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. [...]... 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 15 Bảng 3 TT 1 2 2.1 2.2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tên gọi Khối lợng khai thác sau một chu kỳ khấu: - Chiều dài gơng - Chiều dài khấu - Chiều cao vỉa - Chiều cao khấu - Chiều... 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 19 * 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... 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. .. 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... 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. .. 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 11 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,... gian trung bình cho công đoạn này tb = 5 ph Công nhân nạp thuốc n3 = 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 12 * Tổng thời gian nạp mìn và khấu than: T3 =... thủ công - Tổng thời gian bốc xúc của một chu kỳ khấu Thời gian thu hồi than hạ trần - Khối lợng than thu hồi Thời gian dịch chuyển toàn bộ tổ hợp sau 1 chu kỳ: - Thời gian chống giữ nóc - Thời gian dịch chuyển 1 lần máng cào gơng - Thời gian dịch chuyển 1 lần đoạn vì - Thời gian dịch chuyển 1 lần máng cào thu hồi Thời gian thu hồi than hạ trần Tổng thời gian để thực hiện một chu kỳ khấu kết hợp với các. .. chuyển máng cào gơng T4 = 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 Tchk = 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... = 41 lỗ - Tổng thời gian để khoan các lỗ khoan, Tb = tc ì q = 51,25 ph n - Khi tính đến hệ số thời gian máy dùng cho thiết bị khoan, Kb = 0,8 T1 = b T = 64,1ph K bm 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 . 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. 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, g ng khấu ngắn, kết hợp