3.5.2. Cơng thức Kuznetsov
Để dự báo kích thƣớc cỡ hạt sau khi nổ mìn, mơ hình Kuz-Ram thƣờng đƣợc sử dụng, là một mơ hình dự báo mức độ đập vỡ thực nghiệm dựa trên cơ sở mơ hình củaKuznetsov (1973) và Rosin & Rammler đƣợc điều chỉnh bởi Cunningham (1983, 1987), bắt nguồn từ hệ số mức độ đồng đều trong công thức của Rosin & Rammler xác định từ các thơng số nổ mìn. Các tính chất của đất đá, các tính chất của chất nổ và các biến số thiết kế đƣợc kết hợp trong phiên bản hiện đại của mơ hình dự báo mức độ đập vỡ Kuz-Ram.
Khối lƣợng đập vỡ sinh ra bởi một năng lƣợng chất nổ xác định có thể đƣợc đánh giá bằng công thức Kuznetsov. Công thức ban đầu đƣợc phát triển bởi Kuznetsov (1973), sau đó đƣợc điều chỉnh bởi Cunningham (1987), và sử dụng thuốc nổ ANFO làm thuốc nổ tiêu chuẩn.
Các thông số nổ min thiết kế cho mỏ đồng PhaThem
Xác định kích thƣớc cỡ hạt đập vỡ bằng dự báo Kuz-Ram
Tối ƣu hóa các thơng số nổ mìn dựa trên mức độ đập vỡ yêu cầu, chi phí khoan nổ mìn và chi phí của dây truyền
Xm = ( )19/30
(3.37)
Trong đó: Xm – Là kích thƣớc cỡ hạt trung bình, Cm; A – Chỉ số độ khó nổ; q- Chỉ
tiêu thuốc nổ, kg/m3; QE – Khối lƣợng chất nổ đƣợc sử dụng, kg; EANFO- là khả năng công nổ theo trọng lƣợng của chất nổ (so sánh với ANFO).
Chỉ số độ khó nổ A đƣợc tính tốn từ cơng thức đƣợc phát triển bởi Lilly (1986). Nó đƣợc sử dụng để điều chỉnh mức độ đập vỡ có cục trung bình trên cơ sở loại đá và hƣớng khởi nổ, đƣợc tính tốn theo cơng thức sau:
A = 0,06(RMD + JF + JPO + RDI + HF) (3.38)
Trong đó: RMD – Chỉ số mô tả khối đá; JF – Là hệ số độ nứt nẻ; JPO – Chỉ số hƣớng khe nứt; RDI – Là chỉ số mật của đá; HF – Là hệ số độ cứng (động cứng theo Monh). Các hệ số này đƣợc tính tốn từ các tài liệu địa chất nhƣ: kích thƣớc khối tại thực địa, khoảng cách giữa các khe nứt, tỷ trọng của đá, mô đun đàn hồi, độ bền của đá.
3.5.3. Công thức của Rosin & Rammler
Hàm phân bố cỡ hạt vật liệu sau khi nổ đƣợc Rosin & Rammler (Rosin & Rammler 1993) đƣa ra nhƣ sau:
y = ( ); (3.39)
Trong đó: y – Tỷ lệ phần trăm cỡ hặt ít hơn kích thƣớc x (%); X – Là đƣờng kính của cục đá, (Cm); Xc – Kích thƣớc cỡ hạt đặc trung, (Cm); n – Là hệ số mức độ đồng đều; e – Là cơ số logarit tự nhiên.
Vì cơng thức Kuznetsov đã dự báo kích thƣớc cỡ hạt trung bình Xm mà ứng
với nó 50% vật liệu có thể đi qua, kích thƣớc cỡ hạt đặt trƣng đƣợc tính tốn từ kích thƣớc cỡ hạt trung bình để sử dụng cho công thức Rosin & Rammler bằng cách thay X = Xmvà y = 0.5 và cơng thức (3.39), ta có thể tìm thấy:
0,5 = ( )suy ra ta đƣợc Xc = ( ) (3.40)
Kích thƣớc cỡ hạt trung bình của vật liệu đạt đƣợc từ một vụ nổ là không đủ thông tin trong việc giải thích hiệu quả của vụ nổ đó. Có thể là có hai đống đá phá vỡ có cùng kích thƣớc cỡ hạt trung bình nhƣng chúng có thể có sự phân kích thƣớc
cỡ hạt khác biệt, các hạt rất to và các hạt rất mịn có thể đƣa lại một kích thƣớc cỡ hạt trung bình chấp nhận đƣợc nhƣng có thể gây ra các vẫn đề trong hoạt động khai thác tiếp theo. Do vậy, sự phân bố cỡ hạt đồng đều là một thông số quan trọng cần phải xem xét.
Hệ số mức độ đồng đều n đƣợc tính tốn từ cơng thức đƣợc phát triển bởi Cunningham (1987), Cunningham đã thiết lập hệ số mức độ đồng đều có thể áp dụng dƣợc thông qua một số nghiên cứu, đƣa vào xem xét sự tác động của các hệ số nhƣ: thơng số hình học vụ nổ, đƣờng kính lỗ khoan, đƣờng cản, khoảng các lỗ khoan, chiều sâu lỗ khoan và độ chính xác khi khoan. Hệ số mức độ đồng đều đƣợc tính theo cơng thức:
n = (2,2 - 14 ) [ ]0,5(1- ) ( ) (3.41)
Trong đó: b – Là khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan, (m); a – Là khoảng cách giữa các lỗ khoan, (m); d – Đƣờng kính lỗ khoan, (mm); E – Là độ lệch tiêu chuẩn khi khoan, (m); L – Chiều dài lƣợng thuốc nổ trong lỗ khoan, (m); H – Là chiều cao tầng, (m)
Cunningham (1987) đã chú ý rằng hệ số mức độ đồng đều n thƣờng thay đổi trong khoảng 0,8 đến 1,5.
3.6. MƠ HÌNH ĐÁNH GIÁ CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN PHÙ HỢP
Mục tiêu của các thiết kế nổ là kích thƣớc các cục đá phá ra phải đảm bảo kích thƣớc cỡ hạt yêu cầu, thông thƣờng ngƣời ta sử dụng một thơng số kích thƣớc cỡ hạt trung bình hợp lý Dtb. Giá trị Dtb đƣợc gọi là hợp lý khi ứng với nó chi phí của mỏ và có thể đƣợc biểu diễn theo công thức sau:
C = Ck + CN + CX + CV + CND min (3.42)
Trong đó: C - Tổng chi phí của các khâu cơng nghệ; CK, CN, Cx, Cvvà CND – Tƣơng
ứng là: chi phí khoan, nổ lần 1 và lần 2, chi phí xúc, chi phí vận tải, và chi phí nghiền sàng cho 1 m3 đất đá, đ/m3.
Chi phí xúc bốc, vận tải, nghiền đập giảm xuống trong khi mức độ đập vỡ tăng lên và ngƣợc lại.
+ Chi phí khoan để đập vỡ 1 m3 đất đá Ck (đ/m3):
Ck = ; (3.43)
Trong đó: Co – Là đơn giá khoan 1 m lỗ khoan, đ/m; S – Suất phá đá trung bình của
1 m lỗ khoan, m3/m; S = ( )
, m3/m; (3.44)
Trong đó: Wct – Đƣờng cản chân tầng, m; b – Khoảng cách giữa các hàng lỗ mìn,
m; a – Khoảng cách giữa các lỗ khoan trong hàng, m; Lk – Chiều sâu lỗ khoan, m;
H – Là chiều cao tầng, (m);
+ Chi phí nổ mìn CN (đ/m3):
CN = K.q.CTN, đ/m3; (3.45)
Với K – hệ số kể đến chi phí phƣơng tiên nổ, chi phí nạp nổ so với thuốc nổ thống kế tại mỏ K = 1,07 đến 1,1 (tức là 7÷11%) so với chi phí thuốc nổ.
Theo TS. Lê văn Quyển (2006) chi phí xúc bốc, vận tải có thể xác định theo biển thức: + Chi phí xúc bốc Cx (đ/m3): Cx = ( ), đ/m3 ; (3.46)
Trong đó: Cmax – đơn giá của một ca máy xúc, đ/ca; E – dung tích hình học
của gầu máy xúc, m3
; Kcn – hệ số cơng nghệ, kể tới hao phí thời gian cơng nghệ bắt buộc và xác định bằng theo dõi thực tế khi thực nghiệm; ηx – hệ số sử dụng thời
gian ca của máy xúc, xác định bằng thống kê thực nghiệm; Tx – thời gian một ca
của máy xúc, giờ; Kx–hệ số xúc; tqd – thời gian quay và dỡ tải của máy xúc, xác định bằng tính tốn hoặc thực nghiệm. + Chi phí vận tải Cv (đ/m3): Cv= ( ) [ ( ) ] , (3.47)
Trong đó: Ccao – đơn giá của một ca ô tô, đ/ca; Kco – hệ số sử dụng tải trọng của ô tô; qo – tải trọng của ô tô, tấn; Kco – hệ số công ghệ kể tới thời gian hao phí cho các cơng việc phụ trợ khi kết hợp với máy xúc ở gƣơng, xác định bằng theo dõi
thực nghiệm; ηo – hệ số sử dụng thời gian ca của ô tô, xác định bằng thống kê thực nghiệm; To – thời gian một ca xe ô tô, giờ; γd – dung trọng của đất đá, t/m3; Kv – hệ số kể tới sự tăng thời gian xe chạy do gia tốc, giảm tốc; L – cung độ vận tải đất đá, Km; tm – thời gian quay lùi xe, phút; td – thời gian dỡ tải, phút.
+ Chi phí nghiền đập CND: Về chi phí nghiền đập thì trong luận văn này tác
giả sẽ khơng tính bởi vì có điều kiện khơng cho phép và tại mỏ đã xác định kích cỡ hạt phù hợp rồi.
3.6.1. Các thơng số nổ mìn thiết kế cho mỏ đồng PhaThem
Các thiết kế nổ đƣợc thiết kế cho đƣờng kính lỗ khoan mìn dk = 127 mm nổ
quặng và 152 mm nổ đất đá, chiều cao tầng là 9,5 † 10 m, loại thuốc nổ sử dụng là nhũ tƣơng, hệ số độ khó nổ A = 7 đối với quặng và 7,3 đối với đất đá (phƣơng pháp của Lilly 1986). Yêu cầu kích thƣớc cỡ hạt lớn nhất đối với quặng là 55 Cm và kích thƣớc cỡ hạt lớn nhất yêu cầu đối với đất đá thải là 120 Cm.
Về giá thành của loại thuốc nổ, công tác khoan, phƣơng tiện nổ thì lấy theo báo giá vật liệu nổ công nghiệp của công ty TháiLan cung cấp cho mỏ đồng Pha Them hiện tại.
Bảng 3.5. Giá thành khoan và vật liệu nổ công nghiệp, phƣơng tiên nổ
Loại VLNCN Đơn vị Giá thành
Nhũ tƣơng Kg 15.800 đ/Kg
Nhũ tƣơng bao gói Kg 28.000 đ/Kg
Mồ nổ Cái 123.000 đ/của Kíp nổ 17 ms Cái 85.000 đ/cái 25 ms Cái 89.000 đ/cái 42 ms Cái 85.000 đ/cái 67 ms Cái 86.000 đ/cái
Kíp xuống lỗ 500 ms Cái 170.000 đ/cái
Khoan dk = 152 mm m 54.000 đ/m
3.7.1.1. Thiết kế nổ quặng
Để tối ƣu hóa các thơng số nổ mìn phù hợp cho mỏ đồng PhaThem thì tác giả
sẽ đƣa ra 04 thiết kế nổ quặng (K1 † K4) với đƣờng kính lỗ khoan dk = 127 mm, để
tính tốn dự báo chất lƣợng đập vỡ (kích thƣớc cỡ hạt trung bình, kích thƣớc cỡ hạt đặc trung và hệ số mức độ đồng đều) và tính tốn chi phí khoan nổ. Sau đó, rút ra thiết kế mà đảm bảo về mức độ đập vỡ và chi phí khoan nổ.
Bảng 3.6. Các thông số thiết kế K1, K2, K3, K4 Các thông số Ký Các thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị K1 K2 K3 K4 Chiều cao tầng H m 9,5÷10 9,5÷10 9,5÷10 9,5÷10 Góc nghiêng sƣờn tầng α độ 80 80 80 80 Chỉ tiêu thuốc nổ q kg/m3 0,45 0,5 0,52 0,53 Đƣờng cản chân tầng Wct m 4,7 4,5 4,4 4,3 Khoảng cách giữa các lỗ mìn a m 4,3 4,5 3,9 3,8 Khoảng cách giữa các hàng lỗ mìn b m 3,7 3,8 3,4 3,3
Chiều dài bua Lb m 4,4 3,6 3,4 3,5
Chiều sâu khoan thêm Lkt m 1,3 1,2 1,1 1,4
Chiều cao cột thuốc Lth m 6,9 7,6 7,7 7,9
Chiều sâu lỗ khoan Lk m 11,3 11,2 11,1 11,4
Sức chứa thuốc nổ trong
một mét lỗ khoan P kg/m 14,6 14,6 14,5 14,5
Lƣợng thuốc nổ cho một lỗ
Bảng 3.7. Tổng hợp kết quả tính tốn chi phí và dự báo mức độ đập vỡ của 04 thiết kế nổ quặng của 04 thiết kế nổ quặng
Các thông số Ký hiệu K1 K2 K3 K4
Kích thƣớc cỡ hạt trung bình
(tính theo Kuznetsov) Xm, cm 31 29 28 28
Hệ số mức độ đồng đều
(Rosin & Remmler) n 1.4 1.5 1.5 1.6
Kích thƣớc cỡ hạt đặc trƣng Xc, cm 41 37 36 35 Kích thƣớc cỡ hạt P80 (80% lọt sàng) P80, cm 60 52 50 48 Chi phí khoan để đập vỡ 1 m3đá Ck, đ/m3 2937 2611 2473 9211 Chi phí nổ mìn Cn, đ/m3 7824 8516 8863 2764 Tổng cộng chi phí khoan nổ CkN,đ/m3 10761 11127 11336 11975