Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai thác vật liệu xây dựng của Việt Nam

Bảng 4.9: Khả năng khắc phục đường cản chân tầng khi thay đổi khoảng cách giữa các lượng thuốc Không thay đổi chỉ tiêu thuốc nổ Bảng 4.10: Chỉ tiêu thuốc nổ q, kg/m3 phụ thuộc vào khoảng

NGUYỄN ĐÌNH AN

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU THUỐC NỔ

NHẰM ĐẢM BẢO MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ CHO MỘT SỐ MỎ KHAI THÁC VẬT LIỆU XÂY DỰNG CỦA VIỆT NAM

LuËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt

Hµ néi – 2014

NGUYỄN ĐÌNH AN

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU THUỐC NỔ NHẰM ĐẢM BẢO MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ

HỢP LÝ CHO MỘT SỐ MỎ KHAI THÁC VẬT LIỆU XÂY DỰNG CỦA VIỆT NAM

Ngµnh: Khai thác mỏ M· sè: 62520603

LuËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt

Ng−êi h−íng dÉn khoa häc

1 GS.TS Nh÷ v¨n b¸ch

2 TS NGUYỄN ĐĂNG TẾ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận án

Nguyễn Đình An

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Mở đầu 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU THUỐC NỔ VÀ CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN 6 1.1 Tổng quan về công nghệ nổ mìn trong ngành khai thác mỏ 6 1.2 Vai trò ý nghĩa của chỉ tiêu thuốc nổ trong công tác nổ mìn 11 1.3 Một số khái niệm về chỉ tiêu thuốc nổ 16 1.4 Tổng quan về các thông số nổ mìn khi khai thác lộ thiên 19 1.5 Tổng quan các công trình nghiên cứu về chỉ tiêu thuốc nổ 22 1.6 Đánh giá chung về các công trình nghiên cứu chỉ tiêu thuốc nổ 32 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI

CHỈ TIÊU THUỐC NỔ 37 2.1 Yêu cầu của công tác nổ mìn ở các mỏ khai thác đá VLXD 37 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu thuốc nổ 38 2.3 Một số nhận xét đánh giá về mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với các yếu tố ảnh hưởng 48 CHƯƠNG 3: MỐI QUAN HỆ GIỮA CHỈ TIÊU THUỐC NỔ VỚI ĐỘ NỔ

VÀ MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ BẰNG NỔ MÌN 49 3.1 Mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với độ nổ 49 3.2 Phân loại đất đá theo độ nổ cho các mỏ khai thác đá VLXD của

3.3 Mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và mức độ đập vỡ 68

3.7 Phương pháp xác định mức độ đập vỡ yêu cầu ở một số mỏ khai thác

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU THUỐC NỔ NHẰM ĐẢM

BẢO MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ CHO MỘT SỐ MỎ KHAI THÁC

4.1 Nghiên cứu xác lập mức độ quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ với các

PHỤ LỤC LUẬN ÁN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: So sánh các yếu tố đầu vào khi xác định đường cản chân tầng của các tác giả

Bảng 1.2: Khả năng công nổ tương đối của chất nổ

Bảng 1.3: Giá trị đại lượng ϕ1 (10-6 m2/J) ứng với các nhóm đất đá

Bảng 1.4: Giá trị đại lượng K7 ứng với các nhóm đất đá và dung tích gầu xúc

Bảng 3.1: Phân loại đất đá của giáo sư M.M Prôtôđiakônốv

Bảng 3.2: Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ

Bảng 3.3: Phân loại đất đá theo độ khoan

Bảng 3.4: Phân loại đất đá theo độ nổ của Trường Đại học Mỏ Matxcơva Bảng 3.5: Các thông số đặc trưng để xác định độ nổ

Bảng 3.6: Phân loại độ kiên cố của đất đá theo Moh

Bảng 3.7: Các thông số đặc trưng để xác định độ nổ

Bảng 3.8: Bảng xác định chỉ tiêu thuốc nổ

Bảng 3.9: Phân loại đất đá cho các mỏ lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh

Bảng 3.11: Đặc tính kỹ thuật của một số loại máy nghiền

Bảng 4.1: §Æc tÝnh kü thuËt chÊt næ sö dông trong khai th¸c má lé thiªn

Bảng 4.2: Các loại kíp nổ thường sử dụng tại Việt Nam

Bảng 4.3: Các loại kíp nổ điện vi sai sử dụng tại Việt Nam

Bảng 4.4: Các loại dây nổ sử dụng tại Việt Nam

Bảng 4.5: Các loại kíp nổ vi sai phi điện sử dụng tại Việt Nam

Bảng 4.6: Giá thành khoan 1 m khoan ứng với một số đường kính lỗ khoan Bảng 4.7 : Lựa chọn loại chất nổ theo chi phí trên một đơn vị năng lượng nổ

Bảng 4.8: Thứ tự lựa chọn chất nổ ứng với nhóm đất đá theo chi phí khoan nổ nhỏ nhất (CK + CN → min)

Bảng 4.9: Khả năng khắc phục đường cản chân tầng khi thay đổi khoảng cách

giữa các lượng thuốc (Không thay đổi chỉ tiêu thuốc nổ)

Bảng 4.10: Chỉ tiêu thuốc nổ q, (kg/m3) phụ thuộc vào khoảng cách tương đối giữa các lượng thuốc

Bảng 4.11: Thành phần cỡ hạt của đống đá nổ phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc

nổ và kết cấu lượng thuốc

Bảng 4.12: Thành phần của sản phẩm khí nổ phụ thuộc vào xung khởi nổ

Bảng 4.13: Sản phẩm khí độc phụ thuộc vào môi trường nổ

Bảng 4.14: Đặc tính năng lượng của hai loại chất nổ

Bảng 4.15: Hệ số chuyển đổi khi sử dụng chất nổ

Bảng 4.16: Kết quả đo thành phần cỡ hạt

Bảng 4.17: Số liệu thực nghiệm tại mỏ đá vôi Ninh Dân

Bảng 4.18: Số liệu thực nghiệm tại mỏ đá Thường Tân IV

Bảng 4.19: Số liệu thí nghiệm tại mỏ đá vôi Yên Duyên

Bảng 4.22: Mức độ thay đổi chỉ tiêu thuốc nổ khi cấu tạo lượng thuốc khác nhau

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1a - Nổ định hướng bằng lượng thuốc phẳng

Hình 1.1b - Nổ định hướng bằng buồng mìn về hai phía

Hình 1.1c - Nổ định hướng bằng buồng mìn về một phía

Hình 1.2a - Nổ mìn buồng làm tơi đất đá

Hình 1.2b - Nổ mìn bằng lỗ khoan làm tơi đất đá

Hình 1.3- Nổ mìn khai thác đá khối

Hình 1.4- Phương tiện nổ phi điện được áp dụng tại mỏ đá vôi Ninh Dân

Hình 1.5- Tỉ lệ các cục đá quá cỡ phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ đối với

đường kính lượng thuốc khác nhau trong đất đá nổ đồng nhất

Hình 1.6- Tỉ lệ đá quá cỡ phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ đối với các loại đất đá có độ nổ khác nhau

Hình 1.7- Chỉ tiêu thuốc nổ lần hai phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ lần 1

Hình 1.8- Sự thay đổi chi phí sản xuất phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ

Hình 1.9- Sự thay đổi giá thành sản xuất vào chỉ tiêu thuốc nổ

Hình 1.10- Biểu đồ V = f(q) xác định chỉ tiêu thuốc nổ q

Hình 1.11- Sự phụ thuộc của hằng số đập vỡ vào độ bền nén của đất đá và

khoảng cách trung bình giữa các khe nứt

Hình 1.12- Quy luật phân bố cỡ hạt

Hình 2.1- Ảnh hưởng của độ kiên cố của đất đá tới chỉ tiêu thuốc nổ

Hình 2.2- Sự phụ thuộc chỉ tiêu thuốc nổ vào cấp nứt nẻ của đất đá từ cấp I÷ V

Hình 2.3- Mối quan hệ giữa năng suất máy xúc và tỉ lệ đá quá cỡ

Hình 2.4- Mức độ phá vỡ nền tầng phụ thuộc vào chiều sâu khoan thêm

Hình 2.5- Sự thay đổi áp lực theo thời gian

Hình 2.6- Một số sơ đồ nổ vi sai phi điện

Hình 3.1- Đồ thị xác định chỉ tiêu thuốc nổ

Hình 3.2- Mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và mức độ khó khoan

Hình 3.3- Sự phân bố các mỏ đá ở Việt Nam

Hình 3.4- Một số hình ảnh nổ mìn thực nghiệm

Hình 3.5- Sơ đồ khối xác định chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn

Hình 3.6- Giao diện phần mềm xác định mức độ khó nổ cho các mỏ đá

Hình 3.7- Giá thành các khâu sản xuất và tổng chi phí phụ thuộc vào MĐĐV

(Cn), xúc (Cx), vận tải (Cvt), khoan nổ lần 2 (Ckn2) và chi phí tổng của cả dây

Hình 3.9- Sơ đồ khối chương trình xác định MĐĐV đất đá hợp lý bằng nổ mìn Hình 4.1- So sánh giá thành các loại chất nổ công nghiệp (giá bán năm 2011)

chất nổ và đường kính lỗ mìn dK = 115 mm, dung tích gầu xúc E = 2,5- 3,5 m3

Hình 4.5- Quan hệ giữa đường cản và đường kính lượng thuốc, W = k.d Hình 4.6- Sự phụ thuộc của chỉ tiêu thuốc nổ vào khoảng cách các lượng thuốc Hình 4.7- Sự phụ thuộc của chỉ tiêu thuốc nổ vào khoảng cách tương đối giữa các lượng thuốc chỉ tiêu thuốc nổ và cấu tạo lượng thuốc

Hình 4.8- Chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào kích thước trung bình của cục đá Hình 4.9- Sơ đồ minh họa hàm số chỉ tiêu thuốc nổ q và các yếu tố ảnh hưởng

Hình 4.11- Giao diện phần mềm để xác định thành phần cỡ hạt

Hình 4.12- Đồ thị biễu diễnsự phân bố thành phần cỡ hạt

Hình 4.13- Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và mức độ đập vỡ tại mỏ đá vôi Ninh Dân

Hình 4.14- Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và mức độ đập vỡ tại mỏ đá Thường Tân IV

Hình 4.15- Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và mức độ đập vỡ tại mỏ đá vôi Yên Duyên

Hình 4.16- Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỉ số q1/qcn và độ kiên cố của đất đá Hình 4.17- Mối quan hệ chỉ tiêu thuốc nổ giữa lượng thuốc liên tục và phân đoạn không khí (Mỏ đá vôi Ninh Dân)

Hình 4.18- Sơ đồ khối của chương trình phần mềm thiết kế hộ chiếu nổ mìn Hình 4.19- Giao diện khai báo thông tin chung của mỏ

Hình 4.20- Giao diện tính chỉ tiêu thuốc hợp lý

Hình 4.21- Giao diện tính toán thông số nổ mìn

Hình 4.22- Giao diện sơ đồ đấu ghép mạng nổ

Hình 4.23- Sơ đồ đấu ghép mạng nổ khi sử dụng phương tiện nổ phi điện Hình 4.24- Sơ đồ đấu ghép mạng nổ khi sử dụng phương tiện nổ điện

Hình 4.25 Giao diện hộ chiếu nổ mìn

MỞ ĐẦU

Hiện nay và trong tương lai tới tốc độ của ngành công nghiệp khai

khoáng phát triển mạnh mẽ, dự báo kế hoạch trong những năm tới sản lượng

than đạt 60 triệu tấn/năm, sản lượng ximăng đạt trên 70 triệu tấn/năm Để

f = 8 ÷ 14 Công tác phá vỡ đất đá cứng hiện nay ở nước ta cũng như các

nước trên thế giới chủ yếu sử dụng phương pháp nổ mìn

Với chỉ tiêu thuốc nổ trung bình q = 0,35kg/m3 thì chúng ta phải sử

dụng hàng năm một khối lượng thuốc nổ khá lớn từ 120.000 ÷ 150.000 tấn

thuốc nổ để phá vỡ khối lượng nói trên

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Khai thác mỏ nói chung và khai thác lộ thiên nói riêng, công tác nổ mìn

là một khâu rất quan trọng nó có ảnh hưởng trực tiếp tới các khâu công nghệ

xúc bốc, vận tải, nghiền sàng

Ngày nay chúng ta đã đạt được nhiều thành tựu trong việc nghiên cứu

lý thuyết nổ mìn và vật liệu nổ cho ngành khai thác mỏ Đã và đang có rất

nhiều công trình nghiên cứu để hoàn thiện các thông số nổ mìn nâng cao hiệu

Chỉ tiêu thuốc nổ là một thông số rất quan trọng Chi phí thuốc nổ để

phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá theo yêu cầu và nhiệm vụ của công tác nổ

gọi là chỉ tiêu thuốc nổ Chỉ tiêu thuốc nổ là một thông số nổ mìn phụ thuộc

vào tớnh chất cơ lý của mụi trường tiến hành cụng tỏc nổ, yờu cầu cỡ hạt đống

đỏ sau khi nổ, loại chất nổ, cụng nghệ và cỏc thụng số nổ mỡn khỏc.v.v…

Một số cụng thức tớnh toỏn chỉ tiờu thuốc nổ ở nước ngoài đó được ỏp

dụng cho một số mỏ Việt Nam, song chưa sỏt với điều kiện thực tế của cỏc mỏ bởi

cỏc yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiờu thuốc nổ chưa xỏc định được chớnh xỏc

Từ những kinh nghiệm khai thỏc ở nước ngoài và những hạn chế cũn

tồn tại trong cụng tỏc nổ mỡn tại cỏc mỏ khai thỏc lộ thiờn núi chung và đặc

biệt tại cỏc mỏ khai thỏc đỏ vật liệu xõy dựng (VLXD) ở nước ta, ta thấy việc

nghiờn cứu xỏc định chỉ tiờu thuốc nổ nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ đất đỏ

hợp lý cho một số mỏ khai thỏc đỏ VLXD của Việt Nam là rất cấp thiết Với

giảm được 1 ữ 2% chỉ tiờu thuốc nổ thỡ sẽ làm giảm đỏng kể khối lượng thuốc

nổ được sử dụng Kết quả nghiờn cứu sẽ giỳp cho cỏc đơn vị sản xuất chủ

động hơn trong cụng tỏc nổ mỡn và nõng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh,

đảm bảo hiệu quả đầu tư cụng nghệ mới, an toàn hơn với con người và mụi

trường xung quanh

Vỡ vậy đề tài luận ỏn: “Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ nhằm

đảm bảo mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai thác vật liệu xây

dựng của Việt Nam”, mang tớnh cấp thiết, đỏp ứng yờu cầu thực tế hiện nay

trong cụng nghiệp mỏ ở Việt Nam

2 MỤC ĐÍCH NGHIấN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Trờn cơ sở vật liệu nổ do Việt Nam sản xuất, kết hợp với lý thuyết, cỏc

cụng trỡnh nghiờn cứu trong và ngoài nước và kết quả thực nghiệm về mối

quan hệ của cỏc yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiờu thuốc nổ, tỏc giả đề xuất

phương phỏp xỏc định chỉ tiờu thuốc nổ hợp lý nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ

đất đỏ tối ưu cho một số mỏ khai thỏc đỏ VLXD của Việt Nam để nõng cao

hiệu quả kinh tế kỹ thuật cho cụng tỏc nổ mỡn

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xác định chỉ tiêu tiêu thuốc nổ hợp

lý nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ đất đá tối ưu ở một số mỏ khai thác đá VLXD, chủ yếu là ở một số mỏ đá khai thác VLXD của Việt Nam

- Phạm vi nghiên cứu là công tác nổ mìn ở các mỏ khai thác đá VLXD của Việt Nam

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu về công nghệ nổ mìn trong khai thác mỏ, chỉ tiêu thuốc

nổ và các thông số nổ mìn

- Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng tới chỉ tiêu thuốc nổ

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với độ nổ và mức độ đập vỡ đất đá bằng nổ mìn

- Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai thác đá VLXD của Việt Nam

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng để thực hiện luận án là:

- Phương pháp tổng hợp; phân tích so sánh; kế thừa; thống kê và phương pháp đồ thị

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Chỉ tiêu thuốc nổ là một thông số nổ mìn quan trọng, có ảnh hưởng và quan hệ mật thiết đến các thông số nổ mìn khác Xác định các thông số nổ mìn hợp lý sẽ quyết định chất lượng và hiệu quả công tác nổ mìn của mỏ

Kết quả nghiên cứu là: xây dựng được phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ có cơ sở khoa học, căn cứ vào mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ

với những yếu tố ảnh hưởng, đảm bảo sử dụng thuận lợi khi nổ mìn khai thác

đá vật liệu xây dựng

Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho những mỏ khai thác đá VLXD

của Việt Nam, đảm bảo hiệu quả và giảm thiểu tác động môi trường khai thác

7 NHỮNG LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ

1 Chỉ tiêu thuốc nổ là thông số cơ bản đóng vai trò quan trọng khi nổ mìn khai thác đá VLXD Các yếu tố ảnh hưởng đến nó được chia thành hai nhóm: Nhóm biến số và nhóm hệ số

điều kiện nổ bất kỳ Quan hệ giữa qcn và dtb là quan hệ tuyến tính

3 Chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý khi khai thác đá VLXD cần được xác định bằng cách kết hợp lý thuyết với thực nghiệm trên cơ sở mối quan hệ định lượng giữa chỉ tiêu thuốc nổ với hai nhóm các yếu tố ảnh hưởng và xuất phát

từ chỉ tiêu thuốc nỏ công nghệ, qcn

8 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Đã xác định chỉ tiêu thuốc nổ cho các mỏ khai thác đá VLXD trên cơ

sở sử dụng chất nổ do Việt Nam sản xuất, phương pháp nổ mìn vi sai phi điện

và MĐĐV yêu cầu khi khai thác đá VLXD

- Căn cứ vào mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với các yếu tố ảnh hưởng, đã tiến hành phân loại các yếu tố thành hai nhóm thuận lợi cho việc tính toán chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý

- Đã xây dựng được công thức xác định chỉ tiêu thuốc nổ trên cơ sở phân nhóm những yếu tố ảnh hưởng một cách toàn diện

- Đã xây dựng được phần mềm thiết kế hộ chiếu nổ mìn xuất phát từ chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý

9 BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN

Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận án gồm hơn 140 trang đánh máy, nhiều bảng biểu và hình vẽ minh họa, tham khảo nhiều tài liệu trong và ngoài nước, được bố trí theo trình tự sau:

Chương 1- Tổng quan tình hình nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ

và các thông số nổ mìn

Chương 2- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới chỉ tiêu thuốc nổ

Chương 3- Mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với độ nổ và mức độ đập

vỡ đất đá bằng nổ mìn

Chương 4- Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai thác đá vật liệu xây dựng của Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU

THUỐC NỔ VÀ CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NỔ MÌN TRONG NGÀNH KHAI THÁC MỎ

Nổ mìn là một dạng năng lượng dùng để phá vỡ đất đá cứng được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực như giao thông, thuỷ lợi, xây dựng và đặc biệt là ngành Khai thác mỏ với một khối lượng lớn

Khi khai thác những khoáng sản có ích bằng phương pháp lộ thiên hay hầm lò, hầu hết đều gặp đất đá có độ kiên cố f = 6 ÷ 14, và 70% khoáng sản cần phá vỡ (mà chủ yếu phá vỡ bằng nổ mìn)

Chỉ tính riêng ngành Khai thác mỏ lộ thiên, để lấy được một tấn than

phải phá vỡ 1 tấn đá vôi Theo kế hoạch sản xuất từ năm 2015 hàng năm ta khai thác khoảng 60 triệu tấn than và sản xuất khoảng 70 trệu tấn ximăng Để

thiên phải qua các khâu công nghệ chính khoan nổ mìn, xúc bốc, vận tải, gia công chế biến

Tuỳ thuộc vào hệ thống khai thác, phương pháp mở vỉa, đồng bộ thiết

bị, yêu cầu mục đích nổ mìn mà trong công nghệ sản xuất mỏ lộ thiên có các dạng công nghệ nổ mìn: Nổ mìn định hướng (Hình 1.1), nổ mìn buồng hay lỗ khoan làm tơi đất đá (Hình 1.2a, 1.2b), nổ mìn trong khai thác đá khối [2], [3], [10], [12], [13] (Hình 1.3).v.v.v

Trong các công nghệ nổ mìn nói trên thì nổ mìn bằng lỗ khoan lớn thẳng đứng hay nghiêng để phá vỡ đất đá trên các tầng là phương pháp chủ yếu Lịch sử và quá trình phát triển của công tác khoan nổ mìn có quan hệ

chặt chẽ với việc sản xuất chất nổ Sơ khai khi chế tạo ra thuốc nổ người ta sử

dụng vào mục đích quân sự, sau đó mới được ứng dụng vào sản xuất Phải đến giữa thế kỷ XVI người ta mới sử dụng nổ mìn trong ngành khai thác

mỏ [1], [3], [10]

Hình 1.1a - Nổ định hướng bằng lượng thuốc phẳng

Hình 1.1b - Nổ định hướng bằng buồng mìn về hai phía

Hình 1.1c - Nổ định hướng bằng buồng mìn về một phía

Ở Việt Nam, phương pháp phá vỡ đất đá bằng khoan nổ mìn đã được

áp dụng từ lâu trong công nghiệp mỏ Ở các mỏ lộ thiên và hầm lò không

ngừng sử dụng những phương pháp và kinh nghiệm tiên tiến của các nước

trên thế giới để nâng cao hiệu quả và chất lượng của công tác khoan nổ mìn

- Giai đoạn trước những năm 80: chủ yếu sử dụng thuốc nổ của Liên

- Cuối những năm 80 đến đầu những năm 90: do khủng hoảng ở Liên

Xô, Đông Âu và sự xâm nhập của thị trường các nước Úc, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc nên thuốc nổ thời kỳ này chủ yếu là Powergel, Energal, Anfo của

Úc, WJ của Trung Quốc, Superdye của Ấn Độ Trong nước cũng bắt đầu sản xuất một số loại thuốc nổ như: TNT, Zernôgranulit 79/21, Amônit phá đá

số 1, Sofanit, thuốc nổ chịu nước dạng Watergel (TFD-15 hoặc TNP-1) Các

mỏ lộ thiên lớn chủ yếu dùng Powergel, ANFO, TNT và Zecnôgranulit 79/21

Từ năm 1997 đến nay, do trong nước đã bắt đầu sản xuất được một số loại thuốc nhũ tương như EE-31, NT-13, ANFO chịu nước và các loại thuốc không chịu nước: ANFO thường, AD-1, Zernôgranulit 79/21 và một số loại thuốc khác nên xu hướng ở các mỏ chủ yếu chuyển sang tiêu thụ các loại thuốc do Việt Nam sản xuất

- Việc sử dụng thuốc nổ do Việt Nam ngày càng nhiều đặt ra cho chúng

ta hai vấn đề đáng quan tâm:

+ Thứ nhất là tính năng kỹ thuật và những đặc tính năng lượng của chất

nổ cụ thể về nhiệt lượng nổ, mật độ, khả năng công nổ và sức công phá, khả năng kích nổ ổn định và tốc độ kích nổ, độ bền nước, độ bền hoá - lý

+ Thứ hai là giá thành thuốc nổ, nghĩa là phải tính toán xem thuốc nổ

sử dụng có lợi về kinh tế sau khi đã cân nhắc về kỹ thuật

Việc lựa chọn chất nổ sử dụng ở các mỏ lộ thiên trong thời gian qua hầu như chưa có sự tìm hiểu so sánh thận trọng các vấn đề nêu trên như: tỷ lệ

sử dụng thuốc nổ chịu nước vẫn chiếm phần lớn (từ 50÷ 80%), việc dùng thuốc nổ nội địa và nhập ngoại chưa có cơ sở so sánh đầy đủ, chưa chú ý đến

tỷ lệ thuốc nổ, việc tính toán tỷ lệ chi phí phương tiện nổ theo tỷ lệ thuốc nổ (trước đây vẫn cho tỷ lệ 7 ÷ 10%) chưa được chú ý, vì vậy kết quả không đúng với thực tế Ngoài ra việc tính toán quy đổi thuốc nổ trong quá trình sử dụng cũng là vấn đề chưa được các mỏ quan tâm, chưa dựa trên cơ sở khoa học, vì vậy kết quả tính toán thông số và chất lượng nổ không theo ý muốn

Với sự thay đổi vật liệu nổ dùng ở các mỏ lộ thiên đã dẫn đến việc thay đổi về công nghệ nổ mìn, tính toán thông số và xác định hiệu quả kinh tế kỹ thuật của công tác nổ mìn

Ở các mỏ, từ việc sử dụng phương tiện nổ điện (với kíp điện tức thời hay vi sai) thuần túy hoặc kết hợp điện với dây nổ đã chuyển sang dùng hệ thống dây truyền tín hiệu nổ với kíp nổ tức thời (hay vi sai ) Các phương tiện mới này đầu tiên được nhập từ Úc sau đó là từ Ấn Độ, hiện nay phương tiện

nổ phi điện Việt Nam đã tự sản xuất được

Phương pháp nổ vi sai với phương tiện nổ mới đã được áp dụng triệt để

ở các mỏ lộ thiên lớn, (Hình 1.4)

Hình 1.4- Phương tiện nổ phi điện được áp dụng tại mỏ đá vôi Ninh Dân

Phương tiện nổ mới gồm có: Hệ thống dây truyền tín hiệu nổ sơ cấp (từ máy khởi nổ đến đầu bãi nổ) và thứ cấp (truyền tín hiệu nổ giữa các lỗ khoan, truyền tín hiệu nổ đến từng mồi nổ đặt trong lỗ khoan) [9]

+ Loại sơ cấp ký hiệu LIL có chiều dài dây tín hiệu nổ 150, 300, 450 mét được gắn với kíp nổ tức thời

+ Loại truyền tín hiệu nổ thứ cấp gồm hệ thống trên mặt ký hiệu TLD, nhận tín hiệu nổ từ hệ thống sơ cấp đến từng miệng lỗ khoan Hệ thống này quyết định trình tự nổ vi sai giữa các lượng thuốc nổ trong bãi nổ Chiều dài dây tiêu chuẩn: 3,6m; 4,9m; 6,1m; 9m; 12m; 15m; 18m, được gắn với kíp nổ

vi sai còn đầu kia được bóp bẹp để chống ẩm và được gắn miếng nhựa ghi thời gian chậm vi sai Thời gian vi sai của kíp gồm: 5 ms, 9 ms, 17 ms, 25 ms,

42 ms, 65 ms và 100 ms

Dây truyền tín hiệu nổ bên trong lỗ khoan ký hiệu LLHD, nhận tín hiệu

nổ từ hệ thống trên mặt để làm nổ các lượng thuốc nổ nằm trong lỗ khoan Dây có độ dài tiêu chuẩn 8,9m; 10m; 12m; 15m; 18m; 24m; 30m; 36m; 45m và 60m, một đầu gắn với kíp vi sai 200 ms, 400ms, 600ms, đầu kia cũng được bóp bẹp lại chống ẩm và cũng có miếng nhựa ghi thời gian chậm vi sai của kíp Kíp

vi sai phi điện với độ chậm lớn đảm bảo chắc nổ, an toàn cho cả bãi mìn

Đặc điểm nổi bật khi sử dụng phương tiện nổ phi điện là kích nổ bằng ống truyền sóng nổ là quá trình lan truyền sóng nổ thực hiện trong ống, không

bị khởi nổ bởi tĩnh điện, dòng điện rò và chịu được các tác động bên ngoài như va đập, cọ sát Đấu ghép đơn giản, chắc chắn, khống chế được các sơ đồ

vi sai phức tạp nhất, chỉ cần thay đổi thời gian vi sai giữa các lỗ, các hàng ta

sẽ có các sơ đồ vi sai rất đa dạng phát huy tối đa tác dụng của vi sai (vừa tạo

ra sự cộng hưởng ứng suất vừa phát huy được vai trò của mặt tự do) Dùng kíp dưới lỗ có thời gian vi sai lớn sẽ khắc phục được nhược điểm của nổ mìn vi sai bằng dây nổ là không gây cắt dây trên mặt do đất đá dịch chuyển Mặt khác do tạo ra trình tự nổ hầu như không trùng lặp giữa các LTN gần nhau và thậm chí cả bãi mìn sẽ làm giảm tác dụng có hại đến môi trường như sóng chấn động, sóng đập không khí và đá văng

- Mồi nổ: thường dùng ở mỏ là loại PPP-400, Pentôlit hoặc VE 05

- Máy khởi nổ phi điện (máy dập hạt nổ) trước đây được dùng phổ biến, gần đây được thay thế bằng kíp điện hoặc kíp nổ thường với dây cháy chậm

1.2 VAI TRÒ Ý NGHĨA CỦA CHỈ TIÊU THUỐC NỔ TRONG CÔNG TÁC NỔ MÌN

Để đánh giá hiệu quả phá vỡ bằng nổ mìn thì một trong những chỉ tiêu

cơ bản là độ cục của đống đá nổ hay MĐĐV đất đá Phụ thuộc vào đồng bộ thiết bị khai thác (dung tích gầu xúc, phương thức vận tải) mà yêu cầu thành phần cỡ hạt của đống đá nổ sao cho đạt hiệu quả cao nhất

Mức độ đập vỡ: Để phá vỡ đất đá đạt được kích thước của các cục đá

sau khi nổ đến một giá trị nào đó, cần phải chi phí một khối lượng năng lượng phù hợp Chi phí năng lượng riêng, nghĩa là năng lượng cần thiết để phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá Đặc trưng cho chi phí năng lượng riêng gọi là chỉ tiêu thuốc nổ Chi phí năng lượng tăng thì MĐĐV tăng, đến một giá trị nào đó thì MĐĐV không tăng, ta gọi đó là hiện tượng bão hoà năng lượng Nếu tiếp tục tăng chi phí năng lượng riêng thì thì năng lượng tiêu hao vô ích tăng lên cho việc văng xa đất đá, gây tác động mạnh địa chấn, sóng không khí v.v.v Vì vậy để đánh giá chất lượng của một vụ nổ người

ta dùng khái niệm MĐĐV, hay thành phần cỡ hạt của đống đá nổ Phụ thuộc vào đồng bộ thiết bị khai thác (dung tích gầu xúc, phương thức vận tải) mà yêu cầu thành phần cỡ hạt của đống đá nổ sao cho đạt hiệu quả cao nhất

MĐĐV phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, một trong những yếu

tố cơ bản đó là chỉ tiêu thuốc nổ Bản chất vật lý của sự thay đổi MĐĐV khi thay đổi chỉ tiêu thuốc nổ đã được nhiều tác giả nghiên cứu (Hình 1.5, 1.6), [3], [4], [17], [18], [26], [30], [31]

Trên hình 1.5 ta nhận thấy rằng khi chỉ tiêu thuốc nổ tăng thì MĐĐV ở giai đoạn đầu tăng mạnh sau đó giảm dần và bước vào trạng thái bão hoà năng lượng nổ Nếu cứ tiếp tục tăng chỉ tiêu thuốc nổ thì năng lượng

sẽ tiêu phí vô ích cho việc văng xa đất đá cường độ đập vỡ thay đổi không đáng kể và đường cong có dạng gần song song với trục hoành

Khi đường kính lượng thuốc nhỏ (d <150mm) đường cong đi thấp hơn và trong một số trường hợp có thể sát với trục hoành Khi đường kính lượng thuốc (d >250mm) đường cong ở vị trí cao hơn và thực tế chỉ tiêu thuốc nổ bất kỳ trong trường hợp này cũng không thể loại trừ tỉ lệ đá quá cỡ

Hình 1.5- Tỉ lệ các cục đá lớn (quá cỡ) phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ đối

với đường kính lượng thuốc khác nhau trong đất đá nổ đồng nhất

1, 2- Tỉ lệ đá quá cỡ trong vùng đập vỡ thực tế không điều khiển với

đường kính lượng thuốc d 1 , d 2 (d 1 < d 2 ) [3]

Hình 1.6- Tỉ lệ đá quá cỡ phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ đối với các

loại đất đá có độ nổ khác nhau ( I, II, III, IV, V - Cấp đất đá theo độ nổ) [3]

Đường cong cắt trục tung tại điểm đặc trưng cho tỉ lệ các khối nứt quá

cỡ trong nguyên khối trước khi nổ Tuỳ thuộc vào mức độ nứt nẻ của đất đá

và kích thước cho phép các cục đá mà trị số này có thể thay đổi từ 100% đến 0%

Khi tiến hành xác định chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý là thay đường cong trên

biểu đồ bằng những đoạn thẳng Trong trường hợp này sai số hoàn toàn cho

phép Lựa chọn chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý là nhiệm vụ quan trọng để đạt được

MĐĐV hợp lý

Theo tác giả Kutuzov và Potnhiakov thì chi phí thuốc nổ để đập vỡ lần 2 cũng thay đổi khi chỉ tiêu thuốc nổ lần 1 thay đổi (Hình 1.6) Kết quả

nghiên cứu thực nghiệm nhận thấy chỉ tiêu thuốc nổ để phá vỡ quặng thay đổi

từ 0,2 ÷ 0,6 kg/tấn thì chi phí thuốc nổ đập vỡ cho lần 2 giảm 67%, còn khi

tăng chỉ tiêu thuốc nổ lần 1 từ 0,6 ÷ 1 kg/tấn thì chi phí khoan nổ cho đập vỡ

lần 2 giảm còn 41% [31], [32]

Hình 1.7- Chỉ tiêu thuốc nổ lần hai phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ lần 1[31]

Kết quả thực nghiệm này có thể được xác định bằng công thức

q2 = 0,144/q , kg/tTrong đó: q2- Chỉ tiêu thuốc nổ cho đập vỡ lần 2; kg/tấn; q- Chỉ tiêu thuốc nổ

cho đập vỡ lần 1, kg/tấn

Chỉ tiêu thuốc nổ không chỉ ảnh hưởng đến chi phí thuốc nổ cho đập vỡ

lần hai, mà trực tiếp ảnh hưởng đến chi phí cho công tác khoan và giá thành

sản phẩm Trên hình 1.8 giới thiệu sự thay đổi chỉ tiêu thuốc nổ đối với các chi phí chung và riêng của tác giả Kutuzov [31]

Hình 1.8- Sự thay đổi chi phí sản xuất phụ thuộc vào chỉ tiêu thuốc nổ 1- Chi phí khoan, 2- Chi phí lao động, 3- Tổng chi phí sản xuất

Các công trình nghiên cứu của một số tác giả khác cũng khẳng định điều này [25], [26], [27], [28] Trên hình 1.9 giới thiệu mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và giá thành sản xuất (khoan nổ, xúc bốc, vận tải, nghiền sàng)

Như vậy trên cơ sở lý luận và thực tiễn ta khẳng định rằng vai trò của chỉ tiêu thuốc nổ có ý nghĩa rất lớn , vì vậy việc xác định giá trị hợp lý của chỉ tiêu thuốc nổ là rất cần thiết

Sử dụng chỉ tiêu thuốc nổ không những để đánh giá, phân loại đất đá theo độ nổ mà còn đáp ứng được nhu cầu của thực tế sản xuất ở mỏ hiện nay

Hình 1.9- Sự thay đổi giá thành sản xuất vào chỉ tiêu thuốc nổ

1.3 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ CHỈ TIÊU THUỐC NỔ

Để thuận tiện cho việc tính toán thiết kế và xác định các giá trị phù hợp của chỉ tiêu thuốc nổ với điều kiện tiến hành công tác nổ, tác giả nêu lại một

số khái niệm về chỉ tiêu thuốc nổ sau đây

1.3.1 Chỉ tiêu thuốc nổ tính toán, ký hiệu q

Đây là giá trị phải tìm để tính toán thiết kế ban đầu hay tiến hành những

vụ nổ đầu tiên trong điều kiện cụ thể theo yêu cầu mục đích của công tác nổ mìn Một số tác giả khác, thường coi đây là chỉ tiêu thuốc nổ

Chỉ tiêu thuốc nổ tính toán là chi phí thuốc nổ cần thiết để phá vỡ một đơn vị thể tích (hay khối lượng) đất đá (hoặc quặng) theo yêu cầu mục đích của công tác nổ

Như vậy tuỳ thuộc vào yêu cầu mục đích của công tác nổ mà đơn vị cần tính để phá vỡ có thứ nguyên khác nhau là đơn vị đo thể tích, diện tích, hay chiều dài

Ví dụ: Khi tiến hành công tác nổ mìn ở mỏ lộ thiên chuẩn bị đất đá cho

máy xúc, ta có định nghĩa: chỉ tiêu thuốc nổ tính toán là chi phí thuốc nổ cần

thiết để phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá nguyên khối với MĐĐV yêu cầu, ký hiệu là q, thứ nguyên là kg/m 3

, hay g/m 3 Tuỳ theo yêu cầu và mục đích của công tác nổ về thành phần cỡ hạt, tính chất cơ lý của đối tượng cần nổ mà giá trị của chỉ tiêu thuốc nổ tính toán khác nhau

Khi khai thác đá khối có kích thước định hình, thì chỉ tiêu thuốc nổ tính toán là chi phí thuốc nổ cần thiết để phá một đơn vị diện tích, như vậy thứ nguyên là kg/m2, g/m2

Khi yêu cầu công tác nổ cần phá vỡ sập một khối đá hay như một bức tường gạch, bêtông thì chỉ tiêu thuốc nổ tính theo bề dày của khối đá hay bức tường, có nghĩa là đơn vị đo chiều dài, lúc đó q có thứ nguyên là kg/m hay g/m

1.3.2 Chỉ tiêu thuốc nổ thực tế, q th

Khái niệm này giúp cho các xí nghiệp quản lý sản xuất tốt hơn, đồng thời là giá trị thực tiễn để áp dụng cho công tác nổ mìn trong những điều kiện tương tự Bởi vì giá trị chỉ tiêu thuốc nổ thực tế chỉ tính được sau khi đã hoàn tất công tác nổ mìn và xúc bốc

Chỉ tiêu thuốc nổ thực tế được xác định bằng công thức:

3

th ,kg/mV

Q

q =Trong đó: Q- Lượng thuốc nổ tiêu thụ thực tế, kg; V- Thể tích đất đá

Thông thường giá trị chỉ tiêu thuốc nổ tính toán và chỉ tiêu thuốc nổ thực tế thường khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý đất đá, kích thước vùng đập vỡ không điều khiển và công tác tổ chức quản lý sản xuất

1.3.3 Chỉ tiêu thuốc nổ tạo phễu nổ chuẩn, q n

Để đặc trưng cho mức độ nổ mạnh, yếu, thông qua hình dạng và kích thước của phễu nổ, người ta lấy phễu nổ tiêu chuẩn để làm cơ sở tính toán, do

đó ta định nghĩa như sau:

Chỉ tiêu thuốc nổ tạo phễu nổ tiêu chuẩn là chi phí thuốc nổ để phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá nguyên khối tạo nên phễu nổ tiêu chuẩn

tiêu thuốc nổ tạo phễu nổ tiêu chuẩn được xác định theo công thức;

3 n n

n n

W

Q V

Q

Trong đó: Qn- Lượng thuốc nổ, kg; Vn- Thể tích phễu nổ tiêu chuẩn,

rộng của phễu nổ, độ

1.3.4 Chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn , q 0

Chất lượng công tác nổ mìn được đánh giá bằng thành phần cỡ hạt của

đống đá nổ, vậy chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn là chi phí thuốc nổ cần thiết để phá

vỡ một đơn vị thể tích đất đá nguyên khối nhằm tạo nên cỡ hạt theo yêu cầu (trong điều kiện chuẩn)

đến việc tính toán các thông số nổ mìn khác

1.3.5 Chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý, q hl

Ta biết rằng MĐĐV hợp lý của công tác nổ mìn đảm bảo tổng chi phí

cho các khâu công nghệ là nhỏ nhất (ΣC → min) Với quan điểm này thì chỉ

tiêu thuốc nổ hợp lý, q hl là chi phí thuốc nổ cần thiết để đập vỡ một đơn vị thể tích đất đá dẫn đến tổng chi phí các khâu công nghệ là nhỏ nhất

Trong thực tế khi thay đổi chỉ tiêu thuốc nổ, dẫn đến việc thay đổi chi

phí cho các khâu công nghệ tiếp theo Mức độ thay đổi đó có thể tạo ra nhiều

giá trị dẫn đến tổng chi phí nhỏ Vì vậy tùy điều kiện cụ thể của công tác nổ

mìn mà xác định giá trị hợp lý của chỉ tiêu thuốc nổ

1.4 TỔNG QUAN VỀ CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN KHI KHAI THÁC LỘ THIÊN

Khi tiến hành nổ mìn ở mỏ lộ thiên thường sử dụng lỗ khoan thẳng

đứng hoặc nghiêng với đường kính lỗ khoan lớn từ 80 ÷ 320mm và sâu hơn

5m hoặc đường kính lỗ khoan nhỏ (32 ÷ 70mm) và chiều sâu đến 5m

Ở trên tầng có thể bố trí 1, 2 hay nhiều hàng lỗ khoan Sự phân bố lỗ

khoan trên tầng mỏ lộ thiên được đặc trưng bởi những thông số sau (Hình 1.2b), [3], [4], [20]:

Khoảng cách giữa các lỗ khoan a; Khoảng cách giữa các hàng b; Khoảng cách

thêm Lkt; Chiều dài bua Lb; Chiều sâu lỗ khoan Lk

Như trình bày ở trên ta thấy khi nổ mìn ở mỏ lộ thiên có 2 loại thông số

nổ mìn:

- Các thông số mạng lỗ khoan: Xác định các thông số mạng lỗ khoan

căn cứ vào tính chất cơ lý của đất đá, các yếu tố của hệ thống khai thác,

nhưng chủ yếu xuất phát từ đường kính lỗ khoan

- Đường cản chân tầng (W);

- Khoảng cách giữa các lỗ (a);

- Khoảng cách giữa các hàng (b);

- Chiều sâu khoan thêm (Lkt)

Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng [3], [19], [20], [26] đường kháng chân

tầng tỷ lệ thuận với đường kính lượng thuốc nổ thông qua hệ số K, trong mỗi

loại đất đá sẽ tồn tại một trị số K hợp lý đảm bảo chất lượng đập vỡ và bán

kính vùng đập vỡ là đối đa Hệ số K này phụ thuộc vào tính chất cơ lý đất đá

và loại thuốc nổ sử dụng Khoảng cách giữa các lỗ khoan trong hàng tỷ lệ thuận với đường kháng thông qua hệ số làm gần giữa các lỗ khoan Chất lượng đập vỡ đất đá được điều chỉnh thông qua việc thay đổi hệ số làm gần này

Vì vậy khi xác định đường kháng chân tầng đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu như Andersen, Langefor, Ash, Konya [25], [26] và một số tác giả khác Từ thông số đường cản các tác giả đi tính toán các thông số nổ mìn khác Trong bảng 1.1 thể hiện sự so sánh các yếu tố đầu vào khi xác định đường cản chân tầng của một số tác giả

Qua bảng 1.1 ta nhận thấy tất cả các tác giả đều xuất phát từ đường kính lỗ khoan để tính đường cản chân tầng, điều đó cho thấy rằng đây là một thông số rất quan trọng, nó quyết định tới MĐĐV đất đá và từ thông số này

để tính toán xác định các thông số nổ mìn khác

- Các thông số của lượng thuốc nổ: Các thông số của lượng thuốc nổ

thuộc vào tính chất cơ lý và độ nứt nẻ của đất đá, phương pháp nổ mìn, các thông số nổ mìn và loại chất nổ sử dụng

Từ chỉ tiêu thuốc nổ (q) ta xác định:

- Lượng thuốc nổ nạp cho 1 lỗ khoan (Q);

- Chiều cao cột thốc trong lỗ khoan (Lt);

- Chiều dài bua thực tế (Lb)

Như vậy thông số nổ mìn là những đại lượng đặt trưng cho sự phân bố

lượng thuốc trong khối đá tiến hành công tác nổ Như vậy tùy theo mức độ, yêu cầu của công tác nổ mìn mà số lượng các thông số nổ mìn có khác nhau Khi ta thay đổi giá trị của các thông số nổ mìn như đường kính lượng thuốc, đường cản chân tầng thì MĐĐV và kích thước vùng đập vỡ bị thay đổi

Bảng 1.1: So sánh các yếu tố đầu vào khi xác định đường cản chân tầng của các tác giả [26]

1.5 TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHỈ TIÊU THUỐC NỔ

Trên thế giới và Việt Nam các nhà khoa học đã dành nhiều công trình nghiên cứu về chỉ tiêu thuốc nổ trên cả phương diện lý thuyết và thực nghiệm Các công trình nghiên cứu chủ yếu được tổng hợp như sau:

1.5.1 Phương pháp xác định theo kích thước cỡ hạt yêu cầu (Kuznetsov)

Mối quan hệ giữa cỡ hạt trung bình của đống đá nổ mìn và năng lượng chất nổ để phá một m3 đất đá (chỉ tiêu thuốc nổ) được phát triển bởi Kuznetsov (1973) xác định như sau, [25]:

Do đó công thức 1.2 được viết lại như sau:

6 , 1 T

8 , 0

T

Q

V A

, 1 e

8 , 0

e

0

115

S Q Q

V A X

Q

K =

19 ANFO 6

, 1 e 8 , 0

115

S Q K A X

Từ công thức 1.4 ta có thể xác định được chỉ tiêu thuốc nổ khi biết

được cỡ hạt trung bình của đống đá nổ mìn theo công thức:

1.5.2 Phương pháp xác định theo kích thước cỡ hạt yêu cầu (B.N Kutuzov)

a Chỉ tiêu thuốc nổ cần thiết để đảm bảo tỉ lệ những cục có kích thước nhất

định được tính theo những công thức, [4], [32]:

d

5 , 0 d d 10 3 , 3 6 , 0 f 13

.77,0

2

k

o d c o

3 n

+σ

Trong đó: do- Kích thước trung bình của các khối nứt nẻ, m;

dc- Đường kính lượng thuốc, mm; dk- Kích thước cỡ hạt hợp quy cách, m;

kB = Qc/Qb (Qc-đặc tính năng lượng của thuốc nổ gramônit 79/21,

Qb- Đặc tính năng lượng của chất nổ sử dụng); γd- Mật độ đất đá, t/m3;

của đất đá, N/m2

b Theo B.N.Kutuzôv [4], [32], chỉ tiêu thuốc nổ đảm bảo tỉ lệ đá quá cỡ gần

bằng 0 được xác định như sau: Trong mỗi loại đất đá đã tiến hành 2 lần nổ với

diễn với trục hoành (q, 0) là điểm ứng với tỉ lệ quá cỡ bằng 0, (q- chỉ tiêu

thuốc nổ cần tìm) Điểm cắt trục tung phù hợp với q = 0 và tỉ lệ đá quá cỡ

25 , 1 30 19

ANFO

6 / 1 e S

115 Q

X

A K

Bảng 1.2: Khả năng công nổ tương đối của chất nổ

Theo quan hệ hình 1.10 ta có:

2 H HM

HM 2 1

H HM

HM 1

V V

V q V

V

V q q

2 H 1 1 H 2

V V

V q V q q

−

−

1.5.3 Phương pháp xác định theo kích thước cỡ hạt hợp lý

Xác định chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý theo biểu thức, [15], [17]:

qhl =

tbh

' TN 0

d t

6

V

10 8 , 3

so với thuốc nổ chuẩn (thuốc chuẩn là Amônit N 06); Giá trị ρt và Vđ lấy theo

các loại thuốc nổ được chọn cho trong bảng 1.3 với đơn vị tương ứng

là ρt (kg/m3); Vđ (m/s)

- Khi i = 2 thì K2 =

2 / 1

K

d

225 , 0

- Khi i = 3 thì K3 =1: khi nổ trên tầng có 2 mặt tự do

- Khi i = 4 thì K4= 1: khi khoan các lỗ khoan song song trên tầng

- Khi i = 5 thì K5= 1: khi số hàng lỗ khoan n ≥ 3

theo độ nổ

Bảng 1.3: Giá trị đại lượng ϕ1 (10 -6 m 2 /J) ứng với các nhóm đất đá [17]

'

TN

W

W K

1

nổ theo nhiệt lượng nổ; Wot - Năng lượng riêng của thuốc nổ thực tế dùng

7

ANFO

th ườ ng, SoFanit, Zernô 79/21

ANFO

ch ứ a n ướ c, NT-13, EE-

31, AD-1

Watergel TFD-15, P113 L, P2560

Ghi chú : * Không dùng các loại chất nổ này với đất đá nhóm IV, V

** Tương ứng với chất nổ sử dụng là EE-31

1.5.4 Phương pháp xác định theo năng lượng chất nổ ( I.P.Oxanhit và

P.X Mirônov)

Chỉ tiêu thuốc nổ tính theo công thức, [4], [32]:

3 0

m / kg , e

e

Trong đó: e- Chỉ tiêu năng lượng để phá vỡ 1m3 đất đá, J/m3; e0- Năng

lượng riêng của chất nổ sử dụng, J/kg

cp c j , , 3 , 2 , 1

J/m,dk

1e

'ϕ

Trong đó: k1,2,3, j - Là hệ số kể đến tính chất của lượng thuốc nổ sử

dụng, đường kính lỗ khoan, số lượng bề mặt tự do, số hàng lỗ khoan;

biểu đồ (Hình 1.11)

Hình 1.11- Sự phụ thuộc của hằng số đập vỡ vào độ bền nén của đất đá và

khoảng cách trung bình giữa các khe nứt [32]

1.5.5 Phương pháp xác định theo chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn (V.V Rjevxki)

mức độ khó nổ mìn), V.V Rjevxki đã xác định chỉ tiêu thuốc nổ thiết kế theo

Như ta đã biết, MĐĐV đất đá được đánh giá đầy đủ nhất bằng thành

phần cỡ hạt của đống đá nổ mìn Chỉ tiêu này phụ thuộc vào độ cứng, độ nứt

nẻ của đất đá, đặc tính của chất nổ, phương pháp nổ mìn và các thông số nổ

mìn (đặc biệt là chỉ tiêu thuốc nổ)

Quy luật phân bố cỡ hạt của đống đá nổ mìn đã được nhiều người

nghiên cứu Tuỳ vào loại đất đá và chỉ tiêu thuốc nổ mà đường cong phân

phối có dạng 1, 2 hoặc 3 (Hình 1.12) Đa số các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương trình Rôzin - Ramler để miêu tả sự phân bố độ cục của đống đá

nổ mìn (như L.I.Barôn, C.M.Xirochuc, V.M.Kuznhesôv, I.P.Oxanhit,

P.K.Mironrốp, v.v), [2], [4], [32]:

( )

n ax

−

Trong đó: P(x) - Tỉ lệ các cỡ hạt có kích thước ≤ x; x- Kích thước cỡ

hạt; a, n- Hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào chi phí năng lượng và tính chất

đất đá

Hình 1.12- Quy luật phân bố cỡ hạt

1 Đối với đất đá dễ nổ, 2 Đối với đất đá có độ nổ trung bình,

3 Đối với đất đá khó nổ

Sử dụng phương trình trên có 2 nhược điểm:

- Nó chỉ thể hiện sự phân bố theo đường cong 1

- Nó không phù hợp với thực tế, vì rằng theo phương trình trên thì

là có hạn ( x = xmax)

Theo GS.TS Nhữ Văn Bách để phù hợp với thực tế và phản ánh đầy đủ

quy luật phân bố cỡ hạt của đống đá nổ mìn chúng ta có thể sử dụng phương

trình Gôđen - Andrep [3]:

m

max )

x (x