Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Hiệu Quả Phối Hợp Giữa Máy Xúc Và Ôtô Trên

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA SỰ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN

3.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU QUẢ PHỐI HỢP GIỮA MÁY XÚC VÀ ÔTÔ TRÊN CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH

Lựa chọn đồng bộ máy xúc - ôtô trên mỏ lộ thiên là một trong những vấn đề quan trọng khi tiến hành khai thác khoáng sản rắn bằng phương pháp lộ thiên. Khi lựa chọn đồng bộ máy xúc - ôtô cho mỏ, trước hết cần phải căn cứ vào loại khoáng sản khai thác, quy mô sản xuất của mỏ, công nghệ khai thác, tuổi thọ mỏ,… sao cho khi đưa các thiết bị vào sản xuất sẽ đem lại hiệu quả cao nhất cho mỏ.

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học - kỹ thuật, các thiết bị phục vụ cho khai thác mỏ lộ thiên ngày càng nhiều lên về số lượng và phong phú về chủng loại. Điều này gây khó khăn cho các doanh nghiệp mỏ trong quá trình lựa chọn đồng bộ thiết bị, ảnh hưởng lớn tới hiệu quả sản xuất của mỏ, đặc biệt là các khâu xúc bốc và vận tải.

Thực tế sản xuất tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, mà điển hình là các mỏ than lộ thiên lớn, đã và đang gặp phải tình trạng không đồng bộ máy xúc - ôtô trong quá trình khai thác, hoặc các thiết bị xúc bốc, vận tải phối hợp với nhau chưa nhịp nhàng, gây ảnh hưởng lớn tới hiệu quả sản xuất và kinh doanh của mỏ. Các yếu tố gây ảnh hưởng tới hiệu quả phối hợp giữa ôtô và máy xúc trên mỏ lộ thiên bao gồm:

3.1.1. Sử dụng nhiều chủng loại thiết bị khác nhau

Qua số liệu điều tra, khảo sát tại một số mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh cho thấy hầu hết các mỏ đều đang sử dụng nhiều chủng loại thiết bị khác nhau bao gồm cả ôtô và máy xúc. Công tác xúc bốc và vận tải trên mỏ bao gồm cả xúc bốc, vận tải đất đá thải và xúc bốc, vận tải than.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 217 trang tài liệu này.

Lấy ví dụ tại mỏ than Đèo Nai, với khối lượng đất đá bóc theo kế hoạch sản xuất năm 2016 của mỏ là 17.400.000 m3, khối lượng xúc bốc than theo kế hoạch là

1.450.000 tấn, khối lượng than khai thác lại là 350.000 tấn thì hiện tại mỏ đang sử dụng 19 thiết bị xúc bốc các loại trong đó gồm 11 máy xúc tay gàu EKG-4,6; EKG- 5A tay gầu có dung tích gầu E = 4,65 m3 (trong đó để xúc than sử dụng 02 chiếc), 07 MXTLGN PC1250 có dung tích gàu E = 5,26,7 m3 và 01 MXTLGN PC750 loại dung tích gàu E = 2,2÷3,5 m3.

Nhu cầu sử dụng máy xúc và các loại máy xúc đang được sử dụng tại mỏ than Đèo Nai được thể hiện trong các bảng 1.4 và 1.5.

Đối với ôtô sử dụng trên mỏ, theo số liệu thống kê năm 2016 của mỏ Đèo Nai, tổng số ôtô làm việc trên mỏ (không tính các xe đang trong quá trình duy tu, bảo dưỡng) là 73 xe/ca. Trong đó xe 90 tấn là 18 xe/ca; xe 96 tấn là 5 xe/ca; HD- 765 (55 tấn) là 21 xe/ca; Caterpiler (55 tấn) là 21 xe/ca và Volvo-HM (34 tấn) là 8 xe/ca.

Như vậy, có thể thấy thiết bị xúc bốc và vận tải trên mỏ than Đèo Nai nói riêng và các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh nói chung rất đa dạng về chủng loại và phong phú về số lượng.

Trong khi đó, ứng với mỗi loại máy xúc sẽ chỉ lựa chọn được một loại ôtô vận tải cho hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô là cao nhất về cả về kỹ thuật, kinh tế và bảo vệ môi trường. Việc sử dụng nhiều chủng loại thiết bị như các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh hiện nay dẫn tới hiệu quả đồng bộ máy xúc - ôtô chưa được phát huy tối đa và gây ảnh hưởng tới hiệu quả sản xuất kinh doanh của mỏ. Ngoài ra, việc sử dụng nhiều chủng loại thiết bị như hiện nay cũng dẫn tới tình trạng khó khăn trong công tác quản lý thiết bị, công tác sửa chữa và thay thế.

3.1.2. Cung độ vận tải chưa được cập nhật theo bước dịch chuyển của gương khai thác

Vận tải là một trong những khâu dây chuyền công nghệ quan trọng trong khai thác mỏ lộ thiên, chiếm từ 40÷60% tổng chi phí khai thác. Đối với các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, do đặc điểm khai thác ngày càng xuống sâu, khối lượng

đất đá bóc ngày càng nhiều, cho nên công tác vận tải ngày càng khó khăn và chi phí vận tải ngày càng cao.

Hầu hết, quá trình tính toán khi thiết kế và lựa chọn thiết bị phục vụ cho mỏ đều chỉ tính toán cung độ vận tải cố định mà chưa đề cập tới sự thay đổi cung độ vận tải khi gương khai thác dịch chuyển. Một ví dụ điển hình tại mỏ than Đèo Nai cho thấy: cung độ vận tải bình quân trên mỏ đối với đất đá là 5,5 km và đối với than là 4,8 km. Theo thiết kế ban đầu, do điều kiện đổ thải khó khăn, khó bố trí vị trí đổ thải cũng như diện tích bãi thải thì mỗi năm cung độ vận tải tại mỏ than Đèo Nai tăng bình quân 0,3 km. Điều này sẽ làm thay đổi toàn bộ chu kỳ của chuyến xe, dẫn tới làm thay đổi năng suất của máy xúc và ảnh hưởng tới hiệu quả đồng bộ máy xúc

- ôtô của mỏ cũng như năng suất của toàn mỏ [12].

3.1.3. Sử dụng các thiết bị đã cũ, năng suất thấp

Hiện tại, hầu hết các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh đều đang sử dụng nhiều chủng loại thiết bị, máy móc khác nhau, trong số đó có nhiều loại đã cũ và hết khấu hao. Sự không đồng bộ giữa các loại máy xúc và ôtô khác nhau, đặc biệt đối với các thiết bị cũ, năng suất thấp đã làm cho năng suất của cả đồng bộ máy xúc - ôtô giảm nhanh. Lấy ví dụ tại mỏ than Đèo Nai, trong số 19 máy xúc các loại mỏ đang sử dụng bao gồm 11 máy xúc tay gàu EKG-4,6 và EKG-5A có dung tích gầu 4,65 m3 (trong đó để xúc than sử dụng 02 chiếc), 07 MXTLGN PC1250 có dung tích gàu 5,26,7 m3 và 01 MXTLGN PC750 có dung tích gàu 2,2÷3,5 m3, thì hầu hết các máy xúc tay gầu của mỏ đều có tuổi thọ trên 10 năm do vậy nên tình trạng kỹ thuật chỉ đạt loại B và C, một số đang chờ tháo dỡ và chỉ có thể sử dụng xúc ở các bãi than [12].

3.1.4. Sơ đồ xúc bốc, nhận tải chưa hợp lý

Hiện nay, trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, công tác xúc bốc và vận tải vẫn đang là những khâu công nghệ quan trọng chiếm phần lớn tổng giá thành khai thác của mỏ.

Đối với khâu xúc bốc, hầu hết các mỏ đều đang sử dụng nhiều loại máy xúc khác nhau bao gồm cả máy xúc tay gàu chạy bằng điện và máy xúc thủy lực. Sơ đồ

xúc bốc tại các mỏ than than lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh chủ yếu sử dụng gương bên hông đối với đất đá và gương dốc dọc tầng đối với than để tăng khả năng xúc chọn lọc.

Hầu hết các mỏ đều đang sử dụng phương pháp vận tải ôtô đơn thuần, chỉ riêng mỏ than Cao Sơn đã tiến hành sử dụng vận tải liên hợp ôtô - băng tải kết hợp với máy nghiền để vận tải đất đá.

Quá trình vận tải bằng ôtô tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh chủ yếu sử dụng chu trình vận tải kín với sơ đồ nhận tải quay đảo chiều và nạp xe một bên. Với sơ đồ này thì đơn giản hơn trong quá trình vận hành, tuy nhiên năng suất và hiệu quả phối hợp giữa máy xúc và ôtô chưa phát huy được tối đa.

Hình 3.1. Sơ đồ nhận tải quay đảo chiều, nạp xe 1 bên

Từ hình 3.1 và 3.2 cho thấy, hiệu quả phối hợp giữa máy xúc và ôtô còn phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nhận tải của ôtô và sơ đồ dỡ tải của máy xúc cũng như tay nghề của người công nhân điều khiển máy xúc.

Hình 3.2. Sơ đồ dỡ tải của máy xúc [11]

3.1.5. Ảnh hưởng của vận tốc xe chạy đến chu kỳ vận tải

Hiệu quả của sự phối hợp giữa máy xúc và ôtô chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi chu kỳ vận tải. Thời gian chu kỳ của một chuyến xe trên mỏ bao gồm cả thời gian xe nhận tải, thời gian xe chạy có tải, không tải và thời gian chờ đợi, trao đổi xe.

Tck

tnt tct tkt tm , ph

Trong đó: tnt - thời gian nhận tải của xe, ph; tct - thời gian xe chạy có tải, ph; tkt - thời gian xe chạy không tải, ph; tm - thời gian chờ đợi và trao đổi xe, ph.

Hơn thế, các mỏ hiện tại đều đang sử dụng chu trình vận tải kín, tức là số ôtô được tính phục vụ cho một máy xúc là cố định. Do vậy, nếu ôtô chạy chậm hơn so với tính toán thì máy xúc phải chờ đợi và ngược lại, nếu ôtô chạy nhanh hơn so với tính toán thì sẽ xảy ra hiện tượng dồn ứ ôtô và thời gian chờ đợi của xe sẽ lớn hơn rất nhiều.

3.1.6. Ảnh hưởng của chất lượng đường vận tải

Chất lượng đường vận tải được thể hiện chủ yếu qua loại tuyến đường, nền đường và áo đường. Tác dụng của nền đường là khắc phục địa hình tự nhiên nhằm tạo nên một dải đất đủ rộng dọc theo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc, trắc ngang,… đáp ứng điều kiện xe chạy an toàn, đảm bảo tốc độ tính toán.

Nền đường và áo đường chịu tác dụng của tải trọng xe chạy, đặc biệt là khi xe chạy có tải. Do vậy, nó ảnh hưởng rất lớn tới cường độ và kết cấu của cả tuyến đường.

Ngoài các tác dụng kể trên, bất kỳ tuyến đường nào cũng có thể gặp hiện tượng mất ổn định như: trượt taluy, trượt do nền đất yếu, trượt sườn dốc,…

Các nguyên nhân dẫn tới hiện tượng mất ổn định và gây phá hủy nền đường có thể do:

- Tác dụng của nước mặt, nước ngầm, hơi nước làm giảm cường độ của đất ở taluy nền đường và bên trong nền đường gây mất ổn định toàn khối và cường độ không ổn định;

- Do điều kiện địa chất thủy văn;

- Do tác dụng của tải trọng xe chạy;

- Do tác dụng tải trọng của bản thân nền đường;

- Thi công không đảm bảo chất lượng.

Tất cả các nguyên nhân trên đều gây ảnh hưởng tới chất lượng của tuyến đường vận tải và tác động trực tiếp tới công tác vận tải trên mỏ.

3.1.7. Ảnh hưởng của loại vật liệu xúc bốc, vận tải

Trong khai thác mỏ lộ thiên, loại vật liệu (đất đá và KSCI) là một trong những yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả làm việc của thiết bị xúc bốc và vận tải. Tùy theo tính chất cơ lý của đất đá hay KSCI mà công nghệ xúc bốc và vận tải khác nhau.

Đối với khâu xúc bốc, hiệu quả làm việc của các thiết bị xúc bốc phụ thuộc rất nhiều vào loại vật liệu xúc bốc và được thể hiện thông qua mức độ khó xúc của đất đá và hệ số xúc đầy gàu.

Mức độ khó xúc của đất đá phụ thuộc chủ yếu vào các thông số sau: ứng suất kháng cắt (), cỡ hạt (dtb), hệ số nở rời (kr),...

Quá trình xúc (bóc) đất đá bao gồm: cắt (làm vỡ) và dịch chuyển đất đá theo

bề mặt của bộ phân công tác thiết bị xúc bốc (Hình 3.3).

Diện tích tiết diện ngang tính toán của luồng xúc Fx= t.b, m2 (t - chiều dày luồng xúc, m; b - chiều rộng luồng xúc, m).

Lực xúc và lực cản xúc tính cho một đơn vị Kx phụ thuộc vào chỉ tiêu ứng suất kháng nén , kéo và cắt của đất đá. Trị số Kx không chỉ phụ thuộc vào độ bền của đất đá mà còn phụ thuộc vào độ bền của đất đá mà còn phụ thuộc vào độ nứt nẻ của khối đất đá xúc.

Hình 3.3. Sơ đồ quá trình xúc đất đá [21]

Đối với khâu vận tải, hiệu quả của công tác vận tải phụ thuộc rất nhiều vào tính chất cơ lý của vật liệu cần vận tải như: tỉ trọng, độ nở rời, độ dính kết,… và được thể hiện thông qua mức độ khó vận tải của đất đá. Thông thường khi chở những loại vật liệu nặng thì người ta quan tâm tới tải trọng của xe và khi chở những vật liệu nhẹ thì quan tâm tới dung tích của thùng xe.

Mật độ, độ bền và cỡ đá được vận chuyển có ảnh hưởng chủ yếu đến việc chọn phương tiện vận tải, mức độ sử dụng dung tích hình học của thùng vận tải và độ mòn của nó.

Hàm lượng thành phần sét và độ ẩm của đất đá làm khó khăn khi dỡ hàng do sự dính bám của chúng vào bề mặt làm việc của thiết bị vận tải. Mức độ dính bám,

việc chọn phương tiện ngăn ngừa hoặc làm sạch đất đá dính bám, hoặc giảm dung tích thực tế của thùng xe phụ thuộc vào thời gian vận tải và nhiệt độ của không khí.

3.1.8. Ảnh hưởng của chu trình vận tải trên mỏ

Công tác vận tải đất đá và than trên các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh có thể sử dụng một trong hai chu trình vận tải sau: chu trình vận tải kín (Hình 3.4) và chu trình vận tải hở (Hình 3.5).

Chu trình vận tải kín trên các mỏ lộ thiên là chu trình được tính toán cụ thể số lượng máy xúc và số lượng ôtô phục vụ cố định cho một máy xúc. Các ôtô được tính toán phục vụ cho máy xúc theo một chu trình khép kín và hoạt động theo chu kỳ cố định.

Hình 3.4. Minh họa chu trình vận tải kín

Chu trình vận tải hở trên mỏ lộ thiên là chu trình linh hoạt hơn, cho phép các ôtô chọn các máy xúc gần nhất mà không phải chờ đợi thiết bị. Hay nói cách khác, chu trình vận tải hở trên mỏ lộ thiên không giới hạn số lượng thiết bị ôtô phục vụ cho một máy xúc, số ôtô phục vụ cho một máy xúc là không cố định.

Tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, công tác vận tải đất đá và than chủ yếu sử dụng hình thức vận tải bằng ôtô với chu trình vận tải kín. Số lượng ôtô được tính toán cụ thể cho một máy xúc và được thực hiện theo chu trình khép kín. Các ôtô khi chạy không tải về sẽ nhận tải tại máy xúc đã được xác định trước đó. Nếu có ôtô khác đang đứng nhận tải thì ôtô đến sau phải đứng chờ. Việc chờ đợi và