Nghiên cứu lựa chọn thông số nổ mìn hợp lý cho mỏ than đèo nai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM CÔNG LIÊM NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ CHO MỎ THAN ĐÈO NAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM CÔNG LIÊM NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ CHO MỎ THAN ĐÈO NAI Chuyên ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ VĂN QUYỂN HÀ NỘI - 2013 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Phạm Cơng Liêm ii MỤC LỤC Nội dung Lời cam đoan Mục lục Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ Mở đầu Chƣơng 1: Nghiên cứu tổng quan nổ mìn điều kiện địa chất tự nhiên mỏ than Đèo Nai 1.1 Khái niệm chung cơng nghệ nổ mìn 1.2 Tổng quan tình hình sử dụng cơng nghệ nổ mìn mỏ lộ thiên Việt Nam 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu nổ mìn khai thác lộ thiên 1.3.1 Tình hình chung cơng tác nổ mìn mỏ lộ thiên 1.3.2 Phân loại phương pháp nổ mìn mỏ lộ thiên 1.4 Đặc điểm địa chất tự nhiên khu mỏ 1.4.1 Vị trí đặc điểm địa lý tự nhiên 1.4.1.1 Vị trí địa lý 1.4.1.2 Địa hình, khí hậu, sơng suối 1.4.1.3 Đặc điểm kinh tế xã hội 1.4.2 Đặc điểm địa chất mỏ than Đèo Nai 1.4.2.1 Địa tầng 1.4.2.2 Kiến tạo 1.4.3 Đặc điểm địa chất cơng trình 1.4.4 Đặc điểm địa chất thủy văn (ĐCTV) Chƣơng 2: Nghiên cứu điều kiện địa chất, kỹ thuật, công nghệ mỏ ảnh hƣởng đến hiệu nổ mìn yêu cầu cơng tác nổ mìn khai thác mỏ than Đèo Nai 2.1 Các yếu tố tự nhiên 2.1.1 Tính chất đá 2.1.2 Ảnh hưởng điều kiện địa chất thủy văn 2.2 Các yếu tố kỹ thuật công nghệ Trang số i ii ii iv v 10 10 11 12 12 12 14 14 14 14 15 16 18 20 20 20 22 23 iii 2.2.1 Về việc điều khiển lượng nổ 2.2.2 Ảnh hưởng thông số hệ thống khai thác (HTKT) 2.2.3 Ảnh hưởng loại thuốc nổ sử dụng 2.2.4 Ảnh hưởng thông số lượng thuốc nổ 2.2.4.1 Chỉ tiêu thuốc nổ q (kg/m3) 2.2.4.2 Đường kính lượng thuốc nổ đường kháng (dk W) 2.2.4.3 Chiều sâu khoan thêm, chiều cao cột thuốc chiều dài bua 2.2.4.4 Hệ số khoảng cách lượng thuốc nổ 2.2.5 Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan tầng 2.2.6 Ảnh hưởng vị trí điểm khởi nổ 2.2.7 Ảnh hưởng phương pháp nổ 2.2.7.1 Phương pháp nổ mìn tức thời lượng thuốc liên tục 2.2.7.2 Phương pháp nổ mìn vi sai lượng thuốc liên tục 2.2.7.3 Phương pháp nổ mìn phân đoạn khơng khí 2.3 Ảnh hưởng yếu tố tổ chức, kinh tế 2.3.1 Yếu tố tổ chức 2.3.2 Yếu tố kinh tế 2.4 Những yêu cầu công tác nổ mìn khai thác mỏ Đèo Nai 2.4.1 Hiện trạng khai thác mỏ Đèo Nai 2.4.1.1 Hệ thống khai thác áp dụng 2.4.1.2 Hiện trạng công tác nổ mìn mỏ than Đèo Nai 2.4.2 Những nhận xét đánh giá Chƣơng 3: Nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý cho mỏ than Đèo Nai 3.1 Những yêu cầu công tác nổ mìn mỏ than Đèo Nai 3.2 Lựa chọn phương pháp nổ, phương tiện nổ, thời gian vi sai sơ đồ nổ 3.2.1 Phương pháp nổ 3.2.2 Phương tiện nổ 3.2.3 Thời gian vi sai 3.2.4 Lựa chọn mức độ đập vỡ đất đá hợp lý 3.3 Đề xuất giải pháp kỹ thuật để nâng cao chất lượng hiệu nổ mìn mỏ than Đèo Nai 23 24 25 27 27 28 29 30 31 32 32 33 33 35 36 36 36 37 37 37 38 40 43 43 45 45 48 50 61 62 iv 3.3.1 Lựa chọn loại thuốc nổ phù hợp 3.3.1.1 Lựa chọn loại thuốc nổ thích hợp 3.3.1.2 Lựa chọn kết cấu LTN, phối hợp loại thuốc nổ lỗ khoan 3.3.2 Lựa chọn thông số nổ mìn 3.3.2.1 Lựa chọn mức độ đập vỡ đất đá hợp lý 3.3.2.2 Xác định tiêu thuốc nổ 3.3.2.3 Đường kháng chân tầng W 3.3.2.4 Khoảng cách lỗ khoan (a) 3.3.2.5 Khoảng cách hàng lỗ khoan (b) 3.3.2.6 Chiều sâu khoan thêm (Lkt) 3.3.2.7 Chiều cao cột bua (Lb) 3.3.2.8 Mật độ nạp thuốc (g) 3.3.2.9 Suất phá đá (P) 3.3.2.10 Số hàng khoan 3.3.2.11 Số lỗ khoan hàng 3.3.2.12 Số lỗ khoan bãi 3.3.2.13 Các phương pháp xác định mạng lỗ khoan Chƣơng 4: Xác định quy mô bãi nổ, đánh giá hiệu kết phá vỡ đất đá mỏ than Đèo Nai 4.1 Xác định quy mô bãi nổ 4.2 Đánh giá hiệu quả, kết phá vỡ đất đá mỏ than đèo nai – công ty cổ phần than Đèo Nai 4.2.1 Phương pháp đánh giá hiệu 4.2.1.1 Đánh giá mức độ đập vỡ đất đá 4.2.1.2 Đánh giá tiêu thuốc nổ 4.2.2 Kết nổ mìn mỏ than Đèo Nai 4.2.2.1 Phương pháp thực nghiệm 4.2.2.2 Trình tự nổ thử nghiệm Kết luận kiến nghị Danh mục công trình tác giả Tài liệu tham khảo 62 62 63 68 68 72 75 76 76 76 77 77 77 78 78 78 78 83 83 84 84 84 87 87 87 88 94 96 97 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CP - Cổ phần ĐCCT - Địa chất cơng trình ĐCTV - Địa chất thủy văn HTKT - Hệ thống khai thác NTR - Nhũ tương rời TKV - Tập đồn cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam vi DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU STT Tên bảng, biểu Trang Bảng - 01 Tổng hợp tiêu lý đá mỏ than Đèo Nai 17 Bảng - 01 Các thơng số nổ mìn mỏ áp dụng 38 Bảng - 02 Các loại thuốc nổ mỏ than Đèo Nai sử dụng 39 Bảng - 03 Các loại phụ kiện nổ thông dụng dùng cho mỏ 40 Bảng - 01 Kết tính chọn thời gian vi sai cho mỏ Đèo Nai 58 Bảng - 02 Quan hệ đường kính cỡ hạt hợp lý tiêu thuốc nổ 71 Bảng - 03 Tỷ lệ đá cỡ thơng qua cỡ hạt trung bình kích thước đá qui cách 72 Bảng - 04 Giá trị số đập vỡ theo mức độ khó nổ đất đá 74 Bảng - 01 Các thông số nổ mìn cho mỏ Đốo Nai 90 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Tên hình vẽ, đồ thị Trang Hình 2.1 Sự thay đổi tiết diện vùng đập vỡ thay đổi tỷ số W/dk (dk = const) W1< W2 < W3 < W4 28 Hình 2.2 Kết cấu phần chức lượng thuốc lỗ khoan nổ tầng 30 Hình 2.3 Sơ đồ mô tả tác dụng nổ vi sai sở a) Tạo giao thoa sóng ứng suất; b) Tạo mặt tự phụ (I, II 1, thứ tự nổ) 34 Hình 3.1 Sơ đồ mô tả tác dụng nổ vi sai sở a) Tạo giao thoa sóng ứng suất; b) Tạo mặt tự phụ (I, II 1, thứ tự nổ) 45 Hình 3.2 Sơ đồ xác định thời gian vi sai phát huy vai trò mặt tự 51 Hình 3.3 Nguyên lý sơ đồ vi sai 54 Hình 3.4 Sơ đồ vi sai phù hợp với cấu trúc phân lớp hướng cắm đất đá 55 Hình 3.5 Sơ đồ hai nhánh lệch pha thời gian vi sai 59 Hình 3.6 Sơ đồ quan hệ hướng khởi nổ với tác dụng chấn động 60 Hình 3.7 Sự phụ thuộc số đập vỡ vào độ bền nén đất đá khoảng cách trung bình khe nứt 73 Hình 3.8 Bán kính phá huỷ cột thuốc 78 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Khai thác mỏ ngành cơng nghiệp quan trọng góp tỉ trọng lớn kinh tế quốc dân nước ta Ngồi ngành than có tỉ lệ áp dụng phương pháp khai thác mỏ hầm lò lớn (khoảng 45%), cịn lại đa phần khống sản khác áp dụng phương pháp khai thác mỏ lộ thiên Các sản phẩm ngành gồm than, đá, quặng sắt, đồng, vàng, bauxit… có vai trị vô quan trọng phát triển kinh tế Và để khai thác khống sản phương pháp lộ thiên cơng tác khoan nổ mìn khâu quan trọng Chất lượng đống đá nổ mìn có ảnh hưởng lớn đến suất lao động khâu sản xuất xúc bốc vận tải đổ thải Chính việc chọn đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý cho mỏ than Đèo Nai” cần thiết đáp ứng yêu cầu Mục tiêu đề tài Nghiên cứu lựa chọn thông số nổ mìn hợp lý cho mỏ than Đèo Nai sở điều kiện địa chất thiết bị sử dụng dự kiến đầu tư thời gian tới mỏ than Đèo Nai Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu đất đá mỏ than Đèo Nai - Phạm vi nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kỹ thuật công nghệ mỏ than Đèo Nai Nội dung nghiên cứu - Tổng quan tình hình khai thác mỏ phân tích trạng nổ mìn khai trường mỏ than Đèo Nai Công ty CP than Đèo Nai 84 Cn 0,5 lctVn Tng = , đ; Vdtr l.m (4-4) Chi phí sử dụng vốn quay vịng chi phí tạo khối lượng bãi nổ mìn là: Tqv = Vdt Zkn f, đ; (4-5) : Cn - tổn thất vụ nổ gây ra, đ; Zkn -chi phí khoan nổ, đ/m3; f - định mức vốn quay vòng (lãi xuất ngân hàng )  0,6 Tổng chi phí tổn thất : Cn 0,5 lct Vn T = Vdtr Zkn f + -, đ; Vdtr l m (4-6) Khối lượng tối ưu đá nổ mìn dự trữ đảm bảo chi phí tối thiểu xác định cách so sánh đạo hàm dT/ dVdtr = giải phương trình Vdtr sau: tư V dtr = Ckn lct A - , m3; Zkn f l m (4-7) 4.2 Đánh giá hiệu quả, kết phá vỡ đất đá mỏ than Đèo Nai – công ty cổ phần than Đèo Nai 4.2.1 Phương pháp đánh giá hiệu 4.2.1.1 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 a Các phương pháp xác định tỷ lệ đá cỡ a1 Tính riêng cục đá cỡ (buộc phải phá vỡ lần 2) 85 Tiến hành đo tính thể tích riêng cục đá cỡ sau tổng hợp lại thành khối lượng đá cỡ cần phải phá vỡ lần bãi mìn a2 Phương pháp đo diện tích Tỷ lệ đá cỡ xác định (4.8) đó: - tổng diện tích đá q cỡ bề mặt đo (m2); - tổng diện tích đo (m2) a3 Phương pháp đo số Tính lượng cục đá q cỡ diện tích đo Khi số lượng cục đá cỡ 1m3 xác định: (4.9) đó: n – Số lượng cục đá cỡ diện tích đo; S – Diện tích đo (m2) Tỷ lệ đá cỡ tính: Vh = N.Vqc (4.10) Vqc: Thể tích trung bình hịn đá q cỡ, m3 a4 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: (4.11) đó: - tổng chiều dài tất cục đá cỡ (m); - tổng chiều dài đường đo (m) a5 Phân tích sàng Đường kính trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn xác định theo cơng thức: (4.12) 86 đó: – tỷ lệ hạt loại i (%); di – đường kính cỡ hạt trung bình loại thứ i (cm) b 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: (4.13) 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: (4.14) 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 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 x đá cỡ) tỷ lệ cục đá có kích thước x