Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả nổ mìn khi khai thác dưới mức thoát nước tự chảy ở mỏ khe chàm ii công ty cổ phần than tây nam đá mài vinacomin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT o0o - CHU VĂN THƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN KHI KHAI THÁC DƯỚI MỨC THỐT NƯỚC TỰ CHẢY Ở MỎ KHE CHÀM II – CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI - VINACOMIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT o0o - CHU VĂN THƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN KHI KHAI THÁC DƯỚI MỨC THỐT NƯỚC TỰ CHẢY Ở MỎ KHE CHÀM II – CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI - VINACOMIN Chuyên ngành: Khai thác Mỏ Mã số: 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS NHỮ VĂN BÁCH HÀ NỘI – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, xuất phát từ yêu cầu thực tế để hình thành hướng nghiên cứu Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, trung thực, tuân thủ nguyên tắc chưa công bố cơng trình nào./ Hà Nội, ngày 09 tháng năm 2013 Tác giả luận văn Chu Văn Thương MỤC LỤC Lời cam đoan Mụclục Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU Chương – KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ CƠNG NGHỆ NỔ MÌN HIỆN TẠI Ở MỎ KHE CHÀM II – CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI – VINACOMIN 10 1.1 Nghiên cứu đặc điểm địa lý tự nhiên, điều kiện mỏ đặc điểm khai thác mỏ Khe Chàm II -Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 10 1.1.1 Vị trí đặc điểm địa lý tự nhiên 10 1.1.2 Các thông số hệ thống khai thác qui trình cơng nghệ 12 1.1.3 Đặc điểm cấu tạo vỉa than 16 1.1.4 Chất lượng than 19 1.1.5 Đặc điểm địa chất thuỷ văn địa chất cơng trình 21 1.1.6 Các thông số hệ thống khai thác qui trình cơng nghệ 29 1.2 Nghiên cứu đặc điểm công tác nổ mìn mỏ Khe Chàm II Cơng ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 32 Chương - PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ NỔ MÌN VÀ U CẦU ĐỐI VỚI CƠNG TÁC NỔ MÌN TRONG ĐẤT ĐÁ NGẬM NƯỚC TẠI MỎ KHE CHÀM II-CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI-VINACOMIN 35 2.1 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn 35 2.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố ĐCCT tới hiệu nổ mìn đất đá ngậm nước 36 2.1.2 Nghiên cứu yếu tố ĐCTV ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn 45 2.1.3 Nghiên cứu yếu tố kỹ thuật công nghệ ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn đất đá ngậm nước 50 2.2 Nghiên cứu yêu cầu cơng tác nổ mìn đất đá ngậm nước mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài -Vinacomin: 55 2.2.1 Yêu cầu chất nổ phương tiện nổ 55 2.2.2 Yêu cầu cỡ hạt cục đá 56 2.2.3 Yêu cầu kích thước đống đất đá sau nổ mìn 57 2.2.4 Yêu cầu an toàn trình nổ mìn 59 Chương - NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN DƯỚI MỨC THỐT NƯỚC TỰ CHẢY PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN MỎ KHE CHÀM II -CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI-VINACOMIN-61 3.1 Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu nổ mìn đất đá ngậm nước mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài - Vinacomin 61 3.1.1 Phương pháp nâng cao hiệu sử dụng mét khoan 61 3.1.2 Phương pháp nạp thuốc không chịu nước lỗ khoan có nước 66 3.2 Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp điều khiển nổ xác định thơng số nổ mìn hợp lý mức nước tự chảy phù hợp với điều kiện mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 75 3.2.1 Lựa chọn sơ đồ bố trí lỗ khoan bình đồ 75 3.2.2 Lựa chọn phương pháp nổ mìn phù hợp 77 3.2.3 Xác định thông số nổ mìn hợp lý 92 Chương - ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VÀ KẾT QUẢ NỔ MÌN Ở MỎ KHE CHÀM II –CƠNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI-VINACOMIN 105 4.1 Phương pháp đánh giá hiệu 105 4.1.1 Đánh giá mức độ đập vỡ đất đá 105 4.1.2 Đánh giá tiêu thuốc nổ 107 4.2 Kết nổ mìn mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 108 4.2.1 Phương pháp thực nghiệm 108 4.2.2 Trình tự nổ thử nghiệm 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐCTV: Địa chất thủy văn ĐCCT: Địa chất cơng trình HTKT: Hệ thống khai thác KTKT: kinh tế kỹ thuật NTR: Nhũ tương rời LTN: Lưu thuốc nổ CHLB: Cơng Hịa Liên Bang DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng tọa độ ranh giới mỏ lộ thiên Khe Chàm II 11 Bảng 1.2: Bảng thống kê đặc tính vỉa than khu mỏ Khe Chàm II 18 Bảng 1.3 : Bảng tổng hợp thông số cấu tạo vỉa than khu mỏ Khe Chàm II 18 Bảng 1.4: Tổng hợp thông số chiều dày tỷ lệ % vỉa 19 Bảng 1.5:Bảng tổng tiêu chủ yếu chất lượng vỉa than 21 Bảng 1.6: Bảng kết tính tốn lưu lượng nước chảy vào mỏ 26 Bảng 1.7: Bảng tổng hợp tiêu lý đá 27 Bảng 1.8: Bảng tổng hợp kết tiêu lý vách vỉa than 29 Bảng 1.9: Bảng tổng hợp kết tiêu lý trụ vỉa than 29 Bảng 1.10: Thống kê máy móc thiết bị chủ yếu mỏ Khe Chàm II – công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài-Vincomin 31 Bảng 1.11 Các tiêu KTKT nổ mìn mỏ Khe Chàm II-Cơng ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 33 Bảng 1.12 Bảng thơng số nổ mìn mỏ mỏ Khe Chàm II-Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 34 Bảng 2.1 Hệ số thực nghiệm A để xác định tiêu thuốc nổ q 39 Bảng 2.2 Phân loại đất đá theo độ khó nổ mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 41 Bảng 2.3 Phân cấp đất đá theo mức độ nứt nẻ 43 Bảng 2.4 Độ nứt nẻ đất đá mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài-Vinacomin 43 Bảng 2.5 Hệ số thực nghiệm a, b, c 44 Bảng 2.6 Hệ số qui đổi với loại thuốc nổ 54 Bảng 3.1 Hệ số sử dụng mét khoan mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 61 Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật máy bơm nước Model 130 SD 74 Bảng 3.3: Kết tính chọn thời gian vi sai cho mỏ 89 Bảng 3.4: Quan hệ đường kính cỡ hạt hợp lý tiêu thuốc nổ 95 Bảng 3.5: Tỷ lệ đá cỡ thông qua cỡ hạt trung bình kích thước đá qui cách 95 Bảng 3.6: Giá trị số đập vỡ theo mức độ khó nổ đất đá 97 Bảng 4.1: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=230mm(Thuốc nổ ANFO thường, ρ=0,85 ÷ 0,9 g/cm3) 110 Bảng 4.2: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=230mm(Thuốc nổ nhũ tương EE31, NT-13, ρ=1,0 ÷ 1,25 g/cm3) 111 Bảng 4.3: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=200mm(Thuốc nổ ANFO thường, ρ=0,85 ÷ 0,9 g/cm3) 112 Bảng 4.4: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=200mm(Thuốc nổ nhũ tương EE31, NT-13, ρ=1,0 ÷ 1,25 g/cm3) 113 Bảng 4.5: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=127mm(Thuốc nổ ANFO thường, ρ=0,85 ÷ 0,9 g/cm3) 114 Bảng 4.6: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=127mm(Thuốc nổ nhũ tương EE31, NT-13, ρ=1,0 ÷ 1,25 g/cm3) 115 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Ảnh hưởng độ cứng tới tiêu thuốc nổ 39 Hình 2.2 Sự phụ thuộc tiêu thuốc nổ cấp nứt nẻ đá từ cấp I ÷V 45 Hình 2.3 Chiều sâu mực nước lỗ khoan 48 Hình 2.4 Sự phụ thuộc tỷ lệ đá cỡ vào tiêu thuốc nổ đường kính lượng thuốc thay đổi 53 Hình 2.5 Năng suất máy xúc phụ thuộc vào kích thước cục đá sau nổ 56 Hình 2.6 Sơ đồ xác định chiều rộng đống đá nổ mìn 58 Hình 3.1: Sơ đồ mạng lỗ khoan tầng đất đá ngậm nước 65 Hình 3.2: Sơ đồ nạp khối thuốc đóng bao truyền nổ thuốc lỗ khoan 68 Hình 3.3 - Sơ đồ nguyên lý máy nạp mìn Y3C 69 Hình 3.4 Xe TENAGA – KYMA chuyên nạp trộn thuốc nổ NTR -05 71 Hình 3.5: Sử dụng máy bơm tháo khơ lỗ khoan trước nạp thuốc nổ 74 Hình 3.6: Kiểm tra thông số nạp thuốc lỗ khoan 75 Hình 3.7: Sơ đồ xác định vùng đập vỡ tương ứng với 76 Hình 3.8: Sơ đồ mơ tả tác dụng nổ vi sai sở 78 Hình 3.9: Sơ đồ xác định thời gian vi sai phát huy vai trò mặt tự 83 Hình 3.10: Nguyên lý sơ đồ vi sai (1,2,3 – thứ tự nổ) 85 Hình 3.11: Sơ đồ vi sai phù hợp với cấu trúc phân lớp hướng cắm đất đá 86 Hình 3.12 Sơ đồ hai nhánh lệch pha thời gian vi sai 90 Hình 3.13: Sơ đồ quan hệ hướng khởi nổ với tác dụng chấn động 91 Hình 3.14: Sự phụ thuộc số đập vỡ vào độ bền nén đất đá khoảng cách trung bình khe nứt 96 Hình 3.15: Bán kính phá huỷ cột thuốc 101 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong qui trình sản xuất mỏ lộ thiên khâu khoan nổ mìn khâu đầu quan tâm nghiên cứu đổi với mục tiêu giảm chi phí tăng chất lượng phá vỡ đất đá phục vụ cho công tác bốc xúc vận tải mỏ lộ thiên Bởi lẽ, chất lượng nổ mìn yếu tố có tính định đến hiệu sản xuất tồn mỏ Hiện chi phí cho công tác khoan nổ chiếm tỷ lệ lớn cấu giá thành khai thác Do vậy, việc nghiên cứu giải pháp cơng nghệ nhằm giảm chi phí cách hợp lý cơng tác khoan nổ mìn trở lên cấp thiết nhà nghiên cứu kỹ thuật -Khi mỏ xuống sâu, công tác nổ mìn ảnh hưởng yếu tố: + Cơng tác khoan: Nước ngầm làm giảm suất, làm lỗ khoan bị biến dạng, hệ số sử dụng lỗ khoan giảm + Cơng tác nổ mìn:Sử dụng thuốc nổ chịu nước, nạp thuốc khó khăn thuốc dễ bị trơi nước ngầm nước động - Chính đề tài: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu nổ mìn khác thác mức nước tự chảy mỏ Khe Chàm II-Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài - Vinacomin” mà tác giả lựa chọn để nghiên cứu vấn đề có tính cấp thiết, đáp ứng yêu cầu thực tế mỏ xuống sâu Mục đích đề tài - Đề biện pháp nhằm ngăn ngừa, hạn chế sử dụng thuốc nổ chịu nước giảm thiểu mét khoan nước ngầm - Đưa biện pháp để nâng cao hiệu cơng tác nổ mìn mỏ đảm bảo hiệu nổ mìn phục vụ cho sản xuất Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu hoạt động khai thác mỏ làm sáng tỏ hiệu nổ mìn mức nước tự chảy cho mỏ Khe Chàm II - Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài - Vinacomin Phạm vi nội dung nghiên cứu - Tình hình khai thác lộ thiên mỏ Khe Chàm II - công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài - Vinacomin - Phân tích hiệu nổ mìn khai thác xuống sâu - Đánh giá hiệu nổ mìn mơi trường đất đá ngậm nước - Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu nổ mìn mức thoát nước tự chảy cho mỏ Khe Chàm II - Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài- Vinacomin Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu sử dụng để hoàn thành luận văn bao gồm: - Phương pháp nghiên cứu: khảo sát thực địa, tham khảo kết nổ mìn mỏ Khe Chàm II - công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài Vinacomin - Phương pháp thống kê: thu thập, xử lý số liệu nổ mìn mỏ Khe Chàm II -công Ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin - Phương pháp tổng hợp, so sánh Những đóng góp luận văn - Đề xuất biện pháp kỹ thuật nâng cao hiệu nổ mìn đất đá ngậm nước áp dụng cho mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài-Vinacomin - Đề xuất biện pháp tổ chức thi công điều kiện đất đá ngậm nước khai thác xuống sâu 7.Ý nghĩa khoa học thực tiễn 7.1.Ý nghĩa khoa học 105 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VÀ KẾT QUẢ NỔ MÌN Ở MỎ KHE CHÀM II – CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI-VINACOMIN 4.1 Phương pháp đánh giá hiệu 4.1.1 Đánh giá mức độ đập vỡ đất đá Mức độ đập vỡ đất đá đặc trưng hai tiêu tỷ lệ đá cỡ kích thước cỡ hạt phân bố 4.1.1.1 Các phương pháp xác định tỷ lệ đá cỡ a Tính riêng cục đá cỡ (buộc phải phá vỡ lần 2) Tiến hành đo tính thể tích riêng cục đá q cỡ sau tổng hợp lại thành khối lượng đá cỡ cần phải phá vỡ lần bãi mìn b Phương pháp đo diện tích Tỷ lệ đá cỡ xác định (4.1) Trong đó: - tổng diện tích đá cỡ bề mặt đo (m2) - tổng diện tích đo (m2) c Phương pháp đo số Tính lượng cục đá q cỡ diện tích đo Khi số lượng cục đá cỡ 1m3 xác định: (4.2) Trong đó: n – Số lượng cục đá cỡ diện tích đo S – Diện tích đo (m2) Tỷ lệ đá cỡ tính: Vh = N.Vqc (4.3) Vqc: Thể tích trung bình hịn đá cỡ, m3 d Phương pháp đo đường thẳng Trên đống đá nổ mìn cách từ – 10 m người ta căng dây đo chiều dài tất cục đá cỡ mà dây qua Tỷ lệ đá cỡ xác định: 106 (4.4) Trong đó: - tổng chiều dài tất cục đá cỡ (m) - tổng chiều dài đường đo (m) e Phân tích sàng Đường kính trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn xác định theo cơng thức: (4.5) Trong đó: – tỷ lệ hạt loại i (%) di – đường kính cỡ hạt trung bình loại thứ i (cm) 4.1.1.2 Đánh giá kích thước hợp lý cỡ hạt độ phân bố Độ cục hợp lý để đảm bảo chi phí bóc đất đá nhỏ là: (4.6) Trong đó: Ld – chiều rộng đáy gầu xúc (m) Để xác định qui luật phân bố cỡ hạt đống đá nổ mìn ta sử dụng phương trình: (4.7) Trong đó: X – kích thước cỡ hạt m – hệ số thực nghiệm Xmax – kích thước lớn cục đá Xmax = Lmax Lmax – khoảng cách lớn hai vết nứt m = f(q) ; q0 – tiêu thuốc nổ chuẩn (kg/m3) q – tiêu thuốc nổ thực tế 107 Nếu q = q0 m = cỡ hạt phân bố đều, đường P = f(x) có dạng đường thẳng Nếu q 1 thể nổ yếu cỡ hạt lớn chiếm tỷ lệ cao Nếu q>q0 m x0 đá cỡ) tỷ lệ cục đá có kích thước x