d) Bóc tách đá khối bằng cưa cáp
16.3.6. Bóc tách đá khối bằng phương pháp nêm chẻ a) Nêm chẻ thủ công
a) Nêm chẻ thủ công
Phương pháp tách đá khối có thể khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc, thành phần khoáng vật và độ bền của đá.
Tất cả các phương pháp có nguyên tắc chung là: “Phá vỡ định hướng”. Bản chất của nó thể hiện ở sơ đồ hình 5.8.
Trước hết xác định biên giới của khối. Theo biên đó tiến hành làm yếu khối đá bằng cách lấy một phần đá ra khỏi nó, với mục đích giảm lực dính của khối đá với nguyên khối trong bề mặt tách.
Đối với phương pháp thủ cơng, điều đó đạt được bằng cách sử dụng dụng cụ tách thủ công (nêm thủ công), bao gồm nêm phổ thông ( tam giác, hình thang), và nêm phức hợp ( trịn, vng). Sau khi tạo ra được rãnh ban đầu dọc theo mạch tách, nêm thủ công tác dụng vào rãnh một lực nhất định làm đá tách ra khỏi nguyên khối theo mặt yếu.
Ở Việt Nam, nhiều mỏ đang sử dụng phương pháp này. Nó chỉ thích hợp với quy mô nhỏ, sản lượng thấp, áp dụng chủ yếu để tách đá mồ cơi, và những đá có độ bền thấp. Khi áp dụng phương pháp này, cần xác định được vân, thớ đá, hay hướng dễ tách của đá thì hiệu quả bổ tách mới tốt.
Nhược điểm của phương pháp này là cường độ lao động lớn, sử dụng nhân công nhiều, năng suất lao động rất thấp, thường để khai thác 1 m3 đá nguyên khai cần đến 3050 ca thợ, chỉ dùng cho quy mô rất nhỏ hoặc phụ trợ trong mỏ.
Để nâng cao hiệu quả nêm chẻ thủ công, người ta sử dụng nêm chẻ qua các lỗ khoan: khoan các lỗ khoan theo mặt tách, sau đó đặt nêm vào lỗ khoan. Nêm chuyển dịch trong lỗ khoan dưới tác dụng của lực đập gây ra ứng suất tách, tạo thành mặt nứt nẻ ( trùng với mặt tách), và tách khối đá ra khỏi nguyên khối.
Để tách đá theo hướng xác định, cần lựa chọn số lượng lỗ khoan, khoảng cách và chiều sâu phù hợp với đặc điểm cấu trúc của đá, kích thước của khối. Thông thường những lỗ khoan được khoan sâu 70100mm, và cách nhau 100200mm. Sau đó tiến hành đóng vào lỗ khoan các nêm phối hợp dạng cân hoặc lăng trụ. Dùng búa đập liên tục vào nêm, và đá được tách thành khối tiêu chuẩn.
Khi kích thước của khối lớn và đá dính thì cần thay đổi các thơng số phân bố lỗ khoan. Nếu mặt tách trùng với mặt yếu nhất và có chiều cao 1m, với lỗ khoan đường kính 2535mm thì khoan sâu 100150mm. Để đảm bảo chất lượng tách đá có thể tăng đường kính, giảm khoảng cách giữa các lỗ khoan đến 100mm, tăng chiều sâu khoan đến ½ hoặc 2/3 chiều cao mặt tách (Hình 16.12). Thông thường, để tạo mặt tách bằng phẳng như ý muốn, người ta thường xen kẽ giữa các lỗ khoan ngắn là các lỗ khoan sâu hơn gọi là lỗ khoan “dẫn” có chiều sâu khoan lớn hơn, đến 9/10 chiều cao (hoặc chiều rộng) block đá.
Hình 16.12- Sơ đồ phân bố lỗ khoan khi khoan nêm
Khi khai thác khoáng sàng đá cẩm thạch, các lỗ khoan được khoan hết chiều sâu và chiều rộng của khối đá định tách. Khoảng cách giữa các lỗ khoan 1020cm, tùy thuộc vào độ bền kéo của đất đá và kích thước khối đá.
Như vậy, khi sử dụng phương pháp khoan nêm yêu cầu di chuyển búa khoan nhiều. Vì vậy, để tăng năng suất khai thác cần sử dụng các loại búa, máy khoan có chi phí thời gian di chuyển và cho các khâu phụ là nhỏ nhất. Điều đó lý giải thực trạng hiện nay là: phương tiện khoan ( sử dụng trong phương pháp khoan nêm) chủ yếu là búa khoan cầm tay công suất nhỏ. Mặc dù phương tiện này không đảm bảo tốc độ và năng suất cao, điều kiện làm việc nặng
nhọc, nhưng sử dụng chúng cho phép tiến hành cơng việc trên diện tích khơng lớn, di chuyển nhanh, chi phí nhỏ.
Ở nước ngồi ( Mỹ, Thụy Điển, Pháp, Bỉ, Italia . . .) trong phương pháp khoan nêm người ta sử dụng rộng rãi máy khoan có giá đỡ hay bàn trượt để khoan các lỗ khoan ngang, đứng, hoặc nghiêng, sử dụng xe khoan có nhiều búa khoan. Thường phương pháp này được áp dụng phối hợp với phương pháp nổ mìn để tách đá đồng nhất nguyên khối cùng với cưa cáp và phương pháp khác.
Ưu điểm của phương pháp khoan – nêm chẻ khi chuẩn bị khối đá là: đơn giản, cơ động, lợi dụng được tối đa các kẽ nứt tự nhiên, có khả năng áp dụng trong điều kiện địa chất mỏ phức tạp, tách được khối đá với kích thước và độ bền bất kỳ.
Nhược điểm: lao động thủ công chiếm tỷ lệ lớn, năng suất lao động thấp, giá thành cao, công việc nặng nhọc, cơng tác an tồn lao động phức tạp.