Nghiên cứu đề xuất giải pháp khoan nổ mìn hợp lý trong đá trầm tích cát kết xen kẽ bột kết của các mỏ đá tại xã thường tân, huyện tân uyên, tỉnh bình dương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐẶNG VĂN CHÂU NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤTGIẢI PHÁP KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG ĐÁ TRẦM TÍCH CÁT KẾT XEN KẼ BỘT KẾTCỦA CÁC MỎ ĐÁ TẠI XÃ THƯỜNG TÂN, HUYỆN TÂN UYÊN,TỈNH BÌNH DƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐẶNG VĂN CHÂU NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤTGIẢI PHÁP KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG ĐÁ TRẦM TÍCH CÁT KẾT XEN KẼ BỘT KẾT CỦA CÁC MỎ ĐÁ TẠI XÃ THƯỜNG TÂN, HUYỆN TÂN UYÊN, TỈNH BÌNH DƯƠNG Chuyên ngành : Khai thác mỏ Mã số : 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.LÊ VĂN QUYỂN HÀ NỘI – 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu tổng hợp, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội ngày 15 tháng năm 2010 Tác giả ĐẶNG VĂN CHÂU MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Trang Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐÂÙ Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC KHOAN NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN ĐỊA BÀN XÃ THƯỜNG TÂN – TÂN UYÊN – BÌNH DƯƠNG 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển công tác khoan nổ mìn 1.1.1 Lịch sử phát triển cơng tác khoan nổ mìn giới : 1.1.2 Lịch sử phát triển cơng tác khoan nổ mìn Việt Nam : 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp khoan nổ mìn Việt Nam 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp khoan Việt Nam 1.2.2 Tình hình sản xuất sử dụng VLNCN Việt Nam 1.2.3 Hiện trạng công tác sản xuất vật liệu nổ công nghiệp Việt Nam 1.2.4 Tình hình sử dụng chất nổ khai thác lộ thiên nước ta 1.2.5 Tình hình sử dụng phương tiện nổ 4 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp khoan nổ mìn địa bàn tỉnh Bình Dương xã Thường Tân 13 1.3.1 Đánh giá trạng địa chất mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 15 1.3.2 Đánh giá trạng khai thác đá mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 5 8 23 1.3.3 Các giải pháp kỹ thuật công tác khoan áp dụng mỏ đá xây dựng địa bàn xã Thường Tân 1.3.4 Các giải pháp kỹ thuật cơng tác nổ mìn áp dụng 26 27 mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 1.3 Hiện trạng khoan nổ mìn số mỏ đá khu vực xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương 1.3.6 Những tác động công tác khoan nổ mỏ đá địa bàn 30 32 xã Thường Tân 1.3.7 Hiệu kinh tế cơng tác khoan nổ mìn mỏ đá địa 33 bàn xã Thường Tân Chương 2- NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU QUẢ KHOAN NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN XÃ THƯỜNG TÂN 35 2.1 Những yếu tố ảnh hưởng tới hiệu công tác khoan khai thác đá xây dựng 35 2.1.1 Yếu tố địa chất ảnh hưởng tới công tác khoan 2.1.2 Yếu tố kỹ thuật 35 35 2.1.3 Yếu tố người 2.1.4 Yếu tố thời tiết 36 37 2.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới hiệu cơng tác nổ mìn khai thác đá xây dựng 37 2.2.1 Yếu tố tự nhiên 2.2.2 Các yếu tố kỹ thuật công nghệ 37 39 2.2.3 Ảnh hưởng yếu tố tổ chức kinh tế 2.3 Cơng tác khoan nổ mìn ảnh hưởng tới mơi trường cơng trình 57 57 mỏ đá địa bàn xã Thường Tân Chương 3- ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC KHOAN NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ TẠI CÁC 62 MỎ ĐÁ TRÊN ĐỊA BÀN XÃ THƯỜNG TÂN 3.1 Một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu công tác khoan khai thác đá mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 62 3.1.1 Công tác khoan lỗ mìn khai thác đá 3.1.2 Đề xuất lựa chọn thiết bị khoan lỗ mìn cho mỏ đá địa bàn 62 xã Thường Tân : 3.1.3 Một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu công tác khoan khai 63 thác đá mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 3.2 Một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu cơng tác nổ mìn khai 67 thác đá mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 3.2.1 Cơng tác nổ mìn khai thác đá 68 68 3.2.2 Đề xuất lựa chọn số thuốc nổ phụ kiện nổ sử dụng cho mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 71 3.2.3 Các giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu cơng tác nổ mìn khai thác đá mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 76 3.3 Kết áp dụng nội dung nghiên cứu số mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 3.3.1 Mỏ đá xây dựng công ty TNHH Long Sơn 3.3.2 Mỏ đá xây dựng công ty CP Fi Cô Tân Uyên • Kết luận kiến nghị • Tài liệu tham khảo 95 95 97 99 100 DANH MỤC CÁC BẢNG TT Nội dung Trang Bảng 1.1 Kết tính tốn góc dốc bờ moong tĩnh Bảng 1.2 Kết tính tốn góc dốc bờ moong động 22 22 Bảng 1.3 Các tiêu kỹ thuật khoan nổ mìn mỏ đá Công ty TNHH Phan Thanh 30 Bảng 1.4 Các tiêu kỹ thuật khoan nổ mìn mỏ đá Công ty TNHH Hoa Tân An 31 Bảng 2.1 Khả công nổ e số loại thuốc nổ thường dùng Bảng 2.2 tải lượng bụi phát sinh trình khoan 42 58 Bảng 2.3 Tải lượng bụi phát sinh trình nổ mìn Bảng 3.1 Cách phân loại đất đá theo mức độ khó khoan 69 63 Bảng 3.2 74 Chỉ tiêu thuốc nổ tính tốn DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Thiết bị khoan khai tác mỏ thuộc địa bàn xã Thường Tân 23 Hình 1.2 Hình 1.3 Sơ đồ cơng nghệ khai thác - chế biến mỏ đá Sơ đồ thông số phân bố lỗ khoan lớn tầng 25 Hình 1.4 nổ mìn Sơ đồ phân bố mạng khoan tầng đá 26 27 Hình 1.5 Hình 1.6 Các sơ đồ nổ điện vi sai Nổ vi sai mặt sử dụng phương tiện dây nổ 28 29 Hình 1.7 Hình 1.8 Nổ vi sai sử dụng kíp điện vi sai Máy khoan BMK-5 ảnh hưởng đến mơi trường 29 32 Hình 1.9 khai thác Tham gia đo chấn động sóng va đập khơng khí 33 Hình 2.1 Thường Tân Sơ đồ vi sai phù hợp với cấu trúc vỉa đá 38 Hình 2.2 Hình 2.3 Hướng phá đá có lợi hướng phá đá khơng có lợi Thời gian tác dụng nổ tỷ lệ nghịch với áp lực nổ lỗ 38 39 Hình 2.4 Hình 2.5 Biểu đồ xác định tiêu thuốc nổ q Sự phụ thuộc số đập vỡ vào độ bền nén đất đá khoảng cách trung bình khe nứt 43 44 Hình 2.6 Quy luật phân bố cỡ hạt 45 Hình 2.7 Biểu đồ quan hệ bán kính vùng đập vỡ tương đối số tác dụng nổ với trị số 47 Hình 2.8 Kết cấu phần chức lượng thuốc lỗ khoan nổ tầng 47 Hình 2.9 Sơ đồ xác định vùng đạp vỡ tương ứng Hình 2.10 Sơ đồ kích nổ lượng thuốc dài 50 54 Hình 2.11 Sơ đồ mơ tả tác dụng nổ vi sai Hình 3.1 Sự phụ thuộc tỷ lệ đá cỡ vào tiêu thuốc nổ 54 Hình 3.2 đường kính lượng thuốc khác Vùng đập vỡ điều chỉnh thay đổi nổ phân đoạn khơng 73 77 Hình 3.3 khí Một số cấu trúc lượng lượng thuốc nổ dài liên tục nạp Hình 3.4 lỗ khoan 79 Một số cấu trúc lượng lượng thuốc nổ nạp phân đoạn lỗ khoan 80 Hình 3.5 Một số cấu trúc lượng lượng thuốc nổ đặc biệt lỗ khoan 81 Hình 3.6 Nổ phối hợp loại thuốc nạp liên tục đá bột kết cát kết xen kẽ 82 Hình 3.7 Nổ phối hợp loại thuốc nổ xen kẽ đá bột kết cát kết xen kẽ 83 Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc xác định thông số lỗ mìn nổ với lượng thuốc phân đoạn lưu cột khơng khí 84 Nổ phân đoạn khơng khí đá cát kết xen kẽ bột kết lớp bột kết nằm 86 Hình 3.9 Hình 3.10 Sơ đồ lỗ khoan nạp hai loại thuốc nổ xen kẽ Hình 3.11 Sơ đồ lỗ khoan đứng nạp hai loại thuốc nổ 86 cách xác định thông số lỗ mìn theo TS Lê Ngọc Ninh 88 Hình 3.12 Áp dụng nổ phối hợp loại thuốc nổ Nhũ Tương ANFO mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 88 Hình 3.13 Các sơ đồ điều khiển nổ vi sai phi điện Hình 3.14 Sơ đồ phân bố lượng thuốc nổ môi trường nén 90 94 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cho đến nay, Cơng tác khoan nổ mìn đạt nhiều thành tựu nghiên cứu lý thuyết khoan, nổ mìn sản xuất vật liệu nổ cơng nghiệp Nhiều cơng trình khoa học hồn thiện phương pháp, thơng số nổ mìn hợp lý để nâng cao hiệu phá vỡ đất đá mỏ lộ thiên Tuy nhiên, việc áp dụng cơng trình nghiên cứu vào thực tế cịn nhiều điều bất cập Trong vài trường hợp chưa tính kỹ đến điều kiện phức tạp cấu tạo địa chất khu vực số điều kiện kỹ thuật mỏ dẫn đến không hiệu cho cơng tác khoan nổ mìn Ở Việt Nam, đặc biệt tỉnh phía Nam, hầu hết mỏ lộ thiên thuộc kiểu mặt đất đồi núi thấp khai thác xuống sâu điều kiện địa chất phức tạp Những mỏ gặp khó khăn cơng tác khoan nổ mìn cấu tạo địa chất khu mỏ phức tạp Mặt khác, việc xác định thơng số khoan thơng số nổ mìn đơn vị khai thác chưa hợp lý giải thỏa đáng Vì vậy, kết nổ mìn chưa đáp ứng theo yêu cầu xí nghiệp Do đó, việc nghiên cứu thơng số khoan, thông số nổ cấu trúc lượng thuốc lỗ khoan cho khu vực phía Nam mà cụ thể xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương nhiệm vụ khoa học mang tính thời cần thiết Mục đích đề tài - Đánh giá trạng, giải pháp kỹ thuật cơng tác khoan nổ mìn áp dụng mỏ đá xây dựng địa bàn xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương - Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu lực, hiệu cơng tác khoan nổ mìn khai thác đá xây dựng trầm tích cát kết xen kẽ bột kết mỏ đá xây dựng địa bàn xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài đất đá cần khoan nổ mỏ đá trầm tích cát kết xen kẽ bột kết nằm địa bàn xã Thường Tân 86 Lớp cát kết Lớp bột kết Hình 3.9 Nổ phân đoạn khơng khí đá cát kết xen kẽ bột kết, lớp bột kết nằm a4 Xác định thông số lỗ mìn lỗ khoan đứng nạp hai loại thuốc nổ Ở Việt Nam nhiều nước khác thường sử dụng lỗ khoan đứng Từ năm 2000 Việt Nam áp dụng phương pháp nổ phối hợp loại thuốc nổ lỗ khoan theo dạng: Phối hợp nạp liên tục phối hợp nạp xen kẽ lỗ khoan Theo TS Lê Văn Quyển, phương pháp nổ phối hợp loại thuốc nổ nạp xen kẽ áp dụng số mỏ Việt Nam số nước giới (hình 3.10) lb Hình 3.10 Sơ đồ lỗ khoan nạp hai loại thuốc nổ xen kẽ Các thơng số nổ mìn với cấu trúc lượng thuốc lỗ khoan nêu xác định sau: - Khối lượng thuốc nổ chung nạp 1m dài lỗ khoan là: π 100 ρ ρ P = d2 , kg / m (100 − n ) ρ + n ρ 87 - Chỉ tiêu thuốc nổ phối hợp loại thuốc nổ là: qc = 100 q q , kg / m n q + (100 − n ) q - Đường kháng chân tầng tính theo phương pháp nổ phối hợp loại thuốc nổ ρ1 ρ π [ n.q + (100 − n ).q1 ].[ H + ( K kt − K b ).d k ] d là: Wct = k ,m q1 q q [(100 − n ) ρ1 + nρ ].m.H - Lượng thuốc nổ chung lỗ khoan là: Q1 = P.[ H + ( K kt − K b )d k ], kg - Lượng thuốc nổ loại (1) lỗ khoan là: Q 11 = nQ , kg - Lượng thuốc nổ loại (2) lỗ khoan là: Trong đó: Q12 = (100 − n )Q1 , kg ρ1, ρ2 - mật độ thuốc nổ tương ứng với thuốc bột đóng thỏi (bao gói) thuốc hạt rời, kg/m3 (ρ1>ρ2 ) q1, q2 - tiêu thuốc nổ ứng với thuốc nổ thực tế tham gia phối hợp, kg/m3 n- tỉ số phần trăm theo khối lượng thuốc nổ đóng thỏi chiếm, % H- chiều cao tầng, m; dk- đường kính lỗ khoan, m Kkt- hệ số khoan thêm; Kb - hệ số nút bua m- hệ số làm gần lỗ khoan Theo TS Lê Ngọc Ninh, để xác định thông sô lượng thuốc nổ phối hợp nạp liên tục lỗ khoan đứng (hình 3.11) sau: Gọi l1 chiều cao cột thuốc nổ nạp phía (thường ANFO, SOFANIT, AĐ-1 ) l2 chiều cao cột thuốc nổ đáy (thường Nhũ Tương loại tuốc nổ mạnh khác), ta có: 4l b k a q t l1 = ,m 3d ∆ − k a q t Trong đó: k- kệ số kể đến hình thành phểu nổ phía k ≥ lb - Chiều dài cột bua tính theo cơng thức tác giả xây dựng: l b ≥ a - khoảng cách lỗ khoan, m; d- đường kính lỗ khoan; qt - Chỉ tiêu thuốc nổ tính tốn, kg/m3; ∆ - mật độ thuốc nổ nạp lỗ khoan, kg/m3 Sau xác định l1 lb ta tính giá trị l2 a− 2a 3qt ,m πd ∆ 88 C b=a lb 0,5 l1 l Lk α W Hình 3.11 Sơ đồ lỗ khoan đứng nạp hai loại thuốc nổ cách xác định thơng số lỗ mìn theo TS Lê Ngọc Ninh Tóm lại, nổ phân đoạn hai kiểu nạp phối hợp loại thuốc nổ lỗ khoan lớn cách xác định thông số cấu trúc lượng thuốc lỗ khoan để nâng cao hiệu nổ mìn khu vực mỏ nghiên cứu cần thiết, nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế tương lai mỏ thuộc tỉnh Bình Dương Hiện mỏ địa bàn xã Thường Tân bắt đầu áp dụng nổ phối hợp loại thuốc nổ nêu (hình 3.12) Hình 3.12 Áp dụng nổ phối hợp loại thuốc nổ Nhũ Tương ANFO mỏ đá địa bàn xã Thường Tân 89 Tuy nhiên, tiến hành nổ mìn kỹ sư thiết kế cần phải xem xét kỹ tình trạng đất đá điều kiện địa chất khu vực cần nổ mà lựa chọn cấu trúc lượng thuốc cho phù hợp Tuy vậy, việc lựa chọn cấu trúc lượng thuốc, cần sử dụng sơ đồ nổ vi sai điện phi điện đem lại hiệu cao tiến hành nổ mìn lỗ khoan lớn b/ Giải pháp thứ hai: Lựa chọn sơ đồ nổ vi sai Qua nghiên cứu, sử dụng phương pháp nổ vi sai đất đá Thường Tân đảm bảo chất lượng đập vỡ tốt so với sử dụng phương pháp nổ tức thời Như ta biết, ảnh hưởng nhiều đến mức độ đập vỡ đất đá sơ đồ thời gian dãn cách nổ vi sai Khi lựa chọn sơ đồ (một số đồ giới thiệu hình 1.5 3.13) khơng xuất phát từ mức độ đập vỡ, tính chất đất đá, u cầu cơng tác nổ mà cịn xuất phát từ điều kiện, khả kĩ thuật áp dụng sơ đồ nổ Đối với mỏ đá nằm khu vực xã Thường Tân sản lượng mỏ năm nhỏ, quy mơ bãi mìn khơng lớn mỏ sử dụng kíp vi sai quốc phịng loại 20 số Ưu điểm loại kíp giá thành thấp Để đảm bảo phá vỡ đất đá tốt, mỏ cần áp dụng sơ đồ nổ vi sai qua hàng qua lỗ hay vi sai qua hàng kết hộ với kiểu cấu trúc lượng thuốc nêu Trong vài năm tới, nhu cầu sản lượng đá ngày tăng vọt nên đòi hỏi quy mô vụ nổ phải lớn Để đảm bảo yêu cầu sản lượng đảm bảo an tồn cơng tác nổ mìn Các mỏ cần phải chuyển từ nổ điện sang nổ phi điện Các loại ngịi nổ (kíp) vi sai phi điện hãng ICI (Úc), kíp vi sai phi điện Ấn Độ, kíp vi sai điện Nga, kíp vi sai điện Quốc phịng, kíp vi sai điện Trung Quốc… Các sơ đồ nổ vi sai phi điện đề xuất cho mỏ thời gian tới xem hình 3.16 a/ 90 b/ c/ Hình 3.13 Các sơ đồ điều khiển nổ vi sai phi điện 25ms 17ms 42m b/ nổ tầng có mặt thống c/nổ đào hào a/ Nổ có tầsng có mặt thống c/ Giải pháp thứ ba: Tính tốn chiều cao bua vật liệu làm bua Bua mìn thơng số quan trọng thơng nổ mìn mỏ lộ thiên Những thông số bua liên quan nhiều đến thơng số nổ mìn vài điều kiện kỹ thuật khác Khi nghiên cứu bua mìn kéo theo hàng loạt mối liên hệ ràng buộc khác, đặc biệt thơng số cấu trúc lượng thuốc nổ lỗ khoan Do vậy, chương trình bày nội dung vai trò nạp bua, tác dụng bua ảnh hưởng đến mơi trường tiến hành nổ mìn 91 Có thể hiểu bua mìn mỏ lộ thiên vật liệu trơ với thuốc nổ (đất đá hạt nhỏ, cát, đất sét, chất dính kết, nước, khơng khí v.v hỗn hợp chúng) nạp vào phần hay nhiều phần lỗ khoan đắp lên khối thuốc nổ đối tượng cần nổ nhằm nâng cao hiệu phá vỡ đất đá bảo vệ môi trường xung quanh Trong cơng tác khoan nổ mìn, khoan vào đất đá cứng có độ mài mịn lớn, khâu khoan tốn nhiều công sức chiếm tỷ lệ giá thành cao so với khâu nổ Vì vậy, cần phải sử dụng tối đa chiều sâu dung tích lỗ khoan Điều có liên quan đến vai trị nạp bua lỗ mìn xác định thơng số khoan nổ, đặc biệt chiều dài nạp bua cần thiết nhằm nâng cao tác dụng có lợi nổ mìn Đa số tác giả cho rằng: Nếu nhồi bua khơng chặt phần lượng vơ ích khí nổ ra, làm cho đất đá phá vỡ khơng đồng chí bị nứt nẻ Khi không nhồi bua, đa phần lượng sản phẩm nổ ngồi làm cho đất đá phía khơng bị phá vỡ Ngồi ra, khơng nạp bua đa phần lượng thuốc phần chưa kịp cháy hết sản phẩm khí nổ dễ dàng qua lỗ khoan, có bề mặt tự tiếp xúc với lượng thuốc sinh nhiều khói với khí độc hại làm nhiễm mơi trường chưa bàn tới mức độ đập vỡ đất đá lượng thuốc khả khác sinh Mặt khác, theo kết nghiên cứu thực nghiệm A.A.Trenhigơpki tiến hành nổ mìn văng định hướng với kết cấu lượng thuốc phẳng lỗ khoan nạp đầy thuốc nổ đất đá văng trực tiếp đến vị trí dự định tăng đáng kể Tuy nhiên khơng có bua chiều dài bua nhỏ hao phí lượng tăng đáng kể qua lỗ khoan Để có kết nổ tốt mong muốn, cần bắt buộc phải nạp bua có tính “tự khố”( bua tích cực) chiều dài bua không nhỏ 1/2 lần khoảng cách hàng khoan Theo kết luận nhiều tác giả kết nghiên cứu, thực nghiệm thực tế sản xuất, tác giả khẳng định rằng: vật liệu bua thơng số kỹ 92 thuật hợp lý mang lại tác dụng có lợi sau: - Khi nổ, đất đá không bị văng phía miệng lỗ khoan, chống tổn thất lượng q trình kích nổ chất nổ, thúc đẩy kích nổ hồn tồn giải phóng lượng tối đa - Tạo điều kiện hoàn thành phản ứng phân huỷ lần thứ hai sản phẩm kích nổ tăng lượng nổ - Tăng thời hạn tác dụng sản phẩm kích nổ kéo dài trạng thái căng đất đá sử dụng lỗ mìn phân đoạn khơng khí - Ngăn cản, giảm tạo thành sóng va đập khơng khí - Giảm số lượng khí độc, bụi sản phẩm kích nổ ngăn cản bay xa cục đá bụi mỏ Điều có ý nghĩa lớn công tác bảo vệ môi trường c1 Xác định thông số cột bua: Cột bua liên tục hoàn chỉnh cấu trúc cột bua truyền thống thường sử dụng cho lỗ khoan đứng nghiêng tầng mỏ Gọi d đường kính lỗ, W đường cản chân tầng có hàng chục cơng thức xác định chiều dài bua theo đường kính lỗ khoan Có thể xác định chiều dài bua theo công thức X A Đavưđôv (1970) sau: lb = (20 ÷ 30)d , m Nếu dựa vào đường kháng chân tầng có hàng chục cơng thức tính chiều dài bua Thông thường ta áp dụng công thức V.C Rubsơv (1968): lb = (0,5 ÷ 0,75)W, m Dựa theo chiều dài lỗ khoan Lk có nhiều cơng thức xác định chiều dài bua điển hình công thức R.X Permicacôv (đưa năm 1980) A.I Xukhơruchencơ (1980): lb = (0,4 ÷ 0,5)Lk - Dựa theo chiều dài cột thuốc nổ l2, có nhiều cơng thức tính chiều dài bua điều kiện khác nhau, điển hình cơng thức C.V.Ivanôv (1968): + Trong đất đá dễ nổ: lb = (0,6 ÷ 1,1)l2 93 + Trong đất đá khó nổ vừa: lb = (0,5 ÷ 0,9)l2 + Trong đất đá khó nổ: lb = (0,4 ÷0,6)l2 Dựa theo khối lượng thuốc nổ Q lỗ khoan số tác giả tính khối lượng bua (Mb) cần nạp lỗ khoan, điển cơng thức B.V Pơdnhiacơv (1968): Mb = (1,0÷1,5)Q Nếu dựa vào tính chất lý đất đá, tốc độ sóng dọc, âm v.v Các tác giả đưa nhiều công thức tính chiều dài bua, điển hình cơng thức B.R Rakisev (1981): lb = 0,26.γ7/16.Cp7/8.d.pcn-1/4.D-1/2.σn-11/16.[ν.σn(1+γ)-1.σk-1+(1÷2)], m Trong đó: γ- mật độ đất đá, kg/m3; Cp - tốc độ sóng dọc, m/s; D - tốc độ kích nổ, m/s σn- độ bền nén đất đá, N/m2; σk- độ bền kéo đất đá, N/m2 ν - hệ số Poatxơng Dựa theo cơng thức tính chiều cao cột bua mà mỏ sử dụng theo điều kiện vụ nổ c2 L ựa chọn vật liệu làm bua: Nghiên cứu vật liệu bua mìn vừa nâng cao hiệu phá vỡ đất đá vừa bảo vệ môi trường đề tài cần thiết khai thác mỏ nước ta có số tác giả tác giả đề cập đến ảnh hưởng bua mìn đến mơi trường tiến hành nổ mìn Sau nghiên cứu tài liệu nước thực nghiệm số mỏ, tác giả đề nghị chon vật liệu bua sau: - Khi lỗ mìn khơ sử dụng bua hỗn hợp làm từ phoi khoan + đá dăm (có đường kính 5-9 mm) đất sét lấy xung quanh mỏ - Khi lỗ mìn ngập nước sử dụng bua hỗn hợp làm từ đá dăm (có đường kính 5-9 mm) + Phoi khoan cát nhằm trách tượng bua sớm d Giải pháp thứ 4: Nổ môi trường nén số trường hợp Bản chất phương pháp nổ môi trường nén nổ thuốc điều kiện khơng có mặt tự do, mặt tự khối nổ phủ thể tích 94 định đất đá bị phá vỡ đợt nổ trước (hình 3.14) Hình 3.14 Sơ đồ phân bố lượng thuốc nổ môi trường nén Phương pháp nổ vi sai môi trường nén với số hàng lỗ khoan không nhỏ thường sử dụng mỏ địa bàn Thường Tân Phương pháp sử dụng để nổ loại đất đá nào, tốt đất đá cứng trung bình cứng với nứt nẻ mạnh độ rỗng nứt nẻ đảm bảo dịch chuyển, phá vỡ tương khối nứt nẻ đảm bảo dịch chuyển phá vỡ tương khối nứt Sử dụng phương pháp nổ mơi trường nén có lợi nổ có bề mặt tự phát sinh số nhược điểm công nghệ như: điều khiển thông số đống đá nổ phức tạp, công việc chuẩn bị kết thúc nhiều, suất thấp điều kiện không thuận lợi xúc luồng xúc cuối giáp bề mặt sườn tầng, giảm suất thiết bị mỏ phải ngừng việc nhiều chuẩn bị thực cơng tác nổ mìn Nổ môi trường nén làm giảm đáng kể khối lượng công việc chuẩn bị kết thúc tầng, giảm số lượng lần nổ tăng suất thiết bị, tăng mức độ đập vỡ đất đá (đặc biệt vị trí hàng lỗ khoan với mặt sườn tầng), điều chỉnh thông số đống đá nổ, tạo kiện làm việc độc lập máy khoan công tác chuẩn bị nổ thiết bị xúc bốc, vận tải Trên sở tính tốn nghiên cứu người ta giới thiệu cơng nghệ nổ môi trường nén sau: số lượng hàng lỗ khoan không nhỏ 4, đất đá nứt nẻ mạnh, f = ÷ 14 hợp lý sử dụng sơ đồ rạch dọc rạch ngang, đất đá cứng có độ khối trung bình sử dụng sơ đồ hướng tâm đường 95 chéo, thời gian dãn cách 25 ÷ 75ms tiêu thuốc nổ tăng 15 ÷ 30% Đối với mỏ đá nằm khu vực xã Thường Tân điều kiện địa chất đá cát kết có độ cứng lớn xen kẽ đá bột kết có đơi cứng nhỏ đá có độ nứt nẻ nhiều Do giải pháp nổ môi trường nén làm giảm tối đa đá cỡ hàng ngoài, giảm chiều rộng đống đá, tăng suất máy xúc làm việc Tuy nhiên, giải pháp chưa áp dụng mỏ đá nằm khu vực xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương 3.3 Kết áp dụng nội dung nghiên cứu số mỏ đá địa bàn xã Thường Tân Hiện nay, địa bàn xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương có mỏ đá khai thác với sản lượng năm khoảng triệu mét khối Nhưng khu vực khai thác đá xây dựng địa bàn xã Thường Tân Uỷ Ban Nhân Dân tỉnh Bình Dương quy hoạch vùng trọng điểm khai thác vật liệu xây dựng Cho nên mỏ đá xây dựng khu vực chủ yếu vào khai thác Do kết áp dụng nội dung nghiên cứu tác giả số mỏ đá địa bàn xã Thường Tân chưa nhiều cụ thể sau: 3.3.1 Mỏ đá xây dựng công ty TNHH Long Sơn Các thơng số khoan nồ mìn áp dụng sau: - Đường kính lỗ khoan: D = 105 mm - Đường kháng chân tầng: - Mạng lỗ khoan dạng ô vuông với: W = 3,6 m a= 4m - Chiều sâu lỗ khoan: b=4m Lk = 11m - tiêu thuốc nổ: - Lượng thuốc nổ nạp mét lỗ khoan: q = 0,35 kg/m3 p = 7,0 ; kg/m - Lượng thuốc nổ nạp lỗ khoan: + Đối với hàng ngoài: Qt1 = 49 ; kg + Đối với hàng trong: - Chiều dài cột thuốc lỗ khoan: + Đối với hàng ngoài: + Đối với hàng trong: Qt2 = 56 ; kg lt1 = 6,3 ; m lt2 = 7,2 ; m 96 - Chiều dài cột bua: + Đối với hàng ngoài: lb1 = 4,7 ; m Trong đó: chiều dài bua phần là: lbtr = 2,7; m Chiều dài bua phân đoạn là: lbpđ = ; m + Đối với hàng trong: lb2 = 3,8 ; m Trong đó: chiều dài bua phần là: lbtr = 2,7 ; m Chiều dài bua phân đoạn là: lbpđ = 1,1 ; m - Quy mô bãi nổ: Q = 2.000 ; kg - Chọn chiều cao tầng khai thác 10 mét, chiều sâu khoan thêm mét - Phải thường xuyên tháo khô mỏ để lỗ khoan khoan không bị nước nhằm tăng suất cho máy khoan làm việc - Đội ngũ công nhân phục vụ công tác khoan phải có tay nghề cao tổ chức cơng tác khoan lỗ mìn có khoa học hợp lý - Chọn thuốc nổ nhũ tương chịu nước nạp phần có nước, cịn phần khơng có nước nạp thuốc nổ ANFO rẻ tiền - Chọn kíp vi sai quốc phịng loại 20 số với sơ đồ nổ mìn vi sai qua hàng - Chọn kết cấu lượng thuốc phân đoạn: thuốc nổ ưu tiên nạp phần lỗ khoan đá cát kết, số thuốc lại nạp phần đá bột kết phân đoạn khơng khí phần lỗ khoan đá bột kết Kết : ta biết , giá thành khai thác đá mỏ lộ thiên tính sau : C = C1+C2+C3+C4+C5+C6 ; Trong : C1 ,C2 – chi phí khoan nổ lần cho m3 đá,đ/m3; C1 = 3.000 đ/m3 ; C2 = 7.000 đ/m3 C3 – chi phí sử lý đá cỡ búa thủy lực tính cho m3 đá,đ/m3 C3 = 3.000 đ/m3 C4 = 5.800 đ/m3 ; chi phí xúc bốc, đ/m3 C5 = 7.500 đ/m3; chi phí vận tải, đ/m3 C6 – chi phí thải đá, đ/m3 C6 = đá vận chuyển đổ trực tiêp vào hệ thống nghiền sàng C = 26.300 đ/ m3 97 Gía thành khai thác đá mỏ công ty TNHH Long Sơn nhỏ giá thành khai thác đá khu vực là: 30.000 đ/m3 – 26.300 đ/m3 = 3.700 đ/m3 3.3.2 Mỏ đá xây dựng công ty CP Fi Cô Tân Uyên: Các thông số khoan nồ mìn áp dụng sau: - Đường kính lỗ khoan: D = 105 mm - Đường kháng chân tầng: - Mạng lỗ khoan dạng tam giác: W = 3,6 m a=4 m - Chiều sâu lỗ khoan: b = 3,4 m Lk = 11 m - tiêu thuốc nổ: - Lượng thuốc nổ nạp mét lỗ khoan: q = 0,35 kg/m3 p = 7,0 ; kg/m - Lượng thuốc nổ nạp lỗ khoan: + Đối với hàng ngoài: Qt1 = 49 ; kg + Đối với hàng trong: - Chiều dài cột thuốc lỗ khoan: + Đối với hàng ngoài: + Đối với hàng trong: - Chiều dài cột bua: + Đối với hàng ngoài: Qt2 = 48 ; kg lt1 = 6,5 ; m lt2 = 6,3 ; m lb1 = 4,5 ; m Trong : chiều dài bua phần là: lbtr = 2,7 ; m Chiều dài lưu cột khơng khí là: lkk = 1,8, m + Đối với hàng trong: lb2 = 4,7 ; m Trong đó: Chiều dài bua phần là: lbtr = 2,7 ; m Chiều dài lưu cột khơng khí đoạn là: lkk = 2,0 m - Quy mô bãi nổ: Q = 2.000 ; kg - Chọn chiều cao tầng khai thác 10 mét, chiều sâu khoan thêm mét - Phải thường xuyên tháo khô mỏ để lỗ khoan khoan không bị nước nhằm tăng suất cho máy khoan làm việc - Đội ngũ công nhân phục vụ công tác khoan phải có tay nghề cao tổ chức cơng tác khoan lỗ mìn có khoa học hợp lý - Chọn thuốc nổ nhũ tương chịu nước nạp phần có nước, cịn phần 98 khơng có nước nạp thuốc nổ ANFO rẻ tiền - Chọn kíp vi sai quốc phịng loại 20 số với sơ đồ nổ mìn vi sai qua hàng - chọn kết cấu lượng thuốc với vật liệu bua mới, lưu cột khơng khí Kết quả: ta biết, giá thành khai thác đá mỏ lộ thiên tính sau : C = C1+C2+C3+C4+C5+C6 Trong : C1 ,C2 – chi phí khoan nổ lần cho m3 đá,đ/m3; C1 = 3.000 đ/m3; C2 = 7.000 đ/m3 C3 – chi phí sử lý đá cỡ búa thủy lực tính cho m3 đá,đ/m3 C3 = 2.500 đ/m3 C4 = 6.000 đ/m3; chi phí xúc bốc, đ/m3 C5 = 7.500 đ/m3; chi phí vận tải, đ/m3 C6 – chi phí thải đá, đ/m3 C6 = đá vận chuyển đổ trực tiếp vào hệ thống nghiền sàng C = 26.000 đ/ m3 Giá thành khai thác đá mỏ công ty CP Fi Cô Tân Uyên nhỏ giá thành khai thác đá khu vực là: C = 31.000 đ/m3 – 26.000 đ/m3 = 5.000 đ/m3 * Tóm lại, Trên sở lý thuyết hực tiễn, tác giả nghiên cứu, tính toán lựa chọn đề xuất được: - Thiết bị khoan phụ hợp với điều kiện địa hình, địa chất mỏ địa bàn xã Thường Tân - Loại thuốc nổ phụ kiện nổ hợp lý cho mỏ tên địa bàn nghiên cứu - Các thơng số nổ mìn hợp lý cho mạng nổ khác - Cấu trúc lượng thuốc lỗ khoan hợp lý cho tường hợp đất đá cụ thể tầng đá khác - Sơ đồ nổ vi sai hợp lý cho thời gian - Chiều cao bua hợp lý vật liệu làm bua đá mi kết hợp sét 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp khoan nổ mìn hợp lý đá trầm tích cát kết xen kẽ bột kết mỏ đá xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương.” đạt mục tiêu nghiên cứu đề Nội dung luận văn trình bày vấn đề nghiên cứu công tác khoan nổ mìn nhằm nâng cao hiệu khai thác, giảm tác động tới mơi trường cơng trình lân cận, đảm bảo chất lượng nguyên liệu, kéo dài tuổi thọ mỏ, an toàn lao động… mỏ đá xây dựng nói riêng số mỏ khai thác đá lộ thiên nói chung Kết nghiên cứu cụ thể luận văn là: Tổng quan tương đối chi tiết tình hình cơng tác khoan nổ mìn Việt Nam nói chung địa bàn xã Thường Tân, huyện Tân Un, tỉnh Bình Dương nói riêng, đồng thời nghiên cứu lý thuyết yếu tố ảnh hưởng tới hiệu công tác khoan nổ mìn khai thác đá xây dựng sở khoa học cho việc nghiên cứu, tính tốn lựa chọn giải pháp khoan nổ mìn hợp lý cơng tác khai thác đá khu vực nghiên cứu Xây dựng mối quan hệ thông số mạng lỗ khoan, lựa chọn thiết bị khoan, vật liệu nổ công nghiệp, sơ đồ nổ, cấu trúc lượng thuốc nổ nạp lỗ khoan, bua mìn phù hợp với tính chất đất đá cần phá nổ tầng mỏ, làm sở để thiết kế khoan nổ mìn cách khoa học hợp lý cho khu vực nghên cứu Đây kết nghiên cứu mới, áp dụng nâng cao hiệu kinh tế cơng tác khoan nổ mìn giảm thiểu tác động có hại đến mơi trường tiến hành khai thác mỏ nằm địa bàn xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương Hiện tại, số mỏ bắt đầu ứng dụng cách có hiệu nhờ kết nghiên cứu luận văn Kiến nghị: Tác giả mong muốn kết nghiên cứu nêu ứng dụng sâu rộng vào thực tế mỏ đá địa bàn tỉnh Bình Dương số mỏ đá tỉnh khác có điều kiện địa chất tương tự, góp phần nâng cao hiệu kinh tế cơng tác khoan nổ mìn giảm thiểu tác động có hại đến mơi trường khai thác lộ thiên Việt Nam 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhữ Văn Bách (1990), Phá vỡ đất đá phương pháp khoan nổ mìn, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nhữ Văn Bách (2008), 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, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Anh Tuấn (2009), Khai thác khoáng ssản rắn phương pháp lộ thiên Lê Ngọc Ninh (2002), Nghiên thông số cấu trúc lượng thuốc lỗ mìn nhằm nâng cao hiệu phá vỡ dất 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 (2006), “Phối hợp hai loại thuốc nổ theo phương pháp nạp xen kẽ”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất, (14) tr 22-25 Nguyễn An Phương (1998), “Lượng thuốc nổ phân đoạn khơng khí điều khoản 3.3.3.14 TCVN5326-91”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, Hà Nội Carlos Lopez Jimeno, Emilio Lopez Jimeno Francisco Javier Ayala Carcedo (1995), Drilling and Bllasting of rock, Spain ... ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐẶNG VĂN CHÂU NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤTGIẢI PHÁP KHOAN NỔ MÌN HỢP LÝ TRONG ĐÁ TRẦM TÍCH CÁT KẾT XEN KẼ BỘT KẾT CỦA CÁC MỎ ĐÁ TẠI XÃ THƯỜNG TÂN, HUYỆN TÂN UYÊN, TỈNH BÌNH DƯƠNG Chuyên... nổ mìn chưa cao Vì vậy, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp khoan nổ mìn hợp lý đá trầm tích cát kết xen kẽ bột kết mỏ đá xã Thường Tân, huyên Tân Uyên, tỉnh Bình Dương vấn đề cấp thiết Những kết. .. thác đá xây dựng địa bàn xã Thường Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương - Đánh giá trạng cơng tác khoan nổ mìn khai thác đá trầm tích cát kết xen kẽ bột kết mỏ khai thác đá xã Thường Tân, huyện Tân