Báo Cáo Đề Tài Khoa Học Thiết Lập Bán Kính Nguy Hiểm Do Chấn Động Rung Khi Nổ Mìn Tại Các Mỏ Khai Thác Đá Xây Dựng

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG NAI SỞ CƠNG NGHIỆP TỈNH ĐỒNG NAI BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KHOA HỌC THIẾT LẬP BÁN KÍNH NGUY HIỂM DO CHẤN ĐỘNG RUNG KHI NỔ MÌN TẠI CÁC MỎ KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH ĐỒNG NAI Năm 2006 UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG NAI SỞ CƠNG NGHIỆP TỈNH ĐỒNG NAI Tác giả: KS Nguyễn Văn Chính, KS Nguyễn Thành Dân, KS Nguyễn Tiến Dũng, KS Nguyễn Đăng Sơn, KS.Lê Ngọc Tích, KS Nguyễn Kim Trọng, KS Nguyễn Tiến Hóa, Th.S Võ Thị Thu Qun, TS Nguyễn Ngọc Thu, KS Vũ Trọng Tấn, Chủ nhiệm: KS Nguyễn Đăng Sơn, KS Nguyễn Tiến Dũng KS Lê Ngọc Tích BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KHOA HỌC THIẾT LẬP BÁN KÍNH NGUY HIỂM DO CHẤN ĐỘNG RUNG KHI NỔ MÌN ĐỐI VỚI CÁC MỎ ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH ĐỒNG NAI CƠ QUAN CHỦ TRÌ ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG NAI CƠ QUAN THỰC HIỆN SỞ CƠNG NGHIỆP TỈNH ĐỒNG NAI CƠ QUAN PHỐI HỢP LIÊN ĐỒN BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT MIỀN NAM Năm 2006 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .6 CHƯƠNG I: KHÁI QT CHUNG VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG I CÁC LOẠI VẬT LIỆU NỔ HIỆN ĐANG SỬ DỤNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN 11 III KHÁI QT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Q TRÌNH SỬ DỤNG VẬT LIỆU NỔ CƠNG NGHIỆP TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG 13 CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KHỐI LƯỢNG THỰC HIỆN 15 I MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ 15 II PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 15 III KHỐI LƯỢNG THỰC HIỆN 18 CHƯƠNG III: CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC CÁC MỎ THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 20 I CỤM MỎ ĐÁ BÌNH HĨA – TÂN HẠNH 20 II CỤM MỎ ĐÁ XÂY DỰNG HĨA AN 21 III CỤM MỎ TÂN BẢN – TÂN VẠN 23 IV CỤM MỎ THIỆN TÂN 25 V CỤM MỎ PHƯỚC TÂN 28 VI CỤM HANG NAI 30 VII MỎ VĨNH TÂN 32 VIII.CỤM SƠNG TRẦU .33 IX CỤM SOKLU 34 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ ĐO CHẤN ĐỘNG RUNG KHI NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG 36 I MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ DAO ĐỘNG ĐÀN HỒI .36 II CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHOAN NỔ MÌN THEO TCVN 5178-90 41 IV KẾT QUẢ ĐO CHẤN ĐỘNG RUNG KHI BẮN MÌN 45 V KẾT QUẢ ĐO SĨNG ĐẬP KHƠNG KHÍ KHI BẮN MÌN 75 VI KHOẢNG CÁCH ĐÁ VĂNG, LƯỢNG ĐÁ PHÁ VÀ HIỆU QUẢ KHI NỔ MÌN .89 CHƯƠNG V: ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TỒN VÀ THIẾT LẬP BÁN KÍNH ẢNH HƯỞNG CHO TỪNG CỤM MỎ 91 I ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TỒN VÀ TÁC ĐỘNG TIÊU CỰC ĐẾN MƠI TRƯỜNG XUNG QUANH 91 II THIẾT LẬP BÁN KÍNH ẢNH HƯỞNG CHO TỪNG CỤM MỎ 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 I KẾT LUẬN 95 II KIẾN NGHỊ 95 PHỤ LỤC KÈM THEO 98 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, ngành vật liệu nổ cơng nghiệp phát triển mạnh, đưa thị trường nhiều chủng loại vật liệu nổ cơng nghiệp an tồn, dễ sử dụng nhằm cung cấp cho thị trường nước Các loại thuốc nổ Nhũ tương, Anfo dần thay cho AD1 loại vật liệu nổ an tồn Phương pháp nổ mìn dây nổ, kích nổ kíp vi sai nổ mìn phi điện thay dần phương pháp nổ cũ an tồn Trên địa bàn tỉnh Đồng Nai mỏ xung quanh thành phố Biên Hòa tiến hành nghiên cứu thực tế phương pháp nổ mìn loại thuốc nổ an tồn, nổ vi sai phi điện so sánh với loại thuốc nổ cũ cách kích nổ dây nổ thay cho việc tra kíp vào lỗ khoan nổ mìn có kết định Trên sở kết nghiên cứu, phương pháp bắn mìn chủng loại vật liệu nổ an tồn áp dụng khai thác vật liệu xây dựng, góp phần đảm bảo an tồn khai thác mỏ hoạt động Đối với nổ mìn phá đá q cỡ phương pháp nổ ốp nổ chiết hạn chế, bán kính đá văng xa, nguy hiểm cho cộng đồng dân cư quanh mỏ Phương pháp dần thay phương pháp sử dụng búa thủy lực phá đá q cỡ Ở Đồng Nai, phương pháp phá đá q cỡ búa thủy lực thay cho phương pháp bắn ốp, bắn chiết Đối với thuốc nổ, loại thuốc nổ an tồn Anfo thay cho AD1 nổ mìn địa hình cao, khơng ngập nước Thuốc Nhũ tương thay cho AD1, Amonit nơi ngập nước (khai thác âm) Trước thực tế sản xuất trên, theo đề nghị Sở Cơng nghiệp Sở Khoa học Cơng nghệ tỉnh Đồng Nai, UBND tỉnh phê duyệt đề tài “Thiết lập bán kính nguy hiểm chấn động rung nổ mìn mỏ (cụm mỏ) đá xây dựng địa bàn tỉnh Đồng Nai” Trên sở thực đề tài đề xuất số biện pháp quản lý sử dụng vật liệu nổ cơng nghiệp phương pháp nổ mìn bắt buộc áp dụng khai thác đá xây dựng địa bàn tỉnh Đề tài UBND tỉnh Đồng Nai phê duyệt theo cơng văn số 330/UBND-CN ngày 16/01/2006 số 2292/UBND-CN ngày 11/04/2006 UBND tỉnh Đồng Nai Trên sở nội dung đề tài nguồn kinh phí duyệt, Sở Cơng nghiệp ký hợp đồng nghiên cứu khoa học số 460/SCN-HĐ ngày 19/6/2006 với Liên đồn Bản đồ Địa chất Miền Nam thực đề tài “Thiết lập bán kính nguy hiểm chấn động rung nổ mìn mỏ (cụm mỏ) đá xây dựng địa bàn tỉnh Đồng Nai” theo nội dung đề cương đề tài phê duyệt Căn vào nội dung đề tài, Liên đồn Bản đồ Địa chất Miền Nam phối hợp với đơn vị liên quan triển khai cơng tác khảo sát, thi cơng thực địa, đo chấn động rung sóng va đập khơng khí mỏ (cụm mỏ) thử nghiệm Tham gia thực đề tài gồm có KS Nguyễn Tiến Dũng, KS Nguyễn Đăng Sơn, KS Lưu Thế Long, KS Nguyễn Văn Chính, KS Nguyễn Kim Trọng, KS Nguyễn Tiến Hóa, TS Nguyễn Ngọc Thu, KS Vũ Trọng Tấn; Ths Võ Thị Thu Qun (Liên đồn BĐĐC Miền Nam), KS Nguyễn Thành Dân, KS Ngơ Văn Giang, KS Lê Ngọc Tích (Sở Cơng Nghiệp tỉnh Đồng Nai), KS Nguyễn Văn Sáng, KS Nguyễn Văn Thành (Xí nghiệp VLNCN Bà Rịa – Vũng Tàu), chủ trì KS Nguyễn Đăng Sơn KS Lê Ngọc Tích Để hồn thành đề tài, tập thể tác giả nhận quan tâm giúp đỡ Ban lãnh đạo Sở Cơng nghiệp tỉnh Đồng Nai, Sở Khoa học Cơng nghệ tỉnh Đồng Nai, Xí nghiệp VLNCN Bà Rịa - Vũng Tàu, Ban lãnh đạo Liên đồn Bản đồ Địa chất Miền Nam Ban giám đốc Cơng ty khai thác đá xây dựng địa bàn tỉnh Đồng Nai Nhân đây, tập thể tác giả xin chân thành cám ơn CHƯƠNG I: KHÁI QT CHUNG VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG I CÁC LOẠI VẬT LIỆU NỔ HIỆN ĐANG SỬ DỤNG Thuốc nổ Đồng Nai tỉnh có ưu đá xây dựng tập trung chủ yếu thành cụm mỏ khu vực Bình Hóa- Hóa An (thành phố Biên Hòa), Phước Tân (Long Thành), Thiện Tân (Vĩnh Cửu), Sơng Trầu (Trảng Bom), Soklu (Thống Nhất) mỏ Hang Nai (Nhơn Trạch) Vĩnh Tân (Vĩnh Cửu) Hàng năm mỏ địa bàn tỉnh khai thác khoảng 10 triệu m3 cung cấp cho nhu cầu sử dụng địa bàn tỉnh, thành phố Hồ Chí Minh tỉnh khu vực miền Đơng, miền Tây Nam Bộ Sản lượng đá xây dựng năm qua khơng ngừng tăng lên, đặc biệt mỏ đá khu vực Hóa An- Bình Hóa, Thiện Tân Hiện tại, đơn vị khai thác đá xây dựng khu vực sử dụng loại thuốc nổ ANFO nhũ tương để khai thác đá xây dựng Các loại thuốc nổ có đặc tính kỹ thuật sau: Bảng 1: Các đặc tính kỹ thuật thuốc nổ ANFO, nhũ tương Đơn vị tính cm3 ANFO Nhũ tương 320-330 320-330 mm m/s 15-20 3500-4000 12,0-16,0 3500-4500 Tỷ trọng đổ đống g/cm3 0,8-0,9 0,8-0,9 Tỷ trọng tối ưu Phương tiện kích nổ Độ nhạy va đập Khoảng cách truyền nổ Khả chịu nước Bao gói (thuốc dạng rời đóng bao) Thời hạn đảm bảo g/cm3 1,0-1,1 1,0-1,25 Nhạy với mồi nổ Kíp nổ số Đặc tính kỹ thuật Khả sinh cơng Sức cơng phá (nén trụ chì) Tốc độ nổ cm Kém Kg 25+0,2 Tháng 4,0-6,0 Tốt Nhiều quy cách Căn vào loại thuốc nổ sử dụng trên, mức độ an tồn theo đặc tính kỹ thuật chúng đánh sau: 1.1 ANFO: ANFO có thành phần Amonitrat (AN) dầu nhiên liệu (FO) theo tỷ lệ hợp thức, đảm bảo vừa đủ lượng ơxy để ơxy hóa hồn tồn ngun tố cháy có thành phần nó, nên lượng nổ sinh cao tạo khí độc sản phẩm nổ Tác nhân AN thuốc nổ ANFO tạo từ Amonitrat tinh khiết (> 98%) thiết bị tạo hạt đặc biệt, để có hạt AN tròn, xốp, có kích thước 1-2,5mm Với cấu trúc hạt AN có khả giữ dầu phân bố mao mạch hạt AN, tạo dễ kích nổ cho ANFO nổ tốt lỗ khoan khơ, kể lỗ khoan có đường kính nhỏ đến vài chục milimet (mm) 1.2 Nhũ tương: Cũng ANFO, Nhũ tương loại thuốc nổ khơng có TNT thành phần Theo đánh giá chung loại thuốc nổ độc hại, an tồn vận chuyển, bảo quản sử dụng Khi nổ mìn lượng khí độc sinh thấp Đặc biệt loại thuốc nổ chịu nước tốt nên thường sử dụng khai thác nơi ngập nước (khai thác âm) Phụ kiện nổ 2.1 Kíp nổ điện vi sai Đây loại phụ kiện nổ sử dụng rộng rãi khai thác mỏ lộ thiên, chủ yếu kíp nổ điện vi sai 10 số Cơng ty Hố chất 21 sản xuất theo định số 1260/QĐ-CNCL ngày 16/8/1997 Bộ trưởng Bộ Cơng nghiệp Các thơng số kíp nổ điện vi sai sau: - Vật liệu làm vỏ kíp: Nhơm - Đường kính kíp nổ (mm): 7,1 - Cường độ nổ: số - Điện trở (Ω): 2,0-3,2 - Dòng điện kích nổ (A): + Dòng chiều: 1,2 + Dòng xoay chiều: 2,5 - Chiều dài dây dẫn điện (m): 2; 4,5; 6; 10 Số vi sai độ vi sai (tính ms) trình bày bảng 2.2 Kíp nổ vi sai phi điện a Kíp nổ vi sai phi điện Kíp nổ vi sai phi điện sử dụng khai thác than khai thác đá vơi cho nhà máy xi măng Trên địa bàn tỉnh áp dụng khai thác đá xây dựng khu vực nhạy cảm mơi trường gần khu dân cư, cơng trình kiên cố Đối với nước ngồi, kíp nổ vi sai phi điện sử dụng từ lâu có tính an tồn cao, dễ sử dụng, khơng bị khởi nổ tĩnh điện, dòng điện bên ngồi sóng điện từ Các thơng số kỹ thuật kíp nổ vi sai phi điện sau: - Vật liệu làm vỏ kíp: Nhơm - Đường kính ngồi kíp (mm):7,3 - Chiều dài kíp (tùy số): 49-65mm - Độ bền mối ghép miệng kíp (kg): >2 - Khả chịu nước (sâu 20m): 24 - Thời hạn đảm bảo : 24 tháng Số vi sai độ vi sai kíp nổ vi sai phi điện tổng hợp trình bày bảng Bảng 2: Số vi sai độ vi sai kíp nổ vi sai kíp nổ vi sai phi điện Số kíp Thời gian cháy chậm danh định (ms) nổ Kíp nổ vi sai Kíp nổ vi sai phi điện 25 25 50 50 75 75 100 100 125 125 150 150 200 175 250 200 325 250 10 400 300 11 350 12 400 13 450 14 500 15 600 Số kíp Thời gian cháy chậm danh định (ms) nổ Kíp nổ vi sai Kíp nổ vi sai phi điện 16 850 700 17 800 18 950 19 1020 20 1125 21 1225 22 1400 23 1675 24 1950 25 2275 26 2650 27 6050 28 3450 29 3900 30 4350 b Dây truyền nổ Đi kèm với kíp nổ vi sai phi điện dây truyền nổ (gồm dây mặt dây xuống lỗ) Đây dây tín hiệu nhựa rỗng, với đường kính vòng ngồi 3mm, đường kính vòng 1mm Mặt bên dây phủ lớp bột hoạt tính dùng để truyền lượng tín hiệu lòng ống Khi kích nổ kíp nổ dây nổ, sóng truyền nổ truyền dọc theo lòng ống với vận tốc khoảng 2.000m/s tới kích nổ cho kíp phi điện gắn cuối dây tín hiệu Dây truyền nổ gồm loại dây - Dây mặt (KVP-8M-TM): + Chiều dài dây dẫn nổ 3; 6; 9; 12m + Thời gian chậm danh định (thời gian trễ nổ): 17; 25; 42; 100 ms - Dây xuống lỗ (KVP-8N-XL): chế tạo với chiều dài khác từ 3,0 đến 24,0m để phù hợp với chiều sâu lỗ khoan khác nhằm đáp ứng cho cơng tác thiết kế nổ đạt mục đích khác Tính kỹ thuật dây xuống lỗ sau: + Chiều dài dây dẫn nổ 3; 6; 9; 12; 15; 18; 21; 24m + Thời gian chậm danh định (thời gian trễ nổ): 200; 400; 600 ms 10 Độ n (dB) Biểu đồ suy giả m só ng va đập khô ng khí nổ mìn bằ ng kíp vi sai phi điện mỏ đá Hó a An (Cty đá Hó a An )- Quy mô 2,5 tấ n (khoảng cách an toàn theo TCVN=200m) 77 75 73 71 69 67 65 63 61 50 100 150 200 250 300 350 Khoảng cá ch (m) Độ n (dB) Biểu đồ suy giảm sóng va đập không khí nổ mìn kíp vi sai phi điện mỏ đá Hóa An (Cty đá Hóa An )- Quy mô 2,0 (khoảng cách an toàn theo TCVN=150m) 77 75 73 71 69 67 65 50 100 150 200 250 300 350 Khoảng cá ch (m) 84 Độ ồn (dB) Biểu đồ suy giảm sóng va đập không khí nổ mìn kíp vi sai phi điện mỏ đá Hóa An (Cty đá Hóa An )- Quy mô 1,5 (khoảng cách an toàn theo TCVN=159m) 83 81 79 77 75 73 71 69 67 50 100 150 200 Khoảng cách (m) Độ n (dB) Biể u đồ suy giảm sóng va đậ p không khí nổ mìn bằ ng kíp vi sai phi điện mỏ đá Hó a An (Cty BBCC )Quy mô 2,5 (khoả ng cách an toàn theo TCVN=225m) 77 75 73 71 69 67 65 100 150 200 250 300 Khoảng cá ch (m) 85 350 400 Độ n (dB) Biểu đồ suy giảm sóng va đập không khí nổ mìn kíp vi sai phi điện mỏ đá Tân Bản (Cty BBCC )- Quy mô 3,0 (khoảng cách an toàn theo TCVN=120m) 77 75 73 71 69 67 65 100 150 200 250 300 350 400 Khoảng cá ch (m) Biểu đồ suy giảm sóng va đập không khí nổ mìn kíp vi sai phi điện mỏ đá Thiện Tân (Cty BBCC )- Quy mô 3,0 (khoảng cách an toàn theo TCVN=345m) Độ ồn (dB) 81 79 77 75 73 71 200 250 300 350 Khoảng cách (m) 86 400 Độ ồn (dB) Biể u đồ suy giảm sóng va đập khô ng khí nổ mìn kíp vi sai phi điệ n mỏ đá Thiê n Tâ n (XN Vónh Hả i)- Quy mô 3,3 tấ n (khoảng cách an toàn theo TCVN=214m) 81 79 77 75 73 71 69 67 50 100 150 200 250 Khoả ng cách (m) Tổng hợp kết đo đạc bãi nổ tổng hợp trình bày bảng sau: Bảng 19: Tổng hợp kết đo sóng đập khơng khí bãi nổ Cụm mỏ Tên mỏ Số lỗ Lượng Phương Lượng Tổng Khoảng cách khoan thuốc pháp Ngày đo thuốc số lỗ nổ điều từ bãi nổ đến Giá trị (dB) nổ nổ (kg) khoan điểm đo (m) trùng trùng khiển (kg) nổ Điểm Điểm Điểm Điểm 2 BÌNH Bình 14/8/2006 HĨA - Hố 1A (Bãi 1) TÂN 13/9/06 HẠNH (Bãi 2) 3.000 60 1,0 50 Vi sai phi điện 205 220 79 78 268 2.400 48 1,0 50 Vi sai phi điện 200 300 78 74 300 Bình 14/08/2006 3000 Hố 47 1,0 63,8 Vi sai phi điện 275 308 68 64 220 Tân 11/8/2006 Hạnh 2968 30 1,0 98,9 Vi sai phi điện 213 325 73 64 190 Hiệp 28/8/2006 Phong 2.980 42 1,0 71 Vi sai phi điện 312 356 65 58 75 HỐ 11/8/2006 Hố An (Bãi 1) AN 2.520 36 1,0 70 Vi sai phi điện 250 300 70 65 200 43 1,0 70 250 300 73 68 225 19 1,0 108 195 317 74 71 150 11/8/2006 3.010 (Bãi 2) 28/08/2006 2.052 (Bãi 3) Vi sai phi điện Vi sai phi điện 28/8/2006 (Bãi 4) 1.500 15 1,0 100 Vi sai phi điện 126 179 82 71 158 Hố An 14/8/2006 (BBCC) 2.500 42 1,0 60 Vi sai phi điện 266 371 73 68 222 87 Cụm mỏ Tên mỏ Khoảng Số lỗ Khoảng cách cách an khoan Lượng Phương từ bãi nổ đến Giá trị (dB) tồn Lượng Tổng nổ thuốc pháp điểm đo (m) sóng đập Ngày đo thuốc số lỗ trùng nổ điều khơng khí nổ (kg) khoan trùng khiển theo (kg) nổ Điểm Điểm Điểm Điểm TCVN 2