Công nghệ đổ thải sử dụng ô tô máy ủi, mùa khô đổ theo phương pháp chu vi; mùa mưa đổ thải theo phương pháp diện tích.
3.4.4.2. Công nghệ thải đất đá khi vận tải bằng băng tải
Khi vận tải bằng băng tải công tác thải đá phối hợp với máy thải đá kiểu công xôn. Bãi thải được đổ theo hình thức hai phân tầng vừa dỡ lên trên vừa dỡ xuống dưới hoặc có thể đổ thải 1 tầng từ dưới lên trên.
Hình thức phát triển bãi thải có thể theo 1 trong 2 phương pháp:
- Băng tải di động dịch chuyển trên mặt bãi thải theo hình rẻ quạt với tâm quay là điểm cuối của tuyến băng cố định. Hình dạng chung của bãi thải trên bề mặt khi đó có hình rẻ quạt;
- Băng tải di động được dịch chuyển song song trên mặt bãi thải và có thể phát triển từ giữa ra 2 bên hoặc từ đầu này tới đầu kia. Hình dạng chung của bãi thải trên bề mặt khi đó có hình chữ nhật hoặc hình vuông.
Trên bãi thải sử dụng máy ủi để tạo tuyến đường nối dài dần hệ thống băng tải cho từng giai đoạn đổ thải. Sơ đồ công nghệ đổ thải bằng băng tải (Hình 3.39).
Khả năng chứa tải tối đa một lần dỡ tải tại bãi thải (máy dỡ tải đứng tại 1 vị trí quay 180o) được tính dựa trên sơ đồ công nghệ trong Hình 3.39 theo quan hệ:
2
𝑉 = (𝑎 × 𝐻 − 𝑎 × 𝑡𝑔𝛽) × 𝐿
, m3 (3.58)
4 𝑡𝑏
Trong đó: a- khoảng cách từ mép tầng thải tới đầu cầu thải, m; Ht - chiều cao tầng thải khi rót tải, m; β - góc nghiêng sườn tầng tải khi đổ thải bằng băng tải, độ; Ltb - chiều dài trung bình của cung thải khi máy rót tải theo phương pháp rẻ quạt, m:
Ltb = 𝜋 × (𝑅 + 𝐻𝑡 𝑐𝑜𝑡 𝑔 𝛼), m (3.59)
2
Thay các thông số trên vào công thức trên có: V = 740.149, m3.
Với điều kiện địa hình thực tế của các bãi thải vùng Cẩm Phả, sử dụng máy dỡ tải trên sườn tầng thải bằng máy dỡ tải có các thông số như Hình 3.39: a = 25 m; Ht = 90 m; β = 30÷32o; Ltb = 434 m. Khi diện tích tối thiểu tại 1 vị trí máy dỡ tải là 6000 m2 khối lượng dỡ tải tại đó là V = 740.149 m3.
Các thông số công nghệ đổ thải được thể hiện trên Hình 3.40.
Ao
Ho
Hh
Ao
Ao
b
Hình 3.39. Sơ đồ công nghệ đổ thải bằng băng tải
Hình 3.40. Sơ đồ dỡ tải tại sườn bãi thải
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Các bãi thải ngoài vùng Cẩm phả thuộc dạng đổ thải trên nền cứng và nửa cứng, theo tiêu chí phân loại được xếp loại III có nguy cơ mất ổn định thấp tới trung bình.
Thông số ổn định bãi thải xác định qua mô hình phần tử hữu hạn với hệ số chấp thuận ổn định FoS = 1,3÷1,4 với xác xuất trượt lở < 5 ÷10%; khi hệ số FoS > 1,5 thì xác xuất trượt lở nhỏ hơn 5%.
Phân tích sự thay đổi diện tích của đáy của bãi chứa một tầng, hai tầng và ba tầng ở các giá trị không đổi về chiều cao và sức chứa của bãi chứa cho thấy giá trị của diện tích bị chiếm dụng tối thiểu (S min) được thực hiện với điều kiện là bãi chứa được tạo thành dưới dạng một hình elip, với tỷ lệ tương ứng với độ dài của các bán trục (C 0,5 ),...
Chiều cao tầng thải phụ thuộc tính chất đất đá thải, hệ số ổn định bãi thải, mức độ bão hòa nước của đất đá thải, chi phí vận tải và gạt. Khi sử dụng ô tô có tải trọng q = 36÷58 tấn, chiều cao tầng thải lựa chọn thấp hơn 15 m; với ô tô 91÷96 tấn, chọn chiều cao tầng thải thấp hơn 30 m.
Bề rộng mặt tầng bảo vệ phụ thuộc chiều cao tầng thải, mức độ ổn định của bãi thải. Bề rộng đai bảo vệ đảm bảo chứa được khối lượng đất đá sạt lở tầng trên và khoảng an toàn.
Chiều cao bãi thải từ 120÷460 m; góc nghiêng sườn tầng thải từ 30÷350; góc dốc bãi thải từ 14÷290; hệ số ổn định khi ở trạng thái khô nk = 1,373÷1,794, còn ở trạng thái bão hòa nước nbh = 1,311÷1,598.
Các bãi thải trên sườn núi đổ tầng cao < 90 m phía trong và đổ bao phía ngoài các tầng thải có chiều cao 30 m, góc dốc tầng thải 35o
Các bãi thải đang đổ thải, tùy thuộc khoảng cách caahn tầng tới biên giới kết thúc đổ thải, có thể đổ tầng cao < 90 m phía trong và đổ bao phía ngoài các tầng thải có chiều cao 30 m. Khi bề rộng chân tầng thải tới biên giới kết thúc nhỏ cần đổ thải từ dưới lên trên với các tầng chiều cao 30 m, góc dốc tầng thải 35o. Sơ đồ công nghệ đổ theo phương pháp chu vi đối với mùa khô và diện tích đối với mùa mưa.
Tại các bãi thải trong hoặc khu vực thung lũng có thể đổ thải đầu tầng với chiều cao tối đa. Khi phía dưới có công trình hầm lò cần đổ thải theo lớp với chiều cao lớp 5÷10 m theo trình tự từ dưới lên trên.
Đối với các mỏ sử dụng liên hợp ô tô - băng tải để vận chuyển đất đá và đổ thải chiều cao tầng thải khi sử dụng băng tải từ < 90 m. Kết thúc sẽ sử dụng ô tô + máy ủi đổ ốp xung quanh tạo tầng có chiều cao 30 m .
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN THỬ CHO MỎ THAN CAO SƠN VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH
4.1. KHÁI QUÁT MỎ THAN CAO SƠN
Mỏ than Cao Sơn là một trong những mỏ than lộ thiên lớn nhất nước ta hiện nay, than có chất lượng tốt, tuy nhiên mỏ có hệ số bóc trung bình cao và cung độ vận tải đất đá khá dài. Trong những năm gần đây sản lượng than trung bình đạt 2,7÷3,25 triệu tấn/năm, tương ứng với sản lượng đất đá bóc 25,66÷33,37 triệu m3/năm.
4.1.1. Đặc điểm đất đá tự nhiên khu mỏ
Đất đá trong khu mỏ Cao Sơn gồm đất đá trong tầng trầm tích Đệ Tứ và đất đá trầm tích hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg).
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đất đá tự nhiên của mỏ than Cao Sơn được thể hiện trong Bảng 4.1.
Bảng 4.1. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá mỏ than Cao Sơn [10]
C.độ K.nén (kG/cm2) | C.độ K.kéo (kG/cm2) | Dung trọng (g/cm3) | Tỷ trọng (g/cm3) | Góc nội ma sát (0) | Lực dính kết (kG/cm2) | Hệ số độ kiên cố (f) | |
Sạn kết | 2825÷284 1321,17(186) | 278÷44,2 121,78(139) | 3,00÷2,45 2,61(165) | 3,00÷2,61 2,67(163) | 34026 | 900÷102 426,09(121) | 9,12÷17,85 10,41 |
Cuội kết | 2384÷232 1068,15(82) | 114÷35,08 91,48(16) | 2,97÷2,42 2,58(81) | 2,88÷2,53 2,66(81) | 35014 | 675÷260 387,08(12) | 9,12÷17,85 10,41 |
Cát kết | 2576÷113 1099,87(648) | 434÷20,8 128,75(410) | 3,00÷1,73 2,64(558) | 3,07÷2,13 2,70(563) | 33021 | 790÷80.0 377,95(328) | 5,56÷21,7 13,64 |
Bột kết | 2369÷107 525,83(592) | 37524,05 66,0(342) | 3,46÷1,42 2,62(532) | 3,51÷1,21 2,69(530) | 32025 | 520÷44.0 173,74(284) | 6,17÷12,13 9,16 |
Sét kết | 1546÷138 403,53(22) | 89,95÷18,19 49,2(8) | 2,68÷2,47 2,67(18) | 2,77÷2,55 2,67(18) | 32015 | 110÷59 80,86(7) | - |
Có thể bạn quan tâm!
-
Cung Độ Vận Tải Theo Thiết Bị Vận Tải Và Chiều Cao Nâng Tải -
Hệ Số Ổn Định Bãi Thải Theo Các Thông Số C, Khác Nhau -
Trình Tự Đổ Thải Kết Hợp Các Giai Đoạn 2,3… -
Mô Hình Tính Ổn Định Bãi Thải Bàng Nâu Với Đất Đá Ở Trạng Thái Tự Nhiên -
Tổng Hợp Kết Quả Đánh Giá Ổn Định Bãi Thải Theo Trạng Thái Bãi Thải -
Các Thông Số Của Bãi Thải Bàng Nâu Khi Kết Thúc
Xem toàn bộ 222 trang tài liệu này.
4.1.2. Đặc điểm thời tiết khu vực mỏ
Khu vực mỏ than Cao Sơn thuộc vùng nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều, một năm được chia thành hai mùa rõ rệt. mùa mưa kéo dài từ tháng 4 tới tháng 10 với lượng mưa lớn nhất trong 1 trận năm 2015 là 1.411 mm và trong 5 tháng mùa mưa năm 2015 là 2.916 mm. mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước tới tháng 3 năm sau. nhiệt độ thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ lên đến 37÷380C (tháng 7, 8 hằng năm), mùa đông nhiệt độ thấp thường từ 8÷150C, đôi khi xuống 2÷30C. Độ ẩm trung bình mùa khô 65÷80%, mùa mưa 81÷91%. những ngày mưa lớn, không chỉ công tác vận tải mà cả công tác khoan nổ mìn, xúc bốc đều phải tạm ngừng hoạt động để phòng tránh tai nạn lao động rất dễ xảy ra trong thời gian này.
4.1.3. Công tác khai thác tại mỏ than Cao Sơn
Hiện tại, Công ty Than Cao Sơn đang khai thác 3 vỉa: 14-5, 14-2 và 13-1 phân bố tại 3 khu vực Tây Nam Cao Sơn, Đông Nam Cao Sơn và khu Trung tâm.
Công nghệ bóc đất đá được áp dụng là công nghệ khấu theo lớp đứng. Công nghệ đào sâu đáy mỏ là áp dụng đáy mỏ bậc thang có đáy moong nghiêng với việc sử dụng máy xúc thủy lực gầu ngược (MXTLGN) có dung tích gầu E = 3,3÷4,7 m3.
Các thông số hệ thống khai thác (HTKT) hiện đang được áp dụng (Bảng 4.2).
Bảng 4.2. Các thông số của HTKT hiện đang áp dụng tại mỏ than Cao Sơn [10]
Các thông số | Đơn vị | Giá trị | |
1 | Chiều cao tầng đất bóc | m | <10÷15 |
2 | Chiều cao phân tầng khai thác than | m | 5÷7,5 |
3 | Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu | m | 25÷>40 |
4 | Chiều rộng mặt tầng tạm dừng | m | <10÷20 |
5 | Số tầng trong 1 nhóm tầng | tầng | 2÷4 |
6 | Góc bờ công tác | độ | 20÷26 |
7 | Góc dốc sườn tầng | độ | 12÷58 |
8 | Chiều rộng đáy hào | m | 10÷25 |
Dây chuyền đồng bộ thiết bị (ĐBTB) hiện nay phục vụ cho công tác bóc đất đá là máy khoan xoay cầu CBЩ - 250MH có d = 250 mm, các máy khoan thuỷ lực có
d = 127÷250 mm, máy xúc tay gầu EKG có dung tích gầu E = 4,6÷10 m3, MXTLGN có dung tích gầu E = 6,7÷12 m3, ôtô tự đổ có tải trọng q = 55÷96 tấn.
4.1.4. Công tác đổ thải tại mỏ than Cao Sơn
Đất đá mỏ than Cao Sơn hiện nay chủ yếu được đổ ra 2 bãi thải là bãi thải Nam Khe Tam và Bàng Nâu, trong đó bãi thải Bàng Nâu là chính. Theo thiết kế, bãi thải Bàng Nâu có chiều dài 2920 m, rộng 1955 m và cốt cao mặt bãi thải là +300 m.
Tổng khối lượng đất đá thải của mỏ than Cao Sơn tính từ ngày 01/01/2019 còn phải đổ là 1.003,532 triệu m3, trong đó đổ ra bãi thải Bàng Nâu là 208,5 triệu m3. Khối lượng còn lại được đổ ra các bãi thải Đông Khe Sim - Nam Khe Tam, Bàng Nâu mở rộng, Khe Tam-Dương Huy, Khe Chàm III và các bãi thải trong Thắng Lợi, Khe Chàm II (LT), Gầm Cao Sơn, Vỉa Chính Đèo Nai. Cụ thể xem Bảng 4.3 11.
Đất đá từ các tầng +290 m ÷ +395 m khu vực Nam Cao Sơn được đổ ra bãi thải Nam Khe Tam, còn lại được đổ ra Bãi thải Bàng Nâu bằng ô tô đơn thuần ở các mức +70 m, +120 m, +170 m và bằng hệ thống bang tải ở mức +290 m ÷ +300 m.
Bảng 4.3. Khối lượng đất đá mỏ than Cao Sơn ra các bãi thải tính từ 01/01/2019
Tên bãi thải | Khối lượng, 103 m3 | Thời gian đổ từ năm tới năm | |
1 | Bàng Nâu | 208.500 | 2019÷2026 |
Trong đó: Bằng ô tô đơn thuần | 58.282 | ||
Bằng ô tô +băng tải | 150.218 | ||
2 | Bàng Nâu mở rộng | 17.000 | 2022÷2024 |
3 | Đông Khe Sim-Nam Khe Tam | 47.700 | 2019÷2030 |
4 | Trong Khe Chàm II | 340.000 | 2025÷2037 |
Trong đó: Bằng ô tô đơn thuần | 137.000 | ||
Bằng ô tô +băng tải | 203.000 | ||
5 | Khe Tam-Dương Huy | 25.700 | 2022÷2030 |
6 | Khe Chàm III | 10.400 | 2022÷2024 |
7 | Trong Thắng Lợi | 85.463 | 2025÷2031 |
8 | Trong Gầm Cao Sơn | 268.769 | 2031÷2041 |
Cộng | 1.003.532 |
Hiện trạng bãi thải Bàng Nâu: đổ thải bằng băng tải từ mức +300 m xuống bề mặt địa hình, hướng phát triển theo hướng Tây Bắc. Các tầng mức +135 m và +155 m đang được ô tô đổ bao phía ngoài chân bãi thải khu vực đổ thải băng thải. Khối lượng đất đá đổ bằng băng tải từ năm 2019 đến khi kết thúc khoảng 150 triệu m3. Hiện trạng bãi thải Bàng nâu được thể hiện trong Hình 4.1.
Hình 4.1. Hiện trạng bãi thải Bàng Nâu
Bãi thải Bàng Nâu là bãi thải cao. Trước đây mỏ sử dụng ô tô đổ thải theo sườn núi. Nền bãi thải không bằng phẳng thoải theo hướng tiến của bãi thải, chân bãi thải trên mức thoát nước tự chảy; xung quanh bãi thải không có nguồn cung cấp nước. Hiện nay, khoảng 20 tr m3 đất đá đổ thải hàng năm tại bãi thải Bàng Nâu được thực hiện bằng hệ thống băng tải + cầu dỡ tải.
Theo 11 chiều cao tầng thải khu vực đổ thải bằng hệ thống băng tải + cầu dỡ tải lớn hơn 50 m, nên tại những khu vực thiết bị đổ thải đá đang hoạt động, cách mép tầng thải phổ biến từ 15÷25 m (đôi chỗ lên tới trên 50 m) thường có những vết nứt dài từ 20÷35 m, chiều rộng từ 0,15÷0,35 m (có chỗ gồm nhiều vết nứt với tổng chiều rộng lên tới từ 2÷3 m và hơn); có vết nứt với biên độ dịch chuyển của 2 cánh lên đến hơn 1 m, tức là bề mặt bãi thải phần phía ngoài bị lún xuống hơn 1 m. Tuy nhiên, cơ chế sụt lún bãi thải của các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả nói chung và bãi thải Bàng Nâu nói riêng trong thời gian qua là sự sụt lún từ từ, không sụt lún hay trượt lở đột ngột, tức thì, nên chưa xảy ra tai nạn cho người và thiết bị.
Kết quả khảo sát hiện trường cho thấy, thành phần cỡ hạt của đất đá thải tại bãi thải Bàng Nâu có cỡ hạt >100 mm chiếm đến 55%, thành phần cỡ hạt < 100 mm chỉ chiếm 45% tổng khối lượng đất đá thải.
4.2. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ ĐỔ THẢI ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH BÃI THẢI BÀNG NÂU – MỎ THAN CAO SƠN
Để đề xuất công nghệ đổ thải hợp lý, cần thực hiện các bước sau:
- Kiểm tra ổn định theo hiện trạng của các bãi thải;
- Đề xuất các thông số bãi thải đảm bảo an toàn trong mưa mùa nhiệt đới;
- Xây dựng các giải pháp kỹ thuật đưa bãi thải về các thông số đề xuất.
4.2.1. Kiểm tra ổn định theo hiện trạng của các bãi thải
Tại khu vực đổ thải bằng hệ thống băng tải + cầu dỡ tải, chiều cao bãi thải lớn hơn 200 m, đổ thải 1 tầng với góc dốc từ 30÷320, NCS lập mô hình tính toán ổn định bằng phần mềm PHASE2 với các thông số đầu vào được tổng hợp và thể hiện trong Bảng 4.4.
Bảng 4.4. Các thông số tính chất đất đá tại bãi thải Bàng Nâu
Thông số | Đơn vị | Giá trị | ||
Trạng thái tự nhiên | Trạng thái bão hòa | |||
1 | Cường độ lực dính kết | kPa | 78,9 | 71,7 |
2 | Góc nội ma sát | Độ | 28 | 25,8 |
3 | Trọng lượng riêng | KN/m3 | 20,4 | 21,4 |
4 | Hệ số môdun Young, E | 500 | 500 | |
5 | Hệ số Poisson’s ratio | 0,3 | 0,3 |
Kết quả tính toán bãi thải Bàng Nâu với các thông số đất đá tự nhiên và bão hòa được thể hiện ở các Hình 4.2 và 4.3. Từ các tính toán cho thấy: với hiện trạng đổ thải tầng cao, bãi thải Bàng Nâu ở trạng thái cân bằng giới hạn. Nếu đất đá bão hòa có thể xảy ra hiện tượng trượt lở. Các tính toán trên phù hợp với hiện trạng sụt lún tại khu vực đổ thải bằng hệ thống băng tải + máy dỡ tải tại bãi thải Bàng Nâu.