nghiên cứu lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý để nâng cao hiệu quả nổ mìn mỏ than cao sơn

Phần chuyên đềnghiên cứu lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nâng cao hiệu quả nổ mìn mỏ than cao sơn Lời Nói đầu Trong quá trình khai thác trên mỏ lộ thiên thì công tác nổ mìn là một k

Phần chuyên đề

nghiên cứu lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nâng cao hiệu quả nổ mìn mỏ

than cao sơn

Lời Nói đầu

Trong quá trình khai thác trên mỏ lộ thiên thì công tác nổ mìn là một khâu trongquy trình công nghệ và nó chiếm giữ một vị trí quan trọng bởi vì:

+ Công tác nổ mìn là khâu đầu tiên trong quy trình sản xuất mỏ lộ thiên, có tácdụng phá vỡ đất đấ nguyên khối để tạo thành sản phẩm là đất đá, than có cỡ hạt hợp lý đểphục vụ cho các thiết bị xúc bốc và vận tải làm việc an toàn và đạt hiệu quả cao

+ Công tác nổ mìn chiếm tỷ lệ chi phí lớn trong tổng giá thành khai thác than

Nh vậy chất lợng của công tác nổ mìn sẽ ảnh hởng rất lớn và trực tiếp đến các khâutiếp theo: Xúc bốc, vận tải, gạt đất đá thải và khâu khoan cho bãi khoan tiếp giáp, nềntầng kế tiếp và bặc biệt là ảnh hởng các thông số của hệ thống khai thác, công nghệ khaithác mỏvà cuối cùng là ảnh hởng tới chi phí và nền kinh tế

Với vai trò quan trọng của công tác nổ mìn, nên chuyên đề:

“Nghiên cứu, lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nâng cao hiệu quả nổ mìn

mỏ than Đông Cao Sơn - Công ty than Cao Sơn” là rất cần thiết.

Đồ án lựa chọn chuyên đề với mục đích nâng cao hiệu quả nổ mìn cả về kỹ thuật

và mặt kinh tế để đem lại hiệu quả cao trong sản xuất kinh doanh cho mỏ

Ch ơng 1 Tổng kết công tác nổ mìn ở công ty than cao sơn

Mỏ than Cao Sơn là một trong những mỏ than lộ thiên lớn của vùng than QuảngNinh nói riêng và Việt Nam nói chung có sản lợng than khai thác từ 33,5 triệu tấn/năm

và sản lợng đất đá bóc từ 2025 triệu m3/năm

Với sản lợng lớn nh vậy, trong những năm gần đây mỏ than Cao Sơn đã sử dụng rộng rãicác loại thuốc nổ trong nớc và nớc ngoài sản xuất nh: Hãng ICI ( Australia), hãng IDL(ấn Độ), của Trung Quốc, gần đây chủ yếu dùng thuốc nổ của Công ty hoá chất Mỏ và

Bộ Quốc Phòng Phụ kiện nổ cũng đợc sử dụng đa dạng của các nớc trên với mục đích đạt

đợc yêu cầu khối lợng đất đá phá ra sau nổ mìn đạt chất lợng cao

1.1 Đặc điểm và tính chất đất đá, khoáng sàng cần nổ mìn.

Đất đá mỏ bao gồm các loại nh : Cuộn kết, sạn kết, cát kết, bột kết và sét kết phân

bổ rộng trong các khu vực khai trờng mỏ Đá cuội kết chiếm tỷ lệ nhiều nhất từ vách vỉa 14-5 trở lên, đồng thời các kết chiếm tỷ lệ lớn nhất Theo phân loại của M.M

Prôtôđiacônôp đất đá mỏ có f từ 8  14, trong đó đất đá có độ kiên cố f = 11  12 chiếm

>40%, f = 13  14 chiếm 20  35% Nh vậy đất đá ở mỏ có độ kiên cố rất cao nó ảnh ởng nhiều đến công tác nổ mìn ở mỏ

h-Đặc điểm phân bổ theo lớp của đất đá với chiều dày mỗi lớp khác nhau từ 0,8

1,5m, đất đá phân lớp dày lại có độ kiên cố lớn thuộc loại khó và rất khó nổ Nớc ngầmtrong các khai trờng của mỏ phân bổ rộng, ngoài ra trong khu vực mỏ còn tồn tại 2 đứtgẫy L - L và A - A cùng với 4 nếp uốn (2 nếp lồi và 2 nếp lõm) cũng ảnh hởng rất lớn đếncông tác nổ mìn

Qua tổng kết, đặc điểm, tính chất đất đá, khoáng sàng cần nổ mìn của mỏ ta thấycác yếu tố cơ bản ở trên đều ảnh hởng đến công tác nổ mìn Nhng quan trọng nhất quyết

định đến mức độ phá vỡ là độ kiên cố và độ nứt nẻ của đất đá

Khối lợng đất đá cần nổ theo độ kiên cố của đất đá đợc trình bày ở bảng(1-1)

Bảng 1.1 Tổng kết số lợng mét khoan nổ mìn lần 1.

Năm

mét khoannổmìn(m)

ftb

Khối lợng

(m)

Tỷ lệ(%)

Khốilợng(m)

Tỷ lệ(%)

Khối lợng(m)

Tỷ lệ(%)

2006 151373,6 50,39 90271,4 30,05 58759 19,56 300404 11,08

2007 159055,6 44,83 116302 32,78 79438,9 22,39 354796,5 11,33

Hệ số độcứng(f)

n tb,Kg/cm2

k tb ,Kg/cm2

TheoBaron

TheoProdiaconopNăm

103.3128.364.93

2.542.632.62

2.662.702.60

3408’

3406’

3406’

320.4412.2213.7

34.9255.959.13

9.8311.437.20

11.1713.887.05

9710959

2.572.632.62

2.662.702.60

3500’

3318’

3208’

321.2364.1200.4

34.9255.959.13

10.5710.937.16

12.4113.036.99Trung bình

Từ số liệu (bảng 1.1) cho thấy những năm gần đây khối lợng đất đá bóc chủ yếu có

hệ số độ kiên cố f = 910; Sau đó là f = 1112, chiếm tỷ trọng nhỏ là đất đá f = 1314

và rất ít đất đá có f = 67 Hệ số độ kiên cố bình quân toàn mỏ từ 11,08  11,62

1.2 Tình hình sử dụng vật liệu nổ của mỏ.

1.2.1 Thuốc nổ.

Trong những thập niên cuối của thế kỷ XX mỏ sử dụng phần lớn các loại thuốc nổcủa nớc ngoài sản xuất nh: Amônit M11, N0-6JV, TNT, Zecno 79/21 của Liên Xô;Powergel( Nhũ tơng), Energal, ANFO của úc; WJ của Trung Quốc; Superdye của ấn độ.Ngoài ra mỏ còn sử dụng một phần nhỏ các loại thuốc nổ sản xuất trong nớc nh: TNT,Zecno 79/21, ANFO

Từ đầu thế kỷ XXI cho đến nay do trong nớc đã bắt đầu sản xuất đợc một số loạithuốc nổ chịu nớc nh EE-31, NT-13(nhũ tơng), ANFO và các loại thuốc nổ không chịu n-

ớc nh ANFO thờng, AD-1, Zecno 79/21 và một số loại thuốc khác nên mỏ có xu hớng sửdụng chủ yếu các loại thuốc nổ trong nớc sản xuất

Tuy nhiên việc sử dụng các loại thuốc trong nớc đặt ra cho chúng ta hai vấn đề đángquan tâm:

+ Một là: Tìm hiểu tính năng kỹ thuật và đặc tính năng lợng của chất nổ cụ thể là vềnhiệt lợng nổ, mật độ, khả năng công nổ và sức công phá, khả năng kích nổ ổn định vàtốc độ kích nổ, khả năng chịu nớc

+ Hai là: Phải xem xét về kỹ thuật sử dụng, giá bán thuốc nổ và tính toán hiệu quảkinh tế.

Việc lựa chọn loại thuốc nổ của mỏ trong thời gian qua hầu nh cha có sự so sánhtính toán cẩn thận các vấn đề nêu trên nh: Tỷ lệ sử dụng thuốc nổ chịu nớc vẫn chiếmphần lớn, việc sử dụng thuốc nổ trong nớc hay nớc ngoài còn tuỳ tiện cha có cơ sở, chachú ý đến tỷ lệ thuốc nổ mồi Ngoài ra việc tính toán quy đổi thuốc nổ trong quá trình sửdụng cũng cha đớc mỏ quan tâm, cha dựa trên cơ sở khoa học, vì vậy kết quả tính toánthông số và chất lợng không theo ý muốn

1.2.2 Tình hình sử dụng phơng tiện nổ và phơng pháp làm nổ lợng thuốc.

Trong giai đoạn hiện nay mỏ chủ yếu sử dụng loại phơng tiện nổ mới kết hợp vớiphơng pháp nổ mìn vi sai để sử dụng tối đa chiều sâu lỗ khoan mang lại chất lợng đập vỡ

và hiệu quả kinh tế cao

Phơng tiện nổ mới bao gồm: Hệ thống dây truyền tín hiệu sơ cấp (từ máy khởi nổ

đến đầu bãi nổ) và dây truyền tín hiệu nổ thứ cấp (truyền tín hiệu nổ giữa các lỗ khoan,truyền tín hiệu đến từng mồi nổ đặt trong lỗ khoan)

+ Loại dây sơ cấp kí hiệu là LIL, dây truyền tín hiệu bằng bột thuốc nổ trong thànhống, tốc độ truyền sóng nổ trong ống dẫn tín hiệu là 2000 m/s đợc khởi nổ bằng hạt sơcấp Dây sơ cấp có chiều dài 150, 300, 450 m đợc gắn với kíp nổ tức thời

+ Loại dây thứ cấp gồm hệ thống dây trên mặt kí hiệu là TLD, nhận tín hiệu nổ từ hệthống sơ cấp truyền đến từng miệng lỗ khoan Chiều dài dây tiêu chuẩn: 3,6 m; 4,9 m; 6,1m; 9 m; 12 m; 15 m; 18 m, đợc gắn với kíp nổ vi sai còn đầu kia đợc bóp bẹp để chống

ẩm và đợc gắn miếng nhựa ghi thời gian chậm vi sai Thời gian vi sai của kíp là 5ms, 9

ms, 17 ms, 25 ms, 42 ms, 65 ms, 100 ms

+ Loại dây truyền tín hiệu nổ bên trong lỗ khoan kí hiệu là LLHD, nhận tín hiệu nổ

từ hệ thống trên mặt để làm nổ các luợng thuốc nằm trong lỗ khoan Dây có độ dài tiêuchuẩn là 8,9m, 10m, 12m, 15m, 18m, 24m, 30m, 36m, 45m và 60m, một đầu gắn kíp visai 200ms, 400ms, 600ms, đầu kia cũng đợc bóp bẹp lại để chống ẩm và cũng có miếngnhựa ghi thời gian chậm vi sai của kíp Kíp vi sai với độ chậm lớn đảm bảo chắc nổ, antoàn cho cả bãi mìn

Các hệ thống dây và kíp trên đợc nắp ráp chắc chắn với nhau qua " Hộp nối chùm",khi cần đấu với mạng dây nổ thì thông qua móc chữ "J" gắn ở đầu mỗi dây LLHD

Mồi nổ: Mỏ Cao Sơn thờng dùng loại mồi nổ PPP- 400 hoặc VE -05

+ Mồi nổ Anzomex (PPP) do hãng ICI sản xuất từ loại thuốc nổ mạnh Petn với 8vòng dây nổ có sức nổ 2,5g PTENT/m Thuốc nổ có dạng thỏi trọng lợng 400g/thỏi và có

u điểm là chịu nớc tốt, kích nổ cho mọi chất nổ trong lỗ khoan

+ Mồi nổ VE-05 do Bộ Quốc Phòng sản xuất có dạng thỏi trọng lợng 400g/thỏi Tốc độ

nổ 68007100m/s Mồi nổ có khả năng kích nổ tốt cho các loại thuốc nổ thông thờng.

Máy khởi nổ (máy đập hạt nổ) trớc đây đợc dùng phổ biến nhng hiện nay đã đợcthay thế bằng kíp nổ và dây cháy chậm Đối với mỏ Cao Sơn thì chi phí phơng tiện nổ này

tơng đơng với đây nổ, đắt hơn phơng tiện nổ điện nhng u việt hơn nhiều Khi chiều caotầng lớn thì có thể giảm chi phí phơng tiện nổ từ 2 3 lần so với chiều cao tầng thấp.

B¼ng 1.3 T×nh h×nh sö dông thuèc næ má than Cao S¬n

Lo¹i thuèc næ sö dông

Bảng 1.4 Đặc tính kỹ thuật của một số loại thuốc nổ.

Các chỉ tiêu Đơn vị

Loại thuốc nổ Zecnô

79/21 AD1 Anfô th- ờng Anfô chịu nớc NT-13 EE-31

Mật độ thuốc nổ g/cm3 0,850,95 0,951,1 0,8  0,9 1,1  1,25 1  1,2 1,01,25Tốc độ kích nổ Km/s 3,24,0 3,6  4,0 4,1  4,2 4,5  5,5 3,53,7 3,03,8Nhiệt lợng nổ Kcal/kg 1000 986 890 820880

Khả năng công nổ cm3 350  360 350360 320360 320330 280

310

260290

Sức công phá mm 14  16 13  15 15  20 14  16 12  14 12  14Tính chịu nớc Không Không Không Tốt Tốt TốtKhả năng kích số MNTG Kíp số 8 MNTG MNTG Kíp số 8 Kíp số 8

Hiện nay mỏ Cao Sơn đang sử dụng loại máy khoan xoay cầu CБШ - 250MH với

đ-ờng kính choòng khoan là 243mm nên đđ-ờng kính lỗ khoan trung bình là 250mm

Tuy nhiên việc lựa chọn các thông số nổ mìn của mỏ còn cha thực sự phù hợp nênsuất phá đá đạt rất thấp ( từ 3840 m3/m) và chất lợng đập vỡ đất đá cha cao, tỷ lệ đá quá

cỡ lớn, chất lợng tạo nền tầng cha tốt, tầng bị nâng cốt cao khá lớn (bình quân mức nền bịnâng cao từ 0,81,5m chiếm tỷ lệ tới 30%) Từ đó làm tăng chi phí cho công tác khoan

nổ mìn lần 2 phá đá quá cỡ và các mô chân tầng dẫn đến tăng giá thành khai thác một tấnthan của mỏ Bảng các thông số nổ mìn của mỏ than Cao Sơn

B¶ng 1.5 C¸c th«ng sè næ m×n cña má than Cao S¬n

hiÖu

§¬n vÞ

Quy mô bãi nổ của mỏ lớn thờng đạt từ 20 00060 000m3/1 bãi nổ Quy mô nổ hàonhỏ hơn quy mô nổ tầng, suất phá đá khi nổ hào nhỏ hơn khi nổ tầng.

Khối lợng đất đá nổ mìn theo

phơng pháp nổ mìn(m3) Số vụ nổ mìn (vụ nổ) Quy mô 1 vụ nổ (m

Trungbình Vi sai

Đồngthời

2006 11137522 11081272 56250 295 281 14 37754,3 39435 4018

2007 13152815 13087683 65132 346 330 16 38013,9 39659,6 4071

2008 12540983 12470766 70217 328 310 18 38234,7 40228,3 3901

2009 15479233 15425928 53305 385 372 13 40205,8 41467,5 4100

Từ bảng 1.6 cho thấy khối lợng đất đá cần nổ mìn của mỏ chủ yếu đợc nổ bằng

ph-ơng pháp nổ mìn vi sai, phph-ơng pháp nổ mìn tức thời chiếm tỷ lệ rất nhỏ

Bảng 1.7: Bảng tổng kết các chỉ tiêu khoan nổ lần 1(Từ năm 20062009).

Năm Khối lợng đất đánổ mìn (m3) nổ mìn (m)Mét khoan

Thuốc nổ sửdụng đã quy

đổi (kg)

Suất phá đá

(m3/mk)

Chỉ tiêuthuốc nổ(kg/m3)

1.4.2 Phơng pháp nổ mìn vi sai.

Đây là phơng pháp nổ thứ tự từng lợng thuốc hoặc từng nhóm lợng thuốc với thờigian giãn cách rất nhỏ tính bằng phần ngàn giây

Tác dụng của nổ mìn vi sai đợc tạo nên bởi 3 yếu tố cơ bản sau:

- Sự giao thoa của trờng ứng suất do các lợng thuốc nổ liên tiếp tạo ra

- Sự tạo thành mặt tự do phụ

- Sự va đập giữa các cục đá bay khi tốc độ và hớng dịch chuyển khác nhau

Do công tác nổ mìn trên mỏ Cao Sơn gồm loại hình chính là nổ mìn đào hào và nổmìn trên các tầng

1.4.2.1 Sơ đồ nổ vi sai khi đào hào.

Mỏ sử dụng các phơng tiện nổ mới với điểm khởi nổ từ một phía

(đầu hào và sơ đồ vi sai dạng nêm có hệ thống đấu ghép thuận hay nghịch nh hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ vi sai đào hào.

Với hàng trung tâm nêm dạng thẳng (1 hàng) hay zích zắc (2 hàng) Thời gian vi saigiữa các lỗ hàng trung tâm thờng lấy là 17ms hoặc 25 ms Thời gian vi sai giữa các hàng

là 42, 60 hoặc 100ms Các hàng trung tâm và các hàng tiếp theo không đợc phân biệthoặc đợc phân biệt bằng các thông số mạng nổ, chiều sâu lỗ khoan cũng nh chỉ tiêu thuốc

nổ Số hàng mìn khi nổ đào hào thờng lấy là từ 36 hàng

1.4.2.2 Sơ đồ nổ vi sai khi nổ tầng.

Nổ mìn trên tầng mỏ Cao Sơn thờng có từ 2 đến 5 hàng mìn và thờng có 2 dạng cơbản sau:

- Nếu có 3 mặt thoáng thì sử dụng sơ đồ nổ vi sai dạng “đờng chéo” với điểm kích

nổ ở hàng đầu tiên, lỗ đầu tiên của tầng (nơi có 3 mặt tự do) (hình 1.2-a)

- Nếu có 2 mặt thoáng thì ding sơ đồ vi sai dạng “ nêm tam giác” đối xứng hoặckhông đối xứng với điểm kích nổ ở giữa bãi nổ (hình 1.2-b)

ë má Cao S¬n thêng ding thêi gian vi sai gi÷a c¸c lç lµ 42 ms, gi÷a c¸c hµng lµ 65hoÆc 100 ms, thêi gian vi sai cña hÖ thèng xuèng lç thêng lµ 400 hoÆc 450 ms.

ViÖc tÝnh to¸n tû lÖ thuèc næ måi víi thuèc næ chÝnh lµ cha hîp lý

Sử dụng nổ mìn với chỉ tiêu thuốc nổ cha hợp lý và phù hợp với từng loại đất đá mỏ dẫn đến mức độ đập vỡ đất đá cha hợp lý, đất đá sau nổ mìn quá vụn hoặc quá cỡ gây lãng phí không cần thiết cho khâu nổ mìn lần 2 phá đá quá cỡ và mô chân tầng, gây khó khăn cho công tác bốc xúc vận tải.

Mỏ áp dụng phơng tiện nổ phi điện tiên tiến và phơng pháp nổ vi sai Tuy nhiên việc

áp dụng các sơ đồ nổ vi sai và thời gian vi sai còn theo cảm tính, không có cơ sở khoa họcnên hiệu quả nổ mìn cha đợc phát huy tối đa

Cần phải lựa chọn thời gian vi sai (khi nổ tầng và nổ hào) phù hợp với điều kiện đất

đá, sơ đồ vi sai thì mới phát huy đợc hiệu quả nổ Mặt khác cũng cần phải lu ý tới việc lựachọn sơ đồ nổ, vị trí điểm khởi nổ phù hợp với đặc điểm địa chất và tính chất cơ lý của đất

đá

Các thông số nổ mìn đợc lựa chọn cảm tính và chủ yếu dựa trên độ cứng của đất đá còn cha phù hợp và lãng phí vật liệu nổ

Trên đây là một số hạn chế trong công tác nổ mìn của mỏ than Cao Sơn Vì vậy để

để đạt đợc hiệu quả nổ mìn cao hơn thì điều nhất thiết cần phải làm là nghiên cứu và lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý trong phần tiếp theo

Chơng 2 Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu qủa của công tác nổ mìn

Hiệu quả nổ mìn là một hàm phụ thuộc vào rất nhiều biến số, mức độ ảnh hởng của mỗi biến số đến hiệu quả nổ mìn là khác nhau Để thuận tiện cho việc đánh giá các biến số ngời ta có thể phân loại chúng thành hai nhóm yếu tố theo đặc trng riêng

(bảng 2.1) Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu quả nổ mìn.

Các yếu tố ảnh hởng đến hiệu quả nổ mìn

1 Độ kiên cố của đất đá 1 Công tác khoan

2 Độ nứt nẻ của đất đá 2 Các thông số nổ mìn

3 Tính phân lớp của đất đá 3 Loại thuốc nổ sử dụng

4 ảnh hởng của nớc ngầm 4 Phơng pháp điều khiển nổ mìn

2.1 Các yếu tố tự nhiên

Là các yếu tố tự nhiên sẵn có tồn tại trong môi trờng đất đá cần phải nổ mìn Cácyếu tố này ảnh hởng lớn đến hiệu quả nổ mìn Theo phần 1.1 chúng ta đã biết về đặc điểmcấu tạo và tính chất cơ lý của đất đá của mỏ than Cao Sơn Sau đây chúng ta sẽ nghiêncứu các yếu tố ảnh hởng đến hiệu quả nổ mìn nh sau:

2.1.1 Độ kiên cố của đất đá:

Độ kiên cố của đất đá có ảnh hởng lớn đến hiệu quả nổ mìn đặc biệt là công táctính chọn chỉ tiêu thuốc nổ (q) Đất đá có độ kiên cố càng lớn thì càng khó phá huỷ và ng-

ợc lại

Đất đá ở mỏ than Cao Sơn thuộc loại cứng trung bình f= 814, trong đó:

f = 1012 là cuội kết, f = 910 là sạt kết, f = 1011 là cát kết, f = 814 là bộtkết Độ kiên cố trung bình toàn khu từ 11  12

Do vậy đất đá ở mỏ than Cao Sơn thuộc loại khó nổ, nó ảnh hởng đến mức độ đập

vỡ và kích thớc cục đá nổ mìn

2.1.2 Độ nứt nẻ và phân lớp của đất đá.

Trong quá trình thành tạo, phong hoá hình thành các đứt gãy làm cho đất đá bị nứt

nẻ tự nhiên Độ nứt nẻ đợc thể hiện qua bề rộng của các vết nứt, khoảng cách trung bìnhcủa những vết nứt Độ nứt nẻ trong đất đá ảnh hởng rất lớn đến mật độ nạp thuốc nổ trong

lỗ khoan, thất thoát năng lợng nổ khi nổ mìn

Theo quan điểm phá huỷ đất đá mỏ bằng lợng sóng nổ thì nứt nẻ là môi trờng làmtăng hệ số hấp thụ, năng lợng sóng ứng suất và làm giảm tác dụng đập vỡ do tác dụngcủa sóng ứng suất Vậy đối với đất đá nứt nẻ thì để tăng hiệu quả đập vỡ xung nổ phải tạo

điều kiện phát huy thành phần tinh của sóng ứng suất bằng cách sử dụng lợng thuốc nổ có

đờng kính lớn Căn cứ vào mức độ nứt nẻ và mức độ đập vỡ yêu cầu để chọn đờng kính ợng thuốc phù hợp

l-Hớng phân lớp của đất đá có ảnh hởng lớn tới tốc độ sóng ứng suất trong đất đá

mỏ Do đó tuỳ theo vị trí tơng đối của lợng thuốc nổ so với hớng cắm mà năng lợng sóng

bị hấp thụ ít hay nhiều

Khi nổ mìn trong đất đá nứt nẻ hoặc phân lớp thì hớng phá huỷ mạnh nhất là hớngvuông góc với mặt tiếp xúc Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn sơ đồ nổ

vi sai và vị trí điểm khởi nổ hợp lý (hình 2.1)

1: Phơng vị của vỉa đá; 2: Phơng vị của mặt tách

Hình 2.1 Sơ đồ vi sai phù hợp với cấu trúc của vỉa đá.

Hớng cắm của phân lớp so với mặt tầng là nguyên nhân tạo ra mô chân tầng khi nổ

Có 2 trờng hợp đặc trng là hớng cắm thuận và hớng cắm nghịch (hình 2.2)

Hình a là hớng phá đá có lợi còn hình b là hớng phá đá không có lợi và ờng để lại các mô chân tầng.

th-a, Hớng cắm thuận của các vỉa tầng b, Hớng cắm nghịch của các vỉa tầng

Hình 2.2 ảnh hởng của cấu trúc đất đá.

2.1.3 ảnh hởng của điều kiện địa chất thủy văn:

Trớc hết là tác dụng của nớc ngầm, sau đó là nớc mặn ảnh hởng đến hiệu quả nổ vì

đây là nguồn tạo nớc cho lỗ khoan Nớc ngầm vận động mạnh sẽ rửa trôi thành phần dễhoà tan của thuốc nổ (NH4NO3) làm giảm hiệu quả nổ Biết đợc tình hình địa chất thủyvăn giúp ta có biện pháp xử lý để đạt hiệu quả nổ cao nh: Sử dụng thuốc nổ chịu nớc,thuốc nổ chứa nớc, làm bão hòa thành phần dễ hòa tan, sử dụng bao cách nớc khi dùngthuốc nổ không chịu nớc, tháo khô lỗ khoan trớc khi nạp thuốc hoặc kết hợp thuốc nổchịu nớc và không chịu nớc trong 1 lỗ khoan

2.2 Các yếu tố nhân tạo

Là các yếu tố do con ngời tạo ra các yếu tố này ảnh hởng lớn và quyết định đếnhiệu quả của công tác nổ mìn.

2.2.1 ảnh hởng của các thông số hệ thống khai thác.

2.2.1.1 Chiều cao tầng, H.

Chiều cao tầng là thông số quan trọng của hệ thống khai thác Xác định chiều caotầng hợp lý phụ thuộc vào điều kiện an toàn và các thông số của máy xúc, vào phơng phápcông tác nổ, kích thớc của đống đá nổ, phơng pháp khai thác Chiều cao tầng ảnh hởng rấtlớn đến hiệu quả công tác nổ mìn khi tăng chiều cao tầng đến mức độ hợp lý khôngnhững cải thiện đợc chế độ công tác mỏ nói chung mà còn làm tăng năng suất phá đá của1m dài lỗ khoan Tăng bán kính vùng đật vỡ của lợng thuốc Giảm chiều sâu khoan thêm,giảm công tác phụ trợ khi khoan, giảm chi phí thuốc nổ và phơng tiện nổ Ngoài những u

điểm khi tăng chiều cao tầng còn có những hạn chế sau: Làm tăng xác suất tr ợt lở và pháhoại phần trên của tầng, làm tỷ lệ đá quá cỡ tăng

Trong trờng hợp nổ mìn tầng cao, chiều cao tầng xác định căn cứ vào số lớp xúc

Nổ mìn tầng cao thì giảm đợc chi phí khoan, tăng hiệu quả nổ mìn lần một nhng khó điềuchỉnh đợc kích thớc cục đá nên tăng chi phí xử lý đá quá cỡ

2.2.1.2 Góc nghiêng sờn tầng, .

Là một thông số để kiểm tra chọn Wct theo điều kiện an toàn cho máy khoan:

Wct≥H.cotg+C Khi tăng  thì Wct giảm mức độ đạp vỡ tăng, và ngợc lại

Wct giảm thì còn có thể giảm dk: Wct=k.dk

2.2.2 ảnh hởng của các thông số nổ mìn.

2.2.2.1 Đờng kính lợng thuốc nổ (d k ), đờng cản chân tầng (W ct ).

Đờng kính của lợng thuốc nổ là đại lợng xuất phát để tính các thông số nổ mìn khác.Giữa đờng kính và đờng kháng có mối quan hệ rất mật thiết nên việc lựa chọn đợc đờng kínhlợng thuốc thích hợp và tỷ số Wct/dk hợp lý sẽ đem lại hiệu quả nổ mìn rõ rệt

Đờng kính lợng thuốc nổ đặc trng cho mức độ tập trung năng lợng nổ trong một

đơn vị chiều dài lỗ khoan, khi dk lớn thì mức độ tập trung năng lợng nổ cao và ngợc lại

Xét về sự phân bố đồng đều năng lợng trong toàn bộ thể tích khối đá thì dk cànglớn thì sự phân bố năng lợng càng không đều Những vùng gần sát lợng thuốc nổ sẽ bịnghiền nát mạnh mẽ, còn vùng ở xa thì chất lợng đập vỡ kém

ảnh hởng của đờng kính lợng thuốc nổ tới chất lợng đập vỡ còn tuỳ thuộc vào tínhchất của đất đá mỏ Đờng kính lợng thuốc nổ còn có liên quan tới suất phá đá của 1 métdài lỗ khoan, tới giá thành khoan, khi tăng dk suất phá đá tăng và giá thành 1m khoangiảm Ngoài ra dk còn liên quan chặt chẽ với đồng bộ thiết bị mỏ, các thông số hệ thốngkhai thác và công suất mỏ

Nh vậy để nâng cao hiệu quả khoan nổ cần phải lựa chọn đợc đờng kính lợngthuốc nổ hợp lý trên cơ sở tính toán năng suất máy khoan, tính chất cơ lý, điều kiện địachất, các thông số của hệ thống khai thác

Giữa dk và Wct có mối quan hệ chặt chẽ, khi nổ mìn trên mỏ lộ thiên thờng sử dụng

đờng kháng chân tầng, với trị số đờng kính nhất định của lợng thuốc nổ nếu tăng dần

đ-ờng kháng thì tiết diện phễu phá huỷ tăng lên, đạt trị số cực đại sau đó giảm đến bán kínhhình trụ nếu cứ tiếp tục tăng đờng kháng Khi tăng đờng kháng thì bán kính vùng phá huỷ

ở bề mặt tự do tăng lên và đạt tối đa chỉ số tác dụng nổ n = 1, nếu cứ tiếp tục tăng lên thìbán kính vùng phá huỷ giảm

Nh vậy giữa đờng kháng và đờng kính lợng thuốc có mối quan hệ chặt chẽ thểhiện qua công thức:

Wct = kw dk

Trong đó:

kw: Là 1 hệ số phụ thuộc vào tính chất đất đá, tính chất của lợng thuốc nổ

Khi đờng cản chân tờng lớn, khối lợng thuốc nổ tăng dẫn đến giảm chiều cao của bua Khi nổ sẽ không an toàn và để lại mô chân tầng

2.2.2.2 Kích thớc khu vực cần nổ.

Đặc trng bằng chiều dài L và chiều rộng A khi tỷ số giữa chiều dài và chiều rộngkhu vực cần nổ (L/A) không hợp lý sẽ làm giảm hiệu quả nổ cụ thể là: Nếu L/A nhỏ sẽ làmgiảm hiệu quả do sức cản bên sờn bãi nổ lớn Ngợc lại nếu L/A lớn thì chất lợng đập vỡkhông tốt do ảnh hởng của hàng mìn đầu tiên lớn (đá quá cỡ và mô chân tầng thờng phátsinh ở hàng đầu tiên) Vì vậy cần phải chọn tỷ số L/A hợp lý sẽ đảm bảo đợc chất lợng đập

vỡ của đống đá và thiết bị xúc bốc, vận tải làm việc an toàn và hiệu quả

2.2.2.3 Số hàng mìn, n.

Khi tăng n sẽ tăng chất lợng đập vỡ tăng năng suất khoan và hệ số sử dụng métkhoan, khi số hàng mìn quá nhỏ tì tỷ lệ mô chân tầng và đá quá cỡ sẽ lớn Đá quá cỡ vàmô chân tầng thờng phát sinh ở hàng ngoài Nếu tăng số hàng mìn lên thì tỷ lệ đá quá cỡ

sẽ giảm đi theo quan hệ

n

n V V V

n

n V V

0 2

: Tỷ lệ đá quá cỡ ở hàng đầu tiên, %

: Tỷ lệ đá quá cỡ phát sinh ở hàng thứ 2 hoặc các hàng tiếp theo,%

: Số hàng mìn

2.2.2.4 Mạng lới lỗ khoan, a, b.

Nếu bố trí hợp lý theo điều kiện, tính chất đất đá sẽ không gây lãng phí mét khoan,thuốc nổ sử dụng, hiệu quả nổ mìn đợc nâng cao do mức độ đập vỡ đất đá đồng đều

a=m.Wct; b=0,86.a (nổ đồng thời mạng tam giác); b=a (nổ vi sai mạng ô vuông)

2.2.2.5 Chiều sâu khoan thêm, L kt

Đây là phần của lỗ khoan sâu hơn mức nền tầng, dùng để tập trung năng lợng nổkhắc phục sức kháng lớn của đất đá ở mức nền tầng giúp cho việc tạo mặt tầng bằngphẳng (không bị nâng lên)

Chiều sâu khoan thêm là cần thiết, nhng nếu chọn không hợp lý sẽ làm giảm hiệuquả công tác khoan nổ vì tăng thêm chi phí khoan vô ích (đặc biệt là trong đất đá khókhoan) tạo ra sóng chấn động mạnh và phá huỷ tầng tiếp theo bằng các khe nứt gây khó

khăn cho công tác khoan tiếp theo, làm tăng suất đá quá cỡ ở các tầng tiếp theo Khi ápdụng không hợp lý, chiều sâu khoan thêm quá nhỏ thì sẽ để lại mô chân tầng Ngợc lạikhi chiều sâu khoan thêm lớn thì sau khi nổ mìn kích thớc cục đá và tỷ lệ đá quá cỡ lớn

do mức đập vỡ đập vỡ đất đá trong tầng kém, tốn thêm chi phí sửa nền tầng

Lựa chọn chiều sâu khoan thêm hợp lý cần phải căn cứ vào loại đất đá, điều kiện

địa chất, đờng kính lợng thuốc nổ chỉ có thể giảm tỷ lệ khoan thêm bằng cách tăng chiềucao tầng, sử dụng thuốc nổ có công suất cao ở phần chân tầng, dùng sơ đồ vi sai thích hợphoặc dùng chiều sâu khoan thêm ở hàng trong giảm so với hàng ngoài khi các thông sốhàng trong nhỏ hơn

2.2.2.6 Chiều sâu lỗ khoan, L.

Chiều sâu lỗ khoan ảnh hởng đến hiệu quả nổ mìn do lỗ khoan cắt qua các lớp đất

đá trong tầng

- Khi chiều sâu lỗ khoan lớn: Mức độ đập vỡ đất đá trong tầng kém kích th ớc cục

đá và tỷ lệ đá quá cỡ lớn, ảnh hởng đến chất lợng khoan nổ mìn ở bãi mìn kế tiếp

- Khi chiều sâu lỗ khoan nhỏ: Sau khi nổ mìn sẽ để lại mô chân tầng

2.2.2.7 Chỉ tiêu thuốc nổ tính toán, q.

Chỉ tiêu thuốc nổ là lợng thuốc nổ cần thiết để đập vỡ một đơn vị thể tích đất đáthành những cục đá có kích thớc nhất định

Khi tăng q thì mức độ đập vỡ sẽ tăng mạnh ở giai đoạn đầu sau đó sẽ giảm dần vàbớc vào trạng thái bão hoà năng lợng Nếu cứ tiếp tục tăng q thì năng lợng sẽ tiêu phí vôích vào việc văng xa đất đá

Xác định chỉ tiêu thuốc nổ là một vấn đề rất quan trọng bởi vì nó là yếu tố quyết

định đến chất lợng đập vỡ, tới giá thành công tác nổ mìn và hiệu quả sản xuất nói chung

Vấn đề đặt ra là phải tính chọn đợc chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý, sát với thực tế dựatrên cơ sở mối quan hệ với hiều đại lợng khác nhau cả về tự nhiên, kỹ thuật, kinh tế

2.2.2.8 Chiều dài bua (L b ) và vật liệu bua:

Phần trên cùng của lỗ khoan chứa vật liệu bua nhằm ngăn cản sự thất thoát năng ợng nổ, làm quá trình kích nổ xảy ra hoàn toàn, tăng thời gian tác dụng nổ (tăng xung lựcnổ) giảm khí độc, giảm sóng đập không khí và đá văng

l-Chiều cao cột bua phụ thuộc vào loại đất đá, áp lực nổ, chiều cao cột thuốc, cácthông số mạng lỗ khoan và vật liệu làm bua Chiều dài bua phải tăng lên khi tăng chiều caocột thuốc, tăng áp lực trung bình trong lỗ khoan, tăng đờng kính lỗ khoan Chiều dài bua cóthể giảm nếu giảm áp lực trung bình, tăng kích thớc cục làm vật liệu bua, tăng mật độ nạpbua, tăng hệ số ma sát trong của vật liệu làm bua Vì vậy phải chọn chiều dai bua hợp lý ởmức độ quan trọng đợc xacd định bởi tính chất cơ lý của đất đá và độ nứt nở

2.2.2.9 Chiều cao cột thuốc, L t :

Chiều cao cột thuốc là thông số kết cấu rất quan trọng của lợng thuốc nổ Khi nổmìn lỗ khoan lớn thì Lt thể hiện mức độ phân bố đồng đều năng lợng nổ trong khối đá.Khi tăng Lt thể hiện mức độ phân bố đồng đều năng lợng nổ trong khối đá Khi tăng Lt thìbán kính vùng đập vỡ tăng lên, giảm đợc chỉ tiêu thuốc nổ Để đảm bảo hiệu quả nổ thì:

Lt  (3135).dk