Nghiên cứu xác định khoảng cách an toàn khi nổ mìn ở mỏ đá vôi dạng địa hình núi cao

NGUYỄN ĐĂNG TÂM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH NGUYỄN ĐĂNG TÂM AN TỒN KHI NỔ MÌN Ở MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2011 HÀ NỘI, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN ĐĂNG TÂM NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH AN TỒN KHI NỔ MÌN Ở MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC MỎ MÃ SỐ: 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Nhữ Văn Bách HÀ NỘI, 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Đăng Tâm MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Hiện giới Việt Nam, cơng tác khai thác khống sản có ích thể rắn nói chung khai thác đá vơi phục vụ cho sản suất xi măng nói riêng thường phương pháp khai thác lộ thiên sử dụng phương pháp nổ mìn để phá vỡ chủ yếu Ở nước ta ngành công nghiệp sản xuất xi măng ngày tăng trưởng, đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân, góp phần vào phát triển kinh tế văn hoá, xã hội quốc phịng … Sự phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghiệp sản xuất xi măng dẫn tới nhu cầu nguyên liệu để sản xuất tăng lên nhanh chóng Mặc dù nguyên liệu đá vôi nước ta tương đối phong phú, phân bố rộng khắp nước tập trung chủ yếu tỉnh phía Đơng Bắc, đồng Sông Hồng Bắc Trung Bộ Song thực tế nhiều mỏ đá vôi không sử dụng cho sản xuất xi măng chất lượng khơng đồng đều, nằm khu vực có danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử, văn hóa vành đai an ninh quốc phịng Trước tình hình số nhà máy xi măng chủ động tìm kiếm nguồn nguyên liệu để dự trữ cho sản xuất thực tế cơng tác tìm kiếm mang tính tạm thời chưa xác định cụ thể Tại tỉnh thành phía Bắc phân bố rộng rãi đá vơi có dạng địa hình núi cao, đá vơi khai thác phục vụ cho sản xuất nhà máy xi măng Cùng với phát triển nhà máy xi măng, nhu cầu đá vôi ngày đòi hỏi với trữ lượng lớn Như vậy, vấn đề đặt phải khai thác mở rộng diện mà cịn phải khai thác xuống sâu Vì vậy, việc đánh giá điều kiện địa hình, dự báo vấn đề cách tổng hợp, hệ thống khu mỏ phục vụ dự án mở rộng qui mô khai thác nhà máy xi măng cần thiết Hơn nữa, nổ mìn khâu q trình khai thác mỏ, ảnh hưởng lớn đến hiệu khâu Nổ mìn khâu cơng nghệ sử dụng để phá vỡ đất đá, định đến suất lao động, chi phí sản xuất giá thành sản phẩm Nổ mìn có tác động xấu đến mơi trường, cần giảm thiểu tác động để phục vụ cho phát triển bền vững cơng nghiệp mỏ Chính thế, luận văn “Nghiên cứu xác định khoảng cách an tồn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao” có tính cấp thiết, đáp ứng yêu cầu thực tế khai thác mỏ đặt 2.Mục đích đề tài Trên sở đánh giá tổng thể điều kiện địa hình mỏ, u cầu mở rộng qui mơ khai thác để từ tính tốn xác định khoảng cách an tồn nổ mìn khu mỏ đá vơi có dạng địa hình núi cao Kiến nghị giải pháp xử lý thích hợp phục vụ mở rộng quy mơ khai thác đá vôi giảm thiểu tác động môi trường, đảm bảo an tồn q trình khai thác 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: khu mỏ đá vơi có dạng địa hình núi cao  Phạm vi nghiên cứu: Giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường xác định khoảng cách an tồn nổ mìn khai thác đá 4.Nội dung nghiên cứu  Điều kiện địa lý tự nhiên đặc điểm phạm vi phân bố khu mỏ đá vơi mỏ dạng địa hình núi cao  Đặc điểm qui mô công nghệ khai thác đá vôi sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng  Nghiên cứu xác định khoảng cách an tồn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao 5.Nhiệm vụ nghiên cứu  Phân tích đặc điểm khu mỏ, quy mô khai thác tương lai, công nghệ khai thác mỏ dạng địa hình núi cao  Phân tích trạng nổ mìn mỏ dạng địa hình núi cao  Nghiên cứu xác định khoảng cách an toàn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao  Kiến nghị giải pháp nâng cao hiệu đảm bảo an tồn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao Phương pháp nghiên cứu Bao gồm phương pháp:  Phương pháp thu thập hệ thống hóa tài liệu: thu thập, hệ thống hóa tài liệu dạng, hình thức khác (văn bản, báo cáo, đồ,…) nhằm tận dụng tài liệu có, phân tích định hướng nghiên cứu  Phương pháp nghiên cứu tài liệu: thu thập thông tin sở lý thuyết liên quan đến nội dung nghiên cứu, thành tựu lý thuyết đạt có liên quan, kết nghiên cứu đồng nghiệp, số liệu thống kê Nghiên cứu yếu tố liên quan mức độ ảnh hưởng yếu tố đến việc tính tốn xác định khoảng cách an tồn nổ mìn sở lý thuyết thực nghiệm  Phương pháp tính tốn xử lý tổng hợp số liệu: tính tốn sở công thức lý thuyết, ứng dụng phần mềm chuyên dụng, tổng hợp kết tính tốn rút kết luận  Phương pháp thực nghiệm 7.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài  Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo lập dự án khai thác đá vôi thuộc khu vực dạng địa hình núi cao phục vụ cho sản xuất xi măng sở tham khảo nghiên cứu xác định khoảng cách an tồn nổ mìn mỏ có điều kiện tương tự  Kết nghiên cứu áp dụng cho mỏ khai thác đá vơi dạng địa hình núi cao Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm:  Phần mở đầu  Chương 1: Khái quát chung khu mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao điều kiện địa lý tự nhiên khu mỏ  Chương 2: Đặc điểm cơng nghệ khai thác cơng tác khoan nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao  Chương 3: Nghiên cứu xác định khoảng cách an tồn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao  Chương 4: Kiến nghị giải pháp xử lý vấn đề khoảng cách an toàn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao  Kết luận CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG KHU MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU MỎ 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Việt Nam quốc gia ven biển Đơng với diện tích 331 ngàn km2 đất liền, khoảng triệu km2 diện tích lãnh hải chia làm 63 tỉnh thành phố Phía Bắc giáp với Trung Quốc với đường biên khoảng 1400km; phía Tây giáp Lào Campuchia, với đường biên giới khoảng 3147km, Lào khoảng 2067km, Cămpuchia khoảng 1080km; phía Đơng giáp biển Đơng với khoảng 3260km bờ biển hàng trăm đảo lớn nhỏ thuộc quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa, Bạch Long Vỹ, Cát Bà, Lý Sơn, Phú Quý, Côn Đảo, Phú Quốc… Việt Nam nằm vị trí chiến lược khu vực phát triển gắn liền với Châu Á - Thái Bình Dương với Đơng Nam Á Phía Nam Á hành lang phát triển kéo dài từ Thái Lan, Malaysia, Singapore, Indonesia đến Philippines, đồng thời nằm án ngữ tuyến đường hàng hải hàng không huyết mạch thông thương Ấn Độ Dương Thái Bình Dương, Châu Âu trung cận đơng với Trung Quốc, Nhật Bản nước khu vực Như vậy, vị trí nước ta mang tính chiến lược, nhân tố đặc biệt cho phát triển hội nhập quốc tế khu vực, tạo điều kiện thuận lợi để giao lưu kinh tế, hợp tác phát triển hội nhập vào thị trường giới, đặc biệt Đông Nam Á Châu Á Thái Bình Dương Sự quan tâm nước tác động đến kiến thiết cửu vào nước ta nhu cầu xây dựng tuyến đường bộ, đường sắt, cảng biển… đòi hỏi khối lượng vật liệu xây dựng lớn Đồng thời Việt Nam nơi có tuyến đường mậu dịch xuất từ cảng nhà máy sản xuất xi măng đến nước thuận tiện điều kiện tốt cho việc buôn bán với đối tác thương mại giúp cho ngành công nghiệp sản xuất xi măng Việt Nam ngày phát triển Theo quan điểm địa chất “sự hình thành mỏ đá dạng địa hình núi cao có triển vọng hay khơng chi phối ba quy luật chủ yếu quy luật uốn nếp, đứt gãy, quy luật lắng đọng trầm tích quy luật hoạt động macma xâm nhập phun trào” Những mỏ đá dạng địa hình núi cao Việt Nam thành tạo theo quy luật chủ yếu ứng với thời kỳ địa chất có q trình hoạt động tương đối ổn định đơn giản Chính hình thành mỏ đá có giá trị phụ thuộc vào cấu tạo địa chất khu vực, nên mỏ Việt Nam phân bố không tập trung mà phân bố rải rác khu vực khác với chủng loại đá khác Sự phân bố đá vôi dạng địa hình núi cao Việt Nam chia thành khu vực lớn sau: a Khu vực Bắc Bộ (bao gồm tỉnh từ Thanh Hóa trở ra) Trong khu vực này, số lượng mỏ phát và đánh giá có triển vọng chiếm nhiều tổng số mỏ Việt Nam Chủng loại đá khu vực đa dạng bao gồm đá granít, gabrơ, cacbonat (đá vơi, đơlơmit, đá hoa, dăm kết vôi) quăczit, cát kết đá phun trào Chủng loại đá cacbonat phát triển nhiều khu vực Bắc Bộ, chúng tập trung thành khối lớn dải kéo dài qua nhiều tỉnh Các tỉnh phân bố nhiều cacbonat Cao Bằng, Tuyên Quang, Hà Giang, Yên Bái, Lào Cai, Lai Châu, Sơn La, Thái Ngun, Lạng Sơn, Hịa Bình, Hà Nam, Thanh Hóa Ngoài tỉnh khác Quảng Ninh, Hải Dương, Hải Phịng có phân bố đá cacbonat Trong số đá cacbonat đá vơi loại phát triển nhiều chúng tập trung chủ yếu vùng có hoạt động uốn nếp, đứt gãy hoạt động macma xâm nhập phun trào tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Hà Giang, Tun Quang, Sơn La, Hịa Bình, Hà Nam, Thanh Hóa b Khu vực Trung Bộ (bao gồm tỉnh thuộc khu vực IV khu V cũ) Do đặc điểm địa chất riêng biệt, khu vực Trung Bộ phát triển nhiều hoạt động macma xâm nhập phun trào Vì thế, chủng loại đá trầm tích (cacbonat, cát kết, quawczit nhiều so với chủng loại đá granit, bazan Đồng thời địa hình khu vực kéo dài theo bờ biển nên mỏ nghiên cứu thời gian qua phân bố rải rác dọc theo bờ biển từ Nghệ An đến Bình Thuận Ngược lại, với khu vực Bắc Bộ, đá cacbonat khu vực Trung Bộ phát triển phân bố chủ yếu tỉnh thuộc khu IV cũ Nghệ An (Hoàng Mai, Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp); Hà Tĩnh (Tây Bắc Anh Sơn, Bắc Tân Kỳ, Đô Lương, Hương Khê); Quảng Bình (Khu vực Tun Hóa, Xn Sơn, Minh Hóa); Thừu Thiên Huế (Long Thọ) Ngồi cịn gặp số đá cacbonat tỉnh khác Quảng Nam – Đà Nẵng (Ngũ Hành Sơn, Thạch Mỹ); Đắclăc (Bản Đôn, Võ Định) Nằm khu vực có nhiều hoạt động kiến tạo, macma xâm nhập phun trào nên hầu hết đá cacbonat bị biến chất (tái kết tinh) thành đá hoa, có số nơi đá vơi khu vực Hồng Mai, Xuân Sơn, Tân Lâm, Long Thọ, ASờ c Khu vực Nam Bộ (thuộc tỉnh thuộc miền Đông Tây Nam Bộ) So với hai khu vực khu vực Nam Bộ có đặc điểm địa chất đơn giản Cấu tạo chủ yếu khu vực vùng đồng rộng lớn có đồi núi phát triển miền Đông Nam Bộ khu vực ven biên giới Việt Nam – Cam Pu Chia Trong khu vực Nam bộ, chủng loại đá cacbonat phát triển với số lượng không nhiều tỉnh Kiên Giang (Hà Tiên) chủ yếu sử dụng cho cơng nghiệp xi măng hóa chất 1.1.2 Điều kiện tự nhiên Nước ta nằm Bắc bán cầu, từ vỹ tuyến 23022’B đến 8030’B thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên tiềm nhiệt, ẩm, gió dồi phân bố vùng nước Nhiệt độ năm vùng thấp 20,90, vùng cao 27,20 Hàng năm có khoảng 100 ngày mưa với lượng mưa trung bình 1500 ÷ 2000mm, độ ẩm khơng khí cao trung bình khoảng 80% 1.2 Địa chất 1.2.1 Đặc điểm loại đá sử dụng xây dựng việt nam a Đá thuộc nhóm trầm tích Các đá trầm tích thể địa chất phát sinh bề mặt trái đất, thành tạo sản phẩm phá hủy đá có từ trước hoạt động sinh học Vật liệu trầm tích lắng đọng mơi trường nước khơng khí, q trình thành tạo đá trầm tích q trình lâu dài phức tạp, chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố nội ngoại lực Các q trình chất q trình vật lý, hóa học, sinh vật  Đá trầm tích học: loại đá phổ biến vỏ trái đất, chiếm gần 50% tổng số đá trầm tích Các loại vật liệu xây dựng thuộc loại đá theo độ hạt chia thành nhóm sau: + Đá trầm tích vụn thơ: bao gồm đá chứa 50% mảnh vụ có kích thước lớn 1mm tùy theo kích thước mảnh vụn chia ra: Khối kích thước mảnh vụn lớn 100mm; tảng kích thước từ 100 ÷ 1000mm; cuội kích thước từ 100 ÷ 10mm, sỏi kích thước từ 10 ÷ 1mm Các loại đá thuộc loại bao gồm: Cuội kết, sỏi kết, dăm kết có nguồn gốc điều kiện thành tạo khác + Đá trầm tích vụ trung bình (cát cát kết): đá chứa mảnh vụ có kích thước từ ÷ 0,1mm gắn kết gọi cát kết Cát kết bao gồm số loại: cát kết đơn khống thạch anh; cát kết khoáng; cát kết đa khoáng Nguồn gốc thành tạo biển, lục địa, miền địa mảng, miền nền, miền chuyển tiếp Trầm tích cát phổ biến sơng, biển, hồ, sa mạc… + Đá trầm tích vụn nhỏ: bột bột kết): loại đá trầm tích học hạt nhỏ có kích thước hạt vụn từ 0,1 ÷ 0,01mm Cũng kế tốn, bột kết loại đá phổ biến tự nhiên thành tạo điều kiện khác sông, hồ, biển, sa mạc Trong địa tầng thường gặp bột kết nằm chuyển tiếp cát kết sét Ý nghĩa thực tiễn đá vụn học loại đá có ý nghĩa lớn gần gũi với người Cuội, sỏi, cát nguyên vật liệu thiếu ngành xây dựng nhà cửa, đường xá, cầu cống; cát kết thạch anh (Fe2O3 < 0,01%, SiO2 > 99,8%) sử dụng rộng rãi công nghiệp thủy tinh pha lê, dụng cụ quang học… Trong trầm tích học thường có khống sản có ích, đá trầm tích học loại đá chủ yếu thành hệ chứa than, chứa dầu, nhiều khai thác đồng, fotforit, gloconit cát kết, titan cát  Đá trầm tích hóa học sinh hóa: thuộc loại đá gồm đá trầm tích nhơm, trầm tích sắt, trầm tích măng gan, trầm tích silic, trầm tích phootphorit, trầm tích cacbonat, trầm tích muối, trầm tích sinh vật cháy, thơng dụng phổ biến trầm tích cacbonat – đá vơi Đá vơi ngun liệu để sản xuất xi măng, thành phần phối liệu để sản xuất xi măng, đá vôi chiếm tỷ trọng khoảng 80% lại đá sét loại đá phụ gia khác b Đá thuộc nhóm magma Đá magma loại đá thành tạo kết nguội lạnh khối silicat nóng chảy sinh lịng trái đất bề mặt trái đất gọi magma Khối magma sâu lòng làm quan sát trực tiếp dung nham phun từ núi lửa, thấy rõ quan hệ đá magma với đá vây quanh kiến trúc của đá chứng tỏ chúng phải kết tinh từ khối nóng chảy Đá magma phổ biến trái đất nói chung Việt nam nói riêng, đá magma có vai trị quan trọng khơng liên quan đến nhiều loại khống sản q mà cịn có vai trị quan trọng việc sử dụng làm vật liệu xây dựng Các loại đá magma phân theo nhóm sau:  Nhóm đá phun trào Bazơ: đá phun trào ứng với gabro có tên chung bazan, thành phần khống vật gồm có plagiocla – titaonit khoang vật sắt magiê chủ yếu ogit Hai loại gần có lẫn nhiều quặng hay có olivine khơng thiết Sự phân bố bazan vơia andezit đá phổ biến vỏ trái đất, bazan sử dụng rộng rãi lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng, làm phụ gia sản xuất xi măng, làm đá xây dựng cho cơng trình xây dựng Chiều cao tầng H(m) Nhóm đất đá theo độ khó nổ (P.lục 3) Chiều sâu lỗ khoan Lk (m) Đường Khoảng Khoảng cản chân cách cách tầng W lỗ khoan hàng (m) lỗ khoan b hàng a(m) (m) Chiều cao cột thuốc nổ Lt (m) Chiều dài lấp bua Lb (m) 20 VI 22,0 6,5 6,5 20 VII 22,0 6,5 20 VIII 22,0 20 IX 20 20 Trọng lượng Khoảng Khoảng Khoảng thuốc nổ Q cách an toàn cách an toàn cách an toàn (kg) nhà tác động đá văng cơng sóng khơng (m) trình rc(m) khí r s (m) 6,0 11,2 10,8 8081,4 140,5 449,5 400,0 6,5 6,0 12,8 9,2 9245,9 146,9 480,7 400,0 6,5 6,5 6,0 14,7 7,3 10620,0 153,8 659,4 400,0 22,0 6,0 6,0 5,5 13,5 8,5 11463,3 157,8 676,4 300,0 X 22,0 6,0 6,0 5,5 14,9 7,1 12642,5 163,1 698,8 300,0 XI 22,0 6,0 6,0 5,5 15,8 6,2 13437,8 166,4 713,2 300,0 CHƯƠNG KIẾN NGHỊ GIẢI PHÁP XỬ LÝ CÁC VẤN ĐỀ VỀ KHOẢNG CÁCH AN TỒN KHI NỔ MÌN Ở MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO 4.1 Kiến nghị Trong khai thác mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao làm nguyên liệu sản xuất xi măng, tác giả có số kiến nghị sau: - Khi nổ mìn lỗ khoan lớn, nhỏ, nổ mìn ốp phải tiến hành theo hộ chiếu khoan nổ mìn phê duyệt - Trước tiến hành cơng tác nổ mìn, phải quy định giới hạn vùng nguy hiểm Ở mặt đất phải cắm cờ đỏ để phân định giới hạn - Phải đặt trạm gác biển báo nguy hiểm giới hạn vùng nguy hiểm cho ngả đường đến bãi mìn phải quan sát thường xuyên người gác mìn - Khi tiến hành nổ mìn phải dùng tín hiệu để báo lệnh nổ mìn - Có nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng trình nổ đến người, cơng trình xung quanh tác động xấu đến môi trường - Phải tuân thủ triệt để QCVN 02: 2008/BCT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn bảo quản, vận chuyển sử dụng tiêu hủy vật liệu nổ công nghiệp 4.2 Các giải pháp xử lý vấn đề khoảng cách an tồn nổ mìn - Việc che phủ bãi mìn tiến hành nổ mìn áp dụng trường hợp cần giảm bán kính vùng nguy hiểm dân cư hay xí nghiệp cơng nghiệp, số người bắt buộc phải gần vị trí nổ mìn - Việc bảo vệ cơng trình thực cách điều chỉnh thông số khoan nổ, để giảm đến tối thiểu số đá văng: giảm chi phí thuốc nổ đơn vị, thu nhỏ mạng lưới bố trí lỗ mìn, đồng thời giảm lượng thuốc nổ chiều dài nạp thuốc nổ lỗ khoan, tăng chiều dài chất lượng bua Ngoài cần sử dụng thiết bị bảo vệ cho phần dễ hư hỏng cơng trình chống đá văng - Cần thực việc che phủ bãi nổ mìn biện pháp nêu không đảm bảo an tồn cho người cơng trình Tùy theo cấu tạo, vật liệu che phủ bãi nổ mìn làm thành dạng: liền, dạng vịm hay hình hộp, dạng lưới dạng vật liệu đắp Chọn vật liệu phương pháp che phủ phải vào thi công trường hợp cụ thể - Phương pháp che phủ vật liệu dạng sử dụng phổ biến Có phương pháp che phủ theo dạng này: đặt trực tiếp bề mặt bãi nổ đặt cao bề mặt bãi nổ mìn tựa trụ đỡ tự nhiên hay nhân tạo Khoả ng t rố ng t ự bề mặt bã i nổ tấ m c he khơ ng nhỏ hơ n 0,3 ÷ 0,5 m - Phương pháp che phủ liền hay dạng vịm, dạng hình hộp loại trừ hồn tồn đá văng nổ mìn cần thiết sử dụng để giảm bán kính vùng nguy hiểm người - Tùy theo đặc điểm cơng tác nổ mìn thực chúng, thơng số tính tốn thiết kế che phủ bãi nổ mìn trọng lượng vật liệu che phủ Có thể giảm trọng lượng che phủ cố định chắn Trọng lượng vật liệu che phủ cho 1m2 bãi nổ xác định: Py = K.W.γ, kg/m2 (4.1) Trong đó: + K: hệ số phụ thuộc vào vật liệu che phủ cách che phủ (bảng 4.1) + W: chiều sâu phá đá tính tốn, m +γ: trọng riêng đá nổ mìn, kg/m3 Bảng 4.1 Hệ số phụ thuộc vào vật liệu che phủ STT Dạng che phủ bãi nổ mìn Tấm liền đặt trực tiếp bề mặt bãi nổ mìn Tấm liền đặt cao bề mặt bãi nổ mìn Dạng lưới Dạng vịm hay hình hộp - Làm liền - Làm có đột lỗ Điều kiện áp dụng Nổ mìn phá đá khu vực rộng Đắp đất Không hạn chế Hệ số K 0,33 nt 0,25 nt 0,07 Rãnh, kênh… nt 0,25 0,07 0,33 - Áp dụng che phủ nổ mìn với trọng lượng vật che phủ lớn xác định theo tính tốn, hạn chế đá văng vịng bán kính 10 ÷ 15m tính từ vị trí nổ mìn Khi giảm trọng lượng lượng vật liệu che phủ ÷ lần khơng loại trừ hồn tồn đá văng đảm bảo bảo vệ cơng trình nằm cách vị trí nổ ≥ 100m - Khi nổ mìn áp dụng phương pháp che phủ cho phép nổ mìn tức thời nổ mìn vi sai - Áp dụng che phủ bãi nổ mìn loại trừ đá văng nổ, giảm bán kính vùng nguy hiểm so với tính tốn khơng nhỏ 50m Hồ sơ thiết kế nổ mìn có áp dụng biện pháp che phủ giảm bán kính vùng nguy hiểm, trước thực phải quan giám sát kỹ thuật an toàn nhà nước thông qua - Để giảm khả phá hoại sóng đập khơng khí nổ gây dung biện pháp: + Lấp phủ lượng thuốc nổ ốp vật liệu Khi lớp phủ có chiều dày không nhỏ lần chiều cao lượng thuốc nổ phủ kín diện tích lượng nổ bán kính an tồn sóng đập khơng khí giảm lần Khi chiều dày lớp phủ nhỏ lần chiều cao lượng thuốc nổ khơng giảm bán kính an tồn; + Bảo vệ cửa kính cách mở cửa cài chặt móc (khơng bảo vệ khỏi vỡ kính), tháo hẳn khung có lắp kính, dung bền vững đóng ốp vào khung cửa; + Biện pháp hiệu xếp bao cát bao đất chồng lên nhau, dùng biện pháp để gia cố tường chịu sóng đập khơng khí nổ gần Khi xếp hang túi cát làm tường chắn đủ khả bảo vệ tường gạch xây hai viên khỏi bị đổ tác dộng song đập khơng khí KẾT LUẬN Luận văn “Nghiên cứu xác định khoảng cách an toàn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao” đề cập giải số vấn đề: Trên sở nghiên cứu tính chất đất đá số mỏ đá vôi dạng địa hình núi cao Trên lãnh thổ Việt Nam, phương pháp phân loại đất đá tác giả nước ngoài, vào điều kiện cụ thể mỏ, tác giả phân loại đất đá mỏ theo mức độ khó nổ dựa vào độ kiên cố, độ nứt nẻ đất đá Đây sở để tính tốn thơng số nổ mìn Tiến hành nghiên cứu lý thuyết lĩnh vực điều khiển lượng nổ tìm hiểu, phân tích yếu tố ảnh hưởng tới hiệu nổ Trên sở tìm giải pháp kỹ thuật chọn thơng số nổ mìn hợp lý Luận văn tổng kết, phân loại, hệ thống hóa đánh giá phương pháp nổ mìn đánh giá nguyên nhân gây tác động xấu trình nổ mìn phá đá Khai thác mỏ nói chung khai thác lộ thiên nói riêng, cơng tác nổ mìn khâu quan trọng công nghệ khai thác lộ thiên Chất lượng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu công tác khai thác công tác nổ mìn làm tác động tiêu cực đến mơi trường xung quanh Luận văn phân tích nguyên nhân gây an tồn nổ mìn gây cho người cơng trình; đá văng sóng đập khơng khí để từ đề biện pháp khắc phục Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực tế sản xuất, luận văn có đóng góp việc xác định khoảng cách an tồn nổ mìn với điều kiện khai thác mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao làm ngun liệu sản xuất xi măng Trên kết nghiên cứu tính tốn xác định khoảng cách an tồn chung cho mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao Căn vào cơng suất mỏ áp dụng khoảng cách cho phù hợp Từ giúp nhà quản lý cấp Tổng Cơng ty điều hành cơng tác nổ mìn thống hiệu an toàn PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ NỨT NẺ (V.K.RUSOP) Cấp nứt nẻ Mức độ nứt nẻ (độ khối đất đá Độ nứt nẻ riêng n(1/m) Kích thước trung bình khối nứt (m) I Nứt nẻ mạnh (khối nhỏ) 10 II Nứt nẻ mạnh (khối trung bình) III Tỷ lệ % khối có kích thước lớn (cm) 30 40 100 0,1 10 0 10 ÷ 0,1 ÷ 0,5 10 ÷ 70 30 Nứt nẻ trung bình (khối lớn) 2÷1 0,5 ÷ 70 ÷ 100 30 ÷ 80 ÷ 40 IV Nứt nẻ (khối lớn) ÷ 0,65 ÷ 1,5 100 80 ÷ 90 40 ÷ 80 V Thực tế đặc xít (khối cực lớn) < 0,65 1,5 100 100 100 PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ NỔ (V.K.RUSOP) Nhóm đất đá Mức độ nổ I Dễ nổ II Độ nổ trung bình III Khó nổ IV Rất khó nổ V Cực kỳ khó nổ Chỉ tiêu thuốc nổ (kg/m3) dối với cỡ hạt 1,2 V 10 ÷ 12 3,2 0,6 ÷ 0,9 PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ KHÓ NỔ (B.N KUTUDOP) Cấp đất đá theo độ nổ Chỉ tiêu thuốc nổ q (kg/m3) Trị số giới hạn cấp Trung bình Khoảng cách trung bình vết nứt (m) I 0,12 ÷ 0,18 0,15 II 0,18 ÷ 0,28 III Tỷ lệ % khối nứt có kích thước Mật độ đất đá γđ (g/ cm ) Cấp đất đá theo M.M.Protodiaconop >500mm >1500mm Độ bền nét đất đá 105Pa kg/cm2 < 0,1 0÷2 100 ÷ 300 1,4 ÷ 1,8 VII ÷ VI 0,225 0,1 ÷ 0,25 ÷ 16 200 ÷ 450 1,75 ÷ 2,35 VII ÷ VI 0,27 ÷ 0,38 0,32 0,2 ÷ 0,5 10 ÷ 52 0÷1 300 ÷ 650 2,25 ÷ 2,55 V ÷ IV IV 0,38 ÷ 0,52 0,45 0,45 ÷ 0,75 45 ÷ 80 0÷4 500 ÷ 900 2,5 ÷ 2,8 IV ÷ IIIa V 0,52 ÷ 0,68 0,6 0,7 ÷ 1,0 75 ÷ 98 ÷ 15,7 700 ÷ 1200 2,75 ÷ 2,9 III ÷ IIIa VI 0,68 ÷ 0,88 0,78 0,95 ÷ 1,25 96 ÷ 100 10 ÷ 30 1100 ÷ 1600 2,85 ÷ 3,1 III ÷ II VII 0,88 ÷ 1,1 0,99 1,2 ÷ 1,5 100 15 ÷ 47 1450 ÷ 2050 2,95 ÷ 3,2 II ÷ I VIII 1,1 ÷ 1,37 1,235 1,45 ÷ 1,7 100 43 ÷ 63 1950 ÷ 2500 3,15 ÷ 3,4 I IX 1,37 ÷ 1,68 1,525 1,65 ÷ 1,9 100 58 ÷ 78 2350 ÷ 3000 3,35 ÷ 3,6 I X 1,68 ÷ 2,03 1,855 ≥ 1,85 100 75 ÷ 100 ≥ 2850 ≥ 3,55 I PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ BỀN VÀ ĐỘ CỨNG ÂM HỌC Nhóm đất đá A B Tên đất đá Tốc độ sóng Hệ số độ dọc khiên cố f theo M.M.Protodiaconop đất đá, m/s Mật độ đất đá, kg/m3 Độ cứng âm học đất đá g/cm3, cm/s I Đất đá bền (Granit hạt nhỏ, bazan, Diaba) 18 ÷ 20 4000 ÷ 6000 4000 ≥16.105 II Đất đá bền (Cônglômêrát với xi măng bền chắc, Granit bền) 15 ÷ 18 3500 3700 13.105 III Đất đá cứng (cát kết với xi măng gắn kết bền (Cônglômêrát bền chắc) 12 ÷ 15 3200 3500 11,3.105 IV Đất đá kiên cố (Cơnglơmêrát bền , Granit hạt thơ) ÷ 12 2900 3000 8,7.105 V Đất đá có độ bền kiên cố trung bình (Cơnglơmêrát có xi măng vơi, cát kết phong hóa nứt nẻ) 5÷8 2000 ÷ 2600 2500 6,5.105 2÷5 800 ÷ 2150 2000 4,3.105 0,6 ÷ 190 1600 0,3.105 VI Đám ềm Cônglômêrát C VII Đá rời (đất, cát, sét) TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Ấu, Nhữ Văn Bách (1998), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn, Nhà xuất giáo dục Hồ Sỹ Giao (1996), Cơ sở công nghệ khai thác đá, Nhà xuất giáo dục Nhữ Văn Bách (1990), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn, Trường đại học mỏ Địa chất, Hà Nội Trần Mạnh Xuân (1993), Các trình sản xuất mỏ lộ thiên, trường Đại học mỏ Địa chất - Hà Nội Nhữ Văn Bách, Lê Văn Quyển (1990), “Xác định thơng số nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu sản xuất điều kiện thực tế mỏ Đèo Nai”, Tuyển tập cơng trình khoa học Đại học mỏ Địa chất – Hà Nội Lê Văn Quyển (2000), Nghiên cứu hoàn thiện thơng số nổ mìn mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học mỏ Địa chất - Hà Nội Nhữ Văn Bách (2008), Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn khai thác mỏ, Nhà xuất giao thông vận tải Hồ Sỹ Giao, Đàm Trọng Thắng, Lê Văn Quyển, Hồng Tuấn Chung (2010), Nổ hóa học, Nhà xuất khoa học kỹ thuật CVN.6174: 1996, Vật liệu nổ công nghiệp, Yêu cầu an toàn sản xuất thử nổ nghiệm thu 10 QCVN 02: 2008/BCT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn bảo quản vận chuyển, sử dụng tiêu hủy vật liệu nổ công nghiệp 11 C.E Gregory (1993), Exploisive for Engineer, Tran Tech publications, Germany 12 Gour C Sen (1994), Blasting Technology for Mining and Civil Engineers, UMSW Press, Sydney 13 Sushil Bhandari (1997) Engineer A.A.Balkema/Rotterdam/Brookfield 14 William Hustrulid (1999) Blasting Principles for Open Pit Mining A.A.Balkema/Rotterdam/Brookfield 15 Carlos L Jimeno, Emilio L Jimeno  Francisco J A Carcedo (1995) Drilling and Blasting of Rock, A.A.Balkema/Rotterdam/Brookfield Rock Blasting Operations MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG KHU MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU MỎ .4 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý .4 1.1.2 Điều kiện tự nhiên 1.2 Địa chất 1.2.1 Đặc điểm loại đá sử dụng xây dựng việt nam .6 1.2.2 Kiến tạo đứt gãy .9 1.2.3 Địa chất thủy văn 1.3 Tính chất lý đá 1.4.Phân loại đất đá mỏ 12 1.4.1 Phân loại đất đá theo hệ số độ kiên cố Giáo sư M.M.Prôtôdiakonốp 12 1.4.2 Phân loại đất đá theo độ nứt nẻ 12 1.4.3 Phân loại đất đá theo mức độ khó khoan 12 1.4.4 Phân loại đất đá theo mức độ khó nổ 13 CHƯƠNG .15 ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CƠNG TÁC KHOAN NỔ MÌN Ở NHỮNG MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO 15 2.1.Vài nét tổng quan mỏ khai thác đá vôi làm nguyên liệu sản xuất xi măng Việt Nam 15 2.4.1 Tiềm đá vôi sản xuất xi măng nước ta 15 2.1.2 Tổng quan mỏ khai thác đá vôi làm nguyên liệu sản xuất xi măng 16 2.2 Tình hình trạng khai thác đá vơi số mỏ nhà máy xi măng Việt Nam 16 2.2.1 Cung cầu năm qua dự báo 16 2.2.2 Hiện trạng khai thác số mỏ cụ thể 18 2.3 Ứng dụng phương pháp nổ mìn khai thác đá vơi Việt nam giới .30 2.4.Vài nét cơng nghệ nổ mìn khai thác đá vôi làm nguyên liệu sản xuất xi măng Việt Nam 31 2.4.1 Tác dụng nổ lượng thuốc nổ 31 2.4.2.Cơng nghệ nổ mìn khai thác đá vơi làm nguyên liệu sản xuất xi măng Việt Nam .33 2.5 Hiện trạng công tác khoan nổ mìn số mỏ nhà máy xi măng Việt Nam 46 CHƯƠNG .53 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH AN TỒN KHI NỔ MÌN Ở MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO 53 3.1 Những ảnh hưởng cơng tác nổ mìn đến người, cơng trình xung quanh tác động xấu đến môi trường .53 3.1.1 Tác dụng chấn động nổ mìn 55 3.1.2 Tác dụng sóng đập khơng khí đến mơi trường xung quanh 58 3.1.3 Tác dụng nguy hại đá văng nổ mìn 64 3.2 Nghiên cứu xác định khoảng cách an tồn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao 65 3.2.1 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu cơng tác khoan nổ 65 3.2.2 Các thông số nổ mìn hợp lý .79 3.2.3 Xác định khoảng cách an toàn nổ mìn mỏ dạng địa hình núi cao .82 CHƯƠNG .104 KIẾN NGHỊ GIẢI PHÁP XỬ LÝ CÁC VẤN ĐỀ VỀ KHOẢNG CÁCH AN TOÀN KHI NỔ MÌN Ở MỎ ĐÁ VƠI DẠNG ĐỊA HÌNH NÚI CAO 104 4.1 Kiến nghị .104 4.2 Các giải pháp xử lý vấn đề khoảng cách an tồn nổ mìn 104 Bảng 4.1 Hệ số phụ thuộc vào vật liệu che phủ 105 KẾT LUẬN .107 PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ NỨT NẺ 108 (V.K.RUSOP) 108 PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ NỔ 108 (V.K.RUSOP) 108 PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ KHÓ NỔ 109 (B.N KUTUDOP) 109 PHỤ LỤC PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ BỀN VÀ ĐỘ CỨNG ÂM HỌC 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tính chất lý mỏ 10 Bảng 2.1 Trữ lượng đá vôi xi măng vùng 15 Bảng 2.2 Trữ lượng công suất khai thác cho dây chuyền sản xuất – xi măng Hoàng Thạch 18 Bảng 2.3 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng Tam Điệp 20 Bảng 2.4 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng ChinPhon 20 Bảng 2.5 Chủng loại thiết bị khai thác sử dụng – xi măng ChinPhon 21 Bảng 2.6 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng Hải Phòng 22 Bảng 2.7 Chủng loại thiết bị khai thác sử dụng – xi măng Hải Phòng 22 Bảng 2.8 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng Bút Sơn 23 Bảng 2.9 Chủng loại thiết bị khai thác sử dụng – xi măng Bút Sơn 24 Bảng 2.10 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng Bỉm Sơn .25 Bảng 2.11 Chủng loại thiết bị khai thác sử dụng – xi măng Bỉm Sơn 25 Bảng 2.12 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng Hoàng Mai .26 Bảng 2.13 Chủng loại thiết bị khai thác sử dụng – xi măng Hồng Mai .26 Bảng 2.14 Trữ lượng cơng suất khai thác – xi măng Nghi Sơn 27 Bảng 2.15 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng Sông Gianh 27 Bảng 2.16 Trữ lượng công suất khai thác – xi măng Hà Tiên .28 Bảng 2.17 Chủng loại thiết bị khai thác sử dụng – xi măng Hà Tiên .28 Bảng 2.18 Công nghệ khai thác số mỏ đá vôi thuộc nhà máy xi măng lò đứng 30 Bảng 2.19 Tổng hợp khối lượng thuốc nổ sử dụng khai thác đá vôi phục vụ sản xuất xi măng nước khối ASEAN 31 Bảng 2.20 Các thơng số nổ mìn áp dụng số mỏ đá vôi số mỏ đá vôi thuộc nhà máy xi măng 46 Bảng 2.21 Tổng hợp thông số khoan nổ .48 Bảng 2.22 Tổng hợp thơng số mạng lưới khoan nổ mìn 49 Bảng 2.23 Tổng hợp thông số mạng lưới khoan nổ mìn 50 Bảng 3.1 Hệ số Kc để tính khoảng cách an toàn chấn động .84 Bảng 3.2 Hệ số để tính khoảng cách an tồn chấn động .84 Bảng 3.3 Trị số bán kính chấn động vùng nguy hiểm 87 Bảng 3.4 Các hệ số ks, Ks để tính khoảng cách an tồn tác động sóng khơng khí nổ gây 88 Bảng 3.5 Bán kính vùng nguy hiểm mảnh đất đá văng xa khí nổ mìn định hướng nổ mìn văng xa 90 Bảng 3.6 Bán kính vùng nguy hiểm người .91 Bả ng Trị số bá n k ín h vù ng ng u y hiể m k h i nổ mì n lỗ k ho a n lớ n 92 Bả ng K ế t tí nh c họn kho ả ng cá c h a n tồ n nổ mì n mỏ đá v ng đị a hì nh núi c a o, (đk = 10 mm) 93 Bả ng K ế t tí nh c họn kho ả ng cá c h a n tồ n nổ mì n mỏ đá v ng đị a hì nh núi c a o, (đk = 15 mm) 96 Bả ng 3.1 Kế t tí nh c họ n khoả ng cá c h a n tồ n nổ mì n mỏ đá v ng đị a hì nh núi c a o, (đk = 20 mm) 100 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ minh họa tác dụng nổ lượng thuốc khác 32 Hình 2.2 Sơ đồ thể vùng tác dụng nổ 33 Hình 2.3 Sơ đồ thể bố trí lượng thuốc lỗ khoan thẳng đứng lỗ khoan nghiêng 35 Hình 2.4 Sơ đồ thông số phân bố lỗ khoan lớn tầng nổ mìn 36 Hình 2.5 Sơ đồ thông số phân bố lỗ khoan nhỏ tầng 37 Hình 2.6 Vùng đập vỡ điều chỉnh nổ phân đoạn lượng thuốc 38 Hình 2.7 Sơ đồ nổ vi sai .40 Hình 2.8 Sơ đồ nổ vi sai lỗ khoan .40 Hình 2.9 Sơ đồ chuẩn bị nổ tầng cao 41 Hình 2.10 Sơ đồ nổ mìn mơi trường nén .42 Hình 2.11 Sơ đồ khoan 02 lỗ khoan gần 43 Hình 2.12 Sơ đồ chuẩn bị nổ sử dụng lỗ khoan trung gian .43 Hình 2.13 Sơ đồ thứ tự cơng việc nổ mìn túi (hốc) .44 Hình 2.14 Sơ đồ bố trí buồng mìn 45 Hình 3.1 Sơ đồ tạo thành sóng đập khơng khí nổ lượng thuốc 59 Hình 3.2 Sơ đồ thể thay đổi áp lực khơng khí sau mặt sóng đập 59 Hình 3.3 Quan hệ đường cản đường kính lượng thuốc 66 Hình 3.4 Sự thay đổi hệ số m W thay đổi sơ đồ nổ .67 Hình 3.5 Tỉ lệ đá cỡ phụ thuộc vào tiêu thuốc nổ loại đất đá có độ nổ khác .68 Hình 3.6 Tỉ lệ cục đá quã cỡ phụ thuộc vào tiêu thuốc nổ đường kính lượng thuốc khác đất đá nổ đồng 69 Hình 3.7 Sơ đồ cấu tạo lượng thuốc .71 Hình 3.8 Thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng khởi nổ 71 Hình 3.9 Sơ đồ xác định vùng đập vỡ 72 Hình 3.10 Sơ đồ vùng đập vỡ nổ mìn tức thời - lượng thuốc liên tục 73 Hình 3.11 Sơ đồ vùng đập vỡ nổ mìn phân đoạn khơng khí 74 Hình 3.12 Sơ đồ tác dụng nhóm lượng thuốc môi trường đất đá nổ vi sai 75 Hình 3.13 Ảnh hưởng số mặt tự tới thể tích đất đá bị phá vỡ 75 Hình 3.14 Sơ đồ giao thoa sóng ứng suất nổ vi sai 76 Hình 3.15 Sơ đồ tạo thành mặt tự phụ nổ vi sai 77 Hình 3.16 Vị trí nổ mìn cơng trình cần bảo vệ .82 Hình 3.17 Cách xác định đồ thị tìm phát thuốc tương ứng 85 ... núi cao  Phân tích trạng nổ mìn mỏ dạng địa hình núi cao  Nghiên cứu xác định khoảng cách an toàn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao  Kiến nghị giải pháp nâng cao hiệu đảm bảo an tồn nổ. .. khu mỏ  Chương 2: Đặc điểm cơng nghệ khai thác cơng tác khoan nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao  Chương 3: Nghiên cứu xác định khoảng cách an tồn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao. ..  Nghiên cứu xác định khoảng cách an tồn nổ mìn mỏ đá vơi dạng địa hình núi cao 5.Nhiệm vụ nghiên cứu  Phân tích đặc điểm khu mỏ, quy mơ khai thác tương lai, công nghệ khai thác mỏ dạng địa hình