đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò

Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Lời nói đầu

Trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản. Ngành khai thác than chiếm
vị chí rất quan trọng. Nh chúng ta biết để khai thác than thì thờng áp dụng hai phơng
pháp khai thác: lộ thiên hoặc hầm lò, tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, điều kiện kỹ
thuật, tình hình kinh tế xã hội của từng vùng, từng khu vực chứa than mà ta áp dụng
hình thức khai thác cho phù hợp. Vì vậy môn học khai thác mỏ hầm lò không thể
thiếu đợc trong quá trình đào tạo các kỹ s khai thác mỏ trong trờng đại học mỏ địa _
chất. Do đó để cho các sinh viên nắm vững kiến thức về chuyên môn hầm lò thì việc
làm đồ án môn học là điều cần phải làm đối với mỗi một sinh viên ngành khai thác
mỏ.
Sau khi kết thúc môn học thiết kế mỏ hầm lò em đợc thầy Trần Văn Thanh
giao cho đề tài thiết kế mở vỉa và khai thác cho môt cụm vỉa. Đợc sự chỉ bảo và giúp
đỡ tận tình của thầy Trần Văn Thanh em đã hoàn thành đồ án môn học của mình.
Do trình độ thực tế và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án môn học của em
không thể tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong các thầy, và các bạn đồng
nghiệp chỉ bảo cho em để em đợc hoàn thiện thêm đồ án và kiến thức cho bản thân.
Để hoàn thành đợc đồ án môn học em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn
Thanh, và chúc thầy, và gia đình luôn mạnh khoẻ!
Cẩm Phả, Tháng 05 năm 2009
Sinh viên:
Nguyễn Văn Linh
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
1
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Chơngi: đặc điểm chung về địa chất
i. đặc điểm điều kiện địa chất của cụm vỉa.
M
2
M

1
3,0
4,0
6,0
2,0
4,0
3,0
3,0
2,0
25 - 30
-150
+250
-100
-50
0-
+
+50
+100
+150
+200
oo
v
1
v
8
v
7
v
6
v

5
v
4
v
3
v
2

Cụm vỉa có điều kiện địa chất tơng đối đơn giản, cụm vỉa nằm trên đồi gồm có
8 vỉa, có độ cao từ mức -150 đến +200, có lớp đất phủ khoảng 25 - 50m, khoảng
cách giữa các vỉa lớn, các vỉa nằm song song với nhau, và có góc dốc nh nhau =
25
o
30
o
, khối lợng riêng của các vỉa bằng nhau

= 1,45 tấn/m
3
, chiều dài của các
vỉa theo đờng phơng bằng nhau L
p
=1500m, chiều dày của từng vỉa tơng đối ổn định
và có độ dày nh sau:
Vỉa 1 2 3 4 5 6 7 8
Chiều
dày(m)
2 3 3 4 2 6 4 3
II. Trữ lợng.
Theo điều kiện bài ra ta thiết kế mở vỉa cho cụm vỉa từ mức M

2
= -150 m đến mức
M
1
= +50m, nên ta chỉ cần tính trữ lợng cho cụm vỉa từ mức -150 đến +50 m .
2.1 Trữ lợng địa chất Z
đc
.
Z
đc
= Z
đc1
+ Z
đc2
+ Z
đc3
+ Z
đc4
+ Z
đc5
+ Z
đc6
+ Z
đc7
+ Z
đc8
Trong đó:
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
2
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò

Z
đci
=
i
ii
HM

sin
.
1

.
Z
đci
: Trữ lợng địa chất vỉa thứ i,(tấn)
M
1
: Chiều dày của vỉa 1 ,(m).
H: Độ chênh cao (m).

: Góc dốc của vỉa.(độ).
2.2 Trữ lợng công nghiệp Z
cn
.
Z
cn
= Z
cn1
+ Z
cn2

+ Z
cn3
+ Z
cn4
+ Z
cn4
+ Z
cn5
+ Z
cn6
+ Z
cn7
+ Z
cn8
Z
cni
= C.Z
đci
Trong đó:
Z
cni
: Trữ lợng công nhgiệp thứ i, (tấn).
Với C là hệ số khai thác, ta chọn C = 0,75
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
3
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
bảng trữ lợng cụm vỉa
TT
vỉa
Chiều

dày
vỉa(m)
Góc
dốc
trung
bình
cụm
vỉa(độ)
Mức d-
ới
Mức
trên
Chiều dài
theo ph-
ơng(m)
Trữ lợng địa chất(tấn)
Trữ lợng công
nghiệp(tấn)
1 2 27.5 -150 50 1500 1884142 1413107
2 3 27.5 -150 50 1500 2826213 2119660
3 3 27.5 -150 50 1500 2826213 2119660
4 4 27.5 -150 50 1500 3768284 2826213
5 2 27.5 -150 50 1500 1884142 1413107
6 6 27.5 -150 50 1500 5652426 4239320
7 4 27.5 -150 50 1500 3768284 2826213
8 3 27.5 -150 50 1500 2826213 2119660
Tổng 25435917 19076940
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
4
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò

ChơngII: mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ
I. Sản lợng và tuổi mỏ.
1. Sản lợng mỏ.
Theo phạm vi của đồ án thiết kế, sản lợng cần thiết để có sản lợng
A
m
= 1700.000 tấn/năm
2. Tuổi mỏ
Tuổi mỏ là thời gian tồn tại của mỏ tính từ thời kỳ xây dựng cơ bản đến khi nạo vét
khai thác hết cụm vỉa từ mức -150 +50 để có sản lợng1700.000 T/năm
T
tm
= T
1
+ T
2
+ T
3
năm
Trong đó:
T
m
: Tuổi mỏ (năm)
T
1
: Thời gian tồn tại của khu mỏ ( năm)
Trong đó:
Z
cn
: Trữ lợng công nghiệp của mỏ

Z
cn
= 19076940, Tấn
A
m
: Sản lợng khai thác
A
m
= 1700.000 ,T/năm
Vậy:
T
1
=
19076940
= 11,22 năm
1700.000
T
2
: Thời gian xây dựng mỏ (năm); T
2
= 1 năm
T
3
: Thời gian khấu vét ( năm ); T
3
= 1năm
Vậy thời gian tồn tại của mỏ là:
T
tt
=11,22 + 1 +1 = 13,22 năm

II. Phân chia ruộng mỏ
Bất kỳ ruộng mỏ nào thì cũng phải khai thác trong một thời gian lâu mới hết. Vì vậy
mà ruộng mỏ cần phải chia nhỏ thành từng tầng để khai thác. Trong giới hạn đồ án
ta chọn một phơng pháp chia hợp lý có hiệu quả. Vì vậy ta chọn phơng pháp chia
ruộng mỏ thành các tầng.
Ruộng mỏ có chiều dài theo hớng dốc là 440m. Ta chia ruộng mỏ thành 4 tầng
chiều dài theo hớng dốc của mỗi tầng là 110m.
iii. mở vỉa.
Căn cứ theo điều kiện đề bài, ta có thể đa ra 2 phơng án mở vỉa cho cụm vỉa nh sau:
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
T
1
=
Z
cn
A
m
5
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Phơng án 1.
Giếng nghiêng kết hợp lò xuyên vỉa chính kết hợp lò thợng.
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
6
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
5
4,4'
3
2
1,1'
+200

+150
+100
+50
+
-0
-50
-100
+250
-150
M
1
M
2
A
A
1,1; Giếng nghiêng chính, phụ.
2; Lò bằng vận tải chính.
3; Lò bằng thông gió chính.
4,4: Lò thợng chính phụ.
5; Lò dọc vỉa vận tải, thông gió.
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
7
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Lò so ng song
Họng sá o
Lò nối
Ga vòng
5
1,1'
4,4'

3
2
Lò chợ
A_A
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
8
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Phơng án 2.
Giếng nghiêng kết hợp lò bằng xuyên vỉa từng tầng.
1,1; Giếng nghiêng chính phụ.2;Lò bằng vận tải.3;Lò bằng thông gió.4;Lòdọc vỉa vận tải.5;Lò dọc vỉa thông gió.
3
2
1,1'
+200
+150
+100
+50
+
-0
-50
-100
+250
-150
M
1
M
2
A
A
5

4
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
9
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Lò song song
1,1'
3
2
5
4
+50
-150
-100
-50
0
+
-
Lò chợ
A_A
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
10
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
So sánh chỉ tiêu kỹ thuật giữa 2 phơng án.
Chỉ tiêu kỹ thuật
.
Phơng án 2 Phơng án 1
Ưu điểm:
Khối lợng đào lò chuẩn bị ban đầu nhỏ.
Vốn đầu t ban đầu nhỏ.
Chi phí bảo vệ các đờng lò ban đầu nhỏ.

Thời gian đa mỏ vào sản suất ngắn
Tổn thất thấp do không phải để lại ở lò
thợng.
Ưu điểm:
Tổn thất để lại ở các đờng lò bảo vệ nhỏ.
Vận tải thông gió đơn giản không phải di
chuyển nhiều.
Tổng chiều dài các đờng lò đào nhỏ
Nhợc điểm:
Tổng chiều dài các đờng lò chuẩn bị lớn.
Thông gió, vận tải phức tạp do phải di
chuyển nhiều ở các mức khác nhau.
Nhợc điểm:
Khối lợng đào các đờng lò chuẩn bị ban
đầu lớn.
Thời gian đa mỏ vào sản suất dài hơn
Chi phí cho bảo vệ các giếng lớn do phải
đào hết toàn bộ chiều dài giếng.
Tổn thất ở các trụ bảo vệ lò thợng lớn.
Vậy theo chỉ tiêu kỹ thuật ta chọn phơng án 2
2. Công tác đào chống lò.
Ta lựa chọn chống lò bằng vì thép svp, đào lò bằng phơng án nổ mìn
Ta có các hộ chiếu chống các đờng lò nh sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
11
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
700 700
3520
R

2
2
7
9
4500
3275
3275
1000
6001300
1500
600
1100
R
2
2
5
0
750
1800
900
250
3520
4866
500
1000
Hộ chiếu chống lò vận tải
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
12
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Hộ chiếu chống lò thông gió

250
500
1000
2725
500
1000
2725
2960
700700
2960
Ray P-24
900
1340
3400
3740
350
1300
Mức đỉnh ray
1800
1177
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
13
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
250
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
14
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
0
83
0

83
0
83
0
83
4
6
44
4342
4140
3938
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19

18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
250
500
500
445
445
500
500
250550
550
400 400
550
550
800
1700
1900
250
550 550
4866
250

3520
1900
1700
800
1
2
3
5
7
36 ;35
38
39
1 -:- 3
4
5 -:- 7
42
43 44
25;26
31
29, 30
11
1 ; 5
2 ; 4; 6
15, 3, 7; 24
37 -:-43; 25
44
1 2 6 7
-
+
43

8
9 44
+
-
Đợt I
Đợt II
hộ chiếu khoan nổ mìn
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
15
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
3
Lỗ
23
22
212019
18
1716
15
1413121110987
stt
1
2
3
4
5
6
7
8
Tên công việc
Giao ca

Khoan lỗ mìn
Đào rãnh và đặt đuờng xe
Nạp nổ mìn thông gió
Chống cố định ,chèn lò
Xúc bốc
Vận tải vì chống và
trang thiết bị.
Đặt đuờng ống
Đơn vị
Khối luợng
Số nguời
Thời gian
h
_ 8
0,5
Lỗ
Vì
44
0,8
44
Vì
2
m
m
m
0,8
0,8
13,7
3
5

8
6
2
8
8
1
2
4,5
4,5
1
6
6
Thời gian hoàn thành chu kỳ
thời gian ca I
Thời gian ca II
biểu đồ tổ chức chu kỳ đào lò
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
16
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Chơngiii: thiết kế khai thác vỉa
I.Lựa chọn hệ thống khai thác.
Theo điều kiện đầu bài cho vỉa nghiêng dốc có
00
3025 ữ=

, vỉa dày có chiều dày
4m.
Căn cứ vào sản lợng bài cho ta đa ra 2 hệ thống khai thác nh sau:
Phơng án 1: Hệ thống khai thác cột dài theo phơng.
Ưu điểm : Tổn thất than thấp do ít phải để lại than ở các trụ bảo vệ, lợng gió bị

mất mát thấp.
Nhợc điểm: Khối lợng đào lò dọc vỉa lớn, thời gian bớc vào sản suất dài, vốn đầu
t ban đầu lớn.
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
17
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
của chắn gió
Vận tải than
Gió bẩn
Gió sạch
-
0
+50
AA
B
B
B_B
A_A
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
18
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Phơng án 2: Hệ thống khai thác liền gơng.
Ưu điểm : Khối lợng đào lò dọc vỉa nhỏ, thời gian bớc vào sản xuất ngắn.
Nhợc điểm: Tổn thất than lớn do phải để lại than ở các trụ bảo vệ trên mức thông
gió, tổn thất gió lớn ở các khu vực đã khai thác, chi phí bảo vệ các đờng lò lớn.
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
19
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
B_B
A_A

của chắn gió
Vận tải than
Gió bẩn
Gió sạch
+
-
0
+50
A
A
B
B
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
20
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
So sánh giữa hai phơng án khai thác ta thấy phơng án 1 tối u hơn. Vậy ta chọn
phơng án 1: Hệ thống khai thác cột dài theo phơng chia lớp nghiêng phá hoả thu
hồi than nóc.
II. Công nghệ khấu than.
Với điều kiện góc dốc của vỉa lớn, và sử dụng hệ thống khai thác đã chọn thì ta sử
dụng công nghệ khấu than bằng khoan nổ mìn. Chống giữ bằng giá thuỷ lực di động
thu hồi lớp than đá vách, điều khiển áp lực bằng phá hoả toàn phần.
1. Các thông số của lò chợ.
Chiều dài lò chợ tính theo công thức:
L
C
= h
đ
- h
tr

- h
đl

Trong đó:
h
đl
: Tổng chiều cao các đờng lò, h
đl
= 6m
h
đ
: Chiều dài nghiêng của tầng; h
đ
= 110m
h
tr
: Chiều dài nghiêng trụ bảo vệ, h
tr
= 10 m.
L
C
= 110 10 6 = 94 m.
Chiều cao lớp than khấu : m = 2,2 (m)
- Góc dốc vỉa : = 25
0

- 30
0
Sản lợng lò chợ khấu một chu kỳ, tiến độ lò chợ mỗi lần khấu 1,2m là:
Q

ck
= L
c
. r. m
k
. . c +80%. L
c
. r. m
th
. . c, (T/ca).
Trong đó:
L
c
- Chiều dài lò chợ trung bình, L
c
= 94 (m).
r - Tiến độ chu kỳ, r = 1,2 (m).
m
k
- Chiều cao khấu lò chợ, m
k
= 2,2 (m).
m
th
- Chiều dy lớp than thu hồi, m
th
= 1,8 (m)
- Trọng lợng thể tích than, = 1,45 (T/m
3
).

c - Hệ số hòan thành chu kỳ, c = 0,95.
Thay số:
Q
ck
= 94. 1,2. 2,2. 1,45. 0,95 + 80%. 94. 1,2. 1,8. 1,45. 0,95 = 565,6 (T/chu kỳ)
Sản lợng trung bình ca:
Ta chọn 3 ca làm việc trong 1 ngày.
Q
ca
=
3
Q
ck
=
3
565,6
= 188,5 tấn/ca.
Số lợng lò chợ hoạt động đồng thời:
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
21
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
N
chợ
=
ch
cbM
Q
AA
A
M

; Sản lợng yêu cầu của mỏ A
M
= 1700000 tấn/năm.
A
cb
; Khối lợng than lấy đợc trong thời kỳ xây dựng cơ bản,
A
cb
= 15%A
M
= 255000 tấn/năm.
Q
ch
; Sản lợng 1 lò chợ trong năm, chọn số ngày làm việc trong năm N = 300 ngày,
số ca làm việc trong một ngày là 3 ca, một chu kỳ có 3 ca.
Q
ch
= 300. Q
ck
= 300.565,6 = 169680 tấn/năm.
=> N
chợ
=
9
169680
2550001700000



Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50

22
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
2.Các thông số khấu than trong lò chợ.
a. Chiều sâu lỗ khoan.
Tiến độ dịch chuyển lò chợ sau một chu kỳ là r= 1,2 m/chu kỳ. Vậy chiều sâu lỗ
khoan là:
l
k
=
r
(m)

: Hệ số sử dụng lỗ khoan; = 0,87
l
k
= 1,4 m
b. Chỉ tiêu thuốc nổ.
Ta có:
q= q
1
. F . v. e (kg/m
3
)
Trong đó:
q
1
: Lợng thuốc nổ riêng đối với than , t= 2ữ3; Thì q
1
= 0,25
F: Hệ số cấu trúc đá vách hoặc than; F= 0,95

v: hệ số cản nổ
v=
12,5
S
g
S
g
: diện tích gơng; S
g
= 94. 2,2= 206,8 m
2
=> v= 0,87
e: Hệ số dự trữ năng lợng nổ; e= 1,5 với thuốc nổ AH1
Thay số ta đợc:
q= 0,25 . 0,95 . 0,87 . 1,5= 0,31 kg/m
3
c.Lợng thuốc nổ trong 1 chu kỳ:
Q= q. l
c
. m. r
Trong đó:
l
c
: Chiều dài lò chợ l
c
=94 m
m= 2,2 m
r= 1,2 m/chu kỳ
=> Q= 0,31 . 94 . 2,2. 1,2= 77 kg
Tổng số lỗ khoan trong 1 chu kỳ:

N = 1,27 .
q.S
lc
. d
2
. k
n
Trong đó:
q: Chỉ tiêu thuốc nổ q= 0,31 kg/m
3
S
lc
: Diện tích gơng lò chợ; S
lc
= 206,8 m
3t
: Mật độ thuốc nổ = 1000 kg/m
3
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
23
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
d: Đờng kính khói thuốc: d= 36 mm= 0,036 m
k
n
: Hệ số nạp thuốc nổ: k
n
= 0,35
Thay số ta có:
N = 1,27 .
0,31 . 206,8

= 180(lỗ)
1000. (0,036)
2
. 0,35
+ Lợng thuốc nổ trung bình cho mỗi lỗ khoan là:
q
tb
=
Q
=
77
= 0,43 (kg/lỗ)
N 180
+ Sơ đồ bố trí lỗ mìn trên gơng và cách đầu nối kíp
Với chiều cao khấu lò chợ là 2,2 m, ta bố trí 3 hàng lỗ mìn trên gơng.
- Số lỗ mìn trong 1 hàng là:
N
h
=
N
=
180
= 60 (lỗ)
3 3
- Khoảng cách giữa các lỗ mìn trong 1 hàng theo chiều dài lò chợ:
V =
L
c
N
h

Trong đó:
L
c
: Chiều dài lò chợ ; L
c
= 94 m
N
h
: Số lỗ mìn trong hàng ; N
h
= 60(lỗ)
Thay số:
V =
94
= 1,6(m)
60
Nh vậy với chiều cao khấu là 2,2m, ta bố trí 3 hàng lỗ mìn trên gơng lò, hàng
trên cách nóc 0,7m, hàng dới cách nền 0,5m và hàng giữa cách hàng trên hàng dới
là 0,5m.
2.Hộ chiếu khoan nổ mìn hạ trần than nóc.
Đối với công tác khoan nổ mìn hạ trần dọc theo chiều dài lò chợ có các chồng
cũi nên công tác khoan nổ mìn là rất khó khăn. Với tiến độ 0,7m/chu kỳ kêt hợp với
chiều dày lớp than hạ trần là 2,8 m ta có thông số khoan nổ mìn :
+ Chiều sâu lỗ khoan:
l
ht
= 1,8 m
+Số lỗ mìn là:
N
ht

= 60lỗ
+Theo kinh nghiệm thực tế lợng thuốc nổ trung bình 1 lỗ là:
q
tb
= 0,8kg
vậy lợng thuốc nổ cho một chu kỳ công tác hạ trần là:
Q
ht
= 0,8 . 60 = 48 (kg)
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
24
Trờng đại học mỏ địa chất đồ án môn học thiết kế mỏ hầm lò
Số kíp nổ cho công tác hạ trần là:
n
kip
= 48 (kíp)
A
A
1,6m
1,8m
0,5m
0,5m
0,7m
25-30
22
0
0
10
0
0

70
0
50
0
70
0
70
0
1200
mặt cắt a - a
Cợc ngăn đất đá phá hoả
800
Sinh viên: Nguyễn Văn Linh Lớp: Khai Thác -BK50
25