Chỳ thớch:
1: Dõy truyền tớn hiệu trờn mặt 4: Dõy truyền tớn hiệu dƣới lỗ
2: Hộp đấu chựm 5: Mồi nổ
3: Bua mỡn 6: Khối thuốc nổ
Trong khoảng thời gian từ 1995 đến nay mỏ than ỏp dụng theo phƣơng phỏp điều khiển nổ vi sai khụng điện (phi điện) do phƣơng tiện điều khiển nổ của nƣớc ngoài chế tạo cú độ tin cậy cao, an toàn và cho hiệu quả cao.
1.5. NHẬN XẫT ĐÁNH GIÁ CễNG TÁC NỔ MèN TẠI MỎ THAN KHÁNH HềA KHÁNH HềA
Mỏ than Khỏnh Hũa là một mỏ khai thỏc lộ thiờn với nhiều đặc điểm địa chất tƣơng đối phức tạp, vỡ thế cụng tỏc nổ mỡn rất phức tạp và đũi hỏi yờu cầu cao. Từ năm 1995 trở về trƣớc do cụng tỏc tổ chức, sử dụng vật liệu nổ cụng nghiệp, ỏp dụng phƣơng phỏp nổ cũn hạn chế dẫn đến nhiều bói mỡn cú chất lƣợng nổ mỡn kộm. Từ năm 1995 đến nay mỏ đó tổ chức chặt chẽ và khoa học cụng tỏc này, cụng tỏc nổ mỡn bao gồm cỏc vấn đề sau:
1.Áp dụng thụng số và mạng lƣới lỗ khoan và chiều sõu lỗ khoan phự hợp với điều kiện địa chất, độ cứng, tớnh chất cơ lý của đất đỏ mỏ, tiết kiệm đƣợc chi phớ cho khõu khoan khi thi cụng khoan lỗ khoan.
2.Sử dụng kết hợp cỏc loại thuốc nổ trong cựng bói mỡn theo điều kiện cụ thể để giảm chi phớ nổ mỡn và nõng cao chất lƣợng nổ mỡn.
3.Sử dụng nổ mỡn với chỉ tiờu thuốc nổ hợp lý cho từng khu vực và độ kiờn cố từng loại đất đỏ nờn đó giảm đƣợc một phần chi phớ nổ mỡn.
4.Mỏ đó ỏp dụng tiến bộ khoa học, kỹ thuật – cụng nghệ vào cụng tỏc nổ mỡn nhƣ sử dụng phƣơng tiện nổ phi điện để tổ chức nổ mỡn vi sai từ đú nõng cao đƣợc chất lƣợng nổ mỡn.
Với những cố gắng trong cụng tỏc nổ mỡn, so với trƣớc năm 1995, chất lƣợng nổ mỡn đó đƣợc nõng cao hơn, đất đỏ nổ mỡn đƣợc phỏ vỡ tốt hơn và giảm đƣợc tỷ lệ đất đỏ quỏ cỡ. Ngoài kết quả đạt đƣợc trong cụng tỏc nổ mỡn, mỏ cũn một số hạn chế nhƣ sau:
+Áp dụng thụng số và mạng lƣới lỗ khoan và chiều sõu lỗ khoan chƣa phự hợp với điều kiện cụ thể của từng loại đất đỏ mỏ theo từng tầng, tuy tiết kiệm đƣợc chi phớ cho cụng tỏc khoan nhƣng vẫn cũn lóng phớ một khoan.
+Thi cụng khoan, mạng lƣới khoan và chiều sõu cũn sai lệch về yờu cầu kỹ thuật.
+Một số bói mỡn sử dụng chỉ tiờu thuốc nổ chƣa hợp lý dẫn đến mức độ đập vỡ đất đỏ chƣa hợp lý, đất đỏ sau nổ mỡn quỏ vụn hoặc quỏ cỡ nờn gõy khú khăn cho khõu xỳc bốc, vận tải.
+Cụng tỏc tổ chức, chỉ đạo thi cụng chƣa triệt để.
+Việc ỏp dụng phƣơng phỏp nổ vi sai với sơ đồ chƣa phự hợp, điều khiển thời gian nổ chậm vi sai giữa cỏc lƣợng thuốc nổ trong bói mỡn cũn nặng về cảm tớnh và một phần dựa vào kinh nghiệm, do vậy chất lƣợng nổ mỡn chƣa cao, mức độ đập vỡ đất đỏ chƣa hợp lý, cũn để lại nhiều mụ đất đỏ và đất đỏ phỏ ra sau nổ cũn rất nhiếu đất đỏ quỏ cỡ .
Trong giai đoạn hiện nay, yờu cầu sản xuất ngày càng tăng về khối lƣợng cả về chất lƣợng nờn vấn đề cần thiết đặt ra là phải nghiờn cứu, hoàn thiện cụng tỏc nổ mỡn, cụ thể là hoàn thiện phƣơng phỏp nổ mỡn, sử dụng vật liệu nổ phự hợp, cỏc thụng số nổ mỡn phự hợp, cỏc sơ đồ vi sai phự hợp với điều kiện thực tế nhằm nõng cao hiệu quả đập vỡ đồng thời giảm chấn động do nổ gõy ra ở mỏ than Khỏnh Hũa.
CHƢƠNG 2
NGHIấN CỨU CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN ẢNH HƢỞNG TỚI HIỆU QUẢ NỔ MèN
Hiệu quả nổ mỡn là một hàm phụ thuộc vào rất nhiều biến số, mức độ ảnh hƣởng của cỏc biến số đến hiệu quả nổ cú khỏc nhau. Để thuận tiện cho việc đỏnh giỏ chỳng ta cú thể phõn loại cỏc yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả nổ mỡn làm 3 nhúm theo đặc trƣng riờng:
Nhúm I : là nhúm cỏc yếu tố tự nhiờn, bao gồm: tớnh chất cơ lý, điều kiện địa chất và địa chất thủy văn, ngoài ra cũn bao gồm điều kiện thời tiết, khớ hậu.
Nhúm II: là nhúm cỏc yếu tố thuộc lĩnh vực kỹ thuật và cụng nghệ nhƣ:
tớnh chất của thuốc nổ sử dụng, tớnh năng của cỏc phƣơng tiện nổ, phƣơng phỏp, cỏc thụng số của lƣợng thuốc nổ và việc bố trớ chỳng, cỏc thụng số của hệ thống khai thỏc, yờu cầu về mức độ đập vỡ, đồng bộ kỹ thuật mỏ…
Nhúm III: là nhúm cỏc yếu tố kinh tế tổ chức: đơn giỏ cỏc loại vật liệu
nổ, giỏ thành khoan, xỳc, vận tải ... và đặc biệt là việc tổ chức cụng tỏc nạp nổ vỡ đõy là việc hoàn tất mọi cụng việc dẫn tới hiệu quả cuối cựng.
2.1. CÁC YẾU TỐ TỰ NHIấN
2.1.1 Tớnh chất của đất đỏ
Tớnh chất của đất đỏ đƣợc thể hiện ở 3 đặc trƣng chớnh, đú là:
- Tớnh chất của đất đỏ, trƣớc hết thể hiện ở độ bền về nộn, kộo, cắt. Đất đỏ cú độ bền nộn, kộo càng lớn thỡ càng khú phỏ hủy. Trong đất đỏ mỏ, giới hạn bền kộo thƣờng nhỏ hơn giới hạn bền nộn vài lần (thậm chớ hàng chục lần), vỡ vậy nú sẽ dễ bị phỏ hủy nếu phỏt sinh ứng suất kộo khi nổ. Nhƣ vậy, để phỏ vỡ đất đỏ cú hiệu quả cần phải tạo điều kiện làm phỏt sinh ứng suất kộo tối đa trong đất đỏ khi nổ.
- Tớnh chất hấp thụ năng lƣợng súng của đất đỏ. Đõy là tớnh chất mang tớnh tổng hợp cỏc yếu tố tự nhiờn nhƣ: tớnh đồng nhất, tớnh phõn lớp, tớnh nứt nẻ, độ rỗng, độ bền, độ dẻo ... đồng thời nú cũng phụ thuộc vào đặc trƣng đặt lực nổ. Quỏ trỡnh súng ứng suất phỏt sinh và phỏt triển trong đất đỏ là yếu tố rất quan trọng ảnh tới chất lƣợng đập vỡ đất đỏ.
- Tớnh chất nứt nẻ và phõn lớp của đất đỏ. Theo nhiều tỏc giả thỡ ảnh hƣởng của cỏc yếu tố này tới quỏ trỡnh phỏ hủy cú khỏc nhau, nhƣng trờn quan điểm phỏ hủy đất đỏ bằng năng lƣợng súng nổ thỡ nứt nẻ hoặc phõn lớp là mụi trƣờng làm tăng hệ số hấp thụ năng lƣợng súng ứng suất và làm giảm tỏc dụng đập vỡ do súng ứng suất. vỡ vậy đối với đất đỏ nứt nẻ để tăng hiệu quả đập vỡ phải tạo ra xung nổ cú tỏc dụng kộo dài bằng cỏch tăng đƣờng kớnh lƣợng thuốc, dựng thuốc nổ cú thời gian phản ứng húa học kộo dài ( thuốc nổ dạng hạt ), thời gian vi sai lớn.
- Hƣớng cắm của phõn lớp so với mặt sƣờn tầng là nguyờn nhõn tạo ra mụ chõn tầng khi nổ. Cú hai trƣờng hợp đặc trƣng là hƣớng cắm thuận và hƣớng cắm nghịch. Trƣờng hợp hƣớng cắm thuận (a) thỡ dƣới tỏc dụng của lực nổ và súng ứng suất nộn ( kộo) sẽ tạo ra hƣớng phỏ đỏ cú hiệu quả. Cũn trƣờng hợp hƣớng cắm nghịch (b) thỡ hƣớng của lực nổ, ứng suất nộn (kộo) đều khụng thuận lợi dễ để lại mụ chõn tầng.
Vùng đất đá bị dịch chuyển do tính chất phân lớp của đá Lỗ mìn đằng sau bị cắt do sự ảnh huởng của phân lớp Hỡnh 2.2 Sự ảnh hưởng của nổ mỡn do đất đỏ phõn lớp 2.1.2 Ảnh hƣởng của hang hốc
Do quỏ trỡnh tồn tại tự nhiờn trong lũng khối đất đỏ bị súi mũn rửa trụi tạo thành cỏc hang động cỏc tơ. Khi khoan vào vị trớ đú khụng thể thực hiện đƣợc choũng khoan hay bị kẹt hoặc lệch hƣớng nờn phải bố trớ lỗ khoan lệch sang bờn cạnh. Vị trớ lỗ khoan tạo ra khụng đỳngvị trớ thiết kế, phải khoan lại lỗ khỏc làm ảnh hƣởng đến năng suất lao động và phỏt sinh đỏ quỏ cỡ và mụ chõn tầng.
Hang cáctơ
Hỡnh 2.3 ảnh hưởng lỗ mỡn do gặp hang cactơ
2.1.3 Ảnh hƣởng của điều kiện địa chất thủy văn
Trƣớc hết là tỏc dụng của nƣớc ngầm và sau đú là nƣớc mặt ảnh hƣởng đến hiệu quả nổ vỡ nú là nguồn tạo nƣớc cho lỗ khoan. Nƣớc ngầm vận động mạnh sẽ làm rửa trụi thành phần dễ hũa tan của thuốc nổ (NH4 NO3) làm giảm hiệu quả nổ. Cả trƣờng hợp nƣớc tĩnh trong lỗ khoan cũng làm giảm hiệu quả nổ do thành phần dễ hũa tan bị hũa tan làm thay đổi thành phần và tớnh chất của thuốc nổ. Biết đƣợc điều kiện địa chất thủy văn giỳp ta cú biện phỏp xử lý để đạt đƣợc hiệu quả nổ cao nhƣ: sử dụng thuốc nổ chịu nƣớc, chứa nƣớc,
làm bóo hũa thành phần dễ hũa tan, sử dụng bao cỏch nƣớc khi dựng thuốc nổ khụng chịu nƣớc, thỏo khụ lỗ khoan trƣớc khi nạp thuốc hoặc kết hợp thuốc nổ chịu nƣớc và khụng chịu nƣớc trong một lỗ khoan.
2.2. CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CễNG NGHỆ
2.2.1 Loại thuốc nổ và chỉ tiờu thuốc nổ
2.2.1.1 Loại thuốc nổ
Năng lƣợng của chất nổ cú ảnh hƣởng quan trọng tới mức độ đập vỡ đất đỏ, đặc biệt là cỏc lỗ khoan cú đƣờng kớnh khụng lớn.
Dựng chất nổ rời, thụ cú cụng suất trung bỡnh và thời gian tỏc dụng nổ dài thỡ hiệu quả tốt, đặc biệt trong đất đỏ trung bỡnh và yếu. Trong loại đất đỏ cứng và dũn thỡ cần dựng loại thuốc nổ cú cụng suất mạnh.
Đất đỏ cú f=412 thỡ dựng loại chất nổ cú năng lƣợng nổ thấp, cú vựng phản ứng húa học rộng nhƣ Anfo, Gralulit, AĐ-1...
Đất đỏ cú f=1016 thỡ nờn sử dụng kết hợp, phần dƣới lỗ khoan sử dụng thuốc nổ cú năng lƣợng nổ lớn, phần trờn lỗ khoan sử dụng thuốc cú năng lƣợng thấp.
Ta cú biểu đồ thay đổi ỏp lực nổ theo thời gian đƣợc trỡnh bày ở Hỡnh 2.4.
1 2 t1 t2 P (kg/cm ) n t (sec) 2
Hỡnh 2.4 Biểu đồ thay đổi ỏp lực nổ theo thời gian
1- Lƣợng thuốc nhỏ và lốn chặt 2- Lƣợng thuốc rời, thụ
Chỉ tiờu thuốc nổ cú ảnh hƣởng rất lớn đến kết quả đập vỡ của đất đỏ, đến thành phần cỡ hạt. Khi tăng chỉ tiờu thuốc nổ thỡ tỷ lệ đỏ quỏ cỡ giảm, đƣờng kớnh lỗ khoan càng nhỏ thỡ thể tớch vựng đập vỡ khụng điều chỉnh càng nhỏ. Nhƣ vậy, khi cần tăng cƣờng mức độ đập vỡ đất đỏ thỡ hợp lý là tăng chỉ tiờu thuốc nổ và giảm đƣờng kớnh lỗ khoan. Nhƣng thực tế cần ỏp dụng chỉ tiờu thuốc nổ đảm bảo mức độ đập vỡ hợp lý, nghĩa là khi đú tổng chi phớ cho cỏc khõu khoan- nổ- xỳc bốc- vận tải- thải đỏ là nhỏ nhất.
Đối với đất đỏ cú độ nứt nẻ khỏc nhau, khi thay đổi chỉ tiờu thuốc nổ nhƣng đƣờng kớnh lƣợng thuốc khụng thay đổi thỡ lƣợng đỏ quỏ cỡ phỏt sinh thể hiện nhƣ hỡnh 2.5. Trục tung biểu diễn tỷ lệ cỏc khối nứt nẻ quỏ cỡ (>700 mm) trong nguyờn khối trƣớc khi nổ. Khi thay đổi kớch thƣớc cho phộp của cục đỏ thỡ tỷ lệ này thay đổi; gúc nghiờng của đƣờng thẳng và tỷ lệ đỏ quỏ cỡ trong vựng đập vỡ khụng điều khiển cũng thay đổi.
Vỡ vậy lựa chọn chỉ tiờu thuốc nổ hợp lý là nhiệm vụ quan trọng để đạt đƣợc mức độ đập vỡ theo yờu cầu.
d2 d1 2 1 q, kg/m3 V,% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Hỡnh2.5: Tỷ lệ cỏc cục đỏ lớn (quỏ cỡ) phụ thuộc vào chỉ tiờu thuốc nổ đối
với đường kớnh lượng thuốc khỏc nhau trong đất
đỏ nổ đồng nhất
1,2- Tỷ lệ đỏ quỏ cỡ trong vựng đập vỡ thực tế khụng điều chỉnh với đường kớnh lượng thuốc d1 và d2
1,2 1 0,8 0,4 0,6 0,2 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 V,% 3 q, kg/m I, II III IV V I, II III IV V
2.2.1.2 Ảnh hưởng cấu tạo lượng thuốc
Khi thay đổi cấu tạo lƣợng thuốc, từ lƣợng thuốc cú cấu tạo liờn tục sang lƣợng thuốc cú cấu tạo phõn đoạn đó tăng đƣợc mức độ đập vỡ và cỡ hạt nhận đƣợc đồng đều hơn. Mụi trƣờng để phõn chia cú thể là đất, nƣớc, khụng khớ.
Sử dụng cấu tạo lƣợng thuốc phõn đoạn làm giảm ỏp lực mặt đầu súng và tăng đƣợc thời gian ỏp dụng nổ. Chớnh vỡ vậy mà mức độ đập vỡ đƣợc cải thiện hơn, đất đỏ bị nghiền vỡ vụn cũng giảm đi. Cũng do cú sự phõn đoạn mà giảm đƣợc mật độ, khối lƣợng nạp bua, giảm tỏc dụng địa chấn.
Trong đất đỏ khụng đồng nhất thỡ phõn bố đoạn thuốc vào phần đất đỏ cứng.
2.2.1.3 Đường kớnh lượng thuốc nổ và đường khỏng
Đƣờng kớnh lƣợng thuốc nổ là đại lƣợng xuất phỏt để tớnh chọn cỏc thụng số nổ mỡn khỏc. Giữa đƣờng kớnh và đƣờng khỏng cú mối quan hệ rất mật thiết, việc lựa chọn đƣợc đƣờng kớnh lƣợng thuốc thớch hợp và tỷ số w/dk hợp lý sẽ đem lại hiệu quả nổ mỡn rừ rệt.
Đƣờng kớnh lƣợng thuốc nổ đặc trƣng cho mức độ tập trung năng lƣợng nổ trong một đơn vị chiều dài lỗ khoan. Khi dk lớn thỡ mức độ tập trung năng lƣợng nổ cao và ngƣợc lại.
Hỡnh 2.6: Tỷ lệ cỏc cục đỏ lớn (quỏ cỡ) phụ thuộc vào chỉ tiờu thuốc
nổ đối với cỏc loại đất đỏ cú độ nổ khỏc nhau.
I, II, III, IV, V- Cấp đất đỏ cú độ nổ khỏc nhau.
Xột về sự phõn bố đồng đều năng lƣợng nổ trong toàn bộ thể tớch khối đỏ thỡ rừ ràng dk càng lớn thỡ sự phõn bố năng lƣợng nổ càng khụng đều:
những vựng gần sỏt với lƣợng thuốc sẽ bị nghiền nỏt mạnh mẽ, cũn ở xa thỡ đất đỏ đƣợc đập vỡ khụng tốt. Điều đú cũng đồng nghĩa với khả năng điều khiển đập vỡ khú khăn hơn khi dựng đƣờng kớnh lƣợng thuốc nổ lớn.
Ảnh hƣởng của đƣờng kớnh lƣợng thuốc tới chất lƣợng và hiệu quả đập vỡ cũn tựy thuộc vào tớnh chất của đất đỏ mỏ. Trong đất đỏ cú cấu trỳc tảng lớn (ớt nứt nẻ), kiờn cố, do tốc độ phỏt triển khe nứt nhỏ thỡ cần giảm đƣờng kớnh lỗ khoan để đảm bảo mức độ đập vỡ đồng đều. Trong đất đỏ nứt nẻ, phõn lớp mạnh, (cú hệ số hấp thụ năng lƣợng súng cao) thỡ cần tăng dk, vỡ nếu tăng dk thời gian tỏc dụng nổ tăng, tốc độ phỏt triển khe nứt tăng và do đú quỏ trỡnh đập vỡ sẽ đƣợc tăng cƣờng.
Đƣờng kớnh lƣợng thuốc nổ cũn liờn quan đến suất phỏ đỏ của một một dài lỗ khoan, tới giỏ thành khõu khoan. Khi tăng đƣờng kớnh lƣợng thuốc nổ, suất phỏ đỏ tăng và giỏ thành khoan tớnh cho một một khối đỏ nổ ra giảm đi.
Ngoài ra đƣờng kớnh lƣợng thuốc (đƣờng kớnh lỗ khoan) cũn liờn quan chặt chẽ với đồng bộ thiết bị mỏ, cỏc thụng số hệ thống khai thỏc với cụng suất mỏ.
Nhƣ vậy để nõng cao hiệu quả nổ núi riờng và hiệu quả sản xuất núi chung phải lựa chọn đƣợc đƣờng kớnh lƣợng thuốc hợp lý trờn cơ sở tớnh chất cơ lý, năng suất mỏy khoan, điều kiện địa chất đất đỏ, cỏc thụng số của hệ thống khai thỏc, mức độ đập vỡ yờu cầu.
Đƣờng khỏng của lƣợng thuốc nổ khi nổ mỡn trờn mỏ lộ thiờn, do kể tới khả năng của lƣợng thuốc nổ khắc phục sức khỏng lớn nhất ở mức nền tầng, ngƣời ta thƣờng dựng khỏi niệm đƣờng khỏng chõn tầng (Wct)
Thụng qua nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm ngƣời ta đó xỏc định đƣợc rằng: nếu cố định đƣờng kớnh lỗ khoan và tăng dần trị số đƣờng khỏng thỡ tiết diện phần phỏ hủy tăng lờn, đạt trị số cực đại sau đú giảm đến bỏn kớnh
vựng phỏ hủy hỡnh trụ trong mụi trƣờng liờn tục nếu cứ tiếp tục tăng đƣờng khỏng.
Khi tăng W thỡ bỏn kớnh vựng phỏ hủy ở bề mặt tự do tăng lờn và đạt trị số tối đa khi chỉ số tỏc dụng nổ n=1. Nếu tiếp tục tăng W thỡ bỏn kớnh vựng phỏ hủy giảm đi.
Nhƣ vậy, giữa đƣờng khỏng và đƣờng kớnh lƣợng thuốc nổ cú mối quan hệ chặt chẽ thể hiện quả cụng thức:
Wct=K.dk
Ở đõy K là hệ số phụ thuộc vào tớnh chất đất đỏ ( độ kiờn cố, độ nứt