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

Viện Khoa học công nghệ Mỏ
&&&



Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hoá
khai thác các vỉa dày, dốc trên 45 tại các mỏ than
hầm lò vùng Quảng ninh



Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
đề tài độc lập cấp nhà nớc

Chuyên đề:
thiết kế các phơng án kỹ thuật
Tổ hợp thiết bị kDt- 1 khai thác vỉa dầy, dốc
bằng công nghệ chia lớp ngang, gơng khấu
ngắn, kết hợp thu hồi than nóc trong
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

2

Viện Khoa học công nghệ Mỏ
&&&



Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hoá
khai thác các vỉa dày, dốc trên 45 tại các mỏ than
hầm lò vùng Quảng ninh


Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
đề tài độc lập cấp nhà nớc



Chuyên đề:
thiết kế các phơng án kỹ thuật
Tổ hợp thiết bị kDt- 1 khai thác vỉa dầy, dốc
bằng công nghệ chia lớp ngang, gơng khấu
ngắn, kết hợp thu hồi than nóc trong điều
kiện khoáng sàng than Việt Nam


Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài

TS. Nguyễn Anh Tuấn






Hà Nội, năm 2005

3
Tham gia thực hiện đề tài

TT Họ và tên Học vị
Chức vụ
cơ quan công tác
Chức danh trong
đề tài
1 Phùng Mạnh Đắc Tiến sỹ
Viện trởng
Viện KHCN Mỏ
Thành viên đề tài
2 Nguyễn Anh Tuấn Tiến sỹ
Phó Viện trởng
Viện KHCN Mỏ
Chủ nhiệm đề tài

3 Trơng Đức D Tiến sỹ
Trởng phòng
Viện KHCN Mỏ
Thành viên đề tài
4 Nguyễn Đình Thống Thạc sỹ
Trởng phòng
Viện KHCN Mỏ
Thành viên đề tài
5 Trần Tuấn Ngạn Thạc sỹ
Phó Trởng phòng
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 s
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 s trởng
Viện thiết kế máy mỏ

GIPROUGLEMASH,
Mátxcơva LB Nga
Thành viên đề tài
10
V.A Bernaski
Kỹ s
Viện thiết kế máy mỏ
GIPROUGLEMASH,
Mátxcơva LB Nga
Thành viên đề tài
11
A.V Zueva
Kỹ s
Viện thiết kế máy mỏ
GIPROUGLEMASH,
Mátxcơva LB Nga
Thành viên đề tài
12
E.X. Palagin
Kỹ s
Viện thiết kế máy mỏ
GIPROUGLEMASH,
Mátxcơva LB Nga
Thành viên đề tài
13
I.X. Xolopi
Kỹ s
Viện thiết kế máy mỏ
GIPROUGLEMASH,
Mátxcơva LB Nga

Thành viên đề tài
14
G.Đ. Mikhailov
Kỹ s
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.


4
Mục lục
Trang
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 gơng 20 m
11
4 Tính toán khối lợng than trên máng cào gơng sau khi nổ mìn 17
5 Tính toán công suất của máng cào gơng 17
6 Tính khối lợng 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


5

1. Tính toán kháng lực cho phép của vì chống:
Tính toán đợc 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.
1.1 Phơng án cũ: Phơng án chống giữ thủ công
- Hai cột thủy lực loại 300 kN đặt dới xà;
- Chiều dài xà 2,2 m;
- Khoảng cách giữa các xà 0,6 m;
- Bớc khấu 1,2 m;
- ứng suất cột 300 kN;
- ứng suất của vì chống 600 kN.
1.1.1 Trớc khi khấu:
q
bmax
= 455
2,26,0
600
=
ì
kN/m
2

1.1.2 Sau khi khấu:
q
bmin
= 294
)2,12,2(6,0
600
=
+ì

kN/m
2

1.2 Phơng án mới: Phơng án chống giữ cơ giới hóa
- Chiều dài xà 3,1 m;
- Chiều rộng chống giữ 1,2 m;
- Bớc khấu 1,2 m;
- ứng suất của vì chống 2000 kN.
1.2.1 Trớc khi khấu:
q
H max
= 538
1,32,1
2000
=
ì
kN/m
2

1.2.2 Sau khi khấu:
q
H min
= 388
)2,11,3(2,1
2000
=
+ì
kN/m
2

1.2.3 Tỷ số ứng suất giữa phơng pháp cũ và phơng pháp mới
trong trạng thái ban đầu:
%2,181001
max
max
=ì









b
H
q
q
- Kỹ thuật mới lớn hơn;
%321001
min
min
=ì

b
H
q
q
- Kỹ thuật mới tốt hơn.

6
1.3 áp lực lên nền:
Theo đặc điểm điều kiện địa chất mỏ, cần bổ sung dới các cột
chống đế cột có đờng kính 300:
p =
CT
CT
S
P
=
5,706
30000
= 42,5 kG/cm
2
= 4,25 MPa
Với áp lực nh trên, cần phải thiết kế một đế cột có đờng kính:
D =
p
p

4

=
7,54
14,35,42
1000004
=
ì
ì
cm = 550 mm
Nếu đế cột 400 thì áp lực lên nền là:
p =
6,79
160014,3
4000004
2
==
xD
P

kG/cm
2
8 MPa
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 trờng 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 t

31
= 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 t

32
= 2 s.
2.1.5 Khối lợng dung dịch cho vì chống đợc tính toán ở bảng 1.
2.2 Tính toán thời gian chống giữ nóc:
2.2.1 Khối lợng dung dịch để dịch chuyển xà phụ quay và ép vào
nóc:
V
1
= 2Vn
1
+ 2Vn
2
= 13,82 lít
Thời gian thực hiện một công đoạn của vì:
t
1
=
Q
V
1
= 0,153 ph = 9,2 s
2.2.2 Thời gian chung để thực hiện một công đoạn của vì chống:
t
c1
= t

1
+ 2t

32
+ t

31
= 20,2 s
2.2.3 Thời gian để chống khoảng lộ trần:
T
1
= t
c1
x n
1
= 323,2 s

5,4 ph

7
Trong đó: n
1
= 16 - Số lợng vì trong lò chợ.
2.3 Tính toán thời gian dịch chuyển vì chống:
2.3.1 Dịch chuyển cột trớc:
Công đoạn dịch chuyển đợc tiến hành đồng thời với việc dịch
chuyển máng cào gơng và trút tải kích của máng cào thu hồi. Do kích dịch
chuyển máng cào thu hồi đợc lắp đặt trên từng đoạn vì thứ hai. Vì vậy,
khối lợng dung dịch dùng cho một đoạn vì đợc chấp nhận bằng một nửa
khối lợng dung dịch cho những loại kích đó.

* Trong trờng hợp đó xảy ra sự tăng chiều dài cột trớc với lợng
dung dịch cần thiết:
Giá trị tăng chiều dài:
L =
22 bL + - L; L = M - 0,2 m
b = 0,63 m - bớc chuyển dịch cột
Khi M = 2,5 L = 9 cm;
M = 2,0 L = 12 cm - Lấy giá trị này để tính toán.
* Khối lợng dung dịch tiêu thụ cho một công đoạn:
V
2
= V
n6
+ V
n4
x
n
L
L


+
49,11
2
6
=
n
V
lít
* Thời gian thực hiện một công đoạn trên một đoạn vì chống:

t
2
= =
Q
V
2
0,13 ph = 7,7 s
* Tổng thời gian thực hiện một công đoạn cho một đoạn vì bao gồm
công tác chuẩn bị và kết thúc: t
c2
= t
2
+ 2t

p1
+ t

p2
= 20,7 s
* Tổng thời gian dịch chuyển máng cào gơng và xà phụ của đoạn vì
chống: T
2
= t
c2
x n
1
= 331 s

5,52 ph
2.3.2 Chuyển dịch xà và cột sau của đoạn vì:

* Thực hiện công đoạn này cần thao tác:
- Hạ tấm chắn gơng xuống vị trí thẳng đứng;
- Hạ cột sau một đoạn L
1
= 6 cm;
- Hạ kích sau xuống;
- Hạ hoặc trút tải hai kích hông điều này phụ thuộc vào dạng vì
chuyển dịch (trong tính toán chấp nhận khối lợng tiêu thụ ở mức trung
bình);
- Trút tải hoặc hạ hai kích chuyển dịch vì (trong tính toán chấp nhận
khối lợng tiêu thụ ở mức trung bình);

8
- Đẩy cột sau lên.
* Khối lợng dung dịch để thực hiện công đoạn:
V
3
= =+

+ì
+
+ì
+
++

+ì
3
1
4
5577

6
4
1
4
1
4
2
2
2
2
2
2
V
nL
l
xV
VVVV
V
L
L
xV
V
n
mnmn
m
n
m
m

= 0,71 + 0,6 + 1,78 + 1,66 + 22,05 + 1,2 = 28 lít

* Thời gian thực hiện công đoạn: t
3
=
Q
V
3
= 0,3 ph = 19 s
Khi thực hiện công đoạn này, trong quá trình chuyển dịch xà lên cột
chống nghiêng trớc, sẽ có sự hạ cỡng bức cột xuống một giá trị L, khi
đó dung dịch từ buồng xilanh sẽ đợc đa ra. Tơng tự nh vậy, khi tấm
chắn chuyển dịch vào gơng, dung dịch từ buồng xilanh của tấm chắn cũng
đợc trút tải. Trong trờng hợp này, máy bơm sẽ không bổ sung dung dịch.
* Tổng thời gian để thực hiện một công đoạn cho một đoạn vì:
t
c3
= t
3
+ t

31
+ 4t

32
= 34 s = 0,57 ph
* Tổng thời gian dịch chuyển vì chống trong gơng (bao gồm cả dịch
chuyển tấm chắn hông):
T
3
= t
c3

x n = 9,63 ph

578 s
Trong đó:: n = 17 - Số lợng đoạn vì trong gơng 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 bớc
khấu bằng 1,2 m thực tế thì lớn hơn hai lần bớc dịch chuyển của vì chống
(0,63 m).
Hệ số thời gian của máy dùng để dịch chuyển vì chống (xem bảng 2).
T
kP
= 2
8,0
63,95,44,5
2
321
ì
+
+
=ì
+
+
M
K
TTT
~ 49 ph
V- Tổng khối lợng dung dịch để thực hiện một công đoạn của một
vì;
t

m
- Thời gian của máy để thực hiện một công đoạn khi có tiêu hao
dung dịch;
Q = 90 lít/ph;
t

3
- Thời gian chuẩn bị và kết thúc để thực hiện một công đoạn;
t
c
- Tổng thời gian để hoàn thành một công đoạn;
n - Số lợng đoạn vì của một công đoạn;
T - Tổng thời gian cho tổ hợp trên toàn bộ chiều dài gơng lò;

9
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 đợc thực
hiện hoặc bằng lần lợt uốn cong cầu máng cào. Để dịch chuyển cần phải
cùng tác động một số lợng kích không nhỏ hơn i = 9 kích, để kéo máng
cào vào vì chống. Cấu trúc của kích tơng tự nh cấu trúc kích dịch chuyển
đế dới của cột.

Bảng khối lợng nhu cầu dung dịch để thực hiện công đoạn chống
Bảng 1
Tên các chi
tiết thủy lực
Dn,
cm
D

,

cm
Ln,
cm
Fn,
cm
F
,

cm
Vn,
l
V
,

l
Pn

,
kN
P


,
kN
Số
lợng
cho 1
vì

1. Kích tấm
chắn quay
10 8 25 78,5 28,3 1,96 0,708 251 90,6 2
2. Kích dịch
chuyển xà
phụ
10 8 63 78,5 28,3 4,95 1,78 251 90,6 2
3. Kích quay
xà phụ
16 12,5 15 200 99,8 3,0 1,5
1000


319 1
4. Cột thủy
lực
16 12,5 85 200 99,8 17,0 8,49 640 319 2
5. Kích dịch
chuyển xà
16 8 63 200 150 12,6 9,45 640 480 1
6. Kích dới 10 8 63 78,5 28,3 4,95 1,78 251 90,6 1
7. Kích hông 10 8 15,5 78,5 28,3 1,22 0,44 251 90,6 1
8. Kích máng
cào thu hồi
10 8 63 78,5 28,3 4,95 1,78 251 90,6 1
9. Kích xà
phá hỏa
10 8 50 78,5 28,3 3,93 1,42 251 90,6 2
10. Kích cửa
sổ thu hồi

10 8 50 78,5 28,3 3,93 1,42 251 90,6 2
Tổng cộng 15
Bảng kết quả tính toán thời gian thực hiện các công đoạn riêng và
thời gian để dịch chuyển vì chống sau một chu kỳ khấu.
Bảng 2


Tính toán ứng lực khi áp suất p = 32 MPa


Tính toán ứng lực khi áp suất p = 50 MPa

10
Các công đoạn
V,
l
t
m
,

s
t
c
,

s
t

3
,

s
n,
chiếc
T,
s
T,
Km/ph
1. Chống đỡ nóc 13,82 9,2 11 20,2 16 323,2 6,75
2. Dịch chuyển
máng cào gơng
và cột trớc
11,49 7,7 13 20,7 16 331,2 6,9
3. Dịch chuyển xà
và cột sau
28 19 15 34 17 578 12,04
4. Dịch chuyển
máng cào thu hồi
1,78 1,2 9 10,2 9 91,8 1,91
Tổng cộng 54,2 36,5 43,5 80 - 1324 27,6

Khối lợng dung dịch cần để dịch chuyển máng cào:
V
3k
= i x V

6
= 9
ì
1,78 = 16,02 lít

2.5.1 Thời gian máy dịch chuyển máng cào:
T
3k
= 0,178 ph = 10,7 s
2.5.2 Thời gian chuẩn bị và kết thúc dịch chuyển máng cào:
T

3k
= i x (t

31
+ t

32
) = 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 bớc dịch chuyển tổ hợp:
T
3
K1
=
6,114
8,0
817,10
=
+
=
+

M
n
K
TT

s = 1,91 ph
2.6.2 Cho hai bớc dịch chuyển của tổ hợp hay một bớc khấu than
trong gơng lò:
T
3
K2
= 2 T
3
K1
= 229,2 s = 3,82 ph
Đây là thời gian để dịch chuyển máng cào trùng với thời gian tải
than.

11
3. Tính toán sơ bộ thời gian thực hiện một chu kỳ
khấu và công suất lò chợ khi chiều dài gơng 20 m:
3.1 Khối lợng than khai thác sau một chu kỳ khấu:
- Chiều cao khai thác 10 m
- Chiều dài gơng trong vùng thu hồi, L
b
20 m
- Chiều dài khấu gơng (tính toán với chiều rộng của lò), L
n
16,5 m
- Hệ số nở rời khi thu hồi, K

B
0,7
- Thể trọng than, 1,4 T/m
3
- Bớc khấu, l
ck
(chiều sâu lỗ khoan) 1,2 m
- Chiều cao thu hồi, M
B
7,5 m
- Khối lợng than khai thác sau một chu kỳ khấu:
Q = x (L
n
x l
ck
x M
n
+ L
B
x l
ck
x M
B
x K
B
) =
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 bớc tiến của gơng lò:
Để gơng lò tiến lên một bớc 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 gơng của vì chống để đỡ nóc.
3.2.3 Tải than sau khi nổ mìn lên máng cào gơng 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 gơng, nên cần phải tiến hành tải than làm hai lần với chiều
dài theo gơng 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 đợc tính gộp cho cả chiều dài gơng.
3.2.4 Dịch chuyển thiết bị gơng lên hai bớc tới gơng lò và đồng
thời dịch chuyển máy chuyển tải lò dọc vỉa;
3.2.5 Thu hồi than nóc:
Trong trờng 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 gơng;
- Công đoạn rút ngắn máng cào dọc vỉa có thể cùng lúc với công
đoạn khoan lỗ mìn và tải than trong gơng (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 đợc chuyển dịch mạnh mẽ
hơn.

12
Trong tính toán không đề cập đến khối lợng công việc làm tơi vụn
lớp than khấu - khoan và bắn mìn do các công đoạn này chỉ đợc tiến hành
khi cần thiết.
3.3 Tính toán thời gian chuẩn bị để tải than trong gơng:
Theo khả năng gạt than trên máng cào gơng, việc tải than tại gơng
đợc tiến hành làm hai giai đoạn theo 8 m bắt đầu từ phía lò dọc vỉa. Thời
gian đợc tính toán khi đồng thời tải than theo toàn bộ chiều dài gơng.

3.3.1 Khoan gơng:
- Số lợng thợ khoan, n = 2
- Tốc độ khoan trong than, Vb = 0,6 m/ph
- Thời gian thao tác một lỗ khoan tb =
b
ck
V
l
= 2 ph
- Thời gian chuyển sang lỗ khoan tiếp theo, t

3
= 0,5 ph
- Tổng thời gian hoàn thành một lỗ khoan, t
c
= t
b
+ t

3
= 2,5 ph
- Số lợng lỗ khoan cần thiết cho 1 m gơng lò, q


= 2,5
- Tổng số lỗ khoan trong gơng, q = n

+L
n
= 2,5 x 16,5 = 41 lỗ

- Tổng thời gian để khoan các lỗ khoan, T
b
=
n
qt
c
ì
= 51,25 ph
- Khi tính đến hệ số thời gian máy dùng cho thiết bị khoan, K
b
= 0,8
T
1
b
=
bm
K
T
= 64,1ph
3.3.2 Tính toán thời gian nạp mìn và tải than:
* Thời gian nạp một lỗ mìn:
Nạp mìn gồm các công đoạn sau:
- Chuẩn bị kíp nổ và dây dẫn;
- Nạp thuốc và kíp mìn vào lỗ khoan;
- Nạp bua mìn bằng đất sét.
Thời gian trung bình cho công đoạn này t
b
= 5 ph.
Công nhân nạp thuốc n
3

= 2 ngời
- Thợ bắn mìn sẽ chuẩn bị kíp, đa 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 trớc khi nạp mìn vào lỗ khoan, thời gian này không thể
hiện trong tính toán.

13
* Tổng thời gian nạp mìn và khấu than:
T
3
=


ì
n
qt
= 102,5 ph
3.3.3 Thời gian chuẩn bị và kết thúc:
Công tác nạp mìn đợc bắt đầu khi đã đa hết ngời ra khỏi lò chợ.
Công nhân chỉ đợc trở lại lò chợ sau khi đã tiến hành thông gió gơng.
Chấp nhận thời gian cho công đoạn này là 15 ph.
3.3.4 Thời gian của một chu kỳ khấu:
T
vc
= T
b
+ T
3

+

T

3
= 196,6 ph = 3,28 h
3.4 Tính toán thời gian bốc xúc than đã đợc bắn mìn:
3.4.1 Số lợng công nhân:
Do công việc tải than đợc tiến hành tại một nửa chiều dài lò chợ
bằng một thợ xúc với chiều dài không nhỏ hơn 2 m. Nh vậy sẽ có số công
nhân không lớn hơn n
0
= 4 ngời.
3.4.2 Định mức năng suất cho một công nhân:
Đối với lao động thủ công, định mức năng suất sẽ không lớn hơn 20
tấn/ngời hoặc 8 giờ trong 1 ca q
0
= 2,5 T/h.
3.4.3 Trong tính toán khối lợng than vỡ khi tự chảy than đợc tự
chảy lên máng cào sau một chu kỳ khấu là q
!
k
= 29,8 T.
Khối lợng than đợc xúc bốc bằng tay lên máng cào q
!
p
= 39,5 T.
3.4.4 Do công việc bốc xúc than của công nhân trong gơng có liên
quan đến tải than từng phần và dừng máng cào gơng nên có thể nhận hệ số
thời gian máy cho công đoạn này là K

mk
= 0,6.
3.4.5 Thời gian tải than trong lớp khấu:
* Thời gian than tự chảy:
T
c
=
116,0
1
=
ì
Mkk
k
kQ
q
h ~ 7 ph
Trong đó: Q
k
= 430 T/h- Công suất của máng cào gơng
* Thời gian bốc xúc số than còn lại bằng thủ công:
T
p
= 6,6
00
1
=
ìì nkq
q
M
p

h
* Tổng thời gian bốc xúc than đã nổ mìn trong lớp khấu
T
0
= T
c
+ T
p
= 6h43ph

14
3.5 Thời gian dịch chuyển đoạn vì:
3.5.1 Số lợng đoạn vì trong gơng:
n
=
c
167,16 =
t
L
v
đoạn vì
Trong đó: t = 1,2 m- Bớc lắp đặt của đoạn vì
Điều hòa chiều dài đế của vì chống đợc thực hiện bằng các tấm
chắn hông.
Do việc dịch chuyển tấm chắn hông đợc coi nh dịch chuyển đoạn
vì. Vì vậy để tính toán thì chấp nhận số lợng đoạn vì trong gơng là n
!
c
=
17.

3.5.2 Theo bản tính toán thời gian dịch chuyển vì chống trong
gơng thời gian dịch chuyển vì chống (tính cho cả chiều dài gơng)
gồm:
- Thời gian chống giữ khoảng lộ trần khi tải than sau bớc khấu có
tính đến hệ số sử dụng thời gian máy T
1
= 6,75 ph
- Thời gian dịch chuyển máng cào và gối đỡ trớc của đoạn vì có tính
đến hệ số sử dụng thời gian máy T
2
= 6,9 ph
- Thời gian dịch chuyển đoạn vì chống có tính đến hệ số sử dụng thời
gian máy T
3
= 12,04 ph
- Thời gian dịch chuyển máng cào gơng T
4
= 1,91 ph
- Tổng thời gian cho một bớc dịch chuyển vì chống T = 27,6 ph
- Thời gian tơng ứng cho hai bớc dịch chuyển tổ hợp T
chk
= 55,2ph
3.6 Tải than:
3.6.1 Công đoạn tải than đợc tiến hành đồng thời cùng lúc với việc
khoan các lỗ mìn trong gơng và bốc than sau khi bắn mìn. Lúc này than sẽ
tự chảy vào máng cào. Vì vậy, công đoạn này lao động thủ công sẽ là ít
nhất.
3.6.2 Công suất của máng cào thu hồi đợc thiết kế là Q
k
= 430 T/h

Hệ số sử dụng thời gian K
Mk
= 0,7
3.6.3 Thời gian cần thiết để thu hồi vào máng cào thu hồi là:
T
v
= 586,0=
ì
ìììì
Mvk
CKvv
Kq
klML


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 gơng 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.

15
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 gơng 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 Nh vậy, thời gian cho một chu kỳ khấu lên một bớc gồm:
- Thời gian khoan lỗ mìn trong gơng T

!
b
= 64,1 ph
- Thời gian nạp và bắn mìn T
3
= 132,5 ph
- Thời gian dịch chuyển vì chống T = 55,2 ph
Trong đó:
+ Thời gian chống giữ nóc lò T

= 6,75 ph
+ Thời gian dịch chuyển máng cào gơng T
3k
= 13,8 ph
+ Thời gian dịch chuyển vì chống T
k
= 24,1 ph
+ Thời gian dịch chuyển máng cào thu hồi T
kv

4 ph
+ Thời gian bốc xúc và làm sạch than trong gơng T
o
= 403 ph
3.7.3 Thời gian chung cho một chu kỳ:
T
ck
= T
b
+ T

3
+

T


+

T
0
+ T
3k
+

T
k
+ T
kv
= 648,25 ph ~ 10h48ph
3.8 Công suất lò chợ:
Với 3 ca/ng.đ, mỗi ca 8 tiếng, có thể thực hiện đợc hai chu kỳ khấu.
Trong trờng hợp này công suất lò chợ khoảng 500 T/ng.đ, bớc tiến gơng
là 2,4 m/ng.đ.
Thời gian khai thác là 21h36ph. Thì 3 ca sẽ có 2h24ph có thể dùng
cho công tác chuẩn bị, sửa chữa và bảo hành thiết bị của tổ hợp.
Bảng tổng hợp kết quả tính toán thời gian một chu kỳ khấu
và công suất của lò chợ xem bảng 3.

16
Bảng 3

TT Tên gọi
K ý hiệu
Đơn vị Giá trị
Khối lợng khai thác sau một chu kỳ khấu:
- Chiều dài gơng Lv m 20
- Chiều dài khấu Ln m 16,5
- Chiều cao vỉa M m 10
- Chiều cao khấu Mk m 2,5
- Chiều cao thu hồi Mv m 7,5
- Hệ số thu hồi Kv - 0,7
- Thể trọng than


T/m
3
1,4
- Bớc khấu Lck m 1,2
- Khối lợng than sau chu kỳ khấu Qk T 69,3
- Khối lợng than sau một chu kỳ thu hồi Qv T 176,4
1
- Tổng khối lợng than khai thác sau một chu kỳ Q T 246
2 Thời gian chuẩn bị gơng để khoan bắn mìn :
Thời gian khoan lỗ mìn trên toàn bộ chiều dài:
- Số lợng thợ khoan N ngời 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
t
3

phút 0,5
- Tổng thời gian cho một lỗ khoan Tc phút 2,5
- Số lợng lỗ khoan cần thiết trên 1 m gơng lò
q


lỗ/m 2,5
- Tổng số lỗ khoan trong gơng lò Q lỗ 41
- Tổng thời gian để khoan các lỗ khoan To phút 64,1
2.1
- Hệ số sử dụng thời gian của máy khoan Km - 0,8
Nạp thuốc và bắn mìn:
- Thời gian nạp thuốc mìn cho một lỗ khoan T
3
phút 5
- Số lợng công nhân nạp thuốc mìn N
3
ngời 2
- Thời gian nạp thuốc và nổ mìn một nửa gơng T
3
phút 51,25
- Thời gian chuẩn bị và kết thúc công tác khoan nổ
mìn với một nửa lò chợ
T

3

phút 15
2.2
- Tổng thời gian nổ mìn cho toàn bộ gơng lò T

3
phút 132,5
Thời gian bốc xúc:
- Số lợng công nhân bốc xúc No ngời 4
- Định mức cho một công nhân Qo T/h 2,5
- Khối lợng than tự chảy trong một chu kỳ Q
1
k
T 29,8
- Khối lợng than xúc thủ công trong một chu kỳ Q
1
p
T 39,5
- Thời gian than tự chảy trong một chu kỳ Tc phút 7,0
- Thời gian xúc thủ công Tp phút 396
3
- 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 lợng 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
T


phút 6,75
- Thời gian dịch chuyển 1 lần máng cào gơng 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


phút

h
648,25
10,8
8 Số giờ làm việc trong một ngày đêm Tp giờ 24
9 Số chu kỳ khấu



lần 2
10 Công suất lò chợ Q
3
T/ng.đ 500

17
4. Tính toán khối lợng than trên máng cào gơng
sau khi nổ mìn:
4.1 Diện tích tiết diện của phần than đợc lấy ra trong gơng khi
chiều cao khấu lớn nhất M
n
= 2,5 m: F = M
n

x l
ck
= 2,5 x 1,2 = 3,0 m
2
4.2 Hệ số tơi vụn của than sau khi nổ mìn: K
p
= 1,35
4.3 Diện tích khối than sau nổ mìn: F
1
= F x k
p
= 4,05 m
2

4.4 Khoảng cách từ thành máng cào đến gơng mới: L
b
= 2,57 m
4.5 Chiều cao lớn nhất của phần than trên máng cào: h =
57,1
1
=
b
l
F

4.6 Chiều rộng đế máng cào: v = 0,55 m
4.7 Chiều dài phần tải than: L
3
= 8 m
4.8 Khối lợng than trên máng cào: q =

p
k
Lhv
3
ììì

= 7,16 T

Hình 1: Sơ đồ tính toán trạng thái gơng sau bắn mìn và tiến lên một bớc
5. Tính toán công suất của máng cào gơng:
5.1 Hệ số masát của than với thép: f <
0,3
5.2 Hệ số hữu ích của máng cào: = 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 =

kt
VP 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.

18
6. Tính khối lợng 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 trợt tự nhiên bằng 45
0
.

6.2 Cũng nh vậy, sau khi tự chảy, góc của khối than còn lại trong
gơng sẽ là 45
0
.
6.3 Khoảng cách từ thành trong máng cào đến vị trí mới của gơng
là: l
y
= l
b
- l
k
= 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:
q
p
=
[
]
p
y
k
Lhhlh
3
2
5,0)( ìì+ì

= 15,2 T
Khối than còn lại để bốc xúc bằng thủ công trên toàn bộ chiều dài
gơng nếu cho rằng lợng than còn lại tại các điểm mút của máng cào

chiếm khoảng 30% tổng khối lợng là: q
1
P
= 1,3 x 2 x q
1
= 39,5 T.
6.5 Tổng khối lợng than khai thác đợc là: Q
n
= L
n
x M
n
x l
CK
x =
69,3 T.
6.6 Khối lợng than tự chảy là: q
1
P
= 29,8 T.

7. Tính thời gian làm sạch sản phẩm do nổ mìn:
7.1 Thời gian thông gió:
- Diện tích mặt cắt của tổ hợp: S = B
cp
x H
cp
= 10 m
2

Trong đó: B
cp
= 4,0 m- Chiều rộng trung bình của khoảng không
gơng lò để thông gió. Cho rằng, than nổ mìn đợc lấp toàn bộ khoảng
không gơng lò.
H
cp
= 2,5 m- Chiều cao khoảng không gơng lò
- Khối lợng không khí đợc quạt gió cung cấp: q = 24 m
3
/s
- Tốc độ gió trong gơng: V =
S
q
= 2,4 m/s
- Chiều dài gơng: L = 20 m
- Thời gian thay đổi không khí trong gơng: t
3
=
V
L
= 8,3 s

19
7.2 Thời gian thay đổi không khí trong lò dọc vỉa:
t
dv
= s
q
HBL

q
SL
V
L
dvdvdvdvdv
dv
dv
6,22
24
5,21,370
=

ì
=
ì
ì
=
ì
=
B
dv
= m1,3
2
4,38,2
=
ì

H
dv
= 2,5 m

L
dv
= 70 m
7.3 Tổng thời gian thay đổi không khí trong gơng:
T = t
3
+ t
dv
= 30,9 s

0,5 ph
8. Xác định sự thay đổi góc nghiêng cần thiết khi
thay đổi chiều cao khấu:
8.1 Các thông số cơ bản:
* Chiều dầy vỉa thay đổi từ 5ữ15 m
Tốc độ thay đổi là

15% của chiều dầy vỉa trên toàn bộ chiều dài cột
50 m.
* Chiều cao khai thác 8ữ10 m.
Chiều cao khấu thay đổi từ 2ữ2,5 m
* Tiết diện đờng lò chuẩn bị (Lò dọc vỉa và các phỗng) dạng hình
thang.
Chiều cao - theo chiều cao khấu
Chiều rộng theo nóc 2,8 m
Chiều rộng theo nền 3,5 m.
* Các đờng lò chuẩn bị (lò dọc vỉa và các phỗng) đợc đào bám
vách.
8.2 Theo yêu cầu, qua phân tích cấu trúc của tổ hợp, chiều rộng
dờng lò, dự kiến sẽ sử dụng hai máng cào trong lò chợ và các thông số nh

sau:
* Chiều dầy vỉa dự kiến khai thác sẽ đợc chia thành hai phần:
- Từ 5ữ10 m
- Từ 10ữ15 m
* Nhóm vỉa thứ nhất (từ 5ữ10 m) không phù hợp với tổ hợp.

20
* Chiều dài gơng đối với các vỉa có chiều dầy 10ữ15 m, khi bố trí lò
đi bám vách có thể từ 7ữ20 m (không kể chiều rộng của lò), có thể thỏa
mãn điều kiện áp dụng hai máng cào trong lò chợ.
8.3 Xác định chiều dài lò chợ để áp dụng tổ hợp KDT1 đợc tính bao
gồm cả chiều rộng của đờng lò do tổ hợp đã xét đến việc che chắn tại nơi
tiếp giáp với đờng lò bằng vì chống DT1. Do tính đặc biệt của cấu trúc vì
chống nên chiều dài lò chợ đợc tính toán theo nóc.
Khi đó, lớp than treo trên hông vỉa từ phía lò dọc vỉa (theo chiều cao
của lò) sẽ trở thành lớp bảo vệ vách. Vì vậy không nên thu hồi lớp này trong
quá trình khấu, còn khi thu hồi than trên lò dọc vỉa cũng sẽ không hiệu quả.
Khi khai thác lớp tiếp theo, lớp than này sẽ đợc thu hồi.
Lớp than từ phía hông vỉa tại đoạn cuối gơng lò có khả năng bùng
nền - chúng không bền vững, loại bỏ lớp này có thể hoặc là dịch chuyển
đoạn vì cuối (nhng không thuận lợi do sẽ gặp khó khăn khi đẩy đoạn vì
cuối) hoặc là khi lấy than từ vùng thu hồi.
8.4 Chiều dầy vỉa dao động trong khoảng: M = +
0,15 m.
Chiều dài gơng lò (cùng với lò dọc vỉa) là: L =
)90cos(


M

Trong đó: - Góc dốc vỉa
* Chiều dài xây dựng vì chống là: L
k
= L - H ),90(


ì
tg
Trong đó: H- Chiều cao khấu
* Chiều rộng của tấm chắn trụ:
B
n
= (H
min
- 0,3) m,
Trong đó: H
min
, m - Chiều cao cấu trúc nhỏ nhất của đoạn vì.
* Tấm mái che có vai trò giữ trần than không cho sập đổ vào khoảng
không lò chợ, trong trờng hợp phá hỏa nó sẽ giữ lớp than nóc không cho
sập vào gơng lò đồng thời nó còn điều tiết sự biến đổi chiều dầy của vỉa
trong điều kiện sau: B
n
> +M/cos(90-).
* Trong trờng hợp không dự đoán đợc sự thay đổi chiều dầy của
vỉa thì cần phải đẩy ép điểm cuối phía dới của tấm chắn bảo vệ vào cột của
đoạn vì để nó có khả năng dịch chuyển dọc theo gơng.
8.5 Khi chiều dầy vỉa thay đổi, chiều dài gơng có thể ổn định do
khấu lớp than để tạo nên độ nghiêng với nền về phía lò dọc vỉa một góc .
8.6 Tính góc quay của lớp phụ thuộc vào góc dốc vỉa.

Từ CEK (hình 2)

21

H×nh 2: TÝnh to¸n gãc quay cña líp phô thuéc vµo gãc dèc vØa
tg
b
h
=

h = L x sin β
h =
β
α
sin
sin
×
M

b = ∆L – a
a = L(1- cosβ) =
)cos1(
sin
β
α
−
M

∆L =
α

sin
M∆

b =
)cos1(
sinsin
15,0
β
αα
−×−
MM

b =
)85,0(cos
sin
−
β
α
M

tg =
)85,0(cos
sin
−
=
β
β
b
h

tg x (cosβ - 0,85) - sinβ = 0
tg x cosβ - sinβ - 0,85 x tg = 0
sinβ =
2/1
2/2
2
β
β
tg
tg
+

cosβ =
2/1
2/1
2
2
β
β
tg
tg
+
−
; β/2 = γ

22
*

= 45, tg

= 1:
cos - sin - 0,85 = 0

+



2
2
1
1
tg
tg
085,0
1
2
2
=
+


tg
tg

1 - tg
2
- 2tg - 0,85 - 0,85tg
2
= 0
1,85tg

2
+ 2tg - 0,15 = 0
tg = 0,0704, = 4,027; = 8,054
*

= 50; tg

= 1,19:
1,19 x cos - sin - 1,012 = 0
1,19
0012,1
1
2
1
1
22
2
=
+

+





tg
tg
tg
tg

1,19 - 1,19tg
2
- 2tg - 1,012 - 1,012tg
2
= 0
2,202tg
2
+ 2tg - 0,178 = 0
tg = 0,0817, = 4,668; = 9,337
*

= 60; tg

= 1,73:
1,73
0471,1
1
2
1
1
22
2
=
+

+

tg
tg
tg
tg

1,73 - 1,73tg
2
- 2tg - 1,471 - 1,471tg
2
= 0
3,201tg
2
+ 2tg - 0,259 = 0
tg = 0,11, = 6,283; = 12,566
*

= 80; tg

= 5,67:
5,67 x cos - sin - 4,82 = 0
1,73
0471,1
1
2
1
1
22
2

=
+

+





tg
tg
tg
tg

5,67 - 5,67tg
2
- 2tg - 4,82 - 4,82tg
2
= 0
10,49tg
2
+ 2tg - 0,85 = 0
tg = 0,2048, = 11,578; = 23,156

, độ
45 50 60 80
tg
1,0 1,19 1,73 5,67
, độ
8,454 9,337 12,566 23,156

Tóm lại, trong giới hạn của cột, sự thay đổi chiều dầy vỉa sẽ là cân
xứng. Vì vậy để tạo góc nghiêng của nền trong giới hạn từ 8ữ23
0
liên quan
đến góc nghiêng của vỉa thì tổ hợp có thể làm việc ổn định không phải cần
đến công tác tháo lắp.

23
9. Xác định thời gian một chu kỳ của vì chống cơ giới:
9.1 Những thông số đầu vào:
* Hệ số dự phòng độ bền của các chi tiết vì chống, không nhỏ hơn, K
= 1,5
* 80% dự trữ các chi tiết, chu kỳ chất tải, n = 20000
* Bớc dịch chuyển của vì, t = 0,63 m
* Bớc dịch chuyển tính toán của tổ hợp theo chiều dài gơng, 20
m/ng.đ, t
1
= 2,4 m
* Số ngày làm việc trong năm, n = 300 ngày/năm
9.2 Tổng số chiều dài bớc tiến của vì chống trớc khi phải sữa
chữa: B = 0,8nt = 10.080 m
9.3 Số ngày làm việc để đạt đợc chiều dài trên: N =
t
1
B
= 4200
ng.đ
9.4 Xác định thời gian làm việc của vì chống trớc khi sửa chữa
các cụm chi tiết: N
l

=
t
1
N
= 14 năm
Kết luận:
1. Kết quả tính toán cho thấy, trong điều kiện làm việc đảm bảo chất
lợng sử dụng, đáp ứng đúng chế độ bảo dỡng, vận hành theo bản hớng
dẫn sử dụng và bản hớng dẫn công tác lắp ráp - tháo dỡ, thì tổ hợp
có thể làm việc trong thời hạn 14 năm nếu công suất của lò chợ và bớc tiến
đúng nh đã đợc tính toán.
2. Thời hạn này có thể giảm đi nếu công suất lò chợ và bớc tiến của
gơng lớn hơn số liệu đã tính.
3. Thời hạn sử dụng nhỏ nhất của vì chống là 5 năm.