Tiến Sĩ Nghiên cứu công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU . 1
Chương 1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN
CỨU CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN
SÂU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC . 5
1.1. Tổng quan hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên . 5
1.1.1. Phân loại mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam . 7
1.1.2. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên Việt
Nam . 8
1.1.3. Hiện trạng công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu
nước ngoài 12
1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá
trong và ngoài nước . 20
1.2.1. Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải
tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam 20
1.2.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu công nghệ vận tải tại các mỏ lộ
thiên nước ngoài . 21
1.2.3. Phân tích các kết quả nghiên cứu lựa chọn công nghệ vận tải đất đá . 23
1.3. Kết luận Chương 1 . 24
Chương 2 ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÁC
CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ TẠI CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU
VIỆT NAM . 26
2.1. Đặc điểm các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 26
2.1.1. Đặc điểm hình học mỏ 26
2.1.2. Đặc điểm địa chất công trình . 27
2.1.3. Đặc điểm khí hậu - thủy văn . 28
2.1.4. Đặc điểm công tác đào sâu . 28
2.2. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới công tác vận tải đất đá tại các mỏ than
lộ thiên Việt Nam 29

2.2.1. Ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên đến công tác vận tải mỏ . 29
2.2.2. Ảnh hưởng của yếu tố kỹ thuật đến công tác vận tải mỏ 30
2.2.3. Ảnh hưởng của yếu tố tổ chức tới công tác vận tải 32
2.3. Nghiên cứu yêu cầu đối với công tác vận tải và đánh giá khả năng sử
dụng các công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam . 32
2.3.1. Kế hoạch khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 32
2.3.2. Yêu cầu đối với công tác vận tải . 33
2.3.3. Đánh giá khả năng sử dụng các công nghệ vận tải tại các mỏ than lộ
thiên sâu Việt Nam 34
2.4. Kết luận Chương 2 . 39
Chương 3 NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM . 41
3.1. Nghiên cứu xác định kích thước cỡ hạt tối ưu cho các mỏ than lộ thiên
sâu Việt Nam . 41
3.2. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải ô tô đơn thuần 46
3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tải trọng tối ưu của ô tô theo dung tích gàu xúc 46
3.2.2. Tốc độ chuyển động của ô tô 59
3.2.3. Tiêu hao nhiên liệu của ô tô . 59
3.2.4. Nghiên cứu quan hệ chiều rộng ô tô với khối lượng đất đá mở rộng
đường 60
3.3. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải băng tải 63
3.3.1. Chiều rộng băng tải 63
3.3.2. Tính toán tốc độ chuyển động của băng tải 64
3.3.3. Kích thước cỡ hạt lớn nhất khi vận chuyển bằng băng tải . 65
3.3.4. Lực cản chuyển động 67
3.4. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải trục tải 71

3.4.1. Năng suất giờ của trục 71
3.4.2. Tốc độ vận tải của trục . 72
3.4.3. Thời gian 1 chu kỳ chuyển động của trục . 72
3.4.4. Tải trọng lựa chọn của trục tải . 73
3.4.5. Tốc độ trung bình của trục . 73
3.4.6. Tính trọng lượng 1 m cáp trục 73
3.4.7. Hệ số độ bền của cáp 73
3.4.8. Công suất cần thiết của động cơ 74
3.5. Nghiên cứu lựa chọn các thông số công nghệ vận tải liên hợp 74
3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn vị trí tầng tập trung trong nhóm tầng 74
3.5.2. Nghiên cứu xác định chiều sâu chuyển tiếp các dạng vận tải 78
3.5.3. Nghiên cứu xác định số tầng tập trung trong đới công tác vận tải liên
hợp 82
3.6. Kết luận Chương 3 . 84
Chương 4 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VẬN TẢI ĐẤT ĐÁ
HỢP LÝ CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN SÂU VIỆT NAM . 86
4.1. Nghiên cứu cơ sở lựa chọn công nghệ vận tải đất đá tại các mỏ than lộ
thiên sâu ở Việt Nam . 86
4.2. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải ô tô cho các mỏ than lộ thiên
sâu ở Việt Nam 90
4.2.1. Tính toán số lượng ô tô đảm bảo khối lượng mỏ yêu cầu 90
4.2.2. Khả năng thông qua của đường ô tô 91
4.2.3. Tiêu hao năng lượng khi vận tải ô tô 92
4.2.4. Xác định giá thành vận tải ô tô đơn thuần . 95
4.3. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải băng tải cho các mỏ than lộ
thiên sâu ở Việt Nam . 97

4.3.1. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải thường 99
4.3.2. Tiêu hao năng lượng đối với băng tải dốc 100
4.3.3. Xác định giá thành vận tải băng tải 102
4.4. Nghiên cứu các chỉ tiêu công nghệ vận tải liên hợp ô tô - trục tải cho các
mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam . 104
4.4.1. Tiêu hao năng lượngkhi sử dụng công nghệ vận tải bằng trục tải . 105
4.4.2. Xác định giá thành vận tải trục tải . 107
4.5. Lựa chọn công nghệ vận tải hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt
Nam . 109
4.5.1. Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải theo tiêu chí năng lượng . 109
4.5.2. Đánh giá phạm vi sử dụng công nghệ vận tải theo tiêu chí giá thành
vận tải . 111
4.5.3. Lựa chọn công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên
sâu Việt Nam theo tiêu chí kinh tế 114
4.5.4. Lựa chọn công nghệ vận tải khi kể đến yếu tố môi trường . 121
4.5.5. Lựa chọn công nghệ vận tải cho các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam . 122
4.6. Tính toán cho mỏ Cao Sơn . 124
4.6.1. Khái quát chung về mỏ Cao Sơn 124
4.6.2. Kế hoạch khai thác và đổ thải mỏ Cao Sơn 124
4.7. Kết luận Chương 4 . 131
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 133
1. Kết luận . 133
2. Kiến nghị . 134
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 135
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 137
PHẦN PHỤ LỤC 143




DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

QH60
Quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2015, xét
triển vọng đến 2025
CNKT Công nghệ khai thác
HTKT Hệ thống khai thác
NCS Nghiên cứu sinh
MXTG Máy xúc tay gầu
MXTL Máy xúc thủy lực
SNG Cộng đồng các Quốc gia độc lập
TCVN 5326:2008 Tiêu chuẩn Quốc gia: Kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên
TKV Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam
XDCB Xây dựng cơ bản

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Khối lượng mỏ đã thực hiện tại một số mỏ than lộ thiên Việt Nam . 6
Bảng 1.2: Một số chỉ tiêu cơ bản của các mỏ than lộ thiên . 8
Bảng 1.3: Các thông số cơ bản của HTKT tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam . 9
Bảng 1.4: Giá thành đơn vị các khâu công nghệ tại các mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả 11
Bảng 1.5: Các chỉ tiêu kỹ thuật đồng bộ dây chuyền công nghệ ô tô - băng tải
nghiêng tại một số nước trên thế giới 15
Bảng 1.6: Thông số băng tải dốc tại một số mỏ trên thế giới 17
Bảng 2.1: Lượng nước chảy vào mỏ theo trận mưa lớn nhất trong ngày đêm 28
Bảng 2.2: Giá trị hệ số ảnh hưởng đến năng suất thiết bị và chiều sâu khai thác
mỏ 31
Bảng 2.3: Khối lượng mỏ yêu cầu tại một số mỏ lộ thiên theo QH 60 33
Bảng 2.4: Phạm vi sử dụng các công nghệ vận tải mỏ lộ thiên . 35
Bảng 3.1: Kích thước cỡ hạt tối ưu theo các loại máy xúc 44
Bảng 3.2: Chiều dài bloc xúc tối ưu theo dung tích gàu xúc và chiều cao tầng 51
Bảng 3.3: Dung tích gàu xúc tính toán tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam . 52
Bảng 3.4: Tải trọng ô tô tối ưu theo dung tích gàu xúc và cung độ vận tải . 56
Bảng 3.5: Tải trọng, số lượng ô tô và năng suất năm của tổ hợp máy xúc - ô tô lựa
chọn theo chiều cao nâng tải tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam 58
Bảng 3.6: Khối lượng đất đá cần bóc thêm khi sử dụng ô tô vận tải và chiều sâu
mỏ 62
Bảng 3.7: Giá trị các hệ số C 1 và C 2 của băng với 3 con lăn . 63
Bảng 3.8: Tốc độ băng với khoảng cách giữa các con lăn và góc dốc băng tải 65
Bảng 3.9: Kích thước cỡ hạt lớn nhất theo bề rộng băng và góc nghiêng con lăn 67
Bảng 3.10: Các phương án vận tải trên chiều cao đới công tác . 79
Bảng 3.11: Mối quan hệ giữa giá trị tầng tập trung tối ưu với chiều cao đới công
tác và khối lượng mỏ . 84
Bảng 4.1: Tỷ trọng chi phí của các chỉ tiêu công nghệ vận tải theo tải trọng ô tô . 89
Bảng 4.2: Quan hệ giữa tiêu hao năng lượng đơn vị của ô tô theo độ dốc 93
Bảng 4.3: Tính toán các hệ số a q và b q . 94
Bảng 4.4: Các chỉ tiêu KTKT các công nghệ vận tải . 117

Bảng 4.5: Khối lượng chất thải thành phần khi vận tải ô tô với chiều sâu khai thác 122
Bảng 4.6: Công nghệ vận tải đất đá hợp lý cho các mỏ than lộ thiên sâu Việt nam 123
Bảng 4.7: Lịch khai thác mỏ than Cao Sơn . 127
Bảng 4.8: Chỉ tiêu phương án chọn công nghệ vận tải đất đá mỏ Cao Sơn 130
Bảng 4.9: Khối lượng phát thải của ô tô theo chiều sâu khai thác mỏ Cao Sơn . 131