Đồ án quy trình công nghệ và thiết kế mỏ lộ thiên

Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên
thiên

B ộ môn khai thác l ộ

Mục lục


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên
MỞ ĐẦU

Ngành khai khoáng là ngành rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và
chiếm tỷ trọng tương đối lớn của nền sản xuất công nghiệp nặng. Hàng năm ngành
công nghiệp khai khoáng đặc biệt là công nghiệp khai thác than đã đóng góp một
phần rất lớn vào ngân sách nhà nước. Đồng thời còn tạo ra công ăn việc làm cho số
đông lực lượng lao động, góp phần làm ổn định nền kinh tế, chính trị và trật tự xã
hội.
Hiện nay và trong nhiều năm nữa, sản lượng khai thác lộ thiên vẫn chiếm
một tỷ trọng tuyệt đối trong hầu hết các sản phẩm mỏ: 45% đối với than; 100%
đối với các loại quặng kim loại, phi kim loại, vật liệu xây dựng, nguyên liệu hoá
chất. Nhiều dự án khai thác mỏ bằng phương pháp lộ thiên đang được nghiên
cứu khả thi, thiết kế kỹ thuật thi công hoặc đang được triển khai đưa vào hoạt
động.
Quy trình công nghệ và thiết kế mỏ lộ thiên là môn học chính và rất quan
trọng đối với mỗi sinh viên ngành khai thác. Môn học này cung cấp cho sinh
viên nhưng kiến thức cơ bản nhất về trình tự và cách tiến hành thiết kế một mỏ
lộ thiên. Để sinh viên có thể nắm và hiểu rõ hơn những kiến thức mà môn học đã
cung cấp thì việc làm đồ án là không thể thiếu. Sau khi học tập và nghiên cứu
môn học này, chúng em đã được giao làm đồ án môn học “Quy trình công nghệ

và thiết kế mỏ lộ thiên” với đề tài thiết kế sơ bộ cho một mỏ khai thác than với
các thông số đầu vào như sau :
1, Điều kiện tự nhiên
- Cho vỉa than quy cách, có chiều dài theo phương L = 1000m
- Chiều rộng của vỉa than M = 30m
- Góc cắm của vỉa than γ = 250
- Chiều dày lớp đất đá phủ h = 15m
- Góc ổn định trong đất đá mỏ là γôđ = 300
- Đất đá có độ cứng trung bình fđ = 8-10, than có độ cứng fth= 3-4
- Khối lượng riêng của đất đá và than lần lượt là 2,6 tấn/m3 và 1,4 tấn/ m3
2, Điều kiện kinh tế xã hội
- Giá bán than nguyên khai trên thị trường C0 = 660.000 đ/tấn
- Giá thành bóc đất đá là b = 50.000 đ/m3
Giá thành khai thác than thuần túy a = 110.000 đ/tấn

2


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Tham gia thực hiện đồ án gồm các sinh viên :
1. Lương Văn Khang
2. Trần Đăng Linh
3. Nguyễn Văn Thăng
4. Nguyễn Đức Cương
Bằng tất cả cố gắng bản thân và các thành viên trong nhóm đã đem hết
sức mình để hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên do thời gian có hạn, kinh nghiệm
cho công tác thiết kế chưa có. Do vậy bản đồ án chưa mang lại kết quả tuyệt đối.

Kính mong được sự tận tình hướng dẫn của các thầy cô và các bạn trong lớp
tham gia đóng góp để bản đồ án hoàn thành tốt hơn nữa.Chúng em xin chân
thành cám ơn sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Văn Việt,thầy
Nguyễn Hoàng và cô Lê thị Thu Hoa đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bản đồ án
môn học này.

3


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

CHƯƠNG I : NHỮNG SỐ LIỆU CẦN THIẾT
I.1 Mặt cắt và các thông số của vỉa

I.2 Chế độ làm việc trên mỏ
Do nhu cầu của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu tiêu thụ than ngày càng tăng nên ta
phải tiến hành khai thác quanh năm để đảm bảo sản lượng
Số ngày làm việc trong một năm được tính :
Nm = N – ( Ncn + NL + NT ), ngày
Trong đó:
N - số ngày tính trong một năm dương lịch: N = 365 ngày
Ncn - số ngày chủ nhật trong năm: Ncn = 52 ngày
NL - số ngày nghỉ lễ trong năm: NL = 9 ngày
NT - số ngày nghỉ do thời tiết xấu: NT = 4 ngày
Số ngày làm việc trong năm:
Nm = 365 – (52 + 9 + 4) = 300 ngày
Chế độ làm việc trong ngày:
- Số ca làm việc trong 1 ngày: 3 ca

- Số giờ làm việc trong ca: 8 giờ
I.3 Lựa chọn đồng bộ thiết bị cho mỏ
Đồng bộ thiết bị trên mỏ Lộ thiên có ý nghĩa quyết định trong việc phát huy
hiệu quả hoạt động sản xuất kinh doanh của mỏ. các thiết bị được coi là đồng bộ
4


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

khi chúng có sự phù hợp lẫn nhau về thông số làm việc. Một đồng bộ được coi
là hợp lý khi nó phù hợp với điều kiện tự nhiên như (địa hình, điều kiện địa chất
thủy văn, địa chất công trình, thế nằm của vỉa và cấu trúc thân quặng. v. v...).
Đồng bộ thiết bị trên mỏ gồm các thiết bị đáp ứng dây chuyền công nghệ khi
lựa chọn đồng bộ phải tuân theo những nguyên tắc sau:
+ Kết cấu của đông bộ phải phù hợp với tính chất cơ lý của đất đá bao
quanh.
+ Kết cấu của đồng bộ thiết bị phải tương ứng với kích thước khai trường,
quy mô sản suất, thời gian tồn tại mỏ, chất lượng sản phẩm ngoài ra phải có đủ
độ mềm dẻo cần thiết khi có sự thay đổi nhỏ điều kiện làm việc.
Các thiết bị trong từng công đọan phai phù hợp nhau về các thông số làm
việc, năng suất phù hợp với nhau và phù hợp với sản lượng mỏ đông thời phải
có dự phòng sử dụng khi cần thiết.
Số lượng thiết bị trong cùng công đọan càng lớn càng ít càng năng suất
tuy nhiên phải phù hợp cho cả hệ thống khai thác và phù hợp với khả năng đầu tư,
giá thành sản phẩm.
Đồng bộ thiết bị đặc biệt phải đảm bảo về mặt an toàn và không gây ô
nhiễm môi trường.
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất khu mỏ, đất đá bao quanh vỉa có

độ cứng f=8÷10. Đồng thời phù hợp với HTKT, phương pháp mở vỉa đã chọn
ta chọn đồng bộ thiết bị cho mỏ như sau:
1. Công tác làm tơi đất đá
Để phá vỡ đất đá lựa chọn phương pháp phá đá bằng khoan nổ mìn. Sử
dụng máy khoan CБШ-250MH để khoan đất đá phá đá bằng thuốc nổ ANFO
cho khu vực đất đá khô, ANFO chịu nước cho đất đá có độ ngậm nước cao và
mồi nổ phi điện.
2. Công tác xúc bốc
Sử dụng máy xúc tay gầu ЭКГ-5A để xúc đất đá.
Máy xúc TLGN PC-750 để xúc than.
3. Công tác vận tải
Dùng xe ô tô БeлA3-7522 tải trọng 32 tấn, để chở đất đá và than khai
thác
4. Kiểm tra mối quan hệ của đồng bộ thiết bị
Mối quan hệ giữa dung tích gàu xúc và tải trọng xe phải đảm bảo điều
kiện:
Khi sử dụng máy xúc thủy lực gàu ngược PC750 thì:
5


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Q = (4,5E + a ).

(tấn)

Trong đó:
Q – Tải trọng ô tô, tấn

E – Dung tích gàu xúc của MXTLGN PC750,E = 3,1m3
L – Khoảng cách vận chuyển đất đá từ gương ra bãi thải,ta lấy L = 3km
a – Hệ số xác định theo E,với E 4 thì a = 2
Vậy Q = (4,5. 3,1 + 2). = 23,004 tấn
Khi sử dụng tay gầu ЭКГ-5A thì:
Q = (4,5E + a ).
(tấn)
Trong đó:
Q – Tải trọng ô tô, tấn
E – Dung tích gàu xúc của MXTLGN PC750,E = 5,2m3
L – Khoảng cách vận chuyển đất đá từ gương ra bãi thải,ta lấy L = 3km
a – Hệ số xác định theo E,với E 4 thì a = 3
Vậy: Q = (4,5. 5,2 + 3). = 31,075 tấn
Như vậy qua 2 phương án lựa chọn đồng bộ ta sử dụng loại xe 32 tấn nhãn hiệu
БeлA3-7522 là hợp lí
Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị được thể hiện trong các bảng sau:
Bảng 1.1: Đặc tính kỹ thuật của máy khoan: СБШ - 250MH
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13

Các đặc tính kỹ thuật
Đường kính mũi khoan
Chiều sâu lỗ khoan
Hướng khoan so với phương đứng
Chiều dài cần, truyền động liên tục
Lực dọc trục tối đa
Tốc độ truyền / nâng cần
Tần số mũi khoan
Mômen xoắn
Truyền khí nén
Toàn bộ máy
Công suất động Xoay
cơ điện
Nén khí
Di chuyển
Thiết bị di chuyển
Tốc độ di chuyển
Áp lực lên đất đá
6

Đơn vị
mm
m
Độ
m
Tấn
m/s
l/s

m3/s
m3/s
kW
km/h
MPa

Thông số
244,5 - 269,9
32
0 ; 15 ; 30
8/8
30
0,017/0,012
0,2 - 2,5
4,2
0,417 - 0,53
400
68
200
44
- 60M
0,737
0,12


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên
14
15
16

Bộ môn khai thác lộ thiên

Kích thước
Tần số quay đầu mũi khoan
Khối lượng máy

mm
v/ph
Tấn

9200x5450x15350
120
71,5

Bảng 1.2: Đặc tính của máy xúc tay gầu ЭКГ - 5A
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

Các đặc tính kỹ thuật
Chính
Dung tích gầu
Thay thế
Góc nghiêng cần
Chiều dài cần
Chiều dài tay gầu
Bán kính xúc lớn nhất tại mức đứng máy
Bán kính xúc lớn nhất
Chiều cao xúc lớn nhất
Bán kính dỡ khi chiều cao dỡ lớn nhất
Chiều cao trục tựa tay gầu
Chiều cao dỡ lớn nhất
Bán kính quay của thân máy xúc
Chiều rộng của thân máy xúc
Chiều cao máy xúc không tính cần
Chiều dài bộ phận di chuyển
Chiều rộng bộ phận di chuyển

Chiều rộng bánh xích
Vận tốc khi di chuyển
Khả năng leo dốc
Áp lực lên đất đá
Lực xúc lớn nhất
Tốc độ nâng gầu
Công suất động cơ
Điện áp lưới
Thời gian chu kỳ xúc
Khối lượng máy kể cả đối trọng

Đơn vị
m3
Độ
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
km/h
Độ

MPa
kN
m/s
kW
V
s
T

Bảng 1.3: Đặc tính máy xúc TLGN PC750
7

Thông số
5,2
3,2 - 7
45
10,5
7,8
9,04
14,5
10,3
11,8
8,9
6,7
5,25
5,0
8,1
6,06
5,24
0,9
0,55

12
0,21
490
0,87
250
6.000
23
196


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

18

Bộ môn khai thác lộ thiên

Các đặc tính kỹ thuật

Đơn vị

Thông số

Dung tích gầu
Trọng lượng làm việc
Công suất động cơ
Max
Tốc độ di chuyển
Min
Chiều dài cần
Chiều dài tay gầu
Chiều cao xúc lớn nhất
Chiều cao dỡ lớn nhất
Chiều sâu xúc lớn nhất
Bán kính xúc lớn nhất
Bán kính xúc lớn nhất ở mức máy đứng
Lực xúc
Áp lực lên đất (khi chiều rộng bản xích)
Chiều rộng bộ phận di chuyển
Chiều dài bộ phận di chuyển
Chiều dài máy khi gập tay gầu
Chiều cao máy khi gập tay gầu
Bán kính quay của đuôi máy xúc

m3
Kg
kW

3,1
71570
338
4,2
2,7
8,2
3,6
11,84
8,145
8,6
13,47
13,46
302
118 (610)
4110
5810
14305
4660
4245

km/h
m
m
m
m

m
m
m
kN
Mpa (mm)
mm
mm
mm
mm
mm

Bảng 1.4: Đặc tính kỹ thuật của xe tải БeлA3-7522
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Đặc tính kỹ thuật
Dung tích thùng xe
Tải trọng
Khối lượng xe không tải
Khối lượng xe có tải

Thời gian nâng hạ ben
Tốc độ tối đa
Bán kính quay vòng bé nhất
Loại động cơ
Công suất định mức
Dung tích thùng nhiên liệu
Kích thước lốp

Đơn vị
m3
Tấn
Kg
Kg
S
Km/h
mm
kW
lít
mm
8

Thông số
15
32
21525
51525
25 – 20
50
8700
Diezen

265
400
1800- 25


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên
12
13
14
15

Bộ môn khai thác lộ thiên

Chiều dài xe
Chiều rộng xe
Chiều cao xe
Nước sản xuất

m
m
m
-

7,25
3,48
3,4
SNG

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ BIÊN GIỚI MỎ LỘ THIÊN
Biên giới mỏ lộ thiên được quy định bởi bờ mỏ và chiều sâu khai thác với

các vỉa có khoáng sản nằm sâu trong lòng đất. Việc xác định mỏ lộ thiên sẽ đem
lại hiệu quả cho mỏ lộ thiên trong quá trình khai thác đảm bảo tân thu đến mức
tối đa trữ lượng khoáng sản trong lòng đất và sử dụng có hiệu quả vốn đầu tư
ban đầu.
Nội dung của chương này gồm việc xác định độ sâu khai thác, biên giới
phía trên mặt đất và biên giới đáy mỏ. Trình bày cách tính toán trữ lượng và
khối lượng đất đá bóc trong biên giới và trữ lượng khoáng sản có ích trong biên
giới mỏ.
II.1 Lựa chọn thông số góc ổn định bờ mỏ phía vách và phía trụ
Lựa chọn thông số γv, γt cũng là vấn đền quyết định quan trong đến hiệu quả
của mỏ lộ thiên. Việc xác định các thông số γv , γt dựa trên cơ sở của các tính chất
cơ lý của đất đá, cấu tạo địa chất và địa chất thuỷ văn. Khi ta chọn góc γt và γv nhỏ
thì hệ số bóc của mỏ lộ thiên tăng lên, khi chọn lớn quá thì bờ mỏ kém ổn định
dẫn đến trượt lở bờ.
Theo đề tài đồ án cho thì γôđ =300 và góc cắm của vỉa than γ =250 nên ta chọn
γt =250 và γv =300 sẽ thoả mãn về mặt kinh tế - kỹ thuật nhất.
Hình 2.1 Mặt cắt và các thông số của vỉa

9


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

II.2 Xác định hệ số bóc giới hạn của mỏ ( Kgh )
Hệ số bóc giới hạn của mỏ lộ thiên (hay còn gọi là hệ số bóc kinh tế hợp lý)
là khối lượng đất đá phải bóc lớn nhất để thu hồi một đơn vị khối lượng quặng
với giá thành bằng với giá thành cho phép
Kgh =

Trong đó:
C0 - Giá thành khai thác cho phép C0 = 660 000 đ/tấn
a - Chi phí khai thác 1 tấn than không kể chi phí bóc đá a = 110 000đ/tấn
b – Chi phí bóc 1m3 đất đá b = 50 000 đ/m3
Thay số vào ta được :
Kgh = = 11 m3/tấn
Mà than ở đây có khối lượng riêng là 1,4 tấn/m3 nên :
Kgh = 11 . 1,4 = 15,4 (m3/m3)
II.3 Lựa chọn nguyên tắc xác định biên giới mỏ
Để xác định biên giới của mỏ lộ thiên có 5 nguyên tắc xác định:
1)
Kgh ≥ Kbg
2)
Kgh ≥ Ktb
3)
Kgh ≥ Kt
4)
Kgh ≥ Ksx + K0
5)
Ktb ≤ Kgh ≥ Kbg
Vỉa thiết kế ở đây là vỉa đơn giản có chiều dày và góc cắm ít thay đổi , vỉa dốc
thoải γ =250, M = 30m ; có chiều dày lớp phủ không lớn h = 15m,sự phân bố quặng
trong không gian tương đối có quy luật nên ta dùng nguyên tắc K gh Kbg để xác định
biên giới mỏ.
II.4 Xác định chiều sâu khai thác cuối cùng Hc theo nguyên tắc Kgh Kbg
Đất đá mỏ có độ cứng f = 8 -10 nên để xúc bốc được ta phải làm tơi sơ bộ
bằng khoan nổ mìn. Mỏ sử dụng máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A để xúc đất đá sau khi
nổ mìn, theo thông số của máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A thì chiều cao xúc lớn nhất
10

Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Hxmax= 10,3m. Theo điều kiện an toàn cho thiết bị xúc bốc thì chiều cao tầng
được tính như sau:
h ≤ 1,5Hxmax = 1,5.10,3 = 15,45m.
 Ta lựa chọn chiều cao tầng h=15m là hợp lý và an toàn cho thiết bị
xúc bốc.
Trong thực tế của công tác thiết kế thường gặp những khoáng sàng có điều
kiện tự nhiên khác nhau. Đối với vỉa than có cấu tạo như trong đề bài thì phương án
lựa chọn để xác định chiều sâu cuối cùng H c là phương pháp đồ thị. Trình tự tiến
hành như sau:
1. Trên cơ sở lát cắt ta dựng các đường song song nằm ngang cách nhau một
khoảng h = 15m
2. Từ các giao điểm của đường nằm ngang với vách và trụ vỉa, lần lượt từ
trên xuống dưới, kẻ các đường xiên biểu thị bờ dừng phía vách và phía trụ cho tới
khi gặp mặt đất với γv =300 và γt =250
3. Tiến hành tính hệ số bóc biên giới K bg = cho phần giới hạn giữa hai vị trí
bờ mỏ liên tiếp đối với tất cả các phân tầng.
Ta tiến hành đo vẽ trên autocad và thu được kết quả như sau:
Hình 2.2 Mặt cắt dọc của phương pháp lựa chọn biên giới mỏ

Bảng 2.1 Bảng tính hệ số bóc biên giới mỏ
STT Độ sâu khai
thác, m
1
-15
2

-30

Khối lượng đất đá
bóc ∆Vi (m3)
1323000
1308000
11

Khối lượng than
thu được ∆Qi
(m3) 0
85700
00000

Hệ số
Kbgi
0
1,5


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

3
-45
2180000
85700
2,5
00

4
-60
3056000
85700
3,5
0
5
-75
3928000
85700
4,5
0
6
-90
4864000
85700
5,6
0 85700
7
-105
5595000
6,5
0
8
-120
6615000
85700
7,7
0
9

-135
7612000
85700
8,9
0
10
-150
7929000
85700
9,3
0
11
-165
9138000
85700
10,7
0
12
-180
10052000
85700
11,7
0
13
-195
10936000
85700
12,76
0
14

-210
11740000
85700
13,69
0
15
-225
12641000
85700
14,75
0
16
-235
8916000
59100
15,1
0
Ta thấy tại độ sâu -235m có Kbg ≈ Kgh.
Ta có đồ thị quan hệ giữa hệ số bóc đất đá và chiều sâu khai thác:
Hình 2.3 Đồ thị quan hệ giữa hệ số bóc đất đá và chiều sâu khai thác

II.5 Xác định biên giới trên mặt đất
a, Xác định chiều rộng của mỏ
Tại độ sâu khai thác cuối cùng Hc=-235m ta kẻ một đường thẳng song
song nằm ngang. Từ giao điểm của đường thẳng này với vách và trụ vỉa ta kẻ
hai đường xiên góc biểu thị bờ dừng của mỏ với γv =300 và γt =250 . Khi hai
12


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

đường xiên này gặp mặt đất ta xác định được biên giới mỏ phía trên mặt đất.
Dựa vào mặt cắt vỉa và mặt cắt khi xác định chiều sâu khai thác cuối cùng ta
có thể xác định được được biên giới mỏ phía trên mặt đất A - B= 970,15m
(đo trực tiếp bằng phần mềm Autocad).
Hình 2.4 Mặt cắt xác định biên giới mỏ trên mặt đất

Khoảng cách từ đầu vỉa phía vách tới bờ mỏ phía vách II-B = 878,82m
Khoảng cách từ đầu vỉa phía trụ tới đầu bờ mỏ phía trụ I-A = 32,17m
b, Xác định chiều dài của mỏ
Ta lấy góc đầu mỏ δ =250
+ Chiều dài thêm của đầu mỏ trên mặt đất:
l =Hc.cotgδ
= 235.cotg250 = 503m.
+ Chiều dài mỏ phía trên là :
Ld = L +2.l = 1000 + 2.503=2006m
Trong đó:
Ld : Chiều dài theo phương của vỉa than, m
II.6 Tính trữ lượng trong biên giới mỏ
II.6.1 Tính trữ lượng than trong biên giới mỏ
Từ bảng tính hệ số bóc biên giới (bảng số 2.1) ta có thể xác định được trữ
lượng than trong biên giới mỏ.
Q = ∑Qki (m3)
∑Qki - Tổng trữ lượng than trong các 3tầng khai thác, ∑Qki =12589000m
Vậy :
Q = 12589000 (m ).

13

3


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

II.6.2 Tính khối lượng đất bóc
Từ bảng tính hệ số bóc biên giới (bảng số 2.1) ta có thể xác định được khối
lượng đất đá phải bóc trong biên giới mỏ.
V =∑Vki, (m3).
Trong đó ∑Vki là tổng khối lượng đất đá phải bóc, ∑Vki = 107833 000 (m3)

14


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MỞ VỈA
Mở vỉa khoáng sàng là tạo nên hệ thống đường vận tải, đường liên lạc nối
từ điểm tiếp nhận hoặc từ hệ thống đường vận tải quốc gia, từ bến cảng…trên
mặt đất tới các mặt bằng công tác, bóc một khối lượng đất đá phủ ban đầu (nếu
cần thiết) và tạo ra các mặt bằng công tác đầu tiên sao cho khi đưa mỏ vào sản
xuất các thiết bị mỏ có thể hoạt động một cách bình thường và đạt được một tỉ
lệ xác định sản lượng thiết kế.
Sơ đồ mở vỉa của một mỏ lộ thiên là tập hợp tất cả các đường hào cơ bản,
hào ra vào mỏ, hào dốc lên xuống giữa các tầng, các hào phụ và hào chuẩn bị ở

thời điểm đưa mỏ vào sản xuất. Trong quá trình hoạt động khai thác sơ đồ mở
vỉa của mỏ lộ thiên phát triển và thay đổi từng phần hay toàn bộ (đôi khi).Tập
hợp các động thái đó được gọi là hệ thống mở vỉa của mỏ lộ thiên.
Việc mở vỉa một khoáng sàng có quan hệ chặt chẽ với việc bố trí tổng mặt
bằng khu mỏ và hệ thống khai thác sử dụng sau này. Vị trí của công trình mở
vỉa và hình thức mở vỉa trước hết phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên của khoáng
sàng ( địa hình mặt đất, thế nằm của vỉa ), thiết bị kĩ thuật sử dụng và hướng
phát triển của công trình mỏ dự kiến. Ngoài ra cũng cần quan tâm tới quy hoạch
tổng mặt bằng công nghiệp của mỏ, nhằm đảm bảo sự thuận lợi và hiệu quả cao
giữa các khâu hoạt động trong dây chuyền và quản lý mỏ sau này.
Tiêu chuẩn để đánh giá một phương án mở vỉa hợp lý là khối lượng và thời
gian xây dựng mỏ nhỏ, cung độ vận tải của đất đá ra bãi thải và quặng về kho
chứa , bến cảng hay nhà máy gia công chế biến , trong qua trình tồn tại của mỏ
các công trình mở vỉa ít bị di chuyển , thu hồi tối đa tài nguyên trong lòng đất ,
tận thu được các cơ sở hạ tầng vốn có trong khu vực(điện ,nước, giao thông…),
kết hợp hài hoà các công trình trong mặt bằng công nghiệp, ít ảnh hưởng đến
các công trình công nghiệp, nông nghiệp trong vùng lân cận, ít gây tác động ảnh
hưởng đến môi trường.
III.1 Vị trí bãi thải và các công trình trên mặt đất
Vị trí bãi thải phải được bố trí ở khu đất có khả năng chứa hết lượng đất bóc
trong suốt quá trình hoạt động mỏ, không có tác động xấu đến công tác mỏ, khoảng
cách vận chuyển đất bóc từ khai trường đến vị trí bãi thải phải nhỏ nhất. Như vậy
vị trí bãi thải phải được bố trí gần tuyến đường ra vào mỏ, và nằm cuối chiều gió
thổi vào khu mỏ, nếu có sườn núi thì bố trí ở sườn núi để tăng khả năng dung lượng
chứa đất đá.
Ngoài bãi thải trên mặt mỏ còn gồm các công trình như: Xưởng nghiền đập
phân loại, xưởng tuyển khoáng, kho chứa quặng hoặc các bunke trung chuyển, các
15

Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

ga bốc dỡ đất đá và quặng, các phân xưởng sửa chữa cơ khí, văn phòng hành chính,
các công trình phúc lợi công cộng, kho vật liệu, kho thuốc nổ và vật liệu nổ,…Các
công trình này nằm ngoài vùng gây chấn động của nổ mìn, các công trình này càng
bố trí càng gần mỏ càng tốt, bố trí ở nơi san mặt bằng là ít nhất, hướng có tải hướng
từ trên đi xuống. Ngoài ra việc bố trí công trình trên mặt còn phụ thuộc vào kích
thước, nhiệm vụ và tính chất của từng loại công trình. Như nhà sàng tuyển thường
bố trí mức thấp hơn so với tầng khai thác .
III.2 Lựa chọn hình thức mở vỉa
Phương án mở vỉa được xác định trên cơ sở đảm bảo khối lượng và thời gian
xây dựng mỏ nhỏ; cung độ vận tải đất đá ra bãi thải và quặng về kho chứa, nhà máy
chế biến ngắn. Trong quá trình tồn tại của mỏ các công trình mở mỏ ít bị dịch
chuyển; thu hồi được tối đa tài nguyên trong lòng đất; tận dụng được các cơ sở hạ
tầng có sẵn trong khu vực; kết hợp hài hoà với các công trình trên mặt bằng công
nghiệp; ít làm ảnh hưởng tới các công trình và môi trường xung quanh.
Vỉa khoáng sàng nằm trong điều kiện tự nhiên tương đối thuận lợi, địa hình
bề mặt bằng phẳng, góc dốc của vỉa

= 250, chiều dài theo đường phương lớn

(1000m), vận tải bằng ôtô nên ta chọn phương án mở vỉa bám vách vỉa, sử dụng
phương pháp mở vỉa bằng hào hỗn hợp, hào trong kết hợp với hào ngoài,đói với
các tầng phía trên ta sử dụng hào ngoài còn các tầng phía dưới sử dụng hào trong.
III.3 Các tuyến đường hào trong mỏ
1.Tuyến đường hào cố định
Đường hào đi từ mặt bằng sân công nghiệp lên khai trường. Nó được
dùng vận chuyển than từ mỏ ra, đưa đón công nhân lên công trường. Khi khai

thác xuống sâu, những tuyến đường hào bán cố định sẽ được di chuyển dần vào
trụ vỉa và được đào đến khi các tuyến hào này có góc nghiêng bờ dừng đạt 250
thì dừng và trở thành cố định. Tùy theo mức độ suống sâu mà các hào cố định
này dùng làm đai vận chuyển hoặc đai dọn sạch hoặc đai bảo vệ cho các đai này
phải đảm bảo an toàn trong khai thác mỏ và đảm bảo yêu cầu vận tải than đất từ
dưới moong lên mặt bằng mỏ.
2.Tuyến đường hào trong tạm thời
Là tuyến đường hào dùng cho công tác vận tải than và đất đá từ dưới
moong khai thác lên mặt bằng, được phân bố theo từng giai đoạn sản xuất sao
cho phù hợp với yêu cầu khai thác của từng giai đoạn khối lượng đất bóc cho
16


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

các tuyến hào này được tính vào khối lượng đất bóc sản xuất do vậy không ảnh
hưởng đến tiến độ sản xuất.
III.4 Tính toán các thông số của tuyến đường hào cơ bản
III.4.1 Độ dốc của tuyến hào
Do mỏ khai thác xuống sâu xuống tới -235m nên các phương tiện vận chuyển
có tải lên dốc, căn cứ quy phạm thiết kế đường ô tô quy định độ dốc lớn nhất và
căn cứ vào độ vượt dốc của phương tiện vận tải là ôtô БeлAЗ-7522 có độ dốc
khống chế là i0 =(60 - 80)‰. Vì trong điều kiện thời tiết và khí hậu không
thuận lợi như đường trơn hay do đất đá rơi vãi làm cản trở ô tô khi có tải lên dốc
nên ta chọn độ dốc khống chế của tuyến đường io = 70‰.
III.4.2 Bán kính quay chỗ đoạn cong
Bán kính cong nhỏ nhất của đoạn đường được tính bởi:
R=

,m

Trong đó:
v - Tốc độ ôtô, v = 20km/h
ψ - Hệ số dính giữa bánh xe và đường, ψ = 0,16
in - Độ dốc ngang phần xe chạy của đường, in = 6%
=> R = = 14,3 ( m)
Khi ôtô chạy qua đường cong phía ngoài phải được nâng lên và mở rộng phần
xe chạy.
Phần mở rộng cho đoạn cong là :
C = 2(R - )

(m)

Trong đó:
L – chiều dài xe, L = 7,25m
R – Bán kính quay vòng nhỏ nhất , R = 14,3m
Vậy C = 2(14,3 - ) = 3,9 (m )
Vậy bề mặt đoạn đường chỗ cong là: 14,3 + 3,9 = 18,1m
III.4.3 Chiều dài lý thuyết của tuyến đường

17


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Để lấy được khoáng sản ta phải tiến hành mở đường vận tải từ trên mặt đất

xuống vị trí khai thác . Chiều dài của tuyến đường được quy định bởi độ cao điểm
đầu và điểm cuối của tuyến đường và độ dốc khống chế của tuyến đường
Chiều dài lý thuyết của tuyến đường:

Trong đó:
H0 : Độ cao điểm đầu của tuyến , H0 = 0 m
Hc : Độ cao điểm cuối của tuyến , Hk = -235 m
i : Góc nghiêng của tuyến đường, độ
i0 : Độ dốc khống chế của tuyến đường, i0 =70‰
Vậy Llt = = 3357 m
Trong thực tế chiều dài của tuyến đường cũng lớn hơn chiều dài lý thuyết do
có sự kéo dài đường bởi các đoạn dốc giảm tại những đoạn đường cong và những
chỗ tiếp giáp tuyến đường hào và tầng công tác.
Chiều dài thực tế của tuyến đường :
Ltt = kđ Llt ,m
Trong đó:
kđ - Hệ số kéo dài tuyến đường. Khi tiếp giáp với mặt phẳng, kđ =1,4 1,6 ta
chọn kđ= 1,5
Vậy Ltt =1,5. 3357 = 5035,5 m
Thấy rằng Ltt ≥ L =1000m
L - Chiều dài theo phương của vỉa
Vậy số lần đổi hướng là:
n = (Ltt/Lm) – 1 = (5035,5/1000) =5,0355

18


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Ta sử dụng hào lượn vòng, và tuyến đường hào được đổi hướng 5 lần theo đường
phương của vỉa. Vị trí đổi hướng được bố trí trên mặt nền là nửa đào và nửa đắp

A-A
α

R
β

2R
A

A

0

Hình 3.1 Sơ đồ xây dựng diện tích lượn vòng nửa đào nửa đắp
Tính khối lượng hào đổi hướng:
Khối lượng nửa đào và nửa đắp tính gần đúng theo công thức:
+ Phần nửa đào: V1 = ψ.R3.Kb. λ
+ Phần nửa đắp: V2 = .R3.Kn. λ

(m3)
(m3)

Trong đó:
ψ=, =
γ - Góc nghiêng bờ trụ, γ = 250

19


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

- Góc nghiêng của thành hào, α =700
λ - Hệ số kể tới góc tâm bao bởi phần nửa đào, nửa đắp, λ = 1,18
β - Góc nghiêng mép tầng phần đắp, β = 300
Kb,Kn – Hệ số kể đến góc tâm bao bởi phần nửa đào, nửa đắp.Trong trường
hợp này Kb = Kn = 0,13
R – bán kính chỗ lượn vòng, R = 14,3m
ψ = = 0,69
= = 2,42
Vậy:

V1 = .0,69.14,33.0,13.1,18 = 206,3 m3
V2 = .2,42.14,33.0,13.1,18 = 723,7 m3

III.4.4 Chiều rộng của đáy hào cơ bản
Nhiệm vụ chủ yếu của hào cơ bản là vận chuyển khoáng sản có ích và đất đá
thải từ khai trường ra ngoài, vì vậy ta sử dụng hai đường xe chạy và chiều rộng đáy
hào phải đảm bảo cho các phương tiện vận tải hoạt động hiệu quả và an toàn.
Chiều rộng đáy hào B được tính theo công thức:
B = 2(a + y) +x + C+Z (m)
Trong đó:
a - Chiều rộng của ôtô, a = 3,48 m
y - Khoảng cách an toàn từ mép bánh xe đến lề đường, y = 0,5m
x - Khoảng cách an toàn của hai xe chạy ngược chiều,

x = 0,5 + 0,005v
Với: v – Vận tốc xe chạy, v = 20km/h
=> x= 0,5 + 0,005.20 = 0,6 m
C – Chiều rộng rãnh thoát nước, C = 0,7m
Z – Chiều rộng đai trượt lở tự nhiên, Z=3,2m
=> B = 2(3,48 + 0,5) + 0,6 + 0,7 + 3,2 = 12,46m

20


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Z

y

Bộ môn khai thác lộ thiên

a

x

a

y C

B

Hình 3.2: Sơ đồ xác định chiều rộng đáy hào
III.4.5 Góc nghiêng của thành hào, α

Trong đồ án này cho đất đá có độ kiên cố f = 8 ÷ 10. Để đảm bảo ổn định thì
ta phải chọn góc nghiêng thành hào α = 65÷75. Khi góc α càng lớn thì khối lượng
xây dựng và bóc đất đá càng nhỏ. Như vậy ta chọn góc α =700 sẽ thoả mãn được
điều kiện trên.
III.4.6 Năng lực thông xe của tuyến đường hào
Năng lực thông xe của tuyến đường hào được xác định theo công thức:
N = (1000V) / x (xe/giờ)
Trong đó: V – Vận tốc xe chạy trong mỏ, V = 20 km/h
x – Khoảng cách tối thiểu giữa 2 xe, x = 0,6m
Vậy :
N = (1000.20) / 0,6 = 33333 xe/giờ
Thực tế chỉ có xấp xỉ khoảng 100 xe/giờ, như vậy khả năng thông qua của tuyến
hào chính là đảm bảo
III.5 Tính toán cho các hào
a. Hào ngoài
Hào ngoài được đào từ ngoài biên giới của mỏ vào với độ dốc khống
chế i0 =70‰. Khi ta sử dụng hào ngoài thì tuyến đường hào là cố định, công tác
đào hào và công tác xây dựng cơ bản (đào hào dốc, hào mở vỉa …) trong mỏ là độc
lập nhau rút ngắn thời gian xây dựng mỏ, phân chia các luồng hàng ngay từ thời kỳ
đầu sản xuất. Khi hào ngoài đào xuống sâu thì khối lượng công tác đào hào rất lớn .
Do đó hào ngoài ta chỉ đào đến tầng thứ nhất. Sau đó sử dụng hào trong.
Hào ngoài tiếp xúc với tầng có dạng hào đơn có đầu hào thẳng đứng.
 Chiều dài của hào ngoài
L = kđ.
21


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Trong đó:
H : Độ chênh cao của tuyến hào ngoài, H =15m
i0 : Độ dốc khống chế của hào, i0 =70‰
kđ : Hệ số kéo dài tuyến đường, hào ngoài kđ =1,1
Vậy: L = 1,1. = 235,7m
 Chiều rộng của hào ngoài
Chiều rộng của hào ngoài được xác định theo công thức sau:
B1 = 2(a + b + k) + m

70°

70°

kb

a

m
B1

a

bk

Hình 3.3: Sơ đồ xác định chiều rộng hào ngoài
Trong đó:
a - Chiều rộng của ôtô, a = 3,48m
b - Chiều rộng của phần lề đường, b = 1,4m
k - Chiều rộng của rãnh thoát nước, k = 0,8m

m - Khoảng cách an toàn giữa hai làn xe, m = 0,7m
=> B1 =2(3,48 + 1,4 + 0,8) + 0,7 = 12,06 m
b. Hào dốc
Hào dốc tạo ra tuyến đường cho máy xúc mà ô tô xuống để tiến hành đào hào
chuẩn bị cho tầng dưới

22


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Hình 3.4: Sơ đồ thiết kế hào dốc
H
i

70°

0

70°

B2

Ld

Chiều dài đoạn hào dốc.
Ld =H/io, m
Trong đó:

h - Độ chênh cao giữa hai đầu hào, H =15m
i0 - Độ dốc khống chế của tuyến hào dốc, i0 =70‰
Vậy Ld =15/0,07 = 214,29 m
Chiều rộng của tuyến hào dốc được lấy bằng chiều rộng của hào chuẩn bị (tính ở
dưới).
c. Hào chuẩn bị
Hào chuẩn bị thường được đào với độ dốc 3÷ 5‰ giúp cho hào thoát nước.
Chiều dài của hào chuẩn bị bằng chiều dài theo phương của vỉa than: Lcb =
1000m.
Hào chuẩn bị là nơi máy xúc trực tiếp xúc bốc nên chiều rộng của hào cũng
phải đảm bảo phù hợp với các thông số của máy xúc.
Nghĩa là: B2 ≤ 2Rxt
Trong đó :
B2 - Chiều rộng của đáy hào chuẩn bị, m
Rxt - Bán kính xúc lớn nhất trên mức đặt máy,
với máy xúc tay gầu ЭКГ - 5A thì Rxt =9,04m.
Vậy B2 ≤ 2.9,04 = 18,08 m

23


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Trên hào bố trí sơ đồ trao đổi giữa máy xúc và ôtô theo sơ đồ quay đảo chiều. Vì sơ
đồ quay đảo chiều cho ta chiều rộng của hào chuẩn bị nhỏ nhất và tiến độ đào hào
nhanh

B2

Hình 3.5: Sơ đồ thiết kế hào chuẩn bị
Chiều rộng của đáy hào theo sơ đồ này được tính như sau:
B2 = Ra +2m + 0,5(ba +La) , m
Trong đó :
Ra - Bán kính vòng nhỏ nhất của ôtô, với ôtô đã chọn Ra = 8,7m
ba - Chiều rộng của ôtô, với ôtô đã chọn thì ba =3,48m
La - Chiều dài của ôtô, với ôtô đã chọn thì La = 7,25m
m - Khoảng cách an toàn từ chân hào đến ôtô, m =1,5m
=> B2 = 8,7 + 2.1,5 + 0,5.(3,48 + 7,25) = 17,07m
Như vậy chọn chiều rộng đáy hào chuẩn bị B2 =17,07 m.
III.6 Tính khối lượng đào
III.6.1 Hào ngoài
(m3)

Vn =

Trong đó :
H - Chiều sâu cuối cùng của hào ngoài, H =15m
i0 - Độ dốc khống chế của hào ngoài, i0 = 70‰
B1 - Chiều rộng của đáy hào ngoài, B1 =12,06m
α - Góc nghiêng thành hào, α = 700
Vậy Vn = ( + cotg 700) =25231,66 m3
III.6.2 Hào dốc
Vd=

24


Đồ án thiết kế mỏ lộ thiên

Bộ môn khai thác lộ thiên

Trong đó:
h - Chiều cao tầng, h =15m
i0 - Độ dốc khống chế của hào dốc , i0 =70‰
B2 - Chiều rộng của đáy hào dốc, B2 = 17,07m
- Góc nghiêng của thành hào, α =700
Vậy Vd =

= 33283,45 m3

III.6.3 Hào chuẩn bị
Vcb = ( B3 + hcotgα) hLcb , m3
Trong đó :
B3 - Chiều rộng đáy hào chuẩn bị, B3 = B2 = 17,07m
h - Chiều cao tầng , h =15m
α - Góc nghiêng thành hào, α =700
Lcb - Chiều dài hào chuẩn bị lấy bằng chiều dài của tuyến công tác,
Lcb=1000m.
Vậy Vcb = ( 17,07 + 15cotg700).15.1000 = 337943,3 m3
III.6.4 Khối lượng hào mở vỉa
Vmv = Vcb + Vd = 337943,3 + 33283,45 = 371226,75
Hình 3.6 Bình đồ sơ đồ mở vỉa

25