Năm phương pháp nổ mìn khai thác mỏ: Phương pháp nào phù hợp với hoạt động của bạn?
Khai thác mỏ lộ thiên thường được mô tả như một chuỗi các bước khoan, nổ mìn, bốc xếp, vận chuyển và xử lý chất thải. Trong số các bước này, nổ mìn thường chiếm khoảng 15% đến 20% tổng chi phí sản xuất khai thác lộ thiên. Quan trọng hơn, chất lượng mảnh vỡ ảnh hưởng đến năng suất máy xúc, khả năng bốc xếp xe tải, hiệu quả nghiền, độ ổn định của mái dốc và chi phí cuối cùng trên mỗi tấn.
Không có phương pháp nổ mìn nào là tối ưu nhất cho mọi mỏ. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện đá, quy mô sản xuất, hình dạng vỉa quặng, thiết bị, giới hạn môi trường và quy định địa phương.
1. Nổ mìn lỗ nông
Phương pháp nổ mìn lỗ nông thường sử dụng các lỗ nhỏ hơn, thường có đường kính khoảng 30 đến 75 mm. Độ sâu lỗ thường dưới 5 m, mặc dù có thể đạt đến khoảng 8 m hoặc hơn khi sử dụng máy khoan cỡ lớn.
Phương pháp này thường được sử dụng cho:
Các mỏ lộ thiên nhỏ
Mỏ đá nhỏ
Đào hầm
Phá vỡ thứ cấp
các đoạn đường cắt
Xây dựng mỏ mới
Công tác khai quật đặc biệt
Ưu điểm chính của nó là tính linh hoạt. Các lỗ nông dễ định vị hơn và có thể được khoan bằng thiết bị tương đối nhỏ gọn.
Hạn chế nằm ở khối lượng sản xuất. Phương pháp nổ mìn lỗ nông thường ít phù hợp với các tầng khai thác lớn, nơi mỏ cần vận chuyển hàng trăm nghìn tấn trong một chu kỳ.
2. Nổ mìn khai thác mỏ sâu
Phương pháp nổ mìn tạo lỗ sâu sử dụng thiết bị khoan để tạo ra các lỗ sâu hơn, đóng vai trò là không gian chứa thuốc nổ đã được phê duyệt. Trong các mỏ lộ thiên, phương pháp này chủ yếu được sử dụng để nổ mìn khai thác trên các tầng khai thác.
Các phạm vi tham chiếu điển hình xấp xỉ như sau:
Độ sâu lỗ khoan: 15 đến 20 m
Đường kính lỗ: 75 đến 310 mm
Đường kính phổ biến: 200 đến 250 mm
Phương pháp nổ mìn lỗ sâu được sử dụng rộng rãi trong khai thác, bóc tách lớp đất phủ và sản xuất mỏ. Các hoạt động quy mô lớn có thể sử dụng phương pháp này cho hơn 90% tổng khối lượng nổ mìn của họ.
Cả giếng thẳng đứng và giếng nghiêng đều khả thi. Giếng nghiêng có thể cung cấp sự phân bố năng lượng đồng đều hơn và có thể cải thiện điều kiện phân mảnh và tải trọng. Tùy thuộc vào địa điểm, các kỹ sư cũng có thể sử dụng thiết kế trì hoãn có kiểm soát, tải trọng xếp lớp, sàn không khí hoặc các kỹ thuật được phê duyệt khác để quản lý rung động và cải thiện việc sử dụng năng lượng.
Giàn khoan DTH và máy khoan lỗ nổ xoay đều là những lựa chọn phổ biến. Hệ thống khoan phải được lựa chọn dựa trên loại đá, đường kính lỗ khoan, độ sâu và năng suất yêu cầu.
3. Phá buồng đốt
Phương pháp nổ mìn trong buồng chứa đưa một lượng lớn thuốc nổ vào bên trong một buồng hoặc hố đào ngầm đã được chuẩn bị sẵn. Vì lượng thuốc nổ cần dùng có thể rất lớn, phương pháp này đôi khi được gọi là nổ mìn quy mô lớn.
Nó có thể được xem xét cho:
Các dự án xây dựng mỏ
Điều kiện đặc biệt của mỏ lộ thiên
Các hoạt động khai thác đá quy mô lớn
Các địa điểm mà khối lượng lớn dữ liệu phải được chia nhỏ thành một số lượng sự kiện hạn chế.
Phương pháp này có thể giảm lượng khoan bề mặt cần thiết và có thể xử lý các loại đá có độ cứng khác nhau. Nó cũng có thể được sử dụng trong trường hợp điều kiện khoan bề mặt khó khăn.
Tuy nhiên, việc chuẩn bị buồng khai thác có thể tạo ra điều kiện làm việc khó khăn cho đội ngũ thi công, và kết quả có thể chứa tỷ lệ đá quá khổ cao hơn. Phương pháp này đòi hỏi thiết kế chi tiết, cấp phép, đánh giá địa chất và quản lý an toàn nghiêm ngặt.
4. Vụ nổ đa hàng trong mili giây
Khi kích thước gầu xúc và năng lực sản xuất của mỏ tăng lên, các mỏ cần lượng thuốc nổ lớn hơn. Kỹ thuật nổ mìn đa hàng trong mili giây cho phép tạo ra nhiều hàng lỗ theo trình tự đã được lên kế hoạch.
Các hoạt động khai thác quy mô lớn có thể cho nổ khoảng 5 đến 10 hàng trong một lần, với tổng lượng vật liệu bị phá vỡ lên đến hàng trăm nghìn tấn tùy thuộc vào thiết kế mỏ.
Trong một vụ nổ chỉ diễn ra trong mili giây, các khối thuốc nổ trong các lỗ khoan liền kề được kích hoạt theo những khoảng thời gian ngắn đã được thiết kế sẵn. Việc căn chỉnh thời gian này giúp phân bổ năng lượng và kiểm soát sự dịch chuyển của khối đá.
Những lợi thế tiềm năng bao gồm:
Thể tích mỗi lần nổ lớn hơn
Ít sự cố nổ hơn và thời gian chờ đợi ngắn hơn.
Phân mảnh tốt hơn
Tỷ lệ hàng quá khổ thấp hơn
Tăng cường hiệu quả sử dụng thiết bị khoan
Năng suất máy xúc và xe tải được cải thiện
Tài liệu khảo sát thực địa ban đầu cho thấy khả năng cải thiện khoảng 10% đến 15% đối với thiết bị khoan và vận chuyển, đồng thời giảm đáng kể tỷ lệ vật liệu quá cỡ so với phương pháp nổ mìn một hàng. Kết quả thực tế phụ thuộc vào độ chính xác của quá trình khoan, cấu trúc đá, thiết kế nổ mìn và điều kiện tại công trường.
5. Nổ đa hàng trong mili giây hoặc nổ trong không gian hạn chế
Phương pháp nổ mìn nhiều hàng trong thời gian mili giây được thực hiện trong khi đống đất đá thải trước đó vẫn còn nằm phía trước gương làm việc. Đống đất đá hiện có tạo ra sự giam giữ.
Việc bị giam giữ có thể:
Kéo dài thời gian hành động hiệu quả
Cải thiện sự phân mảnh
Giúp kiểm soát chiều rộng của đống bùn.
Giảm thiểu sự dịch chuyển đá không kiểm soát
Giữ cho vật liệu bị vỡ tập trung hơn.
So với phương pháp nổ mìn nhiều hàng với thời gian trễ mili giây thông thường, khoảng thời gian trì hoãn thường được thiết kế khác. Thời điểm chính xác phải được xác định bởi các kỹ sư nổ mìn có trình độ chuyên môn thông qua phân tích và thử nghiệm tại hiện trường.
Ưu điểm chính là khả năng phân mảnh tốt hơn và tạo ra đống đất đá thải tập trung hơn. Điều này có thể hữu ích cho các mỏ sử dụng vận chuyển đường sắt, vì đường ray có thể không cần phải được tháo dỡ trước mỗi lần nổ mìn.
Sự đánh đổi cũng quan trọng không kém:
Mức tiêu thụ sản phẩm nổ cao hơn
Yêu cầu về nền tảng làm việc rộng hơn
Chiều cao đống bùn lớn hơn
Có thể gây nhiễu cho hoạt động của máy xúc.
Sự phối hợp và kiểm soát an toàn đòi hỏi cao hơn.
Hãy lựa chọn dựa trên điều kiện địa điểm, chứ không phải theo thói quen.
Một mỏ không nên duy trì mãi một kiểu nổ mìn chỉ vì nó đã hiệu quả trong quá khứ. Độ cứng của đá, các khe nứt, nước, chiều cao tầng khai thác, thiết bị và cơ sở hạ tầng xung quanh đều có thể thay đổi.
Trước khi lựa chọn phương pháp, hãy xem xét:
Loại đá và cấu trúc vết nứt
Kích thước đoạn yêu cầu
Hình dạng bệ đỡ và điều kiện bề mặt tự do
Thiết bị khoan và độ chính xác của lỗ
Khả năng bốc xếp và vận chuyển
Giới hạn rung động và đá văng
Bụi, tiếng ồn và các hạn chế của cộng đồng
Yêu cầu về cấp phép và an toàn địa phương
Tổng chi phí trên mỗi tấn, bao gồm cả chi phí phá dỡ thứ cấp.
Đối với các địa điểm gần các tòa nhà, đường sắt, đường cao tốc, đường dây điện hoặc các cơ sở nhạy cảm, phương pháp nổ mìn thông thường có thể không phải là lựa chọn duy nhất. Hệ thống phá đá bằng khí O2 của Gaea Rock sử dụng oxy lỏng và chất hấp thụ dễ cháy bên trong một ống phá vỡ. Đây là một quy trình thay đổi pha vật lý được kiểm soát, chứ không phải là một hệ thống nổ thông thường.
Hệ thống O2 có thể được xem xét khi cần giảm cường độ sóng xung kích, giảm rung động, đơn giản hóa phân loại vận chuyển hoặc kiểm soát việc tách đá. Tuy nhiên, hệ thống này vẫn yêu cầu khoan đúng cách, bịt kín, đánh lửa từ xa, vùng cấm, nhân viên được đào tạo và sự chấp thuận của kỹ sư địa phương.
Phương pháp nổ mìn tốt nhất là phương pháp cân bằng giữa độ phân mảnh, năng suất, an toàn, bảo vệ môi trường và tổng chi phí vận hành.
