Nghiên cứu lựa chọn cỡ hạt vật liệu bua hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả nổ mìn khai thác đá sản xuất vật liệu xây dựng tại mỏ đá thường tân iv – công ty cổ phần đá hoa tân an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - W˜X - ĐỖ VĂN NĂNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CỠ HẠT VẬT LIỆU BUA HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẠI MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN IV – CÔNG TY CỔ PHẦN ĐÁ HOA TÂN AN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - W˜X - ĐỖ VĂN NĂNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CỠ HẠT VẬT LIỆU BUA HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẠI MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN IV – CÔNG TY CỔ PHẦN ĐÁ HOA TÂN AN Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60520603 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHẠM VĂN HÒA HÀ NỘI - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2013 Tác giả luận văn Đỗ Văn Năng M ỤC LỤC Trang bìa………………………………………………………… Mục lục…………………………………………………………… I III Mở đầu …………………………………………………………… IV LỜI CAM ĐOAN 1 CHƯƠNG 1: TỔNG KẾT TÌNH HÌNH CƠNG TÁC NỔ MÌN TẠI MỎ ĐÁ XÂY DỰNG THƯỜNG TÂN IV, TÂN UYÊN BÌNH DƯƠNG 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ KHOÁNG SẢN 1.1.1 Vị trí địa lý: 1.1.2 Đặc điểm địa hình, sơng suối .9 1.1.3 Hệ thống sông suối: 10 1.1.4 Đặc diểm thực vật: 10 1.1.5 Khí hậu: 10 1.1.6 Điều kiện giao thông .11 1.1.7 Đặc điểm kinh tế nhân văn .11 1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC CỦA MỎ12 1.2.1 Đặc điểm địa chất 12 1.2.2 Đặc điểm, chất lượng tính chất cơng nghệ đá 12 1.3 CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CÁC THÔNG SỐ KHOAN NỔ MÌN 17 1.4 HỆ THỐNG KHAI THÁC 24 1.5 NHẬN XÉT CHƯƠNG 25 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƠNG TÁC NỔ MÌN TẠI MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN IV 26 2.1 YẾU TỐ TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC NỔ MÌN CỦA MỎ 26 2.1.1 Ảnh hưởng đặc điểm thạch học 26 2.1.2 Ảnh hưởng cấu trúc địa chất đến hiệu phá vỡ môi trường chất nổ 27 2.1.3 Tính chất lý đất đá mỏ ảnh hưởng tới khoan nổ mìn .29 2.2 YẾU TỐ KỸ THUẬT ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƠNG TÁC NỔ MÌN 29 2.3 2.2.1 Ảnh hưởng mặt tự đến hiệu nổ mìn 29 2.2.2 Các thơng số mạng nổ mìn 31 2.2.3 Cơng tác khoan nổ mìn 33 2.2.4 Phương pháp nổ mìn .35 2.2.5 Tổ chức quy mô sản suất – kinh tế mỏ 36 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN ĐANG ÁP DỤNG THỰC TẾ Ở MỎ VÀ LOẠI BUA MÌN VÀ CHẤT LƯỢNG BUA MÌN TẠI MỎ THƯỜNG TÂN IV 37 2.4 2.3.1 Thơng số nổ mìn áp dụng thực tế mỏ 37 2.3.2 Chiều cao cột bua vật liệu bua 38 2.3.3 Đánh giá chung chất lượng vụ nổ .42 NHẬN XÉT CHƯƠNG 43 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CỠ HẠT BUA HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG THƯỜNG TÂN VI 44 3.1 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ BUA VÀ VẬT LIỆU BUA TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 44 3.2 3.1.1 Giới thiệu chung 44 3.1.2 Cấu trúc cột bua 44 3.1.3 Vật liệu kích cỡ vật liệu làm bua 49 LỰA CHỌN VẬT LIỆU BUA CHO MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN IV 51 3.2.1 Lựa chọn vật bua chiều cao cột bua cho mỏ đá Thường Tân IV51 3.2.2 Thiết kế nổ thử nghiệm loại bua mỏ đá Thường Tân IV.53 3.2.3 Phương pháp đánh giá kết nổ thử nghiệm với bua 55 3.2.4 Kết nổ thử nghiệm với bua 55 3.2.5 Đánh giá chung kết nổ thử nghiệm với bua 56 KẾT LUẬN 57 Tài liệu tham khảo…………………………………………… …………59 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tọa độ ranh giới mỏ Bảng 1.2: Tính chất lý loại đá mỏ Thường Tân IV 13 Bảng 1.3: Thống kê khối lượng VLNCN sử dụng, khối lượng đá nguyên liệu khai thác năm qua mỏ tổng hợp (nguồn: 14 số liệu nội mỏ) Bảng 1.4: Các thông số hệ thống khai thác (theo thiết kế kỹ thuật khai thác mỏ tháng 01/2007) Bảng 1.5: Bảng tổng hợp thơng số khoan nổ mìn thực tế áp dụng mỏ 17 18 Bảng 1.6: Đặc tính kỹ thuật thuốc nổ Nhũ tương EE 31 20 Bảng 1.7: Đặc tính kỹ thuật thuốc nổ ANFO 21 Bảng 1.8: Đặc tính kỹ thuật thuốc nổ Amonit AĐ1 21 Bảng 1.9: Đặc tính kỹ thuật kíp điện vi sai 22 Bảng 1.10: Số kíp điện vi sai tính minigiây (ms) 22 Bảng 1.11: Đặc tính kỹ thuật dây nổ chịu nước 22 Bảng 1.12: Đặc tính kỹ thuật mồi nổ VE-05 23 Bảng 2.1: Thơng số khoan nổ mìn thực tế áp dụng mỏ đá Thường Tân IV Bảng 3.1: Thơng số khoan nổ mìn nổ thử nghiệm với bua cho mỏ đá Thường Tân IV (hộ chiếu số 1/10.13 HC_H.T.A) 38 54 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ trạng khai thác mỏ (tháng năm 2013) 15 Hình 1.2: Khu vực khai thác tầng 16 Hình 1.3: Khu vực khai thác tầng 16 Hình 1.4: Khu vực khai thác tầng 2&3 17 Hình 1.5: Cơng tác phối hợp xúc bốc ôtô máy xúc mỏ 20 Hình 1.6: Sơ đồ cấu trúc cột thuốc nổ mỏ 24 Hình 2.1: a - Sơ đồ mạng lỗ mìn đề nghị cho bãi nổ có tiếp xúc hai loại đá có đặc điểm thạch học thay đổi; b - Trường hợp thay đổi đặc điểm thạch học điển hình với tiếp xúc đất đá mềm dẻo 26 Hình 2.2 Các hướng cắm vỉa đá so với mặt thống 28 Hình 2.3 Ảnh hưởng đường cản tới trình nổ mìn [tài liệu tham khảo: phương pháp nổ mìn an tồn hiệu mỏ lộ thiên, mỏ đá cơng trình xây 30 dựng ICI Explosives Australia] Hình 2.4 Sơ đồ khởi nổ bãi mìn 38 Hình 2.5 Bua mìn từ mạt đá phoi khoan mỏ 40 Hình 2.6 Hiện tượng bua sớm bãi nổ ngày 27-8-2013 mỏ đá Thường Tân IV 40 Hình 2.7 Hiện tượng bua sớm bãi nổ ngày 4-9-2013 41 Hình 2.8 Hiện tượng bua sớm bãi nổ ngày 7-9-2013 41 Hình 2.9 Đá cỡ từ đợt nổ trước mỏ 43 Hình 3.1 Cấu trúc cột bua liên tục 46 Hình 3.2 Cấu trúc cột bua liên tục (a – để lại khoảng trống khơng khí cột thuốc bua; b- bua có lượng thuốc nổ khóa) 46 Hình 3.3 Cấu trúc cột bua phoi khoan kết hợp với vữa [H Cevizci, 2013] 47 Hình 3.4 Cấu trúc cột bua phoi khoan kết hợp với nút bua 48 Hình 3.5 Nút bua bê tơng (Eloranta, 1994) 49 Hình 3.6 Vật liệu bua đá nghiền vụn 51 Hình 3.7 Vật liệu bua đá nghiền vụn cỡ hạt to (5-6 mm) 52 Hình 3.8 Vật liệu bua cũ đá nghiền vụn cỡ hạt nhỏ (< mm) 53 Hình 3.9 Sơ đồ khởi nổ bãi nổ thử nghiệm (hộ chiếu số 1/10.13 HC_H.T.A) 55 Hình 3.10 Hình ảnh đất đá phía đường cản dịch chuyển bãi nổ thử nghiệm ngày 01-10-2013 (hộ chiếu số 1/10.13 HC_H.T.A) 56 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Bình Dương giai đoạn 2010 -2015, định hướng đến năm 2020 nhằm xây dựng tỉnh Bình Dương thành tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, toàn diện, đảm bảo mối quan hệ tăng trưởng kinh tế với giải tốt vấn đề xã hội, xóa đói giảm nghèo, không ngừng nâng cao đời sống vật chất tinh thần người dân Trong ngành cơng nghiệp vật liệu xây dựng ngành có đóng góp vai trị đáng kể cho việc phát triển ngành xây dựng tỉnh thời gian qua Dự kiến mục tiêu phát triển ngành công nghiệp vật liệu xây dựng giai đoạn 2010-2015 nhằm khai thác có hiệu tiềm mạnh sẵn có tỉnh, đặc biệt khoáng sản lực lượng lao động tỉnh, đáp ứng nhu cầu xây dựng tỉnh tỉnh phụ cận Phát triển sản xuất vật liệu xây dựng phải bảo đảm bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường Theo quy hoạch khai thác khống sản đến năm 2015, diện tích đưa vào quy hoạch khai thác đá xây dựng chủ yếu tập trung huyện Tân Uyên, Phú Giáo Dĩ An, huyện Tân Uyên có 995,424 khu vực chiếm phần lớn diện tích mỏ khai thác đá xây dựng toàn Tỉnh Theo định hướng mỏ khu vực Dĩ An không khai thác lâu dài, việc tập trung khai thác mỏ khu vực Tân Uyên gia tăng Hiện tình hình kinh giới Việt Nam thời kỳ suy thoái kéo dài ảnh hưởng nhiều đến ngành khai thác khoáng sản làm VLXD, đơn vị sản xuất VLXD tìm biện pháp để giảm chi phí khâu sản xuất hạ giá thành đến mức thấp Trong tất khâu chế biến đá xây dựng khâu khoan nổ mìn đóng vai trị quan trọng, nổ mìn kết nổ mìn phải đảm bảo kích cỡ cục đá đảm bảo phù hợp với hàm nghiền, nổ không đảm bảo chất lượng, khối lượng đá cỡ nhiều, dẫn tới tăng chi phí xử lý đá cỡ, làm giá thành khai thác tăng cao Từ thực tế trên, tác giả đề xuất đề tài: ‘’Nghiên cứu lựa chọn cỡ hạt vật liệu bua hợp lý nổ mìn phá đá sản xuất vật liệu xây dựng mỏ đá Thường Tân IV- Công ty CP đá Hoa Tân An khu vực Thường Tân, huyện Tân Un, tỉnh Bình Dương” mang tính cấp thiết, đáp ứng yêu cầu thực tế Mục đích đề tài (các kết cần đạt được) Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn giảm thiểu tác động tới môi trường trình khai thác mỏ đá xây xựng Thường Tân IV Công ty CP Hoa Tân An định hướng cho mỏ có điều kiện tương tự khu vực Nội dung nghiên cứu đề tài v vấn đề cần giải - Tổng kết đánh giá tình hình mỏ đá xây dựng Thường Tân IV, Tân Un, Bình Dương - Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu công tác nổ mìn mỏ - Nghiên cứu đánh giá hiệu loại bua mìn sử dụng - Nghiên cứu lựa chọn vật liệu bua xác định kích cỡ hạt bua hợp lý nổ mìn đường kính 105mm 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 xây dựng Thường Tân IV - Phương pháp đánh giá kết thực nghiệm: Trên sở thực tế các bãi khoan nổ mìn khai thác mỏ đá xây dựng Thường Tân IV đánh giá 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 phương pháp đánh giá định lượng đánh giá sơ kích cỡ hạt bua ảnh hưởng đến cơng nổ mìn, từ rút kết luận ghi chép cụ thể để có sở điều chỉnh xác kích cỡ hạt bua hợp lý cho bãi khoan nổ mìn - Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia ngồi nước cơng nghệ nổ mìn áp dụng máy khoan đường kính 105mm áp dụng khai thác mỏ đá xây dựng có điều kiện tương tự mỏ đá xây dựng Thường Tân IV Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài - Góp phần bổ sung vào sở khoa học việc sử dụng vật liệu bua hợp lý cho lỗ mìn đường kính 105mm khai thác mỏ đá xây dựng xuống sâu mức thoát nước tự chảy Việt Nam Cấu trúc luận văn Toàn đề tài cấu trúc gồm: phần mở đầu, mục lục, chương chính, phần kết luận, tài liệu tham khảo 45 + Chống tổn thất lượng q trình kích nổ, thúc đẩy kích nổ hồn tồn giải phóng lượng nổ tối đa + Tạo điều kiện hoàn thành phản ứng phân hủy lần thứ hai sản phẩm kích nổ tăng lượng nổ + Tăng thời hạn tác dụng sản phẩm khí nổ kéo dài trạng thái căng đất đá + Giảm số lượng khí độc sản phẩm khí nổ + Ngăn cản tạo thành sóng va đập mạnh khơng khí Trong đa số trường hợp, chiều dài bua lấy (0,5-0,7) đường cản nhỏ Ngồi ra, người ta cịn quan niệm tăng chiều dài bua để giữ sản phẩm khí nổ lâu lỗ mìn tăng xung lượng truyền vào thành lỗ mìn, nhiên, chiều dài bua tăng phần đất đá phần miệng lỗ mìn (phần bua mìn) đập vỡ khơng tốt lượng đá cỡ phần tăng lượng nổ phân bố không đồng Những cơng trình nghiên cứu gần bua khơng sản phẩm khí nổ lỗ khoan mà hạt bua với khối lượng kích cỡ khác chuyển động với tốc độ khác nhau, chiều dài bua hợp lý lựa chọn mức độ khó nổ khối đá mức độ nứt nẻ đất đá Các cơng trình nghiên cứu đề xuất cấu trúc cột bua khác nhằm mục đích cải thiện chất lượng bua, kéo dài thời gian kìm giữ bua nâng cao hiệu đập vỡ Đối với lượng thuốc nổ nạp liên tục, cấu trúc cột bua phổ biến bua nạp liên tục loại vật liệu cát, sét, đá mạt, 46 Hình 3.1 Cấu trúc cột bua liên tục Khi thay đổi cấu tạo lượng thuốc nổ từ cấu tạo liên tục sang lượng thuốc có cấu tạo phân đoạn tăng mức độ đập vỡ cỡ hạt nhận đồng Môi trường để phân chia lượng thuốc nổ đất, nước, khơng khí (Nhữ Văn Bách, 1996) Kết nghiên cứu viện sỹ Mennhikov cho thấy mối trường phân chia lượng thuốc đơn giản hiệu tốt khơng khí, cịn gọi nổ mìn lưu cột khơng khí Sử dụng cấu tạo lượng thuốc nổ phân đoạn làm giảm áp lực mặt đầu sóng tăng thời gian tác dụng nổ Chính mà mức độ đập vỡ cải thiện hơn, đất đá bị nghiền vụn giảm Cung có khoảng trống khơng khí mà giảm mật độ nạp, giảm khối lượng bua, giảm tác dụng địa chấn Mức độ đập vỡ cải thiện tốt tạo khoảng trống khơng khí lượng thuốc nổ bua ngắn, kết hợp với lượng thuốc khóa Lượng thuốc nổ khóa nổ đồng thời với lượng thuốc nổ để ngăn cản bua (Hình 3.2) a) b) Hình 3.2 Cấu trúc cột bua liên tục (a – để lại khoảng trống khơng khí cột thuốc bua; b- bua có lượng thuốc nổ khóa) 47 Cũng theo Nhữ Văn Bách (1996), vật liệu làm bua tố cát đất đá nghiền vụn (phoi khoan) Nếu dùng bua đông cứng nhanh thạch cao, xi măng khối lượng khoan giảm 30% - 50% tiêu thuốc nổ giảm từ đến 2,5 lần Dùng bua nước chứa túi nilon tăng hệ số sử dụng lỗ khoan từ 0,8 – giảm lượng bụi cát phát sinh nổ từ đến lần Cevizci (2010) nghiên cứu thơng số nổ mìn mỏ lộ thiên sử dụng cấu trúc bua phoi khoan với vữa xi măng (hình 18), kết cho thấy kết nổ tốt đạt với việc sử dụng cấu trúc bua Với kết cấu bua này, chiều cao cột bua giảm xuống, chiều cao cột thuốc nổ tăng lên phá vỡ đá tốt so với lỗ mìn dùng phoi khoan khơ Hình 3.3 Cấu trúc cột bua phoi khoan kết hợp với vữa [H Cevizci, 2013] Những năm gần số loại nút bua vật liệu nhựa dẻo nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng vào việc thiện khả kìm giữ sản phẩm khí nổ tốt bua Hình 3.4 mơ tả chế hoạt động nút bua Trong trình nổ, lượng nổ đẩy nút bua lên phía cột bua, sau hiệu ứng ”tự nêm” xuất nút bua tạo làm cho bua lượng nổ kìm giữ lâu lỗ mìn, ngồi giảm tổn hao lượng nổ vào việc tạo đá bay tiếng ổn 48 Hình 3.4 Cấu trúc cột bua phoi khoan kết hợp với nút bua Eloranta (1994) thí nghiệm sử dụng nút bua bê tơng cho lỗ khoan đường kính lớn 400 mm (hình 3.5) Các kết nghiên cứu thực nghiệm tác giả cho thấy nút bua bê tông kết hợp với đá mạt cỡ hạt to làm giảm tốc độ bua khoảng 40% so với bua thông thường đá mạt cỡ hạt to (đến cm) Nhìn chung, việc sử dụng cấu trúc cột bua liên tục sử dụng rộng rãi nhất, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào cải thiện khả kìm giữ bua thông qua việc lựa chọn vật liệu bua, bua sử dụng kèm nút bua, thay đổi chiều cao cột bua 49 Hình 3.5 Nút bua bê tơng (Eloranta, 1994) 1.5.1 Vật liệu kích cỡ vật liệu làm bua Loại vật liệu bua khối lượng bua sử dụng rõ ràng ảnh hưởng đến mức độ kìm giữ lượng nổ hiệu nổ Để thu hiệu lớn lượng khí nổ, bua phải khơng làm cho khí nổ sớm Việc lựa chọn vật liệu kích cỡ vật liệu bua thích hợp quan trọng để tăng hiệu đập vỡ, giảm chiều cao cột bua để giảm lượng đá cỡ phát sinh phần miệng lỗ mìn Các loại bua cỡ hạt mịn phoi khoan mịn khơng kìm giữ khí nổ bên lỗ mìn Các loại vật liệu bua cỡ hạt lớn dễ bị tắc nạp vào lỗ mìn bị nổ Như vậy, theo nghiên cứu cơng bố, kích cỡ vật liệu bua nên có cỡ hạt trung bình khoảng 0,05 lần đường kính lỗ khoan Vật liệu bua nên có mức độ sắc cạnh, gồ ghề để thực chức kìm giữ khí nổ thích hợp lỗ mìn Các nhà nghiên cứu Konya (1990) Jimeno (1995) đề xuất bua nên có kích cỡ 1/17 lần đường kính lỗ khoan Thơng thường phoi khoan sử dụng làm bua chúng có sẵn gần miệng lỗ mìn Tuy nhiên, quan sát cho thấy loại vật liệu bua có cỡ hạt to đá mạt nghiền làm bua hiệu kháng cự đẩy cột bua tăng lên độ ẩm bua thấp Một số nghiên cứu sử dụng bua vữa xi măng kếp hợp với phoi khoan (hình 3.3) để làm vật liệu bua, loại bua làm vật 50 liệu nói trên, khả kìm giữ sản phầm nổ lỗ mìn tăng lên, kéo dài thời gian tác dụng bua, tăng thời gian tác dụng nổ Tuy nhiên, nạp bua xuống lỗ mìn cần khoảng thời gian đông cứng bua khoảng 25-30 phút, bất tiện cho cơng tác thi cơng Ngồi ra, chi phí sử dụng loại bua vấn đề cần xem xét Một số loại bua tích cực, bua có sử dụng lượng thuốc nổ khóa, nổ lượng thuốc nổ khóa (hình 3.2.b) đồng thời với lượng thuốc nổ lỗ mìn, tác dụng nổ phát triển ngược lượng thuốc nổ khóa lượng thuốc nổ lỗ mìn làm cho hiệu kìm giữ lượng nổ bua có lượng thuốc nổ khóa tăng cao Loại bua địi hỏi thêm chi phí chất nổ phương tiện nổ để chế tạo kích nổ lượng thuốc nổ khóa phần bua mìn Một số mỏ khai thác lộ thiên sử dụng đất sét cát để làm bua, loại bua sử dụng hiệu mỏ Thông thường nạp bua đất sét cần có nhồi bua người cơng nhân, tránh dùng loại đất sét có độ ẩm lớn làm giảm độ ma sát bua lỗ mìn Một số nghiên cứu thời gian kìm giữ bua với số yếu tố khác kích cỡ vật liệu bua, hình dạng tính chất dính kết hạt bua vật liệu bua với thành lỗ khoan phải xem xét Kết nghiên cứu việc lựa chọn cỡ hạt đá làm bua phân bố cỡ hạt vật liệu bua giảm chiều cao cột bua, giảm sóng đập khơng khí chấn động, tăng hiệu đập vỡ Các nghiên cứu đề nghị chiều cao cột bua từ 25 đến 40 lần đường kính lỗ khoan đề xuất cỡ hạt bua nên ⎞ ⎛1 ⎜ ÷ ⎟ đường ⎝ 12 20 ⎠ kính lỗ khoan Nghiên cứu Tregubov (1981) đề xuất nên chọn kích cỡ vật liệu bua mảnh đá vụn với kích cỡ từ đến 10 mm Kết nghiên cứu rằng, kìm giữ bua mìn khơng phụ thuộc vào khối lượng bua mà xác định chủ yếu lực ép tạo lõi bua nén ép, bua phải làm vật liệu dạng rời có độ bền đủ lớn (Hình 3.6) Konya (1995) đề xuất cơng thức xác định kích cỡ hạt bua sau (cơng thức 3.1): SB = dk 20 (3.1) 51 đây: SB kích cỡ vật liệu bua (mm); dk đường kính lỗ mìn (mm) Hình 3.6 Vật liệu bua đá nghiền vụn 3.2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU BUA CHO MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN IV 3.2.1 Lựa chọn vật bua chiều cao cột bua cho mỏ đá Thường Tân IV Về mặt lý thuyết, kìm giữ lượng nổ vụ nổ cung cấp phần đất đá đường cản bua mìn, chiều cao cột bua thường lựa chọn mối quan hệ với đường cản lựa chọn theo mối quan hệ với đường kính lỗ khoan Thơng thường, chiều cao cột bua thường phạm vi từ 25 đến 40 lần đường kính lỗ khoan Nếu chiều cao cột bua xác định đảm bảo điều kiện không bua, nhiên tượng bua xuất làm giảm chất lượng vụ nổ gây tác động có hại đến mơi trường xung quanh kích cỡ vật liệu bua yếu tố cần xem xét lựa chọn Cũng mỏ khai thác lộ thiên khác, vật liệu bua lựa chọn cho mỏ đá Thường Tân IV phải đáp ứng số tiêu chí sau: - Vật liệu bua phải sẵn có, dễ cung cấp, giá thành rẻ, thi cơng nạp bua thuận tiện - Vật liệu bua phải có khả kìm giữ tốt lượng nổ lỗ mìn, khơng có tượng bua Từ đặc điểm cơng tác khoan nổ mìn mỏ, xuất phát từ phân tích nguồn vật liệu làm bua sẵn có mỏ, tác giả lựa chọn loại vật 52 liệu làm bua thử nghiệm để nâng cao chất lượng bua mìn mỏ đá Thường Tân đá nghiền vụn có sẵn từ trạm nghiền đập mỏ Kích cỡ vật liệu bua lựa chọn tăng lên so với loại bua sử dụng mỏ gây tượng bua cho bãi nổ mỏ Hiện mỏ sử dụng đường kính lỗ khoan 105 mm, kích cỡ vật liệu bua xác định theo công thức (3.1): SB = d k 105 mm = ≈ mm 20 20 Do nguồn vật liệu bua sẵn có mỏ, tác giả chọn kích cỡ hạt bua lớn đá nghiền vụn 5-6 mm, bua có lẫn khoảng 20% hạt bua có kích thước nhỏ mm (hình 3.7) để nổ thử nghiệm Kết nổ thử nghiệm làm sở để đề xuất cho mỏ sử dụng loại bua phù hợp nhằm nâng cao hiệu nổ giảm tác động có hại sử dụng bua khơng thích hợp gây Hình 3.7 Vật liệu bua đá nghiền vụn cỡ hạt to (5-6 mm) Chiều cao cột bua miệng lỗ mìn giữ nguyên vụ nổ thông thường mỏ 28,5 lần đường kính lỗ khoan (3 m), giá trị nằm giá trị phù hợp tính tốn cho mỏ để kiểm tra so sánh 53 chiều cao cột bua khả loại bua so với loại bua cũ 3.2.2 Thiết kế nổ thử nghiệm loại bua mỏ đá Thường Tân IV Như trình bày phân tích chương 2, mỏ sử dụng loại bua đá mạt phoi khoan có kích cỡ lớn 2-3 mm có tỷ lệ cỡ hạt mịn cao (hình 3.8) Hiện tương bua xuất nhiều đợt nổ mỏ Để thử nghiệm hiệu loại bua với cỡ hạt bua lớn xác định phần 4.2.1 5-6 mm, tác giả bố trí nổ thử nghiệm với thông số nổ không thay đổi, chất nổ nhũ tương sử dụng để nạp phần đáy lỗ mìn, chất nổ ANFO sử dụng phần lỗ mìn, phương pháp nổ mìn vi sai điện Các thơng số nổ mìn thiết kế nổ thử nghiệm trình bày bảng 14 Sơ đồ điều khiển nổ trình bày hình 3.9 Hình 3.8 Vật liệu bua cũ đá nghiền vụn cỡ hạt nhỏ (< mm) 54 Bảng 3.1: Thông số khoan nổ mìn nổ thử nghiệm với bua cho mỏ đá Thường Tân IV (hộ chiếu số 1/10.13 HC_H.T.A) TT Tên tiêu Ký hiệu Đơn vị Số lượng Ht m 10 Tổng số lượng lỗ khoan lỗ 49 Tổng số mét khoan nổ mìn m 515 Chiều cao tầng khai thác Đường kính lỗ khoan Φ mm 105 Chiều sâu lỗ khoan Llk m 10,5÷11,5 Chiều sâu khoan thêm Lkt m 1,0÷1,5 Đường kháng chân tầng W m 4,0 Khoảng cách lỗ khoan a m 4,0 Khoảng cách hàng lỗ khoan b m 4,0 10 Mạng lỗ khoan ô vuông q kg/m3 0,24 12 Chiều cao bua phân đoạn Lpd m 1,4 ÷ 2,0 13 Chiều dài nạp bua Lb m 3,0 14 Lượng thuốc nổ lỗ khoan Qlk1 kg/LK 38 ÷ 42 15 Tổng lượng thuốc nổ cho bãi nổ Q kg 2.000 11 Chỉ tiêu thuốc nổ 16 Loại thuốc nổ sử dụng Nhũ tương: 200 kg; ANFO: 1.800 kg; - Kíp điện vi sai: N01:3c; N02:3c; N03:3c; N04:3c; N05:1c; N06:3c; N07:5c; N08:7c; N09:8c; 17 Phương tiện nổ sử dụng N010:7c; N011:6c; N012:5c N013:3c N014:2c N015:1c - Dây nổ CN = 650 mét; - Mồi nổ = 98 18 Phương pháp nổ mìn Vi sai điện 55 Hình 3.9 Sơ đồ khởi nổ bãi nổ thử nghiệm (hộ chiếu số 1/10.13 HC_H.T.A) 3.2.3 Phương pháp đánh giá kết nổ thử nghiệm với bua Để đánh giá kết nổ thử nghiệm với loại vật liệu bua mới, tác giả sử dụng số phương pháp sau: - Trước nạp bua, lỗ khoan kiểm tra chiều cao bua thực tế, đảm bảo không sai lệch nhiều với hộ chiếu thiết kế - Sử dụng máy quay phim để quay lại hình ảnh vụ nổ, sử dụng hình ảnh máy quay để phân tích so sánh dịch chuyển tương đối đất đá phần đường cản bua mìn - Đánh giá chất lượng nổ mìn thơng qua theo dõi đếm trực tiếp cục đá cỡ bề mặt đống đá 3.2.4 Kết nổ thử nghiệm với bua Do thời gian điều kiện có hạn, tác giả tiến hành vụ nổ thực nghiệm với loại bua với cỡ hạt bua lớn 5-6 mm vào ngày 01-102013 mỏ đá Thường Tân IV Sau nổ tiến hành phân tích, số kết nổ bãi nổ sau: + Kiểm tra chiều cao bua thi công nạp nổ: Chiều cao bua thi công đảm bảo yêu cầu theo hộ chiếu thiết kế + Kiểm tra dịch chuyển tương đối bua đường cản: qua kết phân tích phim thu sau vụ nổ cho thấy, dịch chuyển đất đá đường cản gần đồng thời với bua mìn (hình Điều cho 56 thấy kìm giữ lượng nổ loại bua tốt so với loại bua cũ gây bua trước đất đá đường cản dịch chuyển (như phân tích chương 2) + Đánh giá tỷ lệ đá cỡ: Kiểm tra kết bãi nổ định lượng thấy cục đá lớn mặt bãi mìn có kích thước trung bình 1,0 m³ Đếm mặt bãi mìn tạm xác định khoảng 40 cục có kích cỡ từ 0,5 m³ đến 1,0 m³ Tỷ lệ đá cỡ bãi nổ chiếm khoảng 6% Hình 3.10 Hình ảnh đất đá phía đường cản dịch chuyển bãi nổ thử nghiệm ngày 01-10-2013 (hộ chiếu số 1/10.13 HC_H.T.A) 3.2.5 Đánh giá chung kết nổ thử nghiệm với bua Qua phân tích kết nổ thử nghiệm với loại bua với cỡ hạt lớn 5-6 mm, kết ban đầu cho thấy kìm giữ bua mìn tốt so với loại bua sử dụng mỏ Nếu loại bua cũ có bua sớm làm giảm thời gian tác dụng nổ chất nổ vụ nổ thử nghiệm thời gian tác dụng lâu làm tăng thời gian tác dụng nổ, tăng hiệu đập vỡ đất đá 57 KẾT LUẬN Qua nghiên cứu phân tích đánh giá trạng công tác khai thác phân tích hiệu việc sử dụng bua mìn mỏ đá Thường Tân IV, tác giả đạt kết sau: - Tổng kết đánh giá tình hình mỏ đá xây dựng Thường Tân IV, Tân Un, Bình Dương - Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu cơng tác nổ mìn mỏ - Nghiên cứu đánh giá hiệu loại bua mìn sử dụng - Nghiên cứu lựa chọn vật liệu bua xác định kích cỡ hạt bua hợp lý nổ mìn đường kính 105mm nhằm nâng cao hiệu nổ mìn cho mỏ Việc thử nghiệm với loại bua cỡ hạt lớn (5-6 mm) cho thấy kết kìm giữ lượng nổ loại bua tốt Tuy nhiên thời gian điều kiện nghiên cứu hạn chế, tác giả đề nghị cần có số đợt nổ thử nghiệm với loại bua để khẳng định chắc kết loại bua phân tích, lựa chọn thử nghiệm - Các thông số hệ thống khai thác trì tốt số khu vực mỏ, điều tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí thơng số nổ mìn nổ mìn tầng Tuy nhiên số khu vực tầng khai thác trì chưa tốt gây khó khăn cho việc bố trí thơng số hình học vụ nổ tầng - Máy khoan BMK-5 loại máy khoan đập đáy có giá đỡ đảm đương tốt công tác khoan mỏ, nhiên, sườn tầng thoải loại máy khoan khơng di chuyển sát vị trí sườn tầng lý an tồn, việc đảm bảo trị số đường cản theo thiết kế chưa tốt - Công tác thi công bãi khoan, thi công nạp nổ mìn đảm bảo theo trình tự hộ chiếu thiết kế, điều kiện thuận lợi cho việc nâng cao hiệu công tác khoan nổ mỏ 58 - Các vụ nổ mỏ có tượng bua mìn, đá bay, xuất nhiều đá cỡ nên có nhiều nguy an tồn giảm chất lượng đống đá nổ mìn, giảm suất máy xúc, tăng chi phí khoan nổ lần Xuất phát từ thực tế trạng công tác khai thác đặc biệt trạng công tác khoan nổ mìn mỏ, tác giả đề xuất đề tài ”Nghiên cứu lựa chọn cỡ hạt vật liệu bua hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ mìn khai thác đá sản xuất vật liệu xây dựng mỏ đá Thường Tân IV – Công ty cổ phần đá Hoa Tân An” nhằm mục đích nâng cao hiệu đập vỡ giảm tác động có hại nổ mìn, đặc biệt đá bay sóng đập khơng khí 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhữ Văn Bách, Nguyễn Đình Ấu (1996) Phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn Nhà xuất giáo dục Nhữ Văn Bách (2008), Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn khai thác mỏ, nhà xuất GTVT; Hồ Sĩ Giao, Đàm Trọng Thắng, Lê Văn Quyển, Hoàng Tuấn Chung (2010), Nổ hóa học, lý thuyết thực tiến, nhà xuất KHKT; khai thác khoáng sản rắn phương pháp lộ thiên” Phạm Văn Hòa (2006) Nghiên cứu điều kiện sử dụng loại chất nổ phương tiện nổ cho mỏ than lộ thiện vùng Quảng Ninh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đại học Mỏ - Địa chất Lê Văn Quyển (2006) Bài giảng phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn Đại học Mỏ - Địa chất Pham, V.H.; Drebenstedt, C., (2009) Stemming plug and its role in increasing retention time of stemming material, Challenges and Solutions in Mineral Industry, Freiberger Forschungsforum 60 Berg- und Hüttenmännischer Tag 2009, ed by C Drebenstedt, P Scheller, G Heide, pp 74-78, ISBN 978-3-86012-374-4 Pham, V.H.; Drebenstedt, C., (2009) The use of aggregate stemming material and its role in reducing the blasting impacts on surface mining, Workshop on Mining Environmental Problems and Protection – Future Collaboration between Vietnam and Thailand, Hanoi, May 6th – 8th, 2009, p 24-30 H Cevizci (2010) New approach on blasting for excavation SDU International Technologic Science Vol 5, No 1, June 2013, pp 104111 Tregubov, G.G., E.P Taran, and e al., Experimental investigation of a contained explosion of elongated charges Journal of Mining Science, 1981 17(6): p 532-538 ... HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - W˜X - ĐỖ VĂN NĂNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CỠ HẠT VẬT LIỆU BUA HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẠI MỎ ĐÁ THƯỜNG TÂN IV – CÔNG TY CỔ... hạt vật liệu bua hợp lý nổ mìn phá đá sản xuất vật liệu xây dựng mỏ đá Thường Tân IV- Công ty CP đá Hoa Tân An khu vực Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương” mang tính cấp thiết, đáp ứng... chi phí khoan nổ lần 44 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CỠ HẠT BUA HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG THƯỜNG TÂN VI 3.1 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ BUA VÀ VẬT LIỆU BUA TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT