Nguyễn văn thành Bộ giáo dục đào tạo TRNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Nguyễn văn thành NGHIÊN CứU lựa chọn vật liệu nổ hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ cho mỏ than đèo nai công ty luận văn thạc sĩ kỹ thuật cp than đèo nai - tkv khai thác xuống sâu LUN VN THC S kü thuËt hµ néi - 2015 HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN THÀNH NGHI£N CøU lùa chän vật liệu nổ hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ cho mỏ than đèo nai công ty cp than đèo nai - tkv khai thác xuống sâu Chuyên ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đàm Trọng Thắng Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên c ứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà nội, ngày tháng 05 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Thành MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NỔ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG VẬT NỔ TRÊN MỎ LỘ THIÊN .10 1.1 Tổng quan tình hình sử dụng vật liệu nổ mỏ lộ thiên 10 1.1.1.Thuốc nổ 10 1.1.2.Các lọai phụ kiện nổ sử dụng 14 1.1.3.Phương tiện nổ .15 1.2.Các phương pháp nổ mìn mỏ lộ thiên 22 1.2.1 Phương pháp nổ mìn lỗ khoan lớn .22 1.2.2 Phương pháp nổ mìn lỗ khoan nhỏ 23 1.2.3.Phương pháp nổ mìn tạo biên .23 1.2.4 Phương pháp nổ mìn hốc ( mìn túi ) 23 1.2.5.Phương pháp nổ mìn phá đá cỡ 24 1.3.Các công nghệ nổ 24 1.3.1.Nổ mìn vi sai .24 1.3.2.Nổ mìn phân đoạn khơng khí 24 1.3.3.Nổ mìn tầng cao 25 CHƯƠNG 2.PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KỸ VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC Ở MỎ THAN ĐÈO NAI 27 2.1.Phân tích điều kiện địa chất mỏ than Đèo Nai 27 2.1.1.Đặc điểm địa chất mỏ than Đèo Nai 27 2.1.2.Phân tích ảnh hưởng điều kiện địa chất,thủy văn đến hiệu nổ 31 2.2.Phân tích điều kiện kỹ thuật công nghệ khai thác mỏ than Đèo Nai .38 2.2.1.Công nghệ khai thác .38 2.2.2.Kỹ thuật công nghệ nổ áp dụng mỏ than Đèo Nai .41 CHƯƠNG 3.NGHIÊN CỨU KHAI THÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ CƠNG NGHỆ KHI NỔ MÌN TRONG ĐI ỀU KIỆN KHAI THÁC XUỐNG SÂU 44 3.1.Nghiên cứu, phân t ích đặc điểm phá vỡ đất đá ngậm nước sử dụng phương pháp khoan nổ mìn 44 3.2.Phân tích thông số địa chất thuỷ văn ảnh hưởng đến hiệu cơng tác nổ mìn 46 3.3.Nghiên cứu ảnh hưởng độ ngấm nước đến hiệu cơng tác nổ mìn 47 3.4 Cơng nghệ nổ mìn vi sai 53 3.4.1.Bản chất nổ mìn vi sai 53 3.4.2 Sơ đồ phương pháp đấu ghép 55 3.4.3.Xác định thời gian dãn cách vi sai 58 3.5.Nổ mìn tầng cao .59 3.5.1.Hiệu nổ mìn hữu ích lỗ khoan .59 3.5.2 Những vấn đề cần quan tâm áp dụng cơng nghệ nổ mìn tầng cao 65 CHƯƠNG 4.NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU NỔ HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ CHO MỎ THAN ĐÈO NAI KHI KHAI THÁC XUỐNG SÂU 68 4.1.Lựa chọn công nghệ nổ phù hợp .68 4.1.1 Áp dụng cơng nghệ nổ mìn vi sai 68 4.1.2 Áp dụng công nghệ khác .70 4.2.Lựa chọn vật liệu nổ 70 4.2.1.Thuốc nổ 70 4.2.2 Lựa chọn phụ kiện nổ 74 4.3.Phương pháp lựa chọn phương án nổ tối ưu 76 4.3.1 Nghiên cứu phương pháp đánh giá hiệu kinh tế cơng tác nổ mìn 76 4.3.2 Xác định chi phí cho khâu khoan lần 76 4.3.3.Xác định chi phí cho khâu nổ lần 76 4.3.4 Xác định chi phí cho khâu khoan nổ lần 77 4.3.5 Xác định chi phí cho kh©u xóc bèc 77 4.3.6 Xác định chi phí cho khâu vËn t¶i 78 4.4.Tính tốn đánh giá hiệu kinh tế 81 4.4.1.Tính tốn thơng số nổ mìn hợp lý cho mỏ than Đèo Nai .81 4.4.2.Đánh giá hiệu 88 KẾT LUẬN .96 TÀI LIỆU THAM KHẢO .98 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CP Cổ phần ĐCCT Địa chất cơng trình ĐCTV Địa chất thủy văn HTKT Hệ thống khai thác TKV Tập đồn cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam NTR Nhũ tương r ời DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng1.1 : Các tính chất loại thuốc nổ sử dụng Việt Nam…… …13 Bảng 1.2 : Đặc tính kỹ thuật khối mồi nổ mạnh MN - 31, VE05 – A…… …14 Bảng 1.3 : Đặc tính kỹ thuật số dây nổ……………………… ………………17 Bảng 1.4: Thời gian chậm vi sai Rơ le hai chiều Úc………………… ………18 Bảng 2.1 Tổng hợp tiêu lý đá mỏ than Đèo Nai…………………….…29 Bảng 2.2 Phân cấp đất đá theo mức độ nứt nẻ………………………………….…33 Bảng 2.3 Độ nứt nẻ đất đá vùng cẩm phả……………………………… ……34 Bảng 2.4 Thống kê máy móc thiết bị sử dụng chủ yếu mỏ Đèo Nai…… …40 Bảng 2.5.Các tiêu kinh tế kỹ thuật công tác nổ mìn mỏ Đèo Nai…… ……42 Bảng 2.6 Bảng thơng số nổ mìn mỏ than Đèo Nai 43 Bảng 3.1 Thời gian dãn cách t nổ vi sai nhiều hàng………… …………….59 Bảng 3.2 Sự sử dụng hợp lý chiều cao lỗ khoan theo chiều cao tầng…………….59 Bảng 3.3.Tỷ lệ sử dụng thành phần toàn lỗ khoan……………… 60 Bảng 3.4.So sánh thông số khoan nổ tầng cao với tầng thiết kế thông thường 62 Bảng 3.5 So sánh hiệu khoan nổ theo chiều cao tầng khác mỏ sắt IOOK (LB Nga)………………………………………………………………… 63 Bảng 4.1 Đặc tính thuốc nổ sử dụng mỏ………………… ………… 71 Bảng 4.2.Phụ kiện nổ mỏ dang sử dụng………………………………… ………74 Bảng 4.3 Phân loại đất đá theo độ khó nổ thơng số nổ mìn mỏ Đèo Nai…………… 83 Bảng 4.4.Chỉ tiêu thuốc nổ sử dụng tương ứng với độ cứng đất đá công ty cổ phần than Đèo Nai – TKV……………………………………………………….…… 88 Bảng 4.5 Kết tính tốn chi phí đơn vị lượng nổ nhỏ nhất(CE min)ứng với nhóm đất đá khác ( đường kính lỗ khoan 250 mm)… ……93 Bảng 4.6 Kết tính tốn chi phí khoan nổ ( CKN ) ứng với loại chất nổ đồng thiết bị sử dụng……………………………………………………… 94 Bảng 4.7.Thứ tự ưu tiên lựa chọn chất nổ ứng với nhóm đất đá theo chi phí khoan nổ nhỏ ( CK+CN → )…………………………………………………….95 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tạo dây cháy chậm………………………………………………….15 Hình 1.2 Cấu tạo kíp thường………………………………………………………16 Hình 1.3 Cấu tạo dây nổ………………………………………………………… 17 Hình 1.4 Rơ le vi sai Úc………………………………………………… ….14 Hình 1.5 Cấu tạo kíp điện tức thời kíp điện vi sai……………………… …….19 Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo ngịi nổ phi điện……………………………… ……20 Hình 1.7 Sơ đồ thông số phân bố lỗ khoan lớn tầng nổ mìn… 22 Hình 2.1.Vị trí đường cong hạ áp theo hàng lỗ khoan tầng…………… 37 Hình 3.1.Tỉ lệ sản phẩm đập vỡ nổ mìn đá vơi vỏ sị …………… …… 48 Hình 3.2 Ảnh hưởng bão hòa nư ớc đến tỉ lệ cục q cỡ nổ đá vơi vỏ sị mơ hình với hệ số phân chia khác nhau………………………………… ….48 Hình 3.3 Sự phụ thuộc thời gian nén chặt lượng vào hệ số thấm đất đá…51 Hình 3.4: Sự giao thoa sóng ứng suất nổ mìn vi sai……………………….54 Hình 3.5.Sơ đồ nổ vi sai 56 Hình 3.6.Một số phương pháp đấu ghép mạng nổ 57 Hình 3.7 Sơ đồ lỗ khoan với chiều cao tầng khác tỷ lệ sử dụng hữu ích lỗ khoan……………………………………………………………… ………… 60 Hình 3.8.Biểu đồ thể tăng mức độ sử dụng hữu ích lỗ khoan theo chiều cao tầng………………………………………………………………………… …61 Hình 3.9 Ảnh hưởng cỡ hạt trung bình đến suất máy xúc: 1, 2, 3, - Tương ứng với máy xúc ЭКГ: 4,6; 8И; 12,5; 20………………………………… …64 Hình 3.10 Sơ đồ nổ mìn tầng cao sử dụng tường chắn…………………… …64 Hình 4.1 Sơ đồ nổ vi sai qua lỗ qua hàng…………………………………… ….69 Hình 4.2 Đấu ghép nổ mìn phi ện mạng nổ hình nêm………………………… 69 Hình 4.3 Sơ đồ biểu diễn phụ thuộc chi phí khác khâu khoan (Ck), nổ (Cn), xúc (Cx), vận tải (Cvt), khoan nổ lần (Ckn2) chi phí tổng dây chuyền tính 1m3 đá nổ vào kích thước cục trung bình đống đá (Dtb) 81 Hình 4.4.Biểu đồ xác định tiêu thuốc nổ q 86 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Theo quy hoạch phát triển ngành Than giai đoạn 2008 - 2015 dự báo tới năm 2037, mỏ Đèo Nai khai thác xuống sâu tới mức -345m, sản lượng than 2,5 triệu tấn/năm, tương ứng sản lượng đất đá bóc năm cao 32 triệu m3/năm, trung bình 22 triệu m3/năm, thời gian tồn mỏ gần 30 năm Đất đá bóc mỏ Đèo Nai có độ kiên cố f = - 17, trung bình từ 10 - 11 Phần lớn đất đá phải làm tơi sơ khoan nổ mìn trước xúc bốc, đất đá phải khoan nổ mìn chiếm khoảng 85 - 95% tổng khối lượng đát đá bóc hàng năm Từ năm 2014 mỏ than Đèo Nai khai thác xuống sâu -135 m, năm xuống sâu thêm 10 - 12 m điều kiện địa chất, địa chất thủy văn khai thác xuống sâu phức tạp, cơng tác nổ mìn để xuống sâu gặp nhiều khó khăn, để đảm bảo tốc độ xuống sâu thiết kế giảm chi phí nâng cao hiệu nổ mìn địi hỏi lựa chọn vật liệu nổ kèm theo công nghệ nổ hợp lý để phá vỡ đất đá khai thác xuống sâu.Vì đề tài “ Nghiên cứu lựa chọn vật liệu nổ hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ cho mỏ than Đèo Nai-Công ty CP than Đèo Nai-TKV khai thác xuống sâu” mang tính cấp thiết đáp ứng yêu cầu thực tế Mục tiêu đề tài Đề xuất sử dụng vật liệu nổ kèm theo công nghệ nổ hợp lý để phá vỡ đất đá phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn mỏ xuống sâu, nhằm giảm chi phí khoan nổ mìn, giảm chi phí sản xuất đảm bảo tốc độ xuống sâu mỏ than Đèo Nai Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các kỹ thuật cơng nghệ nổ mìn phá đá mỏ lộ thiên, điều kiện sử dụng vật liệu nổ công nghiệp Việt Nam điều kiện địa chất thủy văn mỏ tham Đèo Nai khai thác xuống sâu Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu thực trạng cơng tác khoan nổ mìn mỏ than Đèo Nai - Nghiên cứu, phân tích điều kiện địa chất đất đá mỏ than Đèo Nai ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn 84 LB = LLK - LT = ( 20 - 30) dlk (4.20) Trị số nhỏ áp dụng cho đất đá mềm nứt nẻ nhiều, trị số lớn áp dụng cho đất đá khó nổ mìn ngun khối LB ≥ 0,75 W LLK - Chiều sâu lỗ khoan * Chiều cao cột thuốc Lt LT = 0,6 - 0,85 LLK =( 0,65 - 1,0 ) h , m (4.21) Q LT = a.b.h.q = , m P p (4.22) Trong đó: q - tiêu thuốc nổ, kg/ cm3 p - Mật độ nạp thuốc theo chiều dài lỗ khoan, kg/m * Suất phá đá S ( m3/m ) S= V a.H W ( n 1)b = LLK n.L LK (4.23) Trong đó: α - Góc dốc sườn tầng, độ H - Chiều cao tầng, m C - Khoảng cách an từ trục lỗ khoan hàng đến mép tầng, C = 3m * Khoảng cách lỗ khoan ( a ) V =H.a.b = ( LLK-LKT ).a.b (4.24) Q= V.q (4.25) a.b = Chọn a = b a2 = LT P Q = q ( L LK L KT ) q( LLK LKT ) LT P q( LLK LKT ) a= LT P , m q ( LLK LKT ) (4.26) (4.27) a = m W , nổ mìn vi sai m = 0,9 - 1,3 * Khoảng cách hàng lỗ khoan ( b ) Chọn mạng tam giác nên: b = a.sin600 = 0,86 a , m * Chỉ tiêu thuốc nổ q ( kg/m3 ) Chỉ tiêu thuốc nổ thông số quan trọng cơng tác nổ mìn Chỉ tiêu thuốc nổ lượng thuốc nổ cần thiết để đập vỡ đơn vị thể tích đất đá thành 85 cục có kích thước định, đại lượng thường dùng để đánh giá mức độ khó nổ mìn đất đá phân loại Đơi dùng tính toán sơ Việc lựa chọn tiêu thuốc nổ hợp lý phụ thuộc vào độ bền đất đá, mật độ đất đá, điều kiện thời tiết, môi trường, đường kính lượng thuốc đường kính cỡ hạt theo yêu cầu, chiều cao tầng, thông số mạng nổ, phương pháp nổ… Việc xác định xác tiêu thuốc nổ vấn đề quan trọng yếu tố định mức độ đập vỡ đất đá, tới giá thành công tác nổ tới hiệu sản xuất nói chung Nhiều tác giả nước ngồi đưa cơng thúc xác đ ịnh tiêu thuốc nổ như: - Phương pháp V.VRZEPSKI q = qc.K1.K2.K3.K4.K5.K6 , g/m3 Trong đó: qc - lượng thuốc nổ tiêu chuẩn , g/m3 K1 - hệ số chuyển đổi thuốc so với Amơnít N0; K2 - hệ số tính đến đập vỡ yêu cầu; K3 - hệ số kể đến độ nứt nẻ đất đá; K4 - hệ số kể đến mức độ tập trung lượng thuốc nổ; K5 - ảnh hưởng thể tích đất đá nổ mìn; K6 - hệ số ảnh hưởng bề mặt tự - Phương pháp P.X.MIRONOP q= e e0 (4.28) Trong đó:e - chi phí lượng để phá vỡ 1m3 đất đá , J/m3 eo - lượng riêng thuốc nổ sử dụng , J/kg - Phương pháp B.N.KUTUZOV Q = 0,13γd 0,5 K b f (0, ,6 3,3.10 d d c ) dk 3 Trong đó: d0 - kích thước trung bình khối nứt nẻ, m dc - đường kính lượng thuốc , mm (4.29) 86 dk - đường kính cỡ hạt hợp quy cách, m Kb = Qc (Qc đặc tính lượng khối thuốc Gramơnít, Qb đặc Qb tính lượng chất nổ sử dụng ) γd - mật độ đất đá, T/m3 Trong thực nghiệm, để xác định tiêu thuốc nổ đảm bảo tỷ lệ đá cỡ gần không ta tiến hành sau: Trong mối quan hệ đất đá tiến hành nổ lần hai với tiêu thuốc nổ khác q1 q2, tỷ lệ đá cỡ tương ứng Vqc1 Vqc2 Dựng biểu đồ VQC =f(q), giao điểm đường biểu diễn với trục hoành q0 điểm ứng với tỷ lệ đá cỡ không Điểm cắt trục tung tương ứng với q = tỷ lệ đá cỡ tỷ lệ khối lượng đá cỡ nguyên khối Như ta có: q= q1 Vm q Vm = Vm Vqc1 Vm Vqc (4.30) Vm Vqc1 Vqc2 q1 q2 q0 Hình 4.4: Biểu đồ xác định tiêu thuốc nổ q q( kg/m3) 87 Để đơn giản q trình tính tốn dễ điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế mỏ sử dụng công thức sau: q = K0 qh ( kg/m3) (4.31) Trong đó: qh - Chỉ tiêu thuốc nổ bình thường theo điều kiện thực tế nổ mỏ K0 - Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào điều kiện nổ thực tế, K0 dao động phạm vi từ 0,8 ÷ Trong mối quan hệ đất đá tiến hành nổ lần hai với tiêu thuốc nổ khác q1 q2, tỷ lệ đá cỡ tương ứng Vqc1 Vqc2 Dựng biểu đồ VQC =f(q), giao điểm đường biểu diễn với trục hoành q0 điểm ứng với tỷ lệ đá cỡ không Điểm cắt trục tung tương ứng với q = tỷ lệ đá cỡ tỷ lệ khối lượng đá cỡ ngun khối Để đơn giản q trình tính toán dễ điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế mỏ sử dụng cơng thức sau: q = K0 qh ( kg/m3) (4.32) Trong đó: qh - Chỉ tiêu thuốc nổ bình thường theo điều kiện thực tế đư ợc nổ mỏ K0 - Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào điều kiện nổ thực tế, K0 dao động phạm vi từ 0,8 ÷ 88 Bảng 4.4.Chỉ tiêu thuốc nổ sử dụng tương ứng với độ cứng đất đá công ty cổ phần than Đèo Nai - TKV STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Độ cứng đất đá f f=7 f = 7,5 f=8 f = 8,5 f=9 f = 9,5 f = 10 f = 10,5 f = 11 f = 11,5 f = 12 f = 12,5 f = 13 f = 13,5 f = 14 14,5 15 Chỉ tiêu thuốc nổ q, kg/m3 q = 0,30 ÷ 0,31 q = 0,32 ÷ 0,33 q = 0,34 ÷ 0,36 q = 0,37 ÷ 0,39 q = 0,40 ÷ 0,41 q = 0,42 ÷ 0,43 q = 0,44 ÷ 0,45 q = 0,46 ÷ 0,47 q = 0,48 ÷ 0,50 q = 0,51 ÷ 0,52 q = 0,53 ÷ 0,55 q = 0,56 ÷ 0,58 q = 0,59 ÷ 0,61 q = 0,62 ÷ 0,63 q = 0,64 ÷ 0,65 q = 0,66 ÷ 0,67 q = 0,68 ÷ 0,69 Trong thực tế lỗ mìn ngậm nước nhiều chủ yếu lỗ mìn tầng hào, lượng nước lỗ khoan lớn thường chiếm ≥ 2/3 chiều sâu lỗ khoan Chỉ tiêu thuốc nổ áp dụng cho lỗ khoan tăng từ ÷ 15 % so với lỗ khoan tầng có chứa nước 4.4.2.Đánh giá hiệu a.Hiệu kỹ thuật Hiệu kỹ thuật đánh giá với nội dung sau: - Ổn định với nước - Phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn mỏ - Đảm bảo an tồn nổ nhiễm mơi trường - Phù hợp với đường kính chiều sâu lỗ khoan - Hiệu đập vỡ đất đá, phù hợp thiết bị vận tải - Có mật độ nạp mìn lớn,sức cơng phá mạnh đá q cỡ - Vấn đề ổn định bờ mỏ - Ổn định với nước 89 Thuốc nổ nhũ tương r ời có hai thành phần chất nhũ tương n ền (NTN ) amoni nitrat hạt xốp ( AN ) thân chất nhũ tương n ền chất nhũ tương nghịch “ nước dầu” nên khả chịu nước tốt Với tỷ trọng là: 1,22 ± 0,02 g/cm3 nên thuốc nổ nhũ tương r ời dễ dàng chìm nư ớc - Phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn mỏ Thuốc nổ nhũ tương r ời có chất nhũ tương n ền thành phần quan trọng: - Tính chịu nước cao nhờ tính chất nhũ tương ngh ịch, pha liên tục tạo cho thuốc nổ có tính chịu nước - Có tính linh động cao nên tạo cho thuốc nổ có tính linh động cao hàm lượng chất nhũ tương cao có hàm lượng chất nhũ tương n ền cao, sử dụng bơm chuyển dễ dàng - Có tỷ trọng cao nên thuốc nổ có tỷ trọng cao Nhờ có tính linh động cao nên thuốc nổ nhũ tương r ời bơm xuống đáy lỗ khoan nước lỗ khoan bị đẩy trào ngồi mà khơng bị trộn lẫn với thuốc Do thuốc nổ nhũ tương r ời sủ dụng phù hợp với điều kiện thủy văn mỏ Do có khả sinh công cao, tốc độ nổ lớn nên thuốc nổ nhũ tương r ời sử dụng đất đá cứng khó nổ phù hợp với địa chất cơng trình mỏ - Đảm bảo an toàn nổ ô nhiễm môi trường Thuốc nổ nhũ tươ ng rời loại thuốc nổ nhạy nổ phải kích nổ mồi nổ, thuốc nổ có tính nhạy nổ cao, tính nhạy nổ thuốc nổ nhũ tương rời phụ thuộc vào phương pháp tăng nhạy Qua tính thuốc nổ nhũ tương rời loại thuốc nổ an toàn sản xuất sử dụng Chất cháy chất có ảnh hưởng lớn đến độ nhạy nổ thuốc nổ, chất cháy dùng thuốc nổ nhũ tương r ời hydrocacbon Các tính chất cháy có tác dụng làm cho phản ứng ơxy hóa xẩy hoàn toàn tăng nhiệt lượng phân hủy phản ứng nổ, làm cho sản phẩm trở nên độc hại Xét hệ số cân ôxy Kb, theo nguyên lý thiết kế thuốc nổ thuốc nổ cần thiết để giảm tối đa khí độc nổ, gây nhiễm mơi trường thuốc nổ có Kb < Với thuốc nổ nhũ tương r ời NTR05 có tỷ lệ NTN AN 70/30 theo kết tính tốn thử nghiệm có Kb = - 13,36% Với thuốc nổ nhũ tương dùng cho l ỗ 90 khoan nước NTR06 với tỷ lệ NTN/ANFO 30/70% theo kết tính tốn thử nghiệm có Kb = - 9,77%.Do thuốc nổ khí độc phát nổ - Phù hợp với đường kính chiều sâu lỗ khoan Thuốc nổ nhũ tương r ời dùng cho lỗ khoan ẩm ướt nước thường sản xuất dây truyền tĩnh đóng túi có lo ại đường kính khác thường từ 76 - 250 mm, sản xuất xe chuyên dụng trực tiếp xuống lỗ khoan ẩm ướt nước đến khô Đường kính tới hạn giới hạn thuốc nổ nhũ tương rời : + Đường kính tới hạn nổ thuốc nổ đường kính nhỏ thỏi thuốc mà nhỏ nổ tổn thất hóa học phân tán biên làm yếu lượng sóng đến mức chúng khơng cịn khả gây tiếp phản ứng hóa học lớp thuốc phía trước dẫn đến nổ bị ngừng Hay nói cách khác đường kính tới hạn thuốc nổ đường kính nhỏ loại thuốc nổ mà thuốc nổ nổ kích nổ thích hợp Giá trị đường kính tới hạn đặc trưng cho khả nổ lượng thuốc nổ, thỏi thuốc nổ nổ đường kính bé khả nổ thuốc nổ cao Các điều kiện nổ ngồi khơng khí, lớp vỏ bọc chất liệu khác ( giấy, vỏ thủy tinh, vỏ thép…) + Đường kính giới hạn nổ thuốc nổ đường kính nhỏ thỏi thuốc nổ có tốc độ nổ khơng thay đổi so với tốc độ nổ loại thuốc nổ đặt vỏ bọc có đường kính lớn vơ hạn Việc xác định thơng số đường kính giới hạn thuốc nổ tương đối quan trọng thông số liên quan đến vấn đề sử dụng hiệu nổ, biết thuốc nổ đóng thỏi đường kính phù hợp để thuốc nổ, nổ hiệu sử dụng thuốc nổ với đường kính lỗ khoan phù hợp để thuốc nổ sử dụng có hiệu Đường kính giới hạn nổ thuốc nổ nhũ tương NTR05: + Trong vỏ tôn kẽm 1mm: 52mm + Trong vỏ PVC mm: 60mm Đường kính giới hạn thuốc nổ NTR06: +Trong vỏ tôn kẽm 1mm: 56mm + Trong vỏ PVC 2mm : 62mm + Trong vỏ PE + PP : 66mm 91 Qua kết ta thấy thuốc nổ nhũ tương phù h ợp với đường kính lỗ khoan mỏ than Đèo Nai từ Φ = 65,89,230,250 phù h ợp với chiều sâu lỗ khoan -Hiệu đập vỡ đất đá, phù hợp thiết bị vận tải Nhờ tính chất liên kết mật thiết chất cháy chất ôxy hóa chất nhũ tương nền, tỷ trọng cao nên tính tập chung lượng nổ lớn khả đập vụn cao phù hợp với thiết bị xúc bốc vận tải mỏ Mỏ sử dụng máy xúc điện ЗKГ4,6; ЗKГ5A; PC - 750; với thiết bị vân tải Cat 55 tấn, HD55 tấn, БELAZ 55 tấn,volvo HM khung mền ( 34, 27, 21 ), PC-1250 với dung tích gầu 6,7m3 với tô HD 91 tấn, HD 55 tấn, cat 55 tấn, БELAZ 55 -Có mật độ nạp mìn lớn, sức cơng phá mạnh đá q cỡ Thuốc nổ nhũ tương NTR05 có mật độ nạp 1,22 - 1,23 g/cm3 Thuốc nổ nhũ tương NTR06 có m ật độ nạp 1,25 - 1,28 g/cm3 Do có tính liên tục có liên kết mật thiết cấu tử thuốc nổ, tỷ trọng cao, tính tập trung lượng lớn nên uy lực nổ cao sức công phá mạnh, mật độ nạp cao thuốc nổ tập trung lớn đáy lỗ khoan nổ khả phá chân tầng lớn giảm mô chân tầng đá cỡ -Vấn đề ổn định bờ mỏ Khi nổ mìn tạo biên yêu cầu kích thước vùng phá vỡ phải nhỏ nhất, điều đạt tạo khe hở lượng thuốc thành lỗ khoan Trường ứng suất đường nối lượng thuốc cao so với tất hướng khác Như đường nối lượng thuốc tạo thành khe nứt, khí nổ phân tán vào khí áp lực luồng thuốc giảm không đáng kể Tác dụng phá vỡ lượng thuốc mật độ nạp không lớn hạn chế Thuốc nổ nhũ tương r ời có đường kính thuốc ( 52,60 )mm, khả chịu nước tốt có vận động nước ngầm Thuốc nổ nhũ tương r ời sử dụng tốt lỗ mìn tạo biên Việc phá vỡ đất đá làm giảm sóng chấn động nổ mìn thực cách áp dụng nổ mìn vi sai, tầng dần đến biên giới mỏ, khoảng cách 30 - 50 m 92 b.Hiệu kinh tế Dựa mục tiêu trình bày MĐĐV đất đá xác định theo điều kiện sau: C = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 min, Trong ®ã: C - tỉng chi phÝ khâu công nghệ; C1, C2 ,C5 - tương ứng là: chi phí khoan, nổ lần lần 2, xúc, vận tải, thải đá tính cho m3 ®Êt ®¸, ®/m3 Hàm mục tiêu tương ứng với cơng thức cần chạy chương trình máy tính với thơng số khoan nổ xúc bốc vận tải biến đổi phạm vi cho phép để từ rút phương án tối ưu.Luận văn khai thác kết nghiên cứu mỏ giới thiệu số kết chạy phần mềm rút số bảng đây: 93 Bảng 4.5 Kết tính tốn chi phí đơn vị lượng nổ nhỏ ( CE min) ứng với nhóm đất đá khác ( đường kính lỗ khoan 250 mm) Nhiệt lượng Q Giá Sức Đường kính lỗ khoan d =250mm thành chứa f=7-8 f=9-10 f=11-12 f=13-14 f= 15 thuốc thuốc Giá Chi phí Giá Chi phí Giá Chi phí Giá Chi phí Giá Chi phí nổ nổ thành thành thành thành thành kcal/kg (đ/kg) mét lỗ một đơn một đơn một đơn một đơn một đơn Stt Lo¹i chÊt næ khoan mét vị mét vị mét vị mét vị mét vị P, kg/m khoan lượng khoan lượng khoan lượng khoan lượng khoan lượng (đ/m) nổ CE (đ/m) nổ CE (đ/m) nổ CE (đ/m) nổ CE (đ/m) nổ CE (đ/kcal) (đ/kcal) (đ/kcal) (đ/kcal) (đ/kcal) ANFO thường 900 14,750 49 40,000 17,30 50,000 17,52 57,100 17,68 73,400 18,05 76500 18,12 ANFO chịu nước 898 15,250 41,5 40,000 18,06 50,000 18,32 57,100 18,51 73,400 18,95 76500 19,04 Nhũ tương NT-13 920 31,196 47 40,000 34,83 50,000 35,07 57,100 35,23 73,400 35,61 76500 35,68 Nhũ tương EE-31 873 31,196 47 40,000 36,71 50,000 36,95 57,100 37,13 73,400 37,52 76500 37,60 TFD - 15WR 920 29,153 47 40,000 32,61 50,000 32,84 57,100 33,01 73,400 33,39 76500 33,46 Nhũ tương rời(NTR-05) 693 22,250 60 40,000 33,07 50,000 33,31 57,100 33,48 73,400 33,87 76500 33,95 Nhũ tương rời(NTR-06) 801 21,325 65 40,000 27,39 50,000 27,58 57,100 27,72 73,400 28,03 76500 28,09 94 Bảng 4.6 Kết tính tốn chi phí khoan nổ ( CKN ) ứng với loại chất nổ đồng thiết bị sử dụng TT Loại chất nổ Giá Chiều cao tầng 15m, đường kính lỗ khoan 250mm, dung tích gầu xúc 4,6÷6,7m3 thành f=13 f=14 f=15 kg Giá Chi Chi Tổng Giá Chi Chi Tổng Giá Chi Chi chất thành phí phí chi phí thành phí phí chi phí thành phí phí nổ khoan khoan nổ để khoan khoan khoan nổ để khoan khoan khoan nổ để (đ/kg) mét để đập đập vỡ nổ để mét để đập đập vỡ nổ để mét để đập đập vỡ khoan vỡ đất đất đá đập vỡ khoan vỡ đất đất đá đập vỡ khoan vỡ đất đất đá đ/m đá CK CN đất đá đ/m đá CK CN đất đá đ/m đá CK CN 3 3 đ/m đ/m đ/m đ/m đ/m đ/m3 CKN CKN 3 ANFO thường ANFO chịu nước Nhũ tương NT-13 Nhũ tương EE-31 TFD - 15WR Nhũ tương rời(NTR-05) Nhũ tương rời(NTR-06) 14750 15250 31196 31196 29153 22250 21325 73400 73400 73400 73400 73400 73400 73400 1919,9 2198,6 1856,4 1856,4 1856,4 1185,8 1118,9 12866,4 13302,6 27212,3 27212,3 25430,2 13844,0 13268,4 đ/m 14786,3 15501,2 29068,7 29068,7 27286,6 15029,7 14387,3 73400 73400 73400 73400 73400 73400 73400 2000,4 2144,3 2144,3 2144,3 2144,3 1310,7 1233,6 13710,1 14174,9 28996,7 28996,7 27097,7 14751,8 14138,5 đ/m 15710,5 16319,1 31141,0 31141,0 29242,0 16062,5 15372,1 75500 75500 75500 75500 75500 75500 75500 2181,1 2542,7 2181,1 2181,1 2181,1 1295,0 1295,0 14764,8 15265,3 31227,2 31227,2 29182,2 15886,5 15226,1 Tổng chi phí khoan nổ để đập vỡ đất đá CKN đ/m3 16945,9 17808,0 33408,3 33408,3 31363,3 17181,5 16521,1 95 Kết lựa chọn chất nổ theo chi phí khoan nổ nhỏ cho mỏ than Đèo Nai thể bảng sau Bảng 4.7.Thứ tự ưu tiên lựa chọn chất nổ ứng với nhóm đất đá theo chi phí khoan nổ nhỏ ( CK+CN → ) STT Đất đá có f=15 dk=250mm, E=4,6 ÷ 6,7 Chất nổ không chịu nước Chất nổ chịu nước Nhũ tương rời NTR 06 Nhũ tương rời NTR 05 ANFO thường ANFO chịu nước TFD - 15WR Nhũ tương NT-13 Nhũ tương EE-31 Tóm lại:Đối với mỏ than Đèo Nai ta áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai phi điện,các phương pháp áp dụng khác nổ mìn phân đoạn khơng khí,nổ mìn mơi trường nén,nổ mìn tầng cao,nổ mìn tạo biên.Với điều kiện địa chất thủy văn mỏ luận văn đưa lựa chọn lựa chọn thuốc nổ nhũ tương r ời NTR05 dùng cho lỗ khoan ngập nước thuốc nổ nhũ tương rời NTR06 dùng cho lỗ khoan ẩm ướt nước 96 KẾT LUẬN Đề tài luận văn:" Nghiên cứu lựa chọn vật liệu nổ hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ cho mỏ than Đèo Nai - Công ty CP than Đèo Nai-TKV khai thác xuống sâu" đề tài nghiên cứu phạm vi hẹp lĩnh vực nghiên cứu cơng tác nổ mìn có ý nghĩa lớn trình khai thác xuống sâu mỏ than Đèo Nai nói riêng cho mỏ lộ thiên nói chung Với kết nghiên cứu, luận văn giải số vấn đề sau: Đưa tổng quan tình hình nghiên cứu cơng nghệ nổ mìn, sử dụng loại thuốc nổ phụ kiện nổ mỏ lộ thiên xuống sâu giới nước.Tổngkết, phân tích đánh giá trạng cơng tác nỏ mìn khai thác xuống sâu mỏ than Đèo Nai Nêu lên điều kiện khai thác đặc điểm cơng tác nổ mìn khai thác xuống sâu Nghiên cứu, phân tích yếu tố nổ mìn khai thác xuống sâu đặc biệt yếu tố địa chất mỏ, địa chất thủy văn hệ thống khai thác Nghiên cứu đặc điểm tự nhiên, đặc điểm địa chất,phân tích ưu nhược điểm loại vật liệu nổ nước sản xuất mỏ sử dụng Trên sở phân tích đánh giá để lựa chọn thuốc nổ nhũ tương rời thay loại thuốc nổ sử dụng phù hợp với điều kiên xuống sâu đặc điểm địa chất mỏ Trên sở thuốc nổ nhũ tương r ời nghiên cứu lựa chọn phụ kiên nổ, phương pháp điều khiển nổ phương tiện nạp nổ hợp lý xác định thơng số nổ mìn phù hợp với hệ thống khai thác thiết bị có, nhằm nâng cao chất lượng nổ mìn đáp ứng kịp thời khối lượng đất đá nổ tơi cho máy xúc làm việc, đảm bảo nâng cao hiệu khai thác xuống sâu mỏ lộ thiên Luận văn phân tích đánh giá để lựa chọn thuốc nổ nhũ tương rời, đưa phương pháp nổ mìn, phương pháp nạp mìn thơng số nổ mìn phù hợp với thuốc nổ nhũ tương áp dụng cho mỏ Đèo Nai đảm bảo hiệu cao Tuy nhiên mỏ cụ thể phải có phương pháp nổ mìn, thơng số nổ mìn phù hợp sử dụng thuốc nổ nhũ tương rời để khai thác xuống sâu Tác giả cho kết nghiên cứu luận văn phần khoa học nhỏ Vì nghiên cứu để hồn thiện cơng nghệ nổ mìn khai thác xuống 97 sâu phải nghiên cứu thêm nữa, phải thực nghiệm nhiều để áp dụng phù hợp với điều kiện mỏ lộ thiên sâu Việt Nam ứng dụng rộng rãi 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Báo cáo địa chất ( 1989 ), Tổng hợp tính lại trữ lượng khống sàng mỏ than Đèo Nai 2.Nhữ Văn Bách (2008), Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn khai thác mỏ, Nhà xuất giao thông vận tải 3.Nhữ Văn Bách, Nguyễn Đình Ấu (1998), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan - nổ mìn, Nhà xuất giáo dục 4.Đặng Thanh Bình (2006), Nghiên cứu lựa chọn phương pháp nổ mìn hợp lý khai thác xuống sâu cho mỏ lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả, Luận văn thạc sỹ, Hà Nội Cơng ty cơng nghiệp hóa chất mỏ (2008), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu chế tạo thuốc nổ nhũ tương r ời dùng cho mỏ lộ thiên Cơng ty hóa chất mỏ (2001), Giới thiệu thuốc nổ vật liệu nổ sản xuất nước Trần Minh Đản (2003), Ổn định bờ mỏ bãi thải mỏ lộ thiên Hồ Sĩ Giao,Đàm Tr ọng Thắng,Lê Văn Quyển,Hồng Tuấn Chung (2010),Nổ hóa học lý thuyết & thực tiễn,Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Duy Lũy ( 2008), Nâng cao hiệu nổ mìn đ ất đá ngậm nước, Luận văn thạc sỹ, Hà Nội 10 Nguyễn Văn Phối (2009), Nghiên cứu sử dụng hợp lý chất nổ Việt Nam sản xuất để nổ mìn khai thác mỏ vùng ng Bí - Quảng Ninh, Luận văn thạc sỹ, Hà Nội 11 Trần Mạnh Xuân (2003), Giáo trình cơng nghệ khai thác mỏ lộ thiên 12 Trần Mạnh Xuân (1993), Các trình sản xuất mỏ lộ thiên ... HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN THÀNH NGHI£N CøU lùa chän vật liệu nổ hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ cho mỏ than đèo nai công ty cp than đèo nai - tkv khai thác xuống sâu Chuyên ngành: Khai thác mỏ. .. đóng góp cho việc lựa chọn vật liệu nổ hợp lý khai thác xuống sâu - Ý nghĩa thực tiễn: áp dụng cho mỏ khai thác xuống sâu nói chung, đặc biệt mỏ than Đèo Nai thuộc Công ty CP than Đèo Nai – TKV Cấu... liệu nổ hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ cho mỏ than Đèo Nai- Công ty CP than Đèo Nai- TKV khai thác xuống sâu? ?? mang tính cấp thiết đáp ứng yêu cầu thực tế Mục tiêu đề tài Đề xuất sử dụng vật liệu nổ kèm