Bài giảng Cơ sở khai thác mỏ lộ thiên

c đống đá trước bàn gạt. Khi khai thác đất đá cứng nổ mìn, năng suất của xe ủi giảm 1,5 ¸ 2 lần so với khi khai thác đất đá mềm do tăng thời gian bóc đá nổ mìn và giảm khối lượng đá trước bàn gạt. Để giảm mất mát đá trong quá trình vận chuyển nên cho xe ủi gạt nhiều lần theo một vệt, chiều rộng mỗi vệt từ 3 ¸ 3,5m; chiều sâu mỗi vệt từ 0,6 ¸ 0,7m và tạo nên các trụ đá ở 2 mép có chiều rộng 0,7 ¸ 1m để ngăn không cho đá lăn ra ngoài. Trong đất đá mềm nên cho máy ủi làm việc sóng đôi, khi đó năng suất xe ủi tăng 30 ¸ 50 %. Khi khoảng cách vận chuyển vượt quá 50m thì nên cho máy ủi gạt đống trung gian. Thời gian chu kỳ của xe ủi khi đó tăng nhưng năng suất xe ủi tăng 30 ¸ 40% do giảm mất mát đá và góp đá tốt. 3. Sơ đồ làm việc của máy ủi Sơ đồ chuyển động của xe ủi có thể là con thoi hoặc quay vòng. Sơ đồ quay vòng hợp lý khi khoảng cách vận chuyển > 50m. 4. Năng suất của máy ủi đất Năng suất khi khai thác. Qu kt = rc d KT VK3600 ; m3/h Trong đó: V- khối lượng đất đá thực tế trước bàn gạt, m3; Kd- hệ số thay đổi năng suất khi thay đổi độ dốc mặt gạt và khoảng cách vận chuyển; Tc- thời gian chu kỳ vận chuyển của xe ủi, sec; Kr- hệ số nở rời của đất đá trước bàn gạt. Khoảng cách vận chuyển,m Trị số Kd Phẳng ngang, 0% Xuống dốc 10% Xuống dốc 20% Lên dốc 10% 15 1 1,8 2,5 0,6 30 0,6 1,1 1,6 0,37 60 0,3 0,6 0,9 0,18 100 0,2 0,36 0,55 0,12 Thời gian chu kỳ làm việc của xe ủi: Tc = tgd + tct + tkt + tm = m kt kt ct ct gd gd t V L V L V L +++ ; sec, Trong đó: tgd – thời gian góp đá trước bàn gạt, sec; tct và tkt- thời gian chạy có tải và không tải, sec; tm- thời gian dành cho các thao tác phụ trợ, = 7 ¸ 10 sec; Lgd – khoảng cách góp đá trước bàn gạt, m; Lct, , Lkt – khoảng cách vận chuyển có tải và không tải, m; Vgd, Vct, Vkt- vận tốc trung bình lúc góp đá, lúc chạy có tải và vận tốc trung bình lúc chạy không tải, m/sec. Năng suất khi san gạt. Qu sg = ÷÷ ø ö çç è æ + - q S S S t V Ln aBL )(3600 , m2/h; Trong đó: LS – chiều dài giải san gạt, m ; B - chiều rộng giải san gạt sau 1 lần gạt, m; a – chiều rộng của lớp đá chồng lên nhau sau 1 lần gạt, m; n- số lần gạt theo 1 vệt, VS – vận tốc trung bình khi san gạt, m/sec; tq- thời gian quay xe khi gạt xong 1 luồng, t = 8 ¸ 12 sec. VII.5. XÚC ĐẤT ĐÁ BẰNG MÁY BỐC Máy chất tải có tính cơ động cao, kích thước nhỏ, giá rẻ, dễ phối hợp với các thiết bị vận tải khác, được sử dụng làm thiết bị xúc bốc ở những mỏ có đất đá mềm, bở rời và cứng vừa (px£ 6 ¸ 7) và đặc biệt thuận lợi khi khoảng cách vận tải nhỏ = 80 ¸ 700 m. Máy chất tải sử dụng có hiệu quả ở những mỏ khai thác vật liệu xây dựng, ở mỏ có chiều dày lớp đất phủ không lớn, sử dụng bãi thải trong. 1.Đặc tính công nghệ của máy bốc Hình 7.5. Máy bốc - Máy chất tải có 2 loại: chạy bánh lốp và chạy bằng xích. + Bánh lốp: có tính linh hoạt cao, tốc độ chuyển động lớn (40km/h), nhưng lực xúc nhỏ. + Bánh xích: có khả năng vượt độ dốc lớn, dễ dàng vượt qua chướng ngại vật, có lực xúc lớn, nhưng kém linh hoạt và chạy chậm hơn. - Gàu xúc : + Dỡ hàng về phía trước + Dỡ hàng về phía sau + Dỡ hàng qua sườn về một phía hay hai phía. - Khả năng quay của gầu khi dỡ : + Không quay + Quay một phần + Quay toàn bộ. ÞTrước đây chủ yếu sử dụng loại chạy bằng xích dỡ hàng về phía sau, ngày nay phổ biến sử dụng loại chạy bằng lốp, không quay và dỡ hàng về phía trước. - Truyền động cho máy chất tải: + Điêzen + Điêzen- điện + Diêzen - thuỷ lực. - Theo công suất máy chất tải: + Máy chất tải cỡ nhỏ (<100CV), + Máy chất tải cỡ vừa(100-200CV) + Máy chất tải cỡ lớn (200-700CV) + Máy chất tải cỡ cực lớn (>700CV). - Các cơ cấu điều khiển làm việc: + Bằng cáp + Bằng thủy lực. - Lực xúc của máy chất tải được tạo ra nhờ: + Hệ thống thủy lực + Lực đẩy của các cơ cấu di chuyển. - Lực tựa lớn nhất do máy chất tải có thể tạo ra bằng: Pt P£ k = j .Gm,T Trong đó: Pk- Lực kéo lớn nhất của máy, T; G- trọng lượng bám dính của máy chất tải, T; j - Hệ số bám dính giữa bánh xích (hoặc lốp) với đất đá nền tầng, với máy chạy xích, j = 0,65 ¸ 0,7 và máy chạy bánh lốp j = 0,5 ¸ 0,6. - Đặc điểm của máy chất tải: + Bộ phận công tác có thể thay thế dễ dàng bằng: các gầu xúc có dung tích khác nhau, bộ phận để xúc ngược, gầu xúc ngoạm, bằng bàn gạt, máy xới, cần cẩu... thời gian thay thế mỗi lần từ 40 ¸ 60 phút. + So với máy xúc, khối lượng kim loại tính cho 1 m3 dung tích nhỏ hơn 4 ¸ 7 lần. + Khi dỡ hàng có thể điều chỉnh chiều cao và góc dỡ hợp lí nên giảm được tác động va đập của đất đá vào thùng xe. + Do tính cơ động cao nên có thể phục vụ đồng thời một số gương xúc, kho chứa, khu vực nằm gần nhau..., di chuyển nhanh chóng trước và sau khi nổ mìn. + Có khả năng xúc chọn lọc, dọn sạch vách vỉa, nạo vét trụ vỉa, giảm tổn thất và làm nghèo quặng. • Ưu nhược điểm của máy bốc Ưu điểm: - Giá thành thiết bị không đắt - Cơ động, dễ phối hợp với thiết bị vận tải, có thể vận tải trên cung độ ngắn. - Khả năng leo dốc lơn, áp lực tác dụng lên nền nhỏ hơn so với máy xúc Nhược điểm: - Lực xúc nhỏ, cỡ đá phải nhỏ và đều, chu kỳ xúc lâu hơn so với máy xúc - Lực xúc nhỏ, lực xúc lớn nhất do máy tạo ra Pt £ Pk = yGd Trong đó: PK: lực kéo lớn nhất của máy; Gd: trọng lơng bám dính của máy y hệ số bám dính của lốp xe với nền đường (y = 0,5 -0,6) bánh lốp; (y = 0,65 -0,7) bánh xích 2.Quá trình xúc của máy bốc • Máy bốc dùng để xúc đất đá mềm hay đất đá nguyên khối đã được làm tơi vụn, quá trình bóc đất đá nhờ lực tựa, lực quay và lực nâng của gầu. Quá trình xúc có thể thực hiện theo các phơng thức sau: xúc tách riêng, xúc phối hợp, xúc theo lớp. • Gương của máy bốc có thể là gương xúc bên hông, gương dọc tầng, gương bề mặt. • Sau khi xúc đầy gầu máy bốc sẽ lùi xa gương để dỡ tải vào thùng xe hoặc chạy thẳng tới bunke chứa hàng 3.Năng suất của máy bốc Năng xuất kỹ thuật của máy chất tải : Qx= c v T E.3600 , m3/h Trong đó: Ev- dung tích làm việc của gàu xúc, m3. Ev= rd d K KP . . g , m3 Trong đó: P-tải trọng định mức của máy chất tải, tấn ; Kd và Kr- hệ số xúc đầy gàu và hệ số nở rời của đất đá; dg -khối lượng riêng của đất đá, T/m 3; Tc-thời gian chu kỳ xúc,s. Giá trị Kd và Kr của máy chất tải trong điều kiện làm tải việc thuận lợi kích thước lớn nhất của cục đá d£ 35cm, phụ thuộc mức độ khó xúc của đất đá Px: Px Kr Kd 4-4,5 5-5,5 6-6,5 1,30-1,35 1,25-1,30 1,20-1,25 1,2-1,25 1,15-1,2 1,10-1,15 Khi tăng kích thước trung bình của các cục đá lên dtb= 25 ¸ 30cm thì Kxd = 0,9 ¸ 1 và dtb= 40 ¸ 45cm thì Kxđ= 0,6 ¸ 0,7, đồng thời hệ số nở rời của đất đá tăng lên. Ở các máy chất tải bánh lốp hiện đại, các thao tác phụ (nâng, hạ gàu, thay đổi tốc độ,..) được điều khiển đồng thời với thao tác chính, do vậy thời gian chu kỳ xúc của máy là: Tc = tx + tc + tk + td = td + v L2 + td ,s Trong đó: tx,td-thời gian xúc và dỡ tải, s; tc,tk-thời gian chạy có tải và không có tải, s; L-khoảng cách vận chuyển đất đá,m; v-tốc độ chạy trung bình , m/s. Thời gian xúc đầy có thể tính gần đúng theo công thức; Tx= txt. xt x P P ,s Trong đó: txt-thời gian xúc đầy theo hộ chiếu, s; Px và Pxt-mức độ khó xúc thực tế và theo hộ chiếu của đất đá, tuỳ theo dung tích gàu xúc. E,m3: 2 - 3 4 - 6 7,5 - 12,5 15 - 20 Txt,s : 10 - 12 10 - 12 10 - 12 10 - 12 Pxt: 4,9 - 5,1 5,2 - 5,4 5,5 - 5,7 5,8 - 6,0 Khi xúc bóc bằng máy chất tải và khoảng cách dỡ tải không vượt quá 20-25m thì tốc độ chuyển động trung bình của máy chất tải là 1,0 - 1,8m/s. Khi máy chất tải làm việc với chức năng vận tải và chạy trên đường ôtô của mỏ thì có thể đạt xấp xỉ tốc độ định mức của ôtô trong điều kiện tương đương. Thời gian dỡ tải của gàu xúc có thể lấy bằng td= 3-4s. VII.6. Xúc bóc bằng máy xúc một gầu Máy xúc một gàu được phân thành hai loại máy xúc tay gàu và máy xúc gàu treo. Máy xúc tay gàu gồm có máy xúc tay gàu cáp và máy xúc thuỷ lực. Chúng có thể lắp gàu thuận, gàu ngược, dùng năng lượng điện hay dầu diezel, di chuyển bằng bánh xích bay bánh lốp. Máy xúc một gàu (tuỳ từng loại) có thể tiến hành xúc chất theo các phương thức sau đây : - Xúc ở trên chất xuống dưới. - Xúc ở dưới chất lên trên. - Xúc ở trên chất lên trên. - Xúc ở dưới chất xuống dưới. - Xúc và chất phối hợp. Gương của máy xúc một gàu thường là gương bên hông. Khi sử dụng gương bên hông góc quay của máy xúc không vượt quá 900, phát huy hết kích thước làm việc của máy xúc, thời gian di chuyển của máy xúc it. Gương xúc dọc tầng chỉ nên sử dụng trong trường hợp xúc chọn lọc từ vách sang trụ vì góc quay trung bình của máy xúc tăng lên 1100¸1400, phải tiến hành di chuyển máy xúc nhiều do chiều rộng của dải khấu nhỏ, dẫn đến giảm năng suất của máy xúc. Hình 7.6. Sơ đồ xác định góc quay của máy xúc khi xúc gương bên hông Máy xúc một gàu được sử dụng rộng rãi trên các công trường xây dựng và trên các mỏ lộ thiên. Nó được sử dụng để bóc đất, đá mềm, đất đá nổ mìn hoặc khoáng sản đổ vào các phương tiện vận tải hoặc chất đống, đổ vào bãi thải, làm công tác thải đá, đào hào, 1 Xúc bóc bằng máy xúc tay gầu kiểu cáp Máy xúc tay gầu kiểu cáp được chia thành : kiểu xây dựng, kiểu mỏ, kiểu bóc đá. - Máy xúc kiểu xây dựng có dung tích gầu 0,5¸2m3, truyền động bằng diezel hoặc điện, di chuyển bằng bánh xích hoặc lốp, dùng để xúc đất đá mềm, đá đã phá vỡ với cỡ đá yêu cầu. Làm việc với các khu vực nhỏ, chất xuống dưới. Chiều cao tầng xúc 6¸8m. - Máy xúc kiểu mỏ có dung tích gầu 2¸20m3, truyền động bằng điện, di chuyển bằng xích, xúc đất đá mềm, đá đã phá vỡ, chất xuống dưới. Chiều cao tầng xúc 6¸20m. - Máy xúc tay gàu kiểu bóc đá có dung tích đến 100m3 và hơn, dùng để chuyển đất đá vào khoảng trống đã khai thác, chất lên trên. Chiều cao tầng làm việc 10¸50m. Các thông số công nghệ chủ yếu của máy xúc tay gầu là dung tích gầu (E), các thông số làm việc, kích thước gabari, độ dốc vượt được, khối lượng áp lực đè lên đất. Hình 7.7. Gương và các thông số làm việc của máy xúc tay gầu kiểu cáp * Các thông số làm việc của máy xúc tay gàu kiểu cáp: - Bán kính xúc Rx- khoảng cách nằm ngang từ trục quay của máy xúc đến mép trên của răng gầu khi xúc. Bán kính xúc lớn nhất Rmax- ứng tay gầu vươn dài nhất ở vị trí nằm ngang. Bán kình xúc nhỏ nhất Rmin- ứng vị trí tay gầu thu gọn lại gần xích trên mức đặt máy múc. Bán kính xúc trên mức đặt máy Rxt- bán kính lớn nhất trên mức đặt máy. - Chiều cao xúc Hx- khoảng cách thẳng đứng tính từ mức đặt máy đến mép trên của răng gầu khi xúc. Chiều cao xúc lớn nhất Hmax- ứng vị trí tay gầu vươn cao nhất. - Bán kính dỡ Rd-khoảng nằm ngang tính từ trục quay của máy đến trục gầu khi dỡ. Bán kính dỡ lớn nhất Rmax- ứng vị trí tay gàu nằm ngang khi duỗi ra dài nhất. - Chiều cao dỡ Hd- khoảng cách thẳng đứng tính từ mức máy đứng đến mép dưới của đáy gầu khi mỏ. Chiều cao dỡ lớn nhất Hdmax- ứng vị trí tay gầu vươn lên cao nhắt khi dỡ. * Kích thước gabari của máy xúc tay gầu kiểu cáp : Bán kính quay phần đuổi của máy Rq, chiều cao máy xúc Hk, góc nghiêng của cần a, tốc độ di chuyển Vmx, độ dốc có thể vượt, khối lượng máy xúc, áp lự đè lên đất. * Các sơ đồ làm việc của máy xúc tay gầu kiểu cáp : a) b) c) d) Hình 7.8. Các sơ đồ gương xúc của máy xúc tay gầu kiểu cáp a- luồng xúc dọc tầng ; b) luồng xúc cụt ; c), d) luồng xúc ngang tầng * Những ưu nhược điểm của máy xú tay gầu kiểu cáp: - Ưu điểm: Máy xúc có lực xúc lớn 3¸5KG/cm2, các bộ phận công tác có độ bền cao, có khả năng xúc đất đá có độ cứng bất kỳ (nguyên khôi, đất đá đựơc chuẩn bị) Pxt = 8¸10, xúc và đổ trực tiếp vào bãi thải trong hoặc phương tiện vận tải, dùng để bóc đá khoáng sản hoặc làm công việc phụ trợ. - Nhược điểm: Máy xúc làm việc theo chu kỳ, quỹ đạo làm việc của máy xúc cứng do ít bậc tự do, thời gian xúc cao do phải chuẩn bị gương, trọng lượng của máy lớn so với công suất. 2. Xúc bóc bằng máy xúc tay gầu thủy lực Máy xúc thuỷ lực có thể lắp gầu thuận hay gầu ngược, chạy bằng diezel hoặc điện. Gương xúc có thể là gương xúc ngang tầng, gương xúc dọc tầng hoặc gương đầu hào, nó có thể xúc ở trên hoặc ở dưới, chất xuống dưới và chất lên trên hoặc chất phối hợp. Sơ với máy xúc tay gầu kéo cáp máy xúc thuỷ lực có nhiều ưu điểm. - Bậc tự do cơ cấu làm việc của máy xúc lớn, cho phép gầu xúc thực hiện quỹ đạo xúc bất kỳ. - Với cùng dung tích, khối lượng của máy xúc thuỷ lực nhỏ hơn máy xúc tay gầu kiểu cáp 1,8¸2,2 lần, do đó làm giảm thời gian chu kỳ xúc. - Máy xúc thuỷ lực có thể tạo ra một cách chính xác lực xúc cần thiết ở độ cao bất kỳ của gương. Do đó, năng suất của máy xúc thuỷ lực cao hơn so với máy xúc tay gầu kéo cáp. - Máy xúc thuỷ lực có tính cơ động cao, áp lực lên nền đất nhỏ. - Máy xúc thuỷ lực có khả năng xúc sâu dưới mức máy đứng với độ sâu khá lớn, đảm bảo máy xúc làm việc hiệu quả trong điều kiện địa chất phức tạp hay khai thác chọn lọc. Chiều cao xúc chọn lọc của máy xúc thuỷ lực lớn hơn máy xúc tay gầu. - Giảm bán kính xúc nhỏ nhất và tăng bán kinh xúc trên mức đặt máy do đó tăng được chiều rộng dải khấu, giảm số lần di chuyển máy, cho phép dọn sạch mặt tầng. - Máy xúc thuỷ lực có khả năng tháo lắp và thay thế các bộ phận làm việc khác nhau như lắp gầu thuận, gầu ngược, gầu ngoạm, cần cẩu, búa đập, a) b) Hình 7.9. Các thông số làm việc của máy xúc thuỷ lực a) Máy xúc thuỷ lực gầu ngược ; b) Máy xúc thuỷ lực gầu thuận A- chiều cao xúc lớn nhất; B- Chiều cao dỡ lớn nhất; C- Chiều sâu xúc lớn nhất; D- bán kính xúc lớn nhất; E- bán kính xúc lớn nhất tại mức máy đứng; G- bán kính dỡ lớn nhất; F- khoảng cách giữa hai mép răng gầu tại mức đứng máy khi gầu vươn ra dài nhất và thu lại gần xích. Hình 7.10. Các sơ đồ gương xúc của máy xúc thuỷ lực a- Sơ đồ xúc ở trên và chất vào ôtô ở mức dưới và mức máy đứng; b) Sơ đồ xúc ở dưới và chất vào ôtô ở mức dưới và mức máy đứng; c) Sơ đồ xúc ở trên và dưới, chất vào ôtô ở mức dưới và mức máy đứng hoặc ở phía trên. 3. Năng suất của máy xúc một gầu Năng suất của máy xúc một gầu là khối lượng mỏ mà máy xúc xúc được trong một đơn vị thời gian. * Năng suất hộ chiếu (lý thuyết) của máy xúc tay gầu: được quy định từ các đặc điểm sau: Chiều cao của gương xúc bằng chiều cao trục tựa tay gàu Ht = 0,7¸0,75Hxmax, góc quay của máy xúc bằng 900, máy xúc dỡ tải vào bãi thải. Tiến hành xúc liên tục (không tính thời gian di chuyển máy); đất đá có mức độ khó xúc bằng mức độ khó xúc theo hộ chiếu cho từng loại máy. Các thao tác được phối hợp nhiều nhất và nói tiếp tốt nhất. Năng suất lý thuyết của máy xúc tay gầu tính theo đất đá rời: Qh = nh.E = chT 3600 E , m3/h trong đó : n- số lần dỡ tải trong một giờ; Tch- thời gian chu kỳ xúc theo hộ chiếu, s. * Năng suất kỹ thuật của máy xúc: là năng suất xúc bóc lớn nhất có thể trong một giờ khi máy xúc làm việc liên tục trong điều kiện cụ thể về kỹ thuật mỏ, mức độ khó xúc của đất đá, hình dạng và kích thước của phương tiện vận tải và các thông số của gương xúc. Qkt = cn r xd c K. K K . T E.3600 , m3/h trong đó : Kr- Hệ số nở rời của đất đá; Kd- Hệ số xúc đầy gầu; Kcn- Hệ số ảnh hưởng của công nghệ xúc; Tc- thời gian chu kỳ xúc, s; E- Dung tích gàu xúc, m3. * Mối quan hệ giữa năng xuất kĩ thuật với năng suất thực tế là : Qtt = Qkt.h d Kt Kg , m3/h trong đó: h d: Là hệ số để kể đến mức độ khó xúc thực tế của đất đá trong gương; Kt - hệ số để kể đến tổn thất đất đá khi xúc; Kg- hệ số để kể đến sự sai khác trong các thông số thực tế của gương xúc với tính toán và trình độ tay nghề của công nhân vận hành. Quá trình xúc bóc của máy xúc tay gàu bao gồm ba thao tác chính: xúc đất đá (với thời gian tx), quay gàu từ gương tới vị trí dỡ hàng và quay ngược trở lại (tq) và dỡ hàng (td). Do vậy thời gian chu kì xúc của máy khi phối hợp đồng thời các thao tác phụ (hạ gàu khi xúc và khi dỡ, co duỗi tay gàu, điều khiển cơ cấu mở đáy gàu,...) cùng với các thao tác chính là: Tc= tx + tq + td ,s Khi xác định năng suất làm việc của máy xúc theo ca, tháng, quí, năm thì ngoại các thông số là số giờ làm việc trong ca, số ca làm việc trong ngày, số ngày làm việc trong năm,....còn phải quan tâm tới mức độ sử dụng thời gian Qca = Qtt.T. th , m 3/ca Trong đó: T- thời gian làm việc trong ca, h; th - hệ số sử dụng thời gian của máy xúc. Hệ số sử dụng thời gian trong ca làm việc của máy xúc th để kể đến thời gian tiêu hao cho việc ngừng máy bắt buộc, cũng như thời gian ngừng do thiếu phương tiện vận tải, do chưa chuẩn bị được gương hay tránh nổ mìn. Khi máy xúc tay gầu phối hợp làm việc với thiết bị vận tải không liên tục thì hệ số sử dụng thời gian thường chỉ đạt th =0,4 ¸0,5 và chỉ ít trường hợp là đạt đựơc 0,6 ¸0,7. VII.7. Xúc bóc bằng máy xúc nhiều gầu 1. Xúc bốc bằng máy xúc nhiều gàu khung xích Máy xúc nhiều gàu khung xích là thiết bị xúc bóc có cơ cấu công tác hoạt động liên tục, có năng suất cao, hoạt động có hiệu quả trong đất đá mềm, bở rời như sét, cát, cát pha, thổ nhưỡng a- Cấu tạo: Bộ phận công tác của máy xúc nhiều gàu bao gồm khung định hướng, một đầu khung định hướng được cố định vào thân máy nhờ hệ thống khớp quay và góc nghiêng của khung có thể thay đổi được nhờ các cáp treo. b- Phân loại máy xúc nhiều gàu khung xích: - Theo cấu tạo của bộ phận công tác máy xúc nhiều gàu khung xích được chia thành: xúc liên tục, xúc- cào và xúc - phay cắt. - Theo phương pháp xúc: xúc ngang (khi chuyển động, bộ phận công tác vuông góc với hướng di chuyển của máy xúc) và xúc dọc (khi chuyển động của bộ phận công tác trùng hướng với hướng di chuyển của máy xúc ). - Theo phương thức di chuyển: di chuyển trên ray, di chuyển bằng xích và di chuyển theo kiểu bước. - Theo dạng năng lượng sử dụng: điện, điện- điêzen và điêzen. Máy xúc nhiều gàu kiểu xúc-cào có hai xích, xích dài có gắn các răng cào dùng để tách đất đá ra khỏi nguyên khối và xích ngắn có gắn các gàu dùng để thu gom và vận chuyển đất đá ra khỏi gương xúc. Sử dụng phổ biến các mỏ lộ thiên là loại máy xúc nhiều gàu khung xích, xúc liên tục, chạy trên ray (loại máy xúc cỡ trung bình và lớn) hoặc di chuyển bằng xích (máy xúc cỡ nhỏ). Ngoài ra người ta còn phân loại máy xúc nhiều gàu khung xích theo: - Phương pháp xúc: chỉ xúc trên hoặc dưới, vừa xúc trên vừa xúc dưới. - Theo khả năng quay của khung định hướng: không quay, quay hạn chế và quay toàn phần. - Theo khả năng dỡ tải: dỡ theo cửa tháo, dỡ bên cạnh. - Theo kết cấu khung định hướng: khung cứng hay khung có khớp nối. Khi làm việc với gương trên mức máy đứng thì sẽ giảm được chi phí năng lượng cho việc nâng tải và cắt đất đá, tăng được số lần có thể dỡ tải trong một đơn vị thời gian. Khi khai thác đất đá chứa sét đặc sít máy xúc làm việc với gương dưới mức máy đứng thì năng suất cao hơn. Loại máy xúc khung cứng (không quay) xúc ở trên hay xúc ở dưới thường chỉ xúc theo gương dọc, còn loại máy xúc có khung quay thường xúc theo gương ngang và thường xúc ở trên hay xúc ở dưới. Hình 7.11. Sơ đồ máy xúc nhiều gầu kiểu xích c- Gương của máy xúc nhiều gầu khung xích: Máy xúc nhiều gầu khung xích làm việc với 2 loại gương cơ bản là gương dọc tầng và ngang tầng (gương bên hông) Gương dọc tầng đặc trưng cho các máy xúc di chuyển trên ray đã được khấu theo từng lớp song song (một lớp hay nhiều lớp) hoặc tam giác theo dạng rẽ quạt khi xích gầu chuyển động trên gương với vận tốc V x và máy xúc chuyển động trên ray với vận tốc Vm . a) b) c) Hình 7.12. Sơ đồ bóc đất đá bằng máy xúc nhiều gầu kiểu xích a- gương khai thác luồng song song đơn; b- gương khai thác các luồng song song nhiều lớp; c- gương khai thác luông tam giác. Chiều rộng lớp khấu do một gầu xúc tạo nên (hình 4-8) là: b = t/ sina, m Khi xúc đất đá chứa cát, để đạt được năng suất cao nhất và sự mài mòn cúa các chi tiết chủ yếu của máy như bộ truyền động, khung định hướng, xích, gàu là nhỏ nhất người ta thường cắt theo lớp song song và có chiều dài không đổi bằng cách đặt khung định hướng nghiêng một góc cố định với mặt phẳng nằm ngang trong suốt quá trình khấu. Khấu theo lớp đơn song song được áp dụng khi khung định hướng không có đoạn nối nằm ngang. Khi có đoạn nối ngang thì chiều rộng dải khấu bằng chiều dài đoan nối nằm ngang. Khấu theo lớp hình tam giác dạng rẽ quạt được áp dụng với bất kỳ khung có kết cấu kiểu nào bằng cách hạ khung kết cấu từ vị trí nằm ngang nghiêng dần tới góc bằng góc nghiêng sườn tầng cho phép. Mô chân tầng để lại trong quá trình khấu được san phẳng bằng đoạn nối nằm ngang. Khi khấu theo lớp cắt hình tam giác thì chiều dài và chiều dày của lớp luôn thay đổi trong quá trình hạ thấp khung nên không tận dụng hết dung tích gàu nên dẫn đến làm giảm năng suất của máy xúc, tải trọng tác động lên bộ phận dẫn động cũng như lên các chi tiết cơ khí của các bộ phận công tác luôn bị thay đổi, Gương xúc ngang tầng là gương xúc điển hình của máy xúc nhiều gàu kiểu quay được, di chuyển bằng ray và di chuyển bằng bước. Tại mỗi vị trí máy đứng, máy xúc vừa quay khung vừa xúc theo nhiều lớp song song hình lưỡi liềm hoặc tam giác hình rẻ quạt với gương trên hoặc dưới mức máy đứng. d- Năng suất của máy xúc nhiều gàu khung xích: * Năng suất hộ chiếu của máy xúc theo đất đá rời được tính theo biểu thức: hhc n.EQ = , m 3/h trong đó: E- dung tích gầu xúc, m3; nh- số dỡ gầu theo hộ chiếu: T V.3600n xhh = với Vxh- vận tốc chuyển động tính toán của xích gầu, m/s; T- thời gian xúc của máy xúc, h. * Năng suất kỹ thuật: Qkt = Qhc.Kx.K, m/h trong đó: Kx- hệ số xúc; K- hệ số chú ý đến ảnh hưởng của đất đá phải xúc và chất lượng gương xúc. Khai thác bằng máy xúc nhiều gàu khung xích được áp dụng cho một số mỏ sét nguyên liệu xi măng Việt nam có điều kiện địa hình bằng phẳng như Kiên Giang, Hà Tiên, Thăng Long ưu điểm của công nghệ này là năng suất lao động cao, chất lượng sét khai thác ổn định, có điều kiện tự động hoá và điều khiển từ xa, ít gây ô nhiễm môi trường. Với sản lượng nhà máy xi măng 1,8 ¸ 2,4 triệu tấn/năm có thể sử dụng loại máy xúc cỡ nhỏ, công suất 150 ¸ 250 t/h. Bảng đặc tính kỹ thuật của máy xúc nhiều gầu kiểu xích PSZ- 125L của CHLB Đức sử dụng ở một số mỏ sét nước ta Bảng TT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Năng suất (trung bình/lớn nhất) Chiều dài khung định hướng Tốc độ chuyển động của xích Công suất trục truyền động Số bánh di chuyển Đường kính bánh xe Trọng lượng máy Tải trọng đặt trên mỗi bánh Áp lực lên nền cho phép Tốc độ di chuyển của máy trên ray Khoảng cách giữa 2 ray Dung tích gàu xúc Khả năng xúc đầy gàu Số gàu lắp trên xích Khoảng cách giữa các gàu Chiều dài băng chuyển tải Chiều rộng băng chuyển tải Tốc độ chuyển dộng của băng chuyển tải Khẩu độ hoạt động của máy t/h m m/s kw cái mm t t kg/cm2 m/phút mm m3 % cái mm mm m/s m m 220/250 33,8 0,57 2 x 30 16 500 202 12 1,9 1,2 ¸ 6,9 3500 0,125 70 72 1170 2,4 800 0,5 680,8 2. Xúc bốc bằng máy xúc nhiều gàu kiểu rôto a- Cấu tạo: Máy xúc rôto có bộ phận công tác là bánh rôto có gắn gầu xúc, các gầu xúc dung tích từ 40¸4000 lít, đường kính của bánh rôto 2,5¸1,8 m. b- Phân loại máy xúc nhiều gàu rôto: Các kiểu máy xúc rôto khác nhau bởi những dấu hiệu công nghệ khác nhau: - Theo năng suất tính theo đá rời: + Loại nhỏ: Qkt £ 630 m3/h; + Loại trung bình: Qkt £ 630¸2500 m3/h; + Loại lớn: Qkt £ 2500¸5000 m3/h; + Loại cực lớn: Qkt ³ 5000 m3/h; - Theo lực xúc: + Lực xúc bình thường 4,5¸7 KG/cm2; + Lực xúc lớn 8,5¸14 KG/cm2. - Theo phương pháp xúc: Xúc ở trên khi chiều sâu xúc ở dưới không hơn 0,5 đường kính rôto; xúc ở trên và ở dưới. - Theo phương chuyển rôto trên gương: Cần di động và cần không di động (di chuyển cần và chuyển máy xúc). - Theo kiểu di chuyển: Di chuyển bằng xích, bằng bước nhảy-ray; di chuyển trên ray và ray – xích. - Theo cơ cấu dỡ: Máy có công xôn dỡ và cầu nối. Hình 7.13. Sơ đồ máy xúc nhiều gầu kiểu rôto BWE Sch Rs 2.1 800 x 15 Phần lớn máy xúc rôto xúc ở trên. Chiều cao và chiều sâu xúc phụ thuộc vào chiều dài cần rôto và góc nghiêng của băng tải (thường bằng 18¸200). c- Gương của máy xúc nhiều gầu rôto: Gương của máy xúc rôto có thể là gương dốc dọc tầng hay gương bên hông. Gương dốc dọc tầng chỉ được áp dụng trong một số trường hợp đặc biệt đối với loại máy xúc di chuyển trên ray hay khi xúc chọn lọc. Gương bên hông là gương điển hình đối với máy xúc roto di chuyển bằng bánh xích hoặc ray – nhảy bước. Lúc đó cần rôto phải quay liên tục trong mặt phẳng ngang và quay từng lúc theo mặt phẳng thẳng đứng. Quá trình xúc đất đá có thể tiến hành theo lớp ngang hay lớp đứng; lớp đứng một hàng, lớp đứng nhiều hàng, lớp ngang và phối hợp a) Sơ đồ gương xúccảu máy xúc nhiều gầu rôto b) c) d) e) Hình 7.14. Sơ đồ gương xúc máy xúc nhiều gầu rôto a- sơ đồ gương xúc; b- luồng đứng một hàng; c- luồng đứng nhiều hàng; d- luồng ngang; e- phối hợp luồng đứng và ngang. 1,2,.. thứ tự bóc các luồng. Trong đất đá mềm ổn định nên xúc bằng các lớp thẳng đứng nhiều hàng, đặc biệt đối với máy xúc cỡ lớn. Xúc phối hợp có hiệu quả đối với đất đá kém ổn định (khi cần phải tạo nên sườn tầng thoải), khi khả năng chịu tải của đất đá không đủ, khi cần giảm cỡ đá và khi xúc chọn lọc các lớp mỏng. d- Năng suất của máy xúc nhiều gàu rôto: * Năng suất hộ chiếu của máy xúc theo đất đá rời được tính theo biểu thức: qhc V'.h.t.60Q = , m 3/h trong đó: t- chiều dầy lớp khấu, m; h’- chiều cao lớp khấu: h’ = D, m; D- đường kính của rôto, m; Vq- tốc độ quay của rôto, m/phút. * Năng suất kỹ thuật: Qkt = Qhc.Kx.K, m/h Trong đó: Kx- hệ số xúc; K- hệ số chú ý đến ảnh hưởng của đất đá phải xúc và chất lượng gương xúc. CHƯƠNG VIII CÔNG TÁC VẬN TẢI TRÊN MỎ LỘ THIÊN VIII.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC VẬN TẢI 1. Đặc điểm của công tác vận tải trên mỏ lộ thiên - Nội dung của công tác vận tải trên mỏ lộ thiên là vận chuyển đất đá bóc và khoáng sản từ gương công tác tới các trạm tiếp nhận và vận chuyển các loại vật liệu, phương tiện dùng để khai thác từ các kho bãi về gương tầng khai thác. - Hàng cơ bản: đất đá bóc và khoáng sản. - Hàng phụ: vật liệu nổ, vật liệu làm đường, phương tiện nổ, các chi tiết máy, vật liệu bôi trơn, Để vận chuyển hàng phụ người ta dùng các phương tiện chuyên dùng. - Đặc điểm của công tác vận tải trên mỏ lộ thiên: + Khối lượng hàng vận tải lớn, hàng chủ yếu của mỏ chỉ có hướng vận tải; + Mật độ vận tải cao, khoảng cách vận tải tương đối ngắn; + Tải trọng tác dụng lên mặt đường lớn, mật độ vận tải cao, cỡ hạt vật liệu vận chuyển không đồng đều; + Địa điểm nhận tải và dỡ tải thường xuyên thay đổi, có mối quan hệ chặt chẽ giữa các khâu công nghệ khác với khâu vận tải, có giờ chết công nghệ lớn trong chu kỳ vận tải, đường trên mỏ và trên bãi thải thường xuyên di chuyển, chi phí vận tải lớn (thường > 40%, cá biệt có khi tới 65 ¸ 70%). 2. Yêu cầu cơ bản của công tác vận tải trên MLT Từ những đặc điểm trên mà công tác vận tải trên mỏ lộ thiên có những yêu cầu sau: - Khoảng cách vận tải, đặc biệt đối với đất đá bóc, cần phải nhỏ nhất nếu có thể. Cố gắng tạo nên đường vận tải cố định. - Trên một mỏ chỉ nên sử dụng ít hình thức vận tải, ít kiểu phương tiện vận tải để dễ thay thế, tổ chức, sửa chữa và quản lý dơn giản. - Dung tích và độ bền của phương tiện vận tải phải phù hợp với công suất của thiết bị xúc bốc và phương tiện dỡ hàng cũng như tính chất cơ lý của đất đá. - Hình thức vận tải được chọn phải chắc chắn, có độ tin cậy cao trong công tác, có giờ chết của thiết bị chính là ít nhất và có khả năng vận tải liên tục. - Hình thức vận tải được chọn phải an toàn và chi phí khai thác là nhỏ nhất. VIII.2. MỨC ĐỘ KHÓ VẬN TẢI CỦA ĐẤT ĐÁ - Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác vận tải: + Mật độ, độ bền và cỡ đá được vận chuyển có ảnh hưởng chủ yếu đến việc chọn phương tiện vận tải, mức độ sử dụng dung tích hình học của thùng vận tải và độ mòn của nó. + Hàm lượng thành phần sét và độ ẩm của đất đá làm khó khăn khi dỡ hàng do sự dính bám của chúng vào bề mặt làm việc của thiết bị vận tải. Mức độ dính bám, việc chọn phương tiện ngăn ngừa hoặc làm sạch đất đá dính bám, hoặc giảm dung tích thực tế của thùng xe phụ thuộc vào thời gian vận tải và nhiệt độ của không khí. - Trong những điều kiện nói trên, mức độ khó vận tải của đất đá được xác định theo công thức thực nghiệm sau: WnBCAd tbV 2056,0 ++=P g Trong đó g - mật độ của đất đá trong mẫu, kg/dm3; dtb- kích thước trung bình của cục đá trong thùng vận chguyển, m; A = 1 + 0,01d c với d c- ứng suất cắt của mẫu đá, KG/cm2; W- độ ẩm của đất đá vận chuyển, n- hàm lượng sét trong đá; B = 1 + lg(T-1) với T- thời gian vận tải của đất đá,h; C = 1 – 0,25t với t - nhiệt độ không khí, 00C ( chỉ tính khi nhiệt độ < 00). Căn cứ vào giá trị cụ thể của VP người ta chia đất đá ra làm 5 loại khác nhau theo mức độ khó vận tải. Loại I: đất đá rất dễ vận tải có VP < 2; Loại II: đất đá dễ vận chuyển có 2< VP £4; Loại III: đất đá khó vận chuyển vừa 4< VP £6; Loại IV: đất đá khó vận chuyển 6< VP £8; Loại V: đất đá rất khó vận chuyển 8< VP £10. Đất đá có VP > 10 là đất đá ngoại hạng, không xét tới ở đây. Căn cứ vào mức độ khó vận tải của đất đá người ta lựa chọn kiều loại phương tiện và hình thức vận tải cho phù hợp. VIII.3. CÁC PHƯƠNG TIỆN VẬN TẢI VÀ ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG 1. Vận tải bằng đường sắt Hình thức vận tải bằng đường sắt áp dụng có hiệu quả với các mỏ có sản lượng vừa và lớn (10 – 100 trT/năm), chiều sâu mỏ 3km với mọi loại đất đá có mức độ khó xúc khác nhau. Ưu điểm: Có khả năng hoàn thành nhiệm vụ vận tải với bất kỳ sản lượng nào của mỏ với khoảng cách vận tải bất kỳ do năng lực thông qua lớn, có khả năng tự động hoá điều khiển tầu chạy và các thao tác vận tải khác, làm việc tin cậy trong điều kiện khí hậu và địa chất mỏ bất kỳ; cho phép giảm được số nhân viên phục vụ do sử dụng toa xe có tải trọng lớn; chi phí sửa chữa, bảo quản và khấu hao đầu tầu, toa xe không lớn do nó bền và có thời hạn phục vụ lớn (20 ¸25năm); chi phí vận chuyển thấp tính cho 1 tấn/km (thấp hơn so với vận tải ô tô hay băng tải từ 4 ¸ 6 lần). Nhược điểm: Yêu cầu khắt khe về bình đồ và trắc đồ dọc, chiều dài tuyến công tác của tầng phải lớn (> 300m); bán kính vòng lớn (>100m); độ dốc đường nhỏ (< 0,25%), khối lượng hào dốc lớn, tăng khối lượng và thời gian xây dựng cơ bản, tăng vốn đầu tư; việc đưa tầu đến nhận tải ở gương rất phức tạp, tính cơ động thấp; làm giảm năng suất của máy xúc khi đào hào và khi khai thác chọn lọc, công nghệ khai thác phức tạp. 2. Vận tải bằng ô tô Sử dụng có hiệu quả trên các mỏ có công suất vừa và nhỏ hay trên các mỏ có công suất lớn khi kết hợp với các hình thức vận tải khác; chỉ tiêu khó vận tải £ 8, khoảng cách vận tải < 5km. Sử dụng có hiệu quả khi xây dựng mỏ với công suất bất kỳ, khi khai thác các vỉa phức tạp, kích thước mỏ nhỏ, địa hình phức tạp. Ưu điểm: Tính cơ động cao, các ô tô công tác độc lập với nhau làm đơn giản hoá các sơ đồ chuyển động của xe, yếu cầu không khắt khe về bình đồ và trắc đồ dọc (bán kính vòng 15 ¸ 25m, độ dốc 8 ¸ 10%) cho phép rút ngắn được quãng đường vận tải 2 ¸3 lần so với khi vận tải đường sắt, giảm bớt được khối lượng xây dựng mỏ từ 20 ¸ 25%; năng suất máy xúc tăng 20 ¸ 25% so với khi vận tải bằng đường sắt; chi phí thải đá thấp; tốc độ xuống sâu và dịch chuyển ngang của tuyến công tác lớn Nhược điểm: Chỉ có hiệu quả kinh tế khi khoảng cách vận tải nhỏ (dưới 3km với ô tô tải trọng < 27 tấn và 4 ¸5km với ô tô có tải trọng 45 ¸ 50 tấn); cần nhiều xe và thợ lái, tiêu phí nhiều nhiên liệu và vật liệu bôi trơn; hao mìn nhanh khi đường không tốt hay khi đường có độ dốc lớn; giá máy đắt; chi phí bảo quản và sửa chữa lớn, săm lốp hư hỏng nhanh; chịu ảnh hưởng trực tiếp của điều kiện khí hậu và tình trạng đường sá. 3. Vận tải băng tải Sử dụng có hiệu quả khi vận tải đất đá mềm và đất đá đã phá vỡ tới cỡ nhỏ, sản lượng mỏ từ 20 ¸ 30 triệu T/năm. và hơn, khoảng cách vận tải dưới 3 km. Ưu điểm: Có khả năng vận tải liên tục và nhịp nhàng, cho phép nâng cao năng suất của thiết bị xúc bốc ( 25 ¸ 30% so với vận tải đường sắt); giảm được khối lượng đường vận tải; giảm khoảng cách vận tải do khắc phục được độ dốc lớn (180¸200 đối với băng tải thường và 30 ¸ 600 đối với băng tải đặc biệt); tốc độ xuống sâu lớn, số nhân viên phục vụ ít; cải thiện và nâng cao được điều kiện lao động; có điều kiện để tự động hoá và điều khiển tập trung; năng suất thiết bị cao; đơn giản trong xây lắp, di chuyển và tổ chức sưả chữa Nhược điểm: Làm tăng giờ chết của thiết bị khi vận tải đất đá ẩm và chứa sét do hiện tượng dính băng, băng mau hỏng (12¸18 tháng) khi vận tải đất đá có tính mài mòn cao; giá băng đắt; kích thước cục đá vận chuyển không vượt quá 25 ¸ 35% chiều rộng của băng (150 ¸ 200mm đối với băng hẹp và 300 ¸ 400mm đối với băng rộng; không cho phép áp dụng vạn tải băng tải khi khai thác chọn lọc hoặc khi khai thác các vỉa có hình dáng phức tạp. 4. Vận tải liên hợp Là sự phối hợp các hình thức vận tải trên để khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm của từng hình thức. Sự hối hợp đó có thể là ô tô kết hợp đường sắt; ô tô + trục tải; ô tô + vận tải sức nước; ô tô + vận tải trọng lực,.. Ở các mỏ sâu, khai thác đá cứng thì vận tải trên các tầng đến trạm tập trung trên bờ mỏ thường là ô tô còn trên bờ mỏ thường là đường sắt, băng tải hoặc trục tải. Vận tải ô tô, đường sắt khi chuyển tải khối lượng mỏ ở trong mỏ có hiệu quả trên các tầng dưới với chiều sâu 120 ¸ 150m đối với các mỏ có sản lượng lớn, còn trên các tầng trên thì vận tải đường sắt. Sự phối hợp giữa ô tô với trục tải được áp dụng trên các mỏ sâu hơn 150m, kích thước bình đồ hạn chế, khi khai thác các vỉa dốc đứng trong đất đá ổn định, VIII.4. VẬN TẢI BẰNG Ô TÔ 1. Đặc tính công nghệ của đường ô tô * Phân loại đường ôtô: Trên mỏ lộ thiên thường có 2 loại đường ôtô: đường mỏ và đường dân dụng.Đường mỏ dùng để vận chuyển đất đá, khoáng sản có ích và các vật tư kỹ thuật của mỏ. Đường dân dụng để chuyên chở các hàng hoá dân dụng và các hàng hoá khác. Đường mỏ bao gồm: - Mạng đường chính trên mặt bằng mỏ. - Đường ở hào cơ bản và các hào nối cố định. - Đường ở tầng công tác và ở bãi thải. Theo kết cấu bề mặt, đường mỏ được phân chia thành rải nhựa (hoặc bê tông) và đường cấp phối. Theo thời gian tồn tại, đường mỏ được phân thành đường cố định và đường tạm thời. Đường cố định có thời gian phục vụ lâu dài, còn đường tạm thời thường dịch chuyển theo chu kỳ cùng với sự dịch chuyển của tuyến công tác. Đường cố định của mỏ theo điều kiện kỹ thuật được phân loại như sau: Bảng . Các chỉ tiêu Cấp đường I II III Vận tốc tính toán trên khu vực thẳng, Km/h 50 40 30 Vận tốc tính toán trên đoạn đổi hướng, Km/h 30 25 20 Mức chịu tải, triệu tấn/năm 25 25¸3 < 3 * Các thông số cơ bản của đường ôtô: Đường ôtô được cấu tạo như sau: hai bên đường phải có rãnh thoát nước, nếu là ở sườn núi thì phía trên phải xây dựng các mương thoát nước để ngăn nước mặt và đất đá trôi làm xói lở mặt đường. Ở phần xe chạy, mặt đường phải chịu tải trọng lớn, gây ra do xe chuyển động, do vậy cần phủ một lớp áo đường có độ bền cần thiết. Chiều rộng của phần này phụ thuộc vào kích thước của xe, tốc độ xe chạy và số lượng vệt xe chạy. Hình 8.1. Sơ đồ xác định chiều rộng phần xe chạy Chiều rộng phần xe chạy khi một làn xe chạy: B = a + 2.y, m Chiều rộng phần xe chạy khi đường hai chiều : B = 2(a + y) + x, m trong đó: x = 0,5 + 0,005V với V- tốc độ xe chạy, km/h ; a- chiều rộng ôtô, m. Chiều rộng tạm thời ở tầng công tác và bãi thải xác định theo kích thước ôtô, tương ứng với kích thước các loại xe có tải trọng từ 27 ¸ 75tấn là 10,5 ¸ 13,5m và có tải trọng là 65 ¸ 120tấn là 10,5 ¸ 15,5m. Ở các đoạn đường cong có bán kính nhỏ hơn 200m thì cần phải siêu cao lưng với độ dốc ngang của mặt đường là in= 2 ¸ 6% và mở rộng bụng đường. Kích thước phần mở rộng phụ thuộc vào bán kính cong của đường và tốc độ xe chạy . Bán kính nhỏ nhất của đoạn đường cong xác định theo điều kiện đảm bảo tốc độ xe chạy cần thiết (V): R= )i.(127 V n 2 ±y , m trong đó: y -hệ số bám dính của bánh xe với mặt đường, (khi mặt đường ẩm thì y = 0,16); in-độ dốc ngang của mặt đường,% (in=0 ¸ 6%). ưq Hình 8.2. Sơ đồ xác định các thành phần đoạn cong của tuyến đường a- góc đổi hướng của tuyến đường, R- bán kính cong của đoạn đổi hướng; TD- tiếp đầu của đoạn cong; P - điểm phân của đoạn cong; TC- tiếp cuối của đoạn cong. 2. Trao đổi ô tô ở gương và bãi thải 2.1. Trao đổi ô tô ở gương Khi nhận tải ôtô phải đứng bên cạnh hoặc đằng sau máy xúc, gầu xúc không được quay qua ca bin xe. Trong khi chờ đợi chất hàng, ôtô phải nằm ngoài phạm vi bán kính tác dụng của gầu xúc. Theo phương pháp chuyển ôtô vào nhận tải ở máy xúc, chia thành 3 nhóm sơ đồ: nhóm thông tầng, nhóm lượn vòng và nhóm quay đảo chiều. Theo số lượng ô tô đồng thời vào vị trí nhận tải, chia thành 2 nhóm: sơ đồ nhận tải từng chiếc một, sơ đồ nhận tải theo từng cặp.. Sơ đồ thông tầng và sơ đồ lượn vòng, thực tế chỉ có thể nhận tải từng chiếc một. Vào nhận tải từng cặp chỉ hợp lý khi gương cụt hoặc khi gương có giải khấu rộng, đặc biệt khi khai thác chọn lọc với mục đích đảm bảo sự chất hàng liên tục và giảm góc quay của máy xúc. Sơ đồ thông tầng và sơ đồ lượn vòng làm tăng góc quay của máy xúc nhưng vấn hợp lý để sử dụng vì nó giảm được thời gian trao đổi xe. Tuỳ theo luồng xúc cụt hay luồng xúc thông tầng, gương xúc rộng hay hẹp mà có những sơ đồ phối hợp giữa máy xúc và ôtô khác nhau, vị trí nạp ôtô cho máy xúc phải sao cho đảm bảo góc quay của máy xúc khi dỡ tải là nhỏ nhất để rút ngắn được chu kỳ xúc khi dỡ tải gàu xúc phải vuông góc với thùng xe (chất tải bên cạnh) hoặc trùng vơí trục thùng xe (chất tải đằng sau) và cần chú ý là gàu xúc không được quay qua nóc buồng lái dù là có tải hay không. a) b) c) Hình 8.3. Sơ đồ trao đổi xe ở gương xúc a- sơ đồ quay lượn vòng; b- sơ đồ quay lượn vòng ở bên trong dải khấu; c- sơ đồ quay đảo chiều Hình 8.4. Sơ đồ ôtô vào nhận tải theo từng chiếc (a) và từng cặp (b) 2.2. Trao đổi ô tô trên bãi thải Trao đổi ô tô trên bãi thải thường dùng sơ đồ lượn vòng và sơ đồ rẻ quạt. Đường thải tạm thời phải được mở rộng để đảm bảo cho xe quay đảo chiều khi lùi tới đường thải để dỡ đá. 2.3. Các sơ đồ vận tải của ôtô trong mỏ Sơ đồ vận tải ôtô trong mỏ phụ thuộc vào hình thức đường hào và phương pháp mở vỉa. Trên các mỏ lộ thiên có 3 sơ đồ vận tải ôtô cơ bản: - Sơ đồ phân nhánh thẳng áp dụng cho mỏ và không kéo dài, chiều sâu của mỏ nhỏ hoặc ở thời kỳ khai thác. - Sơ đồ zích zắc áp dụng ở mỏ có chiều sâu lớn, hoặc ở những mỏ trên cao có sườn dốc lớn. Sơ đồ xoắn ốc áp dụng cho những mỏ có kích thước 2 chiều tương đương nhau hoặc những mỏ trên núi cao và khai thác theo lớp ngang. Tuỳ theo điều kiện địa hình cụ thể mà trên một mỏ có thể dùng kết hợp nhiều sơ đồ trên nguyên tắc: - Khối lượng xây dựng đường sá là nhỏ nhất. - Cung độ vận tải ngắn nhất, đảm bảo sự hoạt động dễ dàng của ôtô. - Thời gian phục vụ của đường là lâu nhất. Hình 8.5. Các sơ đồ vận tải ô tô trên mỏ a) Sơ đồ phân nhánh, b) Sơ đồ dích dắc, c) Sơ đồ xoắn ốc. 3. Tính toán số ô tô phục vụ cho một máy xúc Số lượng ôtô cần thiết tính cho một máy xúc xác định theo điều kiện làm việc liên tục của máy xúc. N = xd ch t T , chiếc trong đó: Tch- thời gian chuyến xe, ph; txd- thời gian chất đầy xe ôtô, ph: txd = nx.Tc với nx- số gầu xúc đầy ôtô; Tc- thời gian chu kỳ xúc, ph. Tuỳ thuộc vào mật độ của đất đá gd, tải trọng của ôtô qo, dung tích thùng xe Vo, số gầu xúc nx mà thời gian chất đầy ôtô txd được tính theo các biểu thức tương ứng: Nếu o o r d V q K £ g thì c xd voo xd TKE KVt . ..9,0 . = , ph Nếu o o r d V q K ³ g thì c dxd rgo xd T..K.E K.q t g = , ph trong đó: E- dung tích gàu xúc, m3; Kr- hệ số nở rời của đất đá trong gầu xúc; Kxd- hệ số xúc đầy gầu; 0,9- hệ số chú ý đến sự thay đổi hệ số nở rời của đất đá trong thùng xe ôtô; Kvo- hệ số chú ý đến đất đá đổ đầy thành ngọn trên ôtô; gd- khối lượng riêng của đá, T/m3; Vô- dung tích thùng xe, m3. Thời gian xe chạy bằng: ú û ù ê ë é +=+= kt kt ct ct ktctch V L V L .60TTT , ph trong đó: Tct, Tkt – thời gian chạy có tải và không tải, ph; Lct, Lkt – chiều dài khu vực đường có cùng điều kiện khi chạy có tải và không tải, km; Vct, Vkt- vận tốc xe chạy có tải và không tải, km/h. Theo điều kiện năng suất làm việc của máy xúc: N = o x Q Q.k , chiếc trong đó: Qx- năng suất trung bình của máy xúc trong ngày đêm, T/ca; k- hệ số làm việc không điều hoà (k=1,1-1,25); Qo- năng suất thực tế của ôtô, T/ca. Số ôtô đảm bảo phục vụ có hiệu quả cho (m) máy xúc là: å= m i oio NN , chiếc Số ôtô trong danh sách: t = ods N N , chiếc trong đó: t - hệ số chuẩn bị kỹ thuật. 4. Tính năng suất của ô tô Năng suất của ôtô phụ thuộc vào thời gian nhận và dỡ tải, thời gian chạy trên đường và thời gian phụ khác. Năng suất thực tế của ôtô là: Qo = qo.kt.ho. ch ca T T.60 , T/ca trong đó: qo- tải trọng định mức của ôtô, T; kt- hệ số sử dụng tải trọng ôtô; ho - hệ số sử dụng thời gian của ôtô; Tca- thời gian ca làm việc, Tch- thời gian chu kì của mỗi chuyến xe, ph. 5. Năng lực thông qua và năng lực vận tải của đường mỏ - Năng lực thông qua của đường là số lượng xe ô tô lớn nhất có thể chạy qua 1 đoạn xác định của đường trong một đơn vị thời gian, nó phụ thuộc số làn xe chạy, chất lượng và tình trạng phần xe chạy, vận tốc của xe. N = K S nV .1000 , xe/h ; Trong đó : V – vận tốc xe chạy tính toán, km/h ; n – số làn xe chạy ; K = 0,5 ¸ 0,8 – hệ số xe chạy không đồng đều ; S – khoảng cách 2 xe kề nhau,m. S = a + L0 + Vtpx+ Lh , m a- khoảng cách cho phép giữa 2 xe khi đổ, m ; L0- chiều dài xe, m; tpx= 0,5¸1s - thời gian phản xạ của người thợ lái ; Lh– chiều dài đoạn đường hãm,m. - Năng lực vận tải của đường mỏ được xác định bằng khối lượng hàng được vận chuyển theo đường trong 1 đơn vị thời gian. W = NVh , m3/h Vh – khối lượng hàng thực tế được chuyên chở bằng ôtô, m3. Chương IX CÔNG TÁC THẢI ĐÁ TRÊN MỎ LỘ THIÊN IX.1. Khái niệm chung về công tác thải đá Tổng hợp các thao tác tiếp nhận và chất xếp đất đá trên một khu vực đặc biệt gọi là công tác thải đá. Khu vực tiếp nhận đất đá thải gọi là bãi thải. 1. Phân loại bãi thải - Theo vị trí bãi thải: Bãi thải trong: bãi thải bố trí trong biên giới khai thác của mỏ, thường gặp khi khai thác các vỉa nằm ngang hoặc dốc thoải. Bãi thải ngoài: bãi thải bố trí ngoài biên giới khai thác của mỏ, thường gặp khi khai thác các vỉa dốc xiên và dốc đứng. Bãi thải hỗn hợp: bãi thải bố trí một phần nằm trong, một phần nằm ngoài biên giới khai thác mỏ. - Theo số lượng tầng thải: Bãi thải một tầng hoặc bãi thải nhiều tầng. 2. Yêu cầu khi chọn bãi thải - Diện tích bãi thải phải đủ để chứa đất đá thải. Khi chỉ có một tầng thải: S1 = 1H WK r , m2 Khi có nhiều tầng thải: Sn = å - + 1 1 1 n ii r HH WK h , m2. Trong đó: W – khối lượng đất đá cần thải, m3; Kr = 1,15 ¸ 1,4 – hệ số nở rời của đất đá trên tầng thải; H1 – chiều cao tầng thứ nhất, m ; Hi – chiều cao tầng thải thứ i, ih - hệ số sử dụng diện tích tầng thải thứ i; n – số tầng thải. - Bãi thải phải được bố trí gần biên giới mỏ để giảm khoảng cách vận tải. - Cần phải nghiên cứu điều kiện ĐCTV, ĐCCT khu vực bãi thải để đảm bảo độ ổn định lâu dài của bãi thải. - Khu vực lựa chọn làm bãi thải phải không có giá trị gì về công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và NCKH. 3. Cơ giới hoá công tác thải đá Thiết bị cơ giới phục vụ công tác thải đá là tầu gạt đá, máy xúc một gầu, xe ủi đất, máy xúc nhiều gầu, máy thải đá kiểu côngson, cầu vận tải- thải đá hoặc sức nước. Việc lựa chọn thiết bị thải đá phải căn cứ vào các yếu tố địa chất mỏ, điều kiện khí hậu và công nghệ khai thác. IX.2. PHƯƠNG PHÁP THẢI ĐÁ BẰNG MÁY ỦI KẾT HỢP Ô TÔ Quá trình thải đá gồm các công việc sau: ô tô dỡ đá lên mặt tầng thải, đẩy đất đá xuống sườn dốc tầng thải hoặc san nó theo bề mặt, duy trì đường ô tô trên tầng thải. Hai công việc sau do máy ủi đảm nhiệm. Khi bãi thải được bố trí trên địa hình bằng phẳng thì công việc xây dựng bãi thải bao gồm công tác làm đường ô tô đến bãi thải và tạo tầng thải đầu tiên rộng 70 ¸ 100m; cao 2 ¸ 5m. Bãi thải được phát triển dần đến chiều cao thiết kế bằng cách thải theo từng lớp. Việc mở rộng bãi thải đến biên giới thiết kế được tiến hành bằng cách dỡ tải xuống sườn dốc bãi thải theo từng giải rộng dần với độ dốc 5 ¸ 7%. Khi bãi thải được xây dựng trên sườn núi thì chỉ cần tạo nên một mặt bằng để quay xe ô tô ở dạng hào bán hoàn chỉnh, nửa đào nửa đắp. Khi sườn núi dốc đứng có thể xây dựng các tường chắn bằng bê tông cốt thép, bê tông thường hay xây bằng đá hộc. Trong thời kỳ thải đá bình thường có thể áp dụng các phương pháp cơ bản sau đây: thải theo chu vi, thải theo bề mặt. 1. Thải theo chu vi Đất đá thải được ô tô dỡ trực tiếp xuống sườn dốc bãi thải hay gần sườn dốc, sau đó dùng máy ủi đẩy đất đá xuống sườn bãi thải. Phương pháp thải này có khối lượng san gạt ít, công tác xây dựng đường xá cũng không nhiều. Khối lượng san gạt của máy gạt phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí ô tô dỡ tải đến mép trên của bãi thải. Khoảng cách từ ô tô dỡ tải đến mép trên bãi thải khi thải vào ban ngày với đất nổ mìn từ 1,4 ¸ 4,5m; với đất đá mềm từ 2,5 ¸ 5m. Khi thải vào ban đêm khoảng cách đó phải tăng thêm 40%. Khoảng 60% đất đá thải còn nằm lại trên mặt bãi thải, sau đó sẽ được xe ủi đẩy xuống sườn dốc bãi thải. Đống đá thải từ ô tô dỡ xuống bãi thải rộng từ 1,2 ¸ 5,0m; cao 0,8 ¸ 1,8m. Khi nền bãi thải ổn định, đối với đất đá phá vỡ người ta muốn dỡ trực tiếp xuống sườn dốc. Để đảm bảo an toàn cho ô tô khi dỡ cần đắp một trụ đá ở mép trên của bãi thải cao 0,4 ¸ 0,5m; rộng 1 ¸ 1,5m. Trụ đá bảo vệ này được tạo nên và di dời vị trí theo thời gian và do máy ủi đảm nhiệm. 2. Thải theo bề mặt Đất đá được dỡ trên toàn bộ bề mặt của bãi thải sau đó dùng xe ủi đất san gạt cho bằng phẳng, tiếp theo dỡ lớp khác. Khoảng cách dịch chuyển đá trong trường hợp này từ 5 ¸ 15m. Phương pháp thải này thường được áp dụng để thải đất đá mềm kém ổn định. Bãi thải được chia thành nhiều khu vực nhỏ. Chiều dài của một khu vực thải được qui định bởi điều kiện san bãi thải và ô tô dỡ đá. - Theo điều kiện san bãi thải: Lg = 0¦W Qu , m ; Trong đó: Qu – năng suất ca của xe ủi đất, m3/ca ; W0 – khả năng tiếp nhận của bãi thải tính cho một mét dài của nó, m3/m. W0 = b V l0 , m3/m với V0- dung tích thùng xe ô tô, m3; l - hệ số mở rộng đống đá khi dỡ theo chiều rộng ô tô; b – chiều rộng thùng xe ô tô. - Theo điều kiện ôtô dỡ tải không bị cản trở: Ld = N0a C d T t , m ; Trong đó: N0 – số ôtô phục vụ cho một khu vực thải; a – chiều rộng giải đất mà một ôtô chiếm giữ khi quay dỡ, m (a = 22 ¸ 30m); td – thời gian dỡ và thời gian manơ của ôtô trên bãi thải,ph ( td = 1 ¸ 2ph); TC – thời gian chu kì của một chuyến xe ô tô, phút. Trong tính toán sẽ lấy trị số lớn nhất trong hai trị số Lg và Ld. Số khu vực thải đá trên bãi thải: Nb = uu ca Qn W Trong đó: Wca – khối lượng đất đá đổ lên bãi thải trong một ca, m3/ca; nu – số xe ủi làm việc trên bãi thải. Tổng chiều dài bãi thải: Ttt = K0 Nb Lkv , m ; Trong đó : K0 – hệ số làm việc đồng thời của các khu vực thải đá, (K0 = 1 ¸ 4); Lkv – chiều dài 1 khu vực thải. Hình dáng bãi thải trong bình đồ phụ thuộc vị trí đường ô tô, số khu vực dỡ đá, sơ đồ chuyển động của ô tô trên bãi thải và địa hình mặt đất. Đường ô tô vào bãi thải nên bố trí ở trung tâm để rút ngắn quãng đường ô tô chạy so với khi bố trí đường bên sườn bãi thải. Khi số lượng tầng thải lớn có thể tăng số đường vào bãi thải để giảm khoảng cách chở đá, tăng vận tốc xe, tránh được hiện tượng các xe va chạm nhau. Khi thải đất đá nổ mìn và đất đá lẫn lộn, thường dùng sơ đồ rẻ quạt để giảm quãng đường xe chạy. Khi thải đất đá mềm nên dùng sơ đồ lượn vòng, xe chạy theo đường tốt. Chiều cao bãi thải xây dựng ở vùng bằng phẳng bị hạn chế bởi điều kiện ổn định và khoảng cách xe chạy hợp lí trên bãi thải. Khối lượng thải tăng thì chiều cao tầng thải hợp lý cũng tăng. Trong thực tế, chiều cao tầng thải trong điều kiện địa hình bằng phẳng không vượt quá 30 ¸ 40m. Các mỏ trên sườn núi, chiều cao tầng thải phụ thuộc vào độ bền của đất đá thải và nền bãi thải. Khi thải đất đá cứng phải nổ mìn trên sườn dốc, chiều cao tầng thải đạt 100 ¸ 150m. Bãi thải nhiều tầng được áp dụng khi diện tích thải đá bị hạn chế, để giảm bớt khoảng cách vận tải trên bãi thải, khi hạn chế chiều cao tầng thải theo điều kiện ổn định. Hệ số thải đầy tầng thứ 2 thường không vượt quá 0,5 ¸ 0,7. Chiều rộng của mặt tầng thải của bãi thải nhiều tầng cần phải đảm bảo góc dốc theo điều kiện ổn định, an toàn cho thiết bị thải đá và thiết bị vận tải. Theo điều kiện an toàn: Bt = Z + B0 + Bd , m ; Trong đó: Z – chiều rộng vùng bay của cục đá tính từ mép dưới của phân tầng trên (Z = 3 ¸ 25m khi chiều cao tầng thải 4 ¸ 30m) ; B0 – chiều rộng của đường ô tô,m; Bd – chiều rộng mặt bằng dỡ đá,m. Bd = (3¸ 4)Rq ,m ; Rq – bán kính quay của ô tô, m. Ưu điểm của bãi thải dùng xe ủi đất: tổ chức đơn giản, thời gian xây dựng bãi thải ngắn, tính cơ động cao, chi phí đầu tư cơ bản và chi phí sản xuất nhỏ, hệ số sử dụng tuyến thải cao.