bài tập các quá trình trên mỏ lộ thiên

BÀI TẬP MÔN HỌC : CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TRÊN MỎ LỘ THIÊNA.Các số liệu gốc tính toán 1.Các thông số về kích thước khai trường và khối lượng mỏ Biên giới và chiều sâu tính trữ lượng mỏ th

BÀI TẬP MÔN HỌC : CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TRÊN MỎ LỘ THIÊN

A.Các số liệu gốc tính toán

1.Các thông số về kích thước khai trường và khối lượng mỏ

Biên giới và chiều sâu tính trữ lượng mỏ than A ở mức -255 m

Kích thước bề mặt các khai trường mỏ A có chiều dài từ 2,0 2,5 km, chiều rộng 0,7 1,2 km

Sự phân bố khối lượng than và đất đá theo chiều sâu ở các khu vực ở mỏ A từ mức +360 m xuống mức -255 m với tổng trữ lượng than trong biên giới là 45.449.103 tấn và khối lượng đá bóc là 416.947.103 tương ứng với hệ số bóc trung bình là 9,17 m3/tấn

- Sản lượng mỏ : Aq = 2.000.000 t/năm

- Khối lượng riêng của than �q = 1,4 t/m3 và đất đá �d = 2,6 t/m3

2.Hệ thống khai thác

Chiều cao tầng bóc đất : h = 15 m

Chiều cao tầng than : ht = 5 7,5 m

Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu : Bct = 45 50 m

Góc dốc bờ công tác : ct = 20 250

Góc nghiêng sườn tầng : α = 700

3.Đồng bộ thiết bị lựa chọn

Máy khoan xoay cầu thủy lực có : dk = 105 250 mm

Khai thác than và bóc đất đá ở đáy mỏ và trên tầng sử dụng MXTLGN có dung tích gầu : E = 2 15 m3 kết hợp với ô tô có tải trọng q0 = 30 100 tấn

4.Các chỉ số có thể lựa chọn tính toán đông bộ thiết bị cho mỏ

Thời gian chu kỳ xúc : Tc = 28 giây

Thời gian ô tô chờ : tm = 1,5 phút

Thời gian làm việc 1 ca : Tca = 8 h

Hệ số sử dụng thời gian : η = 0,75

Hệ số xúc : Kx = 0,67 với Kx = Kxd/Kr

Số ca làm việc trong năm : Nca = 770 ca

Quãng đường vận chuyển : L = 4 km

B Yêu cầu tính toán

Tính toán lựa chọn các thiết bị khoan, xúc bốc, vận tải đảm bảo cho mỏ vận hành và khai thác đạt sản lượng thiết kế

BÀI LÀM Việc lựa chọn hợp lý đồng bộ thiết bị ở các mỏ lộ thiên phải đáp ứng được các yêu cầu sau :

- Thích hợp với tích chất cơ lý của nham thạch ở từng khâu công nghệ; khoan, xúc, vận tải

- Đáp ứng yêu cầu tăng sản lượng của các mỏ, phù hợp với HTKT

- Giảm giá thành khai thác và tận dụng thiết bị sẵn có

Lựa chọn đồng bộ thiết bị chính của các mỏ theo trình tự sau :

I.Khâu xúc bốc, vận tải

Trong đồng bộ thiết bị thì thiết kế xúc bốc thường được lựa chọn đầu tiên và được coi là thiết bị chủ yếu của dây truyền đồng bộ thiết bị vì nó chiếm đến 60% giá thành sản phẩm.Thiết bị xúc bốc được lựa chọn trên cơ sở :

+ Qui mô sản xuất ( sản lượng than, khối lượng đất bóc )

+ Điều kiện mỏ địa chất ( chiều dày, sản trạng của vỉa than và đất bóc, kích thước và hình dạng khoáng sàng, địa hình mỏ, tích chất cơ lý của đất đá )

+ Các yếu tố kỹ thuật công nghệ mỏ

+ Giá thành khai thác 1 tấn sản phẩm

a.Chọn thiết bị xúc bốc

Thiết bị xúc bốc được lựa chọn chủ yếu theo quy mô sản lượng mỏ và kích thước hình học mỏ Đây là một trong những điều kiện quan trọng khi xác định dung tích gàu xúc

Ad = Lx.Vs.M.d.Ksx = Aq.Ksx = 2000000.9,17 = 18340.103 ( m3/năm )

+, Xác định dung tích và số lượng máy xúc bóc đất đá:

Dung tích gàu xúc phù hợp khi sản lượng bóc đất đá của mỏ và các thông số hình học mỏ biểu thị qua biểu thức :

n’ = = = = 10

trong đó : n’ : số luồng công tác đồng thời; Ltb : chiều dài trung bình khai trường, m; Ksx :hệ số bóc sản xuất, m3/tấn

-Dung tích gầu xúc E phù hợp với quy mô sản sản lượng đất đá của mỏ thông qua mới quan hệ :

E = = = 46,08 ( m3 )

Trong đó : Tc – thời gian chu kỳ xúc, giây; Nca – số ca làm việc trong năm; Kx - hệ số xúc; Tca – thời gian ca sản xuất; η – hệ số sử dụng thời gian ca máy xúc

Trong thực tế do sự phát triển xuống sâu của mỏ nên ta chọn 6 luồng công tác đồng thời vậy thì có tối đa 6 máy xúc làm việc trên mỗi luồng.Dung tích của gầu xúc phù hợp E1 : E1 = = 7,68 ( m3 )

-Chọn máy xúc tay gầu kéo cáp EKG – 8N có E = 8 ( m3 )

Năng suất của máy xúc đất đá trong năm của mỏ, m3/năm

Qx = = = 3183840 ( m3/năm )

Để đảm bảo sản lượng than nguyên khai theo yêu cầu, thì số lượng máy xúc sau tính toán với năng suất tương ứng sẽ quyết định hoàn thành kế hoạch bóc đá trên bờ mỏ Số máy xúc bóc đá yêu cầu trên bờ mỏ ( Nx ) theo kế hoạch sản xuất:

Nx = = = = 5,76 ( chiếc )

Trong đó : Ksx – hệ số bóc sản xuất, m3/tấn ; Aq – tổng sản lượng quặng nguyên khai yêu cầu, tấn/năm; Qx – năng suất của máy xúc đất đá trong năm của mỏ, m3/năm

+,Xác định số lượng và dung tích máy xúc khai thác khoáng sản :

E = = = 3,58 ( m3 )

-Chọn máy xúc thủy lực gầu ngược PC750SE- 7 có E = 4,0 4,5 ( m3 )

Năng suất của máy xúc khoáng sản trong năm của mỏ, t/năm

Qxq = = = 21729708 ( t/năm )

 Số lượng máy xúc khai thác khoáng sản :

Nxkt = = = 1 ( chiếc )

b.Chọn thiết bị vận tải

+, Khi vận tải ô tô, việc lựa chọn tải trọng ô tô ( q0 ) như sau:

-Với dung tích gầu xúc E = 8 ( m3 ) và cung độ vận tải là 4 km thì số gầu xúc đầy thùng

xe ô tô là ng = 5,7 ( gầu )

q0 = = 5,7.8.0,67.2,6 = 79,4352 ( tấn )

Để đáp ứng tải trọng q0 t chọn được ô tô có tải trọng qô tô = 80 ( tấn ) và dung tích thùng

xe V0 = 40 ( m3 )

trong đó Kr : hệ số nở rời của đất đá trong gầu xúc; Kxd : hệ số xúc đầy gầu

Hệ số sử dụng tải trọng ( Kq ) và hệ số sử dụng dung tích ( Kv ) cuẩ ô tô được xác định như sau :

Kq = = = 0.99

Kv = = = 0,105 ; Kxd = 0,88

Trong đó : KI – hệ số lèn chặt đất đá trong thùng ô tô, KI = 1,05 1,2

Quan hệ giữa dung tích thùng ô tô ( V0 ) và dung tích gàu xúc của máy xúc ( E ) phụ thuộc vào khoảng cách vận tải xác định theo công thức :

V0 = ( 4,5E + a ) = ( 4,5.8 + 3 ) = 61,91 ( tấn )

trong đó : E- dung tích gàu xúc, m3 ; a – hệ số phụ thuộc vào dung tích gầu của máy xúc ( a = 3 khi E 4 m3 và a = 2 khi E < 4 m3 ); L – khoảng cách vận tải, km

c.tính toán số ô tô, máy xúc

Sau đã lựa chọn được các tổ hợp thiết bị theo yêu cầu tiến hành tính toán số ô tô và máy xúc đảm bảo thực hiện sản lượng mỏ

-Căn cứ vào dung tích gầu xúc, hệ số xúc đầy gầu, hệ số nở rời của đất đá và khối lượng riêng của đất đá, xác định được khối lượng đất đá trong gầu xúc : qe , tấn

qe = = 8.0,67.2,6 = 13,936 ( tấn )

-Căn cứ vào số gầu xúc đầy ô tô, xác định được tải trọng và dung tích của ô tô cần tìm : q0, tấn và V0, m3

Khi xúc vật liệu nặng ( đất đá, quặng, ) thì tải trọng ô tô như sau :

q0 = ng = ng.qe = 5,7.13,936 = 79,4352 ( tấn )

=>Ta chọn được ô tô: MODEL 785-5 (Komatsu) có q0 = 91 ( tấn )

Khi xúc vật liệu nhẹ ( than, đá túp, ) thì dung tích thùng xe ô tô như sau :

V0 = ng = 5,7 = 38,22 ( m3)

=>Ta chọn được ô tô : MODEL HD605-7E0 (komatsu) có V0 = 40 ( m3 )

trong đó : ng – số gầu xúc đầy ô tô lựa chọn theo dung tích gàu xúc E và quãng đường vận tải L; E – dung tích gàu xúc, m3 ; Kxd – hệ số xúc đầy gầu; Kr – hệ số nở rời của đất

đá trong gàu xúc; �d – khối lượng riêng của đất đá, tấn/m3 ; KI – hệ số lèn chặt của đất đá trong thùng xe do quá trình dỡ tải của máy xúc, KI = 1,05 1,2

d.Tính năng suất các thiết bị

*Năng suất của máy xúc xác định theo biểu thức:

Qxca = E.Kx.η.Tca = 8.0,67.0,75.8 = 4134,86 ( m3/ca )

trong đó : Tc – thời gian chu kỳ xúc của máy xúc, giây

*Năng suất của ô tô được xác định theo biểu thức :

Qca = 60.q0 η.Tca = 60 .0,75.8 = 142532,85 ( tấn/ca )

Trong đó : Tch – thời gian chu kỳ một chu kỳ vận chuyển của ô tô, bao gồm: thời gian xúc đầy xe ô tô, thời gian xe chạy trên đường kể cả có tải và không tải quay về dỡ tải của

ô tô theo công thức :

Tch = txd + ( + ) + td + tm = 3,05 + + + 1,5 = 13,27 ( phút )

Trong đó : txd – thời gian xúc đầy xe ô tô, phút ; L – cung độ vận tải, m ; Vt , Vkt – tốc độ

xe chạy có tải và không tải, m/phút ; td – thời gian chờ, phút

txd = ng.Tc = Tc = 28 = 183 ( s ) = 3,05 ( phút )

( + ) = ( + ) = ( phút )

td = 80 ( giây ) = ( phút )

tm = 1,5 phút

*Tính toán số ô tô phục vụ cho 1 máy xúc

-Số ô tô để phục vụ cho máy xúc là:

N0 = = = 4,35 = 5 ( chiếc )

-Số tổ hợp đảm bảo sản lượng mỏ

Nth = = = = 28 ( tổ hợp )

*Năng suất năm của các tổ hợp xúc bốc – vận chuyển

Qn = Qca.Nca = 2729,02.257 = 701358,14 ( m3/năm )

Trong đó : Qn – năng suất của tổ hợp, m3/năm; Qca – năng suất ca của tổ hợp, m3/ca Qca = Qth.Tca = 886,93.8 = 7095,44 ( tấn/ca ) = 2729,02 ( m3/ca )

Nca – số ca làm việc trong năm, ngày

Nca = 770 ( ca ) trong 1 năm mà 1 ngày làm 3 ca =>Nca = = 257 ( ngày )

Năng suất giờ của tổ hợp máy xúc – ô tô :

Qth = q0.Kq = qE.Kq = 13,936.0,99 = 886,93 ( tấn/h )

Trong đó: q0 , qE – tải trọng ô tô và khối lượng đất đá trong gàu xúc, tấn ; Kq – hệ số sử dụng tải trọng ô tô, Kq = 0,9 ; txd , tm – thời gian chất tải, chờ ô tô nhận tải, phút ; txd = Tc.ng ( với ng = q0/qE = = 6,5 )

II Khâu làm tơi đất đá

Đối với các mỏ lộ thiên Quảng Ninh có độ cứng trung bình f = 7 14, mức độ nứt nẻ chủ yếu cấp II, III Nhằm đáp ứng yêu cầu sản lượng đất bóc trong những năm tới phù hợp nhất là sử dụng phương pháp làm tơi đá bằng khoan nổ mìn Để phù hợp với các thiết bị xúc bốc vận tải có công suất lớn, xu thế là mở rộng đường kính lỗ khoan

Mở rộng đường kính lỗ khoan cho phep mở rộng quy mô vụ nổ, dễ thực hiện khâu cơ giới hóa nạp thuốc Ngoài ra, mở rộng đường kính lỗ khoan cho phép mở rộng mạng lưới khoan nổ tiết kiệm chi phí

1) Lựa chọn máy khoan

Chọn máy khoan đập cáp

2) Phương pháp khoan

3) Lựa chọn đường kính lỗ khoan

a) Lựa chọn đường kính lỗ khoan theo chiều cao tầng khai thác

Chiều cao tầng bóc đất đá là 15m thì dlk = 200 ( mm )

Lựa chọn đường kính lỗ khoan phụ thuộc vào dung tích gầu

Cỡ hạt nổ mìn :

Đối với đất đá dtb = (0,15 ) = 0,15 = 300 ( mm )

-Chọn máy khoan thông qua đường kính choòng khoan ;

Máy khoan cho đất đá :

Dk = 0,2273 m

Máy khoan cho than

Dk = 0,154 m

Trong đó C= 3m

Hệ số khoảng cách khi nổ vi sai m=1

4) Năng suất của máy khoan

Qca= Tca kt Vk kg = 8 0.65 60= 624 ( m/ca )

Trong đó Tca =8h thời gian 1 ca máy ; kt – hệ số sử dụng thời gian ca ( 0,65 );

kg – hệ số giảm năng suất kể tới yếu tố kỹ thuật, công nghệ và tổ chức ( 0,6 ) ;

Vk – tốc độ khoan, m/giờ

kt =0.65 hệ số sử dụng thời gian

Vk = 2m/ phút tốc độ máy khoan

kg =0.6 hệ số công nghệ kĩ thuật

5 ) Số máy khoan cần thiết :

Nk =kdt =1.22 = 1,465 ( chiếc )

Trong đó : = 0.85

: sản lượng đất đá bóc 18340 ( m3/năm)

: 520 ca/năm

S : 40m3/m suất phá đất đá

Qca : năng suất của máy khoan đập cáp , m/ca

=>Chọn 2 máy khoan

Bài 1: Chứng minh công thức xác định năng suất máy xới

+Khi xới các luồng xới song song:

hay Q ,chia cả tử và mẫu cho L ta được kết quả:

Q ,m 3 /h

+Khi xới các luồng song song và thẳng góc:

Thể tích khi xới các luồng song song và thẳng góc là V=+

Bài 2: Tính năng suất của máy xới

Chiều dài luồng xới song song, L = 250 m

Xới đất đá khó xới vừa, nứt nẻ mạnh

Khoảng cách giữa hai luồng xới, C = 1 m

Chiều rộng răng xới, b = 8 cm

Hệ số sử dụng thời gian, K = 0,85

Thời gian 1 lần quay của máy xới, τ = 40 s

+Chiều sâu xới có hiệu quả của đất đá theo luồng xới song song:

hq = [K 1 h n - ( C – b ) tgα],

trong đó:

K 2 = 0,8 ; K 1 = 1; hn = 0,8 m, V = 0,8 m/s, α = 50 0

 hq = [ 1.0,8 - ( 1 – 0,08 ).tg 50 0 ] = 0,31 m

+Năng suất máy xới:

Q = = = 672 m 3 /h

Bài 3: : Tính năng suất của máy xới

Chiều dài luồng xới song song L = 250 m

Xới đất đá khó xới vừa, nứt nẻ mạnh

Khoảng cách giữa hai luồng xới, C = 1 m

Chiều rộng răng xới, b = 8 cm

Hệ số sử dụng thời gian, K = 0,85

Thời gian 1 lần quay của máy xới, τ = 40 s

Ta có: ,m 3 /h

K=0,7 ; V=0,8 ; τ = 40 s

Bài 4: Xác định năng suất máy gạt đất với đống đá nổ mìn cỡ đá nhỏ,biết:

Công suất máy ủi 300 cv

Chiều rộng của bàn gạt, Lg = 4540 mm

Khoảng cách gạt đá, Lc = 30 m

V = (m.Lg) 2 Lgd.tanβ ,m 3

Trong đó : m = = = 0,44 – tỷ số giữa phần bàn gạt áp vào đống đá và toàn bộ chiều rộng của bàn gạt.

V = (0,44.4,54) 2 10 tan40 0 = 16,74 ( m 3 )

+ Thời gian chu kỳ làm việc của xe ủi đất :

Tc = + + + t m , s

Trong đó:

Khoảng cách góp đá của xe ủi, Lgd = 10m

Khoảng cách vận chuyển đá, Lc = 30m

L k = L gd + L c = 10 + 30 = 40m

+ Năng suất của máy ủi:

Qtt = = = 312 m 3 /h

Bài 28:

+, Thời gian chu kỳ của máy xúc EKG – 8N :

Tc = txđ + tqc + td + tq + tm , s

Thời gian xúc đầy gầu:

- txđ = = + = 9 (s)

Tổng thời gian quay của máy xúc tới chỗ dỡ (td ) và tới gương ( tq ) được tính theo công thức:

tqc,q = = = 16 (s)

β : góc quay trung bình của máy xúc , radian ( β = )

Thời gian dỡ tải vào ô tô:

td = 3 (s)

Thời gian ma nơ:

tm = 8 (s)

 Tc = 9 + 16 + 3+8 = 36 (s) = 0,6 (phút)

+, Thời gian của một chuyến xe ô tô:

Tch = txđ + tct + td + tkt + tm , phút

Thời gian chất đầy ô tô: txđ = ng.Tc; ng: số gầu xúc đầy ô tô.Tùy thuộc vào mật độ đất đá

ɣđ, tải trọng của ô tô q0, dung tích thùng xe V0 mà số gầu xúc ng bị hạn chế bở dung tích thùng xe ( ≤ ) hay tải trọng ô tô ( ≥ )

Cỡ đá trung bình: dtb = 0,35(m) tra bảng tìm được: Kr = 1,53 ; Kxđ = 1,08 ứng với gầu xúc

E = 8 (m3 )

Ta xét : > => txđ = Tc = 0,6 = 3 (phút)

Thời gian xe chạy có tải:

tct = 60( + + + ) = 60( + + + ) = 11,88 (phút)

Thời gian dỡ tải:

td = 80 (s)

Thời gian chạy không tải:

tkt = 11,88 (phút)

Thời gian ma nơ :

tm = 20s ( đối với sơ đồ lượn vòng)

 Tc = 28 (phút)

+, Số ô tô phục vụ cho 1 máy xúc:

N0 = = = 9 ( chiếc)

Bài 29:

+,Năng suất vận tải của ô tô trong một ca được tính:

Q0 = , t/ca

+,Năng suất thực tế của ô tô trong một ca :

Qtt = Q0 Kt , t/ca

Kt : hệ số sử dụng thời gian trong một ca

+,Năng suất năm thực tế của ô tô;

Qn = Qtt.nca.N , t/năm

nca : số ca làm việc trong ngày

N : số ngày làm việc của ô tô trong năm

Bài 30: