Nghiên cứu các ảnh hưởng của nổ đến môi trường xung quanh trong khai thác các mỏ lộ thiên vùng quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - - TRỊNH VĂN HUYNH NGHIÊN CỨU CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NỔ ĐẾN MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH TRONG KHAI THÁC CÁC MỎ LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - - TRỊNH VĂN HUYNH NGHIÊN CỨU CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NỔ ĐẾN MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH TRONG KHAI THÁC CÁC MỎ LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐÀM TRỌNG THẮNG HÀ NỘI - 2013 i Lêi cam ®oan Tơi xin cam oan: Lun Thc s Nghiên cứu ảnh hởng nổ đến môi trờng xung quanh khai thác mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh l cụng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu luận văn Thạc sĩ sử dụng trung thực Kết nghiên cứu trình bày luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả lun Trịnh Văn Huynh ii Mục lục Lời cam ®oan i Môc lôc ii Danh mục bảng biểu iv danh mục hình vẽ v danh MơC C¸C Ký HIƯU, VIÕT T¾T .vi Mở đầu chơng THực trạng công tác khoan nổ mìn mỏ lộ thiên vùng quảng ninh .4 1.1 Kh¸i quát đặc điểm địa chất mỏ lộ thiên vïng qu¶ng ninh .5 1.1.1 Đặc điểm địa chất học đá 1.1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 1.2 Đặc điểm công tác khai th¸c má 1.2.1 Quy trình công nghệ .6 1.2.2 §ång bé thiÕt bÞ má 1.2.3 Các thông số hệ thống khai thác 1.2.4 Thực trạng công tác nỉ m×n chơng phân tích nguồn gốc dạNG TáC Động xấu xuất nổ mìn sở nghiên cứu lý thuyết nổ mìn đất đá 15 2.1 Cơ sở trình vật lý, học xảy nổ mìn môi trờng đất ®¸ ®ång nhÊt 15 2.1.1 Khi nỉ m«i tr−êng v« tËn 15 2.1.2 Khi nổ môi trờng bán vô tËn .17 2.2 Nghiên cứu trình lan truyền tác dụng sóng chấn động nổ mìn 18 2.3 Nghiên cứu trình lan truyền tác dụng sóng đập không khí nổ mìn 21 2.3.1 áp lực mặt sóng 23 2.3.2 Thêi gian tác dụng sóng đập không khí 25 2.3.3 Xung l−ỵng cđa sãng ®Ëp kh«ng khÝ 26 iii chơng Nghiên cứu, khai thác phơng pháp đánh giá tác động nổ đến môi trờng xung quanh 30 3.1 Nghiên cứu khai thác phơng pháp đánh giá tác dụng chấn động nổ mìn .30 3.1.1 Ph−¬ng pháp đánh giá dựa tác động dao động đất 30 3.1.2 Phơng pháp đánh giá theo tiêu chuẩn Việt Nam 32 3.2 Nghiên cứu khai thác phơng pháp đánh giá tác dụng sóng đập không khí đến m«i tr−êng xung quanh 33 3.2.1 Phơng pháp đánh giá dựa xung nổ (áp suất thời gian truyền sóng) 33 3.2.2 Phơng pháp đánh giá theo tiêu chuẩn Việt Nam 35 3.3 Nghiên cứu khai thác phơng pháp đánh giá tác dụng nguy hại đá văng nổ mìn 37 3.3.1 C¬ së lý luËn 37 3.3.2 Phơng pháp đánh giá theo tiêu chuÈn ViÖt Nam 38 3.4 Nghiên cứu khai thác phơng pháp đánh giá ảnh hởng khí độc bụi phát sinh nổ m×n 39 3.4.1 Bán kính ảnh hởng khí độc phát sinh nổ mìn .39 3.4.2 ảnh hởng bụi phát sinh nổ mìn 40 chơng Đề XUấT CáC GIảI PHáP GIảM TáC Động xấu nổ .42 4.1 Nhóm giải pháp lựa chọn sử dụng chất nổ phơng tiện nổ hợp lý 42 4.2 Nhóm giải pháp áp dụng công nghệ nổ mìn hợp lý 44 4.2.1 áp dụng công nghƯ nỉ m×n vi sai 44 4.2.2 áp dụng nổ mìn phân đoạn không khí 50 4.3 nhóm giải pháp kỹ thuật 55 4.3.1 Các giải pháp làm giảm ảnh hởng sóng chấn động 55 4.3.2 Các giải pháp làm giảm thiểu ảnh hởng sóng đập không khí 59 4.3.3 Các giải pháp làm giảm ảnh hởng bụi khí độc 61 Kết luận kiến nghị 65 Tµi liƯu tham kh¶o 67 iv Danh mục bảng biểu Bảng 1.1: Phân loại mức độ khó nổ mỏ vùng Quảng Ninh Bảng 1.2: Bảng tổng hợp thiết bị chủ yếu đợc sử dụng số mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh .7 Bảng 1.3: Các thông số hệ thống khai thác áp dụng cho số mỏ than lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh .9 Bảng 1.4: Bảng tổng hợp thông sè khoan nỉ m×n chđ u ë mét sè má than lộ thiên vùng Quảng Ninh 10 Bảng 2.1: Bảng tính trị số k 17 B¶ng 3.1: Tèc ®é dao ®éng cho phÐp Vcp cđa nỊn công trình 31 Bảng 3.2: Hệ số Kc để tính khoảng cách an toàn chấn ®éng 32 B¶ng 3.3: HƯ sè để tính khoảng cách an toàn chấn động 32 Bảng 3.4: Bảng xác định trị số k1 k2 .36 Bảng 3.5: Trị số bán kính vùng nguy hiểm nổ mìn lỗ khoan lớn .39 Bảng 3.6: Mật độ bụi cho phép vị trí làm việc 41 Bảng 4.1: Đặc tính loại thuốc nổ công nghiệp dùng khai thác lộ thiên 43 Bảng 4.2: Các loại dây ngòi nổ phi ®iƯn 43 Bảng 4.3: Đặc tính kỹ thuật loại mồi næ 44 v danh mục hình vẽ Hình 2.1: Sơ đồ tác dụng nổ môi trờng rắn theo G.I Pakrốvski 16 Hình 2.2: Sơ đồ tạo thành sóng phản xạ bề mặt tự 17 Hình 2.3: Quỹ đạo chuyển động đất mặt phẳng nằm ngang nổ lợng thuốc 4400kg khoảng cách 560m 20 H×nh 2.4: Sơ đồ tạo sóng đập không khí nổ lợng thuốc không khí 22 Hình 2.5: Sự thay đổi áp lực không khí sau mặt sóng đập 23 Hình 2.6: Biểu đồ xác định áp lực mặt sóng đập không khí nổ lợng thuốc môi trờng khí 24 Hình 4.1: Khởi nổ lỗ ngòi nổ chậm dây dẫn chính( TLD) .47 Hình 4.2: Nỉ vi sai theo hµng däc 48 H×nh 4.3: Nỉ vi sai theo hµng ngang 48 Hình 4.4: Sơ đồ điều khiển nổ phá vỡ đất đá tầng 49 Hình 4.5: Sơ đồ quan hệ hớng khởi nổ với tác dụng chấn động 50 Hình 4.6: Sơ đồ cấu trúc xác định thông số lỗ mìn nổ với lợng thuốc đợc phân đoạn lu cét kh«ng khÝ 51 Hình 4.7: Sự thay đổi áp lực khí nổ theo thời gian với lợng thuốc nạp liên tục lợng thuốc phân đoạn không khí 51 Hình 4.8: Sơ đồ hình thành tâm chấn động nổ tạo khe sơ 57 Hình 4.9: Sơ đồ chuyển động đất tạo chắn( 58 Hình 4.10: Sự phụ thuộc tốc độ chấn động vào số mức nổ theo khối lợng khác tõng møc 59 Hình 4.11: Sơ đồ cÊu tróc cét bua cã l−ỵng nỉ khãa 60 H×nh 4.12: Chèng bơi b»ng b»ng bua n−íc nỉ m×n 62 H×nh 4.13 Chèng bơi b»ng n−íc nỉ m×n 64 vi DANH MụC CáC Ký HIệU, VIếT TắT Kí hiệu/Viết tắt Chú giải HTKT Hệ thống khai thác LK Lỗ khoan MXTL Máy xúc thủy lực ĐCCT Địa chất công trình ĐCTV Địa chất thủy văn TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn thànhviên ĐBTB Đồng thiết bị SCNM Sân công nghiệp mỏ ĐTM Đánh giá tác động m«i tr−êng QCVN Quy chn ViƯt Nam UBND đy ban Nhân dân Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, công tác khai thác mỏ lộ thiên nớc ta nói riêng giới nói chung có nhiều phơng pháp phá vỡ đất đá (phá vỡ trực tiếp gơng phá vỡ đá cỡ) bao gồm: phá vỡ đất đá sử dụng công nghệ khoan - nổ mìn, giíi, b»ng vËt lý, b»ng hãa häc, MỈc dï phơng pháp phá vỡ đất đá công nghệ khoan - nổ mìn đợc áp dụng phổ biến giá thành thấp sản lợng lớn Mặc dù đo áp dụng nhiều công nghệ nổ tiên tiến, nh nổ mìn vi sai, nổ phân đoạn không khí có tác dụng nâng cao hiệu nổ giảm thiểu tác động đến môi trờng xung quanh, nhiên công tác khoan - nổ mìn gây nhiều tác động tiêu cực tới môi trờng cụ thể nh sau: - Gây an toàn cho ngời, vật nuôi công trình: sóng không khí, sóng chấn động đặc biệt đá văng xa nguy hiểm - Gây sạt lở làm ổn định bờ mỏ - Tác động xấu đến môi trờng không khí: trình nổ mìn sinh nhiều bụi khí độc hại nh: CO; NO; NO2; CO2, Chính đề tài: Nghiên cứu ảnh hởng nổ đến môi trờng xung quanh khai thác mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh mà tác giả lựa chọn để nghiên cứu vấn đề có tính cấp thiết thực tế công tác khai thác than Quảng Ninh Mục tiêu đề tài Nghiên cứu nguồn gốc phát sinh yếu tố ảnh hởng đề xuất giải pháp giảm tác động xấu tới môi trờng xung quanh nổ mìn khai thác than lộ thiên vùng Quảng Ninh Đối tợng nghiên cứu Công tác khoan nổ mìn khai thác than Quảng Ninh 54 Bảng 4.4 Tỷ lệ chiều dài cột không khí theo Martrenkô TT Loại đất đá nổ mìn Tỷ lệ lk/lt Đất đá mềm yếu, than cứng 0,35ữ 0,40 Đất đá cứng trung bình (f=8 ữ 10), nứt nẻ mạnh 0,30ữ 0,32 Đất đá cứng trung bình (f=8 ữ 10), dạng khối lớn 0,21ữ 0,27 Đất đá cứng (f=10 ữ 12), nứt nẻ, quawawzit sắt 0,15ữ 0,20 Đất đá cứng (f=10 ữ 13), nứt nẻ nhỏ, loại gabrô-điaba 0,15ữ 0,20 b Xác định độ lớn phần lợng nổ Với Qc Qp Khối lợng lợng nổ phụ, số tác giả đề nghị tỷ số lợng chất nổ phụ nh sau: Qp Qc = 1 ữ (4.12) Khi phần tầng đá rắn chọn giá trị lớn ngợc lại Khi nổ vi sai lỗ khoan tỷ số là: Qp Qc = 1 ữ (4.13) Theo M.F.Đrukôvani, áp dụng cấu trúc lợng nổ dài lu cột không khí mà chiều dài cột không khí lớn 3,5 ữ 4m nên phân chia lợng nổ thành nhiều phần Trọng lợng phần lấy 0,25ữ 0,35 trọng lợng toàn lợng nổ Khi nổ mìn buồng (làm tơi đất đá) khoảng không khí cần chứa lại buồng nổ hay hầm ngách nên bố trÝ cã thĨ tÝch kho¶ng 15% thĨ tÝch bng nỉ với đá cứng từ 25ữ 35% thể tích buồng nổ với đá không cứng 55 c Xác định chiều dài cột bua phía Chiều dài cột bua phía nổ mìn phân đoạn không khí đợc xác định theo công thức M.X.Akaev B.G.Tregub«v nh− sau:  2WVtb − c d 3W  l b = Lk − 0,4 D d − + + ; Vtb c 2Vtb c2   (4.14) Trong đó: Lk Chiều sâu lỗ khoan; D Tốc độ kích nổ lợng thuốc lỗ; Vtb – Tèc ®é cđa bng nỉ; C2- Tèc ®é sóng âm đá; W - Đờng cản chân tầng; d- Đờng kính lỗ mìn Một số tác giả đề nghị xác định chiều dài cột bua theo công thức đơn giản sau: + Với đá cứng (f 14): lb=(8ữ15)d, (m); + Với đá cứng vừa (f= (8ữ14): lb=(10ữ20)d, (m); + Với đá mềm (f