Nghiên cứu xác điịnh các thông số nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá ngậm nước ở mỏ khe chàm ii (lộ thiên) công ty cổ phần than tây nam đá mài vinacomin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT o0o - Đ V N HOÀNG NGHIÊN CỨU ÁC ĐỊNH CÁC TH NG S N M N H P NH M N NG CAO HIỆU QUẢ PHÁ V ĐẤT ĐÁ NG M NƯ C MỎ KHE CHÀM II (LỘ THIÊN) – CÔNG TY C PHẦN THAN T Y NAM ĐÁ MÀI - VINACOMIN U N V N THẠC SĨ KỸ THU T HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT o0o - Đ V N HOÀNG NGHI N C U ÁC ĐỊNH CÁC TH NG SỐ N M N H P NH M N NG CAO HI U QU PHÁ V ĐẤT ĐÁ NG M NƯ C MỎ HE CHÀM II (LỘ THIÊN) – CÔNG TY C PHẦN THAN T Y NAM ĐÁ MÀI - VINACOMIN Chuyên ngành: hai thác Mỏ Mã số: 60520603 U N V N THẠC SĨ Ỹ THU T NGƯỜI HƯ NG DẪN HOA HỌC: GS TS NHỮ V N BÁCH HÀ NỘI – 2013 -1- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, 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 tháng năm 2013 Tác giả luận văn Đỗ Văn Hoàng -2- 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 12 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 12 1.1.1 Vị trí đặc điểm địa lý tự nhiên 12 1.1.2 Cấu trúc địa chất 14 1.1.3 Đặc điểm cấu tạo vỉa than 18 1.1.4 Chất lượng than 21 1.1.5 Đặc điểm địa chất thuỷ văn địa chất cơng trình 23 1.1.6 Các thông số hệ thống khai thác qui trình cơng nghệ 31 1.2 Một số đặc điểm công tác nổ mìn mỏ Khe Chàm II - Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 34 Chương - PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÔNG TÁC PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ NGẬM NƯỚC TẠI MỎ KHE CHÀM II-CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI-VINACOMIN……………………………………………………… ……38 2.1 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến phá vỡ đất đá 38 2.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố ĐCCT tới hiệu phá vỡ đất đá môi trường đất đá ngậm nước 39 2.1.2 Nghiên cứu yếu tố ĐCTV ảnh hưởng đến hiệu phá vỡ đất đá môi trường đất đá ngậm nước 48 -3- 2.1.3 Nghiên cứu yếu tố kỹ thuật công nghệ ảnh hưởng đến hiệu phá vỡ đất đá môi trường đất đá ngậm nước 53 2.2 Nghiên cứu yêu cầu công tác phá vỡ đất đá môi trường đất đá ngậm nước mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài Vinacomin: 58 2.2.1 Yêu cầu chất nổ phương tiện nổ 58 2.2.2 Yêu cầu cỡ hạt cục đá 59 2.2.3 Yêu cầu kích thước đống đất đá sau nổ mìn 60 2.2.4 Yêu cầu an tồn q trình nổ mìn 62 Chương - NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ NGẬM NƯỚC PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN MỎ KHE CHÀM II -CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI-VINACOMIN 64 3.1 Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu phá vỡ đất đá ngậm nước mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài - Vinacomin 64 3.1.1 Phương pháp nạp thuốc không chịu nước lỗ khoan có nước 64 3.2 Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp điều khiển nổ xác định thơng số nổ mìn hợp lý mơi trường đất đá ngậm nước phù hợp với điều kiện mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 73 3.2.1 Lựa chọn sơ đồ bố trí lỗ khoan bình đồ 73 3.2.2 Lựa chọn phương pháp nổ mìn phù hợp 75 3.2.3 Xác định thông số nổ mìn hợp lý 90 Chương - ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VÀ KẾT QUẢ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ Ở MỎ KHE CHÀM II – CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀIVINACOMIN 103 4.1 Phương pháp đánh giá hiệu 103 4.1.1 Đánh giá mức độ đập vỡ đất đá 103 4.1.2 Đánh giá tiêu thuốc nổ 105 4.2 Kết nổ mìn mỏ Khe Chàm II – Cơng ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 106 4.2.1 Phương pháp thực nghiệm 106 -4- 4.2.2 Trình tự nổ thử nghiệm 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 -5- 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 -6- DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng tọa độ ranh giới mỏ lộ thiên Khe Chàm II 13 Bảng 1.2: Bảng thống kê đặc tính vỉa than khu mỏ Khe Chàm II 20 Bảng 1.3 : Bảng tổng hợp thông số cấu tạo vỉa than khu mỏ Khe Chàm II 20 Bảng 1.4: Tổng hợp thông số chiều dày tỷ lệ % vỉa 21 Bảng 1.5:Bảng tổng tiêu chủ yếu chất lượng vỉa than 23 Bảng 1.6: Bảng kết tính tốn lưu lượng nước chảy vào mỏ 28 Bảng 1.7: Bảng tổng hợp tiêu lý đá 29 Bảng 1.8: Bảng tổng hợp kết tiêu lý vách vỉa than 31 Bảng 1.9: Bảng tổng hợp kết tiêu lý trụ vỉa than 31 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 33 Bảng 1.11 Các tiêu KTKT nổ mìn mỏ Khe Chàm II-Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 35 Bảng 1.12 Bảng thông số nổ mìn mỏ mỏ Khe Chàm II-Cơng ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài – Vinacomin 36 Bảng 2.1 Hệ số thực nghiệm A để xác định tiêu thuốc nổ q 42 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 44 Bảng 2.3 Phân cấp đất đá theo mức độ nứt nẻ 46 Bảng 2.4 Độ nứt nẻ đất đá mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài-Vinacomin 46 Bảng 2.5 Hệ số thực nghiệm a, b, c 47 Bảng 2.6 Hệ số qui đổi với loại thuốc nổ 57 Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật máy bơm nước Model 130 SD 69 Bảng 3.2 Kết tính chọn thời gian vi sai cho mỏ 87 Bảng 3.3 Quan hệ đường kính cỡ hạt hợp lý tiêu thuốc nổ 93 Bảng 3.4 Tỷ lệ đá cỡ thông qua cỡ hạt trung bình kích thước đá qui cách 93 Bảng 3.5 Giá trị số đập vỡ theo mức độ khó nổ đất đá 95 -7- Bảng 4.1: Các thông số nổ mìn cho máy khoan d=230mm (Thuốc nổ ANFO thường, =0,85  0,9 g/cm3) 108 Bảng 4.2: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=230mm (Thuốc nổ nhũ tương EE-31, NT-13, =1,0  1,25 g/cm3) 109 Bảng 4.3: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=200mm (Thuốc nổ ANFO thường, =0,85  0,9 g/cm3) 110 Bảng 4.4: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=200mm (Thuốc nổ nhũ tương EE-31, NT-13, =1,0  1,25 g/cm3) 111 Bảng 4.5: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=127mm(Thuốc nổ ANFO thường, =0,85  0,9 g/cm3) 112 Bảng 4.6: Các thơng số nổ mìn cho máy khoan d=127mm (Thuốc nổ nhũ tương EE-31, NT-13, =1,0  1,25 g/cm3) 113 -8- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Ảnh hưởng độ cứng tới tiêu thuốc nổ 42 Hình 2.2 Sự phụ thuộc tiêu thuốc nổ cấp nứt nẻ đá từ cấp I ÷V 48 Hình 2.3 Chiều sâu mực nước lỗ khoan 51 Hình 2.4 Sự phụ thuộc tỷ lệ đá cỡ vào tiêu thuốc nổ đường kính lượng thuốc thay đổi 56 Hình 2.5 Năng suất máy xúc phụ thuộc vào kích thước cục đá sau nổ 59 Hình 2.6 Sơ đồ xác định chiều rộng đống đá nổ mìn 61 Hình 3.1 Sơ đồ nạp khối thuốc đóng bao truyền nổ thuốc lỗ khoan 65 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy nạp mìn Y3C 66 Hình 3.3 Xe TENAGA – KYMA chuyên nạp trộn thuốc nổ NTR -05 68 Hình 3.4 Sử dụng máy bơm tháo khơ lỗ khoan trước nạp thuốc nổ 70 Hình 3.5 Kiểm tra thơng số nạp thuốc lỗ khoan 70 Hình 3.6 Sơ đồ xác định vùng đập vỡ tương ứng với 74 Hình 3.7 Sơ đồ mô tả tác dụng nổ vi sai sở 75 Hình 3.8 Sơ đồ xác định thời gian vi sai phát huy vai trị mặt tự 80 Hình 3.9 Ngun lý sơ đồ vi sai (1,2,3 – thứ tự nổ) 83 Hình 3.10 Sơ đồ vi sai phù hợp với cấu trúc phân lớp hướng cắm đất đá 84 Hình 3.11 Sơ đồ hai nhánh lệch pha thời gian vi sai 88 Hình 3.12 Sơ đồ quan hệ hướng khởi nổ với tác dụng chấn động 89 Hình 3.13 Sự phụ thuộc số đập vỡ vào độ bền nén đất đá khoảng cách trung bình khe nứt 94 Hình 3.14 Bán kính phá huỷ cột thuốc 99 - 102 - Kết tính tốn thơng số khoan nổ cho mỏ Khe Chàm II – Công ty cổ phần than Tây Nam Đá Mài- Vincomin trình bầy bảng 3.10÷3.15 Một số thơng số khoan, nổ mìn tính tốn thay đổi so với thực tế: - Mạng lỗ khoan mở rộng - Chiều sâu khoan thêm tăng so với thực tế - 103 - CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VÀ KẾT QUẢ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ Ở MỎ KHE CHÀM II –CÔNG TY CỔ PHẦN THAN TÂY NAM ĐÁ MÀI-VINACOMIN 4.1 Phƣơng 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 phƣơng 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 cỡ sau tổng hợp lại thành khối lượng đá cỡ cần phải phá vỡ lần bãi mìn b Phƣơng 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 Phƣơng pháp đo số Tính lượng cục đá cỡ diện tích đo Khi số lượng cục đá q 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 q cỡ, m3 d Phƣơng pháp đo đƣờng 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: - 104 - (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 thƣớc 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 - 105 - 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