Nghiên cứu lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá khi thi công hố móng các công trình thủy điện

bộ giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học mỏ - địa chất - - Trần đình tú NGHIấN CU LA CHN CC THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ KHI THI CƠNG HỐ MĨNG CC CễNG TRèNH THY IN luận văn thạc sỹ kỹ thuật hà nội - 2014 giáo dục đào tạo tr-ờng đại học mỏ - địa chất  TRần đình tú nghiên cứu lựa chọn thông số nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá thi công hố móng công trình thủy điện chuyên nghành : khai thác mỏ mà số : 60520603 luận văn thạc sỹ kỹ thuật ng-ời h-ớng dẫn khoa học ts nguyễn đăng tế năm 2014 LêI CAM §OAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu luận văn trung thực; luận điểm kết nghiên cứu luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày… tháng … năm ……… Tác giả luận văn ký tên Trần Đình Tú Mơc Lơc Lời cam đoan Mục Lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục hình minh họa Mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC KHOAN - NỔ MÌN ĐỂ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ 1.1 Các phương pháp khoan- nổ mìn 1.2 Các loại chất nổ CHƯƠNG 2: NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THI NỔ MÌN HỐ MĨNG CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN 11 21 2.1 Những yếu tố tự nhiên kỹ thuật có ảnh hưởng đến việc lựa chọn thơng số khoan nổ mìn 2.2 Ảnh hưởng yếu tố tổ chức, tiến độ thi công kinh tế đến hiệu cơng tác nổ mìn 22 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN KHI THI CƠNG HỐ MĨNG CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN 53 3.1 Đặt vấn đề 3.2 Tổng hợp mốt số phương pháp xác định tiêu thuốc nổ nổ mìn thi cơng hố móng cơng trình thủy điện 3.3 Xác định thơng số nổ mìn hợp lý phương pháp nổ mìn lỗ khoan lớn thi cơng đào hố móng 3.4 Xác định thơng số nổ mìn hợp lý tạo biên taluy hố theo thiết kế hố móng 3.5 Xác định thơng số nổ mìn hợp lý lỗ khoan nhỏ thi công đào hố móng phần sát biên đáy hố móng 3.6 Lựa chọn phương pháp điều kiển nổ sơ đồ mạng nổ hợp lý 53 54 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THỰC TẾ 73 4.1 Ứng dụng kết nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý để nâng cao hiệu nổ mìn hố móng đập tràn - Cơng trình thủy điện Xkaman 73 4.2 Ứng dụng kết nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý để nâng cao hiệu nổ mìn thi cơng hố móng nhà máy - Cơng trình thủy điện Xkaman Kết luận Tài liệu tham khảo 78 51 58 67 69 71 84 85 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AN - Amoni nitrat ANFO - chất nổ gồm 94% AN 6% dầu nhiên liệu CN - Canxi nitrat CNKT - Công nghệ khai thác FO - Dầu nhiên liệu KNCN - Khả công nổ HTKT - Hệ thống khai thác NG - Nitroglycerin SCP - Sức công phá VLNCN - Vật liệu nổ công nghiệp VOD - Tốc độ nổ HM - H múng Danh mục hình minh häa Trang Hình 1.1: Máy khoan sử dụng cơng trình thủy điện Hình 2.1: Hình ảnh hố móng cơng trình thủy điện 21 Hình 2.2: Hướng phá đá so với nằm đá 27 Hình 2.3: Các phương tiện nổ mìn 42 Hình 2.4a: Cấu tạo kíp vi sai 42 Hình 2.4b: Cấu tạo kíp điện 42 Hình 2.5a: Cấu tạo dây nổ 44 Hình 2.5b: Sơ đồ đấu ghép mạng nổ mìn kíp vi sai với dây nổ 44 Hình 2.6: Sơ đồ thông số phân bố lỗ khoan bãi nổ 45 Hình 2.7: Sự thay đổi áp lực nổ theo thời gian 50 Hình 2.8: Bố trí lượng thuốc nổ lỗ khoan 50 Hình 2.9: Sự thay đổi áp lực khí nổ theo thời gian 51 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí lỗ khoan thi cơng hố móng cơng trình 53 Hình 3.2: Biểu đồ xác định tiêu thuốc nổ 55 Hình 3.3: Sự phụ thuộc số đập vỡ chuẩn vào độ bền nén đất đá khoảng cách trung bình khe nứt 56 Hình 3.4: Quy luật phân bố cỡ hạt 57 Hình 3.5: Sơ đồ thơng số nổ mìn bãi nổ phá đá hố móng lỗ khoan lớn 59 Hình 3.6 Sơ đồ bố trí lỗ lỗ khoan tạo biên taluy hố móng 67 Hình 3.7 Các sơ đồ mạng nổ mìn sai 71 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Hiện nay, Trong cơng trình xây dựng thủy lợi nói chung, thủy điện nói riêng, cơng trình đặt vị trí có cấu trúc địa chất vững đảm bảo độ ổn định cơng trình Do thi cơng đào hố móng cơng trình gồm có đào xúc đất khoan - nổ mìn để phá vỡ đất đá theo yêu cầu thiết kế cơng trình để thi cơng hố móng cơng trình Các hạng mục trình thủy điện có khối lượng thi cơng đào xúc đất đá lớn Ngồi thi công máy xúc để xúc đất đá đào máy cịn có khối lượng lộ đá hố móng hạng mục phải thi cơng khoan - nổ mìn để đảm bảo theo yêu cầu thiết kế Phần lộ đá hố móng theo cấu trúc địa chất có dạng lồi lõm, khu vực có độ nứt nẻ nhiều, khu vực liền khối, đá có độ cứng thấp đá cấp cấp 3, có độ cứng lớn đá cấp 2, cấp Do thi cơng phần lộ đá hố móng phương pháp khoan - nổ mìn có thơng số thay đổi cấu trúc thuốc nổ thay đổi vừa để đảm bảo phá vỡ đất đá đảm bảo theo yêu cầu thiết kế hố móng cơng trình để khơng phải bù vật liệu có tính chất tương tự độ ổn định móng cơng trình Tuy nhiên, q trình thi cơng khoan - nổ mìn vị trí lộ đá hố móng hạng mục - cơng trình thủy điện khơng thể tránh khỏi phá vỡ cấu trúc ổn định móng cơng trình, tạo khe nứt đổ bù vật liệu có tính chất tương tự làm tăng tổng mức đầu tư xây dựng cơng trình tác động tiêu cực đến mơi trường Chính việc quan tâm nâng cao hiệu khoan - nổ mìn sử dụng chất nổ cho hợp lý việc cần thiết Trên sở lý thuyết thực tiễn cần đưa giải pháp lựa chọn thơng số khoan - nổ mìn sử dụng chất nổ Việt Nam sản xuất để nổ mìn phá vỡ đất đá thi cơng hố móng cơng trình đem lại hiệu kinh tế cao Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài: - Đối tượng nghiên cứu công tác thi cơng khoan nổ - mìn kết cấu thuốc nổ lỗ khoan để phá vỡ đất đá hố móng thi cơng cơng trình thủy điện - Phạm vi nghiên cứu lựa chọn thơng số khoan - nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá thi cơng hố móng cơng trình thủy điện Mục đích đề tài: Đưa giải pháp lựa chọn thơng số khoan - nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá thi cơng hố móng cơng trình thủy điện Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu đề tài: - Phân tích tính chất lý đất đá hố móng cơng trình phương pháp thi cơng khoan nổ mìn thi cơng hố móng cơng trình thủy điện - Đánh giá lựa chọn thơng số khoan - nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá hố móng cơng trình thủy điện - Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số khoan – nổ mìn đến việc thi cơng hố móng cơng trình thủy điện - Nghiên cứu đưa giải pháp lựa chọn thơng số khoan - nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu thi công hố móng cơng trình thủy điện Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp phân tích tổng hợp: phân tích đánh giá phương pháp thi công khoan - nổ mìn thi cơng hố móng cơng trình sở thực tế sử dụng - Phương pháp thu nhập thông tin: thu thập tài liệu địa chất cơng trình tính chất lý đất đá tài liệu mô tả địa chất hố móng cơng trình phương pháp thi cơng khoan - nổ mìn cơng trình thủy điện - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu nhập thông tin sở lý thuyết liên quan đến nội dung nghiên cứu, thành tựu lý thuyết đạt có liên quan, phân tích số liệu thống kê - Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến chun gia thi cơng hố móng cơng trình thủy điên, địa chất cơng trình hố móng, tính chất lý đất đá… Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Kết nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu thi cơng hố móng cơng trình thủy điện phương pháp khoan - nổ mìn để phá vỡ đất đá hố móng cơng trình thủy điện, đem lại hiệu kinh tế thiết thực đáp ứng theo yêu cầu thiết kế đưa Ngồi cịn có ý nghĩa lớn giá trị kinh tế cơng trình Cấu trúc đề tài: Toàn đề tài cấu trúc gồm: phần mở đầu, chương chính, phần kết luận, tài liệu tham khảo, trình bày cụ thể sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan cơng tác khoan - nổ mìn để phá vỡ đất đá Chương 2: Những yếu tố ảnh hưởng đến thi nổ mìn hố móng cơng trình thủy điện Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn thi cơng hố móng cơng trình thủy điện Chương 4: Ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tế Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC KHOAN - NỔ MÌN ĐỂ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ Cơng tác khoan - nổ mìn có mục đích phá vỡ cấu trúc liền khối đất đá nghành xây dựng thi cơng xây dựng hố móng cơng trình xây dựng thủy lợi, thủy điện v.v * Phương pháp nổ mìn để thi cơng cơng trình thuỷ lợi phương pháp thi cơng tiên tiến, tăng nhanh tốc độ thi công, giảm nhẹ, tiết kiệm sức lao động, giảm bớt việc sử dụng máy móc, thiết bị, công cụ để thi công * Ưu điểm: - Hồn thành cơng việc nhanh chóng loại đất đá - Ít bị ảnh hưởng điều kiện khí hậu, thời tiết nên tiến thành thời gian * Nhược điểm: Đào đất giá thành đắt (đất cấp I, II) Cơng tác thi cơng phức tạp, địi hỏi u kỹ thuật an toàn cao * Phạm vi ứng dụng xây dựng cơng trình thuỷ lợi nói chung, thủy điện nói riêng: - Ứng dụng khai thác đá, đắp đê quây, đập v.v - Ứng dụng thi công đường hầm tuyến lượng cơng trình thủy điện, hầm dẫn dịng - Đào phá nổ thi cơng hố móng - Phá cơng trình hư hỏng, nhổ gốc v.v 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN - NỔ MÌN 1.1.1 Các phương pháp khoan Q trình khoan bao gồm việc phá vỡ đất đá gương lỗ khoan dụng cụ khoan đưa sản phẩm phá vỡ lên miệng lỗ khoan Có thể phân phương pháp khoan sau - Khoan xoay - Khoan đập - Khoan đập - xoay - Khoan xoay - đập Để làm tơi đất đá thi công hố móng cơng trình thủy điện thường dùng loại máy khoan thủy lực tự hành khoan xoay - đập chủ yếu 72 Bằng kết nghiên cứu, tính tốn lý thuyết nổ thực nghiệm, nội dung chương trình bày sở lý thuyết để xác định thơng số nổ mìn hợp lý với điều kiện địa chất tính chất lý đất đá hố móng Cơng trình thủy điện Xekaman 3, cụ thể là: - Xây dựng mối quan hệ thơng số nổ mìn tính chất đất đá làm tơi áp dụng cho vùng sử dụng phương pháp nổ mìn lỗ khoan lớn, vùng nổ mìn tạo biên taluy hố móng, nổ mìn tạo biên đáy hố móng, làm sở để thiết kế hộ chiếu nổ mìn cách hợp lý khoa học, nâng cao hiệu nổ mìn giảm khối lượng đổ bù bê tơng, giảm chi phí nhân cơng cậy dọn thủ cơng giảm thiểu tác động có hại đến mơi trường Kết nghiên cứu áp dụng cho cơng tác nổ mìn tạo biên đáy hố móng hạng mục cơng trình - Cơng trình thủy điện Xekaman Tuy nhiên, để áp dụng có hiệu quả, ta cần phải xem xét kỹ tình trạng đất đá hố móng trước tiến hành thiết kế hộ chiếu nổ mìn 73 CHUONG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THỰC TẾ Sau nghiên cứu lý thuyết, tác giả tiến hành tìm hiểu, khảo sát đối chứng nổ mìn thực nghiệm để tạo biên đáy hố móng tuyến đập tràn, hố móng nhà máy - Cơng trình thủy điện Xekaman Các kết nghiên cứu đơn vị thi công nổ phá đất đá đưa vào sử dụng thi cơng hố móng hạng mục - Cơng trình thủy điện sau nội dung đề cập đến hiệu ứng dụng từ kết nghiên cứu luận văn 4.1 Ứng dụng kết nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý để nâng cao hiệu nổ mìn biên đáy hố móng đập tràn - Cơng trình thủy điện Xekaman 4.1.1 Sơ lược tình hình địa chất trạng nổ mìn làm tơi đất đá biên đáy thi cơng đào hố móng đập tràn Hố móng đập tràn hạng mục Cơng trình thủy điện Xekaman – thuộc tỉnh Sêkong - Lào Đập tràn có mục đích xả nước mực nước lũ cao mực nước cần chứa hồ chứa Đất đá hố móng có hệ số cứng trung bình f = 6, nứt nẻ Theo yêu cầu hồ sơ thiết kế hố móng đập tràn khu vực nổ mìn biên đáy hố móng để làm tơi đất đá lỗ khoan nhỏ 1,7m, chiều dày cạy dọn thủ cơng 0,3m Nhằm mục đích làm tơi đất đá theo đường biên thiết kế đáy hố móng đảm bảo độ ổn định móng cơng trình, giảm khối lượng phải cạy dọn thủ công giảm khối lượng đổ bù bê tông Về thiết bị thi công khoan, xúc bốc, vận tải: Máy khoan tự hành bánh xích Tamrock 442 (d = 45-102mm), máy xúc thủy lực gầy ngược Komazsu ( có dung tích gàu xúc 2,1m3), vận tải ô tô VOLVO 15 MAN 22tấn Về cơng nghệ nổ mìn làm tơi đất đá đào hố móng: - Bố trí lỗ khoan mạng tam giác điều - Áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai qua hàng - Sử dụng loại thuốc nổ nhũ tương: EE.31 - Kết cấu lượng thuốc nổ lỗ khoan: nạp dài liên tục 74 Các thơng số nổ mìn đơn vị thi cơng lập hộ chiếu nổ mìn bảng 4.1 sau: Bảng 4.1 Bảng thơng số nổ mìn biên đáy thi cơng hố móng đập tràn khoan nổ mìn lỗ khoan nhỏ - Cơng trình thủy điện Xekaman d (mm) 42 a b (m) (m) 1,2 1,0 W (m) 1,2 H (m) 1,7 Lk (m) 1,85 lt (m) ( H.trong) (H.ngoài q Q (kg/ m3 ) ( kg ) lb (m) 0,73 1,12 (0,63) (1,22) 0,36 f Loại thuốc nổ dạng thỏi Ø = 32mm 0,85 6-8 (0,73) EE.31 Về kết nổ mìn: Kết vụ nổ gần làm tơi đất đá vượt đường biên thiết kế hố móng đập tràn, giảm khối lượng cậy dọn thủ công làm tăng khối lượng đổ bù bê tông thi cơng phần kết cấu hố móng Kích thước cục đá khoảng 0,5÷1,0m Tóm lại vụ nổ không đạt yêu cầu thiết kế làm tăng độ nứt nẻ khối đá đáy móng khối lượng đổ bù bê tông lớn Nguyên nhân thơng số nổ mìn chưa hợp lý 4.1.2 Xác định thơng số nổ mìn hợp lý cho hố móng đập tràn Căn vào hộ chiếu lập bãi nổ mìn thực thi công làm tơi đất đá khu vực gần biên đáy hố móng, tác giả đề xuất ứng dụng kết nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn thi cơng khu vực gần biên đáy hố móng phương pháp khoan nổ mìn nhỏ sau: a Chỉ tiêu thuốc nổ q (kg/m3) Chỉ tiêu thuốc nổ xác định sở nổ thí nghiệm nổ cơng nghiệp có kể đến tính chất đất đá theo công thức B.N.Kutuzov: q  (0,13 d f (0,6  3,3.103 d d c )(0,5 / d k ) / kb , Kg/m Trong đó: d0 - Kích thước trung bình khối nứt (m); d0 = 0,5m dc - Đường kính lượng thuốc (mm); d c = 32mm mm  d - Mật độ đất đá,  d = 2,75T/m ; d k - kích thước đá sau nổ trung bình, d k = 0,35m (4.1) 75 kB = Qc/Qb ( Qc đặc tính lượng thuốc nổ Gramonit 79/21; Qb đặc tính lượng thuốc nổ sử dụng) kB = 320/360 Công thức đảm bảo xác định tiêu thuốc nổ đảm bảo kích thước cỡ hạt yêu cầu loại đất đá, kích thước làm việc thiết bị xúc bốc - vận tải cụ thể, loại chất nổ sử dụng đảm bảo giữ tổng chi phí xây dựng cơng trình Thay giá trị vào (4.1) ta có: q = 0,36 kg/m3 b Đường cản chân tầng WCT (m) Đường kháng chân tầng tính tốn theo công thức sau: WCT  53kT d T  , m;  d e (4.2) Trong đó: k T - Hệ số kể tới độ nứt nẻ đất đá, k T = 1,2 d T - Đường kính lượng thuốc, mm; dT = 0,32  d - Khối lượng riêng đá, T/m ;  d = 2,75 T/m 3 ∆ - Mật độ nạp thuốc lỗ khoan (kg/m3); ∆ = 1.100kg/m3 Đối với thuốc nổ EE.31 e - Khả công nổ tương đối chất nổ; e = 1,24; Thay giá trị vào (4.2) ta có: Wct = 1,16 m c Chiều cao tầng (m) Theo yêu cầu kỹ thuật biên đáy hố móng cần làm tơi có chiều cao 1,7m, chiều cao cạy dọn thủ công 0,3m Căn vào yêu cầu thiết kế hố móng, tác giả chọn chiều cao tầng làm tơi đất đá phương pháp nổ mìn lỗ khoan nhỏ : H = 1,7 m (4.3) d Chiều sâu khoan thêm (m) Căn vào yêu cầu kỹ thuật đá nêu phần chiều cao tầng, tác giả lựa chọn chiều sâu khoan thêm sau : Lk = 0,15m (4.4) 76 e Chiều dài lỗ khoan Lk (m) Lk = H + lkt = 1,7 +0,15 = 1,85m f Khoảng cách lỗ khoan (a) Khoảng cách lỗ khoan tác giả áp dụng cơng thức (3.42) Kết tính toán sau: a1 = 0,85.a = 0,85.m.Wct= 0,85.1,2.1,16 = 1,2 m (4.5) g Khoảng cách hàng lỗ khoan (b) Ở ta bố trí mạng lỗ khoan tam giác Do khoảng cách hàng lỗ khoan b = a1.sin600 = 0,86.a1 = 0,86.1,2 = 1,0 m (4.6) h Lượng thuốc lỗ khoan (kg) - Với lỗ khoan hàng ngoài: Qn = q.a1.Wct.H = 0,36.1,2.1,16.1,7 = 0,85 kg (4.8) - Với lỗ khoan hàng trong: Qt = q.a.b.H = 0,36 1,2.1,0*1,7 = 0,73 kg (4.9) Trong đó: H - chiều cao tầng (m); H = 1,7m i Chiều cao cột thuốc lt (m) - Hàng ngoài: Lt = Q 0,85   0,74, m; P 1,16 (4.10) - Hàng trong: Lt = Q 0,85   0,63, m; P 1,16 (4.11) P: Sức chứa thuốc nổ m lỗ khoan tính theo công thức sau: P = 0,785d2 ∆.kn ; kg/m (4.12) Trong đó: kn - Hệ số tính đến điều kiện nạp thuốc (Nạp thuốc bao gói kn = dt2/d2 , khơng bao gói- kn =1); dt - Đường kính thỏi thuốc, mm; dt = 32mm d - Đường kính lỗ khoan, mm; d = 42mm 77 ∆ - Mật độ nạp thuốc, kg/m3; ∆ = 1.100kg/m3 Thay số vào ta được: P = 1,16 kg/m k Chiều cao cột bua lb (m) Chiều dài cột bua xác định theo thưc tế: Lb = lk - lt (4.13) - Hàng ngoài: Lb = 1,85-0,73 = 1,12 (m) - Hàng trong: Lb = 1,85-0,63 = 1,22 (m) Kiểm tra an tồn khơng bua Theo M.M.Đacutraiep, chiều cao cột bua xác định theo công thức: lb = 0,70Wct lb =(13 ÷20)dk (4.14) lb = 0,7*1,18 =0,83 (m) Trong đó: Wct - Đường kháng chân tầng; W = 1,18m dk - Đường kính lỗ khoan, d = 42mm Trên sở tính tốn việc xác định thơng số nổ mìn hợp lý cho tốn đá có độ cứng trung bình khoảng cách khe nứt khối đá trung bình 0,5m để áp dụng cho nổ phá đá biên đáy hố móng đập tràn theo thiết kế thể bảng 4.2 Bảng 4.2 Bảng xác định lựa chọn thơng số nổ mìn biên đáy hố móng đập tràn khoan nổ mìn lỗ khoan nhỏ - Cơng trình thủy điện Xekaman d (mm) 42 a b (m) 1,18 (m) 1,01 W (m) 1,16 H (m) 1,7 Lk (m) 1,85 lt (m) ( H.trong) (H.ngoài lb (m) 0,73 1,12 (0,63) (1,22) q Q (kg/ m3 ) ( kg ) 0,36 f Loại thuốc nổ dạng thỏi Ø = 32mm 0,85 (0,73) Trong đó: d- Đường kính lỗ khoan (mm) W- Đường cản chân tầng (m) a- Khoảng cách lỗ (m) Lk- Chiều sâu lỗ khoan (m) 5-7 EE.31 78 b- Khoảng cách hàng (m) lt-Chiều cao cột thuốc (m) H- Chiều cao tầng công tác (m) lb-Chiều cao cột bua (m) q- tiêu thuốc nổ thực tế (kg/m3) Q-lượng thuốc nạp cho lỗ khoan, kg f- Hệ số độ cứng đất đá 4.2 Ứng dụng kết nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý biên đáy hố móng nhà máy - Cơng trình thủy điện Xekaman 4.2.1 Sơ lược trạng thơng số nổ mìn biên đáy thi cơng hố móng nhà máy - Cơng trình thủy điện Xekaman3 Sau tiến hành nghiên cứu nổ mìn hố móng nhà máy - Cơng trình thủy điện Xekaman tác giả có số nhận xét chung sau: Theo yêu cầu hồ sơ thiết kế hố móng nhà máy khu vực nổ mìn biên đáy hố móng nhà máy để làm tơi đất đá lỗ khoan nhỏ 1,7m, chiều dày cạy dọn thủ cơng 0,3m Nhằm mục đích làm tơi đất đá theo đường biên thiết kế đáy hố móng đảm bảo độ ổn định móng cơng trình, giảm khối lượng phải cạy dọn thủ công giảm khối lượng đổ bù bê tông Về thiết bị thi công khoan, xúc bốc, vận tải: Máy khoan tự hành bánh xích Tamrock 442 (d = 42-102mm), máy xúc thủy lực gầy ngược Komazsu ( có dung tích gàu xúc 2,1m3), vận tải ô tô VOLVO 15 MAN 22tấn Về cơng nghệ phá nổ mìn làm tơi đất đá đào hố móng: - Bố trí lỗ khoan mạng tam giác điều - Áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai qua hàng - Sử dụng thuốc nổ sử dụng: EE.31 - Kết cấu lượng thuốc nổ lỗ khoan: nạp dài liên tục Các thơng số nổ mìn đơn vị thi cơng lập hộ chiếu nổ mìn bảng 4.3 sau: 79 Bảng 4.3 Bảng thông số nổ mìn biên đáy thi cơng hố móng nhà máy khoan nổ mìn lỗ khoan nhỏ - Cơng trình thủy điện Xekaman d (mm) 42 a b (m) 1,20 (m) 1,0 W (m) 1,2 H (m) 1,7 Lk (m) lt (m) ( H.trong) (H.ngoài 1,85 lb (m) 0,71 1,14 (0,60) (1,25) q Q (kg/ m3 ) ( kg ) f Loại thuốc nổ dạng thỏi Ø = 32mm 0,82 0,34 (0,70) EE.31 Về kết nổ mìn: Kết vụ nổ gần làm tơi đất đá vượt đường biên thiết kế hố móng đập tràn, giảm khối lượng cậy dọn thủ công làm tăng khối lượng đổ bù bê tông thi công phần kết cấu hố móng Kích thước cục đá khoảng 0,35÷1,0m Tóm lại vụ nổ khơng đạt u cầu thiết kế làm tăng độ nứt nẻ khối đá đáy móng khối lượng đổ bù bê tơng lớn Ngun nhân thơng số nổ mìn chưa hợp lý Trong đó: d- Đường kính lỗ khoan (mm) W- Đường cản chân tầng (m) a- Khoảng cách lỗ (m) Lk- Chiều sâu lỗ khoan (m) b- Khoảng cách hàng (m) lt-Chiều cao cột thuốc (m) H- Chiều cao tầng công tác (m) lb-Chiều cao cột bua (m) q- tiêu thuốc nổ thực tế (kg/m3) Q-lượng thuốc nạp cho lỗ khoan, kg f- Hệ số độ cứng đất đá 4.1.2 Xác định thơng số nổ mìn hợp lý cho hố móng nhà máy Căn vào hộ chiếu lập bãi nổ mìn thực thi công làm tơi đất đá khu vực gần biên đáy hố móng nhà máy, tác giả đề xuất ứng dụng kết nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn thi cơng khu vực gần biên đáy hố móng phương pháp khoan nổ mìn nhỏ sau: a Chỉ tiêu thuốc nổ q (kg/m3) Chỉ tiêu thuốc nổ xác định sở nổ thí nghiệm nổ cơng nghiệp có kể đến tính chất đất đá theo cơng thức B.N.Kutuzov: q  (0,13 d f (0,6  3,3.103 d d c )(0,5 / d k ) / kb , Kg/m (4.15) Trong đó: d0 - Kích thước trung bình khối nứt (m); d0 = 1,0m 80 dc - Đường kính lượng thuốc (mm); d c = 32mm mm  d - Mật độ đất đá,  d = 2,65T/m ; d k - kích thước đá sau nổ trung bình, d k = 0,34m kB = Qc/Qb ( Qc đặc tính lượng thuốc nổ Gramonit 79/21; Qb đặc tính lượng thuốc nổ sử dụng) kB = 320/360 Công thức đảm bảo xác định tiêu thuốc nổ đảm bảo kích thước cỡ hạt yêu cầu loại đất đá, kích thước làm việc thiết bị xúc bốc - vận tải cụ thể, loại chất nổ sử dụng đảm bảo giữ tổng chi phí xây dựng cơng trình Thay giá trị vào (4.1) ta có: q = 0,34 kg/m3 b Đường cản chân tầng WCT (m) Đường kháng chân tầng tính tốn theo cơng thức sau: WCT  53kT d T  , m;  d e (4.16) Trong đó: k T - Hệ số kể tới độ nứt nẻ đất đá, k T = 1,2 d T - Đường kính lượng thuốc, mm; dT = 32mm  d - Khối lượng riêng đá, T/m ;  d = 2,65 T/m 3 ∆ - Mật độ nạp thuốc lỗ khoan (kg/m3); ∆ = 1.100kg/m3 Đối với thuốc nổ EE.31 e - Khả công nổ tương đối chất nổ; e = 1,24; Thay giá trị vào (4.2) ta có: Wct = 1,18 m c Chiều cao tầng (m) Theo yêu cầu kỹ thuật biên đáy hố móng cần làm tơi có chiều cao 1,7m, chiều cao cạy dọn thủ công 0,3m Căn vào yêu cầu thiết kế hố móng, tác giả chọn chiều cao tầng làm tơi đất đá phương pháp nổ mìn lỗ khoan nhỏ : H = 1,7 m d Chiều sâu khoan thêm (m) (4.17) 81 Căn vào yêu cầu kỹ thuật đá nêu phần chiều cao tầng, tác giả lựa chọn chiều sâu khoan thêm sau : Lk = 0,15m (4.18) e Chiều dài lỗ khoan Lk (m) Lk = H + lkt = 1,7 +0,15 = 1,85m f Khoảng cách lỗ khoan (a) Khoảng cách lỗ khoan tác giả áp dụng công thức (3.42) Kết tính tốn sau: a1 = 0,85.a = 0,85.m.Wct= 0,85.1,2.1,18 = 1,20 m (4.19) g Khoảng cách hàng lỗ khoan (b) Ở ta bố trí mạng lỗ khoan tam giác Do khoảng cách hàng lỗ khoan b = a1.sin600 = 0,86.a1 = 0,86.1,20 = 1,03 m (4.20) h Lượng thuốc lỗ khoan (kg) - Với lỗ khoan hàng ngoài: Qn = q.a1.Wct.H= 0,34.1,18.1,20.1,7 = 0,87 kg (4.21) - Với lỗ khoan hàng trong: Qt = q.a.b.H = 0,34.1,2.1,03 = 0,74 kg (4.22) Trong đó: H - chiều cao tầng (m); H = 1,7m i Chiều cao cột thuốc lt (m) - Hàng ngoài: Lt = Q 0,87   0,71, m; P 1,16 (4.23) - Hàng trong: Lt = Q 0,70   0,60, m; P 1,16 (4.24) P: Sức chứa thuốc nổ m lỗ khoan tính theo cơng thức sau: P = 0,785d2 ∆.kn ; kg/m (4.25) Trong đó: kn - Hệ số tính đến điều kiện nạp thuốc (Nạp thuốc bao gói kn = dt2/d2 , khơng bao gói- kn =1); 82 dt - Đường kính thỏi thuốc, mm; dt = 32mm d - Đường kính lỗ khoan, mm; dk = 42mm ∆ - Mật độ nạp thuốc, kg/m3; ∆ = 1.200kg/m3 Thay số vào ta được: P = 1,16 kg/m k Chiều cao cột bua lb (m) Chiều dài cột bua xác định theo thưc tế: Lb = lk - lt (4.26) - Hàng ngoài: Lb = 1,85-0,71 = 1,14 (m) - Hàng trong: Lb = 1,85-0,60 = 1,25 (m) Kiểm tra an tồn khơng bua Theo M.M.Đacutraiep, chiều cao cột bua xác định theo công thức: lb > 0,70Wct lb =(13 ÷20)dk (4.27) lb > 0,7.1,18 = 0,83, m Trong đó: Wct - Đường kháng chân tầng; W = 1,18m dk - Đường kính lỗ khoan, d = 32mm Trên sở tính tốn việc xác định thơng số nổ mìn hợp lý cho tốn đá có độ cứng trung bình khoảng cách khe nứt khối đá trung bình 1m để áp dụng cho nổ phá đá biên đáy hố móng đập tràn theo thiết kế thể bảng 4.3 Bảng 4.3 Bảng xác định lựa chọn thông số nổ mìn biên đáy hố móng nhà máy khoan nổ mìn lỗ khoan nhỏ - Cơng trình thủy điện Xekaman d (mm) 42 a (m) 1,20 b (m) 1,03 W (m) 1,18 H (m) 1,7 Lk (m) 1,85 lt (m) ( H.trong) (H.ngoài lb (m) 0,71 1,14 (0,60) (1,25) q Q (kg/ m3 ) ( kg ) 0,34 f Loại thuốc nổ dạng thỏi Ø = 32mm 0,82 (0,70) EE.31 83 Trong đó: d- Đường kính lỗ khoan (mm) W- Đường cản chân tầng (m) a- Khoảng cách lỗ (m) lk- Chiều sâu lỗ khoan (m) b- Khoảng cách hàng (m) lb-Chiều cao cột bua (m) H- Chiều cao tầng công tác (m) f- Hệ số độ cứng đất đá C- Khoảng cách an toàn mép tầng(m) Q- lượng thuốc nạp cho lỗ khoan, kg Trên kết ứng dụng thơng số nổ mìn hợp lý thi cơng biên đáy hố móng đập tràn, hố móng nhà máy nhằm mục đích đảm bảo độ ổn định làm tơi đất đá biên theo đường biên đáy thiết kế, giảm chi phí cạy dọn thủ cơng đổ bù bê tơng thi cơng nổ mìn thi cơng biên đáy hố móng - Cơng trình thủy điện Xekaman 84 KÕt luËn Luận văn: “Nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá thi công hố móng cơng trình thủy điện” đề cập giải số nội dung sau: Nêu đặc thù cơng trình thủy điện VN điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn, tính chất đất đá, yếu tố khách quan ảnh hưởng đến việc thi cơng cơng trình thủy điện lớn khu vực Từ điều kiện đưa vào yêu cầu công tác khoan - nổ mìn cho phù hợp Phân tích, đánh giá hiệu nổ mìn thi cơng hố móng phương pháp khoan nổ mìn Cụ thể luận văn nghiên cứu sâu thơng số nổ mìn thi cơng hố móng phương pháp nổ mìn lỗ khoan nhỏ biên đáy hố móng cơng trình thủy điện nhằm mục đích đảm bảo độ ổn định khơng phá hủy kết cấu móng cơng trình cơng tác nổ mìn làm tơi đất đá đạt theo đường biên đáy hố móng mà thiết kế hố đưa Trên sở đề tài áp dụng vào thi cơng hố móng cơng trình có tính chất đất đá tương tự cơng trình thủy điện Xekaman để lập hộ chiếu nổ mìn thi cơng đào hố móng cơng trình Kết nghiên cứu luận văn góp phần nhỏ cơng tác nổ mìn thi cơng hố móng cơng trình thủy điện nói riêng cơng trình xây dựng nói chung 85 Tài liệu tham khảo Nguyn ỡnh u, Nhữ Văn Bách (1996), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn Nhà xuất Giáo dục, Hà nội Nhữ Văn Bách (2008), Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn khai thác mỏ Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà nội Cơng ty hố chất mỏ - TKV (2001), Giới thiệu vật liệu nổ sản xuất nước Công ty hoá chất mỏ - TKV (2001), Lý thuyết công nghệ sản xuất chất nổ công nghiệp Cơng ty cơng nghiệp hố chất mỏ - TKV (2006), Vật liệu nổ công nghiệp phương pháp nổ mìn an tồn hiệu mỏ lộ thiên, mỏ đá cơng trình xây dựng Quy chuẩn 02:2008/BCT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn bảo quản, vận chuyển, sử dụng tiêu huỷ vật liệu nổ công nghiệp QCVN 04 - 04:2012/BNNPTNT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình thủy lợi – khoan nổ mìn đào đá yêu cầu kỹ thuật Hồ Sĩ Giao (1981), Tìm hiểu nổ Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà nội Hồ Sĩ Giao, Đàm Trọng Thắng, Lê Văn Quyển, Hoàng Tuấn Chung (2010), Nổ hóa học - Lỹ thuyết thực tiễn Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Lê Văn Quyển (2000), Nghiên cứu tác dụng bua mìn nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá bảo vệ môi trường khai thác lộ thiên, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội 11 Nổ mìn cơng tác đá - Giáo trình thi cơng Hội đập lớn Việt Nam 12 Carlos L J Emilio L J (1995), Drilling and Blating of Rocks, Geomining Technological Institute of Spain, Spain 13 Internationl Society of Explosives Engineers (1998), Blasters, HandbookTM17th Edition, USA 14 Jukka Naapuri (1998), Surface Drilling and Blasting, Tamrock, Finland Stig O.O (1997), Applied explosives technology for construction and mining, Sweden 15 Philippine explosives Corporation and ICI Explosives Group (1991), Safe and Efficient blasting in Open Pit Mines and Quarres, National Library of Australia, Australia 86 16 Sean Dessureault (2003), Rocks Excavation, University of Arizona, USA Robert Drake(1990), Bench Drilling Techniques and Equipment Selection Manual, Ingersoll - Rand, USD 17 William Hustrulid (1999), Blasting principles for Open Pit Mining, Colorado School of Mines, USA ... phá vỡ đất đá thi cơng hố móng cơng trình thủy điện Mục đích đề tài: Đưa giải pháp lựa chọn thông số khoan - nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá thi cơng hố móng cơng trình thủy điện. .. tác thi công khoan nổ - mìn kết cấu thuốc nổ lỗ khoan để phá vỡ đất đá hố móng thi cơng cơng trình thủy điện 6 - Phạm vi nghiên cứu lựa chọn thông số khoan - nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu phá. .. lý nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá hố móng cơng trình thủy điện - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số khoan – nổ mìn đến việc thi cơng hố móng cơng trình thủy điện - Nghiên cứu đưa giải pháp lựa chọn