Bài giảng Các quá trình sản xuất mỏ lộ thiên: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 2 của bài giảng Các quá trình sản xuất mỏ lộ thiên tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: vận tải đường sắt trên mỏ lộ thiên; vận tải ô tô trên mỏ lộ thiên; vận tải băng tải và máng trượt trên mỏ lộ thiên; công tác thải đá trên mỏ lộ thiên; công nghệ chế biến đá trên mỏ;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương 11 VẬN TẢI ĐƯỜNG SẮT TRÊN MỎ LỘ THIÊN

11.1 Khái niệm chung

Nhiệm vụ chủ yếu của công tác vận tải trên mỏ lô thiên là chuyển đất đá bóc vào bãi thải

và khoáng sản có ích về trạm tiếp nhận (kho chứa, bến bãi hoặc nhà máy tuyển khoáng) Ngoài hai loại hàng cơ bản nói trên còn có các mặt hàng phụ khác như thuốc nổ và vật liệu

nổ, thiết bị máy móc và phụ tùng thay thế, nguyên nhiên vật liệu cho các khâu công tác chính

và phụ trên mỏ,…

Thông thường ở mỏ lộ thiên có 2 khâu vận tải chính là vận tải trong mỏ và vận tải ngoài

mỏ Vận tải trong mỏ đảm nhiệm việc chuyên chở khối lượng mỏ từ các gương công các đến các trạm tiếp nhận và chuyển chở các hàng phụ vào mỏ Vận tải ngoài mỏ đảm nhiệm chuyên chở khoáng sản có ích từ kho chứa hoặc từ nhà máy sàng tuyển đến nơi tiêu thụ

Nếu là công ty liên hợp thì thêm khâu vận tải ở phân xưởng - đảm nhiệm khâu chuyên chở khoáng sản có ích tới các phân xưởng đập, phân loại hay xưởng tuyển khoáng tuỳ theo sơ

đồ gia công chế biến quặng

Đặc điếm của công các vận chuyển trên mỏ lộ thiên là:

- Khối lượng vận tải lớn, hàng chủ yếu vận chuyển theo một chiều, mật độ phương tiện lớn (hàng chục, có khi hàng trăm triệu tấn khối lượng mỏ hàng năm)

- Khoảng cách vận tải tương đối ngắn và thay đổi luôn (từ một vài km đến 1520 km)

- Lượng vận tải hàng hoá tính theo đầu phương tiện lớn Cường độ chịu tải của đường lớn Khả năng quay vòng của phương tiện nhanh

- Hàng có khối lượng riêng lớn (15 t/m3 ), có độ cứng và độ mài mòn cao, độ cục của hàng không đồng nhất, có tải trọng động lúc chất và dỡ lớn

- Có liên quan chặt chẽ tới các khâu khác trong dây truyền công nghệ trên mỏ lộ thiên

- Giờ ngừng công nghệ chiếm tỷ lệ lớn trong chu kỳ vận tải (bốc hàng, dỡ hàng, tránh nhau, kiểm tra dự phòng,…)

- Địa điểm chất dỡ hàng không ổn định, đẫn đến phải làm lại thường xuyên đường vận tải trên tầng và trên bãi thải

- Độ chênh cao vận tải (chiều cao nâng tải) lớn Khi khai thác chọn lọc và trung hoà quặng thì việc tổ chức vận tải trở nên phức tạp

- Việc bố trí hệ thống đường trong mỏ có liên quan chặt chẽ tới các yếu tố thành tạo vỉa quặng và mặt bằng chật hẹp của mỏ

- Chi phí vận tải chiếm tỷ lệ lớn trong kết cấu giá thành của sản phẩm mỏ (thường chiếm trên 40 %, có khi tới 6575 %)

Những dặc điểm trên đã đặt ra những yêu cầu cơ bản đối với khâu vận tải mỏ lộ thiên là:

- Khoảng cách vận tải, đặc biệt đối với đất đá, phải là ngắn nhất nếu có thể

- Tạo mọi điều kiện để hệ thống đường trong mỏ là cố định, ít phải làm lại trong quá trình khai thác

- Trong một mỏ lộ thiên, số lượng hình thức vận tải và chủng loại thiết bị sử dụng nên là

ít nhất để thuận lợi cho việc thay thế, tổ chức làm việc và sửa chữa

- Dung tích và độ bền của phương tiện vận tải phải phù hợp với công suất của thiết bị xúc bóc và dỡ hàng cũng như tính chất cơ lý của đất đá vận chuyển mà đặc trưng là mức độ khó vận chuyển của chúng

- Thiết bị vận tải phải có độ tin cậy lớn trong làm việc phải tạo điều kiện để thiết bị chính (máy xúc) có giờ chết là ít nhất

- Thiết bị vận tải lựa chọn phải an toàn trong công tác, phải tạo điều kiện để giá thành khai thác lộ thiên là nhỏ nhất Cũng có thể có trường hợp khi tăng giá thành vận tải thì lại tiết kiệm chi phí ở một số khâu khác, thay đổi khối lượng công tác khai thác và xúc bóc và thay đổi sự phân bố theo thời gian, kết quả dẫn đến giảm giá thành chung của mỏ

Theo nguyên tắc tác dụng, người ta phân các hình thức vận tải trên mỏ lộ thiên thành: liên tục và gián đoạn Theo phương pháp chuyên chở hàng, kiểu di chuyển của phương tiện

và kết cấu của đường, vận tải mỏ được phân thành: đường sắt, ô tô, băng tải, sức nước, trọng lực,… Hai hình thức đầu là vận tải gián đoạn và ba hình thức sau là vận tải liên tục

Hình 11.1 Vận tải bằng ô tô điện trên mỏ lộ thiên

Đối với các thiết bị vận tải bằng bánh xe, theo loại đầu kéo người ta phân thành đường sắt và ô tô Đầu máy kéo trong vận tải đường sắt bao gồm đầu tầu điện, đầu tầu nhiệt, đầu tầu điêzen - điện Đối với ô tô có các loại ô tô chạy điêzen, điêzen - điện, và ô tô điện

(trolleybus)

Theo đặc trưng công tác chúng được phân thành loại cố định và loại di động Loại thiết

bị di động là tàu hoả, ô tô,…; loại cố định - trục tải, cáp treo, băng tải,…

Tải lượng là khối lượng hàng hoá (tính bằng tấn hoặc mét khối) vận chuyển được trong một đơn vị thời gian (giờ, ca, ngày-đêm,…)

Luồng hàng là dòng vật liệu chuyên chở có chất lượng nhất định chuyển vận theo một hướng nào đó trong thời gian tương đối ổn định Vận chuyển một số lần không thường xuyên theo một hướng nào đó thì không gọi là luồng hàng

11.2.Tính chất cơ lý của hàng hoá mỏ

Những tính chất cơ lý chủ yếu của hàng hoá mỏ – cụ thể là của đất đá và quặng, có ảnh hưởng tới công tác vận tải là độ cục, khối lượng riêng, độ mài mòn, góc trượt tự nhiên, mức

độ bám dính, độ ẩm,…

Độ cục - hay là thành phần cỡ hạt của hàng hoá là sự phân chia từng cỡ hạt theo độ lớn

của chúng Theo cỡ hạt đồng nhất, hàng mỏ được chia thành cỡ hạt và cấp Mức độ kích thước đồng nhất của cỡ hạt được đặc trưng bằng hệ số:

độ cục của nó đặc trưng bằng các cục có kích thước amax, nếu < 10 % thì độ cục của nó đặc trưng bằng các cục đá gần với kích thước lớn nhất, các cục đá này có số lượng không nhỏ hơn 10 % so với toàn khối Hàng hoá trong một loại được đặc trưng bằng kích thức trung bình của cục đá:

Cỡ hạt rất lớn: > 320

Cỡ hạt lớn: 161  320

Cỡ hạt trung bình: 61  160

Cỡ hạt nhỏ: 10  60

Phần cỡ hạt nhỏ hơn còn lại được phân chia thành đất đá dạng hạt 0,59,0 mm), dạng bột (0,050,49 mm) và dạng bụi (<0,05 mm)

Khối lượng riêng của đất đá mỏ trong nguyên khối d (t/m3) thường lớn hơn khi trong đống đá tơi vụn hay trong phương tiện vận tải , d (t/m3) và được đặc trưng bằng hệ số nở rời

Kr Hệ số nở rời Kr của đất đá được xác định bằng tỷ số giữa khối lượng riêng của chúng ở trạng thái nguyên khối γnk và ở trạng thái nở rời γr (Kr = γnk/γr >1) Hệ số nở rời Kr đối với đất

đá mền (cát, cát pha, đất mặt, sét) có thể lấy bằng Kr =1,11,3; đối với đất đá cứng trung bình (than, diệp thạch) Kr =1,41,6 và đối với đất đá cứng có thể tới Kr =1,61,8

Hàng mỏ theo giá trị của '

Độ mài mòn của hàng mỏ được xác dịnh bởi khả năng mài mòn của cục đá khi tiếp xúc

và trượt trên bề mặt của phương tiện vận tải như bề mặt máng rót, băng tải Theo mức độ mài mòn, hàng mỏ được chia thành 4 loại: không mài mòn, mài mòn ít, mài mòn vừa và mài mòn mạnh Khi vận tải vật liệu có độ mài mòn lớn phải sử dụng các biện pháp chống mài mòn cho các chi tiết máy như dùng vật liệu đệm hay phủ lên bề mặt, làm kín ổ bi, bản lề, không cho các hạt mài mòn rơi vào bề mặt ma sát

Góc trượt tự nhiên  của đất đá tơi vụn ở trạng thái đứng yên là góc nghiêng của sườn

đống đá tơi vụn khi nó đứng yên, được đặc trưng bởi mức độ di động tương đối giữa các cục

đá trong đống Tính di động của chúng càng lớn thì góc trượt càng nhỏ, giới hạn cuối cùng của chúng là bằng 0, tương ứng tính di động lớn nhất của chất lỏng không có độ nhớt (thí dụ: nước) Góc trượt tự nhiên  khi vật liệu nằm trên tấm phẳng nằm ngang đứng yên (tĩnh) có giá trị lớn hơn so với khi nằm trên tấm phẳng nằm ngang dao động đ, đ ≈ (0,35÷0,7)β Góc trượt tự nhiên của vật liệu ở trạng thái động đ là cơ sở để xác định tiết diện của dòng vật liệu vận chuyển trên băng tải

Tính bám dính là khả năng bám dính vào vật thể rắn của một số vật liệu rời như đất sét,

đá phấn khi ẩm, Khi vận chuyển các loại vật liệu này cần có các biện pháp chống bám dính như dùng lớp phủ chống dính, thay đổi kết cấu thùng xe, thay đổi góc nghiêng dỡ tải,

11.3 Đánh giá công nghệ các phương tiện vận tải

Vận tải đường sắt là hình thức vận tải kinh tế đối với các mỏ có sản lượng trung bình và lớn, cung độ vận tải xa (trên 23 km )

Ưu điển của vận tải đường có thể sử dụng các dạng năng lượng bất kỳ và các loai đầu máy khác nhau, chi phí năng lượng nhỏ do sức cản chuyển động riêng của đoàn tàu nhỏ (2,02,5 kg/t khối lượng đoàn tàu); có khả năng đáp ứng mọi nhu cầu sản lượng của mỏ lộ thiên do có thể tăng số lượng đoàn tàu hoặc tăng tải trọng của đoàn tàu (tới 1500 t hoặc hơn);

có khả năng tự động hoá trong điều khiển tàu chạy và trong các khâu phụ trợ khác; làm việc chắc chắn trong mọi điều kiện khí hậu và địa chất mỏ bất kỳ; số lượng nhân viên phục vụ không nhiều; chi phí cho sửa chữa bảo dưỡng và khấu hao không lớn do thiết bị có độ bền, độ chắc chắn và thời gian phục vụ lớn (tới 2025 năm); chi phí vận tải cho 1 t/km nhỏ (so với ô

tô và băng tải - nhỏ hơn 46 lần)

Bên cạnh đó, vận tải đường sắt đòi hỏi khắt khe về điều kiện địa hình: chiều dài tuyến công tác phải đủ lớn (không nhỏ hơn 300500m), bán cong của đường lớn (không nhỏ hơn

100120 m đối với cỡ đường rộng), độ dốc của đường phải nhỏ (dưới 2530 %o), từ đó dẫn đến làm tăng một cách đáng kể chiều dài và số lượng hào dốc, chi phí đầu tư cơ bản cho khâu vận tải, khối lượng và thời gian xây dựng mỏ; làm cho việc tổ chức vận tải và trao đổi phương tiện ở gương phức tạp; làm giảm năng suất có thể của thiết bị xúc bóc, nhất là khi khai thác chọn lọc; công việc vận tải khi đất đá chứa sét, khi điều kiện thời tiết khí hậu không thuận lợi hoặc khi bảo dưỡng rất nặng nhọc Khi vận tải đường sắt, công nghệ thải đá cũng như việc cơ giới hoá khâu thải đá khá phức tạp

Vận tải ô tô được áp dụng chủ yếu cho mỏ lộ thiên có sản lượng trung bình và nhỏ với tải lượng dưới 15 triệu t/năm và phối hợp với các hình thức vận tải khác để áp dụng cho các

mỏ lộ thiên lớn Với các mỏ cỡ lớn có tải lượng 2570 triệu t/năm có thể sử dụng có hiệu quả các ô tô cỡ lớn (80180 t)

Hầu hết các mỏ lộ thiên lớn của nước ta như Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu, Hà Tu, Núi Béo (Quảng Ninh), Apatit Lào cai, có tải lượng 2045 triệu t/năm, sử dụng vận tải ô tô với tải trọng từ 2796 t

Ưu diểm chính của ô tô là cơ động, linh hoạt và độc lập trong công tác; không có yêu cầu cao về điều kiện địa hình do khả năng vượt dốc lớn (80100 %o), có bán kính vòng nhỏ (1525 m) Những ưu điểm đó dẫn đến dễ phối hợp với thiết bị xúc bóc, tạo điều kiện tốt để tăng cao năng suất máy xúc; giảm được khối lượng làm đường, đào hào; rút ngắn thời gian xây dựng mỏ và chi phí đầu tư cơ bản cho khâu vận tải; nâng cao mức độ tập trung công tác

mỏ, tạo điều kiện tăng nhanh tốc độ dịch chuyển tuyến công tác và cường độ ăn sâu của đáy

mỏ

Vận tải ô tô đặc biệt có hiệu quả khi xây dựng mỏ, khi khai thác khoáng sàng vỉa có cấu tạo phức tạp, khi khai trường có kích thước mặt bằng chật hẹp, khi địa hình mặt đất phức tạp, khi khai thác chọn lọc,… cũng như làm các việc phụ trợ khác trên mỏ

Nhược điểm cơ bản của vận tải ô tô là chỉ có hiệu quả kinh tế khi khoảng cách vận tải không lớn (23 km với ô tô có tải trọng 45 tấn và 45 km đối với ô tô có tải trọng 65120 tấn), cường độ dịch chuyển cao trên đường (tới 1012 ngàn chuyến/ngđ), số lượng phương tiện thiết bị và phục vụ lớn, tiêu hao dầu mỡ chất đốt tương đối cao, khi đường xấu và dốc thì các bộ phận cơ khí và động cơ hao mòn nhanh, giá trị vận tải ô tô lớn, bị ảnh hưởng lớn bởi các điều kiện thời tiết khí hậu và tình trạng đường sá, gây ô nhiễm môi trường

Ngày nay, người ta đã chế tạo được những ô tô kéo moóc, ô tô tự lật có tải trọng

120180 tấn và lớn hơn để làm việc các máy xúc cỡ đại (dung tích gầu 2560 m3 và lớn hơn) làm việc ở những mỏ lộ thiên có sản lượng lớn, cung độ vận tải xa và độ sâu khai thác không sâu lắm

Loại ô tô điêzen - điện và điêzen - cần vẹt (tải trọng 6065 tấn và lớn hơn) sử dụng hợp

lý cho các mỏ lộ thiên có tải lượng hàng hoá 1020 triệu t/năm hoặc lớn hơn với cung độ vận tải 46 km Ưu điểm chủ yếu của ô tô điện - cần vẹt là khả năng vượt dốc lớn (có thể tới

100120 %o)

Vận tải băng tải chủ yếu áp dụng để chuyên chở than, đất đá mềm, cát sỏi, sét chịu lửa

và đất đá cứng được đập vỡ tốt trên các mỏ lộ thiên

Ưu điểm chủ yếu của băng tải là quá trình vận tải nhịp nhàng và liên tục: có điều kiện để nâng cao được năng suất thiết bị xúc bóc (so với khi vận tải đường sắt - cao hơn 2530 %) và năng suất thiết bị thải đá; tổ chức vận hành đơn giản; giảm được đáng kể khối lượng công tác vận tải và khối lượng xây dựng cơ bản cũng như chiều dài toàn bộ của hệ thống đường sá do băng tải có khả năng vựơt dốc lớn (1820o, nếu sử dụng các loại băng đặc biệt thì có thể tới

3060o); tạo điều kiện để tăng tốc độ của tuyến công tác và đào sâu đáy mỏ; cải thiện điều kiện làm việc và an toàn lao động; tiêu hao điện năng điều hoà và không lớn; có điều kiện để

tự động hoá và điểu khiển từ xa quá trình vận tải; năng suất làm việc cao; lắp đặt, di chuyển

và sửa chữa băng đơn giản

Băng tải sử dụng có hiệu quả cao khi tải lượng hàng từ 2030 triệu t/năm hoặc hơn trên các mỏ lộ thiên có chiều dày lớp đất bóc lớn; đất đá mềm, nếu đất đá cứng phải làm tơi tốt (khi cần, phải qua khâu nghiền đập), chiều sâu mỏ trên 150 m, khoảng cách vận tải 2,53 km Lĩnh vực sử dụng băng tải bị hạn chế bởi những nhược điểm sau: khi vận tải đất đá có

độ dính kết và ẩm (như sét, phấn thạch,…) thì dính băng, do vậy làm tăng giờ chết (để cậy gỡ)

và giảm tốc độ chuyển động của băng; khi vận tải đất đá cứng, sắc cạnh thì băng chóng mòn (chỉ được 1218 tháng); kích thước của cục đá không được vượt quá 2535 % chiều rộng của băng (đối với băng hẹp, d150200 mm và đối với băng cỡ rộng d300400 mm); do chiều dài băng hạn chế nên cần nhiều băng, do vậy phải có nhiều bộ dẫn động và khi vật liệu rót từ băng này sang băng khác làm tăng độ mài mòn của băng

Điều kiện thời tiết khí hậu có ảnh hưởng lớn tới chế độ làm việc của băng Khi khai thác chọn lọc thì việc tổ chức vận tải bằng băng tải ở gương cũng gặp khó khăn Việc chất thải vào băng yêu cầu phải liên tục không gây các va đập mạnh

Các loại băng dùng trên mỏ lộ thiên có thể đặt cố định hay di động, tự di chuyển được;

có thể là loại băng truyền tải, băng cấp liệu, bộ liên hợp thải đá trang bị băng tải, hoặc là cơ cấu băng tải nằm trong các thiết bị xúc bóc, chất hàng,…

Vận tải liên hợp là hình thức vận tải kết hợp nhiều phương tiện, phù hợp với điều kiện

cụ thể về tự nhiên và kỹ thuật của một khu mỏ cụ thể Vận tải liên hợp là ô tô - đường sắt (kết hợp thêm băng tải hoặc trục tải skip), ô tô - trọng lực - đường sắt, băng tải - sức nước, ô tô - tời dây trên không,….Với các mỏ lộ thiên sâu thì thường dùng ôtô vận tải trên tầng, sau đó dùng băng tải hoặc trục tải skip để chuyển khối lượng mỏ từ các tầng dưới thấp lên mặt đất

Từ mặt đất ra bãi thải có đường sắt, ô tô hay băng tải tuỳ theo địa hình cụ thể và cung độ vận tải

Vận tải liên hợp ô tô - đường sắt có sử dụng hiệu quả trên các mỏ lộ thiên có sản lượng lớn Ở các tầng dưới thấp (từ độ sâu 120150 m) thì dùng vận tải ô tô, sau đó chuyển tải cho đường sắt để kéo ra khỏi mỏ Ở các tầng phía trên thì có thể dùng vận tải đường sắt vào trực tiếp tới gương xúc Khoảng cách vận tải ô tô không nên vượt quá 0,70,9 km

Phối hợp vận tải ô tô và trục tải skip được sử dụng cho những mỏ lộ thiên sâu trên 150

m khi kích thước mặt bằng hạn chế, vỉa cắm dốc, đất đá ở bờ mỏ ổn định Khoảng cách vận tải ô tô khi đó không nên lớn hơn 0,50,8 km

11.4 Tính toán thiết bị vận tải

Năng suất của thiết bị vận tải là số lượng hàng hoá mà thiết bị vận chuyển được trong một đơn vị thời gian Trên các mỏ lộ thiên, khối lượng quặng vận chuyển thường được tính bằng t/h và đất đá vận chuyển được tính bằng m3/h

Cần phân biệt năng suất lý thuyết (hay năng suất hộ chiếu), năng suất kỹ thuật và năng suất thực tế (hay năng suất hiệu quả)

- Năng suất lý thuyết là năng suất mà thiết bị đạt được trong điều kiện xúc đầy và hoạt động liên tục

- Năng suất kỹ thuật là năng suất đạt được mà trong đó đã kể thời gian ngừng trong quá trình làm việc do những nguyên nhân kỹ thuật không tránh khỏi, thí dụ như dịch chuyển đường, di chuyển bunke, dịch chuyển máy xúc vào vị trí mới ở gương…

- Năng suất thực tế là năng suất ngoài thời gian ngừng không tránh khỏi kể trên, còn tính đến thời gian ngừng do những nguyên nhân công nghệ, tổ chức, thí dụ thời gian giao nhận

ca, kiểm tra, bơm dầu mỡ, thời gian ngừng do chờ máy xúc, tránh mìn, do lái xe chuẩn bị chưa tốt,… tất nhiên là năng suất kỹ thuật nhỏ hơn năng suất lý thuyết và năng suất thực tế nhỏ hơn năng suất kỹ thuật

Thời gian làm việc trong năm của thiết bị vận tải:

N=365 - (nk + nl + ns) , ngày (11-3)

Trong đó: nk - số ngày nghỉ việc trong năm do điều kiện thời tiết khí hậu: nl - số ngày nghỉ lễ và chủ nhật trong năm: ns - số ngày nghỉ để sửa chữa theo định kỳ (tiểu tu, trung tu, đại tu)

Thời gian làm việc thuần tuý của thiết bị vận tải trong ca:

T = T - (tm + th + td ) , h (11-4)

Trong đó: T - thời gian ca làm việc; tm - thời gian tổn thất chung do trình tự tổ chức và công nghệ theo quy định; td - thời gian giao nhận ca (td = 0,5h); th - thời gian ngừng do sự cố ngoài dự kiến

Từ đó, số giờ làm việc thuần tuý trong một măn là:

Tn = N.Tl.nc , h (11-5)

Trong đó: nc - số ca làm việc trong ngày; N - số ngày làm việc trong năm

Năng suất giờ tính toán của khâu vận tải đối với quặng và đất đá là:

Ah =

n

d qT

k.A, t/h và Vh =

n

d d

T

k.V

, m3/h (11-6 )

Trong đó: Aq , Vd - sản lượng quặng và đất bóc hàng năm của mỏ, t/năm và m3/năm; kd

- hệ số không điều hoà của khâu vận tải

Các thông số để xác định năng suất làm việc của thiết bị vận tải không liên tục và liên tục là khác nhau

Đối với thiết bị vận tải hoạt động theo chu kỳ (không liên tục) thì hàng được chất vào thùng xe (toa xe, thùng ô tô,…) và các thông số để tính năng suất của chúng là khối lượng hàng q trong thùng xe của đoàn tầu n (khi vận tải đường sắt), thời gian chu kỳ xe chạy tc(s) Nếu chiều dài đường đi có tải Lc và đường về không tải Lk là khác nhau (nhiều trường hợp bằng nhau ) thì :

Tc = n

k k e

v

Lv

L



 , s (11-7) Trong đó: ve , vk - tốc độ xe chạy lúc có tải, m/s; tn - thời gian nhận tải, dỡ tải và chờ đợi trong một chuyến, s

11.5 Những đặc trưng công nghệ của đầu máy, toa xe

Toa xe sử dụng trên mỏ lộ thiên thường là toa hở, chịu được lực va đập mạnh, có khả năng dỡ hàng nhanh, có độ bền cơ học lớn Trên mỏ sử dụng rộng rãi loại toa xe tự dỡ hàng

và toa tự lật bằng hệ thống thuỷ lực, thông thường là loại dỡ hàng bên sườn Tải trọng của toa

Nd = 

270

Fv , cv (11-8)

Hoặc Nd = 

360

Fv , kw (11-9) Trong đó:  - hiệu suất truyền động từ động cơ đến bánh xe chủ động

Trọng lượng bám dính Pd của đầu máy là phần trọng lượng đặt lên các trục chuyển động của nó Lực kéo của đầu máy là ngoại lực cần thiết tiêu hao để khắc phục lực cản chuyển động Khi tốc độ càng tăng thì lực kéo càng giảm Khi vận tốc chuyển động không lớn thì lực kéo thường bị giới hạn bởi trọng lượng của đầu máy:

Ft > Fd = 1000..Pd , kg (11-10)

Trong đó: Ft, Fd - lực kéo tiếp tuyến và lực bám dính của đầu máy; - hệ số bám dính của vành bánh xe dẫn động với đường ray Khi tầu chuyển động thì: =0,180,26, còn khi bánh xe trượt tại chỗ thì =0,240,34 (giới hạn dưới dùng cho đầu máy hơi nước, giới hạn trên cho đầu tàu điện)

Thông số cơ bản của toa xe là tải trọng, dung tích thùng xe, hệ số bì, số trục, áp lực lên trục, tải trọng lên 1 m đường, bán kính cong cho phép và các kích thước tổng quát của nó Ngày nay người ta đã chế tạo được những đầu tầu điện, sử dụng dòng một chiều, có trọng dính tới 100150 tấn Ưu điểm của đầu tầu điện là khả năng vượt dốc lớn (tới 40%o), bán kính cong tương đối nhỏ (6080 m), ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết khí hậu, làm việc chắc chắn, vận hành và sửa chữa đơn giản Nhược điểm chính của các đầu tầu điện là phải xây dựng các trạm điện kéo trên mỏ lộ thiên, chi phí đầu tư cơ bản ban đầu lớn, phải thường xuyên di chuyển mạng dây trần tiếp xúc theo tiến độ của gương công tác và bãi thải Đầu tầu nhiệt (trên cơ sở truyền động điện) có hiệu suất truyền động cao (tới 28 %), cơ động trong việc cấp nhiên liệu, tiêu hao năng lượng không lớn lắm, không cần phải có mạng

điện trần tiếp xúc và các công trình đi kèm Nhược điểm cơ bản của đầu tầu nhiệt là khả năng vượt dốc nhỏ (dưới 30 %), động cơ và các thiết bị phụ tùng chóng hỏng và sửa chữa phức tạp Các đầu tầu nhiệt có trọng lượng đến 150180 tấn, đối với loại đầu tầu nhiệt có trọng lượng dính dưới 70 tấn thì chỉ được sử dụng ở những mỏ có tải lượng không quá 5 triệu t/năm

11.6 Kết cấu của đường sắt

Đường sắt bao gồm 2 bộ phận: bộ phận phía dưới và bộ phận phía trên Bộ phận phía dưới là phần nền đường và các công trình xây dựng của nền đường Bộ phận phía trên là đường ray, tà vẹt và nền đá dăm

Nền đường cùng với hệ thống thoát nước là bộ phận rất quan trọng của đường sắt Phần nền đường để rải đá răm gọi là mặt bằng cơ bản

Chiều rộng của mặt bằng cơ bản phụ thuộc vào chiều rộng đường, số lượng đường và tính chất cơ lý của đất đá (Bảng 14.3)

Nền đường có thể hoàn toàn trên nền đắp, trên nền đào, trên nền đất gốc (không đào, không đắp) hoặc là trên nền nửa đào nửa đắp Nền đường phải đảm bảo độ ổn định khô ráo,

dễ thoát nước

Khi là nền đắp, nếu chiều cao dưới 10 m thì độ dốc của sườn nền là 1:1,5; nếu trên 10 m

từ 1:1,75 đến 1: 2 Hai bên sườn dốc phải để lại đai dự trữ có chiều rộng 2 m, dốc ra phía ngoài 24 % Tiếp đến là hai rãnh thoát nước, có chiều rộng tới 1 m

Khi là nền đào thì hai bên nền đường phải có rãnh thoát nước, chiều rộng đáy 0,4 m, sâu 0,5 m Ở phía trên hai bên bờ phải để lại các lề bảo vệ, phía ngoài các lề bảo vệ là các đê chắn nước đổ xuống nền đường

Khi nền là nửa đào nửa đắp thì sườn dốc phía đào phụ thuộc tính chất cơ lý của đất đá Hào thoát nước được bố trí phía trong đường sắt dưới chân sườn dốc

Bảng 11.1 Các thông số của nền đường sắt

Chiều rộng mặt tầng cơ bản Cỡ đường sắt, mm

- Khi một đường

- Khi hai đường

7,6  8,0 11,7  12,1 6,1  6,7 9,1  9,7

Ray dùng để định hướng chuyển động cho các bánh xe, tiếp nhận và truyền áp lực xuống

các phần tử nằm phía dưới (tà vẹt, nền đá dăm) Trong quá trình chuyển động, các bánh xe tác động lên ray lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến Các lực này gây ra hiện tượng uốn cong ray trong mặt phẳng thẳng đứng và trong mặt phẳng nằm ngang, cũng như gây ra trên đó hiện tượng xoắn, nén ép, mài mòn Vì vậy để chống lại các hiện tượng trên tiết diện của ray có hình dạng chữ I là tiết diện có các mômen chống uốn, chống xoắn lớn Bảng 11.2 giới thiệu các thông số kỹ thuật của một số loại ray

Bảng 11.2 Thông số kỹ thuật của một số ray

Loại

ray

Cỡ đường (mm)

Trọng lượng (kg/m)

Kích thước ray

của đỉnh

Rộng của chân

Dày của thân

Các chi tiết gá lắp ray dùng để cố định ray với tà vẹt và nối các ray với nhau, bao gồm

tấm đệm và tấm lót dưới tay, bu lông, đinh vấu, nêm, tấm nối ray,…

Số lượng tà vẹt dải trên 1 km đường phụ thuộc vào tải trọng đặt lên trục của đoàn tàu, tải lượng của luồng hàng, vận tốc chuyển động của đoàn tàu, loại đường ray và loại đá rải mặt đường, chất lượng của nền đường, bán kính cong và độ dốc của nền đường, thông thường số lượng tà vẹt rải trên 1 km đường là:

Cỡ đường 1524 mm: 1440 1600 1540 1920 2000

Cỡ đường 750 mm : 1500 1625 1750 1856

Khi tăng số lượng tà vẹt rải trên 1km đường sẽ làm tăng được độ bền và độ ổn định của đường do giảm áp lực riêng đặt lên lớp đá dăm rải đường và đặt lên nền đường Tuy nhiên khoảng cách giữa 2 tà vẹt không được nhỏ hơn 25 cm để không làm ảnh hưởng đến việc gia

cố đá dăm ở nền đường Tà vẹt phải rải đều, riêng ở đầu và cuối thanh ray thì rải dày hơn Chiều dài của tà vẹt là 12,75 m đối với cỡ đường 1524 mm và 1,5 m đối với cỡ đường

750 mm

Nền đá dăm của đường sắt có tác dụng phân bố đều áp lực lên nền đường, giảm nhẹ va

đập của đoàn tàu xuống nền đường, dễ thoát nước, giữ cho nền khỏi bị xói mòn và làm tăng sức kháng cắt của các bộ gá ray

Tiêu phí đá dăm cho 1 km nền đường là 15002000 m3đối với đường cố định và 6001000 m3đối với đường tạm thời

Vật liệu để làm đá dăm rải đường có thể là đá vôi, đá granít, đá sa thạch silic với cỡ hạt

2070 mm, cuội sỏi cát hạt lớn Đối với đường di động ở mỏ có thể dùng ngay đất đá thải hoặc than có tính chất cơ lý tương đương để làm vật liệu rải nền đường

Chiều dày của lớp đá dăm phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá nền đường và tải trọng lên trục của đoàn tàu Đối với cỡ đường 1524 mm thì chiều dày đó là 2540 cm và cỡ đường 750 mm là 1525 cm (số liệu dùng cho đường tạm thời) Với các tuyến đường cố định thì chiều dày lớp đá dăm rải nền là 60 cm

11.7 Toa xe

Theo tính chất sử dụng người ta phân biệt các loại toa xe thông dụng và toa xe dùng cho vận tải công nghiệp Thông thường các toa xe dùng cho vận tải công nghiệp có cấu tạo và kích thước đặc biệt, phù hợp với mục đích sử dụng và chỉ dùng trong hệ thống vận tải công nghiệp

Theo kết cấu thùng xe người ta chia thành toa xe kín, toa xe hở, toa sàn, toa chuyên dụng,…

Theo số trục bao gồm các loại toa hai trục, bốn trục, sáu trục và tám trục

Các toa xe còn đườc phân theo kích thước đoàn tàu, chiều rộng của 2 bánh xe và cấu trúc toa xe Ở các mỏ lộ thiên thường sử dụng toa xe hở tức là toa xe trần vì nó thuận lợi cho việc chất dỡ hàng

Sự khác nhau cơ bản về cấu tạo của toa xe là phương thức dỡ hàng Hàng hoá trong toa

xe được dỡ xuống nhờ vào trọng lượng bản thân của chúng Muốn vậy thì toa xe phải có cơ cấu quay hoặc lật nghiêng, có đáy nghiêng để hàng hoá trong toa xe có thể trượt xuống khi tháo lắp mở chắn Các toa xe trần dùng trong mỏ lộ thiên bao gồm 2 loại: tự dỡ hàng và dỡ hàng cưỡng bức Toa xe tự dỡ hàng có trang bị cơ cấu lật hoặc quay, hoạt động bằng khí nén hoặc thủy lực Toa xe dỡ hàng cưỡng bức được trang bị thiết bị nâng hoặc quay lật đặt cố định

ở các điểm nhận hàng

Các toa xe hở dùng trong mỏ lộ thiên để chuyên chở dất đá và quặng, có thành đứng, đáy hình mái nhà nghiêng về 2 bên, khi mở thành chắn 2 bên hông hàng hoá tự trượt ra ngoài theo trọng lượng bản thân Loại thường dùng ở mỏ có tải trọng 63, 69 và 125 tấn với dung tích tương ứng 72,5, 106 và 137,5 m3

và hệ số bì là 0,34, 0,33 và 0,35 Chúng có chiều dài lớn nhất là 13,9, 16,4 và 20,2 m với chiều rộng tương ứng là 3,1 m

Các toa xe tự dỡ hàng có 2 hoặc 4 trục, tải trọng 2550 tấn, dùng để vận chuyển than, quặng hoặc đá dăm, có thành chắn hai đầu nghiêng để hàng hoá tự trượt xuống dưới khi mở thành chắn

Toa xe sàn trên mỏ lộ thiên được dùng để chuyên chở vật tư kỹ thuật, máy khoan, máy ủi,… Khi chuyên chở máy xúc và các thiết bị nặng khác thì phải dùng loại toa xe sàn nhiều trục chuyên dụng, tải trọng tới 300 tấn hoặc lớn hơn

Các thông số chủ yếu của toa xe là:

- Tải trọng q: khối lượng hàng hoá lớn nhất mà toa xe có thể chuyên chở được

- Trọng lượng bì qb: trọng lượng bản thân của toa xe Nếu giảm được trọng lượng bì mà vẫn giữ được độ bền của toa xe thì sẽ tăng được trọng lượng có ích của nó và tiết kiệm được năng lượng dùng để chuyển động đầu máy

- Hệ số bì Kb: là tỷ số giữa trọng lượng bì và tải trọng của toa xe, đặc trưng cho mức độ hoàn thiện của kỹ thuật chế tạo toa xe: Kb =

q

qb

Tuy nhiên hệ số bì Kb chưa phản ánh được đầy đủ chất lượng sử dụng của toa xe, vì vậy người ta còn đưa ra khái niệm hệ số bì thực tế (hệ số bì vận tải) để kể đến sự sử dụng thực tế tải trọng của toa xe:

d

b

.V

q

 (11-11) Trong đó: V - khối lượng hàng hoá chứa trong toa xe, m3; d - trọng lượng riêng của hàng hoá chuyên chở, t/m3

Trong thực tế sản xuất ở mỏ, toa xe chỉ được sử dụng ở chiều có tải, do vậy trọng lượng trung bình của toa xe trong một chuyến là:

qc = (Kb +)q , tấn (11-12)

Trong đó:  =

K c

c

LL

11.8 Đầu máy

Trên các mỏ lộ thiên có thể dùng các loại đầu máy: hơi nước, điện và nhiệt Do tính chất của cômg tác vận tải mỏ mà các đầu máy sử dụng phải đáp ứng các yêu cầu: khả năng

vượt dốc cao, khắc phục được bán kính cong nhỏ, ít phụ thuộc vào nguồn năng lượng, làm việc ổn định trong mọi điều kiện thời tiết khí hậu và hiệu quả kinh tế cao Bởi vậy, đầu máy điện và đầu máy nhiệt là được dùng nhiều hơn cả

a Đầu máy điện

So với các loại đầu máy khác, đầu máy điện có những ưu điểm nổi bật là:

1 Khả năng vượt dốc lớn, có thể đạt tới 4045 ‰

2 Công suất riêng của đầu máy lớn

3 Tính kinh tế tương đối cao

4 Có khả năng tăng trọng lượng dính của đoàn tàu bằng cách nối ghép hai hoặc nhiều đầu máy với nhau mà chỉ cần điều khiển chuyển động của đoàn tàu bằng một tốp thợ bất kỳ trong các đầu máy đó

5 Điều kiện làm việc của thợ lái là tốt nhất

6 Ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết khí hậu

7 Tiêu hao năng lượng trong thời gian chờ đợi, chất tải là không đáng kể

Các thông số chủ yếu của đoàn tàu do đầu máy điện kéo là trọng lượng dính, công suất động cơ và công suất của nguồn điện cung cấp (Bảng 11.3)

Bảng 11.3 Đặc tính kỹ thuật của một số đầu máy điện cần vẹt

Trong lượng dính của đầu máy được xác định theo thông số vận tải của mỏ lộ thiên: độ dốc đường, chiều sâu mỏ và khoảng cách vận tải

Công suất của động cơ đầu máy được xác định theo chế độ làm việc của nó.Yếu tố ảnh hưởng chủ yếu tới công suất động cơ cần chọn là chiều sâu mỏ, độ dốc đường và tốc độ chuyển động cần thiết khi lên dốc Đối với loại đầu máy có trọng lượng dính 1500 kN thì công suất riêng của động cơ phải đạt được 1,11,4 kW/kN, đối với loại có trọng lượng dính

3600 kN thì công suất riêng là 1,41,7 kW/kN

Theo phương thức cung cấp năng lượng điện, các đầu máy sử dụng trên mỏ lộ thiên được chia thành đầu máy điện cần vẹt, cần vẹt - ắc quy, cần vẹt - điêzen và ắc quy

Đầu máy điện cần vẹt là loại được sử dụng phổ biến trên mỏ lộ thiên Năng lượng sử dụng cho động cơ hoạt động là dòng điện một chiều hoặc xoay chiều, cấp qua mạng dây trần

Trọng lượng dính, kN 1000 1500 1500 1800 1000 940 Điện áp đặt lên cần vẹt, kW 1500 1500 1500 1500 10000 1000

(Hình 11.2), do vậy nguồn năng lượng là không hạn chế, nhờ thế mà công suât riêng (tính cho một kN trọng lượng dính) của đầu máy điện cần vẹt là lớn nhất so với các loại đầu máy điện khác Điều đó cho phép đầu máy đạt được vận tốc lớn trong chuyển động và gia tốc lớn khi khởi động Nhược điểm của đầu máy cần vẹt là phải sử dụng mạng dây điện trần do vậy không thuận lợi khi hoạt động trên các đoạn đường di động như trên các tầng công tác, các tầng thải

Đầu máy điện cần vẹt - điêzen sử dụng thuận lợi cho các mỏ lộ thiên có khoảng cách vận tải trên các tầng công tác và trên bãi thải lớn Trên các đoạn đường cố định thì đầu máy được hoạt động nhờ năng lượng nguồn điện từ mạng điện dây trần Còn trên các đoạn đường tạm thời (ở tầng công tác, ở bãi thải) đầu máy hoạt động nhờ năng lượng của động cơ điêzen Năng lượng này chỉ đạt 25 35 % năng lượng định mức khi sử dụng nguồn điện

Hình 11.2- Sơ đồ cung cấp năng lượng cho đầu máy điện

a) Điện một chiều; b) Điện xoay chiều

1 Mạng điện 3 pha; 2 Biến áp hạ thế; 3 Bộ nắn dòng

4 Thanh cấp điện; 5 Cáp trần; 6 Đường ray; 7 Dây tiếp đất

Đầu máy điện cần vẹt - ắc quy được sử dụng trên những mỏ lộ thiên có các đường vận chuyển tạm thời tương đối bằng phẳng, độ dốc nhỏ Năng lượng điện cung cấp cho đầu máy hoạt động ở các đoạn đường di động được lấy từ bộ nguồn ắc quy Khi chạy trên đường cố định thì đầu máy nhận năng lượng trực tiếp từ nguồn điện của mạng dây trần Đồng thời, năng lượng tiêu hao trên đoạn đường di động của bộ ắc qui cũng được nguồn điện này bổ sung thông qua bộ nạp đặt trên đầu máy

Tuy nhên việc chế tạo những bộ nguồn ắc quy có điện dung cần thiết và tuổi thọ lớn là rất khó, do vậy làm hạn chế việc áp dụng những đầu máy điện cần vẹt - ắc quy có công suất lớn trên các mỏ lộ thiên

b Đầu máy nhiệt

Đầu máy nhiệt là loại đầu máy có trang bị động cơ đốt trong (Bảng 11.4) Theo phương thức truyền động mômen quay lên trục chuyển động người ta phân thành 3 nhóm: truyền động

cơ khí, truyền động cơ điện, truyền động cơ thuỷ lực Loại đầu máy nhiệt có cơ cấu truyền động điện được sử dụng khá phổ biến trong ngành vận tải đường sắt và trên các mỏ lộ thiên Động cơ đốt trong làm quay máy phát một chiều hoặc xoay chiều để tạo ra dòng điện cung cấp cho động cơ điện và các thiết bị phụ trợ của đầu máy hoạt động

Bảng 11.4 Đặc tính kỹ thuật của một số đầu máy nhiệt do LB Nga sản xuất

Các chỉ tiêu TRM-3 TЭM-1 TЭM-2 TЭM-3

Loại truyền động Cơ - Thuỷ

lực Cơ Điện Cơ điện Cơ điện

Công suất đặt lên trục

Trong đầu máy có cơ cấu truyền động thuỷ lực, hệ thống truyền động thuỷ lực thông thường được nối trực tiếp vào bộ truyền cơ khí của động cơ điêzen và cho phép truyền được công suất lớn tới 750 kw

Đặc trưng cơ bản đánh giá tính ưu việt của đầu máy nhiệt là:

- Hiệu suất công tác của đầu máy nhiệt đạt 2426 %

- Tính cơ động của đầu máy nhiệt cao, không phụ thuộc vào mạng cáp điện, không phải thường xuyên bổ sung dự trữ nước hay chất đốt

- Khả năng thay đổi chế độ công tác lớn, phù hợp với điều kiện làm việc đa dạng của mỏ

lộ thiên

11.9 Tính toán vận tải đường sắt

a Xác định trọng lượng đoàn tầu

Trọng lượng của đoàn tàu trong điều kiện làm việc ở mỏ lộ thiên được xác định theo điều kiện cân bằng chuyển động của đoàn tàu trên độ dốc khống chế với việc sử dụng toàn bộ trọng lượng của đầu máy

Khi cân bằng chuyển động thì

Fk= Q(o’ + io) + Q(o” + io) , kN (11-16)

Trong đó: P - trọng lượng tính toán của đầu máy kN; Q - trọng lượng của các toa xe của đoàn tàu, kN Từ đó:

i

)i(PF

)i

1000(P

o o

"

o ' o d

Trong đó 'o, "o- là sức cản chuyển động của đầu máy toa xe, N/kN

Khi chuyển động có dòng điện trên đường cố định:

(

)a108i

1000(P

k k o

"

k k o ' k d

Số toa xe trong đoàn tàu:

N =

)Kl(q

Qq

c Khả năng thông qua của đường sắt:

Khả năng thông qua của đường sắt là số lượng nhiều nhất đoàn tàu có thể đi qua trên

một đoạn đường xác định (nằm giữa 2 ga liên tiếp) trong một đơn vị thời gian (thường lấy là

một ngày đêm) Khả năng thông qua của đường sắt bị phụ thuộc bởi:

1 Số lượng đường sắt trên quãng đó

2 Thời gian tàu chạy trên đoạn đường Với trọng lượng đoàn tàu xác định và loại đầu

máy sử dụng nhất định thì thời gian tàu chạy phụ thuộc vào chiều dài của chặng đường (giữa

2 ga) và độ dốc của đường

3 Phương thức thông tin giữa các ga hai đầu chặng đường

Đối với đường 2 chiều, khả năng thông qua tính theo chuyến đi về là:

T60N

k c

, chuyến/ngđ (11-23) Trong đó: - thời gian điều chỉnh chuyển động của đoàn tàu ở 2 ga tránh; tc,tk- thời

gian của lượt đi có tải và lượt về không tải của đoàn tàu trên đoạn đường đó

c

c c

v

L60

k

c k

v

L60

t  , ph (11-24) Trong đó: Lc- chiều dài chặng đường, km; vc,vk- tốc độ đoàn tàu khi có tải và khi

T60N

T60N

k

k , lượt/ngđ (11-26) Khả năng thông qua của đường sắt trên tầng là:

ttt

T60

N , chuyến/ngđ (11-27) Trong đó: tch- thời gian chất tải của đoàn tàu; tc,tk- thời gian tàu có tải và không tải

trên tầng; - tổng thời gian chi phí cho móc nối, trao đổi, di chuyển,…tại gương công tác

Khả năng thông qua của đường sắt trên bãi thải có sơ đồ đường cụt là:

ttt

T60

N , chuyến/ngđ (11-28) Trong đó:td- thời gian dỡ tải của đoàn tàu, td (1,52)n, ph; n - số toa xe trong đoàn tàu

Khả năng thông qua của đường sắt trong mỏ bị hạn chế bởi khả năng thông qua của từng

chặng giữa các ga Trong tính toán thường lấy theo khả năng thông qua của chặng đường nào

có địa hình khó khăn nhất (độ dốc lớn, bán kính cong nhỏ, đường phức tạp,…) và có chiều dài

lớn nhất

Năng lực vận tải của đường sắt là khối lượng hàng hoá có thể chuyên chở qua trên tuyến

đường đó trong một đơn vị thời gian Nếu tải lượng là đièu hoà thì năng lực vận tải của một

tuyến đường sắt xác định theo khả năng thông qua của nó trên chặng đường khó khăn nhất:

.n.q

f

N

M , t/ngđ (11-29) Trong đó: N - khả năng thông qua của đường sắt; n - số toa xe trong đoàn tàu; q - tải

trọng của một toa xe; f - hệ số dự trữ trong tính toán để kể đến sự làm việc không đều của

đường sắt, f =1,10 1,25

Để tăng năng lực vận tải của đường sắt trên mỏ có thể áp dụng các biện pháp sau:

1 Tăng tốc độ chuyển động các đoàn tàu bằng cách thay thế đầu kéo có công suất lớn hoặc cải thiện chất lượng đường

2 Rút ngắn khoảng cách của các chặng đường giữa các ga tránh bằng cách tăng thêm các ga tránh phụ

3 Hoàn thiện hệ thống thông tin tín hiệu để giảm bớt tiêu phí thời gian do làm việc không điều hoà

4 Đặt thêm đường phụ để vận tải một chiều, tuy nhiên điều này làm tăng vốn đầu tư cơ bản lên một cách đáng kể

d Năng suất đoàn tàu và số lượng đâù máy cần thiết

Năng suất của đoàn tàu là khối lượng khoáng sản có ích hay đất đá mà đoàn tàu chuyên chở được ra khỏi mỏ trong một đơn vị thời gian

.n.q

T

T60Q

c

t  , t/ngđ (11-30) Trong đó: T - thời gian làm việc trong ngày đêm, h; Tc- thời gian chu kì tàu chạy; n.q - tải trọng đoàn tàu

k ' k ' k

"

c ' c d ch

T         , ph (11-31) Trong đó: tch,td- thời gian chất tải và dỡ tải của đoàn tàu, ph; t ,'c t'k- thời gian tàu chạy

có tải và không tải trên đoạn đường cố định, ph; "

K.E60

K.nt.V

k ' c

v

L60t

t   , ph (11-35) Trong đó: Vt- dung tích toa xe, m3; n - số lượng toa xe trong đoàn tàu; tc- thời gian chu

kì xúc của máy xúc, s; E - dung tích của gàu xúc, m3; Kr- hệ số xúc đầy gàu của máy xúc; t 'd

- thời gian dỡ hàng của một toa xe, t = 1,52 ph về mùa khô và 35 ph về mùa mưa; 'd Lc- chiều dài đoạn đường cố định, km; Lt - chiều dài đoạn đường công tác (đoạn đường tạm thời), km; '

và ở bãi thải (hoặc kho chứa)

Số lượng đầu máy cần thiết cho mỏ bao gồm các đầu máy làm việc, đầu máy sửa chữa, đầu máy dự phòng và đầu máy phục vụ cho công việc phụ trợ khác trong mỏ

Số lượng đầu máy để làm việc được xác định trên cơ sở số chuyến hàng hoá trong mỏ cần chuyên chở trong ngày đêm:

q.n

Q.f

R hh , chuyến/ngđ (11-36) Trong đó: f- hệ số làm việc không điều hoà, f 1,051,15; Qhh- khối lượng hàng hoá phải chuyên chở trong ngày đêm của mỏ lộ thiên, t; n.q - tải trọng đoàn tàu, t

Với số chuyến của mỗi đoàn tàu trong 1 ngày đêm là

Q.f

d  , chiếc (11-37) Theo kinh nghiệm thực tế thì số lượng đầu máy đem sửa chữa ' d

d 0,12N

N  , số lượng dầu máy dự phòng " d

Q.fN.n

d

tx   , cái (11-38)

11.10 Tổ chức vận tải đường sắt trên mỏ lộ thiên

a Biểu đồ vận hành của đoàn tàu

Trên mỏ lộ thiên, các đoàn tàu chuyển động theo chu trình khép kín: gương xúc - điểm

dỡ tải - gương xúc Tài liệu cơ sở để tổ chức chạy tàu là biểu đồ vận hành của đoàn tàu Biểu

đồ vận hành của đoàn tàu là biểu đồ biểu thị quá trình hoạt động của đoàn tàu theo không gian

và theo thời gian trên đoạn đường từ gương công tác đến ga dỡ tải Biểu đồ vận hành cho phép ta phân tích tỉ mỉ và trực giác các chu kỳ chuyển động của đoàn tàu và mối quan hệ giữa chúng trong từng thời điểm ở mọi vị trí bất kỳ của tuyến đường vận chuyển, trên cơ sở đó để

tổ chức vận hành (bố trí các địa điểm để tránh nhau, trình tự chuyển động, thời gian bốc dỡ cần thiết,…) và điều chỉnh các hoạt động, nhất là khi gặp sự cố bất thường, để đảm bảo sự cân bằng công tác của mọi khâu trong dây chuyền sản suất của mỏ lộ thiên

Khi đường sắt là hai chiều, thì các đoàn tàu ngược chiều nhau phải tránh nhau ở các ga (Hình 11.3-a) Tàu đi không tải phải dừng để tránh tàu về có tải Để đáp ứng nhu cầu của mỏ

lộ thiên, có thể tăng số lượng đoàn tàu trong mỏ và tổ chức vận hành nối đuôi (Hình 11.3-b) Khi đó số lượng đường ở ga tránh phải tăng lên và thời gian tránh của các đoàn tàu không tải cũng bị kéo dài, tuỳ theo số lượng đoàn tàu nối đuôi Khoảng cách cần thiết giữa 2 đoàn tàu nối đuôi là:

ở các ga dọc đường

a)

b)

c)

Hình 11.3- Các dạng biểu đồ vận hành của các đoàn tàu:1, 2, 3, 4 - thứ tự các đoàn tàu

b Các trạm trao đổi đoàn tàu

Để đảm bảo sự vận hành của đoàn tàu trên mỏ lộ thiên được an toàn và có hiệu quả, người ta tổ chức các ga phụ, trạm trao đổi, trạm tập kết đất đá và quặng, trạm phân phối trên mặt đất, trên bãi thải, trên bờ mỏ, ở gương công tác, ở các bề mặt tiếp giáp của hào dốc với mặt tầng,…(Hình 11.4)

Hình 11.4- Sự phân bố các trạm trao đổi 1- ở trên mặt đất; 2- ở mặt bằng tiếp giáp; 3- ở đai vận tải; 4- ở tầng công tác

Chiều dài của ga tránh phụ thuộc vào cỡ đường và chiều dài của đoàn tàu

Lg = lci + 2lg , m (11-40)

Trong đó: lg - chiều dài ghi chuyển đường, tính từ đầu ghi đến cột hiệu, phụ thuộc cỡ đường và loại ghi, lg=25 65 m; lci - chiều dài của ga tránh, m

Lci = Lt + ld + lh , m (11-41) Trong đó: lt - chiều dài đoàn tàu, m; ld - khoảng cách dự trữ, để đề phòng tránh tàu không chính xác, ld = 15 m; lh - khoảng cách từ đầu máy đến cột hiệu, lh=20 m (Hình 11.4) Với mác ghi 1/7 và 2/9, p = 5,3 m thì lg= 42 và 55 m, khi Lci=180 m thì lg = 265 290

Hình 14.13 Sơ đồ xác định chiều dài của một số ga đơn giản

I, II, III - Các đường nhánh;1, 2, 3,… Ghi chuyển đường

L "g

= Lci + 2lg + dl + lc + T , m (11-43)

Với mác ghi như trên, '

g

L =340350 m và L = 395"g 470 m

Việc trao đổi đoàn tàu ở gương công tác có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả hoạt động của máy xúc và làm giảm một cách đáng kể năng suất làm việc của nó, biểu thị qua hệ số đảm bảo gương xúc:

o ch

ch

tt

t

Trong đó: tch , to - thời gian chất

hàng và trao đổi đoàn tàu, tính trung bình

theo điều kiện cộng nghệ cụ thể Với một

loại đất đá nhất định thì thời gian chất hàng

tch phụ thuộc vào dung tích gàu xúc và

dung tích các toa xe của đoàn tàu

Nếu các thông số trên là cố định thì

hệ số đảm bảo gương xúc chỉ còn phụ

thuộc vào thời gian trao đổi đoàn tàu to, tức

là phụ thuộc vào sơ đồ tổ chức trao đổi

đoàn tàu ở gương công tác Hình 11.5 giới

thiệu một số phương án tổ chức trao đổi

đoàn tàu ở gương công tác trong trường

hợp phổ biến là dùng 1 máy xúc và dùng 2

máy xúc làm việc đồng thời trên tuyến

công tác

Khi dùng một máy xúc có thể áp dụng sơ

đồ đường cụt, không có ga tránh trên tầng

(Hình 11.5 - a, o=0,60,7), có ga tránh

phụ trên tầng (Hình 14.14 - b,

o=0,750,85) và dùng đường đôi (Hình

11.5 - c, o=0,951,0) hoặc áp dụng sơ đồ

đường thông tầng (Hình 11.5 - d) để nâng

cao hệ số đảm bảo gương xúc

(o=0,91,0)

Tương tự như vậy, khi có hai máy

xúc làm việc trên tầng cùng có thể áp dụng

sơ đồ đường cụt (Hình 11.5 - e, g, h) hoặc

sơ đồ đường thông tầng (Hình 11.5 - i) với

một đường sắt hoặc hai đường sắt

Khi sử dụng một máy xúc một gàu

hoặc nhiều gàu có năng suất lý thuyết

400500 m3/h thì thường sử dụng sơ đồ

hình 14.14 - a, e Nếu cần tăng cường độ

phát triển công trình mỏ thì sử dụng sơ đồ

14.14 - b, g, khi đó chiều dài tuyến công

vt , vc - tốc độ đoàn tàu trên tầng và trên đoạn đường nối, km/h;  - thời gian chuyển ghi sang đường, h

Bảng 11.5 Thời gian trung bình để trao đổi đoàn tàu

a

)v

L5,0v

L.(

2t

t 1 c

c

t 1 c

c o

v

L5,0v

L2t

d

t

k o

c o

v

L5,0v

L.(

2

v

L5,0v

Lv

L.(

2t

t 2 t

1 c

L.(

2t

t 1 c

c

t 2 t

t o

v

L5,0v

)015,0l(2t

i

t

k o

v

l

t 

Câu hỏi ôn tập chương 11

1 Hãy nêu những đặc điếm của công các vận tải trên mỏ lộ thiên!

2 Hãy nêu những đặc điểm của hàng hoá mỏ!

3 Ưu nhược điểm của vận tải đưường sắt và điều kiện sử dụng ?

4 Ưu nhược điểm của vận tải ôtô và điều kiện sử dụng ?

5 Ưu nhược điểm của vận tải băng tải và điều kiện sử dụng ?

6 Ưu nhược điểm của vận tải bằng trục tải và điều kiện sử dụng ?

7 Ưu nhược điểm của vận tải hỗn hợp và điều kiện sử dụng ?

8 Hãy nêu các thông số chủ yếu của đường sắt!

Chương 12 VẬN TẢI ÔTÔ TRÊN MỎ LỘ THIÊN

12.1 Đặc điểm của đường ô tô trên mỏ lộ thiên

Đường ô tô ở mỏ lộ thiên phân thành hai loại: đường sản xuất và đường dân dụng Đường sản xuất 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 sản xuất ở 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, đường bán cố định và đường tạm thời

Đường tạm thời là đường trên các tầng bóc đất đá và khai thác quặng, trên bãi thải, đường nối từ đường vận tải chính đến các mặt bằng công tác Thời gian phục vụ của đường tạm thời thường dưới 12 năm, có chất lượng tương đương cấp V hoặc cấp IV, mặt đường được rải cấp phối hoặc chỉ san gạt và gia cố bằng vật liệu tại chỗ Đường tạm thời thường dịch chuyển theo chu kỳ cùng với tuyến công tác hoặc tuyến thải đá trên bãi thải

Đường cố định có thời gian phục vụ lâu dài, có thể là suốt đời mỏ Tuỳ theo thời gian tồn tại của mỏ, mật độ xe chạy và tải trộng ôtô sử dụng mà chất lượng của đường có thể là cấp

II, cấp III hoặc cấp IV, mặt đường được rải bêtông atphan hoặc bê tông xi măng, nếu tải trọng

xe lớn có thể thêm cốt thép

Đường bán cố định là đường chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn (khoảng 48 năm), thường là đường nối từ hệ thống vận tải chính tới các tầng, đường trên bờ mỏ, đường tới các bãi thải nhỏ, Tuỳ theo thời gian phục vụ của đường mà chất lượng của đường có thể là cấp

IV hoặc cấp V

Những đặc điểm của đường mỏ là:

1 Đường có bán kính vòng nhỏ (có thể tới 1520 m) và độ dốc dọc lớn (i = 0,100,12);

2 Đường thường bị thay đổi chiều dài và vị trí (theo sự dịch chuyển của tuyến công tác

và vị trí thải trên bãi thải);

3 Đường thường có chất lượng không tốt;

4 Đường phải chịu tải trọng của thiết bị vận tải lớn, có thể tới 200 tấn hoặc hơn

5 Đường chỉ vận tải một chiều, hệ số sử dụng đường Kđ = 0,5

6 Độ cao nâng tải lớn, có thể tới 200300 m, có khi tới 500 m

12.2 Các thông số của đường ô tô trên mỏ lộ thiên

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

Chiều rộng phần xe chạy khi đường hai chiều (Hình 12.1) là:

B = 2(a + y) + x , m (12-1)

Hoặc b = 2akv + Bk , m (12-2)

Trong đó: x = 0,5 + 0,005v; v - tốc độ xe chạy, km/h; a - chiều rộng ô tô, kv - hệ số kể đến tốc độ hai xe gặp nhau, khi v = 2030 km/h thì kv =1,61,9; Bk - hệ số kể đến kích thước của ô tô

Với kích thước của các loại ô tô chở đất đá ở mỏ thì:

Tải trọng (tấn) :

Bk :

Chiều rộng của đường tạm thời ở tầng công tác và bãi thải xác định theo kích thước ô tô, tương ứng với kích thước các loại xe có tải trọng từ 2775 tấn là 10,513,5 m và có tải trọng

65120 tấn là 10,515,5 m

Hình 12.1 Sơ đồ xác định chiều rộng phần xe chạy

b) Bán kính đoạn đường cong:

Bán kính nhỏ nhất của đoạn đường cong được xác định theo điều kiện đảm bảo tốc độ

xe chạy cần thiết như sau:

R =  d n

2i127

v



 , m (12-3) Trong đó: φd - hệ số bám dính của bánh xe với mặt đường (khi mặt đường ẩm thì φd=0,16); in - độ dốc ngang của mặt đường, in = 006 % Dấu “+” tương ứng với trường hợp mặt đường nghiêng về phía tâm cong, dấu “-” tương ứng với trắc ngang 2 mái và xe chạy ở làn ngoài

Tương ứng với độ siêu cao lớn nhất in = 0,06 thì bán kính cong sẽ là nhỏ nhất và được xác định theo biểu thức:

Rmin = 0,0375.v2 , m (12-4)

Trong thiết kế, thường chọn sao cho đường có bán kính cong lớn, μ ≤ 0,1 và không phải

bố trí siêu cao Bán kính cong không cần có siêu cao được xác định theo biểu thức:

Ro =

)i08,0(127

vn

2

 , m (12-5)

c) Siêu cao lưng đường ở đoạn cong:

Ở các đoạn đường cong có bán kính nhỏ hơn 200 m thì cần phải siêu cao lưng đường nhằm khắc phục lực ly tâm tác động lên ô tô do chuyển động quay tròn Độ dốc ngang (siêu cao) của mặt đường lấy bằng in = 2060 %o tuỳ theo bán kính cong hoặc tính theo công thức:

R127

v2

, đvtp (12-6) Trong đó: v - tốc độ xe chạy km/h; R - bán kính cong của đường, m; μ - hệ số lực ngang tính toán, thường lấy μ = 0,080,10, tối đa là 0,15 (tương ứng với khi R ≈ Rmin) Ở những sườn núi cao, nếu tâm cong nằm về phía vực thì siêu cao lớn nhất không được quá in ≤ 0,04

Trên đoạn nối siêu cao, trắc ngang 2 mái chuyển dần sang trắc ngang một mái Lề đường ở đoạn siêu cao có độ dốc giống như độ dốc phần xe chạy, vì thế phải thay đổi độ dốc ngang của lề đường trước khi vào đoạn nối siêu cao Chiều dài đoạn nâng siêu cao thường lấy bằng chiều dài đường cong chuyển tiếp Ở những đoạn cong không bố trí đường cong chuyển tiếp (đường cấp thấp, đường có R lớn) thì chiều dài đoạn nâng siêu cao thường lấy từ 2050 m

d) Mở rộng đường ở đoạn cong:

Để tạo sự thông thoáng khi các xe tránh nhau thì trên đoạn cong phải mở rộng mặt đường (thường mở rộng phía trong theo hướng tâm cong – Hình 12.2) Kích thước phần mở rộng phụ thuộc vào bán kính cong của đường và tốc độ xe chạy, xác định theo biểu thức (Bảng 12.1):

R

v,0R

l2

 , m (12-7) Trong đó: 1 - khoảng cách từ thanh chắn trước đến trục sau của ô tô, m; R - bán kính cong của đường, m; v - tốc độ xe chạy theo tính toán, km/h

A 1

D

b) a)

1

Hình 12.2 Mở rộng phần xe chạy trên đường cong:

a) Giữ nguyên độ mở rộng trên toàn bộ chiều dài đoạn cong; b) Đường nối mở rộng bố trí theo tiếp tuyến của đường mở rộng trên đường tròn; 1- đương tròn; AD- đoạn nối

mở rộng; L- đoạn nâng siêu cao; b- độ mở rộng

Bảng 12.1 Các thông số của đoạn đường cong

Bề rộng tối thiểu của lề đường sau khi mở rộng theo quy định là 1,0 m Nếu có tường phòng hộ thì có thể lấy bằng 0,5 m Thông thường phần mở rộng được bố trí ở phía bụng đường Ở vùng rừng núi có thể mở rộng cả về 2 phía

e) Đoạn cong chuyển tiếp:

Đoạn cong chuyển tiếp nhằm giúp cho bánh trước của ô tô chuyển hướng một cách từ từ cho tới góc chuyển hướng cần thiết tương ứng với bán kính đường cong tròn, làm cho lực ly tâm tăng từ từ, đỡ gây ra xóc ngang khi xe đi vào đường cong tròn Chiều dài của đoạn cong chuyển tiếp được xác định theo biểu thức:

I.R.47

v

Trong đó: v - tốc độ xe chạy theo tính toán, km/h; R - bán kính đoạn cong tròn, m; I - gia tốc ly tâm khi xe chạy trên đoạn cong, I = 0,5 m/s2

Ở những đoạn cong có R lớn thì chiều dài đoạn cong chuyển tiếp sẽ ngắn và quỹ đạo của nó ít khác với đường thẳng

Trên những đường cong kề nhau, cho phép làm đường cong chuyển tiếp liền nhau mà không cần có đoạn thẳng ở giữa

Chiều dài các đoạn cong chuyển tiếp Lct phụ thuộc vào bán kính cong R của đường, có thể tham khảo các số liệu sau:

R , m: 60 80 100 150 200 250 300 400 500 600

Lct , m: 10 45 50 60 70 80 90 100 110 120

g) Độ dốc dọc của đường:

Độ dốc dọc của đường là một thông số kinh tế - kỹ thuật quan trọng trong vận tải ô tô

Độ dốc dọc có ảnh hưởng trực tiếp tới đầu tư xây dựng đường mỏ, năng suất và độ bền thiết bị, dẫn đến ảnh hưởng tới giá thành vận tải

Theo quy phạm đường giao thông thì độ dốc dọc tối đa của đường phụ thuộc vào loại đường (%o):

Độ dốc dọc tối đa cho

phép:

40/- 50/60 60/70 70/80 80/90 90/100

(tử số dùng cho đường đồng bằng, mẫu số dùng cho đường miền núi)

Trên các mỏ lộ thiên, thông thường khi ô tô có tải lên dốc, thì độ dốc dọc của đường không nên vượt quá 6080 %o Khi địa hình đặc biệt khó khăn, theo chiều ô tô không tải xuống dốc thì có thể lấy imax= 100120 %o

Trên những đoạn đường vùng núi, khi tuyến đường có độ dốc liên tục 60 %o trở lên thì

cứ 500 m phải có một đoạn đường thoải có độ dốc không quá 25 %o và chiều dài tối thiểu là

30 m cho đường cấp VI, 70 m cho đường cấp IV và cấp V, 150 m cho đường các cấp khác Nhằm giảm bớt lực cản do ô tô phải chuyển động trên đoạn cong, độ dốc dọc của đường

ở đây phải được giảm thấp hơn bình thường một giá trị i cho trong bảng 14.1, hoặc tính theo biểu thức:

Khi đó độ dốc dọc của đoạn cong là: ic = i - i

12.3 Mặt đường ô tô trên mỏ lộ thiên

a) Yêu cầu cơ bản đối với mặt đường ô tô:

Chất lượng của mặt đường có ảnh hưởng quyết định đến các chỉ tiêu khai thác chủ yếu của đường Do đó trong thiết kế, xây dựng cũng như khai thác đường phải hết sức chú ý nâng cao chất lượng mặt đường Yêu cầu cơ bản đối với chất lượng mặt đường như sau:

- Phải đủ cường độ, tức là với một quy mô giao thông đã cho, áo đường không được phát sinh những biến dạng không cho phép (rạn nứt, lún trồi, ổ gà, ) Cường độ đó phải đảm bảo duy trì được trong suốt thời gian sử dụng;

- Phải bằng phẳng, đảm bảo cho xe cộ chạy êm thuận với tốc độ thiết kế;

- Có đủ độ bám dính, đảm bảo cho xe chạy an toàn;

- Có sức chịu bào mòn tốt và không gây bụi

Tuỳ theo mục đích sử dụng và cấp độ của đường mà các yêu cầu trên được thoả mãn ở những mức độ khác nhau

b) Kết cấu mặt đường ô tô:

Kết cấu mặt đường ô tô gồm nhiều lớp:

Lớp mặt (còn gọi là mặt đường) chịu lực thẳng đứng và lực nằm ngang lớn nên phải có

cường độ cao, thường sử dụng chất dính kết, đảm bảo cho vật liệu mặt đường chịu được các lực nén, uốn và cắt Lớp mặt gồm có lớp chịu lực chủ yếu và lớp hao mòn, đôi khi còn có lớp bảo vệ

Lớp móng chịu lực thẳng đứng là chính (lực ngang tắt rất nhanh theo chiều sâu), có tác

dụng phân bố ứng suất từ tải trọng xe chạy xuống nền đường Lớp móng chủ yếu là chịu nén nên có thể tận dụng vật liệu tại chỗ để làm móng Móng cũng có thể gồm một hay nhiều lớp Tuy nhiên số lớp không nên nhiều quá, gây phức tạp cho quá trình thi công Yêu cầu về cường độ chịu lực của các lớp móng giảm dần theo chiều sâu

Bề dày tối thiểu (đã nén chặt) của lớp mặt đường không được nhỏ hơn 1,5 lần đường kính hạt lớn nhất của vật liệu trong lớp đó Ngoài ra, theo điều kiện thi công, bề dày mỗi lớp không được nhỏ hơn các giá trị quy định trong bảng 12.2

Bảng 12.2 Bề dày tối thiểu đã nén chặt của các lớp cấu tạo mặt đường

Lớp cấu tạo mặt đường Bề dày tối thiểu, cm Bêtông nhựa hạt nhỏ, rải nguội

Bêtông nhựa rải nóng, 1 lớp (2 lớp)

Đá dăm, sỏi cuội trộn nhựa trong máy

Đá dăm, sỏi cuội trộn nhựa trên mặt đường

Dá dăm thấm nhập nhựa (tuỳ kích cỡ đá)

Đá dăm rải trên lớp móng cứng

Đá sỏi rải trên lớp móng cứng

Đá dăm, đá sỏi rải trên lớp móng cát

Đất gia cố bằng nhựa loãng hay nhũ tương

Hình 12.3 Kết cấu trắc ngang mặt đường ô tô

Khi mặt đường là bê tông xi măng, thì thường đổ thành từng tấm với chiều rộng bằng chiều rộng vệt xe chạy, còn chiều dài của tấm lấy bằng khoảng cách giữa các khe ngang - khe

co và khe dãn (thường là 6 m) Cứ 3÷6 khe co thì có 1 khe dãn Đường bê tông xi măng ở mỏ thường có chiều dày 300÷350 mm mác 300 hoặc 350, ở các đoạn dốc, đoạn có nền đường yếu thì cần gia cố thêm cốt thép Thông thường cốt thép được làm bằng sắt Φ = 12÷20 mm đan ô vuông 15×15 mm hoặc 20×20 mm tuỳ theo tải trọng ô tô sử dụng

12.4 Khả năng thông qua của đường ô tô

Giả thiết là tất cả các ô tô trên làn xe chạy với tốc độ như nhau và cách nhau một khoảng

đủ để hãm phanh được thì khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe là:

d

v1000

Nx  , xe/h (12-10) Trong đó: v - tốc độ xe chạy đều nhau cho cả dòng xe, km/h; d - khoảng cách tối thiểu giữa 2 xe, còn gọi là khổ động học của dòng xe và được xác định theo biểu thức:

d = a + bv + cv2 , m (12-11)

Trong đó: a, b, c - các hệ số khoảng cách an toàn, chọn theo phản ứng tâm lý của người lái xe nhanh hay chậm và điều kiện hãm xe: a = 58; b = 0,20,3; c = 0,00,0065 Trường hợp c = 0 tương ứng với khi xe có đèn báo hãm ở phía sau, coi như khi xe trước hãm phanh thì xe sau cũng hãm kịp

12.5 Tổ chức vận tải ô tô trên mỏ lộ thiên

a) Chọn ô tô theo điều kiện máy xúc

Trên mỏ lộ thiên, thiết bị xúc bốc là thiết bị cơ bản của mỏ, quyết định khối lượng khai thác hàng ngày, do vậy phải chọn các thiết bị khác, chủ yếu là thiết bị vận tải, sao cho đảm bảo sự hoạt động nhịp nhàng, có hiệu quả của thiết bị xúc bốc

Hệ số sử dụng thời gian của máy xúc có quan hệ chặt chẽ không chỉ với tổ chức công tác mà còn với tải trọng của ô tô Tải trọng của ô tô càng lớn thì hệ số sử dụng thời gian máy xúc càng cao, nhưng nếu lớn quá thì đầu tư cơ bản của ô tô sẽ cao hơn của máy xúc và hệ số

sử dụng thời gian của ô tô lại bị giảm xuống, kèm theo đó sự tăng chi phí cho hàng loạt những công trình liên quan như đường đá, trạm bốc dỡ, các công trình sửa chữa,

Những loại ô tô có tải trọng lớn hiện nay trên thế giới là 120 tấn, 145 tấn, 180 tấn và 325 tấn Loại ô tô có kết cấu quay được với thùng xe thì tải trọng còn lớn hơn, tới 400 tấn Những

ô tô này chỉ phục vụ cho máy xúc có dung tích gàu 1525 m3 Ở các mỏ lộ thiên dùng máy xúc 12m3 thì ô tô phải có tải trọng 120 tấn Mỏ Cao Sơn dùng ô tô БелАЗ-540 và БелАЗ-548

có tải trọng 27 và 40 tấn để chở đá cho máy xúc ЭКГ-8 có dung tích gàu 8 m3 Các mỏ Đèo Nai, Cọc Sáu, Hà Tu dùng ô tô MA3-525, БелАЗ -540 và Komatsu-HD120 có tải trọng 25, 27

và 32 tấn để chở đá cho máy xúc ЭКГ-4,6 có dung tích gàu 45 m3 Kinh nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa máy xúc và ô tô phải chọn sao cho số lần xúc để xúc đầy thùng xe không được nhỏ hơn 3 gàu, trung bình là 46 gàu

Có thể tham khảo mối quan hệ đó như sau:

Dung tích gàu xúc, m3: 13 45 56 68 Tải trọng ô tô, tấn : 1018 27 4045 6575 Trong điều kiện địa hình và thời tiết khí hậu nước ta, thì phương tiện vận tải trên các mỏ

lộ thiên được sử dụng bằng ô tô là hợp lý Việc lựa chọn tải trọng ô tô được căn cứ vào 2 yếu

tố chính là dung tích gàu xúc và cung độ vận tải Mối quan hệ đó được thể hiện khái quát qua

số gàu xúc đầy thùng xe hợp lý mà GS.TS Kulesov A.A đã đề xuất:

, gàu (12-12) Trong đó: qo , qe - tải trọng ô tô và trọng lượng đất đá thực tế trong gàu xúc, t; tex - thời gian chu kỳ xúc của máy xúc khi góc quay dỡ hàng là 90o, ph; C = tt(tex+teo+td+tt); tt - thời gian trao đổi ô tô ở khu vực máy xúc, ph; teo - thời gian chu kỳ xe chạy, teo =

v

L2.60

- Nhóm ô tô tải trọng 817 tấn, dùng cho mỏ lộ thiên nhỏ, sử dụng máy xúc có dung tích gàu 12,5 m3;

- Nhóm ô tô tải trọng 2745 tấn, dùng cho mỏ vừa và lớn, sử dụng máy xúc có dung tích gàu 3,55 m3;

- Nhóm ô tô tải trọng 75150 tấn, dùng cho mỏ vừa và lớn, sử dụng máy xúc có dung tích gàu 1215 m3

Hình 12.4 Ô tô CAT 777C, tải trọng 96 tấn của hãng Caterpillar trên mỏ Cao Sơn

Khi sử dụng đồng bộ thiết bị có công suất lớn, do số lượng thiết bị ít, sản xuất tập trung, nên có thể vận hành hoạt động ô tô vận tải theo chu trình vận tải hở

Ngoài phương tiện vận tải ô tô (là chủ yếu), kết hợp sử dụng băng tải để vận tải quặng, than, đá thành phẩm, cát trong những điều kiện cho phép Vận tải trong mỏ trực tiếp bằng máy chất tải và máy xúc tải cũng là một giải pháp có hiệu quả kinh tế cao khi cung độ ngắn

b) Sơ đồ phối hợp xúc bóc và vận tải ở gương công tác

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 ô tô khác nhau Vị trí nạp ô tô 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 với trục thùng xe (chất tải đằng sau) và cần chú ý là gàu xúc không được quay qua nóc buồng lái dù có tải hay không Khi xúc theo gương dọc tầng với luồng xúc thông tầng thì có thể nạp xe theo sơ đồ hình 12.5 Sơ đồ hình 12.5-a có trục ô tô song song với trục máy xúc ở vị trí chính diện, được áp dụng khi chiều rộng luồng xúc không lớn lắm và có nhược điểm là thời gian trao đổi xe lớn

Sơ đồ hình 12.5-b có ưu điểm hơn là giảm được vòng quay của máy xúc và rút ngắn chu kỳ xúc

Sơ đồ hình 12.5-c nâng cao được hệ số sử dụng thời gian của máy xúc do không mất thời gian chờ đợi trao đổi xe Trong sơ đồ 12.5-d, ô tô được bố trí 2 bên máy xúc nên giảm được vòng quay của máy, trao đổi xe dễ dàng và an toàn, thời gian làm việc có ích cuả máy xúc là lớn nhất Sơ đồ này áp dụng khi chiều rộng luồng xúc lớn

Hình vẽ 12.5 Sơ đồ nạp xe vào máy xúc khi xúc gương dọc

Khi xúc đống đá ở chân núi hay ở bãi chứa, việc bố trí ô tô ở hai bên máy xúc thuận lợi hơn, khi ấy có thể giảm góc quay của máy xúc tới 60o (Hình 12.6-a) Trường hợp đào hào, làm đường lên núi thì tiết diện gương xúc hẹp hơn, ô tô thường phải bố trí phía sau máy xúc (Hình 12.6-b) do đó vòng quay của máy xúc khi dỡ tải tăng lên khá nhiều, có khi tới 180o

Hình vẽ 12.6 Sơ đồ nạp xe khi khấu gương ngang (a) và khi đào hào lên núi (b)

c) Các sơ đồ vận tải của ô tô trong mỏ

Sơ đồ vận tảỉ ô tô 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 ô tô cơ bản sau đây:

- Sơ đồ phân nhánh thẳng (Hình 12.7-a): áp dụng cho mỏ có kích thước kéo dài theo phương, chiều sâu khai thác không lớn, khấu theo lớp xiên

- Sơ đồ zíczắc (Hình 12.7-b): áp dụng ở mỏ có chiều sâu lớn, hoặc ở những mỏ trên cao

- Khối lượng xây dựng đường sá là nhỏ nhất

- Cung độ vận tải ngắn nhất, đảm bảo sự hoạt động dễ dàng của ô tô

- Thời gian phục vụ của đường là lâu nhất

12.6 Năng suất của ô tô và số ô tô cần thiết

Năng suất của ô tô phụ thuộc vào thời gian nhận và dỡ tải, thời gian chạy trên đường và thời gian phụ khác

Năng suất thực tế của ô tô vận tải đất đá thường được tính theo m3/ca:

, m3/ca (12-13) Năng suất thực tế của ô tô vận tải quặng, than, thường được tính theo t/ca:

, t/ca (12-14)

Trong đó: qô - tải trọng định mức của ô tô, t; Kq - hệ số sử dụng tải trọng; Kv - hệ số sử dụng dung tích thùng xe ô tô; ô - hệ số sử dụng thời gian của ô tô; Tca - thời gian ca làm việc của ô tô, h; tc - thời gian chu kỳ của mỗi chuyến, ph:

tck = tn + td + tc + tk + tp , phút (12-15)

Trong đó: tn, td - thời gian nhận và dỡ tải của ô tô, ph; tc, tk - thời gian chạy lượt đi có tải

và lượt về không tải của ô tô, ph; tp - thời gian phụ khác, ph

Thời gian nhận tải tn của ô tô cạnh máy xúc được xác định như sau:

x r o

EK

tKq

 , ph (12-16) Nếu d<

EK

tKV

, ph (12-17)

Trong đó: tx - thời gian chu kỳ xúc, ph; E - dung tích gàu xúc, m3; Kđ - hệ số xúc đầy gàu; Kr - hệ số nở rời của đất đá trong gàu xúc; d - khối lượng riêng của đá, t/m3; Vô - dung tích thùng xe, m3; qo - tải trọng định mức của ô tô, tấn; Kl - hệ số lèn chặt thùng xe khi chất tải, Kl=1,05÷1,1

Thời gian nhận tải tn của ô tô cũng có thể xác định theo số gàu xúc đầy thùng xe ng Nếu d >

r o

EK

Kq

 , gàu (12-18) Nếu d <

EK

KV

, gàu (12-19)

Hệ số sử dụng tải trọng ô tô được xác định theo biểu thức:

r o

đ đ gKq

đ gKV

EKn

(12-21)

Hình 12.8 Ô tô nhận tải theo sơ đồ 2 máng để tăng hệ số sử dụng thời gian

Số lượng ô tô cần thiết tính cho một máy xúc có thể xác định theo điều kiện làm việc liên tục của máy xúc hoặc theo năng suất làm việc ngày đêm của máy xúc:

, chiếc (12-23) Trong đó: tck - thời gian chu kỳ xe chạy, ph; tn - thời gian xúc đầy xe, ph; Qx - Năng suất trung bình của máy trong ngày đêm, m3/ngđ hoặc t/ngđ; k - hệ số làm việc không điều hoà của

ô tô, (k=1,11,25); Qô - năng suất thực tế của ô tô, m3/ngđ hoặc t/ngđ

Câu hỏi ôn tập chương 12

1 Hãy nêu các thông số chủ yếu của đường ôtô!

2 Hãy nêu các thông số chủ yếu của đoạn đường cong và giải thích ý nghĩa!

3 Căn cứ để tính số gàu (thời gian) xúc đầy thùng xe ôtô khi chuyên chở vật liệu nặng (

Chương 13 VẬN TẢI BĂNG TẢI VÀ MÁNG TRƯỢT TRÊN MỎ LỘ THIÊN 13.1 Khái niệm về vận tải bằng băng tải

Vận tải bằng băng tải (Hình 13.1) được dùng phổ biến trên các mỏ lộ thiên để chuyên chở khoáng sản về kho chứa, đất đá ra bãi thải Để chất vật liệu chuyên chở lên băng tải phải

có máy cấp liệu, máy chất tải hoặc máy xúc rót qua bunke hay phễu rót Vật liệu chuyên chở phải đúng quy cỡ (tùy theo loại băng) nếu là đá thường phải qua khâu nghiền đập

Băng tải có nhiều loại: băng cao su, băng cáp, băng xích, băng tấm, nhưng phổ biến nhất là băng cao su

Chiều rộng của băng từ 3503000 mm Khả năng chuyên chở lên dốc của các loại băng bình thường từ 1618o, nếu có cấu tạo đặc biệt thì có thể hơn: 4550o Bảng 14.8 giới thiệu các thông số làm việc lớn nhất của các loại băng

Ưu điểm chính của vận tải bằng băng tải là:

- Cấu tạo đơn giản, bảo dưỡng dễ, kéo dài hay rút ngắn không phức tạp

- Vận tải liên tục, năng suất cao, phối hợp dễ với thiết bị xúc bóc, đặc biệt là máy xúc nhiều gàu

- Quy cách nhỏ, độ dốc vận tải lớn

- Vốn đầu tư ít, nhân viên phục vụ ít

- Có thể tự động hoá và thực hiện điều khiển từ xa

Nhược điểm là:

- Chịu ảnh hưởng của thời tiết khí hậu;

- Vận chuyển đá cứng thì phải qua nghiền đập

Hình 13.1 Vận tải đất đá bằng băng tải Bảng 13.1 Các thông số làm việc lớn nhất của các loại vật liệu băng

Loại băng Năng suất,

m3/h

Tốc độ chuyển động, m/s

Độ dốc cho phép, độ

Chiều dài cho phép,

m

Độ cong ngang, độ Băng cao su

Các bộ phận chủ yếu của băng là:

Băng: Bộ phận chủ yếu của băng tải, làm chức năng mang và chuyên chở vật liệu Do

vậy băng phải có độ bền cao, chịu được mài mòn, chịu uốn tốt, nhẹ, chịu va đập, chống cháy, giữ được độ bền khi nhiệt độ thay đổi, không bị biến cứng, Băng thường được chế tạo bằng cách ép nhiều lớp sợi vải (hoặc nilông) dính chặt vào nhau, ở 2 mặt có phủ lớp cao su dày để bảo vệ tấm băng khỏi bị ẩm, chống các va đập cơ học trong quá trình làm việc

Con lăn, giá đỡ con lăn và khung băng: Con lăn dùng để định dạng mặt băng, đỡ băng,

định hướng chuyển động của băng và giảm ma sát cho băng khi di chuyển trên khung Giá đỡ con lăn gồm 2 loại: loại lắp trên khung cứng và loại giá treo con lăn Khung băng được chế tạo bằng thép định hình, nối với nhau bằng các mối hàn hoặc bulông Đối với các tuyến băng

cố định, khung băng thường được đặt trên tà vẹt, đường băng có mái che Đối với các tuyến băng di động, khung băng thường được chế tạo thành từng đoạn (blôc), di chuyển nhờ cần cẩu hoặc máy ủi kéo

Trạm dẫn động: Trạm dẫn động gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, khớp nối, tang dẫn

động và phanh hãm Trạm dẫn động có thể có một tang quay, 2 tang quay và 3 tang quay tuỳ theo chiều dài và tải trọng của băng Các tang quay có thể đặt gần nhau ở phía đầu băng hoặc

ở 2 đầu băng Mỗi tang quay có thể có một hoặc 2 động cơ dẫn động bố trí 2 bên tang

Thiết bị kéo căng băng: nhằm khắc phục hiện tượng băng bị giãn và chùng trong quá

trình làm việc

Cơ cấu hãm: Nhằm giữ cho băng đứng im khi không làm việc và dừng băng khi băng

gặp sự cố như đứt băng, quá tải, Cơ cấu này có thể là phánh má, phanh đai, phanh điện từ, bánh răng cóc,

Thiết bị chất tải: Nhằm đảm bảo cung cấp đều đặn vật liệu cho băng, bảo vệ mặt băng

và không cho vật liệu rơi vãi ra ngoài; bao gồm các loại: phễu rót, máng, máy cấp liệu,

Cơ cấu làm sạch băng: Nhằm làm sạch những hạt vật liệu bám dính trên băng, gồm các loại

như thanh gạt, chổi, con lăn, khí nén, sức nước, rung,

13.2 Tổ chức vận tải bằng băng tải ở gương công tác

Trên các mỏ lộ thiên có thể áp dụng hình thức vận tải bằng băng tải không chỉ ơ khu vực nghiền sàng phân loại thành phẩm mà còn có thể dùng để vận chuyển đất đá và quặng ở ngay tại gương công tác

Nếu sử dụng các loại băng kim loại, kích thước lớn kết hợp với việc nổ mìn lần 2 tốt, thì đất đá nổ mìn hoặc đất đá mềm, cứng vừa có thể xúc bằng máy xúc 1 đổ trực tiếp vào bunke di động 2 (Hình 13.2)

Hình 13.2 Sơ đồ chất tải cho băng tải bằng bunke di động

Trên bunke di động, bộ cấp liệu 3 làm nhiệm vụ phân bố đều trên băng tải 4 để từ đó

đá theo hệ thống băng tải 5 về bãi chứa hay bunke của máy nghiền sàng

Phương pháp biến là dùng máy nghiền đập di động để đập vỡ đất đá nổ mìn tại gương công tác (Hình 13.3) Tại sơ đồ này, máy xúc 1 chất tải trực tiếp lên máy nghiền đập 2, sau khi đi qua nghiền đập sơ bộ các cục đá to bị bập vỡ và tất cả chúng theo băng tải cấp liệu 3 để xuống hệ thống băn tải chính 1 để về kho chứa hay bãi thải

Hình 13.3 Sơ đồ phối hợp nghiền đập sơ bộ và vận tải băng tải tại gương công tác

13.3 Những tính toán cơ bản của vận tải bằng băng tải

Q1

,1B

o q b

b , m (13.2)

Trong đó: Qb - năng suất yêu cầu của băng, t/h; v - vận tốc của băng tải, m/h (Bảng 13.2); γq - khối lượng riêng của vật liệu chuyên chở, t/m3; Kb - hệ số năng suất băng tải (Bảng 13.3); Ko -

hệ số để kể đến ảnh hưởng của độ dốc đặt băng đến năng suất băng (Bảng 13.4)

Bảng 13.2 Vận tốc chuyển động của băng khi vận chuyển đất đá rời, m/s

3,15 2,53,15

Bảng 13.3 Hệ số năng suất của băng tải K b

Loại băng Góc nghiêng

con lăn bên hông, độ

Độ linh động của vật liệu chuyên

chở Linh động Trung

Bảng 13.4 Hệ số kể đến ảnh hưởng độ dốc đặt băng tới năng suất băng K o

Độ linh động của

vật liệu

Góc nghiêng đặt băng, độ

1  5 6  10 11  15 16  20 21  24 Linh động

0,85 0,95 0,97

0,80 0,90 0,95

- 0,85 0,90

Chiều rộng băng ở gương công tác chọn theo điều kiện đảm bảo cho máy xúc hoạt động liên tục :

v.k

f.n.K.E.60B

b

x đ

 , m (13.3) Trong đó: E - dung tích gàu xúc, m3; nx - số lần xúc được trong một phút; f - hệ số dự trữ, f = 1,11,15; v - tốc độ chuyển động của băng, m/h; kb - hệ số để kể đến độ nghiêng của con lăn đỡ băng bên hông γ và góc dốc  của sườn dốc dải vật liệu trên băng (Bảng 13.5); Kđ

- hệ số xúc đầy gầu của máy xúc

Bảng 13.5 Trị số k b của loại băng có 3, 4 và 5 con lăn đỡ

b Công suất của động cơ

Công suất cần thiết của động cơ băng tải được xác định theo biểu thức:

L'

w.k

c , kw (13.4) Trong đó: k - hệ số kể đến sức cản trên các tang quay ở 2 đầu; w’- hệ số sức cản, trong điều kiện bình thường w’= 0,022, trong điều kiện khó khăn w’=0,250,30; L - chiều dài băng, m; qc - trọng lượng phần di chuyển của băng trên 1 m chiều dài băng (bao gồm băng, con lăn nhánh có tải và nhánh không tải trên 1 m chiều dài băng), kg/m; Q - năng suất băng,

m3/h; H - chiều cao nâng của băng, m

c- Năng suất băng tải

Năng suất băng tải phụ thuộc vào tiết diện dòng vật liệu trên băng và vận tốc chuyển động của băng, xác định theo biểu thức:

13.4 Vận tải bằng băng tải ống

13.4.1 Khái niệm về băng tải ống

Băng tải ống là một phát minh đột phá trong kỹ thuật vận chuyển băng tải nhờ các ưu điểm nổi bật như: có thể làm việc với cự ly vận chuyển xa, có khả năng uốn cong theo mọi hướng, có thể khắc phục được độ dốc lớn (khi xuống dóc có thể β ≥ 30o), không làm tổn thất vật liệu vận tải trong quá trình chuyên chở, không bị ảnh hưởng bới điều kiện thời tiết khí hậu (mưa, nắng, gió,…) và không làm ô nhiễm môi trường xung quanh,… Băng tải ống được chế tạo từ các sợi vải bạt (EP), lõi bằng thép, độ đàn hồi cao, chống mòn và bề mặt bền chắc Được dùng trong vận chuyển vật liệu dạng hạt từ nhỏ đến cục vừa Khi hoạt động, băng tải chuyển dần từ dạng băng phẳng (tại điểm nhận tải) sang hình chữ U và từ từ uốn tròn 2 mép

để trở thành hình ống bao quanh vật liệu vận tải (hình 13.4 ) Khi đến gần điểm dỡ tải, băng lại từ từ mở ra và trở về dạng phẳng để rót vật liệu như băng bình thường Cơ cấu định hình của băng tải ống là hệ thống các con lăn đỡ băng, bố trí dọc theo đường băng trên nhánh đi và

cả trên nhánh về

Ở VN, ngày 26/5/2012 Công ty than Mạo Khê –Vinacomin đã đưa vào vận hành đường băng tải ống đầu tiên đề chuyên chở than từ mỏ ra cảng Hệ thống băng tải ống này có chiều dài toàn tuyến 3,67 km, tiết diện ống 350mm, tốc độ vận chuyển 3m/giây với khả năng vận chuyển than có cỡ hạt từ 0mm đến 120mm, đạt công suất 2 triệu tấn than/năm (có dự phòng nâng công suất lên 3 triệu tấn/năm) Tuyến băng tải ống trên đi qua 6 khu dân cư của thị trấn Mạo Khê với 31 điểm giao cắt trên địa hình có độ dốc cao, uốn lượn đa chiều và được trang bị

hệ thống thông tin, camera giám sát dọc tuyến Toàn bộ các thiết bị chủ yếu của hệ thống băng tải do Tập đoàn Flsmidth Koch (CHLB Đức) sản xuất và tư vấn, giám sát lắp đặt

Hình 13.4 Tiết diện

ngang của băng tải ống khi

được cuộn tròn để chuyên

chở vật liệu

Các bộ phận chính của băng tải ống là: Tang dẫn động và bộ truyền động, các con lăn định hình ống cho băng và con lăn đỡ băng, tang bị dẫn, cụm điều chỉnh sức căng của băng, khung và giá đỡ

13.4.2 Xác định các thông số của băng tải ống

6,

G Q

Sau đó chọn chiều rộng của băng B: (B ˃ 2πD)

đó: E- Môđun đàn hồi; σz- lực nén của con lăn lên băng ống, MPa

5) Tính độ dài chuyển tiếp:

;112

182113

2433

3

k E

s D D

Trong đó Gi- Khối lượng của bộ con lăn dẫn hướng, N

7) Xác định trọng lượng của 1 mét băng W b :

V

G

G- Năng suất băng tải, tấn/h

9) Lực cản của nhánh có tải trên 1 m băng (q 1 ):

b

S

W W

W C

C1- Hệ số ma sát của con lăn; Wb- Trọng lượng 1 mét băng tải, N; Wm- Trọng lượng vật liệu phân bố trên 1 mét băng, N; Wi- Trọng lượng đoạn băng có tải giữa 2 con lăn, N; Si- khoảng cách giữa 2 con lăn, m

10) Lực cản của nhánh không tải trên 1 m băng (q 2 ):

S

W W

min

z

DE R





12) Tải trọng phụ do uốn cong băng ống

Tải trọng phụ do uốn cong băng ống Fuc phụ thuộc vào lực uốn và độ bóp của ống ψb: ;

2

106

B E s R

D F

13) Công suất dẫn động băng:

Công suất dẫn động băng tải ống được xác định theo biểu thức:

N N N N N N N K

q1- Sức cản riêng của đoạn băng có tải trên đoạn chiều dài Li;

N2- Công suất cần thiết để khắc phục sức cản của nhánh không tải, xác định theo biểu thức:

q2- Sức cản riêng của đoạn băng không tải trên đoạn chiều dài Li;

N3- Công suất cần thiết để vận chuyển vật liệu theo phương ngang, xác định theo biểu thức:

N 3 = 10 -3 q 3 V o L.cosβ; (13-22)

Với L- Chiều dài đoạn thẳng của băng ống; q3- Sức cản của vật liệu khi vận chuyển theo phương ngang: q3= C2.Wm; β- Góc nghiêng của băng tải theo phương thẳng đứng, độ.; C2- Hệ

số ma sát của vật liệu vận tải

N 4 - Công suất tiêu hao cho tấm gạt, xác định theo biểu thức:

N 4 = 1,1.10 -3 B.Gtgθ; (13-23)

Θ- Góc nghiêng cúa tấm gạt so với chiều chuyển động của băng, độ

N5- Công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao H, xác định theo biểu thức:

Máng dốc quá, cao quá thì động năng của các tảng đá rơi sẽ lớn làm chúng bị đập vỡ vụn, bị lăn ra quá xa hoặc bật ra khỏi máng Có thể làm giảm độ dốc của máng bằng cách đặt các thanh chắn chéo nhau trong máng hoặc phân máng thành các đoạn gãy khúc (Hình 13.5-a) hoặc thay đổi độ dốc trên từng đoạn

Để đảm bảo an toàn cho thiết bị làm việc ở bãi xúc chân máng, cần có hai máng : một máng cho máy xúc làm việc ở dưới, còn một máng để rót đá từ trên xuống, hai máng lần lượt thay nhau chức năng theo theo định kỳ hoạt động (Hình 13.5-b)

Thông số cơ bản của máng là góc nghiêng  của máng Khi tg > f (f - hệ số sức cản ma sát của máng) thì đá rơi trong máng có gia tốc không đổi:

a = g.(sin - f.cos) , m/s (13-27)

Trong đó: g - gia tốc rơi tự do, g  10 m/s2

Quỹ đạo chuyển động của đá trong máng phụ thuộc vào chiều cao H của máng cũng như vận tốc ban đầu vo và vận tốc cuối vc của chuyển động Do vậy góc nghiêng của máng có thể xác định gần đúng theo biểu thức:

c 2

o vvgH2

gHf2



 , độ (13-28) Theo kinh nghiệm thực tế, có thể lấy bằng  = arctgf + (23o)

Với máng không có lót thì có thể lấy f = 1,31,7; nếu máng có xây lót thì f = 0,71,3 khi vận tải đá Chiều rộng máng trượt không được nhỏ hơn 3 lần kích thước của hòn đá lớn nhất trượt qua nó Diện tích mặt cắt ngang xác định theo biểu thức:

Sm=

m

o.kv.3600

Q

, m2 (13-29) Trong đó: Q - năng suất vận tải cần thiết của máng, m/h; km - hệ số sử dụng máng (hệ số chở đầy), thường km = 0,5

Câu hỏi ôn tập chương 13

1 Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng của vận tải bằng băng tải?

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất băng tải?

3 Ưu điểm của băng tải ống so với băng tải phẳng?

4 Nguyên lý làm việc của băng tải ống?

5 Tại sao lại phải bố trí 2 máng rót đá?

6 Khi nào thì sử dụng máng trượt gãy khúc?

Chương 14 CÔNG TÁC THẢI ĐÁ TRÊN MỎ LỘ THIÊN

14.1 Khái quát về công tác thải và bãi thải

Công tác thải đá - đó là tổng hợp các thao tác tiếp nhận và chất xếp đất đá thải vào một khu vực riêng theo một phương thức và trình tự xác định Thải đá là khâu công nghệ cuối cùng trong dây truyền sản xuất trên mỏ lộ thiên Nơi lưu giữ đất đá thải được gọi là bãi thải Theo vị trí tương đối của bãi thải so với biên giới khai trường mà chúng được phân thành bãi thải trong và bãi thải ngoài Bãi thải trong là bãi thải được bố trí trong khoảng trống

đã khai thác Bãi thải ngoài là bãi thải được bố trí ngoài biên giới khai trường, trên khu vực

mà phía dưới không có KSCI Theo thời gian tồn tại, người ta phân thành bãi thải cố định và bãi thải tạm Bãi thải cố định là bãi thải tồn tại theo suốt đời mỏ hoặc hơn Bãi thải tạm là bãi thải chỉ tồn tại trong một thời gian nhất định và sau đó được di chuyển tới một vị trí khác Trong công tác thải đá thì vị trí bãi thải là yếu tố cơ bản, có ý nghĩa quyết định đối với hiệu quả kinh tế không chỉ của khâu thải đá mà là của toàn bộ dây truyền sản xuất của mỏ lộ thiên Quá trình phát triển của hoạt động khai thác khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên ngày càng chiếm dụng nhiều diện tích bề mặt thảm thực vật và đất đai canh tác để mở khai trường và làm bãi thải do mỏ càng xuống sâu, phạm vi biên giới mỏ càng mở rộng, khối lượng đất thải tính cho 1 đơn vị khoáng sản thu hồi càng lớn Vấn đề tìm vị trí để đổ thải cho các mỏ lộ thiên ngày càng trở nên bức xúc Thí dụ, dung lượng các bãi thải của khu mỏ Quảng Ninh hiện nay chỉ đáp ứng được khoảng 60÷70 % nhu cầu đổ thải, trong khi đó thì các yêu cầu về bảo vệ môi trường và cảnh quan khu vực ngày càng khắt khe Tổng khối lượng đất

đá thải của các mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh theo từng khu vực và theo các giai đoạn được giới thiệu ở bảng 14.1

Bảng 14.1 Tổng khối lượng đất đá đổ thải của các mỏ lộ thiên Quảng Ninh (10 6 m 3 )

Khu vực Tổng số 2005÷2010 2011÷2015 2016÷2020 Sau 2020

Tổng số 3.921,722 824,438 751,412 704,416 1.641,456

Cẩm Phả 2.901,779 544,153 552,612 556,049 1.248,965

Hòn Gai 428,697 198,030 136,0 88,817 5,850

Xuất phát từ đó, những yêu cầu đặt ra đối với công tác đổ thải trên mỏ lộ thiên là:

1 Bãi thải đất đá của mỏ phải được bố trí trong phạm vi đất đai của mỏ quản lý Đối với bãi thải cố định trước khi đổ thải phải tiến hành điều tra, xem xét ở phía dưới mặt đất trong giới hạn bãi thải có chứa loại khoáng sản nào có giá trị công nghiệp không Nếu có thì phải báo cáo lên cấp có thẩm quyền để làm thủ tục khai thác trước khi đưa vào sử dụng đổ thải

2 Bãi thải đất đá mỏ phải được hạn chế tối đa làm ảnh hưởng đến các công trình công nghiệp, dân dụng lân cận và các hoạt động phát triển kinh tế khác cũng như các yếu tố môi trường và cảnh quan khu vực

3 Tận dụng tối đa các điều kiện có thể để sử dụng khoảng trống đã kết thúc khai thác vào mục đích đổ thải đất đá mỏ

4 Nhằm giữ ổn định và tăng sức chứa của bãi thải, phải tiến hành đổ thải đúng kỹ thuật: khi thải theo bề mặt thì chiều dày mỗi lớp thải không được lớn hơn 0,8 m; khi thải theo chu vi thì mép ngoài bãi thải phải có đê an toàn; chiều cao đê an toàn phải lớn hơn hoặc bằng 1/2 đường kính lốp của loại xe ô tô chở đất đá lớn nhất mà mỏ sử dụng; khi bãi thải không ổn định, có hiện tượng sụt lún thì ô tô phải dỡ tải lên mặt bãi thải, sau đó dùng máy ủi để gạt đất

đá xuống sườn bãi thải

5 Tuyệt đối không để nước mưa, nước thải chảy tràn qua mặt và sườn bãi thải Mặt bãi thải phải có độ dốc không nhỏ hơn 23 % hướng vào phía trong để dẫn nước mưa vào rãnh thoát nước cố định bố trí sát đường vận tải hoặc sườn núi

6 Dưới chân bãi thải phải có đập chắn để ngăn không cho đất đá, bùn thải trôi lấp xuống vùng hạ lưu Định kỳ phải tiến hành nạo vét, dọn sạch đất bùn thải phía thượng lưu của đê chắn

Việc lập quy hoạch đổ thải phải được xem xét đồng bộ với các quy hoạch phát triển kinh

tế - xã hội khác của khu vực và đáp ứng được các tiêu chí sau:

- Có giải pháp hữu hiệu đảm bảo xử lý cơ bản việc đổ thải gây ô nhiễm, suy thoái tài nguyên và môi trường đối với nguồn thải theo lưu vực sông suối

- Đảm bảo các không gian cách ly hợp lý và hiệu quả xử lý ô nhiễm môi trường giữa các khu vực đổ thải với các đô thị và khu tập trung dân cư

- Phải có dự án phục hồi môi trường và sử dụng hợp lý đất đai các khu vực kết thúc đổ thải và kết thúc khai thác khoáng sản nhằm tăng nhanh độ che phủ đất trống; kết hợp đầu tư các công trình ngăn chặn xói mòn và rửa trôi để giảm thiểu vật liệu rửa trôi, gây ô nhiễm môi trường nước và gây bồi lắng sông, hồ, ven biển

14.2 Điều kiện sử dụng bãi thải

Nếu tính theo trọng lượng thì khối lượng đất đá thải nhiều gấp 20÷30 lần hoặc hơn so với khoáng sản thu hồi Từ đó dẫn đến chi phí vận tải đất đá thải thường chiếm tới 30÷35 % giá thành khai thác, mà điều này được quyết định bởi vị trí của bãi thải Sử dụng bãi thải tạm, bãi thải trong là giải pháp tối ưu để rút ngắn cung độ vận tải

14.2.1 Sử dụng bãi thải tạm

Bãi thải tạm thường được áp dụng ở giai đoạn đầu chuẩn bị xây dựng bãi thải trong hoặc khi thời gian tồn tại của mỏ ngắn, mỏ không có vị trí đổ thải phải thuê đất để đổ tạm, sau đó, khi kết thúc khai thác thì tiến hành hoàn phục trở lại vào khoảng trống đã khai thác

Hình 14.1 Sơ đồ sử dụng bãi thải tạm thời

Ngoài ra, khi cung độ vận tải ra bãi thải cố định quá lớn, để tiết kiệm chi phí sản xuất

cho giai đoạn đầu người ta cũng có thể sử dụng bãi thải tạm [12] Thí dụ trong hình 14.1, việc

bố trí bãi thải của đợt khai thác đầu tiên có thể thực hiện theo 2 phương án: dùng bãi thải cố định đặt ngoài biên giới cuối cùng của mỏ hoặc dùng bãi thải tạm đặt gần biên giới trung gian của giai đoạn khai thác đầu tiên

Nếu theo phương án II, sau khi kết thúc giai đoạn khai thác thứ nhất cần tiến hành chuyển đất đá thải từ bãi thải tạm ra bãi thải cố định Nếu chỉ đánh giá hời hợt thì hình như phương án này không kinh tế bằng phương án I, do phải tốn thêm khoản chi phí để xúc chuyển đất đá từ bãi thải tạm ra bãi thải cố định Nhưng nếu quan tâm tới sự phân bổ chi phí theo thời gian cũng như tác động của yếu tố thời gian tới hiệu quả vốn đầu tư, vốn đầu tư ban đầu và thời hạn đưa mỏ vào sản xuất thì trong nhiều trường hợp, phương án II kinh tế hơn phương án I

Nhờ xây dựng các bãi thải tạm mà rút ngắn được khoảng cách vận chuyển, tiết kiệm được chi phí xây dựng đường sá và chi phí vận chuyển thường xuyên Mức tiết kiệm này được đem sử dụng vào mục đích kinh tế khác và mang lại cho doanh nghiệp một lợi nhuận

nhất định Nếu tổng mức chi phí chênh lệch quy chuyển của phương án I so với phương án II lớn hơn chi phí quy chuyển để di chuyển bãi thải tạm ra bãi thải cố định thì rõ ràng phương án

II hợp lý hơn phương án I

Giả sử khối lượng đất đá bóc hàng năm trong giai đoạn khai thác I có giá trị là Ađi, khoảng cách vận chuyển rút ngắn được nhờ sử dụng bãi thải tạm thời là L (km), thời hạn khai thác đợt 1 là T (năm) thì mức chi phí tiết kiệm được trong T năm của giai đoạn I được quy chuyển về thời điểm đánh giá (năm đầu đưa mỏ vào sản xuất) là:

đ T

1 i

1 i đi

)1(

1A.c

Trong tổng chi phí tiết kiệm quy chuyển S, một phần được sử dụng để di chuyển đất đá

từ bãi thải tạm thời ra bãi thải cố định, phần còn lại là mức tiết kiệm thuần tuý

Chi phí để di chuyển toàn bộ khối lượng đất đá từ bãi thải tạm thời ra bãi thải cố định bao gồm:

- Chi phí làm đường từ bãi thải tạm ra bãi thải cố định và chi phí xây dựng bãi thải cố định (trong trường hợp phải xây dựng mới):

Cđ + Cbt = (C’đ+C’bt) T 1

)1(

1 j T đj

v c

)e1(

1A

.c

1 j T t

x đj

)e1(

1)cc(

Từ đó, mức tiết kiệm thuần tuý nhờ sử dụng bãi thải tạm thu được là:

So = S – (C’đ + C’bt + Cv + Cx + Ct) , tr.đ (14-5)

Việc vận chuyển đất đá từ các bãi thải tạm thời ra bãi thải cố định có thể được tiến hành bằng những phương tiện hiện đại hơn so với phương tiện vận chuyển của phương án thải đá trực tiếp vào bãi thải cố định, trường hợp đó, mức tiết kiệm thu được do sử dụng bãi thải tạm

thời tăng lên và hiệu quả sử dụng bãi thải tạm càng lớn

Điều kiện tiên quyết để sử dụng bãi thải tạm là phải có vị trí gần mỏ để bố trí nó, tuy

nhiên điều kiện đủ để giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế là thời gian di chuyển chậm sau

đất đá từ bãi thải tạm ra bãi thải cố định phải đủ lớn để phần hiệu quả do sử dụng vốn hợp lý

đủ bù đắp (hoặc lớn hơn) các chi phí phát sinh do phải tiến hành thải lại khối lượng đất đá này

Thời gian thải lại chậm sau tc là khoảng cách thời gian tính từ thời điểm giữa của giai đoạn thải đất đá vào bãi thải tạm “T” đến thời điểm giữa của giai đoạn di chuyển hết toàn bộ đất đá từ bãi thải tạm ra bãi thải cố định “t”, tc = 0,5(T + t) Tuy nhiên để tăng độ tin cậy và đơn giản trong tính toán, có thể lấy giá trị nhỏ nhất của tc = T và xác định gần đúng theo biểu thức sau:

)1lg(

)R1lg(







, năm (14-6)