Bảng 1.9. Giá trị chiều dài bua Đƣờng kính Đƣờng kính
dk, mm
Chiều dài bua Lb, m
Lmin Ltb Lmax
20 × dk 25 × dk 30 × dk
dk= 127 2.5 3.1 3.8
dk= 152 3 3.8 4.5
Bảng 1.10. Bảng tổng hợp các thơng số khoan nổ mìn sử dụng trên mỏ
Các thông số hiệu Ký Đơn vị Giá trị
d= 127 d= 152 Chỉ tiêu thuốc nổ q kg/m3 0,7 0,9 Chiều cao tầng H m 9,5÷10 9,5÷10 Đƣờng kháng chân tầng W m 4,1 4,7 Góc dốc sƣờn tầng α độ 45÷70 45÷70 Khoảng cách an tồn từ mếp tầng đến hàng lỗ khoan ngoài C m 2 2
Khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan b m 3,6 4
Khoảng cách giữa các lỗ khoan a m 4,1 4,7
Chiều sâu lỗ khoan L m 11 11
Chiều sâu khoan thêm Lt m 1 1
Góc nghiêng của lỗ khoan β độ 90 90
Chiều dài bua Lb m 2,5 3
Khối lƣợng thuốc nổ trong 1 lỗ khoan Qlỗ kg/lỗ 119.2 165.6
1.3.6. Vật liệu bua
Hiện nay, mỏ sử dụng vật liệu bua đƣợc làm từ đá VLXD, nổ ra và giao cho các công ty hợp đồng sử dụng máy nghiền, nghiền với cỡ hạt yêu cầu là phải đạt 10% của đƣờng kính lỗ khoan, có nghĩa là đối với bua sử dụng trong bãi nổ đƣờng kính lỗ khoan 127 mm thì cỡ hạt bua là 12,7 mm và đối với bãi nổ đƣờng kính 152 mm thì cỡ hạt bua là 15,2 mm.
1.3.7. Các sơ đồ điều khiển nổ mìn
Trong nổ mìn thì việc đấu ghép mạng nổ là một yếu tố ảnh hƣởng đến mức độ đập vỡ của đất đá, nhất là nổ mìn vi sai thì việc đấu ghép sơ đồ mạng nổ với thời gian giãn cách hợp lý sẽ làm tăng hiệu quả đập vỡ đất đá, không chỉ do năng lƣợng nổ phá mà cịn có sự đập vỡ do sự va chạm với nhau của các cục đá.
Việc điều khiển tốt mạng nổ trong một bãi nổ sẽ làm giảm các tác động có hại do khâu nổ gây ra đến mơi trƣờng xung quanh đó là giảm đƣợc sóng chấn động, sóng đập khơng khí, đá bay,... Tại mỏ đồng PhaThem sử dụng nhiều sơ đồ điều khiển khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện thực tế và dƣới đây là một số các sơ đồ đấu ghép.
Hình 1.14. Sơ đồ điều khiển mạng nổ khi nổ đào hào
Hình 1.15. Sơ đồ điều khiển mạng nổ khi nổ chân tầng
1.3.8. Cơng tác nổ mìn đá q cỡ và mơ chân tầng
Mặc dù hàng năm mỏ đã có nhiều điều chỉnh và điều khiển các mạng nổ mìn nhƣng các đợt nổ vẫn xảy ra nhiều đá quá cỡ và để lại mô chân tầng do vậy cần phải nổ phá vỡ lần hai để tạo thuận lợi cho các vụ nổ tiếp theo. Các lỗ khoan dùng để phá đá q cỡ và mơ chân tầng có đƣờng kính từ 32 † 38 mm, sử dụng thuốc nổ nhũ
tƣơng bao gói (Package Emulsion) với chỉ tiêu thuốc nổ 0,1†0,3 kg/m3
.
Hình 1.16. Cơng tác nổ mìn đá quá cỡ
1- Thuốc nổ 2- Ngòi nổ 3- Bua
1.3.9. Cơng tác nổ mìn tạo biên
Việc tiến hành nổ mìn tạo biên trƣớc rồi mới tiến hành nổ bãi nổ. Đối với các sƣờn tầng, bờ cơng tác nơi có đất đá yếu, có đứt gãy hoặc sƣờn tầng cần giữ ổn định tạm thời thì trên mỏ tiến hành khoan 1 hàng lỗ khoan sát với hàng mìn cuối cùng của bãi nổ, hàng lỗ khoan này có thể khơng nạp thuốc nổ hoặc nạp ít so với hàng lỗ khoan chính trong bãi nổ hoặc có thể nạp mìn xen kẽ (lỗ cách lỗ).
Hình 1.18. Cơng tác nổ mìn tạo biên
1- Lỗ khoan tạo biên (tạo khe ban đầu) 2- Lỗ khoan khấu (phá vỡ đất đá)
Các thơng số dùng cho nổ mìn tạo biên tại mỏ:
B= dk× 14 , m (1.3)
Q= L× B/2 , kg (1.4)
Trong đó: B – khoảng cách giữa các lỗ khoan, m; dk – đƣờng kính lỗ khoan, mm; Q
– khối lƣợng thuốc cần nạp vào một lỗ khoan, kg; L – chiều sâu lỗ khoan, m;
1.4. Những tác động có hại đến mơi trƣờng do khoan nổ mìn gây ra
Những tác động có hại tại mỏ
đá hiệu quả và sử dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên trong q trình nổ mìn khơng phải tồn bộ năng lƣợng của chất nổ sẽ dùng để phá đất đá mà thực tế chỉ có một phần năng lƣợng rất nhỏ đƣợc dùng để phá làm tơi đất đá, phần năng lƣợng còn lại đã sinh ra những cơng vơ ích nhƣ sóng chấn động lan tuyền trong mơi trƣờng đất đá, sóng va đập lan tuyền trong khơng khí, hiện tƣợng đá bay, sinh bụi-khí độc, tiếng ồn... Những tác hại trên luôn tồn tại trong các đợt nổ, gây ảnh hƣởng không nhỏ đến sự an tồn của các cơng trình bảo vệ, mơi trƣờng sinh thái xuang quanh. Độ ảnh hƣởng của những tác động có hại này phụ thuộc nhiều vào nhiều yếu tố tự nhiên – kỹ thuật khác nhau trong cơng tác nổ mìn. Trong đó những tác hại của khoan nổ mìn nói trên thì ảnh hƣởng của sóng chấn động là nguy hiểm nhất.
1.5. Đánh giá cơng 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 thông 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 thơng 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 không 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 thoáng 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 mô 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 q 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