Nghiên cứu lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nâng cao hiệu quả nổ mìn mỏ than Mạo Khê

+ Công tác nổ mìn chiếm tỷ lệ chi phí lớn trong tổng giá thành khai thác than.Như vậy chất lượng của công tác nổ mìn sẽ ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến cáckhâu tiếp theo: Xúc bốc, vận

Phần chuyên đề

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

than Mạo Khê

Sinh viên thực hiện : GVHD : TS Đào Viết Đoàn Nguyễn Phan Nguyên

MSV : 1221070109

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.Như vậy chất lượng của công tác nổ mìn sẽ ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến cáckhâu tiếp theo: Xúc bốc, vận tải, gạt đất đá thải và khâu khoan cho bãi khoan tiếp giáp,nền tầng kế tiếp và bặc biệt là ảnh hưởng các thông số của hệ thống khai thác, công nghệkhai thác mỏvà cuối cùng là ảnh hưởng 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 Công ty than Mạo Khê” 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

Chương 1 Tổng kết công tác nổ mìn ở công ty than Mạo Khê

Mỏ than Mạo Khê là một trong những mỏ than lộ thiên lớn của vùng than Quảng

Ninh nói riêng và Việt Nam nói chung có sản lượng than khai thác từ 3÷

và Bộ Quốc Phòng Phụ kiện nổ cũng được sử dụng đa dạng của các nước trên với mụcđích đạt được yêu cầu khối lượng đất đá phá ra sau nổ mìn đạt chất lượng cao

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

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

bổ rộng trong các khu vực khai trường mỏ Đá cuội kết chiếm tỷ lệ nhiều nhất từ vách vỉa14-5 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% Như vậy đất đá ở mỏ có độ kiên cố rất cao nó ảnh hưởng nhiều đến công tác nổ mìn ở mỏ

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 Nướcngầm trong các khai trường của mỏ phân bổ rộng, ngoài ra trong khu vực mỏ còn tồn tại

2 đứt gẫy L - L và A - A cùng với 4 nếp uốn (2 nếp lồi và 2 nếp lõm) cũng ảnh hưởng rấtlớn đến công 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 hưởng đến công tác nổ mìn Nhưng quan trọng nhấtquyết định đến mức độ phá vỡ là độ kiên cố và độ nứt nẻ của đất đá

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

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

métkhoan nổmìn(m)

ftbKhối

lượng(m)

Tỷ lệ(%) lượngKhối

(m)

Tỷ lệ(%) lượngKhối

(m)

Tỷ lệ(%)

Hệ số độcứng(f)

σn tb,Kg/cm2

σk tb ,Kg/cm2

γtb ∆tb ,

10.KPa

ϕ tb ,độ

c tb ,KPa

TheoBaron

TheoProdiaconop

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 lượng 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 nước ngoài sản xuất như: Amônit M11, N0-6JV, TNT, Zecno 79/21 của Liên Xô;Powergel( Nhũ tương), 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 nước như: TNT,Zecno 79/21, ANFO

Từ đầu thế kỷ XXI cho đến nay do trong nước đã bắt đầu sản xuất được một số loạithuốc nổ chịu nước như EE-31, NT-13(nhũ tương), ANFO và các loại thuốc nổ khôngchịu nước như ANFO thường, AD-1, Zecno 79/21 và một số loại thuốc khác nên mỏ có

xu hướng sử dụng chủ yếu các loại thuốc nổ trong nước sản xuất

Tuy nhiên việc sử dụng các loại thuốc trong nước đặt ra cho chúng ta hai vấn đềđáng quan tâm:

+ Một là: Tìm hiểu tính năng kỹ thuật và đặc tính năng lượng của chất nổ cụ thể là

về nhiệt lượng nổ, mật độ, khả năng công nổ và sức công phá, khả năng kích nổ ổn định

và tốc độ kích nổ, khả năng chịu nước

+ 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 như chưa có sự so sánhtính toán cẩn thận các vấn đề nêu trên như: Tỷ lệ sử dụng thuốc nổ chịu nước vẫn chiếmphần lớn, việc sử dụng thuốc nổ trong nước hay nước ngoài còn tuỳ tiện chưa có cơ sở,chưa chú ý đến tỷ lệ thuốc nổ mồi Ngoài ra việc tính toán quy đổi thuốc nổ trong quátrình sử dụng cũng chưa đước mỏ quan tâm, chưa dựa trên cơ sở khoa học, vì vậy kết quảtính toán thông số và chất lượng không theo ý muốn

1.2.2 Tình hình sử dụng phương tiện nổ và phương pháp làm nổ lượng thuốc.

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

vỡ và hiệu quả kinh tế cao

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

ống, tốc độ truyền sóng nổ trong ống dẫn tín hiệu là 2000 m/s được khởi nổ bằng hạt sơ

cấp Dây sơ cấp có chiều dài 150, 300, 450 m được 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

hệ thống sơ cấp truyền đến từng miệng lỗ khoan Chiều dài dây tiêu chuẩn: 3,6 m; 4,9 m;

6,1 m; 9 m; 12 m; 15 m; 18 m, được gắn với kíp nổ vi sai còn đầu kia được bóp bẹp để

chống ẩm và được 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 tiêu

chuẩn là 8,9m, 10m, 12m, 15m, 18m, 24m, 30m, 36m, 45m và 60m, một đầu gắn kíp vi

sai 200ms, 400ms, 600ms, đầu kia cũng được bóp bẹp lại để chống ẩm và cũng có miếng

nhựa ghi thời gian chậm vi sai của kíp Kíp vi sai với độ chậm lớn đảm bảo chắc nổ, an

toàn cho cả bãi mìn

Các hệ thống dây và kíp trên được 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 Mạo Khê thường 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 8

vòng dây nổ có sức nổ 2,5g PTENT/m Thuốc nổ có dạng thỏi trọng lượng 400g/thỏi và

có ưu điểm là chịu nước tốt, kích nổ cho mọi chất nổ trong lỗ khoan

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

độ nổ 6800÷

7100m/s Mồi nổ có khả năng kích nổ tốt cho các loại thuốc nổ thông thường

Máy khởi nổ (máy đập hạt nổ) trước đây được dùng phổ biến nhưng hiện nay đã

được thay thế bằng kíp nổ và dây cháy chậm Đối với mỏ Mạo Khê thì chi phí phương

tiện nổ này tương đương với đây nổ, đắt hơn phương tiện nổ điện nhưng ưu việt hơn

nhiều Khi chiều cao tầng lớn thì có thể giảm chi phí phương tiện nổ từ 2÷

3 lần so vớichiều cao tầng thấp

Bẳng 1.3 Tình hình sử dụng thuốc nổ mỏ than Mạo Khê

đơn vịtính

Khối

Thuốc nổ không chịu nước

ANFO thường Kg 8773271 81,91564 8284445

Thuốc nổ chịu nước

ANFO chịu nước Kg 142212 1,327827 84868

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 thường Anfô

Anfô chịu nước

1,1 ÷ 1,25 1 ÷ 1,2 1,0÷1,2

5Tốc độ kích nổ Km/s 3,2÷4,0 3,6 ÷

4,0

4,1 ÷4,2

320÷330 280÷

310

260÷290Sức công phá mm 14 ÷ 16 13 ÷ 15 15 ÷ 20 14 ÷ 16 12 ÷ 14 12 ÷ 14

1.3 Các thông số lỗ mìn, chất lượng nổ và quy mô nổ.

Các thông số nổ mìn bao gồm : Chỉ tiêu thuốc nổ, đường kính lỗ khoan, đường

kháng chân tầng, khoảng cách giữa các lỗ, khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan, chiều

sâu khoan thêm, chiều cao cột bua, chiều cao cột thuốc, sơ đồ mạng lỗ khoang

Hiện nay mỏ Mạo Khê đang sử dụng loại máy khoan xoay cầu CÁỉ - 250MH với

đường kính choòng khoan là 243mm nên đường kính lỗ khoan trung bình là 250mm

Tuy nhiên việc lựa chọn các thông số nổ mìn của mỏ còn chưa thực sự phù hợp nên

thác một tấn than của mỏ Bảng các thông số nổ mìn của mỏ than Mạo Khê

Bảng 1.5 Các thông số nổ mìn của mỏ than Mạo Khê

hiệu f=9÷

10 f=11÷

12

Quy mô bãi nổ của mỏ lớn thường đạt từ 20 000÷

60 000m3/1 bãi nổ Quy mô nổhào nhỏ hơn quy mô nổ tầng, suất phá đá khi nổ hào nhỏ hơn khi nổ tầng

Khối lượng đất đá nổ mìn theo

phương pháp nổ mìn(m3) Số vụ nổ mìn (vụ nổ) Quy mô 1 vụ nổ (m3/vụ)Tổng số Vi sai Đồngthời Tổngsố Vi sai Đồngthời Trungbình Vi sai Đồngthời

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

Năm Khối lượng đấtđá nổ mìn (m3)

Mét khoan

nổ mìn (m)

Thuốc nổ sửdụng đã quyđổi (kg)

Suất phá đá(m3/mk)

Chỉ tiêuthuốc nổ(kg/m3)

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

- Sự giao thoa của trường ứng suất do các lượng 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 hướng dịch chuyển khác nhau

Do công tác nổ mìn trên mỏ Mạo Khê 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 phương 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 như hình 1.1

b, Sơ đồ hệ thống đấu ghép thuận

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 thường 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 được phânbiệt hoặc được phân biệt bằng các thông số mạng nổ, chiều sâu lỗ khoan cũng như chỉ

tiêu thuốc nổ Số hàng mìn khi nổ đào hào thường lấy là từ 3÷

6 hàng

1.4.2.2 Sơ đồ nổ vi sai khi nổ tầng.

Nổ mìn trên tầng mỏ Mạo Khê thường có từ 2 đến 5 hàng mìn và thường có 2 dạng

cơ bản sau:

- Nếu có 3 mặt thoáng thì sử dụng sơ đồ nổ vi sai dạng “đường 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)

ở mỏ Mạo Khê thường ding thời gian vi sai giữa các lỗ là 42 ms, giữa các hàng là

65 hoặc 100 ms, thời gian vi sai của hệ thống xuống lỗ thường là 400 hoặc 450 ms

17 ms

a, Dạng chéo

Việc tính toán tỷ lệ thuốc nổ mồi với thuốc nổ chính là chưa hợp lý.

Sử dụng nổ mìn với chỉ tiêu thuốc nổ chưa hợp lý và phù hợp với từng loại đất đá

mỏ dẫn đến mức độ đập vỡ đất đá chưa 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 phương tiện nổ phi điện tiên tiến và phương 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 học nên hiệu quả nổ mìn chưa được 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 được hiệu quả nổ Mặt khác cũng cần phải lưu ý tới việc lựa chọn 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 được lựa chọn cảm tính và chủ yếu dựa trên độ cứng của đất

đá còn chưa phù hợp và lãng phí vật liệu nổ

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

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

GVHD : TS.Đào Viết Đoàn

Chương 2 Các yếu tố ảnh hưởng 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 hưởngcủa mỗi biến số đến hiệu quả nổ mìn là khác nhau Để thuận tiện cho việc đánh giá cácbiến số người ta có thể phân loại chúng thành hai nhóm yếu tố theo đặc trưng riêng (bảng

2.1) Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn.

Các yếu tố ảnh hưởng 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 hưởng của nước ngầm 4 Phương pháp điều khiển nổ mìn

2.1 Các yếu tố tự nhiên

Là các yếu tố tự nhiên sẵn có tồn tại trong môi trường đất đá cần phải nổ mìn Cácyếu tố này ảnh hưởng lớn đến hiệu quả nổ mìn Theo phần 1.1 chúng ta đã biết về đặcđiểm cấu tạo và tính chất cơ lý của đất đá của mỏ than Mạo Khê Sau đây chúng ta sẽnghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn như sau:

2.1.1 Độ kiên cố của đất đá:

Độ kiên cố của đất đá có ảnh hưởng 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 vàngược lại

Đất đá ở mỏ than Mạo Khê 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 bột kết

Độ kiên cố trung bình toàn khu từ 11 ÷ 12

Do vậy đất đá ở mỏ than Mạo Khê thuộc loại khó nổ, nó ảnh hưởng đến mức độđập vỡ và kích thước 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 được thể hiện qua bề rộng của các vết nứt, khoảng cách trung bìnhcủa những vết nứt Độ nứt nẻ trong đất đá ảnh hưởng rất lớn đến mật độ nạp thuốc nổtrong lỗ khoan, thất thoát năng lượng nổ khi nổ mìn

15

Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57

GVHD : TS.Đào Viết ĐoànTheo quan điểm phá huỷ đất đá mỏ bằng lượng sóng nổ thì nứt nẻ là môi trườnglàm tăng hệ số hấp thụ, năng lượng sóng ứng suất và làm giảm tác dụng đập vỡ do tácdụng của sóng ứng suất Vậy đối với đất đá nứt nẻ thì để tăng hiệu quả đập vỡ xung nổphải tạo điều kiện phát huy thành phần tinh của sóng ứng suất bằng cách sử dụng lượngthuốc nổ có đường kính lớn Căn cứ vào mức độ nứt nẻ và mức độ đập vỡ yêu cầu đểchọn đường kính lượng thuốc phù hợp

Hướng phân lớp của đất đá có ảnh hưởng lớn tới tốc độ sóng ứng suất trong đất đá

mỏ Do đó tuỳ theo vị trí tương đối của lượng thuốc nổ so với hướng cắm mà năng lượngsóng bị hấp thụ ít hay nhiều

Khi nổ mìn trong đất đá nứt nẻ hoặc phân lớp thì hướng phá huỷ mạnh nhất làhướng vuông 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)

17 ms

1 2

A

A

A - A

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

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

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

nổ Có 2 trường hợp đặc trưng là hướng cắm thuận và hướng cắm nghịch (hình 2.2).Hình a là hướng phá đá có lợi còn hình b là hướng phá đá không có lợi và thường

để lại các mô chân tầng

GVHD : TS.Đào Viết Đoàn

a, Hướng cắm thuận của các vỉa tầng b, Hướng cắm nghịch của các vỉa tầng

Hình 2.2 ảnh hưởng của cấu trúc đất đá.

2.1.3 ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn:

Trước hết là tác dụng của nước ngầm, sau đó là nước mặn ảnh hưởng đến hiệu quả

nổ vì đây là nguồn tạo nước cho lỗ khoan Nước ngầm vận động mạnh sẽ rửa trôi thànhphần dễ hoà tan của thuốc nổ (NH4NO3) làm giảm hiệu quả nổ Biết được tình hình địachất thủy văn giúp ta có biện pháp xử lý để đạt hiệu quả nổ cao như: Sử dụng thuốc nổchịu nước, thuốc nổ chứa nước, làm bão hòa thành phần dễ hòa tan, sử dụng bao cáchnước khi dùng thuốc nổ không chịu nước, tháo khô lỗ khoan trước khi nạp thuốc hoặc kếthợp thuốc nổ chịu nước và không chịu nước trong 1 lỗ khoan

2.2 Các yếu tố nhân tạo

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

2.2.1 ảnh hưởng 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 phươngpháp công tác nổ, kích thước của đống đá nổ, phương pháp khai thác Chiều cao tầng ảnhhưởng rất lớn đến hiệu quả công tác nổ mìn khi tăng chiều cao tầng đến mức độ hợp lýkhông những cải thiện được chế độ công tác mỏ nói chung mà còn làm tăng năng suấtphá đá của 1m dài lỗ khoan Tăng bán kính vùng đật vỡ của lượng thuốc Giảm chiều sâukhoan thêm, giảm công tác phụ trợ khi khoan, giảm chi phí thuốc nổ và phương tiện nổ.Ngoài những ưu điểm khi tăng chiều cao tầng còn có những hạn chế sau: Làm tăng xácsuất trượt lở và phá hoại phần trên của tầng, làm tỷ lệ đá quá cỡ tăng

17

Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57

GVHD : TS.Đào Viết ĐoànTrong trường hợp nổ mìn tầng cao, chiều cao tầng xác định căn cứ vào số lớp xúc.

Nổ mìn tầng cao thì giảm được chi phí khoan, tăng hiệu quả nổ mìn lần một nhưng khóđiều chỉnh được kích thước cục đá nên tăng chi phí xử lý đá quá cỡ

2.2.1.2 Góc nghiêng sườn tầng, α.

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

Wct≥H.cotgα+C Khi tăng α thì Wct giảm mức độ đạp vỡ tăng, và ngược lại

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

2.2.2 Ảnh hưởng của các thông số nổ mìn.

2.2.2.1 Đường kính lượng thuốc nổ (d k ), đường cản chân tầng (W ct ).

Đường kính của lượng thuốc nổ là đại lượng xuất phát để tính các thông số nổ mìnkhác Giữa đường kính và đường kháng có mối quan hệ rất mật thiết nên việc lựa chọn đượcđường kính lượng thuốc thích hợp và tỷ số Wct/dk hợp lý sẽ đem lại hiệu quả nổ mìn rõ rệt

Đường kính lượng thuốc nổ đặc trưng cho mức độ tập trung năng lượng nổ trongmột đơn vị chiều dài lỗ khoan, khi dk lớn thì mức độ tập trung năng lượng nổ cao vàngược lại

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

Ảnh hưởng của đường kính lượng thuốc nổ tới chất lượng đập vỡ còn tuỳ thuộcvào tính chất của đất đá mỏ Đường kính lượng thuốc nổ còn có liên quan tới suất phá đácủa 1 mét dài lỗ khoan, tới giá thành khoan, khi tăng dk suất phá đá tăng và giá thành 1mkhoan giảm Ngoài ra dk còn liên quan chặt chẽ với đồng bộ thiết bị mỏ, các thông số hệthống khai thác và công suất mỏ

Như vậy để nâng cao hiệu quả khoan nổ cần phải lựa chọn được đường kínhlượng thuốc nổ hợp lý trên cơ sở tính toán năng suất máy khoan, tính chất cơ lý, điềukiện địa chất, 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 thường sửdụng đường kháng chân tầng, với trị số đường kính nhất định của lượng thuốc nổ nếutăng dần đường kháng thì tiết diện phễu phá huỷ tăng lên, đạt trị số cực đại sau đó giảmđến bán kính hình trụ nếu cứ tiếp tục tăng đường kháng Khi tăng đường kháng thì bán

GVHD : TS.Đào Viết Đoànkính vùng phá huỷ ở bề mặt tự do tăng lên và đạt tối đa chỉ số tác dụng nổ n = 1, nếu cứtiếp tục tăng lên thì bán kính vùng phá huỷ giảm.

Như vậy giữa đường kháng và đường kính lượng thuốc có mối quan hệ chặt chẽthể hiện qua công thức:

Wct = kw dkTrong đó:

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

Khi đường cản chân tường lớn, khối lượng 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 thước khu vực cần nổ.

Đặc trưng 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 sườn bãi nổ lớn Ngược lại nếu L/A lớn thì chất lượng đập

vỡ không tốt do ảnh hưởng của hàng mìn đầu tiên lớn (đá quá cỡ và mô chân tầng thườngphát sinh ở hàng đầu tiên) Vì vậy cần phải chọn tỷ số L/A hợp lý sẽ đảm bảo được chấtlượng 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 lượng 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 và

mô chân tầng thường 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

V n .( 1) 1 2. 0( 1)

0 2

: Tỷ lệ đá quá cỡ tương ứng với n hàng mìn, %

: 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 lưới 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 được 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

19

Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57

GVHD : TS.Đào Viết ĐoànĐây là phần của lỗ khoan sâu hơn mức nền tầng, dùng để tập trung năng lượng 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, nhưng nếu chọn không hợp lý sẽ làm giảmhiệu quả công tác khoan nổ vì tăng thêm chi phí khoan vô ích (đặc biệt là trong đất đákhó khoan) tạo ra sóng chấn động mạnh và phá huỷ tầng tiếp theo bằng các khe nứt gâykhó khăn cho công tác khoan tiếp theo, làm tăng suất đá quá cỡ ở các tầng tiếp theo Khi

áp dụng không hợp lý, chiều sâu khoan thêm quá nhỏ thì sẽ để lại mô chân tầng Ngượclại khi chiều sâu khoan thêm lớn thì sau khi nổ mìn kích thước cục đá và tỷ lệ đá quá cỡlớn 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 kiệnđịa chất, đường kính lượng thuốc nổ chỉ có thể giảm tỷ lệ khoan thêm bằng cách tăngchiều cao tầng, sử dụng thuốc nổ có công suất cao ở phần chân tầng, dùng sơ đồ vi saithích hợp hoặc dùng chiều sâu khoan thêm ở hàng trong giảm so với hàng ngoài khi cácthông số hàng trong nhỏ hơn

2.2.2.6 Chiều sâu lỗ khoan, L.

Chiều sâu lỗ khoan ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn do lỗ khoan cắt qua các lớpđất đá trong tầng

- Khi chiều sâu lỗ khoan lớn: Mức độ đập vỡ đất đá trong tầng kém kích thướccục đá và tỷ lệ đá quá cỡ lớn, ảnh hưởng đến chất lượng 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 lượng thuốc nổ cần thiết để đập vỡ một đơn vị thể tích đất đáthành những cục đá có kích thước nhất định

Khi tăng q thì mức độ đập vỡ sẽ tăng mạnh ở giai đoạn đầu sau đó sẽ giảm dần vàbước vào trạng thái bão hoà năng lượng Nếu cứ tiếp tục tăng q thì năng lượng sẽ tiêu phí

vô ích 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 quyếtđịnh đến chất lượng đập vỡ, tới giá thành công tác nổ mìn và hiệu quả sản xuất nóichung

GVHD : TS.Đào Viết ĐoànVấn đề đặt ra là phải tính chọn được chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý, sát với thực tế dựatrên cơ sở mối quan hệ với hiều đại lượng 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 nănglượng nổ, làm quá trình kích nổ xảy ra hoàn toàn, tăng thời gian tác dụng nổ (tăng xunglực nổ) giảm khí độc, giảm sóng đập không khí và đá văng

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 đường kính lỗ khoan Chiều dài bua

có thể giảm nếu giảm áp lực trung bình, tăng kích thước cục làm vật liệu bua, tăng mật độnạp bua, tăng hệ số ma sát trong của vật liệu làm bua Vì vậy phải chọn chiều dai bua hợp

lý ở mức độ quan trọng được 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 lượng thuốc nổ Khi nổmìn lỗ khoan lớn thì Lt thể hiện mức độ phân bố đồng đều năng lượng nổ trong khối đá.Khi tăng Lt thể hiện mức độ phân bố đồng đều năng lượng nổ trong khối đá Khi tăng Ltthì bán kính vùng đập vỡ tăng lên, giảm được chỉ tiêu thuốc nổ Để đảm bảo hiệu quả nổthì: Lt ≥ (31÷35).dk

2.2.2.10 Hệ số khoảng cách giữa các lượng thuốc nổ, m.

Khi nổ mìn hai hay nhiều lượng thuốc nổ đồng thời cạnh nhau, chất lượng đập vỡkhông chỉ phụ thuộc vào thống ố của mỗi lượng thuốc nổ riêng biệt mà còn phụ thuộc vàotác dụng tương hỗ giữa các lượng thuốc Nếu m = a/wct nhỏ quá sẽ tồn tại vùng ứng suấtgiảm, giảm chất lượng đập vỡ Ngược lại nếu m lớn quá sẽ làm cho mặt tầng không bằngphẳng

Chọn m cần dựa vào tính chất đất đá, phương pháp nổ, chọn m hợp lý có ý nghĩalớn trong việc nâng cao chất lượng đập vỡ

Giá trị của m khi nổ đồng thời thường bằng 0,8÷1, khi nổ vi sai m = 0,9÷1,3

2.2.2.11 Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan trên tầng:

Việc bố trí mạng lỗ khoan có ảnh hưởng tới chất lượng đập vỡ và hiệu quả nổ.Tuy nhiên cơ sở của nó ra sao và sơ đồ nào là tối ưu thì chưa có cơ sở xác định vấn đềđặt ra là phải nghiên cứu tìm ra ảnh hưởng của việc phân bố các lượng thuốc nổ trong21

Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57