷250 m thì năng suất của ô tô giảm

10÷15%. Tiếp tục tăng chiều sâu đáy mỏ từ 250÷400 m thì năng suất ô tô giảm từ

20÷25%.

Theo V.L.Yakovlev, khi kể đến mức độ phức tạp về điều kiện địa chất và tổ

chức sản xuất theo từng dạng vận tải khối lượng vận chuyển (QH) tính theo T.km có thể xác định theo quan hệ (2.4):

(2.4)

QH = (Lt +Kn.H)Vo, T.km Trong đó: Lt - khoảng cách vận tải thực tế, km; Vo - khối lượng đất đá vận chuyển, tấn; H - chiều cao nâng tải, km; Kn - hệ số tỷ lệ phụ thuộc từng dạng vận tải: Đối với vận tải bằng ô tô: Kn = 0,03; Đối với vận tải bằng băng tải: Kn = 0,015.

Điều kiện vi khí hậu tại các tầng sâu như: nhiệt độ, bức xạ, áp suất không khí

tại các độ sâu khác nhau và tùy thuộc từng mùa sẽ khác nhau. Theo A.A. Kulesov

[33], tốc độ chuyển động của ô tô tại các tầng sâu phụ thuộc các thông số vi khí hậu

và được xác định theo quan hệ (2.5) và (2.6):

- Khi chuyển động có tải:

(2.5)

- 0,08to+0,65b+ 0,05So-6,1P-0,35q, km/h

- Khi chuyển động không tải:

, km/h (2.6)

Trong đó: L, H - chiều dài và chiều cao nâng tải, m; T - chiều rộng đường ô tô, m; Bo - bề rộng của ô tô, m; to - nhiệt độ không khí, oC; q - tải trọng của ô tô, tấn; b,

So- tầm nhìn và độ khắc nghiệt của khí hậu; P - áp suất không khí, Pa.

Tại các tầng sâu, mùa hè nhiệt độ tăng đã làm giảm vận tốc chuyển động của ô

tô, kích thước các tầng hạn chế, khí bụi, tiếng ồn sẽ tăng, mức độ an toàn cho người

và thiết bị làm việc sẽ giảm.

2.2.3. Ảnh hưởng của yếu tố tổ chức tới công tác vận tải

Khi sự phối hợp giữa các thiết bị phức tạp do ô tô nhận tải theo chu trình hở,

nhiều chủng loại ô tô cùng phục vụ một máy xúc cùng làm việc trên cùng các thông

số của HTKT, sẽ ảnh hưởng tới thời gian hoạt động ra sản phẩm của ô tô và máy

xúc, số lượng gầu xúc và năng suất của từng thiết bị. Đặc biệt, khi chiều dài tuyến

công tác giảm, chiều dài đoạn hòa hoãn ngắn ảnh hưởng tới số lượng ô tô phục vụ

trong tổ hợp.

Khi sử dụng công nghệ vận tải liên hợp có nhiều điểm chất dỡ tải, sẽ ảnh

hưởng đến độ an toàn cho các thiết bị làm việc trên cùng mặt bằng; vì số lượng thiết

bị làm việc trên cùng mặt bằng công tác là rất lớn. Mặt khác, việc sử dụng nhiều

trạm chất dỡ tải sẽ ảnh hưởng tới mức độ chất tải tại các khâu công nghệ kế tiếp và

sẽ ảnh hưởng tới năng suất của chúng.

2.3. Nghiên cứu yêu cầu đối với công tác vận tải và đánh giá khả năng sử dụng

các công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

2.3.1. Kế hoạch khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

Theo QH 60, từ 2014 đến kết thúc khai thác, khối lượng than đất hàng năm tại

các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam là rất lớn. Trong đó, đất bóc yêu cầu tại mỏ Cao Sơn duy trì với khối lượng từ 33÷50 tr.m3/năm.

Khối lượng đất đá bóc, số tầng công tác chiều cao nâng tải và cung độ vận tải

trung bình tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam theo QH 60 được tổng hợp trình

bày ở Bảng 2.3. Kế hoạch khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam được

tổng hợp và thể hiện ở Bảng PL 2.3 - Phần Phụ lục Chương 2.

Bảng 2.3: Khối lượng mỏ yêu cầu tại một số mỏ lộ thiên theo QH 60

TT Tên mỏ

Công suất mỏ, 103 tấn/năm Khối lượng đất bóc, 103 m3/năm Số tầng công tác trên bờ mỏ Cung độ vận tải trung bình, km Chiều cao nâng tải lớn nhất, m

1 Đèo Nai 2.500 28.500 29 3,74 450

2 Cọc Sáu 3.600 45.000 37 3,52 560

3 Cao Sơn 5.000 50.000 32 5,65 480

4 Hà Tu 1.400 25.000 22 2,28 330

5 Na Dương 1.200 18.500 25 2,43 300

Qua Bảng 2.3 và Bảng PL 2.3 cho thấy: Khối lượng mỏ, số tầng khai thác,

4 Khánh Hòa 800 10.000 28 4,45 420

chiều cao nâng tải, cung độ vận tải trung bình hàng năm tại các mỏ là rất lớn. Càng

xuống sâu, số tầng công tác tăng sẽ tăng; cường độ bóc đất đá và mật độ các thiết bị

trong và ngoài khai trường mỏ rất lớn. Điều đó cho thấy, công nghệ vận tải mỏ giữ

vai trò quan trọng tại các mỏ lộ thiên sâu. Từ đó, cần nghiên cứu các giải pháp về

công nghệ vận tải để tăng hiệu quả kinh tế mỏ.

2.3.2. Yêu cầu đối với công tác vận tải

Từ đặc điểm các mỏ than lộ thiên sâu, các yếu tố ảnh hưởng công tác vận tải

và khối lượng mỏ yêu cầu, công nghệ vận tải mỏ cần đảm bảo các yêu cầu sau:

1. Nâng cao góc dốc bờ mỏ để đảm bảo giảm khối lượng đất đá thải.

2. Cung độ vận tải trên bờ mỏ phải ngắn nhất.

4. Không bị hạn chế về sản lượng mỏ theo chiều cao nâng tải và góc dốc bờ mỏ.

3. Khối lượng vận tải hàng năm 10÷30 triệu tấn cho một tuyến vận tải và

không phụ thuộc vào chiều cao nâng tải.

5. Đất đá phải được đập vỡ trong mỏ để đảm bảo điều kiện vận tải (nếu có).

6. Đảm bảo mức tiêu thụ nguyên, nhiên vật liệu, năng lượng là nhỏ nhất.

7. Chi phí xây dựng cơ bản và sản xuất nhỏ nhất.

8. Giảm ô nhiễm môi trường.

9. Ít phụ thuộc vào điều kiện khí hậu.

10. Đơn giản cho điều hành, sửa chữa và an toàn sản xuất.

2.3.3. Đánh giá khả năng sử dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ than lộ thiên

sâu Việt Nam

Theo [22], mỗi công nghệ vận tải đều có những ưu nhược điểm riêng và phạm

vi sử dụng khác nhau phụ thuộc kích thước hình học mỏ, năng suất yêu cầu, dạng

khoáng sàng, chiều cao nâng tải, chiều dài vận tải. Như vậy, phạm vi sử dụng các

công nghệ vận tải tại các mỏ lộ thiên sâu được phân chia thành các vùng theo độ sâu

biểu diễn ở Hình 2.4 [22].

Hình 2.4: Các vùng sử dụng

hình thức vận tải hợp lý trong

khai trường

Tại vùng (1), sử dụng công nghệ vận chuyển bằng ô tô đảm bảo giảm khối

lượng xây dựng cơ bản. Cung độ vận tải ô tô từ khai trường tới bãi thải từ 7÷8 km,

độ đốc đường từ 7÷8%. Trong một số trường hợp ô tô hoạt động ở vùng (2), kết hợp

với vận tải đường sắt trên mặt mỏ. Tại vùng (3) và vùng (4), sử dụng ô tô kết hợp

với các công nghệ vận tải khác. Khi đó ô tô vận tải từ gương xúc tới điểm chuyển

tải thay đổi từ 0,7÷1,5 km. Tại vùng (4), khi các tầng đạt biên giới trên mặt sẽ sử

dụng vận tải ô tô - băng tải. Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải được thể hiện ở

Bảng 2.4 [22].

Bảng 2.4: Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải mỏ lộ thiên

Điều kiện sử dụng

Năng suất, Công nghệ vận tải Độ sâu mỏ, m Đặc điểm địa chất mỏ Đặc điểm kỹ thuật mỏ Đặc điểm khí hậu Vật liệu vận tải; Loại mỏ tr t/năm Khoảng cách vận tải, km

Ô tô 10÷30 80÷180 1,5÷3 Khí hậu khô, ít mưa

Đất đá cứng và độ cục lớn; Dạng sâu và dạng cao

Khoáng sàng có thế nằm phức tạp, vỉa dạng bất kỳ, thành phần khoáng sản không đồng nhất

200÷ 30÷50 1,2÷1,5 250 Khí hậu khô, ít mưa Ô tô - Đường sắt Dạng sâu và dạng cao

Khoáng sàng có thế nằm phức tạp, vỉa lớp dày (kích thước vỉa lớn, thành phần không đều) Mỏ có kích thước bình đồ lớn, giảm nhanh theo độ sâu khai thác, tuyến công tác dịch chuyển nhanh, tốc độ xuống sâu lớn khai thác chọn lọc Mỏ có kích thước bình đồ lớn, giảm nhanh theo độ sâu khai thác, tuyến công tác dịch chuyển nhanh, tốc độ xuống sâu lớn, có đủ mặt bằng bố trí trạm chuyển tải

50÷80 80÷700 0,8÷1 Ô tô - Băng tải Khí hậu ôn hoà, khô

Khoáng sàng có thế nằm phức tạp, vỉa dạng bất kỳ, thành phần sản đồng nhất Mỏ có kích thước bình đồ lớn hoặc hạn chế, lượng đất đá bóc ở các tầng dưới không lớn, khó bố trí và phát triển tuyến đường ô tô Đất đá mềm, cứng vừa và cứng dễ đập vỡ; Dạng sâu và dạng cao

100÷ 10÷15 0,6÷0,8 Khí hậu bất kỳ Ô tô - Trục tải 400

Khoáng sàng có thế nằm phức tạp, vỉa dốc đứng Mỏ có kích thước bình đồ hạn chế, độ sâu lớn, bờ mỏ ổn định có góc dốc lớn Đất đá cứng kích thước cục lớn; Dạng sâu

Kết quả của nhiều nghiên cứu, cũng như các dữ liệu thực nghiệm cho thấy, khi

chiều sâu mỏ vượt quá 180÷200 m, khả thi nhất về mặt kinh tế là chuyển đổi sang

công nghệ không liên tục (chu kỳ) - liên tục 47 .

Theo 40 , khi vận tải bằng ô tô, 60% nhiên liệu để tự trọng xe di chuyển còn

40% làm công tác vận tải đất đá. Đối với băng tải, 20% năng lượng thực hiện tự di

chuyển, 80% năng lượng thực hiện công tác nâng đất đá. Để nâng 100 tấn đất đá lên

10 m thì ô tô sử dụng 2 lít nhiên liệu (tương đương 40.000 đồng) còn băng tải tiêu

thụ 3 kWh (tương đương 5.000 đồng). Khi vận tải đường bằng, vận tải 100 tấn trên

đoạn đường 1 km thì ô tô tiêu thụ 8 lít nhiên liệu (tương đương 160.000 đồng); đối

với băng tải sử dụng 12 kWh (tương đương 20.000 đồng). Điều đó chứng tỏ tính ưu

việt của công nghệ vận tải liên tục so với công nghệ vận tải chu kỳ.

Quy luật thay đổi chi phí khai thác quặng theo chiều sâu tại mỏ Muruitau được

công trình [31] thể hiện ở Hình 2.5.

Hình 2.5: Phạm vi sử dụng ô tô và ô tô - băng tải ở mỏ Muruitau

Qua Hình 2.5 cho thấy: Vận tải ô tô đơn thuần khi chiều sâu mỏ đạt 180 m;

vận tải ô tô - băng tải nghiêng khi chiều sâu mỏ từ 180÷400 m. Khi độ sâu mỏ từ

400÷600 m sử dụng ô tô - băng tải dốc.

Theo [36], khi khai thác các vỉa dốc đứng hoặc nghiêng với các thông số cơ sở:

- Kích thước theo bề mặt: chiều dài 2,5 km; rộng: 1,5 km; chiều sâu kết thúc:

600 m; góc dốc bờ mỏ: 40o; khoảng cách vận tải trên mặt mỏ cố định: 2 km; cung

độ vận tải trong mỏ thay đổi: 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5 km tương ứng chiều sâu mỏ: 100;

200; 300; 400; 500; 600 m;

Các dạng vận tải xem xét gồm: ô tô đơn thuần; đường sắt; băng tải; liên hợp ô

tô - đường sắt; ô tô - băng tải và ô tô - trục tải với các thông số:

+ Ô tô vận tải có tải trọng 25 và 40 tấn; độc dốc dọc tuyến đường vận chuyển

8%; Hệ số kéo dài tuyến đường 1,25;

+ Vận tải đường sắt với độ nghiêng đường 4%; hệ số kéo dài đường 1,5;

+ Liên hợp ô tô - đường sắt với điểm trung chuyển đặt trên bờ mỏ;

+ Vận tải băng tải có máy đập tự hành làm việc song song với máy xúc; + Vận tải liên hợp ô tô - skip (tải trọng 50 tấn) góc dốc đặt ray 40o; + Vận tải ô tô - băng tải (góc nghiêng 16o) theo 2 sơ đồ: máy đập phân bố trên

mặt mỏ và đặt trên các tầng tập trung và di chuyển theo quá trình xuống sâu của mỏ.

Chi phí giá thành các dạng vận tải đất đá được thể hiện ở Hình 2.6 [36].

Hình 2.6: Quan

hệ giá thành vận

tải của các dạng

vận tải với chiều

sâu mỏ

a) Theo tính toán

b) Theo thống kê

1- ô tô vận tải 27 tấn; 2- ô tô vận tải 40 tấn; 3- ô tô khung động 60 tấn; 4- vận tải

đường sắt; 5- ô tô+đường sắt; 6- ô tô +băng tải (máy đập trên mặt mỏ); 7- ô tô

+băng tải (máy đập đặt trên bờ mỏ); 8- ô tô - trục tải; 9- vận tải băng tải với máy

đập di động

Từ Hình 2.6 cho thấy các dạng vận tải có thể phân chia thành 2 nhóm theo chiều

sâu vận tải:

- Nhóm 1: Sử dụng vận tải ô tô - đường sắt (băng tải) khi trạm trung chuyển

hoặc máy đập đặt trên mặt mỏ. Với nhóm này, chi phí vận tải tăng đột ngột. Khi

chiều sâu tăng từ 100÷600 m chi phí vận tải tăng từ 2÷3 lần:

- Nhóm 2: Sử dụng ô tô - trục tải và băng tải (kể cả trường hợp sử dụng băng

tải và máy đập di động ở gương). Đối với dạng vận tải này, chi phí vận tải giảm do

góc dốc băng tải (skip) trên bờ mỏ lớn nghĩa là cung độ vận tải ngắn. Mặt khác, chi

phí vận tải băng tải không thay đổi nhiều khi tăng chiều dài vận tải.

Giá thành vận tải ô tô đơn thuần T.km là lớn nhất. Giá thành vận tải ô tô

khung động nhỏ hơn ô tô khung cứng. Giá thành liên hợp ô tô - băng tải thấp nhất.

Theo [22], chi phí lao động với một số dạng vận tải theo chiều sâu mỏ được

thể hiện ở Hình 2.7.

Hình 2.7: Sự phụ thuộc chi phí lao

động của các dạng vận tải với

chiều sâu mỏ

1- Vận tải đường sắt; 2- Vận tải

ô tô; 3- Vận tải liên hợp ô tô -

băng tải (máy đập trên mặt mỏ);

4- Vận tải liên hợp ô tô - băng

tải (máy đập trong mỏ)

Từ Hình 2.7 cho thấy: Chi phí lao động (người - ca/1.000 tấn) thấp nhất là vận

tải liên hợp ô tô - băng tải khi trạm đập (điểm trung chuyển) nằm trên tầng tập

trung. Tiếp theo là chi phí lao động khi sử dụng liên hợp ô tô - băng tải có sử dụng

máy nghiền đập đặt trên mặt mỏ; sau đó là chi phí lao động vận tải sử dụng ô tô đơn

thuần và cao nhất là vận tải bằng đường sắt.

Tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam, chiều cao nâng tải khi kết thúc khai

thác từ 400÷600 m; khối lượng đất đá hàng năm 37÷100 tr.tấn, cung độ vận tải từ

4÷6 km, kích thước các tầng công tác dưới sâu nhỏ, lượng nước ngầm tăng, khai

thác theo mùa nên công tác vận tải đất đá tại các tầng sâu cần cơ động, linh hoạt.

Công nghệ vận tải ô tô đơn thuần đáp ứng được yêu cầu vận tải tại các tầng sâu.

Vận tải nâng đất đất đá lên bề mặt mỏ với cường độ lớn và yêu cầu chí phí

giảm nên có thể sử dụng các công nghệ vận tải không liên tục (ô tô, trục tải) hoặc

liên tục (băng tải).

Vận tải đất đá trên bề mặt mỏ ra bãi thải với địa hình đồi núi, các mỏ nằm đan

xen nhau nên có thể sử dụng các công nghệ vận tải không liên tục (ô tô) hoặc công

nghệ vận tải liên tục (băng tải thường).

Công nghệ vận tải đường sắt khó có thể sử dụng tại các mỏ than lộ thiên Việt

Nam vì các lý do: Chiều dài các mỏ hạn chế; bán kính vòng của vận tải đường sắt

lớn (150 m); độ dốc đường sắt nhỏ 3÷4%, địa hình có dạng đồi núi. Như vậy, công

nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam bao gồm:

+ Công nghệ vận tải không liên tục (ô tô đơn thuần);

+ Công nghệ vận tải liên hợp: ô tô - băng tải; ô tô - trục tải - ô tô.

2.4. Kết luận Chƣơng 2

Các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam có dạng trên sườn núi - dưới moong sâu,

đất đá tập trung phía trên, than tập trung phía dưới. Bờ mỏ cao, nhiều tầng công tác,

khối lượng từng tầng công tác tăng và cường độ khai thác lớn trên toàn bờ mỏ.

Càng xuống sâu, chiều dài tầng công tác giảm, độ khối và độ cứng tăng lên, độ nứt

nẻ giảm, khối lượng nước ngầm tăng. Cấu trúc các vỉa than phức tạp, công tác đào

sâu theo mùa thực hiện trên toàn khai trường. Chiều cao và cung độ vận tải tăng

theo chiều sâu khai thác. Những đặc điểm này ảnh hưởng tới năng suất, chi phí vận

tải và phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải.

Theo điều kiện hình học mỏ, công nghệ vận tải đất đá được chia thành 3 vùng:

vùng vận tải phía dưới, vận tải nâng lên bờ mỏ và vận tải trên mặt mỏ. Tại mỗi vùng

có thể sử dụng các công nghệ vận tải tương ứng khác nhau: ô tô, băng tải, trục tải.

Tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam, chiều sâu khai thác từ 400÷600 m;

khối lượng đất đá hàng năm 37÷100 tr.tấn, cung độ vận tải từ 4÷6 km, kích thước

các tầng công tác dưới sâu nhỏ, lượng nước ngầm tăng, khai thác theo mùa nên

công tác vận tải đất đá tại các tầng sâu cần cơ động, linh hoạt nên phù hợp nhất là

công nghệ vận tải bằng ô tô đơn thuần. Vận tải nâng đất đất đá lên bề mặt với cường

độ lớn và yêu cầu chí phí giảm nên có thể sử dụng các công nghệ vận tải không liên

tục: ô tô, trục tải hoặc liên tục (băng tải). Vận tải đất đá trên bề mặt ra bãi thải với

địa hình đồi núi, các mỏ nằm đan xen nhau nên có thể sử dụng các công nghệ vận

tải không liên tục (ô tô) hoặc công nghệ vận tải liên tục (băng tải thường).

Chƣơng 3

NGHIÊN CỨU TỐI ƢU HÓA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VẬN TẢI

ĐẤT ĐÁ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM

3.1. Nghiên cứu xác định kích thƣớc cỡ hạt tối ƣu cho các mỏ than lộ thiên sâu

Việt Nam

Trong khai thác mỏ lộ thiên, các khâu công nghệ xúc bốc - vận tải có mối liên

quan với nhau qua thông số đặc trưng: "kích thước cỡ hạt đất đá nổ mìn". Kích

thước cỡ hạt đất đá nổ mìn ảnh hưởng tới năng suất của các thiết bị trong đồng bộ

thiết bị tham gia khai thác. Khi kích thước cỡ hạt lớn sẽ giảm chỉ tiêu thuốc nổ

nhưng tăng chi phí xúc, giảm hệ số đầy thùng xe. Kích thước cỡ hạt nhỏ chi phí

khoan - nổ mìn tăng nhưng năng suất máy xúc và ô tô tăng.

Kích thước cỡ hạt trung bình lớn nhất của đất đá nổ mìn phụ thuộc dung tích

gàu xúc theo công thức (3.1) [39]:

, m

(3.1)

Căn cứ vào kích thước cục vật liệu lớn nhất dTBmax lọt gầu máy xúc tại khâu

đầu tiên, quan hệ thông số hình học của tổ hợp thiết bị công nghệ trong vận tải liên

hợp như sau [2]:

- Máy cấp liệu có bộ phận mang tải chiều rộng Bcl

2.dTBmax;

- Máy đập có chiều rộng miệng nhận tải Bđ

1,2.dTBmax;

- Băng tải có cỡ băng B

3 bđ (với bđ - chiều rộng khe tháo tải của máy đập);

- Sàng có độ hở khe song lớn nhất a

0,2 B.

Xu thế sử dụng máy xúc cỡ lớn trên mỏ lộ thiên dẫn tới việc tăng kích thước

cục vật liệu vận tải. Khi máy đập có chiều rộng miệng nhận tải Bđ<1,2.dTBmax thì

cần thiết phải có sàng để tách các cục vật liệu quá cỡ trước khi vào máy đập.

Để xác định kích thước cỡ hạt đất đá nổ mìn hợp lý thường sử dụng quan điểm:

"Tổng chi phí của các khâu công nghệ khoan nổ - xúc bốc - vận tải ô tô - nghiền đập

- băng tải" là nhỏ nhất. Tuy nhiên, với sự thay đổi của các chủ trương, chính sách

điều hành kinh tế vĩ mô của Nhà nước, đồng thời các chỉ số về tiền lương, bảo hiểm

và giá thành nguyên vật liệu cũng thay đổi. Trong khi đó, để phá vỡ đất đá, xúc bốc

và dịch chuyển một khối lượng đất đá nào đó ra bãi thải thì mỗi khâu công nghệ sẽ

tiêu tốn một năng lượng nhất định. Như vậy, có thể coi tiêu hao năng lượng là một

yếu tố cấu thành lên chi phí sản xuất, nhưng lại không phụ thuộc vào sự thay đổi của

các chính sách kinh tế của Nhà nước. Từ đó, có thể sử dụng quan điểm: "Tổng tiêu

hao năng lượng đơn vị của dây chuyền công nghệ mỏ " là nhỏ nhất.

Tổng tiêu hao năng lượng đơn vị của dây chuyền công nghệ bóc đá thải được

xác định theo công thức (3.2):

, kJ/m3

(3.2)

Trong đó: AKN, AXB, AVT, Ađv, Abt - tiêu hao năng lượng đơn vị của các khâu:

khoan - nổ mìn, xúc bốc, vận tải ô tô, nghiền đập và vận tải băng tải.

- Tiêu hao năng lượng đơn vị của khâu khoan được xác định theo công thức

(3.3) [19]:

(3.3)

AK = 0,0181qc.e0,17f, kW.h/m3 hay AK = 65,16.qc.e0,17f, kJ/m3 Trong đó: qc- chỉ tiêu thuốc nổ, kg/m3; f- hệ số kiên cố của đất đá. qc tính theo

công thức (3.4) [32]:

, kg/m3

(3.4)

Trong đó: dtb - đường kính cục đá trung bình, m; dn - kích thước trung bình

của khối nứt, m; dk - đường kính lỗ khoan, m; ktn- hệ số quy chuyển thuốc nổ sử

dụng so với thuốc nổ chuẩn.

(3.5)

Tiêu hao năng lượng đơn vị của khâu nổ mìn được xác định theo (3.5): AN = .qc, kJ/m3

Trong đó: - năng lượng của chất nổ sử dụng, kJ/kg.

Như vậy, tiêu hao năng lượng đơn vị của khâu khoan nổ được xác định theo

công thức (3.6):

, kJ/m3

(3.6)

- Tiêu hao năng lượng đơn vị khâu xúc bốc xác định theo công thức (3.7):

, kJ/m3

(3.7)

Trong đó: N - công suất máy xúc, kW, E - dung tích của gầu xúc, m3; tc - thời

gian chu kì xúc, s; Kx - hệ số xúc của máy xúc.

Theo [26] hệ số xúc được xác định theo dung trọng đất đá ( ) và kích thước cỡ

hạt trung bình dtb theo công thức (3.8):

(3.8)

Từ đó, tiêu hao năng lượng đơn vị của khâu xúc bốc được xác định theo (3.9):

, kJ/m3

(3.9)

- Theo [20], tiêu hao năng lượng đơn vị khâu vận tải xác định theo công thức (3.10):

(3.10)

, kJ/m3

AVT = 1.000

Trong đó: Kb- hệ số bì của phương tiện vận tải. Đối với vận tải ô tô Kb =

0,7÷0,8; đối với băng tải Kb = 0,2÷0,3; đối với trục tải skip Kb = 0,65.

- Theo [41] tiêu hao năng lượng đơn vị của khâu nghiền đập xác định theo

công thức (3.11):

, kJ/m3

(3.11)

Ađv=

Trong đó:

k- cường độ kháng kéo, MPa; Eo - môdul đàn hồi, MPa; db - kích thước cỡ hạt đầu ra của máy nghiền, m; V- khối lượng đập vỡ của đất đá, V = 1 m3. Như vậy, tổng tiêu hao năng lượng tính toán cho 1 m3 đất đá tại các mỏ cần

khoan nổ mìn tùy thuộc đồng bộ thiết bị được tính toán theo quan hệ (3.12):

Hàm mục tiêu A Min

(3.12)

Rõ ràng A = f(dtb), hàm số f(dtb) liên tục và có f”(dtb) < 0. Để xác định dtu, giải

quan hệ f’(dtb) = 0 theo công thức (3.13):

(3.13)

Từ (3.13) xác định được dtb tối ưu sau:

- Khi sử dụng đập nghiền dtu xác định theo (3.14):

(3.14)

- Khi không sử dụng đập nghiền, dtu xác định theo (3.15):

(3.15)

, m

Khi sử dụng máy khoan có đường kính dk = 250 mm, kích thước cỡ hạt tối ưu

cho các mỏ than lộ thiên Việt Nam tùy thuộc loại máy xúc được tính toán thể hiện ở

Bảng 3.1; Hình 3.1 và Hình 3.2. Giao diện tính toán dtu xem Hình 3.3.

Bảng 3.1: Kích thước cỡ hạt tối ưu theo các loại máy xúc

Đường kính cỡ hạt trung bình tối ưu, m

TT Loại máy xúc Dung tích gàu, m3 Khi có đập nghiền Khi không đập nghiền

3,5 0,347 0,309

4,7 0,353 0,313

5,2 0,368 0,325

1 MXTL 6,7 0,404 0,353

8,5 0,424 0,368

12 0,444 0,382

16 0,446 0,384

5 0,285 0,259

8 0,293 0,266

10 0,324 0,291 2 Máy xúc tay gàu 12 0,351 0,312

15 0,386 0,339

18 0,417 0,362

Hình 3.1: Quan hệ giữa

kích thước cỡ hạt đất đá

nổ mìn trung bình tối ưu

và dung tích gàu xúc

của MXTL khi sử dụng

máy khoan đường kính

dk=250 mm và yêu cầu

đập nghiền

Hình 3.2: Quan hệ giữa

kích thước cỡ hạt đất đá

nổ mìn trung bình tối

ưu và dung tích gàu xúc

của MXTG khi sử dụng

máy khoan đường kính

dk = 250 mm và yêu cầu

đập nghiền

Hình 3.3: Giao diện tính

cỡ hạt đất đá trung bình

tối ưu khi sử dụng máy

khoan đường kính dk =

250 mm và yêu cầu đập

nghiền

Như vậy, khi không sử dụng đập nghiền, kích thước cỡ hạt trung bình tối ưu

của đống đá nổ mìn xác định theo các loại máy xúc theo (3.16); (3.17):

+ 0,0011, m

(3.16)

- Đối với máy xúc tay gàu: dtu = 0,1561.

)+0,2501, m

(3.17)

- Đối với MXTL: dtu = 0,2259.ln( Khi cần đập nghiền, dtu xác định theo công thức (3.18) và (3.19):

+ 0,0358, m

(3.18)

- Đối với máy xúc tay gàu: dtu = 0,1229.

)+0,2356, m

(3.19)

- Đối với MXTL: dtu = 0,1714.ln(

3.2. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải ô tô đơn thuần

3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tải trọng tối ưu của ô tô theo dung tích gàu xúc

3.2.1.1. Nghiên cứu lựa chọn dung tích gàu xúc cho các mỏ than lộ thiên Việt Nam

- Theo [9], số máy xúc (Nx) có thể bố trí trên đới bóc đá được tính toán bằng

công thức (3.20):

, chiếc

(3.20)

Trong đó: Bk - chiều rộng lớp khấu trên tầng đảm bảo công suất mỏ, m; A -

chiều rộng giải khấu, m; Lb- chiều dài bloc xúc, m; Ltb - chiều dài tầng bóc đá trung

bình trên đới công tác, m. Ltb tính toán theo công thức (3.21):

, m

(3.21)

Ltb =

Trong đó: n - số tầng công tác của mỏ.

≥ 1. Do đó số máy xúc ít nhất có thể bố trí

Rõ ràng Ltb>Lb; Bk ≥ A cho nên

trên đới công tác được tính toán theo biểu thức (3.22):

(3.22)

Nxmin ≥

Mặt khác, theo TCVN 5326: 2008, số lượng máy xúc trên 1 tầng không quá 2

chiếc. Như vậy, số máy xúc có thể bố trí nhiều nhất trên đới công tác xác định theo

biểu thức (3.23):

(3.23)

Nxmax ≤ 2.n

Từ các biểu thức (3.22) và (3.23) ta có quan hệ giữa số máy xúc có thể bố trí

trên đới công tác theo quan hệ (3.24):

(3.24)

≤ Nx ≤ 2.n

Số máy xúc nhiều nhất bố trí trên đới bóc đá tương ứng với loại máy xúc có

dung tích gàu nhỏ nhất (Emin) và năng suất năm của máy xúc nhỏ nhất Qxmin; ngược

lại số máy xúc bố trí trên đới công tác ít nhất tương ứng với loại máy xúc có dung

tích gàu xúc lớn nhất (Emax) và năng suất năm của máy xúc lớn nhất Qxmax.

Mặt khác, số lượng máy xúc bố trí trên các tầng cần phải đảm bảo hoàn thành

khối lượng đất đá bóc yêu cầu Vđ. Do đó ta có các quan hệ (3.25); (3.26); (3.27):

(3.25)

Qmax =

; Qxmin =

=

(3.26)

Emax =

=

(3.27)

Emin =

Dung tích gàu xúc lựa chọn nằm trong khoảng (Emax÷Emin) và xác định theo

(3.28)

biểu thức (3.28):

≤ E ≤

Trong đó: T - số giờ hoạt động trong năm của máy xúc, giờ; Kx- hệ số xúc của

máy xúc; Kt - hệ số thời gian làm việc ra sản phẩm của máy.

Như vậy, dung tích gàu xúc của các máy xúc có thể sử dụng tại các mỏ than lộ

thiên sâu Việt Nam phụ thuộc vào các thông số: khối lượng đất bóc hàng năm (Vđ);

thời gian làm việc của mỏ, hệ số xúc và hệ số sử dụng thời gian làm việc của máy,

chiều dài tuyến công tác trung bình, chiều dài bloc xúc. Các thông số Vđ, T, n, Kx,

Kt, Ltb đã xác định trước, thông số Lb thay đổi phụ thuộc vào năng suất làm việc của

máy xúc, hình thức vận chuyển sử dụng trên tầng. Với cùng chiều cao tầng khi tăng

chiều dài bloc máy xúc tốc độ đào sâu giảm. Khi giảm chiều dài bloc xúc tổn hao

cho việc ngừng các thiết bị hoạt động trong khoảnh công tác khi nổ mìn tăng. Dưới

đây NCS tiếp tục xác định thông số chiều dài bloc xúc tối ưu cho các mỏ than lộ

thiên sâu Việt Nam.

Theo [8] chiều dài bloc xúc (Lb) đảm bảo tốc độ xuống sâu và được tính toán

bằng công thức (3.29):

, m

(3.29)

Trong đó: Qx - năng suất năm của máy xúc, m3/năm; h - chiều cao tầng, m; Vs

- tốc độ đào sâu đáy mỏ, m/năm;

, v - góc véc-tơ ăn sâu và góc dốc của vỉa, độ.

Theo điều kiện đảm bảo xúc hết đống đá nổ mìn chiều dài bloc xúc tính toán

theo công thức (3.30):

, m

(3.30)

Trong đó: rd - hệ số dự trữ; Bd - chiều rộng giải khấu, m; h - chiều cao tầng, m.

Như vậy Lb thay đổi theo quan hệ (3.31):

(3.31)

Theo [28], khối lượng đất đá nổ mìn dự trữ Vdt đảm bảo máy xúc xúc trong

thời gian T tháng,

, T=1,2 tháng thì tổng tổn hao các thiết bị ngừng khi nổ

mìn đạt giá trị nhỏ nhất nghĩa là rd = 1,1.

Theo [16], quan hệ giá thành đơn vị và chiều cao tầng tùy thuộc các loại dung

tích gàu xúc được thể hiện ở Hình 3.4.

Hình 3.4: Sự phụ thuộc giá

thành đơn vị của máy xúc vào

chiều cao tầng với các loại

máy xúc khác nhau. 1- Dung tích gàu Е = 2 m3; 2 - Е = 2,5 m3; 3 - Е = 5 m3; 4 - Е = 8 m3; 5 - Е = 10 m3; 6 - Е = 12 m3; 7 - Е = 14 m3; 8 - Е = 20 m3

Từ Hình 3.4 cho thấy: Khi tăng chiều cao tầng thì dung tích gàu xúc tăng. Với các mỏ sử dụng máy xúc có dung tích gàu xúc E = 8÷12 m3 nên chọn chiều cao tầng

h = 17÷22 m.

Để xác định chiều dài bloc xúc tối ưu, NCS sử dụng hàm mục tiêu tổng giá

thành đơn vị xúc bốc vận tải (Cxv) nhỏ nhất theo quan hệ (3.32):

(3.32)

Min

Cxv = Cx +Cvt +Cxd + Cbd

Trong đó: Cx - giá thành đơn vị xúc, đ/m3; Cvt - giá thành hoạt động của ô tô, đ/m3;

Cxd - chi phí xây dựng đường tại gương, đ/m3; Cbd - chi phí bảo dưỡng đường, đ/m3.

Để thực hiện hàm mục tiêu, Luận án xây dựng mối quan hệ Cxv = f(Lb):

- Giá thành xúc bốc (Cx) được tính theo công thức (3.33):

, đ/m3

(3.33)

Trong đó: Ccx - giá thành ca máy xúc, đ/ca; Qcx - năng suất ca của máy xúc, m3/ca.

Qcx được tính toán theo công thức (3.34):

, m3/ca

(3.34)

Trong đó: Nca - số ca máy xúc trong năm; Lt - tốc độ phát triển theo tuyến

(tính theo chiều dài của bloc máy xúc trong năm), m. Lt được xác định theo (3.35):

(3.35)

Qx = Lt.h.Lb = A.h. Ld

hay:

(3.36)

Trong đó: A - bề rộng giải khấu, m; Ld - tốc độ tiến gương theo tuyến tầng

công tác trong năm, m.

Tốc độ tiến gương theo tuyến tầng công tác trong năm được tính toán theo

công thức (3.37):

(3.37)

, m

Từ (3.33), Cx có thể được tính toán theo công thức (3.38):

(3.38)

, đ/m3

- Xác định giá thành hoạt động của ô tô Cvt:

Năng suất ca của ô tô có thể xác định theo công thức (3.39):

, m3/ca

(3.39)

Trong đó: Vô - khối lượng đất đá trong thùng xe, m3; Tca - thời gian ca của ô

tô, giờ; Tck thời gian chu kỳ 1 chuyến của ô tô, giờ.

Thời gian chu kỳ 1 chuyến xe ô tô có thể xác định theo công thức (3.40):

, giờ

(3.40)

Trong đó: Lbo - khoảng cách từ bloc máy xúc cho tới bãi thải, m; Vtb - tốc độ

trung bình của ô tô, km/h.

Từ đó ta có quan hệ (3.41):

, m3/ca

(3.41)

Như vậy giá thành hoạt động của ô tô xác định theo công thức (3.42):

, đ/m3

(3.42)

Trong đó: Gcô - chi phí ca máy của ô tô, đ/ca.

- Giá thành xây dựng đường xác định theo (3.43):

, đ/m3

(3.43)

Trong đó: Cx - giá thành xây dựng 1 m đường tại gương xúc trong 1 năm, đ/m;

Qx - năng suất năm của máy xúc, m3/năm.

- Giá thành bảo dưỡng đường được xác định theo công thức (3.44):

, đ/m3

(3.44)

Trong đó: Cb - chi phí bảo dưỡng 1 m đường tại tầng công tác trong năm.

Thay các dữ liệu vào (3.32) ta có:

, đ/m3

(3.45)

Mặt khác ta có quan hệ giữa Lt với năng suất máy xúc, Lb và h (3.46):

(3.46)

Từ (3.45) và (3.46) ta có quan hệ:

(3.47)

)+

+

(3.48)

Cxv = Lb(

Từ quan hệ (3.48) cho thấy: Khi thay đổi Lb thì Cxv = f(Lb) là hàm liên tục;

f"(Lb)>0 có điểm cực tiểu. Để xác định chiều dài bloc máy xúc tối ưu Lbhl tiến hành

vi phân bậc 1 hàm f(Lb) ta có (3.49):

(3.49)

Giải phương trình trên ta có (3.50):

, m

(3.50)

Chiều dài bloc máy xúc tối ưu theo năng suất (dung tích gàu xúc) và chiều cao

tầng được thể hiện ở Bảng 3.2 và Hình 3.5.

Bảng 3.2: Chiều dài bloc xúc tối ưu theo dung tích gàu xúc và chiều cao tầng

Chiều dài bloc máy xúc (Lbhl, m) theo dung tích gàu xúc (E, m3) Chiều cao

tầng h, m 4,7 5,4 8,0 9,5 10,5 12,0 14,0 17,0 20,0

167 177 205 221 244 264 273 315 360 12

149 159 183 198 218 236 244 281 322 15

172 186 205 221 229 264 303 17

171 189 204 211 244 279 20

195 201 232 266 22

193 222 255 24

Hình 3.5: Quan hệ

giữa dung tích gàu

xúc với chiều cao

tầng và chiều dài bloc

máy xúc hợp lý

Tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam với chiều cao tầng từ 15÷22 m, khi sử dụng máy xúc có dung tích gàu từ 8÷12 m3, chiều dài bloc xúc tối ưu thay đổi từ

170÷240 m; trung bình là 200 m.

Từ các công thức (3.50) và (3.28) xác định được miền sử dụng dung tích gàu

xúc phù hợp cho các mỏ than lộ thiên Việt Nam và thể hiện ở Bảng 3.3.

Bảng 3.3: Dung tích gàu xúc tính toán tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

Giá trị theo từng mỏ

TT Thông số Ký hiệu Đơn vị

Đèo Nai Cao Sơn Cọc Sáu Na Dương Khánh Hòa

1 Chiều cao tầng m 15 15 15 12 15 h

lượng đất bóc tr.m3 17,4 33,3 34,8 6,5 7,5 2 Vđ Khối hàng năm

3 Chiều dài bloc xúc 200 200 200 200 200 m Lb

4 m 1.850 1.390 2.000 1.300 1.350 Ltb

5 n tầng 18 18 20 10 13 Chiều dài tuyến công tác trung bình Số tầng công tác trung bình trong năm

m3 2,5 3,8 3,5 2 2,5 Emin 6 Dung tích gầu xúc m3 8 15 14 4,1 4,5 Emax

3.2.1.2. Nghiên cứu lựa chọn tải trọng ô tô hợp lý theo dung tích gàu xúc cho các

mỏ than lộ thiên Việt Nam

Để đảm bảo hiệu quả sản xuất, cần thiết phải lựa chọn tải trọng ô tô phù hợp

với các máy xúc (dung tích gàu xúc) đã xác định ở Bảng 3.3. Hiệu quả của đồng bộ

máy xúc - ô tô bị ảnh hưởng bởi: cung độ, chiều cao nâng tải, vận tốc của ô tô, khối

lượng đất đá trong gàu, chu kỳ xúc của máy xúc, giá thành ca máy xúc, vận tốc của

ô tô. Giả sử đồng bộ máy xúc ô tô hoạt động theo chu trình kín, tổ hợp máy xúc ô tô

lựa chọn theo nguyên tắc hàm mục tiêu (3.51):

min

(3.51)

Ckt = Cmx + Côtô

Trong đó: Ckt - giá thành xúc bốc, vận tải quy đổi 1 tấn (m3) đất đá của tổ hợp trong thời gian 1 năm; Cmx - giá thành xúc bốc quy đổi, đ/tấn; Côtô - giá thành vận tải quy đổi, đ/tấn.

, đ/tấn

(3.52)

Trong đó: Gcmx - chi phí ca máy xúc, đ/ca; Gcô - chi phí ca máy ô tô đ/ca; Nc- số lượng ô tô cần thiết phục vụ máy xúc, chiếc; nc - số chu kỳ của ô tô trong ca; Ktt - hệ số sử dụng tải trọng của ô tô; q - tải trọng của ô tô, tấn; r - hệ số hiệu quả vốn đầu tư, %; Gô và Gmx - chi phí mua máy xúc và ô tô, đ; Qca - năng suất ca của máy xúc, tấn/ca; Tn - số ca máy xúc trong năm.

Số lượng ô tô N cần thiết phục vụ 1 máy xúc được xác định theo (3.53):

, chiếc

(3.53)

Trong đó: tx - thời gian xúc đầy ô tô, phút; tct - thời gian chạy có tải của ô tô, phút; tkt - thời gian chạy không tải của ô tô, phút; td- thời gian dỡ của ô tô, phút; tcd- thời gian chờ của ô tô; vct,vkt - tốc độ chuyển động của ô tô khi có tải và không tải, km/h; L- cung độ vận tải, km.

Khi tính toán tối ưu có thể coi tcd = 0 và để đơn giản có thể sử dụng Vct= Vkt =

Vtb. Khi đó, (3.53) viết theo dạng (3.54):

, chiếc

(3.54)

Thời gian xúc đầy ô tô được tính toán theo công thức (3.55):

, phút

(3.55)

Trong đó: tc- thời gian chu kỳ xúc của máy xúc, phút/chu kỳ; E- dung tích gàu xúc, m3; Kx - hệ số xúc của máy xúc; - dung trọng của đất đá; Ktt - hệ số sử dụng tải trọng xe.

Số chuyến ô tô trong ca được xác định theo quan hệ (3.56):

, chuyến

(3.56)

Trong đó: Tca - số giờ trong ca, giờ; tx - thời gian xúc đầy ô tô, phút; tcd - thời

gian chờ ô tô, phút.

Năng suất đồng bộ trong ca xác định theo công thức (3.57):

, tấn/ca

(3.57)

Chi phí ca máy của ô tô phụ thuộc tải trọng được thể hiện trên Hình 3.6 và

theo quan hệ (3.58):

(với R2=0,976)

(3.58)

Gcô = 0,092q + 1,363

Chi phí mua ô tô phụ thuộc tải trọng được thể hiện trên Hình 3.7 và xác định

theo quan hệ (3.59):

(với R2=0,966)

(3.59)

Gô = 0,338q - 5,883

Hình 3.6: Quan hệ giữa đơn giá ca máy hoạt động với tải trọng ô tô

Hình 3.7: Quan hệ giữa đơn giá ô tô với tải trọng ô tô

Thay (3.58) và (3.59) vào (3.52) ta có quan hệ (3.60):

+

, đ/tấn

(3.60)

ta có quan

Để đơn giản, cho tcd = 0; Ktt = 1, đặt Ao= E.Kx. ;

hệ theo (3.61):

+

, đ/tấn

(3.61)

Như vậy, Ckt là hàm số với biến số là q Ckt = f(q) , để xác định tải trọng ô tô min.

tối ưu theo từng loại máy xúc và cung độ vận chuyển, xét hàm mục tiêu Ckt

Rõ ràng f"(q) < 0 nên hàm số Ckt = f(q) có cực tiểu ứng với tải trọng ô tô tối ưu. Để lựa chọn tải trọng ô tô tối ưu, NCS sử dụng hàm toán học f’(q) = 0. Đặt các số hạng:

;

Co = 60.Tca.Ao.Tn; Ko =

;

No =

+

Mo =

, đ/tấn

Như vậy: Ckt = f(q)=

=

=0

Hay:

= 0

(3.62)

Giải (3.62) sẽ chọn được tải trọng ô tô tối ưu theo công thức (3.63):

, tấn

(3.63)

Như vậy, qtu phụ thuộc máy xúc, cung độ vận tải, loại đất đá, hệ số xúc. Theo

[5], hệ số xúc xác định theo quan hệ:

Với các máy xúc có dung tích gầu E = 3,4÷15 m3, cung độ vận chuyển đất đá L = 1÷5 km, tải trọng ô tô tối ưu phù hợp với máy xúc được tính toán và thể hiện ở Bảng 3.4 và Hình 3.8.

Bảng 3.4: Tải trọng ô tô tối ưu theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải

Tải trọng ô tô tối ưu (tấn) kết hợp với máy xúc (dung tích gàu E, m3) Cung độ vận tải E=3,4 E=4,7 E=5 E=6,7 E=8 E=10,5 E=12 E=15

1 km 34 40 41 48 52 60 64 71

2 km 43 51 52 60 66 76 81 91

3 km 49 57 59 68 75 85 91 102

4 km 53 63 65 75 82 94 100 112

5 km 56 66 68 79 86 99 106 118

Qua Bảng 3.4 cho thấy: Tải trọng tối ưu của ô tô tăng lên theo cung độ vận tải

và dung tích gàu xúc.

Hình 3.8: Quan hệ giữa tải trọng ô tô theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải

Tổ hợp thiết bị máy xúc - ô tô được xác định từ Bảng 3.4. Trên thực tế, tải trọng

của ô tô thường lớn hoặc nhỏ hơn tải trọng tối ưu. Để lựa chọn tải trọng đưa vào tính

toán, NCS sử dụng khái niệm "Hệ số kết hợp" của Morgan& Peterson [13].

Hệ số kết hợp MFi,i’, cho các xe tải loại i làm việc với các máy xúc loại i’ theo

quan hệ (3.64):

(3.64)

MFi,i’=

Trong đó: xi - số lượng ô tô loại i; xi’ - số lượng máy xúc loại i’; ti,i’ - thời gian

chất tải cho xe i bởi máy xúc i’;

là thời gian chu kỳ trung bình cho các xe.

Hệ số này phụ thuộc vào giả thiết đội xe ô tô và máy xúc là đồng nhất. Nghĩa

là tất cả các xe ô tô thuộc cùng một loại và máy xúc cùng loại. Trong thực tế, các

đội xe ô tô hỗn hợp là phổ biến hơn. Đội xe không đồng nhất có thể xảy ra khi thiết

bị mới được đầu tư và cho làm việc cùng với các thiết bị hiện có. Đội xe không

đồng nhất có thể sẽ có một chi phí lựa chọn thiết bị là nhỏ nhất. Trong trường hợp

đơn giản, trong mỏ chỉ gồm một loại máy xúc và ô tô thì hệ số kết hợp của tổ hợp 1

máy xúc và xi ô tô xác định theo quan hệ (3.65):

(3.65)

Kkh =

Tổ hợp máy xúc - ô tô coi là tối ưu khi Kkh= 1 đặc trưng cho điểm cân bằng.

Khi đó, ô tô và máy xúc hoạt động đạt hiệu quả cao nhất, thời gian chờ đợi của máy

xúc và ô tô bằng 0.

Khi Kkh > 1 xảy ra hiện tượng thừa xe. Khi đó, máy xúc làm việc 100% hiệu

suất trong khi ô tô phải xếp hàng để chờ nhận tải.

Khi Kkh < 1 máy xúc vận hành nhanh hơn các xe tải đi tới. Trong trường hợp

này máy xúc phải chờ ô tô.

Trong khai thác mỏ, chi phí vận tải chiếm 60÷70% tổng chi phí khai thác nên

1. Luận án lựa chọn quan điểm Kkh

Tải trọng, số lượng ô tô và năng suất năm của tổ hợp máy xúc - ô tô lựa chọn

theo chiều cao nâng tải tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam được tính toán và

trình bày ở Bảng 3.5.

Bảng 3.5: Tải trọng, số lượng ô tô và năng suất năm của tổ hợp máy xúc - ô tô lựa chọn

theo chiều cao nâng tải tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

E, m3

6,7

10,5

Tải trọng ô tô q (tấn) - số lượng ô tô (chiếc) theo H (m) Năng suất năm của tổ hợp, 103Tkm H=160 m 52- 5 1.452 58 - 5 1.703 65 - 5 1.893 75 - 5 2.340 75 - 5 2.318 91 - 4 3.119 105 - 5 3.809 H=320 m 65 - 6 2.264 75 - 6 2.746 86 - 5 3.280 91 - 6 3.840 96 - 6 4.109 110 - 6 4.636 130 - 6 5.509 H=240 m 58 - 5 1.902 65 - 6 2.109 75 - 5 2.558 86 - 5 3.263 91 - 6 3.643 105 - 5 4.235 120 - 6 4.235 H=80 m 42 - 4 911 46 - 4 1.029 55 - 4 1.218 58 - 4 1.372 65 - 4 1.521 75 - 4 1.725 96 - 4 2.303 H=400 m 65 - 7 2.394 75 - 7 2.913 86 - 6 3.597 96 - 7 4.375 105 - 7 4.756 120 - 6 5.326 136 - 7 6.269 20

Qua Bảng 3.5 cho thấy: số lượng và tải trọng ô tô sẽ tăng khi chiều cao nâng

tải tăng. Khi cố định chiều cao nâng tải, số lượng ô tô thì năng suất năm của tổ hợp

sẽ tăng khi tăng dung tích gàu xúc và tải trọng của ô tô. Năng suất năm của đồng bộ

thiết bị lớn tăng nhanh hơn đồng bộ thiết bị nhỏ. Với chiều cao nâng tải và khối

lượng vận tải tăng xu hướng chung là sử dụng đồng bộ thiết bị lớn.

3.2.2. Tốc độ chuyển động của ô tô

Tốc độ chuyển động của ô tô có thể xác định theo công thức (3.66) [3]:

(3.66)

Trong đó: Ndc- công suất động cơ ô tô, kW;

t - hiệu suất bộ truyền động; p-

hệ số tính đến tổn hao công suất; Fk- lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động, N.

Fk tính toán theo công thức (3.67):

(3.67)

Fk = Wo Wi+ Wr+ Wqt+Wkk, N

Trong đó: Wo; Wi; Wr; Wqt;Wkk - tương ứng là sức cản chuyển động chính, độ

dốc đường; bán kính cong; quán tính và không khí.

Tốc độ chuyển động có tải lên dốc và không tải xuống dốc của ô tô xác định

đơn giản qua các công thức (3.68), (3.69) [4]:

, km/h

(3.68)

, km/h

(3.69)

Mối quan hệ giữa tải trọng ô tô và tốc độ chuyển động khi vận tải lên dốc,

xuống dốc và trên đường bằng thể hiện ở Bảng PL 3.1 - Phụ lục Chương 3.

3.2.3. Tiêu hao nhiên liệu của ô tô

Chi phí nhiên liệu ô tô phụ thuộc chiều cao nâng tải, chất lượng đường vận tải

và thể hiện theo công thức (3.70):

, đ

(3.70)

Trong đó: H- độ cao nâng tải, m; L - cung độ vận chuyển, m; H- chênh lệch

nhiên liệu của cùng 1 cung độ vận chuyển của cùng 1 loại xe nhưng độ dốc chênh

nhau 1 %, lít; Go - định mức dầu tại độ cao ban đầu, lít/1.000 Tkm; Cd - đơn giá dầu

tại thời điểm tính, đ/lít.

Định mức tiêu hao nhiên liệu lít/1.000 Tkm của ô tô có tải trọng qô=91 tấn

được tính toán và thể hiện ở Hình 3.9.

Hình 3.9: Định

mức nhiên liệu

của ô tô tải trọng

q=91 tấn phụ

thuộc cung độ và

chiều cao nâng tải

3.2.4. Nghiên cứu quan hệ chiều rộng ô tô với khối lượng đất đá mở rộng đường

Xu hướng tăng tải trọng ô tô đồng nghĩa với việc tăng bề rộng đường mỏ. Trên

mỏ lộ thiên, hệ thống đường vận tải chiếm vị trí quan trọng. Bất kỳ những thay đổi

nào trong thiết kế của hệ thống đường có ảnh hưởng tới kết cấu hình học mỏ và có

thể làm thay đổi tới góc dốc bờ mỏ (xem Hình 3.10). Khi sử dụng ô tô có tải trọng

lớn, bề rộng đường vận tải sẽ tăng do bề rộng ô tô lớn. Bề rộng đai vận tải tăng

thêm một đoạn

xác định theo công thức (3.71):

= 2(B'- B), m

(3.71)

Trong đó: B' và B - tương ứng với bề rộng ô tô có tải trọng lớn và tải trọng nhỏ, m.

Rõ ràng, góc dốc bờ với ô tô tải trọng lớn

' nhỏ hơn khi sử dụng ô tô tải trọng

nhỏ

. Khi đó, góc dốc bờ mỏ tăng lên khi sử dụng ô tô tải trọng nhỏ là:

.

Hình 3.10: Quan hệ giữa

góc dốc bờ mỏ và bề rộng

đường ô tô

Nếu chiều dài theo phương của mỏ L >

thì

xác định theo (3.72):

, độ

(3.72)

Nếu L <

thì

xác định theo công thức (3.73):

, độ

(3.73)

Trong đó n - số vị trí đường vận tải bố trí trên bờ mỏ và xác định theo (3.74):

(3.74)

n =

Khối lượng đất đá cần phải bóc thêm tương ứng với

khi sử dụng ô tô tải

trọng lớn đến thời điểm kết thúc mỏ được xác định theo công thức (3.75):

(3.75)

Trong đó: V' - tổng khối lượng đất đá cần phải bóc khi mở rộng đường vận tải,

m3; i - độ dốc đường, %; H - chiều sâu mỏ, m.

Các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam có chiều dài mỏ khoảng 2 km, nếu độ dốc

đường vận tải 8% thì khi chiều cao nâng tải H = 100÷150 m sẽ có 1 vị trí đường

trên bờ mỏ, khi H = 200 m sẽ có 1,5 vị trí đường trên bờ mỏ; khi H = 300 m sẽ có 2

vị trí đường…. Khối lượng đất đá cần bóc thêm khi sử dụng ô tô vận tải và chiều

sâu các mỏ than lộ thiên Việt Nam được tính toán và thể hiện ở Bảng 3.6 và Hình

3.11. Từ Bảng 3.6 và Hình 3.11 cho thấy: Nếu lấy ô tô tải trọng 36 tấn làm cơ sở thì

khối lượng đất đá cần bóc thêm khi sử dụng ô tô tải trọng 91 tấn là rất lớn từ

217.500÷7.830.000 m3, khi chiều sâu mỏ tăng từ 100÷600 m. Giá trị khối lượng bóc

thêm ảnh hưởng tới hiệu quả kinh tế đầu tư.

Bảng 3.6: Khối lượng đất đá cần bóc thêm khi sử dụng ô tô vận tải và chiều sâu mỏ

TT Loại ô tô

Tải trọng, tấn Bề rộng ô tô, m Khối lượng đất đá phải bóc thêm (103 m3) so với ô tô tải trọng 36 tấn theo chiều cao nâng tải (m) 100 500 600 300 200 400

1 CAT769 3,48 - - - - - - 36

2 CAT772 3,79 38,8 155,0 348,8 620,0 968,8 1.395,0 46

3 CAT773F 4,46 122,5 490,0 1.102,5 1.960,0 3.062,5 4.410,0 55

4 CAT773E 4,59 138,8 555,0 1.248,8 2.220,0 3.468,8 4.995,0 58

5 CAT775F 4,75 158,4 633,8 1.425,9 2.535,0 3.960,9 5.703,8 64

6 HD785-3 4,91 178,1 712,5 1.603,1 2.850,0 4.453,1 6.412,5 78

7 CAT777C 5,06 197,8 791,3 1.780,3 3.165,0 4.945,3 7.121,3 86

8 HD785-5 5,22 217,5 870,0 1.957,5 3.480,0 5.437,5 7.830,0 91

9 CAT777D 5,22 217,5 870,0 1.957,5 3.480,0 5.437,5 7.830,0 96

10 HD985-5 105 5,56 260,0 1.040,0 2.340,0 4.160,0 6.500,0 9.360,0

11 BELAZ7519 110 5,56 260,0 1.040,0 2.340,0 4.160,0 6.500,0 9.360,0

12 HD1200 120 5,93 306,3 1.225,0 2.756,3 4.900,0 7.656,3 11.025,0

13 CAT785C 134 6,64 395,0 1.580,0 3.555,0 6.320,0 9.875,0 14.220,0

Hình 3.11: Mối quan hệ giữa khối lượng đất bóc thêm theo từng loại ô tô

3.3. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải băng tải

3.3.1. Chiều rộng băng tải

Chiều rộng của băng tải thông thường được xác định theo tiêu chuẩn của các nhà

sản xuất. Tại Mỹ với các kích cỡ thông thường là: 18 inch; 24 inch; 30 inch; 36 inch;

42 inch; 48 inch; 54 inch; 60 inch; 72 inch; 84 inch; 96 inch. Tại LB Nga các chiều

rộng băng thường được sản xuất như sau: 1,2 m; 1,4 m; 1,5 m; 1,6 m; 1,8 m; 2 m; 2,25

m; 2,5 m [10].

Nhìn chung, với tốc độ băng tải nhất định, năng suất sẽ tăng khi tăng bề rộng

băng. Tuy nhiên, bề rộng của băng bị phụ thuộc vào kích thước vật liệu trên băng.

Băng cần phải đủ rộng để đảm bảo bất kỳ kết hợp giữa các cục lớn (chiếm chủ yếu)

và các hạt mịn hơn. Đồng thời, khoảng cách bên trong các đường trượt chất tải cần

phải đủ lớn để đảm bảo chất được nhiều loại cục khác nhau mà không gây ra hiện

tượng kẹt băng. Đối với băng tải đặt ở độ dốc < 18o (băng thường) bề rộng băng tải

(B) xác định theo công thức (3.76):

(3.76)

Theo [27] bề rộng băng tải dốc (độ dốc >18o) xác định theo theo (3.77):

(3.77)

, m

Trong đó: Qyc - năng suất vận tải yêu cầu, t/giờ; C1 - hệ số kể đến hình dạng

băng (xem Bảng 3.7); v - tốc độ băng tải, m/giây; - dung trọng vật liệu trên băng,

t/m3; C - hệ số tính toán phụ thuộc vào góc nghiêng đặt băng và độ linh động của

các hạt vật liệu vận chuyển.

Bảng 3.7: Giá trị các hệ số C1 và C2 của băng với 3 con lăn

Thông số

TT 1 Giá trị với băng ba con lăn 30o Góc nghiêng con lăn o, độ

2 Góc chất tải , độ

36o 10o 15o 20o 25o 25o 610 425 470 535 640 590 400 445 510 620 15o 10o 385 430 360 410 20o 500 480 3 4 Giá trị C1 Giá trị C2

3.3.2. Tính toán tốc độ chuyển động của băng tải

Tốc độ thích hợp của băng tải phụ thuộc phần lớn vào đặc điểm của vật liệu

vận chuyển, năng suất yêu cầu và sức căng của băng.

Các loại vật liệu nặng, và sắc nhọn nên được vận chuyển với một tốc độ trung

bình, do các đầu vật liệu sắc nhọn sẽ mài mòn khả năng chịu đựng của băng. Đặc

biệt, nếu tốc độ chất tải của vật liệu theo hướng băng di chuyển là thấp hơn đáng kể

so với tốc độ của băng với loại đất đá nghiền tốc độ băng nên nhỏ hơn 4 m/s.

Theo [14], tốc độ băng tính toán theo công thức (3.78):

, m/s

(3.78)

Trong đó:

(3.79)

(3.80)

, m

(3.81)

Trong đó: X - khoảng cách con lăn, m; x - khoảng cách phối hợp, m; - góc

dốc băng tải, độ;

- hệ số ma sát giữa vật liệu thải và băng;

- hệ số tương

đương của ma sát giữa vật liệu thải và băng cái mà được đưa vào xem xét tính toán

- khả

hệ thống vận chuyển; ho- chiều cao của vật liệu vận chuyển trên băng, m;

năng bám dính của vật liệu thải và băng; - tỷ trọng đất đá, t/m3;

- góc ma sát

trong của đất đá; Ks - hệ số độ võng (Ks=ymax/X); ymax - độ võng lớn nhất, m; o- góc - Góc chất tải của đất đá, độ; g - Gia tốc trọng trường, m/s2;

nghiêng con lăn, độ;

- ứng suất pháp tuyến của bề mặt; N/mm;

- ứng suất dọc, N/mm.

Hiện tượng đất đá trượt khi x=X/4 hoặc x=3X/4. Hiện tượng nâng lên xảy ra

khi áp suất thường giữa vật liệu thải và bề mặt băng xấp xỉ bằng 0. Từ đó, công thức

tính toán vận tốc của băng tải được Robert xác định theo biểu thức (3.82):

,m/s

(3.82)

Vận tốc băng nhỏ nhất khi x=0 hoặc x=X, coi khả năng bám dính giữa đất đá

và bề mặt băng có thể xem xét bằng 0, vì thế công thức (3.82) trở thành (3.83):

=

, m/s

(3.83)

Tốc độ băng tải khi vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam được

tính toán và xác định ở Bảng 3.8.

Bảng 3.8: Tốc độ băng với khoảng cách giữa các con lăn và góc dốc băng tải

Giá trị tốc độ băng tải, m/s Góc dốc băng tải

, độ X = 0,76 m X = 0,91 m X = 1,06 m

3,52 3,85 4,16 10

3,51 3,84 4,14 12

3,50 3,82 4,13 14

3,48 3,81 4,11 16

3,46 3,79 4,09 18

3,44 3,76 4,06 20

3,38 3,70 3,99 25

3,30 3,61 3,90 30

3,21 3,51 3,79 35

3,11 3,40 3,67 40

2,98 3,26 3,52 45

2,84 3,11 3,36 50

3.3.3. Kích thước cỡ hạt lớn nhất khi vận chuyển bằng băng tải

Kích thước cục vật liệu ảnh hưởng tới các tính năng của băng tải và lựa chọn

các con lăn tương ứng.

Kích thước cục tối đa yêu cầu đối với các loại băng khác nhau như sau: với băng có góc chất đầy 200, với 10% hạt thô và 90% hạt mịn, thì kích thước cục lớn

nhất yêu cầu là 1/3 chiều rộng băng (Bb/3). Trường hợp vật liệu hoàn toàn hạt thô thì giá trị này sẽ là 1/5 chiều rộng của băng (Bb/5).

Đối với trường hợp góc chất đầy là 300, với 10% hạt thô và 90% hạt mịn thì

kích thước cục tối đa yêu cầu là 1/6 chiều rộng băng (Bb/6). Nếu hoàn toàn là hạt

thô và không có hạt mịn thì giá trị này là (Bb/10) [11], [12].

Kích thước cỡ hạt vật liệu trên băng phụ thuộc vào góc chất tải, góc nghiêng

con lăn sườn. Vì vậy, để xác định kích thước cỡ hạt lớn nhất khi vận chuyển bằng

băng tải có thể dựa vào mối quan hệ hình học khi băng hoạt động. Xem xét dòng vật

liệu trên băng có hình thái băng phổ biến 3 con lăn ở Hình 3.12.

Hình 3.12: Sơ đồ tính toán các

thông số của băng tải với 3 con

lăn

Theo quan hệ hình học, kích thước cỡ hạt lớn nhất trên băng (dmax) được xác

định theo công thức (3.84):

(3.84)

dmax = DB - ED, m

Trong đó: DB - bán kính và được tính toán theo công thức (3.85):

(3.85)

,m

Với lb và m được tính toán theo các công thức (3.86):

(3.86)

lb = 0,371.Bb+0,0063, m; mb = 0,2595.Bb-0,026, m

Từ quan hệ hình học ta có (3.87):

ED =

, m

(3.87)

Từ đó, dmax xác định theo công thức (3.88):

(3.88)

, m

Trong đó:

- góc chất tải của đất đá, độ; o - góc nghiêng con lăn sườn, độ.

Kích thước cỡ hạt lớn nhất trên băng theo bề rộng băng và góc nghiêng con

lăn được tính toán và thể hiện ở Bảng 3.9 và Hình 3.13.

Bảng 3.9: Kích thước cỡ hạt lớn nhất theo bề rộng băng và góc nghiêng con lăn

Góc nghiêng con lăn o, độ 25 30 35 40 Kích thước cỡ hạt dmax theo chiều rộng băng, m 1,6 0,25 0,27 0,30 0,32 1,8 0,28 0,31 0,34 0,37 1,2 0,18 0,20 0,22 0,24 2 0,31 0,35 0,38 0,41 2,2 0,35 0,38 0,42 0,45 1 0,15 0,16 0,18 0,19

1,4 0,21 0,24 0,26 0,28

Hình 3.13: Quan hệ giữa kích thước cỡ hạt lớn nhất trên băng theo bề rộng băng và góc

nghiêng sườn con lăn

3.3.4. Lực cản chuyển động

Phân bố lực cản chuyển động của băng tải dốc với hệ thống nén được thể hiện

ở Hình 3.14.

Hình 3.14: Phân

bố lực cản chuyển

động của băng tải

dốc với hệ thống

nén

3.3.4.1. Lực cản chuyển động

a) Lực cản chuyển động của nhánh băng có tải:

Lực cản chuyển động của nhánh băng có tải xác định theo công thức (3.89)

, N

(3.89)

Trong đó: q - trọng lượng phân bố của 1 m vật liệu trên nhánh băng tải, N/m:

, N/m

(3.90)

qbt, qbn- trọng lượng 1 m băng có tải và băng nén, N/m: qbt=g.mbt.Bb, N/m;

qbn=g.Bb.1,1.mbn, N/m.

- trọng lượng toàn bộ của băng nén tác động trên 1 m băng có tải, N/m:

, N/m

(3.91)

Trong đó: f - hệ số ma sát giữa băng và vật liệu; qlt - trọng lượng phân bố của

con lăn trên nhánh có tải, N/m;

(3.92)

'-hệ số lực cản chuyển động; - góc dốc của băng, độ; H- chiều cao nâng tải,

m; Kq - hệ số phân bố của tải trọng nghiêng của vật liệu giữa các băng (3.93):

(3.93)

+ Sức cản chuyển động trên bộ phận nhận tải của băng:

, N

(3.94)

+ Sức cản chuyển động trên bộ phận dỡ tải của băng:

, N

(3.95)

b) Lực cản trên nhánh không tải:

, N

(3.96)

+ Sức cản chuyển động trên bộ phận nhận tải của băng:

, N

(3.97)

+ Sức cản chuyển động trên bộ phận dỡ tải của băng:

, N

(3.98)

Trong đó:

- trọng lượng phân bố của phần con lăn trên nhánh không tải, N/m.

3.3.4.2. Lực cản chuyển động trên băng nén

a) Lực cản chuyển động của nhánh nén:

, N

(3.99)

b) Lực cản chuyển động của nhánh không nén:

, N

(3.100)

3.3.4.3. Sức căng băng

a) Tính sức căng tại băng có tải

* Sức căng nhánh tải của băng tải

(3.101)

- Sức căng tại điểm 7:

, N

(3.102)

- Sức căng tại điểm 8:

, N

(3.103)

- Sức căng tại điểm 9:

, N

(3.104)

- Sức căng tại điểm 10:

, N

(3.105)

- Sức căng tại điểm 11:

, N

(3.106)

- Sức căng tại điểm 12:

, N

Trong đó: Wnt và Wdt - lực cản chuyển động của phần nhận tải và dỡ tải của

băng, N.

* Sức căng nhánh không tải của băng tải

(3.107)

- Sức căng tại điểm 6:

, N

(3.108)

- Sức căng tại điểm 5:

, N

Trong đó:

- lực cản chuyển động của bộ phận nhận tải của băng tải trên

nhánh không tải.

- Sức căng tại điểm 4:

, N

(3.109)

- Sức căng tại điểm 3:

, N

(3.110)

- Sức căng tại điểm 2:

, N

(3.111)

- Sức căng tại điểm 1:

, N

(3.112)

Trong đó:

- sức cản chuyển động của bộ phận dỡ tải của băng trên nhánh

không tải.

b) Sức căng trên băng nén

- Sức căng tại điểm 15:

, N

(3.113)

- Sức căng tại điểm 16:

, N

(3.114)

Trong đó: Wn - lực cản chuyển động trên nhánh nén.

- Sức căng tại điểm 14:

, N

(3.115)

- Sức căng tại điểm 13:

, N

(3.116)

Trong đó: Wkn - lực cản chuyển động trên nhánh tải.

, N

(3.117)

3.3.4.4. Công suất động cơ

a) Công suất trạm kéo băng có tải

Lực kéo:

, N

(3.118)

Công suất trạm dẫn động:

, kW;

(3.119)

b) Công suất trạm kéo của băng nén

Lực kéo:

, N

(3.120)

Công suất:

, kW

(3.121)

c) Tổng công suất của cả hệ thống băng (băng kéo và băng nén)

, kW

(3.122)

Các thông số kỹ thuật cơ bản của băng tải thường và băng tải dốc có hệ thống

nén được tính toán và thể hiện ở Bảng PL 3.2 - Phụ lục Chương 3. Qua Bảng PL 3.2

cho thấy:

- Với cùng năng suất, bề rộng băng tải thường ( = 18o) chỉ bằng 75÷80% bề

rộng băng tải dốc, chiều dài băng thường lớn hơn từ 1,5÷2,3 lần băng tải dốc, công

suất động cơ và khối lượng băng thường lớn hơn nhiều so với băng dốc.

- Khi tăng góc dốc của băng tải từ

= 30o lên

= 60o công suất động cơ sẽ

tăng và đạt giá trị tối ưu khi

= 43÷45o. Chiều dài băng dốc đứng nhỏ nên chi phí

xây dựng cơ bản nhỏ hơn nhiều so với băng thường.

3.4. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải trục tải

Trục tải vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam có thể sử dụng là trục

tải skip hoặc trục tải nâng ô tô. Nguyên lý làm việc của trục tải như sau:

- Đối với trục tải nâng ô tô: Tại vị trí điểm nhận tải tầng tập trung, ô tô có tải

di chuyển và ổn định vào hệ thống nâng. Sau đó hệ thống nâng sẽ di chuyển vuông

góc với bờ mỏ lên trên mặt mỏ. Tại vị trí dỡ tải trên mặt mỏ, ô tô có tải ra khỏi trục

và tới nơi đổ thải. Ô tô không tải sẽ thay thế vào trục nâng và được hệ thống trục

nâng di chuyển xuống tầng tập trung và hoàn thành 1 chu kỳ vận chuyển.

- Đối với trục tải skip: Tại vị trí điểm nhận tải tầng tập trung, ô tô dỡ tải vào

skip, sau đó skip được nâng lên và dỡ tải vào ô tô trên mặt mỏ. Ô tô có tải vận

chuyển đất đá tới bãi thải; thùng skip sau khi dỡ tải sẽ được đưa xuống tầng tập

trung và kết thúc chu kỳ vận chuyển.

Hệ thống trục tải với máy trục là loại máy trục tang ma sát. Sơ đồ làm việc của hệ

thống xem Hình 3.15. Các thông số cơ bản của trục nâng được tính toán như sau:

3.4.1. Năng suất giờ của trục

Năng suất giờ của trục xác định theo công thức (3.123):

, tấn/giờ

(3.123)

At =

Trong đó: kd - hệ số không điều hòa công tác, kd = 1,2; Vd - khối lượng mỏ yêu cầu hàng năm, m3/năm; - dung trọng đất đá, t/m3; N - số ngày làm việc trong năm,

ngày/năm; n - số ca làm việc trong ngày; t - thời gian ca làm việc, t = 8 giờ;

- hệ

số sử dụng thời gian của trục,

= 0,8.

Hình 3.15: Sơ đồ làm việc của hệ thống trục tải nâng ô tô

3.4.2. Tốc độ vận tải của trục

Tốc độ di chuyển trung bình của trục (sơ bộ) xác định theo (3.124):

, m/giây

(3.124)

Trong đó Hn - chiều cao nâng, m

3.4.3. Thời gian 1 chu kỳ chuyển động của trục

Thời gian 1 chu kỳ chuyển động của trục xác định theo công thức (3.125):

Tck = 2(tn+ttt + tcđ+tgt +td), giây

(3.125) Trong đó: tn - thời gian nhận tải đối với trục tải (tn = 30 giây) và thời gian ổn định của ô tô có tải trong trục nâng (tn = 20 giây); ttt - thời gian tăng tốc của trục đạt được tốc độ yêu cầu hoặc thời gian giảm tốc của trục khi tới điểm chuyển tải, giây. ttt tính toán theo công thức (3.126):

, m/s

(3.126)

ttt = tgt =

Trong đó: v - tốc độ trung bình của trục, m/s; a - gia tốc chuyển động, m/s2; td - thời gian dỡ tải của trục tải hoặc thời gian ô tô ra khỏi trục đối với trục tải nâng; tcđ - thời gian chuyển động có tải và không tải, giây. tcđ được tính toán theo (3.127):

, giây

(3.127)

tcđ =

Trong đó: ttt - thời gian tăng tốc để đạt tốc độ trung bình hoặc giảm tốc khi đến

điểm dỡ tải, giây; L - chiều dài nghiêng của đường trục,m.

3.4.4. Tải trọng lựa chọn của trục tải

Tải trọng của trục tải (lựa chọn) xác định theo công thức (3.128):

, tấn

(3.128)

3.4.5. Tốc độ trung bình của trục

Tốc độ trung bình (lựa chọn) của trục xác định theo công thức (3.129):

, m/s

(3.129)

Tốc độ lớn nhất của trục xác định theo công thức (3.130):

(3.130)

Vmax = (1÷1,5)Vtb, m/s

3.4.6. Tính trọng lượng 1 m cáp trục

Trọng lượng cáp tính theo công thức (3.131) [7]:

(3.131)

- Đối với trục tải: Q0 = g.(Qtt + Qbtt)

- Đối với trục nâng: Q0 = g(Qtt + Qbtt + Qbo)

Trong đó: f1 - hệ số ma sát giữa con lăn và đường ray; f2 - hệ số ma sát của cáp và puli; B - ứng suất kéo đứt tức thời của cáp, kg/m2; m - hệ số an toàn cho cáp;

Qbtt- tải trọng bì của trục tải, tấn; Qbo - tải trọng bì của ô tô, tấn.

3.4.7. Hệ số độ bền của cáp

Hệ số độ bền của cáp tính theo công thức (3.132):

(3.132)

Trong đó: Qz - tổng ứng suất của cáp trục (khi đứt), kG.

Kết quả tính toán được kiểm nghiệm với điều kiện m ≥ 6,5.

3.4.8. Công suất cần thiết của động cơ

, kW

(3.133)

Trong đó:

- góc dốc của đường trục, độ; Vmax - tốc độ lớn nhất của trục,

m/giây; ηt - hiệu suất truyền động; T - hiệu sức căng tĩnh tại nhánh nâng và hạ của

trục; K - hệ số tải trọng của trục tải; xác định theo công thức (3.134):

(3.134)

Trong đó: P- khối lượng 1 m cáp, kg/m; L - tổng chiều dài cáp, m.

Các thông số tính toán của hệ thống vận tải đất đá bằng trục tải skip và nâng ô

tô với góc nâng 35o được trình bày ở Bảng PL 3.3 và PL 3.4 - Phụ lục Chương 3.

Qua tính toán cho thấy: Nếu xét đơn thuần về kỹ thuật, vận tải bằng trục tải bị hạn chế về chiều cao nâng tải và năng suất trục. Khi góc nâng 35o, chiều cao nâng

lớn nhất đạt 220 m, năng suất 3.000 tấn /giờ; khi chiều cao nâng 50 m, năng suất

trục lớn nhất đạt 5.000 tấn/giờ.

3.5. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải liên hợp

Trong công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải, đất đá tại các tầng gần mặt

mỏ sẽ được vận chuyển bằng ô tô ra bãi thải. Các tầng dưới sẽ được vận chuyển

bằng ô tô tới tầng tập trung. Từ tầng tập trung, đất đá sẽ được vận chuyển bằng băng

tải tới nơi đổ thải. Tầng tập trung sẽ phục vụ một số tầng trong nhóm. Vị trí tầng tập

trung và chiều cao nhóm tầng phục vụ tầng tập trung; chiều sâu chuyển tiếp các

dạng vận tải,... là thông số quan trọng ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kinh tế mỏ.

3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn vị trí tầng tập trung trong nhóm tầng

Trong một nhóm tầng, vị trí chuyển tải từ ô tô sang hình thức vận tải khác có

thể đặt ở 3 vị trí khác nhau (Hình 3.16): đặt ở trên (vị trí I), ở giữa (vị trí II) và ở dưới

nhóm tầng (vị trí III). Tầng có vị trí chuyển tải được gọi là tầng tập trung. Vị trí tầng

tập trung ảnh hưởng tới khoảng cách vận tải của nhóm tầng tới điểm chuyển tải.

Hình 3.16: Sơ đồ phân bố tầng tập trung trong nhóm tầng

Xem xét nhóm tầng k có chiều dài trên mặt L, bề rộng B có n tầng (Hình 3.17).

Hình 3.17: Sơ đồ xác định cung độ vận tải trung bình trong mỏ

Cung độ vận tải tại tầng 1 lên bề mặt được xác định theo công thức (3.135):

(3.135)

L1 = (L+B) - h.(ctg '+ctg )+ , m

Cung độ vận tải bằng ô tô từ tầng thứ 2 lên bề mặt được xác định theo (3.136):

, m

(3.136)

L2 = (L+B) - 2h(ctg '+ctg )-(b+b1)+

Tại tầng thứ 3:

, m

(3.137)

L3 = (L+B) - 3h(ctg '+ctg )-2(b+b1)+

...........................................

Tại tầng n, cung độ vận tải bằng ô tô lên bề mặt được xác định theo (3.138):

, m

(3.138)

Ln = (L+B) - nh(ctg '+ctg )-(n-1)(b+b1)+

Như vậy, tổng cung độ vận tải từ tầng n lên trên bề mặt được xác định theo

quan hệ (3.139):

= n(L+B)-

h(ctg '+ctg )-

, m

(3.139)

(b+b1)+

Giả sử tầng tập trung đặt tại tầng x (x = 1÷n); từ tầng 1 xuống tầng x ô tô vận

tải xuống dốc với chiều cao hạ là x.h; từ tầng n lên tầng x ô tô sẽ vận chuyển có tải

lên dốc với chiều cao nâng (n-x)h; khi đó, tổng cung độ vận tải từ các tầng n lên

tầng x được xác định theo công thức (3.140):

= (n-x)(L+B) -

h(ctg '+ctg )-

-

, m

(3.140)

(b+b1)+

Tổng cung độ vận tải từ tầng 1 xuống tầng x được xác định theo (3.141):

= x(L+B)-

h(ctg '+ctg )-

, m (3.141)

(b+b1)+

Từ tầng x, đất đá được vận chuyển bằng công nghệ vận tải liên tục với chiều

dài

(Trong đó I - độ dốc đường của thiết bị vận tải trên bờ mỏ).

Rõ ràng trong các sơ đồ bố trí tầng tập trung, cung độ vận tải nằm ngang từ

các tầng sẽ không thay đổi. Việc thay đổi cung độ chủ yếu theo chiều lên hoặc

xuống dốc và ảnh hưởng tới năng lượng khi vận chuyển. Như vậy, để lựa chọn vị trí

tầng tập trung hợp lý trên nhóm tầng, NCS sử dụng quan điểm tiêu hao năng lượng

khi vận chuyển nhỏ nhất.

Từ tầng 1 xuống tầng x với chiều cao Hxd=xh, ô tô vận tải có tải xuống dốc với

chiều dài (3.142):

, m

(3.142)

Lxd

Từ tầng n lên tầng x với chiều cao Hld=(n-x)h ô tô vận tải có tải lên dốc với

chiều dài theo (3.143):

, m

(3.143)

Lld

Năng lượng của ô tô vận tải có tải lên dốc được xác định theo (3.144):

, J

(3.144)

Năng lượng của ô tô vận tải có tải xuống dốc được xác định theo (3.145):

, J

(3.145)

Trong đó: q- tải trọng của ô tô, tấn; qT - tải trọng bì của ô tô, tấn; g - gia tốc

trọng trường, m/s2;

- lực cản lăn N/m;

Tiêu hao năng lượng của thiết bị vận tải trên bờ mỏ (ví dụ băng tải) được xác

định theo công thức (3.146):

, J

(3.146)

An

Trong đó: Go, G tương ứng là khối lượng bì và khối lượng đất đá vận chuyển,

kg; f - hệ số lực cản lăn;

- góc nghiêng đường vận tải, độ.

Để lựa chọn vị trí đặt tầng tập trung, sử dụng quan điểm: "Tổng tiêu hao năng

lượng của các thiết bị vận chuyển trong nhóm tầng" nhỏ nhất và xác định theo công

thức (3.147), (3.148):

(3.147)

+

min

(3.148)

Rõ ràng,

f(x) với f(x) có dạng bậc 2: f(x)=ax2+bx +c với hệ số a>0 nên

f(x) nhỏ nhất khi: x =

Từ đó, chọn được (3.149) hay (3.150):

(3.149)

(3.150)

Trong đó: km - hệ số tải trọng bì.

Với đường từ gương tầng tới bãi thải trên nền cứng không có lớp phủ thì

=

400÷2.000 N/t; Do đó: 20.

.(1+2km)>10.000. Từ đó, khi n chẵn đặt tầng tập trung

tại tầng thứ x = +1, khi n lẻ đặt tầng tập trung ở tầng giữa của nhóm tầng.

3.5.2. Nghiên cứu xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải

Theo các nghiên cứu trước đây, các tầng gần mặt mỏ sẽ sử dụng vận tải ô tô

đơn thuần là có lợi nhất. Khi tiếp tục xuống sâu tới Ho, chi phí vận tải ô tô bằng vận

tải liên hợp. Khi đó Ho được gọi là chiều sâu chuyển tiếp dạng vận tải (tầng tập

trung đầu tiên). Như vậy, với tất cả các mỏ lộ thiên sâu đều tồn tại độ sâu Ho. Để

tìm giá trị Ho, sử dụng phương pháp so sánh chi phí (giá thành) vận tải ô tô đơn

thuần và vận tải liên hợp ô tô kết hợp với băng tải hoặc trục tải.

Giả sử mỏ đang hoạt động có chiều cao nâng tải Ht và n tầng khai thác (n =

) với chiều cao tầng h. Các phương án vận tải gồm: Ô tô đơn thuần hoạt động

trên toàn bộ chiều cao đới công tác H và liên hợp phân bố trên các nhóm tầng lần

lượt từ tầng thứ 2 đến tầng thứ n. Cụ thể xem ở Bảng 3.10.

Bảng 3.10: Các phương án vận tải trên chiều cao đới công tác

Phương án

Tầng

1 2 3 4 5 n-1 n

Ô tô 1

Ô tô

Ô tô 2

Ô tô

Ô tô 3

Ô tô 4

Ô tô Liên hợp 5

Liên hợp

Liên hợp ......

Liên hợp

Liên hợp n-1

Liên hợp n

+ Khi i=1 (phương án 1): Tầng 1 sử dụng ô tô đơn thuần, từ tầng 2 đến tầng n

sử dụng vận tải liên hợp. Khi đó chiều sâu chuyển tiếp dạng vận tải là Ho=h. Vị trí

). Các tầng thứ 2 đến tầng

tầng tập trung đặt ở giữa nhóm tầng (i1 =

sẽ sử dụng ô tô đơn thuần vận tải xuống dốc. Từ tầng kế tiếp tầng tập trung đến tầng

n sẽ sử dụng ô tô đơn thuần vận tải lên dốc đến tầng tập trung. Tại tầng tập trung ô

tô đơn thuần vận tải nằm ngang.

+ Khi i = 2 (phương án 2): Tầng 1÷2 sử dụng ô tô đơn thuần, từ tầng 3 đến

tầng n sử dụng vận tải liên hợp. Khi đó chiều sâu chuyển tiếp dạng vận tải là Ho=

2h. Sơ đồ vận tải của ô tô trong nhóm tầng thực hiện tương tự phương án 1 nhưng

với chiều cao nhóm tầng bớt đi 1 tầng.

+ Khi i = 3 (phương án 3): Tầng 1÷3 sử dụng ô tô đơn thuần, từ tầng 4 đến

tầng n sử dụng vận tải liên hợp. Khi đó chiều sâu chuyển tiếp dạng vận tải là Ho=3h.

+ Khi i = n -1 (phương án n-1): Tầng 1÷n -1 sử dụng vận tải ô tô đơn thuần,

tầng n sử dụng vận tải liên hợp. Chiều sâu chuyển tiếp là Ho=(n -1)h. Giá trị i lựa

chọn theo điều kiện:

. Sơ đồ vận tải của ô tô trong nhóm tầng thực hiện

tương tự phương án n -1 nhưng với chiều cao nhóm tầng bớt đi 1 tầng.

Chi phí (giá thành) vận tải ô tô đơn thuần (Cô) trong đới công tác H được tính

toán theo công thức:

Cô = VH(C1n+Cn1+Cnm+Cth), đ/tấn

Trong đó: VH - khối lượng đất đá trung bình trong đới công tác H, tấn; C1n -

giá thành vận tải ô tô trên đường bằng từ gương xúc tới hào nối giữa các tầng, đ/tấn;

Cn1- giá thành vận tải ô tô trên đường hào dốc trên bờ mỏ, đ/tấn; Cnm- giá thành vận

tải ô tô từ mặt mỏ ra bãi thải, đ/tấn; Cth - giá thành thải đất đá, đ/tấn.

Chi phí vận tải liên hợp được xác định theo công thức:

Clh=VHo.CHo+ Vlh(CôH+Cc+Cld+C'nm+C'th), đ/tấn

Trong đó: CHo - chi phí vận tải ô tô đơn thuần từ khai trường ra bãi thải trên

chiều cao Ho; CôH - chi phí vận tải ô tô đơn thuần từ gương tới trạm chuyển tải,

đ/tấn; Cc - chi phí tại trạm chuyển tải, đ/tấn; Cld - chi phí vận tải trên bờ mỏ, đ/tấn;

C'nm - chi phí vận tải ngoài mỏ, đ/tấn; C'th - chi phí thải tại bãi thải.

So sánh và lựa chọn Clhs=Clhmin
Rõ ràng, Khi sử dụng vận tải ô tô - trục tải, chi phí chênh lệch giữa các phương

án vận tải liên hợp chủ yếu là vận tải nâng trên bờ mỏ; khi sử dụng phương án vận tải

lên hợp ô tô - băng tải, chi phí vận tải liên hợp chênh lệch kể đến vận tải trên mặt mỏ.

Sơ đồ khối xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải được trình bày ở

Hình 3.18.

81

Hình 3.18: Sơ đồ khối xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải

82

3.5.3. Nghiên cứu xác định số tầng tập trung trong đới công tác vận tải liên hợp

Giả sử công nghệ vận tải liên hợp ô tô với các công nghệ vận tải nâng khác

trên bờ mỏ chia thành m tầng tập trung, để xác định số tầng tập trung trên bờ mỏ có

chiều cao H (số nhóm tầng tập trung), NCS sử dụng hàm mục tiêu của chi phí vận

tải (3.151):

min

(3.151)

G = Gô + Gn

Trong đó: G - tổng chi phí vận tải; Gô - chi phí vận tải bằng ô tô đến tầng tập

trung; Gn - chi phí vận tải nâng từ tầng tập trung lên mặt mỏ.

Khi trên chiều cao H có m tầng tập trung, mỗi tầng tập trung phục vụ nhóm

tầng có chiều cao đới công tác là:

đảm nhiệm vận chuyển khối lượng:

. Khi

đó, khối lượng tính theo Tkm vận tải ô tô, xác định theo công thức (3.152):

= Q

, Tkm

(3.152)

Lô = m.

Chiều dài nâng trên nhóm tầng 1 xác định theo công thức (3.153):

, m

(3.153)

L1 =

Chiều dài nâng trên nhóm tầng 2 xác định theo công thức (3.154):

, m

(3.154)

L2 =

Chiều dài nâng trên nhóm tầng 3 xác định theo công thức (3.155):

, m

(3.155)

L3=

Chiều dài nâng trên nhóm tầng m xác định theo công thức (3.156):

(3.156)

(2m-1), m

Lm=

Tổng chiều dài vận tải nâng trên bờ mỏ từ nhóm tầng 1 đến nhóm tầng m xác

định theo công thức (3.157):

(1+3+5+…+2m-1)=

=

, m

(3.157)

Lm=

83

Tổng chi phí vận tải được xác định theo công thức (3.158):

)+

(

)+ Q (

)

Gm = Q

(Cô+

Cb+

= Q

)+

+

+ Q (

), đ

(3.158)

(Cô+

Trong đó: Cô, Cb - giá thành vận tải bằng ô tô và băng tải, đ/tkm; Gô - chi phí

mua 1 ô tô, đ; Qô - năng suất năm của 1 ô tô tkm/năm; Tô - thời gian khấu hao ô tô,

năm; Gn – chi phí đầu tư thiết bị 1 m vận tải nâng, đ/m; Tb – thời gian khấu hao thiết

bị nâng, năm; Cđ, Gđ- tương ứng là giá thành đập 1 tấn và chi phí mua máy đập, đ.

Để lựa chọn m, NCS sử dụng hàm mục tiêu: Gm min.

Xét hàm số Gm = f(m) cho thấy hàm liên tục có f”(m) < 0 nên hàm có cực

tiểu. Để xác định m ta sử dụng quan hệ f’(m)=0:

f’(m) = - Q

)+

+

=0

(3.159)

(Cô+

Giải phương trình trên sẽ lựa chọn được m tối ưu:

(3.160)

Khi không sử dụng máy đập, mtu xác định theo công thức (3.161):

(3.161)

Khi đó, chiều cao nhóm tầng vận tải liên hợp tối ưu khi sử dụng đập nghiền và

không đập nghiền được xác định theo (3.162) và (3.163):

, m

(3.162)

84

, m

(3.163)

Với các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam khi sử dụng vận tải liên hợp ô tô -

băng tải với các thông số:

- Khối lượng vận tải yêu cầu từ Q = 10.000.000÷50.000.000 tấn/năm;

- Chiều cao đới công tác H = 100÷600 m;

- Ô tô tải trọng q = 96 tấn;

- Băng tải có bề rộng 2 m, tốc độ băng v = 3,15 m/s

Số tầng công tác tập trung được tính toán và thể hiện ở Bảng 3.11

Bảng 3.11: Mối quan hệ giữa giá trị tầng tập trung tối ưu với chiều cao đới công tác và

khối lượng mỏ

Giá trị mtu theo chiều cao đới công tác H(m) TT Khối lượng mỏ, 103tấn 100 200 300 400 500 600

0,93 1,25 1,47 1,63 1,76 1,87 1 10.000

1,31 1,77 2,08 2,31 2,49 2,64 2 20.000

1,61 2,17 2,55 2,83 3,05 3,23 3 30.000

1,86 2,51 2,94 3,27 3,52 3,73 4 40.000

2,08 2,81 3,29 3,66 3,94 4,17 5 50.000

3.6. Kết luận Chƣơng 3

Xây dựng mô hình hóa toán học xác định được các thông số công nghệ tối ưu như:

- Kích thước cỡ hạt đất đá nổ mìn trên nguyên tắc tổng tiêu hao năng lượng

trong các khâu công nghệ: Làm tơi - xúc bốc - đập nghiền -vận tải nhỏ nhất. Đường

kính cỡ hạt tối ưu phụ thuộc tuyến tính vào dung tích gàu xúc. Khi sử dụng đập

nghiền, đường kính cỡ hạt tối ưu nhỏ hơn khi không đập nghiền.

- Chiều dài bloc xúc khi vận tải ô tô, tải trọng ô tô hợp lý trên cơ sở hàm mục

tiêu tổng giá thành xúc bốc + vận tải nhỏ nhất. Chiều dài bloc xúc hợp lý tỷ lệ

thuận với dung tích gàu xúc, tỷ lệ nghịch với chiều cao tầng, tải trọng của ô tô. Đối

85

với các mỏ có chiều cao tầng h =15 m, sử dụng máy xúc có dung tích gàu từ 8÷12 m3 thì chiều dài bloc xúc tối ưu từ 170÷240 m; trung bình 200 m. Tải trọng ô tô tỷ

lệ thuận với dung tích gàu xúc, cung độ vận tải, loại đất đá, hệ số xúc. Khi sử dụng máy xúc có dung tích gàu từ 4÷15 m3 tải trọng ô tô tối ưu tương ứng từ 40÷120 tấn.

- Trong mỏ nên sử dụng các loại ô tô có tải trọng khác nhau. Ô tô tải trọng lớn

sử dụng tại các tầng có khối lượng đất đá yêu cầu hàng năm lớn; ô tô tải trọng nhỏ

sử dụng tại các tầng dưới sâu có khối lượng đất đá yêu cầu nhỏ.

Bề rộng của băng tải tỷ lệ thuận với năng suất. Tốc độ băng tải tỷ lệ với

khoảng cách giữa các con lăn và tỷ lệ nghịch với góc dốc đặt băng. Băng tải dốc có

hệ thống băng nén cho phép nâng góc dốc băng bằng góc dốc bờ mỏ nên giảm được

chiều dài và khối lượng xây dựng cơ bản. Với cùng năng suất, bề rộng băng tải thường ( =18o) chỉ bằng 75÷80% bề rộng băng tải dốc, chiều dài băng thường lớn

hơn từ 1,5÷2,3 lần băng tải dốc. Hiệu quả băng tải dốc lớn nhất khi góc dốc băng đạt 43÷450.

Khi vận tải liên hợp, vị trí tầng tập trung trong nhóm tầng bố trí tại trung tâm

nhóm sẽ đảm bảo tiêu hao năng lượng nhỏ nhất. Số lượng tầng tập trung phụ thuộc

khối lượng mỏ và chiều cao đới công tác. Đối với các mỏ than lộ thiên Việt Nam,

khi chiều cao nâng tải tới 500 m, bố trí không quá 4 tầng tập trung.

86

Chƣơng 4

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ CHO

CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM

4.1. Nghiên cứu cơ sở lựa chọn công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ

thiên sâu ở Việt Nam

Nhu cầu về năng lượng cho ngành kinh tế ngày càng lớn. Trong khi đó, than

là nguồn nhiên liệu không tái tạo và trữ lượng hạn chế. Vì vậy, cần phải nâng chiều

sâu khai thác với việc áp dụng công nghệ tiên tiến, đảm bảo nâng cao hiệu quả khai

thác, giảm giá thành và chi phí nguyên vật liệu trong điều kiện hệ số bóc đất đá

ngày càng cao.

Trong khai thác mỏ, việc lựa chọn chuẩn xác máy móc, thiết bị được xem là

một trong những quyết định quan trọng nhất vì nó đảm bảo khối lượng mỏ theo yêu

cầu với chi phí thấp. Thiết bị lựa chọn được căn cứ trên các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật

và an toàn khi làm việc. Việc lựa chọn thiết bị để xúc bốc và vận tải đất đá thông

thường sẽ là nhiệm vụ đầu tiên. Các thiết bị khác có thể được lựa chọn một cách

hợp lý từ các thiết bị của quá trình vận tải.

Thật vậy, trong các yếu tố cấu thành giá thành khai thác 1 tấn sản phẩm thì chi

phí cho khâu vận tải là lớn nhất. Chi phí vận tải hiện nay tại các mỏ than lộ thiên Việt

Nam chiếm khoảng 40÷50% và đạt đến 60÷70% khi các mỏ tiếp tục xuống sâu.

Từ đó cho thấy, vấn đề giảm giá thành vận tải khi tăng chiều sâu khai thác để

giảm giá thành sản phẩm mang một ý nghĩa hết sức to lớn. Mặt khác, phát triển

công nghệ vận tải sẽ tạo công ăn việc làm, tạo phúc lợi xã hội và kéo theo sự phát

triển của một số ngành phụ trợ liên quan.

Các thiết bị được lựa chọn cần phù hợp với điều kiện địa kỹ thuật nhưng cần

phải hiện đại hóa để tăng năng suất lao động. Hiện đại hóa vận tải phải dựa trên cơ

sở tiết kiệm nhiên liệu. Đây là nguồn năng lượng gây ô nhiễm môi trường và cũng

là nguồn tài nguyên không tái tạo lại.

Hàm mục tiêu của việc lựa chọn công nghệ vận tải là chi phí khai thác thấp

nhất. Điều này có thể giới hạn phương pháp lựa chọn và loại thiết bị. Các yếu tố cần

phải được xem xét đánh giá khi lựa chọn công nghệ vận tải: cấu trúc địa chất (phay

87

phá, đứt gãy, uốn nếp, vùng dập vỡ đất đá,…), sự thay đổi của đất đá và khoáng sản

(sự xuất hiện của những vùng này có thể gây khó khăn trong thiết kế đường vận

tải), công suất và tuổi thọ mỏ, khoảng cách vận tải theo tuyến công tác và chiều cao

nâng tải, công nghệ đào sâu....

Kết cấu hình học của mỏ có những tác động lớn tới kích thước, chủng loại

loại thiết bị và năng suất của chúng. Các phương pháp cơ giới chính của khai thác lộ

thiên có thể có những dạng kết cấu hình học riêng. Các mỏ lộ thiên sâu thường có

đáy mỏ hạ thấp hàng năm. Những sự khác biệt về kết cấu hình học này có thể phản

ánh được rằng loại thiết bị được sử dụng có thể có ích hoặc có thể giới hạn quá trình

khai thác. Các thiết bị với khả năng ứng dụng rộng là những loại có khả năng thích

ứng cao về mặt kỹ thuật, kinh tế và an toàn trong những điều kiện nhất định. Đồng

thời cũng có một số những giới hạn về mặt thực tế (tính linh động) đối với một số

thiết bị vận tải cỡ lớn mà chỉ hữu ích một phần xét về mặt năng suất và chi phí và

dường như không có những giới hạn nào khác khi đề cập tới.

Khi xuống sâu, cung độ vận tải và chiều cao nâng tải sẽ tăng. Một trong

những yêu cầu của công nghệ vận tải là giảm cung độ vận tải. Bất kỳ công nghệ vận

tải nào cũng có các khâu: Khâu đầu thường là vận tải ngang từ bờ mỏ tới điểm tập

trung hoặc đầu hào vận tải tiếp theo là khâu vận tải nâng trên bờ mỏ và vận tải trên

mặt mỏ. Cung độ vận tải từ mỏ ra bãi thải phụ thuộc vị trí bãi thải và thường được

định trước. Cung độ vận tải trên các tầng khai thác nằm ngang phụ thuộc vào kích

thước khai trường và cũng được định trước. Cung độ vận tải nâng từ các tầng khai

thác lên mặt mỏ hoàn toàn phụ thuộc vào công nghệ vận tải. Khi sử dụng vận tải ô

tô đơn thuần, độ dốc đường ô tô thường nhỏ hơn 8% nên cung độ vận tải sẽ lớn.

Mặt khác, chiều dài đường cũng như đầu tư xây dựng cơ bản lớn. Các công nghệ

vận tải nâng có góc dốc bằng góc dốc bờ mỏ sẽ có cung độ vận tải ngắn nhất. Ngoài

ra, diện tích chiếm đất trên bờ mỏ và khối lượng xây dựng cơ bản sẽ nhỏ nhất.

Hệ thống vận tải có thể đặt trên bờ không công tác hoặc bờ công tác. Với mỏ

sâu và rộng, chiều dài đường vận tải trên bờ công tác ảnh hưởng tới công suất mỏ vì

quá trình nổ mìn cần tránh hệ thống với một khoảng cách nhất định hoặc cần phải

sử dụng công nghệ làm tơi khác. Khu vực khai trường còn lại vẫn cần đủ diện công

tác để đảm bảo khối lượng mỏ yêu cầu.

88

Mỗi công nghệ vận tải đều tiêu thụ nguồn năng lượng nhất định từ các loại

nhiên liệu như: dầu mỡ (đối với vận tải ô tô) hoặc điện năng (đối với công nghệ vận

tải băng tải, trục tải, trục nâng)... Năng lượng sử dụng cho mỗi công nghệ vận tải

gồm 2 phần: một phần năng lượng có ích để trực tiếp tải đất đá, phần còn lại sử

dụng nâng tự trọng của thiết bị vận tải. Năng lượng trực tiếp cho công tác vận

chuyển đất đá phản ánh hệ số năng lượng có ích của mỗi công nghệ. Tùy thuộc

nguồn năng lượng như nhiên liệu và điện năng mà việc phát tán các khí do quá trình

đốt trong của các động cơ ra môi trường khác nhau. Khi khai thác các tầng sâu, điều

kiện vi khí hậu gây khó khăn cho người và thiết bị. Khí thải của các động cơ phát

tán thêm vào môi trường ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe và thời gian dừng nghỉ

của thiết bị khi vận tải...

Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu kỹ thuật vận tải theo từng tải trọng ô tô tại

các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam xem Bảng 4.1 và Hình 4.1.

Hình 4.1: Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu công nghệ vận tải theo tải trọng ô tô

Từ Bảng 4.1 và Hình 4.1 cho thấy: Chi phí nguyên, nhiên liệu chiếm tỷ trọng

lớn nhất trong cơ cấu giá thành (62÷66%); chi phí khấu hao chiếm tỷ trọng thấp

khoảng 10%. Kinh nghiệm sử dụng các thiết bị sử dụng năng lượng điện cho thấy

chi phí điện năng chiếm tỷ trọng lớn nhất.

89

Bảng 4.1: Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu công nghệ vận tải theo tải trọng ô tô

Tỷ trọng các chi phí theo mỗi loại ô tô, %

Các chỉ tiêu TT 65 tấn 86 tấn 96 tấn 105 tấn 110 tấn 120 tấn 42 tấn 55 tấn 58 tấn 75 tấn 91 tấn

1 Nguyên liệu 13,84 12,94 12,89 9,18 11,21 11,54 11,33 11,79 12,35 12,52 12,93

- Săm lốp 13,80 12,91 12,86 9,15 11,18 11,52 11,31 11,77 12,33 12,50 12,92

- Bình ắc quy 0,04 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

Nhiên liệu+dầu 64,29 64,72 64,47 65,95 63,99 62,65 63,58 61,95 62,13 63,00 62,94 2 nhờn+mỡ máy

3 Tiền lương 2,57 2,05 1,98 2,11 1,79 1,62 1,47 1,48 1,40 1,31 1,26

Bảo hiểm các 4 0,35 0,28 0,27 0,26 0,22 0,20 0,18 0,18 0,18 0,16 0,16 loại

5 Khấu hao 8,38 8,85 9,02 9,95 10,08 10,61 10,37 10,88 10,59 10,18 10,05

6 Sửa chữa 5,53 5,84 5,95 6,57 6,65 7,00 6,84 7,18 6,99 6,72 6,63

7 Chi phí khác 5,03 5,31 5,41 5,97 6,05 6,37 6,22 6,53 6,36 6,11 6,03

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Cộng

Mỗi một công nghệ vận tải bao gồm hệ thống cơ sở hạ tầng, thiết bị công

nghệ và tổ chức vận hành. Tổng chi phí của công nghệ vận tải gồm: chi phí đầu tư

và chi phí hoạt động. Công nghệ vận tải được lựa chọn đảm bảo khối lượng vận tải

hàng năm với chi phí nhỏ nhất. Tiêu chí kinh tế này đã kể đến tất cả các yếu tố liên

quan trực tiếp của công nghệ và được coi là điều kiện đủ của công nghệ. Tuy nhiên,

nó phụ thuộc vào giá cả thị trường, trượt giá và chính sách của nhà nước.

Từ đó, cơ sở để lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ

thiên sâu Việt Nam bao gồm:

- Kỹ thuật: Năng suất vận tải, các chỉ tiêu công nghệ

- Kinh tế: Tổng tiêu hao năng lượng và chi phí vận tải (đầu tư và hoạt động)

- Xã hội: Năng suất lao động, các tiêu chuẩn môi trường…

90

4.2. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải ô tô cho các mỏ than lộ thiên sâu

ở Việt Nam

Tại Việt Nam các mỏ than lộ thiên như: Cọc Sáu, Núi Béo, Khánh Hòa...

thuộc dạng mỏ sâu nhưng thời gian khai thác còn lại ngắn nên công nghệ vận tải có

thể ưu tiên sử dụng là vận tải ô tô đơn thuần. Công nghệ vận tải ô tô đơn thuần là

phương án cơ sở để so sánh với công nghệ vận tải liên hợp.

Hiện nay, các mỏ lộ thiên Việt Nam đang sử dụng rất nhiều loại ô tô với tải

trọng khác nhau cùng hoạt động trên một loại đường mỏ và các thông số của hệ

thống khai thác nên ảnh hưởng lẫn nhau. Khi các mỏ khai thác xuống sâu, khối

lượng vận tải tăng. Xu hướng chung là sử dụng đồng bộ máy xúc - ô tô lớn. Tuy

nhiên, các tầng dưới sâu có kích thước hạn chế, nếu sử dụng ô tô lớn sẽ tăng khối

lượng đất bóc. Chính vì vậy, cần xác định tải trọng ô tô hợp lý theo chiều sâu khai

thác. Sơ đồ công nghệ vận tải ô tô đơn thuần được thể hiện ở Hình 4.2.

Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ vận tải ô tô đơn thuần

Với dung tích gàu xúc từ 5÷15 m3 tương ứng với tải trọng ô tô tối ưu qtu =

42÷136 tấn sẽ có rất nhiều tổ hợp thiết bị kết hợp giữa máy xúc và ô tô. Tuy nhiên,

tổ hợp máy xúc - ô tô hợp lý khi khi đáp ứng được các điều kiện:

+ Đảm bảo khối lượng mỏ yêu cầu với điều kiện địa kỹ thuật hiện có;

+ Đảm bảo khả năng thông qua của đường ô tô;

+ Tiêu hao năng lượng và giá thành quy chuyển nhỏ nhất.

4.2.1. Tính toán số lượng ô tô đảm bảo khối lượng mỏ yêu cầu

Theo [3] năng suất vận tải yêu cầu (tấn/giờ) xác định theo công thức (4.1):

, tấn/giờ

(4.1)

Qyc =

91

m3/năm;

Trong đó: V- khối lượng đất đá vận tải yêu cầu (nguyên khối) trong năm, - khối lượng thể tích đất đá trong nguyên khối, t/m3; Kd - hệ số không

điều hòa của khâu vận tải; Tn - thời gian làm việc của ô tô trong năm, giờ.

Các mỏ than lộ thiên Việt Nam có khối lượng đất đá mỏ yêu cầu từ 7÷30 tr.m3/năm tương đương từ 1.000÷10.000 tấn/giờ. Với chiều dài tuyến công tác trung

bình 2.000 m; cung độ vận chuyển đất đá từ 4÷6 km; máy xúc hiện có với dung tích gàu phổ biến từ 5÷12 m3; chiều cao tầng h =15 m; chiều dài bloc xúc tối ưu Lblx=

200÷250 m sẽ chọn được các chỉ tiêu: tải trọng ô tô tối ưu qtu theo công thức ở Chương

3; số lượng ô tô phục vụ trong tổ hợp; năng suất giờ của tổ hợp.

Theo [6] số ô tô đảm bảo khối lượng mỏ xác định theo công thức (4.2):

, chiếc

(4.2)

Số lượng ô tô phục vụ trong các tổ hợp với năng suất vận tải từ

1.000÷10.000 tấn/giờ được tính toán và thể hiện ở Hình 4.3.

Hình 4.3: Số lượng ô tô trong các tổ hợp theo năng suất vận tải từ 1.000÷10.000 tấn/giờ

4.2.2. Khả năng thông qua của đường ô tô

Theo [4], khả năng thông qua là số ô tô đi qua quãng đường đó trong 1 giờ khi

chuyển động một chiều và tính toán theo công thức (4.3):

92

, lượt xe/giờ

(4.3)

Trong đó: k- hệ số chuyển động không đều của ô tô; v- vận tốc chuyển động

có tải của ô tô; lat- khoảng cách an toàn giữa hai xe nối đuôi nhau, m; n - số làn xe.

Như vậy, số ô tô cho phép chạy qua trong thời gian 1 giờ chính là năng suất

giờ của ô tô sử dụng. Để đảm bảo khối lượng mỏ yêu cầu, tổng khối lượng đất đá

thông qua trên đường trong thời gian 1 giờ cần lớn hơn năng suất yêu cầu theo quan

hệ (4.4):

(4.4)

Với đường mỏ n =1 làn xe, tải trọng ô tô xác định theo quan hệ (4.5):

(4.5)

4.2.3. Tiêu hao năng lượng khi vận tải ô tô

Khi vận tải nâng bằng ô tô đơn thuần, năng lượng cần thiết để nâng 1 tấn

khối lượng mỏ lên cao hoặc hạ xuống xác định theo các công thức (4.6) và (4.7):

, kJ/tấn

(4.6)

Ald=

, kJ/tấn

(4.7)

Trong đó: Ald, Axd - tiêu hao năng lượng để nâng và hạ 1 tấn đất đá; q, qT - tải

trọng và tự trọng của ô tô, tấn; H, L - tương ứng là chiều cao và chiều dài vận tải,

m; ω - sức cản của mặt đường, N/kN.

Với các loại ô tô có tải trọng từ 36÷136 tấn, năng lượng cần thiết để nâng 1

tấn đất đá theo các chiều cao nâng, hạ tải từ 15÷600 m được tính toán theo các công

thức ở Bảng 4.2. Chi tiết xem Bảng PL4.1a÷PL4.1c - Phụ lục Chương 4.

Rõ ràng, với mỗi loại tải trọng ô tô (khối lượng mỏ yêu cầu) khác nhau, năng

lượng để vận chuyển 1 tấn đất đá có dạng hàm bậc nhất của chiều sâu hoặc cung độ

vận tải (4.8).

A = a.H-b hoặc A = a.L - b

(4.8)

93

Bảng 4.2: Quan hệ giữa tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô theo độ dốc

Tải trọng ô tô, tấn Năng lượng đơn vị yêu cầu khi lên dốc 8%, kJ/tấn Năng lượng đơn vị yêu cầu khi xuống dốc 8%, kJ/tấn Năng lượng đơn vị yêu cầu khi chạy trên đường bằng, kJ/tấn TT

136 A = 43,297.H - 7,877 A = 33,487.H - 6,2886 A = 2,053.L - 2,276 1

110 A = 45,156.H - 6,0617 A = 35,346.H - 5,425 A = 2,114.L - 2,107 2

96 A = 39,907.H - 6,680 A = 30,097.H - 5,522 A = 1,819.L- 1,927 3

91 A = 40,776.H - 6,962 A = 30,966.H - 5,848 A = 1,856.L - 2,101 4

75 A = 38,733.H - 9,691 A = 28,923.H - 7,730 A = 1,728.L - 2,659 5

64 A = 37,104.H - 12,88 A = 27,294.H- 9,8238 A = 1,625.L - 3,277 6

58 A = 39,639.H - 8,677 A = 29,014.H - 6,334 A = 1,712.L - 2,236 7

42 A = 38,824.H - 7,7 A = 27,975.H - 6,106 A = 1,619.L - 2,173 8

36 A = 37,785.H - 8,199 A = 29,829.H - 6,135 A = 1,697.L - 2,436 9

Để xác định công thức tổng quát tiêu hao năng lượng đơn vị phụ thuộc tải

trọng ô tô, chiều cao nâng tải hoặc chiều dài vận tải, NCS sử dụng phương pháp giải

bài toán xác xuất xác định các hệ số a và b theo hàm số với biến số là tải trọng ô tô.

Cụ thể theo công thức (4.9) và (4.10).

(4.9)

aq = e o.q 1

(4.10)

bq = e o.q 1

Trong đó: e o- hệ số tiêu hao năng lượng; 1- chỉ tiêu mức độ đặc trưng

(4.11)

Từ 4.9 và 4.10 ta có: ln(aq) = + 1.lnq; ln(aq) = + 1.lnq

Phương pháp xác định aq và bq thể hiện ở Bảng 4.3 và các công thức từ

4.12÷và 4.13.

(4.12)

(4.13)

94

Bảng 4.3: Tính toán các hệ số aq và bq

xi(lnq)

yi(lnaq)

xi-X

yi-Y

(xi-X).(yi-Y)

ln(q1)- xi/n ln(q2)- xi/n ……

ln(a1)- yi/n ln(a2)- yi/n …..

(ln(q1)- xi/n).(ln(a1)- yi/n) (ln(q2)- xi/n).(ln(a2)- yi/n) …..

ln(q1) ln(q2) …… ln(qn)

ln(a1) ln(a2) …… ln(an)

ln(qn)- xi/n

ln(an)- yi/n

xi

yi

(ln(qn)- xi/n).(ln(an)- yi/n) (xi-X).(yi-Y)

X= xi/n Y= yi/n

Với ô tô lên dốc (i = 8%): aq = 25,041.q0,109; bq = 17,298.q-0,176 Với ô tô xuống dốc (i = 8%): aq = 17,145.q0,132; bq = 9,288.q-0,084 Với ô tô vận chuyển trên đường bằng: aq = 0,827.q0,19; bq = 3,571.q-0,1

Từ đó, tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô được xác định theo các công thức

từ (4.14)÷(4.16):

(4.14)

(4.15)

(4.16)

Ald = 25,041.q0,109.H - 17,298.q-0,176, kJ/tấn - Khi lên dốc: - Khi xuống dốc: Axd = 17,145.q0,132.H - 9,288.q-0,084, kJ/tấn - Khi chạy trên đường bằng: Ab = 0,827.q0,19.L - 3,571.q-0,1, kJ/tấn

Quan hệ tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô khi lên dốc và xuống dốc với

chiều cao nâng hạ từ 0÷600 m được thể hiện trên Hình 4.4.

Hình 4.4: Quan hệ giữa tiêu hao năng lượng vận tải nâng 1 tấn đất đá bằng ô tô theo

chiều cao nâng và hạ tải

95

4.2.4. Xác định giá thành vận tải ô tô đơn thuần

Giá thành vận tải bình quân trên 1 m3 (tấn) đất đá hàng năm và toàn bộ thời

gian tồn tại của từng tổ hợp xác định theo công thức (4.17):

(4.17)

, ®/tấn

Cbq=

Trong đó: CPVTt - chi phí vận tải đất đá năm t; Qt - khối lượng vận tải đất đá

năm t, tấn. CPVTt được xác định bằng tổng các chi phí: Chd, Ckh, Cv, Ck - tương ứng

là các chi phí hoạt động, khấu hao, lãi vay và chi phí khác tại năm thứ i của phương

án năm i, đ; Q - khối lượng đất đá vận tải năm thứ i, tấn; n - thời gian phục vụ của

tổ hợp ô tô - máy xúc. Chd, Ckh được xác định theo quan hệ (4.18), (4.19):

(4.18)

Chd = Cnl+Cvl+Csc+Cl, đ

(4.19)

Ckh = r(Cđt+Clvđt), đ

Trong đó: Cnl; Cvl; Csc; Cl - tương ứng là chi phí về năng lượng, vật liệu, sửa

chữa, lương của năm i, đ; Cđt, Clvđt - tương ứng là chi phí đầu tư ban đầu, chi phí lãi

vay đầu tư, đ; r - thời hạn khấu hao, năm.

Với điều kiện các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam có thể sử dụng các tổ hợp máy xúc có dung tích gàu E = 5÷15 m3 và ô tô có tải trọng q = 36÷136 tấn. Tùy

thuộc năng suất yêu cầu: Q = 1.000÷10.000 tấn/giờ; độ cao nâng tải: H = 40÷560

m; chiều dài vận tải: L = 0,5÷7 km giá thành nhỏ nhất của ô tô được tính toán và thể

hiện ở các Bảng PL 4.2÷PL 4.4 - Phụ lục Chương 4 và các Hình 4.5÷4.7.

Sử dụng phương pháp giải bài toán xác xuất xác định các công thức tính giá

thành nhỏ nhất của tổ hợp máy xúc + ô tô theo chiều cao nâng tải, chiều dài vận tải

và năng suất giờ. Từ đó xác định được giá thành vận tải đ/tấn của ô tô theo các công

thức từ (4.20)÷(4.22):

(4.20)

(4.21)

- Khi lên dốc: Côl = 69,257.Q0,0181.H+ 2915,314.Q0,0198, đ/tấn - Khi xuống dốc: Côx = 17,255.Q0,0374.H+2038,153.Q0,00278, đ/tấn

- Khi vận tải trên đường bằng:

Côb = 3695,411.Q0,026.L+ 3259,367.Q-0,0029, đ/tấn (4.22)

96

Hình 4.5: Quan hệ giữa giá thành vận tải của ô tô khi lên dốc theo chiều dài vận tải và

năng suất giờ

Hình 4.6: Quan hệ giữa giá thành vận tải của ô tô xuống dốc theo chiều cao xuống dốc và

năng suất giờ

97

Hình 4.7: Giá thành vận tải ô tô trên đường bằng theo chiều dài vận tải và năng suất giờ

Giá thành quy chuyển nhỏ nhất của từng tổ hợp ô tô - máy xúc khi nâng tải

được thể hiện ở Bảng PL 4.5 - Phụ lục Chương 4. Qua Bảng PL 4.5 cho thấy: khi tăng năng suất giờ từ 200 tấn/giờ lên 1.000 tấn/giờ tổ hợp E = 5÷6,7 m3 + q = 42÷58

tấn có giá thành đơn vị quy chuyển nhỏ nhất. Khi tiếp tục tăng năng suất giờ yêu cầu từ 1.000 tấn/giờ lên 6.000 tấn/giờ giá thành các tổ hợp có E = 6,7÷10,5 m3 + q =

58÷96 tấn cho giá trị thấp nhất. Khi năng suất yêu cầu lớn hơn 6.000 tấn/giờ tổ hợp E = 10,5 m3 + q = 96 tấn có giá thành nhỏ nhất. Như vậy, tại các mỏ than lộ thiên

Việt Nam, các nhóm tầng trên bờ mỏ có tổng khối lượng đất bóc yêu cầu lớn hơn 6000 tấn/giờ nên sử dụng tổ hợp thiết bị máy xúc có dung tích gàu E = 10,5 m3 và ô

tô tải trọng q = 96÷100 tấn; các nhóm tầng còn lại nên sử dụng tổ hợp máy xúc có dung tích gàu E = 6,7 m3 kết hợp ô tô có tải trọng q = 58 tấn.

4.3. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải băng tải cho các mỏ than lộ thiên

sâu ở Việt Nam

Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải được thể hiện ở Hình 4.8.

Khi vận tải liên hợp ô tô - băng tải, ô tô nhận tải từ gương xúc vận chuyển tới tầng

tập trung. Đất đá được đập nghiền tới kích thước yêu cầu và băng tải sẽ vận chuyển

98

nâng lên trên bề mặt và ra bãi thải. Băng tải có thể là băng dốc có hệ thống băng nén = 18o; Băng dốc có thể đặt

hoặc băng thường. Băng thường có độ dốc lớn nhất

vuông góc với bờ mỏ

= 30÷35o.

Hình 4.8: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải

Các yêu cầu đối với công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải:

- Năng suất giữa khâu đầu ô tô, khâu giữa bun ke nhận, khâu vận tải nâng

được thể hiện theo điều kiện (4.23):

(4.23)

Qô

Qbk

Qbt Qth

- Khối lượng vận tải đất đá của đồng bộ thiết bị trong dây chuyền lớn nhất:

max

Qô, Qbk, Qbt, Qth

Trong đó: Qô, Qbk, Qbt, Qth - tương ứng là năng suất giờ của tổ hợp ô tô, máy

xúc, trạm chuyển tải, băng tải nâng trên bờ mỏ.

- Chiều dài trên bờ mỏ không bị ảnh hưởng của nổ mìn và đào sâu.

Số lượng ô tô vận chuyển đất đá từ gương xúc tới tầng tập trung xác định

theo công thức (4.24):

, chiếc

(4.24)

Trong đó: Lg - khoảng cách vận tải từ gương xúc tới điểm chuyển tải tại tầng

tập trung, km; Vtb - vận tốc kỹ thuật trung bình của ô tô, km/giờ.

Khi làm việc, sức căng lớn nhất của băng nhỏ hơn lực kéo đứt cho phép theo

công thức (4.25):

[S]=

, N

(4.25)

Smax

99

Trong đó: B - bề rộng của băng, m; pd - cường độ kéo đứt, N/mm; n - hệ số

dự trữ độ bền của băng được xác định theo công thức (4.26) [5]:

(4.26)

Trong đó: n0 - hệ số dự trữ độ bền định mức theo tải trọng; kol- hệ số kể đến sự làm việc không đều của các lớp trong băng; kmn- hệ số tính đến độ bền mối nối; kpt - hệ số tính đến độ phức tạp của tuyến; Kchd- hệ số tính đến chế độ làm việc của băng.

4.3.1. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải thường

Năng lượng đơn vị khi nâng 1 tấn đất đá bằng băng tải nghiêng xác định theo

công thức: A =

, kJ/tấn

Trong đó: N - công suất động cơ điện, kW; Q - năng suất vận tải của băng,

tấn/giờ

Với băng tải nghiêng (góc dốc =18o) có các thông số kỹ thuật: năng suất băng

Q=1.000÷10.000 tấn/giờ; tốc độ 3,15 m/s, chiều cao nâng từ 30÷600 m được thể hiện

theo công thức (4.27) và Hình 4.9 (chi tiết ở Bảng PL 4.6 - Phụ lục Chương 4):

(4.27)

Abt = 15,92.Q-0.027.H+76,793.Q -0,1, kJ/tấn

Hình 4.9: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng nghiêng ( =180) theo chiều cao nâng tải

100

Năng lượng đơn vị khi nâng 1 tấn đất đá bằng băng tải thường khi vận tải trên

mặt nằm ngang với các thông số kỹ thuật: Năng suất băng Q=1.000÷10.000 tấn/giờ;

Tốc độ 3,15 m/s; Chiều dài băng từ 500÷5.000 m được tính toán theo công thức

(4.28), Hình 4.10 (chi tiết thể hiện ở Bảng PL 4.7 - Phụ lục Chương 4):

(4.28)

Ab = 2,503.Q-0,186.L+60,274.Q-0,098, kJ/tấn

Hình 4.10: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng khi vận tải trên đường bằng

4.3.2. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải dốc

Đối với trường hợp sử dụng băng tải dốc có hệ thống băng nén lực cản chuyển

động của tuyến băng được bổ sung thêm lực cản chuyển động do dây băng nén gây ra. Với các thông số kỹ thuật: Năng suất băng Q = 1.000÷10.000 tấn/giờ; tốc độ 3,15 m/s, chiều cao nâng từ 30÷600 m, tiêu hao năng lượng đơn vị khi nâng 1 tấn đất đá bằng băng tải dốc có hệ thống băng nén theo góc nâng được thể hiện theo các công thức (4.29), (4.30), (4.31):

(4.29)

(4.30)

= 30o) = 35o) = 40o)

(4.31)

Abd = 23,497.Q-0,064.H - 138251,634.Q-0,98, kJ/tấn (khi Abd = 22,851.Q-0,0617.H - 177833,6.Q-1,023, kJ/tấn (khi Abd = 22,463.Q-0,06.H - 236503,604.Q-1,063, kJ/tấn (khi Tiêu hao năng lượng đơn vị khi nâng 1 tấn đất đá bằng băng tải dốc có hệ

thống băng nén khi góc nâng

= 35o được thể hiện ở Hình 4.11.

101

Hình 4.11: Tiêu hao năng lượng của băng dốc 35o theo chiều cao và năng suất băng

Khi cố định chiều cao nâng H =100 m, với góc dốc đặt băng khác nhau, tiêu

hao năng lượng đơn vị của băng tải được tính toán và thể hiện ở Hình 4.12 (chi tiết

thể hiện ở Bảng PL 4.8 - Phụ lục Chương 4)

Hình 4.12: Tiêu hao năng lượng đơn vị kJ/tấn theo góc dốc băng tải và và năng suất giờ

khi chiều cao nâng H=100 m

Từ Hình 4.12 cho thấy: tiêu hao năng lượng đơn vị của băng dốc tỷ lệ nghịch

với năng suất yêu cầu và nhỏ nhất khi góc dốc đặt băng từ 42÷43o.

102

4.3.3. Xác định giá thành vận tải băng tải

Giá thành vận tải băng tải được xác định bằng tổng giá thành các khâu công

nghệ: đập, vận tải băng tải và thải (4.32):

(4.32)

Cob = Cđ+Cb+Ct, đ/tấn

Trong đó: Cob, Cđ, Cb, Ct - tương ứng là giá thành vận tải: đập, băng tải, thải và

được xác định theo công thức (3.52) ở Chương 3.

Chi phí vận tải liên hợp ô tô - băng tải có tính đến chi phí tăng thêm do yêu

cầu cỡ hạt đất đá nổ mìn.

Với các mỏ than lộ thiên Việt Nam có góc dốc bờ mỏ 30÷35o; khối lượng mỏ

yêu cầu từ 1.000÷10.000 tấn/giờ; vận tốc băng v = 3,15 m/s; sử dụng băng tải có

góc dốc tuyến băng

= 18o;

= 35o;

= 0o tương ứng với các chiều cao nâng từ

0÷600 m và L = 0,5÷5 km giá thành quy chuyển được tính toán và thể hiện chi tiết

ở Bảng PL 4.9÷PL 4.10 - Phụ lục Chương 4 và các Hình 4.13÷4.15.

Hình 4.13: Giá thành vận tải băng tải nghiêng ( =18o) theo chiều cao nâng tải và năng

suất băng

103

Hình 4.14: Giá thành vận tải băng tải dốc ( =35o) theo chiều cao nâng tải và năng suất

băng

Hình 4.15: Giá thành vận tải trên đường bằng theo chiều dài vận tải và năng suất băng

Giá thành vận tải băng tải với công suất yêu cầu phụ thuộc chiều cao nâng tải

hoặc chiều dài vận tải theo dạng hàm bậc nhất. Giải bài toán xác suất xác định công

thức tính giá thành vận tải băng tải theo chiều cao nâng (khi góc nâng băng thường

=18o, băng dốc =30÷40o), chiều dài vận tải và năng suất giờ theo các công thức

(4.33)÷(4.37).

Khi

(4.33)

= 18o: Cbt = 490,168.Q-0,372.H+1549944,482.Q-0,61, đ/tấn

104

Khi

(4.34)

Khi

(4.35)

Khi

(4.36)

Khi

(4.37)

= 30o: Cbd = 856,657.Q-0,415.H+345953,8.Q-0,481, đ/tấn = 35o: Cbd = 691,721.Q-0,401.H+345815,9.Q-0,481, đ/tấn = 40o: Cbd = 577,945.Q-0,387.H+345688,8.Q-0,481, đ/tấn = 0o: Cnm= 501,218.Q-0,556.L+2342091.Q-0,661, đ/tấn

4.4. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải cho các

mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam

Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải được thể hiện ở Hình 4.16. Sơ

đồ công nghệ ô tô trục nâng được thể hiện ở Hình 4.17.

Hình 4.16: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải skip

Hình 4.17: Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải nâng ô tô

Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải (trục nâng) gồm các khâu: Vận

chuyển từ gương xúc tới tầng tập trung sử dụng ô tô đơn thuần và vận tải nâng trên

bờ mỏ sử dụng hệ thống trục tải (trục nâng) đặt vuông góc với bờ mỏ. Trục tải có tải

trọng bằng tải trọng ô tô. Khâu vận tải trên mặt từ trạm dỡ tải ra bãi thải sử dụng ô

tô. Điều khác biệt căn bản với công nghệ ô tô - trục tải là ô tô sẽ nhận tải và trực

105

tiếp vận tải ra bãi thải. Như vậy, ô tô vận tải từ gương xúc tới trạm chuyển tải với

chiều dài Lg, vận tốc Vg. Sau đó, ô tô được hệ thống trục nâng nâng vuông góc lên

mặt mỏ với vận tốc chính bằng vận tốc của trục. Cuối cùng ô tô sẽ vận chuyển đất

đá từ trạm dỡ ra bãi thải với cung độ Lnm, vận tốc Vtbn.

Năng suất của ô tô tại khâu đầu, bun ke nhận, khâu vận tải nâng được thể

hiện theo điều kiện (4.38):

(4.38)

Qôt

Qbk

Q tt, tn Qôm

Khối lượng vận tải đất đá của đồng bộ thiết bị trong dây chuyền lớn nhất:

max

Qôtm, Qbk, Q tt, Qônm

Trong đó: Qôtm, Qbk, Q tt, Qônm - tương ứng là năng suất giờ của ô tô máy xúc,

trạm chuyển tải, thiết bị nâng trên bờ mỏ và thiết bị vận tải trên mặt mỏ.

Số lượng ô tô phục vụ hệ thống trục tải xác định theo công thức (4.39):

Nôt = Nôtm +Nônm

(4.39)

Nôt =

Trong đó: Lnm - khoảng cách vận tải trên mặt mỏ, m.

Sơ đồ công nghệ vận tải liên hợp trục tải nâng ô tô xác định tương tự ô tô trục

tải skip.

Thời gian chu kỳ của ô tô xác định theo công thức (4.40):

, phút

(4.40)

Tckn =

Trong đó: tod, ttt, tcđ, tgt - tương ứng là thời gian ô tô ổn định trong trục, thời

gian tăng tốc, thời gian chuyển động đều, thời gian giảm tốc của trục nâng

Số lượng ô tô phục vụ hệ thống trục nâng xác định theo công thức (4.41):

(4.41)

Notn =

4.4.1. Tiêu hao năng lượngkhi sử dụng công nghệ vận tải bằng trục tải

4.4.1.1. Tiêu hao năng lượng trục tải skip

Tiêu hao năng lượng của trục tải skip khi nâng 1 tấn đất đá phụ thuộc vào

106

góc dốc, năng suất trục... Với các thông số kỹ thuật: năng suất trục Q = 1000÷6.000

tấn/giờ; chiều cao nâng từ 30÷400 m, tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải skip

phụ thuộc góc nâng được xác định theo các công thức (4.42), (4.43), (4.44) (chi tiết

thể hiện ở Bảng PL 4.11 - Phụ lục Chương 4):

Khi

(4.42)

Khi

(4.43)

(4.44)

= 30o: Ask = 71,64.Q-0,028.H + 18,693.Q0,403, kJ/tấn = 35o: Ask = 123,466.Q-0,099.H + 0,314.Q0,982, kJ/tấn = 40o: Ask = 94,548.Q-0,062.H + 93505,902.Q-0,587, kJ/tấn

Khi Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải skip khi góc nâng 35o với năng suất,

chiều cao nâng khác nhau được tính toán và thể hiện ở Hình 4.18.

Hình 4.18: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải skip theo chiều cao nâng và năng suất nâng khi góc dốc tuyến trục 35o

4.4.1.2. Tiêu hao năng lượng trục tải nâng ô tô

Năng lượng đơn vị khi nâng 1 tấn đất đá bằng trục tải nâng ô tô phụ thuộc

vào góc dốc, năng suất trục... Với các thông số kỹ thuật: năng suất trục Q =

1.000÷3.200 tấn/giờ; chiều cao nâng từ 30÷350 m, tiêu hao năng lượng đơn vị trục

nâng phụ thuộc góc nâng được tính toán theo các công thức (4.45), (4.46), (4.47)

(chi tiết thể hiện ở Bảng PL 4.13 - Phụ lục Chương 4):

107

Khi

(4.45)

Khi

(4.46)

(4.47)

= 30o: Atn = 85,886.Q-0,013. H+19,567.Q0,363, kJ/tấn = 35o: Atn = 102,156.Q-0,037. H+0,682.Q0,932, kJ/tấn = 40o: Atn = 105,724.Q-0,043. H+34,526.Q0,469, kJ/tấn

Khi Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải nâng ô tô khi góc nâng 35o với năng

suất, chiều cao nâng khác nhau được tính toán và thể hiện ở Hình 4.19.

Hình 4.19: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải nâng ô tô theo chiều cao nâng và năng suất nâng khi góc dốc tuyến trục 35o

4.4.2. Xác định giá thành vận tải trục tải

Giá thành vận tải trục tải được xác định tương tự như trường hợp sử dụng

phương án ô tô đơn thuần.

Giá thành quy chuyển công nghệ vận tải trục tải skip khi Q = 1000÷6.000

tấn/giờ; H

400 với các góc dốc tuyến trục

= 30o,35o,40o được thể hiện ở Bảng

PL 4.12 - Phụ lục Chương 4 và các công thức (4.48)÷(4.50). Mối quan hệ giữa giá

thành vận tải trục tải skip theo năng suất khi góc dốc

= 35o với chiều sâu mỏ được

thể hiện ở Hình 4.20.

Khi

(4.48)

= 30o: Csk = 68,162.Q-0,027.H + 1251745,161.Q-0,821, đ/tấn

108

Khi

(4.49)

Khi

(4.50)

= 35o: Csk=101,686.Q-0,065.H + 563232,885.Q-0,69, đ/tấn = 40o: Csk = 80,362.Q-0,043.H + 2269639,542.Q-0,878, đ/tấn

Hình 4.20: Mối quan hệ giữa giá thành vận tải trục tải skip theo năng suất khi góc dốc = 35o với chiều sâu mỏ

Giá thành quy chuyển công nghệ vận tải trục tải nâng ô tô khi Q =

1.000÷3.200 tấn/giờ; H

350 được thể hiện ở Bảng PL 4.14 - Phụ lục Chương 4 và

các công thức (4.51), (4.52), (4.53). Mối quan hệ giữa giá thành vận tải trục tải nâng

ô tô theo năng suất khi góc dốc

= 35o với chiều sâu mỏ được thể hiện ở Hình 4.21.

Khi

(4.51)

Khi

(4.52)

Khi

(4.53)

= 30o: Ctn = 64,599.Q0,118.H + 714404,093.Q-0,737, đ/tấn = 35o: Ctn = 126,399.Q0,027.H + 211469,547.Q-0,527, đ/tấn = 40o: Ctn=229,907.Q-0,053.H + 181242,608.Q-0,483, đ/tấn

Hình 4.21: Mối quan hệ giữa giá thành vận tải trục tải nâng ô tô theo năng suất khi góc

dốc = 35o với chiều sâu mỏ

109

4.5. Lựa chọn công nghệ vận tải hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt

Nam

Từ các tính toán trên cho thấy: Tiêu hao năng lượng và giá thành của các công

nghệ vận tải đơn thuần (ô tô, băng tải, trục tải) phụ thuộc vào hai thông số chính là

năng suất vận tải và chiều cao (chiều dài) vận tải.

Để lựa chọn phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải, NCS sử dụng phương

pháp đánh giá tiêu hao năng lượng đơn vị và giá thành quy chuyển của các công

nghệ vận tải theo chiều cao nâng tải A = f(Q,H); C = f(Q,H).

Để lựa chọn phương án vận tải tối ưu, NCS sử dụng phương pháp so sánh và

chọn phương án có tổng chi phí vận tải và khối lượng chất thải vào môi trường là

nhỏ nhất.

4.5.1. Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải theo tiêu chí năng lượng

Tiêu chí năng lượng được so sánh là tiêu hao năng lượng đơn vị theo chiều

cao nâng tải. Kết quả so sánh tiêu hao năng lượng của các công nghệ vận tải: ô tô,

băng tải khi vận tải trên đường bằng được thể hiện trên Hình 4.22; Khi vận tải nâng

với khối lượng yêu cầu Q = 500 5000 tấn/giờ và góc dốc băng thường =18o, băng

dốc, trục tải =35o tiêu hao năng lượng của ô tô, băng tải, trục tải được thể hiện ở

Hình 4.23. (chi tiết ở Bảng PL 4.15 - Phụ lục Chương 4).

Hình 4.22: Tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô và băng tải khi vận tải đường bằng

110

Ghi chú:

Hình 4.23: Tiêu hao năng lượng đơn vị của các công nghệ vận tải theo chiều sâu mỏ và

khối lượng vận tải

111

Qua Hình 4.22 và Hình 4.23 cho thấy:

- Tiêu hao năng lượng nhỏ nhất khi sử dụng băng tải thông thường, nhưng lại

làm phức tạp do kéo dài cung độ vận tải trong bờ mỏ, còn băng tải dốc sẽ khắc phục

được vấn đề này.

- Tiêu hao năng lượng của băng tải dốc bằng băng tải thường khi chiều cao

nâng tải từ 50÷100 m. Khi chiều cao nâng tải tăng từ 200÷600 m chí phí năng lượng

của băng tải dốc lớn hơn băng tải thường từ 3÷3,8%.

- Tiêu hao năng lượng đơn vị của công nghệ vận tải trục tải nâng ô tô là lớn

nhất do phải nâng đồng thời khối lượng đất đá và tự trọng của trục và ô tô.

Theo tiêu chí năng lượng: khi khối lượng mỏ yêu cầu nhỏ hơn 2000 tấn/giờ,

trục tải nâng ô tô sử dụng tới chiều cao nâng H = 370÷400 m; khi khối lượng mỏ

yêu cầu yêu cầu Q = 2.500 tấn/giờ, trục tải nâng ô tô sử dụng đến chiều cao nâng tải

H = 200 m; khi khối lượng mỏ yêu cầu Q = 3000 tấn/giờ trục tải nâng ô tô sử dụng

tới chiều cao nâng H = 80 m.

Đối với trục tải skip: khi khối lượng mỏ yêu cầu Q < 3.000 tấn /giờ, trục tải sử

dụng được đến chiều cao nâng H = 400 m; khi khối lượng mỏ nâng yêu cầu Q =

5000 tấn/giờ, trục tải sử dụng đến chiều cao nâng H = 200 m; khi năng suất nâng

yêu cầu Q = 6000 tấn/giờ, trục tải sử dụng đến chiều cao nâng H = 120 m;

- Ô tô và băng tải đều có thế sử dụng khi chiều cao nâng tới H = 600 m.

Như vậy, theo tiêu chí tiêu hao năng lượng đơn vị theo chiều cao nâng và khối

lượng mỏ yêu cầu băng tải có chi phí năng lượng thấp nhất.

4.5.2. Đánh giá phạm vi sử dụng công nghệ vận tải theo tiêu chí giá thành vận tải

Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải theo tiêu chí kinh tế thực hiện theo

phương pháp so sánh giá thành vận tải theo chiều cao nâng tải C=f(Q,H). Khi khối

lượng yêu cầu Q = 500 5000 tấn/giờ; góc dốc băng thường =18o, băng dốc và trục

tải có góc dốc

= 35o thì giá thành vận tải theo chiều cao nâng của các công nghệ

vận tải được thể hiện ở Hình 4.24 (chi tiết ở Bảng PL 4.16 - Phụ lục Chương 4).

Khi vận tải trên đường bằng, giá thành vận tải của ô tô và băng tải được tính

toán và thể hiện trên Hình 4.25.

112

Hình 4.24: Giá thành của các công nghệ vận tải theo năng suất và chiều sâu mỏ

113

Hình 4.25: Giá thành của công nghệ vận tải băng tải và ô tô theo năng suất và chiều dài

khi vận tải trên đường bằng

Từ Hình 4.24 cho thấy: Tùy thuộc vào khối lượng vận tải yêu cầu, phạm vi

sử dụng các công nghệ vận tải theo chiều sâu mỏ như sau:

- Ô tô đơn thuần sử dụng hiệu quả nhất khi Q < 500 tấn/giờ. Khi Q =

500 1000 tấn/giờ, ô tô sử dụng hiệu quả tới H = 150 m;

- Trục tải skip sử dụng hiệu quả nhất khi Q = 1000 2000tấn/giờ với H < 200

m; khi Q = 2000 5000 tấn/giờ trục tải skip sử dụng hiệu quả với H < 200 100 m

- Băng tải dốc có hệ thống băng nén sử dụng hiệu quả nhất khi Q =

1000 2000 tấn/giờ và H > 200 300 m. Khi Q = 2000 5000 tấn/giờ băng tải dốc sử

dụng hiệu quả nhất khi H > 200 100 m. Khi Q> 5000 tấn/giờ, băng tải dốc sử dụng

hiệu quả với H> 100 m.

Từ Hình 4.25 cho thấy: Nếu vận tải trên đường bằng, ô tô có giá thành thấp

hơn băng tải khi cung độ vận tải nhỏ hơn 1÷1,5 km và năng suất vận tải yêu cầu từ

3.000÷5.500 tấn/giờ. Khi cung dộ vận tải lớn hơn 1,5 km và năng suất vận tải yêu

cầu lớn hơn 3500÷ 5500 tấn/giờ thì băng tải có giá thành thấp hơn ô tô.

114

4.5.3. Lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt

Nam theo tiêu chí kinh tế

Khi đáy mỏ xuống sâu, năng suất của các thiết bị giảm, điều kiện làm việc

khó khăn, chiều cao nâng tải ngày càng lớn nên chi phí vận tải phụ thuộc chủ yếu

vào khâu vận tải tại đáy mỏ và vận tải nâng trên bờ mỏ. Công nghệ vận tải đất đá

hợp lý khi tổng chi phí khâu vận tải tại đáy mỏ và vận tải nâng nhỏ nhất.

Chi phí vận tải nằm ngang từ gương xúc tới điểm nâng hạ tải khi sử dụng

vận tải ô tô đơn thuần và vận tải liên hợp ô tô - băng tải dốc là như nhau. Chi phí

chênh lệch giữa hai công nghệ chính là chi phí nâng đất đá trên bờ mỏ.

Chi phí nâng của phương án vận tải ô tô đơn thuần xác định theo (4.54):

0,0198), đ (4.54)

Cô = (69,257.Qi

0,0181.Hi+ 2915,314.Qi

Chi phí của phương án vận tải ô tô - băng tải xác định theo quan hệ (4.55):

CLH = Tổng chi phí vận tải nâng của ô tô + Tổng chi phí nâng của vận tải

băng tải (hoặc tổng chi phí vận tải trục tải)

CLH = (69,257.Qoi

+ (17,255.Qoi+1

0,0198) Qoi + 0,00278) Qoi+1+

+ (69,257.Qk-i

0,0198) Qk-i +

(4.55)

0,0181.Hoi + 2915,314.Qoi 0,0374.Hoi+1 +2038,153.Qoi+1 0,0181.Hoi+1+ 2915,314.Qk-i + [691,721.(Qoi+1+Qk-i)-0,401.Hki+345815,9. (Qoi+1+Qk-i)-0,481](Qoi+1+Qk-i)

Trong đó: Qoi, Qoi+1, Qk-i - tương ứng là năng suất giờ yêu cầu tại các tầng

vận tải nâng ô tô đơn thuần ngoài nhóm tầng, từ đáy mỏ lên tầng tập trung, từ tầng

đầu tiên nhóm tầng xuống tầng tập trung; Hoi - chiều sâu chuyển tiếp dạng vận tải;

Hoi+1 - chiều cao vận tải xuống dốc của ô tô trong nhóm tầng tập trung; Hki - chiều

cao nâng của băng tải.

Khi vận tải liên hợp ô tô - trục tải chi phí vận tải xác định theo (4.56):

CLH = (69,257.Qoi

+ (17,255.Qoi+1

0,0198) Qoi + 0,00278) Qoi+1+

+ (69,257.Qk-i

0,0181.Hoi + 2915,314.Qoi 0,0374.Hoi+1 +2038,153.Qoi+1 0,0181.Hoi+1+ 2915,314.Qk-i

0,0198) Qk-i +

(4.56)

+ [107,686.(Qoi+1+Qk-i)-0,065.Hki+563232,885.(Qoi+1+Qk-i)-0,69](Qoi+1+Qk-i)

Công nghệ vận tải lựa chọn theo điều kiện (4.57):

115

(Cô - CLHi)>0 ;

(4.57)

Ctu=min(Cô; CLHi)

Sơ đồ khối lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên

sâu ở Việt Nam ở Hình 4.26.

Hình 4.26: Sơ đồ khối lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên

sâu ở Việt Nam

Giao diện lựa chọn phương án vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên

sâu ở Việt Nam thể hiện trên Hình 4.27.

116

Hình 4.27: Giao diện lựa chọn phương án vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên

sâu ở Việt Nam

Tùy thuộc số tầng khai thác trong mỏ, khối lượng yêu cầu trung bình của các

tầng Q' = 100 1.500 tấn/giờ, chiều sâu chuyển tiếp vận tải ô tô sang liên hợp ô tô -

băng tải, chi phí vận tải của các phương án vận tải được thể hiện ở Bảng 4.4, Hình

4.28.

Chi phí vận tải của các công nghệ vận tải quan hệ với chiều sâu mỏ theo hàm

bậc 2.

Với các mỏ than lộ thiên Việt Nam, khối lượng mỏ yêu cầu từ 10 50

tr.m3/năm hay Q'= 300 700 tấn/giờ, chi phí vận tải của các công nghệ vận tải thể

hiện theo các công thức từ 4.58 4.69.

117

Bảng 4.4: Các chỉ tiêu KTKT các công nghệ vận tải

118

119

Hình 4.28: Quan hệ giữa tổng chi phí các công nghệ vận tải theo khối lượng trung bình

tầng công tác mỏ và chiều cao nâng tải

120

Khi Q' = 300 tấn/giờ chi phí vận tải theo các công nghệ như sau: - Ô tô đơn thuần: Cô = 0,768 H2 + 76,796H + 0,001, 103 đ/giờ (4.58) - Ô tô - băng tải dốc: CLH = 0,21 H2 + 212,24H - 1.774,35, 103 đ/giờ (4.59) - Ô tô - băng thường: CLH = 0,15 H2 + 260,07H + 207,08, 103 đ/giờ (4.60) - Ô tô - Trục tải skip: CSK = 0,659 H2 + 110,526H - 275,13, 103 đ/giờ (4.61) - Ô tô - Trục nâng ô tô: CTN = 0,76 H2 + 97,97H + 2.160,82, 103 đ/giờ (4.62)

Khi Q' = 500 tấn/giờ chi phí vận tải theo các công nghệ như sau: - Ô tô đơn thuần: Cô = 1,292 H2 + 129,27H - 0,001, 103 đ/giờ (4.63) - Ô tô - băng tải dốc: CLH = 0,374 H2 + 281,87H + 1.826,67, 103 đ/giờ (4.64) - Ô tô - băng thường: CLH = 0,324 H2 + 316,56H + 8.033,12, 103 đ/giờ (4.65) - Ô tô - Trục tải skip: CSK = 1,069 H2 + 175,32H - 431,32, 103 đ/giờ (4.66)

(4.70)

Khi Q' = 700 tấn/giờ chi phí vận tải theo các công nghệ như sau: - Ô tô đơn thuần: Cô = 1,81944 H2 + 182,182H + 0,00027, 103 đ/giờ (4.67) - Ô tô – băng tải dốc: CLH = 0,539 H2 + 341,4H + 5.614,4, 103 đ/giờ (4.68) - Ô tô - băng thường: CLH = 0,49 H2 + 372,4H + 12.980,22 103 đ/giờ (4.69) - Ô tô – Trục tải skip: CSK = 675,99H - 32.082,88, 103 đ/giờ

Qua Bảng 4.4 và Hình 4.28 cho thấy:

- Tổng chi phí vận tải nâng của các công nghệ vận tải phụ thuộc chiều sâu

mỏ theo hàm bậc 2. Khi khối lượng mỏ yêu cầu tại mỗi tầng là 100 tấn/giờ thì tổng

chi phí vận tải của công nghệ vận tải ô tô đơn thuần có hiệu quả nnhất.

Khi khối lượng mỏ yêu cầu tại mỗi tầng Q' = 300÷500 tấn/giờ thì tổng chi

phí vận tải ô tô đơn thuần nhỏ nhất với chiều cao nâng tải H = 180÷240 m. Khi

chiều cao nâng tải H > 180÷240 m thì công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải dốc

có hệ thống nén có tổng chi phí vận tải nhỏ nhất.

Khi Q' = 700÷1.100 tấn/giờ thì tổng chi phí vận tải ô tô đơn thuần nhỏ nhất

với H < 120 m. Khi H > 120 m thì công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải dốc có

hệ thống nén có tổng chi phí vận tải nhỏ nhất.

Khi Q' > 1.100 tấn/giờ thì công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải dốc có

hệ thống nén có tổng chi phí vận tải nhỏ nhất.

121

Với mỗi chiều sâu mỏ khác nhau, phụ thuộc khối lượng đất bóc tại các tầng

thì chiều sâu chuyển tiếp dạng vận tải sẽ khác nhau; chiều sâu chuyển tiếp dạng vận

tải tăng lên khi năng suất vận tải yêu cầu nhỏ và ngược lại chiều sâu chuyển tiếp

thấp khi năng suất vận tải yêu cầu lớn.

4.5.4. Lựa chọn công nghệ vận tải khi kể đến yếu tố môi trường

Công nghệ vận tải trên mỏ lộ thiên ảnh hưởng tới môi trường qua các hoạt

động: chuyển động trên đường, đập nghiền, chuyển rót tải, phát thải của động cơ sử

dụng dầu diezel. Tùy thuộc công nghệ vận tải, lượng phát tải vào môi trường phụ

thuộc công suất thiết bị vận tải, điều kiện môi trường làm việc.

Công nghệ vận tải băng tải hoặc trục tải với động cơ sử dụng điện năng nên

ảnh hưởng tới môi trường chủ yếu do bụi trong quá trình đập nghiền, rót chuyển tải

tại các vị trí cố định. Để giảm thiểu bụi có thể sử dụng các thiết bị thu bụi, làm ẩm...

Công nghệ vận tải ô tô đơn thuần ngoài lượng bụi phát sinh do quá trình

chuyển động, còn một lượng lớn các khí thải do quá trình đốt nhiên nhiệu của động

cơ đốt trong. Lượng khí này phát tán trực tiếp vào vào môi trường theo quá trình di

động của ô tô.

i như sau: SO2: 2,8 kg;

kg. Khối lượng chất thải do quá trình đốt

NO2: 12,3 kg; HC: 0,24

nhiên liệu của động cơ ô tô tính toán theo công thức (4.71):

(4.71)

Qti=Qnl qi

Trong đó: Qti – khối lượng chất thải thành phần; Qnl- khối lượng dầu tiêu thụ

của phương án, tấn; qi - lượng phát thải

Khối lượng dầu tiêu thụ phụ thuộc vào khối lượng đất đá, chiều dài và chiều

cao nâng tải được xác định theo công thức 3.70 ở Chương 3. Với các mỏ có chiều

cao nâng tải từ 120 600 m, khối lượng đất đá cần vận chuyển trung bình trên mỗi

tầng từ Q' = 500 1300 tấn/giờ, khối lượng chất thải thành phần khi vận tải ô tô đơn

thuần được tính toán và thể hiện ở Bảng 4.5.

Qua Bảng 4.5 cho thấy: Khối lượng khí thải của ô tô đơn thuần tăng lên khi

khối lượng vận tải tăng. Lớn nhất là thành phần NO2. Khi chiều sâu mỏ (chiều cao

122

nâng tải) là 120 m thành phần NO2 thay đổi từ 36,65÷95,29 tấn/năm; khi chiều sâu

mỏ đạt 600 m, thành phần NO2 tăng lên từ 695,72÷1808,86 tấn/năm.

Bảng 4.5: Khối lượng chất thải thành phần khi vận tải ô tô với chiều sâu khai thác

Khối lƣợng phát thải, Tấn/năm

Tiêu thụ dầu, tấn/năm HC Bụi SO2 NO2 Khối lƣợng yêu cầu của tầng Q', tấn/h

Chiều sâu mỏ 120 m

500 2.980 8,34 36,65 0,72 2,80

700 4.171 11,68 51,31 1,00 3,92

900 5.363 15,02 65,97 1,29 5,04

1100 6.555 18,35 80,63 1,57 6,16

1300 7.747 21,69 95,29 1,86 7,28

Chiều sâu mỏ 600 m

500 56.562 158,37 695,72 13,57 53,17

700 79.187 221,72 974,00 19,00 74,44

900 101.812 285,07 1252,29 24,43 95,70

1100 124.437 348,42 1530,58 29,86 116,97

1300 147.062 411,77 1808,86 35,29 138,24

Như vậy, khối lượng phát thải của công nghệ vận tải ô tô đơn thuần rất lớn.

Trong khi đó, công nghệ vận tải băng tải sử dụng năng lượng điện nên mức độ ảnh

hưởng tới môi trường ít hơn nhiều so với công nghệ vận tải ô tô.

4.5.5. Lựa chọn công nghệ vận tải cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam

Căn cứ vào yêu cầu đối với công tác vận tải; căn cứ kết quả so sánh tổng tiêu

hao năng lượng và chi phí vận tải, công nghệ vận tải đất đá hợp lý tại các mỏ than lộ

thiên sâu Việt Nam được trình bày ở Bảng 4.6.

Các mỏ như: Cao Sơn, Đèo Nai, Cọc Sáu có chiều cao nâng tải từ 400÷600

m; khối lượng vận tải yêu cầu trung bình trên mỗi tầng Q' = 400÷700 tấn/giờ, công

nghệ vận tải hợp lý nhất là liên hợp ô tô - băng tải dốc có hệ thống nén với thì chiều

sâu chuyển tiếp dạng vận tải ô tô đơn thuần sang liên hợp ô tô băng tải thay đổi từ

Ho = 60÷135 m.

123

Bảng 4.6: Công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt nam

Giá trị theo các chỉ tiêu

Ho, m

Ho, m

Ho, m

Ho, m

Ho, m

Ho, m

Ho, m

Ho, m

Công nghệ vận tải

Công nghệ vận tải

Công nghệ vận tải

Công nghệ vận tải

Công nghệ vận tải

Công nghệ vận tải

Công nghệ vận tải

Công nghệ vận tải

Chiều cao nâng H, m

100 tấn/giờ

300 tấn/giờ

500 tấn/giờ

700 tấn/giờ

900 tấn/giờ

1100 tấn/giờ

1300 tấn/giờ 1500 tấn/giờ

Ô tô đơn thuần Ô tô đơn thuần Ô tô đơn thuần 45

45

120

Ô tô đơn thuần

75

45

45

45

45

180

75

75

75

75

75

75

240

Ô tô đơn thuần

75

75

75

75

75

75

300

Ô tô đơn thuần

105

75

75

75

75

75

105

105

330

105

105

105

75

75

105

105

360

Ô tô - băng tải dốc

Ô tô - băng tải dốc

120

90

90

90

90

120

405

120

Ô tô - băng tải dốc

Ô tô - băng tải dốc

Ô tô - băng tải dốc

Ô tô - băng tải dốc

105

105

105

105

105

105

135

150

450

Ô tô - băng tải dốc

120

120

120

120

120

120

150

165

495

150

150

150

120

120

150

555

150

135

Ô tô - băng tải dốc

135

135

135

135

135

165

165

195

600

124

4.6. Tính toán cho mỏ Cao Sơn

4.6.1. Khái quát chung về mỏ Cao Sơn

Mỏ than Cao Sơn là một trong những mỏ than lộ thiên lớn nhất của Việt Nam.

Trong những năm qua sản lượng than nguyên khai trung bình đạt 3,5÷3,8 triệu

tấn/năm tương ứng với khối lượng đất đá bóc 28÷32 triệu m3/năm. Khai trường mỏ

được chia thành ba khu vực chính là: Khu Tây Cao Sơn, Nam Cao Sơn và Đông

Cao Sơn. Đáy mỏ thấp nhất tại khu Đông Cao Sơn với cao độ -70; chiều cao nâng

tải lớn nhất trên bờ mỏ đạt 120 m. Hiện nay, mỏ Cao Sơn đang đổ thải ở các khu

vực chính gồm: Bãi thải Khe Chàm III, Bắc Bàng Nâu, Nam Khe Tam. Cung độ

trung bình lên bãi thải này khoảng 3,5÷5,8 km.

Nham thạch trong địa tầng mỏ Cao Sơn đa dạng về chủng loại, như: Cuội kết,

sạn kết, cát kết, bột kế và sét kết, độ nứt nẻ cấp III÷IV, đường kính trung bình khối

nứt 0,5÷1,5 m, đất đá thuộc loại cứng đến rất cứng, hệ số kiên cố đất đá nằm trong

khoảng f = 9÷13. Theo phân loại mức độ khó nổ, đất đá mỏ than Cao Sơn có độ khó

nổ từ III đến IV (trung bình đến khó nổ).

Hệ thống khai thác (HTKT) mỏ đang sử dụng là HTKT xuống sâu, khấu theo

lớp đứng chia bờ mỏ thành nhiều nhóm tầng, trên mỗi nhóm tầng có thể sử dụng

khấu đuổi.

Đồng bộ thiết bị trong dây chuyền bóc đất đá gồm: máy khoan xoay cầu CBS-

250 có đường kính 250 mm để khoan các lỗ mìn; xúc đất đá chủ yếu được thực hiện

bằng các máy xúc gàu thẳng có dung tích gàu từ 5÷10,5 m3; máy xúc thủy lực có

dung tích gàu E = 4,6÷12 m3.

Vận tải đất đá sử dụng ô tô đơn thuần với các chủng loại: Volvo A40D, HM 400-

R có tải trọng 37 tấn; ô tô khung cứng CAT 773E có tải trọng 58 tấn, BelAZ 7555; HD

465-7, -7R có tải trọng 55 tấn và HD 785-7, CAT 777D có tải trọng 91 - 96 tấn.

4.6.2. Kế hoạch khai thác và đổ thải mỏ Cao Sơn

Theo quy hoạch khai thác mỏ than Cao Sơn kết thúc khai thác ở mức -325 m.

Tính từ 01/01/2015, tổng khối lượng đất (bao gồm cả đất bóc lại) mỏ Cao Sơn còn

125

lại 981.800×103 m3, khối lượng than nguyên khai 105.720 ×103 tấn, hệ số bóc trung

bình ktb = 9,29 m3/tấn. Trình tự khai thác mỏ như sau:

* Giai đoạn 2015÷2022

- Trình tự khai thác: mỏ Cao Sơn khai thác đồng thời 3 khu vực gồm khu

Đông, khu Tây và khu Nam Cao Sơn. Trong đó, mỏ đẩy nhanh khai thác khu Đông

và khu Tây Cao Sơn và đưa khu Đông kết thúc khai thác vào năm 2015, khu Tây

kết thúc khai thác vào năm 2022, nhằm tạo diện để đưa khu vực Gầm Cao Sơn vào

khai thác vào năm 2019. Hướng phát triển công trình mỏ từ Bắc xuống Nam đối với

khu Nam Cao Sơn, từ Đông sang Tây đối với khu Tây Cao Sơn, khu Gầm Cao Sơn

tập trung khai thác xuống sâu.

Mỏ sẽ duy trì công suất mỏ ở mức 3,7 triệu tấn/năm, khối lượng đất bóc hàng

năm từ 33,3÷34,4 triệu m3/năm. Hệ số bóc thay đổi từ 9÷9,3 m3/tấn.

- Trình tự đổ thải: Tổng khối lượng đất đá thải trong giai đoạn này là 273,43

triệu m3 đất đá. Mỏ Cao Sơn đổ thải chủ yếu vào bãi thải bãi thải Đông Khe Sim và

Nam Khe Tam bằng ô tô đơn thuần, hướng đổ thải từ Đông sang Tây, quá trình đổ

từ thấp lên cao với khối lượng 72,2 triệu m3, cung độ trung bình 5,4 km; đổ thải vào

bãi thải Bàng Nâu bằng ô tô đơn thuần kết hợp với băng tải, hướng đổ thải từ Đông

sang Tây Bắc, quá trình đổ từ thấp lên cao với khối lượng 201,23 triệu m3 đất đá,

cung độ vận tải trung bình 6,55 km.

Cung độ vận tải đất đá thải trung bình toàn mỏ giai đoạn này là 6÷6,6 km.

* Giai đoạn 2022÷2039

- Trình tự khai thác: Mỏ Cao Sơn tiếp tục khai thác đồng thời 2 khu vực gồm

khu Nam Cao Sơn và khu Gầm Cao Sơn. Trong đó mỏ đẩy nhanh khai thác khu

Nam Cao Sơn và đưa khu vực này kết thúc khai thác vào năm 2025. Như vậy, sau

2025, mỏ Cao Sơn chỉ tập trung khai thác tại khu vực Gầm Cao Sơn, hướng khai

thác từ trung tâm phát triển về phía Nam và phía Tây đến hết biên giới mỏ Cao Sơn.

Mỏ sẽ tăng dần công suất và đạt 4,5 triệu tấn/năm vào năm 2024, khối lượng

126

đất bóc hàng năm từ 45÷51,4 triệu m3/năm, hệ số bóc thay đổi từ 10÷9,3 m3/tấn.

Sau năm 2032 sản lượng mỏ sẽ giảm dần và kết thúc vào năm 2039.

- Trình tự đổ thải: Tổng khối lượng đất đá thải trong giai đoạn này là 708,37

triệu m3, được đổ thải chủ yếu vào các bãi thải: Bàng Nâu, trong mỏ lộ thiên Khe

Chàm II, trong Thắng Lợi và trong Gầm Cao Sơn.

Đất đá thải được đổ lên bãi thải Nam Khe Tam với tổng khối lượng đổ 24 triệu

m3 đất đá, cung độ vận tải trung bình 6,92 km. Từ năm 2024÷2030 khối lượng đổ

thải là 258,85 triệu m3, cung độ trung bình 5,59 km.

Mỏ Cao Sơn đổ thải bãi thải trong Thắng Lợi từ năm 2023÷2028 bằng ô tô

đơn thuần, hướng đổ thải từ Bắc xuống Nam, quá trình đổ từ thấp lên cao, với khối

lượng 64,25 triệu m3, cung độ vận tải trung bình 5,14 km.

Từ năm 2028, mỏ sẽ bắt đầu đổ thải trong khu Gầm Cao Sơn, hướng đổ thải từ

Bắc xuống Nam và Đông Nam, quá trình đổ thải từ thấp lên cao, với tổng khối

lượng đổ 361,27 triệu m3, cung độ vận tải trung bình 2,3 km.

Lịch khai thác mỏ được thể hiện ở Bảng 4.7.

4.6.3. Lựa chọn công nghệ vận tải hợp lý cho mỏ Cao Sơn

Mỏ than Cao Sơn có chiều cao nâng tải lớn nhất 375 m (từ mức -325 lên mức +50), khối lượng vận tải yêu cầu toàn mỏ 40.000.000 m3/năm hay 14.767 tấn/giờ.

Khối lượng đất đá cần vận chuyển trên 1 tầng thay đổi từ 56÷911 tấn/giờ, trung

bình 642 tấn /giờ. Các công nghệ vận tải có thể sử dụng là: ô tô đơn thuần, liên hợp

ô tô băng tải và ô tô trục tải skip. Dưới đây, NCS tính toán so sánh và lựa chọn các

thông số công nghệ vận tải và tổng tiêu hao năng lượng, chi phí vận tải.

4.6.3.1. Công nghệ vận tải ô tô đơn thuần

Theo tính toán tại Bảng 3.3, dung tích gàu xúc có thể sử dụng tại mỏ Cao Sơn từ 3,8÷15 m3, tải trọng ô tô tối ưu tương ứng qtu = 36÷360 tấn. Theo kết quả

tính toán ở Bảng PL 4.5 tổ hợp máy xúc ô tô hợp lý được lựa chọn như sau: Các tầng giáp mặt mỏ dung tích gàu xúc E = 10,5 m3 + ô tô có tải trọng q = 96 tấn; các tầng phía dưới sâu sử dụng tổ hợp E = 6,7 m3 + ô tô tải trọng q = 58 tấn.

127

Bảng 4.7: Lịch khai thác mỏ than Cao Sơn

Nam Cao Sơn

Tây Cao Sơn

Đông Cao Sơn

Khu Gầm Cao Sơn

Năm KT

P,103T

Ksx, m3/T

V, 103 m3

Ksx, m3/T

V, 103 m3

P, 103T

Ksx, m3/T

V, 103 m3

P, 103T

Ksx, m3/T

P, 103T

Ksx, m3/T

V, 103 m3

Than ngoài cân đối, 103T

Tổng đất 103 m3

Vnguyên thổ, 103 m3

Vbóc lại, 103 m3

Tổng than, 103T

7,93 8,11 8,11 8,19 8,19 8,19 8,19 8,19 8,47 9,00 9,41 10,26 10,26 10,26 10,26 10,26 10,26 10,26 10,19 10,10 9,98 9,57 8,89 8,84 8,94

9.150 20.050 22.050 25.400 21.900 19.150 12.000 9200 4950 3000 2000

540 1.800 2.000 2.300 2.600 2.800 2.100 1600 1200 950 450

16,94 11,14 11,03 11,04 8,42 6,84 5,71 5,75 4,13 3,16 4,44

17.000 14.000 12.000 9.000 6.500 4500 3500 2500

1.900 1.900 1.700 1.400 1100 900 750 600

8,95 7,37 7,06 6,43 5,91 5,00 4,67 4,17

7.150

1260

5,67

6.000 10.760 18.910 22.710 34.000 42.000 45.250 51.300 51.300 51.300 51.300 51.300 51.300 51.300 47.880 44.460 39.900 33.000 24.000 19.000 9.830

6.000 10.260 16.910 18.210 29.000 41.500 45.250 51.300 51.300 51.300 48.300 44.300 28.300 36.300 37.880 39.760 39.900 33.000 24.000 19.000 9.830

500 2.000 4.500 5.000 500 3.000 7.000 23.000 15.000 10.000 4.700

850 1500 2.900 3.550 4.070 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 4.200 3.900 3.500 3.000 2.400 2.000 1.100

22,25 15,14 11,72 11,83 11,12 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,40 11,00 10,00 9,50 8,94 11,74

Tổng cộng Than trong vỉa, 103T 3.700 3.700 3.700 3.700 3.700 3.700 3.700 3.700 4.100 4.500 4.520 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 4.500 4.200 3.900 3.500 3.000 2.400 2.000 1.100

4.200 4.200 4.200 4.200 4.200 4.200 4.200 4.200 4.600 5.000 5.020 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 4.700 4.400 4.000 3.450 2.700 2.150 1.100

500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 450 300 150

33.300 34.050 34.050 34.400 34.400 34.410 34.410 34.410 38.950 45.000 47.250 51.300 51.300 51.300 51.300 51.300 51.300 51.300 47.880 44.460 39.900 33.000 24.000 19.000 9.830

981.800

105.720

94.320

11.400

9,29

148.850

18.340

8,12

69.000

10.250

6,73

7.150

1.260

5,67

756.800

681.600

75.200

64.470

11,74

2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 3035 2036 2037 2038 2039 Toàn mỏ

128

4.6.3.2. Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải

Thông số của băng tải dốc với hệ thống nén: Bề rộng băng B = 2 m, tốc độ

băng: 3,15 m/s; góc dốc tuyến băng

= 35o. Ô tô vận tải từ gương tầng tới tầng tập

trung (cung độ vận tải trung bình 1,5 km) có tải trọng 96 tấn.

4.6.3.2. Công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải skip

Với phương án vận tải liên hợp ô tô - trục tải, tải trọng ô tô được lựa chọn là

96 tấn, skip có tải trọng 100 tấn, góc dốc đường trục bằng góc dốc bờ mỏ

= 35o.

Các chỉ tiêu công nghệ phương án vận tải đất đá tại mỏ than Cao Sơn được

trình bày ở Bảng 4.8, Hình 4.29 và Hình 4.30. Khối lượng phát thải của ô tô theo

chiều sâu khai thác mỏ Cao Sơn ở Bảng 4.9. Qua các Bảng 4.8 4.9 cho thấy:

- Tổng tiêu hao năng lượng vận tải của phương án vận tải liên hợp ô tô -

băng tải là nhỏ nhất. Trong đó băng tải dốc và băng tải thường có tổng tiêu hao

năng lượng xấp xỉ bằng nhau.

- Tổng chi phí vận tải bằng ô tô đơn thuần có chi phí vận tải nhỏ nhất khi chiều

cao nâng tải đạt tới 150 m. Khi chiều cao nâng tải H > 150 m phương án vận tải đất đá

bằng liên hợp ô tô - băng dốc có chi phí thấp nhất. Tổng chi phí vận tải liên hợp ô tô

băng tải dốc chỉ bằng 89% so với phương án sử dụng vận tải ô tô đơn thuần.

- Lượng phát thải các khí do động cơ sử dụng dầu diezel của ô tô rất lớn từ

12,18 142,13 tấn/năm. Trong đó thành phần NO2 thay đổi theo chiều sâu mỏ từ

20,09 35,89 tấn/năm.

Từ đó phương án vận tải hợp lý cho mỏ than Cao Sơn là:

- Từ tầng -100 lên tầng +50 (chiều cao nâng 150 m) vận tải ô tô đơn thuần

với tải trọng ô tô q = 96 tấn kết hợp với máy xúc có dung tích gàu E = 10,5 m3;

- Khi chiều cao nâng tải lớn hơn 150 m sử dụng vận tải liên hợp ô tô - băng

tải dốc có hệ thống nén với thông số kỹ thuật chính: bề rộng băng: B = 2 m; tốc độ

băng v = 3,15 m/s; góc dốc băng

= 35o. Khi đó chiều sâu chuyển tiếp từ vận tải ô

tô đơn thuần sang vận tải liên hợp ô tô - băng tải là 60 m.

129

Hình 4.29: Tổng tiêu hao năng lượng với chiều cao nâng tải của các công nghệ vận tải

Hình 4.30: Tổng chi phí với chiều cao nâng tải của các công nghệ vận tải

130

Bảng 4.8: Chỉ tiêu phương án chọn công nghệ vận tải đất đá mỏ Cao Sơn

Chi phí (giờ) hoạt động theo phương án vận tải

Chiều sâu chuyển hình thức vận tải theo các phương án, m

Tiêu chí

Chiều cao nâng tải, m

Ô tô - Skip

Ô tô - băng dốc

Ô tô - băng thường

Ô tô đơn thuần

Ô tô - băng dốc

Ô tô - băng thường

Ô tô - Skip

60

15

15

2.376.232

2.477.155 5.426.029

4.302.537

105

45

45

6.981.535

6.984.616 13.929.364 12.069.878

150

60

60

13.734.357 13.603.225 26.324.503 23.729.024

195

75

75

22.718.643 22.436.693 42.611.447 39.279.975

255 105

105

38.328.474 37.815.709 70.381.291 66.068.495

Năng lượng, kJ

300 120

120

52.420.307 51.747.179 95.749.113 90.700.323

345 135

135

68.700.068 67.875.158 125.008.740 119.223.957

60

24.345.097 33.630.557 19.129.093 17.480.897

105

45 45.171.644 54.231.656 40.596.202 39.188.404

150

60 69.506.863 81.859.584 68.054.920 68.264.626

195

60

60

75 93.122.650 106.178.106 101.595.835 104.709.563

Chi phí, đ

255

90

90

75 128.235.965 140.930.868 156.264.161 164.765.257

300

75

75

120 156.556.501 169.133.991 214.214.148 218.403.863

345

90

90

135 187.229.338 199.369.381 270.536.578 279.411.183

131

Bảng 4.9: Khối lượng phát thải của ô tô theo chiều sâu khai thác mỏ Cao Sơn

Khối lượng phát thải, tấn/năm TT Mức cao, m Cung độ, km Hc Bụi SO2 NO2

Tiêu thụ dầu, tấn/năm 5,52 1.634 5,89 2.012 6,08 2.260 6,23 2.277 6,36 2.581 6,55 2.629 6,73 2.877 6,92 2.788 7,05 2.835 7,23 2.739 7,42 2.918 7,45 2.805 7,63 2.876 7,72 2.619 7,84 2.671 7,99 2.569 8,15 2.414 8,33 2.207 8,51 1.940 8,66 1.448 8,80 1.084 579 8,98 50 35 20 5 -10 -25 -40 -55 -70 -85 -100 -115 -130 -145 -160 -175 -190 -205 -220 -235 -250 -265

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 4,57 20,09 0,39 1,54 5,63 24,74 0,48 1,89 6,33 27,80 0,54 2,12 6,37 28,00 0,55 2,14 7,23 31,74 0,62 2,43 7,36 32,34 0,63 2,47 8,06 35,39 0,69 2,70 7,81 34,29 0,67 2,62 7,94 34,87 0,68 2,66 7,67 33,69 0,66 2,58 8,17 35,89 0,70 2,74 7,85 34,50 0,67 2,64 8,05 35,38 0,69 2,70 7,33 32,21 0,63 2,46 7,48 32,85 0,64 2,51 7,19 31,59 0,62 2,41 6,76 29,70 0,58 2,27 6,18 27,15 0,53 2,07 5,43 23,86 0,47 1,82 4,06 17,81 0,35 1,36 3,04 13,34 0,26 1,02 1,62 7,12 0,14 0,54 50.761,29 142,13 624,36 12,18 47,72 Cộng

4.7. Kết luận Chƣơng 4

Cơ sở để lựa chọn công nghệ vận tải đất đá cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt

Nam bao gồm: Năng suất vận tải yêu cầu, các chỉ tiêu công nghệ vận tải, tổng tiêu

hao năng lượng và chi phí vận tải, năng suất lao động và yêu cầu về môi trường.

Tiêu hao năng lượng và giá thành vận tải của các công nghệ vận tải phụ

thuộc chủ yếu vào: Chiều dài, chiều cao nâng tải, khối lượng vận tải yêu cầu, công

suất thiết bị vận tải. Tiêu hao năng lượng đơn vị và giá thành vận tải tăng khi tăng

chiều sâu mỏ.

132

Tiêu hao năng lượng và giá thành vận tải đơn vị theo chiều cao nâng tải là cơ

sở xác định phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải. Lựa chọn công nghệ vận tải tối

ưu trên cơ sở tổng tiêu hao năng lượng và chi phí vận tải nhỏ nhất.

Ô tô đơn thuần sử dụng hiệu quả nhất khi khối lượng mỏ yêu cầu Q < 500

tấn/giờ. Khi tăng khối lượng yêu cầu 500 tấn/giờ < Q < 1000 tấn/giờ, ô tô sử dụng

hiệu quả tới chiều cao nâng tải H = 150 m.

Trục tải skip sử dụng hiệu quả nhất khi khối lượng mỏ yêu cầu Q = 1.000

tấn/giờ với chiều cao nâng tải H = 150÷300 m; khi khối lượng mỏ yêu cầu 2000

tấn/giờ < Q < 5000 tấn/giờ trục tải skip sử dụng hiệu quả với chiều cao nâng tương

ứng H < 200 100 m.

Băng tải dốc có hệ thống băng nén sử dụng hiệu quả nhất khi chiều cao nâng

tải H > 200 300 m và khi khối lượng mỏ yêu cầu 1000 tấn/giờ < Q < 2000 tấn/giờ.

Khi khối lượng mỏ yêu cầu Q = 2.000÷5.000 tấn/giờ băng tải dốc sử dụng hiệu quả

nhất khi chiều cao nâng tải H > 200÷100 m.

Khi vận tải trên đường bằng, tiêu hao năng lượng đơn vị và giá thành vận tải

của băng tải nhỏ hơn vận tải ô tô.

Tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam, ô tô đơn thuần sử dụng hiệu quả khi

chiều cao nâng tải nhỏ hơn 150 180 m. Khi chiều cao nâng tải lớn hơn 180 m, sử

dụng công nghệ vận tải liên hợp ô tô băng tải dốc sẽ đạt hiệu quả nhất. Khi đó chiều

sâu chuyển tiếp dạng vận tải từ ô tô đơn thuần sang ô tô băng tải là 60÷75 m.

Tính toán tại mỏ than Cao Sơn cho thấy: Vận tải ô tô đơn thuần (tải trọng 96

tấn) có hiệu quả nhất khi chiều cao nâng tải tới 150 m. Khi tiếp tục khai thác xuống

sâu, sử dụng công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải dốc (rộng 2 m, tốc độ băng

3,15 m, góc dốc băng bằng góc dốc bờ mỏ) với chiều sâu chuyển tiếp dạng vận tải

60 m sẽ có hiệu quả nhất. Khi đó, chi phí vận tải liên hợp bằng 70÷90% so với vận

tải ô tô đơn thuần tùy theo chiều sâu mỏ.

133

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Luận án là công trình khoa học lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý tại

các mỏ lộ thiên sâu nhằm đảm bảo công suất yêu cầu của mỏ, nâng cao hiệu quả

khai thác và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Luận án có tính cấp thiết và tính thực

tiễn rõ rệt đối với các mỏ than lộ thiên Việt Nam khai thác xuống sâu có khối lượng

vận tải, cung độ và độ cao nâng tải ngày càng lớn. Kết quả đạt được của Luận án

gồm:

1. Phân loại mỏ than lộ thiên sâu trên cơ sở kích thước hình học mỏ và sự phù

hợp về công nghệ vận tải.

2. Bằng mô hình hóa toán học đã xác định các thông số và chỉ tiêu tối ưu cho

các công nghệ vận tải; xây dựng quan hệ giữa tiêu hao năng lượng, giá thành vận tải

của các công nghệ vận tải với khối lượng vận tải và chiều cao nâng tải. Phương

pháp xác định đảm bảo độ tin cậy, tạo điều kiện cho việc lựa chọn phương án vận

tải chính xác, áp dụng được vào thực tế sản xuất, nâng cao hiệu quả khai thác tại các

mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam.

3. Thiết lập phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải trên cơ sở so sánh tiêu hao

năng lượng đơn vị và giá thành theo chiều cao nâng tải. Lựa chọn được công nghệ

vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam theo tiêu chí tổng chi

phí vận tải và tiêu hao năng lượng với chiều cao nâng tải, khối lượng vận tải nhỏ

nhất.

4. Tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam, tùy thuộc chiều cao nâng tải, khối lượng

đất đá cần vận chuyển tại mỗi tầng công nghệ vận tải được lựa chọn gồm: ô tô đơn

thuần sử dụng có hiệu quả khi chiều cao nâng tải tới 180 m; khi chiều cao nâng tải lớn

hơn 180 m sử dụng liên hợp ô tô - băng tải dốc có góc dốc tuyến băng bằng góc dốc bờ

mỏ, tầng tập trung đặt ở giữa nhóm tầng, chiều sâu chuyển tiếp từ vận tải ô tô đơn

thuần sang vận tải liên hợp ô tô - băng tải dốc là 60 75 m.

5. Kết quả của Luận án tính toán thử cho công tác vận tải đất đá tại mỏ Cao

Sơn là chính xác phù hợp với thực tế sản xuất, thể hiện sự đúng đắn của phương

134

pháp đề xuất có thể áp dụng cho các mỏ lộ thiên sâu khác có điều kiện tương tự.

2. Kiến nghị

Kết quả nghiên cứu của Luận án có thể sử dụng vào công tác thiết kế công

nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu. Ngoài ra, cần tiếp tục nghiên cứu

hoàn thiện sơ đồ bố trí hệ thống băng dốc, động thái dịch chuyển các tầng tập trung

phù hợp với quá trình đào sâu và trình tự khai thác các mỏ than lộ thiên sâu.

135

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

1. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2009), “Công nghệ và thiết bị khai thác tầng cao trên mỏ

than lộ thiên vùng Quảng Ninh”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT mỏ toàn quốc

lần thứ XX, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, Vũng Tàu, tr.62-66.

2. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2010), “Các yếu tố địa kỹ thuật ảnh hưởng tới việc lựa

chọn hệ thống khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu vùng Quảng Ninh”, Thông

tin Khoa học Công nghệ Mỏ, (5), Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, tr.18-23.

3. Đỗ Ngọc Tước, Nguyễn Phụ Vụ (2011), “Đánh giá khả năng sử dụng công nghệ

vận tải đất đá bằng lên hợp ô tô – băng tải tại mỏ than Đèo Nai”, Tuyển tập báo

cáo Hội nghị KHKT mỏ toàn quốc lần thứ XXII, Hội Khoa học và Công nghệ

Mỏ Việt Nam, Nha Trang, tr.192-196.

4. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2011), “Đề xuất các giải pháp giảm thiểu bụi khi vận tải

đất đá bằng liên hợp ô tô – băng tải tại các mỏ lộ thiên sâu ”, Thông tin Khoa

học Công nghệ Mỏ, (6), Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, tr.18-21.

5. Đỗ Ngọc Tước, Bùi Xuân Nam (2011), “Xác định vị trí chuyển tải hợp lý khi sử

dụng công nghệ vận tải liên hợp trên mỏ lộ thiên”, Tạp chí Công nghiệp Mỏ, (6),

Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, tr.30-32.

6. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2011), “Lựa chọn cỡ hạt đất đá hợp lý khi sử dụng băng

tải vận tải cho các mỏ lộ thiên lớn Quảng Ninh”, Tạp chí Công nghiệp Mỏ, (6),

Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, tr.33-35.

7. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2011), “Các giải pháp kỹ thuật và công nghệ đảm bảo quá

trình khai thác mỏ lộ thiên sâu”, Thông tin Khoa học Công nghệ Mỏ, (4), Viện

Khoa học Công nghệ Mỏ, tr.18-21.

8. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2012), “Công nghệ khai thác và đào sâu hợp lý cho các

mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học lần

thứ 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội,

tr.147.

9. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2012), “Một số giải pháp kỹ thuật khi khai thác các mỏ lộ

thiên sâu Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học phát triển bền vững

136

công nghiệp Mỏ đảm bảo quy hoạch ngành than và an ninh năng lượng quốc

gia, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, Hạ Long, tr.31-35.

10. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2012), “Nghiên cứu lựa chọn phương án vận tải đất đá

hợp lý cho mỏ than Đèo Nai”, Thông tin Khoa học Công nghệ Mỏ, (5), Viện

Khoa học Công nghệ Mỏ, tr. 20-25.

11. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2012), “Đặc điểm chung và công nghệ khai thác các mỏ

lộ thiên sâu Việt Nam”, Thông tin Khoa học Công nghệ Mỏ, (6), Viện Khoa học

Công nghệ Mỏ, tr. 25-27.

12. Đỗ Ngọc Tước, Vũ Hải Đăng (2012), “Tối ưu hóa vị trí chuyển tải trong công

nghệ vận tải liên hợp trên các mỏ lộ thiên”, Thông tin Khoa học Công nghệ Mỏ,

(11), Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, tr. 19-21.

13. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2014), "Lựa chọn cỡ hạt đất đá và thông số khoan nổ

mìn hợp lý khi sử dụng công nghệ vận tải cho mỏ Cao Sơn", Tạp chí Công

nghiệp mỏ, (4), Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam, tr. 28-30.

14. Đỗ Ngọc Tước và nnk (2014), "Đánh giá khả năng sử dụng công nghệ vận tải

đất đá bằng liên hợp ô tô - băng tải dốc có hệ thống băng nén cho mỏ than

Khánh Hòa", Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 21 Trường Đại học

Mỏ - Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, tr.147.

15. Do Ngoc Tuoc, Nguyen Phu Vu, Bui Xuan Nam (2008), Selection on suitable

overbuden hauling technology for Vietnam surface coal mines, Procceding of the 1st International Conference on Advances in Mining and Tunneling, 20-21

August 2008, Hanoi, Vietnam, pp.112-118

16. Do Ngoc Tuoc, Bui Xuan Nam, Le Thi Thu Hoa (2012), Selection on suitable

hauling method of waste rocks for Deonai coal mine, Procceding of the Sciences

and Technologies Towards: PSU-IC2012, Songkla, Thailand, pp.105-108

17. Do Ngoc Tuoc, Bui Xuan Nam, Nguyen Phu Vu (2010), Selection of surface

miners and suitable technological schemes for some surface coal and bauxite mines in Vietnam, Procceding of the 10th International Symposium on

Continuous Surface Mining, 13-15 September2010, TU Bergakademie Freiberg,

Gemany, pp.139-143.

137

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Nhữ Văn Bách (2011), Công nghệ nổ mìn ở các mỏ lộ thiên sâu, Bài giảng dùng

cho NCS ngành Kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên, Trường Đại học Mỏ - Địa chất,

Hà Nội.

2. Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Anh Tuấn (2009), Khai thác khoáng sản

rắn bằng phương pháp lộ thiên, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

3. Nguyễn Văn Kháng (2005), Máy và tổ hợp thiết bị vận tải mỏ, Nhà xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

4. Cao Trọng Khuông (2003), Giáo trình vận tải mỏ. Trường Đại học Mỏ - Địa

chất, Hà Nội.

5. Lê Văn Quyển (2008), Nghiên cứu mức độ đập vỡ đất đá và xác định mức độ

đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ lộ thiên Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật,

Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

6. Nguyễn Phụ Vụ (2000), Bài giảng Cơ sở khai thác mỏ lộ thiên, Trường Đại học

Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

7. Trần Doãn Trường, Vũ Thế Sự (2000), Trục tải mỏ, Nhà xuất bản giao thông vận

tải, Hà Nội.

8. Trần Mạnh Xuân (2011), Công nghệ khai thác các mỏ lộ thiên sâu, Bài giảng

dùng cho NCS ngành Kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên, Trường Đại học Mỏ - Địa

chất, Hà Nội.

9. Trần Mạnh Xuân (2011), Các quá trình sản xuất trên mỏ lộ thiên, Nhà xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

Tiếng Anh

10. Bui Xuan Nam (2012), Continuous surface mining equipment and technology,

Lectures for Ph.D students of Surface Mining, Hanoi University of Mining and

Geology.

11. CEMA (2002), Belt Conveyors for Bulk Materials, Conveyor Equipment

Manufacturers Association, American.

138

12. Patrick M. McGuire, P.E. (2010), Conveyors Application, Selection, and

Integration, Taylor and Francis Group, LLC

13. Christina Naomi Burt (2008), An Optimisation Approach to Materials

Handling in Surface Mines, This thesis is presented for the degree of Doctor of

Philosophy of Curtin University of Technology.

14. Stanislaw F. Scieszka; Daniel Adamecki (2011), Bulk solid stability on

inclined belt conveyors, Silesian University of Technology, Faculty of Mining

and Geology, Institute of Mining Mechanisation, Akademicka 2A Street, 44-

100 Gliwice, Poland.

Tiếng Nga

15. Aльшиц Я. И.(1961), Горные машины, Горнотехиздат, Mосква.

16. Абдуллаев М.Д., Зависимость параметров карьера от высоты уступа

при от работке крутопадающих рудных месторождений, Санкт-

Петербургский государственный горный университет, г.Санкт-Петербург.

17. Анистратов Ю.К., Васильев М.В., Фесенко С.Л., Смирнов В.П. и др.

(1970), Исследование технологических грузопотоков на карьерах со

скальными породами:. - М.

18. Бахтурин Ю. А. (2006), вопросы рационального применения конвейерного

скальной горной массы на глубоких карьерах, Справочник "Горная

Техника.

19. Бибик И.П. (2003), Выбор и обоснование параметров процессов

буровзрывных

работ

для

повышения

эффективности

горно-

транспортного оборудования глубоких карьеров. Диссертация на

соискание ученой степени кандидата технических наук.

20. Бибик И.П. (2005), Метод определения оптимальных параметров

буровзрывных работ для технологических потоков карьера./ГИАБ. -№4.

–С. 119-122.

139

21. Буткевич Г.Р. (1996), Транспортирование скальных пород (на пример

нерудного сырья) // Горная промышленность. – №.1 –С.52–56.

22. Васильев М. В. (1983), Транспорт глубоких карьеров – М.: Недра, – 295 с.

23. Васильев М.В. (1975), Kомбинированный карверный транспорт,

Издатепьство "Hедра", Mocквa. -357 с

24. Васильев М.В., Фесенко С.Л., Смирнов В.П. и др. (1987), Технический

прогресс на карьерном транспорте // Горн. журн. - №2. - С. 22-25.

25. Васильев М.В., Теория и практика выбора транспорта глубоких

карьеров. - Новосибирск: - Наука, 1989. - 240с

26. Веснин А. В. (2014), Пути повышения эффективности работы

экскаваторно-автомобильных

комплексов

в

сформировавшихся

специфических условиях карьеров Криворожского региона, Вестник НТУ

"ХПИ".

27. Галкин В.И., Дмитриев В.Г., Дьяченко В.П., Запенин И.В., Шешко Е.Е.

(2005), Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий

М.: МГГУ, - 521 с.

28. Голубин К.А. (2013), Обснование резерва взорванной горной массы на

разрезах с автомобильным транспортом. Автореферат дис. канд. техн.

Кемерово, - с.22.

29. Картавый А.Н. (2006), Крутонаклонные ленточные конвейеры для горной

промышленности // Горное оборудование и электромеханика. - № 10.- С.

22-26.

30. Киковка Е.И., Панчошный Н.М., Андриюц Г.Л. и др. (1978), Опыт и

перспективы применения автомобильно-конвейерного транспорта на

карьерах Ново-Криворожского ГОКа // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн.

конф. по карьерному транспорту.- Свердловск: ИГД МЧМ СССР. - С.

217-219.

31. Кучерский Н.И., Лукьянов А.Н., Демич Л.М., и др.

(1998),

Совершенствование

процессов

открытой

разработки

сложно-

140

структурных месторождений эндогенного происхождения. - Ташкент:

Фан.

32. Кузнецов В.А. (2010), Обоснование технологии буровзрывных работ в

карьерах и открытых горностроительных выработках на основе дефор-

мационного зонирования взрываемых уступов. дис. докт. техн. наук. М, -

с. 225.

33. Кулешов А.А. (1980), Мощные экскаваторно-автомобильные комплексы

карьеров. М.: Недра. - 317 с.

34. Лель Ю.И. (1999), Методы расчета параметров устойчивой работы

автотранспорта глубоких карьеров, Диссертация на соискание ученой

степени доктора технических наук. Екатеринбург: УПТА.-292С.

35. Новожилов М.Г., Дриженко А.Ю., Маевский A.M. и др. (1984),

Высокопроизводительные глубокие карьеры. - М.: Недра, 187 с.

36. Новожилова. М. Г.

(1971), Технология открытой разработки

месторождений полезных ископаемых. Часть 1.– М.: Недра.

37. Потапов М. Г., Скочинсктй А. А. (1971), Исследование технологических

схем и параметров оборудования транспорта на открытых горных

разработках: Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук. - М.: ИГДим. - 40 с.

38. Рашкин А.В., Позлутко С.Г., Рашкит O.A.

(1987), Способ

гидравлического оттаивания горных пород/. Соавт: заявл.

39. Репин Н.Я. (1987), Подготовка и экскавация вскрышных пород угольных

разрезов. - М.: Недра, – 255 с.

40. Решетняк СП., (1998), Обоснование и разработка схем циклично-

поточной технологии с внутрикарьерными передвижными дробильно-

перегрузочными комплексами, Диссертация на соискание ученой степени

доктора технических наук /ГИ КНЦ РАН. - Апатиты. – 422 с.

41. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основные физики горных пород. - М.: Недра,

1984. – 350с

141

42. Ржевский В.В., Истомин В.В., Трубецкой К.Н., Пешков А.А; Открытая

разработка месторождений на больших глубинах // Горн. журн. - 1988. -

№ 5. - С. 14-23.

43. Симкин Б.А., Дихтяр А.А., Зиборов А.П. (1985), Комплексная

механизация процессов циклично-поточной технологии на карьерах //. -

М., Недра. -195 с.

44. Симкин Б.А., Дихтяр А.А., Зиборов А.П. (1985), Комплексная механизация

процессов циклично-поточной технологии на карьерах, Недра, М. - 195 с.

45. Тартаковский Б.Н. (1978), Циклично-поточная технология добычи руды

на карьерах Кривбасса. - Киев: Технша, 1978. - 175 с.карьерах Кривбасса.

- Киев: Технша. - 175 с.

46. Четверик М.С. (1987), Разработка схем вскрытия для повышения

эффективности

комбинированного

автомобильно-конвейерного

транспорта на карьерах, Автореферат диссертации на соискание ученой

степени доктора технических наук /МГИ. - М. - 32 с.

47. Четверик М.С. (1978), Технологический режим горных работ при

автомобильно- конвейерном транспорте на глубоких карьерах // Тез.

докл./ 4-я Всесоюз. научн.-техн. конф. по карьерному транспорту. -

Свердловск: ИГД МЧМ СССР.-c. 227-230.

48. Шешко Е. Е. (2013), Обоснование целесообразности применения

специальных видов ленточных конвейеров на карьерах. Доклад на 17-й

Международной конференции

"Горное оборудование, Добыча и

Обогащение Руд и Минералов".

49. Яковлев В. Л. (1989), Теория и практика выбора транспорта глубоких

карьеров. -Новосибирск: Наука. Сиб. отдение. - 240 с.

50. Яковлев В. Л. (1998), Транспорт глубоких карьеров - настоящее и

будущее. Горный вестник №4. - C. 97-104.

142

51. Яковлев В.Л. (1995), О новых подходах к решению проблем открытых

горных работ //Горный информационно-аналитический бюллетень. -

МГГУ. -№5.-С. 39-42.

52. Яковлев В.Л. (2003), Перспективные решения в области циклично-

поточной технологии глубоких карьеров //Горный журнал. - № 4-5. - С. 51

53. Яковлев В.Л. (1978), Теоретические основы выбора транспорта рудных

карьеров: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора

технических наук /ИГД МЧМ СССР. - Свердловск.-36с.

143

PHẦN PHỤ LỤC

1

PHỤ LỤC CHƢƠNG 2

Bảng PL 2.1: Khối lượng mỏ và chiều dài tuyến công tác theo chiều sâu tại mỏ than lộ thiên Đèo Nai và Cọc Sáu

Mỏ Đèo Nai Mỏ Cọc Sáu

Mức cao

Đất đá, m3

Than, tấn

Than, tấn

Lct, m

Lct, m Đất đá, m3 217

35.730 -

235 294.720 -

249 308.610 -

642 364.215 -

931 479.720 -

1.018 517.110 - 51.195 350

1.068 1.040.370 - 562.077 950

1.250 3.073.100 1.852 1.064.186 1.030

1.368 4.749.890 5.133 1.571.185 1.113

1.403 6.059.555 12.467 2.764.866 1.588

1.416 8.502.630 23.328 3.821.833 1.894

1.550 10.281.255 74.075 4.569.663 1.944

1.594 12.584.215 140.394 5.194.882 2.391

1.534 14.007.140 220.473 6.706.089 2.612

1.497 16.012.005 324.208 7.369.498 2.761

1.490 17.139.290 482.256 9.039.172 26.316 3.104

19.049.395 664.480 1.383 10.968.495 103.564 3.301

20.821.170 743.868 1.375 11.905.625 159.466 3.240

21.520.705 1.069.026 1.349 13.589.203 167.815 3.075

21.642.845 1.217.641 1.295 14.797.811 132.827 2.983

23.401.235 1.559.943 1.285 16.621.558 203.000 2.919

24.456.995 1.829.816 1.272 17.240.968 162.176 2.854

25.292.600 1.817.116 1.254 18.223.845 265.280 2.813

25.009.245 1.777.884 1.229 18.921.722 255.488 2.456

+360 +345 +330 +315 +300 +285 +270 +255 +240 +225 +210 +195 +180 +165 +150 +135 +120 +105 +90 +75 +60 +45 +30 +15

23.352.630 1.907.849 1.211 19.633.161 330.916 2.343

23.082.735 1.788.303 1.171 21.779.845 725.243 2.290

0 -15

22.232.595 1.830.410 1.157 22.648.845 984.392 2.159

-30

21.393.375 1.898.957 1.143 23.572.287 1.160.679 2.100

-45

2

Mỏ Đèo Nai Mỏ Cọc Sáu

Mức cao

Đất đá, m3

Than, tấn

Than, tấn

Lct, m Đất đá, m3

Lct, m

20.321.295 1.929.844 1.139 23.858.529 1.450.263 2.100

-60

18.850.410 2.096.475 1.125 24.230.000 2.035.031 2.030

-75

18.826.395 2.224.369 1.121 24.362.190 2.201.689 1.864

-90

17.348.775 2.505.622 1.112 24.157.791 2.156.992 1.818

-105

16.052.100 2.224.086 1.032 22.837.531 1.899.964 1.749

-120

15.964.675 2.182.993 1.011 22.754.229 1.914.168 1.520

-135

14.865.730 2.015.244 995 22.491.228 1.923.288 1.337

-150

13.596.340 1.898.806 986 22.304.847 2.067.806 1.331

-165

12.192.050 1.819.637 968 21.070.696 2.099.840 1.251

-180

11.279.950 1.615.050 950 18.240.475 2.076.635 1.201

-195

9.981.240 1.664.402 941 14.561.903 2.133.995 1.157

-210

9.089.250 1.464.066 902 12.863.490 2.185.538 1.100

-225

8.414.910 1.232.126 883 12.143.542 2.267.918 979

-240

7.358.250 1.512.046 799 10.935.795 2.256.272 934

-255

6.178.830 1.549.045 4.775.806 2.200.811 854 759

-270

4.835.325 1.771.960 2.888.655 1.971.806 845 720

-285

3.553.350 1.409.528 2.312.779 1.729.187 783 613

-300

2.254.560 899.554 348.807 1.013.571 700 506

-315

1.115.460 693.228 36.507 366.953 650 494

-330

221.025 596.440 304

-345

579.005.000 52.694.000 1.195 539.792.808 40.628.890 2.010

Tổng

3

Bảng PL 2.2: Khối lượng mỏ và chiều dài tuyến công tác theo chiều sâu tại mỏ than lộ thiên Cao Sơn và Na Dương

Mỏ Cao Sơn Mỏ Na Dương Mức Mức

cao cao Đất đá, m3 Than, tấn Đất đá, m3 Than, tấn Lct, m Lct, m

77 +360 69.180 3.060.855 290 +365

170 4.406.190 +350 539.070 567 +350

245 5.332.045 +340 1.940.880 702 +335

320 7.013.380 +330 3.929.650 1.117 +320

380 7.619.270 +320 5.387.520 1.124 +305

460 8.474.350 +310 6.506.100 1.150 +290

540 9.204.215 +300 7.896.240 1.254 +275

625 +260 10.267.850 +290 6.829.460 1.430

690 +245 11.745.000 +280 39.959.370 2.211

745 +230 12.548.190 +270 43.575.542 3.243 978.311

770 +215 13.470.105 +258 50.455.842 3.346 1.656.975

860 +200 15.197.520 +246 47.274.571 3.467 1.663.851

950 +185 15.722.055 +234 46.082.741 3.300 1.655.372

975 +170 16.783.650 +222 41.847.331 3.252 1.874.427

970 +155 17.517.045 +210 40.482.636 3.243 1.907.346

+140 19.964.468 602.311 1.130 +198 36.735.484 2.575 1.925.041

+125 21.437.848 441.019 1.125 +186 33.165.165 2.407 2.453.805

+110 23.304.308 1.060.104 1.290 +174 29.916.537 2.239 2.852.172

23.991.934 2.082.121 1.350 +162 27.309.011 2.071 +95 2.954.488

27.631.616 2.525.872 1.520 +150 2.223.548 1.903 +80 2.840.570

28.983.533 2.812.341 1.580 +138 19.984.731 1.867 +65 2.316.674

36.304.388 3.330.386 1.660 +126 17.570.568 .823 +50 2.389.501

41.008.577 5.951.394 2.024 +114 5.923.244 1.779 +35 2.511.215

43.897.729 4.043.173 2.030 +102 13.635.601 1.708 +20 2.592.456

44.310.728 5.301.480 1.950 +90 11.999.650 1.636 +5 2.667.713

47.130.977 5.218.803 1.850 +78 9.436.367 1.564 -10 2.940.378

47.136.912 4.116.654 1.845 +66 7.585.364 1.491 -25 3.255.806

4

Mỏ Cao Sơn Mỏ Na Dương Mức Mức

cao cao Đất đá, m3 Than, tấn Đất đá, m3 Than, tấn Lct, m Lct, m

49.302.283 4.931.590 1.840 +54 5.160.465 .422 -40 3.125.862

46.704.758 7.900.367 1.837 +42 3.352.024 1.352 -55 2.728.583

45.266.804 6.042.717 1.720 +30 993.664 1.222 -70 2.454.262

43.886.467 4.762.351 1.714 +18 195.534 1.018 -85 655.730

42.854.802 4.876.253 1.710 -100

41.326.504 3.748.080 1.400 -115

41.100.681 3.985.488 1.390 -130

36.502.850 4.093.305 1.180 -145

36.117.129 3.223.624 1.060 -160

970 33.655.311 3.197.000 -175

920 31.320.117 2.826.434 -190

910 27.648.158 2.458.111 -205

900 24.018.865 3.864.638 -220

820 17.419.475 4.194.272 -235

730 12.681.337 4.264.916 -250

700 6.564.114 2.939.510 -265

620 3.049.131 2.391.462 -280

450 793.103 901.973 -295

320 385.829 385.829 -310

200 193.419 193.419 -325

Tổng 1.104.255.875 108.667.000 1.390 607.963.089 50.400.536 2.560

5

Bảng PL 2.3: Kế hoạch khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam

Cọc Sáu Đèo Nai Cao Sơn Khánh Hòa Na Dương

Năm

Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Đất bóc, 103 m3 Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn Đất bóc, 103 m3 Than NK, 103 tấn Than NK, 103 tấn

2015 34.800 2.900 16.100 1.400 33.300 3.700 9.000 700 7.000 600

2016 34.800 2.900 16.100 1.400 34.050 3.700 8.500 700 7.500 600

2017 34.800 2.900 16.100 1.400 34.050 3.700 8.500 800 7.500 600

2018 36.000 3.000 16.100 1.400 34.400 3.700 8.000 800 12.500 1.200

2019 36.000 3.000 16.100 1.400 34.400 3.700 8.000 800 15.500 1.200

2020 29.700 2.600 16.100 1.400 34.410 3.700 8.000 800 16.000 1.200

2021 25.900 2.300 16.100 1.400 34.410 3.700 8.000 800 16.000 1.200

2022 15.600 1.535 15.400 1.400 34.410 3.700 8.000 800 16.000 1.200

2023 7.000 875 38.950 4.100 8.000 800 16.000 1.200

45.000 4.500 8.000 800 16.000 1.200 2024

47.250 4.500 8.000 800 16.000 1.200 2025

51.300 4.500 8.000 800 16.000 1.200 2026

51.300 4.500 8.000 800 16.000 1.200 2027

51.300 4.500 8.000 800 16.000 1.200 2028

51.300 4.500 7.700 800 16.000 1.200 2029

51.300 4.500 7.500 800 16.000 1.200 2030

51.300 4.500 7.000 800 16.000 1.200 2031

51.300 4.500 6.600 800 16.000 1.200 2032

47.880 4.200 6.200 800 16.000 1.200 2033

44.460 3.900 6.000 800 16.000 1.200 2034

39.900 3.500 5.000 750 16.000 1.200 2035

33.000 3.000 4.500 700 16.000 1.200 2036

24.000 2.400 2.921 480 16.000 1.200 2037

19.000 2.000 16.000 1.200 2038

9.830 1.100 16.000 1.200 2039

232.463 21.600 2040-2057

Tổng 289.400 24.910 145.500 12.650 1.015.100 98.000 177.021 18.430 607.963 50.400

6

PHỤ LỤC CHƢƠNG 3 Bảng PL 3.1: Mối quan hệ giữa tải trọng ô tô và tốc độ chuyển động khi vận tải lên dốc, xuống dốc và trên đường bằng

TT

Thông số

Giá trị

1 Tải trọng ô tô (tấn)

36 42 58

64

75 91 96 110 136 150

Sức cản đơn vị khi

520 531 560 565 580 596 601 613 633 642

2

chạy có tải (N/tấn)

Sức cản đơn vị khi

600 612 645 655 680 711 722 751 805 835

3

chạy không tải (N/tấn)

Tốc độ

- Có tải 18,0 17,4 16,4 15,3 15,0 13,8 13,4 12,0 11,1 10,2

chuyển động

- Không

43,2 44,0 41,3 39,8 34,4 34,1 33,7 25,6 23,1 20,5

khi vận tải

tải

4

chiều có tải

lên dốc

- TB

25,4 24,9 23,5 22,1 20,9 19,6 19,2 16,3 15,0 13,6

(km/h)

Tốc độ

- Có tải 23,8 22,8 21,2 19,7 19,1 17,7 17,1 15,0 13,9 14,1

chuyển động

- Không

34,0 34,8 33,0 32,0 27,8 27,9 27,6 20,9 20,9 21,9

khi vận tải

tải

5

chiều có tải

xuống dốc

- TB

28,0 27,6 25,8 24,4 22,7 21,6 21,1 17,4 16,7 17,2

(km/h)

Tốc độ

- Có tải 20,5 19,7 18,6 17,3 16,8 15,5 15,0 13,3 12,3 12,6

chuyển động

- Không

38,9 36,7 35,5 30,8 30,7 30,4 30,4 22,8 21,0 23,7

6

khi vận tải

tải

trên đường

- TB

26,8 25,7 24,4 22,1 21,7 20,6 20,1 16,8 15,5 16,4

bằng (km/h)

7

Bảng PL 3.2: Các thông số cơ bản của băng tải

Thông Đơn TT Giá trị khi tốc độ băng tải v=3,15 m/s; H=100 m số vị

1 Q t/h 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

I Băng thƣờng với góc dốc =18o; L=323,6 m

0,89 1,07 1,23 1,37 1,49 1,61 1,72 1,82 1,91 1 Btt m 0,64

2 B m 0,8 1 1,2 1,4 1,4 1,6 1,8 1,8 2 2

4 N kW 383 732 1084 1449 1790 2142 2494 2835 3204 3545

5 G T 71,27 96,62 122,39 149,89 163,19 192,08 223,75 237,05 272,89 286,19

II Băng dốc có hệ thống nén với góc dốc =30o, L=200 m

1,17 1,41 1,60 1,78 1,93 2,08 2,21 2,34 2,46 1 Btt m 0,87

2 B m 1 1,2 1,6 1,600 1,8 2 2,25 2,25 2,5 2,5

555 846 1127 1399 1665 1929 2214 2501 2750 3 Nk kW 296

187 275 339 422 530 623 683 751 846 4 Nn kW 93

5 G T 100,28 133,55 209,36 226,34 265,09 328,43 372,99 389,97 433,24 450,20

III Băng dốc có hệ thống nén với góc dốc =35o, L=174,3 m

1,17 1,41 1,60 1,78 1,93 2,08 2,21 2,34 2,46 1 Btt m 0,87

2 B m 1 1,2 1,6 1,600 1,8 2 2,25 2,25 2,5 2,5

522 796 1063 1320 1569 1817 2088 2361 2595 3 Nk kW 278

216 318 397 495 617 725 800 882 993 4 Nn kW 107

5 G T 95,08 128,51 200,98 218,66 257,15 317,27 361,52 379,20 422,44 440,09

8

IV Băng dốc có hệ thống nén với góc dốc =43o, L=146,6 m

1,17 1,41 1,60 1,78 1,93 2,08 2,21 2,34 2,46 1 Btt m 0,87

2 B m 1 1,2 1,6 1,600 1,8 2 2,25 2,25 2,5 2,5

486 741 991 1231 1461 1691 1946 2201 2419 3 Nk kW 259

249 368 464 579 718 843 936 1036 1164 4 Nn kW 123

5 G T 89,56 123,26 192,19 210,70 249,00 305,73 349,71 368,22 411,52 430,00

IV Băng dốc có hệ thống nén với góc dốc =50o, L=130,5 m

1,17 1,41 1,60 1,78 1,93 2,08 2,21 2,34 2,46 1 Btt m 0,87

2 B m 1 1,2 1,6 1,600 1,8 2 2,25 2,25 2,5 2,5

464 706 945 1175 1393 1613 1856 2100 2308 3 Nk kW 247

270 400 508 635 783 920 1025 1136 1276 4 Nn kW 133

5 G T 86,45 120,38 187,35 206,42 244,68 299,52 343,42 362,49 405,89 424,92

V Băng dốc có hệ thống nén với góc dốc =60o, L=115,5 m

1,17 1,41 1,60 1,78 1,93 2,08 2,21 2,34 2,46 1 Btt m 0,87

2 B m 1 1,2 1,6 1,600 1,8 2 2,25 2,25 2,5 2,5

440 670 897 1115 1321 1529 1760 1992 2188 3 Nk kW 236

294 435 558 697 857 1006 1124 1249 1401 4 Nn kW 145

5 G T 83,70 117,97 183,23 202,92 241,27 294,46 338,41 358,11 401,74 421,40

9

Bảng PL 3.3: Các chỉ tiêu kỹ thuật công nghệ vận tải trục tải skip với góc dốc 35o

Các chỉ tiêu Giá trị Đơn vị TT I 5.000 1.000 2.000 3.000 4.000 Năng suất giờ, tấn/ giờ

Khi =35o; H=100 m II 1 100 100 100 100 100 Chiều cao nâng, H, m 2 174,3 174,3 174,3 174,3 174,3 Chiều dài nâng, L, m 3 8,79 8,19 8,19 8,38 8,63 Vmax, m/s 4 Khối lượng thùng trục 117 24 48 71,5 94,25 (bì), tấn 5 Khối lượng hàng vận 180 37 74 110 145 chuyển, tấn 6 Khối lượng vận chuyển 297 61 122 181,5 239,25 (Qo), tấn 7 Khối lượng 1 m cáp, 81,6 16,4 32,9 48,1 68,6 kg/m 8 Lực kéo nhánh nâng 44,6 89,23 132,54 175,37 217,26 (Fn), kN 9 Lực kéo nhánh hạ (Fh), 151,86 31,2 62,43 92,8 122,3 kN 10 65,4 26,8 53 Lực căng tĩnh, kN 11 39,7 13,39 1.434,0 2.870,2 4.354,4 5.984,3 7.512 Công suất động cơ, kW

Khi =35o; H=200 m III 1 200 Chiều cao nâng, H, m 200 200 200 200 2 348,7 Chiều dài nâng, L, m 348,7 348,7 348,7 348,7 3 12,22 10,63 11,94 12,45 12,56 Vmax, m/s 4 Khối lượng thùng trục 120,25 29,25 55,25 81,25 107,9 (bì), tấn 5 Khối lượng hàng vận 185 45 86 125 166 chuyển, tấn 6 Khối lượng vận chuyển 305,25 74,25 140,25 206,25 273,9 (Qo), tấn 7 Khối lượng 1 m cáp, 81,6 20,2 41,7 57,1 81,6 kg/m 8 Lực kéo nhánh nâng 231,35 56,34 107,25 156,76 209,52 (Fn), kN 9 Lực kéo nhánh hạ (Fh), 156 37,96 71,7 105,46 140 kN 10 75,26 Lực căng tĩnh, kN 18,37 35,54 51,29 69,46 11 12.018 Công suất động cơ, kW 2.554 5.548 8.350 11.405

10

Bảng PL 3.4: Các chỉ tiêu kỹ thuật công nghệ trục tải nâng ô tô với góc dốc 35o

Đơn vị Giá trị TT Các chỉ tiêu

tấn/giờ 1.000 2.000 2.200 2.500 1.000 2.000 2.200 2.500 1.000 2.000 1 Năng suất, Qgio

m 100 100 100 100 200 200 200 200 250 250 2 Chiều cao nâng, H

21,2 Số lượng nâng trong 1 giờ 20,0 20,4 20,0 15,9 16,4 16,9 16,1 14,7 14,7 3

giây 180,0 176,4 180,0 169,9 226,8 219,6 212,7 223,2 244,8 244,8 4 Thời gian chu kỳ nâng

m/s 5,81 6,18 5,81 6,98 6,53 7,00 7,52 6,76 6,98 6,98 5

m/s 8,73 7,26 7,73 7,26 8,16 8,75 9,40 8,45 8,73 8,73 6 Tốc độ nâng trung bình (Vtb) Tốc độ nâng lớn nhất (Vmax) tấn 76,7 32,5 63,7 71,5 40,95 79,3 84,5 100,75 44,2 88,4 7 Khối lượng bì của trục

tấn 110 46 91 100 58 110 120 146 64 136 8 Khối lượng ô tô, Qô

tấn 118 50 98 110 63 122 130 155 68 136 9

tấn 128,5 252,7 281,5 304,7 161,95 311,3 334,5 401,75 176,2 360,4 10 Khối lượng hàng vận chuyển (Qtn) Khối lượng 1 lần vận chuyển (Q0) kg/m 29,7 57,1 81,6 81,6 41,7 81,6 81,6 81,6 48,1 68,6 11 Khối lượng 1 m cáp (Qc)

m 217,9 217,9 217,9 217,9 392,3 392,3 392,3 392,3 479,4 479,4 12 Chiều dài cáp (Lc)

tấn 6,46 12,44 17,79 17,79 16,35 32 32 32 23 32,8 13 Trọng lượng cáp (Qc)

kN 93,28 183,28 206,47 222,63 122,36 235,56 251,72 298,56 136,23 270,25 14 Lực kéo nhánh nâng (Fn)

kN 74,22 146 162,45 176,16 93,54 179,54 193,25 232,45 101,94 209,46 15 Lực kéo nhánh hạ (Fh)

kW 1.810 3.760 4.180 5.303 3.075 6.410 7.185 7.299 3.913,2 6.939 16 Công suất động cơ (Ndc)

11

PHỤ LỤC CHƢƠNG 4

Bảng PL 4.1a: Tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô theo chiều cao nâng tải

Giá trị theo chiều cao nâng tải, kJ/tấn Tải trọng

ô tô 15 m 30 m 45 m 60 m 75 m 90 m 105 m 120 m 135 m 150 m 165 m 180 m 195 m 210 m 225 m 250 m 300 m 350 m 400 m 450 m 500 m 550 m 600 m

q=136 T 642 1.291 1.940 2.590 3.239 3.889 4.538 5.188 5.837 6.487 7.136 7.786 8.435 9.084 9.734 10.816 12.981 15.146 17.311 19.476 21.641 23.805 25.970

q=110 T 671 1.349 2.026 2.703 3.381 4.058 4.735 5.413 6.090 6.767 7.445 8.122 8.799 9.477 10.154 11.283 13.541 15.798 18.056 20.314 22.572 24.830 27.087

q=96 T 592 1.191 1.789 2.388 2.986 3.585 4.184 4.782 5.381 5.979 6.578 7.177 7.775 8.374 8.972 9.970 11.965 13.961 15.956 17.951 19.947 21.942 23.937

q=91 T 605 1.216 1.828 2.440 3.051 3.663 4.275 4.886 5.498 6.109 6.721 7.333 7.944 8.556 9.168 10.187 12.226 14.265 16.304 18.342 20.381 22.420 24.459

q=75 T 571 1.152 1.733 2.314 2.895 3.476 4.057 4.638 5.219 5.800 6.381 6.962 7.543 8.124 8.705 9.674 11.610 13.547 15.484 17.420 19.357 21.294 23.230

q=64 T 544 1.100 1.657 2.213 2.770 3.326 3.883 4.440 4.996 5.553 6.109 6.666 7.222 7.779 8.335 9.263 11.118 12.973 14.829 16.684 18.539 20.394 22.249

q=58 T 575 1.157 1.739 2.322 2.904 3.486 4.069 4.651 5.234 5.816 6.398 6.981 7.563 8.145 8.728 9.698 11.639 13.581 15.522 17.463 19.404 21.345 23.287

q=42 T 559 1.125 1.692 2.259 2.826 3.392 3.959 4.526 5.093 5.660 6.226 6.793 7.360 7.927 8.493 9.438 11.327 13.217 15.106 16.995 18.884 20.774 22.663

q=36 T 586 1.180 1.775 2.370 2.964 3.559 4.153 4.748 5.343 5.937 6.532 7.126 7.721 8.315 8.910 9.901 11.883 13.865 15.847 17.829 19.811 21.793 23.775

12

Bảng PL 4.1b: Tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô khi xuống dốc

Giá trị theo chiều cao nâng tải, kJ/tấn

Tải trọng ô tô 30 m 45 m 60 m 75 m 90 m 300 m 350 m 400 m 450 m 500 m 550 m 600 m 15 m 105 m 120 m 135 m 150 m 165 m 180 m 195 m 210 m 225 m 250 m

q=136 T 496 998 1.501 2.003 2.505 3.008 3.510 4.012 4.514 5.017 5.519 6.021 6.524 7.026 7.528 8.365 10.040 11.714 13.389 15.063 16.737 18.412 20.086

q=110 T 525 1.585 2.115 2.646 3.176 3.706 4.236 4.766 5.296 5.827 6.357 6.887 7.417 7.947 8.831 10.598 12.366 14.133 15.900 17.667 19.435 21.202 1.05 5

q=96 T 446 897 1.349 1.800 2.252 2.703 3.155 3.606 4.058 4.509 4.960 5.412 5.863 6.315 6.766 7.519 9.023 10.528 12.033 13.538 15.043 16.548 18.052

q=91 T 459 923 1.388 1.852 2.317 2.781 3.246 3.710 4.175 4.639 5.104 5.568 6.033 6.497 6.962 7.736 9.284 10.832 12.381 13.929 15.477 17.026 18.574

q=75 T 426 860 1.294 1.728 2.162 2.595 3.029 3.463 3.897 4.331 4.765 5.198 5.632 6.066 6.500 7.223 8.669 10.115 11.562 13.008 14.454 15.900 17.346

q=64 T 400 809 1.218 1.628 2.037 2.447 2.856 3.265 3.675 4.084 4.494 4.903 5.312 5.722 6.131 6.814 8.178 9.543 10.908 12.272 13.637 15.002 16.366

q=58 T 429 864 1.299 1.734 2.170 2.605 3.040 3.475 3.911 4.346 4.781 5.216 5.651 6.087 6.522 7.247 8.698 10.148 11.599 13.050 14.501 15.951 17.402

q=42 T 414 833 1.253 1.672 2.092 2.512 2.931 3.351 3.771 4.190 4.610 5.029 5.449 5.869 6.288 6.988 8.386 9.785 11.184 12.583 13.982 15.380 16.779

q=36 T 441 889 1.336 1.784 2.231 2.678 3.126 3.573 4.021 4.468 4.916 5.363 5.810 6.258 6.705 7.451 8.942 10.434 11.925 13.417 14.908 16.400 17.891

13

Bảng PL 4.1c: Tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô theo cung độ vận tải

Giá trị theo cung độ vận tải, kJ/tấn

Tải trọng ô tô 0,188 km 0,375 km 0,563 km 0,750 km 0,938 km 1,125 km 1,313 km 1,5 km 1,68 km 1,87 km 2,06 km 2,25 km 2,43 km 2,62 km 2,81 km 3,12 km 3,75 km 4, 37 km 5,00 km 5,62 km 6,25 km 6,87 km 7,50 km

q=136T 383 768 1.152 1.537 1.922 2.307 2.692 3.077 3.462 3.847 4.232 4.617 5.002 5.386 5.771 6.413 7.696 8.979 10.262 11.545 12.828 14.111 15.394

q=110T 394 791 1.187 1.584 1.980 2.376 2.773 3.169 3.566 3.962 4.358 4.755 5.151 5.548 5.944 6.605 7.926 9.248 10.569 11.890 13.212 14.533 15.854

q=96T 339 680 1.021 1.362 1.704 2.045 2.386 2.727 3.068 3.409 3.750 4.091 4.432 4.773 5.114 5.683 6.820 7.957 9.094 10.231 11.368 12.505 13.642

q=91T 346 694 1.042 1.390 1.738 2.086 2.434 2.782 3.131 3.479 3.827 4.175 4.523 4.871 5.219 5.799 6.959 8.120 9.280 10.440 11.600 12.760 13.921

q=75T 321 645 969 1.293 1.617 1.941 2.265 2.589 2.913 3.237 3.561 3.885 4.209 4.533 4.857 5.397 6.477 7.557 8.637 9.717 10.797 11.877 12.956

q=64T 301 606 911 1.216 1.521 1.825 2.130 2.435 2.740 3.044 3.349 3.654 3.959 4.263 4.568 5.076 6.092 7.108 8.124 9.139 10.155 11.171 12.187

q=58T 319 640 961 1.282 1.603 1.924 2.245 2.566 2.887 3.208 3.529 3.850 4.171 4.492 4.813 5.348 6.419 7.489 8.559 9.629 10.699 11.769 12.839

q=42T 301 605 909 1.212 1.516 1.820 2.123 2.427 2.731 3.034 3.338 3.642 3.945 4.249 4.553 5.059 6.071 7.083 8.095 9.108 10.120 11.132 12.144

q=36T 316 634 952 1.271 1.589 1.907 2.225 2.544 2.862 3.180 3.498 3.817 4.135 4.453 4.772 5.302 6.363 7.424 8.485 9.546 10.606 11.667 12.728

14

Bảng PL 4.2: Giá thành vận chuyển nhỏ nhất của ô tô khi nâng tải theo các tổ hợp

Giá trị theo chiều cao nâng tải, đ/tấn

40 m

80 m

120 m

160 m

200 m

240 m

280 m

320 m

360 m

400 m

440 m

480 m

520 m

560 m

Năng suất tổ hợp, tấn/giờ

500

10.954

13.715

17.608

19.950

22.219

26.310

28.440

32.590

34.821

38.919

41.156

45.270

47.476

6.372

700

13.407

16.187

19.139

21.408

24.959

28.440

30.697

34.280

36.486

40.075

43.648

45.854

5.633

9.912

13.592

17.089

19.639

22.785

26.310

29.373

32.800

35.614

39.053

42.264

45.783

47.892

6.084

9.509

900

1000

13.075

16.458

18.871

22.010

25.364

28.298

31.643

34.452

37.762

40.727

44.093

46.343

5.768

9.122

1100

12.783

16.056

18.242

21.762

24.676

27.418

30.805

34.148

37.448

39.470

42.710

45.910

5.842

8.924

12.011

15.272

18.339

21.666

24.950

27.128

30.321

33.471

36.577

39.663

41.646

44.653

5.500

9.212

1300

1500

12.301

16.115

18.882

22.010

25.077

28.083

31.097

34.065

36.988

39.890

42.750

45.569

5.142

8.735

1700

10.064

13.895

17.274

20.091

23.555

26.310

29.553

32.924

36.268

39.587

42.381

45.715

49.034

6.236

2000

13.288

16.176

18.871

22.517

25.429

28.989

31.811

34.588

38.013

40.727

44.093

46.727

6.050

9.332

13.540

16.734

19.656

22.939

26.161

29.322

32.955

36.078

39.156

42.213

45.228

48.201

5.607

9.819

2500

3000

13.749

16.868

19.792

23.151

26.581

29.858

33.105

36.202

39.504

42.571

45.847

48.801

5.917

9.793

13.683

17.000

19.988

23.307

26.626

29.852

33.088

36.277

39.421

42.544

45.626

48.666

5.806

9.925

3500

4000

13.633

16.868

19.780

23.165

26.310

29.623

32.826

36.004

39.155

42.339

45.527

48.801

5.918

9.678

5000

13.308

16.502

19.656

22.939

26.161

29.554

32.723

35.846

39.156

42.213

45.228

48.434

5.839

9.587

13.463

16.868

19.850

23.208

26.581

29.825

33.194

36.388

39.396

42.571

45.706

48.801

5.917

9.703

6000

7000

13.485

16.868

19.858

23.307

26.515

29.878

33.194

36.267

39.495

42.505

45.673

48.801

5.972

9.727

8000

13.460

16.868

19.908

23.208

26.639

29.854

33.021

36.317

39.396

42.456

45.649

48.629

6.013

9.848

13.441

16.714

19.792

23.131

26.427

29.681

32.886

36.048

39.166

42.264

45.322

48.340

6.046

9.793

9000

10000

5.955

9.747

13.426

16.729

19.700

23.070

26.397

29.681

32.779

35.971

39.120

42.110

45.199

48.248

15

Bảng PL 4.3: Giá thành vận chuyển nhỏ nhất của ô tô khi vận tải trên đường bằng

Giá trị theo chiều dài vận tải, đ/tấn

Năng suất tổ hợp, tấn/giờ

0,5 km 1 km 1,5 km 2 km 2,5 km 3 km 3,5 km 4 km 4,5 km 5 km 5,5 km 6 km 6,5 km 7 km

500 6.159 9.149 10.754 12.344 15.604 17.302 20.732 22.245 25.627 27.080 30.399 31.784 35.049 36.395

4.776 7.044 9.658 12.206 14.764 16.200 18.761 21.284 22.608 25.051 27.454 29.802 30.963 33.246 1.000

2.000 5.370 7.528 9.934 12.362 14.764 16.899 19.584 21.645 23.598 26.193 28.045 29.830 32.269 33.965

5.278 7.528 9.934 12.362 14.764 17.168 19.584 21.971 24.544 26.599 29.002 30.964 33.286 35.569 3.000

4.000 5.019 7.528 9.934 12.362 14.764 17.168 19.632 22.155 24.350 26.751 28.906 31.043 32.933 34.840

4.968 7.508 9.891 12.298 14.577 16.897 19.225 21.516 24.002 26.212 28.383 30.499 32.589 34.640 5.000

6.000 5.084 7.624 10.046 12.491 14.809 17.168 19.729 22.058 24.350 26.599 28.809 31.157 33.286 35.375

5.167 7.707 10.156 12.630 14.975 17.361 19.756 22.113 24.433 26.710 28.947 31.130 33.286 35.403 7.000

8.000 5.019 7.624 10.094 12.588 14.954 17.361 19.777 22.155 24.350 26.648 28.906 31.109 33.127 34.840

5.070 7.689 10.175 12.556 14.938 17.361 19.793 22.058 24.415 26.729 28.873 31.093 33.286 35.311 9.000

10.000 5.181 7.741 10.123 12.646 14.925 17.361 19.690 22.097 24.350 26.677 28.964 31.080 33.286 35.336

16

Bảng PL 4.4: Giá thành vận chuyển nhỏ nhất của ô tô khi vận tải xuống dốc

Giá trị theo chiều cao xuống dốc, đ/tấn

Năng suất tổ hợp, tấn/giờ

40 m

80 m

120 m

160 m

200 m

240 m

280 m

320 m

360 m

400 m

440 m

480 m

520 m

560 m

500

700

9.309 10.035 11.188 12.060 12.124 14.079 14.141 16.094 3.659 3.947 5.538 5.975 7.425 8.005

900

2.781 3.812 4.219 5.620 5.669 7.070 8.519 9.919 9.966 11.363 11.408 12.804 12.847 8.471

1000

3.155 3.985 5.322 6.420 6.703 8.039 9.418 10.751 11.956 13.043 13.452 14.780 16.107 9.374

1100

2.840 3.586 4.790 5.778 6.033 7.235 8.476 9.676 10.761 11.739 12.107 13.302 14.497 8.437

1300

2.581 3.542 4.354 5.253 5.961 7.147 9.204 9.559 10.545 11.842 11.880 13.137 14.315 7.902

1500

2.728 3.295 4.401 5.504 6.428 6.647 8.852 8.888 9.987 11.084 12.180 12.210 13.303 7.750

1700

2.364 3.165 3.967 4.770 5.571 6.372 7.974 8.774 9.573 10.371 11.168 11.965 12.761 7.173

2000

3.371 4.159 5.550 6.210 7.343 8.355 9.054 10.187 11.157 11.862 13.027 13.954 14.734 15.865

2500

2.935 4.116 4.935 5.900 7.062 7.778 9.902 10.618 11.332 12.045 13.449 14.160 14.871 8.495

3000

2.812 3.757 4.703 5.650 6.594 7.540 9.430 10.374 11.318 12.262 13.205 14.148 15.090 8.485

3500

3.118 4.169 5.081 6.256 7.044 7.832 9.794 10.968 11.755 12.928 13.714 14.887 15.672 9.006

4000

3.004 4.011 5.019 6.026 7.033 8.040 9.722 10.729 11.735 12.409 13.414 14.419 15.424 8.715

5000

3.120 3.929 4.972 6.083 7.025 7.906 9.959 10.839 11.679 12.633 13.587 14.541 15.494 8.787

6000

2.800 3.737 4.674 5.612 6.549 7.486 9.361 10.297 11.234 12.170 13.106 14.042 14.978 8.424

7000

2.914 3.888 4.863 5.838 6.813 7.787 9.736 10.710 11.685 12.658 13.632 14.606 15.579 8.762

8000

2.995 3.997 4.998 6.000 7.001 7.836 9.839 10.840 11.674 12.675 13.676 14.676 15.510 8.837

9000

3.056 4.078 4.954 5.976 6.997 7.873 9.770 10.791 11.667 12.688 13.708 14.584 15.604 8.894

10000

3.104 4.012 5.049 5.957 6.865 7.901 9.846 10.754 11.661 12.697 13.605 14.641 15.548 8.809

3.142 4.075 5.009 5.942 6.875 7.924 9.791 10.724 11.656 12.705 13.638 14.570 15.503 8.857

17

Bảng PL4.5: Giá thành vận tải ô tô - máy xúc nhỏ nhất theo chiều cao nâng và

năng suất giờ

18

Bảng PL4.6: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng tải nghiêng theo chiều cao nâng tải

Giá trị theo năng suất giờ, kJ/tấn

TT 1.000 tấn/giờ 2.000 tấn/giờ 3.000 tấn/giờ 4.000 tấn/giờ 5.000 tấn/giờ 6.000 tấn/giờ 7.000 tấn/giờ 8.000 tấn/giờ 9.000 tấn/giờ 10.000 tấn/giờ Chiều cao nâng, m

376 576 777 977

406 594 781 969 404 591 778 965 407 595 783 972 413 603 793 983 420 612 805 998 406 594 782 970 Khi v=3,15 m/s, =18o 409 414 597 605 786 795 975 986

378 379 575 575 772 770 966 969 1.166 1.161 1.363 1.357 1.560 1.552 1.757 1.748 1.954 1.943 2.611 2.595 3.267 3.247 3.924 3.898 4.581 4.550 5.238 5.202 5.894 5.854 6.551 6.505 7.208 7.157 7.865 7.809

378 575 773 970 1.168 1.365 1.563 1.760 1.958 2.616 3.274 3.932 4.590 5.249 5.907 6.565 7.223 7.881

348 558 768 978 360 569 779 988

I 404 441 30 1 591 642 45 2 778 842 60 3 1.043 965 75 4 90 1.244 1.190 1.173 1.177 1.163 1.160 1.158 1.151 1.157 1.152 5 105 1.445 1.383 1.364 1.368 1.352 1.348 1.345 1.338 1.344 1.339 6 120 1.646 1.575 1.554 1.559 1.541 1.536 1.533 1.525 1.532 1.526 7 135 1.847 1.768 1.744 1.749 1.729 1.724 1.721 1.712 1.720 1.712 8 150 2.048 1.960 1.934 1.940 1.918 1.912 1.909 1.899 1.907 1.899 9 10 200 2.717 2.602 2.568 2.576 2.547 2.539 2.535 2.521 2.533 2.522 11 250 3.387 3.244 3.202 3.212 3.176 3.166 3.161 3.144 3.158 3.145 12 300 4.056 3.886 3.836 3.848 3.804 3.793 3.786 3.767 3.784 3.768 13 350 4.726 4.528 4.470 4.484 4.433 4.420 4.412 4.390 4.409 4.391 14 400 5.395 5.170 5.104 5.120 5.062 5.047 5.038 5.012 5.035 5.014 15 450 6.065 5.811 5.738 5.756 5.691 5.674 5.664 5.635 5.660 5.637 16 500 6.734 6.453 6.372 6.392 6.320 6.301 6.290 6.258 6.286 6.260 17 550 7.404 7.095 7.006 7.028 6.949 6.928 6.916 6.880 6.911 6.883 18 600 8.074 7.737 7.640 7.664 7.577 7.555 7.542 7.503 7.537 7.506 Khi v=3,15 m/s, =35o II 320 371 368 30 1 376 548 571 571 45 2 575 772 777 773 60 3 775 973 976 1.006 75 4 975 90 1.235 1.188 1.197 1.179 1.173 1.178 1.174 5 105 1.464 1.398 1.407 1.381 1.374 1.378 1.374 6 120 1.693 1.607 1.616 1.584 1.574 1.579 1.574 7 135 1.922 1.817 1.826 1.786 1.775 1.779 1.773 8 9 150 2.151 2.027 2.035 1.989 1.975 1.980 1.973 10 200 2.914 2.726 2.733 2.664 2.644 2.648 2.638 11 250 3.677 3.426 3.431 3.340 3.313 3.317 3.304 12 300 4.440 4.125 4.129 4.015 3.981 3.985 3.969 13 350 5.203 4.825 4.827 4.690 4.650 4.653 4.635 14 400 5.966 5.524 5.525 5.366 5.318 5.322 5.300 15 450 6.729 6.224 6.223 6.041 5.987 5.990 5.965 16 500 7.492 6.923 6.921 6.717 6.656 6.659 6.631 17 550 8.255 7.622 7.619 7.392 7.324 7.327 7.296 18 600 9.017 8.322 8.317 8.067 7.993 7.995 7.962

19

Bảng PL 4.7: Tiêu hao năng lượng đơn vị của băng tải thường khi vận tải nằm

ngang

Chiều dài, m 1.000 tấn/giờ 2.000 tấn/giờ 3.000 tấn/giờ Giá trị theo năng suất giờ, kJ/tấn 7.000 tấn/giờ 4.000 tấn/giờ 6.000 tấn/giờ 5.000 tấn/giờ 8.000 tấn/giờ 9.000 tấn/giờ 10.000 tấn/giờ

500 402 316 290 297 275 269 265 255 264 256

1000 773 603 554 567 524 512 506 486 504 488

1500 1.143 891 818 838 773 755 746 717 743 720

2000 1.514 1.178 1.082 1.108 1.022 999 986 947 982 951

2500 1.884 1.466 1.346 1.378 1.271 1.242 1.226 1.178 1.221 1.183

3000 2.255 1.753 1.609 1.649 1.520 1.486 1.467 1.409 1.460 1.415

3500 2.625 2.041 1.873 1.919 1.769 1.729 1.707 1.639 1.700 1.646

4000 2.996 2.328 2.137 2.190 2.017 1.972 1.947 1.870 1.939 1.878

4500 3.366 2.616 2.401 2.460 2.266 2.216 2.187 2.100 2.178 2.109

5000 3.737 2.903 2.665 2.730 2.515 2.459 2.428 2.331 2.417 2.341

Bảng PL 4.8: Tiêu hao năng lượng đơn vị với các góc dốc tuyến băng khác nhau

Năng lượng đơn vị kJ/tấn theo góc dốc băng và năng suất giờ với H=100 m, v=3,15 m/s Góc dốc tuyến băng, độ

1000 1.456 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 1.364 1.380 1.344 1.334 1.342 1.335 1.323 1.319 1.311 20

1.422 1.345 1.358 1.328 1.320 1.326 1.321 1.311 1.307 1.300 25

1.401 1.334 1.345 1.319 1.312 1.317 1.312 1.304 1.301 1.295 30

1.388 1.328 1.337 1.314 1.307 1.311 1.307 1.299 1.297 1.292 35

1.379 1.324 1.332 1.311 1.304 1.308 1.304 1.297 1.295 1.290 40

1.376 1.322 1.330 1.309 1.303 1.307 1.304 1.297 1.295 1.290 43

1.374 1.321 1.329 1.309 1.303 1.307 1.303 1.296 1.294 1.290 45

1.370 1.321 1.327 1.308 1.303 1.306 1.303 1.296 1.295 1.290 50

1.369 1.321 1.327 1.309 1.303 1.306 1.303 1.297 1.295 1.291 55

1.368 1.321 1.327 1.310 1.304 1.307 1.304 1.298 1.296 1.292 60

20

Bảng PL 4.9: Giá thành vận chuyển của băng tải nghiêng và dốc trên bờ mỏ theo năng suất và chiều cao nâng

Giá trị theo chiều cao nâng, đ/tấn

TT

30 m 45 m 60 m 75 m 90 m 105 m 120 m 135 m 150 m 200 m 250 m 300 m 350 m 400 m 450 m 500 m 550 m 600 m

N.suất băng, tấn/giờ

I

Khi v=3,15 m; =18o 1.000 27.936 28.584 29.232 29.880 30.528 31.176 31.824 32.472 33.120 35.280 37.440 39.600 41.760 43.920 46.080 48.240 50.399 52.559

1

2.000 15.877 16.323 16.768 17.214 17.659 18.104 18.550 18.995 19.441 20.926 22.410 23.895 25.380 26.865 28.349 29.834 31.319 32.804

2

3.000 7.239 7.500 7.762 8.023 8.284 8.546 8.807 9.069 9.330 10.201 11.072 11.944 12.815 13.686 14.557 15.429 16.300 17.171

3

4.000 9.862 10.208 10.554 10.899 11.245 11.591 11.937 12.283 12.629 13.782 14.935 16.088 17.241 18.394 19.547 20.700 21.853 23.006

4

5.000 8.598 8.897 9.196 9.494 9.793 10.092 10.390 10.689 10.988 11.984 12.979 13.975 14.971 15.966 16.962 17.958 18.953 19.949

5

6.000 7.813 8.103 8.393 8.683 8.973 9.263 9.553 9.844 10.134 11.100 12.067 13.034 14.001 14.968 15.935 16.902 17.868 18.835

6

7.000 7.255 7.540 7.824 8.108 8.393 8.677 8.962 9.246 9.530 10.478 11.426 12.374 13.322 14.270 15.218 16.166 17.114 18.062

7

8.000 6.799 7.061 7.324 7.586 7.849 8.112 8.374 8.637 8.899 9.775 10.650 11.525 12.400 13.276 14.151 15.026 15.901 16.777

8

9.000 6.485 6.747 7.009 7.272 7.534 7.796 8.058 8.321 8.583 9.457 10.331 11.206 12.080 12.954 13.828 14.703 15.577 16.451

9

10 10.000 6.206 6.453 6.700 6.947 7.194 7.441 7.688 7.935 8.182 9.006 9.829 10.652 11.476 12.299 13.123 13.946 14.770 15.593

II

Khi v=3,15 m/s; =35o 1.000 15.222 15.918 16.615 17.311 18.008 18.704 19.401 20.098 20.794 23.116 25.438 27.760 30.081 32.403 34.725 37.047 39.369 41.691

1

2.000 9.497 9.959 10.420 10.881 11.343 11.804 12.265 12.727 13.188 14.726 16.264 17.802 19.340 20.878 22.416 23.954 25.491 27.029

2

3.000 7.717 8.148 8.580 9.012 9.443 9.875 10.307 10.739 11.170 12.609 14.048 15.488 16.927 18.366 19.805 21.244 22.683 24.122

3

4.000 6.664 7.016 7.368 7.720 8.071 8.423 8.775 9.127 9.478 10.651 11.824 12.996 14.169 15.341 16.514 17.687 18.859 20.032

4

5.000 6.096 6.424 6.752 7.079 7.407 7.734 8.062 8.390 8.717 9.809 10.901 11.993 13.085 14.178 15.270 16.362 17.454 18.546

5

6.000 5.733 6.050 6.367 6.683 7.000 7.317 7.633 7.950 8.267 9.322 10.378 11.433 12.489 13.544 14.600 15.655 16.711 17.766

6

7.000 5.475 5.783 6.092 6.400 6.709 7.017 7.325 7.634 7.942 8.970 9.998 11.026 12.054 13.082 14.110 15.138 16.166 17.194

7

8.000 5.242 5.525 5.809 6.093 6.377 6.661 6.945 7.229 7.512 8.458 9.405 10.351 11.297 12.243 13.189 14.135 15.081 16.027

8

9.000 5.100 5.381 5.661 5.942 6.223 6.503 6.784 7.065 7.346 8.281 9.217 10.153 11.088 12.024 12.960 13.896 14.831 15.767

9

10 10.000 4.960 5.224 5.487 5.751 6.015 6.279 6.543 6.807 7.070 7.950 8.829 9.709 10.588 11.467 12.347 13.226 14.106 14.985

21

Bảng PL 4.10: Giá thành vận chuyển của băng tải khi vận tải trên mặt mỏ theo năng suất và chiều cao nâng

Giá trị theo chiều dài vận tải, đ/tấn Năng suất băng, TT tấn/giờ 0,5 km 1 km 1,5 km 2 km 2,5 km 3 km 3,5 km 4 km 4,5 km 5 km

32.273 37.911 43.549 49.187 54.825 60.463 66.101 71.739 77.377 83.015 1.000 1

18.535 22.089 25.642 29.195 32.748 36.301 39.854 43.407 46.960 50.513 2.000 2

13.974 16.834 19.695 22.556 25.416 28.277 31.138 33.999 36.859 39.720 3.000 3

11.695 14.223 16.752 19.281 21.809 24.338 26.866 29.395 31.924 34.452 4.000 4

10.040 12.083 14.126 16.169 18.211 20.254 22.297 24.340 26.383 28.425 5.000 5

9.183 11.137 13.091 15.045 16.998 18.952 20.906 22.860 24.814 26.767 6.000 6

8.578 10.474 12.369 14.265 16.160 18.056 19.951 21.847 23.742 25.638 7.000 7

7.941 9.612 11.283 12.954 14.625 16.296 17.967 19.638 21.309 22.980 8.000 8

7.625 9.292 10.960 12.628 14.296 15.964 17.631 19.299 20.967 22.635 9.000 9

10 10.000 7.219 8.730 10.241 11.752 13.263 14.774 16.285 17.796 19.307 20.818

22

Bảng PL 4.11: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải skip theo chiều cao nâng tải

Giá trị theo chiều cao nâng, kJ/tấn

TT

30 m 45 m 60 m 75 m 90 m

135 m 150 m 165 m 180 m 200 m 250 m 300 m 350 m 400 m

N.suất, tấn/giờ

105 m

120 m Khi góc dốc đường trục =30o

2.702 3.209 4.408 5.130 5.807 6.736 7.550 8.137 300 500 2.518 3.327 4.131 4.865 5.659 6.647 7.500 8.145 1.000 2.567 3.376 4.032 4.865 5.659 6.708 7.500 8.274 2.000 2.583 3.341 4.188 4.906 6.014 6.344 6.996 8.043 3.000 2.579 3.334 4.191 4.853 5.734 6.417 7.169 8.127 4.000 2.562 3.352 3.999 4.917 5.726 6.431 7.279 8.202 5.000 2.477 3.384 4.142 4.881 5.679 6.426 7.302 8.083 6.000 2.570 3.435 4.163 4.881 5.634 6.553 7.331 8.090

9.897 10.774 11.773 14.744 18.737 21.816 25.270 9.241 8.965 9.708 10.508 11.588 14.861 18.687 22.031 25.405 9.031 10.135 10.720 11.698 14.697 17.712 20.768 24.937 9.884 10.107 11.918 14.927 17.973 20.001 23.943 9.127 9.960 11.869 14.877 18.214 20.324 23.446 9.505 8.985 9.703 10.019 11.789 14.866 18.247 20.990 24.336 9.042 9.692 8.958 9.674 8.942

9.932 11.855 14.851 17.700 9.916

Khi góc dốc đường trục =35o

2.922 4.073 5.123 5.981 7.044 8.228 9.415 10.116 11.272 12.262 12.903 14.043 18.660 23.179 27.674 31.316 300 9.376 10.025 10.827 11.830 15.725 18.883 22.043 27.047 500 2.559 3.306 4.315 5.182 6.357 6.789 7.547 8.282 8.937 10.025 10.688 11.830 15.258 18.883 20.651 24.106 1.000 2.846 3.306 4.315 5.182 6.357 6.789 7.918 7.884 9.084 10.180 10.508 12.259 15.196 18.349 20.900 23.831 2.000 2.571 3.455 4.526 5.216 6.405 7.212 7.987 8.023 9.977 10.641 11.900 15.745 18.315 20.408 23.778 9.245 3.000 2.642 3.475 4.540 5.172 5.876 6.550 7.633 8.133 9.902 10.566 11.982 14.689 18.837 21.011 23.641 9.008 4.000 2.640 3.460 4.713 5.064 5.928 6.712 7.387 8.039 9.283 10.021 10.310 11.824 5.000 2.615 3.470 4.648 5.211 5.818 6.618 7.431 8.225 6.000 2.587 3.443 4.250 5.099 6.250 6.795 7.376

Khi góc dốc đường trục =40o

9.258 10.362 11.225 12.315 15.227 19.736 22.978 26.681 9.352 10.053 10.739 12.628 15.547 18.535 23.158 26.688 9.352 10.053 10.396 12.917 15.446 18.425 21.469 25.110 8.651 10.064 10.602 12.550 15.210 18.922 20.817 25.270 9.183 10.143 11.026 12.705 15.333 18.616 20.682 24.549 9.158 10.160 10.597 12.351 15.764 18.642 9.348 10.048

2.781 3.750 4.479 5.349 6.052 6.830 7.699 8.425 300 500 2.798 3.605 4.406 5.257 5.988 6.747 7.897 8.556 1.000 2.573 3.951 4.536 5.395 6.606 6.772 7.897 8.261 2.000 2.820 3.622 4.561 5.255 6.062 7.015 7.755 8.450 3.000 2.722 3.407 4.524 5.264 5.947 6.983 7.739 8.736 4.000 2.672 3.532 4.456 5.587 6.027 6.787 7.632 8.450 5.000 2.690 3.558 4.468 5.233 6.169 6.908 7.894 8.476 6.000 2.710 3.589 4.630 5.250 6.101

I 1 2 3 4 5 6 7 8 II 1 2 3 4 5 6 7 8 III 1 2 3 4 5 6 7 8

23

Bảng PL 4.12: Giá thành quy chuyển của trục tải skip theo chiều cao nâng tải

Giá trị theo chiều cao nâng, đ/tấn

TT

30 m

45 m

60 m

75 m

90 m

105 m 120 m 135 m 150 m 165 m 180 m 200 m 250 m 300 m 350 m 400 m

N.suất, tấn/giờ

Khi góc dốc đường trục =30o

300 500 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000

15.233 15.809 17.167 17.987 18.754 19.807 20.730 21.396 22.648 23.392 24.386 25.519 28.887 33.415 36.907 40.823 10.157 11.074 11.985 12.819 13.719 14.839 15.806 16.538 17.467 18.309 19.217 20.442 24.153 28.491 32.282 36.109 9.168 10.068 11.257 12.155 13.032 13.891 15.143 15.806 16.915 20.316 23.735 27.199 31.927 6.562 9.758 10.945 12.175 13.033 13.285 15.339 18.751 22.204 24.504 28.975 7.388 4.754 9.346 10.432 11.405 11.995 12.511 14.675 18.086 21.870 24.262 27.803 6.720 4.141 9.166 10.213 11.165 11.915 12.273 14.280 17.769 21.603 24.713 28.508 6.488 3.817 9.010 6.264 3.539 8.921 6.143 3.523

9.895 10.887 11.720 11.992 14.172 17.570 20.800 9.782 10.748 11.578 11.852

8.223 6.574 5.969 5.448 5.427 5.329

8.111 5.613 4.998 4.713 4.568 4.504

9.019 8.493 8.205 8.016 8.038

8.645 7.718 7.405 7.170 6.997

Khi góc dốc đường trục =35o

300 500 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000

15.065 16.205 17.246 18.095 19.148 20.322 21.498 22.192 23.337 24.318 24.953 26.083 30.657 35.135 39.588 43.196 10.203 11.051 12.195 13.177 14.510 15.000 15.859 16.693 17.933 18.670 19.578 20.716 25.132 28.713 32.297 37.970 9.526 10.859 11.349 12.629 12.591 13.785 15.019 15.770 17.065 20.952 25.062 27.067 30.985 6.878 9.088 10.003 10.881 10.923 12.126 13.369 13.740 15.726 19.056 22.631 25.523 28.847 7.740 4.741 9.872 10.439 11.700 12.530 13.282 14.710 19.070 21.984 24.357 28.178 7.880 7.082 4.213 9.289 10.313 11.127 12.140 12.894 14.499 17.569 22.272 24.737 27.720 7.634 6.654 3.906 9.081 10.057 11.257 12.093 12.421 14.137 7.327 6.497 3.695 8.972 7.695 6.390 3.541

8.544 6.958 6.364 6.055 5.695 5.427

7.400 5.743 5.157 4.836 4.665 4.512

8.644 8.523 8.234 8.314

Khi góc dốc đường trục =40o

300 500 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000

15.335 16.422 17.249 18.235 19.032 19.914 20.900 21.722 22.668 23.920 24.898 26.134 29.435 34.548 38.224 42.424 10.481 11.389 12.298 13.262 14.092 14.953 16.257 17.004 17.906 18.700 19.479 21.620 24.930 28.318 33.561 37.563 9.769 11.141 11.329 12.606 13.019 14.255 15.049 15.439 18.297 21.165 24.543 27.995 32.123 6.572 9.779 10.619 11.407 11.635 13.237 13.847 16.055 19.072 23.282 25.430 30.479 7.784 5.023 9.993 11.122 11.630 12.718 13.720 15.623 18.603 22.326 24.668 29.053 9.135 7.186 4.304 9.567 11.297 12.434 12.929 14.917 18.788 22.051 22.051 8.609 7.248 3.943 8.563 6.663 3.781 9.682 10.341 11.330 12.124 6.561 3.681

8.795 6.997 6.347 5.966 5.796 5.858

8.131 5.932 5.081 4.918 4.764 4.678

8.699 7.961 7.746 7.725 7.527

I 1 2 3 4 5 6 7 8 II 1 2 3 4 5 6 7 8 III 1 2 3 4 5 6 7 8

24

Bảng PL 4.13: Tiêu hao năng lượng đơn vị của trục tải nâng ô tô theo chiều cao nâng tải

TT

Năng suất, tấn/giờ

30 m

45 m

60 m

75 m

Tiêu hao năng lượng đơn vị theo chiều cao nâng, kJ/tấn 200 m

150 m

90 m

105 m

120 m

250 m

300 m

350 m

400 m

135 m Khi góc dốc đường trục =30o

10.576 11.202 15.265 18.694 22.482 28.696 32.461 10.394 11.058 15.671 19.291 23.126 27.701 32.736 11.076 11.510 16.260 19.051 25.024 29.510 34.156 10.808 11.810 15.907 20.421 24.374 31.159 10.595 11.844 15.869 20.862 25.497 29.834 10.750 11.832 16.172 20.108 10.761 11.744

300 500 1.000 2.000 2.200 2.500 3.000 3.200

3.398 3.394 3.539 3.407 3.428 3.359 3.451 3.463

4.365 4.444 4.517 4.600 4.571 4.500 4.452 4.583

5.557 5.475 5.437 5.445 5.675 5.543 5.533 5.606

6.551 6.405 6.405 6.567 6.683 6.601 6.699 6.653

8.490 8.463 8.221 8.741 8.513 8.711 8.726

9.470 9.442 9.190 9.787 9.744 9.653 9.756

7.477 7.531 7.423 7.667 7.746 7.733 7.665 Khi góc dốc đường trục =35o

10.545 11.981 15.926 19.084 22.639 26.942 35.761 10.935 12.098 15.445 19.971 23.946 27.919 35.322 11.259 12.231 15.526 19.316 25.745 30.166 11.118 12.376 16.232 20.307 26.234 30.776

9.639 9.960 9.763 9.920 10.046 11.102 12.384 16.843 20.917 24.968 10.276 11.416 12.316 16.105

300 500 1.000 2.000 2.200 2.500 3.000 3.200

3.410 3.181 3.532 3.536 3.593 3.624 3.572 3.577

4.390 4.639 4.510 4.800 5.058 4.821 4.706 4.742

5.444 5.669 6.172 5.845 5.733 5.814 5.808 5.733

6.400 6.676 6.818 6.784 7.220 6.874 6.806

8.256 8.944 8.751 8.914 8.790 9.117

7.287 7.610 7.862 7.872 7.921 7.863 7.883 Khi góc dốc đường trục =40o

300 500 1.000 2.000 2.200 2.500 3.000 3.200

3.625 3.927 3.494 3.747 3.739 3.779 3.807 3.661

4.859 4.859 4.859 4.948 4.986 4.928 4.924

5.913 5.883 6.076 5.965 6.048 6.079 6.009

6.981 7.100 6.700 7.109 7.181 7.311

8.037 8.183 7.983 8.182 8.330 8.323

9.038 9.549 9.006 9.085 9.184 9.498

9.998 11.105 12.003 16.361 20.014 25.682 29.897 34.439 10.312 11.268 12.311 15.830 19.869 24.590 28.942 35.471 9.990 10.941 12.429 15.578 19.869 23.667 28.588 10.355 11.591 12.576 16.574 21.465 25.749 30.505 10.236 11.258 13.098 16.770 20.651 10.410 11.515 12.599

I 1 2 3 4 5 6 7 8 II 1 2 3 4 5 6 7 8 III 1 2 3 4 5 6 7 8

25

Bảng PL 4.14: Giá thành quy chuyển của trục tải nâng ô tô theo chiều cao nâng tải

TT

N.suất, tấn/giờ

30 m

45 m

60 m

75 m

90 m

200 m

250 m

300 m

350 m

400 m

Giá trị theo chiều cao nâng, đ/tấn 150 m

105 m

135 m

120 m Khi góc dốc đường trục =30o

300 500 1.000 2.000 2.200 2.500 3.000 3.200

17.608 19.156 21.064 22.654 24.136 25.758 27.326 29.096 30.098 36.601 42.088 48.152 12.734 14.415 16.064 17.553 19.356 20.846 22.413 23.937 25.000 32.383 38.176 44.315 12.823 14.692 16.656 18.723 20.343 22.312 26.141 27.023 36.667 42.334 54.462 9.315 11.165 12.882 15.160 17.392 19.575 21.698 23.772 25.805 34.124 43.289 51.316 7.279 10.941 13.183 15.229 17.388 18.945 21.444 23.172 25.709 33.881 44.019 53.431 7.146 10.597 12.716 14.863 17.161 19.148 21.061 23.287 25.486 34.297 42.290 6.836 10.257 12.451 14.819 16.781 18.936 21.027 23.067 25.063 6.740 10.447 12.524 14.650 6.683

58.097 51.637 63.571 65.093 62.237

64.123 59.695 73.005

Khi góc dốc đường trục =35o

300 500 1.000 2.000 2.200 2.500 3.000 3.200

17.627 19.196 20.882 22.413 23.832 25.383 27.597 29.047 31.345 37.659 42.714 48.404 13.762 16.722 18.813 20.858 22.754 25.463 27.525 29.506 31.868 38.662 47.853 55.925 10.823 12.809 16.183 17.495 19.614 21.419 23.475 26.513 28.486 35.176 42.871 55.926 11.573 13.694 15.600 17.809 19.926 21.969 24.400 26.954 34.783 43.059 55.092 9.006 11.116 13.301 15.452 17.326 19.507 22.058 24.201 26.806 35.265 44.132 52.358 8.955 10.915 13.265 15.063 17.062 19.972 21.915 24.207 26.469 33.669 8.819 10.772 13.010 14.747 16.916 8.469 10.513 12.782 8.166

55.290 63.990 64.902 64.316

69.404 79.024

Khi góc dốc đường trục =40o

300 500 1.000 2.000 2.200 2.500 3.000 3.200

19.530 22.036 24.177 26.344 28.488 30.522 32.470 34.718 36.541 45.391 52.808 64.317 15.275 17.169 19.247 21.719 23.918 26.691 28.241 30.181 32.300 39.444 47.646 57.231 10.745 13.518 15.988 17.254 19.860 21.938 23.935 25.867 28.889 35.281 43.995 51.706 11.872 13.937 16.260 18.439 20.273 22.851 25.361 27.360 35.479 45.410 54.108 9.434 11.568 13.507 16.241 18.574 20.070 22.443 24.518 27.683 35.710 43.590 9.252 11.466 13.419 16.137 18.360 19.882 22.156 24.381 26.565 9.134 8.948 11.215 13.258 8.575

72.876 66.069 61.699 63.766

82.097 79.325

I 1 2 3 4 5 6 7 8 II 1 2 3 4 5 6 7 8 III 1 2 3 4 5 6 7 8

26

Bảng PL 4.15: Tiêu hao năng lượng đơn vị của các công nghệ vận tải nâng

27

Bảng PL 4.16: Giá thành đơn vị của các công nghệ vận tải nâng