CHƯƠNG 4. HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ TÁCH ĐÁ KHỐI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN NỔ MÌN ĐỐI VỚI MỘT SỐ MỎ ĐÁ
4.2.3. Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ tách đá khối bằng khoan nổ mìn
4.2.3.1. Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ nổ tách hiện tại:
Công nghệ nổ tách đá khối ở mỏ do 02 chuyên gia người Trung Quốc phụ trách kỹ thuật và chỉ đạo khoan nổ trực tiếp trên khai trường, sử dụng thuốc đen khói, có thể nói là đạt kết quả khá tốt khi tách đƣợc các băng lần 1 có thể tích lên đến khoảng 3.000 m3, với chất lượng tương đối chấp nhận được, tuy nhiên độ thu hồi khối vẫn chƣa cao. Để tăng đƣợc độ thu hồi khối ở mỏ, cần chú ý khắc phục một số tồn tại về mặt kỹ thuật nhƣ sau:
- Về sử dụng dây nổ, cần chú ý thực hiện theo các giải pháp về đảm bảo hệ số không ngẫu hợp K tương tự như đã trình bày trong tiểu mục 4.1.3.1. áp dụng cho mỏ đá Lạc Tánh. Cần chú ý nạp bua trên miệng lỗ để có thể mở rộng mạng lỗ khoan trong cùng điều kiện sẽ đem lại hiệu quả kinh tế tốt hơn.
- Về sử dụng thuốc nổ, cần chú ý đến đường kính lượng thuốc để đảm bảo hệ số không ngẫu hợp K, chính điều này đã làm cho chất lƣợng khối đá tách ra không ổn định, tạo rêm nứt ở các vị trí đặt thuốc nổ công nghiệp, và làm giảm độ thu hồi khối. Cần chú ý phân bố đều năng lƣợng nổ trên các mặt phẳng tách, và sử dụng chỉ tiêu thuốc nổ mặt lớn dần vào trong góc của băng đá để khắc phục các hiện tƣợng nổ không bị lưu góc hay gãy cạnh.
4.2.3.2. Lựa chọn các thông số khoan:
Tương tự ở trên, ta cũng chọn đường kính lỗ khoan là 35mm, và để có sự so sánh sơ bộ giữa 02 mỏ, xét điều kiện ở mỏ Đông Nam núi Cấm về địa hình địa chất phù hợp, và cũng lắp đặt nhà máy chỉ sử dụng cƣa đĩa để cƣa cắt, mặt khác để có sự so sánh với mỏ trên, ta cũng chọn kích thước block tách lần 1 là: 4,5m x 12m x 28m, thể tích block đá tách lần 1 là 1.512 m3. Nhƣ vậy, các thông số khoan vẫn là:
- Chiều cao tầng và chiều sâu lỗ khoan đứng: 12 m.
- Đường cản và chiều sâu lỗ khoan ngang: 4,5 m.
4.2.3.3. Lựa chọn loại thuốc nổ và phương tiện nổ sử dụng:
Tương tự, ta cũng chọn thuốc nổ amonit N06 ( hoặc amonit N06 JV chịu nước) để sử dụng, cùng phương tiện nổ là kíp điện thường K8 và dây nổ năng lượng thấp IDL 6g/m của Ấn Độ.
4.2.3.4. Lựa chọn phương pháp nổ:
Sử dụng phương pháp nổ điện tức thời để nổ tách.
Theo cấu trúc lƣợng thuốc, nhằm đảm bảo phân bố đều năng lƣợng nổ trên toàn chiều dài lỗ khoan, ta sử dụng phương pháp nổ phân đoạn bằng không khí hoặc nước để thuận tiện cho việc nạp nổ và phân bố năng lượng nổ đều hơn.
4.2.3.5. Tính chọn mật độ nạp, sức chứa của 01 mét lỗ khoan:
Thuốc nổ amonit N06 có thể tích khí nổ 896.103 cm3/kg, và nhiệt độ nổ là 2960oK.
Tính toán mật độ nạp hợp lý theo (3.17):
Ta thấy rằng, do cường độ kháng nén của đá cao hơn ở mỏ Lạc Tánh nên mật độ nạp cho phép cũng tăng lên.
Sức chứa của 01 mét lỗ khoan đƣợc tính theo công thức (3.18):
4.1.3.6. Tính chọn đường kính lượng thuốc, và hệ số không ngẫu hợp:
Từ công thức 3.18., ta có thể tính được đường kính lượng thuốc theo mật độ nạp trên và đảm bảo không làm răn nứt vách lỗ khoan nhƣ sau:
Sử dụng thỏi thuốc có vỏ bọc sẽ có hiệu quả hơn, do tính đến vỏ bọc thuốc và điều kiện nạp, có thể lấy tròn đường kính thỏi thuốc là 13mm.
Hệ số không ngẫu hợp K trong trường hợp này được xác định là:
4.1.3.7. Tính chọn khoảng cách lỗ nạp thuốc:
Do mỏ không có thí nghiệm chỉ tiêu cường độ bền kéo của đá, nên ta có thể tạm xác định chỉ tiêu này theo cường độ kháng nén.
Theo HИИГД Kazakhstan CCP thì cường độ kháng kéo trung bình của đá là:
[]k = 0,0375 x 1.170 43 kg/cm2 (4.17)
Do đá của mỏ dai, với kết quả tính sơ bộ trên và tham khảo các kết quả thực nghiệm ở bảng 4-1, ta chọn []k = 43 kg/cm2, tương ứng với tỷ số n là 26,5.
Cũng theo bảng 4-1, vì là đá magma xâm nhập khác granite, ta có thể lấy hệ số poisson cho đá là 0,3.
Theo công thức (3.14), ta có thể xác định khoảng cách lỗ khoan nạp thuốc:
Với r0 đã xác định theo hệ số không ngẫu hợp K hợp lý ở trên nhằm giảm áp lực mặt đầu sóng để bảo vệ khối đá dưới tác dụng của sóng ứng suất nén và áp lực khí nổ là 0,65 cm.
Hệ số k tùy thuộc vào loại đất đá, dao động từ 1 đến 2.
- Với k = 2:
- Với k = 1:
(4.18)
Nhƣ vậy, ta có thể lấy a = 6 – 30 cm, nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế cao nhất, khi thực nghiệm, ta sẽ lấy theo số liệu tính toán từ cao xuống thấp. Ta có nhận xét rằng, so với đá granite mỏ Lạc Tánh ở trên thì đá mỏ Đông Nam núi Cấm dai và khó tách hơn, nhưng do tăng đường kính lượng thuốc, trong khi giữ nguyên đường kính lỗ khoan, nên khoảng cách lỗ khoan nạp thuốc a tính ra kết quả tương tự.
Khoảng cách lƣợng thuốc trong lỗ khoan đứng để tính toán theo cách trên, tạm thời lấy theo số lớn nhất là 30cm, khoảng cách lỗ khoan ngang lấy nhỏ hơn và nằm trong khoảng dao động trên, vì mặt ngang khó tách hơn, có thể lấy an = 25 cm.
4.1.3.8. Tính chỉ tiêu thuốc nổ dài, lượng thuốc nạp 01 lỗ, và chỉ tiêu thuốc nổ mặt:
Nhƣ vậy đến đây là ta đã tính đƣợc 02 thông số khoan nổ quan trọng nhất trong nổ mìn tách đá khối nhƣ ở chương 3 đã xác định, đó là mật độ nạp thuốc = 0,108 g/cm3 có tác dụng điều chỉnh trị số ứng suất nén xung quanh quả mìn; và khoảng cách lỗ nạp thuốc a = 6 – 30cm có ảnh hưởng đến hiệu quả tổng hợp các ứng suất tiếp; từ các thông số quan trọng này, ta tiến hành tính toán điều chỉnh các thông số khoan nổ khác.
Lƣợng thuốc nạp tính cho 01m lỗ khoan hay chỉ tiêu thuốc nổ dài đƣợc xác định theo công thức (3.20) , với hệ số nạp tương ứng đường kính lượng thuốc đã chọn k dao động từ 0,2 đến 0,85, ta cũng lấy k = 0,3 – 0,7, với hệ số nạp trung bình của hàng lỗ khoan đứng là k = 0,35, và của hàng lỗ ngang là k = 0,55, với độ lớn giảm dần từ góc ra ngoài mặt tự do, và sẽ đƣợc làm chính xác qua thực nghiệm:
Lƣợng thuốc nạp cho 01 m lỗ khoan hàng đứng trung bình là:
Lƣợng thuốc nạp cho 01 m lỗ khoan hàng ngang trung bình là:
Lƣợng thuốc nạp trung bình cho 01 lỗ khoan đứng:
Lƣợng thuốc nạp trung bình cho một lỗ khoan ngang:
Tổng số lỗ khoan đứng là:
Chỉ tiêu thuốc nổ mặt trung bình của mặt phẳng đứng theo (3.21) là:
Tổng số lỗ khoan ngang là:
Chỉ tiêu thuốc nổ mặt trung bình của mặt phẳng ngang là:
( Lưu ý: nếu có sử dụng dây nổ để truyền sóng nổ xuống lỗ thì phải tính đến lƣợng thuốc trong dây cộng thêm vào)
Ta thấy rằng, tuy khoảng cách lỗ khoan nạp thuốc không đổi, và hệ số nạp k chọn tương tự, nhưng do đá khó tách hơn, kết quả tính đường kính lượng thuốc nạp cho phép tăng, và chỉ tiêu thuốc nổ mặt tính toán cần sử dụng đã tăng cao hơn nhiều so với mỏ Lạc Tánh ở trên.
4.1.3.9. Lựa chọn cấu trúc lượng thuốc, phương pháp nạp:
Tương tự như đã tính chọn cho mỏ đá Lạc Tánh ở tiểu mục 4.1.3.9., tuy nhiên do đá dai khó tách, có thể sử dụng bua nước thay cho bua khí, và tăng chiều dài bua rắn trên mặt.