đây là chương 4 về các phương tiện khởi nổ cũng như các phương tiện nổ trong môn phá vỡ đất đá bằng khoan nổ mìn dành cho các bạn học bên khai thác mỏ,xây dựng cũng như thủ lợi. giúp ai muốn tìm hiểu về việc nổ mìn cũng như dành cho các thợ nổ mìn để biết thêm..
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KHAI THÁC LỘ THIÊN KS. TRẦN ĐÌNH BÃO BÀI GIẢNG CƠ SỞ KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN HÀ NỘI - 2010 CHƯƠNG I NH NG C ĐIỂM CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP KTLT I.1. CÁC LOẠI HÌNH KHAI THÁC MỎ Khoáng sản có ích ñược phân bố trên vỏ trái ñất không giống nhau; ở sâu trong lòng ñất, vùi lấp nông dưới mặt ñất, nằm rải rác dưới ñáy biển, dưới dạng rắn, ñặc xít, bở rời, lỏng, khí, Do vậy, ñể thu hồi chúng cần phải áp dụng các loại hình công ngh khác nhau với nh ng phương ti n thi t bị k thu t khác nhau. Loại hình thứ 1: Khai thác lộ thiên (KTLT) có lịch sử phát tri n lâu ñời, gắn liền với lịch sử phát triển xã hội loài người. Loại hình KTLT ñược áp dụng ñể khai thác những khoáng sàng có vỉa vùi lấp không sâu dưới mặt ñất, cho phép thu hồi khoáng sản có ích bằng những công trình mỏ ñào trực tiếp trên mặt ñất, trong những ñiều kiện kinh tế kĩ thuật nhất ñịnh. Hình 1.1 Khai thác mỏ l thiên Loại hình thứ 2: Khai thác hầm lò (KTHL). Khi khoáng sản có ích nằm sâu trong lòng ñất, do những hạn chế về kĩ thuật hoặc kinh tế, không thể áp dụng KTLT thì người ta phải thu hồi chúng thông qua các hệ thống ñường lò, giếng ñứng hoặc giếng nghiêng, ñào sâu vào lòng ñất. Hình 1.2 Các loại hình khai thác hầm lò, sức nước, lỗ khoan Loại hình th 3 của ng mỏ khai bằng lưới vớt hoặc bằng thiết bị , bơm, ñặt n i hoặc tầu ngầm ñể thu hồi ng sản dạng rời rạc, dạng kết hạch như , sỏi, titan, sắt, mangan v dạng ho tan như muối natri, v nhiều quặng k ở ñ biển v ñại dương Loại hình th 4 của ng mỏ thu hồi kho ng sản t ng ñất ng qua c l khoan ñể khai dầu mỏ, ñốt v nước sạch, muối mỏ, than, lưu huỳnh c ng như một số kim loại k (bằng lỏng kho g sản) I. 2 KHÁI NI M V KHAI THÁC LỘ THIÊN 1. Định nghĩa về mỏ l thiên - Phương diện kĩ thuật: Để tiến khai ng sản bằng phương p lộ , t mặt ñất, ở ng i hoặc ở trong n giới mỏ người ta ñ h o v ng mỏ cần thiết phục vụ mục ñ lấy k ng sản ñ b t ng ñất ñồng thời vận chuyển ng ñến kho chứa hoặc thải ng h p hố v g nh ñ g i mỏ lộ - Phương diện hành chính: Mỏ lộ thiên là một ñơn vị hành chính, một ñơn vị kinh doanh ñộc lập, chịu trách nhiệm khai thác một phần hay toàn bộ khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên. 10 8 4 1 6 9 7 5 3 2 Hình 1.3. Sơ ñồ tổng quát của m t mỏ l thiên Các ký hiệu: 1– Khai trường MLT ; 2– Hệ thống ñường hào cơ bản; 3 – Ga (vận tải) ; 4– Khu chứa KSCI ; 5 – Xưởng cơ khí ; 6– Bãi thải dất ñá ; 7– Nhà máy (xưởng tuyển) ; 8– Biên giới ñất ñai của mỏ; 9– Mặt bằng sân công nghiệp; 10– Biên giới MLT. 2. Các thành ph n và thông số cơ bản của mỏ l thiên 2.1. T ng và phân t ng ầng khai th c lộ ñ c tiến t xuống dưới theo t ng lớp, lớp v t trước lớp dưới 1 khoảng nhất ñịnh, tạo dạng bậc thang, m i bậc thang như vậy g i một tầng Phân tầng là một phần của tầng ñ c chia theo chiều cao. ệc chia tầng thành phân tầng có nhiều mục ñích khác nhau: + Để t ng cường ñộ khai thác. + Giảm t n thất và làm nghèo khoáng sản khi khai thác vỉa mỏng, thoải. + Nâng cao ñộ n ñịnh của sườn tầng khi khai thác qua các lớp ñá yếu. - Các thành phần của tầng: + Mặt tầng (mặt tầng trên và mặt tầng dưới); + Sườn tầng; + Mép tầng (mép trên của tầng và mép dưới của tầng); + Góc dốc sườn tầng; + Chiều rộng và chiều cao của tầng. - Phân loại: có 2 loại tầng: + Tầng công tác: tầng trên ñó có tiến hành công tác khai thác và bóc ñá, nói cách khác, trên tầng công tác có bố trí các thiết bị mỏ làm việc như máy khoan, máy xúc, thiết bị vận tải và các thiết bị phụ tr khác, do ñó mặt tầng công tác phải ñủ rộng. + Tầng không công tác: tầng trên ñó không tiến hành công tác khai thác và bóc ñá, tuỳ vào chức năng nhi m vụ của từng tầng mà người ta gọi là ñai vận tải, ñai bảo v , ñai dọn sạch, Chiều rộng mặt tầng không công tác nhỏ hơn rất nhiều so với chiều rộng mặt tầng công tác. Hình 1.4. Các yếu tố của tầng 1-Mặt trên của tầng; 2-Mặt dư ới của tầng; 3-Sườn tầng trong ñất ñá; 4-Mép trên của tầng; 5-Mép dưới của gương xúc; 6-Mép trên của gương xúc; 7-Sườn tầng trong quặng; 8- máy xúc tay gàu; 9- Ôtô tự ñổ. 2.2. B mỏ - Khái niệm: Tập h p tất cả các tầng về một phía của mỏ gọi là bờ mỏ. - Phân loại: + Bờ công tác là bờ mỏ trên ñó có các tầng ñang công tác. Trên bờ công tác có thể có một số tầng không làm vi c hoặc ñã ở vị trí kết thúc. + Bờ không công tác: trên ñó có các tầng không làm việc (còn gọi là bờ dừng), nếu ở vị trí kết thúc (biên giới mỏ) thì gọi là bờ kết thúc. Góc tạo bởi ñường xiên nối t chân tầng thấp nhất tới mép tầng cao nhất với ñường thẳng nằm ngang gọi là góc bờ mỏ. Góc của bờ công tác gọi là góc công tác (ϕ), góc của bờ dừng gọi là góc dừng (γ), nếu ở vị trí kết thúc mỏ gọi là góc kết thúc (γ kt ). 8 m 3 6 c γ 4 5 1 γ ϕ t 9 7 Hc α Hk 2 Hình 1.5. y u tố của khai trường mỏ l thi n Trong ñ 1,2- biên giới trên của khai trường mỏ, m ; 1-4 ; 2-3- bờ kết thúc của mỏ, m ; 3-4- kích thước cuối cùng của ñáy khai trường (ñáy mỏ), (biên giới ñáy mỏ) ; 2, bờ không công tác của mỏ ; 5- tầng không công tác của mỏ ; 6- tầng công tác của mỏ ; 8- ñai vận tải ; α- góc nghiêng sườn tầng, ñộ ; φ- góc nghiêng bờ công tác, ñộ ; γ , γ T - góc bờ vách và bờ trụ khi kết thúc khai thác mỏ, ñộ; m - 2.3. Biên giới mỏ - Biên giới mỏ là vị trí không gian của mỏ lộ thiên. - Biên giới của mỏ ñ c xác ñịnh thông qua: + Đường giới hạn trên mặt ñất. + Đường giới hạn ñáy mỏ. + Chiều sâu khai thác. (kết thúc) + Bờ mỏ.(kết thúc) - Biên giới mỏ ñến lúc kết thúc khai thác gọi là biên giới cuối cùng, chiều sâu mỏ lúc ñó gọi là chiều sâu khai thác cuối cùng của mỏ, bờ mỏ ứng với chiều sâu kết thúc gọi là bờ kết thúc. 3. Các giai ñoạn khai thác của mỏ LT Để khai thác khoáng sàng bằng phương pháp lộ thiên phải tiến hành qua các giai ñoạn sau: - Giai ñoạn XDM: Tuỳ theo qui mô, ñiều ki n tự nhiên và k thuật mà giai ñoạn này có thể kéo dài 2 ñến 3 n m hoặc hơn. + Tháo khô mỏ, chu n bị mặt bằng (di dời các công trình trên mặt, nắn sông suối, ). + dựng ng h dụng v ng nghiệp (khu d cư, v n ng nghiệp, kho ng, xưởng ) + Lắp ñặt thiết bị (thiết bị khai thác,xưởng sửa chữa, ñường dây ñiện, ñường dây thông tin, và các thiết bị phụ tr khác). + Mở vỉa khoáng sàng (xây dựng tuyến ñường hào ra vào mỏ, tạo tuyến công tác ñầu tiên, bóc khối l ng ñất ban ñầu, ) - Giai ñoạn ñưa mỏ vào sản xuất và ñạt sản lượng thiết kế: Giai ñoạn này mỏ bắt ñầu hoạt ñộng kinh doanh với sản l ng ban ñầu nhỏ hơn sản l ng thiết kế, ñồng thời tiếp tục ñầu tư b sung ñể hoàn thành nốt một số công trình như: + Lắp ñặt thêm thiết bị + Mở thêm tuyến công tác + Hoàn thiện mặt bằng công nghiệp. Giai ñoạn này kéo dài cho tới khi hoàn tất các công việc xây dựng cơ bản và mỏ ñạt sản l ng thiết kế. - Giai ñoạn sản xuất bình thường: Thời gian của giai ñoạn này tuỳ thuộc trữ lượng mỏ và qui mô sản xuất của mỏ. Sản lượng mỏ (quặng và ñất ñá) của giai ñoạn này có thể không ñổi trong suốt quá trình sản xuất hoặc thay ñổi theo từng thời gian nhất ñịnh (ñối với mỏ có tuổi thọ lớn). - Giai ñoạn kết thúc mỏ: Nội dung công vi c của giai ñoạn này là: + ận thu phần ng lại ở dưới ñ mỏ v dưới trụ bảo vệ + d thiết bị v xưởng + Phục hồi ñất ñai, khắc phục các hậu quả gây ra do hoạt ñộng của mỏ ñối với môi trường sinh thái. 4. Các ñặc ñiểm của KTLT so với KTHL 4.1. Ưu ñiểm - An toàn lao ñộng cao và ñiều kiện sản xuất tốt do không gian khai thác rộng. - N ng suất lao ñộng trong các mỏ lộ thiên cao hơn, giá thành khai thác 1 ñơn vị sản ph m thấp hơn do mỏ lộ thiên có khả n ng cơ giới hoá cao, sử dụng các thiết bị khai thác có n ng suất cao - Thời gian xây dựng mỏ lộ thiên nhỏ hơn thời gian xây dựng mỏ hầm lò có cùng công suất. Chi phí cho xây dựng cơ bản nhỏ hơn so với xây dựng mỏ hầm lò. - Dễ dàng tiến hành khai thác chọn lọc, có thể tiến hành tách riêng các loại quặng khác nhau trong quá trình khai thác, vì vậy giảm ñ c t n thất và làm nghèo khoáng sản. - Đ c phép khai thác những khoáng sản mà phương pháp KTHL không ñ c phép khai thác (mỏ có khí và bụi n , khí ñộc ). 4.2. Nhược ñiểm của phương pháp KTLT - Phụ thuộc vào ñiều kiện khí hậu và thời tiết. - Khó kh n trong việc bố trí bãi thải ñể chứa ñất ñá bóc của mỏ. - Cần thiết phải ñầu tư chi phí cơ bản lớn trong một thời gian ngắn. 5. Ph n loại mỏ l th n 5.1.Theo ñi u kiện ñịa hình mặt ñất - Mỏ có ñiều kiện ñịa hình bằng phẳng. - Mỏ có ñiều ki n ñịa hình sườn dốc. - Mỏ có ñiều ki n ñịa hình ñỉnh núi. - Mỏ có ñiều ki n ñịa hình dồi núi mấp mô. 5.2. Theo vị trí tương ñối giữa mặt ñất với thân quặng - Mỏ có thân quặng lộ ra trên mặt ñất. - Mỏ có thân quặng bị vùi lấp nông. - Mỏ có thân quặng bị vùi lấp sâu 5.3. Theo góc cắm của khoáng sàng - Mỏ có thân quặng nằm ngang và dốc thoải khi góc cắm nhỏ hơn 8 0 -10 0 ). - Mỏ có thân quặng dốc nghiêng (góc cắm từ 10 0 ÷ 25 -30 0 ). - Mỏ có thân quặng dốc ñứng (góc cắm ≥ 25 0 ÷ 30 0 ) 5.4. Theo chi u dày thân quặng - Mỏ có thân quặng rất mỏng (m ≤ 2 - 3m) - Mỏ có thân quặng mỏng khi khai thác bằng 1 tầng hoặc 2 phân tầng. - Mỏ có thân quặng dày trung bình khi khai thác bằng 2 tầng hoặc nhiều phân tầng. - Mỏ có thân quặng dày khi tiến hành khai thác t 3 tầng hoặc nhiều phân tầng. 5.5. Theo hình dáng thân quặng - Mỏ có thân quặng dạng (kích thước 3 hướng gần như nhau). - Mỏ có thân quặng dạng vỉa (kích thước 2 hướng thì lớn, hướng còn lại kém phát triển). - Mỏ có thân quặng dạng ống, trụ (kích thước phát triển chủ yếu theo 1 hướng). 5.6. Theo cấu t o - Mỏ có cấu tạo ñơn giản (thân quặng ñồng nhất, không có ñá kẹp xen lẫn). - Mỏ có cấu tạo phức tạp (thân quặng gồm nhiều loại có chất lượng khác nhau hoặc có ñá kẹp xen k khoáng sản, cần thiết phải tiến hành khai thác chọn lọc). 5.7. Theo thành ph n hoá h c - Mỏ kim loại ñen (sắt, mangan, crôm, titan, )(thạch khê, Cổ ñịnh, ven biển Bình Định) - Mỏ kim loại màu (ñồng, chì, kẽm, nhôm, niken ) ( Đồng Sin Quyển, bauxit, niken Bản Phúc ) - Mỏ kim loại quí (vàng , bạc, platin) ( - Mỏ quặng phóng xạ (uran, tôri) - Mỏ kim loại hiếm và nhẹ (tiricôni, tântn, liti, ) - Mỏ vật li u xây dựng (ñá vôi, ñá granit, ñất sét, cát sỏi, ) - Mỏ nguyên li u luy n kim (ñá vôi, ñôlômit, grafit, ñất chịu lửa, cao lanh, ) - Mỏ nguyên li u công nghi p (barit, nguyên li u cách ñi n và quang học, kim cương, mica, ) - Mỏ nguyên li u cho công nghi p hoá học và thực phẩm (phôtphorit, apatit, lưu huỳnh, pirit, muối khoáng vật, - Mỏ nhiên li u: than bùn, than ñá, than nâu, di p thạch cháy, Tuỳ theo ñịa hình mặt ñất, chiều sâu vùi lấp thân quặng, góc cắm và chiều dày của thân quặng, cũng như hình dạng và thành phần hoá học của nó mà người ta lựa chọn phương pháp khai thác và thiết bị sử dụng cho mỏ lộ thiên. Hình 1.6. Nh ng dạng thế nằm chủ yếu của khoáng sản 6. Sơ ñồ công nghệ và phương tiện cơ giới hoá trên mỏ l thiên 6.1. Sơ công nghệ Hình 1.7. Sơ ñồ công nghệ khai thác 6.2. Phương tiện cơ giới hoá trên mỏ lộ thiên + phương tiện cơ giới thiết bị cơ bản tiến g mỏ - Mục ñích: + Cơ giới hiện ñại thì mới có khả n ng khai thác khoáng sản bằng phương pháp lộ thiên với quy mô lớn. Chu ẩn bị ñất ñá v à quặng ñể xúc bốc Xúc và b ốc l ên phương tiện vận tải Vận tải Gia công chế biến Đổ thải vào bãi thải Ch ất v ào kho thành phẩm Tháo khô và thoát nước + ệc thiện cơ giới m giảm nhẹ lao ñộng của ng nh n, tăng năng suất lao ñộng, giảm chi khai cho 1 tấn k ng sản v tăng mức tiết kiệm của phương KTLT - Mức ñộ và hình thức cơ giới hoá công tác mỏ ñ c xác ñịnh: + Bằng các kết quả kinh tế của phương pháp lộ thiên. + Chiều sâu và các thông số khác của mỏ. + Sản l ng của nó, phương pháp mở vỉa và hệ thống khai thác. - Nguyên tắc tiến hành cơ giới hoá: t ñơn giản ñến phức tạp, t cơ khí hoá t ng khâu riêng biệt tới cơ khí hoá toàn bộ quá trình công nghệ. - Sơ ñồ cơ giới hoá: Sự kết h p các thiết bị và máy móc ñ c thực hiện cơ giới hoá quá trình sản xuất t khi bắt ñầu ñến khi kết thúc. Đặc ñiểm cơ bản của cơ giới hoá toàn bộ là: + Số l ng, công suất và các thông số làm việc của thiết bị trong các khâu công nghệ liền nhau có mối quan hệ và sự phối h p h p lý. + Các mối quan hệ này ñ c xác ñịnh theo thông số của máy, công suất, cũng như ñơn giá và mức tiết kiệm của chúng. - Những sơ ñồ cơ giới hoá ñ c xác ñịnh bởi các yếu tố sau: + Phương pháp tiến hành công tác mỏ; + Độ cứng của ñất ñá; + Quy mô công tác mỏ, những yếu tố thế nằm của khoáng sản. 6.2.1. Khâu làm tơi ñất ñá và khoáng sản có ích +Có thể dùng phương pháp cơ giới: dùng máy xúc, máy xới, …; + Bằng khoan n mìn công nghệ sử dụng là máy khoan kết h p với chất n và phương tiện n với ñất ñá có ñộ cứng f = (7÷14); + Phương pháp thuỷ lực: dùng súng bắn nước, ống thẩm thấu, …; + Phương pháp vật lý: dùng xung ñi n, siêu âm, …; + Phương pháp hoá học: chất trương nở, … 6.2.2. Khâu xúc bốc Vi c xúc bốc ñất ñá hoặc khoáng sản có 2 nhi m vụ: + Xúc ñất ñá ñã ñược làm tơi ở gương tầng vào thùng của phương ti n vận tải thường bằng máy xúc. + Xúc ñất ñá mềm và tơi không cần làm tơi sơ bộ, máy xúc sẽ xúc bốc trực tiếp t khối nguyên. Để cơ giới hoá khâu xúc bốc: [...]... n ủ ng v n chuy n l xỏc ủ nh bỡnh ủ v tr c ủ d c c a tuy n + Tuy n ho ngoi ủ c ủo t m t ủ t ủ n t ng m v a (ED) + Tuy n ho trong ủ c ủo d c theo b m (DG, GV, VB, BA) hỡnh 3.1 Hình 3.1 Tuyến đờng hào cơ bản - Ti t di n ngang c a ho: + Hỡnh thang (g i l ho hon ch nh); + Hỡnh tam giỏc (g i l ho bỏn hon ch nh); + N a hỡnh thang, n a tam giỏc (g i l ho d ng trung gian) tu theo ủi u ki n ủ a hỡnh m ho ủi . là ñai vận tải, ñai bảo v , ñai dọn sạch, Chiều rộng mặt tầng không công tác nhỏ hơn rất nhiều so với chiều rộng mặt tầng công tác. Hình 1.4. Các yếu tố của tầng 1-Mặt trên của tầng;. các hậu quả gây ra do hoạt ñộng của mỏ ñối với môi trường sinh thái. 4. Các ñặc ñiểm của KTLT so với KTHL 4.1. Ưu ñiểm - An toàn lao ñộng cao và ñiều kiện sản xuất tốt do không gian khai. thiên nhỏ hơn thời gian xây dựng mỏ hầm lò có cùng công suất. Chi phí cho xây dựng cơ bản nhỏ hơn so với xây dựng mỏ hầm lò. - Dễ dàng tiến hành khai thác chọn lọc, có thể tiến hành tách riêng