Bài tập lớn công nghệ khai thác than hầm lò

Vì chống cơ khí hoá là vì chống tự hành, bảo vệ không gian lò chợ và cơ khíhoá các quá trình chống giữ lò chợ, điều khiển đá vách và di chuyển máng cào lòchợ ở các vỉa dốc thoải và nghiê

BàI TậP LớN môn học Công nghệ khai thác than hầm lò

Đề số 06 (Thời gian làm bài 90 phút)

Câu 1: Lò chợ trong khu khai thác có các thông số địa chất - kỹ thuật cơ bản nh

- Chiều cao khấu gơng lò chợ: mk = 2,2 m;

- Chiều dài trung bình theo phơng khu khai thác: Lp = 286 (m)

- Đá vách trực tiếp trên vỉa than là lớp sét kết đôi chỗ là lớp sét than phân bốkhông đều chiều dày 1,46m, lớp trên là bột kết dày từ 2,31  9,62 m, trung bình7,6m Chiều dày trung bình lớp đá vách trực tiếp là 9,06m Trọng lợng thể tích ()trung bình 2,59 T/m3 Vách kém ổn định đến ổn định trung bình

- Đá trụ trực tiếp là lớp bột kết chiều dày trụ từ 3,39  8,62 m bền vững trungbình Trọng lợng thể tích () trung bình 2,62 T/m3 Đôi chỗ trực tiếp dới trụ là sétkết dày 0,83 m kém bền vững

Đỏ vỏch trực tiếp : Acgilit yếu

Đỏ vỏch cơ bản : Alevrụlit yếu

Vỏch cơ bản dày trung bỡnh : 7m

Yêu cầu:

- Tính toán hộ chiếu chống giữ lò chợ bằng giá khung đi động

ZH1600/16/24Z (có bảng đặc tính kèm theo).

- Lập hộ chiếu khoan nổ mìn khai thác lò chợ (sử dụng thuốc nổ HA-1)

- Lập biểu đồ tổ chức chu kỳ và khai thác lò chợ biết Am = 200.000 T/năm

- Tính toán một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ

Câu 2: Vì chống cơ khí hóa là gì? Có mấy kiểu vì chống cơ khí hóa?

Đặc tính kỹ thuật của giá khung đi động ZH1600/16/24Z

Ghi chú: Sinh viên đợc phép sử dụng tài liệu

HỘ CHIẾU CHỐNG GIỮ LÒ CHỢ

1 Áp lực tác dụng lên vì chống luồng gương

- Áp lực than nóc tạo ra được tính như sau:

Với : hđ = m k k k+h t k t

k r− 1 = 2,2.0,95+2,2.0,71,5−1 = 7,26 mVậy : Pđ = 2,59.7,26.cos34˚ = 15,6 T/m2

Vậy áp lực luồng gương là: P g = P đ + P t = 15,6+2,8 = 18,4T/m2

Áp lực lò chợ khu vực

Để tính áp lực khu vực phá hỏa ta theo giả thuyết dầm công sơn

+ Nếu độ võng của đất đá vách trực tiếp f1 lớn hơn độ võng của đá vách cơ bản f2, thì khi đó vách trực tiếp không chịu áp lực cảu đá vách cơ bản ảnh hưởng

+ Nếu độ võng của đá vách trực tiếp f1 nhỏ hơn độ võng của đá vách cơ bản f2 thì khi đó vách trực tiếp chịu áp lực của đá vách cơ bản ảnh hưởng

Trường hợp f2>f1 : ảnh hưởng tác dụng cảu đá vách cơ bản lên đất đá vách trực tiếp, xác định độ võng của đá vách cơ bản và đá vách trực tiếp

γ2 , γ1 dung trọng của đá vách cơ bản, đá vách trực tiếp;

γ2 = γ1 = 2,59 T/m3

б u 2: ứng suất uốn của đá vách cơ bản

E = 4 E n E k

(√E n+√E k)2

En : mô đun đàn hồi của đá vách khi nén kg/cm3

Ek : môđun đàn hồi của đá vách khi kéo kg/cm3

Thay vào công thức tính toán ta có:

E1, E2 ; môđun đàn của đá vách trực tiếp và đá vách cơ bản

Momen quán tính đối với trục trung hòa của vách trực tiếp được tính như sau:

174,85.10 3.34,4 106]= 29 kg/cm =2,9 Tấn/m

Hỡnh chiếu đứng

Giỏ khung ZH trong lũ chợ

Giá khung đi động ZH1600/16/24Z chịu tải tối đa được 160 Tấn / giỏ Áp lực lũchợ tỏc dụng lờn 1 giỏ nhỏ hơn 160 Tấn , nờn giá khung đi động ZH1600/16/24Zchống giữ tốt trong lũ chợ

Tổng số lợng giá tính cả dự phòng cho lò chợ là: 95 + 10 = 105 (giá)

Hộ chiếu khoan nổ mìn khai thác

1 Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị

q = 0,4.m.e ( √0,2f+ 1

√s)2 , (kg/m3)

Trong đó:

m - Hệ số phụ thuộc số mặt trợt tự do, m = 0,5;

e =1/p - Hệ số phụ thuộc khả năng công nổ, với thuốc nổ AH-1, e = 525/260;

f - Hệ số kiên cố của than, f = 1 2;

S - Diện tích gơng nổ đợc tính bằng chiều cao khấu và chiều dài gơng nổ mìntrên từng đoạn lò chợ của mỗi cặp khấu;

S = 2,2.9,7 = 21,34(m2) Thay số tính đợc:

q - Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, q = 0,236 (kg/m3);

V - Thể tích khối than cần nổ 1 luồng lò chợ,

V = Lc.mk.r , (m3)

r - Tiến độ một luồng, r = 0,8 (m);

Lc - Chiều dài trung bình lò chợ, Lc = 97 (m);

mk - Chiều cao khấu lò chợ, mk = 2,2 (m);

V = 97.2,2.0,8 = 170,72 (m3)Vậy: Q = V.q = 170,72.0,236 = 40,3 (kg)

3 Bố trí lỗ mìn khấu gơng lò chợ

Gơng lò chợ có chiều dài trung bình theo hớng dốc là 97m, chiều cao mặt

g-ơng (chiều cao khấu) 2,2 mét, thiết kế bố trí 2 hàng lỗ mìn; hàng nóc cách nóc 0,7

m, hàng nền cách nền 0,5 m, khoảng cách giữa các lỗ mìn theo hớng dốc là 1,02 m

Nh vậy tổng số lỗ mìn bố trí tại gơng lò chợ 1 luồng khấu là 190 lỗ Khi đó, lợngthuốc nổ trung bình bố trí cho một lỗ mìn là:

qlỗ = 190Q = 40,3

190 =0,21(kg)Thiết kế bố trí nạp nổ mìn nh sau:

5' 4'

3' 2'

' 1

5 4

3 2

1

0 80

A-A A

A

0,8m 1m

0,7m

0,5m 1m

Sơ đồ bố trớ lỗ khoan trờn gương lũ chợ

Sơ đồ đấu kớp

4 Bố trí nổ mìn hạ trần than

Sau khi khấu chống một chu kỳ với tiến độ 0,8 m, sẽ tiến hành hạ trần và thuhồi than Than hạ trần là phần than ở nóc lò chợ, nằm phía sau luồng phá hoả Theokinh nghiệm khai thác bằng công nghệ lò chợ hạ trần than , với chiều dày lớp thanhạ trần từ 3ữ5m sau mỗi lần di chuyển vì chống thuỷ lực theo tiến độ 0,8m, trầnthan thờng tự sập đổ Ở đõy chiều dày lớp than núc là 2,2m , mỏng nờn cú thể tựsập đổ được , khụng cần dựng đến khoan nổ mỡn để thu hồi than hạ trần

Công tác tổ chức sản xuất

Các công việc trong lò chợ áp dụng giá khung di động đợc tổ chức thực hiện

nh sau: mỗi chu kỳ khai thác bao gồm 2 ca, trong đó 1 ca khấu gơng lò chợ và 1 cahạ trần thu hồi than nóc; mỗi ca làm việc 8 giờ Khối lợng các công việc chính trongmột chu kỳ bao gồm:

- Khấu gơng lò chợ một tiến độ 0,8 m

- Hạ trần than một tiến độ 0,8 m

- Di chuyển giá khung di động, máng cào và khung treo

Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất :

CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LÒ CHỢ

- Sản lượng khấu gương 1 luồng

Q g = L.r.m k γ t kk ; Tấn Trong đó :

- L : chiều dài lò chợ ; L = 97

- r : tiến độ khấu gương lò chợ ; r = 0,8 m

- mk : chiều cao khấu ; mk = 2,2 m

- rth : bước thu hồi than hạ trần

nnăm - Số tháng làm việc trong năm, nnăm = 12 (tháng);

N’ - Số công nhân làm việc trong lò chợ một chu kỡ , N’ = 96(ngời);

- Chi phí thuốc nổ cho 1000 T than khai thác

Ct = 47,5

444.1000 = 107 (kg).

Trong đó:

47,5: Lợng thuốc nổ cho một chu kỳ (kg);

444 : Sản lợng than khai thác một chu kỳ, Tấn;

- Chi phí kíp nổ cho 1000T than khai thác

Ck = 190

444.1000 = 427 (Kíp).

Trong đó:

190: Số kíp nổ cho một chu kỳ khai thác, Cái;

444: Sản lợng than khai thác một chu kỳ, Tấn;

- Chi phí dầu nhũ hoá cho 1000T than khai thác

Khối lợng dầu nhũ hóa tính cho lò chợ giá khung di động đợc tính dựa trên cơ

sở kinh nghiệm của Trung Quốc và các Công ty than hầm lò vùng Quảng Ninh hiện

đang áp dụng Khối lợng dung dịch nhũ hóa cấp cho lò chợ mỗi tháng thay 3 lần Thùng dung dịch của trạm bơm nhũ hóa trong dây chuyền có dung tích 1000 lít, một tháng thay 3000 lít dung dịch Dầu nhũ hóa có thể sử dụng các loại MDT, M10,MS10-5 hoặc các loại dầu có đặc tính kỹ thuật tơng đơng Nồng độ dung dịch yêu cầu là 5%

Nh vậy, số lợng dầu nhũ hoá cần cung cấp trong một tháng là:

3000 5% = 150 (lít)Thiết kế tính 10% lợng dầu hao hụt và phục vụ công tác củng cố, chống tăng cờng bằng các cột thủy lực đơn:

150.10% = 15 (lít)Tổng số lợng dầu nhũ hoá tính cho một tháng là:

150+15 = 165 (lít)  165 (kg)Sản lợng khai thác trong tháng bình quân là: 16650(Tấn)

Chi phí dầu nhũ hoá cho 1000 T than khai thác

16650 100 0 = 9,9 (kg)

- Chi phớ gỗ cho 1000 Tấn than :

Ở đõy gỗ sử dụng cho khỏm đầu , khỏm chõn , trun bỡnh 0,5 m3 1 luồng khấu ,chi phớ gỗ cho 1000 tấn than khai thỏc là :

Vgỗ = 4440,5 .1000= 1,13 m3

444 : sản lượng than 1 chu kỡ ; Tấn

- Chi phớ một lũ chuẩn bị cho 1000 Tấn than :

Tổng khối lượng cỏc lũ chuẩn bị :

- Lũ dọc vỉa thụng giú : 300

Chi phớ một lũ chuẩn bị cho 1000 tấn than :

1047

158730 1000 = 6,6 m

- Chi phí lới thép B-40 cho 1000 tấn than

Đặc điểm lới B-40 có khổ rộng nhỏ nhất là 1,0 m

Một chu kỳ khai thác lò chợ gồm 1 luồng khấu gơng 0,8m.Vậy sẽ cần 77,6 m2

lới thép B-40 sử dụng cho một chu kỳ khai thác

1m2 lới thép B-40 loại 3 ly có khối lợng 2,8 kg Một chu kỳ khai thác sử dụng :77,6 m2 2,8 kg/m2 = 217,28 kg

Vậy chi phí lới thép B-40 cho 1000 tấn than là :

217,28

444 .1000 = 490 kgTrong đó:

444- Sản lợng than một chu kỳ

- Tổn thất than

Trữ lượng khu vực :

Q’= m v (L phương + L trụ ).(L + L hsα ).γ t

Trong đó :

- Ltrụ : chiều dài trụ bảo vệ ; 14m

- Lhs : chiều dài họng sáo ; 10m

Q’= 4,4.(286+14).(97+10).1,53= 216100 tấnSản lượng than lấy được :

- Từ đào lò dọc vỉa vận tải :

Tổng lượng than lấy được từ đào lò và khai thác : 166857TấnTổn thất : ( 1 - 166857216100 ).100% = 22,8%

Bảng chỉ tiêu KTKT của lò chợ thiết kế

Cõu 2

Vì chống cơ khí hoá là vì chống tự hành, bảo vệ không gian lò chợ và cơ khíhoá các quá trình chống giữ lò chợ, điều khiển đá vách và di chuyển máng cào lòchợ (ở các vỉa dốc thoải và nghiêng)

Vì chống cơ khí hoá cần phải đảm bảo tốc độ chống giữ gơng lò không nhỏhơn tốc độ công tác tối đa của máy liên hợp Đồng thời, nó còn phải có lối đi tốithiểu cho công nhân, rộng không dới 0,7 m, cao không dới 0,4 m.

Vì chống cơ khí hoá đợc tập hợp từ nhiều đoạn vì chống, mỗi đoạn vì chốngbao gồm các thành phần sau: cơ cấu mang tải , cơ cấu giữ vách , đế và cơ cấu ngăncách

Cú 4 kiểu vỡ chống cơ khớ húa :

nó không nhận tải theo chiều thẳng đứng từ phía vách, mà chỉ ngăn cản sự xâmnhập của đá vào không gian lò chợ

Vì chống kiểu đỡ-chắn có các phần tử đỡ và chắn đợc thể hiện rõ ràng, tuynhiên phần tử đỡ đóng vai trò chủ yếu, còn cơ cấu chắn là phơng tiện phụ trợ đểngăn đá phá hoả không xâm nhập vào không gian lò chợ

Ở vì chống kiểu chắn-đỡ, cơ cấu đỡ lại có vai trò phụ trợ, còn kết cấu chắnvới kích thớc khá đồ sộ mới đóng vai trò chính

Vì chống kiểu chắn chỉ cú cỏc phần tử chắn để ngăn ản sự xõm nhập của đỏ phá hoả vào không gian lũ chợ

Kết cấu đặc trng của các đoạn vì chống cơ khí hoá:

a- kiểu đỡ; b- kiểu đỡ-chắn; c- kiểu chắn-đỡ; d- kiểu chắn

Các đoạn vì chống cơ khí hoá có thể là kiểu cột đơn, kiểu khung hay kiểu cụm cột Phụ thuộc vào số hàng cột, chúng có thể là loại một hàng, hai hàng hay ba hàng cột

Các đoạn vì với một hàng cột đợc áp dụng trong các vì chống kiểu chắn-đỡ Trong các vì chống kiểu đỡ, chúng không đợc dùng do vị trí của tấm xà không ổn

định và không đảm bảo đủ tiết diện thông gió

Các đoạn vì kiểu khung đợc áp dụng cho các vì chống kiểu đỡ, dùng để khai thác các vỉa mỏng và dày trung bình Các đoạn vì kiểu khung có hai cột chống, với kết cấu đơn giản hơn cả, đợc sử dụng rộng r•i nhất

Trong thời gian gần đây, các đoạn vì kiểu nhóm cột cũng đợc dùng khá phổ biến Chúng có độ ổn định cao, đảm bảo chống giữ lò chợ nhanh chóng nhờ tăng đ-

ợc bớc lắp đặt các đoạn vì và có tải trọng công tác tăng cờng dọc theo tuyến phá hoả

Hiện nay, có những sơ đồ dịch chuyển các vì chống cơ khí hoá nh sau:

- Sơ đồ nối tiếp dịch chuyển các đoạn vì liền sau tiến độ khấu của máy liên hợp, đẩy máng cào đồng thời trên cả chiều dài lò chợ sau mỗi dải khấu;

- Sơ đồ nối tiếp dịch chuyển các đoạn vì liền sau tiến độ khấu của máy liên hợphoặc cách một khoảng uốn của máng cào, đẩy máng cào uốn dần vào gơng ngay phía sau máy liên hợp

- Sơ đồ nối tiếp dịch chuyển các đoạn chẵn ngay phía sau máy liên hợp, còn dịch chuyển các đoạn lẻ cách qua khoảng uốn của máng cào

- Sơ đồ nối tiếp ở các vỉa dốc đứng di chuyển các đoạn chính (chẵn) liền phía sau máy liên hợp, sau khi khấu một dải than và thả máy di chuuyển đồng thờitất cả các đoạn phụ (lẻ)

- Sơ đồ di chuyển đồng thời từng nhóm đoạn vì đợc bố trí so le cách qu•ng trên cả chiều dài lò chợ khi khấu than bằng máy bào

Khi điều khiển đá vách bằng phá hoả toàn phần, có thể dùng các vì chống cơ khí hoá kiểu đỡ, kiểu đỡ-chắn hoặc kiểu chắn-đỡ , đảm bảo chống giữ hiệu quả váchtrực tiếp ỏ không gian lò chợ và ngăn cách nó với khối đá phá hoả

Khi điều khiển đá vách bằng phá hoả toàn phần, có thể dùng các vì chống cơ khí hoá kiểu đỡ, kiểu đỡ-chắn hoặc kiểu chắn-đỡ, đảm bảo chống giữ hiệu quả vách trực tiếp ỏ không gian lò chợ và ngăn cách nó với khối đá phá hoả

Khi điều khiển đá vách bằng chèn lò toàn phần, thờng chỉ sử dụng vì chống kiểu đỡ

Các vì chống kiểu chắn-đỡ chỉ trực tiếp giữ một khoảng vách hẹp, tơng ứng với độ rộng của các tấm xà nhỏ, thờng trong khoảng 0,9 -1,0 m Kiểu vì chống này phù hợp để phá hoả các đá vách yếu, kém ổn định, có khả năng sập đổ sau mỗi một dải khấu; hệ số chèn vách của nó thờng xấp xỉ 0,9

Vì chống cơ khí hoá kiểu đỡ trực tiếp chống giữ một dải vách khá rộng, tơng ứng với chiều dài của các tấm xà, kể cả độ duỗi của các tấm dầm tiến gơng của chúng (nếu có) Vì chống kiểu này đợc dùng để khai thác các vỉa dốc thoải và dốc nghiêng, dày tới 1,95 -2,0 m

Vì chống kiểu chắn đợc dùng khi khai thác các vỉa dày tới 10 m, dốc thoải, với điều kiện khi khai thác lớp trên (hoặc lớp vách) cần phải thực hiện lát nền bằng lới thép dẻo

Khi khai thác các vỉa có chiều dày nhỏ hơn 1,8 m, không sử dụng các vì chống kiểu chắn-đỡ và chắn, bởi vì trong điều kiện hạn chế về chiều cao khó có thể tạo ra những cơ cấu tin cậy để đảm bảo lối đi cho con ngời và đủ diện để thông gió.

Các vì chống cơ khí hoá kiểu đỡ-chắn có thể đợc dùng ở các vỉa với chiều dày1,4 -3,5 m Các vì chống kiểu chắn-đỡ đợc dùng ở các vỉa dày 1,8 -5,0 m

Trong các lò chợ khai thác vỉa dốc đứng, vì chống cơ khí hoá kiểu giàn chống

đợc dùng khá phổ biến để khấu than xuôi theo chiều dốc của vỉa, còn ở chiều khấu theo phơng có thể sử dụng vì chống cơ khí hoá kiểu đỡ