1.5. Đánh giá công tác nổ mìn tại mỏ Đồng PhaThem
1.5.1. Đánh giá về cấu trúc địa chất
Yếu tố cấu trúc địa chất mỏ là yếu tố chúng ta không thể điều khiển đƣợc nhƣ: thế nằm của lớp đất đá, các khe nứt, lỗ hỗng, đứt gãy,... trên một số tầng bờ mỏ đã xuất hiện đất đá có tính chất nứt nẻ, điều kiện khó khăn trong quá trình khoan, nạp mìn, gây ảnh hƣởng làm giảm thành phần năng lƣợng có ích của thuốc nổ.
1.5.2. Đánh giá các thơng số khoan nổ mìn và chất lượng nổ
- Tính tốn chỉ tiêu thuốc nổ chƣa phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể của các vụ nổ mìn trên mỏ, điều này dẫn đến xảy ra sản phẩm nổ không đảm bảo theo yêu cầu nhƣ đá và quặng quá cỡ, quặng bị nghiền quá vụn, đá văng.
- Các thơng số mạng nổ mìn mỏ đang áp dụng nhìn chung chƣa phù hợp và chƣa đƣợc tính tốn một cách khoa học và có hệ thống theo mối quan hệ mật thiết với yêu cầu của các khâu công nghệ tiếp theo nhƣ xúc bốc,vận tải, nghiền đập tại mỏ. Điều đó dẫn đến chất lƣợng nổ mìn chƣa tốt và chi phí khoan nổ cịn cao.
- Kích thƣớc cỡ hạt của vật liệu bua quá lớn và chiều dài bua chƣa phù hợp, nguyên nhân xảy ra hiện tƣợng phụt bua rất sớm.
Hình 1.20. Mơ chân tầng trên mỏ
- Trong các vụ nổ mìn vẫn xảy ra nhiều bụi và đá văng.
- Vẫn làm nghèo quặng do thành phần quặng đƣợc chia ra phức tạp nên điều khiển vẫn không tránh khỏi vấn đề này.
- Các biện pháp giảm phát sinh bụi và khí độc vẫn chƣa đảm bảo.
Do vậy, việc đề xuất đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xác định các thông số nổ mìn phù hợp cho mỏ quặng đồng PhaThem tỉnh Viêng Chăn, CHDCND Lào” là một đề tài hết sức cần thiết.
CHƢƠNG 2
NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VIỆC TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ CHO MỎ
QUẶNG ĐỒNG PHA THEM
2.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CƠNG TÁC NỔ MÌN
Việc thiết kế một bãi nổ nào đó cũng nhiều phụ thuộc vào 2 nhóm yếu tố chính: Các yếu tố khơng thể điều khiển đƣợc và các yếu tố có thể điều khiển đƣợc. Trong các yếu tố không thể điều khiển đƣợc bao gồm: yếu tố cấu trúc địa chất, đặc tính của đất đá, những quy định và những đặc điểm kỹ thuật cũng nhƣ khoảng cách gần nhất đến các cơng trình cần bảo vệ. Cịn các yếu tố có thể điều khiển đƣợc bao gồm: các thông số thiết kế, phƣơng pháp điều khiển bãi nổ, cấu trúc lƣợng thuốc nổ, điều khiển để nâng cao hiệu quả của cơng tác nổ mìn cũng nhƣ cung cấp đƣợc mức độ đập vỡ hợp lý cho các khâu công nghệ tiếp theo: xúc bốc, vận tải, nghiền sàng đạt đƣợc chi phí cho cả dây chuyền sản xuất là thấp nhất.
Cùng với chi phí, việc thiết kế bất kỳ bãi nổ nào cũng phải hoàn thành các khái niệm cơ bản về ý tƣớng thiết kế và có một số sự linh hoạt để điều chỉnh khi cần thiết và các điều kiện địa chất cục bộ.
2.1.1. Các yếu tố không điều khiển đƣợc
2.1.1.1. Ảnh hưởng của đặc điểm thạch học
Khi nổ mìn trong các khu vực có sự thay đổi đặc điểm thạch học đột ngột, dẫn đến sự thay đổi độ bền của đất đá trong cùng một bãi nổ, việc thiết kế phải đƣợc xem xét một số phƣơng pháp có thể sử dụng sau:
a. Giữ nguyên sơ đồ mạng nổ bằng nhau cho các loại đất đá và thay đổi các lƣợng thuốc nổ trong lỗ mìn hoặc cấu trúc lƣợng thuốc.
b. Sử dụng sơ đồ mạng nổ khác nhau và lƣợng thuốc nổ bằng nhau trong mỗi lỗ
mìn. Sự điều chỉnh này thƣờng là giữ nguyên đƣờng cản và thay đổi khoảng cách giữa các lỗ mìn trong hàng.
Khi các loại đất đá có độ bền khác nhau tiếp xúc với nhau, thí dụ đất đá tiếp xúc với quặng, nếu các lỗ mìn đi qua các loại đất đá này thì sẽ xuất hiện sự tổn thất năng lƣợng lớn kết hợp với sự giảm áp lực và sự thốt khí nổ, các loại vật liệu mềm dẻo sẽ biến dạng nhanh dẫn đến kết quả đập vỡ kém.
Tại mỏ đồng PhaThem thì đặc điểm thạch học đƣợc chia thành các vùng có độ cứng khác nhau nhƣ hình.
Hình 2.1. Đặc điểm thạch học đƣợc chia thành các vùng có độ cứng khác nhau của quặng tại mức +330 m
2.1.1.2. Ảnh hưởng của cấu trúc địa chất đến hiệu quả phá vỡ
a. Tính khơng đồng nhất
Tính khơng đồng nhất có đất đá mỏ biểu hiện sự thay đổi các tính chất nhƣ: cấu tạo, tính kết dính, tinh thể và trạng thái của độ rỗng, kích thƣớc hạt, quy luật phân bố và sắp xếp,... trong khơng gian của tầng đá. Sự thay đổi các tính chất trên càng lớn thì càng khó khăn cho việc tính tốn và dự tính kết quả.
b. Kiến tạo và đứt gãy
Đất đá trong tự nhiên luôn luôn tồn tại các dạng nứt nẻ, nếp uốn, độ rỗng, đứt gãy chia cắt và hàng karts với mức độ và phạm vi khác nhau. Nhìn chung yếu tố nứt nẻ, nếp uốn, đứt gãy chia cắt và hàng karts trong đá tạo nên ảnh hƣởng lớn đến công tác thiết kế lập hộ chiếu khoan nổ mìn hợp lý cho các bãi nổ và làm giảm hiệu quả
Phạm vi nổ
nổ mìn, do sóng ứng suất bị triệt tiêu khi truyền qua các nếp uốn, đứt gãy chia cắt và hàng karts, trong trƣờng hợp nhất định nó làm thay đổi cả hƣớng văng xa, các thành phần có đứt gãy đi qua thƣờng xuất hiện nhiều đá quá cỡ sau khi nổ.
Hình 2.2. Thể hiện các đứt gãy tại mặt cắt tuyến Bắc – Nam
c. Hƣớng cắm của đá và tính phân lớp
Cấu trúc địa chất của khối đá đƣợc đặc trƣng bởi sự phân lớp, góc phƣơng vị và góc dốc của đất đá, cấu trúc phân lớp của khối đá có thể bắt gặp ở hầu hết các vụ nổ trên các mỏ lộ thiên.
Đặc tính cấu trúc của khối đá có thể thuận lợi hoặc khơng thuận lợi trong việc dự báo các kết qủa nổ mìn. Những trạng thái thuận lợi xuất hiện khi cấu trúc của đá gần nhau và chặt khít, ở đá năng lƣợng thuốc nổ khơng bị tổn thất và thốt ra thành năng lƣợng vơ ích nhiều. Các trạng thái không thuận lợi xuất hiện khi năng lƣợng không đƣợc giữ lại hoặc sự lan truyền ra ngồi sóng ứng xuất trong khối đá bị gián đoạn do sự mở rộng các khe nứt giữa các bề mặt lớp đá. Các bãi nổ sẽ đƣợc thiết kế tùy thuộc vào hƣớng phá vỡ với sự chú ý đến góc phƣơng vị và góc dốc của vỉa.
Hình 2.3. Hƣớng cắm của đất đá so với mặt thống xuất hiện tại mức +322 m Phía Đơng – Nam của mỏ
Khi hƣớng cắm của vỉa đá „thuận‟ với mặt sƣờn tầng thì nhƣợc điểm của nó chính là khi nổ mìn gây hậu xung nhiều, có thể gây hiện tƣợng cắt lỗ cho các lỗ hàng sau do sự dịch chuyển của các lớp đất đá theo mặt yếu của chúng.
Hình 2.4. Hƣớng cắm của đất đá thuận với sƣờn tầng
Khi hƣớng cắm của vỉa đá ngƣợc lại so với mặt sƣờn tầng và hƣớng phá đá, thuận lợi chủ yếu là giảm tác dụng hậu xung, nhƣng nhƣợc điểm là hƣớng ứng suất nén và sóng phản xạ tác dụng lên khối đá điều không thuận lợi, nhiều nguy cơ xuất hiện mơ chân tầng và hiện tƣợng đá treo có thể xuất hiện ở các lỗ khoan hàng sau cùng.
Hình 2.5. Hƣớng cắm của đất đá nghịch với sƣờn tầng
Khi hƣớng cắm phá đá dọc theo hƣớng phân lớp của vỉa đá, mặt tầng và sƣờn tầng thƣờng không bằng phẳng do sự cắt nhau của các loại đá trên mặt tầng. Chất lƣợng nổ mìn theo hƣớng phá đá này khá tốt, tuy nhiên số đƣờng cần nên đƣợc tăng lên để ngăn ngừa đƣợc sự thoát khi rất mạnh dọc theo các khe nứt, nhƣng khoảng cách các lỗ mìn nên đƣợc giảm xuống để đảm bảo sự đập vỡ hiệu quả giữa các lỗ mìn.
2.1.1.3. Tính chất cơ lý của đất đá mỏ
Độ kiên cố có đất đá mỏ (tuy nhiên trong cùng một mỏ các thành phần đất đá hồn tồn có mức độ kiên cố khác nhau), độ dẻo, độ giịn, độ mài mịn, độ dính, độ hạt, độ chứa nƣớc, mật độ của đất đá, độ nở rời,... Thí dụ trong tính chất cơ lý của đất đá thì trong đất đá yếu vai trị của thể tích khí nổ là quan trọng, đất đá có mật độ thấp sẽ bị phá vỡ dễ dàng và cần đến số lƣợng năng lƣợng tƣơng đối thấp, trong khi các loại đất đá có mật độ cao thì cần số lƣợng năng lƣợng cao để đạt mức độ đập vỡ.
Nhìn chung đất đá tại mỏ đồng PhaThem đất đá có độ kiên cơ thay đổi f=
8÷15, thể trọng trung bình 2,6 T/m3. Vào mùa khơ đất đá có đặc tính giịn cịn mùa
mƣa thì bề ngồi đất đá có độ dẻo do ảnh hƣởng của nƣớc mặt. 2.1.1.4. Khí hậu và địa chất thủy văn
Điều kiện khí hậu và địa chất thủy văn gây khó khăn cho cơng tác nổ mìn tại mỏ cũng nhƣ hiệu quả của cơng tác nổ mìn nhƣ: cơng tác khoan, cơng tác nạp mìn... Việc gây trƣợt lở tạo ra các khe nứt làm thay đổi cấu trúc và tính chất của đất đá gây ảnh hƣởng làm thay đổi hiệu quả cơng tác nổ mìn và chúng ta phải có sự điều chỉnh trong quá trình khai thác để mang lại hiệu quả theo yêu cầu.
Tại mỏ đồng PhaThem, nƣớc ngầm đƣợc tháo khô dựa trên bản đồ địa chất, đội tiến hành khoan các lỗ khoan nằm với độ dốc 4% xuyên qua mạch nƣớc.
Hình 2.6. Các lỗ khoan tháo khơ 2.1.2. Các yếu tố có thể điều khiển đƣợc
2.1.2.1. Các thông số của hệ thống khai thác
a. Chiều cao tầng (HT)
Chiều cao tầng đƣợc xác định dựa trên tính chất cơ lý của đất đá và loại thiết bị xúc bốc đƣợc lựa chọn. Khi tăng chiều cao tầng đến mức hợp lý ngoài việc cải thiện đƣợc chế độ cơng tác mỏ nói chung cịn làm tăng năng suất khoan (do giảm công tác phụ trợ khi khoan), tăng suất phá đá, tăng bán kính vùng đập vỡ của loại thuốc nổ (do tăng chiều cao cột thuốc), giảm chiều sâu khoan thêm, giảm chi phí thuốc nổ, giảm phƣơng tiện... Khi chiều cao tầng vƣợt quá chiều cao hợp lý, đống đá sau khi nổ trở nên quá cao, không đảm bảo cho thiết bị làm việc an toàn, tăng mức độ ảnh hƣởng của hậu xung,...
Tại mỏ đồng PhaThem, đã xác định chiều cao khai thác của mỗi tầng cố định H= 9,5 † 10 m trong suất tuổi mỏ.
b. Chiều rộng khoảnh khấu (A) và chiều dài khu vực xúc (L)
Hai thông số này đặc trƣng cho kích thƣớc khu vực cần nổ. Trong một vụ nổ thì khối lƣợng đá quá cỡ thƣờng xảy ra từ các lỗ mìn hàng cuối cùng là đặc trƣng,
do sự dịch chuyển và phá hủy các tảng đá không đƣợc nổ từ bề mặt liền kế. Đá quá cỡ trong đống đá nổ cũng có nguồn gốc từ bề mặt do của các lỗ mìn hàng ngồi, nơi có các khối đá lớn đã bị long ra hoặc bị rạn nứt từ những vụ nổ trƣớc, nó khơng bị ảnh hƣởng của năng lƣợng sóng nổ hoặc sự lan truyền nứt nẻ trong khối đá.
Thực tế cho thấy quy mô vụ nổ càng nhỏ thì tỷ lệ phần trăm đá quá cỡ sinh ra từ các vụ nổ càng lớn. Các bãi mìn lớn, tốt nhất các bãi mìn dài và nếu rộng đến mức có thể (có nhiều hàng nổ mìn) thì mang lại hiệu quả về mức độ đập vỡ và khối lƣợng đá nổ ra là lớn nhất, giảm đƣợc tỷ lệ đá quá cỡ.
Theo mối quan hệ giữa hàng mìn (n) và tỷ lệ đá q cỡ nhƣ cơng thức sau: Vn= ( ) =V0
( ) , ; (2.1)
Trong đó: Vn – lƣợng đá quá cỡ tƣơng ứng với n hàng mìn, %; V0 – lƣợng đá quá
cỡ tƣơng ứng với hàng mìn đầu tiên, %; V2 – lƣợng đá quá cỡ tƣơng ứng với hàng
mìn thứ 2 hoặc các hàng mìn tiếp theo, %; n - số hàng mìn.
Thơng thƣờng ở các mỏ = 0,3, khi đó cơng thức (2.1) có dạng:
Vn=V0 ( ) , %
Qua công thức về mối quan hệ ta thấy nếu tăng số hàng mìn (n) tức là tăng
chiều rộng khoảnh khấu (A) thì lƣợng đá quá cỡ (Vn) giảm, tuy nhiên theo điều kiện
khai thác cụ thể của mỏ mà ta điều chỉnh, kết hợp giữa chiều rộng khoảnh khấu (A) và chiều dài luồng xúc (L) sao cho hợp lý.
2.1.2.2. Ảnh hƣởng của loại chất nổ sử dụng
Hiệu quả sử dụng chất nổ đƣợc đánh giá thông qua chất lƣợng phá vỡ sau khi nổ, do đó lựa chọn loại chất nổ sử dụng phải phù hợp với môi trƣờng tiến hành công tác nổ mìn, nhiệm vụ kỹ thuật, tính chất của đất đá và đảm bảo an tồn khi nổ.
Q trình kích nổ thuốc nổ có đặc điểm: Tốc độ cao, tỏa nhiệt và thốt khí. Vì vậy, khi nổ chất nổ tạo ra công suất rất lớn, năng lƣợng nổ gây đập vỡ thể hiện dƣới hai dạng là: Khả năng công phá và sức công phá. Khả năng công phá phụ thuộc vào nhiệt lƣợng nổ của loại chất nổ, thể hiện tác dụng nổ ở phạm vị rộng, dùng chỉ tiêu của khả năng nổ để quy đổi chất nổ khi tính tốn các thơng số nổ mìn.
Cịn sức cơng phá của loại chất nổ thể hiện tác dụng nổ ở phạm vị hẹp, sức công phá của loại chất nổ phụ thuộc vào tốc độ kích nổ và mật độ chất nổ.
Mỗi loại thuốc nổ có đặc tính chung và riêng, để phân biệt ngƣời ta dùng các đại lƣợng nhƣ: nhiệt lƣợng nổ (năng lƣợng riêng của chất nổ), tốc độ kích nổ, mật độ của chất nổ, khả năng cơng nổ, sức công phá và khả năng chịu nƣớc.
Mỗi loại chất nổ của đặc tính năng lƣợng nổ khác nhau, khi nổ chúng tạo ra xung lực ở các dạng khác nhau, xung lực nổ hình thành nên mơi trƣờng ứng suất trong môi trƣờng nổ. Với mỗi loại mỗi tƣờng nổ cần một xung lực nổ thích hợp ứng với một loại chất nổ nào đó để đạt đƣợc hiệu quả nổ cao nhất.
Năng lƣợng chất nổ có ảnh hƣởng quan trọng tới mức độ đập vỡ đất đá. Các loại chất nổ hạt thơ có thời gian tác dụng nổ dài, có vùng phản ứng hóa học rộng thì hiệu quả tốt hơn.
Hình 2.7. Sự thay đổi áp lực khi nổ theo thời gian
1- Lƣợng thuốc hạt nhỏ và lèn chặt 2- Lƣợng thuốc rời thô
2.1.2.3. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp điều khiển nổ
Có nhiều phƣơng pháp làm nổ lƣợng thuốc nổ, mỗi phƣơng pháp nổ khác nhau sẽ mạng lại chất lƣợng đập vỡ và hiệu quả nổ khác nhau. Vì mỗi phƣơng pháp có mức độ sử dụng năng lƣợng nhất định vào mục đích phá vỡ bằng cách điều khiển
t, Giây P, Kg/cm2 1 2 x t1 t2 0
về kết cấu không gian của các lƣợng thuốc nổ hoặc giãn cách thời gian nổ giữa các lƣợng thuốc nổ.
+ Theo hình dạng thì ngƣời ta chia các phƣơng pháp nổ lƣợng thuốc nổ nhƣ: phƣơng pháp nổ lƣợng thuốc dài, lƣợng thuốc nổ phẳng.
+ Theo thời gian thứ tự kích nổ trong một lƣợng thuốc nổ và giữa các lƣợng các nổ thì có các phƣơng pháp nổ: Phƣơng pháp nổ mìn tức thời, nổ mìn chậm và nổ mìn vi sai.
Để phù hợp với điều kiện mỏ quặng với vấn đề điều khiển nâng cao hiệu quả nổ mìn và giảm tổn thất quặng thì tác giả chỉ đề cập đến phƣơng pháp nổ mìn vi sai với lƣợng thuốc nổ liên tục hoặc phân đoạn.
Để phát huy hiệu quả nổ mìn vi sai, cần xác định những yếu tố quyết định
đến hiệu quả nổ nhƣ thời gian giãn cách giữa các đợt nổ t và chọn đƣợc sơ đồ vi
sai phù hợp.
2.1.2.4. Ảnh hƣởng của sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan
Là sự bố trí hình học mạng lỗ khoan trên bình đồ mà có nhiều sơ đồ phân bố. Tuy nhiên sơ đồ có nó ra sao và sơ đồ bố trí nào là tối ƣu nhất thì chƣa có căn cứ