Nghiên cứu xác định các thông số nổ mìn hợp lý trong khai thác đá làm vật liệu xây dựng ở một số mỏ vùng phú yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRƯƠNG THÀNH TÂM NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Ở MỘT SỐ MỎ VÙNG PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRƯƠNG THÀNH TÂM NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Ở MỘT SỐ MỎ VÙNG PHÚ YÊN Chuyên ngành: khai thác mỏ Mã số: 60.53.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: GS.TS Nhữ Văn Bách HÀ NỘI – NĂM 2012 LỜI CAM ĐOAN Sau gần năm học tập lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định thơng số nổ mìn hợp lý khai thác đá làm vật liệu xây dựng số mỏ vùng Phú Yên” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Đến tơi hồn thành xong đề tài, kết nổ lực thân bảo, hướng dẫn tận tình GS.TS Nhữ Văn Bách, Bộ môn Khai thác lộ thiên, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, 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 15 tháng năm 2012 Tác giả luận văn Trương Thành Tâm MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG KHU VỰC PHÚ YÊN 11 1.1 Thực trang khai thác đá vật liệu xây dựng cơng ty, xí nghiệp khu vực tỉnh Phú Yên 11 1.2 Đánh giá tiềm phát triển ngành khai thác đá xây dựng vùng 19 1.3 Vài nét cơng nghệ nổ mìn khai thác đá làm vật liệu xây dựng 22 CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỔ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ CÔNG TÁC NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG 31 2.1 Một số vấn đề tác dụng nổ lượng thuốc nổ môi trường đất đá 31 2.2 Đánh giá hiệu cơng tác nổ mìn khai thác đá: 35 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu cơng tác nổ mìn 36 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG 59 3.1 Cơ sở lý thuyết lựa chọn vật liệu nổ sử dụng hợp lý khai thác đá làm VLXD số mỏ địa bàn tỉnh Phú Yên 59 3.2 Nghiên cứu tính tốn xác định thơng số nổ mìn hợp lý 69 3.3 Nghiên cứu lực chọn phương pháp điều khiển nổ sơ đồ mạng nổ hợp lý sử dụng phương tiện nổ phi điện 79 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BCT DNTN QCVN TCVN TNHH UBND VLN VLNCN VLXD : Bộ công thương : Doanh nghiệp tư nhân : Quy chuẩn Việt Nam : Tiêu chuẩn Việt Nam : Trách nhiệm hữu hạn : Ủy ban nhân dân : Vật liệu nổ : Vật liệu nổ công nghiệp : Vật liệu xây dựng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân bố lượng mưa mùa Tuy Hòa 11 Bảng 1.2 Lượng mưa trung bình nhiều năm tháng 11 Bảng 1.3 Tổng hợp lượng mưa trung bình năm trạm Tuy Hịa 12 Bảng 1.4 Biên độ ngày nhiệt độ khơng khí 12 Bảng 1.5 Đặc điểm nhiệt độ trạm Tuy Hòa 12 Bảng 1.6 Tính chất lý đá Bazan 14 Bảng 1.7 Hàm lượng ôxit tạo đá 14 Bảng 1.8 Quy trình công nghệ khai thác đá làm vật liệu xây dựng số mỏ điển hình khu vực Phú Yên 19 Bảng 1.9 Số liệu điều tra sản lượng khai thác năm 2008 20 Bảng 1.10 Dự báo nhu cầu sử dụng VLXD thông thường đến năm 2020 20 Bảng 1.11 Tổng hợp trạng mỏ khai thác đá xây dựng địa bàn tỉnh Phú Yên 20 Bảng 1.12 Các thơng số nổ mìn áp dụng số mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng khu vực Phú Yên 26 Bảng 1.13 Điện trở kíp đặc tính kỹ thuật dây dẫn 28 Bảng 1.14 Tổng hợp khối vật liệu nổ sử dụng địa bàn tỉnh Phú Yên 29 Bảng 2.1 Phân loại đất đá theo độ nổ mỏ đá vật liệu xây dựng vùng Phú Yên 38 Bảng 2.2 Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ 40 Bảng 2.3 Chỉ tiêu lý đất đá tiêu hao chất nổ riêng 54 Bảng 3.1 Các loại thuốc nổ công nghiệp sử dụng mỏ khai thác đá xây dựng 68 Bảng 3.2 Các loại phụ kiện nổ sử dụng mỏ khai thác đá 69 Bảng 3.3 Hệ số chuyển đổi lượng chất nổ 75 Bảng 3.4 Các thơng số nổ mìn hợp lý 88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các phương pháp nổ mìn phá đá cỡ mỏ 19 Hình 1.2 Các sơ đồ nổ mìn sử dụng mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng vùng Phú Yên 25 Hình 2.1 Sơ đồ tác dụng nổ lượng thuốc khác 33 Hình 2.2 Sơ đồ vùng tác dụng nổ 33 Hình 2.3 Sơ đồ thơng số phân bố lỗ khoan lớn tầng nổ mìn 34 Hình 2.4 Đường cong mực nước hàng lỗ khoan tầng khai thác 43 Hình 2.5 Sơ đồ vùng đập vỡ đất đá phương pháp nổ mìn 47 Hình 2.6 Sự giao thoa sóng nổ lượng thuốc nổ 48 Hình 2.7 Sơ đồ mức độ đập vỡ đất đá tăng số mặt tự phụ 49 Hình 2.8 Sơ đồ mức độ đập vỡ đất đá tăng số mặt tự phụ 49 Hình 2.9 Quan hệ đường kính lỗ khoan đường cản 51 Hình 2.10 Tỉ lệ cục đá lớn phụ thuộc vào tiêu thuốc nổ 53 Hình 2.11 Sự thay đổi áp lực nổ theo thời gian 53 Hình 2.12 Sơ đồ cấu tạo lượng thuốc 55 Hình 2.13 Sự thay đổi áp lực khí nổ theo thời gian 55 Hình 2.14 Thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng khởi nổ 56 Hình 3.1 Sự phụ thuộc tỉ lệ đá cỡ vào tiêu thuốc nổ đường kính lượng thuốc nổ khác 61 Hình 3.2 Biểu đồ xác định tiêu thuốc nổ 62 Hình 3.3 Sự phụ thuộc số đập vỡ vào độ bền nén đất đá khoảng cách trung bình khe nứt 63 Hình 3.4 Quy luật phân bố cỡ hạt 64 Hình 3.5 Phạm vi sử dụng đường kính lỗ khoan 72 Hình 3.6 Biểu đồ quan chiều cao tầng hệ đường kính lỗ khoan chiều cao tầng 73 Hình 3.7 Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan tầng 77 Hình 3.8 Sơ đồ xác định vùng đập vỡ khơng điều khiển sử dụng mạng lỗ khoan khác 77 Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển nổ mìn bãi mìn có hai mặt thống tự 84 Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển nổ mìn bãi mìn có ba mặt thống tự 84 Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển nổ mìn bãi mìn có bốn mặt thống tự 85 Hình 3.12 Sơ đồ điều khiển nổ mở rộng tầng 85 Hình 3.13 Sơ đồ điều khiển nổ bãi mìn có gương tầng uốn khúc, độ cứng đất đá phân bố không đồng 86 Hình 3.14 Sơ đồ nổ điều khiển hướng dịch chuyển đống đá để bảo vệ cơng trình, thiết bị khoan, xúc bốc gặp cố di chuyển 86 MỞ ĐẦU Phú Yên tỉnh nằm duyên hải Nam Trung Bộ, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam giáp tỉnh Khánh Hịa, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai Đắc Lắc, phía Đơng giáp biển Đơng Diện tích tự nhiên 5.060 km2 gồm thành phố Tuy Hịa, thị xã Sơng Cầu huyện: Đồng Xn, Tuy An, Sơn Hịa, Sơng Hinh, Phú Hịa, Đơng Hịa Tây Hịa Phú n nằm trục giao thông Bắc - Nam đường sắt, đường Đà Nẵng phía Bắc Nha Trang phía Nam, có quốc lộ 25 nối với Gia Lai Đắc Lắc Sân bay Đông Tác cảng Vũng Rô hoạt động trở lại, tạo nhiều lợi cho Phú Yên việc phát triển nhanh kinh tế hịa nhập vào kinh tế vùng nước Phú n tỉnh có tiềm khống sản phong phú Đó nguồn lực đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế, khơng tỉnh Phú n mà cịn có ý nghĩa khu vực Duyên hải Miền Trung nước Kết công tác điều tra địa chất từ trước đến đem lại cho tỉnh phát to lớn nguồn lực tài nguyên khoáng Theo tài liệu lãnh thổ tỉnh Phú Yên phát đăng ký 151 mỏ khoáng điểm quặng, với có mặt gần tất loại khống sản kim loại khơng kim loại Kết công tác điều tra địa chất cho thấy Phú Yên số tỉnh có tiềm to lớn đa dạng tài nguyên khoáng sản Tuy nhiên, để biến tiềm tài nguyên khoáng sản thành nguồn lực phát triển kinh tế - xã hội cần phải có chiến lược sách phù hợp, mà việc hoạch định chiến lược sách lại cần vào việc đánh giá giá trị kinh tế khoáng sản theo quan điểm kinh tế thị trường đánh giá khả khai thác, chế biến sử dụng hợp lý tài nguyên phát triển lâu bền môi trường sinh thái Ngành cơng nghiệp khai thác, chế biến sử dụng khống sản làm vật liệu xây dựng thơng thường có bước tiến mạnh mẽ đơi với tác động tiêu cực ảnh hưởng đến phát triển bền vững Vấn đề đặt cần phải tính tốn cân nhắc, định hướng chiến lược phát triển công nghiệp khai thác, chế biến, sử dụng hợp lý nguồn ngun liệu khống có tỉnh Phú n để có biện pháp tích cực nhằm giảm thiểu ảnh hưởng Tính cấp thiết Đề tài Cùng với tiến trình cơng nghiệp hóa, đại hóa Tỉnh, tốc độ thị hóa ngày tăng, khu kinh tế, khu công nghiệp, khu đô thị ngày phát triển, cấu kinh tế ngành xây dựng bước nâng dần theo với tỉ trọng công nghiệp - xây dựng, nhu cầu đầu tư xây dựng cơng trình đòi hỏi chuyên ngành vật liệu xây dựng nói chung cần phải có bước thích hợp Theo đà phát triển - kinh tế, xã hội tỉnh Phú Yên, vật liệu xây dựng thông thường cần phải trọng đầu tư số lượng lẫn chất lượng Theo đó, khống sản sử dụng để làm vật liệu xây dựng thông thường kết hợp với cơng nghệ khai thác, chế biến phù hợp có vai trò cốt lõi, định đến lượng chất sản phẩm vật liệu xây dựng thông thường Hiện khu vực Phú Yên khoảng 35 mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng có sản lượng vừa nhỏ (50.000 ÷ 150.000m3/năm) với loại đá khai thác như: bazan, granit, riolit, độ cứng khoảng f = 10 ÷ 14, phân bố tương đối đồng Khối lượng thuốc nổ mỏ sử dụng để khai thác hàng năm khoảng 250.000kg Đa số mỏ có quy trình khai thác bán thủ cơng, cơng nghệ khoan nổ mìn chủ yếu sử dụng lỗ khoan có d = 105mm, kết hợp với búa khoan cầm tay có d = 36 ÷ 42mm Phương pháp nổ mìn điện với kíp nổ điện số 8, kíp nổ điện vi sai, kết hợp với dây nổ để làm nổ lượng thuốc Kỹ thuật khoan nổ mìn mỏ chưa trọng mức, thông số nổ mìn, sơ đồ nổ, phương pháp nổ, loại vật liệu nổ cơng nghiệp sử dụng chưa nghiên cứu tính toán cụ thể hợp lý, chủ yếu dựa kinh nghiệm Vì cơng tác an tồn nổ mìn chưa thật đảm bảo làm ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh, chất lượng đập vỡ đất đá chưa tốt, tỉ lệ đá cỡ cao làm ảnh hưởng lớn đến suất thiết bị xúc bốc, vận chuyển, nghiền sàng hiệu khâu tiếp sau khoan nổ mìn Để khai thác có hiệu cần áp dụng cơng nghệ khai thác tiên tiến, trước hết công nghệ khoan nổ mìn khoan nổ mìn khâu quy trình cơng nghệ khai thác Hơn nữa, tiến hành cơng tác nổ mìn thiết phải sử dụng biện pháp kỹ thuật hợp lý nhằm đảm bảo an toàn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường Như chất lượng công tác nổ mìn ảnh hưởng lớn trực tiếp đến khâu tiếp theo: Xúc bốc, vận tải, gạt đất đá thải khâu khoan cho bãi khoan tiếp giáp, tầng đặc biệt ảnh hưởng thông số hệ thống khai thác, công nghệ khai thác mỏ cuối ảnh hưởng tới chi phí sản xuất mỏ Do đề tài: “Nghiên cứu xác định thơng số nổ mìn hợp lý khai thác đá làm vật liệu xây dựng số mỏ vùng Phú Yên” cần thiết, nhằm nâng cao chất lượng đất đá nổ mìn, đáp ứng việc tăng suất thiết bị, tăng sản lượng mỏ lộ thiên Đây yêu cầu cần thiết có ý nghĩa thực tiễn mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng vùng Phú Yên 78 Trong trình nổ mìn lượng thuốc xuất khối lượng đá nằm vùng đập vỡ không điều khiển (xem hình 3.8), chất lượng đập vỡ vùng kém, làm tăng tỉ lệ đá cỡ để lại mơ chân tầng, gây khó khăn cho cơng tác xúc bốc, vận chuyển công tác khoan Trong sơ đồ bố trí lỗ khoan tầng, cần phải chọn sơ đồ cho khối lượng đá nằm vùng đập vỡ không điều khiển nổ nhỏ Qua hình (3.8) ta thấy sử dụng mạng lỗ khoan tam giác đều, nổ mìn khối lượng đá nằm vùng đập vỡ không điều khiển nhỏ nhất, tỉ lệ phát sinh đá q cỡ thấp, để lại mơ chân tầng, mặt tầng khai thác tương đối phẳng tạo điều kiện thuận lợi cho công tác xúc bốc, vận chuyển cơng việc chuẩn bị Từ tác giả lựa chọn mạng lỗ khoan tam giác để tính chọn khoảng cách hàng hợp lý (3.35c) b = a sin600 , m 3.2.7 Tính chọn chiều sâu khoan thêm: Khi nổ mìn phần thuốc chứa chiều sâu khoan thêm có tác dụng phá vỡ ít, chủ yếu làm cho tầng phẳng Độ lớn chiều sâu khoan thêm phụ thuộc vào tính chất lý đất đá, điều kiện nằm chiều dày vỉa đá phần phía tầng, sơ đồ mạng nổ, thông số công tác khoan nổ, cấu tạo lượng thuốc đặc tính chất nổ Việc lựa chọn chiều sâu khoan thêm hợp lý làm cho mặt tầng phẳng tạo điều kiện thuận lợi cho thiết bị hoạt động hiệu Chiều sâu khoan thêm xác định theo công thức sau: Theo đường cản chân tầng: lkt = (0,1 ÷ 0,2)W (3.36a) Theo đường kính lượng thuốc: lkt = (3 ÷ 15)d (3.36b) lkt = (3 ÷ 5)d - Với đất đá dễ nổ: - Với đất đá mức độ trung bình: lkt = (6 ÷ 8)d - Với đất đá khó nổ: lkt = (9 ÷ 12)d - Với đất đá khó nổ: lkt = (12 ÷ 15)d Theo chiều cao tầng khai thác: lkt = (0,1 ÷ 0,2)H (3.36c) Căn vào tính chất lý đá làm vật liệu xây dựng đặc điểm khai thác khu vực, tác giả chọn cơng thức (3.36c) để tính chiều sâu khoan thêm 3.2.8 Xác định chiều dài bua: Chiều dài bua phụ thuộc vào đường kính lỗ khoan, kết cấu lượng thuốc loại vật liệu làm bua Chiều dài bua ảnh hưởng đến bay xa đất đá nổ, đến bờ rộng đống đá hiệu phá vỡ đất đá nổ, tăng Lb tăng hệ số sử dụng lượng hữu ích, giảm tổn thất lượng Vì phải chọn chiều dài bua theo điều kiện tối thiểu không bua tuỳ theo tính chất đá độ nứt nẻ 79 Chiều dài cột bua xác định theo công thức: Lb = kb d , m (3.37a) Hoặc Lb = (0,5 ÷ 0,75)W , m (3.37b) Trong đó: kb- Hệ số phụ thuộc vào loại đất đá (kb = 20 ÷ 35); (Giá trị nhỏ đất đá dễ nổ, giá trị lớn đất đá khó nổ) d- Đường kính lỗ khoan, mm W- Đường cản chân tầng, m 3.2.9 Lượng thuốc nổ tính cho lỗ khoan: Lượng thuốc nổ tính cho lỗ khoan phụ thuộc vào tiêu thuốc nổ cho 1m3 đá nguyên khai, loại thuốc nổ sử dụng tính chất lý đá nổ mìn Lượng thuốc nổ nạp cho lỗ khoan tính theo cơng thức: Đối với hàng ngồi: Qn = q.a.W.H, kg/lỗ; (3.38) Đối với hàng trong: Qtr = q.a.b.H, kg/lỗ (3.39) Trong đó: q- Chỉ tiêu thuốc nổ, kg/m3; a- Khoảng cách lỗ khoan hàng, m; b- Khoảng cách hàng lỗ khoan, m; W- đường cản chân tầng, m; H- Chiều cao tầng khai thác, m 3.2.10 Chiều dài cột thuốc: Chiều dài cột thuốc lỗ khoan tính theo cơng thức: Lt = Lk - Lb (3.40a) Q Hoặc: Lt = , m (3.40b) P Trong đó: Lk- Chiều sâu lỗ khoan, m; Lb- Chiều cao cột bua, m; Q- Lượng thuốc nạp lỗ khoan, kg; P- Lượng thuốc nổ nạp 1m lỗ khoan, kg/m 3.3 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp điều khiển nổ sơ đồ mạng nổ hợp lý sử dụng phương tiện nổ phi điện 3.3.1 Lựa chọn phương pháp nổ mìn vi sai hợp lý: Chất lượng cơng tác nổ mìn mỏ không phụ thuộc vào thông số bãi nổ, sơ đồ bố trí lỗ khoan, phương tiện nổ sử dụng mà phụ thuộc vào phương pháp trình tự điều khiển nổ Nổ mìn vi sai có nhiều cơng trình nhiều tác giả nghiên cứu, việc lựa chọn thời gian vi sai tồn nhiều quan điểm khác Có hai quan điểm để xác định thời gian vi sai: 80 - Phát huy giao thoa sóng nổ lượng thuốc xảy thời gian phần nghìn giây - Khi điều khiển nổ mìn phải tính tốn thời gian giãn cách hợp lý, đủ để tách đất đá khỏi nguyên khối hình thành nên mặt tự phụ Đây yếu tố quan trọng xác định điều khiển nổ mìn vi sai hợp lý Ngoài phát huy tối đa vai trò vai trò va đập cục đá bay nổ mìn thời gian vi sai lớn Đa số quan điểm xác định thời gian vi sai phát huy vai trò giao thoa sóng ứng suất mặt tự phụ Nhưng xác định thời gian vi sai để phát huy giao thoa sóng ứng suất thời gian vi sai nhỏ khơng đủ để tạo mặt tự phụ Còn xác định thời gian vi sai để phát huy vai trò mặt tự khơng cịn giao thoa sóng ứng suất Tính tốn lựa chọn thời gian vi sai hợp lý làm phát huy hai yếu tố Trước hết cần xem xét mối quan hệ tác dụng trường ứng suất với đất đá Trường ứng suất đất đá thường có ba thành phần: - Thành phần ứng suất động thành phần ứng suất thường tắt nhanh theo thời gian - Thành phần ứng suất tĩnh thành phần ứng suất có thời gian kéo dài - Thành phần ứng suất tựa thủy tĩnh thành phần ứng suất có thời gian tồn trung gian so với hai thành phần Tùy theo tính chất đất đá thời gian vi sai mà ta sử dụng giao thoa trường ứng suất Trong môi trường đất đá cứng liền khối, mô đun đàn hồi (hệ số hấp thụ nhỏ) thành phần ứng suất động đóng vai trị gây phá hủy đất đá, để phù hợp chọn thời gian vi sai ngắn để phát huy tối đa vai trò thành phần ứng suất động Ngược lại đất đá mềm, nứt nẻ, phân lớp mạnh, mô đun đàn hồi nhỏ (hệ số hấp thụ lớn) thành phần ứng suất động bị tắt nhanh, vai trò gây phá hủy chủ yếu thành phần ứng suất tĩnh tựa thủy tĩnh, phải chọn thời gian vi sai lớn nhằm phát huy vai trị thành phần tĩnh sóng ứng suất a/ Theo G.I.Pakrôvki: Xác định thời gian vi sai sở tạo giao thoa sóng tới sóng phản xạ hai lượng thuốc nổ gần hàng xác định theo công thức: Trong đó: a + 4W ∆t = , s; (3.41) Vd a- Khoảng cách lỗ khoan, m; W- Đường kháng nhỏ nhất, m; Vd- Tốc độ lan truyền sóng dọc khối đá, m/s 81 Tính tốn thời gian vi sai hợp lý để sử dụng hiệu giao thoa sóng ứng suất tăng mức độ đập vỡ Thực tế tiến hành công tác nổ sử dụng hiệu khó khăn khó xác định lan truyền sóng ứng suất, mức độ nứt nẻ thay đổi giá trị thông số mạng lỗ khoan Kết thực nghiệm xác định thời gian vi sai để đạt mức độ đập vỡ tốt từ 25 ÷ 75ms b/ Theo M.Ph.Drucơvanưi: Khi điều khiển nổ mìn phải tính tốn thời gian giãn cách hợp lý, đủ để tách đá khỏi nguyên khối hình thành nên mặt tự phụ Đây yếu tố quan trọng xác định điều khiển nổ mìn vi sai hợp lý Thời gian giãn cách ∆t xác định sau: ∆t = t1 + t2 + t3 , miligiây (3.42) Trong đó: 2W t1 = : Thời gian lan truyền sóng ứng suất từ lượng thuốc nổ đến bề Vđ mặt tự do, thường ÷ 4ms; t2- Thời gian tạo thành khe nứt từ lượng thuốc nổ đến mặt tự theo biên lăng trụ phá vỡ; W t2 = , m/s Vkn η cos α Vkn- Tốc độ phát triển khe nứt khối đặc ứng với tiêu thuốc nổ cho, m/s; η- Hệ số nứt nẻ đất đá, η= 0,5 ÷ 1; α- Nửa góc đỉnh phễu nổ, α = 450 t3: Thời gian dịch chuyển đất đá để tạo thành khe nứt đủ rộng 10−6 w δ tgα t3 = , ms d Trong đó: δ- Mật độ đất đá, kg/cm3 d- Đường kính lỗ khoan, mm Theo M.Ph.Drucơvanưa N.V.Đupnơp xác định thời gian hợp lý ∆t để nổ mìn vi sai cịn tính cơng thức: ∆t = k W , ms; (3.43) Trong đó: W- Đường cản chân tầng, m k- Hệ số phụ thuộc vào mức độ khó nổ đất đá, k = 1,5 ÷ 6; Cơng thức (3.43) thuận tiện, dễ tính tốn tương đối xác, khn khổ đề tài tác giả sử dụng cơng thức để tính tốn thời gian vi sai cơng tác nổ mìn khai thác đá làm vật liệu xây dựng vùng Phú Yên chọn k = ÷ hồn tồn hợp lý 82 Thay giá trị vào công thức (3.43) ta có: ∆t = 10 ÷ 12ms, giảm độ cứng đất đá tăng c/ Sự va đập cục đá bay nổ mìn: Hiện tượng va đập xảy hướng chuyển động khối đá nổ đợt nổ ngược Mức độ đập vỡ tăng lên số lượng va đập tăng Vì để đạt hiệu đập vỡ cao người ta cố xác định thông số sơ đồ nổ cho tăng số lần va chạm cục đá bay tốt d/ Sơ đồ nổ phương pháp đấu ghép : Hai yếu tố nổ mìn vi sai thời gian vi sai sơ đồ đấu nổ Lựa chọn để xác định hai yếu tố phụ thuộc vào quan điểm coi trọng mức độ phá vỡ giao thoa sóng nổ, tạo thành mặt tự phụ, hay va đập tảng đá bay 3.3.2 Lựa chọn phương pháp nổ sơ đồ nổ hợp lý cho mỏ khai thác đá vùng Phú Yên: Trong khai thác đá làm vật liệu xây dựng khu vực Phú Yên, vị trí địa lý mỏ hầu hết nằm cách xa khu dân cư, tính chất lý đá gần giống biến đổi Vì cơng nghệ nổ mìn cần lựa chọn phương pháp nổ, sơ đồ mạng nổ, phương pháp điều khiển nổ phù hợp, đạt hiệu đập vỡ tốt cịn phải giảm thiểu tác động có hại (như: sóng chấn động, sóng va đập khơng khí, văng xa mảnh đá nổ, bụi nổ v.v…) tới mơi trường xung quanh Qua kết phân tích trình tự điều khiển nổ lượng thuốc với thời gian giãn cách hợp lý tận dụng yêu cầu đem lại tác dụng tích cực nổ mìn vi sai, hiệu nổ mìn mức độ đập vỡ đất đá, an toàn, kỹ thuật thông số hệ thống khai thác, hiệu kinh tế, tiết kiệm chi phí khâu: khoan nổ, xúc bốc, gạt, vận tải góp phần nâng cao suất thiết bị Với mục đích nhằm nâng cao hiệu nổ mìn khai thác đá làm vật liệu xây dựng vùng Phú Yên tác giả đề nghị sử dụng phương pháp nổ mìn sau: - Phương pháp điều khiển nổ mìn vi sai theo hàng - Phương pháp điều khiển nổ mìn vi sai theo phần - Phương pháp điều khiển nổ mìn vi sai theo lỗ Ba phương pháp điều khiển nổ mìn có khả điều khiển nổ mìn đạt hiệu cao, phân tích đánh giá cụ thể phương pháp điều khiển nổ vi sai theo lỗ ưu việt cả, đạt hiệu cao điều kiện sau đây: + Điều khiển nổ mìn vi sai theo thời gian giãn cách khác loại thuốc nổ làm nổ thứ tự lượng thuốc, với thời gian giãn cách ∆t xác định hợp lý tận dụng giao thoa sóng nổ lượng thuốc, tách đất đá khỏi nguyên khối hình thành nên mặt tự phụ 83 tạo nhiều mặt thoáng tự so với phương pháp điều khiển nổ mìn khác + Sử dụng tối đa lượng thuốc nổ làm cho mức độ đập vỡ đất đá tốt phương pháp điều khiển nổ khác + Khi có nhiều mặt thống tự cho lỗ mìn nổ bãi mìn lượng thuốc nổ nổ tận dụng xảy va chạm cục đá bãi mìn bay nổ lớn nhất, số lần va chạm cục đá nhiều nhất, khơng mức độ đập vỡ đất đá tốt với khối, lớp đá mà đem lại cỡ hạt đồng đều, hợp lý hình dạng, kích thướt Giảm tối đa tỷ lệ đá cỡ đống đá nổ mìn + Các lượng thuốc nổ bãi mìn nổ theo trình tự riêng biệt nên áp dụng vào đất đá có độ kiên cố bất kỳ, đất đá không đồng bãi nổ + Đảm bảo hệ thống khai thác theo thiết kế, góc dốc bờ mỏ, tầng khai thác góc nghiêng sườn tầng, chiều rộng mặt tầng, độ cao tầng theo thiết kế, ổn định phẳng + Mức độ hậu xung sau nổ mìn hợp lý, đống đá nổ mìn tơi gọn, khơng văng xa, từ tạo điều kiện thuận lợi cho công tác xúc bốc nâng cao suất, đồng thời giảm chi phí gạt dọn tầng máy xúc + Độ tin cậy nổ mìn cao, đảm bảo nổ hết lượng thuốc (chỉ xảy cố lỗ mìn câm thi cơng khơng u cầu kỹ thuật nạp, nổ mìn đấu ghép mạng nổ chế tạo chất lượng phương tiện điều khiển nổ mìn) + Cho phép mở rộng thêm mạng lưới lỗ khoan (a, b) điều kiện đất đá nổ mìn có độ kiên cố khơng lớn + Thuận lợi việc điều khiển hướng dịch chuyển đống đá nổ mìn theo ý muốn + Giảm tối đa sóng chấn động nổ mìn, an tồn tuyệt đối cho cơng trình xung quanh khu vực nổ mìn, an tồn cho người thiết bị với khoảng cách (Rat) quy định Song song với việc sử dụng phương pháp nổ mìn vi sai phù hợp tác giả đề nghị áp dụng giải pháp kỹ thuật như: nổ mìn lỗ khoan nghiêng; nổ mìn phân đoạn bua, lưu cột khơng khí; nổ mìn với giải pháp sử dụng bua tích cực, bua nước để đảm bảo chất lượng đập vỡ tốt giảm tác động có hại tới mơi trường xung quanh Từ sơ đồ nổ vi sai, có nhiều phương pháp đấu ghép mạng nổ vi sai Sau tác giả giới thiệu số phương pháp đấu ghép mạng nổ mìn vi sai phi điện áp dụng phổ biến mỏ khai thác lộ thiên 84 92 67 42 134 84 109 176 25 151 67 109 75 50 92 134 100 117 142 184 159 167 209 Hướng dịch chuyển đất đá nổ mìn TLD 25 ms TLD 42 ms Điểm khởi nổ Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển nổ mìn bãi mìn có hai mặt thoáng tự LIL 42 84 25 67 109 50 117 92 134 75 159 100 142 184 125 167 209 150 192 234 TLD 25 ms TLD 42 ms Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển nổ mìn bãi mìn có ba mặt thống tự 85 LIL 17 59 25 101 67 151 126 210 185 151 168 143 109 84 193 218 260 235 285 TLD 17 ms TLD 25 ms TLD 42 ms Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển nổ mìn bãi mìn có bốn mặt thoáng tự 294 252 394 210 352 494 168 594 268 310 452 126 410 552 84 510 326 468 284 426 LIL 142 184 226 368 42 240 384 40 100 200 340 140 300 TLD 100 ms TLD 42 ms Hình 3.12 Sơ đồ điều khiển nổ mở rộng tầng 240 86 LIL 68 51 92 67 34 42 17 110 93 134 109 76 84 59 Hình 3.13 Sơ đồ điều khiển nổ bãi mìn có gương tầng uốn khúc, độ cứng đất đá phân bố không đồng TLD 17 ms TLD 25 ms 84 42 LIL 101 59 17 118 76 34 135 93 51 152 127 101 68 169 85 Hình 3.14 Sơ đồ nổ điều khiển hướng dịch chuyển đống đá để bảo vệ cơng trình, thiết bị khoan, xúc gặp cố di chuyển (Rtb < Rqđ ) Phương pháp điều khiển nổ mìn vi sai theo lỗ, sử dụng phương tiện nổ nổ vi sai phi điện có ưu điểm sau: - Dù diện tích nổ có hai mặt thống cho phép thiết kế thời gian vi sai định trước tạo đường cản phụ nhỏ so với đường cản thiết kế (Wk < Wtk) 87 - Khơng hạn chế số kíp cho lần nổ, cho phép quy hoạch diện khoan nổ lớn - Tạo mặt tự phụ, mở hướng dịch chuyển cho khối đá lỗ nổ Vì giảm phá vỡ phía sau lỗ nổ - Khi nổ tạo đan sen lẫn cục đá bay lỗ nổ làm tăng mức độ đập vỡ phụ - Giảm thiểu tác dụng sóng chấn động, sóng va đập khơng khí, tiếng ồn đá văng nổ mơi trường xung quanh Vì để đạt hiệu đập vỡ tốt nhất, giảm thiểu tác động có hại tới mơi trường xung quanh, tác giả lựa chọn sơ đồ mạng nổ áp dụng mạng tam giác đều, kết hợp với phương pháp nổ mìn vi sai lỗ một, sử dụng phương tiện nổ vi sai phi điện Quốc Phòng sản xuất phù hợp với điều khiển địa chất đất đá mỏ vùng Phú Yên (độ cứng, độ nứt nẻ) Với kết tính tốn, lựa chọn thời gian giãn cách hợp lý nâng cao hiệu nổ mìn tương đối đồng đều, góp phần nâng cao suất xúc bốc vận tải nghiền sàng Từ giảm mức thấp tỷ lệ đá cỡ (trong việc xử lý đá cỡ mỏ vấn đề phức tạp có chi phí lớn, ảnh hưởng đến tiến độ, cơng tác khai thác mỏ) Tùy theo trường hợp cụ thể ta lựa chọn sơ đồ điều khiển nổ mìn vi sai cho phù hợp 88 BẢNG 3.4 CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ CHO MỘT SỐ LOẠI ĐẤT ĐÁ ĐẶC TRƯNG Ở CÁC MỎ TỈNH PHÚ YÊN (d = 76mm; H = 10m) Thuốc nổ Anfo thường (∆ ∆ = 0,85g/cm3; P = 3,85kg/m) Chiều Đường Khoảng Khoảng Lượng thuốc nổ Chiều sâu kháng cách lỗ cách lỗ cao cột khoan chân tầng khoan hàng khoan bua thêm Wct (m) a (m) khoan Q (kg/lỗ) lb (m) l b (m) (m) kt Qtr Qn Độ cứng đất đá (f) Chỉ tiêu thuốc nổ qhl (kg/m3) Bazan-olivin, 12 ÷ 14 0,46 2,5 3,0 2,5 34 35 1,5 1,3 ÷ 1,8 8,8 ÷ 9,0 Bazan-porphyrit 10 ÷ 12 0,42 2,4 2,8 2,4 28 29 1,5 1,2 ÷ 1,7 7,2 ÷ 7,5 Loại đất đá Chiều cao cột thuốc Lt (m) Thuốc nổ EE 31 (∆ ∆ = 1,15g/cm3; P = 5,2kg/m) Loại đất đá Bazan-olivin, 12 ÷ 14 0,48 2,8 3,3 2,8 44 45 1,5 1,4 ÷ 2,1 8,4 ÷ 8,6 Bazan-porphyrit 10 ÷ 12 0,42 2,6 3,1 2,6 33 34 1,5 1,3 ÷ 1,9 6,3 ÷ 6,5 Thuốc nổ Watergel TFD-15 (∆ ∆ = 1,1g/cm3; P = 5,0kg/m) Loại đất đá Bazan-olivin, 12 ÷ 14 0,45 2,9 3,4 2,9 44 45 1,5 1,4 ÷ 2,1 8,8 ÷ 9,0 Bazan-porphyrit 10 ÷ 12 0,42 2,7 3,2 2,7 36 37 1,5 1,3 ÷ 2,0 7,2 ÷ 7,4 Thuốc nổ AD1 (∆ ∆ = 1,05g/cm3; P = 4,76kg/m) Loại đất đá Bazan-olivin, 12 ÷ 14 0,39 3,0 3,6 3,1 42 43 1,5 1,5 ÷ 2,2 8,8 ÷ 9,0 Bazan-porphyrit 10 ÷ 12 0,42 2,8 3,3 2,8 44 45 1,5 1,4 ÷ 2,1 9,2 ÷ 9,4 89 KẾT LUẬN Cơng nghệ khoan nổ mìn khai thác mỏ nói chung khai thác đá làm vật liệu xây dựng nói riêng, có nhiều cơng trình nhiều tác giả nước nghiên cứu Nhưng việc nghiên cứu xác định thơng số nổ mìn, phương pháp nổ, sơ đồ mạng nổ hợp lý, loại chất nổ công nghiệp phương tiện nổ sử dụng phù hợp với điều kiện địa chất, đất đá mỏ, điều kiện kỹ thuật công nghệ, điều kiện kinh tế mỏ khai thác đá khu vực Phú n chưa có đề tài khoa học đề cập đến Luận văn “Nghiên cứu xác định thơng số nổ mìn hợp lý khai thác đá làm vật liệu xây dựng số mỏ vùng Phú Yên” đề tài nghiên cứu phạm vi hẹp công tác nổ mìn, nhằm nâng cao hiệu nổ mìn đảm bảo an tồn, giảm thiểu tác động có hại đến mơi trường khai thác đá làm vật liệu xây dựng khu vực Phú Yên Với kết nghiên cứu luận văn giải số vấn đề sau đây: Phân tích đánh giá điều kiện địa chất, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình, tính chất lý đất đá, độ nứt nẻ đá vùng Phú Yên ảnh hưởng đến khoan nổ mìn Đánh giá tổng quan công nghệ khai thác đá thực trạng cơng tác nổ mìn mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng vùng Phú Yên Nêu vấn đề bất cập ảnh hưởng đến hiệu cơng tác khoan nổ mìn Phân tích, xác định yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hiệu cơng tác nổ mìn khai thác đá làm vật liệu xây dựng - Các yếu tố tự nhiên; - Các yếu tố kỹ thuật công nghệ; - Các yếu tố kinh tế tổ chức nghiên cứu xác định thông số nổ mìn hợp lý, phù hợp với điều kiện địa chất, tính chất lý đá, Nghiên cứu lựa chọn phương pháp nổ, loại thuốc nổ, phương tiện nổ, sơ đồ nổ, thơng số nổ mìn phù hợp với điều kiện thực tế mỏ khu vực Phú Yên, nhằm nâng cao hiệu đảm bảo an tồn cơng tác nổ mìn Kết nghiên cứu đề tài tính tốn xác định thơng số nổ mìn phù hợp với yêu cầu mức độ đập vỡ đất đá, công nghệ khai thác, quy mô khai thác, sản lượng mỏ khu vực Từ lựa chọn sơ đồ mạng nổ phù hợp ứng với phương pháp nổ mìn khác Mặt dù luận văn nghiên cứu sở lý thuyết thực tế sản xuất tác giả tính tốn lựa chọn thơng số nổ mìn chung cho loại đá khai thác làm vật liệu xây dựng vùng Phú Yên 90 Trên thực tế cho thấy phương pháp điều khiển nổ quan trọng, định đến chất lượng hiệu nổ mìn Để đạt hiệu nổ mìn cao phải có liên hệ mật thiết phương pháp điều khiển nổ hợp lý với thông số nổ mìn hợp lý Tuy nhiên tùy điều kiện cụ thể mỏ sản xuất mà tính tốn, xác định thơng số nổ mìn phù hợp với yêu cầu mức độ đập vỡ đất Kết nghiên cứu luận văn góp phần hồn thiện công tác nổ, giảm thiểu tác động xấu khai thác mỏ đến môi trường địa bàn tỉnh Phú Yên Ngoài ra, cần ý thức đầy đủ tài ngun khống sản tài ngun khơng tái tạo được, nên việc khai thác, sử dụng hợp lý tiết kiệm chúng trách nhiệm người hệ mai sau 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Ấu, Nhữ Văn Bách (1996), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan - nổ mìn, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội Nhữ Văn Bách (2003), Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn khai thác mỏ, Nhà xuất giao thơng vận tải, Hà Nội Đặng Thanh Bình (2006), Nghiên cứu lựa chọn phương pháp nổ mìn hợp lý khai thác xuống sâu cho mỏ lộ thiên lớn vùng Cẩm Phả, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Hồ Sĩ Giao, Đàm trọng Thắng, Lê Văn Quyển, Hồng Tuấn Chung (2010), Nổ hóa học lý thuyết thực tiễn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hồ Sĩ Giao (1999), Thiết kế mỏ lộ thiên, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội Lê Tuấn Lộc (2009), Cẩm nang công nghệ thiết bị mỏ, Quyển Khai thác mỏ lộ thiên, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Mạnh Xuân (2000), Hệ thống khai thác mở vỉa khoáng sàng, Bài giảng dùng cho lớp cao học ngành khai thác mỏ Bộ công thương QCVN 02 (2008), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn bảo quản, vận chuyển, sử dụng tiêu hủy vật liệu nổ công nghiệp Bộ công thương QCVN 04 (2009), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn khai thác mỏ lộ thiên 10 Giới thiệu vật liệu nổ công nghiệp phụ kiện nổ sản xuất nước (2002), Công ty vật tư công nghiệp Quốc Phịng - Cơng ty hóa chất mỏ 11 Sở tài nguyên môi trường tỉnh Phú Yên, Báo cáo trạng môi trường tỉnh Phú Yên giai đoạn 2006 - 2011 12 Sở tài nguyên môi trường tỉnh Phú Yên, Báo cáo công tác quản lý nhà nước khoáng sản năm 2010 kế hoạch năm 2011 địa bàn tỉnh Phú Yên 13 Sở công nghiệp tỉnh Phú n Bộ mơn Tìm kiếm thăm dị, Trường đại học Mỏ - Địa, Hà Nội (2000), Điều tra giá trị kinh tế Địa chất tài nguyên khoáng sản tỉnh Phú Yên 14 Sở xây dựng tỉnh Phú Yên, Thuyết minh tổng hợp quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng khống sản làm vật liệu xây dựng thơng thường địa bàn tỉnh Phú Yên đến năm 2020 15 ICI explosives, Phương pháp nổ mìn an tồn hiệu mỏ lộ thiên, mỏ đá cơng trình xây dựng 92 16 Trung tâm nghiên cứu ứng dụng khoa học khoáng sản (2001), Báo cáo nghiên cứu khả thi mỏ đá bazan Phú Liên II - Xã An Phú Huyện Tuy An - tỉnh Phú Yên 17 UBND tỉnh Phú Yên, Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Phú Yên đến năm 2020 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRƯƠNG THÀNH TÂM NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG KHAI THÁC ĐÁ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Ở MỘT SỐ MỎ VÙNG PHÚ YÊN Chuyên ngành: khai thác mỏ Mã số: 60.53.50... lượng mỏ hiệu công tác nổ mìn 1.3.3 Các loại vật liệu nổ sử dụng cơng tác nổ mìn mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng vùng Phú Yên Với đặc thù mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng khu vực Phú Yên. .. khoan nổ mìn chất lượng sản phẩm Bảng 1.12 Các thông số nổ mìn áp dụng số mỏ khai thác đá làm vật liệu xây dựng khu vực Phú Yên Tên mỏ Mỏ đá Phú Liên 2; Công ty cổ phần xây giao thông Mỏ đá Phú