Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ địa chất Nguyễn Quốc Đoạt Nghiên cứu lựa chọn thông số khoan nổ mìn hợp lý với lỗ khoan đờng kính 102mm cho mỏ đá vôi thuộc công ty xi măng Hoàng Thạch Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà nội - 2010 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ địa chất Nguyễn Quốc Đoạt Nghiên cứu lựa chọn thông số khoan nổ mìn hợp lý với lỗ khoan đờng kính 102mm cho mỏ đá vôi thuộc công ty xi măng Hoàng Thạch Chuyên ngành: khai thác mỏ M số: 60.53.05 Luận văn thạc sü kü tht Ng−êi h−íng dÉn khoa häc PGS.TS Lª Quang Hồng Hà nội - 2010 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu luận văn trung thực, luận điểm kết nghiên cứu luận án cha đợc công bố công trình khác Tác giả luận văn ký tên Nguyễn Quốc Đoạt mục lục chơng mục Nội dung đầu mục Trang trang phụ bìa lời cam đoan mục lục danh mục bảng danh mục hình vẽ Mở đầu chơng 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 Đặc điểm địa chất, trạng công tác khai thác mỏ đá vôi Công ty xi măng Hoàng Thạch Đặc điểm địa chất mỏ đá vôi Công ty xi măng Hoàng Thạch Đặc điểm địa chất mỏ A Đặc điểm địa chất mỏ B Đặc điểm địa chất mỏ D2 Địa chất địa chất mỏ F Những yếu tố địa chất, đất đá ảnh hởng đến khoan nỉ m×n 10 10 11 12 12 13 13 1.2.1 ảnh hởng tính chất phân phiến đất đá 1.2.2 ảnh hởng hang hốc đất đá 13 1.2.3 ảnh hởng nằm đất đá 1.2.4 ảnh hởng vùng có mặt trợt 15 1.3 Hiện trạng khai thác công nghệ khoan nổ mìn mỏ đá vôi Công ty xi măng Hoàng Thạch 1.3.1 Giải pháp công nghệ khai thác mỏ Hoàng Thạch 1.3.2 Đánh giá trạng công nghệ khai thác đá vôi mỏ Hoàng Thạch Chơng 2.1 14 15 15 18 21 Nghiên cứu sở khoa học lý thuyết phơng pháp khoan tạo lỗ nổ mìn 23 Công nghệ khoan tạo lỗ 23 2.1.1 Khái niệm chung 2.1.2 Máy khoan 23 2.1.3 Những yếu tố ảnh hởng đến hiệu công tác khoan 37 27 2.2 Công nghệ nổ mìn 2.2.1 Khái niệm vật liệu nổ công nghiệp (VLNCN) 2.2.2 Chất nổ công nghiệp 2.2.3 Phơng pháp nổ mìn vi sai 2.2.4 Sơ đồ phơng pháp đấu ghép mạng nổ 2.2.5 Các tính chất đá ảnh hởng đến công tác nổ mìn Chơng 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.9 3.2.10 3.2.11 3.2.12 3.2.13 3.2.14 Nghiên cứu lựa chọn thông số khoan nổ mìn hợp lý với lỗ khoan đờng kính 102mm mỏ đá Công ty xi Hoàng Thạch Cơ sở lựa chọn đờng kính lỗ khoan 102mm để tạo lỗ khoan Lựa chọn thông số khoan, nổ mìn phù hợp với đờng kính 102mm Các thông số khoan, nổ mìn lỗ khoan xiên Đờng kháng chân tầng Chiều cao tầng Góc nghiêng lỗ khoan Chiều sâu khoan thêm Chiều dài lỗ khoan Chiều cao cột thuốc chiều dài cột bua Chỉ tiêu thuốc nổ qtc Khoảng cách lỗ khoan, hàng khoan Thông số khoan nổ mìn lựa chọn theo đặc tính thuốc nổ Lựa chọn kích thớc hình thể b i mìn Sơ đồ bố trí mạng lới lỗ khoan Hình dạng d y lỗ khoan biên Sơ đồ nạp thuốc thuốc nổ phơng tiện nổ lỗ khoan Lùa chän d©y xuèng hè 3.2.15 3.2.16 Lùa chän số hàng mìn vụ nổ Kết luận Tài liƯu tham kh¶o 39 39 41 49 54 57 58 63 65 67 67 70 71 74 76 77 79 97 80 85 86 86 87 88 88 90 93 Danh mục bảng Tên bảng Bảng 2.1 Bảng 2.2 B¶ng 2.3 B¶ng 2.4 B¶ng 3.1 B¶ng 3.2 Néi dung Các loại đầu đập máy khoan ROOC h ng Atlas Copco Đặc tính kỹ thuật cấu đập ép Tính chất loại chất nổ Việt Nam sản xuất Đặc tính số loại đá Các thông số khoan, nổ mìn phơng pháp xác định Các thông số khoan, nổ mìn phơng pháp xác định Bảng 3.3 Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm, áp dụng nổ mìn phi điện dùng thuốc nổ TNP1 (Mật độ nạp thuốc lỗ khoan 5,8 kg/m dài, tỷ trọng nạp thuốc lỗ khoan 7,0 kg/dm3), a/b = 1,25 81 Bảng 3.4 Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm, áp dụng nổ mìn phi điện dùng thuốc nổ TFĐ (mật độ nạp thuốc lỗ khoan: 8,4 kg/m dài, tỷ trọng nạp thuốc lỗ khoan: 10 kg/dm3), a/b =1,25 81 Bảng 3.5 Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng thuốc nổ ANFO (Mật độ nạp thuốc lỗ khoan 7,43 kg/m dài, tỷ trọng nạp thuốc lỗ khoan kg/dm3 ), a/b =1,25 82 Bảng 3.6 Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng hai loại thc nỉ TFD vµ ANFO (Theo tû lƯ 30% TFD 70%ANFO Mật độ nạp (trung bình) thuốc lỗ khoan: 7,64 kg/m sâu, tỷ trọng nạp thuốc (trung bình) lỗ khoan: 9.3 kg/dm3), a/b =1,25 82 Bảng 3.7 Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng hai loại thuốc nổ TFD TNP1 (Theo tỷ lệ 50% TFD 50%TNP1 Mật độ nạp thuốc (trung bình) lỗ khoan 7,06 kg/m dài, tỷ trọng nạp (trung bình) lỗ khoan 8,75 g/dm3), a/b =1,25 83 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng hai loại thuốc nổ TFD TNP1 (Theo tỷ lệ 30% TFD 70%TNP1 Mật độ nạp thuốc (trung bình) lỗ khoan 6.18 kg/m dài, tỷ trọng nạp (trung bình) lỗ khoan 7,5 kg/dm3), a/b =1,25 Các thông số khoan nổ mìn hợp lý với lỗ khoan đờng kính 102mm áp dụng chung cho mỏ đá vôi Hoàng Thạch Trang 30 33 50 59 66 66 83 91 Danh mơc h×nh vÏ TT Néi dung Trang 14 Hình 1.1 ảnh hởng tính phân phiến đất đá Hình 1.2 ảnh hởng hang hốc đất đá 14 Hình 1.3 ảnh hởng nằm đất đá 15 Hình 1.4 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 ảnh hởng vùng đất đá có mặt trợt Sơ đồ máy khoan cầm tay Máy khoan Roóc 601- 02 Máy khoan thủy lực đờng kính 89mm -102mm Choòng khoan sử dụng khoan đập - xoay Sơ đồ tác dụng tơng hỗ dụng cụ với đất đá khoan xoay - đập Sự thay đổi hiệu khoan áp lực dọc trục khác Cấu tạo đầu khoan cầu Sơ đồ phá vỡ đất đá đầu khoan cầu Máy khoan cÇu Sù giao thoa cđa sãng øng st nổ mìn vi sai Mức độ phá vỡ tăng tăng số mặt tự Sơ đồ tạo thành mặt tự phụ Các sơ đồ nổ vi sai Phơng pháp đấu ghép mạng nổ Mối quan hệ đờng kính lỗ khoan dung tích gầu xúc Các thông số khoan, nổ mìn lỗ khoan xiên Kết việc lựa chọn đờng cản chân tầng lớn Kết việc lựa chọn đờng cản chân tầng nhỏ Mối quan hệ đờng kháng đờng kính lỗ khoan Lựa chọn đờng kính lỗ khoan phù hợp với chiều cao tầng Sự phân bổ lợng nổ lỗ khoan Sự chệch hớng lỗ khoan Mối quan hệ góc nghiêng khoan chiều sâu khoan thêm Chiều sâu khoan thêm nhỏ đ để lại mô chân tầng Nứt nẻ tạo nổ mìn chọn chiều sâu khoan thêm lớn Chọn chiều sâu khoan thêm hợp lý 16 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 H×nh 2.8 H×nh 2.9 H×nh 2.10 H×nh 2.11 H×nh 2.12 H×nh 2.13 H×nh 2.14 H×nh 3.1 H×nh 3.2 H×nh 3.3 H×nh 3.4 H×nh 3.5 H×nh 3.6 H×nh 3.7 H×nh 3.8 H×nh 3.9 H×nh 3.10 H×nh 3.11 H×nh 3.12 28 30 31 32 34 34 35 35 36 51 52 52 56 57 64 65 68 69 69 70 72 73 75 75 76 76 H×nh 3.13 H×nh 3.14 H×nh 3.15 H×nh 3.16 H×nh 3.17 H×nh 3.18 H×nh 3.19 H×nh 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Chiều dài lỗ khoan Sơ ®å bè trÝ chiỊu dµi cét thc, cét bua lỗ khoan Lựa chọn chiều dài cột bua ảnh hởng đến kết nổ mìn Xác định khoảng cách lỗ khoan Hình dạng b i mìn ảnh hởng đến chất lợng nổ Sơ đồ bố trí mạng lới lỗ khoan b i mìn Sơ đồ bố trí d y lỗ khoan cùn Sơ đồ bố trí thuốc, kíp, mồi nổ lỗ khoan Lựa chọn kíp xuống hố để đảm bảo khởi nổ tốt Chiều cao đống đá nổ mìn 76 77 78 79 85 86 87 87 88 89 Mở đầu Trong công nghệ xi măng, nguyên liệu để sản xuất đá vôi đất sét Thành phần nguyên liệu đá vôi chiếm tỷ lệ 70 ữ 75%, nguyên liệu sét chiếm khoảng 25 ữ 30% Đá vôi thờng đợc khai thác mỏ đá vôi hay gọi núi đá vôi phía Bắc Để khai thác đá vôi làm nguyên liệu xi măng thông thờng phải tiến hành bóc tách đá khỏi nguyên khối Biện pháp ngời ta áp dụng khoan nổ mìn Khoan tạo lỗ đá, sau nạp thuốc nổ nổ làm tơi đất đá Đất đá sau đợc làm tơi khoan nổ mìn đợc xúc bốc lên ô tô vận chuyển trạm đập đá đặt gần khu vực mỏ hay vận chuyển trạm đập đá khu vực nhà máy Đặc điểm mỏ đá vôi khu vực phía Bắc thờng nằm lên mặt địa hình, độ cao núi từ vài chục mét đến hàng trăm mét Đá vôi thờng lộ vỉa, bề mặt thờng bị phong hóa bào mòn, lởm chởm dạng tai mèo đá không lộ vỉa mà bị bao phủ lớp thảm thực vật cối mọc um tùm Đặc điểm mỏ đá vôi khu vực phía Nam, số mỏ đá không lộ vỉa mà nằm sâu dới mặt đất bị bao phủ lớp đất hay gọi tầng đất phủ Khi khai thác ngời ta thờng phải bóc bỏ tầng đất phủ sau khai thác đá vôi Chiều dày tầng đất phủ mỏ đá vôi phía Nam dao động từ vài mét đến vài chục mét Về phơng pháp khai thác mỏ đá vôi, tùy theo đặc điểm địa hình mỏ, độ cao sản lợng khai thác hàng năm mỏ mà ngời ta áp dụng phơng pháp hệ thống khai thác khác Những phơng pháp khai thác phổ biến mỏ đá vôi phía Bắc áp dụng có 03 phơng pháp: - Phơng pháp khai thác khấu tự do, đá sau nổ mìn cho rơi tự xuống dới chân núi xúc bốc đá - Phơng pháp khai thác theo lớp xiên, tầng hẹp khấu suốt, gạt xúc chuyển đá xuống chân núi, xúc bốc đá chân núi - Phơng pháp khai thác cắt tầng lớn, kết hợp khai thác theo lớp xúc bốc trực tiếp Phơng pháp khai thác áp dụng phổ biến mỏ khai thác đá vôi cung cấp nguyên liệu sản xuất xi măng Hệ thống khai thác khấu tự do, đá sau khoan nổ cho tự rơi xuống dới chân núi Điều kiện để áp dụng hệ thống khai thác mỏ đá vôi có điều kiện địa hình vách núi dựng đứng, hiểm trở, kích thớc mỏ nhỏ, không đủ diện tích để mở diện khai thác cho thiết bị làm việc tầng (sờn núi) Sản lợng khai thác hàng năm mỏ nhỏ Phơng án khai thác suất lao động không cao, dễ gây an toàn cho ngời thiết bị làm việc Đối với mỏ đá vôi có điều kiện địa hình tơng đối thuận lợi, diện tích mỏ đủ điều kiện mở đờng lên núi chiều rộng mặt đờng hẹp thiết bị khai thác máy khoan máy ủi, máy xúc di chuyển lên núi mở đợc diện khai thác có kích thớc hẹp núi, ngời ta thờng ¸p dơng hƯ thèng khai th¸c theo líp xiªn Víi hệ thống khai thác theo lớp xiên gạt xúc chuyển, điều kiện làm việc ngời thiết bị có cải thiện đảm bảo an toàn phơng pháp khai thác khấu tự Với mỏ đá vôi có địa hình thuận lợi, trữ lợng lớn nh mỏ đá vôi nguyên liệu xi măng khu mỏ có diện tích đủ rộng đặc điểm địa hình mỏ cho phép mở tuyến đờng vận tải lên núi, độ dốc nhỏ đảm bảo cho thiết bị khai thác lên tầng làm việc Mặt khác mở đợc diện khai thác có kích thớc đủ lớn thiết bị làm việc không gian nên độ an toàn khai thác đợc đảm bảo cao Khi áp dụng phơng pháp khai thác cắt tầng lớn khai thác theo lớp việc điều hành sản xuất, quy hoạch khai thác, điều động luân chuyển thiết bị khai thác có nhu cầu nâng cao sản lợng khai thác khoảng thời gian định thuận lợi Điều kiện làm việc thiết bị ngời đợc đảm bảo an toàn mức cao nhÊt 79 Thùc tÕ cho thÊy viÖc lùa chän tiêu thuốc nổ phải vào tính chất đất đá, đặc tính thuốc nổ nh tỉ trọng, khả công nổ, sức công phá Qua nghiên cứu thực nghiệm đ xác định đợc tiêu thuốc nổ mỏ đá vôi Hoàng Thạch khoảng (qtc = (0,39 - 0,45) kg/m3 đá đặc (tính với đá rời hệ số nở rời trung bình K=1,5) 3.2.9 Khoảng cách lỗ khoan, hàng khoan Một điều quan trọng công nghệ khoan nổ mìn lựa chọn khoảng cách lỗ khoan hàng khoan để phát huy đợc mức độ tác dụng tơng hỗ lợng thuốc với Hình 30 thể mối quan hệ đờng kính lỗ khoan với khoảng cách lỗ khoan phù hợp với tính chất đất đá khác Khi đờng kính lỗ lớn khoảng cách lỗ lớn Đờng kính lỗ khoan 120 100 80 60 40 20 Hình 3.16: Xác định khoảng cách lỗ khoan Công thức tính toán lợng thuốc nổ lỗ khoan theo đờng kính mũi khoan vµ tÝnh chÊt thc lỉ: Q = qtc a b H (Kg/m3) Π dt Q = p Lt = - ∆ Lt = qtc a b H Trong ®ã: Π = 3,14 (Kg/m3) 80 P : Trọng lợng thuốc nổ mét dài lỗ khoan (Kg/m) : Tỷ trọng nạp thuốc nổ lỗ khoan (Kg/dm3) Các đại lợng: Lt , , H, , p đ biết đại lợng a ,b cha biết Bằng thực nghiệm đ lựa chọn đợc mỏ đá vôi Hoàng Thạch tỷ số a/b khoảng (1,15 - 1,25) hiệu Thay vào công thức trên: d2t Lt b2 = -4 (1,15 - 1,25) H q tc dt Hay b = -2 Suy √ Π ∆ Lt - ( kg / m3 ) (1,15 - 1,25) H q tc a = (1,15 ữ 1,25) b Mỏ đá vôi Hoàng Thạch chọn a/b = (1,15 ữ1,25) tùy theo khu vực đất đá, đất đá mềm chọn a/b = 1,25, với đất đá cứng chọn a/b = 1,15 3.2.10 Thông số khoan nổ mìn lựa chọn theo đặc tính thuốc nổ Bằng nghiên cứu thực nghiệm thống kê nhiều b i khoan khoan nổ mìn với đờng kính lỗ khoan 102 mm mỏ đá vôi Công ty xi măng Hoàng Thạch sử dụng nhiều loại thuốc nổ có đặc tính khác nhau, cho kết bảng dới đây(chỉ tiêu thuốc nổ tính bảng cho đá dời): 81 Bảng 3.3: Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm, áp dụng nổ mìn phi điện dùng thuốc nổ TNP1 (Mật độ nạp thuốc lỗ khoan 5,8 kg/m dài, tỷ trọng nạp thuốc lỗ khoan 7,0 kg/dm3), a/b = 1,25 Chiều cao tầng Đờng cản Chân tầng H (m) W (m) 10 11 12 13 14 15 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 Khoảng cách lỗ khoan a (m) Chiều dài lỗ khoan Chiều sâu khoan thêm Lk (m) Ls (m) 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 9,5 10.5 11.6 12.6 13.7 14.7 15.7 16.8 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.8 Khối lợng đá mét khoan phá Vm m3/ m Khối lợng đá lỗ khoan phá Vl m3/lỗ Lợng thuốc nổ trong1 lỗ Q kg/lỗ Chiều dài cột thuốc 16.57 16.89 16.98 17.19 17.24 17.40 17.56 17.58 157.30 177.31 196.92 216.54 236.15 255.77 275.77 295.38 40.9 46.0 51.2 56.3 61.4 66.5 71.6 76.8 7.0 7.9 8.8 9.7 10.5 11.5 12.4 13.2 Lt (m) Chiề u dài cột bua Chỉ tiêu thuốc næ lb (m) q kg/m 2.5 2.6 2.8 2.9 3.2 3.2 3.3 3.6 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 Bảng 3.4: Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm, áp dụng nổ mìn phi điện dùng thuốc nổ TFĐ (mật độ nạp thuốc lỗ khoan 8,4 kg/m dài, tỷ trọng nạp thuốc lỗ khoan 10 kg/dm3), a/b =1,25 Chiều cao tầng H (m) 10 11 12 13 14 15 16 Lk (m) Chiều sâu khoan thêm Ls (m) Khối lợng do1m khoan phá Vm m3/ m Khối lợng 1lỗ khoan phá Vl m3/lỗ Lợng thuốc nổ trong1 lỗ Ql kg/lỗ Chiều dài cột thuốc Lt (m) Chiều dài cột bua Lb (m) Chỉ tiêu thuốc nổ qtc kg/m3 9,5 10.5 11.6 12.6 13.7 14.7 15.7 16.8 17.8 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 20.51 22.96 23.09 23.39 23.47 23.69 23.89 23.92 24.08 194.8 241.11 267.90 294.69 321.48 348.27 375.06 401.85 428.64 55.7 62.7 69.6 76.6 83.6 90.5 97.5 104.5 111.4 6.6 7.4 8.2 9.0 9.8 10.7 11.4 12.3 13.2 2.9 3.1 3.4 3.6 3.9 4.0 4.3 4.5 4.6 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 Đờ Khoảng ng cách cản chân lỗ tầng khoan W a (m) (m) Chiều dài lỗ khoan 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 82 Bảng 3.5: Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng thuốc nổ ANFO (Mật độ nạp thuốc lỗ khoan 7,43 kg/m dài, tỷ trọng nạp thuốc lỗ khoan kg/dm3 ), a/b =1,25 Chiều cao tầng H (m) Đờn g cản chân tầng W (m) 10 11 12 13 14 15 16 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 Kho¶ng Chiều cách dài 2lỗ lỗ khoan khoan a Lk (m) (m) 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 Chiều dài khoan thêm Ls (m) Khối lợng đá 1m khoan phá Vm m3/ m Khối lợng đá 1lỗ khoan phá Vl m3/ lỗ Lợng thuốc nổ 1lỗ Ql kg / lỗ Chiều Chiều Chỉ dài dài tiêu cột cột thuố thuốc bua c nổ Lt Lb qtc (m) (m) kg/ m3 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 20.46 20.83 20.95 21.21 21.28 21.49 21.67 21.70 21.84 194.40 218.70 243.00 267.30 291.60 315.90 340.20 364.50 388.80 50.5 56.8 63.2 69.5 75.8 82.1 88.4 94.8 101.0 6.8 7.7 8.5 9.4 10.2 11.0 11.9 12.8 13.6 9,5 10.5 11.6 12.6 13.7 14.7 15.7 16.8 17.8 2.7 2.8 3.1 3.2 3.5 3.7 3.9 4.0 4.2 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 B¶ng 3.6: Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng hai loại thuốc nổ TFD ANFO (Theo tỷ lệ 30% TFD 70% ANFO Mật độ nạp (trung bình) thuốc lỗ khoan 7,64 kg/m sâu, tỷ trọng nạp thuốc (trung bình) lỗ khoan 9.3 kg/dm3), a/b =1,25 Chiều Đờng Khoảng Chiều dài cao cản cách tầng chân lỗ khoa tầng 2lỗ H W khoan n (m) (m) a (m) Lk (m) 10 11 12 13 14 15 16 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 9,5 10.5 11.6 12.6 13.7 14.7 15.7 16.8 17.8 Chiều dài khoan thêm Ls (m) 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 Khối lợng đá 1m khoan phá Vm m3/ m Khối lợng đá 1lỗ khoan phá Vl m3/ lỗ Lợng thuốc nổ lỗ Ql=(Q1+Q2) TFD Q1 kg ANFO Q2 kg 21.03 21.41 21.53 21.80 21.88 22.09 22.27 22.30 22.45 199.80 224.77 249.75 274.72 299.70 324.67 349.65 374.62 399.60 15.6 17.5 19.5 21.4 23.4 25.3 27.3 29.2 31.2 36.3 40.9 45.4 50.0 54.5 59.1 63.6 68.2 72.7 ChiỊu dµi cét thc Lt (m) 6.8 7.7 8.5 9.4 10.3 11.0 11.9 12.8 13.6 Chiều Chỉ tiêu dài thuốc cột nổ bua qtc Lb kg/m3 (m) 2.7 2.8 3.1 3.2 3.4 3.7 3.9 4.0 4.2 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 83 Bảng 3.7: Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng hai loại thuốc nổ TFD TNP1 (Theo tỷ lệ 50% TFD 50%TNP1 Mật độ nạp thuốc (trung bình) lỗ khoan 7,06 kg/m dài, tỷ trọng nạp (trung bình) lỗ khoan 8,75 g/dm3), a/b =1,25 Chiều Đờng Khoảng Chiều Chiều cao cản cách dài lỗ dài tầng chân khoan khoan Lk thêm tầng 2lỗ H W (m) Ls khoan (m) (m) a (m) (m) Khối lợng đá 1m khoan phá Vm m3/ m Khối Lợng Chiều Chiều Chỉ dài tiêu lợng thuốc nổ dài cột thuốc đá 1lỗ cột khoan nổ lỗ thuốc bua phá Ql=(Q1+Q2) Lt Lb qtc Vl (m) (m) kg/ m3/ lỗ TFD TNP1 m3 3.6 4.4 9,5 1.5 20.01 190.08 10 11 12 13 14 15 16 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 10.5 11.6 12.6 13.7 14.7 15.7 16.8 17.8 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 20.37 20.48 20.74 20.81 21.01 21.19 21.21 21.36 213.84 237.6 261.36 285.12 308.88 332.64 356.40 380.16 Q1 kg Q2 kg 24.7 27.8 30.9 34.0 37.0 40.1 43.2 46.3 49.4 24.7 27.8 30.9 34.0 37.0 40.1 43.2 46.3 49.4 7.0 2.5 0.26 7.9 8.8 9.7 10.5 11.5 12.4 13.2 14.1 2.6 2.8 2.9 3.2 3.2 3.3 3.6 3.7 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 Bảng 3.8: Các thông số khoan nổ đờng kính lỗ = 102 mm áp dụng nổ mìn phi điện dùng hai loại thuốc nổ TFD vµ TNP1 (Theo tû lƯ 30% TFD vµ 70%TNP1 Mật độ nạp thuốc (trung bình) lỗ khoan 6.18 kg/m dài, tỷ trọng nạp (trung bình) lỗ khoan 7,5 kg/dm3), a/b =1,25 ChiỊu cao tÇng H (m) 10 11 12 13 14 15 16 Đờng Khoảng Chiều Chiều cản cách dài lỗ dài chân lỗ khoan khoan tầng khoan thêm W a Lk Ls (m) (m) (m) (m) 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 9,5 10.5 11.6 12.6 13.7 14.7 15.7 16.8 17.8 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 Khối lợng đá 1m khoan phá Vm m3/ m Khối lợng đá 1lỗ khoan phá Vl m3/ lỗ Lợng thuốc nổ lỗ Ql=(Q1+Q2) Chiều Chiều Chỉ dài tiêu dài cột thuốc cột thuốc bua nổ Lt qtc Lb kg/m3 TFD ANFO (m) (m) Q1 Q2 kg kg 17.51 17.82 17.92 18.15 18.21 18.39 18.54 18.56 18.69 166.32 187.11 207.90 228.69 249.48 270.27 291.06 311.85 332.64 13.0 14.6 16.2 17.8 19.4 21.1 22.7 24.3 25.9 30.2 34.0 37.8 41.6 45.4 49.2 53.0 56.7 60.5 7.0 7.9 8.8 9.7 10.5 11.5 12.4 13.2 14.1 2.5 2.6 2.8 2.9 3.2 3.2 3.3 3.6 3.7 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 84 Việc lựa chọn thông số khoan nổ đờng kính =102 mm, vào tính chất loại thuốc nổ TNP1, TFD, ANFO đ đợc tiến hành áp dụng khai thác mỏ Hoàng Thạch, số b i mìn, kết nổ mìn đá tơi Tuỳ theo thuốc nổ, ®iỊu kiƯn thùc tÕ ®Êt ®¸ tõng khu cđa tõng mỏ để lựa chọn thông số khoan nổ mìn thích hợp để đảm bảo hiệu nổ theo yêu cầu đề Thực tế nghiên cứu thực nghiệm mỏ đá vôi Hoàng Thạch cho thấy phơng án sử dụng riêng rẽ hỗn hợp loại thuốc nổ nh : TNP1 ANFO TFD (Bảng 3.3; 3.4 ; 3.5 ; 3.6; 3.7; 3.8) đạt hiệu quả: Bảng (3.3) sử dụng lỗ khoan khô nớc, đất đá mềm có độ cứng trung bình Bảng (3.4) sử dụng với lỗ khoan có nớc, đất đá có độ cứng cứng Bảng (3.5) sử dụng lỗ khoan khô, đất đá có độ cứng trung bình tơng đối cứng Bảng (3.6, 3.7, 3.8): Sử dụng hỗn hợp nhiều loại thuốc nổ áp dụng cho loại lỗ khoan (lỗ khoan khô lỗ khoan có nớc) với đất đá có đặc tính khác Kết khẳng định việc lựa chọn thông số khoan nổ mìn đờng kính 102 mm với phơng án sử dụng loại thuốc nổ có sức công phá mạnh, mật độ nạp mìn lỗ khoan lớn, chịu nớc (Nhũ tơng tơng đơng chiếm từ 30% đến 50%) nạp xuống phần dới đáy lỗ khoan, thuốc có mật độ nạp thấp, công phá yếu hơn, khả chịu nớc nạp phần (TNP1, ANFO loại thuốc tơng đơng chiếm từ 70% trở xuống đến 50%) hợp lý hiệu Trong điều kiện thực tế lỗ khoan khô có nớc nên áp dụng phơng án sử dụng hỗn hợp loại thuốc chủ động khâu thiết kế, thi công b i mìn, không bị phụ thuộc vào khách quan thời tiết Trong trờng hợp cụ thể tuỳ theo lỗ có nớc nhiều hay mà chọn Bảng 3.6 85 Bảng 3.7 Bảng 3.8 cho phù hợp Bảng 3.6 Bảng 3.8 trờng hợp lỗ khoan nớc, Bảng 3.7 lỗ khoan nhiều nớc 3.2.11 Lựa chọn kích thớc hình thể bÃi mìn Thực tế nghiên cứu cho thấy kích thớc hình thể b i mìn ảnh hởng nhiều đến chất lợng b i nổ B i nổ có hình dạng kéo dài, dẹt, số hàng chất lợng đá nổ đều, tơi, hất tốt so với b i nổ ngắn, rộng, nhiều hàng B i nổ nhiều hàng đất đá sau nổ có xu hớng dồn lên không hất phía trớc đợc, thờng chồng lên nên độ vỡ vụn đá xấu, hậu xung phía sau nhiều làm h hại phần đất đá khu vực cha nổ (bờ tĩnh), gây khó khăn cho kh©u khoan b i sau Khi b i nỉ ngắn tạo nhiều khu vực tiếp giáp b i nổ với gọi đầu bìa b i nổ, khoan tạo lỗ b i nổ sau thờng khó khăn đá đ bị dạn nứt, dập vỡ biến dạng b i nổ trớc gây (a) VÕt nøt lan (a) (b) VÕt L (c) Vùng đá bị nứt, dập vỡ lần nổ trớc gây ra Hình 3.17: Hình dạng b i mìn ảnh hởng đến chất lợng nổ a : vụ nổ dài, dẹt ; b: vụ nổ rộng; c: Biên giới 02 vụ nổ đất đá nứt, dập vỡ gây cản trở cho khâu khoan nổ lần sau 86 Qua nghiên cứu b i mìn có từ đến hàng trở lên chiều cao đống đá nổ thờng xấp xỉ chiều cao tầng, đá nổ bị nèn chặt chÌn Ðp chång lªn nhau, hƯ sè në rêi k = 1,48 nên ảnh hởng đến suất máy xúc Những b i mìn có từ hàng trở xuống chiều cao đống thờng thấp, đất đá tơi hệ số nở rời k = 1,5 đá nổ hất tèt, kÝch th−íc ®ång ®Ịu, chiỊu réng lín, rÊt dƠ xúc 3.2.12 Sơ đồ bố trí mạng lới lỗ khoan, hình dạng bÃi mìn Trong điều kiện thực tế mỏ Hoàng Thạch để đảm bảo hiệu nổ tốt nhất, thiết kế b i mìn thòng có 02 mặt thoáng bố trí mạng lới lỗ khoan theo hình tam giác tam giác cân cạnh đáy kéo dài, nổ đạt hiệu cao so với mạng lới hình vuông hình chữ nhật - Mạng lới tam giác (với khu vực đá mềm , f< 500kg/cm2) - Mạng lới tam giác cân cạnh đáy kéo dài (với khu vực đá cứng cứng, f > 550kg/cm2) - Khoảng cách lỗ a = (4,1- 4,5)m, trung bình 4,3m - Khoảng cách hàng lỗ khoan b = (3,2 - 3,8)m, trung bình 3,6 m Sơ đồ bố trí mạng lới lỗ khoan b i mìn đợc thể d−íi: o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o (b) (a) Hình 3.18: Sơ đồ bố trí mạng lới lỗ khoan b i mìn (a): Dạng hình tam giác đều; (b): Dạng hình tam giác cân cạnh đáy kéo dài 3.2.13 Hình dạng dÃy lỗ khoan biên Để khắc phục giới hạn đầu bờ phần đất đá b i nổ phần đất đá cha nổ kề sát, d y lỗ khoan b i nổ bố trí theo ®−êng xiªn 87 o o o o o o o o D y lỗ khoan biên o o o o Sơ đồ bố trí mạng lới lỗ khoan mặt thoáng Hình 3.19: Sơ đồ bố trí d y lỗ khoan 3.2.14 Sơ đồ nạp thuốc thuốc nổ phơng tiện nổ lỗ khoan Chọn phơng pháp nổ mìn vi sai phi điện qua lỗ qua hàng Với phơng pháp nổ mìn kiểu lỗ nổ độc lập với sau khoảng thời gian gi n cách định Lỗ nổ trớc tạo mặt thoáng phụ cho lỗ sau nên đất đá nổ tơi, kích thớc đồng Dây kíp Mồi nổ chøa kÝp nỉ ChiỊu cao cét bua Thc nỉ ANFO hc TNP1 (Q1)= 70% QTỉng Thc TFD (Q2) = 30% Q Tổng Hình 3.20: Sơ đồ bố trí thuốc, kíp, mồi nổ lỗ khoan Phơng tiện nổ: Kíp bề mặt: kíp nổ vi sai phi điện gồm loại 17ms , 25 ms , 42 ms Kíp xuống lỗ: kíp vi sai phi điện loại 400 ms , 450 ms Mồi nổ Aromex: Loại 175 g/quả mồi 400g/quả Thuốc nổ: Bằng việc sử dụng hỗn hợp loại thuốc nổ khác có tỷ trọng (0.8 - 1.35) g/cm3, điều chỉnh đợc lợng nổ đáp ứng yêu cầu 88 chất lọng đập vỡ vùng đất đá xác định Ngay lỗ khoan phối hợp loại thuốc nổ có công suất, mật độ nập khác Hiện mỏ Hoàng Thạch dùng loại TFD, ANFO, TNP1 thuốc TFD thuốc có mật độ nập mìn lớn so với 02 loại thuốc ANFO TNP1 Khi thiết kế, sử dụng thuốc nổ TFD (hoặc nhũ tơng) đặt dới lỗ khoan (vùng yêu cầu lợng nổ lớn nhất) khoảng 1/3 tổng lợng thuốc nổ lỗ Thuốc ANFO thuốc TNP1 chiểm 2/3 Khi tính toán cần lu ý điều kiện đảm bảo khả chứa đầy thuốc, chiều cao cột thuốc, cột bua lỗ nhằm phân bổ lợng đồng suốt chiều dài lỗ khoan, có nh hiệu nổ tốt 3.2.15 Lựa chọn dây xuống hố Khi thiết kế kíp xuống lỗ phải bố trí thời gian gi n cách kíp dới lỗ đến lần so với thời gian gi n cách dây bề mặt lớn nhất, để sóng truyền nổ qua hoàn toàn khu vực ảnh hởng gây tắc nghẽn trình truyền sóng nổ tới lỗ Thông thờng chọn 400ms đến 450ms Kíp xuống hè (400ms - 450ms) H×nh 3.21 : Lùa chän kÝp xuống hố để đảm bảo khởi nổ tốt 3.2.16 Lựa chọn số hàng mìn vụ nổ Việc lựa chọn số hàng mìn b i mìn gắn liền với quan điểm chọn hình dạng b i mìn kích thớc b i mìn (Đ phân tích phần kích thớc hình thể b i mìn) Kết nghiên cứu thực nghiệm b i mìn cho thấy: 89 H3 H2 H R® = 28m R® = 30m (a) Chiều cao, chiều rộng đống đá nổ (2 -3) hàng H5 H Rđ Rđ = 32 ữ 34 m =32m (b) Chiều cao đống đá nổ (4 ữ5) hàng Hình 3.22: Chiều cao đống đá nổ mìn Việc nghiên cứu mỏ Hoàng Thạch b i mìn cho kết quả: - Chiều cao đống đá nổ hàng trung bình H2 = (6,0 - 6,7) m - Chiều cao đống đá nổ hàng trung b×nh H2 = (7,3 - 8,2) m - ChiỊu cao đống đá nổ hàng trung bình H2 = (8,7 - 9,3) m - Chiều cao đống đá nổ (5 - 6) hàng trung bình H2 = (10,6 -11,8) m Thùc tÕ cho thÊy r»ng ¸p dụng nổ b i mìn hàng đống đá nổ mìn tơi, dễ xúc Với điều kiện đất đá, thuốc nổ sử dụng Công ty xi măng Hoàng Thạch, chọn thông số hàng mìn: ÷ (hµng) 90 KÕt luËn Nh÷ng néi dung đạt đợc sau nghiên cứu đề tài Công đoạn khoan nổ mìn công đoạn công nghệ khai thác cung cấp đá nguyên liệu cho sản xuất xi măng Khâu ảnh hởng trực tiếp tới suất làm việc khâu công nghệ giá thành sản phẩm khai thác cuối Theo tổng kết số mỏ đá giới chi phí cho khâu khoan thờng chiếm khoảng 10-12% giá thành đá thành phẩm Công nghệ khai thác đá vôi mỏ Hoàng thạch áp dụng Công nghệ khai thác lộ thiên Hệ thống khai thác cắt tằng lớn, khÊu theo líp b»ng xóc bèc vËn t¶i trùc tiÕp Đáp ứng sản lợng 02 dây chuyền hoạt động, với sản lợng khai thác mỏ hàng năm khoảng gần triệu tấn/năm việc lựa chọn sử dụng máy khoan đờng kính 102 mm để khai thác Công ty xi măng Hoàng Thạch phù hợp Khi sử dụng cần nghiên cứu lụa chọn thông số khoan nổ hợp lý Kết nghiên cứu đề tài đ đạt đợc kết nh sau: - Luận văn đ sâu nghiên cứu thực nghiệm để lựa chọn thông số khoan nổ mìn đờng kính lỗ khoan 102mm, áp dụng cho phù hợp với điều kiện địa chất, yếu tố kỹ thuật, công nghệ thiết bị, đặc tính thuốc nổ sử dụng mỏ đá vôi Công ty xi măng Hoàng Thạch - Đặc điểm địa chất, tính chất lí đất đá, điều kiện địa chất thủy văn mỏ nguyên nhân trực tiếp gây ảnh hởng đến suất, hiệu khâu khoan nổ mìn - Các thông số khoan nhân tố định đến định mức, chi phí chung công đoạn khai thác Nhân tố ảnh hởng trực tiếp đến suất, hiệu làm việc công đoạn khai thác - Việc nghiên cứu xác định thông số khoan nổ mìn thực nghiệm để xác định thông số phù hợp với đặc tính đất đá, tính chất thuốc nổ đặc tính thiết bị khoan tiết kiệm đợc chi phí khâu khoan, nổ tăng suất thiết bị khâu 91 - Kết nghiên cứu tác giả đ lựa chọn thông số khoan, nổ mìn phù hợp với đờng kính lỗ khoan 102mm áp dựng cho mỏ đá vôi Công ty xi măng Hoàng Thạch (Bảng 3.9) Bảng 3.9: Các thông số khoan nổ mìn hợp lý với lỗ khoan đờng kính102mm áp dụng chung cho mỏ đá vôi Hoàng Thạch TT 10 11 12 H 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 W 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 b 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 a 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3 Ls 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.5 1.6 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 Lk 9.4 10.4 11.4 12.5 13.5 14.5 15.6 16.6 17.6 18.7 19.7 20.7 Qlỗ 52.0 58.5 65.0 71.5 78.0 84.5 91.0 97.5 104.0 110.5 117.0 123.5 Lt 7.3 8.2 9.2 10.1 11.0 11.9 12.8 13.7 14.7 15.6 16.5 17.4 Lb 2.1 2.2 2.2 2.4 2.5 2.6 2.8 2.9 2.9 3.1 3.2 3.3 13 20 3.6 3.6 4.3 1.8 21.8 130.0 18.3 3.5 14 21 3.6 3.6 4.3 1.8 22.8 136.5 19.2 3.6 15 22 3.6 3.6 4.3 1.8 23.8 143.0 20.1 3.7 - Số lợng hàng mìn b i khoan tối đa không hàng (nên áp dụng ữ hàng), số lợng lỗ khoan b i mìn khoảng 80 ữ 100 lỗ - Kích thớc khoảng khai thác: Chiều dài 80 ữ 100m, chiều rộng khoảng khai thác (14,4 ữ 18) m - Chỉ tiêu thuốc nổ: (0,39 ữ 0,45) kg/cm3 đá đặc Điều kiện áp dụng nội dung nghiên cứu đề tài Các thông số khoan nổ mìn 102mm sau nghiên cứu đợc khuyến khích áp dụng cho tất mỏ đá vôi khai thác cung cấp làm nguyên liệu sản xuất xi măng khai thác làm vật liệu xây dựng mục đích khác có đặc điểm địa hình, điều kiện địa chất, tính chất đất đá tơng đơng mỏ đá vôi Hoàng Thạch 92 Khuyến cáo sử dụng thông số điều kiện khai thác mỏ vật liệu xây dựng nói chung có điều kiện tơng tự mỏ Hoàng Thạch Đề xuất nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài nghiên cứu nằm phạm vi mỏ đá vôi Hoàng Thạch, điều kiện địa chất tính chất đất đá mỏ có khác nên không tránh khỏi hạn chế định Do áp dụng thông số tác giả đ lựa chọn cần phải tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm tiếp tục điều chỉnh thông số để lựa chọn đợc thông số phù hợp Khi nghiên cứu cần ý 03 vấn đề: - Tính chất đất đá, điều kiện địa chất thủy văn, độ hang hốc, độ nứt nẻ, mặt trợt, độ đồng , độ cứng nguyên nhân có ảnh hởng lớn đến việc lựa chọn thông số khoan nổ mìn; - Tính chất loại vật liệu nổ sử dụng; - Các yếu tố thông số hệ thống khai thác áp dụng thiết bị khai thác sử dụng 93 Tài liệu tham khảo Atlascopco (2002), Operating instructions for ROC 601- 00, ROC 601- 02, ROC 601- 03, Printed Mactter Nguyễn Đình ấu Nhữ Xuân Bách (1998), Phá vỡ đất đá phơng pháp khoan nổ mìn , Nhà xuất Giáo Dơc C«ng ty c«ng nghiƯp hãa chÊt má - TKV(2009), Giới thiệu sản phẩm Website Công ty công nghiệp hóa chất mỏ - TKV Nguyên Văn Nam (2000), Nâng cao hiệu bốc xúc đá vôi điều kiện mỏ phân tán có chất lợng dao động, Công ty xi măng Hoàng Thạch Hồ Sỹ Giao (1999): Thiết kế mỏ lộ thiên - Nhà xuất Giáo Dục; 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 Furukawa rok drill CO.LTD (1996),Intructions for operation, Maintenance and repair HCR 9-S series Hydraulic crawler drill , Printed furukawa rok drill sales CO.LTD ... kính 102mm mỏ đá Công ty xi Hoàng Thạch Cơ sở lựa chọn đờng kính lỗ khoan 102mm để tạo lỗ khoan Lựa chọn thông số khoan, nổ mìn phù hợp với đờng kính 102mm Các thông số khoan, nổ mìn lỗ khoan xi? ?n... học mỏ địa chất Nguyễn Quốc Đoạt Nghiên cứu lựa chọn thông số khoan nổ mìn hợp lý với lỗ khoan đờng kính 102mm cho mỏ đá vôi thuộc công ty xi măng Hoàng Thạch Chuyên ngành: khai thác mỏ M số: ... nổ mìn hợp lý với lỗ khoan đờng kính 102mm áp dụng cho mỏ đá vôi thuộc Công ty xi măng Hoàng Thạch; - Nghiên cứu thiết kế b i nổ, phơng pháp sử dụng vật liệu nổ lỗ khoan đờng kính 102mm mỏ đá vôi