Nghiên cứu, lựa chọn các thông số khoan nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả đồng thời giảm thiểu tác động xấu tới môi trường khi nổ mìn trên các mỏ khai thác đá vôi ở nước ta

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TRỌNG HIỆP NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỒNG THỜI GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG XẤU TỚI MƠI TRƢỜNG KHI NỔ MÌN TRÊN CÁC MỎ KKHAI THÁC ĐÁ VÔI Ở NƢỚC TA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TRỌNG HIỆP NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỒNG THỜI GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG XẤU TỚI MÔI TRƢỜNG KHI NỔ MÌN TRÊN CÁC MỎ KHAI THÁC ĐÁ VÔI Ở NƢỚC TA CHUYÊN NGÀNH KHAI THÁC MỎ MÃ SỐ: 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS LÊ VĂN QUYỂN Hà Nội - 2012 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 cơng trình khác Hà Nội, ngày 13 tháng năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Trọng Hiệp MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC NỔ MÌN VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG CÁC THƠNG SỐ KHOAN NỔ MÌN Ở MỘT SỐ MỎ ĐÁ 1.1 Tổng quan cơng tác nổ mìn 1.2 Các phương tiện phương pháp khởi nổ lượng thuốc 13 1.3 Hiện trạng cơng tác khoan nổ mìn số mỏ khai thác đá vôi nước ta 19 CHƢƠNG - NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KHOAN NỔ MÌN ĐẾN CHẤT LƢỢNG ĐẬP VỠ, ĐẾN TÁC ĐỘNG CĨ HẠI ĐỐI VỚI MƠI TRƢỜNG 2.1 Ảnh hưởng thơng số khoan nổ mìn đến chất lượng đập vỡ 31 2.2 Ảnh hưởng thông số khoan nổ mìn đến tác động có hại tới mơi trường 57 CHƢƠNG - TÍNH TỐN, LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KHOAN NỔ HỢP LÝ CHO MỎ ĐÁ VÔI NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐẬP VỠ, GIẢM TÁC ĐỘNG CĨ HẠI TỚI MƠI TRƢỜNG TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO MỎ ĐÁ PHƢƠNG NAM - NG BÍ - QUẢNG NINH 3.1 Yêu cầu công tác khoan nổ mìn mỏ lộ thiên 81 3.2 Lựa chọn loại thuốc nổ, phương pháp nổ, phương tiện nổ, sơ đồ nổ 81 3.3 Lựa chọn mức độ đập vỡ hợp lý 98 3.4 Tính tốn, lựa chọn thơng số khoan nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao 101 chất lượng đập vỡ giảm thiểu tác động xấu tới mơi trường mỏ đá vơi Tính tốn áp dụng cho mỏ đá Phương Nam - ng Bí - Quảng Ninh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC 118 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Chất nổ sử dụng khai thác mỏ lộ thiên Bảng 1.2 Các loại kíp nổ thường sử dụng Việt Nam 12 Bảng 1.3 Các loại kíp nổ điện vi sai sử dụng Việt Nam 12 Bảng 1.4 Các loại dây nổ sử dụng Việt Nam 13 Bảng 1.5 Tổng hợp thơng số khoan nổ mìn núi - Mỏ đá Phương Nam 21 Bảng 1.6 Tổng hợp thơng số khoan nổ mìn mỏ đá Cơng ty xi măng Hồng Thạch 24 Bảng 1.7 Tổng hợp thơng số khoan nổ mìn núi đá Trại Sơn A - Công ty xi măng Phúc Sơn 27 Bảng 2.1 Cách xác định hệ số k1; k2 phụ thuộc vào khối lượng thuốc nổ 64 Bảng 2.2 Tốc độ truyền sóng dọc số đất đá môi trường 73 Bảng 3.1 Thời gian giãn cách t nổ vi sai nhiều hàng (theo M.F.Đrukovanưi 87 Bảng 3.2 Kết tính chọn thời gian vi sai cho mỏ Phương Nam 95 Bảng 3.3 Bảng xác định hệ số k1, k2 tính tốn khoảng cách an tồn sóng đập khơng khí 112 Bảng 3.4 Các thơng số khoan nổ mìn hợp lý với điều kiện áp dụng cho mỏ đá Phương Nam - ng Bí - Quảng Ninh 114 Bảng 3.5 Các thơng số khoan nổ mìn hợp lý với điều kiện mỏ khai thác đá vôi nước ta 114 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Các cơng trình mỏ nhà dân xung quanh bị ảnh hưởng chấn động nổ mìn mỏ 29 Hình 1.2 Hình ảnh đá văng nổ mìn gây hư hại cho cơng trình xung quanh 30 Hình 2.1 Quan hệ đường cản đường kính lượng thuốc 32 Hình 2.2 Thay đổi sơ đồ nổ vi sai hệ số làm gần thực tế thay đổi 33 Hình 2.3 Tỷ lệ cục đá cỡ phụ thuộc vào tiêu thuốc nổ đường kính lượng thuốc khác đất đá nổ đồng 35 Hình 2.4 Tỷ lệ đá cỡ phụ thuộc vào tiêu thuốc nổ loại đất đá có độ nổ khác 36 Hình 2.5 Các sơ đồ cấu trúc lượng thuốc lỗ khoan 38 Hình 2.6 Vùng đập vỡ điều chỉnh (1) vùng đập vỡ thực tế khơng điều chỉnh (2) nổ mìn phân đoạn lượng thuốc 39 Hình 2.7 Sơ đồ phân bố lượng thuốc đất đá khơng đồng 40 Hình 2.8 Bố trí túi thuốc nạp phần bua để phá vỡ lớp đá cứng 43 Hình 2.9 Sự giao thoa sóng ứng suất nổ mìn vi sai 46 Hình 2.10 Mức độ phá vỡ tăng tăng số mặt tự 47 Hình 2.11 Sơ đồ tạo thành mặt tự phụ 47 Hình 2.12 Sơ đồ vi sai qua hàng 50 Hình 2.13 Sơ đồ vi sai qua hàng - qua lỗ 51 Hình 2.14 Sơ đồ vi sai nêm hình thang 51 Hình 2.15 Sơ đồ vi sai theo đường chéo 52 Hình 2.16 Sơ đồ vi sai qua lỗ dùng dây nổ với Rơle vi sai 52 Hình 2.17 Sơ đồ đấu ghép mạng tín hiệu với kíp nổ vi sai nổ vi sai với sơ đồ qua lỗ 53 Hình 2.18 Trị số đường cản chân tầng phụ thuộc vào hướng lỗ khoan tầng 55 Hình 2.19a Ảnh hưởng sơ đồ mạng lưới lỗ khoan tới chất lượng đập vỡ thông số mạng lưới lỗ khoan (a,b) lớn 56 Hình 2.19b Ảnh hưởng đồ mạng lưới lỗ khoan tới chất lượng đập vỡ thông số mạng lưới lỗ khoan (a,b) phù hợp 57 Hình 2.20 Đặc tính nguy hại cơng tác nổ mìn gây 58 Hình 2.21 Sự thay đổi áp lực khơng khí sau mặt sóng đập 61 Hình 2.22 Tiếng ồn sóng đập khơng khí gây đường cản phía khơng đủ (a) đường cản chân tầng khơng đủ (b) 69 Hình 2.23 Ảnh hưởng đường kháng tượng đá văng nổ mìn 70 Hình 2.24 Nguồn phát sóng đàn hồi 72 Hình 2.25 Tác dụng bề mặt tự hướng cường độ lan truyền sóng chấn động 74 Hình 2.26 Tác dụng mặt thống bãi mìn dài giảm bán kính chấn động nổ mìn 75 Hình 2.27 Tốc độ dao động khổ lượng thuốc liên tục phân đoạn 76 Hình 2.28 Sự thay đổi hệ số giảm tốc độ dao động nổ vi sai 77 Hình 3.1 Nguyên lý sơ đồ vi sai 90 Hình 3.2 Sơ đồ đấu ghép mạng truyền tín hiêu nổ phi điện vừa tạo giao thoa sóng ứng suất, vừa tạo mặt tự phụ 91 Hình 3.3 Sơ đồ vi sai phù hợp với cấu trúc phân lớp hướng cắm đất đá 92 Hình 3.4 Sơ đồ hai nhánh lệch pha thời gian vi sai 96 Hình 3.5 Sơ đồ quan hệ hướng khởi nổ với tác dụng chấn động 97 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, để phát triển kinh tế nói chung, ngành khai thác khống sản nói riêng cách bền vững, vấn đề bảo vệ môi trường khỏi ô nhiễm ngày đặc biệt quan tâm Như biết trình khai thác mỏ lộ thiên có tác động xấu tới mơi trường xung quanh, phải kể tới tác động cơng tác khoan nổ mìn Việc khoan nổ mìn mỏ lộ thiên khai thác vật liệu xây dựng nhằm mục đích làm tơi đất đá phục vụ cho công tác xúc bốc, vận chuyển nghiền đập sơ thường kèm theo tác động xấu tới mơi trường như: Chấn động, sóng đập khơng khí, đá văng, khí bụi mỏ, … Nhu cầu sản lượng ngày tăng dẫn tới quy mô nổ tăng, tần suất khoan nổ tăng dẫn tới ảnh hưởng nặng nề không quan tâm tới biện pháp nhằm sử dụng lượng, nâng cao hiệu sử dụng lượng vào việc đập vỡ, giảm thiểu tác dụng có hại thơng qua lựa chọn thơng số khoan nổ hợp lý Do vậy, nghiên cứu, lựa chọn thơng số khoan nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu đồng thời giảm thiểu tác động xấu tới mơi trường nổ mìn mỏ khai thác đá vôi thực cần thiết Mục đích nghiên cứu đề tài Lựa chọn thơng số khoan nổ mìn hợp lý để nâng cao hiệu đập vỡ giảm thiểu tác động xấu tới môi trường xung quanh Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài số mỏ khai thác đá vơi có diện tích khai trường nhỏ gần sân cơng nghiệp, gần cơng trình dân sinh Phạm vi nghiên cứu thơng số khoan nổ mìn, tác động xấu tới mơi trường chấn động, sóng đập khơng khí, đá văng nổ mìn Nội dung nghiên cứu - Nêu trạng việc áp dụng thông số khoan nổ mỏ đá, ảnh hưởng việc sử dụng thơng số đến việc phát sinh sóng chấn động, sóng đập khơng khí, đá văng - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số khoan nổ đến chất lượng đập vỡ, đến tác động có hại tới mơi trường - Tính tốn lựa chọn thông số khoan nổ hợp lý cho mỏ đá vôi nhằm nâng cao hiệu đập vỡ, giảm tác động có hại tới mơi trường - Nghiên cứu tính toán ứng dụng mỏ cụ thể Phƣơng pháp nghiên cứu Luận văn nghiên cứu theo phương pháp thống kê, phân tích, đánh giá, tính tốn, … Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 6.1 Ý nghĩa khoa học - Bổ xung thêm sở khoa học để xác định xác thơng số khoan nổ để nâng cao chất lượng đập vỡ đồng thời giảm thiểu tác động có hại tới mơi trường - Khẳng định mối quan hệ gắn bó thông số khoan nổ hợp lý với giảm thiểu tác động xấu tới mơi trường nổ mìn gây 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Các thông số khoan nổ hợp lý áp dụng thực tế mỏ khai thác đá vừa đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật, vừa đảm bảo an toàn chấn động, sóng đập khơng khí, đá văng… Bố cục luận văn Luận văn gồm phần mở đầu, chương kết luận, gồm 100 trang đánh máy, 14 bảng biểu, 36 hình vẽ, tham khảo tài liệu nước CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC NỔ MÌN VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG CÁC THƠNG SỐ KHOAN NỔ MÌN Ở MỘT SỐ MỎ ĐÁ 1.1 TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC NỔ MÌN 1.1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển nổ mìn Từ xưa, loài người khám phá thuốc nổ biết sử dụng lượng vào nhiều mục đích khác Thuốc nổ có tên gọi thuốc nổ đen với thành phần: Nitrakali + Bột than + Lưu huỳnh Trong nhiều kỷ, thuốc đen sử dụng quân dân Nhưng từ cuối kỷ XVIII, thuốc đen thay nhiều loại thuốc nổ mạnh khác đời sau: Vào năm 1846, nhà hóa học người Nga - Zinhin người sáng chế thuốc nổ Nitrơglyxêrin Sau đó, cộng ơng Đại úy Pêtrusev nghiên cứu thuốc nổ Đinamit với thành phần: 75% Nitrôglyxêrin + 25% Cácbonat Magiê Trong năm 1862  1863, Kỹ sư Anphret Nôben (người Thụy Điển) tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện thuốc nổ Năm 1867, hai nhà hóa học Thụy Điển Onxen Nocbin phát minh Nitratamon - nguồn nguyên liệu chủ yếu để chế tạo thuốc nổ Amơnit (loại thuốc nổ có nhiều ưu việt Đinamit) Cũng khoảng thời gian kể trên, người ta chế tạo phương tiện gây nổ mồi lửa điện (1812) Silinh người Nga, dây cháy chậm (1831) Của Bicpha người Anh dây nổ năm 1879 v.v… Từ kỷ XIX đến với phát triển mạnh mẽ công nghiệp giới, hàng loạt loại thuốc nổ phương tiện gây nổ tiên tiến đời, cụ thể sau: Từ năm 1884 người Pháp sản xuất thuốc nổ Amơnit có thành phần 85% Nitratamơn + 12% Đinitronaphtalin +3% Trinitronaphtalin 106 Qua phương pháp tính tiêu thuốc nổ nêu cơng thức tính tiêu thuốc nổ cần thiết để đảm bảo tỷ lệ cục có kích thước định tiêu thuốc nổ xác định theo lượng chất nổ cho thấy sử dụng cần biết trước thơng số đường kính lượng thuốc số tính chất lý đá vơi (kích thước trung bình khối nứt, giới hạn bền nén đá vôi) Căn vào đặc điểm, tính chất lý điều kiện khai thác đá vôi mỏ đá Phương Nam, tác giả lựa chọn cơng thức tính “Chỉ tiêu thuốc nổ cần thiết để đạt cỡ hạt có kích thước trung bình theo u cầu” để xác định tiêu thuốc nổ Bản chất phương pháp thể yếu tố ảnh hưởng có thay đổi liên tục lấy làm biến số, yếu tố ảnh hưởng không liên tục đưa vào hệ số, giá trị hệ số xác định thực nghiệm Để tính tốn tiêu thuốc nổ thơng số xác định lựa chọn: - dtb = 0,3m : kích thước trung bình hợp lý; - e = 1,12 : hệ số kể đến ảnh hưởng loại thuốc nổ sử dụng thuốc nổ hạt rời ANFO so với thuốc nổ tiêu chuẩn AD1; - f = : độ cứng trung bình mỏ đá Phương Nam; - k = 0,77 : hệ số kể đến phương pháp điều khiển nổ độ nứt nẻ môi trường nổ Thay giá trị vào cơng thức ta có kết sau: q  (0,8.0,3  0,8).1,12.0,77  0,48kg / m 1,564 q = 0,48 kg/m3 3.4.5 Xác định đƣờng cản chân tầng Đường cản chân tầng xác định theo điều kiện: - Đảm bảo chất lượng đập vỡ thể tích vùng đập vỡ tối đa: Wct = Kw.dk , m; (3.29) đó: Kw hệ số phụ thuộc vào tính chất đất đá tính chất lượng thuốc nổ: Với đất đá nhóm I - Kw = 40  45; nhóm II - Kw = 35  40; nhóm III - Kw = 30  35; nhóm IV - Kw = 25  30 107 - Kể tới tác dụng tương hỗ lượng thuốc nổ gần nhau: Wct = 53.Kt.dk  (1,6 - 0,5m) , m  d e (3.30) - Theo điều kiện lượng thuốc nổ tính tốn phải nạp hết vào lỗ khoan đảm bảo không bua: Wct =  0,75.P  0,56.P  4.m.q.P.H Lk 2.m.q.H , m (3.31) Trong công thức trên: Kt =  1,25 hệ số kể tới điều kiện địa chất độ nứt nẻ hay độ khó nổ đất đá (trị số nhỏ ứng với đất đá nhóm IV, trị số lớn ứng với đất đá nhóm I);  - mật độ nạp thuốc lỗ khoan, kg/m - xác định theo loại thuốc nổ chọn; d - dung trọng đá, kg/m3; e - hệ số quy đổi thuốc nổ theo khả công nổ: e = Ach/Att (thuốc nổ chuẩn Amônit N06; P - khối lượng thuốc chứa 1m dài lỗ khoan, kg/m P = 0,785.dk2.t.Kn , kg/m; dk - đường kính lỗ khoan, m; t - mật độ thuốc nổ, kg/m3; Kn - hệ số tính đến điều kiện nạp mìn: Nếu nạp thuốc rời Kn = 1; nạp thuốc bao gói Kn = d t2 (dt - Đường kính thỏi thuốc nổ, m); d k2 Lk = H + Lkt - chiều sâu lỗ khoan với lỗ khoan thẳng đứng, m; Lk = H + Lkt - chiều sâu lỗ lỗ khoan nghiêng góc  , m; sin  H - chiều cao tầng, m; Lkt - Chiều sâu khoan thêm, m; q - tiêu thuốc nổ hợp lý, kg/m3; 108 m - hệ số làm gần, chọn phụ thuộc vào loại đất đá; đất đá nhóm I: m = 1,1; nhóm II: m = 1,05; nhóm III: m = 1,0; nhóm IV: m = 0,95 Để tính tốn đường cản chân tầng tác giả lựa chọn tính theo điều kiện đảm bảo chất lượng đập vỡ thể tích vùng đập vỡ tối đa: Wct = Kw.dk = 32.0,09 = 2,9m (Với đá nhóm III - Kw = 30  35) Lựa chọn Wct = 2,9m 3.4.6 Khoảng cách lỗ khoan hàng khoảng cách hàng lỗ khoan Đây thơng số bố trí mạng lỗ khoan chủ yếu nổ mìn vi sai nhiều hàng: - Khoảng cách lỗ khoan hàng: a = m.Wct , m; - Khoảng cách hàng lỗ khoan: (3.32) b = a.sin600 (áp dụng với mạng lỗ khoan tam giác đều) (3.33) Như vậy: a = 1,0.2,9 = 2,9 m (m = 1,0 - Hệ số làm gần đất đá nhóm III); b = 2,9 sin600 = 2,5m 3.4.7 Lƣợng thuốc nổ cần nạp cho lỗ khoan - Lượng thuốc nổ nạp cho lỗ khoan hàng cùng: Q1 = q.a.Wct.H , kg (3.34) - Lượng thuốc nổ nạp cho lỗ khoan hàng trong: Q2 = q.a.b.H , kg Trong đó: (3.35) q- tiêu thuốc nổ sử dụng; q = 0,48kg/m3; a,b - khoảng cách lỗ khoan hàng hàng lỗ khoan; a = 2,9m; b = 2,5m; Wct - đường cản chân tầng, đường kháng; Wct = 2,9m; H - chiều cao tầng khai thác; H = 6m Thay giá trị ta tính được: Q1 = 24,2 kg/lỗ; Q2 = 20,8 kg/lỗ 109 3.4.8 Chiều cao cột thuốc Chiều cao cột thuốc (LT) xác định tùy thuộc vào tiêu thuốc nổ, mật độ nạp, đường kính lỗ khoan, thơng số mạng nổ chiều cao tầng + Chiều cao cột thuốc hàng ngoài: Ltn  Q1 24,2   4,6m P 5,2 + Chiều cao cột thuốc hàng trong: Ltt  Q2 20,8   4,0m P 5,2 Trong đó: P - Lượng thuốc nổ tính cho mét dài lỗ khoan; Với thuốc nổ rời ANFO; mật độ nạp thuốc  = 0,82 g/cm3; đường kính lỗ khoan dk = 90mm thì: P = 5,2 (kg/m) 3.4.9 Chiều dài bua chất lƣợng bua Chiều dài bua xác định sau: - Bua lỗ khoan hàng ngoài: Lbn = Lk - Ltn = 6,9 - 4,6 = 2,3m - Bua lỗ khoan hàng trong: Lbt = Lk - Ltt = 6,9 - 4,0 = 2,9m Sau xác định chiều cao bua cần tiến hành kiểm tra so sánh với điều kiện đường cản chân tầng, đường kính lỗ khoan: - Theo V.I.Butrơnhev: Lb ≥ 0,75.Wct , m - Theo M.M.Đacutraev: Lb = 0,7.Wct - Theo V.I.Gusin thì: Lb = (15  30).dk , m - Theo B.N.Cutudôv Valukhin: , m; Hoặc Lb = (15  20).dk, m Lb = (20  25).dk , m Trong trường hợp vật liệu bua chất lượng cao giảm L b đến 10.dk Như chọn Lb khoảng: Lb = (10  30).dk , m Ở công thức đất đá nứt lẻ mạnh tầng cao lấy trị số lớn so với đất đá nứt nẻ yếu tầng thấp Trị số giới hạn bua L bmin = 10.dk dùng bua chất lượng cao gồm 60% sỏi dăm cỡ hạt 1,5  2cm trộn với 110 40% cát bua có sức kháng cắt lớn mật độ cao Với chất lượng bua tốt giảm chiều cao nạp bua, tăng chiều cao cột thuốc đồng thời mở rộng mạng lưới thơng số Như chiều dài tính toán đảm bảo điều kiện đường cản chân tầng, đường kính lỗ khoan 3.4.10 Suất phá đá Khi nổ nh hàng mìn: S= a.H Wct  nh  1.b , m3/m nh Lk (3.36) Trong đó: a - khoảng cách lỗ mìn hàng, a = 2,9m; H - chiều cao tầng khai thác, H = 6m; Wct - đường cản chân tầng, Wct = 2,9m; Nh - số lượng hàng mìn bãi mìn, nh = hàng; b - khoảng cách hàng mìn, b = 2,5m; Lk - chiều dài lỗ khoan, Lk = 6,9m Thay giá trị vào cơng thức ta tính đường giá trị suất phá đá: S= 2,9.6.2,9  5  1.2,5 = 6,51 m3/m 5.6,9 Kết tính tốn với số loại đất đá cụ thể, cỡ cục tối đa cho phép cụ thể cho bảng 3.4 3.5 TÍNH TỐN TÁC ĐỘNG SĨNG CHẤN ĐỘNG, SĨNG ĐẬP KHƠNG KHÍ, ĐÁ VĂNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN TÁC ĐỘNG TẠI MỎ ĐÁ PHƢƠNG NAM Phụ thuộc vào quy mổ đợt nổ, phương pháp nổ mìn, thơng số nổ mìn… mức độ tác động đợt nổ chấn động, sóng đập khơng khí, đá văng tới mơi trường khác Trong tính tốn nổ mìn cần xác định xác khoảng cách an tồn sóng chấn động, sóng đập khơng khí đá văng để phịng ngừa tai nạn người, động vật, tác hại cơng trình, thiết bị, … 111 3.5.1 Tính tốn khoảng cách an chấn động Khoảng cách an tồn chấn động nổ mìn lượng thuốc nổ tập trung tức thời xác định theo công thức: R c  K c .3 Q , m Trong đó: (3.37) Kc - hệ số phụ thuộc vào tính chất cơng trình cần bảo vệ; Kc =  20;  - hệ số phụ thuộc tính chất tác dụng nổ,  = 0,6  1,2; Q - khối lượng thuốc nổ bãi mìn, kg Áp dụng phương pháp, thơng số nổ mìn tính tốn xác định khoảng cách an tồn chấn động tiến hành nổ mìn mỏ đá Phương Nam Các thông số áp dụng tính tốn khoảng cách an tồn chấn động: K c = 8;  = 1; khối lượng thuốc nổ lớn bãi mìn: Q = 2800kg; khoảng cách an toàn chấn động nổ lượng thuốc nổ tập trung tức thời Rc  8.1.3 2800  112,8 , m Do cơng tác nổ mìn tiến hành thường xuyên mỏ nên khoảng cách an toàn chấn động phải tăng lên gấp lần: Rc’ = 2.Rc = 225,6m Khoảng cách an toàn chấn động nổ mìn tính cơng thức 3.37 áp dụng cho đối tượng nhà cửa, cơng trình bình thường Đối với cơng trình bị hư hỏng, nứt tường hay cơng trình đặc biệt cần bảo tồn khoảng cách an tồn tăng lên tối thiểu lần 3.5.2 Tính tốn khoảng cách an tồn sóng đập khơng khí Một cách tổng qt khoảng cách an tồn tác dụng sóng đập khơng khí xác định theo công thức: Rk = k1 Q (3.38) Rk = k2 Q (3.39) Trong đó: k1; k2 - hệ số phụ thuộc vào điều kiện phân bố khối lượng thuốc, mức độ hư hại cơng trình; Q - khối lượng thuốc nổ, kg 112 Để không xảy hư hại số k1; k2 cần xác định theo bảng 3.3 Bảng 3.3 - Bảng xác định hệ số k1, k2 tính tốn khoảng cách an tồn sóng đập khơng khí Lượng thuốc lộ thiên Lượng thuốc ngầm Q, k1 k2 Q, k1 k2 < 10 50  150 - < 20 20  50 - > 10 - 400 > 20 - 200 Trường hợp bảo vệ cơng trình vật chắn khoảng cách an tồn giảm, khơng vượt giảm lần Trong vùng nổ có bán kính < 1,5 Q có vật cản tường, ụ đất hướng ngược lại khoảng cách an tồn tác dụng sóng đập khơng khí phải tăng gấp đôi Đối với người yêu cầu công việc phải tiếp cận tối đa tới chỗ nổ mìn khoảng cách an tồn tối thiểu tính theo cơng thức: rmin = 15 Q , m (3.40) Các trường hợp bình thường khoảng cách an tồn theo 3.40 phải tăng lên lần Để xác định khoảng cách an tồn sóng đập khơng khí cho mỏ đá vơi Phương Nam tác giả sử dụng công thức: Rk = k1 Q với thông số:k1 = 22; Q = 2800kg - lượng thuốc nổ lớn đợt nổ; Vậy: Rk = 22 2800 = 310 (m) 3.5.3 Tính tốn khoảng cách an tồn đá văng nổ mìn Khi nổ mìn lỗ khoan lớn để làm tơi đất đá, bán kính vùng nguy hiểm đá văng Rv xác định theo công thức: Rv = 2d W' , m (3.41) 113 đó: d - đường kính lượng thuốc, mm; W’ - chiều sâu nhỏ lượng thuốc, m (là đường ngắn tính từ điểm phía lượng thuốc đến mặt tự do) Tính tốn khoảng cách an tồn cho mỏ đá Phương Nam, đường kính lỗ khoan  = 90mm; mỏ áp dụng lỗ khoan nghiêng nên W’ = W = 2,9 m Vậy: Rv = 2d W ' = 2.90 2,9 = 106m 114 BẢNG 3.4 - CÁC THƠNG SỐ KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ VỚI CÁC ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG CHO MỎ ĐÁ PHƢƠNG NAM - NG BÍ - QUẢNG NINH dk = 90mm; H = 6m; dcp = 0,5m Loại đất đá q Wct a b Lkt Lb Lt Q q Wct Anfo thường (P = 5,2 kg/m) a b Lkt Lb Lt Q q Wct TNP1 (P = 5,9 kg/m) a b Lkt Lb Lt Q AFST rời (P = 5,5 kg/m) Dễ nổ 0,32 3,1 3,4 2,9 0,3 2,4 3,9 20,2 0,31 3,1 3,4 2,9 0,3 3,0 3,3 19,6 0,31 3,0 3,3 2,9 0,3 3,0 3,3 18,4 Trung bình 0,39 3,0 3,2 2,8 0,6 2,3 4,3 22,5 0,38 3,0 3,2 2,8 0,6 2,4 4,2 21,9 0,38 2,9 3,2 2,8 0,6 2,5 4,1 21,2 Khó nổ Rất khó nổ 0,48 0,60 2,9 2,7 2,9 2,6 2,5 2,3 0,9 1,0 2,3 2,2 4,6 4,8 24,2 25,2 0,45 0,59 2,9 2,7 2,9 2,6 2,5 2,3 0,9 1,0 2,6 2,3 4,3 4,7 22,7 24,8 0,46 0,58 2,8 2,7 2,8 2,6 2,4 2,3 0,8 1,0 2,6 2,3 4,2 4,7 21,6 24,4 a b Lkt Lb AFST rời (P = 7,5 kg/m) Lt Q BẢNG 3.5 - CÁC THƠNG SỐ KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ VỚI CÁC ĐIỀU KIỆN TẠI NHỮNG MỎ KHAI THÁC ĐÁ VÔI Ở NƢỚC TA dk = 105mm; H = 10m; dcp = 0,8m Loại đất đá q Wct a b Lkt Lb Anfo thường (P = 7,1 kg/m) Lt Q q Wct a b Lkt Lb TNP1 (P = 8,0 kg/m) Lt Q q Wct Dễ nổ 0,28 4,0 4,4 3,8 0,4 3,5 6,9 49,3 0,27 4,1 4,5 3,9 0,4 4,2 6,2 49,8 0,29 4,0 4,4 3,8 0,4 3,6 6,8 51 Trung bình Khó nổ 0,37 0,43 3,8 3,7 4,0 3,7 3,5 3,2 0,7 1,0 2,8 2,7 7,9 8,3 56,2 58,9 0,35 0,41 4,0 3,8 4,2 3,8 3,6 3,3 0,7 1,0 3,4 3,6 7,3 7,4 58,8 59,2 0,37 0,43 3,8 3,7 4,0 3,7 3,5 3,2 0,7 1,0 3,2 3,2 7,5 7,8 56,2 58,9 Rất khó nổ 0,56 3,5 3,3 2,9 1,3 2,2 9,1 64,7 0,55 3,6 3,4 2,9 1,3 2,9 8,4 67,3 0,56 3,5 3,3 2,9 1,3 2,7 8,6 64,7 dk = 115mm; H = 10m; dcp = 1,0m Anfo thường (P = 8,5 kg/m) TNP1 (P = 9,6 kg/m) AFST rời (P = 9,0 kg/m) Dễ nổ 0,28 4,1 4,5 3,9 0,5 4,4 6,1 51,7 0,29 4,3 4,7 4,1 0,5 4,4 6,1 58,6 0,28 4,3 4,7 4,1 0,5 4,2 6,3 56,6 Trung bình 0,36 4,0 4,2 3,6 0,8 3,7 7,1 60,5 0,36 4,1 4,3 3,7 0,8 4,2 6,6 63,5 0,35 4,1 4,3 3,7 0,8 3,9 6,9 61,7 Khó nổ Rất khó nổ 0,44 0,54 3,8 3,7 3,8 3,5 3,3 3,0 1,1 1,4 3,6 3,2 7,5 8,2 63,5 69,9 0,44 0,55 3,9 3,7 3,9 3,5 3,4 3,0 1,1 1,4 4,1 4,0 7,0 7,4 66,9 71,2 0,43 0,54 4,0 3,7 4,0 3,5 3,5 3,0 1,1 1,4 3,5 3,3 7,6 7,8 68,8 69,9 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Luận văn với đề tài: “ Nghiên cứu, lựa chọn thông số khoan nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu đồng thời giảm thiểu tác động xấu tới môi trường nổ mìn mỏ khai thác đá vơi nước ta” đạt mục tiêu nghiên cứu đề ra, áp dụng tính tốn thơng số khoan nổ mìn hợp lý phù hợp với điều kiện mỏ đá Phương Nam - ng Bí - Quảng Ninh Kết nghiên cứu luận văn phân tích vấn đề cụ thể sau: Các thơng số khoan nổ mìn có vai trị quan trọng định tới chất lượng đập vỡ đất đá, tới tác động cơng tác khoan nổ mìn tới mơi trường giá thành khai thác Cần nghiên cứu, nắm bắt rõ ảnh hưởng thông số khoan nổ mìn tới hiệu phá vỡ đất đá, tới tác động xấu đến mơi trường Khi tính tốn lựa chọn thơng số khoan nổ mìn cần phải dựa sở khoa học, điều kiện địa chất, kinh tế xã hội cụ thể mỏ Cụ thể tính tốn thơng số khoan nổ mìn cho Mỏ đá Phương Nam; sau tính tốn thơng số khoan nổ mìn hợp lý, tác giả đề xuất lựa chọn giải pháp nhằm nâng cao hiệu đập vỡ đất đá cũng, giảm thiểu tác động xấu tới môi trường; cụ thể: Sử dụng lỗ khoan nghiêng song song với sườn tầng, lựa chọn phương pháp, phương tiện nổ mìn vi sai qua lỗ Các thơng số khoan nổ mìn tính tốn hợp lý, lượng nổ mìn sử dụng vào mục đích đập vỡ nhiều hơn, hạn chế phần lượng gây nghiền nát đất đá hay phát sinh sóng đập khơng khí, đá văng nổ mìn Kết tính tốn đặc biệt thiết thực mỏ khai thác đá vôi địa 116 hình núi cao; mức khai thác dần xuống thấp tác động chấn động nổ mìn tới môi trường lớn Kiến nghị: Các thông số khoan nổ mìn mỏ đá vơi cần phải tính tốn theo sở khoa học; cần phải thay đổi nhiều thông số khoan nổ theo điều kiện thực tế phải dựa theo mối quan hệ thơng số cịn lại để điều chỉnh theo Ngồi thơng số khoan nổ mìn yếu tố hình học bãi mìn cần phải lựa chọn hợp lý chiều dài bãi mìn, hướng vị trí mặt thống, số lượng mặt thống bãi mìn 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Ấu, Nhữ Văn Bách (1996), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan - nổ mìn, NXB Giáo dục - Hà Nội Nhữ Văn Bách (1994), Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn điều kiện khác nhau, Bài giảng cho cao học khai thác mỏ, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Hồ Sĩ Giao (1999), Thiết kế mỏ lộ thiên, NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Xuân Hà (1999), Bảo vệ môi trường khai thác mỏ, Bài giảng cho học viên cao học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Hồ Sĩ Giao (2010), Nổ hóa học - Lý thuyết thực tiễn, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Liên hiệp Các hội khoa học kỹ thuật Việt Nam (2009), Cẩm nang Công nghệ Thiết bị Mỏ - Quyển 1: Khai thác mỏ lộ Thiên, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lê Ngọc Ninh (2009), Nghiên cứu thơng số cấu trúc lượng thuốc lỗ mìn nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá bảo vệ môi trường số mỏ lộ thiên Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội Lê Văn Quyển (2009), Giáo trình phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Lê Văn Quyển (2005), Báo cáo đề tài nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ khoan nổ mìn phù hợp với điều kiện thực tế xí nghiệp Khe Sim, trung tâm nghiên cứu thực nghiệm khai thác mỏ - Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội 118 10 Hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi cơng “Cơng trình cải tạo mở rộng mỏ đá vôi Phương Nam” (2003) PHỤ LỤC 119 PHỤ LỤC - PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ NỨT NẺ (V.K.RUPSOP) III Kích thước Độ nứt Mức độ nứt nẻ TB nẻ riêng (độ khối đất đá) khối nứt d0 n (l/m) (m) Nứt nẻ mạnh (khối 10 0,1 nhỏ) Nứt nẻ mạnh (khối TB) 10  0,1  0,5 Nứt nẻ TB (khối lớn) 21 0,5  IV Nứt nẻ (khối lớn) Cấp nứt nẻ I II V  0,65 Thực tế đặc xít (khối cực < 0,65 lớn)  1,5 1,5 Tỷ lệ % khối có kích thước lớn (cm) 30 10 10 10 10  70 30 70  100 100 30  80  40 80  90 100 4080 100 100 PHỤ LỤC - PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ THEO ĐỘ NỔ (V.K.RUPSOP) Nhóm đất đá I II Mức độ nổ Dễ nổ Độ nổ TB Chỉ tiêu thuốc nổ (kg/m3), cỡ hạt 1,2 V V 10  12 68 3,2 2,8  120 ... qua lựa chọn thông số khoan nổ hợp lý Do vậy, nghiên cứu, lựa chọn thơng số khoan nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu đồng thời giảm thiểu tác động xấu tới mơi trường nổ mìn mỏ khai thác đá vôi. .. HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TRỌNG HIỆP NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỒNG THỜI GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG XẤU TỚI MƠI TRƢỜNG KHI NỔ MÌN TRÊN CÁC MỎ KHAI THÁC... hưởng thông số khoan nổ đến chất lượng đập vỡ, đến tác động có hại tới mơi trường - Tính tốn lựa chọn thông số khoan nổ hợp lý cho mỏ đá vôi nhằm nâng cao hiệu đập vỡ, giảm tác động có hại tới