Nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả nổ mìn đồng thời giảm các tác hại đến môi trường xung quanh trong điều kiện mỏ đá khai thác xuống sâu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BÙI KIM HƯNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN ĐỒNG THỜI GIẢM CÁC TÁC HẠI ĐẾN MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH TRONG ĐIỀU KIỆN MỎ ĐÁ KHAI THÁC XUỐNG SÂU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BÙI KIM HƯNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN ĐỒNG THỜI GIẢM CÁC TÁC HẠI ĐẾN MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH TRONG ĐIỀU KIỆN MỎ ĐÁ KHAI THÁC XUỐNG SÂU CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC MỎ MÃ SỐ: 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Văn Quyển HÀ NỘI - 2013 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vật liệu xây dựng (VLXD) nhu cầu khơng thể thiếu q trình tồn phát triển kinh tế nước ta Khai thác VLXD ngành cơng nghiệp hình thành sớm quy mô sản xuất ngày lớn Dựa vào nguồn tài nguyên khoáng sản làm VLXD đa dạng, phong phú, năm qua ngành công nghiệp VLXD nước ta đầu tư phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu nước mà xuất nhiều nước giới Theo kết địa chất thăm dị khống sản cho thấy Việt Nam quốc gia giàu tài nguyên khoáng sản làm VLXD Tổng tiềm đá vôi 1.754 tỷ tấn, đá vơi để sản xuất xi măng khảo sát có trữ lượng 44.738 triệu Cùng với phát triển nhà máy xi măng, nhu cầu đá vơi ngày địi hỏi với trữ lượng lớn Như vậy, vấn đề đặt phải khai thác mở rộng diện mà phải khai thác xuống sâu Trong phương pháp phá vỡ đất đá nay, phương pháp khoan nổ mìn phương pháp sử dụng phổ biến Ưu điểm phương pháp giá thành thi cơng thấp, sử dụng linh hoạt điều kiện khác nhau, nhiên có tác động xấu đến mơi trường xung quanh, cần phải nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao hiệu nổ mìn đồng thời giảm thiểu tác hại đến môi trường xung quanh để phục vụ cho phát triển bền vững công nghiệp mỏ Do đó, luận văn “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu nổ mìn đồng thời giảm tác hại đến môi trường xung quanh điều kiện mỏ đá khai thác xuống sâu” có tính cấp thiết, đáp ứng yêu cầu thực tế khai thác mỏ đặt Mục đích đề tài Trên sở đánh giá tổng thể điều kiện địa hình mỏ, yêu cầu quy mô khai thác điều kiện mỏ khai thác xuống sâu để từ nghiên cứu, tính tốn giải pháp nhằm nâng cao hiệu nổ mìn Kiến nghị giải pháp xử lý thích hợp phục vụ mở rộng quy mô khai thác đá vôi giảm tác hại nổ mìn đến mơi trường xung quanh nhằm đảm bảo an toàn khai thác Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu - Phạm vi nghiên cứu: Các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu nổ mìn đồng thời giảm tác hại đến môi trường xung quanh Nội dung nghiên cứu - Đánh giá trạng khai thác nổ mìn mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu Việt Nam - Cơ sở lý thuyết phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn từ đưa giải pháp nhằm nâng cao hiệu nổ mìn đồng thời giảm tác hại đến môi trường xung quanh Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập hệ thống hóa tài liệu: Các báo cáo, văn bản, 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 - Phương pháp tính tốn xử lý tổng hợp số liệu: Tính tốn sở lý thuyết, ứng dụng phần mềm chuyên dụng, tổng hợp kết tính tốn - Phương pháp thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thục tiễn đề tài - Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo lập dự án khai thác đá có điều kiện khai thác xuống sâu phục vụ cho sản xuất xi măng, sở tham khảo nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu nổ mìn giảm tác hại đến mơi trường xung quanh nổ mìn mỏ có điều kiện tương tự - Kết nghiên cứu áp dụng cho mỏ khai thác đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu Cấu trúc luận văn - Luận văn cấu trúc gồm: Phần mở đầu, 03 chương chính, phần kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo CHƯƠNG TIỀM NĂNG NGUYÊN LIỆU ĐÁ VÔI CỦA VIỆT NAM VÀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Việt Nam (Tọa độ địa lý: Kinh tuyến: 102°8′ - 109°27′ Đông; Vĩ tuyến: 8°27′ - 23°23′ Bắc) nằm cực Đông Nam bán đảo Đơng Dương với diện tích phần đất liền khoảng 331.698 Km2 Vùng biển Việt Nam chiếm diện tích khoảng 1.000.000 Km2 Biên giới Việt Nam giáp với Vịnh Thái Lan phía nam, Trung Quốc phía bắc, Lào Campuchia phía tây Khoảng cách từ bắc tới nam khoảng 1.650 Km, vị trí hẹp từ đông sang tây 50 Km Với đường biển dài 3.260 Km không kể đảo 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 thơng thương Ấn Độ Dương Thái Bình Dương, Châu Âu Trung cận đông với Trung Quốc, Nhật Bản nước khu vực 1.1.2 Điều kiện tự nhiên Nước ta 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 Đặc điểm địa chất mỏ đá vôi Ở Việt nam, mỏ đá vơi thuộc trầm tích tuổi Devon, Cacbon, Pecmi, Triat có nguồn gốc trầm tích biển Nó tạo thành tầng đá vơi dày, có tới hàng nghìn mét, phân bố rộng rãi Bắc Kạn, Hà Giang, Lạng Sơn, Sơn La, Mộc Châu, Hải Dương, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Kiên Giang Về chất lượng đá vôi nơi khác nhìn chung có chất lượng tốt đủ để làm nguyên liệu sản xuất xi măng 1.3 Tiềm nguyên liệu đá vôi Việt Nam Đá vơi trầm tích có khống vật chủ yếu canxit Thành phần hóa học chủ yếu đá vơi CaCO3, ngồi cịn số tạp chất khác MgCO3, SiO2, Fe2O3, Al2O3… Tại nước ta có 125 tụ khống đã tìm kiếm thăm dò, trữ lượng ước đạt 13 tỷ tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ Đá vôi Việt nam phân bố tập trung tỉnh phía Bắc cực Nam Đá vôi Bắc Sơn Đồng Giao phân bố rộng có tiềm lớn Đá vôi nguyên liệu chủ yếu sử dụng để sản xuất xi măng, thành phần phối liệu đá vôi chiếm tỷ trọng 80% Theo điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành công nghiệp xi măng đến năm 2010 định hướng đến năm 2020 Thủ tướng phủ phê duyệt đến năm 2015 nhu cầu tiêu thụ khoảng 63,0 đến 65,0 triệu xi măng đến năm 2020 68,0 đến 70,0 triệu tấn/năm Như để đáp ứng mức độ phát triển ngun liệu để sản xuất xi măng đến năm 2020 đá vôi cần 57 triệu tấn/năm Đồng thời đá vôi nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất bột nhẹ nguyên liệu hóa chất sôđa Bột nhẹ sử dụng nhiều ngành công nghiệp công nghiệp giấy, cao su, nhựa, xốp, thuốc đánh răng, mỹ phẩm, sơn, dược phẩm v.v Bột nhẹ chất độn có nhiều tính ưu việt, làm giảm độ co ngót tạo độ bóng cho bề mặt sản phẩm 1.3.1 Khu vực Bắc Bộ Khu vực Bắc Bộ số lượng mỏ phát đánh giá có tiềm chiếm phần lớn tổng số mỏ đá Việt Nam Chủng loại đá khu vực đa dạng bao gồm đá granit, gabbro, cacbonat (đá vôi, đôlômit, đá hoa, dăm kết vôi), quartzit, cát kết đá phun trào Ở khu vực Bắc Bộ đá vơi chủ yếu trầm tích tuổi Devon, Cacbon, Pecmi, Triat có nguồn gốc trầm tích biển Chúng tạo thành tầng đá vôi dày phân bố rộng rãi Bắc Cạn, Hà Giang, Lạng Sơn, Sơn La, Mộc Châu, Hịa Bình, Hà Nam, Thanh Hóa… Tại Hải Dương, đá vơi phân bố chủ yếu phạm vi sông Bạch Đằng sơng Kinh Thày Những núi có quy mơ lớn núi Han, núi Áng Dâu, núi Nham Dương thăm dị tỉ mỉ Tại Hải Phịng, đá vơi tập trung chủ yếu Trại sơn Tràng Kênh thuộc huyện Thuỷ Ngun Ngồi cịn có mỏ đá vôi phân bố rải rác Dương Xuân - Pháp Cổ, Phi Liệt, Thiếm Khê, Mai Động Nam Quan Đá vôi đôlômit tập trung dãy núi Han, núi dãy Hoàng Thạch - Hải Dương với trữ lượng lên tới 150 triệu Chất lượng đá vôi nơi khác nhìn chung có chất lượng tốt đủ để sản xuất xi măng làm đá phục vụ mục đích xây dựng khác Thành phần hóa học đá vơi vùng thuộc khu vực có hàm lượng (%) sau: Bảng 1.1 Thành phần hóa học đá vôi khu vực Bắc Bộ Hàm lượng trung bình (%) Vùng CaO Đơng Bắc 50  54 MgO 0,8  Tây Bắc 50  54 0,6  2,3 ĐB Sông Hồng 52  55  47,6 Theo TCVN 6072-1996 CKT 0,5 1,7 0,6 1,4 0,4 1,7 < 2,4  2,38 Nguồn: Hệ thống liệu tài nguyên khoáng sản (TNKS) làm vật liệu xi măng – Viện Vật liệu Xây dựng (VLXD) Bảng 1.2 Thành phần hóa học số mỏ đá vơi khu vực Bắc Bộ Hàm lượng (%) Mỏ CaO SiO2 Fe2O3 MgO KMN Tràng kênh (Hải Phòng) 55,44 0,2 0,48 0,4 41,36 Chùa Trầm (Hà Tây) 55,33 0,23 0,1 0,41 43,28 Núi Voi (Bắc Thái) 50,57 0,87 0,63 0,65 31,3 Núi Nhồi (Thanh Hóa) 53,4 0,8 0,65 1,21 43,5 Nguồn: Tạp chí CN Hóa chất - số Hầu hết trữ lượng đá vôi nước tập trung khu vực Bắc Bộ Trữ lượng dự báo cấp trữ lượng cấp A + B + C1 mỏ đá vơi khảo sát thăm dị vùng thuộc khu vực Bắc Bộ thống kê sau: Bảng 1.3 Trữ lượng đá vôi khu vực Bắc Bộ Trữ lượng Vùng Số mỏ Trữ lượng cấp A + B + C1 dự báo Trữ lượng (Triệu tấn) (Triệu tấn) Tỷ lệ % Đông Bắc 48 8.692 385,5 28,15 Tây Bắc 14 2.686 170,6 12,45 ĐB Sông Hồng 28 3.112 813,2 59,40 Tổng cộng 90 14.490 1.369,3 100 Nguồn: Hệ thống liệu TNKS làm vật liệu xi măng – Viện VLXD Một số mỏ đá vơi có trữ lượng lớn kể đến mỏ đá vơi La Hiên Thái Ngun có trữ lượng cấp B + C1 +C2 165,368 triệu tấn, mỏ đá vơi Thống Nhất, huyện Hồnh Bồ, tỉnh Quảng Ninh có trữ lượng lớn 1.322,5 triệu v.v… 1.3.2 Khu vực Trung Bộ Khu vực Trung Bộ phsát triển nhiều hoạt động magma xâm nhập phun trào Vì thế, chủng loại đá trầm tích (cacbonat, cát kết, quartzit) nhiều so với đá granit, bazan Đá cacbonat khu vực phát triển phân bố chủ yếu tỉnh Nghệ An (Hoàng Mai, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn), Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế (Long Thọ, Đồng Lâm) số Quảng Nam - Đà Nẵng (Ngũ Hành Sơn), Đắc Lắc (Bản Đôn) Đá vơi có số nơi khu vực Hồng Mai, Xuân Sơn, Tân Lâm, Long Thọ…với trữ lượng chất lượng: Bảng 1.4 Trữ lượng đá vôi khu vực Trung Bộ Trữ lượng Vùng Số mỏ Trữ lượng cấp A + B + C1 dự báo Trữ lượng (Triệu tấn) (Triệu tấn) Tỷ lệ % Bắc Trung Bộ 34 6.191,9 1190,7 68,09 Nam Trung Bộ 13 572,5 558,0 31.91 Tổng cộng 47 6.764,4 1.748,7 100 Nguồn: Hệ thống liệu TNKS làm vật liệu xi măng – Viện VLXD Bảng 1.5 Thành phần hóa học đá vơi khu vực Trung Bộ Hàm lượng trung bình (%) Vùng CaO MgO CKT Bắc Trung Bộ 50  56  2, 0,4  2,9 Nam Trung Bộ 50  53 2 - Theo TCVN 6072-1996  47,6  2,38 Nguồn: Hệ thống liệu TNKS làm vật liệu xi măng – Viện VLXD 1.3.3 Khu vực Nam Bộ Khu vực Nam Bộ đặc điểm địa chất đơn giản, địa hình chủ yếu đồng bằng, số đồi núi phát triển miền Đông Nam Bộ khu vực biên giới Việt Nam - Campuchia nên trữ lượng có chất lượng đá vơi tốt, hầu hết điểm mỏ đáp ứng yêu cầu chất lượng, thành phần hóa học để sản xuất xi măng vật liệu xây dựng (VLXD) Bảng 1.6 Trữ lượng đá vôi khu vực Nam Bộ Trữ lượng Vùng Số mỏ Trữ lượng cấp A + B + C1 dự báo Trữ lượng (Triệu tấn) (Triệu tấn) Tỷ lệ % Đông Nam Bộ 437,9 259 35,55 ĐB sông Cửu Long 17 417,9 417,9 57,38 Tây Nguyên 27 79,2 51,5 7,07 Nguồn: Hệ thống liệu TNKS làm vật liệu xi măng – Viện VLXD Bảng 1.7 Thành phần hóa học đá vôi khu vực Nam Bộ Vùng Hàm lượng trung bình (%) CaO MgO CKT Đơng Nam Bộ 45  52 1,65  4,33 1,8  3,94 ĐB sông Cửu Long 52  54 1,6  3,4 Tây Nguyên 48  52 0,6 1,52 0,5  0,6 Theo TCVN 6072-1996  47,6  2,38 Nguồn: Hệ thống liệu TNKS làm vật liệu xi măng – Viện VLXD Các mỏ đá vôi khu vực Nam Bộ chủ yếu nằm lớp đất phủ, mức nước tự chảy, điều kiện khai thác khó khăn cần phải bóc lớp đất phủ, tháo khơ mỏ suốt q trình khai thác Một số mỏ có điều kiện khai thác giống mỏ miền Bắc miền Trung sử dụng hệ thống khai thác lớp xúc bốc, vận tải trực tiếp Một số khoáng sàng đá vôi đặc điểm địa chất thành tạo nhiều hang, động castơ trở thành danh lam thắng cảnh, số gắn liền với di tích lịch sử nằm quy hoạch phòng thủ bảo vệ Bộ Quốc phịng nên khơng phép khai thác Trữ lượng đá vôi khảo sát khu vực Kiên Giang 429 triệu có tới 185 triệu khơng khai thác lý liên quan đến di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh An ninh - Quốc phịng Một số khống sàng ngun liệu có chất lượng tốt trữ lượng lớn để sản xuất xi măng phân bố vùng sâu, vùng xa, việc đầu tư khai thác khơng đem lại hiệu kinh tế 1.4 Hiện trạng khai thác mỏ có điều kiện khai thác xuống sâu 1.4.1 Nhu cầu sử dụng đá vôi năm qua dự báo Từ năm 1989 bắt đầu thời kỳ đổi kinh tế, sản xuất VLXD có thay đổi lớn lượng chất Trong thời gian dài, thị trường VLXD ln tình trạng căng thẳng cung không đáp ứng cầu, song năm gần nhu cầu bớt căng thẳng, cung đáp ứng cầu 99 Khi nổ hai hay nhiều lượng thuốc xảy tác dụng tương hỗ hai trường ứng suất hai lượng thuốc gần tạo lên Tác dụng tốt hay xấu phụ thuộc vào việc bố trí lượng thuốc tức phụ thuộc vào hệ số khoảng cách lỗ khoan (m) Hệ số khoảng cách lỗ khoan (m) biểu thị mối quan hệ khoảng cách lỗ khoan đường cản chân tầng (W) Nếu m lớn không phát huy tác dụng tương hỗ gây tượng để lại mô chân tầng hai lượng thuốc Để đảm bảo chất lượng nổ mìn đại lượng (m) phải lựa chọn hợp lý tuỳ theo tính chất mơi trường nổ phương pháp điều khiển nổ - Khi nổ mìn tức thời m = 0,7 – 1,0 - Khi nổ mìn vi sai m = 1,0 – 1,2 Do đặc điểm hầu hết mỏ có điều kiện khai thác xuống sâu có cấu tạo khối, đặc sít, nứt nẻ, hang karts, nước ngầm phân bố không đồng nên tác giả lựa chọn m = (đảm bảo cỡ hạt đồng đều) Khoảng cách lỗ khoan xác định theo đường kháng chân tầng: a  m.W  1.3,3  3,3m 3.5.4.10 Khoảng cách hàng lỗ mìn (b) Khoảng cách hàng lỗ khoan nổ mìn phải đảm bảo phá vỡ khối đá nằm hai lượng thuốc hai hàng lỗ khoan đảm bảo không để lại mô chân tầng Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan theo hình tam giác khoảng cách hàng lỗ khoan: b  a 3,3   2,86m 2 3.5.4.11 Lượng thuốc nổ nạp lỗ khoan (Q) Lượng thuốc nổ tính tốn cho lỗ khoan phụ thuộc vào tiêu thuốc nổ cho mét khối đất đá nguyên khối Lượng thuốc nạp lỗ khoan (Q) xác định theo hàng lỗ khoan: - Với hàng lỗ khoan ngoài: Qn  q.a.W.h , kg/lỗ - Với hàng lỗ khoan trong: QTr  q.a.b.W.h kg/lỗ 100 KÝp sè 50 KÝp sè KÝp sè 50 25 50 25 50 25 50 50 25 25 50 50 25 25 0 50 25 25 Hình 3.20 Sơ đồ nổ vi sai theo hàng KÝp sè 75 KÝp sè 50 KÝp sè 25 KÝp sè Hình 3.21 Sơ đồ nổ vi sai qua hang qua lỗ Tất đợt nổ sử dụng kíp vi sai, dây nổ, mồi nổ thuốc nổ Bảng 3.4 Tổng hợp thơng số nổ mìn mỏ đá vôi An Phú (f=6) Tên thông số Ký hiệu Phương pháp xác định Đơn vị Giá trị - - ANFO thường, Nhũ tương, Thuốc nổ sử dụng AĐ1… Chỉ tiêu thuốc nổ q  0,5   0,25  q  0,13. f  0,6  3,3.103.d n dt .    K  dc   d hl  Kg/m3 0,33 Đường kính lỗ khoan dk  (d o , f , ) mm 110 101 Góc nghiêng lỗ khoan  Khoan nghiêng Độ 75 Đường cản chân tầng W 30  40 dk m 3,3 a m.W m 3,3 lỗ khoan: b a m 2,86 Chiều sâu khoan thêm lkt  0,1  0,15 h m 1,5 Chiều sâu lỗ khoan Lk m 12 Chiều cao cột thuốc LT  30  45 dk m 4,95 Chiều cao cột bua lb  20  30.dk m 3,3 - Các hàng Qn q.a.W.h Kg/lỗ 35,937 - Các hàng QTr q.a.b.W.h Kg/lỗ 102,78 - - - - - - Khoảng cách lỗ khoan Khoảng cách hàng  h  lkt  sin  Lượng thuốc nạp lỗ khoan: Phương pháp nổ vi sai - Sơ đồ nổ vi sai - Phương tiện nổ - Thời gian vi sai Vi sai theo hàng, vi sai qua lỗ qua lỗ Kíp vi sai, dây nổ, mồi nổ thuốc nổ 25 00  27 00 giây - 25 00 giây 102 3.6 Đánh giá phương pháp xác định thơng số nổ mìn cho mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu Từ biện pháp nâng cao hiệu nổ mìn mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu ta rút kết luận: - Công tác điều khiển lượng nổ quan trọng trình nổ mìn Ngồi nâng cao hiệu sản xuất mỏ cịn có tác dụng giảm sóng chấn động nổ mìn - Đối với lượng thuốc nổ phương pháp khởi nổ, vi sai khác cho kết hiệu nổ mìn khác - Trong trình tính tốn sản xuất mỏ cần tiến hành thống kê khảo sát thực tế sản xuất để lựa chọn biện pháp phù hợp sở lý thuyết nhằm nâng cao hiệu nổ mìn 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn “Nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao hiệu nổ mìn đồng thời giảm tác hại đến môi trường xung quanh điều kiện mỏ đá khai thác xuống sâu” đề cập giải số nội dung sau đây: Đánh giá thực trạng công tác nổ mìn mỏ khai thác đá vơi nói chung mỏ đá vơi khai thác xuống sâu nói riêng Nêu vấn đề tồn ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn Nêu lên sở lý thuyết tác giả làm tiền đề khoa học cho việc xác định thơng số nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu nổ mìn cho mỏ khai thác xuống sâu Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến việc hiệu nổ mìn mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu cụ thể: - Các yếu tố tự nhiên - Các yếu tố kỹ thuật công nghệ - Yếu tố kinh tế Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực tế sản xuất, luận văn có đóng góp việc xác định lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý, phù hợp với điều kiện khai thác xuống sâu tai mỏ đá vơi Khoan nổ mìn khâu đầu dây chuyền cơng nghệ khai thác vơi, đóng góp phần lớn nhiệm vụ hoàn thành sản lượng hàng năm mỏ Tuy nhiên công tác khoan nổ mìn gây yếu tố có hại tác động đến môi trường mà nghành khai thác mỏ cần đặc biệt quan tâm Chính vây, cần áp dụng biện pháp nâng cao hiệu nổ mìn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường nổ mìn khái thác mỏ, cụ thể là: - Đánh giá tác động môi trường mỏ nổ mìn cần cụ thể - Cần thiết phải áp dụng biện pháp giảm tác dụng chấn động nổ mìn để bảo vệ cơng trình xung quanh như: nâng cao hiệu sử dụng lượng nổ để đập vỡ đất đá, áp dụng triệt để phương pháp nổ mìn vi sai, sử dụng sơ đồ nổ hướng nổ hợp lý 104 Để áp dụng có hiệu biện pháp nêu cần phải có thống phối hợp chặt chẽ Công ty VLNCN với Công ty khai thác lộ thiên từ lập hộ chiếu khoan hộ chiếu nổ, đặc biệt trình thi công phải kiểm tra, giám sát chặt chẽ cán kỹ thuật Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy Lê Văn Quyển chuyên gia bạn đồng nghiệp giúp tác giả q trình hồn thành luận văn 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình An (2003), “Nghiên cứu phương pháp xác định tiêu thuốc nổ hợp lý nổ mìn cho mỏ lộ thiên Việt Nam”, Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Đình Ấu, Nhữ Văn Bách (1998), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn, Nhà xuất giáo dục Nhữ Văn Bách (1994), “Nâng cao hiệu phá vỡ đất đá nổ mìn điều kiện khác nhau”, Bài giảng cho cao học nghành khai thác mỏ, 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, tập XV Lê Văn Quyển (2006), “Nghiên cứu xác định thông số nổ mìn phối hợp hai loại thuốc nổ lỗ khoan”, Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất Hồ Sỹ Giao (1981), Kỹ Thuật khai thác đá vôi, Nhà xuất công nhân kỹ thuật Hồ Sỹ Giao, Nguyễn Sĩ Hội, Trần Mạnh Xuân (1997), Khai thác mỏ vật liệu xây dựng, Nhà xuất giáo dục Nguyễn Khánh Hà (2006), “Nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý khai thác đá vơi mức nước tự chảy, phục vụ sản xuất xi măng Việt Nam”, Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Lê Ngọc Ninh (2009), “Ứng dụng giải pháp nổ mìn khai thác nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá, giảm chấn động ô nhiễm môi trường số mỏ đá địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc”, Báo cáo kết mở rộng mơ hình khoa học cơng nghệ, Trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên Lê Văn Quyển (2000) “Nghiên cứu hồn 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 10 Hồ sơ Dự án đầu tư mỏ đá vôi, đá sét Sroccontrăng – xi măng Tây Ninh 106 11 Hồ sơ Dự án đầu tư mỏ đá vôi, đá sét Phong Xuân – xi măng Đồng Lâm, tỉnh Thừa Thiên Huế 12 Hồ sơ Dự án đầu tư mỏ đá vôi Minh Tâm – xi măng Minh Tâm, tỉnh Bình Phước 13 Hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công đá vôi, sét, Latarit mỏ Tà Thiết – xi măng Bình Phước 14 Hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi cơng núi Trầu, núi Cịm Phần Khai thác đá vôi ngầm từ cốt +2m xuống cốt –35m (năm 2000) 15 Hồ sơ thiết kế kỹ thuật khai thác mỏ đá xây dựng Hịn Sóc – Hòn Đất, Kiên Giang (1998) 16 Các tài liệu thu thập internet 107 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2013 Tác giả luận văn Bùi Kim Hưng 108 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TIỀM NĂNG NGUYÊN LIỆU ĐÁ VÔI CỦA VIỆT NAM VÀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Điều kiện tự nhiên .3 1.2 Đặc điểm địa chất mỏ đá vôi 1.3 Tiềm nguyên liệu đá vôi Việt Nam 1.3.1 Khu vực Bắc Bộ 1.3.2 Khu vực Trung Bộ 1.3.3 Khu vực Nam Bộ 1.4 Hiện trạng khai thác mỏ có điều kiện khai thác xuống sâu 1.4.1 Nhu cầu sử dụng đá vôi năm qua dự báo .8 1.4.2 Hiện trạng khai thác đá vơi mỏ có điều kiện khai thác xuống sâu 15 1.5 Đặc điểm cơng nghệ nổ mìn khai thác đá vơi Việt Nam 22 1.5.1 Nhận xét chung trạng khai thác mỏ đá vơi làm VLXD .25 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ NỔ MÌN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC ĐÁ VÔI 28 2.1 Lịch sử trình sử dụng vật liệu nổ công nghiệp hoạt động khai thác đá vơi 28 2.2 Tình hình sử dụng vật liệu nổ công nghiệp khai thác đá vôi 29 2.2.1 Thuốc nổ 29 2.2.2 Phương tiện nổ 31 2.3 Công nghệ phương pháp nổ mìn khai thác đá vơi 34 2.3.1 Theo đường kính lỗ khoan 35 2.3.2 Theo cấu trúc lượng thuốc 36 2.3.3 Theo phương pháp điều khiển khởi nổ lượng thuốc 41 2.3.4 Theo phương pháp nổ mìn đặc biệt 43 109 2.4 Đánh giá chung 50 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ VÀ NHỮNG BIỆN PHÁP NĂNG CAO HIỆU QUẢ NHẰM GIẢM CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MƠI TRƯỜNG CỦA NỔ MÌN KHI KHAI THÁC CÁC MỎ ĐÁ VÔI XUỐNG SÂU .52 3.1 Đặc điểm mỏ đá vôi có điều kiện khai thác xuống sâu 52 3.2 Đặc điểm cơng tác nổ mìn mỏ khai thác xuống sâu 53 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu 54 3.3.1 Ảnh hưởng cấu trúc địa chất đến hiệu nổ mìn 56 3.3.2 Thông số địa chất thủy văn ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn 58 3.3.3 Tính chất lý đá có ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn .58 3.3.4 Ảnh hưởng mặt tự đến hiệu chất lượng nổ mìn 62 3.3.5 Đặc tính thuốc nổ sử dụng 63 3.3.6 Ảnh hưởng kỹ thuật thi công phương pháp điều khiển nổ 65 3.3.7 Ảnh hưởng thông số lượng thuốc nổ 67 3.3.8 Ảnh hưởng yếu tố kinh tế 86 3.4 Những biện pháp giảm thiểu tác động nổ mìn đến mơi trường mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu 86 3.5 Nghiên cứu lựa chọn thơng số nổ mìn hợp lý cho mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu 89 3.5.1 Đặc điểm tự nhiên điều kiện địa chất mỏ đá vôi An Phú 90 3.5.2 Lựa chọn thông số hệ thống khai thác cho mỏ đá vôi An Phú 91 3.5.3 Lựa chọn phương pháp nổ mìn hợp lý 92 3.5.4 Xác định thơng số nổ mìn hợp lý cho mỏ đá vôi An Phú 94 3.6 Đánh giá phương pháp xác định thơng số nổ mìn cho mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .103 TÀI LIỆU THAM KHẢO .105 110 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Thành phần hóa học đá vơi khu vực Bắc Bộ Bảng 1.2 Thành phần hóa học số mỏ đá vơi khu vực Bắc Bộ Bảng 1.3 Trữ lượng đá vôi khu vực Bắc Bộ .6 Bảng 1.4 Trữ lượng đá vôi khu vực Trung Bộ .7 Bảng 1.5 Thành phần hóa học đá vơi khu vực Trung Bộ Bảng 1.6 Trữ lượng đá vôi khu vực Nam Bộ Bảng 1.7 Thành phần hóa học đá vơi khu vực Nam Bộ Bảng 1.8 Thống kê tiêu thụ đá vôi nước ta giai đoạn 1986 - 1998 Bảng 1.9 Dự báo nhu cầu đá cho sản xuất xi măng đá xây dựng Bảng 1.10 Dự báo nhu cầu xi măng giai đoạn 2015 - 2030 .10 Bảng 1.11 Các dự án xi măng dự kiến đầu tư giai đoạn 2011 - 2030 10 Bảng 1.12 Trữ lượng công suất khai thác mỏ đá vơi Núi Trầu, Núi Cịm 16 Bảng 1.13 Trữ lượng công suất khai thác mỏ đá vôi Phong Xuân .17 Bảng 1.14 Trữ lượng công suất khai thác mỏ đá vôi Tà Thiết 17 Bảng 1.15 Trữ lượng công suất khai thác mỏ đá vôi Sroc Con Trăng 17 Bảng 1.16 Công nghệ khai thác đá số nhà máy xi măng lò đứng 18 Bảng 1.17 Trữ lượng, công suất khai thác mỏ đá Tân Vạn .19 Bảng 1.18 Các thông số hệ thống khai thác mỏ đá đá Tân Vạn 19 Bảng 1.19 Trữ lượng, công suất công nghệ khai thác mỏ đá Thường Tân V .20 Bảng 1.20 Các thông số hệ thống khai thác mỏ đá đá Thường Tân V 20 Bảng 1.21 Trữ lượng, công suất công nghệ khai thác mỏ đá Lộc Trung 21 Bảng 1.22 Các thông số hệ thống khai thác mỏ đá đá Lộc Trung 21 111 Bảng 1.23 Các thiết bị khai thác đá mỏ Lộc Trung 22 Bảng 1.24 Khối lượng thuốc nổ sử dụng khai thác đá vôi .23 phục vụ sản xuất xi măng số nước Châu Á .23 Bảng 1.25 Các thông số hệ thống khai thác khoan nổ mìn 24 số mỏ khai thác đá vôi làm nguyên liệu xi măng 24 Bảng 1.26 Cơng nghệ nổ mìn số mỏ 24 khai thác đá vôi làm nguyên liệu xi măng 24 Bảng 2.1 Các đặc tính kỹ thuật thuốc nổ ANFO, Nhũ tương, AĐ1 29 Bảng 2.2 Số vi sai độ vi sai kíp nổ vi sai kíp nổ vi sai phi điện 32 Bảng 2.3 Khoảng cách cột khơng khí 40 Bảng 3.1 Tính chất lý đá vôi số mỏ khai thác xuống sâu 59 Bảng 3.2 Đường kính lỗ mìn phụ thuộc vào dung tích gầu xúc 70 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp thông số hệ thống khai thác .92 Bảng 3.4 Tổng hợp thơng số nổ mìn mỏ đá vơi An Phú (f=6) 100 112 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1 Sơ đồ thơng số phân bố lỗ khoan nhỏ tầng 36 Hình 2.2 Nổ phân đoạn cột lưu khơng khí 37 Hình 2.3 Sơ đồ xác định thơng số lỗ mìn nổ mìn với lượng thuốc phân đoạn cột lưu khơng khí 38 Hình 2.4 Nạp thuốc phân đoạn khơng khí 39 Hình 2.5 Vùng đập vỡ điều chỉnh nổ phân đoạn lượng thuốc 40 Hình 2.6 Điều khiển nổ vi sai 42 Hình 2.7 Sơ đồ nổ môi trường nén 44 Hình 2.8 Sơ đồ khoan lỗ gần 44 Hình 2.9 Sơ đồ nổ sử dụng lỗ khoan trung gian 45 Hình 2.10 Sơ đồ thứ tự cơng việc nổ mìn túi (hốc) 46 Hình 2.11 Nổ mìn ốp 47 Hình 2.12 Nổ mìn với lượng thuốc nổ có đường kính khác lỗ mìn 47 Hình 3.1 Các giai đoạn trình phá vỡ đá 55 Hình 3.2 Ảnh hưởng mặt phân lớp đến tiêu thuốc nổ 60 Hình 3.3 Ảnh hưởng mặt phân lớp đến cột thuốc .61 Hình 3.4 Ảnh hưởng mặt phân lớp đến ổn định gương 61 Hình 3.5.Mặt phân lớp nằm ngang 62 Hình 3.6 Tác dụng nổ mìn mơi trường có mặt thống .62 Hình 3.7 Ảnh hưởng mặt thống đến hiệu nổ 63 Hình 3.8 Sơ đồ xác định thơng số lỗ mìn 67 Hình 3.9 Quan hệ đường kính lỗ mìn đường kháng chân tầng 71 Hình 3.10 Ảnh hưởng đường kháng chân tầng đến mức độ đập vỡ đá .74 Hình 3.11 Sơ đồ lỗ khoan nghiêng nạp hai loại thuốc nổ 75 Hình 3.12 Sơ đồ lỗ khoan đứng nạp hai loại thuốc nổ 76 Hình 3.13 Sơ đồ xác định chiều dài bua hợp lý .78 Hình 3.14 Tốc độ bua vật liệu khác 79 113 Hình 3.15 Ảnh hưởng sơ đồ bố trí mạng nổ đến hiệu nổ mìn 81 Hình 3.16 ảnh hưởng mạng nổ đến kết nổ mìn 83 Hình 3.17 Nổ mìn vi sai 85 Hình 3.18 Mạng nổ tam giác sử dụng dây nổ với kíp điện vi sai 85 Hình 3.19 Sơ đồ thay đổi đấu mạng giãn cách thời gian vi sai dây rải mặt 86 Hình 3.20 Sơ đồ điều khiển nổ vi sai 100 Hình 3.21 Sơ đồ điều khiển nổ hình sóng 100 ... TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BÙI KIM HƯNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ NỔ MÌN ĐỒNG THỜI GIẢM CÁC TÁC HẠI ĐẾN MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH TRONG ĐIỀU KIỆN MỎ ĐÁ KHAI THÁC XUỐNG SÂU... pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu nổ mìn đồng thời giảm tác hại đến môi trường xung quanh Nội dung nghiên cứu - Đánh giá trạng khai thác nổ mìn mỏ đá vơi có điều kiện khai thác xuống sâu Việt Nam... đất đá phương pháp khoan nổ mìn - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu nổ mìn từ đưa giải pháp nhằm nâng cao hiệu nổ mìn đồng thời giảm tác hại đến môi trường xung quanh Phương pháp nghiên cứu