Nghiên cứu xác định các thông số nổ mìn hợp lý trong điều kiện thực tế cho mỏ đá vôi yên duyên công ty cổ phần xi măng bỉm sơn

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất NguYN THANH BìNH NGHIấN CU XC NH CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ CHO MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN – CÔNG TY C PHN XI MNG BM SN luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2013 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất NguYỄN THANH B×NH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ CHO MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN – CÔNG TY CỔ PHẦN XI MNG BM SN Chuyên ngành: Khai thác Mỏ MÃ số : 60.53.05 luận văn thạc sĩ kỹ thuật ngời h−íng dÉn khoa häc: TS Lê Văn Quyển Hµ Néi - 2013 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Bình MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC KHOAN NỔ, XÚC BỐC VÀ NGHIỀN ĐẬP TẠI MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN – CÔNG TY CPXM BỈM SƠN 1.1 HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC KHOAN NỔ MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 1.1.1 Về khối lượng đất đá cần nổ hàng năm 1.1.2 Về tình hình sử dụng thuốc nổ, phụ kiện nổ: 1.1.3 Tình hình sử dụng phương tiện nổ (lần) 1.1.4 Tình hình thực tiêu khoan nổ mìn chủ yếu (lần 1) 1.1.5 Các thông số khoan nổ chủ yếu: 1.1.6 Qui mô, phương pháp chất lượng nổ mìn: 1.2 NĂNG SUẤT MÁY XÚC VÀ SỬ DỤNG THỜI GIAN CỦA MÁY XÚC 1.3 NĂNG SUẤT TRẠM ĐẬP VÀ HỆ SỐ SỬ DỤNG THỜI GIAN TRẠM ĐẬP 10 1.4 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GÍA 15 CHƯƠNG 18 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN, ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ MỎ Ở MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN – CÔNG TY CỔ PHẦN XI MĂNG BỈM SƠN 18 2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH KHU MỎ 18 2.1.1 Đặc điểm địa chất 18 2.1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn địa chất cơng trình 19 2.2 Phân loại đất đá mỏ: 21 2.2.1 Phân loại đất đá giáo sư M.M Prôtôđiakônôv 22 2.2.2 Phân loại đất đá theo độ nổ 25 2.2.3 Phân loại đất đá theo mức độ khó nổ V.V Rjevxki 26 2.3 Phân loại đá vôi mỏ đá vôi Yên Duyên 29 CHƯƠNG 30 CƠ SƠ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ 30 3.2 Các quy luật đập vỡ đất đá dự báo MĐĐV đất đá nổ mìn: 32 3.2.1 Quy luật phân bố thành phần cỡ hạt đống đá sau nổ mìn 32 3.2.3 Các quy luật dự báo thành phần tỷ lệ đá cỡ 35 3.3 Mức độ đập vỡ đất đá hợp lý 42 3.1.3 Mức độ đập vỡ đất đá chi phí sản xuất mỏ lộ thiên 42 3.2.3 Xác định cỡ hạt trung bình đống đá nổ mìn 44 3.4 Xác định chi phí khoan, nổ lần 1, lần 2, xúc ủi, vận chuyển đập đá 50 3.4.1 Xác định chi phí cho khâu khoan lần đầu 50 3.4.2 Xác định chi phí cho khâu nổ lần đầu 53 3.4.3 Xác định chi phí cho khâu xúc bốc 54 3.4.4 Xác định chi phí cho khâu vận tải 55 3.4.5 Xác định chi phí cho khâu khoan nổ lần hai 57 3.4.5 Xác định chi phí đập 57 3.4.6 Xác định tổng chi phí khâu công nghệ chịu tác động mức độ đập vỡ đất đá 58 CHƯƠNG 64 TIẾN HÀNH THEO DÕI THỰC TẾ, TÍNH CHỌN MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ PHÙ HỢP VÀ TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN - CÔNG TY CPXM BỈM SƠN 64 4.1 PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI THỰC TẾ 64 4.2 TRÌNH TỰ THEO DÕI NỔ THỰC TẾ 64 4.3 HỒN THIỆN CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN 67 4.3.1 Đường cong chân kháng 67 4.3.2 Chiều cao tầng (H) 69 4.3.3 Góc nghiêng lỗ khoan 70 4.3.4 Chiều sâu khoan thêm 72 4.3.5 Chiều dài lỗ khoan 73 4.3.6 Chiều cao cột thuốc 74 4.3.7 Chiều cao cột bua 74 4.3.8 Chỉ tiêu thuốc nổ 75 4.3.9 Lựa chọn số hàng mìn vụ nổ 75 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 danh mơc c¸c bảng TT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Sản lợng khai thác mỏ đá vôi Yên Duyên năm 2012 Tng hp thơng số hộ chiếu nổ mìn mỏ đá vơi Yên Duyên năm 2012 B¶ng 1.2 B¶ng 1.3 Thông số kỹ thuật máy xúc mỏ đá vôi Yên Dun B¶ng 1.4 Thơng số kỹ thuật máy đập phản hồi AP-PMH2525 11 B¶ng 1.5 Tổng chi phí đập đá cơng trình 22 Nhà máy xi măng Bỉm Sơn năm 2012 (giá điện: 1.190 vnđ/KW) 13 B¶ng 1.6 Tổng hợp sử dụng thuốc nổ năm 2012 mỏ đá vôi Yên Duyên - Công ty CPXM Bỉm Sơn Sau trang 13 Bảng 1.7 Tổng chi phí vận chuyển - Mỏ đá vôi Yên DuyênCông ty CPXM Bỉm Sơn năm 2012 (giá dầu diezen: 19.3000 vnđ/lít) Bảng 1.8 Tổng chi phí đập đá cỡ - Mỏ đá vôi Yên DuyênCông ty CPXM Bỉm Sơn năm 2012 (giá dầu diezen: 19.3000 vnđ/lít) Bảng 1.9 Tổng hợp chi phí khai thác mỏ đá vơi n Dun (vnđ /tấn đá) B¶ng 2.1 Tính chất lý mỏ đá vơi n Dun 21 B¶ng 2.2 Phân loại đất đá giáo sư M.M Prôtôđiakônôv 14 B¶ng 2.3 Phân loại đất đá theo độ nổ 26 B¶ng 2.4 Các thơng số đặc trưng để xác định độ nổ (Lyly, 1986) 29 B¶ng 4.1 Chi tiết chi phí khai thác cơng đoạn mỏ đá vơi Yên Duyên năm 2012 - Công ty CPXM Bỉm Sơn 34 B¶ng 4.2 Tổng hợp kết đo thành phần cỡ hạt mỏ đá vôi Yên Duyên 35 danh mục hình vẽ, đồ thị TT Tên hình vẽ, đồ thị Trang Hình 1.1 Th hin nng xut máy đập đá 14 H×nh 1.2 Đồ thị 1.2 Thể chi tiết chi phí khai thác 15 H×nh 3.1 Sự phụ thuộc tỷ lệ cỡ hạt có kích thước x 33 Hình 3.2 Quy luật phân bố cỡ hạt theo Gơđen - Anđrev 34 Hình 3.3 Dạng phụ thuộc tuyến tính tỷ lệ đá cỡ tương đối vào tiêu chất nổ loại đá khác theo B.N.Kutuzơv V.K.Ruvxơv 36 Hình 3.4 Dạng phụ thuộc phi tuyến tỷ lệ đá cỡ vào tiêu chất nổ loại đá khác theo Đ.M.Brơnhikơv 37 Hình 3.5 Dạng phụ thuộc phi tuyến tỷ lệ đá cỡ vào tiêu chất nổ loại đá khác theo L.I.Barơn 38 Hình 3.6 Quy luật phụ thuộc tỷ lệ đá q cỡ vào đường kính trung bình hạt hệ toạ độ vô thứ nguyên (theo Kutuzôv B.N) 41 Hình 3.7 Mối qua hệ tỷ lệ đá q cỡ với kích thước cục đá trung bình tương đối tuỳ theo đặc tính nứt nẻ (theo Kutuzơv B.N) 42 Hình 3.8 Ảnh hưởng cỡ hạt trung bình đến suất máy xúc 1,2,3,4 43 Hình 3.9 Sự phụ thuộc kích thước cục đá trung bình vào tiêu chất nổ sử dụng chất nổ khác 49 Hình 3.10 Sơ đồ biểu diễn phụ thuộc chi phí khâu khoan nổ , xúc , vận tải, khoan nổ lần chi phí tổng dây truyền tính 1m3 đá nổ vào kích 62 thước cục trung bình đống đá (Dtb) Hình 4.1 Đồ thị biến đổi chi phí khai thác mỏ đá vơi n Dun 66 Hình 4.2 Đồ thị phân bố thành phần cỡ hạt bãi nổ 67 Hình 4.3 Sự phân bổ lượng nổ lỗ khoan 72 Hình 4.4 Nứt nẻ tạo nổ mìn chọn chiều sâu khoan thêm lớn 72 Hình 4.5 Chọn chiều sâu khoan thêm hợp lý 73 Hình 4.6 Chiều dài lỗ khoan 73 Hình 4.7 Sơ đồ bố trí chiều dài cột thuốc, cột bua lỗ khoan 74 Hình 4.8 Lựa chọn chiều dài cột bua ảnh hưởng đến kết nổ mìn 75 Hình 4.9 Chiều cao đống đá nổ mìn 76 MỞ ĐẦU Hiện công nghệ sản xuất xi măng ngun liệu đá vơi đất sét Đá vơi chiếm tỷ lệ 62 ÷ 68% ngun liệu sản xuất xi măng yếu tố quan trọng định sản lượng suất thiết bị Công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn khai thác mỏ đá vôi Yên Duyên để phục vụ sản xuất xi măng phương pháp khoan nổ mìn đường kính 130mm Trong q trình sản suất cơng tác khoan nổ mìn ln ý, thường xuyên nghiên cứu điều chỉnh thông số nhằm đạt hiệu nổ mìn tốt Tổng chi phí Khoan, nổ mìn, xúc bốc, vận tải nghiền đập phải thấp Tuy nhiên yếu tố khách quan Trạm đập đá vôi nhà máy không trực thuộc quản lý Xưởng Mỏ, nên giá thành khai thác đá vôi dừng lại đến khâu vận tải Kích thước cỡ hạt yêu cầu đầu vào trạm đập < 1200mm, kích thước cỡ hạt đầu sau qua trạm đập 90% < 60mm (theo TCCS-XMBS-01 ban hành nội công ty ngày 01 tháng 12 năm 2011) Yêu cầu đặt với kích thước cỡ hạt sau nổ mìn là hợp lý để Tổng chi phí khai thác thấp Điều làm sở tính tốn điều chỉnh lại thơng số khoan nổ hợp lý Để đạt mục đích phải nghiên cứu mối quan hệ chi phí khâu công nghệ với đại lượng đặc trưng cho mức độ đập vỡ đất đá khoan nổ mìn thơng số liên quan, từ xác định thơng số nổ mìn hợp lý mỏ ý tưởng đề tài tác giả Do tác giả xin đề xuất tên đề tài: ‘’Nghiên cứu xác định thông số nổ mìn hợp lý điều kiện thực tế cho mỏ đá vôi Yên Duyên CTCPXM Bỉm Sơn’’ Nhằm đạt hiệu công tác khai thác đá vôi, đảm bảo sản lượng khai thác phục vụ đầu vào cho sản xuất xi măng Mặt khác tạo điều kiện qui hoạch khai thác thuận lợi, giảm giá thành khai thác đồng thời mang lại hiệu kinh tế cao Mục đích đề tài (các kết cần đạt được) Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn giảm thiểu chấn động tới mơi trường q trình khai thác mỏ đá vôi Yên Duyên Công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn định hướng cho mỏ có điều kiện tương tự Nội dung nghiên cứu đề tài vấn đề cần giải - Tổng kết tình hình khai thác mỏ đá vơi n Duyên – phường Đông Sơn thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa - Những yếu tố ảnh hưởng đến Cơng tác nổ mìn mỏ - Lý luận mức độ đập vỡ đất đá khoan nổ mìn mức độ đập vỡ đất đá hợp lý - Nghiên cứu xác định thơng số nổ mìn hợp lý điều kiện thực tế mỏ đá vôi Yên Duyên nhằm nâng cao hiệu nổ mìn cho mỏ Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tổng hợp: Tổng hợp phân tích đánh giá số liệu sở nghiên cứu thực nghiệm công nghệ khoan nổ mìn mỏ đá vơi n Dun - Phương pháp đánh giá nhanh: Trên sở thực tế các bãi khoan nổ mìn khai thác mỏ đá vôi Yên Duyên nhận xét, đánh giá nhanh chất lượng đống đá sau nổ mìn xác định thơng tin kích thước cục đá, độ đồng kích thước, tỷ lệ đá cỡ độ tơi toàn đất đá bãi nổ Bằng trực quan đánh giá sơ yếu tố ảnh hưởng đến công tác khoan nổ mìn, từ rút kết luận ghi chép cụ thể để có sở điều chỉnh xác định thơng số khoan nổ mìn hợp lý cho bãi khoan nổ mìn - Phương pháp khác: Tham khảo tài liệu chuyên gia nước mức độ đập vỡ đất đá sau nổ mìn Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài - Xác định mối quan hệ mức độ đập vỡ đất đá chi phí nghiền đập chi phí khác khoan, nổ lần 1, lần 2, xúc ủi, nghiền 65 Sản lượng trung bình khai thác mỏ ngày vào khoảng 1.200 đến 1.500 nên việc xúc bãi nổ mìn đáp ứng sản lượng cho nhà máy mà phải phối hợp xúc từ đến bãi xúc Mỗi bãi xúc tiêu thuốc nổ tính chất lý đất đá khác nhau, việc theo dõi mối quan hệ chi phí khác Tuy nhiên, yêu cầu sản xuất hàng năm Công ty CPXM Bỉm Sơn pha 300.000 đá vôi vào làm phụ gia xi măng Trung bình hàng tháng phải cung cấp cho nhà máy 20.000 đến 25.000 tương đương với 2÷3 bãi nổ u cầu nổ mìn khai thác đá vơi là: bãi nổ khe nứt, khơng xen kẹp thành phần phi nguyên liệu, độ cứng đất đá thấp Khi sản xuất đá vơi trạm đập đá vơi đập đá vôi sạch, khu vực khác tạm nghỉ Được ủng hộ Lãnh đạo công ty CPXM Bỉm Sơn Xưởng mỏ, từ tháng đến tháng 12, theo dõi kết bãi nổ mìn với tiêu thuốc nổ thay đổi (các yếu tố: chiều cao tầng khai thác, loại thuốc nổ, khoảng cách lỗ khoan, đường kháng chân tầng, khoảng cách hàng… cố định không đổi) Sau nổ ti ến hành kh ảo sát thành ph ần c ỡ h t n ổ b ằng ph ươ ng pháp ch ụ p ả nh Để đả m b ả o độ xác ả nh ph ả i đặ c tr ng cho toàn bãi n ổ , bãi n ổ ch ụ p từ 15 - 20 ảnh bề mặt gương xúc Sau đưa kết qủa chụp vào máy tính xử lý tính tốn xác định phân bổ lại Từ kết qủa phân bố cỡ hạt tương tác c ỡ h t theo ph ươ ng pháp tích phân (tích lu ỹ) Kết đạt nh sau: 66 đồ thị biến đổi chi phí khai thác mỏ đá vôi yên duyên 8500 8000 7500 nổ mìn Xúc vận chuyển sử lý đập đá 7000 6000 5500 5000 4500 4000 tỉng chi phÝ khai th¸c nhá nhÊt 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 101? 105? 116? 125? 130? 134? 139? 144? 150? ký hiƯu sè chiÕu nỉ m×n Hình 4.1 Đồ thị biến đổi chi phí khai thác mỏ đá vơi Yờn Duyờn đồ thị biểu diễn phân bố thành phần cỡ hạt 100 80 tỷ lệ %cỡ hạt cộng dồn giá thành khai thác (vnđ/tấn đá) 6500 ghi chú: chiÕu sè: 134® chiÕu sè: 139® chiÕu sè: 116® chiÕu sè: 125® chiÕu sè: 101® chiÕu sè: 130® chiÕu sè: 105® chiÕu sè: 144® chiÕu sè: 150® 60 40 20 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 thành phần cỡ hạt, mm Hỡnh 4.2 thị phân bố thành phần cỡ hạt bãi nổ 1200 67 Kết luận: - Chỉ tiêu thuốc nổ có tổng chi phí khâu thấp q=0,50 kg/tấn - Mức độ đập vỡ đá hợp lý cỡ hạt trung bình = 296,5mm 4.3 HỒN THIỆN CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN Việc xây dựng hồn thiện thơng số nổ mìn cho điều kiện tự nhiên, kĩ thuật công nghệ kinh tế tổ chức công ty CPXM Bỉm Sơn cần thiết Do điều kiện tự nhiên biến động theo thời gian, thay đổi thiết bị mỏ, chủng loại v ậ t li ệ u n ổ ch ỉ tiêu kinh l ế k ỹ thu ậ t m ỏ đ òi h ỏ i ph ả i ti ế p t ụ c hoàn thi ệ n thơng số nổ mìn nhằm luồn ln đạt hiệu cao cho cơng tác nổ mìn nói riêng cho sản xuất mỏ nói chung Đồng thời giúp cho việc quản lý Công ty cấp cao có thống đạt hiệu cao Cơ sở để hồn thiện thơng số nổ là: - Dựa vào bảng phân loại đất đá cho Công ty CPXM Bỉm Sơn - Các thông số hệ thống khai thác chiều cao tầng, khoảng cách, chiều dài khu vục xúc chủ yếu chọn thco điều kiện thực tế mỏ đá vôi Yên Duyên – Công ty CPXM Bỉm Sơn - Loại máy khoan đường kính lỗ khoan chọn khoan xoay cầu Cbu-250 MH,đường kính chng 243mm 269mm - Dùng phương pháp lý thuyếl dự báo để xác định thơng số nổ, có dùng kết tác giả điều kiện tương tự - Tính tốn thơng số phù hợp với nhóm đất đá sở số loại thuốc nổ chọn sơ bộ, với thiết bị xúc điện EKG dung tích gầu 4,6 m3 4.3.1 Đường kháng chân tầng Thực tế chứng minh đường cản chân tầng (W) đường kính 68 mũi khoan phụ thuộc tuyến tính với phụ thuộc vào đặc tính đất đá, tính chất loại thuốc nổ sử dụng Đường kháng chân tầng phụ thuộc tỷ lệ thuận với đường kính lỗ khoan khả cơng phá thuốc nổ sử dụng, tỷ lệ nghịch với độ cứng đất đá Đường kính lỗ khoan sức cơng phá thuốc nổ sử dụng lớn w lớn, ngược lại đất đá cứng w nhỏ Công thức xác định đường kháng chân tầng sau: W = K d (m) K: hệ số phụ thuộc vào tính chất đất đá thuốc nổ sử dụng Lý thuyết hệ số k = (30 ÷ 45) Vì đường kính lỗ khoan chọn tuỳ thuộc vào tính chất đất đá, tính chất thuốc nổ sử dụng, yêu cầu độ tơi xốp, chiều cao, chiều rộng, hướng dịch chuyển đống đá sau nổ mìn mà lựa chọn đường cản chân tầng cho phù hợp Nếu chọn đường cản chân tầng lớn lăng trụ đá cần phá vỡ q lớn Khi nổ sóng ứng suất khơng đủ khả để tách đất đá khỏi nguyên khối tạo khe nứt, lượng nổ khơng bung đến ngồi mặt thống tự Đồng thời áp lực khí nổ sinh lỗ nổ lớn giãn nở đột ngột làm cho toàn lượng nổ bùng lên phía miệng lỗ khoan, lỗ khoan trở thành hố nổ Năng lượng nổ tổn hao vào khơng khí làm tăng sóng va đập khơng khí, giảm sức cơng phá lượng nổ truyền vào khối đá dẫn đến hiệu nổ mìn Mặt khác lựa chọn đường cản chân tầng nhỏ nổ sóng ứng suất nhanh chóng xé rách, tách đá tạo thành khe nứt lớn Năng lượng nổ thoát ngồi mặt thống tự trước góp phần vào việc làm tăng thời hạn tác dụng nổ để phá vỡ đất đá Đặc biệt điều làm giảm mức độ tác dụng tương hỗ lỗ nổ, độ văng xa độ vung đất đá khơng thể điều khiển gây an tồn, lãng phí lực khoan thuốc nổ, đống 69 đá sau nổ không gọn hệ số xúc đầy gầu thấp Hiệu cơng tác khoan nổ mìn thấp, chi phí thuốc nổ cho m3 đá khai thác lớn, giá thành nguyên liệu đầu vào tăng cao, điều khơng có lợi cho sản xuất xi măng Như việc chọn đường cản chân tầng hợp lý có ý nghĩa lớn mặt kỹ thuật Đảm bảo chi phí khâu khoan nổ hợp lý, tiết kiệm vật liệu nổ Tại mỏ đá vôi Yên Duyên lựa chọn W = 3,5m đến 4m hợp lý 4.3.2 Chiều cao tầng (H) Là thông số quan trọng hệ thống khai thác mỏ lộ thiên: chiều cao tầng bị ảnh hưởng liên quan tới nhiều yếu tố kinh tế - kỹ thuật an toàn Theo quan điểm nổ mìn chiều cao tầng lớn có lợi Tuy nhiên ảnh hưởng tới nhiều yếu tố khác, đặc biệt tới cơng tác an tồn khâu cơng nghệ sau Nếu chiều cao tầng chọn lớn kết sau nổ mìn chiều cao đống đá cao, gây nguy hiểm cho khâu xúc bốc dễ an toàn Bằng thực tế kiểm nghiệm qua bãi mìn khác khai thác mỏ đá vôi Yên Duyên kết hợp với việc chọn chiều cao xúc bốc đảm bảo theo tiêu chuẩn Việt Nam khai thác chế biến đá mỏ lộ thiên chiều cao tầng lựa chọn theo công thức: H ≤1,5 Hxúc max, (m) Hxúc max chiều cao xúc lớn Mặt khác chiều cao tầng chọn cho chiều dài lỗ khoan phát huy lực máy khoan Khi chiều cao tầng lớn hiệu suất khoan tăng giảm thao tác phụ trợ tháo lắp thay chòng khoan Mạng lưới lỗ khoan mở rộng, tỷ lệ phần trăm đất đá khu vực nạp bua nhỏ, độ vỡ vụn đất đá miệng lỗ khoan tốt Song có trở ngại khoan tạo lỗ có chiều sâu lớn, lỗ khoan dễ bị xiên, khó đảm bảo hướng xiên theo thiết kế đặc biệt đoạn đáy lỗ khoan Khi độ vỡ vụn đất đá lỗ khoan không đồng gây khó xúc phần Máy xúc mỏ sử dụng máy xúc EKG có chiều cao xúc lớn = 12m chiều cao tầng H=15m hợp lý 70 Do điều kiện địa hình mặt bãi khoan khu vực mỏ đơi chỗ có thay đổi nên chiều cao tầng H điều chỉnh cho phù hợp phạm vi dao động 20% chiều cao tầng 15m 4.3.3 Góc nghiêng lỗ khoan Bằng thực nghiệm chứng minh lỗ khoan nghiêng làm cho phân bố thuốc nổ tốt lỗ khoan đứng (hình 4.5) nhờ làm tăng hiệu nổ mìn trường hợp sau: - Loại bỏ mô chân tầng, làm cho đường cản có độ đồng cao suốt dọc chiều dài lỗ mìn; - Giảm bớt tượng phá vỡ mức; - Hậu xung lượng nổ phía sau tối thiểu; - Có thể gia tăng mạng lưới lỗ khoan lên mà chất lượng đập vỡ tốt; - Làm tăng khả dồn đống mức độ tơi xốp đống đá phá nổ Việc sử dụng lỗ mìn thẳng đứng thường làm thay đổi đường cản phần đỉnh đáy tầng Sự thay đổi đặc biệt rõ ràng trường hợp tầng cao không thẳng đứng Các lỗ mìn hàng thường đặt gần mép tầng để giảm bớt mơ chân tầng Nhưng khí nổ sớm qua phần tầng gây tiếng ồn lớn với tượng khí đá bay Mặt khác lỗ mìn thẳng đứng khoan khoảng cách đường cản bình thường tính từ mép tầng phần đáy tầng xuất mơ khó xúc Tuy nhiên khoan nghiêng địi hỏi cần có độ xác cao đạt hiệu 71 Vùng phát sinh đá cỡ Sự phá vỡ phía sau lỗ nổ Vùng phát sinh đá cỡ Sự phá vỡ phía sau lỗ nổ w w w w Bán kính tạo thành khe nứt Phần lượng lãng phí a) Lỗ khoan đứng Bán kính tạo thành khe nứt Phần lượng lãng phí b) Lỗ khoan nhiêng Hình 4.3 - Sự phân bổ lượng nổ lỗ khoan Từ nhận định trên, q trình nghiên cứu thực nghiệm mỏ đá vơi Yên Duyên với việc áp dụng khoan nghiêng với góc độ khác chọn góc nghiêng lỗ khoan từ 75 đến 800 Những khó khăn cơng tác khoan nghiêng: Sự chệch hướng lỗ khoan làm trình phá vỡ đất đá khơng đồng tồn diện bãi khoan nguyên nhân sinh đá cỡ mô chân tầng làm ảnh hưởng đến hiệu đống đá sau nổ mìn gây khó khăn cho khâu xúc sử lý đá cỡ sử lý mô chân tầng Để khắc phục nhược điểm này: - Xác định vị trí hàng khoan trường máy trắc địa để bảo đảm thẳng hàng khoảng cách lỗ khoan hàng; - Lấy cự ly hướng ngắm chuẩn tốt phận ngắm dụng cụ xác định góc nghiêng máy khoan; - Dùng máy khoan có phận điều chỉnh góc nghiêng bất kỳ; - Bằng kinh nghiệm thực tế thợ vận hành máy khoan 72 4.3.4 Chiều sâu khoan thêm Hoạt động xúc bốc đòi hỏi mức độ đập vỡ chuyển dịch đáy tầng phải vượt qua trị số tới hạn định Để đảm bảo khơng có mơ chân tầng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xúc bốc, thông lệ khoan thêm mức độ sâu đáy tầng dự kiến Đây nơi để mạt khoan, bùn đá lở tích tụ lại khơng ảnh hưởng đến chiều cao dự kiến cột thuốc Hiệu khoan thêm phụ thuộc vào yếu tố sau: - Đặc điểm cấu trúc tỷ trọng đá; - Loại thuốc nổ nạp đáy; - Đường kính độ nghiêng lỗ mìn; - Đường cản hiệu dụng; - Vị trí khối thuốc mồi khối thuốc nổ Nếu khoan thêm không sử dụng cách hiệu quả, mơ chân tầng hình thành Cần tránh khoan thêm q nhiều có thể: - Lãng phí chi phí khoan thuốc nổ; - Tăng mức chấn động; - Phá hủy đáy tầng mức không cần thiết; - Làm tăng thêm vận động theo chiều thẳng đứng vụ nổ Nếu chiều sâu khoan thêm khơng đảm bảo: Kết nổ mìn làm tầng nâng cao lên, để lại mô chân tầng (phần đá chân đống đá nổ mìn chặt gây khó khăn cho khâu bốc xúc khơng xúc được) Hình 4.6 thể rõ ngun nhân để lại mô chân tầng chiều sâu khoan thêm nhỏ Htk Htt Hình 4.4 - Nứt nẻ tạo nổ mìn chọn chiều sâu khoan thêm lớn 73 Htk=Htt Hình 4.5- Chọn chiều sâu khoan thêm hợp lý Nếu chiều sâu khoan thêm lớn: gây lãng phí khâu khoan, nổ, tăng sóng chấn động gây khó khăn cho việc tạo diện khoan, khai thác tầng Bằng thực nghiệm sau nhiều lần áp dụng lựa chọn chiều sâu khoan thêm: Lkt = (0,3 -0,38).W = (1,5-2,1) (m) 4.3.5 Chiều dài lỗ khoan Chiều dài lỗ khoan phụ thuộc vào chiều cao tầng, chiều sâu khoan thêm góc nghiêng lỗ khoan - Chiều dài lỗ khoan: Lk = Trong đó: (H + Lkt ) ; m sin β β - góc nghiêng lỗ khoan, độ; H- chiều cao tầng,(m); Ls - chiều sâu khoan thêm, (m) Mỏ đá vôi Yên Duyên, chiều dài lỗ khoan trung bình : Lk = 16,5 -17,1 m H W Hình 4.6 - Chiều dài lỗ khoan 74 4.3.6 Chiều cao cột thuốc Chiều cao cột thuốc phụ thuộc vào đường kính lỗ khoan, đặc tính đất đá, tỷ trọng thuốc nổ, phương pháp nạp mìn tiêu thuốc nổ Chiều cao cột thuốc tính tốn cho lượng thuốc nổ phân bố đồng lăng trụ đá cần phá vỡ Theo thực nghiệm mỏ đá vơi n Dun chiều cao cột thuốc: Lt = (0,71 - 0,78) Lk Trong đó: (m) Lt chiều cao cột thuốc lỗ khoan Lb H Lk W Lt Hình 4.7 - Sơ đồ bố trí chiều dài cột thuốc, cột bua lỗ khoan Đồng thời phải bảo đảm trị số đường cản nhỏ bán kính phá vỡ đất đá lượng thuốc có đường kính xác định: Lt ≥ (20 - 30).d (m) Khi tỉ số Lt/d nhỏ bán kính phá vỡ đất đá giảm rõ rệt 4.3.7 Chiều cao cột bua Chiều dài cột bua đảm bảo khơng cho khí nổ ngồi khơng khí Tổng quát đường kính lỗ khoan tăng, độ cứng đất đá giảm hay sức cơng phá tồn khối thuốc nổ gia tăng chiều dài bua gia tăng Nếu chiều dài bua không hợp lý sễ sảy hai trường hợp - Chiều dài bua nhỏ: Khí nổ xun qua cột bua tạo tượng bua, khí nổ lên trời làm lãng phí lượng nổ, giảm hiệu nổ - Chiều dài bua q lớn: Khí nổ khơng thể qua cột bua hoàn toàn bị hấp thụ qua vết nứt khối đá, điều gia tăng nứt lan rộng vụ nổ tạo thành nổ om, sinh nhiều đá cỡ, giảm văng xa, chiều 75 rộng đống đá nhỏ, tăng hệ số sử dụng lượng chất nổ Mỏ đá vôi Yên Duyên sử dụng phoi khoan, đất sét làm vật liệu lấp bua Vật liệu có khả lèn chặt tốt làm bua tăng độ lèn chặt Chiều dài bua xác định: Lb = (20 - 30).d (m) Lb = (0,5-0,75).W Theo kinh nghiệm thực tế nổ mìn mỏ đá vơi n Dun Lb = 0,25.Lk Lt = 0,75 Lk hiệu b a c Hình 4.8 - Lựa chọn chiều dài cột bua ảnh hưởng đến kết nổ mìn a: chiều dài bua nhỏ b: chiều dài bua hợp lý c : chiều dài bua lớn 4.3.8 Chỉ tiêu thuốc nổ Lượng thuốc nổ cần để phá vỡ 1m3 đất đá gọi tiêu thuốc nổ Thực tế cho thấy việc lựa chọn tiêu thuốc nổ phải vào tính chất đất đá, đặc tính thuốc nổ tỉ trọng, khả công nổ, sức công phá Qua kết theo dõi phần 4.2 xác định tiêu thuốc nổ mỏ đá vôi Yên Duyên khoảng q = (0,50) kg/m3 4.3.9 Lựa chọn số hàng mìn vụ nổ Việc lựa chọn số hàng mìn bãi mìn gắn liền với quan điểm chọn hình dạng bãi mìn kích thước bãi mìn Kết nghiên cứu thực nghiệm bãi mìn cho thấy: H3 H H2 Rđ = 27m Rđ = 29m 76 (a) Chiều cao, chiều rộng đống đá nổ (2 ÷ 3) hàng H5 H Rđ Rđ = 31 ÷33 m (b) Chiều cao đống đá nổ (4 ÷ 5) hàng Hình 4.9 - Chiều cao đống đá nổ mìn Việc nghiên cứu mỏ đá vôi Yên Duyên bãi mìn cho kết quả: - Chiều cao đống đá nổ hàng trung bình H2 = (8-9) m - Chiều cao đống đá nổ hàng trung bình H2 = (12,3-13) m - Chiều cao đống đá nổ hàng trung bình H2 = (13-14) m - Chiều cao đống đá nổ (5 - 6) hàng trung bình H2 = (15-16,5) m Thực tế cho thấy áp dụng nổ bãi mìn hàng đống đá nổ mìn tơi, dễ xúc Với điều kiện đất đá, thuốc nổ sử dụng mỏ đá vôi Yên Duyên, chọn thông số hàng mìn: ÷ (hàng) 77 KẾT LUẬN Những nội dung đạt sau nghiên cứu đề tài Đề tài: ‘’Nghiên cứu xác định thông số nổ mìn hợp lý điều kiện thực tế cho mỏ đá vôi Yên Duyên - CTCPXM Bỉm Sơn’’ hoàn thành, với nội dung theo đề cương vạch ra, cụ thể là: Đã nghiên cứu phương pháp phân loại, vào điều kiện cụ thể Công ty CPXM Bỉm Sơn tiến hành phân lọai đất đá theo độ khó nổ phù hơp với điều kiện tự nhiên mỏ đá vôi Yên Duyên Bảng phân loại đất đá ghi rõ cách tương đối vị trí nhóm đất đá làm sở cho việc áp dụng thông số khoan nổ phù hợp Cần ý tới tiêu tổng hợp mức độ khó nổ độ kiên cố, độ phân lớp nứt nẻ, dung trọng đá Trên sở nghiên cứu 158 hộ chiếu nổ mìn năm 2012 mỏ đá vơi n Dun, Tơi sâu phân tích tìm vấn đề tồn cần tập trung giải mỏ đá vơi n Dun, là: lựa chọn thơng số khoan nổ hợp lý phải dựa sở Mức độ đập vỡ đất đá phù hợp với điều kiện thực tố mỏ đá vôi Yên Duyên Tiến hành nghiên cứu lý thuyết tương đối hoàn chỉnh ảnh hưởng mức độ đập vỡ đất đá với Khoan nổ lần 1, sử lý đá cỡ, xúc bốc, vận tải đập đá Thiết lập mối quan hệ ảnh hưởng lẫn chi phí Khoan nổ lần 1, sử lý đá cỡ, xúc bốc, vận tải đập đá, làm sở để l ự a ch ọ n thông s ố khoan n ổ phù h ơp đ i ều ki ện th ự c t ế t i mỏ đ vôi Yên Duyên Thiết lập mối quan hệ ràng buộc thông số, tiêu từ xác định mức độ đập vỡ hợp lý cho nhóm đất đá, loại thuốc nổ kiểu đồng thiết bị xúc bốc + vận tải Trên sở xác định tiêu thuốc nổ hợp lý cho nhóm đất đá, loại thuộc nổ loại phương tiên xúc bóc vận tải, từ xây dựng thông số khoan nổ khác hợp lý với điều kiện cụ thể Công ty Cổ Phần xi măng Bỉm Sơn 78 Tiến hành theo dõi bãi nổ thử nghiệm (có thay đổi tiêu thuốc nổ) thống kê chi phí cơng đoạn, làm sở lựa chọn tiêu thuốc nổ tối ưu cho mỏ, từ tính tốn thơng số hợp lý Điều kiện áp dụng nội dung nghiên cứu đề tài Mối quan hệ mức độ đập vỡ đất đá với chi khoan nổ lần 1, xúc bốc, vận tải, sử lý đá cỡ, chi phí đập đá sau nghiên cứu khuyến khích áp dụng cho tất mỏ đá vơi khai thác cung cấp làm nguyên liệu sản xuất xi măng khai thác làm vật liệu xây dựng mục đích khác có đặc điểm địa hình, điều kiện địa chất, tính chất đất đá tương đương mỏ đá vôi Yên Duyên Đề xuất nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài nghiên cứu nằm phạm vi mỏ đá vôi Yên Duyên, thời gian nghiên cứu hạn chế số bãi nổ theo dõi chưa nhiều nên không tránh khỏi hạn chế định Do áp dụng thông số tác giả lựa chọn cần phải tiếp tục theo dõi thêm bãi nổ thực tế từ xây dựng hàm biến thiên cần có nổ thực nghiệm với tiêu khác để kiểm chứng thực nghiệm làm sở điều chỉnh thông số để lựa chọn thông số phù hợp Khi nghiên cứu cần ý 03 vấn đề: Mức độ đập vỡ đất đá hay cỡ hạt sau nổ mìn yếu tố định đến hiệu chung toàn mỏ bao gồm khâu: khoan nổ lần 1, xúc bốc, vận tải, sử lý đá cỡ, đập đá Mức độ tối ưu tổng chi phí khâu nhỏ Khi xác định mức độ đập vỡ đất đá tối ưu xác định tiêu thuốc nổ hợp lý làm sở tính tốn yếu tố khác chiều cao tầng, đường kháng chân tầng Tính chất lý đất đá khu vực, tình hình địa chất tự nhiên; Các thiết bị khai thác sử dụng loại thuốc nổ mỏ sử dụng 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhữ Văn Bách (2008), Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn khai thác mỏ, nhà xuất GTVT; Nhữ Văn Bách, Lê Ngọc Ninh, Hoàng Tuấn Chung (2010), Giáo trình khoan nổ mìn khai thác mỏ, Trường đại học Mỏ - Địa chất; 3.Nhữ Văn Bách, Nguyễn Đình Ấu (1996), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan - nổ mìn, nhà xuất G Hồ Sĩ Giao Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Anh Tuấn (2009), “Khai Hồ Sĩ Giao, Đàm Trọng Thắng, Lê Văn Quyển, Hồng Tuấn Chung (2010), Nổ hóa học, lý thuyết thực tiến, nhà xuất KHKT;thác khoáng sản rắn phương pháp lộ thiên” Hồ Sĩ Giao, Nguyễn Sĩ Hội, Trần Mạnh Xuân(1997), Khai thác mỏ Vật liệu xây dựng, nhà xuất GD Trần Mạnh Xn (1991) “Quy trình cơng nghệ sở thiết kế mỏ lộ thiên” - Hà Nội (1999) “ Thiết kế mỏ lộ thiên” - Nhà xuất giáo dục Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia an toàn bảo quản, vận chuyển, sử dụng tiêu huỷ vật liệu nổ công nghiệp QCVN 02 - 2008/BCT 10 Khai thác mỏ lộ thiên - V.V.Rzevski - Matxcơva - 1985 ... Nghiên cứu xác định thông số nổ mìn hợp lý điều kiện thực tế mỏ đá vôi Yên Duyên nhằm nâng cao hiệu nổ mìn cho mỏ Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tổng hợp: Tổng hợp phân tích đánh... đạo Công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn, Lãnh đạo, cán công nhân viên Xưởng Mỏ- Công ty Cổ phần Công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn hỗ trợ, giúp đỡ tạo điều kiện cho tác giả suốt trình thực nghiên cứu, ... TẠI MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN – CÔNG TY CPXM BỈM SƠN 1.1 HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC KHOAN NỔ MỎ ĐÁ VÔI YÊN DUYÊN TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY Nghiên cứu tình hình hoạt động cơng tác khoan nổ mỏ đá vơi Yên Duyên