Tài liệu đồ án cơ sở thiết kế mở lộ thiên

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên MỤC LỤC STT DANH MỤC TRANG 1 MỞ ĐẦU 2 4 Chương I. Xác định biên giới của mổ lộ thiên 4 5 Chương II. Thiết kế mở vỉa 10 6 Chương III. Hệ thống khai thác và đồng bộ thiết bị trên mỏ 21 7 Chương IV. Sản lượng mỏ lộ thiên 31 8 9 10 Chương V. Tính toán các khâu sản xuất chính trong dây chuyền công nghệ trên mỏ lộ thiên Chương VI. Các vấn đề về ổn định, cung cấp điện – nước, thoát nước, an toàn và môi trường trên mỏ lộ thiên KẾT LUẬN Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam 43 68 72 Trang 1 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên MỞ ĐẦU Hiện nay nghành công nghiệp khai thác khoáng sản ở nước ta đang được phát triển và nâng cấp có tính quy mô hơn và lợi ích kinh tế hơn. Khai thác than là nghành công nghiệp chủ đạo trong công cuộc khai thác khoáng sản ở nước ta hiện nay. Khoáng sản than đang được khai thác trên cả hai phương án là khai thác lộ thiên và khai thác hầm lò. Đối với những mỏ có vỉa nằm sâu trong lòng đất, chiều dày lớp đất đá phủ lớn so với chiều dày vỉa quặng thì áp dụng phương pháp khai thác hầm lò mới đem lại lợi ích kinh tế. Còn những mỏ có vỉa dốc thoải hay nằm ngang, chiều dày lớp đất đá phủ không lớn, hoặc vỉa có chiều dày lớn thì áp dụng phương pháp khai thác lộ thiên là đem lại hiệu quả kinh tế nhất. Tuy nhiên khoáng sản than khai thác ngày càng mai một, để tận thu tối đa khoáng sản tránh lãng phí trong khi khai thác cần tính toán công nghệ khai thác, hệ thống khai thác và cơ sở tính toán thiết kế khai thác mỏ phù hợp, có cơ sở khoa học. Trong chương trình môn học Cơ sở thiết kế mỏ lộ thiên được đào tạo tại Trường Đại học Mỏ địa chất do Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam giảng dậy. Nhóm sinh viên chúng em đã được thầy truyền đạt, phân tích, giảng dậy hướng dẫn thiết kế mỏ lộ thiên. Để có một tổng thể kiến thức chuyên môn tốt nhất, sát thực tế nhất cho sinh viên, chúng em đã được thầy giao cho một đề tài về thiết kế khai thác vỉa than bằng phương pháp lộ thiên. Nội dung đề tài nhƣ sau: I. Điều kiện tự nhiên: - Cho vỉa than quy cách, có chiều dày và góc cắm không thay đổi, chiều dài theo phương L = 1000m; - Chiều dày nằm ngang của vỉa M = 25m; - Góc cắm của vỉa γ = 300; - Chiều dày lớp đất đá phủ h0= 15m; - Góc ổn định trong đất đá mỏ là γôđ = 300; - Đất đá có độ cứng trung bình fd= 9-10, than có độcứng ft= 3-4; II. Điều kiện kinh tế kỹ thuật: - Chi phí khai thác 1 tấn than không kể chi phí bóc đất đá, a= 60.000đ; - Chi phí bóc 1 m3 đất đá, d = 50.000đ; - Giá bán 1 tấn than thương phẩm C0= 800.000đ; - Giá thành vận tải than nguyên khai về nhà máy sàng tuyển Cv=100.000đ; - Giá thành tuyển 1 tấn than nguyên khai thành than thương phẩm Ct=150.000đ; - Khoảng cách trung bình vận chuyển đất đá là 2500m, than là 1500m. Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 2 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên - Mỏ sử dụng máy khoan CБШ-250MH để khoan lỗ mìn; xúc đất đá bằng máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A; xúc than bằng MXTLGN PC750; vận tải đất đá và than bằng ô tô БeлAЗ-7522. III. Nội dung yêu cầu thiết kế: Phần thuyết minh: - Xác định biên giới mỏ theo nguyên tắc Kgh ≥ Kbg; - Thiết kế mở vỉa cho khoáng sàng; - Thiết kế HTKT mỏ; - Xác định sản lượng mỏ; - Tính toán sơ lượng thiết bị sử dụng trong mỏ. Phần bản vẽ: - Bình đồ và mặt cắt của mỏ (có thể hiện vỉa than và biên gới mỏ); - Bình đồ kết thúc xây dựng cơ bản mỏ; - Bình đồ kết thúc khai thác mỏ. Tham gia thực hiện Đồ án gồm các sinh viên: 3. Hoàng Văn Dũng – Nhóm trưởng; 2. Đinh Quang Cảnh; 3. Nguyễn Tiến Đức; 4. Hoàng Ngọc Điệp; 5. Trần Ngọc Hưng. Bằng tất cả cố gắng bản thân và các thành viên trong nhóm đã đem hết sức mình để hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên do thời gian có hạn, kinh nghiệm cho công tác thiết kế chưa có. Do vậy bản đồ án chưa mang lại kết quả tuyệt đối. Kính mong đợc sự tận tình hướng dẫn của các thầy cô và đồng nghiệp tham gia đóng góp để bản đồ án hoàn thành tốt hơn nữa. Em xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của Giảng viên PGS.TS. Bùi Xuân Nam đã giúp em hoàn thành đồ án này. Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 3 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên CHƢƠNG I XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI CỦA MỎ LỘ THIÊN Biên giới mỏ lộ thiên được quy định bởi bờ mỏ và chiều sâu khai thác với các vỉa có khoáng sản nằm sâu trong lòng đất. Việc xác định mỏ lộ thiên sẽ đem lại hiệu quả cho mỏ lộ thiên trong quá trình khai thác đảm bảo tân thu đến mức tối đa trữ lượng khoáng sản trong lòng đất và sử dụng có hiệu quả vốn đầu tư ban đầu. Nội dung của chương này gồm việc xác định độ sâu khai thác, biên giới phía trên mặt đất và biên giới đáy mỏ. Trình bày cách tính toán trữ lượng và khối lượng đất đá bóc trong biên giới và trữ lượng khoáng sản có ích trong biên giới mỏ. I. LỰA CHỌN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ: γv , t Lựa chọn thông số góc nghiêng bờ dừng phía vách và góc nghiêng bờ dừng phía trụ (v, t) cũng là vấn đề quyết định quan trong đến hiệu quả của mỏ lộ thiên. Việc xác định các thông số v , t dựa trên cơ sở của các tính chất cơ lý của đất đá, cấu tạo địa chất và địa chất thuỷ văn. Khi ta chọn góc t và v nhỏ thì hệ số bóc của mỏ lộ thiên tăng lên, khi chọn lớn quá thì bờ mỏ kém ổn định dẫn đến trượt lở bờ. Trong đồ án có dốc ổn định của đất đá là có ôđ = 300 và góc cắm của vỉa quặng  = 400, vỉa than và đất đá nằm hơi thoải nên ta chọn t = 400 và v =300 sẽ thoả mãn về mặt kinh tế - kỹ thuật nhất. Hình 1. Mặt cắt và các thông số của vỉa Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 4 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên II. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ BÓC GIỚI HẠN CỦA MỎ (Kgh) Hệ số bóc giới hạn của mỏ lộ thiên (hay còn gọi là hệ số bóc kinh tế hợp lý) là khối lượng đất đá phải bóc lớn nhất để thu hồi một đơn vị khối lượng quặng với giá thành bằng với giá thành cho phép. C a Kgh = o b Trong đó: Cp - Giá thành khai thác cho phép Cp = 800 000đ/tấn a - Chi phí khai thác 1 tấn than không kể chi phí bóc đá; a = 60 000đ/tấn b- Chi phí bóc 1m3 đất đá b=50 000đ/m3 Thay số vào ta được: 800000  60000  14,8m3/tấn Kgh = 50000 Theo nghiên cứu địa chất than có khối lượng thể tích: t = 1,4 tấn/m3. Kgh = 14,8 x 1,4 = 20,7 m3/m3. III. CHỌN NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI MỎ Để xác định biên giới của mỏ lộ thiên có 5 nguyên tắc xác định: 1) Kgh ≥ Kbg 2) Kgh ≥ Ktb 3) Kgh ≥ Kt 4) Kgh ≥ Ksx + K0 5) Ktb ≤ Kgh≥ Kbg Đối những vỉa có góc cắm ổn định  = 400 và có chiều dày lớp đất phủ không lớn h0=15m và bề mặt bằng phẳng. Như vậy vỉa này là vỉa đơn giản nên ta chọn nguyên tắc Kgh ≥ Kbg để xác định biên giới của mỏ. IV. XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU KHAI THÁC CUỐI CÙNG Hc THEO NGUYÊN TẮC Kgh ≥ Kbg Đất đá mỏ có độ cứng f = 9 -10 nên để xúc bốc được ta phải làm tơi sơ bộ bằng khoan nổ mìn. Mỏ sử dụng máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A để xúc đất đá sau khi nổ mìn, theo thông số của máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A thì chiều cao xúc lớn nhất Hxmax= 10,0m. Theo điều kiện an toàn cho thiết bị xúc bốc thì chiều cao tầng được tính như sau: h ≤ 1,5Hmax = 1,5.10,0 = 15m. Như chiều cao tầng đã tính toán thì lựa chọn chiều cao tầng h=15m là hợp lý và an toàn cho thiết bị xúc bốc. Kẻ những đường thẳng song song nằm ngang với khoảng cách bằng với chiều cao tầng vừa tính thì H =15 m. Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 5 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên Từ giao điểm của đường song song nằm ngang với vách và trụ vỉa kẻ các đường xiên góc biểu thị bờ dừng của vỉa cho tới khi gặp mặt đất với t = 400 và v =300. Hình 2. Mặt cắt dọc của phương pháp lựa chọn biên giới mỏ Bằng cách đo trực tiếp trên hình (bằng phần mềm AutoCAD) các diện tích biểu thị ∆Vki và ∆Qki ta có: Bảng tính hệ số bóc biên giới mỏ Bảng số 1 Khối lƣợng đất đá Khối lƣợng than thu Hệ số STT Độ sâu khai 3 bóc ∆Vki (m ) đƣợc ∆Qki (m3) Kbgi thác, m 1 -15 1 262 300 0 0,0 2 -30 1 336 800 583 000 2,3 3 -45 1 994 700 583 000 3,4 4 -60 2 652 500 583 000 4,5 5 -75 3 310 400 583 000 5,7 6 -90 3 968 200 583 000 6,8 7 -105 4 698 400 583 000 8,1 8 -120 5 201 400 583 000 8,9 9 -135 5 941 800 583 000 10,2 10 -150 6 599 600 583 000 11,3 11 -165 7 257 500 583 000 12,4 12 -180 7 915 400 583 000 13,6 13 -195 8 573 200 583 000 14,7 14 -210 9 231 000 583 000 15,8 15 -225 9 888 900 583 000 17,0 16 -240 10 546 800 583 000 18,1 17 -255 11 204 600 583 000 19,2 18 -270 11 862 500 583 000 20,3 Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 6 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên VKi : Hệ số bóc đất đá biên giới. Q Ki Ta thấy tại độ sâu -270m có Kbg ≈ Kgh. Ta có đồ thị quan hệ giữa hệ số bóc đất đá và chiều sâu khai thác: Kbgi = Hình 3. Đồ thị quan hệ giữa hệ số bóc đất đá và chiều sâu khai thác Trên đồ thị Hc là hoành độ giao điểm của 2 đường Kgh = 20,7 và Kbg=f(H). Dựa vào đồ thị ta xác định được Hc = 270m. V. XÁC ĐỊNH BIÊN GIỚI TRÊN MẶT ĐẤT Tại độ sâu khai thác cuối cùng Hc ta kẻ một đường thẳng song song nằm ngang. Từ giao điểm của đường thẳng này với vách và trụ vỉa ta kẻ hai đường xiên góc biểu thị bờ dừng của mỏ. Khi hai đường xiên này gặp mặt đất ta xác định được biên giới mỏ phía trên mặt đất. Dựa vào mặt cắt vỉa và mặt cắt khi xác định chiều sâu khai thác cuối cùng ta có thể xác định được được biên giới mỏ phía trên mặt đất A - B= 851,6m (đo trực tiếp bằng phần mềm Autocad). Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 7 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên Hình 4. Mặt cắt xác định biên giới mỏ trên mặt đất Với tỷ lệ 1:1 xác định chương trình Autocad ta có thể xác định được khoảng cách từ đầu vỉa phía vách tới bờ mỏ phía vách II-B = 794,8m, và xác định khoảng cách từ đầu vỉa phía trụ tới đầu bờ mỏ phía trụ I-A = 17,8m. Từ diện tích ranh giới trên mặt ta có bình đồ kết thúc khai thác : Hình 5. Bình đồ ranh giới kết thúc khai thác Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 8 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên VI.6 TÍNH TRỮ LƢỢNG TRONG BIÊN GIỚI MỎ 1. Trữ lƣợng quặng trong biên giới mỏ Từ bảng tính hệ số bóc biên giới (bảng số 1) ta có thể xác định được trữ lượng than trong biên giới mỏ. Q =Qki Trong đó: Q ki - Tổng trữ lượng than trong các tầng khai thác, Qki=9911000m3. Vậy : Q = 9 911 000 (m3). 2. Khối lƣợng đất đá bóc Khối lượng trong biên giới của mỏ :(Bỏ qua khối lượng hai đầu mỏ). Từ bảng tính hệ số bóc biên giới (bảng số 1) ta có thể xác định được khối lượng đất đá phải bóc trong biên giới mỏ. V =Vki, (m3). Trong đó: Vki - Tổng khối lượng đất đá phải bóc, Vki=113446 000m3. Vậy : V = 113 446 000m3. Để công tác thiết kế mỏ đạt được hiệu quả cao khi đưa mỏ vào hoạt động. Để các thông số trong bản thiết kế phù hợp với các thông số của các thiết bị làm việc trên mỏ. Do đó ta chọn một số thiết bị đồng bộ để đưa vào hoạt động trên mỏ như: Máy khoan, loại thuốc nổ , máy xúc, máy ủi ,ôtô kèm theo các thông số làm việc của chúng. Thông số của các loại máy được đề cập ở trong phần riêng. Chế độ làm việc trong năm là 300 ngày, mỗi ngày làm việc 3 ca và mỗi ca làm việc 8 giờ. Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 9 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên CHƢƠNG II THIẾT KẾ MỞ VỈA Mở vỉa khoáng sàng là tạo nên hệ thống đường vận tải, đường liên lạc từ mặt đất trong và ngoài biên giới của mỏ đến các tầng công tác ở trong mỏ để bóc đi khối lượng đất đá ban đầu và tạo nên các tầng công tác đầu tiên trong mỏ. Sao cho khi đưa mỏ vào sản xuất các thiết bị khai thác vận tải hoạt động được bình thường và đạt được một tỷ lệ xác định sản lượng thiết kế của mỏ. Tiêu chuẩn để đánh giá một phương án mở vỉa hợp lý là khối lượng và thời gian xây dựng mỏ nhỏ, cung độ vận tải của đất đá ra bãi thải và quặng về kho chứa , bến cảng hay nhà máy gia công chế biến , trong qua trình tồn tại của mỏ các công trình mở vỉa ít bị di chuyển , thu hồi tối đa tài nguyên trong lòng đất , tận thu được các cơ sở hạ tầng vốn có trong khu vực(điện ,nước, giao thông…), kết hợp hài hoà các công trình trong mặt bằng công nghiệp, ít ảnh hưởng đến các công trình công nghiệp, nông nghiệp trong vùng lân cận, ít gây tác động ảnh hưởng đến môi trường. I. VỊ TRÍ BÃI THẢI VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẶT ĐẤT Do vỉa dốc nghiêng không bố trí được bãi thải trong nên phải sử dụng bãi thải ngoài. Vị trí bãi thải phải được bố trí ở khu đất có khả năng chứa hết lượng đất bóc trong suốt quá trình hoạt động mỏ, không có tác động xấu đến công tác mỏ, khoảng cách vận chuyển đất bóc từ khai trường đến vị trí bãi thải phải nhỏ nhất. Như vậy vị trí bãi thải phải được bố trí gần tuyến đường ra vào mỏ, và nằm cuối chiều gió thổi vào khu mỏ, nếu có sườn núi thì bố trí ở sườn núi để tăng khả năng dung lượng chứa đất đá. Ngoài bãi thải trên mặt mỏ còn gồm các công trình như: Xưởng nghiền đập phân loại, xưởng tuyển khoáng, kho chứa quặng hoặc các bunke trung chuyển, các ga bốc dỡ đất đá và quặng, các phân xưởng sửa chữa cơ khí, văn phòng hành chính, các công trình phúc lợi công cộng, kho vật liệu, kho thuốc nổ và vật liệu nổ, Các công trình này nằm ngoài vùng gây chấn động của nổ mìn, các công trình này càng bố trí càng gần mỏ càng tốt, bố trí ở nơi san mặt bằng là ít nhất, hướng có tải hướng từ trên đi xuống. Ngoài ra việc bố trí công trình trên mặt còn phụ thuộc vào kích thước, nhiệm vụ và tính chất của từng loại công trình. Như nhà sàng tuyển thường bố trí mức thấp hơn so với tầng khai thác . II. VỊ TRÍ VÀ HÌNH THỨC HÀO MỞ VỈA Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất khoáng sản dựa vào ưu nhược điểm của phương pháp mở vỉa ta mở vỉa bằng hào hỗn hợp, công trình mỏ phát Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 10 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên triển từ trái sang phải. Hào chuẩn bị là hào hoàn chỉnh bám vách vỉa. Hào cơ bản là hào di động bán hoàn chỉnh trên các tầng khai thác. III. CÁC TUYẾN ĐƢỜNG HÀO TRONG MỎ 1. Tuyến đƣờng hào cố định Đường hào đi từ mặt bằng sân công nghiệp lên khai trường. Nó được dùng vận chuyển than từ mỏ ra, đưa đón công nhân lên công trường. Khi khai thác xuống sâu, những tuyến đường hào bán cố định sẽ được di chuyển dần vào trụ vỉa và được đào đến khi các tuyến hào này có góc nghiêng bờ dừng đạt 30o thì dừng và trở thành cố định. Tùy theo mức độ suống sâu mà các hào cố định này dùng làm đai vận chuyển hoặc đai dọn sạch hoặc đai bảo vệ cho các đai này phải đảm bảo an toàn trong khai thác mỏ và đảm bảo yêu cầu vận tải than đất từ dưới moong lên mặt bằng mỏ. 2. Tuyến đƣờng hào trong tạm thời Là tuyến đường hào dùng cho công tác vận tải than và đất đá từ dưới moong khai thác lên mặt bằng, được phân bố theo từng giai đoạn sản xuất sao cho phù hợp với yêu cầu khai thác của từng giai đoạn khối lượng đất bóc cho các tuyến hào này được tính vào khối lượng đất bóc sản xuất do vậy không ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất. IV. VỊ TRÍ VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA TUYẾN ĐƢỜNG HÀO CƠ BẢN 1. Vị trí của tuyến đƣờng hào cơ bản Do góc dốc của vỉa bằng góc nghiêng bờ dừng phía trụ, hướng vận tải của khoáng sản có ích và đất đá từ các tầng về phía đầu mỏ, hào cơ bản được xuất phát từ đầu mỏ xuống các tầng và được bố trí một phần bên ngoài biên giới mỏ dưới dạng hào ngoài ở tầng đầu tiên, kết hợp với hào trong. Toàn bộ tuyến đường hào được bố trí trên bờ dừng phía trụ. Trình tự khai thác được tiến hành bắt đầu từ đáy hào chuẩn bị bám trụ vỉa và phát triển từ trụ sang vách kết hợp với khai thác khoáng sản có ích. Hào cơ bản được hình thành trên bờ dừng phía trụ ngay sau khi khai thác hết lượng khoáng sản trên phạm vi một tầng. 2. Tính toán các thông số của tuyến đƣờng cơ bản a. Độ dốc dọc của tuyến đƣờng Do mỏ khai thác xuống sâu xuống tới -270m nên các phương tiện vận chuyển có tải lên dốc, căn cứ quy phạm thiết kế đường ô tô quy định độ dốc lớn nhất và căn cứ vào độ vượt dốc của phương tiện vận tải là ôtô БeлAЗ-7522 có độ dốc khống chế là i0 =(60 - 80)‰. Vì trong điều kiện thời tiết và khí hậu không thuận lợi như đường trơn hay do đất đá rơi vãi làm cản trở ô tô khi có tải lên dốc nên ta chọn độ dốc khống chế của tuyến đường io = 70‰. Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 11 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên b. Bán kính quay chỗ đoạn cong Bán kính cong nhỏ nhất của đường V2 RMIN = ,m 127(   in ) Trong đó : V - Vận tốc xe chạy trên đoạn đường vòng; V = 20 km/h µ- Hệ số lực ngang; µ ≤0,1, chọn µ = 0,1. in - Độ dốc ngang của đoạn đường cong; 40‰ 20 2  22 ,5m  RMIN = 127 (0,1  0,04 ) Khi ôtô chạy qua đường cong phía ngoài phải được nâng lên và mở rộng phần xe chạy. Trên đoạn đường vừa dốc vừa cong, thì độ dốc lớn nhất của đường xe chạy được xác định trong giáo trình vận tải mỏ . it  i0 2  i2n ,( ‰). Trong đó : i0 - Độ dốc chỗ đường vòng i0 = 45‰. in - Độ dốc ngang của đường in = 40‰. Vậy : in  0,042  0,0452  0,06 it = 60 ‰ Phần mở rộng cho đoạn cong là : C = 2(RMIN - 2 RMIN  L2 ) ( m ) Trong đó : L - Chiều dài xe ; L = 7,25 m RMIN - Bán kính vòng nhỏ nhất ; RMIN = 22,5m  C = 2(22,5 - 22,52  7,252 )  2,4m Vậy bề rộng mặt đường chỗ cong là: 22,5 + 2,4 = 24,9 ,m. c. Kết cấu nơi tiếp giáp của tuyến hào với đƣờng ô tô Nơi tiếp giáp của hào với đường ô tô nằm trên bờ công tác, ta thiết kế khu vực đệm ngang có chiều dài bằng tổng bán kính vòng của đường ô tô và chiều rộng của tầng công tác, độ dốc trên đoạn đường cong được xác định theo công thức : ic = i0 - 6 + 0,1R ,%; Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 12 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên Trong đó : io - Độ dốc dọc của đường, i0 = 7%; R - Bán kính vòng, R = 22,5 ,m; ic = 7 - 6 + (0,1×22,5) = 3,25%; d. Chiều dài của tuyến đƣờng. Để lấy được khoáng sản ta phải tiến hành mở đường vận tải từ trên mặt đất xuống vị trí khai thác . Chiều dài của tuyến đường được quy định bởi độ cao điểm đầu và điểm cuối của tuyến đường và độ dốc khống chế của tuyến đường Chiều dài lý thuyết của tuyến đường. H  Hk H0  Hk Llt  0  ,m tgI i0 Trong đó: H0 - Độ cao điểm đầu của tuyến , H0 = 0 m; Hk - Độ cao điểm cuối của tuyến , Hk = -270m; I - Góc nghiêng của tuyến đường, độ i0 - Độ dốc khống chế của tuyến đường, i0 =70‰ 0  (270 ) Vậy: Llt = = 3858, m. 0,07 Trong thực tế chiều dài của tuyến đường cũng lớn hơn chiều dài lý thuyết do có sự kéo dài đường bởi các đoạn dốc giảm tại những đoạn đường cong và những chỗ tiếp giáp tuyến đường hào và tầng công tác . + Chiều dài thực tế của tuyến đường. Ltt = kd .Llt ,m Trong đó: kd - Hệ số kéo dài tuyến đường. Khi hào trong tiếp giáp với các đoạn nằm ngang kd = 1,4÷1,6, chọn kd = 1,5. Vậy Ltt =1,5 × 3858 = 5787, m. Như vậy Ltt ≥ L = 1000, m. L: Chiều dài theo phương của vỉa  tuyến đường hào phức tạp. e. Số lần đổi hƣớng của tuyến đƣờng Ltt 5787  n= = 5,787 L p 1000 Vậy tuyến đường hào được đổi hướng 6 lần theo đường phương của vỉa. Vị trí đổi hướng được bố trí trên mặt nền là nửa đào và nửa đắp được thể hiện như sau. Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 13 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên Góc nghiêng của thành hào: Góc nghiêng thành hào được chọn phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá xung quanh . Do độ cứng đất đá  = 9  10 độ nứt nẻ trung bình, ta chọn góc nghiêng thành hào  = 700 . Tính khối lượng hào đổi hướng: Do mặt đường của đai vận tải nhỏ hơn bán kính quay của thiết bị vận tải. Nên vị trí đổi hướng được bố trí trên mặt nền là nửa đào và nửa đắp. Khối lượng nửa đào và nửa đắp tính gần đúng theo công thức: 2 3 + Phần nửa đào: V1 =  .R .K b . , m3 3 2 3 + Phần nửa đắp: V2 = ..R .K n . , m3 3 Trong đó : = sin  . sin  sin  . sin  , = sin     sin      - Góc nghiêng bờ trụ,  = 400  - Góc nghiêng thành hào, ta lấy  =700  - Góc nghiêng mép tầng phần đắp,  = 450  - Hệ số kể đến phần cuối của nửa đào nửa đắp,  = 1,18 Kb, Kn - Hệ số kể đến góc tâm bao bởi phần nửa đào, nửa đắp. Trong trường hợp này Kb =Kn = 0,43; R : Bán kính chỗ lượn vòng, R = 22,5m; sin 70 0. sin 40 0  1,2 = sin 70 0  40 0   sin 45 0. sin 40 0  5,23 = sin 45 0  40 0  Vậy:  2 3 3 V1 = .1,2.22,5 .0,43.1,18  4624m 3 V2 = 2 .5,23.22,53.0,43.1,18  20151m3 3 Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 14 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên f. Chiều rộng đáy hào cơ bản Hình 6. Kích thước của đáy hào cơ bản Z K α α y a x a y Để giảm khối lượng xây dựng ta chọn loại đường 2 chiều: B1 =Z +T +K Trong đó : Z - Chiều rộng đai trượt lở tự nhiên, lấy Z =3, m; T - Chiều rộng làn xe chạy, m; T = 2( a +y) + x, m a - Chiều rộng của ôtô, với ôtô БeлA3-7522 thì a =3,48 m; y - Kích thước phần lề đường, m; x - Khoảng cách an toàn giữa hai làn xe, m; Theo Zamkhaev đề nghị dùng các trị số x, y như sau: Do 2 xe chạy ngược chiều nên x = y = 0,5 + 0,005.V V - Tốc độ xe chạy, trên mỏ lấy V = 20km/h Vậy x = y = 0,5 + 0,005 × 20 = 0,6 m, lựa chọn x=y=1,0m để đảm bảo an toàn; K - Chiều rộng rãnh thoát nước, K = 0,5m Vậy B1 = 3 + 2(3,48 +1,0) + 1,0 + 0,5 = 13,46 m Vậy để phương tiện hoạt động được an toàn trong mọi điều kiện thời tiết ta chọn B1 = 15 m. g. Năng lực thông xe của tuyến đƣờng hào Năng lực thông qua của tuyến đường hào được xác định theo công thức: N= 1000V d , xe/giờ Trong đó: V - Là vận tốc xe chạy trong mỏ, V = 20km/h; d - Là khoảng cách tối thiểu giữa 2 xe; d = x =1m; Vậy N= Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam 1000 .20 = 20000, xe/giờ; 1,0 Trang 15 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên Thực tế chỉ có sấp xỉ khoảng 100 xe/h, mhư vậy khả năng thông qua của tuyến hào chính là đảm bảo. V. LOẠI HÀO VÀ HÌNH DÁNG LOẠI HÀO 1. Hào ngoài Hào ngoài được đào từ ngoài biên giới của mỏ vào với độ dốc khống chế i0 =80‰. Khi ta sử dụng hào ngoài thì tuyến đường hào là cố định, công tác đào hào và công tác xây dựng cơ bản (đào hào dốc, hào mở vỉa) trong mỏ là độc lập nhau rút ngắn thời gian xây dựng mỏ, phân chia các luồng hàng ngay từ thời kỳ đầu sản xuất. Khi hào ngoài đào xuống sâu thì khối lượng công tác đào hào rất lớn . Do đó hào ngoài ta chỉ đào đến tầng thứ nhất sau đó sử dụng hào trong. Chiều dài tuyến hào ngoài: L = kđ. H i0 ,m Trong đó: H - Độ chênh cao của tuyến hào ngoài, H =15m i0 - Độ dốc khống chế của hào, i0 = 80‰ kđ - Hệ số kéo dài tuyến đường, hào ngoài kđ =1,1 15 Vậy: L = 1,1. = 206,25 ,m. 0,08 Chiều rộng của tuyến hào ngoài: Hình 7. Hình dáng của tuyến hào ngoài H ° 70  I 70 ° H0 HC bo B2 = 2(a + y + K ) + x, m Trong đó: a - Chiều rộng của của ôtô , A = 3,48m y - Chiều rộng phần lề đường, a = 1,0m; K - Chiều rộng rãnh thoát nước, k =0,5m; x - Khoảng cách giữa 2 xe, m = 1,0m; Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 16 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên Vậy B2 =2(3,48 +1,0 + 0,5) + 2 = 11,9m. Vậy để phương tiện hoạt động được an toàn trong mọi điều kiện thời tiết và đảm bảo hạn chế xây dựng tuyến đường hào ta chọn B2 = 13m. 2. Hào dốc Hào dốc tạo ra tuyến đường cho máy xúc và ô tô xuống để tiến hành đào hào chuẩn bị cho tầng dưới. Chiều dài đoạn hào dốc: Ld = h io , m. Trong đó: h - Độ chênh cao giữa hai đầu hào, h =15 m i0 - Độ dốc khống chế của tuyến hào dốc, i0 =80‰ Vậy: Ld = 15 = 187,5 m. 0,08 Chiều rộng của tuyến hào dốc được lựa chọn bằng chiều rộng của hào chuẩn bị(tính ở dưới). 3. Hào chuẩn bị Hào chuẩn bị được đào bám vách vỉa, là nơi trực tiếp lấy khoáng sản. Cũng là tuyến công tác đầu tiên của một tầng. Độ dốc khống chế của hào chuẩn bị: Hào chuẩn bị thường được đào với độ dốc 3 5‰ giúp cho hào thoát nước. Chiều dài của hào chuẩn bị: Được đào dọc theo phương của vỉa từ đầu vỉa đến cuối vỉa. Lcb =L =1000m. Chiều rộng của hào chuẩn bị: Hình 7. Sơ đồ đáy hào chuẩn bị S¬ ®å ®¸y hµo chuÈn bÞ Hào chuẩn bị là nơi máy xúc trực tiếp xúc bốc nên chiều rộng của hào cũng phải đảm bảo phù hợp với các thông số của máy xúc. Nghĩa là: b  2Rxmax Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 17 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên Trong đó : b - Chiều rộng của đáy hào chuẩn bị, m Rxmax - Bán kính xúc lớn nhất trên mức đặt máy, với máy xúc ЭКГ-5A thì Rxmax =14,4m. Vậy: b  2×14,4 = 28,8m. Trên hào bố trí sơ đồ trao đổi giữa máy xúc và ôtô theo sơ đồ quay đảo chiều. Vì sơ đồ quay đảo chiều cho ta chiều rộng của hào chuẩn bị nhỏ nhất và tiến độ đào hào nhanh. Mặt khác: b  R0 +2m + 0,5b0 +L0 , m Trong đó :R0 - Bán kính vòng nhỏ nhất của ôtô, Với ôtô БeлA3-7522 đã chọn thì R0 = 8,5m; b0 - Chiều rộng của ôtô, với ôtô đã chọn thì b0 =3,48m; L0 - Chiều dài của ôtô, với ôtô đã chọn thì L0 = 7,25m; m - Khoảng cách an toàn từ chân hào đến ôtô , m = y = 1m; Vậy: b  8,5 +2×1 + 0,5×3,48+ 7,25 = 19,19m. Như vậy chọn chiều rộng đáy hào chuẩn bị theo giá trị trung bình giữa hai phương pháp tính cho ô tô và máy xúc thì b = 24m. Để đảm bảo an toàn khi xúc bốc và vận tải. VI. TÍNH TOÁN KHỐI LƢỢNG HÀO 1. Khối lƣợng của hào ngoài H 2 B2 H (  cot g ) , m3; Vn = i0 2 3 Trong đó: H - Chiều sâu cuối cùng của hào ngoài, H =15m; i0 - Độ dốc khống chế của hào ngoài, i0 = 80‰; B2- Chiều rộng của đáy hào ngoài, B2 =13m;  - Góc nghiêng thành hào,  = 700; 15 2 13 15 (  cot g 70 0 ) =59400 m3. Vậy: Vn = 0,08 2 3 2. Khối lƣợng hào dốc h2 b h (  cot g ) ,m3; Vd = i0 2 3 Trong đó: h - Chiều cao tầng, h =15m i0 - Độ dốc khống chế của hào dốc , i0 = 80‰; b - Chiều rộng của đáy hào dốc, b = 24m; 0  - Góc nghiêng của thành hào,  =70 ; 15 2 24 15 (  cot g 70 0 ) =74869 m3; Vậy: Vd = 0,08 2 3 Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 18 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên 3. Khối lƣợng hào chuẩn bị Vcb = ( b +h×cotg)h×Lcb , m3 Trong đó: b - Chiều rộng đáy hào chuẩn bị, b =24m; h - Chiều cao tầng , h =15m;  - Góc nghiêng thành hào,  =700; Lcb - Chiều dài hào chuẩn bị lấy bằng chiều dài của tuyến công tác, Lcb=1000m. Vậy: Vcb = ( 24 +15×cotg700)15×1000 = 1 017 895m3; 4. Khối lƣợng hào mở vỉa Vmv= Vcb +Vd = 1 017 895 + 74 869 = 1 092 764m3; Hình 8. Mặt cắt ngang đặc trưng và bình đồ của sơ đồ mở vỉa Biªn giíi má Hµo dèc hµo chuÈn bÞ Hµo ngoµi VØa than Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 19 TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Lớp TCKT-K54 Đồ án môn học Cở sở thiết kế mỏ lộ thiên VII. PHƢƠNG PHÁP ĐÀO HÀO Khi đất đá mềm hoặc cứng vừa có thể sử dụng máy xúc MXTLGN PC750 và máy xúc tay gầu ЭКГ-5A xúc trực tiếp đổ tải lên ô tô БeлA3-7522. Khi đất đá cứng hoặc rắn chắc trước khi sử dụng máy xúc để xúc bốc phải làm tơi sơ bộ bằng phương pháp khoan nổ mìn. Sau đó dùng máy gạt để san gạt đáy hào cho bằng phẳng tạo điều kiện cho ô tô làm việc có năng suất. Để giảm hệ số tổn thất làm nghèo quặng, với hào mở vỉa được chia thành 2 phân tầng mỗi phân tầng cao 7,5 m. Giảng viên: PGS.TS. Bùi Xuân Nam Trang 20