ĐỒ ÁN QTCN VÀ THIẾT KẾ MỎ LỘ THIÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

MỞ ĐẦU
Hiện này ngành công nghiệp khai thác khoáng sản ở nước ta đang được phát triển
và nâng cấp có tính quy mô hơn và lợi ích kinh tế hơn. Khai thác than là ngành công
nghiệp chủ đạo trong công cuộc khai thác khoáng sản ở nước ta hiện nay. Khoáng sản
than được khai thác trên cả hai phương án là khai thác lộ thiên và khai thác hầm lò. Đối
với những mỏ có vỉa nằm sâu trong lòng đất, chiều dày lớp đất đá phủ lớn so với chiều
dày vỉa quặng thì áp dụng phương pháp khai thác hầm lò mới đem lại hiệu quả kinh tế.
Còn những mỏ có vỉa dốc thoải hay nằm ngang, chiều dày lớp đất đá phủ không lớn, hoặc
vỉa có chiều dày lớn thì áp dụng phương pháp khai thác lộ thiên là đem lại hiệu quả kinh
tế nhất.
Tuy nhiên khoáng sản than khai thác ngày càng mai một, để tận thu tối đa khoáng
sản tránh lãng phí trong khi khai thác cần tính toán công nghệ khai thác, hệ thống khai
thác và cơ sở tính toán thiết kế khai thác mỏ phù hợp, có cơ sở khoa học.
Để có một tổng thể kiến thức chuyên môn tốt nhất, sát thực tế nhất cho sinh viên,
chúng em đã được cô TS. Lê Thị Thu Hoa giao cho một đề tài về thiết kế khai thác vỉa
than bằng phương pháp lộ thiên.
Với nội dung đề tài như sau:
Cho vỉa than có điều kiện tự nhiên, kinh tế - kỹ thuật như sau:

I.

1. Điều kiện tự nhiên:
-

Vỉa quy cách, có chiều dày vỉa và góc cắm không thay đổi, chiều dài theo phương
L = 1800m;

-

Chiều dày nằm ngang của vỉa là M = 35m;

-

Góc cắm của vỉa γ = 25o;

-

Chiều dày lớp đất phủ ho = 10m;

-

Góc ổn định tự nhiên của đất đá khu mỏ là 30o;

-

Đất đá có độ cứng trung bình fđ = 9 ÷ 10, than có độ cứng ft = 3 ÷ 4;

2. Điều kiện kinh tế - kỹ thuật:
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

-

Chi phí khai thác 1 tấn than không kể chi phí bóc đất đá, a = 60.000 đ;

-

Chi phí bóc 1 m3 đất đá, b = 50.000 đ;

-

Giá thành cho phép 1 tấn than nguyên khai Co = 750.000 đ;

-

Khoảng cách trung bình vận chuyển đất đá là 2500m, than là 1500m;

-

Khối lượng riêng của than là γt = 1,42 T/m3;

-

Khối lượng riêng của đất đá là γđ = 2,65 T/m3;

-

Mỏ sử dụng máy khoan CБШ-250MH để khoan lỗ mìn, xúc đất đá bằng máy xúc
tay gầu ЭҚҐ-5A, xúc than bằng máy xúc thủy lục gầu ngược PC750, vận tải đất đá
và than bằng ô tô БеӆA3-7522.

II.

Nội dung thiết kế:
-

Xác định biên giới mỏ;

-

Thiết kế mở vỉa cho khoáng sàng;

-

Thiết kế hệ thống khai thác mỏ;

-

Xác định sản lượng mỏ (Aq, Ađ);

-

Tính toán số lượng thiết bị sử dụng trong mỏ.
Tham gia thực hiện đồ án bao gồm các sinh viên:

STT

Họ và tên

Mã số sinh viên

Lớp

1.
2.
3.
4.
5.

Mai Hiển Thành
Phạm Văn Bình
Phạm Đức Long
Nguyễn Văn Sơn
Phương Tiến Mạnh

1421040251
1421040020
1421040170
1421040501
1421040182

Khai Thác A – K59
Khai Thác C – K59
Khai Thác A – K59
Khai Thác A – K59
Khai Thác A – K59

Bằng tất cả sự cố gắng, chúng em 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 còn có nhiều hạn chế. Kính mong được cô giúp đỡ để nhóm em ngày một hoàn
thiện.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của Giảng viên Lê Thị
Thu Hoa đã giúp nhóm em hoàn thành đồ án này!

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

CHƯƠNG 1. XÁC ĐỊNH 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 bải tận 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 bao 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.
1.1.

Lựa chọn xác định các thông số
Lựa chọn các thông số góc nghiêng bờ dừng phía vách và góc nghiêng bờ dừng

phía trụ (γv, γt) cũng là vấn đề quyết định quan trọng 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 thủy văn. Khi ta chọn góc γv và γt nhỏ thì hệ số bóc của mỏ lộ thiên tăng
lên, khi chọn lớn quá thì bờ mỏ kém ổn định có thể dẫn tới trượt lở bờ mỏ.
Trong đồ án có góc ổn định của đất đá là γôđ = 30o, góc cắm của vỉa γ = 25o nên ta
sẽ chọn góc nghiêng bờ dừng phía vách γv = 30o và góc nghiêng bờ dừng phía trụ γt = 25o
để đảm bảo thỏa mãn các mặt kinh tế - kỹ thuật.

ho

Hc
30o

25o

M

Hình 1.1. Mặt cắt và các thông số của vỉa

3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

1.2.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

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.

K gh =

C0 − a
b

, (m3/t; m3/m3)

(1)

Trong đó:
Co – Giá thành cho phép 1 tấn than nguyên khai, Co = 750.000 đ;
a – Chi phí khai thác 1 tấn than không kể chi phí bóc đất đá, a = 60.000 đ;
b – Chi phí bóc 1 m3 đất đá, b = 50.000 đ.
Thay số vào (1), ta có:
K gh =

750.000−60.000
50.000

= 13,8 (m3/tấn)

Theo tài liệu địa chất, than có khối lượng riêng γt = 1,42 T/m3:
K gh = 13,8 . 1,42 = 19,596 (m3/m3)
1.3.

Chọn nguyên tắc xác định biên giới mỏ
Biên giới mỏ lộ thiên bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên như: chiều dày vỉa, độ

dốc vỉa, chất lượng và loại khoáng sản có ích, điều kiện địa hình, chiều dày lớp đất đá
phủ, tính chất cơ lý của đất đá vây quanh; và các yếu tố kinh tế, kỹ thuật như: vốn đầu tư
trong quá trình xây dựng cơ bản, các yếu tố thời gian, các tiến bộ về khoa học kỹ thuật,
sản lượng mỏ và phương pháp khai thác.
Việc xác định không hợp lý biên giới mỏ lộ thiên sẽ mang lại những hậu quả xấu
cho quá trình hoạt động kinh tế của xí nghiệp mỏ.

4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

Khi đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án biên giới mỏ lộ thiên người ta
thường căn cứ vào chỉ tiêu hệ số bóc đất đá và trị số giới hạn của nó để làm nguyên tắc so
sánh. Tùy theo điều kiện cụ thể của khoáng sàng, phương pháp khai thác và quan điểm
khoa học khác nhau mà người ta dùng hủa xe tải БеӆA3-7522.

Đặc tính kỹ thuật

STT

Đơn vị

Thông số

1

Dung tích thùng xe

m3

15

2

Tải trọng

Kg

30000

3

Khối lượng xe không tải

Kg

21525

4

Khối lượng xe có tải

Kg

51525

5

Thời gian nâng hạ ben

S

25 – 20

6

Tốc độ tối đa

Km/h

50

73


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
7

Bán kính quay vòng bé nhất

8

Loại động cơ

9

Công suất định mức

10

Dung tích thùng nhiên liệu

11

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN
mm

8700

-

Diezen

kW

265

lít

400

Kích thước lốp

mm

1800- 25

12

Chiều rộng xe

m

3,48

13

Nước sản xuất

-

SNG

5.2.2. Năng suất và số ô tô vận tải
5.2.2.1. Số ô tô phục vụ cho một máy xúc
• Số ô tô vận chuyển đất đá phục vụ cho một máy xúc tay gàu ЭK-5A
Nô =

t xđ + tc + tk + td + tm
Tch
.kdt =
.kdt ,chiếc
t xđ
t xđ

Trong đó
tc,tk :thời gian chạy có tải và không tải, phút
tc + tk = 60. (

Lc Lk
+ ) ,Phút
Vc Vk

Trong đó

Lc, Lk: Chiều dài chạy có tải và không tải của oto, km
Lc = Lk = 2500m = 2,5 km
Vc, Vk: Vận tốc chạy có tải và không tải của oto, km/h
Vc = 20 km/h
V0 = 25 km/h
 tc + tk = 60.

2.5
20

+

2.5
25

= 13.5 , phút

td: Thời gian dỡ tải = 1 phút
tm: Thời gian ma nơ = 1 phút
74


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

txđ: Thời gian xúc đầy 1 oto, txđ = ng.Tc ,Phút
Tc: Thời gian chu kì xúc Tc = 40s = 0.7 phút
ng: Số gầu xúc đầy oto;
Ta sử dụng ô tô БеӆA3-7522 để vận tải đất đá. Xét tỉ số:

30
q0
=
=2
15
v0

 đ = 2,66
q0
v0

đ >



Nên số gàu xúc được xác định theo công thức:
ng =

q0
E .k x . d

(gàu)

Với
- E: dung tích gàu xúc, E = 5,2 m3
- kx : hệ số xúc, kx =0,6
- q0 : Tải trọng xe, q0 = 30 T
=> ng =

30

5,2∗0.6∗2.65

= 4 ,gầu

Thời gian xúc đầy một ô tô là:
txđ = 4.0,7 = 2,8 phút
Vậy số ôto vận chuyển đất đá phục vụ cho một máy xúc ЭK-5A là:
Nô =

2,8+13.5+1+1
2,8

.1,2 = 7 , chiếc

Chọn Nô = 7 , chiếc
• Số ô tô vận chuyển than phục vụ cho một máy xúc PC750
75


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
Nô =

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

Tch
t +t +t +t +t
.kdt = xđ c k d m .kdt
t xđ
t xđ

,chiếc

tc,tk thời gian chạy có tải và không tải

Với:

tc + tk = 60. [

𝐿𝑐
𝑉𝑐

+

𝐿𝑘
𝑉𝑘

]

Phút

Với:
- Lc, Lk: Chiều dài chạy có tải và không tải của ôto, km
Lc = Lk = 1500m = 1,5 km
- Vc, Vk: Vận tốc chạy có tải và không tải của oto km/h
Vc = 20 km/h
V0 = 25 km/h
 tc + tk = 60.

1.5
20

+

1.5
25

= 8,1 phút

td: Thời gian dỡ tải = 1 phút
tm: Thời gian mang tải = 1 phút
txđ: Thời gian xúc đầy 1 ô tô
Phút

txđ = ng.Tc

Tc: Thời gian chu kì xúc Tc = 40s = 0.7 phút
ng: Số gầu xúc đầy oto
Ta sử dụng ô tô БеӆA3-7522 để vận tải than. Xét tỉ số:
30
q0
= =2
15
v0

 d =2.66
=>  d >

q0
v0

Nên số gàu xúc được xác định theo công thức:

76


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
ng =

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

q0
E .k x . d

(gàu)

Với
- E: dung tích gàu xúc, E = 3,1 m3
- kx : hệ số xúc đầy gàu, kx = 0,6
- q0 : Tải trọng xe, q0 = 30 m3
=> ng =

30
3.1∗0.6∗2.65

= 6 gầu

Thời gian xúc đầy một ô tô là:
txđ = 6.0,7 = 4,2 , phút
Vậy số oto vận chuyển đất đá phục vụ cho một máy xúc PC750 là:
Nô =

4,2+8.1+1+1

.1,2 = 4 chiếc

4,2

Chọn Nô = 4 chiếc
5.2.2.2. Số ô tô phục vụ cho mỏ
a) Số ô tô vận tải đá
• Năng suất vận tải đất đá của ô tô
Vì γđ = 2,66 >

𝑞0
𝑣0

=2

Nên năng suất vận tải đất đá của ô tô xác định theo công thức
Qô =

q 0 .k q .60.Tca

,t/ca

Tch

Trong đó:
q0: Tải trọng oto q0 = 30 tấn
Tca: Thời gian 1 ca làm việc, Tca = 8h

77


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

Tch: Thời gian chu kì mỗi chuyến
Tch = txđ + tc + tk + td + tm = 2,8 + 13,5 + 1 + 1 = 18,3 ,phút
kq: Hệ số sử dụng tải trọng,

kq =

𝑛𝑔 .𝐸.𝑘đ 𝛾đ
𝑞0 .𝑘𝑟

Với E: dung tích gàu xúc, E = 5,2 m3
kđ : hệ số xúc đầy gàu, kđ = 0,85
kr : hệ số nở rời của đất đá trong gàu xúc, kr = 1,4
ng: số gàu xúc đầy thùng xe, ng = 4 gầu
γđ : tỉ trọng đất đá, γđ = 2,65 T/m3
=> kq =

Vậy Qô =

4.5,2.0,85.2,65
=1
30.1,4

30.1.60.8

= 787 , T/ca
18,3

Năng suất thực tế của ôto:
Qtt = Qô.η

t/ca

Với η: Hệ số sử dụng thời gian, η = 0,83
=>

Qtt = 787.0,83 = 654 t/ca

Năng suất năm của ôto:
Qn = Qtt.n.N t/năm
Với
n: Số ca làm việc 1 ngày, n = 3 ca
78


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

N: số ngày làm việc 1 năm, N = 300
Qn = 654.3.300 = 587803, t/năm

=>

• Số ô tô cần cho mỏ để vận tải đá

N=

Ad
, chiếc
Qn

Trong đó
Ad – trọng lượng đá bóc trong 1 năm, Ad = 13029819 T /năm
Qn – năng suất của ô tô vận chuyển đá bóc, Qn = 587803 T/năm
Thay số
N=

13029819
.1,1=24 chiếc
587803

b) Số ô tô vận tải than
• Năng suất vận tải than của ô tô
Vì γđ = 2,66 >

𝑞0
𝑣0

=2

Nên năng suất vận tải than của ô tô xác định theo công thức:
Qô =

q 0 .k q .60.Tca

,t/ca

Tch

Trong đó:
q0: Tải trọng oto q0 = 30 tấn
Tca: Thời gian 1 ca làm việc, Tca = 8h
Tch: Thời gian chu kì mỗi chuyến
Tch = txđ + tc + tk + td + tm = 4,2 + 8,1 + 1 + 1 = 14,3 ,phút
kq: Hệ số sử dụng tải trọng,

79


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

kq =

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

𝑛𝑔 .𝐸.𝑘đ 𝛾đ
𝑞0 .𝑘𝑟

Với E: dung tích gàu xúc, E = 3,1 m3
kđ : hệ số xúc đầy gàu, kđ = 0,85
kr : hệ số nở rời của đất đá trong gàu xúc, kr = 1,4
ng: số gàu xúc đầy thùng xe, ng = 6 gàu
γđ : tỉ trọng đất đá , γđ = 2.65 T/m3
=> kq =

Vậy Qô =

6.3,1.0,85.2,65
= 0,99
30.1,4

30.0,99.60.8
= 997 , T/ca
14,3

Năng suất thực tế của oto:
Qtt = Qô.η

t/ca

Với η: Hệ số sử dụng thời gian, η = 0,83
=>

Qtt = 997.0,83 = 827 t/ca

Năng suất năm của oto:
Qn = Qtt.n.N t/năm
Với
n: Số ca làm việc 1 ngày, n = 3 ca
N: số ngày làm việc 1 năm, N = 300
=>

Qn = 827.3.300 = 744701 , t/năm.

• Số ô tô cần cho mỏ để vận tải than

80


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN

N=

N=

𝐴𝑞
𝑄𝑛
Aq

Qn

, chiếc

Trong đó
Aq – trọng lượng khoáng sản trong 1 năm, Aq =1569501 T /năm
Qn – năng suất của ô tô vận chuyển khoáng sản, Qn = 744701 T/năm
Thay số
N=

1569501
.1,1= 3 chiếc
744701

Qua quá trình tính toán, số lượng mỏ sử dụng thiết bị như sau:

- Số lượng máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A để xúc đất đá là 8 chiếc
- Số ô tô phục vụ cho một máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A là 7 chiếc
- Số lượng máy xúc TLGN PC750 để xúc than là 1 chiếc
- Số ô tô phục vụ cho một máy xúc TLGN PC750 là 4 chiếc
- Số ô tô phục vụ công tác thải đá là 24 chiếc
- Số ô tô phục vụ công tác vận tải than là 3 chiếc
STT
1.
2.
3.
4.

Tên thiết bị
Máy khoan CБШ-250MH
Máy xúc tay gầu ЭҚҐ-5A
Máy xúc TLGN PC750
Ô tô БeлAЗ-7522

Đơn vị
chiếc
chiếc
chiếc
chiếc

Bảng 5.2: Thống kê số lượng thiết bị sử dụng trong mỏ

81

Số lượng
5

8
1
27


TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTCN VÀ TK MỎ LỘ THIÊN
KẾT LUẬN

Trải qua một quá trình học tập và nghiên cứu tài liệu, cùng với sự giúp đỡ và
hướng dẫn tận tình của TS Lê Thị Thu Hoa,chúng em đã hoàn thành đồ án môn học:
Thiết kế mỏ lộ thiên.
Việc làm đồ án giúp cho em củng cố thêm lý thuyết đã học trên lớp, nắm được
những trình tự cơ bản của công tác thiết kế mỏ lộ thiên và các quá trình sản xuất trên
mỏ. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm cũng như thực tế
của bản thân còn hạn chế cho nên đồ án môn học của nhóm chúng em còn nhiều hạn chế
và thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn GVHD TS Lê Thị Thu Hoa đã giúp đỡ chúng
em hoàn thành đồ án này.

82