Viêc tính toán các thông số nổ mìn chia ra làm 3 trường hợp: + Nổ mìn làm tơi đất đá xúc bốc.
+ Nổ mìn làm tơi quặng nguyên khối.
+ Nổ mìn tách phá quặng những vùng tiếp giáp quặng và đất đá.
7.5.1. Tính toán các thông số nổ mìn làm tơi đất đá.
Mỏ sắt Thạch Khê có các loại đất đá có f = 7 13 nên ta chia theo độ kiên cố trên thành các loại đất đá có: f = 7 9; f = 10 13. Trong tính toán các thông số nổ mìn, do có nhiều loại đất đá khác nhau, việc trình bày là phức tạp trong đồ án, do vậy chọn loại đất đá f = 10 13 để tính toán và giá trị loại đất đá khác được trình bày dưới bảng 7.4.
7.5.1.1. Chỉ tiêu thuốc nổ (q).
Áp dụng công thức thực nghiệm của GS. B. N. Kutuzov: q = 0,13γđ 411 (0,6 + 3,3dkdo)( cp d 0,5 )2/5Ktn, (kg/m3) (7.9) Trong đó: γđ – dung trọng đất đá, γđ = 2,7 tấn/m3. f – hệ số kiên cố đất đá, f = 11. dk – đường kính lỗ khoan, dk = 250 mm = 0,25 m.
do – Kích thước trung bình khối nứt trong nguyên khối, do = 0,5 m. dcp – Đường kính cục đá lớn nhất cho phép, dcp = 1,3 m.
Ktn – Hệ số quy đổi thuốc nổ. Sử dụng thuốc nổ ANFO, Ktn = 1. Thay các giá trị vào công thức (7.9), ta có:
q = 0,132,7 411 (0,6 + 3,30,250,5)( 3 , 1 0,5 )2/5 = 0,45 (kg/m3). 7.5.1.2. Đường kính lỗ khoan.
Theo GS.TSKH. L.I. Gluxkin, từ kết quả công tác thực tế trên một số mỏ lộ thiên của Liên Xô (cũ) đã xây dựng mối quan hệ giữa đường kính lỗ khoan và kích thước cỡ hạt của đất đá nổ mìn đối với 3 loại đất đá: nứt nẻ nhiều, dễ nổ (kích thước trung bình khối ≤ 0,5 m); nứt nẻ trung bình (kích thước trung bình khối từ 0,5 ÷ 1,2 m); ít nứt nẻ, khố nổ (kích thước trung bình của khối > 1,2 m) trình bày ở hình 3.1.
Ghi chú: Đường kính cỡ hạt lớn nhất. Đường kính cỡ hạt trung bình. 1,2,3 – Đối với đất đá khó, trung bình và dễ nổ.
Hình 3.1. Quan hệ giữa kích thước của khối. nứt nẻ và đường kính cỡ hạt với đường kính lỗ khoan.
Đất đá mỏ sắt Thạch Khê có độ khó khoan, khó nổ trung bình. Trong điều kiện hiện tại mỏ chưa tiến hành khoan nổ. Do vậy việc lựa chọn đường kính lỗ khoan căn cứ vào đường kính cỡ hạt lớn nhất với đất đá khó khoan nổ trung bình (đường số 2 hình 3.1). Chọn đường kính lỗ khoan dk = 250 mm khoan đá và dk = 150 mm khoan quặng.
7.5.1.3. Đường kháng chân tầng.
* Theo điều kiện nạp thuốc:
Wct = 0,9
q P
, (m) (7.10) P – mật độ nạp thuốc, kg/m. Với thuốc nổ ANFO chịu nước.
P = 7,85d2kΔ, (kg/m) (7.11) Trong đó:
Δ – mật độ thuốc nổ, kg/cm3. Chọn Δ = 0,9 kg/cm3. dk – đường kính lỗ khoan, dk = 250 mm = 25 cm.
q – chỉ tiêu thuốc nổ, q = 0,45 kg/m3. Thay các giá trị vào công thức (7.10), ta có:
Wct = 0,9 45 , 0 2 , 44 = 8,9 (m).
* Theo điều kiện an toàn:
Wct ≥ Wat = hctgα + C, (m) (7.12) Trong đó:
h: chiều cao tầng, h = 15 m. α: góc nghiêng sườn tầng, α = 650.
C : khoảng cách an toàn từ trục lỗ khoan hàng ngoài cùng tới mép trên 40 120 dk, mm 100 200 300 80 160 d, cm 0 150 250 1 2 3 1 2 3
tầng, C = 2 m.
Thay các giá trị trên vào công thức (7.12), ta có: Wct ≥ Wat = 15ctg650 + 2 = 9 (m).
Qua kết quả tính toán 2 điều kiện trên. Chọn Wct = 9 (m).
7.5.1.4. Khoảng cách giữa các lỗ khoan.
Khoảng cách giữa 2 lỗ khoan a xác định theo công thức:
a = mWct , (m) (7.13) Trong đó:
m – hệ số khoảng cách. Đối với mỏ nổ theo phương pháp nổ vi sai, m = 1 Wct – đường kháng chân tầng, Wct = 9 m.
Thay các giá trị vào công thức (7.13), ta có: a = 19 = 9 (m).
7.5.1.5. Khoảng cách giữa các hàng mìn.
Mỏ chọn mạng nổ mìn ô vuông nên b = a = 9 (m).
7.5.1.6. Chiều sâu khoan thêm.
Nhằm tăng cường năng lượng nổ để khắc phục sức kháng lớn ở nền tầng,
việc lựa chọn lựa chọn chiều sâu khoan thêm cần đảm bảo: nền tầng bằng phẳng, tạo điều kiện cho đợt khoan nổ sau thuận lợi, tiết kiệm công khoan. Do vậy để lựa chọn chiều sâu khoan them hợp lý cần dựa vào tính chất cơ lý đất đá, độ nứt nẻ và phân vỉa, thế nằm của vỉa, cấu tạo lượng thuốc nổ, đặc tính chất nổ. Chiều sâu khoan thêm theo độ khó nổ đất đá xác định theo công thức sau: Lkt = (5 15)dk, (m) (7.14) Đất đá mỏ có độ khó nổ trung bình:
Lkt = 10250 = 2 500 mm = 2,5 (m).
7.5.1.7. Chiều sâu lỗ khoan.
Lk = h + Lkt = 15 +2,5 = 17,5 (m).
7.5.1.8. Tổng số lỗ khoan trên bãi nổ.
* Số lỗ khoan bố trí trên một hàng dọc N1 = a ) ctg h (W Lx ct + 1, (lỗ) (7.15)
* Số lỗ khoan bố trí trên một hàng ngang
N2 = b ) ctg h (W Bmin ct + 1, (lỗ) (7.16) Trong đó:
Lx – chiều dài luồng xúc, Lx = 240 m. Wct – đường kháng chân tầng, Wct = 9 m.
a, b – khoảng cách giữa các lỗ khoan, hàng lỗ khoan, a = b = 9 m. α – góc nghiêng sườn tầng, α = 650.
Thay các giá trị vào công thức (7.15), (7.16) ta có: N1 = 9 ) 5 6 ctg 15 (9 240 o + 1 = 25,9 (lỗ). Chọn N1 = 26 lỗ. N2 = 9 ) 5 6 ctg 15 (9 42 o + 1 = 3,9 (lỗ). Chọn N2 = 4 lỗ.
Vậy tổng số lỗ khoan trên bãi mìn, N = N1N2 = 264 = 104 (lỗ).
7.5.1.9. Tính toán lượng thuốc nổ cho 1 lỗ khoan.
* Lượng thuốc nổ cho 1 lỗ khoan hàng ngoài Qn.
Qn = qaWcth, (kg) (7.17) Trong đó:
q – chỉ tiêu thuốc nổ, q = 0,45 kg/m3.
a – khoảng cách giữa các lỗ khoan, a = 9 m. Wct – đường kháng chân tầng, Wct = 9 m. h – chiều cao tầng, h = 15 m.
Thay các giá trị trên vào công thức (7.17), ta có: Qn = 0,459915 = 546,7 (kg).
* Lượng thuốc nổ cho 1 lỗ khoan hàng trong Qt:
Qt = qabh, (kg) (7.18) Tương tự trên, thay các giá trị vào công thức (7.18), ta được:
Qt = 0,459915 = 546,7 (kg).
7.5.1.10. Lượng thuốc nổ cho 1 bãi nổ.
Q = NQl = 104546,7 = 56 856,8 (kg).
7.5.1.11. Thể tích đất đá nổ ra trên một lỗ khoan.
Vlk = maWcth, (m3) (7.19) Trong đó:
M – hệ số khoảng cách giữa các lỗ khoan, m = 1. A – khoảng cách giữa các lỗ khoan, a = 9 m. Wct – đường kháng chân tầng, Wct = 9 m. H – chiều cao tầng, h = 15 m.
Thay các giá trị trên vào công thức (7.19) ta có: Vlk = 9915 = 1215 (m3).
7.5.1.12. Thể tích đất đá nổ ra trong 1 lần nổ.
V= Vlk N, (m3) (7.20) Trong đó:
Vlk: thể tích đất đá nổ ra trên 1 lỗ khoan, Vlk = 1215 m3. N – số lỗ khoan trong 1 bãi nổ, N = 104 lỗ.
Thay các giá trị vào công thức (7.20), ta được: V= 1215104 = 126 360, (m3).
7.5.1.13. Chiều dài nạp thuốc cho 1 lỗ mìn.
Nhận thấy Qt = Qn = 546,7 kg nên chiều dài nạp thuốc hàng trong và hàng ngoài là bằng nhau. Chiều dài nạp thuốc 1 lỗ khoan được tính theo công thức: Ltn =
P Q
,(m) (7.21) Trong đó:
Q – lượng thuốc nạp vào lỗ khoan mỗi hàng, Q = 486 kg. P – mật độ nạp thuốc, kg/m. P = 44,2 kg/m.
dk – đường kính lỗ khoan, dk = 250 mm = 25 cm. Từ các giá trị tính toán, thay vào công thức (7.21), ta được: Ltn = 2 , 44 546,7 = 12,4 (m). Chú thích: a – Khoảng cách các lỗ khoan trong một hàng mìn, a = 9 m. b – Khoảng cách các hàng mìn, b = 9 m. h – Chiều cao tầng, h = 15 m. Ltn – Chiều cao cột thuốc, Ltn = 11m.
Lkt – Chiều cao khoan thêm. Lkt = 2,5 m.
Lb – Chiều cao bua, Lb = 6.5 m Wct – Đường kháng chân tầng, α – Góc nghiêng sườn tầng, α = 65 độ.
C – Khoảng cách an toàn tính từ trục lỗ khoan hàng ngoài tới mép trên tầng, C = 2 m.
Hình 7.1: Sơ đồ mạng lưới, cấu trúc lỗ khoan đất đá.
7.5.1.14. Chiều dài bua.
Chiều dài bua ảnh hưởng đến sự bay xa của đất đá khi nổ, đến bề rộng đống đá và hiệu quả phá vỡ đất đá khi nổ. Chiều dài bua được xác định:
a b Lkt Ltn Lb C h Wct A A A - A
Lb = Lk - Ltn = 17,5 – 12,4 = 5,1 (m).
7.5.1.15. Suất phá đá.
Suất phá đá tính theo công thức: S = k L h b a h w a 2 = 5 , 17 2 15 9 9 15 9 9 = 69 (m3/m). Thông số khoan nổ mìn đất đá xem bảng 7.4.
Bảng 7.4: Các thông số khoan nổ mìn đất đá.
TT Các thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Loại đá f - 7 9 10 13 2 Phương pháp khoan - - Đứng 3 Chiều cao tầng h m 15 4 Chỉ tiêu thuốc nổ q kg/m3 0,4 0,45 5 Đường kính lỗ khoan dk mm 250 6 Đường kháng chân tầng Wct m 9,6 9 7 Khoảng cách lỗ khoan a m 9,6 9 8 Khoảng cách hàng b m 9,6 9
9 Chiều sâu khoan thêm Lkt m 2,5 2,5
10 Chiều sâu lỗ khoan Lk m 17,5 17,5
11 Chiều dài nạp thuốc Ltn m 11,0 12,4
12 Chiều dài nạp bua Lb m 6,5 5,1
13 KL đất đá nổ ra trên 1 lỗ khoan V m3/lk 1215 1215
14 Khối lượng thuốc trong 1 LK Q kg 484 546,7
15 Suất phá đá S m3/m 79 69
16 Khoảng cách an toàn đá bay
- Đối với người Rn m 250 250
- Đối với thiết bị Rtb m 210 210
17 Kh.cách an toàn về chấn động Rcd m 186 160
18 Kh.cách an toàn về sóng kh.khí RB m 1100 1100
7.5.1.16. Thời gian vi sai.
Thời gian vi sai xác định theo công thức:
∆t = KWct (7.22) Trong đó:
K – hệ số phụ thuộc vào loại đất đá. Đất đá và quặng mỏ sắt Thạch Khê có độ cứng, độ nứt nẻ, độ khó nổ trung bình. Chọn K = 4 ÷ 5.
Wct – đường cản chân tầng, Wct = 9 m (đối với đá), Wct = 4,5 m (đối với quặng).
Thay các giá trị trên vào công thức (7.22), ta có:
- Đối với quặng: ∆t = 18 ms. Chọn ∆t = 17 ms và ∆t = 25 ms. - Đối với đất đá: ∆t = 36 ÷ 45 ms. Chọn ∆t = 42 ms.
7.5.2. Tính toán các thông số nổ mìn làm tơi quặng.
Quặng sắt Thạch Khê có độ cứng f = 9 12; là loại quặng có độ khó khoan trung bình. Trong tính toán thông số khoan nổ mìn đối với quặng gồm lỗ khoan thẳng đứng và lỗ khoan nghiêng, việc trình bày là phức tạp trong đồ án. Do vậy ta chỉ tính toán cho lỗ khoan nghiêng. Lỗ khoan thẳng đứng tính tương tự như khoan đất đá trình bày ở trên.
7.5.2.1. Chỉ tiêu thuốc nổ q.
Tính toán chỉ tiêu thuốc nổ đối với quặng tương tự đối với đất đá. Áp dụng công thức (7.9) ta có chỉ tiêu thuốc nổ q = 0,65 kg/m3 với lỗ khoan thẳng đứng. Đối với lỗ khoan nghiêng, chỉ tiêu thuốc nổ giảm khoảng 10%: q = 0,6 kg/m3.
7.5.2.2. Đường kính lỗ khoan.
Với loại máy khoan đã sử dụng là máy khoan đập – xoay ROCK L8 có đường kính khoan 110 178 mm. Chọn đường kính lỗ khoan dk = 150 mm.
7.5.2.3. Đường kháng chân tầng.
Khi khoan tách phá quặng mở rộng tầng sử dụng lỗ khoan nghiêng. Lựa
chọn lỗ khoan nghiêng sẽ giảm năng suất máy khoan nhưng lại nghiêng đảm bảo mức độ đập vỡ quặng có kích thước đồng đều đáp ứng quy trình công nghệ tuyển quặng. Đối với lỗ khoan thẳng đứng, tính tương tự đối với đá. Ta đi tính đường kháng chân tầng cho lỗ khoan nghiêng.
Đường kháng chân tầng xác định theo các điều kiện sau:
* Theo điều kiện nạp thuốc:
Wct = 0,9
q P
, (m) (7.23) P – mật độ nạp thuốc, kg/m. Với thuốc nổ ANFO chịu nước.
P = 7,85d2kΔ, (kg/m) (7.24) Trong đó:
Δ – mật độ thuốc nổ, kg/cm3. Chọn Δ = 0,9 kg/cm3. dk – đường kính lỗ khoan, dk = 150 mm = 15 cm. Khi đó: P = 7,851520,9 = 15,9 (kg/m).
Wct = 0,9 6 , 0 9 , 15 = 4,5 (m).
* Theo điều kiện an toàn:
Wct ≥ Wat = C, (m) (7.25) Trong đó:
C : Khoảng cách an toàn tính từ trục lỗ khoan hàng ngoài tới mép trên tầng, C = 2 m.
Thay các giá trị trên vào công thức (7.25), ta có: Wct ≥ Wat = 2 (m).
Qua kết quả tính toán 2 điều kiện trên. Chọn Wct = 4,5 (m).
7.5.2.4. Khoảng cách giữa các lỗ khoan.
Khoảng cách giữa 2 lỗ khoan a xác định theo công thức:
a = mWct , (m) (7.26) Trong đó:
m – hệ số khoảng cách. Đối với mỏ nổ theo phương pháp nổ vi sai, m = 1 Wct – đường kháng chân tầng, Wct = 4,5 m.
Thay các giá trị vào công thức (7.26), ta có: a = 14,5 = 4,5 (m).
7.5.2.5. Khoảng cách giữa các hàng mìn.
Mỏ chọn mạng nổ mìn ô vuông: b = a = 4,5 (m).
7.5.2.6. Chiều sâu khoan thêm.
Nhằm tăng cường năng lượng nổ để khắc phục sức kháng lớn ở nền tầng,
việc lựa chọn lựa chọn chiều sâu khoan thêm cần đảm bảo: nền tầng bằng phẳng, tạo điều kiện cho đợt khoan nổ sau thuận lợi, tiết kiệm công khoan. Do vậy để lựa chọn chiều sâu khoan thêm hợp lý cần dựa vào tính chất cơ lý đất đá, độ nứt nẻ và phân vỉa, thếm nằm của vỉa, cấu tạo lượng thuốc nổ, đặc tính chất nổ. Chiều sâu khoan thêm theo độ khó nổ quặng xác định theo công thức:
Lkt = (5 10)dk, (m) (7.27) Quặng có độ khó nổ trung bình:
Lkt = 10150 = 1 500 mm = 1,5 (m).
7.5.2.7. Chiều sâu lỗ khoan.
- Đối với lỗ khoan nghiêng: Lk = sin h + Lkt = 0 65 sin 15 + 1,5 = 18 (m).
7.5.2.8. Tổng số lỗ khoan trên bãi nổ.
N1 = a ct x W L + 1, (lỗ) (7.28)
* Số lỗ khoan bố trí trên một hàng ngang:
N2 = b ct min W B + 1, (lỗ) (7.29) Trong đó:
Lx – chiều dài luồng xúc, Lx = 240 m. Wct – đường kháng chân tầng, Wct = 4,5 m.
Bmin – chiều rộng mặt tầng công tác nhỏ nhất, Bmin = 42 m.
a, b – khoảng cách giữa các lỗ khoan, hàng lỗ khoan, a = b = 4,5 m. Thay các giá trị vào công thức (7.28), (7.29) ta có:
N1 = 5 , 4 4,5 240 + 1 = 53,3 (lỗ). Chọn N1 = 53 lỗ. N2 = 5 , 4 4,5 42 + 1 = 8,3 (lỗ). Chọn N2 = 8 lỗ.
Vậy tổng số lỗ khoan trên bãi mìn, N = N1N2 = 538 = 424 (lỗ).
7.5.2.9. Tính toán lượng thuốc nổ cho 1 lỗ khoan.
* Lượng thuốc nổ cho 1 lỗ khoan hàng ngoài Qn:
Qn = qaWcth, (kg) (7.30) Trong đó:
q – chỉ tiêu thuốc nổ, q = 0,6 kg/m3.
a – khoảng cách giữa các lỗ khoan, a = 4,5 m. Wct – đường kháng chân tầng, Wct = 4,5 m. h – chiều cao tầng, h = 15 m.
Thay các giá trị trên vào công thức (7.30), ta có: Qn = 0,64,54,515 = 182,3 (kg)
* Lượng thuốc nổ cho 1 lỗ khoan hàng ngoài Qn:
Qt = qabh, (kg) (7.31) Tương tự trên, thay các giá trị vào công thức (7.31), ta được:
Qn = 0,64,54,515 = 182,3 (kg).
7.5.2.10. Lượng thuốc nổ cho 1 bãi nổ.
Q = NQl = 424182,3 = 77 295,2 (kg).
7.5.2.11. Thể tích đất đá nổ ra trên một lỗ khoan.