Thiết kế và thi công nổ mìn lỗ trung bình và sâu trong mỏ đá

1. Lựa chọn thiết bị khoan đá và thiết bị nổ mìn 1.1 Lựa chọn thiết bị khoan đá Nổ mìn lỗ sâu trung bình là hoạt động nổ mìn có độ sâu lỗ lớn hơn 5 m và đường kính lỗ lớn hơn 75 mm. Đặc điểm của lỗ nổ quyết định rằng thiết bị khoan đá phải sử dụng dụng cụ khoan lỗ sâu. Kế hoạch này sử dụng máy khoan xuống lỗ Xuanhua Ingersoll Rand CM351, phù hợp với nhiều loại đá có độ cứng đá f trong khoảng từ 6 đến 20. Đường kính lỗ khoan là 115 mm, độ sâu lỗ khoan có thể đạt tới 30 m và chiều dài thanh khoan là 3 m. 1.2 Lựa chọn thiết bị nổ mìn 1)

Các loại thuốc nổ và thuốc nổ: Sử dụng thuốc nổ amoni nitrat đá 2# và thuốc nổ nhũ tương để kích nổ thuốc nổ khi có nước. Ngoài ra, việc sử dụng thuốc nổ dạng cột có thể phân tán thuốc nổ đều hơn trong khối đá, có thể tăng thể tích nổ trên một mét và giảm lượng thuốc nổ tiêu thụ trên một đơn vị, do đó giảm lượng thuốc nổ sử dụng và giảm chi phí kỹ thuật. 2) Lựa chọn kíp nổ: Kíp nổ điện tức thời được sử dụng bên ngoài lỗ, dây nổ phân đoạn được sử dụng bên trong lỗ và các đoạn ống dẫn thứ 1, thứ 3 và thứ 5 được sử dụng ở hàng thứ 1 đến thứ 3 tương ứng, với thời gian trễ là 25ms cho mỗi đoạn. 3) Nguồn điện kích nổ: Sử dụng kíp nổ GFB-1200 để kích nổ. 2 Xác định các thông số nổ Các yếu tố bước (như thể hiện trong Hình 1, sơ đồ các thông số lỗ nổ): chiều cao bước H, đường sức cản khung gầm Wd, khoảng cách lỗ a, khoảng cách hàng b, độ sâu lỗ L, độ sâu siêu hc, chiều dài lấp đầy Lt.

Việc lựa chọn các thông số nổ mìn và thông số mạng lưới lỗ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả nổ mìn. Hầu hết các bãi sỏi trong một thành phố nhất định là các mỏ đá granit có độ cứng trung bình với các mối nối phát triển, hệ số Protsky từ 7 ~ 12 và khả năng nổ đá tốt. Các hình thức khoan có thể được chia thành khoan nghiêng và khoan thẳng đứng. Khoan nghiêng có các đường sức cản đồng đều và kích thước khối nổ đồng đều, nhưng công nghệ vận hành phức tạp; công nghệ khoan thẳng đứng đơn giản và nhanh chóng. Vì nổ mìn lỗ sâu trung bình hiện chưa được sử dụng rộng rãi và nhân viên có liên quan trong mỏ đá không quen thuộc với các yếu tố cần thiết của hoạt động, nên trước tiên nên sử dụng phương pháp khoan thẳng đứng tương đối đơn giản. 1) Đường kính lỗ nổ d Đường kính của mũi khoan của máy khoan xuống lỗ là 115 mm, do đó đường kính lỗ nổ d là 115 mm. 2) Đường sức cản khung gầm Wd

①Theo chiều rộng làm việc an toàn của giàn khoan

Wd≥h·ctg（α+β） Trong công thức: h——chiều cao bậc, là 10 m; α——góc dốc bậc, trong sản xuất thực tế, sử dụng máy đào để sản xuất, góc dốc có thể đạt tới 75°. β——Khoảng cách từ tâm lỗ nổ đến đỉnh dốc là 2,5 m. Khi đó Wd≥h·ctg（α+β）=10×ctg75°+2,5=5,2 m②Tính theo công thức thực nghiệm Davydov của Liên Xô Wd=53·KT·d·(Δe/γ)1/2 Trong đó: d——khẩu độ là 0,115 m; KT——hệ số gãy đá quặng, lấy 1,1; Δ——mật độ điện tích lấy theo kinh nghiệm hiện tại, là 0,6 g/cm3; γ——mật độ khối đá, là 2,5 t/m3; e——hệ số hiệu chỉnh lực nổ, lấy 1 Khi đó Wd=53×1,1×0,115×（0,6×1/2,5）1/2=3,3 mKết hợp với ① và ②, lấy Wd=4 m3) Khoảng cách lỗ a, khoảng cách hàng b Theo diện tích lỗ có hiệu ứng nổ tối ưu là 14,5 m2, theo

a=m·Wd, m là hệ số mật độ lỗ nổ, phạm vi giá trị là 0,8~1,4, ở đây m được lấy là 1,1, khi đó a=1,1×4=4,4 m. Theo giá trị thực tế

như sau:

Lấy khoảng cách lỗ a=4,5 m, và tính khoảng cách hàng b=3 m theo diện tích mạng lưới lỗ. 4) Độ sâu lỗ L và độ sâu siêu hc Để khắc phục hiệu ứng kẹp của đá đáy và không để lại nền móng sau khi nổ mìn, lỗ nổ cần phải được khoan quá mức. Quá sâu sẽ lãng phí thuốc nổ, trong khi quá nhỏ sẽ gây ra nền móng và ảnh hưởng đến việc nạp và dỡ thuốc nổ. Nhìn chung, các giá trị sau được lấy:

hc=（0,15-0,35）d, lấy 0,25·Wd=0,25×4=1 m

L=h+hc=10+1=11 m5) Chiều dài nạp Lt Chiều dài nạp Lt=（16-32） d, lấy 2,8 m6) Đơn vị tiêu thụ thuốc nổ q lấy từ kinh nghiệm trước đây q=0,45 kg/m3 7) Lượng thuốc nổ cho mỗi lỗ nổ Q ①Theo thể tích quặng và đá nổ cho mỗi lỗ nổ Q=q·a·h·Wd=0,45×4,5×10×4=81 kg ②Theo lượng thuốc nổ có thể chứa

Q=L·op=(L-Lt)·p Trong công thức: Lo——Chiều dài thuốc nổ lỗ nổ, L-Lt=11 -2,8 =8,2

m; p——điện tích trên m lỗ nổ, mật độ điện tích là 7,1 kg/m

Q=8,2×7,1=58,22 kgKết hợp ① và ②, ta được Q=58,5 kg8) Số lỗ nổ N

Sắp xếp theo địa hình cụ thể trong quá trình thi công. Sau khi kiểm tra an toàn nổ mìn, tại đây chúng tôi mô phỏng tính toán với 15 lỗ trên một hàng và 3 hàng mỗi lần (tương tự bên dưới). Khi đó N = 15 × 3 = 45 9) Tổng lượng nổ Q tổng Q tổng = 45 × 58,5 = 2 632,5 kg3 An toàn nổ mìn Theo yêu cầu phê duyệt của mỏ đá, mỏ đá thường cách xa làng và tiếng ồn tức thời của vụ nổ và khói từ vụ nổ không có tác động rõ ràng đến khu vực xung quanh. Hai mục này có thể được bỏ qua trong thiết kế. Sau đây là kiểm tra an toàn cần thiết của sóng địa chấn nổ, sóng xung kích không khí nổ và các viên đá bay riêng lẻ. 3.1 Khoảng cách an toàn của các kết cấu mặt đất so với sóng địa chấn nổ có thể được tính theo công thức sau (Công thức 1) và kiểm tra theo Công thức 2. Rd = Kd · fn · Q1 / 3 (1) V = K · (Q1 / 3 / R)

α (2) Trong đó: Rd——khoảng cách an toàn của sóng địa chấn nổ; Kd——hệ số nền, lấy bằng 10 theo tính chất của đá; fn——hệ số tính chất nổ, lấy bằng 0,7 theo chỉ số tác động nổ; Q——lượng thuốc nổ lớn nhất của một đoạn, là 13162,5 kg.

(Theo sơ đồ bố trí mạng lưới nổ, số lỗ nổ tối đa trong một đoạn nổ là 15, do đó lượng thuốc nổ tối đa của một đoạn nổ là 15×58,5=13 162,5 kg) R——khoảng cách từ tâm nổ đến công trình được bảo vệ là 190 m, do đó Rd=10×0,7×(13 162,5)1/3=165 m

Phòng dụng cụ đề xuất và các tòa nhà và công trình khác được bố trí trong khu vực khai thác, với khoảng cách khoảng 190 m, đáp ứng các yêu cầu. V——tốc độ rung của các điểm đất, tính bằng cm/giây; K——hệ số vị trí liên quan đến tính chất đá, lấy bằng 160; R——khoảng cách giữa tâm nổ mìn và tòa nhà được bảo vệ, 190 m; α——chỉ số suy giảm sóng địa chấn nổ mìn, lấy bằng 1,7, khi đó V=160×(13 162,5)1/3/190)1,7=4,6 cm/giây. Các giá trị tốc độ địa chấn an toàn sau đây được quy định trong "Quy định an toàn cho nổ mìn":

①Hang đất, nhà đất, nhà đá thô, 1,0 cm/s; ②Chung

nhà gạch, tòa nhà khối lớn không chịu động đất, 2~3 cm/s; ③Nhà khung bê tông cốt thép, 5 cm/s. Vì tất cả các loại kết cấu trong mỏ đá đều là nhà khung bê tông cốt thép nên đáp ứng các yêu cầu. 3.2 Sóng xung kích không khí Δp=K·(Q1/3/R)α Trong đó: K——hệ số thực nghiệm, thường là 1,48 đối với nổ mìn theo bậc; α——chỉ số suy giảm thực nghiệm, 1,55; Q——lượng thuốc nổ ở phần lớn nhất, 13 162,5 kg; K——khoảng cách từ tâm nổ mìn đến đối tượng được bảo vệ, 190 m, khi đó Δp=1,48×(13 162,5)1/3/190)1,55=0,058 Theo số liệu thống kê, khi sóng xung kích không khí là 0,2～0,3kg/cm2, sẽ gây ra vết bầm tím nhẹ cho người. Khi sóng xung kích = 0,7～1,0 kg/cm2, thì an toàn cho các công trình nhẹ.3.3 Khoảng cách an toàn của từng viên đá bay Theo quy định của Quy định an toàn nổ mìn, khoảng cách an toàn của từng viên đá bay từ nơi nổ mìn sâu đến người không được nhỏ hơn 200 m. Do đó, phạm vi cảnh báo an toàn phải lớn hơn 200 m. 3.4 Nổ mìn có kiểm soát gần ranh giới cố định Độ cao khai thác tối đa của mỏ đá là 110 m, độ cao khai thác tối thiểu là +30 m, do đó chiều cao cuối cùng của ranh giới là khoảng 80 m. Để đảm bảo an toàn và ổn định cho các đường biên trong toàn bộ quá trình khai thác, nên sử dụng phương pháp nổ mìn có kiểm soát gần các đường biên. Có ba phương pháp nổ mìn có kiểm soát gần các đường biên: nổ mìn trước khi chia, nổ mìn đều và nổ mìn đệm. Trong ba phương pháp nổ mìn có kiểm soát đường biên, nổ mìn đệm là đơn giản nhất, chỉ liên quan đến hàng cuối cùng của một lỗ nổ trong mạng lưới lỗ nổ chính. Khi đường kính lỗ là 100-115 mm, khoảng cách giữa các lỗ là 1,5 m, đường kháng cự (hoặc khoảng cách giữa các hàng) là 1,8 m, mật độ đạn nổ là 0,37-1,12 kg/m và chiều dài lấp đầy bằng chiều dài đường kháng cự. Sử dụng thông số nổ mìn này có thể tránh được thiệt hại nghiêm trọng cho đường biên và đảm bảo an toàn và ổn định cho đường biên. 4 Kết luận Thông qua các thử nghiệm nổ mìn lỗ trung bình sâu lặp đi lặp lại, người ta thấy rằng sau khi sử dụng các thông số nổ mìn để thi công, khối đá nổ đã bị phá vỡ hoàn toàn và các khối đồng đều. Các khối đá lớn hơn 1 m3 có thể được kiểm soát trong vòng 20% ​​và động đất nổ, sóng xung kích và đá bay có thể được kiểm soát an toàn. Kết luận thử nghiệm: 1) So với hoạt động nổ mìn khoan khí nén cầm tay, khối lượng nổ của nổ mìn lỗ trung bình tăng theo cấp số nhân, số lần nổ giảm đáng kể và độ an toàn của công trình được cải thiện. 2) Sau khi nổ, đống xỉ được cô đặc, có lợi cho việc nạp và vận chuyển, hiệu quả sản xuất được cải thiện đáng kể. 3) So với hoạt động nổ mìn khoan khí nén cầm tay, mức tiêu thụ thuốc nổ trung bình, lượng kíp nổ sử dụng, chi phí khoan, chi phí nhân công,Tiêu thụ nhiên liệu và các chi phí sản xuất trực tiếp khác của đá đều thấp hơn so với nổ mìn đá bằng máy khoan khí nén cầm tay. 4) Là một ngành thực nghiệm, nổ mìn chịu ảnh hưởng lớn bởi môi trường nổ mìn và đặc điểm của đá. Chỉ thông qua thực hành, phân tích và nghiên cứu lặp đi lặp lại mới có thể nắm vững các thông số nổ mìn thích hợp.