CHƯƠNG 3 NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ Ở CỬA ĐẠT VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 62
3.2 Kết quả thí nghiệm và qui trình khai thác
3.2.2 Các bước tiến hành thí nghiệm
3.2.2.1 Đo đạc đánh giá mức độ nứt nẻ tự nhiên của đá
Để làm cơ sở cho việc chọn lượng hao thuốc đơn vị phù hợp, khi thí nghiệm cần phải đo đạc để xác định được mức độ nứt nẻ của đá. Từ đó ta xác định được cấp độ nứt nẻ của đá trong qui trình nổ mìn trong xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện (QPTL- D1- 82). Ở đây công tác đo đạc nứt nẻ được tiến hành theo 2 phương pháp ( Phụ lục 1 – QPTL – D1- 82).
- Phương pháp 1:
Đo số lượng khe nứt trên khoảng cách 12m theo phương bất kì ở trên mặt gương tầng để xác định khoảng cách trung bình giữa các khe nứt: l = L/n (L = 12m; n: số khe nứt);
từ đó tra bảng xác định được cấp nứt nẻ của đá.
- Phương pháp 2:
Đo hàm lượng các cục đá lớn có đường kính ≥300mm; ≥ 700mm và ≥ 1000mm trong một dải có kích thước 12x15m trên mặt gương tầng. Từ đó tính ra hàm lượng Vli = (Sli/S).100 (%) của các cục đá có đường kính nêu trên. Trong đó Sli và S lần lượt là tổng diện tích của các cục đá cóđường kính đã nêu và diện tích của dải đá thí nghiệm:
S = 12x15 = 180 m2. Dựa vào kết quả đo đạc, tra bảng trong Phụ lục 1 của QPTL D1- 82 sẽ xác định được cấp nứt nẻ của đá.
Tổng số vị trí đo đạc xác định cấp nứt nẻ là 108 vị trí với 54 vị trí đo theo phương pháp 1 và 54 vị trí đo theo phương pháp 2. Tại mỗi vị trí được tiến hành đo 3 lần theo các phương và cao độ khác nhau. Kết quả đã xác định được tầng trên của lớp 8 cấp nứt nẻ là cấp III – thuộc loại nứt nẻ trung bình, còn tầng dưới của lớp 8 có cấp nứt nẻ IV, thuộc loại nứt nẻ ít.
3.2.2.2 Thí nghiệm xác định cường độ kháng nén bão hòa của đá.
Để xác định được độ cứng của đá cần phải tiến hành lấy mẫu và làm thí nghiệm để xác định cường độ kháng nén bão hòa. Tổng số mẫu được lấy là 20 mẫu, lấy ở các vị trí khác nhau trong lớp thứ 8 của mỏ đá 9A. Qua thí nghiệm cho thấy cường độ kháng nén bão hòa thay đổi nằm trong khoảng từ 1.365 đến 2.710 kG/ cm2. Từ kết quả thí
71
nghiệm trên ta có thể xác định hệ số kiên cố của đá f = 15 theo phân cấp của Prôtôđiakônôp (Bảng 2.3). Đây cũng có thể xem là 1 cơ sở để xác định lượng thuốc hao đơn vị q.
3.2.2.3 Nổ thí nghiệm để xác định lượng thuốc hao đơn vị (q).
Để xác định được lượng thuốc hao đơn vị(q) trong quá trình nổ mìn khai thác đá đắp đập, cần phải tiến hành nổ thí nghiệm tại hiện trường mục đích xách định các thông số cơ bản của phễu nổ, làm căn cứ tính toán lượng thuốc hao đơn vị.
Trên cơ sở khai thác thực tế tại mỏ đá 9A đơn vị tiến hành 2đợt nổ thí nghiệm.
Đợt 1:Tại tầng đá ở độ cao 139.50m ta bố trí lỗ mìn kiểu tập trung thuộc lớp 8 mỏ 9A. Ở đây là đá riôlít có mức độ phong hóa nhẹ. Chiều sâu của lỗ mìn nổ thí nghiệm là 2,10m; tại mỗi lỗ ta đặt 12kg thuốc nổ nhũ tương P113- L do Việt Nam sản xuất.
Đợt 2:Tại tầng đá ở độ cao 105.00m, cũng bố trí lỗ mìn tập trung thuộc lớp 9 mỏ 9A.
Đá ở đây cũng là đá riôlít rất ít nứt nẻ và rất cứng chắc. Chiều sâu lỗ mìn thí nghiệm là 2,10m mỗi lỗ đặt 12kg thuốc nổ nhũ tương P113-L do Việt Nam sản xuất.
Tiến hành nổ thí nghiệm như sau:
Phải kiểm tra đo độ sâu thực tế của lỗ khoan, sau khi đã nạp thuốc xong cần đo độ sâu thuốc nổ trong lỗ khoan. Từ đây ta xác định được tâm của khối thuốc nổ và đây cũng là đường cản ngắn nhất thực tế (Wt).
Hình 3.2 Sơ đồ nạp thuốc vào lỗ khoan và cách xác định đường cản ngắn nhất thực tế Wt
Ngay sau khi tiến hành nổ mìn đo đường kính của phễu nổ Di với i là số lần đo đường kính ở các hướng khác nhau ( với i = 4 lần). Từ đây tính giá trị đường kính trung bình
72
(D) để tính bán kính của phễu nô (r). Theo công thức r = 2
Dvà xác định được chỉ số nổ
phá ( n) : n = Wt
r .
Hình 3.3 Sơ đồ phễu nổ
W – Đường cản ngắn nhất; R – Bán kính phá hoại; r – Bán kính phễu nổ; h – Độ sâu nhìn thấy; 1. Đất đá rơi trở lại sau khi nổ; 2. Phạm vi phá hoại theo giả thiết.
Ở đây sau khi đo đạc đã xác định được n > 1 – Nổ mìn văng mạnh, với giá trị Wt <
25m nên lượng hao thuốc đơn vị được xác định theo công thức của M.M. Boreskov:
q = 3 3
) . 6 , 0 4 , 0 (
4 Wt
+ n (3-1)
Trong đó:
q: lượng hao thuốc đơn vị, (kg/m3) n: chỉ số tác dụng nổ phá
Wt: đường cản ngắn nhất thực tế, (m)
Kết quả đo đạc và tính toán lượng hao thuốc đơn vị (q) ứng với từng đợt thí nghiệm hiện trường được thể hiện trong Bảng 3.2 và Bảng 3.3.
Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm hiện trường xác định lượng hao thuốc đơn vị cho đá của mỏ 9A thuộc lớp 8, công trình Cửa Đạt:
73 Thứ
tự
Số thứ tự lỗ
mìn
Đường cản ngắn nhất thực tế Wt
(m)
Đường kính phễu nổ Di của các lần đo khác
nhau (m)
Đường kính trung bình D
của phễu nổ (m)
Chỉ số nổ phá
n
Lượng hao thuốc đơn vị
q (kg/m3)
1 Lỗ thứ
nhất 1,75
3,45
3,580 1,023 0,716
3,69 3,75 3,43
2 Lỗ thứ
hai 1,75
3,75
3,550 1,014 0,727
3,44 3,60 3,41
3 Lỗ thứ
ba 1,75
3,80
3,668 1,048 0,685
3,79 3,56 3,52
4 Lỗ thứ
tư 1,695
3,86
3,700 1,091 0,696
3,57 3,85 3,52
5 Lỗ thứ
năm 1,75
3,66
3,540 1,011 0,731
3,69 3,40 3,41
74
Theo kết quả thí nghiệm hiện trường trong Bảng 3.2 thì lượng hao thuốc đơn vị được lựa chọn q = 0,7 (kg/m3) dùng để tính toán lượng thuốc nạp trong lỗ khoan khi tiến hành thí nghiệm nổ cấp phối cho lớp 8 tại hiện trường phục vụ đắp đập chính Cửa Đạt.
Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm hiện trường xác định lượng hao thuốc đơn vị của mỏ 9A thuộc lớp 9,công trình Cửa Đạt:
Thứ
tự Số thứ tự lỗ mìn
Đường cản ngắn nhất thực tế Wt
(m)
Đường kính phễu nổ Di của các lần đo khác
nhau (m)
Đường kính trung bình D
của phễu nổ (m)
Chỉ số nổ phá
(n)
Lượng hao thuốc đơn
vị q (kg/m3) 1 Lỗ thứ nhất 1,8
3,52
3,515 0,976 0,716 3,56
3,51 3,47
2 Lỗ thứ hai 1,8
3,41
3,508 0,974 0,718 3,63
3,35 3,64
3 Lỗ thứ ba 1,8
3,28
3,500 0,972 0,721 3,86
3,55 3,31
4 Lỗ thứ tư 1,7
3,64
3,615 1,063 0,726 3,65
3,61 3,56
5 Lỗ thứ năm 1,8
3,70
3,503 0,973 0,720 3,41
3,52 3,38
75
Theo kết quả thí nghiệm hiện trường trong Bảng 3.3 thì lượng hao thuốc đơn vị được lựa chọn q = 0,72 (kg/m3) dùng để tính toán lượng thuốc nạp trong lỗ khoan khi tiến hành thí nghiệm nổ cấp phối cho lớp 9 tại hiện trường phục vụ đắp đập chínhCửa Đạt.
3.2.2.4 Thí nghiệm nổ mìn cấp phối đắp đập
Từ kết quả thí nghiệm hiện trường xác định lượng hao thuốc đơn vị q(kg/m3) như ở Bảng 3.3, tính toán thiết kế các thông số nổ phá theo phương pháp nổ mìn lỗ sâu: [3]
𝑞 = 53𝐾𝑇𝑑�∆.𝑒
𝛾 (3-2)
KT – Hệ số xét đến điều kiện địa chất, chọn KT=0,90;
γ – Dung trọng của đá tại mỏ, γ = 2,65 t/m3 ;
d – đường kính bao thuốc, d = 75mm và d = 90mm khi đường kính lỗ khoan là 105mm;
∆ - Mật độ thuốc P113L, ∆ = 1,225 g/cm3; e = (325/360) = 0,903, xem công thức (2-5);
Bố trí lỗ khoan như trên Hình 2.6 , Hình 2.7 và Hình 3.5. Thuốc nổ nạp trong lỗ khoan theo hình thức phân đoạn không khí như Hình 2.11. Các trị số a, b được chọn một số trị số dao động xung quanh trị số theo kinh nghiệm của [3], xem Bảng 3.4 và Bảng 3.5.
Từ các kết quả thí nghiệm và phân tích hiện trường, sau khi xác định được lượng hao thuốc đơn vị dùng cho các lớp 8 và 9 của mỏ đá 9A ta cần phải tiến hành thí nghiệm nổ mìn cấp phối tại hiện trường để tính toán được: khoảng cách giữa các lỗ mìn và hàng mìn, phương pháp nổ mìn và sơ đồ nổ mìn,.. tạo ra cấp phối đá phù hợp để đắp các khối IIIB và IIIA của đập chính Cửa Đạt.
Công tác nổ thí nghiệm tọa ra cấp phối đá tại hiện trường được tiến hành như sau:
Thứ nhất: Tiến hành khoan tạo các lỗ trên tầng khai thác với chiều cao tầng H = 10m (để phù hợp với thực tế khai thác đá ở trên công trường) với đường kính lỗ khoan D = 105mm, đường kính bao thuốc d = 90mm và d=75mm. Chiều sâu khoan thêm là 1,0m
76
và 0,7m. Khoảng cách giữacác lỗ mìn (a) và hàng mìn (b) được thay đổi tùy theo từng loại đá. Chi tiết xem trong Bảng 3.4 và Bảng 3.5.
Thứ hai:Ta sử dụng loại thuốc nổ là P113-L do Việt Nam sản xuất có sức công phá V
= 325 cm3.
Thứ ba: Thuốc nổ mồi sử dụng là MN-31, 400g/1gói do Việt Nam sản xuất. Phương pháp nổ mìn là phân đoạn không khí với 2 gói thuốc nổ mồi được nối bởi 2 dây nổ riêng trong lỗ khoan. Chiều sâu lấp bua Lb=2,10m; khối lượng bao thuốc dưới bằng 2/3 tổng khối lượng của bao thuốc. Chiều cao của cột không khí tương ứng là chiều cao còn lại của lỗ khoan sau khi trừ đi chiều cao nạp thuốc và lấp bua. (Hình 3.4)
Hình 3.4 Sơ đồ nạp thuốc vào lỗ khoan
Thứ tư: Sử dụng Phương pháp gây nổ bằng dây nổ kết hợp với kíp vi sai. Mạng gây nổ hình sóng và thứ tự nổ vi sai như trong Hình 3.5. Thời gian nổ vi sai giữa các quả mìn
∆t = 25ms.
77
Hình 3.5 Sơ đồ mạng gây nổ hình sóng 0, 1, 2, 3 – Thứ tự nổ các quả mìn;
a – Khoảng cách giữa các lỗ mìn; b – Khoảng cách giữa các hàng mìn
Bảng 3.4 Tổng hợp các ô nổ thí nghiệm cấp phối công trình Cửa Đạt
TT
Các ô đã nổ thí nghiệm phục vụ đắp các khối chủ yếu trong
thân đập
Số lượng
ô thí nghiệm
Đường kính
bao thuốc
nổ (mm)
Đường kính
lỗ khoan
(mm)
Lượng hao thuốc đơn vị
q (kg/m3)
Trị số của a, b (m) khi chọn a=b để
nổ thí nghiệm
Trị số a,
b (m)
đề nghị dùng
I Nổ mìn cấp phối đắp khối IIIA
1
Trong đá phiến thạch anh:
a) TA IIIA1 đến TA
IIIA6 6 90 105 0,5 2,2; 2,5 và 2,8 2,5
b) TA IIIA7 đến TA
IIIA12 6 60 75 0,5 1,5; 1,8; 2,0 và 2,2 2,2
2
Trong đá riôlít (lớp 8) cứng chắc, phong hóa nhẹ:
a) IIIA1 đến IIIA6 6 90 105 0,7 2,0; 2,2; 2,5 và 3,0 2,2
b) IIIA7 đến IIIA10 4 60 75 0,7 2,0 và 2,2 2
78 3
Trong đá riôlít (lớp 9) rất cứng chắc, rất ít nứt nẻ, phong hóa:
a) IIIA11 đến IIIA16 6 90 105 0,72 2,0; 2,2 và 2,5 2,2 b) IIIA17 đến IIIA19 3 60 75 0,72 1,8; 2,0 và 2,2 2,0
II Nổ mìn cấp phối đắp khối IIIB
1
Trong đá riôlít (lớp 8) cứng chắc, phong hóa nhẹ: IIIB1 đến IIIB6
6 90 105 0,7 2,5; 2,8; 3,0 và 3,3 2,8
2
Trong đá riôlít (lớp 9) rất cứng chắc, rất ít nứt nẻ, phong hóa:
IIIB9 đến IIIB14
6 90 105 0,72 2,5; 2,8 và 3,0 2,8
3
Trong đá riôlít (lớp 7) phong hóa vừa, nứt nẻ nhiều:
a) IIIB7 1 80 105 0,35 3,2 3,5
b) IIIB8 1 80 105 0,30 2,5 3,5
Bảng 3.5 Các thông số khoan nổ cho các loại đá thuộc lớp 8 và lớp 9 của mỏ đá 9A, công trình Cửa Đạt
TT
Loại đá đã thí nghiệm
nổ
Nổ phối cấp
để đắp khối
Chiều cao tầng H (m)
Đường kính lỗ khoan
D (mm)
Đường kính
bao thuốc
d (mm)
Chiều sâu khoan
thêm Lkt (m)
a (m)
b (m)
Chiều dài lấp bua Lb (m)
Lượng hao thuốc đơn vị q
(kg/m3)
1
Thạch anh (lớp 8)
IIIA
10 105 90 1,0 2,5 2,5 2,1 0,5
7 75 60 0,7 2,2 2,2 1,5 0,5
2
Riôlít phong hóa nhẹ (lớp 8)
IIIA
10 105 90 1,0 2,2 2,2 2,1 0,7
7 75 60 0,7 2,0 2,0 1,5 0,7
IIIB 10 105 90 1,0 2,8 2,8 2,1 0,7
3
Riôlít phong hóa mạnh,
IIIB 10 105 90 0,8 3,5 3,5 2,1 0,3÷0,35
79 độ cứng
thấp
4
Riôlít (lớp 9) rất cứng chắc, rất ít nứt nẻ, phong hóa
IIIB 10 105 90 1,0 2,8 2,8 2,1 0,72
5
Riôlít (lớp 9) rất cứng chắc, rất ít nứt nẻ, phong hóa
IIIA
10 105 90 1,0 2,2 2,2 2,1 0,72
7 75 60 0,7 2,0 2,0 2,1 0,72
3.2.2.5 Đánh giá kết quả nổ mìn khi đã lấy mẫu
Công tác nổ mìn thí nghiệm cần tiến hành lấy mẫu để kiểm tra, đánh giá hiệu quả của công tác nổ mìn cấp phối. Yêu cầu cấp phối đá sau nổ mìn phải nằm trong giới hạn cấp phối đá cho phép để đắp đập chính Cửa Đạt; đồng thời lượng đá quá cỡ chiếm tỉ lệ ít nhất.
Phương pháp lấy mẫu như sau: Sau khi nổ xong, mỗi vụ nổ lấy 9 mẫu thí nghiệm bằng cách dùng máy xúc để xúc 9 chỗ trong khối đá được nổ ra. Mỗi chỗ lấy 10m3 (lấy đá phân bố đều theo chiều cao khối đá) đổ lên ô tô vận chuyển ra bãi trung chuyển. Sau khi đổ và san phẳng riêng từng 10m3(đã nói ở trên) thành lớp có chiều dày 1m thì đào thủ công lấy mẫu có thể tích 1,5m3để thí nghiệm. Để lấy mẫu chính xác, cần có cán bộ kỹ thuật hướng dẫn lấy mẫu ở mặt tầng và san ủi ở bãi trung chuyển.
Các mẫu đá sau nổ mìn sẽ được mang về phòng thí nghiệm xác định độ ẩm và phân tích thành phần cấp phối, làm cơ sở so sánh với đường bao cấp phối cho phép khi đắp đập chính Cửa Đạt.
80
Bảng 3.6 Thống kê số lượng mẫu thí nghiệm xác định thành phần cấp phối của công trình Cửa Đạt
TT Tên loại đá thí nghiệm Nổ mìn để đắp
khối
Tổng số ô thí nghiệm
Số lượng lấy mẫu của mỗi ô
nổ thí nghiệm
Tổng số lượng mẫu thí nghiệm xác định thành phần
cấp phối
1 Đá phiến thạch anh IIIA 12 9 108
2 Đá riôlít (lớp 8) cứng chắc, phong
hóa nhẹ IIIA 10 9 90
3 Đá riôlít (lớp 9) rất cứng chắc, rất ít
nứt nẻ, phong hóa IIIA 9 9 81
4 Đá riôlít (lớp 8) cứng chắc, phong
hóa nhẹ IIIB 6 9 54
5 Đá riôlít (lớp 9) rất cứng chắc, rất ít
nứt nẻ, phong hóa IIIB 6 9 54
6 Đá riôlít (lớp 7) phong hóa vừa, nứt
nẻ nhiều IIIB 2 9 18
Tổng cộng số lượng mẫu 405