Nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu tác dụng chấn động khi nổ mìn khai thác các mỏ lộ thiên sâu

Vì vậy việc nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu những tác dụng chấn động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác ở những mỏ lộ thiên sâu và trên cơ sở đó đề xuất những giải pháp giảm

- nguyễn hoàng thương

nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu tác dụng chấn động khi nổ mìn khai thác

các mỏ lộ thiên sâu

luận văn thạc sỹ kỹ thuật

hà nội - 2013

- nguyễn hoàng thương

nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu tác dụng chấn động khi nổ mìn khai thác

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả Luận văn

Nguyễn Hoàng Thương

Lời cam đoan………

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục bảng

Danh mục bản vẽ

Mở đầu 1

Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác các mỏ lộ thiên xuống sâu 1.1 Tầm quan trọng và yêu cầu của công tác nổ mìn trong công nghệ khai thác lộ thiên 4

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác lộ thiên 5

1.2.1 Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác lộ thiên trên thế giới 5

1.2.2 Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác lộ thiên ở Việt Nam 8

1.3 Tổng quan về đặc điểm địa chất công trình, địa chất thủy văn, công nghệ khai thác và công nghệ nổ mìn của các mỏ lộ thiên sâu Quảng Ninh 10

1.3.1 Công ty Cổ phần Hà Tu 11

1.3.2 Công ty Cổ phần than Núi Béo 13

1.3.3 Công ty than Đèo Nai 16

1.3.4 Công ty Cổ phần than Cao Sơn 22

1.3.5 Công ty cổ phần than Cọc Sáu 27

Chương 2: Phân tích đánh giá ảnh hưởng của công tác nổ mìn đến môI trường khi khai thác lộ thiên 2.1 Tác dụng chấn động khi nổ mìn 33

2.1.1 Khái niệm chung về sóng chấn động 33

2.2 ảnh hưởng của khí độc và bụi phát sinh khi nổ mìn 38

2.2.1 Đánh giá ảnh hưởng của khí độc phát sinh khi nổ mìn 38

2.2.2 ảnh hưởng của bụi phát sinh khi nổ mìn 40

Chương 3: Nghiên cứu những biện pháp giảm thiểu tác dụng chấn động khi nổ mìn ở mỏ lộ thiên sâu 3.1 Công nghệ và kỹ thuật nổ mìn phá vỡ đất đá khi khai thác xuống sâu 42

3.2 Những phương pháp giảm thiểu chấn động khi nổ mìn khai thác mỏ đối với môi trường xung quanh 52

3.2.1 Những phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhằm giảm tác dụng nguy hại về chấn động khi nổ mìn 52

3.2.2 Sử dụng hợp lý năng lượng nổ 53

3.2.3 Định vị tác dụng nổ 59

3.2.4 Sử dụng màn chắn sóng để bảo vệ công trình 62

3.3 Những giải pháp giảm tác dụng chấn động khi nổ mìn ở mỏ khai thác xuống sâu 64

3.3.1 Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng nổ đập vỡ đất đá trong vùng đập vỡ 64

3.3.2 áp dụng phương pháp nổ chậm và nổ vi sai 64

3.3.3.Sử dụng sơ đồ nổ và hướng truyền nổ hợp lý 65

3.3.4.Tạo màn chắn sóng khi nổ 66

3.4 Quy mô và sơ đồ nổ mìn hợp lý ở các mỏ sâu 64

3.4.1.Quy mô một đợt nổ 66

3.4.2.Sơ đồ nổ hợp lý 66

3.5 Các biện pháp giảm thiểu tác động chấn động khi nổ mìn ở một số mỏ lộ thiên lớn ở Việt Nam 67

3.5.1 Lựa chọn chất nổ và phụ kiện hợp lý 67

3.5.2 Xác định thông số nổ mìn hợp lý 72

3.5.3 lựa chọn các giải pháp công nghệ khoan nổ mìn 73

Tµi liÖu tham kh¶o 84

LĐTB&XH: Lao động thương binh và xã hội

Q: Khối lượng thuốc nổ đồng thời

R: Khoảng cách từ lượng thuốc đến điểm đo

kc: Hệ số phụ thuốc vào tính chất nền công trình cần bảo vệ

: Hệ số phụ thuộc vào chỉ số tác dụng nổ

Km: Hệ số tính đến ảnh hưởng của thời tiết

Kc: Hệ số phụ thuộc vào tính chất đất nền của công trình

d0: Kích thước trung bình của các khối nứt nẻ

dc: Đường kính lượng thuốc

dk: Kích thước cỡ hạt hợp quy cách

H: Chiều cao tầng

L: Chiều cao lỗ khoan

m: Hệ số làm gần các lượng thuốc nổ trong hàng

Lk: Chiều sâu lỗ khoan,m

Lkt: Chiều sâu khoan thêm

a: Khoảng cách giữa các lượng thuốc nổ

b: Khoảng cách giữa các hàng khoan

Lb: Chiều dài bua

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công tác nổ mìn ở mỏ 12

Bảng 1.2 Các thông số khoan nổ mìn chủ yếu mỏ Núi Béo 14

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nỏ mìn mỏ Đèo Nai 20

Bảng 1.4 Bảng các thông số nổ mìn hiện tại mỏ than Đèo Nai 21

Bảng 1.5: Cỏc chỉ tiờu KTKT nổ mỡn ở mỏ Cao Sơn 25

Bảng 1.6 :Bảng các thông số nổ mìn hiện tại mỏ than Cao Sơn 26

Bảng 1.7 : Các chỉ tiêu KTKT nổ mìn ở mỏ Cọc Sáu 30

Bảng 1.8: Các thông số nổ mìn hiện tại của mỏ 31

Bảng 2.1: Tốc độ dao động cho phép VCP của nền công trình 36

Bảng 2.2 : Mật độ bụi cho phép tại vị trí làm việc 41

Bảng 3.1 : Thành phần của sản phẩm khí nổ phụ thuộc vào xung khởi nổ 47

Bảng 3.2: Đặc tính các loại thuốc nổ công nghiệp dùng trong khai thác lộ thiên 49

Bảng 3.3: Các loại dây và ngòi nổ phi điện 50

Bảng 3.4: Đặc tính của dây nổ 51

Bảng 3.5: Đặc tính kĩ thuật các loại mồi nổ 51

Bảng 3.6: Bảng tổng hợp chất nổ năm 2005, 2006, 2007 cuả 2 mỏ lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả 70

Bảng 3.7a: Cỏc thụng số nổ mỡn hợp lý cho mỏ than Cao Sơn dk=250 mm, H=15 m 76

Bảng 3.7b: Cỏc thụng số nổ mỡn hợp lý cho mỏ than Cọc Sỏu dk=250 mm, H=15 m 78

Bảng 3.7c: Cỏc thụng số nổ mỡn hợp lý cho cụng ty than Đốo Nai, dk=250 mm, H=15m 80

Hình 2.1: Quỹ đạo chuyển động nền đất trong mặt phẳng nằm ngang khi nổ lượng

thuốc 4400 kg ở khoảng cách 560 m 34

Hình 3.1- Tốc độ dao động nền đất khi nổ trong đá cát kết cứng với các loại chấtnổ 1.Iphozanit; 2 Granunit; 3 Amonit N0-6JV 55

Hình 3.2- Tốc độ dao động khi nổ lượng thuốc liên tục (2) và phân đoạn (1) 57

Hình 3.3- Sự thay đổi hệ số giảm tốc độ dao động khi nổ vi sai 58

Hình 3.4- Sơ đồ tạo thành tâm chấn động khi nổ tạo khe sơ bộ 61

Hình 3.5- Sơ đồ chuyển động của nền đất khi tạo màn chắn (1) gần công trình bảo vệ (2) 64

Hình 3.6- Nổ mìn tạo biên 67

Hình 3.7- Hướng khởi nổ bãi mìn hợp lý 69

Hình 3.8-Sơ đồ nổ tạo màn chắn sóng 70

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Khai thác than là dạng hoạt động sản xuất ảnh hưởng mạnh đến tài nguyên

và môi trường: Có thể gây suy thoái độ che phủ và chất lượng rừng, làm xáo trộn lớp đất phủ, tạo điều kiện xói mòn bề mặt, gây ô nhiễm môi trường không khí, nước và đất, tiềm ẩn tai biến gây nguy hiểm sức khỏe và tính mạng con người Công tác khoan nổ mìn là một trong những khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ khai thác than lộ thiên Mục đích chính của công tác khoan nổ mìn khi khai thác mở là phá vỡ đất đá thành những cục có kích thước nhất định phù hợp với mục đích khai thác và các thiết bị mỏ Thực tế cho thấy phần năng lượng chất nổ phục vụ mục đích trên chiếm tỉ lệ rất thấp, còn đa số năng lượng biến thành những dạng công vô ích có tác động xấu đến môi trường Đặc tính nguy hại gây ra do nổ mìn đó là sự chấn động xấu đến môi trường Đặc tính nguy hại gây ra do nổ mìn đó là sự chấn động của sóng ảnh hưởng đến sườn dốc của bờ

mỏ, ảnh hưởng đến khối đá gần biên giới mỏ và gương mặt trượt của góc ổn

định, và đặc biệt khi tốc độ dao động của đất đá > 10cm/s thì những tòa nhà có khả năng bị phá hủy Ngoài ra khi nổ còn gây ra văng xa đất đá, tạo sóng đập không khí, tạo khí độc và bụi gây ô nhiễm môi trường, nguy hiểm cho con người, thiết bị và những công trình xây dựng khác

Chưa có các biện pháp triệt để giảm sự ảnh hưởng của công tác nổ mìn tới môi trường Có biện páp chỉ mang tính giám sát chấn động mặt đất trong nổ mìn Vì vậy việc nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu những tác dụng chấn động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác ở những mỏ lộ thiên sâu và trên cơ sở

đó đề xuất những giải pháp giảm thiểu là vấn đề có tính cấp thiết trong giai đoạn hiện nay khi các mỏ ngày càng khai thác xuống sâu

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Công tác nổ mìn ở một số mỏ khai thác than lộ thiên vùng Quảng Ninh

- Phạm vì nghiên cứu: Luận văn được giới hạn nghiên cứu về các biện pháp giảm thiểu tác dụng chấn động khi nổ mìn khai thác các mỏ lộ thiên sâu

3 Mục đích của đề tài:

Với nhu cầu than phục vụ cho các nghành trong nước và xuất khẩu, ngành khai thác than ngày càng phát triển không ngừng, do vậy những tác động có hại

đến môi trường cũng gia tăng Để giảm thiểu những tác động khi nổ mìn, đề tài nghiên cứu nhắm mục đích sau:

- Phân tích đánh giá những tác dụng chấn động khi nổ mìn khai thác các

mỏ lộ thiên sâu

- Đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác dụng chấn động khi nổ mìn khai thác các mỏ lộ thiên sâu

4 Nhiệm vụ của đề tài:

- Làm sáng tỏ những tác dụng chấn động khi nổ mìn khai thác các mỏ lộ thiên sâu

- Lựa chọn các biện pháp giảm thiểu tác động đó đến môi trường, cụ thể: + Tính toán lựa chọn thuốc nổ hợp lý

5 Nội dung nghiên cứu

- Phân tích những tính chất cơ lý của đất đá ảnh hưởng đến công tác nổ mìn

- Phân tích đánh giá ảnh hưởng của công tác nổ mìn đến môi trường xung quanh

- Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác dụng nguy hại về chấn động khi

nổ mìn ở những mỏ lộ thiên sâu

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê phân tích những công trình đã nghiên cứu về giải pháp giảm thiểu tác động của nổ mìn đến môi trường

- Nghiên cứu ứng dụng có chọn lọc các phương pháp giảm tác dụng chấn

động khi khai thác nổ mìn ở mỏ lộ thiên sâu

7 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận văn

- Phân tích những yếu tố có hại sinh ra khi nổ mìn và sự ảnh hưởng của nó

đến môi trường xung quanh

- Lựa chọn được các phương pháp nổ mìn hợp lý nhằm giảm thiểu các yếu

tố có hại đến môi trường đặc biệt là tác dụng chấn động để bảo vệ sức khỏe cho người lao động, người dân sống gần khu vực khai thác mỏ và các công trình xây dựng của mỏ cũng như người dân

- Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng vào thực tế khai thác mỏ, đặc biệt là các vùng than tỉnh Quảng Ninh

8 Cơ sở tài liệu

Luận văn được viết trên cơ sở:

- Tài liệu nghiên cứu về các giải pháp giảm thiểu tác động của công tác nổ mìn đến môi trường, đặc biệt là tác dụng về chấn động đã được công bố và lưu trữ trên sách, báo tạp chí trong và ngoài nước

- Các tài liệu phân tích bằng lý thuyết về các giải pháp giảm thiểu tác dụng chấn động khi nổ mìn ở các mỏ lộ thiên sâu

9 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 3 chương, 92 trang, 19 bảng và 11 hình vẽ

Chương 1

Tổng quan về tình hình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác

động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác các mỏ lộ thiên

âm dưới 3000m/s và một số tầng phía trên của các mỏ lộ thiên Nhưng thực tế cho thấy các phương pháp làm tơi đất đá bằng máy xới chưa đáp ứng kịp thời và cho hiệu quả thấp Do vậy phương pháp nổ mìn trên mỏ lộ thiên hiện nay là công nghệ cần thiết và quan trọng đáp ứng yêu cầu thực tế, ứng dụng rộng rãi trên thế giới và chưa có công nghệ phá vỡ nào thay thế được

Khoan nổ mìn là khâu công nghệ đầu tiên trong dây chuyền công nghệ khai thác lộ thiên, nó đóng vai trò quyết định hoàn thành sản lượng mỏ

Khoan nổ mìn làm tơi đất đá tạo điều kiện thuận lợi cho các khâu tiếp theo như xúc bốc, vận tải, san gạt và các hoạt động khác

Chất lượng của công tác khoan nổ mìn ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình sản xuất của mỏ như năng suất, tuổi thọ các thiết bị, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hệ số tổn thất

Công tác nổ mìn là cần thiết trong dây chuyền công nghệ khai thác lộ thiên Đặc thù của nghành khai thác lộ thiên là diện khai thác ngày càng mỏ rộng và đi sâu vào địa tầng, đáy mỏ ngày càng xuống sâu, dẫn đến công tác nổ mìn càng gặp khó khăn vì độ cứng của đất đá tăng cao, đất đá ngậm nước Hiện nay để phá vỡ 1 m3 cần trung bình 0,5kg thuốc nổ Như vậy trung bình một năm cần pháo vỡ 12 triệu m3 đất đá thì cũng cần tiêu tốn lượng thuốc nổ tương đối lớn Thực tế cho thấy phần năng lượng chất nổ phục vụ mục đích phá vỡ đất đá

chiếm tỉ lệ rất thấp, còn đa số năng lượng biến thành những dạng công vô ích có tác động xấu đến môi trường Đặc tính nguy hại gây ra do nổ mìn đó là sự chấn

động của sóng ảnh hưởng đến sườn dốc của mỏ, ảnh hưởng đến khối đá gần biên giới mỏ và mặt trượt của góc ổn định, và đặc biệt khi tốc độ dao động của đất đá

>10cm/s thì những tòa nhà có khả năng bị phá hủy Ngoài ra khi nổ mìn còn gây

ra văng xa đất đá, tạo sóng đập không khí, sinh khí độc và bụi gây ô nhiễm môi trường, nguy hiểm cho con người, thiết bị và những công trình xây dựng khác

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác

động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác lộ thiên

1.2.1 Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác lộ thiên trên thế giới

Những năm gần đây nghành khai thác mỏ ở các nước phát triển đã có nhiều nghiên cứu về các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi

nổ mìn khai thác lộ thiên, cụ thể:

- Sử dụng các thiết bị có công suất lớn: Mỏ Aitik (Thủy Điển) sử dụng một chiếc CAT-9920 dung tích 9,5m3 và 4 chiếc Đema có dung tích gầu 18,21,22, và 26 m3… Trước hết khi tăng công suất của thiết bị xúc bốc thì tăng thông số làm việc của hệ thống khai thác, dẫn đến giảm số tầng trên bờ mỏ và rút ngắn cung độ vận tải chung trên mỏ Tăng công suất của thiết bị xúc bốc cũng đồng nghĩa với mở rộng đường kính lỗ khoan, mở rộng mạng lưới nổ mìn

và tăng suất phá đá Ngày nay, để chuẩn bị đất đá cho máy xúc có dung tích gầu 15-25m3 người ta đã chế tạo máy khoan có khả năng khoan sâu tới 45-60m với

đường kính lỗ khoan tới 450-600mm Kết quả nghiên cứu trên mỏ lộ thiên Lêbêdinscki (Nga) cho thấy khi tăng đường kính lỗ khoan thỉ chi phí khoan nổ giảm xuống và năng suất máy xúc tăng lên kèm theo sự phát triển kinh tế loại người là sự ô nhiễm nặng nề môi trường sinh thái Quan tâm tới vấn đề đó, các nhà chế tạo máy mỏ đang mong muốn tạo ra những thiết bị đặc biệt để có thể hình thành một “Công nghệ khai thác sạch” , loại bỏ khâu khoan nổ mìn, một công nghệ vừa đắt tiền vừa ô nhiễm môi trường (do xả bụi, khí độc và các khí vào nhà kính) ra khỏi dây chuyền công nghệ khai thác lộ thiên Đó là lý do của

sự ra đời các loại máy xới, máy xúc có răng gầu tích cực và máy liên hợp phay cắt đất đá

Máy xới thực chắt là một máy ủi có công suất lớn, phía sau có gắn thêm 15 răng xới, để làm tơi đất đá mà không cần khoan nổ mìn

Ngày nay người ta để chế tạo được những loại máy xới nặng 60-100 tấn có công suất 350600kw, có thể xới sâu tới 1,6-1,8m trong đất đá có tốc độ truyền

âm tới 3000m/s Các máy xới có công suất và trọng lượng trong phạm vi đó phải

kể đến là D-11N của hãng Caterpila (Mỹ), D-175A, D-375A, D-475A của hãng Komatsu (Nhật), TT-300P (Nga)

Theo thống kê hoạt động thực tế trên các mỏ đá ở Mỹ thì chi phí làm tơi 1m3 đất đá bằng máy xới chỉ bằng 40% so với chi phí làm tơi đất đá bằng khoan

nổ mìn Như vậy sử dụng bằng máy xới để làm tơi đất đá không những cải thiện môi trường mỏ lộ thiên mà còn hiệu quả kinh tế

Từ những năm 1993 hãng máy mỏ Uran (Nga) đã chế tạo và đưa vào thủ nghiệm thành công loại máy xúc có răng gầu tích cực Đây là một công trình nghiên cứu của các nhà nghiên cứu máy mỏ Nga Trên cơ sở máy xúc EKG- 5A (đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam), người ta thay thế xen kẽ 3 răng gầu cố

định bằng 3 răng gầu tích cực ( hoạt động trên nguyên lý búa chèn) vào gầu xúc, làm tăng lực xúc cho máy với năng lượng một lần đập của răng gầu vào đất đá tới 2 kJ

Những năm gần đây Nga, CHLB Đức, Autralia và mỹ đã cho ra đời một loại thiết bị máy xúc bóc đất đá mới đó là bộ liên hợp phay cắt đất đá theo lớp,

có công suất động cơ từ 300-1200kw, chiều rộng một luồng cắt 2,0-4,2m, chiều sâu cắt 150-600mm, có thể cắt đất đá có độ bền 100Mpa với năng suất từ 230-2200T/h Theo kết quả hoạt động của một số mỏ ở châu Âu cho thấy ưu điểm khi sử dụng loại máy này là do không cần khoan nổ mìn nên nâng cao được ổn

định của bờ mỏ và giảm ô nhiễm môi trường

Tuy vây công nghệ làm tơi đất đá bằng máy xới, máy xúc vẫn chưa đáp ứng kịp thời sản xuất và cho hiệu quả thấp do đất đá trên các mỏ lộ thiên có độ cứng cao, hơn nữa các mỏ hầu hết đang ở giai đoạn xuống sâu, độ ngậm nước lớn Do vậy công tác nổ mìn trên các mỏ lộ thiên hiện nay vẫn là công nghệ cần

thiết và quan trọng đáp ứng yêu cầu thực tế, ứng dụng rộng rãi trên thế giới và chưa có công nghệ phá vỡ nào thay thế được Đi đôi với hiệu quả của công tác nổ mìn trên mỏ lộ thiên là vấn đề ảnh hưởng của nó đến môi trường Để giảm thiểu những tác hại của công tác nổ mìn cho các mỏ lộ thiên trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu các biện pháp nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế mỏ mà vẫn giảm thiểu các yếu tố có hại đến môi trường Hướng của các công trình là nghiên cứu chất nổ phù hợp với loại đất đá, phương tiện nổ, các thông số nổ mìn hợp lý, xác định cấu trúc lượng thuốc nổ hợp lý, sơ đồ và thời gian vi sai thích hợp Một trong những biện pháp phải kể đến hiện nay đang được áp dụng đó là sử dụng thuốc nổ và phương tiện nổ hợp lý để giảm các yếu tố độc hại đến môi trường Trong công nghệ phá vỡ đất đá, ngoài việc hoàn thiện thiết bị tạo lỗ mìn, sự ra

đời của phương tiện nổ phi điện đã tạo nhứng điều kiện để nâng cao hiệu quả nổ mìn, nhờ có thể nổ vi sai tới từng lỗ mìn, thuận lợi, nhanh chóng, chính các trong việc đấu dây, giảm hậu xung, giảm sóng va đập không khí… Nhiều loại thuốc nổ công nghiệp, an toàn, thuận lợi trong việc bảo quản và sự dụng đã được chế tạo,

đặc biệt phải kể đến sự ra đời của thuốc nổ nhũ tương (Emulsion Explosiver,

được chế tạo đầu tiên ở Mỹ năm 1978), với nhứng đặc điểm sau: tỷ trong lớn (1,251,3), sức công phá cao (330-340cm3), có khả năng chịu nước cao (tới 72 giờ) không ô nhiễm môi trường và giá rẻ

- Theo tờ Ugol 10/1995 (Nga) thì người ta đã nghiên cứu thành công chất phá đá NPV-7B bao gồm vôi sống và 23 chất phụ gia khác trộn với tỷ lệ 36%

để phá vỡ đất đá mà không cần nổ mìn Phương pháp này được gọi là công nghệ phá đá sạch ở nhiệt độ thấp và ưu điểm là không gây chấn động, không bụi, không có đá bay, không có khí độc bay vào môi trường

1.2.2 Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác lộ thiên ở Việt Nam

Nổ mìn là hoạt động thường xuyên trong khai thác lộ thiên Do vậy chấn

động mặt đất do nổ mìn và ảnh hưởng của nó đến độ bền vững của các công trình xây dựng cũng như các hoạt động khác, là một vấn đề môi trường được đặc biệt quan tâm, nhất là đối với các mỏ gần khu vực dân cư và khu công nghiệp

Tuyển tập báo cáo “Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ XIII-năm 2001” nhóm tác giả gồm TS Huỳnh Thị Minh Hằng và Th.S Phan Thị Mỹ Hoa

bộ môn Địa chất cơ sở và Môi trường - Khoa ĐC&ĐK và PGS Ngô Kiều Nhi PTN Cơ ứng dụng Trường Đại học kỹ thuật TPHCM đã có bài viết báo cáo công trình nghiên cứu “Giám sát chấn động mặt đất trong nổ mìn khai thác đá ở các tỉnh Miền Đông Nam bộ” Công trình đã tiến hành thử nghiệm phương pháp giám sát chấn động mặt đất trong nổ mìn trong khai thác đá Yêu cầu thiết bị đo chấn

động mặt đất phải có chế độ ghi tín hiệu riêng, có phương pháp ghi tín hiệu thích hợp để kết quả thu nhận được có thể phân giải được Bên cạnh đó thông tin thu

được phải có độ chính xác cao Các kết quả đo chấn động này có thể đối chiếu

được với các tiêu chuẩn về độ rung động cho phép đối với các công trình cần bảo

vệ Ngoài ra có thể phục vụ theo dõi thường xuyên cho công tác giám sát, hệ thiết bị này phải gọn nhẹ, dễ triển khai trong mọi điều kiện và dễ thoa tác Hệ thống thiết bị đo chấn động do phòng thí nghiệm Cơ ứng dụng - Trường Đại học

kỹ thuật TP HCM thiết kế và chế tạo, qua kiểm nghiêm thực tế trong đợt nổ thử nghiệm cho thấy có thể đáp ứng yêu cầu của hệ thiết bị giám sát chấn động do

nổ mìn Bên cạnh tính năng ghi nhận tín hiệu chính xác, có hệ thống sử lý tín hiệu cho ra các kết quả dạng đồ thì so với tiêu chuẩn OSM-8507 (Mỹ), hệ thống thiết bị này bao gồm máy thu nhận tín hiệu (Dât collector), máy phân tích phổ, miền tần số làm việc cảm biến 7-200Hz và tần số lấy mẫu đến 10kHZ Đặc tính của thiết bị này là gọn, nhẹ do vậy hệ thống này có điểm nổi trội là dễ triển khai,

dễ di chuyển, dễ thao tác và có thể đo đạc với độ chính xác cao, đáng tin cậy, chi phí chấp nhận được

Khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của công nghệ khai thác than ở Quảng Ninh,

đã có nhiều công trình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác lộ thiên, cụ thể:

Bài báo “Vấn đế hoàn thiện các thông số nổ mìn cho các mỏ lộ thien lớn vùng Quảng Ninh” của Th.s Lê Văn Quyển Trường Đại học Mỏ - Địa chất(Hội nghị khoa học kỹ thuật Mỏ toàn Quốc lần thứ VIII-năm 2001) cho thấy thông số

nổ mìn (TSNM) phải phù hợp với các thống số công nghệ mỏ nhằm sủa dụng tối

đá năng lượng để đập vỡ, muốn vậy cần nghiên cứu mối quan hệ mật thiết giữa

các thông số đặc biệt là mối quan hệ giữa đường kháng và đường kính thuốc nổ, mối quan hệ giữa chiều cao cột thuocs với lượng chất nổ, chiều sâu khoan thêm

và chiều cao bua hợp lý, chiều cao tầng hợp lý, sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan trên tầng Trong các thông số nổ mìn, quan trọng nhất là chỉ tiêu thuốc nổ Đây là đại lượng dùng để điều khiển mức độ đập vỡ đất đá (MĐĐV), nó có tác dụng quyết

định tới năng suất và hiệu quả của các khâu tiếp theo (như xúc bốc, vận tải) có mối quan hệ gián tiếp thông qua MĐĐV Do vậy giải quyết mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ- MĐĐV chính là thiết lập bài toán tối ưu hóa MĐĐV (tổng chi phí sản xuất tối thiểu: G -> Min) Từ MĐĐV hợp lỹ sẽ xác định được chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý Khi xác đinh được chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý sẽ xác định đượng lượng thuốc nổ cần thiết để phá vỡ đất đá, như vậy không những hiệu quả kinh tế

mà năng lượng biến thành những dạng công vô ích có tác động xấu đến môi trường sẽ giảm

Nhóm tác giả của Trường đại học Mỏ - Địa chất do GS.TS Nhữ Văn Bách chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả, giảm thiểu chấn

động nổ mìn ở mỏ Núi Béo” Đề tài đã được tác giả báo cáo và được nghiệm thu giai đoạn 1 ngày 7/9/2006 Xuất phát từ đặc điểm công tác nổ mìn của mỏ than Núi Béo gần khu dân cư vì vậy phải đảm bảo tuyệt đối an toàn cho người, nhà cửa và công trình khác do tác dụng của sóng chấn động, sóng không khí và đá văng Đặc biệt là tác dụng của sóng chấn động bởi vì nhà cửa và các công trình gần mỏ là đối tượng tĩnh không di chuyển được, chúng thường bị phá hủy do sóng chấn động Để đáp ứng yêu cầu này công tác nổ mìn phải làm sao để giảm tác dụng chấn động đến mức độ nhỏ nhất với quy mô bãi nổ hợp lý Yêu cầu này cũng đòi hỏi phải chọn thuốc nổ phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả đập vỡ đồng thời giảm tác dụng có hại, bảo vệ môi trường Nhóm tác giả đã nghiên cứu và tiến hành nổ thử nghiệm trên mỏ Núi Béo và đã đề ra các biện pháp nâng cao hiệu quả nổ mìn, biện pháp giảm chấn động khi nổ mìn khai thác mỏ đối với môi trường xung quanh

1.3 Tổng quan về đặc điểm địa chất công trình, địa chất thủy văn, công nghệ khai thác và công nghệ nổ mìn của các mỏ lộ thiên sâu Quảng Ninh

Trong khai thác mỏ lộ thiên nói chung và khai thác mỏ lộ thiên ở vùng Quảng Ninh nói riêng, với điều kiện đất đá tương đối cứng (f=5-15), chủ yếu là sét kết, bột kết, cuội kết, cát kết, sạn kết Đất đá chia làm bốn loại với độ nứt nẻ

từ 0,2-1,25m Địa hình phức tạp, các mỏ đang ở giai đoạn xuống sâu, vì vậy công tác nổ mìn được các mỏ đặc biệt quan tâm không những đạt hiệu quả mà còn bảo vệ môi trường Độ sâu cuối cùng của một số mỏ lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh như sau:

8 triệu tấn Vỉa có cấu tạo phức tạp chiều dày trung bình là 17,47m Chiều dày than tính trữ lượng trung bình là 13,05m Vứa 16a phân bố hẹp ở nhân nếp lõm Vỉa có cấu tạo phức tạp, chiều dày trung bình là 8,81m Trong khu mỏ có các loại nham thạch như: Cuội kết, sỏi sạn kết, cát kết, bột kết và sét than có độ cứng f=513,

b Địa chất thủy văn

Nước dưới đất chia làm hai tầng chứa nước là tầng nước ngầm nằm trên vỉa trụ có lưu lượng từ 0,06 lít/giây đến 1,8 lít/giây Tổng áp lực nằm trên vỉa trụ

có độ phong phú nước khá lớn và áp lực nước khá mạnh Nguồn cung cấp cho nước dưới đất là nước mưa

1.3.1.2 Các thông số của hệ thống khai thác và quy trình công nghệ

Hệ thống khai thác của mỏ Hà Tu là hệ thống khai thác dọc, một bờ công tác bãi thãi ngoài với các kích thước hệ thống khai thác cơ bản là:

- Chiều cao tầng đất: 15m

- Chiều cao tầng than: 7,5m

- Chiều cao tầng kết thúc: 30m

- Chiều rộng đáy hào chuẩn bị: 25m

- Chiều rộng mặt tầng công tác: 3040m

- Chiều rộng tầng bảo vệ: 520m

Về công nghệ khai thác mỏ Hà Tu sử dụng các thiết bị sau:

- Công tác khoan mỏ sử dụng máy khoan xoay cầu mã hiệu СБШ - 250MH với năng suất định mức trung bình là 24.000m/năm

- Công tác xúc bốc: Về xúc đất mỏ sử dụng máy xúc EKG - 5A và EKG -

xúc thủy lực gầu ngược có dung tích gầu từ 2,3m3

1.3.1.3 Công tác nổ mìn

Từ những năm 1991 trở về trước công nghệ khoan nổ mìn ở mỏ Hà Tu hoàn toàn áp dụng công nghệ nổ truyền thống của Liên Xô cũ với phương pháp tính toán các thông số mạng lưới lỗ mìn nhằm đảm bảo cải thiện mô chân tầng

và đường kháng là chủ yếu nên kích thước mạng nổ bị khống chế, hạn chế giá trị chỉ tiêu phá đá Về phương pháp nổ mìn chủ yếu là nổ đồng thời, tỷ lệ nổ mìn vi sau ít, sơ đồ vi sai chủ yếu là nổ mìn vi sai qua hàng Phương pháp nạp thuốc chủ yếu nạp tập trung hoặc phân đoạn không khí Thuốc nổ chủ yếu là TNT dạng vảy, sử dụng cho lỗ khoan có nước, còn thuốc Zeecsno dùng cho lỗ khoan khô Kích nổ là Amônít N06JB dạng bột đóng bao đường kính 90mm Phương tiện nổ: Dùng truyền nổ từ miệng lỗ tới lượng thuốc kích nổ là dây nổ của Nga có tốc độ 65007000m/s Bảng 1.1 tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công tác nổ mìn

từ năm 1991 trở về trước

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công tác nổ mìn ở mỏ

- Chi phí khoan nổ giảm 8% so với công nghệ truyền thống

- Tỷ lệ đá quá cỡ giảm từ (0,51)% so với công nghệ truyền thống

Hiện nay ở các mỏ chủ yếu sử dụng các loại chất nổ và phương tiện nổ do Việt Nam sản xuất

1.3.2 Công ty Cổ phần than Núi Béo

1.3.2.1 Địa chất công trình và địa chất thủy văn

a Địa chất công trình

Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là vỉa 14, vỉa than nằm trên cùng trong cột

địa tầng nghiên cứu Đá vách, trụ vỉa than thường gặp là lớp bột kết, sét kết Các lớp đá này không ổn định, chỗ dầy, mỏng khác nhau, đôi chỗ tạo thành thấu kính Độ cứng đất đá f=513

b Địa chất thủy văn

Địa chất thủy văn mỏ Núi Béo khá phức tạp có hai moong cũ chứa nước gần vỉa 11 là moong Hà Tua và moong Mông plnê Đồng thời có hai con suối chảy qua, đó là suối Lộ Phong và suối Hà Tu Nước dưới đất cũng có hai tầng, tầng nước ngầm ở sâu vài mét đến 50m Tầng áp lực ở dưới vỉa than nhưng có tính chất cục bộ Hệ số thấm của đất đá trung bình 0,07m/ngày đêm

1.3.2.2 Các thông số của hệ thống khai thác và quy trình công nghệ

- Chiều cao tầng đất: 15m

- Chiều cao tầng than: 6m

- Chiều rộng đáy hào chuẩn bị: 20m

- Chiều rộng mặt tầng công tác: 2535m

- Chiều rộng tầng bảo vệ: 520m

- Chiều rộng dải khấu: 12m

- Chiều dài tuyến công tác: 8002000m

- Góc dốc bờ công tác: 30390

- Góc dốc bờ công tác: 65700

Về công nghệ khai thác mỏ Núi Béo sử dụng các thiết bị sau:

- Công tác xúc bốc: Về xúc đất mỏ sử dụng máy xúc EKG4,6-5A; máy xúc thủy lực gầu ngược CAT-5090 có E=5,7m3; máy cú EX-700; máy xúc tay

với năng suất định mức trung bình là 24.000m/năm; máy khoan thủy lực DM-45, d=230mm; máy khoan thủy lực ROCK-L8, d=165mm

- Công tác vận tải: Sử dụng xe БEΛA3-7548 D7, tải trong 42 tấn; БEΛA

3-7522 a, tải trọng 30 tấn; CAT 773E tải trọng 58 tấn; VOLVO A35 tải trọng 35 tấn

1.3.2.3 Công tác nổ mìn

Công nghệ nổ mìn ở mỏ Núi Béo chủ yếu sử dụng công nghệ nổ mìn của

úc, với thông số chủ yếu ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Các thông số khoan nổ mìn chủ yếu mỏ Núi Béo

vệ các công trình lân cận trong quá trình khai thác là vấn đề đặc biệt cần đặt ra

và quan tâm giải quyết Công tác làm tơi đất đá mỏ áp dụng là công nghệ nổ mìn Vì vậy mỏ đã có những biện pháp giảm thiểu tác động môi trường qua quá trình nổ mìn như sau:

- Công tác nổ mìn trên mỏ hiện nay do Công ty Công nghiệp hóa chất mỏ

đảm nhận Tuy nhiên để hạn chế tác động xấu đến môi trường, Công ty than Núi Béo đã chủ động phối hợp đơn vị cùng thi công chọn thuốc nổ phù hợp, có cân bằng oxy bằng không hoặc gần bằng không như thuốc nổ Anfo, thuốc nổ nhũ tương… để hạn chế việc xả bụi vào không khí, giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước và giảm thiểu chấn động không khí khi nổ mìn

- Công tác nổ mìn trong lỗ khoan lớn của công ty được áp dụng 100% phương pháp nổ mìn iv sai qua lỗ ở rất nhiều khu vực trên các khai trường mỏ,

để nâng cao hiệu quả đập vỡ đất đá và giảm chấn động, mỏ đã áp dụng phương pháp nạp mìn phân đoạn lưu cột không khí Các khu vực khác gần khu dân cư có

đặc điểm đất đá rắn không thể xới trực tiếp, công ty sử dụng phương pháp nổ mìn om với chỉ tiêu và quy mô nhỏ để làm rạn nứt đất đá trước khi dùng máy xới làm tơi sơ bộ

- Trên cơ sở đánh giá, phân tích ảnh hưởng của hướng khởi nổ và vị trí lỗ mìn khởi nổ đến mức chấn động nổ mìn, điều chỉnh hướng khởi nổ, mạng nổ cho phù hợp

- Chủ động khống chế quy mô nổ mìn tối đa cho từng khu vực cần bảo vệ Chấp nhận các bãi nổ nhỏ nhưng nổ nhiều bãi trong một ngày với khoảng thời gian dãn cách phù hợp trên nguyên tắc triệt tiêu sóng chấn động của bãi nổ trước thì mới khởi nổ bãi nổ sau:

+ Thường xuyên gửi thông báo lịch nổ mìn tại khai trường các ngày trong tuần tới chính quyền địa phương các phường Hà Trung, Hà Tu để chính quyền

địa phương chủ động thông báo tới các hộ dân trong khu vực cùng phối hợp thực hiện

+ Kết hợp cùng với sở LĐTB&XH Quảng Ninh, phòng PC23- Công an tỉnh; chính quyền các phường Hà Tu, Hà Trung; đại diện các tổ dân, khu phố tiến hành khảo sát ảnh hưởng do nổ mìn tại các khu dân cư lân cận và đã chọn

được quy mô nổ mìn hợp lý cho từng khai trường Do vậy đã giảm được chấn

động cho khu dân cư và được nhân dân đồng tình ủng hộ

- Trong năm qua, Công ty than Núi Béo đã hợp tác với các cơ quan nghiên cứu trong nước thực hiện các công trình, đề tài nghiên cứu nhằm lựa chòn giải pháp nổ mìn hợp lý, giảm thiểu tác động có hại đến môi trường và nâng cao hiệu quả nổ mìn tại Công ty cụ thể:

+ Công ty hợp tác với Trung tâm kỹ thuật môi trường Đô thị và Khu công nghiệp (Đại học Xây dựng Hà Nội) tiến hành quan trắc chấn động do nổ mìn của Công ty Núi Béo tới khu vực dân lân cận, với nội dung chính là: Quan trắc, đo

đạc chính xác thông số chấn động do nổ mìn theo quy mô nổ Từ đá đánh giá kế quả đưa ra quy mô nổ và phương pháp nổ hợp lý

+ Công ty đã chủ động phối hợp cùng các chuyên gia đầu ngành về nổ mìn của Trường Đại học Mỏ- Địa chất do GSTS Nhữ Văn Bách làm chủ đề tài thực hiện công trình nghiên cứu khoa học đó là: “Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả, giảm chấn động nổ mìn ở mỏ Núi Béo” với mục đích: Đánh giá mức độ chấn động nổ mìn tới hiện tại của mỏ Núi Béo, đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả, giảm chấn động nổ mìn tới mức cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam và không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh

1.3.3 Công ty than Đèo Nai

Theo điều kiện địa hình khai trường, mỏ Đèo Nai được chia thành 2 khu vực vỉa chính và lộ trí vải chính phía đông giáp mỏ Cọc Sáu Diện tích khu mỏ khoảng 4km2 Mỏ Đèo Nai khai thác 2 vỉa than: Vỉa dày 2 và vỉa 64 Vỉa dày 2

có cấu tạo phức tạp được chia thành nhiều chùm, nhiều lớp, số lớp thay đổi từ 524 lớp Chiều dày tính trữ lượng từ 4,8863,49m trung bình 36,98m, số lớp đá kẹp từ 326 lớp Vỉa 64 phân bố chủ yếu ở phần trung tâm và cấu tạo đơn giản hơn vỉa dày 2 Chiều dày tính trữ lượng từ 4,8821,64 trung bình 16,24m, số lớp

đá kẹp từ 212 lớp

1.3.3.1 Đặc điểm địa chất công trình và địa chất thủy văn:

a Địa chất công trình

Đất đá mỏ Đèo Nai thuộc trầm tích gồm 5 loại như sau:

Cuội kết: Có kiến trúc kiểm psephit, hạt cuội tròn cạnh và không đều, hạt

lớn nhất là 10cm Hạt cuội gồm 2 loại chủ yếu: hạt quắc zít hoặc thạch anh, xi măng gắn kết chủ yêu là thach anh hạt nhỏ hoặc sét vôi Các tầng cao bị phong hóa f=910, sau tăng dẫn đến f=1011, càng xuống sâu độ cứng tăng tới f=1114 Các lớp đá có góc căm trung bình từ 30400

Sạn kết: Có kiến trúc kiểu psephit hạt nhỏ, xi măng gắn kết chủ yếu là

thạch anh hạt nhỏ, độ kiên cố f=1013, càng xuống sâu thì chủ yếu gặp f=13, góc cắm trung bình từ 35450

Cát kết: Gồm có các hạt thô, hạt trung và hạt mịn, xi măng gắn kết chủ

yếu là thạch anh hạt nhỏ Độ kiên cố f=810 (hạt mịn) và f=1012 (hạt trung,

thô) Càng xuống sâu độ kiên cố của đất đá càng tăng Góc cắm của lớp đất đá trung bình 30400

Bột kết: Có kiến trúc kiểu Alevrolit từ hạt thô đến hạt mìn, xi măng cơ sở

là sét bị xeerrixit hóa, độ kiên cố f=811, góc cắm trung bình từ 35450

Sét kết: ít gặp thường nằm xen kẽ giữa các lớp đá khác ở dạng phân lớp

mỏng Thành phần chủ yêu là Xeerritxit, độ kiên cố f=58

Mức độ nứt nẻ: Theo kết quả nghiên cứu khảo sát năm 1987 tại 6 tầng với

61 lớp nham thạch cho tháy mức độ nứt nẻ có những tính chất khác nhau Với đá cát kết và bột kết khe nứt phát triển theo hai hướng gần như song song và vuông góc với đường phân lớp của lớp chia khối đá thành các phần đều đặn Các đá cuội kết, sạn kết nứt nẻ thường có nhiều phương pháp khác nhau không có quy luật Có thể phân cấp nứt nể đất đá ở Mỏ Đèo Nai như sau:

Cấp II chiếm 55%, cấp III chiếm 28%

Cấp IV chiếm 7%, cấp V chiếm 10%

b Địa chất thủy văn

Đặc điểm nước mặt: Nguồn nước mặt trong khu mỏ Đèo Nai tập trung chủ yếu vào hồ Bara và suối Hào Bắc

Hồ Bara: Nằm về phái Tây Bắc của mỏ ở độ cao +342m là nơi tàng trữ nước mặt lớn nhất trong vùng than Cẩm Phả Quanh năm hồ tàng trữ một lượng nước từ 55518670000m3 Hồ ở cách xa trung tâm moong Đèo Nai từ 9001000m nên không ảnh hưởng lớn cho công tác khai thác

Đặc điểm nước dưới đất: Nước dưới đất trong tầng chứa than Đèo Nai là một tầng chứa nước áp lực cục bộ Tùy theo cấu trúc địa chất và độ cao mặt địa hình mà tính áp lực của nước thể hiện mạnh hay yếu Quá tình khai thác cùng với yếu tố kiến tạo đã phá hủy đất đá làm cho tính chứa nước có áp ở đây mất dần trở thành nước không áp và chảy xuống moong

1.3.3.2 Các thông số của hệ thống khai thác và quy trình công nghệ

Mỏ Đèo Nai khai thác với hệ thống khai thác dọc phía bắc có 2 bờ công tác, phía nam có một bờ công tác, bãi thải ngoài Thông số của hệ thống khai thác gồm:

- Chiều rộng khoảnh khai thác: 1315m

- Hệ số bóc biên giới: 5,25 m3/tấn

Mỏ Đèo Nai trong quy trình công nghệ khai thác sử dụng các loại thiết bị sau:

khoan đầu đập thủy lực: DML (d=250mm); Máy khoan Tamroock: 01 (d=4590mm)

- Công tác xúc: Mỏ dùng máy xúc sử dung loại K - 5A và K-4,6 (E=4,65m3); Máy xúc thủy lực KOMATSU dung tích gầu từ 3,16,7m3/

- Vận tải sử dụng loại xe БEΛA3- 540A, tải trọng 27 tấn; БEΛA3- 548A, tải trọng 40 tấn; CAT tải trọng 58 tấn; VOLVO tải trọng 35 tấn

1.3.3.3 Đặc điểm công tác nổ mìn hiện tại của mỏ Đèo Nai

Mỏ Đèo Nai là mỏ lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả, tốc độ khai thác những năm gần đây có sự tăng đột biến, khối lượng đất đá nổ mìn ngày càng tăng Do vậy công tác nổ mìn ngày càng được chú trọng

Từ năm 1985 trở lịa đây mỏ than Đèo Nai đã sử dụng hầu hết các loại vật liệu nổ (VLN) có trên thị trường Việt Nam như:

- Các VLN do Liên Xô cũ sản xuất

- Các VLN do hãng ICI của úc sản xuất

- Các VLN do Việt Nam sản xuất

Từ năm 1993 trở về trước mỏ Đèo Nai sử dụng công nghệ nổ mìn truyền thống của Liên Xô, phương pháp nổ mìn chủ yếu là đồng loạt, tỷ lệ nổ mìn vi sai

ít, do đó chất lượng nổ mìn giảm, tỷ lệ đá quá cỡ cao

Từ năm 1993 trở lại đây mỏ đã áp dụng công nghệ nổ mìn mới, sử dụng các loại thuốc nổ nhũ tương Powergel 2560, NT-13, Ê-31, Anfo chịu nước trong các lỗ khoan có nước, thuốc nổ Anfo thường nạp trong các lỗ khoan khô bằng cơ giới hoặc bằng bao gói, các phụ kiện chủ yếu của úc và của các nhà máy Z của

bộ Quốc phòng trong nước cung cấp Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật được thể hiện (bảng 1.3)

Với kết quả tổng kết 3 năm trở lại đây, chúng ta thấy tình hình sử dụng thuốc nổ chịu nươc ngày càng tăng khi đáy mỏ phát triển xuống sâu Độ cứng

đất đá mỏ tăng theo, các tỷ lệ về đá quá cỡ, bãi mìn khoan nổ lại đều năm sau cao hơn năm trước

Năm 2005 tỷ lệ đất đá phải nổ mìn là 75%, đất đá phải nổ mìn có độ cứng f=815 Mỏ sử dụng phương pháp nổ mìn vi sai qua lỗ, qua hàng Các thông số

nổ mìn hiện tại của mỏ (bảng 1.4)

B¶ng 1.3 C¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt ná m×n má §Ìo Nai

Bảng 1.4 Bảng các thông số nổ mìn hiện tại mỏ than Đèo Nai

từ 0,30,6kg/m3 trong khoảng thời gian quy định từ 16h0016h30

- Nổ mìn lần 1: Để bắn tơi đất đá ở tầng khai thác để tạo điều kiện cho máy xúc thực hiện xúc tải lên ôtô

- Nổ mìn lần 2: Phá vỡ đá quá cỡ để tạo cỡ hạt phù hợp với thiết bị bốc xúc Thông thường nổ mìn phá đá quá cỡ với chỉ tiêu thuốc nổ 0,13015kg/m3 Khi nổ mìm ở trên gương tầng gây tiếng ồn lớn và tạo ra đám mây bụi lớn có khả năng lan xa Công tác này chỉ ảnh hưởng tới các tầng trên bề mặt, nhưng do việc khai thác than trong khai trường tại mỏ như trong một thung lũng

do đó bụi nổ nổ mìn ảnh hưởng trong khai trường khai thác mỏ và thực tế với thời gian 10 phút sẽ lắng đọng tại khai trường mỏ Để giảm tác động có hại đến người lao động trên công trường mỏ đã có biện pháp như sau:

- Thực hiện nghiêm chỉnh quy định về nổ mìn Sau khi nổ mìn xong, sau

15 phút bụi đã lắng và khí độc đã được khuếch tán trong không khí, người chỉ huy bãi nổ mới được vào kiểm tra bãi nổ, bãi nổ an toàn mới báo yên và cho công nhân tiếp tục làm việc

- Sử dụng thuốc nổ và công nghệ nổ mìn tiên tiến trên thế giới; thuốc nổ công nghiệp có cân bằng ô xy bằng không và công nghệ nổ mìn vi sai đã giảm

đáng kể khả năng phát sinh bụi và các khí độc so với công nghệ nổ mìn trước

đấy của Liên Xô cũ

- Hiệu quả giảm ô nhiễm môi trường về bụi và khí độc sẽ cao hơn nếu khi

nổ mìn vào thời điểm cường độ hoạt động ở mỏ là thấp nhất vào thời gian quy

định từ 16h0016h30, thời gian nghỉ giao ca của công nhân

1.3.4 Công ty Cổ phần than Cao Sơn

Mỏ Cao Sơn nằm cách thị xã Cẩm Phả 4km về phía bắc, diện tích phân bố khoảng 5km2 Trong khu vực có các vỉa than là: 13-1, 14-2, 14-4, và 15-4

Vỉa 14-5 có dạng động tụ chiều dày tính trữ lượng trung bình là 10,26m

Số lớp kẹp từ 110 lớp Phía đông chỉ tồn tại một vỉa, phía tây tách thành các vỉa 14-2, 14-4, 14-5

13.4.1 Đặc điểm địa chất công trình và địa chất thủy văn

- Bột kết: chiếm 28% có cấu tạo phân lớp ít nứt nẻ

- Sét kết: chiếm 4,4% thường là lớp mỏng nằm sát vách và trụ vỉa than

b Địa chất thủy văn:

Địa chất thủy văn ở mỏ Cao sơn rất phức tạp ,nước mặt thay đổi theo mùa Mùa mưa tạo thành những dòng suối lớn lưu lượng tới 2500 lít/ giây Nước dưới dòng có 2 tầng là nước không có áp và nước có áp Nước không có áp nằm ở trên vách vỉa, nước có áp nằm dưới trụ vỉa có tính cục bộ, có vị trí áp lực nước cao hơn nước đất là 12,65 m hệ số thấm trung bình K= 0,0284 m/ ngày đêm

1.3.4.2 Các thông số của hệ thống khai thác và quy trình công nghệ

Mỏ Cao sơn khai thác với hệ thống khai thác dọc một bờ công tác, bãi thải ngoài Tốc độ xuống sâu hàng năm trung bình đạt từ 50-60 m Thông số của

thiết bị sau

- Vận tảI sử dụng loại xe:

+ БEΛA3-540 A, tảI trọng 27 tấn

+ БEΛA3-548 tảI trọng 40 tấn

+ HD tảI trọng 32 tấn

+ CAT tảI trọng 35-98 tấn

1.3.4.3 Đặc điểm công tác nổ mìn hiện nay của mỏ Cao sơn :

Mỏ than Cao sơn là mỏ có sản lượng khai thác lớn ở vùng Cẩm Phả Từ năm 2002 trở lại đây sản lượng khai thác đạt 2,5-3,0 triệu tấn / năm Tỉ lệ đất đá phải nổ mìn chiếm tới 80% khối lượng đất đá bóc Hàng năm mỏ sử dụng khối lượng thuốc nổ lớn nhất trong toàn vùng và với tỉ lệ thuốc nổ chịu nước ngày càng cao với đáy mỏ ngày càng xuống sâu, lỗ mìn có nhiều nước

Phương pháp nổ mìn hiện tại của mỏ: áp dụng nổ vi sai qua lỗ, qua hàng, lượng thuốc nổ tập trung

+ Các loại thuốc nổ được sử dụng gồm:

- Thuốc nổ chịu nước được sử dụng phổ biến là: Anfo chịu nước , NT13, EE-31

- Thuốc nổ không chịu nước: Chủ yếu là Zecno, Anfo thường nạp bao và nạp cơ giới

+ Phụ kiện sử dụng là các loại kíp nổ vi sai phi điện có gian chậm nổ khác nhau do các nhà máy Z của Bộ quốc phòng sản xuất Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật (KTKT) được thể hiện ở bảng 1.5

Năm 2005 tỉ lệ đất đá phải nổ mìn là 94,32% Đất đá phải nổ mìn có độ cứng f=8-13 Tỉ lệ sử dụng thuốc nổ chịu nước chiếm 74,36% tổng số khối lượng thuốc nổ Các thông số nổ mìn hiện tại của mỏ được trình bày ở bảng 1.6

Bảng 1.5: Các chỉ tiêu KTKT nổ mìn ở mỏ Cao Sơn

Bảng 1.6 :Bảng các thông số nổ mìn hiện tại mỏ than Cao Sơn

1.3.4.4 Những phương pháp giảm thiểu tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn khai thác của mỏ Cao Sơn

Bụi tạo ra do hoạt động khoan nổ mìn ở dạng nguồn điểm và có tác động tức thời, Do vậy, để hạn chế đến mức thấp nhất tác động này cần thực hiện các giải pháp sau:

- Khi nổ mìn hộ chiếu khoan nổ mìn phải được lập chính xác, các phương pháp thi công và nổ mìn phải thực hiện đúng hộ chiếu Nhà thầu thi công phải tuân thủ đầy đủ các quy định và quy phạm sử dụng, bảo quản, vận chuyển thuốc

nổ và vật liệu nổ, kĩ thuật khai thác mỏ lộ thiên

+ Dùng xe tưới nước nơi thiết bị làm việc và lắp đặt các thiết bị hút bụi từ

lỗ khoan( dùng nước cao áp để khử bụi và lấy phoi khi khoan lỗ mìn)

+ Nổ mìn vào thời điểm vắng người, gió nhẹ để hạn chế ảnh hưởng của bụi và khí độc

+Bán kính vùng nguy hiểm khi nổ mìn khai thác cần xác định cụ thể Khi tiến hành công tác nổ phải áp dụng công nghệ và kĩ thuật tiên tiến (thuốc nổ có nhũ tương, nổ mìn vi sai phí điện) để điều khiển nhằm thu được hiệu quả nổ tốt

nhất đồng thời tránh những tảng đá văng xa ảnh hưởng tới các khu vực xung quanh mỏ

+ Xác đình kích cỡ của vụ nổ mìn và lượng thuốc nổ sử dụng cho nổ mìn ( lập hộ chiếu khoan nổ mìn chính xác và hiệu quả cho từng bãi nổ )

1.3.5 Công ty cổ phần than Cọc Sáu:

1.3.5.1 Địa chất công trình và thủy văn

a Địa chất công trình :

Đất đá mỏ Cọc Sáu thuộc trầm tích gồm 4 loại như sau:

- Cuội , sạn kết: Là loại đất đá phân bố trên bề mặt và dưới

- sâu, trung bình trong toàn địa tầng cuội sạn kết chiếm từ 22-32% , chiều dầy các lớp 62 m Thành phần thạch học chủ yếu là thạch anh chiếm 80-90% với độ hạt từ 5-20mm , xi măng gắn kết là silic ,xeerrixit hoặc ô xít sắt

Đá có cấu tạo khối rắn chắc, độ kiên cố f=4-15

- Cát kết: Chiếm tỉ lệ lớn nhất từ 36-51% , chiều dày các lớp thay đổi

từ 1-90 m, cát kết có độ hạt mịn đến thô (0,1-1,0 mm) Thành phần chủ yếu khoáng vật là thạch anh, xi măng gắn kết silicát, có cấu tạo dạng khối hoặc phân lớp dày chắc chắn Độ kiên cố f=6-13

- Bột kết : Là loại đá ít phổ biến hơn trong địa tầng Chúng là những lớp mỏng phân bố ở vách , trụ các vỉa than Tỷ lệ đá bột kết chiếm từ 20-31% , chiều dày trung bình lớp từ 4-5 m, thành phần khoáng vật chủ yếu là sét và silic,

b Địa chất thủy văn:

Địa chất thủy văn ở mỏ khá phức tạp Nước mặt chủ yếu là do nước mưa, nước mặt từ mức +30 trở lên thoát bằng tự chảy , còn từ mức +30 trở xuống chảy vào moong khai thác

Nước dưới đất có hai tầng chứa nước và tầng phụ chứa nước:

Tầng chứa nước không có áp lực được phân bố rộng rãi trong toàn bộ khu

mỏ và nằm trên vỉa dày 2 với chiều dày từ 50-100 m Hệ số thẩm thấu của nham thạch từ 0,07 – 0,25 m/ ngày đêm Nguồn cung cấp cho các tầng này là nước mưa

Tầng chứa nước áp lực nằm phía dưới lớp bột kết của trụ vỉa dày 2 với chiều dày từ 50-70 m Nguồn cung cấp nước cho tầng này là nước mưa và tầng chứa nước phía trên

1.3.5.2 Các thông số của hệ thống khai thác và quy trình công nghệ

Mỏ Cọc Sáu khai thác với hệ thống khai thác dọc một bờ công tác, bãi thải ngoài, tốc độ xuống sâu hàng năm trung bình đạt (15-20 m) Mỏ đã khai thác ở độ sâu -160m , trong những năm tới hướng phát triển chủ yếu theo chiều ngang theo cấu tạo, đặc điểm của vỉa Thông số của hệ thống khai thác gồm:

Trong quy trình công nghệ khai thác sử dụng các loại thiết bị sau:

- Vận tải sử dụng loại xe :

o БEΛA3 – 540 A, tải trọng 27 tấn

o HD tải trọng 32 tấn

1.3.5.3 Đặc điểm công tác nổ mìn mỏ than Cọc Sáu:

Mỏ than Cọc sáu có đặc điểm khai thác là hầu hết khối lượng than khai thác ở dưới mức nước tự chảy Còn đất đá hầu hết là đất đá ở các tầng chứa nước

Cũng như các mỏ lộ thiên khác từ những năm 1993 trở về trước điều kiện khai thác mỏ thuận lợi, đa số các tầng đều năm trên mức nước tự chảy đất đá có

độ cứng thấp và ít nước mạch Trong giai đoạn này mỏ áp dụng công nghệ nổ mìn của Liên Xô cũ Thuốc nổ chủ yếu là TNT, amoni No5, amoni No6 chịu nước và không chịu nước Sơ đồ bố trí mạng nổ ô vuông , nhiều hàng ( do công nghệ khai thác khấu theo lớp nghiêng ) Phương pháp khởi nổ là nổ đồng loạt các lượng thuốc

Từ năm 1993 trở lại đây mỏ áp dụng theo công nghệ nổ tiên tiến của úc Thuốc nổ gồm các loại : Poweregel 2560 , : Poweregel 2541 , TNT, Anfo Phương pháp khởi nổ vi sai qua lỗ qua hàng, kích nổ bằng kíp nổ phi điện

Theo thống kê của mỏ 3 năm gần đây tỉ lệ thuốc nổ chịu nước ngày càng tăng Độ cứng đất đá tăng, hệ số sử dụng mét khoan giảm do ảnh hưởng của nước ngầm (bảng 1.7 )