CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ KHAI THÁC ĐÁ KHỐI
2.4. CÁC CÔNG NGHỆ TÁCH ĐÁ RA KHỎI NGUYÊN KHỐI
2.4.9. Tách đá bằng phương pháp phối hợp
Thông thường, trên một mỏ, người ta sử dụng phối hợp vài ba phương pháp bóc tách khác nhau, nhằm nâng cao hiệu quả của công tác khai thác. Mỗi một phương pháp bóc tách đá khối đều có những ƣu nhƣợc điểm và điều kiện áp dụng nhất định.
Đôi khi, vì sự phát triển tổng thể của khai trường hoặc vì điều kiện đặc biệt của mỏ mà ta phải tạm thời chấp nhận một phương án có giá thành cao hơn, hoặc năng suất thấp hơn. Vì vậy, khi chọn các phương pháp bóc tách đá cho một khoáng sàng, cần phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của khoáng sàng đó về tính chất cơ lý của đá, độ nứt nẻ của đá, điều kiện địa hình, khả năng vốn đầu tƣ, yêu cầu về chất lƣợng và quy cách sản phẩm…
Ví dụ: ở mức chân tầng có bề mặt nứt nẻ tự nhiên I ( xem sơ đồ 2-10), sử dụng phương pháp khoan nổ để tạo ra khe hở 2. Tiếp theo tạo ra mặt sau 3 theo đường tách khối bằng phương pháp tách nhiệt hoặc máy đánh rạch. Khi đó, khối có 5 bề mặt tự do: I, II, III, IV, V. Để tạo ra bề mặt thứ VI, người ta khoan 1 hàng lỗ khoan 4, sau đó dùng nêm hoặc dây nổ để tách.
Phương pháp phối hợp không chỉ sử dụng để khai thác đá granite, mà còn sử dụng để khai thác đá hoa, và những vật liệu mềm khác.
Sơ đồ 2-10. Sơ đồ tách đá khối bằng phương pháp phối hợp
Sau đây giới thiệu phương pháp hỗn hợp dùng để bóc tách đá ở một số nước trên thế giới:
2.4.9.1. Mỏ đá granite ROSÉ DE LA CLARTÉ (Pháp):
Ở đây có 3 khai trường của 3 Công ty:
a. Khai trường HIGNARD:
Dùng thuốc đen và dây nổ (10 g/m) để nổ những nơi đá thuần khiết với đường kính lỗ khoan 26 – 33mm, khoảng cách giữa các lỗ 18 – 20cm, chiều sâu 8 – 10m;
dùng thuốc nổ cisalex và thuốc nổ talamite để mở vỉa. Các lỗ mìn không nạp bua.
Phối hợp cắt và tạo mặt tự do bằng dòng nhiệt cao. Suất thu hồi đá khối nguyên khai đạt 20%. Sản lƣợng năm 1.300 m3.
b. Khai trường REBILLON:
Dùng thuốc nổ đen, khởi nổ bằng kíp điện, và dùng dây nổ 8 g/m để nổ đá thuần khiết. Đường kính lỗ khoan cho thuốc đen là 25mm, cho dynamit ( dùng để mở vỉa) là 33 – 39mm. Chỉ tiêu thuốc đen là 25 – 30 g/tấn đá. Đối với đá nứt nẻ thì dùng thuốc nổ R-15. Bua bằng đất, đôi khi bằng nước. Dùng dòng nhiệt cao để cắt phụ trợ với tốc độ 2 – 3 m2/h. Suất thu hồi đá khối nguyên khai đạt tới 40%. Sản lƣợng năm 2.000 m3.
c. Khai trường GAD:
Dùng thuốc cisalex để bóc tách đá khối, nơi có nứt nẻ thì dùng thuốc R-15.
Thuốc nổ talamite được dùng khi mở vỉa, và tạo mặt bằng công tác đầu tiên. Đường kính thỏi thuốc cisalex là 13mm, nạp trong lỗ khoan đường kính 26–34mm, và sâu 8m. Dùng dòng nhiệt cao để cắt phụ trợ với tốc độ 1m2/h. Suất thu hồi đá 20–40%.
2.4.9.2. Mỏ granite CADALSO DE LOS VIDRIOS (Tây Ban Nha):
Mỏ cách Madrid 73km về phía Tây. Do công ty Vinda de Marcelino khai thác.
Granite có màu xám sáng và hạt mịn. Các khai trường ở đây sử dụng đồng thời các phương pháp bóc tách bằng dòng nhiệt cao, cưa cáp kim cương, và khoan nổ mìn, tùy thuộc vào vị trí gương cắt, chất lượng, và cấu trúc của khối đá. Kích thước khối đá tách ra nhỏ nhất là 2 x 2 x 1,5m, và lớn nhất 5 x 5 x 3m. Thực tế, kích thước các
khối đá to là không cố định, mà phụ thuộc vào tải trọng ôtô, tải trọng các máy cẩu xúc, chiều sâu lớn nhất của thiết bị khoan, cũng nhƣ chất lƣợng của khối đá.
Để mở vỉa và đào hào ra vào, người ta dùng thuốc dynamit, khởi nổ bằng kíp điện vi sai trong các lỗ khoan đường kính 40mm, cách nhau 1 – 1,8m, ở các lỗ khoan tách, người ta dùng hỗn hợp nhiều loại thuốc đen, khởi nổ bằng dây cháy chậm, hoặc bằng dây nổ, và dùng dây nổ thay thuốc nổ. Đường kính lỗ khoan là 33mm, khoảng các giữa các lỗ khoan 6 – 30cm.
Cần chú ý là thuốc đen không bao giờ dùng để bóc tách loại granite trắng, và để nổ lần 2 (phân chia các khối đá lớn), các loại đá có chất lƣợng cao.
Để nổ lần 2 và gia công định hình đá thương phẩm, người ta nổ bằng dây nổ 3 g/m, và 6 g/m. Người ta dùng những mũi khoan nhỏ để khoan các lỗ khoan tạo biên.
Dòng nhiệt cao đƣợc sử dụng để tạo mặt bằng công tác đầu tiên, tạo bề mặt tự do cho khối đá bóc đầu tiên của mỗi dải khấu.
Cưa cáp kim cương tồn dư lại từ thời khai thác đá cẩm thạch cũng được đem sử dụng để cƣa cắt đá granite, tuy nhiên, giá thành cắt một mét vuông đá cao lên một cách đáng kể ( 5 lần so với nổ mìn), do vậy chỉ dùng để cắt các khối đá granite có chất lƣợng tốt.
Để gia công định hình các khối đá thương phẩm ở đây, người ta còn dùng phương pháp nêm chẻ bằng búa nêm khí ép, hoặc búa nêm thủy lực. Các búa này đƣợc lắp trên một máy xúc.
2.4.9.3. Mỏ đá cẩm thạch DIONYSSOS (Hy Lạp):
Mỏ nằm về phía Đông Bắc dãy núi Pentelli, và cách Athens 30km về phía Đông Bắc. Có cấu tạo địa chất khá phức tạp. Mỏ này đƣợc biết đến từ thời xa xƣa, và đã đƣợc khai thác lấy đá sử dụng cho điện Panthéon từ thời cổ Hy Lạp.
Để bóc tách đá khối nguyên khai, người ta dùng dây nổ 10 – 12g/m, và thuốc đen cho mặt phẳng nằm ngang, và cưa cáp kim cương để cắt các mặt thẳng đứng.
Các lỗ khoan nằm ngang có đường kính 33mm, nạp 2 dây nổ hoặc thuốc đen. Chiều dài các lỗ khoan này thường là 7m, thuốc đen (nằm trong thỏi) được nạp tới tận đáy (chiều dài mỗi thỏi 20cm), và nạp phân đoạn từng thỏi với bua là vật liệu tơi vụn
(cát, đá mạt), khởi nổ bằng một dây nổ. Các khối đá nguyên khai có thể tích tới 125 m3 (3,5m chiều rộng, 5 – 6m chiều cao, và 6m chiều dài). Để gia công định hình đá thương phẩm, người ta dùng phương pháp khoan nêm, hoặc khoan nổ với 1 dây nổ.
2.4.9.4. Mỏ đá vôi COMBLANCHIEN ( Bờ biển Vàng, Pháp):
Đây là khu vực đá vôi lớn nhất của nước Pháp, có tuổi Jura, tạo thành dãy dài dọc theo Bờ biển Vàng. Ngoài đá vôi nguyên sinh, ở đây còn có đá vôi biến chất (marble). Đá được bóc tách theo từng tầng. Khai trường Rocherons có tới 6 tầng công tác. Nhưng cũng có nơi người ta phải bóc 47 – 52m đất phủ để khai thác một vỉa đá vôi dày có 6m.
Việc bóc tách được tiến hành bằng dây nổ và nổ vi sai, mặt đáy được cắt trước, tiếp đó là mặt phía sau. Các lỗ khoan đƣợc khoan bằng búa khoan nhỏ chạy bằng khí ép lắp trên giá. Việc mở vỉa được tiến hành bằng phương pháp khoan nổ mìn.
Ở khối đá chính, người ta chia thành từng băng 0,4 – 1,5m, và dùng cưa cáp kim cương để cắt thành từng khối cao 10 – 14m, rộng 2,5 – 2,8m. Tiếp theo là tiến hành nổ mìn để cắt mặt đáy và mặt sau. Để lật bẩy các khối đá nguyên khai ra ngoài, người ta dùng những đệm khí, và sau đó kích đổ lên đá mạt để tiến hành gia công định hình. Việc gia công định hình được thực hiện bằng phương pháp truyền thống là khoan và nêm chẻ. Suất thu hồi đá khối thương phẩm của toàn vùng Bờ biển Vàng ( gồm nhiều khai trường) đạt tới 20 – 40%.