nghiên cứu giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất lượng đập vỡ đá đồng thời giảm tác động có hại tới môi trường

ViÖc nghiªn cøu c¸c gi¶i ph¸p nh»m n©ng cao chÊt l­îng ®Ëp vì ®Êt ®¸ ®ång thêi gi¶m t¸c ®éng cã h¹i tíi m«i tr­êng n»m gÇn khu má T©y Khe Sim lµ rÊt cÊp thiÕt. Trªn c¬ së má vÉn cßn ®ang ¸p dông nh÷ng ph­¬ng ph¸p næ m×n ®¬n gi¶n, chÊt l­îng ®Ëp vì ®Êt ®¸ ch­a cao, ®Æc biÖt lµ t¸c ®éng lín tíi m«i tr­êng vµ khu d©n c­ xung quanh khu má. Víi ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thñy v¨n, ®Þa chÊt c«ng tr×nh t­¬ng ®èi phøc t¹p, néi dung cña luËn v¨n ®• tËp trung ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng cña næ m×n tíi m«i tr­êng vµ tõ ®ã ®­a ra c¸c biÖn ph¸p, øng dông khoa häc c«ng nghÖ tiªn tiÕn vµo næ m×n nh»m n©ng cao chÊt l­îng ®Ëp vì ®Êt ®¸ ®ång thêi gi¶m t¸c ®éng cã h¹i tíi m«i tr­êng. C¸c th«ng sè khoan næ m×n ®Æc tr­ng ®• ®­îc tÝnh to¸n hîp lý cho má, trong qu¸ tr×nh khai th¸c cÇn ph¶i x¸c ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt ®¸ ®èi víi tõng khu vùc vµ tiÕn hµnh khoan næ thö nghiÖm, tiÕn hµnh theo dâi, ®óc kÕt ®Ó tÝnh to¸n hoµn thiÖn c¸c th«ng sè næ m×n mét c¸ch chÝnh x¸c h¬n. Víi t×nh h×nh ë má T©y Khe Sim, luËn v¨n ®• ®­a ra ®­îc nh÷ng khã kh¨n vÒ yÕu tè tù nhiªn, kü thuËt g©y ra vµ ph©n tÝch ®¸nh gi¸ nh÷ng yÕu tè ®ã. LuËn v¨n tËp trung nghiªn cøu nh÷ng gi¶i ph¸p phï hîp, x©y dùng c¸c th«ng sè khoan næ cho má, lùa chän c¸c gi¶i ph¸p khoan næ, ph­¬ng tiÖn næ, lo¹i thuèc næ, s¬ ®å næ hîp lý cho má ®Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng næ m×n ®¹t hiÖu qu¶ tèt nhÊt vµ ®ång thêi gi¶m tèi ®a nh÷ng t¸c ®éng cã h¹i cña næ m×n ra m«i tr­êng xung quanh khu má.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng đợc ai công bố trong bất kì công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

MụC LụC

Chơng 1 Điều kiện tự nhiên và hiện trạng công tác nổ mìn

1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên và điều kiện địa chất khu

1.2 Hiện trạng công tác nổ mìn và ảnh hởng của nổ mìn tới

môi trờng xung quanh khu mỏ 131.3

Nhận xét và đánh giá chất lợng nổ mìn và thực trạng ảnhhởng của nổ mìn tới môi trờng xung quanh mỏ Tây Khe

Sim

22

Chơng 2

Nghiên cứu lý thuyết về nổ mìn, các yếu tố ảnh hởng

đến chất lợng đập vỡ đất đá và tác động của nổ mìn tới

2.3.4 ảnh hởng của bụi nổ và khí độc phát sinh sau khi nổ toái

Dang mục các bảng

Bảng 1.1 Biên giới khai trờng lộ thiên mỏ Tây Khe Sim 6

Bảng 1.6 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đá 11

Bảng 1.9 Các chỉ tiêu KTKT nổ mìn mỏ Tây Khe Sim 15Bảng 1.10 Tổng hợp các thông số nổ mìn trên mỏ 22Bảng 2.1 Hệ số để tính khoảng cách an toàn về sóng chấn độngα 53Bảng 2.2 Hệ số k để tính khoảng cách an toàn về sóng chấn động 54Bảng 2.3 Hệ số kb, Kb để tính khoảng cách an toàn của sóng đập

Hình 1.4 (dùng phơng tiện phi điện có 1 mặt tự do)Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ 20Hình 1.5 ( dùng phơng tiện nổ phi điện có 2 mặt tự do)Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ mìn 21Hình 2.1 Trình tự phá vỡ đất đá mềm bằng nổ mìn 27Hình 2.2 Sơ đồ phá vỡ đất đá cứng đồng nhất xung quanh lợng

Hình 2.4 Sơ đồ tạo thành sóng phản xạ ở bề mặt tự do 31Hình 2.5 Sơ đồ giá trị ứng suất khi nổ lợng thuốc trong đất đá nứt

Hình 2.6 Sơ đồ phản xạ sóng chấn động từ bề mặt tự do 34Hình 2.7 Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan trên tầng 42

Hình 2.9 Sơ đồ xác định thời gian vi sai để tạo ra mặt tự do phụ và

ảnh hởng của số mặt tự do đến mức độ đập vỡ đất đá 47Hình 2.10 Sự thay đổi áp lực không khí sau mặt sóng đập 58Hình 2.11 Cấu tạo sóng đập ( a ) và sóng âm ( b ) 58Hình 3.1 Sơ đồ các vùng đập vỡ đất đá bằng phơng pháp nổ mìn

Hình 3.2 Sự giao thoa của sóng nổ giữa các lợng thuốc nổ 69Hình 3.3 Sơ đồ mức độ đập vỡ đất đá khi tăng số mặt tự do phụ 70Hình 3.4 Sơ đồ mức độ đập vỡ đất đá khi tăng số mặt tự do phụ 71Hình 3.5 Sơ đồ nổ vi sai qua hàng, dùng mạng dây nổ+rơle vi sai 73Hình 3.6 Sơ đồ nổ vi sai qua hàng- qua lỗ (dùng mạng dâynổ với rơle vi sai) 75

Hình 3.9 Sơ đồ vi sai qua từng lỗ, dùng dây nổ với rơle vi sai 77Hình 3.10 Sơ đồ di chuyển theo sơ đồ làm việc của máy khoan 80

Hình 3.11 Sơ đồ nạp thuốc tập trung 85

Hình 3.14 Sự thay đổi trạng thái ứng suất theo hớng khởi nổ từ trên

chịu nớc nạp trong lỗ khoan chứa nớc 90Hình 3.21 Sơ đồ đấu ghép mạng tính hiệu nổ với kíp nổ vi sai

Hình 3.22 Sơ đồ nổ mìn vi sai, bãi mìn có một mặt thoáng tự do 92Hình 3.23 Sơ đồ nổ mìn vi sai, bãi mìn có hai mặt thoáng tựdo 93Hình 3.24 Sơ đồ nổ mìn vi sai khi mở rộng tầng 93

Hình 3.26 Sơ đồ nổ vi sai đi hào( Bãi mìn bám vắch vỉa) 94

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, để phát triển nền kinh tế nói chung, nghành khai thác khoángsản nói riêng một cách bền vững, vấn đề nâng cao chất lợng đập vỡ đất đábằng và bảo vệ môi trờng khỏi ô nhiễm ngày càng đợc quan tâm hơn Nhchúng ta đã biết các quá trình khai thác trên các mỏ lộ thiên nói chung và mỏTây Khe Sim nói riêng có những tác động xấu đến môi trờng xung quanhtrong đó có công tác khoan nổ mìn

Công tác khoan nổ mìn khi khai thác ở công ty TNHH MTV Khe Simcòn cha đảm bảo điều kiện tối u nhất, còn để sóng chấn động, bụi nổ, đá văng,

sóng đập không khí, khí độc và tiếng ồn ảnh hởng tới môi trờng và khu dân cxung quanh khu mỏ.

Việc nghiên cứu, lựa chọn các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chấtlợng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác động có hại tới môi trờng nằm gần khu

mỏ Tây Khe Sim mang tính cấp thiết và đợc triển khai thực hiện sẽ có nhiềutác động tích cực về kinh tế - xã hội, sức khỏe ngời dân và môi trờng chothành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

Do đó, đề tài luận văn “ Nghiên cứu các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất lợng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác động có hại tới môi trờng

nằm gần khu mỏ Tây Khe Sim“ mà học viên lựa chọn để giải quyết là vấn đề

có tính thực tiễn và cấp thiết của ngành khai thác than ở Quảng Ninh nóichung và ở mỏ Tây Khe Sim nói riêng

2 Mục tiêu của đề tài

Đề xuất đợc các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất lợng đập vỡ

đất đá, đồng thời giảm tác động có hại tới môi trờng nằm gần khu mỏ TâyKhe Sim

3 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

Công tác khoan nổ mìn ở mỏ Tây Khe Sim và điều kiện tự nhiên, kỹthuật của mỏ, giới hạn phạm vi mỏ Tây Khe Sim và vùng lân cận

4 Nội dung nghiên cứu

Đánh giá hiện trạng công tác Khoan nổ mìn và các tác động của nó tớimôi trờng khi khai thác mỏ Tây Khe Sim

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về nổ mìn và ảnh hởng của nổ mìn tới môitrờng nằm gần khu mỏ Tây Khe Sim

Các giải pháp có thể nâng cao hiệu quả đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác

động có hại tới môi trờng nằm gần khu mỏ và đề suất giải pháp phù hợp cho mỏ

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn

ý nghĩa khoa học: Đóng góp thêm cơ sở khoa học khi đa ra các giải

pháp nhằm nâng cao chất lợng đập vỡ đất đá bằng nổ mìn, đồng thời giảm tácdụng có hại tới môi trờng xung quanh

ý nghĩa thực tiễn: Nâng cao chất lợng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác

động có hại tới môi trờng xung quanh khu mỏ Tây Khe Sim, giúp cho công tácthiết kế nổ mìn ở mỏ đạt hiệu quả và an toàn

* Sau thời gian nỗ lực nghiên cứu và thực hiện luận văn tôt nghiệp của

em đã đợc hoàn thành Ngoài sự cố gắng của bản thân, em nhận đợc sự giúp

đỡ rất nhiều từ phía nhà trờng, thầy cô và bạn bè

Em xin gửi lời cảm ơn thầy, cô trờng Đại Học Mỏ - Địa chất đó truyền

đạt những kiến thức quý báu và hữu ích cho tập thể lớp chúng em trong suốtquá trình học tập Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy hớngdẫn TS LÊ VĂN QUYểN đã tận tình hớng dẫn và giúp đỡ em trong quá trìnhlàm luận văn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn đến ban lãnh đạo cùng toàn thể đội ngũ cán

bộ công nhân viên công ty TNHH một thành viên than Khe Sim - Vinacomin

đó giúp đỡ em và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt thực tập tốtnghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

Chơng 1

điều kiện tự nhiên và HIệN TRạNG CÔNG TáC Nổ MìN

ở Mỏ TÂY KHE SIM 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên và điều kiện địa chất khu mỏ

1.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực thực hiện đề tài nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lợng

đập vỡ đất đá và giảm thiểu tác động có hại tới môi trờng nằm gần khu mỏTây Khe Sim, bao gồm toàn bộ khai trờng khu mỏ Tây Khe Sim và một phần

khu vực Nam Khe Tam thuộc địa phận của phờng Quang Hanh và xã DơngHuy thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh cách trung tâm thành phố Cẩm Phảkhoảng 1,2km về phía Bắc chạy dọc theo quốc lộ 18A.

Phía Đông và Đông Bắc tiếp giáp với khai trờng của Công ty thanThống Nhất, Công ty than Đèo Nai; Phía Nam tiếp giáp với mặt bằng côngnghiệp +52 của Công ty than Thống nhất và khu dân c của thành phố CẩmPhả; Phía Tây tiếp giáp với khu mỏ Đông Khe Sim của Công ty TNHH MTVKhe Sim - Tổng Công ty Đông Bắc Phía Bắc và Tây Bắc tiếp giáp với khai tr-ờng của Công ty TNHH MTV khai thác khoáng sản, Công ty TNHH MTV 86

- Tổng Công ty Đông Bắc và Công ty CP Tây Nam Đá Mài

Biên giới khai trờng lộ thiên mỏ Tây Khe Sim-Tổng công ty Đông Bắc

đã đợc Bộ Tài nguyên-Môi Trờng cấp phép khai thác theo Quyết định số:2807/GP-BTNMT ngày 31 tháng 12 năm 2008 cho trong bảng 1.1

1.1.2 Đặc điểm địa hình, dân c và kinh tế xã hội

a Đặc điểm địa hình

Toàn bộ diện tích khu vực là dãy núi Khe Sim gồm các đồi núi nối tiếpnhau và bị phân cách mạnh mẽ bởi các hệ thống suối cạn Do địa hình cao vàdốc nên các suối chủ yếu chỉ có nớc vào mùa ma Địa hình cao nhất ở phía

Đông Nam khai trờng Tây Khe Sim (+395 m), địa hình thấp dần về phía TâyBắc (+230 m) và về phía Bắc (+105 m) Phần lớn địa hình khu mỏ không cònnguyên thuỷ mà đã bị khai thác ở các lộ vỉa (Địa hình phía Bắc bị cắt bởi cáctầng khai thác của công trờng khai thác than lộ thiên vỉa vỉa Dày và G

b Tình hình dân c xung quanh khu mỏ

Khu vực Tây Khe Sim nằm gần các khu công nghiệp của ngành than

nh Nhà máy tuyển than Cửa Ông, Nhà máy cơ khí Cẩm Phả, Nhà Máy cơ khítrung tâm, Nhà máy chế tạo phụ tùng ô tô, máy mỏ

Dân c trong khu vực tập trung khá đông đúc dọc theo quốc lộ 18A vàthành phố Cẩm Phả, phần đông là công nhân của các mỏ khai thác than Ngoài

ra, còn một phần nhỏ là ngời Sán Dùi ở rải rác ven chân, sờn núi, chủ yếucanh tác nông nghiệp, lâm nghiệp là chính

Trong ranh giới thực hiện Dự án có 176 hộ dân cần phải giải phóng đền

bù và tái định c

c Đặc điểm kinh tế xã hội và nhân văn

Khai trờng Tây Khe Sim, Nam Khe Tam nằm về phía Tây Bắc và cáchtrung tâm thị xã Cẩm Phả khoảng 7 km Tại khai trờng mỏ không có dân csinh sống.

Khai trờng mỏ có thể liên lạc bằng ô tô với thị xã và các cơ sở kinh tếcũng nh các mỏ lớn trong khu vực tơng đối thuận lợi

Phía Đông khai trờng đã có đờng ô tô bằng bê tông của Công ty ĐôngBắc nối từ đờng quốc lộ 18A đi khu mỏ Khe Tam, Dơng Huy

Hệ thống cung cấp điện 6KV cũng đã đợc đa đến tận khai trờng, đápứng đợc các yêu cầu của quá trình khai thác mỏ

Bảng 1.1 Biên giới khai trờng lộ thiên mỏ Tây Khe Sim

TT Tên khu vực Tên điểm góc

Tọa độ (VN 2000, KTT105, múi chiếu 6˚)

Diện tích

1.1.3 Đặc điểm và cấu tạo địa chất của khoáng sàng

a Đặc điểm địa chất công trình

* Khu Khe Tam

Địa tầng chứa than của mỏ Khe Tam có chiều dày từ 1000,0 đến1300,0m bao gồm: sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và sét than Sự phân bố các

lớp đá này khác nhau cả về diện tích cũng nh chiều sâu, đặc biệt các lớp nàylại nằm xen kẽ nhau trong toàn bộ địa tầng than tính chất cơ lý của từng loại

đá biến đổi không theo quy luật nhất định Tính chất cơ lý các loại đá nh sau:

Sạn kết: là loại đá có mặt ở khắp khu mỏ, chiều dày biến đổi từ 1 vài

mét đến hàng chục mét cá biệt tại LK930E gặp lớp sạn kết dày 26m Đất đánày chiếm 5,74% trong địa tầng khu mỏ, sạn kết có mầu xám sáng, thànhphần hạt là thạch anh màu trắng đục có góc cạnh Thành phần xi măng là silichoặc sét Cấu tạo khối rắn trắc và có độ bền vững cao Giá trị các chỉ tiêu cơ lýcủa 168 mẫu sạn kết theo bảng 1.2

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá

Gía trị

Cường độ kháng nén

kéo σk

(kG/cm2)

Trọnglượngthể tích

γ

(g/cm3)

Khốilượng

riêng ∆(g/cm3)

Lớn nhất 2570,00 310,00 2,71 2,97 47036’ 775,00Nhỏ nhất 255,16 32,30 2,42 2,57 30000 112,50Trung

0

48 525,10

Cát kết: là loại đá phân bố rộng và nhiều trong khu vực thăm dò, chiếm

tỷ lệ 48,91% địa tầng than Cát kết thờng có màu xám tro - xám trắng thànhphần hạt là cát xi măng là sét, đôi chỗ hạt là thạch anh, xi măng gắn kết làsilic Đá có cấu tạo lớp rắn, dai Chiều dày lớp thay đổi từ vài mét đến vàichục mét, cá biệt dày tới 43m (LK929B) Sự chuyển tiếp của cát kết với đávây quanh có chỗ rõ ràng, có chỗ chuyển tiếp từ từ Cát kết là loại đất đá bền

vững về mặt địa chất công trình Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của 1290 mẫu cátkết theo bảng 1.3.

Bột kết: Là loại đá phổ biến trong khu mỏ chiếm tỷ lệ 40,20%, có màu

xám tro, xám đen Thành phần hạt chủ yếu là cát, xi măng sét, cấu tạo phânlớp Chiều dày thay đổi từ vài mét đến hàng chục mét Bột kết là loại đá có độbền ở mức trung bình, tỷ lệ mẫu khoan thờng đạt từ 70 - 88%, mẫu thỏi dài dễlấy mẫu cơ lý Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của 1047 mẫu bột kết theo bảng 1.4

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp cát kết

Gía trị

Cường độ kháng nén

kéo σk

(kG/cm2)

Trọnglượngthể tích

γ

(g/cm3)

Khốilượng

riêng ∆(g/cm3)

Lớn nhất 4533,51 308,76 3,68 3,03 61027’ 1040,0

Trung bình 879,96 116,59 2,65 2,72 33023’ 336,97

Sét kết: Là loại đá ít phổ biến trong khu mỏ chỉ chiếm tỷ lệ 2,73% so

với các loại đá khác, thờng gặp ở vách trụ các vỉa than Sét kết có màu xám

đen, thành phần chủ yếu là sét, cấu tạo phân lớp mỏng và vi lớp rất rõ, mức độgắn kết rắn chắc kém và thờng đợc khai thác kéo theo các lớp than Giá trị cácchỉ tiêu cơ lý của 11 mẫu sét kết theo bảng 1.5

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp bột kết

Gía trị

Cờng độkhán nén

k

σ

(kG/cm2)

Trọng ợng thể

l-tích γ

(g/cm3)

Khối ợng

l-riêng ∆(g/cm3)

Góc nội

ma sát ϕ

(độ,phút)

Lực dínhkết C(kG/cm2)

Lớn nhất 3910,00 217,00 2,96 3,03 56018’ 685,00Nhỏ nhất 41,16 10,30 2,03 2,29 16010’ 22,00Trung bình 488,98 67,15 2,66 2,74 32040’ 164,69

* Khu Khe Sim

Đất đá trong địa tầng chứa than khu Khe Sim bao gồm các loại sạn kết,cát kết, bột kết, cuội kết Sự phân bố các lớp đất đá khác nhau cả về chiều sâu,diện tích, đặc biệt chúng nằm xen kẽ nhau trong địa tầng chứa than do đó tínhchất cơ lý của từng loại đá biến đổi không theo quy luật nhất định Mỗi loại

đất đá có các đặc tính và chỉ tiêu cơ lý khác nhau

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp sét kết

Gía trị

Cờng độkhán nén

kéo σk

(kG/cm2)

Trọng ợng thể

l-tích γ

g/cm3)

Khối ợng

l-riêng ∆(g/cm3)

Lớn nhất 899,00 77,34 2,64 2,72 33006’ 71,45Nhỏ nhất 141,00 27,81 2,34 2,56 32045’ 50,00Trung bình 340,50 52,58 2,53 2,70 32055’ 60,73

Cuội kết: Là loại đá phổ biến trong khu vực tạo thành những lớp dày từ

vài mét đến hàng chục mét, cá biệt gặp lớp dày từ 22 đến 30 mét nh ở lỗkhoan N4A, N5 Cuội kết có màu xám tro, xám trắng, khi bị phong hoá cómàu đỏ nâu Hạt thạch anh tròn cánh, kích thớc từ 4 đến 10mm, xi măng làsilic Cấu tạo khối rắn chắc

Sạn kết: Là loại đá tơng đối phổ biến trong vùng Hầu hết các lỗ khoan

đều bắt gặp loại này dới dạng lớp dày từ vài mét đến hàng chục mét Tại lỗkhoan T28, T4 và N23 gặp lớp sạn kết dày từ 41 đến 44m Sạn kết có màuxám xanh, xám trắng bị phong hóa có màu đỏ nâu nứt nẻ mạnh Hạt thạch anh

từ 1 đến 3mm gắn kết bởi ximăng silic, xêrixit Sạn kết là loại đá rắn chắc

Cát kết: Là loại đá phân bố phổ biến nhất trong vùng, các lỗ khoan

thăm dò đều gặp loại đá này dới dạng lớp dày hàng chục mét Tại lỗ khoan

108 và N12 gặp lớp cát kết dày từ 48 đến 57m, đặc biệt ở LK28 chiều dày tới93m Cát kết có độ hạt từ thô đến mịn, màu xám tro đến xám trắng, kết cấurắn chắc

Bột kết: Là loại đá phổ biến trong khu vực, thờng tập trung ở vách trụ

vỉa than Bột kết có màu xám tro đến xám đen, hạt từ nhỏ đến lớn, thành phầnhạt chủ yếu là cát, xi măng sét, cấu tạo phân lớp, kẽ nứt phát triển

Sét kết: Là loại đá trong khu mỏ chiếm 3.47% thờng gặp ở sát vách trụ

của vỉa than, đôi khi kẹp trong than Sét kết có màu xám đen, thành phần chủyếu là sét, cấu tạo phân lớp mỏng, mức độ gắn kết kém ,dễ vụn nát Tổng hợpcác chỉ tiêu cơ lý từng loại đá xem bảng 1.6

b Đặc tính cơ lý đá vách, đá trụ vỉa than

Theo báo cáo địa chất thành lập bổ sung bản đồ chất lợng than năm

2012 mỏ than Khe Sim và báo cáo Báo cáo THTL tính lại trữ lợn và CĐ cấp

TL cấp TN than khu mỏ Khe Sim, Khe Tam

Các chỉ tiêu kỹ thuật đá vách, trụ đợc tổng hợp theo bảng 1.7

* Đặc điểm đá kẹp

Tổng hợp kết quả phân tích của đá kẹp xem chỉ tiêu bảng 1.8

* Đặc tính các vỉa than

Trong giới hạn khai trờng Tây Khe Sim có 2 vỉa than chính là vỉa Dày

và vỉa G Hai vỉa than này tơng đối ổn định và có giá trị công nghiệp.Nằm cạnh khu mỏ về phía bắc là một phần khu mỏ Nam Khe Tam do xínghiệp Khe Sim quản lý có một vỉa than có giá trị khai thác là vỉa 8 và một số

vỉa than không có giá trị công nghiệp Do vậy tại khu vực này chỉ đề cập đến

Bảng 1.6 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đá.

Tên đá Trọng lợng thể tíchCác chỉ tiêu nhỏ nhất – Lớn nhất/Trung bình (Số mẫu)

Bảng 1.8 Tổng hợp kết quả phân tích đá kẹp

Kẹp cuội kết 31 1,80 - 4,673,12 81,62-93,9487,91 2,380-2,6302,544Kẹp bột kết 78 1,39-4,613,05 71,09-88,8781,34 1,740-2,6002,315Kẹp sét kết 34 2,13-5,263,63 54,46-73,3366,79 1,690-2,1101,842

Vỉa có cấu tạo rất phức tạp với số lớp kẹp thay đổi từ 0 ữ 9 lớp Đákẹp trong vỉa than chủ yếu là sét mềm và sét than Tổng chiều dày các lớp đákẹp trong vỉa than thay đổi từ 0 ữ 4,26 m

Vỉa G:

Nằm trên cách vỉa Dày từ 85 ữ 95 m, vỉa G có diện phân bố hẹp hơn vỉaDày, song đây là vỉa than tơng đối ổn định có giá trị công nghiệp cao và có

điều kiện khai thác tơng đối thuận lợi

Vỉa G có chiều dày than biến thiên từ 0,99 ữ 11,36 m; trung bình đạt6,26 m

Vỉa G cấu tạo phức tạp với số lớp kẹp biến thiên từ 0 ữ 7 lớp, tổng chiềudày các lớp đá kẹp trong vỉa thay đổi từ 0 ữ 1,91 m Các lớp đá kẹp thờng làcác lớp sét mỏng, mềm Nham thạch nằm ở vách và trụ vỉa G là các lớp bộtkết tơng đối ổn định

Vỉa có cấu tạo tơng đối phức tạp với số lớp kẹp thay đổi từ 0 ữ 4 lớp

Đá kẹp trong vỉa than chủ yếu là sét mềm và sét than

Nhìn chung tỷ lệ đá kẹp trong than nhỏ, nham thạch vách và trụ vỉa ờng là các lớp sét kết và bột kết

th-1.2 Hiện trạng công tác nổ mìn và ảnh hởng của nổ mìn tới môi trờng xung quanh khu mỏ

1.2.1 Các loại thuốc nổ và phụ kiện nổ mỏ đã và đang sử dụng

1 Các loại thuốc nổ

Mỏ Tây Khe Sim là mỏ đợc khai thác bằng phơng pháp lộ thiên với sảnlợng theo thiết kế năm 2005 là 500 000(tấn/năm) Sản lợng khai thác đợc tăngdần qua các năm và ngày càng khai thác xuống sâu Do đó, khối lợng đất đá

nổ mìn tăng dần nên công tác nâng cao chất lợng đập vỡ đất đá, đồng thờigiảm tác động có hại tới môi trờng ngày càng đợc quan tâm hơn

Từ năm 2005 trở lại đây mỏ chủ yếu sử dụng các loại thuốc nổ để phá

vỡ đất đá nh Nhũ tơng (NT-13), Anfo không chịu nớc, amonit phá đá số 1(AD1) dựa trên những u, nhợc điểm đợc mô tả dới đây và khối lợng thuốc nổ

sử dụng để phá vỡ đất đá hàng năm đợc cho dới bảng 1.9 Bảng chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật nổ mìn mỏ Tây Khe Sim

* Các loại thuốc nổ mỏ đã và đang sử dụng

a Nhũ tơng (NT - 13)

Phạm vi sử dụng: Đợc sử dụng để nổ mìn trong các lỗ khoan ngập nớc.

Ưu điểm: Có khả năng chịu nớc tốt, tính năng nổ tốt, dễ sử dụng, độc

tính nhỏ, hàm lợng hơi độc trong sản phẩm nổ thấp, an toàn trong sử dụng

Nhợc điểm: Khi nạp trong lỗ mìn có khối lợng thuốc nổ lớn, phải tăng

4% thuốc kích nổ thì thuốc nổ mới đạt hiệu quả nổ mìn cao giá thành cao.Yêu cầu cao trong quá trình vận chuyển do thuốc nổ có độ nhậy nổ bằng bọtkhí có chứa bên trong

Phạm vi sử dụng: Đợc sử dụng để phá vỡ đất đá trên mỏ, sử dụng cho

cả lỗ khoan có chứa nớc và lỗ khoan khô

Ưu điểm: Có khả năng công nổ tốt, kích nổ trực tiếp bằng dây nổ, kíp

số 8, có giá thành hợp lý với điều kiên kinh tế mỏ

Nhợc điểm: Kém nhạy với phụ kiện nổ, kết hợp với thuốc kích nổ.

- Với kết quả tổng kêt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nổ mìn ở mỏ Tây KheSim, ta thấy tình hình sử dụng thuốc nổ chịu nớc ngày càng tăng khi đáy mỏphát triển xuống sâu, tỷ lệ đá quá cỡ, độ cứng của đất đá ngày càng tăng Do

đó, ta cần phải đa ra các giải pháp nâng cao chất lợng nổ mìn cho mỏ Tây KheSim để đạt đợc hiệu quả kinh tế cao nhất.

Bảng 1.9 Các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật mỏ Tây Khe Sim

nổ 6400ữ6800m/s Đợc sử dụng làm thuốc nổ mồi để kích nổ các loại thuốc

nổ khác

Ưu điểm: Thuốc có khả năng chịu nớc tốt, dễ sử dụng, làm thuốc nổ và

kích nổ cho các loại thuốc nổ thông thờng khác

Nhợc điểm: Dễ đứt dây kíp dới lỗ mìn nên đòi hỏi yêu cầu rất cao khi

nạp mìn, có giá thành cao

b Mồi nổ Anzomex (PPP)

Do hãng ICI sản xuất từ loại thuốc nổ mạnh PETN với 8 vòng dây nổ cósức nổ 2,5g PETN áp lực nổ 21,6 tỷ pascal, thuốc có dạng thỏi với trọng lợng400g/thỏi Có u điểm là chịu nớc tốt, Dùng để kích nổ cho mọi chất nổ trong

lỗ khoan

c Mồi nổ VE - 05

Mồi nổ VE - 05 Bộ quốc phòng sản xuất, có dạng thỏi trọng lợng400g/thỏi Năng lợng cao, mãnh lực 22ữ23mm, tốc độ nổ 6800ữ7100m/s.Dùng để kích nổ cho các loại thuốc nổ thông thờng.

d Ngòi nổ LLHD (ICI) dới lỗ mìn

Có dạng là dây dẫn tín hiệu nổ bằng ống nhựa rỗng, phía trong thànhống là bột hoạt hoá có tác dụng truyền tín hiệu nổ, khả năng chịu kéo 18g/m,kíp nhôm có chất nổ mạnh PENT 0,79g, phần tử nổ chậm 200ữ600 ms Với u

điểm về chất lợng tốt nên sử dụng rộng rãi làm ngòi nổ cho công tác nổ mìn ởmỏ

d Ngòi nổ DTH (IDL) dới lỗ mìn

Có dạng là dây dẫn tín hiệu nổ bằng ống nhựa rỗng, kíp có phần tử nổchậm từ 225ữ500ms, chất lợng nổ mìn tốt, đợc sử dụng làm ngòi thay thế chongòi nổ LLHD(ICI) trên mỏ

e Ngòi nổ rải mặt TLD (ICI)

Ngòi nổ này có tính chất truyền nổ bằng tín hiệu, khả năng chịu kéo13Kg/m gói nổ chứa thuốc nổ TEN 0,46g, độ chậm nổ thờng sử dụng từ17msữ100ms Chất lợng nổ mìn của ngòi nổ tốt và đợc s dụng làm ngòi nổtrên mặt lỗ mìn

f Ngòi nổ rải mặt TLD(IDL)

Ngòi nổ loại này tơng tự ngòi nổ rải mặt TLD(ICI), tốc độ truyền sóng

nổ trong ống dẫn tín hiệu 2000m/s Chất lợng sử dụng tốt và đợc sử dụng thaythế cho ngòi nổ TLD(ICI)

g Cuộn dây sơ cấp

Cuộn dây truyền tín hiệu bằng bột thuốc nổ trong thành ống, tốc độtruyền sóng nổ trong ống dẫn tín hiệu 2000m/s đợc khởi nổ bằng hạt nổ sơcấp Cuộn dây sơ cấp có u điểm truyền tín hiệu tốt cho khởi nổ ở bãi mìn vàtiện lợi trong sử dụng với chiều dài cuộn dây đợc chế tạo L=150m, L=300m,

đợc sử dụng để truyền tín hiệu nổ từ kíp nổ tới lỗ mìn

h Kíp nổ

-Kíp nổ điện: do Công ty sản xuất đạt các chỉ tiêu kỹ thuật ROCT 85; đợc Nhà nớc cấp dấu chất lợng cấp 1 Sản phẩm đợc sử dụng rộng rãitrong công nghiệp khai thác than, quặng, đất đá, không sử dụng trong cáccông trình có khí và bụi nổ

6425-Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ đấu ghép, anh toàn khi sử dụng

Nhợc điểm: chất lợng đập vỡ không cao, không sử dụng trong các côngtrình có khí và bụi nổ

- Kíp nổ vi sai phi điện: là phơng tiện gây nổ không dùng điện có thờigian chậm nổ khác nhau, để gây nổ thuốc nổ mạnh và một số vật liệu nổ khác

Sản phẩm đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác than, quặng, đất

đá, trong các công trình có khí và bụi nổ

Ưu điểm: Có tính an toàn cao, dễ sử dụng, chất lợng đập vỡ tốt hơn, hạnchế tác hại của nổ mìn gây ra môi trờng, không bị khởi nổ tĩnh điện, dòng

điện bên ngoài và sóng điện từ

Nhợc điểm: Gía thành cao, sơ đồ đấu ghép tơng đối phức tạp

Sơ đồ đấu ghép mạng nổ mìn đợc thể hiện trên hình 1.1

2 Phơng pháp nổ vi sai

Sơ đồ nổ vi sai ảnh hởng lớn tới chất lợng đập vỡ, kích thớc đống đá nổ

ra và tác dụng chấn động Lựa chọn sơ đồ nổ thích hợp phụ thuộc vào mục

đích nổ, tính chất cơ lý của đất đá, hớng phát triển của công trình, các thông

số của hệ thống khai thác và quy mô khai thác

* Các sơ đồ nổ đã đợc áp dụng cho mỏ:

a Sơ đồ nổ vi sai qua hàng, dùng mạng dây nổ+rơle vi sai

Sơ đồ này đợc áp dụng phổ biến trên mỏ hiện nay, thứ tự nổ theo hàng

Đây là sơ đồ đơn giản nhất khi thi công, đảm bảo tính chắc chắn khi nổ Sơ đồnày thích hợp khi tuyến công tác có chiều dài lớn Sơ đồ nổ nh hình 1.2

b Sơ đồ nổ vi sai qua hàng-qua lỗ(Dùng dây nổ với rơle vi sai hoặcmạng kíp điện vi sai) Sơ đồ này tạo ra mặt tự do lớn, chất lợng đập vỡ đất đátốt, Đợc sử dụng trong đất đá có cấu tạo phức tạp

Nhợc điểm là đấu ghép phức tạp, khi nổ tạo ra đống đá không đồng đều,gây khó khăn cho công tác xúc bốc Sơ đồ đấu ghép đợc thể hiện qua hình 1.3

5 3

2

3

Hình 1.2 Sơ đồ nổ vi sai qua hàng, dùng mạng dây nổ+rơle vi sai

Ký hiệu: 1- Dây nổ; 2- Rơle vi sai ; 3- Kíp điện

4 3 2 1

5

5 5 5 5 5 5

5

1 0 1 0 1

0

0

Hình 1.3 Sơ đồ nổ vi sai qua hàng-qua lỗ

Ký hiệu: Hớng dịch chuyển đất đá

3 Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ (Dùng phơng tiện nổ phi điện có một mặt tự do)

Sơ đồ đấu ghép đợc thể hiện trên hình vẽ sau:

LIL

TLD 17 msTLD 42 ms

Hình 1.4 Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ (dùng phơng tiện phi điện có 1 mặt tự do)

4 Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ (dùng phơng tiện nổ phi điện có 2 mặt tự do)

Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ đợc thể hiện trên hình vẽ sau:

* Nhận xét về các thông số khoan nổ mìn đang áp dụng trên mỏ.

- Với các thông số nổ mìn đang đợc áp dụng trên mỏ Tây Khe Sim hiệnnay còn cha phù hợp, nên chất lợng nổ mìn kém, năng suất nổ mìn cha cao,gây tác động có hại lớn tới môi trơng và khu dân c xung quang khu mỏ Mặtkhác, do sử dụng thuốc nổ, phơng tiện nổ và việc áp dụng phơng pháp nổ mìncha phù hợp đã gây lãng phí, ảnh hởng đến hiệu quả kinh tế mỏ

3 Độ kiên cố của đất đá f 9 ữ 11.5

5 Khoảng cách hai hàng lỗ khoan b m 6 ữ 7,5

8 Mật độ nạp thuốc trung bình Ωt Kg/m 42 ữ 48

1.3 Nhận xét và đánh giá chất lợng nổ mìn và thực trạng ảnh hởng của

nổ mìn tới môi trờng xung quanh mỏ Tây Khe Sim

Qua nghiên cứu, phân tích và đánh giá công tác nổ mìn ở mỏ Tây KheSim hiên nay cho ta thấy đợc mỏ đang sử dụng các loại thuốc nổ, phơng tiện

nổ và việc áp dụng các phơng pháp nổ nh đã phân tích ở trên còn nhiều hạnchế nh sau:

+ áp dụng thông số và mạng lới lỗ khoan và chiều sâu lỗ khoan chaphù hợp với điều kiện cụ thể của từng loại đất đá mỏ theo từng tầng, tuy tiếtkiệm đợc chi phí cho công tác khoan nhng vẫn còn lãng phí mét khoan

+ Thi công khoan, mạng lới khoan và chiều sâu còn sai lệch về yêu cầu

kỹ thuật

+ Một số bãi mìn sử dụng chỉ tiêu thuốc nổ cha hợp lý dẫn đến mức độ

đập vỡ đất đá cha hợp lý, đất đá sau nổ mìn quá vụn hoặc quá cỡ nên gây khókhăn cho khâu xúc bốc, vận tải, dẫn đến năng suất thấp

+ Việc áp dụng phơng pháp điều kiện nổ vi sai cha hợp lý, điều khiểnthời gian nổ chậm cho các lợng thuốc nổ trong bãi mìn còn áp dụng theo cảmtính và một phần dựa vào kinh nghiệm, do vậy chất lợng nổ mìn cha cao, mức

độ đập vỡ đất đá cha hợp lý, còn để lại nhiều mô đất đá và đất đá phá ra sau

nổ còn rất nhiếu đất đá quá cỡ

+ Đặc biệt, công tác nổ mìn cha đảm bảo, gây ra những tác động có hạitới môi trờng xung quanh khu mỏ và khu dân c nh tiếng ồn, bụi nổ, đá văng,

sóng chấn động và sóng đập không khí làm nứt nhà dân và các công trình dân

sự nằm gần khu mỏ, ảnh hởng lớn tới môi trờng và cuộc sống ngời dân

* Với những hạn chế khi nổ mìn hiện nay ở mỏ Tây Khe Sim thì mụctiêu và tính cấp thiết của đề tài đặt ra là:

+ Nâng cao hiệu quả nổ mìn, chất lợng đập vỡ đất đá

+ Nâng cao năng suất nổ mìn, cải tiến công nghệ nổ mìn để đạt hiệuquả cao nhất

+ Đa ra các giải pháp nhằm giảm thiểu xuống mức tối đa ảnh hởng củacác sản phẩm nổ mìn tới môi trờng xung quanh khu mỏ và cuộc sống ngời dânquanh mỏ

Với tính cấp thiết của đề tài nh đã đa ra ở trên, dựa vào cơ sở lý thuyết

về nổ mìn và ảnh hởng của nổ mìn tới môi trờng sẽ nêu ở chơng 2, luận văn sẽphân tích, đề ra các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất lợng nổ mìn,

đồng thời giảm tác động của nổ mìn tới môi trờng xung quanh khu mỏ ở

ch-ơng 3

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CứU Lý THUYếT Về Nổ MìN, các yếu tố ảnh hởng

đến chất lợng đập vỡ đất đá và tác động của Nổ MìN

tới môi trờng

Qua phân tích đặc điểm địa lý, điều kiện tự nhiên và hiện trạng nổ mìn

ở khu mỏ Tây Khe Sim cho ta thấy đợc công tác nổ mìn đang đợc áp dụng trên

mỏ hiện nay còn cha phù hợp, ít áp dụng khoa học công nghệ vào việc nângcao chất lợng đập vỡ đất đá nên chất lợng nổ cha cao, năng suất còn kém và

đặc biệt gây ảnh hởng lớn đến môi trờng và khu dân c nằm gần khu mỏ TâyKhe Sim Vậy, tính cấp thiết của đề tài đặt ra là nâng cao chất lợng nổ mìn,

đồng thời giảm tác dụng có hại của nổ mìn tới môi trờng Và để nâng cao chấtlợng đập vỡ đất đá thì vấn đề quan trọng là phải đi nghiên cứu, phân tích kỹ lýthuyết về nổ mìn, các yếu tố ảnh hởng tới nổ mìn và tác động của nổ mìn tớimôi trờng xung quanh khu mỏ đợc trình bày nh sau

2.1 Một số vấn đề cơ bản về tác dụng nổ mìn tới môi trờng

2.1.1 Bản chất vật lý của quá trình phá vỡ đất đá bằng nổ mìn

Khác với quá trình phá vỡ đất đá bằng phơng pháp cơ học hay các

ph-ơng pháp điện lý khác, bản chất vật lý của quá trình phá vỡ đất đá bằng nổmìn có những đặc trng riêng Để có thể xác định đúng đắn chỉ tiêu thuốc nổcũng nh thông số nổ mìn khác ta cần nghiên cứu bản chất của những đặc trng

Loại 3: Đất đá cứng, đồng nhất có độ cứng âm thanh >15.105g/cm2.s

1 Quá trình phá vỡ đất đá mềm yếu

Tùy theo loại đất đá mà vai trò các yếu tố của năng lợng chất nổ pháthuy tích cực hay không tích cực Ngời ta tiến hành nghiên cứu trờng hợp nàybằng mô hình hóa máy nổ

Dùng một thùng có tờng làm bằng thủy tinh hữu cơ có quang tínhmạch, trong chứa đầy cát Lợng thuốc nổ là azit chì đặt bên trong cát cách t-

ờng từ 20 đến 25mm Qúa trình nổ đợc quay lại bằng máy quay phim nhanh,

có tốc độ ảnh 4000 ảnh/s

Trình tự phá vỡ đợc giới thiệu trên hình 2.1

Khi nổ tạo nên hốc hình cầu xung quanh lợng thuốc và chứa đầy sảnphẩm khí nổ Diễn biến tiếp theo hình cầu phát triển biến dạng thành hình quả

lê không đối xứng có trục dài theo đờng kháng nhỏ nhất

Sự thay đổi kích thớc của hốc phụ thuộc vào sức kháng dịch chuyển củacác phần đất đá, phần dới của hốc đợc mở rộng nhanh lan truyền tới bề mặt tự

do của môi trờng và hình thành phễu nổ

Kết quả thực nghiệm đã chỉ ra vai trò phá vỡ đất đá mềm yếu là do áplực của sản phẩm khí nổ, còn tác dụng của sóng ứng suất đóng vai trò không

2 Quá trình phá vỡ đất đá cứng đồng nhất

Tốc độ kích nổ của chất nổ lớn hơn nhiều so với tốc độ lan truyền củasóng ứng suất trong đất đá Vì vậy bề mặt đất đá tiếp thu tác dụng nổ đồngthời trên toàn bộ diện tích tiếp xúc lợng thuốc với đất đá

Trên bề mặt ranh giới giữa lợng thuốc và đất đá, sóng kích nổ chuyểnthành sóng đập với biên độ lớn hơn Sóng đập nghiền nát đất đá rất mạnhtrong điều kiện nén các phía không đều Càng xa lợng thuốc thì biên độ sóng

đập càng giảm Tại những điểm của môi trờng cách lợng thuốc khoảng 5 đến 6lần bán kính lợng thuốc thì sóng đập chuyển thành sóng đàn hồi Tốc độ lantruyền của nó nhỏ hơn tốc độ lan truyền sóng đập

ứng suất trên bề mặt sóng nổ cao hơn nhiều so với độ bền nén của đất

đá, do đó, sau khi sóng nổ truyền qua đất đá bị đập vỡ, vùng này đợc đặc trng

là vùng tác dụng dẻo khi nổ Trong vùng này sau khi sóng nổ truyền qua, khí

nổ với áp lực cực lớn (20 đến 70.108 N/m2) gây ra tác dụng phá vỡ nhất định

Dới tác dụng của sóng và khí nổ, đất đá ở gần lợng thuốc bị nén ép vàchuyển dịch nhanh sau sóng ứng suất Do đó mà tạo thành vùng biến dạngmạnh với hệ thống nhiều nứt nẻ cắt nhau Hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ phá vỡ đất đá cứng đồng nhất xung quanh lợng thuốc

a- Vùng nghiền nát;

b- Vùng tạo thành nứt nẻ

Càng xa lợng thuốc thì ứng suất trên mặt sóng nổ càng giảm và ởkhoảng cách nhất định nhỏ hơn sức kháng nén của đất đá, khi đó đặc tính biếndạng và phá vỡ môi trờng đợc thay đổi

Dới tác dụng của sóng ứng suất và khí nổ lan truyền theo đờng hớngtâm làm phát sinh ứng suất nén và theo hớng tiếp tuyến phát sinh ứng suấtkéo, vì độ bền kéo của đất đá nhỏ hơn nhiều so với độ bền nén, nên khi gặptrạng thái ứng suất kéo tiếp tuyến thì đất đá bị tách ra tạo thành nứt nẻ hớngtâm nh hình 2.3

Càng xa lợng thuốc thì khả năng ứng suất kéo tiếp tuyến càng giảm và

sẽ nhỏ hơn sức kháng của đất đá Vì vậy đến một khoảng cách nhất định thì

đất đá không bị phá vỡ mà các phần tử của nó chỉ dịch chuyển dao động màthôi.

Sau khi giảm áp lực khí nổ ở trung tâm nổ thì đất đá không bị nén nữa

mà nó chuyển dịch về phía trung tâm lợng thuốc, do đó bán kính của buồnghình cầu giảm và đất đá kề với buồng đó chịu ứng suất kéo theo đờng hớngtâm Điều đó gây ra những nứt nẻ vòng tròn trong đất đá xung quanh lợngthuốc nổ

Những đặc tính của đất đá cứng đồng nhất bị phá vỡ chủ yếu do tácdụng của sóng ứng suất, điều này đợc kiểm chứng bằng thực nghiệm nổ phá

vỡ đất đá trong ống có tờng dày và đợc nghiên cứu kiểm chứng bằng mô hìnhhóa mẫu nổ Khe hở giữa các lỗ khoan và ống chứa đầy nớc, khi nổ kết quả làống còn nguyên và khối đá bị vỡ Điều này chứng tỏ rằng sự phá hủy xảy ra

do tác dụng trực tiếp của sóng ứng suất đến vùng đất đá bao quanh lợng thuốc,tiếp theo đó là vùng đất đá bị phá vỡ bởi các hệ thống vết nứt hớng tâm và tiếptuyến Sự phá vỡ lan truyền từ trung tâm lợng thuốc đến bề mặt tự do và ngợclại Do đó, dới tác dụng nổ trong buồng mìn hình thành một cái hốc mà đất đábao quanh bị biến dạng mạnh Trong vùng này đất đá bao quanh bị phá hủy vàchuyển thành trạng thái dẻo Sau giới hạn của vùng biết dạng dẻo thì chỉ cósóng đàn hồi lan truyền Hình dạng của mật đầu sóng nén phụ thuộc vào tínhchất của đất đá và loại thuốc nổ Đất đá nh vậy thờng bị phá vỡ bởi các khenứt, khi đó sóng lan truyền từ trung tâm lợng thuốc tới khe nứt gọi là sóng tới,sau đó tạo nên sóng phản xạ và lan truyền ngợc lại hình 2.4

Quá trình lan truyền của sóng phụ thuộc chủ yếu váo tính chất của đất

đá và kẽ nứt Nh vậy, đối với loại đất đá này bị phá vỡ đồng thời bởi 2 yếu tố

là sóng ứng suất và áp lực khí nổ

c Quá trình phá vỡ đất đá cứng nứt nẻ

Đất đá nứt nẻ bị phá vỡ do tác dụng của áp lực khí nổ và của sóng ứngsuất Sự phá vỡ đợc lan truyền ngợc nhau từ buồng mìn và từ bề mặt tự do, dớitác dụng áp lực cao của khí nổ tại vị trí đặt thuốc nổ tạo thành buồng nổ, vùng

đất đá bị phá vỡ phân bố xung quanh buồng đó

Những khe nứt của đất đá là những bề mặt phân chia, nó cản trở sự lantruyền sóng ứng suất và quá trình phá vỡ đất đá Trên bề mặt của mỗi nứt nẻ

ứng suất trong sóng giảm rất mạnh do sự phản xạ từng phần của nó nh hình2.5.

Do đó ứng suất trong đất đá nứt nẻ ở xa lợng thuốc giảm rất nhiều, cònnhững ứng suất từ lợng thuốc đợc lan truyền đến một khoảng cách nhỏ hơn sovới đất đá không nứt nẻ

va đập cơ học và phá vỡ mang tính ngẫu nhiên

Khi chiều sâu đặt lợng thuốc lớn, trên bề mặt tự do phát sinh sóng chấn

động, cuối giai đoạn tác dụng nổ các phần tử hớng tâm của trạng thái ứng suấtbiến dạng, cũng nh biên độ chuyển dịch của các phần tử bề mặt trên lợngthuốc có giá trị lớn hơn 2 lần so với chúng ở độ sâu W dới lợng thuốc

r r

O W

r* - là bán kính vùng đập vỡ không điều chỉnh;

r- là khoảng cách từ lợng thuốc nổ tới mặt thoáng

Sóng chấn động truyền đến bề mặt tự do thì phản lại dới dạng sóng kéohình 2.6

Khi chiều sâu lợng thuốc đủ lớn thì ứng suất hớng tâm trong sóng phảnxạ nhỏ hơn 6k Khi giảm W thì trị số 6r tăng và khi W = r thì 6r =6k và đất đá

vỡ lở do sóng phản xạ

Khi nổ trong khối nứt nẻ thì bề mặt vết nứt xảy ra quá trình vỡ lở đất đánếu chiều rộng của nứt nẻ > 1mm Do nứt nẻ có thể phân bố dới những gócnứt khác nhau so với hớng sóng tới Từ đó có thể xảy ra sự vỡ lở đất đá trên bềmặt nứt nẻ

2.1.2 Lý thuyết về khoan nổ mìn

1 Khoảng cách an toàn các mảnh đá văng khi nổ mìn

Khoảng cách an toàn đảm bảo cho ngời tránh khỏi các mảnh đá văng

đ-ợc xác định theo thiết kế hoặc hộ chiếu nổ mìn Khi nổ mìn các lỗ khoan lớnlàm tơi đất đá (chỉ số tác động nổ n<1), bán kính vùng nguy hiểm do đá văng

R đợc xác định theo công thức:

m W

d - là đờng kính của lỗ khoan, mm;

W’ - là chiều sâu nhỏ nhất của lỗ mìn (là đờng ngắn nhất tính từ điểmphía trên của lỗ mìn đến mặt tự do, xác định theo:

W’=C sin α + L Cosα, m ( 2.3)

C - là khoảng cách từ miệng lỗ khoan tới mép tầng, m;

L - là chiều dài nút lỗ khoan (bua), m;

α - là góc nghiêng của sờn tầng với mặt phẳng ngang, độ

23

65

4r

Hình 2.6 Sơ đồ phản xạ sóng chấn động từ bề mặt tự do

1- Mặt tự do;

2- Lợng thuốc nổ;

3- Khí nổ;

4- Biểu đồ cực đại của sóng chấn động;

5- Sóng chấn động nén tại thời điểm t1, t2 ;

6- Sóng phản xạ căng tại thời điểm t3

2 Khoảng cách an toàn do tác động của sóng đập không khí khi nổ mìn

Việc xác định khoảng cách an toàn rmin do tác động của sóng không khí

đối với ngời theo yêu cầu công việc phải tiếp cận tối đa tới chỗ nổ mìn tínhtheo công thức:

m Q

min =

(2.4)trong đó:

Q - là khối lợng vật liệu nổ đợc sử dụng (kg) khi nổ đồng thời

3 Khoảng cách an toàn về chấn động khi nổ mìn

Khoảng cách an toàn về chấn động đối với nhà và công trình do nổ 1phát mìn tập trung đợc tính theo công thức:

m Q K

r c = cα ,

( 2.5)trong đó:

rc - là khoảng cách an toàn, m;

Kc- là hệ số phụ thuộc và tính chất đất nền của công trình cần bảo vệ,

Kc=8; α - là hệ số phụ thuộc vào chỉ số tác dụng nổ, lấy α = 1,2

2.2 Các yếu tố ảnh hởng tới nổ mìn

Hiệu quả công tác nổ mìn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, khi thay đổi cácyếu tố này sẽ làm thay đổi hữu ích năng lợng nổ dẫn đến làm thay đổi hiệuquả công tác nổ mìn Ta có thể phân loại các yếu tố này ra làm 3 nhóm sau:

- Các yếu tố tự nhiên: Tính chất cơ lý của đất đá, điều kiện địa chất thuỷvăn, địa chất công trình

- Các yếu tố kỹ thuật: Loại thuốc nổ sử dụng, các phơng pháp nổ, cácthông số nổ, phơng pháp điều khiển nổ

Yếu tố tự

chức quản lý sản xuất

Phơng pháp

điều khiển nổ

Các thông số

nổ mìn Công tác khoan

Trong công tác khoan nổ thì hiệu quả phá nổ phụ thuộc vào các tínhchất khác nhau của đất đá Khi khoan vùng phá hủy có kích thớc nhỏ, hiệuquả khoan nổ phụ thuộc vào tính chất vi mô của đất đá, độ cứng, độ mài mòn,

độ hạt, độ dính của nó Còn khi nổ mìn trên mỏ lộ thiên, do đờng kính lợngthuốc lớn, khi đó hiệu quả nổ mìn phụ thuộc vào tính chất vĩ mô của đất đá

nổ sẽ phụt sớm ra ngoài không khí và nó sẽ làm giảm chất lợng đập vỡ

- Theo A.N.Khanukaep, nếu khe nứt chứa đầy không khí, nó sẽ làmgiảm sóng ứng suất đi 25 lần so với truyền động trong đất đá liền khối

Một vấn đề nữa có ảnh hởng tới hiệu quả đập vỡ khi nổ trong tầng đất

đá phân lớp là hớng cắm của phân lớp so với mặt sờn tầng Trờng hợp hớngcắm thuận lợi thì dới tác dụng của lực nổ và sóng ứng suất nén tạo ra hớng phá

đá có hiệu quả, còn hớng cắm nghịch thì hớng phá của lực nổ, ứng suất nén vàkéo đều không thuận lợi, dễ để lại chân tầng

Các yếu tố tự nhiên sẵn có cuả đất đá khi nổ mìn ảnh hởng lớn đến hiệuquả của công tác nổ mìn bao gồm:

a Độ kiên cố của đất đá

Đất đá ở mỏ Tây Khe Sim có độ kiên cố từ f = 9ữ11,5, nứt nẻ từ trungbình đến ít nứt nẻ Do vậy, thuộc loại khó nổ, nó ảnh hởng đến mức độ đập vỡ

và kích thớc cục đá khi nổ mìn

b Độ nứt nẻ

Độ nứt nẻ là tỷ lệ phần trăm của khe nứt trong đất đá nguyên khối đợc

đặc trng bởi các thôngsố nh kích thớc khe nứt d0, tần suất khe nứt n0 Độ nứt

nẻ đợc thể hiện thông qua bề rộng các khe nứt, khoảng cách trung bình cáckhe nứt Độ nứt nẻ trong đất đá ảnh hởng rất lớn đến chất lợng nổ mìn, gâythất thoát năng lợng nổ khi nổ mìn

e Tính phân lớp

Tính phân lớp là sự hình thành tự nhiên của đất đá đợc phân chia theolớp từng lớp khác nhau Khi nổ mìn trong đất đá có tính chất phân lớp thì nó

dễ bị tách ra theo bề mặt phân lớp Đất đá phân lớp dày sẽ ảnh hởng đến mức

độ đập vỡ đất đá và tỷ lệ đá quá cỡ khi nổ mìn đại lợng đặc trng cho tính phânlớp là bề dày phân lớp m và hớng phân lớp

f Nớc ngầm

ảnh hởng đến việc lựa chọn sử dụng loại thuốc nổ, chất lợng nổ Khitrong lỗ khoan có nớc ngầm lớn làm cho mật độ nạp thuốc không đúng yêucầu, chiều cao cột thuốc không liên tục do sức đẩy của nớc trong lỗ ảnh hởng

đến mức độ đập vỡ của đất đá

2.2.2 Các yếu tố kỹ thuật, công nghệ ảnh hởng tới chất lợng nổ mìn

1 ảnh hởng của những loại thuốc nổ

Việc lựa chọn loại thuốc nổ phù hợp với đất đá mỏ và điều kiện địa chấtthuỷ văn là vấn đề rất quan trọng Nó vừa đảm bảo chất lợng đập vỡ, vừa đemlại hiệu quả cao cho công tác nổ mìn Vì vậy cần xem xét khu vực nổ kỹ lỡngtrớc khi lựa chọn loại thuốc nổ và phơng tiện nổ

Mỗi loại thuốc nổ có đặc tính chung và riêng khác nhau Để phân biệtngời ta dùng các đại lợng:

một trờng ứng suật trong đất đá Với mỗi loại đất đá sẽ cần một xung lực nổthích hợp mang lại hiệu quả cao nhất

Xung lực nổ theo K.P.Stanhiucôvich

0

0 17

16

E M

I =

( 2.6)trong đó:

27

16 0

=

( 2.8)

Từ công thức trên ta thấy: khi nổ thuốc nổ có năng lợng nhỏ sẽ nhận

đ-ợc xung lợng lớn tác dụng vào đá, nếu năng lợng chung (E) của các loại thuốc

nổ khác nhau tác dụng lên lỗ khoan với một áp lực nổ tối đa khác nhau Khi

đó có thể nhận đợc xung nổ nh sau:

I1 = K1 P1 T1 ( 2.9)

I2 = K2 P2 T2 ( 2.10)Trong đó:

P1 ,P2 - là áp lực nổ tối đa khi nổ loại thuốc nổ 1 và 2;

T1 ,T2- là thời gian tác dụng của sản phẩm nổ đến thành lỗ khoan củathuốc nổ 1và 2;

Giả thiết K1 và K2, khi I1 = I2 ta có:

2

1 2

1

P

P T

1 2 02

đáng kể nên chất lợng đập vỡ kém

Việc thay đổi loại thuốc nổ sẽ thay đổi hình dạng xung nổ và vì vậy nólàm thay đổi đặc tính chuyển năng lợng nổ thành nặng lợng sóng Nghiên cứucủa P.Koyl và C.Tomac đối với 4 loại thuốc nổ thông thờng: Amônit N0- 6JV,Zecnôgranulit80/20, Đêtônit và Igdanit (tơng đơng với Anfo) đã đi tới kết luậnsau

Với mỗi loại thuốc nổ đặc tính truyền thuốc nổ năng lợng nổ thànhnăng lợng sóng là khác nhau:

- Khả năng truyền năng lợng nổ thành năng lợng sóng là lớn nhất(32%)

- Sau đó đến Đêtônit (20%), Zecnôgranulit 80/20 (16,5%) và nhỏ nhất

là Igdanit (12,5%)

Việc điều khiển năng lợng nổ thành năng lợng sóng là có khả năng dolựa chọn thuốc nổ phù hợp với thể tích của đất đá mỏ Trong đất đá có hệ sốhấp thụ năng lợng lớn năng lợng sóng thì sử dụng Iganit hoặc Anfo sẽ có hiệuquả hơn

Tóm lại, việc lựa chọn loại thuốc nổ phù hợp với loại đất đá mỏ là mộtvấn đề quan trọng vừa đảm bảo chất lợng đập vỡ vừa đem lại chất lợng caotrong công tác nổ Nói chung là đất đá cứng chắc, ít nứt nẻ có đặc tính năng l-ợng cao, khả năng chuyển năng lợng nổ thành năng lợng sóng là lớn còntrong đất đá mềm, dai thì nên chọn loại thuốc nổ rẻ tiền có năng lợng thấp

Còn đất đá loại trung bình thì nên chọn loại thuốc nổ có hệ số chuyển năng ợng nổ thành năng lợng sóng loại trung bình.

l-2 ảnh hởng của các thông số nổ mìn

a Đờng kính lỗ khoan (d k )

Là một thông số cơ bản để xác định mức độ đập vỡ đất đá, qui mô củacác thiết bị khoan, xúc bốc vận tải và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công táckhoan nổ Đờng kính lỗ khoan ổn định, không thay đổi là thông số cơ bản đểtính các thông số khác

Theo kết quả đánh giá, đờng kính lỗ khoan càng nhỏ thì mức độ đập vỡ

đất đá càng tốt nhng mạng lới lỗ khoan bị thu hẹp lại, chi phí khoan tăng lên.Khi đờng kính lỗ khoan tăng thì mạng lới lỗ khoan đợc mở rộng, chi phí chocông tác khoan giảm Đờng kính lỗ khoan tăng đến một giới hạn nhất định thì

độ vỡ vụn của đất đá sẽ xấu đi

Thành phần cỡ hạt của đất đá phụ thuộc vào đờng kính lợng thuốc

Đối với đất đá nứt nẻ, nhiều khi thay đổi đờng kính lợng thuốc thì cỡ hạt sẽthay đổi lớn Độ nứt nẻ nhỏ (khoảng cách giữa các vết nứt ≥1) giảm đờngkính lợng thuốc từ 200ữ100 mm hoặc 100ữ50 thì độ cục thay đổi lớn,khoảng cách các vết nứt từ 0,3 ữ0,5 m mà giảm đờng kính từ 200 ữ100 mmthì hiệu quả đập vỡ giảm đáng kể

b Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan

Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan là sự bố trí hình học mạng lỗ khoan trênbình đồ, nó ảnh hởng lớn đến công tác nổ mìn ở chỗ nếu lựa chọn đợc sơ đồ

bố trí các lợng thuốc nổ hợp lý sẽ đảm bảo sử dụng tối đa năng lợng nổ để đập

vỡ nhằm giảm chi phí khoan đến mức thấp nhất

Có nhiều sơ đồ bố trí mạng nh sau:

- Khi nổ mạng ô vuông: 4 lợng thuốc nằm ở đỉnh của hình vuông

- khi nổ mạng hình chữ nhật: 4 lợng thuốc nằm ở 4 đỉnh của hình chữnhật

- Khi nổ mạng tam giác đều: 4 lợng thuốc ở 4 đỉnh của hình bình hànhViệc bố trí nh vậy có ảnh hởng đến chất lợng đập vỡ và hiệu quả nổmìn Tuy nhiên cơ sở của nó ra sao và sơ đồ bố trí thế nào là tối u thì cha có cơ