thiết kế các phương án kỹ thuật tổ hợp thiết bị kdt -1 khai thác vỉa dầy, dốc bằng công nghệ chia lớp ngang

Mikhailov Kỹ sư Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga Thành viên đề tài và một số cán bộ kinh tế - kỹ thuật khác của Viện KHCN Mỏ... Mục lục 1 Tính toán kháng lực cho phé

điều kiện khoáng sàng than Việt Nam

Cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Khoa học Công nghệ

Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Công nghệ Mỏ Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Anh Tuấn

7004-4

20/10/2008

Hà Nội, năm 2005

kiện khoáng sàng than Việt Nam

Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài

TS Nguyễn Anh Tuấn

Hà Nội, năm 2005

Tham gia thực hiện đề tài

Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài

2 Nguyễn Anh Tuấn Tiến sỹ Phó Viện trưởng

Viện KHCN Mỏ Chủ nhiệm đề tài

Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài

6 Đặng Hồng Thắng Thạc sỹ Nghiên cứu viên

Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài

7 Ngô Quốc Trung Kỹ sư Nghiên cứu viên

Viện KHCN Mỏ Thành viên đề tài

8 P Ph Savtrenko Tiến sỹ

KHKT

Giám đốc C.ty Công nghệ máy

Mỏ – LB Nga

Thành viên đề tài

9 I Ph Travin Tiến sỹ

Kỹ sư trưởng Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga

Thành viên đề tài

10 V.A Bernaski Kỹ sư

Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga

Thành viên đề tài

11 A.V Zueva Kỹ sư

Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga

Thành viên đề tài

12 E.X Palagin Kỹ sư

Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga

Thành viên đề tài

13 I.X Xolopi Kỹ sư

Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga

Thành viên đề tài

14 G.Đ Mikhailov Kỹ sư

Viện thiết kế máy mỏ GIPROUGLEMASH, Mátxcơva – LB Nga

Thành viên đề tài

và một số cán bộ kinh tế - kỹ thuật khác của Viện KHCN Mỏ

Mục lục

1 Tính toán kháng lực cho phép của vì chống 5

2 Tính toán thời gian dịch chuyển vì chống 6

3 Tính toán sơ bộ thời gian thực hiện một chu kỳ khấu và công

suất lò chợ khi chiều dài gương 20 m

11

4 Tính toán khối lượng than trên máng cào gương sau khi nổ mìn 17

5 Tính toán công suất của máng cào gương 17

6 Tính khối lượng than trong quá trình tự chảy vào máng cào 18

7 Tính thời gian làm sạch sản phẩm do nổ mìn 18

8 Xác định sự thay đổi góc nghiêng cần thiết của lớp khi thay đổi

chiều cao khấu

19

9 Xác định thời gian một chu kỳ của vì chống cơ giới 23

1 Tính toán kháng lực cho phép của vì chống:

Tính toán đ−ợc tiến hành trên cơ sở các thông số của sơ đồ chống giữ trong hệ thống khai thác chia lớp ngang, vỉa dầy dốc trong điều kiện địa chất các mỏ hầm lò Việt Nam

600 = +

2000 = +

- Kỹ thuật mới tốt hơn

400000 4

x D

P

2 Tính toán thời gian dịch chuyển vì chống:

2.1 Để tính toán sử dụng các thông số sau:

2.1.1 Trong khi trút tải vì chống có một máy bơm chạy (Q = 90 l/phút), máy thứ hai để dự phòng

2.1.2 Hệ số thời gian làm việc của máy bơm trong trường hợp này không nhỏ hơn Km = 0,8

2.1.3 Thời gian chuẩn bị cho công nhân điều khiển từ vì này đến vì kia theo kinh nghiệm tΠ31 = 7 s

2.1.4 Thời gian chuẩn bị cho công nhân điều khiển từ công đoạn này

đến công đoạn khác của một vì tΠ32 = 2 s

2.1.5 Khối lượng dung dịch cho vì chống được tính toán ở bảng 1

2.2 Tính toán thời gian chống giữ nóc:

2.2.1 Khối lượng dung dịch để dịch chuyển xà phụ quay và ép vào nóc:

V1 = 2Vn1+ 2Vn2 = 13,82 lít Thời gian thực hiện một công đoạn của vì:

t1 =

Q

V1

= 0,153 ph = 9,2 s 2.2.2 Thời gian chung để thực hiện một công đoạn của vì chống:

tc1 = t1 + 2tΠ32 + tΠ31 = 20,2 s 2.2.3 Thời gian để chống khoảng lộ trần:

T1 = tc1 x n1 = 323,2 s ≈5,4 ph

* Trong trường hợp đó xảy ra sự tăng chiều dài cột trước với lượng dung dịch cần thiết:

Giá trị tăng chiều dài:

∆L = L 2 b+ 2 - L; L = M - 0,2 m

b = 0,63 m - bước chuyển dịch cột Khi M = 2,5 ∆L = 9 cm;

M = 2,0 ∆L = 12 cm - Lấy giá trị này để tính toán

* Khối lượng dung dịch tiêu thụ cho một công đoạn:

V2 = Vn6 + Vn4 x

n

L L

∆+ 11 , 49 2

2.3.2 Chuyển dịch xà và cột sau của đoạn vì:

* Thực hiện công đoạn này cần thao tác:

- Trút tải hoặc hạ hai kích chuyển dịch vì (trong tính toán chấp nhận khối lượng tiêu thụ ở mức trung bình);

- Đẩy cột sau lên

* Khối lượng dung dịch để thực hiện công đoạn:

4 5

5 7

7 6 4

1 4 1

4

2 2

2 2

2

l x V V

V V

V V L

L x V

V

n m

n m

n m n m m

đó dung dịch từ buồng xilanh sẽ được đưa ra Tương tự như vậy, khi tấm chắn chuyển dịch vào gương, dung dịch từ buồng xilanh của tấm chắn cũng

được trút tải Trong trường hợp này, máy bơm sẽ không bổ sung dung dịch

* Tổng thời gian để thực hiện một công đoạn cho một đoạn vì:

tc3 = t3+ tΠ31 + 4tΠ32 = 34 s = 0,57 ph

* Tổng thời gian dịch chuyển vì chống trong gương (bao gồm cả dịch chuyển tấm chắn hông):

T3 = tc3 x n = 9,63 ph ≈578 s Trong đó:: n = 17 - Số lượng đoạn vì trong gương bao gồm cả tấm chắn hông

2.4 Tổng thời gian dịch chuyển vì chống trong một chu kỳ khấu:

Vì chống cần phải dịch chuyển hai lần sau một chu kỳ khấu do bước khấu bằng 1,2 m thực tế thì lớn hơn hai lần bước dịch chuyển của vì chống (0,63 m)

Hệ số thời gian của máy dùng để dịch chuyển vì chống (xem bảng 2)

8 , 0

63 , 9 5 , 4 4 , 5 2

3 2

M

K

T T T

~ 49 ph ΣV- Tổng khối lượng dung dịch để thực hiện một công đoạn của một vì;

tm - Thời gian của máy để thực hiện một công đoạn khi có tiêu hao dung dịch;

Q = 90 lít/ph;

tΠ3 - Thời gian chuẩn bị và kết thúc để thực hiện một công đoạn;

tc - Tổng thời gian để hoàn thành một công đoạn;

n - Số lượng đoạn vì của một công đoạn;

T - Tổng thời gian cho tổ hợp trên toàn bộ chiều dài gương lò;

Km - Hệ số thời gian máy

2.5 Tính toán thời gian dịch chuyển máng cào thu hồi:

Dịch chuyển máng cào thu hồi sau khi kết thúc tải than được thực hiện hoặc bằng lần lượt uốn cong cầu máng cào Để dịch chuyển cần phải cùng tác động một số lượng kích không nhỏ hơn i = 9 kích, để kéo máng cào vào vì chống Cấu trúc của kích tương tự như cấu trúc kích dịch chuyển

T,

s

T, Km/ph

T3k = 0,178 ph = 10,7 s 2.5.2 Thời gian chuẩn bị và kết thúc dịch chuyển máng cào:

TΠ3k = i x (tΠ31 + tΠ32 ) = 81 s = 1,35 ph

2.6 Tổng thời gian để dịch chuyển máng cào thu hồi có tính đến

hệ số thời gian sử dụng máy:

2.6.1 Cho một bước dịch chuyển tổ hợp:

8 , 0

81 7 ,

10 + =

= + ℑ

3 Tính toán sơ bộ thời gian thực hiện một chu kỳ khấu và công suất lò chợ khi chiều dài gương 20 m: 3.1 Khối lượng than khai thác sau một chu kỳ khấu:

- Chiều dài gương trong vùng thu hồi, Lb 20 m

- Chiều dài khấu gương (tính toán với chiều rộng của lò), Ln 16,5 m

- Hệ số nở rời khi thu hồi, KB 0,7

- Bước khấu, lck (chiều sâu lỗ khoan) 1,2 m

- Khối lượng than khai thác sau một chu kỳ khấu:

Q = γ x (Ln x lck x Mn + LB x lck x MB x KB) = 1,4 x (16,5 x 1,2 x 2,5 + 20 x 1,2 x 7,5 x 0,7) = 246 tấn

3.2 Chu kỳ công nghệ khấu than lên một bước tiến của gương lò:

Để gương lò tiến lên một bước cần thực hiện các công đoạn sau: 3.2.1 Khoan các lỗ mìn và tải than

3.2.2 Chuyển dịch xà phụ và tấm chắn gương của vì chống để đỡ nóc 3.2.3 Tải than sau khi nổ mìn lên máng cào gương và xúc phần than còn lại vào máng cào

Ghi chú: Do công suất bộ dẫn động của máng cào (xem phần tính

toán sức kéo của máng cào) không đủ lớn để kéo cả khối than sau nổ mìn theo chiều dài gương, nên cần phải tiến hành tải than làm hai lần với chiều dài theo gương không quá 8 m, rồi tiến hành tải than trên máng và xúc phần than còn lại trên nền vào máng cào Song trong tính toán, những công đoạn này được tính gộp cho cả chiều dài gương

3.2.4 Dịch chuyển thiết bị gương lên hai bước tới gương lò và đồng thời dịch chuyển máy chuyển tải lò dọc vỉa;

3.2.5 Thu hồi than nóc:

Trong trường hợp này cần có những thao tác sau:

- Công đoạn dịch chuyển máy chuyển tải đồng thời cùng với công

đoạn dịch chuyển thiết bị gương;

- Công đoạn rút ngắn máng cào dọc vỉa có thể cùng lúc với công

đoạn khoan lỗ mìn và tải than trong gương (một công nhân lò chợ trong thời gian này có phần tạm nghỉ)

- Công đoạn tải than đồng thời với các công đoạn dịch chuyển đoạn vì do khi dịch chuyển than từ vùng thu hồi sẽ được chuyển dịch mạnh mẽ hơn

Trong tính toán không đề cập đến khối lượng công việc làm tơi vụn lớp than khấu - khoan và bắn mìn do các công đoạn này chỉ được tiến hành khi cần thiết

3.3 Tính toán thời gian chuẩn bị để tải than trong gương:

Theo khả năng gạt than trên máng cào gương, việc tải than tại gương

được tiến hành làm hai giai đoạn theo 8 m bắt đầu từ phía lò dọc vỉa Thời gian được tính toán khi đồng thời tải than theo toàn bộ chiều dài gương

3.3.1 Khoan gương:

- Số lượng thợ khoan, n = 2

- Tốc độ khoan trong than, Vb = 0,6 m/ph

- Thời gian thao tác một lỗ khoan tb =

- Thời gian chuyển sang lỗ khoan tiếp theo, tΠ3 = 0,5 ph

- Tổng thời gian hoàn thành một lỗ khoan, tc = tb + tΠ3 = 2,5 ph

- Số lượng lỗ khoan cần thiết cho 1 m gương lò, qШ = 2,5

- Khi tính đến hệ số thời gian máy dùng cho thiết bị khoan, Kb = 0,8

- Thợ bắn mìn sẽ chuẩn bị kíp, đưa thuốc vào lỗ khoan và nối dây các

lỗ khoan với nhau;

- Một thợ sẽ chịu trách nhiệm nạp bua

Thực hiện công tác chuẩn bị bua đồng thời cùng với các công đoạn công nghệ khác trước khi nạp mìn vào lỗ khoan, thời gian này không thể hiện trong tính toán

* Tổng thời gian nạp mìn và khấu than:

= 102,5 ph

3.3.3 Thời gian chuẩn bị và kết thúc:

Công tác nạp mìn được bắt đầu khi đã đưa hết người ra khỏi lò chợ Công nhân chỉ được trở lại lò chợ sau khi đã tiến hành thông gió gương Chấp nhận thời gian cho công đoạn này là 15 ph

3.3.4 Thời gian của một chu kỳ khấu:

3.4.5 Thời gian tải than trong lớp khấu:

* Thời gian than tự chảy:

q

h ~ 7 ph

Trong đó: Qk= 430 T/h- Công suất của máng cào gương

* Thời gian bốc xúc số than còn lại bằng thủ công:

Tp = 6 , 6

0 0

1

=

ì

ìk n q

3.5 Thời gian dịch chuyển đoạn vì:

Trong đó: t = 1,2 m- Bước lắp đặt của đoạn vì

Điều hòa chiều dài đế của vì chống được thực hiện bằng các tấm chắn hông

Do việc dịch chuyển tấm chắn hông được coi như dịch chuyển đoạn vì Vì vậy để tính toán thì chấp nhận số lượng đoạn vì trong gương là n!

c =

17

3.5.2 Theo bản “tính toán thời gian dịch chuyển vì chống trong gương” thời gian dịch chuyển vì chống (tính cho cả chiều dài gương) gồm:

- Thời gian chống giữ khoảng lộ trần khi tải than sau bước khấu có tính đến hệ số sử dụng thời gian máy T1 = 6,75 ph

- Thời gian dịch chuyển máng cào và gối đỡ trước của đoạn vì có tính

đến hệ số sử dụng thời gian máy T2 = 6,9 ph

- Thời gian dịch chuyển đoạn vì chống có tính đến hệ số sử dụng thời gian máy T3 = 12,04 ph

- Thời gian dịch chuyển máng cào gương T4 = 1,91 ph

- Tổng thời gian cho một bước dịch chuyển vì chống T = 27,6 ph

- Thời gian tương ứng cho hai bước dịch chuyển tổ hợp Tchk = 55,2ph

3.6.2 Công suất của máng cào thu hồi được thiết kế là Qk = 430 T/h

Hệ số sử dụng thời gian KMk = 0,7

3.6.3 Thời gian cần thiết để thu hồi vào máng cào thu hồi là:

CK v v

K q

k l

M

h = 35,2 ph

Do trong lò chợ có thể có hơn 4 vị trí để thu hồi, còn tổng thời gian

để khoan các lỗ mìn trong gương là 64,1 ph Chấp nhận việc thu hồi than không nhất thiết phải là toàn bộ trong quá trình khấu và không nhất thiết phải bổ sung thời gian

3.7 Thời gian chung để thực hiện một chu kỳ:

3.7.1 Để thực hiện một chu kỳ khấu gồm các công đoạn sau:

- Thời gian khoan lỗ mìn trong gương cùng với công đoạn tải than từ lớp khấu;

- Một phần thời gian để dịch chuyển mái che của đoạn vì cùng với việc tải than từ lớp khấu

3.7.2 Như vậy, thời gian cho một chu kỳ khấu lên một bước gồm:

- Thời gian khoan lỗ mìn trong gương T!b = 64,1 ph

- Thời gian nạp và bắn mìn T3 = 132,5 ph

- Thời gian dịch chuyển vì chống T = 55,2 ph

Trong đó:

+ Thời gian chống giữ nóc lò TΠΠ = 6,75 ph

+ Thời gian dịch chuyển máng cào gương T3k = 13,8 ph

+ Thời gian dịch chuyển vì chống Tk = 24,1 ph

+ Thời gian dịch chuyển máng cào thu hồi Tkv≈4 ph

+ Thời gian bốc xúc và làm sạch than trong gương To = 403 ph

3.7.3 Thời gian chung cho một chu kỳ:

Bảng tổng hợp kết quả tính toán thời gian một chu kỳ khấu

và công suất của lò chợ xem bảng 3

Bảng 3

Khối lượng khai thác sau một chu kỳ khấu:

- Chiều dài khấu Ln m 16,5

- Chiều cao thu hồi Mv m 7,5

1,4

- Khối lượng than sau chu kỳ khấu Qk T 69,3

- Khối lượng than sau một chu kỳ thu hồi Qv T 176,4

1

- Tổng khối lượng than khai thác sau một chu kỳ Q T 246

2 Thời gian chuẩn bị gương để khoan bắn mìn :

Thời gian khoan lỗ mìn trên toàn bộ chiều dài:

- Số lượng thợ khoan N người 2

- Tốc độ khoan Vb m/ph 0,6

- Thời gian chuẩn bị một lỗ khoan Tb phút 2

- Thời gian di chuyển tới lỗ khoan bên cạnh tΠ3 phút 0,5

- Tổng thời gian cho một lỗ khoan Tc phút 2,5

- Thời gian nạp thuốc và nổ mìn một nửa gương T 3 phút 51,25

- Thời gian chuẩn bị và kết thúc công tác khoan nổ

mìn với một nửa lò chợ

TΠ3 phút 15 2.2

- Tổng thời gian nổ mìn cho toàn bộ gương lò T 3 phút 132,5

- Tổng thời gian bốc xúc của một chu kỳ khấu To phút 403

Thời gian thu hồi than hạ trần Tv phút 35,2

4

- Khối lượng than thu hồi Qv T 176,4

Thời gian dịch chuyển toàn bộ tổ hợp sau 1 chu kỳ: T phút 55,2

- Thời gian chống giữ nóc TΠΠ phút 6,75

- Thời gian dịch chuyển 1 lần máng cào gương T 3k phút 6,9

- Thời gian dịch chuyển 1 lần đoạn vì Tk phút 12,04

5

- Thời gian dịch chuyển 1 lần máng cào thu hồi Tkv phút 2,0

6 Thời gian thu hồi than hạ trần Tv phút 35,2

7 Tổng thời gian để thực hiện một chu kỳ khấu kết hợp

với các thao tác khác

T Ц phút

h

648,25 10,8

8 Số giờ làm việc trong một ngày đêm Tp giờ 24

10 Công suất lò chợ Q 3 T/ng.đ 500

4 Tính toán khối lượng than trên máng cào gương sau khi nổ mìn:

4.1 Diện tích tiết diện của phần than được lấy ra trong gương khi chiều cao khấu lớn nhất Mn = 2,5 m: F = Mn x lck = 2,5 x 1,2 = 3,0 m2

4.2 Hệ số tơi vụn của than sau khi nổ mìn: Kp = 1,35

4.3 Diện tích khối than sau nổ mìn: F1 = F x kp = 4,05 m2

4.4 Khoảng cách từ thành máng cào đến gương mới: Lb = 2,57 m 4.5 Chiều cao lớn nhất của phần than trên máng cào: h = 1 = 1 , 57

b

l F

4.6 Chiều rộng đế máng cào: v = 0,55 m

4.7 Chiều dài phần tải than: L3 = 8 m

4.8 Khối lượng than trên máng cào: q =

p

k

L h

vì ì γ ì 3

= 7,16 T

Hình 1: Sơ đồ tính toán trạng thái gương sau bắn mìn và tiến lên một bước

5 Tính toán công suất của máng cào gương:

5.1 Hệ số masát của than với thép: f < 0,3

5.2 Hệ số hữu ích của máng cào: η = 0,7

5.3 Lực để vận chuyển khối than nằm trên máng cào: Pt=qxf =2,15 T Công suất cần thiết để tạo lực kéo: N =

η k

t V

P ì =3440 kGm/s =34 kW

Để tính kháng lực phụ khi khối than dịch chuyển theo hông lò và ứng lực phụ khi tải than của máy chất tải, động cơ điện cần phải có công suất 55

kW

6 Tính khối lượng than trong quá trình tự chảy vào máng cào:

6.1 Giả thiết trong quá trình tự chảy, than sẽ chất đống lên máng cào tạo một góc trượt tự nhiên bằng 450

6.2 Cũng như vậy, sau khi tự chảy, góc của khối than còn lại trong gương sẽ là 450

6.3 Khoảng cách từ thành trong máng cào đến vị trí mới của gương là: ly = lb- lk = 1,95 m

6.4 Nếu chiều cao của lớp than là 1,57 m thì khối than còn lại để bốc xúc thủ công là:

h l

hì ( ư ) + 0 , 5 2 ì γ ì 3

= 15,2 T

Khối than còn lại để bốc xúc bằng thủ công trên toàn bộ chiều dài gương nếu cho rằng lượng than còn lại tại các điểm mút của máng cào chiếm khoảng 30% tổng khối lượng là: q1P = 1,3 x 2 x q1 = 39,5 T

6.5 Tổng khối lượng than khai thác được là: Qn = Ln x Mn x lCK x γ = 69,3 T

6.6 Khối lượng than tự chảy là: q1P = 29,8 T

Hcp = 2,5 m- Chiều cao khoảng không gương lò

- Khối lượng không khí được quạt gió cung cấp: q = 24 m3/s

= 8,3 s