Tải bản đầy đủ
Chuẩn bị đất đá để xúc bốc

Chuẩn bị đất đá để xúc bốc

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

năng suất của máy xúc, giảm thời gian chu kỳ xúc, đẩy nhanh tiến độ
khai thác mỏ, giảm chi phí phá đá quá cỡ và nâng cao hệ số sử dụng
hữu ích của răng gầu xúc tạo điều kiện cho những khâu công nghệ
khác.
7.2. CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHUẨN BỊ ĐẤT ĐÁ ĐỂ XÚC BỐC
Việc chuẩn bị đất đá để xúc bốc có thể tiến hành bằng nhiều phương
pháp:
- Phương pháp cơ giới: dùng máy xúc, máy xới, máy ủi…
- Phương pháp khoan nổ mìn: đồng bộ khoan, thuốc nổ và các
phụ kiện nổ
- Phương pháp sức nước: súng bắn nước, ống thấm rã...
- Phương pháp vật lý: dùng điện cao tần, siêu âm, trường điện từ,
nhiệt...
- Phương pháp hóa học và sự phối hợp giữa các phương pháp trên
Lựa chọn các phương pháp chuẩn bị đất đá để xúc bốc phụ thuộc
trước hết vào tính chất cơ lý của đất đá, cấu tạo địa chất mỏ, phương
tiện kỹ thuật mỏ sử dụng và yêu cầu về chất lượng, kích cỡ đá nguyên
khai. Việc chuẩn bị đất đá để xúc bốc tốt là một yếu tố làm tăng bền
tuổi thọ của các thiết bị xúc bốc, vận tải.
Trên cơ sở đó, mỏ đá Hang nước lựa chọn sử dụng phương pháp
khoan nổ mìn để chuẩn bị đất đá xúc bốc.
7.3. YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÔNG TÁC KHOAN NỔ MÌN
Công tác chuẩn bị đất đá bằng phương pháp khoan nổ mìn được áp
dụng rộng rãi ở trên các mỏ khai thác đá lộ thiên để phá vỡ đất đá
cứng chắc và cứng vừa. Trên thực tế đây là phương pháp phổ biến nhất
để phá vỡ đất đá nhằm chuẩn bị cho xúc bốc.
Công tác khoan nổ mìn phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đất đá nổ mìn được đập vỡ theo kích thước yêu cầu của thiết bị
xúc bốc, vận tải và nghiền đập. Cỡ đá nổ mìn đồng đều phải ít đá quá
vụn hoặc đá quá cỡ phát sinh.
- Không có mô chân tầng và ít hậu xung.
- Đảm bảo hình dạng, góc dốc sườn tầng theo yêu cầu, bên cạnh
đó phải ít đá văng.
- Chấn động do nổ mìn là ít nhất.
- Khối lượng đá phải đảm bảo an toàn và mang lại hiệu quả kinh
tế cao.
7.4. CÔNG TÁC KHOAN
7.4.1. Lựa chọn thiết bị khoan
SV: Vũ Tiến Hùng

41

41

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

Công tác khoan ở mỏ lộ thiên chịu ảnh hưởng rất nhiều yếu tố như:
độ cứng, độ nứt nẻ, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình,
tính chất cơ lý của đất đá. Để đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ
thuật, việc lựa chọn thiết bị khoan ở khu Bắc mỏ đá vôi Hang nước
phải thỏa mãn yêu cầu:
- Khoan được đất đá nguyên khối và nứt nẻ
- Khoan được trong điều kiện có nước mạch, nước ngầm
- Thiết bị khoan phải bền, thao tác nhanh, vận hành đơn giản, dễ
sửa chữa và thay thế khi hỏng hóc
Để phù hợp với khả năng của các loại thiết bị xúc bốc, vận tải được
chọn trong chương “Đồng bộ thiết bị”. Đồ án lựa chọn thiết bị khoan
cho mỏ là máy khoan ROCK.
Máy khoan có quá trình lấy phoi khoan bằng khí nén, phá vỡ đất đá
dựa trên nguyên tắc đập – xoay. Cơ chế phá đá là do tác dụng của lực
cơ học trực tiếp của dụng cụ khoan lên gương lỗ khoan. Năng lượng
phá vỡ đất đá chủ yếu là do xung lực đập, còn lực nén dọc trục và mô
men xoắn chỉ là thứ yếu. Máy khoan này có thể khoan ở mỏ có đất đá
cứng bất kỳ. Toàn bộ hoạt động của máy khoan đều do máy nén khí
cung cấp năng lượng thông qua hệ điều khiển thủy lực đến cơ cấu làm
việc.

TT
1
2
3
4

Bảng 7.1. Đặc tính máy khoan ROCK
Nội dung các thông số
Đơn vị
Giá trị
Đường kính mũi khoan
mm
102-105
Chiều sâu khoan
m
33
Khả năng khoan xiên
độ
0-20
Lực đập
KGm
22-25

5

Số lần đập trong 1 phút

Lần/phút

6

Tốc độ xoay

vòng/phút

7

áp suất khí nén

kG/cm 3

8 Kích thước máy: Dài x rộng x cao

mm

9
10

lít/h
kW

Tiêu hao dầu DO
Công suất động cơ

a. Năng suất của máy khoan
- Năng suất kỹ thuật của máy khoan:
QKT = V .TC .η
, m/ngày
SV: Vũ Tiến Hùng

2.200-2.800

42

10,0
7.750×2.850×3.050
22
125

(7.1)
42

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

Trong đó:
T C - thời gian làm việc trong ngày, T = 6h
η - hệ số sử dụng thời gian trong 1 ca, η = 0,85
V - tốc độ khoan, m/h
V =

K .Qm .nk
f. d

, m/h
K - hệ số khoan, K = 0,8
n k - số vòng quay của trục, n k = 80 vòng/phút
f - độ cứng của đất đá, f = 9
Q m - lực dọc trục trung bình, Q m = 0,8.Q m a x
Q m a x - lực đập dọc trục lớn nhất, Q m a x = 2 tấn => Q m = 2.0,8 = 1,6
tấn
d - đường kính mũi khoan, d = 0,105m
V =

0,8.1,6.80
9 0,105

= 35,11 m/h
Thay số vào công thức (7.1) ta được:
Q K T = 35,11.6.0,85 = 179,1m/ngày
- Năng suất thực tế của máy khoan:
Q T T = Q K T .K n , m/ngày
(7.2)
Trong đó:
K n - hệ số giảm năng suất phụ thuộc vào độ cứng của đất đá, K N
= 0,8
Q T T =179,1.0,8 = 143,28 m/ngày
- Năng suất năm của máy khoan:
Q N = Q T T .N, m/năm
(7.3)
N - số ngày làm việc trong năm, N = 280 ngày
Q N =143,28.280 = 40118,4 m/năm
b. Số máy khoan làm việc
NK =

Am
Q N .P , chiếc

(7.4)

Trong đó:
Q N - năng suất máy khoan trong năm, Q N = 40118,4 m/năm
P - suất phá đá trung bình 1 m lỗ khoan, P = 11m 3 /m
A m - sản lượng khai thác, A m = 660370m 3 /năm
Thay các giá trị vào công thức (7.4) ta được:
660370
N k = 40118,4.11 = 1,5 chiếc

SV: Vũ Tiến Hùng

43

43

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

Theo yêu cầu về sản lượng đá của nhà máy xi măng Tam Điệp, ta
chọn số máy khoan phục vụ trên mỏ đá Hang nước là 2 chiếc.
7.4.2. Tổ chức công tác khoan
Tổ chức công tác khoan cần phải đảm bảo hiệu quả cao nhất của
máy khoan và an toàn giữa công tác khoan với các quá trình sản xuất
trên mỏ. Để đạt yêu cầu trên, công tác khoan được tổ chức theo khu
vực và theo tuyến, khi khoan các lỗ khoan hàng ngoài sát mép tầng
máy khoan phải đặt ngoài phạm vi lăng trụ trượt lở để đảm bảo an toàn
cho máy khoan di chuyển theo sơ đồ dích dắc.

Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức công tác khoan
7.5. CÔNG TÁC NỔ MÌN
7.5.1. Xác định thông số khoan nổ mìn
a. Đường kính lỗ khoan: d k
Việc lựa chọn đường kính lỗ khoan hợp lý phụ thuộc vào tính chất
cơ lý của đất đá như: độ cứng, độ nứt nẻ... Với đất đá mỏ Hang Nước
ta chọn đường kính lỗ khoan d = 105mm.
b. Chiều sâu lỗ khoan: L k
Để đường cản chân tầng được phân bố đều trong suốt chiều dài lỗ
khoan ta chọn lỗ khoan nghiêng. Góc nghiêng lỗ khoan bằng góc
nghiêng sườn tầng.
Chiều sâu lỗ khoan được xác định theo công thức:
Lk =

1
sinα

(H + L k t ), m

(7.5)

Trong đó:
H - chiều cao tầng, H = 10m

α - góc nghiêng sườn tầng, α = 75o

L k t - chiều sâu khoan thêm, m
L k t = (10÷15)d k = 12.0,105 = 1,26m
Thay các giá trị vào công thức (7.5) ta được:

SV: Vũ Tiến Hùng

44

44

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

1
(10 + 1,26)
o
L k = sin 75
= 11,66m

Ta chọn L k = 12m
c. Chỉ tiêu thuốc nổ: q
Ta sử dụng công thức thực nghiệm của B.N.Kutuzôv để xác định chỉ
tiêu thuốc nổ:
q = 0,13 γ d . f .(0,6 + 3,3.d o .d k )
Trong đó:
4

(

0,5 2 / 5
) .K
d cp

TN

, kg/m 3

(7.6)

γ d - trọng lượng thể tích của đất đá, γ d = 2,7 T/m 3

f - hệ số độ kiên cố của đất đá, f = 9
d o - kích thước trung bình của khối nứt trong nguyên khối, d o =
1m
d k - đường kính lỗ khoan, d k = 0,105m
K T N - hệ số thuốc nổ
Q
K TN = TC
Q TN
Q T C - nhiệt lượng nổ của thuốc nổ chuẩn, Q T C = 1000 cal/kg
Q T N - Nhiệt lượng nổ của thuốc nổ thực tế (ANFO), Q T N = 890
cal/kg
K T N = 1,12
Thay các giá trị vào công thức (7.6) ta được:
q = 0,33 kg/m 3
d. Đường kháng chân tầng: W c t
Đường kháng chân tầng ở mức nền tầng được xác định trên cơ sở sử
dụng tối đa thể tích lỗ khoan để chứa thuốc:
− 0,75. p + 0,56. p 2 + 4.m. p.q.H .Lk
2.m.q.H
Wct =
,m
(7.7)
Trong đó:
p - sức chứa thuốc của 1 m dài lỗ khoan, kg/m

p=

π .d k2
.∆
4
, kg/m

d k - đường kính lỗ khoan, d k = 0,105m
∆ - mật độ nạp mìn, ∆ = 0,9 kg/dm 3 = 900kg/m 3
p=

3,14.0,105 2
.900 = 6,9kg / m
4

m - hệ số làm gần, m = 1
SV: Vũ Tiến Hùng

45

45

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

q - chỉ tiêu thuốc nổ tính toán, q = 0,33 kg/m 3
H - chiều cao tầng, H = 10m
L k - chiều sâu lỗ khoan, L k = 12m
Thay các giá trị vào công thức (7.7) ta được:
− 0,75.6,9 + 0,56.6,9 2 + 4.1.6,9.0,33.10.12
2.1.0,33.10
=
= 4,3m

Wct
Vậy W c t = 4,3m
e. Khoảng cách giữa các lỗ khoan: a
a = m.W c t , m
(7.9)
Trong đó:
m - hệ số làm gần, m = 1
W c t - đường kháng chân tầng, W c t = 4,3m
Thay các giá trị vào công thức (7.9) ta được:
a = 1.4,3 = 4,3m
f. Khoảng cách giữa các hàng: b
Sử dụng nổ mạng tam giác đều nên:
b = W = 4,3m
g. Lượng thuốc nổ cần nạp cho một lỗ khoan: Q
Xác định theo hàng lỗ khoan:
+ Hàng ngoài:
Q 1 = q.a.W c t .H, kg/lỗ
(7.10)
Trong đó:
q - chỉ tiêu thuốc nổ, q = 0,33 kg/m 3
a - khoảng cách giữa các lỗ khoan, a = 4,3m
W c t - đường kháng chân tầng, W c t = 4,3m
H - chiều cao tầng, H = 10m
Thay các giá trị vào công thức (7.10) ta được:
Q 1 = 0,33.4,3.4,3.10 = 61 kg/lỗ
+ Hàng trong:
Q 2 = k q .q.a.b.H, kg/lỗ
(7.11)
Do nổ mìn vi sai qua lỗ nên chỉ tiêu thuốc nổ hàng 2 lấy bằng hàng 1
Q 2 = 61 kg/lỗ
h. Chiều cao cột thuốc: L t
Q
Lt = p , m

(7.12)

Trong đó:
Q - lượng thuốc nổ nạp cho một lỗ khoan, kg/lỗ
p - sức chứa thuốc của 1m dài lỗ khoan, p = 7,79 kg/m
SV: Vũ Tiến Hùng

46

46

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

+ Chiều cao thuốc hàng ngoài và hàng trong bằng nhau:
Q1
61
L t = p = 6,9 = 8,8m

i. Chiều dài bua: L b
Chiều dài bua được xác định như sau:
L b = L k – L t = 12 – 8,6 = 3,4m
Chiều dài bua ảnh hưởng đến sự bay xa của đất đá khi nổ, đến bề
rộng của đống đá và hiệu quả phá vỡ của đất đá khi nổ. Vì vậy phải
chọn chiều dài bua theo điều kiện tối thiểu không phụt bua tùy theo
tính chất của đất đá.
L b = 3,4 ≥ (0,5 ÷ 0,7).W c t = 0,7.4,5 = 3,15m ⇒ thoả mãn điều
kiện
k. Suất phá đá trên 1m lỗ khoan: S
a.H [Wct + (n − 1).b]
n.Lk
S=
, m 3 /m

(7.13)

Trong đó:
a - khoảng cách giữa các lỗ khoan trong hàng, a = 4,3m
b - khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan, b = 4,3m
H - chiều cao tầng, H = 10m
n - số hàng lỗ khoan, n = 2 hàng
W c t - đường kháng chân tầng, W c t = 4,3m
L k - chiều dài lỗ khoan, L k = 12m
Thay các giá trị vào (7.13) ta được:
S = 11 m 3 /m
7.5.2. Quy mô một bãi nổ
a. Khối lượng đá nổ trong một đợt nổ
Vn =

3600.E.η .k x .n.N x
.T
TCK .k r .k c
, m3

(7.14)

Trong đó:
E - dung tích gầu xúc, E = 1,6 m 3
η - hệ số sử dụng thời gian của máy xúc, η = 0,85
T - số giờ làm việc trong 1 ca, T = 6h
n - số ca làm việc trong ngày, n = 2ca
k x - hệ số xúc đầy gầu, k x = 0,9
N x - số ngày xúc hết đống đá nổ mìn, N x = 2 ngày
T C K - thời gian chu kỳ xúc, T C K = 30s
k r - hệ số nở rời của đất đá, k r = 1,4
k c - hệ số kể đến điều kiện địa chất, hang hốc, castơ. k c = 0,8
SV: Vũ Tiến Hùng

47

47

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

Thay các giá trị vào công thức (7.14) ta được:
V n = 3147 m 3
b. Chiều dài bãi nổ
Ln =

Vn
A.H

,m

(7.15)

Trong đó:
A - chiều rộng khoảnh khai thác, A = 8m
H - chiều cao tầng, H = 10m
L n = 39,4m
c. Tổng số lỗ khoan trong một đợt nổ
Ln
a

Nlk =
.n, lỗ
(7.16)
n - số hàng lỗ khoan, n = 2 hàng
a - khoảng cách giữa các lỗ khoan, a = 4,3m
N l k = 19,3 lỗ
Chọn N l k = 20 lỗ
d. Tổng lượng thuốc nổ tính cho bãi mìn
Q T = N 1 .Q 1 + N 2 .Q 2 , kg
(7.17)
Trong đó:
N 1 ,N 2 - số lỗ khoan hàng ngoài, hàng trong
N 1 = 10 lỗ, N 2 = 10 lỗ
Q 1 , Q 2 - khối lượng thuốc hàng ngoài, hàng trong
Q 1 =Q 2 = 61kg/lỗ
Thay các giá trị vào (7.17) ta được:
Q T = 1220 kg
Từ các số liệu tính toán trên ta có bảng VII.2 tổng hợp các thông số
khoan nổ mìn.
Bảng 7.2 Tổng hợp các thông số khoan nổ mìn
TT

Tên chỉ tiêu

Ký hiệu

Đơn vị

Số
lượng

1

Chiều cao tầng

Ht

m

10

2

Góc nghiêng sườn tầng

αt

độ

75

3

Đường kháng chân tầng

W

m

4,3

4

Đường kính lỗ khoan

d0

mm

105

5

Chiều sâu lỗ khoan

Lt

m

12

6

Chiều sâu khoan thêm

Lkt

m

12,6

SV: Vũ Tiến Hùng

48

48

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

7

Khoảng cách giữa các lỗ
khoan

a

m

4,3

8

Khoảng cách giữa các hàng
lỗ khoan

b

m

4,3

9

Chỉ tiêu thuốc nổ

qo

kg/m 3

0,33

10

Chiều dài cột bua

l b 1 (l b 2 )

m

3,4

m

300

m

200

Khoảng cách an toàn
- Với người
- Thiết bị, công trình kiến
trúc

7.5.3. Thời gian hoàn thành bãi khoan
Thời gian hoàn thành bãi khoan được tính theo công thức:
Tk =

M
n.QTT , ngày

(7.18)

Trong đó:
M - tổng số mét khoan, m;
M = N l k .L k (m)
N l k - số lỗ khoan, N l k = 20 lỗ
L k - chiều sâu lỗ khoan, L k = 12m
M = 20.12 = 240m
Q T T - năng suất thực tế của một máy khoan trong ngày, m/ngày
Theo (7.2) ta có Q T T = 143,3 m/ngày
n - số máy khoan cho 1 bãi khoan, n = 2
Thay các giá trị vào công thức (7.18) ta được
Tk =

1 ngày
7.5.4. Lựa chọn thuốc nổ và phương tiện nổ
a.Thuốc nổ
Hiện nay mỏ đá Hang nước đang sử dụng các loại thuốc nổ ANFO,
AD – 1, Nhũ Tương.
Thuốc nổ ANFO là một hỗn hợp của những hạt Nitrat amin xốp với
dầu diezen theo tỷ lệ 94/6 (%). Đây là tỷ lệ hợp thức tạo cho hỗn hợp
có cân bằng về oxy. ANFO là loại thuốc nổ đơn giản và rẻ tiền, có sự
quân bình tốt giữa năng lượng đẩy và năng lượng chấn động nên tạo ra
hiệu quả nổ cao.
SV: Vũ Tiến Hùng

49

49

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

AD – 1 là loại thuốc nổ có gốc Nitrat amin, có thông số kỹ thuật
tương đương với Amônít phá đá số 7 của Liên Xô sản xuất. Nó được
kích nổ trực tiếp bằng kíp nổ số 8, thuốc nổ AD – 1 được đóng thành
từng thỏi trong vỏ giấy paraphin, mỗi thỏi có đường kính 32mm và
nặng 0,2kg.
Thuốc nổ nhũ tương thành phần chính là nhũ tương 60 ÷ 90% ngoài
ra là nitrat amin 30% và một số thành phần khác.
Trên mỏ sử dụng chủ yếu thuốc nổ ANFO và AD – 1. Thuốc nổ
ANFO được dùng cho các lỗ khoan lớn, AD – 1 được dùng kết hợp với
ANFO nhằm tăng hiệu quả phá vỡ đất đá và sử dụng để phá đá quá cỡ
hay nổ mìn xử lý mô chân tầng. Thuốc nổ nhũ tương chỉ được sử dụng
trong điều kiện lỗ khoan có nước hoặc trời mưa.
Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ được thể hiện qua bảng 7.3

Tên
thuốc
nổ
AD – 1
Nhũ
tương
ANFO

Bảng 7.3 Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ
Sức
Mật độ
Tốc độ Khả năng
công
Chịu
rời
nổ
công nổ
phá
nước
(g/cm 3 )
(km/s)
(cm 3 )
(mm)
0,95 ÷
3,6
340 ÷
14 ÷ 16 kém
1,1
÷4,2
360
320 ÷
1,0 ÷ 1,3 4,5
16 ÷ 18 tốt
340
4,0
320 ÷
0,8 ÷ 0,9
15 ÷ 20 không
÷4,4
330

TG bảo
hành
(tháng)
6
6
6

b. Phương tiện nổ
- Khối mồi nổ: là dạng mồi nổ năng lượng cao, được chế tạo trên
nền thuốc nổ mạnh, có tốc độ nổ cao và tạo sóng xung kích mạnh.
SV: Vũ Tiến Hùng

50

50

Lớp: Khai thác A – K57

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn khai thác lộ thiên

Thuốc nổ ANFO kém nhạy nổ với các phương tiện nổ thông thường.
Để kích nổ ANFO, ta dùng khối mồi nổ VE.05.
Đặc tính kỹ thuật khối mồi nổ VE.05
Tỷ trọng: 1,59 ÷ 1,62 g/cm 3
Tốc độ nổ: 6,8 ÷7,1 km/s
Sức công phá: 24 mm
Độ nhạy va đập: 16 ÷ 24%
Thời gian bảo quản: 24 tháng
- Kíp nổ vi sai KVP.6N trên mặt có độ chậm nổ 17ms, 25ms và loại
kíp xuống lỗ có độ chậm nổ 400ms do Xí nghiệp hóa chất 21 sản
xuất.
- Để kích nổ sử dụng máy nổ mìn Kobla XB – 1000.
- Nổ mìn phá đá quá cỡ sử dụng thuốc nổ AD-1 thỏi nhỏ đường kính
d = 32 mm x 200g, kíp nổ số 8 kết hợp dây nổ.
7.5.5. Phương pháp nổ mìn
Mỏ Hang nước sử dụng phương pháp nổ mìn vi sai phi điện. Đây là
một phương pháp nổ mìn hiện đại nhất được áp dụng cho mỏ lộ thiên ở
nước ta. Bản chất của phương pháp này giống như phương pháp nổ mìn
vi sai khác, chỉ khác ở chỗ nó được truyền nổ bằng dây dẫn tín hiệu
nổ. Các dây dẫn tín hiệu nổ được gắn trực tiếp với kíp nổ.
Dây dẫn này có đặc điểm là lỗ rỗng bên trong chứa một loại chất
hoạt tính để truyền tín hiệu nổ, tín hiệu nổ được truyền theo lõi rỗng
đến kíp ở cuối đầu dây để làm nổ mồi nổ.

Hình 7.2 Sơ đồ kết cấu lượng thuốc nạp trong lỗ khoan
SV: Vũ Tiến Hùng

51

51

Lớp: Khai thác A – K57