Giáo trình Khoan nổ mìn- Ts Hoàng Tuấn Chung

Giáo trình Khoan nổ mìn được biên soạn theo chương trình đào tạo bậc Cao đẳng, ngành Khai thác mỏ. Việc sử dụng đồng bộ khoan nổ mìn có ý nghĩa và tầm quan trọng về kinh tế kỹ thuật trong lĩnh vực công nghiệp nói chung và đặc biệt đối với ngành khai thác nói riêng. Lựa chọn tính toán hợp lý các giải pháp kỹ thuật, tổ chức thi công phù hợp khoa học các công tác khoan nổ mìn;không những có ý nghĩa về kinh tế, kỹ thuật mà còn có ý nghĩa to lớn về công tác an toàn lao động - Bảo hộ lao động

LỜI NÓI ĐẦU

Việc sử dụng đồng bộ khoan nổ mìn có ý nghĩa và tầm quan trọng vềkinh tế kỹ thuật trong lĩnh vực công nghiệp nói chung và đặc biệt đối vớingành khai thác nói riêng Lựa chọn tính toán hợp lý các giải pháp kỹthuật, tổ chức thi công phù hợp khoa học các công tác khoan nổ mìn;khôngnhững có ý nghĩa về kinh tế, kỹ thuật mà còn có ý nghĩa to lớn về công tác

an toàn lao động - Bảo hộ lao động

Giáo trình Khoan nổ mìn được biên soạn (theo chương trình đào tạo bậcCao đẳng, ngành Khai thác mỏ) với các nội dung chính sau:

Với sự nỗ lực của các tác giả, giáo trình đã được hoàn thành Tuy nhiên

do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót.Rất mong người đọc góp ý để Giáo trình được hoàn thiện hơn

Quảng ninh, ngày 30 tháng 5 năm 2009

CHỦ BIÊN

Th.S Hoàng Tuấn Chung

BÀI MỞ ĐẦU

1 Mục đích vai trò của công tác khoan nổ mìn:

Công tác khoan nổ mìn được sử dụng rộng rãi trong các ngành Khai thác

mỏ, Địa thuốc, Giao thông vận tải, Thuỷ lợi, Lâm nghiệp để làm tơi đất đá hoặcphá vỡ các công trình xây dựng

Đối với ngành khai thác:

- Trong công nghệ khai thác lộ thiên các quá trình sản suất chính được tiếnhành theo trình tự: làm tơi đất đá mỏ (chủ yếu bằng khoan nổ mìn) - xúc bốc -vận tải - thải đá

- Trong công nghệ khai thác hầm lò có sử dụng khoan nổ mìn thì các quátrình sản xuất gồm: Khoan nổ - xúc bốc -vận tải - chống giữ

Như vậy: Mục đích của công tác khoan nổ mìn trong ngành khai thác là sửdụng năng lượng của thuốc nổ để làm tơi đất đá tạo điều kiện cho các khâu côngnghệ sau được tiến hành có hiệu quả, năng suất cao, giảm chi phí, tăng tuổi thọcác thiết bị trong các khâu công nghệ, đồng thời an toàn cho công tác mỏ

Khoan nổ mìn là khâu công nghệ đầu tiên trong các quá trình sản xuất Dovậy năng suất, chất lượng của nó sẽ ảnh hưởng tới năng suất chất lượng của cácthiết bị trong các khâu công nghệ sau đó

Vì vậy cần phải có các giải pháp kỹ thuật tổng hợp để nâng cao hiệu quảcông tác khoan nổ mìn nhằm giảm giá thành và an toàn trong khai thác

2 Sơ lược về sự phát triển công tác khoan nổ mìn:

Lịch sử phát triển công tác khoan nổ mìn liên quan chặt chẽ tới việc phátminh sáng chế, sử dụng Vật liệu nổ, thiết bị khoan và tổ chức công táckhoan nổ mìn

a Công tác khoan nổ mìn với việc sản xuất và sử dụng vật liệu nổ:

Thuốc nổ đầu tiên loài người dùng trong nhiều thế kỷ là thuốc nổ đen, ngay

từ thế kỷ thứ III (năm 226) ở các trận chiến được lịch sử ghi lại trong Tam quốcdiễn nghĩa Tuy nhiên mãi tới năm 1245 Roger Ba Con ở Anh mới công bố phátminh ra thuốc nổ đen, và từ đó thuốc nổ đen được đưa vào sử dụng để chế tạocác vũ khí và trong các ngày hội

- Giữa thế kỷ XVI, người Nga đã dùng thuốc nổ đen để phá các tảng đá dướilòng sông cho tầu qua lại.

- Năm 1489 ở Buđapet và năm 1552 tại Kazan thuốc nổ đen đã được sửdụng để phá các lô cốt

- Năm 1672 tại Đức đã sử dụng thuốc nổ đen để đào lò

Cuộc đại cách mạng khoa học kỹ thuật của thế kỷ 19 đã cho ra đời nhiềuloại thuốc nổ và phương tiện nổ:

- Năm 1800 Govar đã sáng chế ra thuốc nổ Phuminat thuỷ ngân, là mộttrong những thuốc nổ nhóm I sử dụng để chế tạo ra kíp nổ

- Năm 1812 tại Nga, Siling lần đầu tiên sử dụng mồi lửa điện để khởi nổcác thuốc nổ

- Năm 1831 tại Anh, Bichphor đã phát minh ra dây cháy chậm

- Năm 1853 ở Nga, Zinhin Và Pêtruxepski đã chế tạo ra thuốc nổ trên cơ sởnitrôglyxêrin (tương tự thuốc nổ Đinamit)

- Năm 1866, kỹ sư Anphret Nôben người Thuỵ điển đã chế tạo ra thuốc nổĐinamít dẻo sử dụng rất thuận tiện trong công nghiệp

- Năm 1867, hai nhà Hoá học của Thuỵ điển là Olxen và Norbin đãphát minh ra loại thuốc nổ dựa trên cơ sở Nitrat Amôn

- Năm 1879 nhà Bác học Pháp là Mexen đã giới thiệu phương tiện khởi nổtrực tiếp lượng thuốc nổ đó là dây truyền sóng nổ (dây nổ)

- Năm 1887 bắt đầu sử dụng thuốc nổ mạch Têtrin, thuốc nổ này được sửdụng làm thuốc nổ nhóm 2 ở đáy các kíp từ năm 1906

- Từ năm 1891 bắt đầu sử dụng thuốc nổ Trôtin (TNT) Cuối thế kỷ XIX đãchế tạo ra hai loại thuốc nổ mạch là Hecxogen và TEN

- Cuối thế kỷ XX đã phát minh và sử dụng rộng rãi phương tiện nổ: Vật liệu

nổ phi điện và kíp mìn điện tử

b Công tác khoan nổ mìn với việc phát triển và hoàn thiện thiết bị khoan:

Trước Công nguyên, người Trung Quốc đã biết khoan để khai tháccác mỏ muối ăn Khi đó để tạo lỗ khoan, người ta dùng choòng và búađục bằng tay

Năm 1857, máy khoan khí nén ra đời Năm 1861, máy khoan đập pittông được chế tạo, và cuối thế kỷ XIX máy khoan đập khí ép cầm tay mớiđược sử dụng rộng rãi.

Năm 1935, Minhainơ đã chế tạo máy khoan xoay đầu tiên để khoan lỗkhoan đường kính 150 mm Năm 1938, Xiđôrenkô đã giới thiệu phương phápkhoan bằng búa có đầu đập chìm Từ năm 1950 trên các mỏ quặng vùng Antaibắt đầu sử dụng máy khoan cầu có đường kính lỗ khoan 145 mm

Từ giữa thế kỷ XX Liên xô (cũ) đã chế tạo và thử nghiệm một loạt các loạimáy khoan có đường kính lớn với các phương pháp khoan đa dạng Các loạimáy khoan được sử dụng đa dạng trong các điều kiện địa chất mỏ khác nhau,không ngừng được hoàn thiện để tiêu hao năng lượng thấp, có tốc độ khoan caonhư các loại máy khoan Đập - Xoay thuỷ lực: TAMROCK (Phần Lan),FURUKAWA(Nhật)

c Công tác khoan nổ mìn với việc phát triển các phương pháp và quy mô nổ mìn:

Từ giữa thế kỷ XVII các kỹ sư quân sự Pháp đã sử dụng nhiều phươngpháp tính toán khi nổ mìn, có nhiều công thức đã được sử dụng trongngành khai thác tới ngày nay

Năm 1749 Lômôlôxôp đã giải thích hiện tượng nổ và tác dụng nổ trongmôi trường

Năm 1911, Giáo sư M.M Prôtôđiakônốp đã công bố bảng phân loại đất đátheo công nghệ khoan nổ mìn có cơ sở khoa học, bảng phân loại này được sửdụng thuận tiện và rộng rãi trong ngành mỏ cho tới ngày nay Trong những năm

40 thế kỷ XX, XuKhanốp đã phân loại đất đá mỏ theo độ khoan, độ nổ Cuối thế

kỷ XX, Rzepski đã phân loại đất đá theo mức độ khó khăn khi khoan và khi nổ.Các phương pháp khởi nổ theo thời gian điều khiển nổ cũng được sử dụngngay từ năm 1952, với diện rộng dùng phương pháp nổ vi sai ở Nga Phươngpháp này ngày càng được hoàn thiện do sử dụng các phương tiện nổ hiện đại vàchính xác cao về thời gian vi sai

Từ năm 1952, tại Antưn - Tôpcanski đã tiến hành nổ mìn văng xa địnhhướng để phá vỡ và dịch chuyển hơn 1 triệu m3 đất đá với 1.600 tấn thuốc

nổ sử dụng

Năm 1966 - 1967, tiến hành nổ văng xa định hướng đắp đập cao 84 m, bềrộng phía trên 100 m, dưới 500 m, với tổng khối lượng đất đá 3 triệu m3 Vụ nổ

được tiến hành tại Sông Anmatchimca được chia thành 2 đợt: đợt I (bờ phải) với

5290 tấn thuốc nổ, đợt II (bờ trái) với 3946 tấn

Khối lượng thuốc nổ sử dụng tại các nước trên thế giới ngày một tăng theo

sự phát triển của các ngành công nghiệp Từ năm 1962 lượng thuốc nổ côngnghiệp sản xuất tại các nước như sau:

- Cộng hoà liên bang Đức 65.000 t/năm

Tỷ lệ thuốc nổ công nghiệp sử dụng vào các ngành khác nhau cũng khácnhau, nhưng nhiều nhất là ngành mỏ Trong năm 1970, với tổng số 1.200.000tấn thuốc nổ sử dụng tại Mỹ được chia theo kết cấu sau:

d Công tác khoan nổ mìn ở Việt Nam:

Ngay sau khi hoà bình lập lại, công tác khoan nổ mìn được chú trọng pháttriển phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, đặc biệt trong ngành khai thác mỏ Vềcông tác khoan, được sự giúp đỡ của các chuyên gia từ các nước anh em và conđường viện trợ, chúng ta đã thừa hưởng những thành tựu tiến bộ trong kỹ thuậtcông nghệ, vật liệu nổ của lĩnh vực khoan nổ mìn Đội ngũ cán bộ khoa học kỹthuật và công nhân làm công tác khoan nổ mìn ngày càng đông về số lượng,vững vàng về chuyên môn Chúng ta đã mạnh dạn thay đổi thiết bị khoan cónăng suất thấp, tiêu hao năng lượng lớn, điều kiện vận hành phức tạp vất vảbẳng các thiết bị khoan tiên tiến hiện đại năng suất lớn, tiêu hao năng lượng nhỏ,cải thiện tốt điều kiện làm việc cho thợ vận hành Về công tác nổ mìn:

- Đã chú trọng nghiên cứu chế tạo thành công nhiều loại thuốc nổ, từ đó chủđộng cung cấp cho các ngành công nghiệp trong nước, phá bỏ sự lệ thuộc vàonước ngoài về vật liệu nổ công nghiệp

- Thử nghiệm và sử dụng rộng rãi các phương pháp nổ mìn tiên tiến như nổmìn vi sai từng lỗ, nổ lưu cột không khí nhờ đó nâng cao được hiệu quả nổmìn; nghiên cứu rà soát điều chỉnh các quy trình kỹ thuật, quy phạm và các tiêuchuẩn an toàn trong công nghệ khoan nổ mìn; đảm bảo cho công tác khoan nổmìn an toàn tuyệt đối.

3 Đặc điểm của công tác khoan nổ mìn trong ngành khai thác:

Với mỗi khâu công nghệ có các đặc điểm đặc thù đặc trưng cho khâu côngnghệ đó Để tiến hành thực hiện các giải pháp công nghệ đảm bảo hiệu quả và

an toàn cần phải nghiên cứu các đặc điểm cụ thể Công nghệ khoan nổ mìn trongngành khai thác mỏ ngoài các đặc điểm chung còn có các đặc điểm đặc trưng cơbản sau:

a Công tác khoan nổ mìn là công nghệ yêu cầu kỹ thuật phức tạp:

Khi lựa chọn - Tính toán, tổ chức thi công các công tác khoan nổ mìn cầnphải tính tới các điều kiện tự nhiên, điều kiện kỹ thuật, mục đích nổ Để đạtđược hiệu quả cao nhất và an toàn tuyệt đối cần có sự lựa chọn sáng tạo, sát vớiđiều kiện thực tế Không có giải pháp kỹ thuật nào là chung cho mọi điều kiện,mục đích nổ

b Công tác khoan nổ mìn có nguy cơ mất an toàn cao:

Khi tiến hành tổ chức công tác khoan nổ mìn cần phải tuân thủ theo quytrình kỹ thuật, quy định an toàn, các tiêu chuẩn an toàn Qua thực tế công táckhoan nổ mìn cho thấy:

- Nếu thực hiện nghiêm túc các quy định an toàn sẽ mang lại hiệu quả và

an toàn tuyệt đối

- Ngược lại, nếu không tuân thủ các quy định an toàn sẽ gây ra hậu quảkhôn lường, không có thời gian rút kinh nghiệm, đó là các tai nạn kinhhoàng và thương tâm

c Công tác khoan nổ mìn là công việc nặng nhọc và độc hại:

Khi tiến hành công tác khoan nổ mìn, các yếu tố có hại ảnh hưởng tác độngrất lớn tới sức khoẻ người lao động:

- Khi khoan: Cường độ lao động lớn, độ rung, tiếng ồn, bụi phát sinh có thểsinh ra các bệnh nghề nghiệp như: viêm đa khớp, run nghề nghiệp, điếc nghềnghiệp, các bệnh về phổi như Silicose, Antrasicose

- Khi nổ mìn: Cơ thể dễ bị nhiễm độc do tiếp xúc với vật liệu nổ (các thuốc

nổ đều có tính độc) hoặc hít phải các sản phẩm khí nổ là khí độc sau khi nổ mìn.Quá trình nhiễm độc xảy ra thông qua các đường: Hô hấp, bài tiết hoặc tiêuhoá Nhiễm độc có thể ở trạng thái cấp tính hoặc mãn tính

Để hạn chế hoặc loại trừ các yếu tố có hại, người trực tiếp đảm nhận côngtác khoan nổ cần thực hiện nghiêm túc các quy trình kỹ thuật, quy định an toàn

và có ý thức cao về trang bị, sử dụng bảo hộ lao động

d Công tác khoan nổ mìn chiếm tỷ lệ lớn trong giá thành khai thác:

Chi phí của công tác khoan nổ mìn bao gồm khâu khoan: Dụng cụ khoan,tiêu hao năng lượng, ca máy, tiền lương Trong khâu nổ: Vật liệu nổ, nhâncông Nếu sử dụng quá lớn thuốc nổ sẽ không sử dụng có hiệu quả nănglượng nổ, ngược lại sẽ gây ra hậu quả xấu cho các công trình mỏ, giảm chấtlượng khoáng sản khai thác

Do vậy cần phải có các giải pháp tổng hợp thích hợp với các điều kiện khácnhau trong từng vụ nổ để nâng cao hiệu quả công tác khoan nổ, an toàn tuyệt đốicho công tác mỏ

4 Yêu cầu và nhiệm vụ của môn học:

a Vị trí của môn học:

Kiến thức khoan nổ mìn nằm trong kiến thức giáo dục chuyên nghiệp ngànhkhai thác mỏ, thuộc nhóm kiến thức cơ sở ngành, để tiếp thu các kiến thứcchuyên ngành được tốt hơn

Để lập và thực hiện tốt các giải pháp kỹ thuật công nghệ khai thác, cầnnắm vững và vận dụng sáng tạo kiến thức, kỹ năng thái độ các công táckhoan nổ mìn vào các điều kiện khác nhau Như vậy môn học khoan nổ mìnvừa là kiến thức cơ sở, vừa là kiến thức chuyên ngành khi chỉ thực hiện mộtkhâu công nghệ khoan nổ mìn

b Nhiệm vụ của môn học:

Môn học Khoan nổ mìn trang bị các kiến thức cơ bản sau đây:

- Nghiên cứu các tính chất cơ lý của đất đá mỏ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệuquả của công tác khoan nổ mìn, từ đó lựa chọn tính toán các thông số và giảipháp công nghệ phù hợp, tổ chức thi công các công tác khoan nổ hợp lý

- Nghiên cứu các phương pháp khoan và các loại máy khoan để lựa chonthiết bị khoan phù hợp với yêu cầu của thực tế sản suất, đặc điểm kỹ thuật côngnghệ, tổ chức công tác khoan hiệu quả và an toàn.

- Nghiên cứu công tác nổ mìn: Hiểu rõ đặc tính kỹ thuật của vật liệu nổ côngnghiệp, lựa chọn tính toán các thông số nạp nổ hợp lý, tổ chức thi công công tác

nổ mìn đúng quy trình kỹ thuật, quy định an toàn và hiệu quả

c Mục tiêu của môn học:

Sau khi nghiên cứu xong kiến thức khoan nổ mìn, người học phải đạt đượccác mục tiêu sau:

- Kiến thức: Hiểu và nắm vững các kiến thức về đất đá mỏ, các phương phápkhoan, các loại thuốc nổ và đặc tính của nó, các phương pháp nổ mìn, các yếu tốảnh hưởng đến hiệu quả công tác khoan nổ mìn trong các điều kiện nổ khácnhau Tính toán thành thạo các thông số khoan nổ để lập hộ chiếu khoan nổ mìn.Nắm vững các quy định an toàn trong bảo quản - vận chuyển - sử dụng vật liệu

nổ công nghiệp theo Quy chuẩn Việt Nam: 02/BCT: 2008

- Kỹ năng:

+ Lựa chọn sáng tạo, tính toán chính xác tỷ mỷ các giải pháp khoan nổ mìntrên cơ sở phân tích tổng quan các yếu tố tự nhiên, kỹ thuật, kinh tế, an toàn.+ Lập và tổ chức thực hiện các hộ chiếu một cách thành thạo

- Thái độ:

+ Cân nhắc, so sánh các giải pháp một cách khoa học Xem xét đầy đủ cácđiều kiện tự nhiên, điều kiện kỹ thuật công nghệ và điều kiện thực tế sản xuất.+ Thường xuyên có ý thức an toàn trong mọi hành vi khi lập và thi công cácgiải pháp kỹ thuật khoan nổ mìn

PHẦN 1 ĐẤT ĐÁ MỎ VÀ CÔNG TÁC KHOAN

CHƯƠNG 1 ĐẤT ĐÁ MỎ

Đất đá mỏ là bao gồm toàn bộ đất đá thuộc đới thạch quyển vỏ trái đất đượctiến hành công tác khai thác mỏ Như vậy đất đá mỏ bao gồm cả đất đá thải vàkhoáng sản có ích

Đất đá mỏ là đối tượng chính của công nghệ khoan nổ mìn

1.1 CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ MỎ ẢNH HƯỞNG TỚI KHOAN NỔ MÌN:

1.1.1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu các tính thuốc cơ lý của đất đá mỏ ảnh hưởng đến công tác khoan nổ mìn:

Sức cản của từng loại đất đá mỏ khác nhau đối với cùng một loại thiết

bị Với mỗi khâu công nghệ thì sức cản của đất đá cũng khác nhau Sức cảncủa đất đá tác động trực tiếp tới tính hiệu quả khi thực hiện các khâu côngnghệ, nó làm giảm năng suất, độ bền, tuổi thọ của thiết bị khai thác và làmtăng giá thành khai thác

Mục đích của công tác khoan nổ mìn là tạo trong khối đá lỗ khoan, nạpthuốc nổ, khởi nổ để sử dụng năng lượng thuốc nổ phá vỡ làm tơi đất đá phục vụkhai thác Hiệu quả của công tác khoan nổ mìn bị ảnh hưởng trực tiếp hoặc giántiếp bởi các tính thuốc cơ lý khác nhau của đất đá một cách phức tạp Do vậyviệc nghiên cứu các tính chất cơ lý của đất đá có ý nghĩa to lớn nhằm:

- Lựa chọn, tính toán các giải pháp kỹ thuật trong công tác khoan phùhợp như: phương pháp khoan, đường kính lỗ khoan, loại thiết bị khoan, cácthông số lỗ khoan

- Lựa chọn, tính toán các phương pháp nổ mìn, loại thuốc nổ và phươngthức khởi nổ, tính toán các thông số nạp nổ mìn, tổ chức thi công hợp lý…

Tuy nhiên, trong điều kiện tự nhiên tính chất cơ lý của đất đá mỏ thayđổi phức tạp không quy luật trên diện rộng Vì vậy cần xác định các tínhchất cơ lý có tính đặc trưng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả khoan nổ mìn.Đồng thời các tính chất này cần xác định một cách định tính tương đối,không thể xác định định lượng chính xác, nên khi tính toán, lựa chọn cầnxác định khoảng giá trị tiêu biểu trong điều kiện thực tế cụ thể và cần xemxét lại đối với các điều kiện khoan nổ khác nhau

1.1.2 Các tính chất cơ lý của đất đá mỏ:

Có nhiều tính chất lý học và cơ học của đá ảnh hưởng đến hiệu quả của côngtác khoan nổ mìn Ở đây chỉ nghiên cứu một số tính chất tiêu biểu ảnh hưởnglớn đến khoan nổ mìn

3 Độ dòn:

Độ dòn là tính chất của đất đá bị phá vỡ không có biến dạng dẻo

Tính chất dòn hay dẻo của đất đá chỉ là tương đối, nó phụ thuộc vào tốc độtác động của tải trọng và thay đổi với cùng một loại đất đá Khi khoan nổ có thểcoi đất đá cứng là đất đá dòn

Khi khoan để đất đá phá huỷ dưới dạng dòn cần tăng tốc độ của tải trọng

5 Độ dính:

Độ dính của đất đá được đặc trưng bởi sức chống lại các lực muốn tách mộtphần của nó ra khỏi nguyên khối Đất đá có độ dính lớn sẽ gây khó khăn chocông tác khoan nổ mìn, đặc biệt khi sử dụng khoan xoay

6 Độ rỗng:

Độ rỗng được đặc trưng bởi những lỗ hổng nhỏ nhất có trong đá Các lỗhổng này do xi măng gắn kết không lấp đầy các khoảng trống giữa các hạtkhoáng vật Theo cơ học đá đây là khuyết tật khi tạo đá

Độ rỗng được thể hiện bằng hệ số độ rỗng:

v r

r

V V

V n



Trong đó: V r , V v- Thể tích các lỗ rỗng và thể tích khoáng vật tạo đá

7 Độ hạt:

Độ hạt được đặc trưng bởi độ lớn của các hạt khoáng vật tạo thành đá

Theo kích thước hạt khoáng vật chia đất đá thành 3 loại:

10 Mật độ đất đá: γ đ

Mật độ của đất đá là khối lượng của một đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái

tự nhiên, hay mật độ được xác định:

γ đ

ngk

V G

 , g/cm3 , Kg/dm3, T/m3 (1-3)

Trong đó: G - khối lượng của đất đá có thể tích nguyên khối là V ngk

Mật độ của một loại đất đá phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm của đá

- Than có t  0  , 9 1 , 8 T/m3 than có độ tro AK càng lớn thì t càng lớn



Do Kv > 1 nên vr < ngk

Đất đá có độ vỡ rời lớn làm tăng kích thước đống đá nổ mìn

Đất đá cứng, độ dính lớn, tính mài mòn cao có hệ số vỡ rời lớn

12 Tính phân lớp:

Tính phân lớp là tính chất của đất đá tương đối dễ tách ra theo bề mặt phânchia lớp Mặt phân lớp này được hình thành khi tạo đá, do thay đổi quy luật, chu

kỳ tạo đá Cơ học đá coi đây là khuyết tật khi tạo đá

Trong khoan nổ mìn các mặt phân lớp gây ra kẹt choòng, cong trục lỗkhoan do vậy khi khoan phải tránh mặt phân lớp, hoặc khoan vuông góc vớimặt phân lớp

Mặt phân lớp còn tạo ra các tính chất cơ lý khác nhau của các lớp đá,gây khó khăn cho công tác khoan khi lựa chọn chế độ khoan phù hợp, khókhăn trong quá trình nổ mìn, mức độ đập vỡ không đồng đều, thể tích đất

đá phá vỡ nhỏ

13 Độ nứt nẻ:

Được đặc trưng bởi tần số và sự phân bổ nứt nẻ trong đất đá Hệ thống khenứt này phân chia đất đá thành từng khối có kích thước khác nhau Các hệ thống

khe nứt được hình thành bởi khe nứt nguyên sinh (co dãn vì nhiệt khi tạo đá,hoặc khe nứt thứ sinh (hoạt động kiến tạo, phong hoá, nổ mìn…)

Theo mức độ nứt nẻ hoặc tỷ lệ các khối lớn, đất đá được phân loại theo mức

Tỷ lệ(%) của các khối có kích thước lớn hơn, cm truyền Chỉ số

Khi nổ mìn khó khăn do nạp thuốc vì thành lỗ khoan không bằng phẳng, dễtắc lỗ khi có cục đá nứt nẻ bị đẩy ra áp lực khí nổ nhỏ, tổn thất năng lượng kích

nổ, hiệu quả nổ không cao, mức độ đập vỡ không đồng đều sinh ra nhiều đá quá

cỡ, đá treo Với các khe nứt lớn còn làm tăng tốc độ của nước ngầm cuốn trôithuốc nổ với các lỗ khoan có nước động, hoặc làm lộ tia lửa của phát mìn khi nổtrong hầm lò nguy hiểm khí hoặc bụi nổ

Do vậy khi nổ mìn trong đất đá nứt nẻ cần xét tới các yếu tố kỹ thuật và antoàn Đồng thời sử dụng các giải pháp tránh gây hậu xung cho đất đá của cáccông trình mỏ, đảm bảo khả năng chịu tải của đá, tạo điều kiện thuận lợi khi tiếnhành công tác khoan nổ mìn lần sau

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ MỎ:

1.2.1 Mục đích, ý nghĩa của việc phân loại đất đá mỏ:

Mỗi loại đất đá khác nhau có mức độ thuận lợi hay khó khăn khác nhau khitiến hành tác động các khâu công nghệ Cũng như các công nghệ khác, trongkhoan nổ mìn cần phân loại đất đá mỏ nhằm:

- Lựa chọn thiết bị khoan, phương pháp khoan, loại thuốc nổ, phương pháp

nổ tính toán các thông số khoan nổ phù hợp

- Làm cơ sở xây dựng các định mức tiêu hao nguyên nhiên, vật liệu, ca máytiền lương hợp lý với từng loại đất đá mỏ

Có nhiều phương pháp phân loại; Ở đây chỉ giới thiệu các phương phápphân loại thường được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ

1 Phân loại đất đá của Giáo sư M.M Prôtôđiakônôp:

Bảng phân loại đất đá mỏ của Giáo sư người Nga M.M Prôtôđiakônôpcông bố vào năm 1911, được sử dụng rộng rãi trong công tác khoan nổ mìnđến ngày nay

Cơ sở của bảng phân loại này là hệ số độ cứng f (còn gọi là độ kiên cốcủa đất đá)

Hệ số f được đặc trưng cho độ bền nén khi nén 1 trục Nếu đất đá có độ bềnnén là n  100 KG/cm2 (9.8.106 N/m2, Pa) thì có hệ số độ cứng f = 1

(n  100 KG/cm2 còn gọi là độ bền nén đơn vị)

Mối quan hệ giữa hệ số độ cứng f và độ bền nén một trục được xác định:

6

10 81 , 9 100

n n

Trong đó: n - Độ bền nén khi nén 1 trục, KG/cm2

n

  - Độ bền nén khi nén 1 trục, N/m2, (Pa)

Căn cứ vào hệ số độ cứng f, chia đất đá thành 10 cấp theo bảng 1-2

Bảng 1-2 Phân loại đất đá của Giáo sư M.M Prôtôđiakônôp.

III 10 Đất đá cứng

Granit đặc, Cát kết và đá vôi rất cứng Vỉa quặng thạch anh cônglômêrit cứng - quặng sắt rất cứng.

80 0 18

IIIa 8 Như trên Đá vôi cứng, granit không cứng lắm, cát kết

cứng Đá hoa cứng Đôlômít, Pirit 82053

IV 6 Đất đá tương

IVa 5 Như trên Đá phiến thuốc cát, cát kết phiến 78 0 41

Đá phiến mềm Đá vôi rất mềm, đá phấn, muối

mỏ, thạch cao Đất đóng băng, Antraxit Mácnơ thường, cát kết bị phá huỷ, cuội được gắn kết, đất đá silic

63 0 26

VIa 1,5 Như trên Đất đá loại đá dăm Đá phiến bị phá huỷ, cuội

dính kết, than đá cứng Sét hoá cứng 56019VIIa 1,0 Đất đá mềm Sét Than đá mềm Đất phủ cứng, đất pha sét 45 0 00 VIIb 0,8 Như trên Sét pha cát nhẹ, sỏi, đất lót 38 0 40 VIII 0,6 Đất mặt Đất trồng trọt, than bùn, á sét nhẹ, cát ẩm 30 0 58

IX 0,5 Đất xốp Cát, đá lở tích, sỏi nhỏ, đất đắp, than khai thác 26 0 30

X 0,3 Đất chảy Cát chảy, đất đầm lầy, đất lót chảy và các loại

Theo cách phân loại này cho thấy:

- Đất đá càng khó khoan sẽ càng khó nổ

- Đất đá khoan khó bao nhiêu lần thì khó nổ bấy nhiêu lần

- Đất đá này khó khoan hơn đất đá kia bao nhiêu lần thì cũng khó nổhơn bấy nhiêu lần

Có thể dựa theo công thức kinh nghiệm để xác định mức độ khó phá vỡtổng quát:

2 Phân loại đất đá theo độ khoan:

Giáo sư Viên sĩ A.P Xu kha nốp (Viện mỏ thuộc Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô cũ) đã phân loại đất đá mỏ theo mức độ khó khoan

-Cơ sở của việc phân loại không dựa và các tính chất bền của đá, mà dựa vàokhả năng khoan, theo tốc độ khoan thuần tuý với các điều kiện tiêu chuẩn sau:

- Dùng máy khoan đập khí nén cầm tay ПP – 19

- Áp lực khí nén: 4,5 Kg/cm2

- Đường kính đầu choòng: 42 mm

- Hỡnh dỏng đầu choũng chữ thập, gúc sắc  = 90o.

- Chiều dài choũng khoan: 1 m

Căn cứ vào kết quả khoan, phõn loại đất đỏ mỏ theo cỏc số liệu đặc trưng:

- Tốc độ khoan được, mm/phỳt

- Số mũi khoan tiờu hao cho 1 m lỗ khoan; chiếc/m

Chia đất đỏ thành 16 cấp theo mức độ khú khoan theo bảng (1-3)

B ng 1-3 Phõn lo i ảng 1-3 Phõn loại đất đỏ theo độ khoan ại đất đỏ theo độ khoan đất đỏ theo độ khoan đt ỏ theo độ khoan khoan

Cấp đất đá theo

Độ khoan

Tiêu thụ mũi khoan, ch/m Tốc độ khoan, mm/phút Cấp

đất đá Hệ số f Choòngthép Hợp kimcứng Choòngthép Hợp kimcứng

3 Phõn loại đất đỏ theo độ nổ:

Cơ sở để phõn loại đất đỏ theo độ nổ là xỏc định chỉ tiờu thuốc nổ qtc(tiờu hao thuốc nổ tiờu chuẩn) để phỏ vỡ 1 m3 đất đỏ thành cỏc cục cú kớchthước đạt yờu cầu

Cỏc điều kiện tiờu chuẩn đú là:

- Khối đỏ hỡnh lập phương cú kớch thước cạnh: 1m

- Thuốc nổ dùng loại Amônit N0 6 JV.

- Lượng thuốc nổ đặt tại trung tâm khối đá

Sơ đồ xác định qtc thể hiện ở hình 1-1

Hình 1-1 Xác định tiêu hao thuốc nổ q tc

Sau khi nổ xác định kích thước trung bình của các cục đá và so với kíchthước yêu cầu phải thoả mãn dtb  d yc

Nếu không thoả mãn phải tăng qtc Căn cứ vào qtc phân loại đất đá theo mức

độ khó phá vỡ theo bảng 1-4

Cũng có thể xác định qtc theo công thức thực nghiệm:

qtc = 0,2(n+c+k) + 2, g/m3 (1-8)

B ng 1-4 Phân lo i ảng 1-3 Phân loại đất đá theo độ khoan ại đất đá theo độ khoan đất đá theo độ khoan đt á theo m c ức độ khó phá vỡ độ khoan khó phá v ỡ

Do vậy kết quả trên chỉ sơ bộ phân loại đất đá theo mức độ khó nổ Trongthực tế nổ mìn tiêu hao thuốc nổ khác hoàn toàn kết quả trên và lớn hơn rấtnhiều Trong bảng (1-5) là kết quả phân loại khi nổ ở mỏ lộ thiên có H= 1215m ;

 = 65  700 ; D = 243 269 mm, thuốc nổ Gramônit 79/21, nổ vi sai nhiềuhàng theo đường chéo

dtb

d

max

B ng 1-5 K t qu phân lo i theo ảng 1-3 Phân loại đất đá theo độ khoan ết quả phân loại theo độ nổ ở mỏ lộ thiên ảng 1-3 Phân loại đất đá theo độ khoan ại đất đá theo độ khoan độ khoan ổ ở mỏ lộ thiên ở mỏ lộ thiên ỏ lộ thiên ộ khoan n m l thiên.

Tû lÖ % cña c¸c khèi nøt cã kÝch thíc

§é bÒn nÐn cña

®iak«nèp

Giíi h¹n

cña cÊp

ChØ sè trung b×nh

>500 (mm)

>1.500 (mm)

II 0.18-0.27 0.225 0.1-0.25 2-16 0 20-45 1.75-2.35 VII-VI III 0.27-0.38 0.32 0.2-0.5 10-52 0-1 30-65 2.25-2.55 V-IV

IV 0.38-0.52 0.45 0.45-0.75 45-80 0-4 50-90 2.5-2.8 IV-IIIa

V 0.52-0.68 0.60 0.70-1.00 75-98 2-15.7 80-120 2.75-2.90 IIIa-III

VI 0.68-0.88 0.78 0.95-1.25 96-100 10-30 110-160 2.85-3.10 III-II VII 0.88-1.10 0.99 1.20-1.50 100 25-47 145-205 2.95-3.20 II-I VIII 1.10-1.37 1.235 1.45-1.70 100 43-63 195-250 3.15-3.40 I

IX 1.37-1.68 1.525 1.65-1.90 100 58-78 235-300 3.35-3.60 I

X 1.68-2.03 1.855 1.85 vµ

h¬n n÷a 100 75-100

285 vµ h¬n n÷a

3.55 vµ h¬n

1.3 PHÂN LOẠI MÁY KHOAN:

Quá trình khoan được thực hiện bằng cách liên tục phá huỷ đất đá dưới đáy lỗkhoan và đưa đất đá phá huỷ ra khỏi lỗ khoan (thoát phoi) Có rất nhiều phươngpháp phá huỷ đất đá Tuỳ theo cách tiếp cận khác nhau sẽ có các phương pháp phânloại khác nhau Ở đây chỉ giới thiệu một số phương pháp phân loại cơ bản

1.3.1 Theo công dụng:

1 Máy khoan loại nhỏ:

Dùng để khoan các lỗ khoan nhỏ có đường kính d < (75 85) mm, chiềusâu: Lk  (2.5  5) m

Thông thường các máy khoan này không có bộ phận di chuyển

2 Máy khoan loại lớn:

Dùng để khoan các lỗ khoan có đường kính lớn

Có D > (75 85) mm, chiều sâu lỗ khoan Lk > (2.5  5) m

1.3.2 Theo năng lượng sử dụng:

- Máy khoan nhiệt: Là máy sử dụng nhiệt để phá huỷ đất đá

- Máy khoan điện: Là máy chủ yếu sử dụng năng lượng điện

- Máy khoan khí nén: Là máy sử dụng năng lượng khí nén

- Máy khoan thuỷ lực: Là máy chủ yếu sử dụng năng lượng thuỷ lực

1.3.3 Theo nguyên lý phá vỡ đất đá bằng các lực cơ học:

1 Khoan đập:

Là máy khoan trong quá trình làm việc, dụng cụ khoan (đầu khoan) dưới tácdụng của lực đập (và lực đẩy dọc trục) đập từng nhát vào đất đá ở đáy lỗ khoan.Đất đá bị phá huỷ chủ yếu nhờ lực đập Sau mỗi lần đập dụng cụ khoan đượcnâng lên khỏi gương và xoay đi một góc nhỏ  = 100- 300, rồi lại đập tiếp Đất

đá bị phá vỡ gọi là phoi khoan được lấy ra khỏi gương lỗ khoan kịp thời nhờ khínén hoặc nước Dùng để khoan trong đất đá có f = 6  20

Ví dụ: Máy khoan đập khí nén cầm tay, máy khoan đập cáp

2 Khoan xoay:

Là máy khoan trong quá trình làm việc, mũi khoan (lưỡi cắt) dưới tác dụngcủa lực đẩy dọc trục luôn luôn ép sát vào đất đá ở đáy lỗ khoan và được xoayliên tục Đất đá bị phá huỷ nhờ lực cắt theo đường xoắn vít và được lấy ra khỏigương nhờ khí nén, nước hoặc rãnh xoắn trên cần khoan Dùng để khoan trongđất đá có f < 8

Ví dụ: Máy khoan xoay điện cầm tay trong hầm lò; máy khoan xoay ở lộ thiên

Ví dụ: Các loại khoan cầu của Nga: SBS; Ingersoll; Bucgaus,Marion,Gardner… của Mỹ, Hauserr (Đức)

1.3.4 Các cơ cấu sinh lực của khoan cơ học:

Các máy thực hiện khoan cơ học đều phải tạo ra hai hay ba dạng ngoại lực:Lực đập, mô men và lực đẩy hướng trục (hình 1-2).

Hình 1-2 S ơ đồ nguyên lý của những phương pháp khoan cơ học đồ nguyên lý của những phương pháp khoan cơ học nguyên lý c a nh ng phủa những phương pháp khoan cơ học ững phương pháp khoan cơ học ươ đồ nguyên lý của những phương pháp khoan cơ học.ng pháp khoan c h c.ơ đồ nguyên lý của những phương pháp khoan cơ học ọc

2- Đầu khoan 5- Động cơ xoay P yd - Năng lượng đập

3- Cơ cấu đập quay 6- Cơ cấu đập M B - Mômen xoắn

P oc - Lực dọc trục

1 Cơ cấu đập:

Cơ cấu đập tạo ra xung lực đập để dụng cụ khoan phá huỷ đất đá Có haidạng cơ cấu đập: đập kiểu búa và đập rơi tự do; đập kiểu búa dùng trong máykhoan đập khí nén, đập-xoay, xoay đập; đập rơi tự do trong máy khoan đập cáp

2 Cơ cấu quay:

Cơ cấu quay để truyền chuyển động quay và mô men xoắn cho dụng cụ khoan,

nó gồm hai bộ phận chính: động cơ và hộp số Để truyền chuyển động quay và mômen xoắn từ trục động cơ ra hộp số tới dụng cụ khoan, sử dụng mâm cặp hoặc cáckhớp trượt

3 Cơ cấu đẩy:

Các loại máy khoan nhỏ để tạo lực đẩy hướng trục, sử dụng lực đẩy bằng tayngười vận hành, hoặc khối lượng bản thân động cơ, dụng cụ khoan khi khoan các lỗkhoan thẳng đứng Các máy khoan lớn phải có cơ cấu đẩy như sau:

- Cơ cấu đẩy dùng thanh răng - bánh răng

- Cơ cấu đẩy dùng cáp hoặc xích

- Cơ cấu đẩy dùng vít đai ốc

- Cơ cấu đẩy dùng xi lanh - pít tông

Các cơ cấu đẩy còn có tác dụng tháo lắp dụng cụ khoan nhờ hệ thống mâm cặp,khi khoan các lỗ sâu theo chiều dài hành trình của bộ phận đẩy

Khi khoan, đất đá bị phá huỷ trên đáy lỗ khoan gọi là phoi khoan Phoi có dạngviên, bột, hạt hay bùn Nếu không kịp thời lấy phoi ra khỏi lỗ khoan thì hiệu quảkhoan sẽ giảm Vì vậy, song song với quá trình khoan phải liên tục thoát phoi ra khỏi

lỗ khoan Quá trình này gọi là làm sạch lỗ khoan Làm sạch càng triệt để thì năngsuất khoan càng cao Có hai dạng thoát phoi:

- Thoát phoi tự nhiên: Khi khoan các lỗ khoan ngược trọng lượng phoi sẽ thắnglực ma sát tự thoát ra khỏi lỗ khoan

- Thoát phoi cưỡng bức: Làm sạch lỗ khoan nhờ dụng cụ, năng lượng khí nénhoặc nước, các cơ cấu cơ khí Các phương pháp đó là:

+ Dùng ống lấy phoi để thoát phoi dạng bùn theo định kỳ (gián đoạn) Cách nàylấy phoi không triệt để, phải dừng khoan

+ Thoát phoi nhờ cánh xoắn: Các cánh xoắn được tạo lên trên cần khoan và phoiđược đẩy ngược ra miệng lỗ khoan theo cánh xoắn trong quá trình khoan

+ Thoát phoi bằng nước: Phoi được nước bơm qua dụng cụ khoan tạothành bùn và được đẩy lên nhờ khe hở giữa thành lỗ khoan và dụng cụkhoan Nước còn có tác dụng làm mát đầu khoan trong quá trình khoan.Phương pháp thoát phoi này thường thoát không hết phoi khi khoan lỗ khoansâu, làm tổn thất mét khoan, tiêu hao nước lớn

+ Thổi phoi: Có 2 dạng thổi khô và thổi ướt Sử dụng năng lương khínén, hoặc năng lượng khí nén và nước để thổi phoi theo khoảng hở giữathành lỗ khoan và dụng cụ khoan Phương pháp này được sử dụng rộng rãinhất trong các máy khoan

+ Hút phoi: Phương pháp này ngược với phương pháp thổi nên ít được sử dụng.Chỉ dùng khi khoan trong đất đá có bụi gây độc hại cho cơ thể người

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1- Trình bày vai trò đặc điểm công tác khoan nổ mìn trong ngành khai thác, từ đóxác định nhiệm vụ của môn học?

2- Tại sao phải nghiên cứu các tính chất cơ lý của đất đá ảnh hưởng đến hiệu quảcông tác khoan nổ mìn? Các tính chất đó là gì?

3- Tại sao phải phân loại đất đá mỏ theo công nghệ khoan nổ mìn? Lập bảng so sánhcác phương pháp phân loại gồm: Cơ sở, nội dung, lĩnh vực sử dụng, nhận xét ưunhược điểm của các phương pháp?

4- Trình bày các loại máy khoan theo nguyên tắc phá vỡ đất đá bằng các lực cơ học?

Các loại máy khoan đó có các cơ cấu tạo lực cơ học nào?

5- Hãy sắp xếp các loại đất đá có thông số sau theo mức độ khó khoan nổ tăng dần,

phù hợp với tiêu hao thuốc nổ thực tế qt và nhận xét?

6- Nếu 1 m3 than nguyên khai có t = 1,5 T/m3, sau khi làm tơi có Vvr = 1,4 m3

than Với 150 m3 than trên xác định Kvr, Vvr, và vr ?

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP KHOAN ĐẬP 2.1 NGUYÊN LÝ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ CỦA KHOAN ĐẬP:

Hình 2-1 Sơ đồ phá vỡ đất đá khi khoan đập.

1- Vùng đập vỡ 2- Vùng vỡ lở

3- Vùng nứt nẻ 4- Lớp phá vỡ

Sau mỗi lần đập, dụng cụ khoan được nâng lên khỏi gương lỗ khoan và quay

đi một góc  nhất định rồi lại đập tiếp tạo thành rãnh mới Khi lực đập P vàchiều sâu phá vỡ h đủ lớn thì khối đất đá trong giới hạn góc ω bị đẩy trượt vàphá vỡ tại thời điểm tạo thành rãnh mới Như vậy việc xác định góc quay ω hợp

Cơ cấu phá vỡ đất đá khi khoan đập gồm các vùng:

- Vùng 1: Khi năng lượng đập đủ lớn thì biên của vùng này có dạng tròn gọi

là vùng đập vỡ

- Vùng 2: Là vùng đất đá bị phá vỡ bởi các vết nứt hướng tâm

- Vùng 3: Tại đây đất đá không bị phá huỷ mà chỉ bị nứt do các vết nứt ởvùng 2 kéo dài, vùng này gọi là vùng nứt nẻ

- Vùng 4: Đất đá bị phá vỡ bởi các vết nứt cong lộ ra mặt tự do, vùng này bịphá vỡ do thắng độ bền cắt của đất đá Vùng này gọi là vùng vỡ lở

Khi tính toán trong khoan đập,có nhiều phương pháp tính khácnhau, để xác định các thông số của khoan đập thường xác định các thông

số cơ bản một cách tương đối, ví dụ sau là một phương pháp tính

Từ hình 2-1, dưới tác dụng của lực dọc trục P, đất đá bị phá vỡ trên diệntích có chiều rộng là:

m tg h

2

2 

Trong đó: α- góc sắc đầu khoan; độ

Khi đó diện tích đất đá bị phá vỡ sau 1 lần đập sẽ là:

; 2 2

1



tg h d d a

P h

m n

; ) 2 (

.

2 2

ms n

2 2 

tg h

Như vậy thể tích đất đá bị phá vỡ trong 1 phút là:

Vf = V1.n = ;

2

tg h n d

Khi đó tốc độ khoan được xác định:

; 2 8

.

tg n h d

V S

2 27 , 1

2

ms n

d

f tg d

tg n A v

; ) (

) 1 (

2 2 1

2 2

1

m m

k m m

- Truyền lực dọc trục gồm lực đẩy và lực đập tới đầu khoan

- Định hướng cho lỗ khoan

- Thoát phoi

1 Choòng khoan liền:

Được chế tạo từ loại thép đặc biệt gồm đầu khoan liền với thân choòngnhư hình 2-2

Hình 2-2 Choòng khoan liền có đầu khoan dạng chữ thập.

A- Đầu khoan B- Cần khoan C- Đuôi choòng

2 Choòng khoan có đầu khoan tháo lắp được:

Có cấu tạo tương tự choòng khoan liền, nhưng đầu khoan được chế tạo rờivới thân choòng Đầu khoan được nối với thân choòng nhờ cơ cấu ren hoặc côn(Góc côn 3030’) Đầu khoan gắn hợp kim cứng Tuỳ thuộc vào độ cứng và cấutạo của đất đá, ta chọn đầu khoan có góc sắc như sau:

- Đầu khoan có lưỡi dạng chữ thập (+): Được sử dụng rộng rãi nhất dùng để khoanđất đá nứt nẻ mạnh

- Ngoài ra còn có đầu khoan hình sao nhưng trong thực tế ít sử dụng

Đầu khoan rời gồm những loại đường kính như sau: 28, 32, 36, 40, 44, 46,

52, 60, 65, 75, 85 mm

Trong quá trình khoan đầu khoan dễ bị mòn lưỡi và mòn đường kính, đườngkính nhỏ dần, góc sắc trở thành tù, có thể phục hồi bằng cách mài nhưng phảiđảm bảo giữ các thông số hình học của nó và phải tạo trước diện tích mòn thíchhợp khoảng 0,2 mm

3 Bộ choòng:

Khi khoan các lỗ khoan sâu không thể dùng ngay choòng dài Khi đó người

ta phải dùng bộ choòng bao gồm các choòng có chiều dài ngắn khác nhau vàđường kính đầu khoan khác nhau

Choòng ngắn nhất khoan đầu tiên gọi là choòng đột phá, nhằm giảm độrung, xác định chính xác hướng lỗ khoan, thuận tiện khi tạo lỗ và dễ thao tác khikhoan Độ chênh lệch về chiều dài của các choòng liên tiếp gọi là bước chiều dàivới ΔL = 0,3 ÷ 0,9 m Trong thực tế thường sử dụng ΔL = 0,5 m.L = 0,3 ÷ 0,9 m Trong thực tế thường sử dụng ΔL = 0,3 ÷ 0,9 m Trong thực tế thường sử dụng ΔL = 0,5 m.L = 0,5 m

Đồng thời, trong quá trình khoan đầu khoan sẽ mòn về đường kính, đểthuận lợi khi lắp choòng mới, tránh kẹt khi khoan thì đường kính đầu khoancủa choòng sau phải nhỏ hơn đường kính đầu khoan của choòng khoantrước Độ chênh lệch về đường kính đầu khoan liên tiếp gọi là bước đườngkính, thường từ 1  3 mm

4 Choòng nối tiếp:

Khi khoan ở các vị trí có không gian chật hẹp không thể dùng choòngdài để khoan các lỗ khoan sâu được, người ta phải dùng choòng nối tiếp.Choòng nối tiếp là choòng gồm nhiều đoạn được nối với nhau bằng ống nốichoòng nhờ cơ cấu ren

2.1.3 Năng suất và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khoan:

1 Năng suất thực tế của máy khoan trong 1 ca được xác định theo công thức sau:

p sd

1

p

sd ca ca

t V

K T

V- Tốc độ khoan lý thuyết được xác định theo công thức (2-11)

tk- Thời gian chính để khoan sâu 1m khoan, s/m

Tca- Thời gian làm việc trong 1 ca, giây

tp- Tổng thời gian thực hiện các công việc kỹ thuật phụ trợ (dichuyển máy khoan, kê kích máy, thay dầu khoan, tháo lắpcần khoan ), s/m

2 Năng suất tháng và năm:

Q0 = Qca.P, m3/ca (2-18)

;

k L

V P





 m3/m Suất phá đá của 1m chiều dài lỗ khoan

ΣV- Tổng thể tích đất đá nguyên khối được làm tơi, m3

ΣLk- Tổng chiều dài m khoan sử dụng, m

4 Năng suất theo định mức công việc hoàn thành trong ca:

ca m t

t

T T T Q

p k

p c ca

Trong đó: Tca- Thời gian 1 ca; phút/ca

Tc, Tp- Thời gian nghỉ được phép đầu ca, giữa ca, cuối ca, nghỉ

ngắn trong ca; phút/ca

tk, tp- Thời gian để hoàn thành các thao tác chính và phụ khoan 1mét dài lỗ khoan; phút/m

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khoan đập:

a Ảnh hưởng của năng lượng một lần đập:

Nếu tăng năng lượng một lần đập thì chiều sâu phá vỡ đất đá tăng Nănglượng 1 lần đập phụ thuộc vào khối lượng bộ phận đập (piston), áp lực khí nén(hoặc tốc độ chuyển động của piston) và chiều dài bước dịch chuyển piston

Hình 2-4 Sự phụ thuộc chiều sâu phá huỷ vào năng lượng một lần đập

b Ảnh hưởng của tốc độ tác dụng tải trọng đến hiệu quả phá vỡ:

Nếu năng lượng 1 lần đập không đổi, với mỗi loại đất đá có tốc độ tảitrọng tới hạn khác nhau, nếu vượt quá giới hạn này thì hiệu quả phá vỡ đất

đá giảm Khi tăng tốc độ tác dụng tải trọng vùng biến dạng dẻo của đất đá

234

2,5 5 7,5 10 12,5 15

giảm dần, sau đó không còn Như vậy hiệu qủa của việc tăng tốc dộ tác dụngtải trọng động thích hợp với đất đá cứng Tuy nhiên cần lưu ý tới tốc độ tớihạn tỷ lệ nghịch với độ cứng của đất đá Để máy khoan bền thường chọn tốc

độ tải trọng tới hạn Vth = 6 – 7 m/s

c Ảnh hưởng của tần số đập:

Khi năng lượng 1 lần đập không đủ thì không thể nâng cao tốc độ khoanbằng cách tăng tần số đập Do vậy cần phải tăng năng lượng 1 lần đập sau đótăng tần số đập một cách hợp lý Nếu tăng tần số đập thì có thể tăng tốc độkhoan 1,5  2 lần, nhưng khi đó tiếng ồn và độ rung lớn, ảnh hưởng xấu tới sứckhỏe của thợ khoan Do vậy tần số đập thường chọn n < 2000 lần/phút

2.2 MÁY KHOAN ĐẬP KHÍ ÉP:

2.2.1 Búa khoan đập và phân loại:

Búa khoan đập dùng để khoan các lỗ khoan nhỏ và có nhiều phương phápphân loại

1 Theo tần số đập:

- Loại bình thường có tần số đập n ≤ 2000 lần/ phút

- Loại cao có tần số đập n > 2000 lần/ phút

2 Theo nguyên tắc xoay choòng:

- Loại có cơ cấu xoay phụ thuộc

- Loại có cơ cấu xoay độc lập

3 Theo khối lượng:

- Loại nhẹ có khối lượng < 20 kg

- Loại trung bình có khối lượng 20 ÷ 25 kg

- Loại nặng có khối lượng > 25 kg

Loại càng nặng có năng lượng đập càng lớn khi đó có tốc độ khoan cao

4 Theo năng lượng sử dụng:

- Búa khoan đập hơi ép: Máy sử dụng năng lượng khí ép để tạo năng lượng đập

- Búa khoan đập thuỷ lực

- Búa khoan đập chạy điện

5 Theo đặc tính sử dụng:

Búa khoan cầm tay: Là búa khoan trong quá trình làm việc máy được nâng,giữ và đẩy hướng trục hoàn toàn bằng tay hoặc chủ yếu bằng tay của thợ khoan(khi máy có giá đỡ) hình (2-5)

29

1 2

3

4

5

a- Búa khoan cầm tay b- Búa khoan cầm tay với chân chống phụ

Hình 2-5 Sơ đồ kết cấu búa khoan cầm tay.

Búa khoan cầm tay có kết cấu, khối lượng nhỏ, dùng để khoan lỗ khoan cóđường kính tới 45 mm, sâu 2,5m Búa khoan cầm tay được sử dụng rộng rãi ởcác mỏ lộ thiên, hầm lò, xây dựng ngầm để khoan các lỗ khoan trong đá, than,quặng và vật liệu xây dựng

- Búa khoan cột: Có cấu tạo giống búa khoan cầm tay nhưng có khối lượnglớn hơn có thể đến 60 kg, dùng để khoan lỗ khoan có đường kính đến 85mm,sâu đến 25m Vì máy nặng cần lực đẩy lớn nên máy được trang bị thêm cơ cấuđẩy

1- Cột đứng

2- Xà đỡ

3- Bộ phận kẹp máy

4- Búa khoan

5- Cơ cấu đẩy

Hình 2-6 Sơ đồ kết cấu búa khoan cột.

- Búa khoan ống lồng (búa khoan thẳng đứng): Được chế tạo đặc biệt, dùng

để khoan các lỗ khoan thẳng đứng hoặc lệnh với phương thẳng đứng một góc

350 - 450, đường kính lỗ khoan dk tới 85 mm và có chiều sâu tới 12 m theohướng từ dưới lên

Các máy khoan trên dùng năng lượng khí nén với áp suất

P = (5-6).105 N/m2 Khi khoan trong hầm lò phải có nước để chống bụi với

áp suất nước (4-5).105 N/m2

B ng 2-1 ảng 1-3 Phân loại đất đá theo độ khoan Đặc tính kỹ thuật các loại máy khoan đập khí nén.c tính k thu t các lo i máy khoan ỹ thuật các loại máy khoan đập khí nén ật các loại máy khoan đập khí nén ại đất đá theo độ khoan đật các loại máy khoan đập khí nén.p khí nén

Mã hiệu Khối

lượng (Kg)

Chiều dài (mm)

Đường kính piston

Chi phí khí nén (m 3 /phút)

Năng lượng đâp

Mô men xoắn

Công suất đập

Đường kính đầu

b)

1

23

45

(mm) (J) (Nm) (KW) khoan (mm) BÚA KHOAN TAY

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ phận đập:

Các loại máy khoan đập khí nén đều có nguyên lý kết cấu và hoạt động của

bộ phận đập giống nhau, mặc dù đường kính giống nhau Sơ đồ cấu tạo của búakhoan khí ép cầm tay được thể hiện ở hình 2-7

1- Thân búa khoan

3

b 4

1 5

Hình 2-7 Sơ đồ nguyên lý kết cấu của búa khoan cầm tay.

Hình 2-8 Sơ đồ nguyên lý của bộ phận đập.

Nguyên lý hoạt động của bộ phận đập như sau:

a

A

B

b

- Hành trình đập: khi mở van, khí nén đi qua van phân phối khí dạng vànhvào xilanh(buồng A) tác dụng lên mặt trước của piston làm piston chuyển động

từ trái sang phải đập vào đuôi choòng Đồng thời khi piston đi qua lỗ a, khí nén

sẽ thoát ra ngoài hoặc tới đuôi choòng để thổi phoi Khi đó không khí ở phía saupiston(buồng B) bị nén lại, theo đường dẫn b trong thân máy tác động vào vanvành đóng cửa khí nén vào buồng A, mở cửa khí nén vào buồng B

- Hành trình lùi và xoay choòng: Khí nén đi qua van vành theo đường b vàobuồng B tác động lên mặt sau của piston làm piston chuyển động từ phải quatrái Khi qua lỗ a khí nén bị thoát ra ngoài hoặc tới đuôi choòng để thổi phoi.Khi đó khí nén trong buồng A bị nén lại tác động lên van vành đóng cửa khí nénvào buồng B và lại mở khí nén vào buồng A

Quá trình xoay choòng được thực hiện trong hành trình lùi của piston nhờcác cơ cấu: - Rôlíp, cóc hãm tại mặt trước của xy lanh

- Ống quay choòng chính và phụ

- Rãnh xoắn trên trục của piston

Khi đập piston trượt trên rãnh xoắn làm rô líp trượt theo, cóc nén lò xo lại vàtrượt cùng chiều rô líp Khi piston lùi, cóc khoá không cho vành rô líp trượt dovậy ống quay choòng phải quay đi một góc làm cho dụng cụ khoan quay theo đểthay đổi vị trí đập

Góc xoay α của dụng cụ khoan được xác định:

;

360







tg d

L

Trong đó: L - chiều dài hành trình của piston, mm

d- đường kính trung bình của trục xoắn, m

β- góc nghiêng của rãnh xoắn trên trục piston, độ

Khi đó tốc độ xoay của trục xoắn là:

;

360

n L n

n- Tần số đập của máy khoan, lần/phút

Cơ cấu quay này gọi là quay phụ thuộc Với các búa khoan lớn, việc thựchiện xoay choòng có thể dùng các cơ cấu xoay độc lập: Xoay liên tục theo mộtchiều không phụ thuộc vào hành trình của búa, khi đó phải dùng động cơ riêng

2.2.3 Năng suất và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khoan:

1 Năng suất:

Năng suất lý thuyết và thực tế của máy khoan đập khí ép được xác định theotốc độ khoan lý thuyết:

; 2

.

2 27 , 1

d

f tg d

tg n A V

d

2

h được xác định theo công thức (2-6)

Sau khi xác định được V thay vào công thức (2-14, 2-15) xác định năng suấtthực tế của búa khoan khí ép

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khoan khi dùng búa khoan đập khí ép:

a Ảnh hưởng của lực dọc trục P 0:

Khi khoan phải tạo lực dọc trục P0 để ép dụng cụ khoan vào đất đá, nâng caohiệu suất đập, truyền năng lượng đập từ piston vào choòng được tốt hơn Mốiquan hệ giữa tốc độ khoan và lực dọc trục được thể hiện ở hình 2-9

Hình 2-9 Mối quan hệ giữa lực dọc trục và tốc độ khoan.

Từ hình 2-9 cho thấy nếu tăng lực dọc trục đến một giá trị nào đó thì tốc

độ khoan đạt giá trị lớn nhất, tuy nhiên giá trị này với các máy khoan khácnhau có giá trị khác nhau Sau giá trị đó tốc độ khoan sẽ giảm, do mômenxoắn không đủ khắc phục lực ma sát giữa đầu khoan và đất đá, đồng thờilàm tăng độ mòn dụng cụ khoan

Trị số hợp lý của lực dọc trục xác định gần đúng theo công thức

Trong đó: P1- lực làm chuyển động piston về phía trước

p- Áp suất khí nén, N/m2.F- Tiết diện piston, m2

k1- Hệ số giảm tiết diện có ích của piston (k1 = 0,8)

b Ảnh hưởng của áp suất khí nén:

V, cm/phút

P0, KN

20 40

Nếu tăng áp suất khí nén thì lực tác dụng lên piston tăng, tốc độ dịchchuyển, tần số và năng lượng 1 lần đập tăng, do đó tốc độ khoan tăng Nhưngkhi đó tiếng ồn và độ rung sẽ tăng lên, dụng cụ khoan sẽ chóng hỏng.

c Ảnh hưởng của đường kính đầu khoan:

Thể tích đất đá được phá vỡ trong một đơn vị thời gian tỷ lệ với tốc độkhoan và bình phương đường kính đầu khoan Có thể coi tốc độ khoan tỷ lệnghịch với bình phương đường kính lỗ khoan Mối quan hệ này được thểhiện ở biểu thức sau:

;

1

2 2

1

n

k

k k

k d

d v

Hình 2-10 Mối quan hệ giữa tốc độ khoan với đường kính lỗ khoan.

- Nếu tăng đường kính, tốc độ khoan giảm, tỷ lệ nghịch với số mũ n < 2

- Vùng tăng đường kính tốc độ khoan giảm tỷ lệ với bình phương đườngkính (n = 2) rất rộng nên có thể coi tốc độ giảm tỷ lệ nghịch với bìnhphương đường kính

- Nếu tăng quá d thì tốc độ khoan sẽ giảm tỷ lệ nghịch với chỉ số n > 2

d Ảnh hưởng của chiều sâu lỗ khoan tới tốc độ khoan :

Khi tăng chiều sâu lỗ khoan sẽ làm tăng khối lượng của dụng cụ khoan, hiệusuất đập giảm và điều kiện thoát phoi sẽ khó khăn hơn, trị số mômen xoắn cầnthiết phải tăng lên, làm giảm tốc độ khoan dẫn đến có thể ngừng khoan

Để xác định hiệu suất đập, sử dụng hệ số truyền năng lượng khi va đập giữacác vật thể theo công thức:

) (

2

2 1

2 1

m m

m m

Trong đó:

2 1

' 1

' 2

V V

V V







 - hệ số hồi phục

V1’, V2’- Tốc độ của hai vật thể có khối lượng m1, m2 sau khi đập

V1, V2- Tốc độ của hai vật trước khi đậpVới vật thể bằng thép có thể có ε = 1 khi đó công thức (2-27) có dạng:

; ) (

4

2 2 1

2 1

m m

m m

4

2 1

2 1

m m

m m



 

Trong đó α = α1.α2 ; Hệ số kể đến tỉ lệ chiều dài α1 và tính thuốc của đất đá α2, α < 1

Từ các công thức trên cho thấy với búa khoan đập đã xác định thì m1 khôngđổi, tăng chiều sâu lỗ khoan thì m2 tăng làm η giảm do đó tốc độ và năng suấtcủa máy khoan giảm

e Ảnh hưởng của hình dạng và độ mòn dụng cụ khoan:

Chiều dài lưỡi của dụng cụ khoan ảnh hưởng tới tốc độ khoan vì nó ảnhhưởng đến lực đập trên một đơn vị chiều dài lưỡi Khi lực đập nhỏ thường dùngđầu khoan dạng chữ nhất hoặc đầu khoan có lưỡi không liên tục Khi nănglượng đập lớn (2 - 3,5 KGm trên 1 cm chiều dài lưỡi) thì dùng đầu khoan chữthập

Khi khoan lỗ khoan lớn đầu khoan có lưỡi không liên tục có tốc độ khoancao, độ bền của đầu khoan tăng

Khi khoan trong đất đá nứt nẻ mạnh và phân lớp dùng đầu khoan có lưỡi vượttrước sẽ định hướng lỗ khoan tốt, lỗ khoan thẳng tâm tránh cong gây kẹt choòng.Trong quá trình khoan đầu khoan bị mòn về đường kính, lưỡi đầu khoancũng bị mòn và mòn mạnh nhất ở phần ngoài làm giảm tốc độ khoan, khi tốc độkhoan giảm 30-40% cần phải thay đầu khoan Khi dùng lưỡi mới, tải trọng riênglớn nên tốc độ khoan mòn lớn nhất Vì vậy cần phải tạo trước diện tích mònrộng 0,2mm khi chế tạo hoặc mài lưỡi khoan

2.2.4 Ưu nhược điểm của máy khoan đập khí ép:

Máy khoan đập khí ép cầm tay được sử dụng rộng rãi ở các mỏ lộ thiên vàhầm lò, dùng để khoan các lỗ khoan có đường kính nhỏ,trong đất đá có f ≥ 4.Với khối lượng đất đá cần làm tơi nhỏ, địa hình phức tạp sử dụng loại máynày rất thích hợp, triển khai thi công nhanh, giảm khối lượng công việc phụ trợ,giá thành khoan thấp do chi phí cho dụng cụ khoan nhỏ

Do sử dụng chủ yếu bằng tay lên vất vả cho thợ khoan, rung động mạnh,phát sinh nhiều bụi trong quá trình khoan Do vậy khi khoan trong hầm lò cấmkhoan khô mà phải khoan có nước.

2.2.5 Kỹ thuật sử dụng máy khoan khí ép cầm tay:

1 Trước khi khoan:

- Kiểm tra điều kiện kỹ thuật của máy: Đổ dầu nhớt bôi trơn vào máy hoặcvịt tra dầu tự động lắp trước máy từ 3-5 m Kiểm tra siết chặt các bu-lông, đai

ốc Cấm khoan khi không có dầu bôi trơn máy vì có thể làm máy nhanh chóngphá huỷ các chi tiết, do ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc, giảm độ kín khít, tănglực cản, đặc biệt cản trở sự chuyển động của các chi tiết như van vành, cóc hãmtrong rô líp tạo va đập mạnh

- Kiểm tra hệ thống đường ống dẫn khí nén và nước, phải để thẳng để tránhcuộn vòng gẫy gập sẽ giảm áp suất của khí nén và nước khi khoan, gây sự cốtrong quá trình khoan Chiều dài ống phải đủ đến các vị trí khoan Kiểm tra cácmối nối của ống dẫn khí nén và nước

- Cho máy chạy thử, nếu máy đập và xoay tốt mới cho máy vào vận hành

- Chuẩn bị mặt bằng vị trí khoan thật tốt, chuẩn bị giá đứng chắc chắn đểkhoan các lỗ khoan cao, chuẩn bị dụng cụ khoan đầy đủ, đảm bảo kỹ thuật

- Tiến hành đánh dấu vị trí các lỗ khoan theo hộ chiếu, có thể dùng choòngtay để tạo miệng lỗ trước, phải tránh khe nứt, mặt phân lớp và đáy các lỗ khoancủa đợt nổ trước

2 Khi khoan:

Phải trang bị đầy đủ BHLĐ, giữ máy chắc chắn không bị trượt đổ

Dùng choòng ngắn trước, choòng dài sau, van nước mở trước, van khí sau

và mở từ từ khi đóng thì ngược lại Khoan lỗ trên cao trước, lỗ dưới sau và đúnghướng lỗ khoan

- Khi mở lỗ tránh người đứng trước máy để tránh lực văng gây tai nạn

- Phải ấn máy đủ lực và đều đặn, phải giữ cho mũi khoan, choòng khoan và

lỗ khoan thẳng hàng, tránh bẻ cong gây kẹt choòng, gẫy choòng

- Nếu bị kẹt choòng cho máy chạy không tải, xả khí nén để thoát phoitích cực

- Nếu máy có giá đỡ thì:

+ Giá đỡ phải được đặt trên nền vững chắc để tránh đổ gây tai nạn

+ Trục của giá, máy khoan, lỗ khoan phải cùng nằm trên mặt phẳng thẳngđứng để tránh bẻ cong gây kẹt và gẫy choòng

+ Không đứng sau búa để tránh lực phản hồi

- Trong quá trình khoan phải thường xuyên quan sát điều kiện làm việc ởkhu vực khoan để phát hiện kịp thời các nguy cơ gây ra sự cố.

3 Khi khoan xong:

- Vệ sinh máy sạch sẽ, cuộn các đường ống, thu dọn dụng cụ khoan và cấtvào nơi quy định

- Phải có biện pháp bảo vệ miệng lỗ khoan nhất là khi khoan các lỗ khoanthẳng đứng khi chưa tiến hành nạp mìn

- Cấm sử dụng năng lượng khí nén để vệ sinh máy và trang bị bảo hộ cá nhân

2.3 MÁY KHOAN ĐẬP CÁP:

2.3.1 Sơ lược về máy khoan đập cáp:

Máy khoan đập cáp hay còn gọi là máy khoan dộng, khoan xông đơ haykhoan BU Thực hiện phá huỷ đất đá bằng năng lượng đập, nhờ trọng lượng bảnthân dụng cụ khoan nặng 1200 ÷ 2500kg rơi tự do đập vào đất đá

2.3.2 Công dụng và cấu tạo:

Máy khoan đập cáp được sử dụng trên các mỏ lộ thiên để khoan các lỗ khoan

có đường kính từ 200 ÷ 250 mm, sâu tuỳ ý trong đất đá có độ cứng trung bình.Tuy nhiên khi khoan trong đất đá có f > 10 thì năng suất rất thấp

Hình 2-11 Sơ đồ cấu tạo máy khoan đập cáp.

2.3.3 Nguyên lý hoạt động của bộ phận đập.

Bộ phận quan trọng nhất của máy là cơ cấu thực hiện quá trình đập Sơ đồnguyên lý được giới thiệu ở hình 2-12

5 1

2

6 9 10

7

1 2

3 4

5 6

Hình 2-12 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ phận đập.

Dụng cụ khoan 1 nối lỏng với cáp 2 Ròng rọc 3 đặt trên đầu cần 5 qua bộgiảm chấn 4 Cáp vắt qua ròng rọc động 6, ròng rọc cố định 7, cuốn vào tangcuốn cáp 8 Tang 8 được phanh giữ thường xuyên với lực phanh đủ lớn để tangkhông quay tở cáp ra khi nâng dụng cụ khoan lên Thanh truyền 10 được lắp bản

lề với bánh quay 11 và với xà lắc 9

Bánh 11 được dẫn động quay từ động cơ Khi bánh 11 quay liên tục theomột chiều, qua thanh truyền 10 làm xà lắc 9 chuyển động lắc và quá trình khoanđược thực hiện như sau:

- Quá trình nâng dụng cụ khoan : Khi xà lắc 9 đi xuống, ròng rọc động 6 tỳ vàocáp và nâng dụng cụ khoan đi lên ứng với vị trí biên độ thấp nhất của xà lắc là điểmnâng cao nhất của dụng cụ khoan với hành trình đi lên cao khoảng 0,7 - 1m

- Khi xà lắc đi lên, cáp trở lên trùng và dụng cụ khoan sẽ rơi tự do xuống tạonên lực đập vào đáy lỗ khoan và phá huỷ đất đá Vào thời điểm đập dụng cụkhoan tiến sâu vào đất đá, cáp bị kéo giật mạnh với lực lớn hơn lực giứ phanh 8làm tang quay nhả cáp ra theo khả năng xuống sâu của dụng cụ khoan

Việc xoay choòng ở máy khoan đập cáp được thực hiện trong quá trình kéodụng cụ khoan đi lên, do sự xoắn đàn hồi của cáp Khi kéo dụng cụ khoan đi lêncáp bị căng, bước xoắn của cáp lớn lên dụng cụ khoan xoay đi một góc, khi đậpvào đất đá cáp trở lại trạng thái ban đầu nhờ sự nối lỏng giữa cáp và dụng cụkhoan, hiện tượng này gọi là xoắn đàn hồi của cáp

Khi dừng khoan, kéo dụng cụ khoan lên cơ cấu đập ngừng, tang 8 đượcquay theo chiều cuốn cáp, khi thả dụng cụ khoan chỉ cần nhả phanh tang 8 vừaphải để dụng cụ khoan rơi xuống

Cứ sau một khoảng thời gian khoan nhất định, dụng cụ khoan được kéo lên

và thả ống lấy phoi xuống để lấy phoi khoan (dạng bùn)

Dụng cụ khoan đập cáp gồm mũi khoan và thân choòng Mũi khoan thường

là dạng mũi đục, dễ chế tạo Mũi được nối với thân choòng nhờ ren côn Thânchoòng dạng thanh tròn dài chế tạo đặc để tăng khối lượng

2.3.4 Năng suất và các yếu tố ảnh hưởng:

Năng lượng một lần đập của dụng cụ khoan vào đất đá bị ảnh hưởng củamật độ phoi dạng bùn trong lỗ khoan và được xác định:

  KGm

g

h G J g

h J G v m

2

2 2

Trong đó: m- Khối lượng dụng cụ khoan, kg

v- Tốc độ dụng cụ khoan tai thời điểm đập, m/s

G- Trọng lượng của dụng cụ khoan, KG

J- Gia tốc của dụng cụ khoan trong bùn khoan, m/s2.h- Chiều cao nâng và rơi của dụng cụ khoan, m

Công của dụng cụ khoan trong 1 phút

A2 = A1.n = KGm phut

g

J n h

Thể tích đất đá phá vỡ trong 1 phút là:

ph cm V d

1

.

4

cm KGm V

g d

n h G J V

A a

n h G J

.

13 ,

Trong đó: d- Đường kính lỗ khoan, cm

Từ công thức (2-34), tốc độ khoan phụ thuộc vào các yếu tố sau: Khối lượngdụng cụ khoan, chiều cao nâng choòng, tần số đập, đường kính đầu khoan và giatốc của dụng cụ khoan trong bùn khoan

Năng suất kỹ thuật của máy khoan đập cáp từ 2,5 ÷ 40m/ca trong đất đá

2.3.5 Ưu nhược điểm của máy khoan đập cáp:

1 Ưu điểm:

Máy có kết cấu đơn giản so với các máy khoan cùng đường kính ở các mỏ

lộ thiên, dễ chế tạo, sửa chữa, vốn đầu tư nhỏ Mũi khoan dễ chế tạo, giá thànhthấp, dễ phục hồi lại khi mòn

2 Nhược điểm:

Năng suất của máy quá thấp do tần số đập thấp từ 52-60lần/phút Mất nhiềuthời gian cho công việc thoát phoi, thay mũi vì mũi rất chóng mòn khi khoan.Tiếng ồn và độ rung lớn, khu vực khoan lầy lội ảnh hưởng tới điều kiện làm việc

và vệ sinh lao động của thợ vận hành Do vậy hiện nay máy khoan đập cáp chỉcòn dùng ở các mỏ lộ thiên nhỏ, khối lượng công tác không lớn, vốn đầu tư nhỏ.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

1 Trình bày nguyên lý phá vỡ đất đá của khoan đập? Từ đó nhận xét các yếu tốảnh hưởng tới tốc độ khoan đập?

2 Dụng cụ khoan đập có cấu tạo như thế nào ? Tại sao khi khoan các lỗ khoansâu phải sử dụng bộ choòng (khi khoan khí ép)?

3 Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khoan đập ?

4 Hãy phân loại các máy khoan đập khí nén ? Trình bày nguyên lý hoạt độngcủa bộ phận đập của máy khoan đập khí nén cầm tay ?

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khoan và đề xuất các giải pháp nâng cao tốc

độ khoan khi sử dụng máy khoan có cơ cấu đập khí nén ?

6 Trình bày kỹ thuật sử dụng máy khoan đập khí nén cầm tay ?

7 Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ phận đập trong máy khoan đập cáp ?

Ưu nhược điểm của máy khoan đập cáp ?

BÀI TẬP

1 Hãy xác định tốc độ khoan lý thuyết của máy khoan đập PR-19, năng lượngđập Ađ = 44 J(Nm), n = 1500 lần/ph, α = 900, d = 40 mm, fms = 0,4,

σn = 800Kg/cm2, hiệu suất đập η = 0,6

2 Xác định năng suất thực tế của máy khoan với Tca = 8 giờ, Ksd = 0,6,

tp = 1 ph/m Xác định năng suất tháng, năm của máy 3 ca/ngày, số ngày làmviệc 22 ngày/tháng, 12 tháng/ năm

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP KHOAN XOAY 3.1 NGUYÊN LÝ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ CỦA KHOAN XOAY:

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của khoan xoay:

Với phương pháp khoan xoay, sự phá vỡ đất đá dựa trên khả năng tác dụngcủa vật thể cứng (lưỡi cắt) vào vật thể mềm hơn (đất đá)

Khi khoan xoay làm việc, lưỡi cắt dưới tác dụng của của lực đẩy dọctrục P0, lưỡi cắt ăn sâu vào đất đá, dưới tác dụng của mô men xoắn Mq lưỡicắt quay và cắt ra từng lớp đất đá Khi khoan mỗi điểm của lưỡi cắt vẽ lênmột đường xoắn vít