BÀI 1 đất đá Mỏ Và ẢNH HƯỞNG Của Nó đên CÔNG Tác KHOAN Nổ ...

Tải bản đầy đủ (.doc) (11 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Cao đẳng - Đại học
>>
3. Kỹ thuật - Công nghệ

BÀI 1 đất đá mỏ và ẢNH HƯỞNG của nó đên CÔNG tác KHOAN nổ mìn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (211.23 KB, 11 trang )

BÀI 1. ĐẤT ĐÁ MỎ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐÊN CÔNG TÁC KHOANNỔ MÌNĐất đá mỏ là bao gồm toàn bộ đất đá thuộc đới thạch quyển vỏ trái đất đượctiến hành công tác khai thác mỏ. Như vậy đất đá mỏ bao gồm cả đất đá thải vàkhoáng sản có ích. Đất đá mỏ là đối tượng chính của công nghệ khoan nổ mìn.1.1. CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ MỎ ẢNH HƯỞNG TỚI KHOAN NỔ MÌN:1.1.1. Ý nghĩa của việc nghiên cứu các tính thuốc cơ lý của đất đá mỏ ảnhhưởng đến công tác khoan nổ mìn:Sức cản của từng loại đất đá mỏ khác nhau đối với cùng một loại thiết bị.Với mỗi khâu công nghệ thì sức cản của đất đá cũng khác nhau. Sức cản củađất đá tác động trực tiếp tới tính hiệu quả khi thực hiện các khâu công nghệ,nó làm giảm năng suất, độ bền, tuổi thọ của thiết bị khai thác và làm tăng giáthành khai thác.Mục đích của công tác khoan nổ mìn là tạo trong khối đá lỗ khoan, nạp thuốcnổ, khởi nổ để sử dụng năng lượng thuốc nổ phá vỡ làm tơi đất đá phục vụ khaithác. Hiệu quả của công tác khoan nổ mìn bị ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp bởicác tính thuốc cơ lý khác nhau của đất đá một cách phức tạp. Do vậy việc nghiêncứu các tính chất cơ lý của đất đá có ý nghĩa to lớn nhằm:- Lựa chọn, tính toán các giải pháp kỹ thuật trong công tác khoan phù hợpnhư: phương pháp khoan, đường kính lỗ khoan, loại thiết bị khoan, các thôngsố lỗ khoan . . .- Lựa chọn, tính toán các phương pháp nổ mìn, loại thuốc nổ và phương thứckhởi nổ, tính toán các thông số nạp nổ mìn, tổ chức thi công hợp lý…Tuy nhiên, trong điều kiện tự nhiên tính chất cơ lý của đất đá mỏ thay đổiphức tạp không quy luật trên diện rộng. Vì vậy cần xác định các tính chất cơlý có tính đặc trưng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả khoan nổ mìn. Đồng thời cáctính chất này cần xác định một cách định tính tương đối, không thể xác địnhđịnh lượng chính xác, nên khi tính toán, lựa chọn cần xác định khoảng giá trịtiêu biểu trong điều kiện thực tế cụ thể và cần xem xét lại đối với các điềukiện khoan nổ khác nhau.1.1.2. Các tính chất cơ lý của đất đá mỏ:Có nhiều tính chất lý học và cơ học của đá ảnh hưởng đến hiệu quả của côngtác khoan nổ mìn. Ở đây chỉ nghiên cứu một số tính chất tiêu biểu ảnh hưởng lớnđến khoan nổ mìn.1. Độ cứng:Độ cứng của đất đá được đặc trưng bởi sức chống lại sự xâm nhập của vật thểkhác vào đất đá mà không để lại biến dạng.Độ cứng của đất đá được thể hiện bằng hệ số độ cứng f (còn gọi là độ kiên cố)thông thường đất đá càng cứng thì càng khó khoan và khó nổ.2. Độ dẻo:Độ dẻo là tính chất của đất đá thay đổi hình dạng và kích thước dưới tác dụngcủa ngoại lực mà không bị phá huỷ.Khi khoan trong đất đá có độ dẻo lớn thường bị giắt choòng khi sử dụngkhoan đập. Khi nổ mìn trong đất đá độ dẻo lớn tiêu hao thuốc nổ lớn hơntrong đất đá dòn.3. Độ dòn:Độ dòn là tính chất của đất đá bị phá vỡ không có biến dạng dẻo.Tính chất dòn hay dẻo của đất đá chỉ là tương đối, nó phụ thuộc vào tốc độ tácđộng của tải trọng và thay đổi với cùng một loại đất đá. Khi khoan nổ có thể coiđất đá cứng là đất đá dòn.Khi khoan để đất đá phá huỷ dưới dạng dòn cần tăng tốc độ của tải trọ\ng.4. Độ mài mòn:Độ mài mòn của đất đá là khả năng của đất đá mài mòn kim loại, hợp kimcứng và những vật thể khác khi ma sát với nó.Các loại đất đá khác nhau thì có độ mài mòn khác nhau, phụ thuộc độ cứngcủa khoáng vật tạo đá, độ nhám bề mặt của đá. Đất đá có độ mài mòn lớn sẽ màimòn nhanh chóng dụng cụ khoan, tăng chi phí công tác khoan.5. Độ dính:Độ dính của đất đá được đặc trưng bởi sức chống lại các lực muốn tách mộtphần của nó ra khỏi nguyên khối. Đất đá có độ dính lớn sẽ gây khó khăn cho côngtác khoan nổ mìn, đặc biệt khi sử dụng khoan xoay.6. Độ rỗng:Độ rỗng được đặc trưng bởi những lỗ hổng nhỏ nhất có trong đá. Các lỗ hổngnày do xi măng gắn kết không lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt khoáng vật.Theo cơ học đá đây là khuyết tật khi tạo đá.Độ rỗng được thể hiện bằng hệ số độ rỗng:n=VrV r + Vv(1-1)Trong đó: Vr , Vv - Thể tích các lỗ rỗng và thể tích khoáng vật tạo đá.7. Độ hạt:Độ hạt được đặc trưng bởi độ lớn của các hạt khoáng vật tạo thành đá.Theo kích thước hạt khoáng vật chia đất đá thành 3 loại:- Đá hạt mịn: hạt khoáng vật < 1 mm.- Đá hạt trung bình: hạt khoáng vật 1 - 5 mm.- Đá hạt thô: hạt khoáng vật > 5 mm.Hạt khoáng vật càng nhỏ, xi măng gắn kết hạt càng dai chắc thì càng khókhoan và nổ mìn.8. Độ chứa nước:Độ chứa nước được đặc trưng bởi tính chất của đất đá giữ và thoát nướckhi khai thác.Độ chứa nước được biểu thị bởi độ bão hoà nước S n .Sn =Vn;Vr(1-2)Vn - Thể tích nước có trong đất đá.Độ chứa nước liên quan tới việc lựa chọn phương pháp tháo khô đất đá, và lựachọn thuốc nổ phù hợp (chịu nước hay không chịu nước).9. Độ ổn định:Độ ổn định là tính chất đất đá giữ nguyên vị trí của nó trên sườn dốc. Đất đákém ổn định sẽ gây ra sập thành lỗ khoan, miệng lỗ khoan, gây khó khăn cho quátrình nạp thuốc, làm tổn thất mét khoan hoặc mất lỗ khoan. Độ ổn định liên quantới việc lựa chọn đường kính lỗ khoan và hướng nghiêng của lỗ khoan.10. Mật độ đất đá: γđ.Mật độ của đất đá là khối lượng của một đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái tựnhiên, hay mật độ được xác định:Gγđ = V , g/cm3ngk, Kg/dm3, T/m3.(1-3)Trong đó: G - khối lượng của đất đá có thể tích nguyên khối là Vngk .Mật độ của một loại đất đá phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm của đá.- Than có γ t = 0,9 ÷ 1,8 T/m3 than có độ tro AK càng lớn thì γ t càng lớn.- Đất đá trầm tích γđ = 2 - 2,5 T/m3.- Đá vôi γđ = 2,3 - 3 T/m3.Mật độ đất đá tạo nên áp lực mỏ, ảnh hưởng đến công tác thoát phoi khi khoan,tiêu hao thuốc nổ lớn hơn đặc biệt khi nổ văng xa định hướng.11. Độ nở rời:Độ nở rời là tính chất của đất đá ở trạng thái bị phá vỡ có thể tích lớn hơn ởtrạng thái nguyên khối.Độ nở rời được đặc trưng bởi hệ số nở rời (hệ số vỡ rời)Kv =VvrVngk(1-4)Trong đó: Vvr - Thể tích đất đá khi bị vỡ rời có thể tích nguyên khối là Vngk .Từ (1-3) và (1-4) có: γ vr =γ ngkK vr(1-5)Do Kv > 1 nên γ vr < γ ngkĐất đá có độ vỡ rời lớn làm tăng kích thước đống đá nổ mìn.Đất đá cứng, độ dính lớn, tính mài mòn cao có hệ số vỡ rời lớn.12. Tính phân lớp:Tính phân lớp là tính chất của đất đá tương đối dễ tách ra theo bề mặt phânchia lớp. Mặt phân lớp này được hình thành khi tạo đá, do thay đổi quy luật, chu kỳtạo đá. Cơ học đá coi đây là khuyết tật khi tạo đá.Trong khoan nổ mìn các mặt phân lớp gây ra kẹt choòng, cong trục lỗkhoan do vậy khi khoan phải tránh mặt phân lớp, hoặc khoan vuông góc vớimặt phân lớp.Mặt phân lớp còn tạo ra các tính chất cơ lý khác nhau của các lớp đá, gâykhó khăn cho công tác khoan khi lựa chọn chế độ khoan phù hợp, khó khăntrong quá trình nổ mìn, mức độ đập vỡ không đồng đều, thể tích đất đá phávỡ nhỏ . . .13. Độ nứt nẻ:Được đặc trưng bởi tần số và sự phân bổ nứt nẻ trong đất đá. Hệ thống khe nứtnày phân chia đất đá thành từng khối có kích thước khác nhau. Các hệ thống khenứt được hình thành bởi khe nứt nguyên sinh (co dãn vì nhiệt khi tạo đá, hoặc khenứt thứ sinh (hoạt động kiến tạo, phong hoá, nổ mìn…)Theo mức độ nứt nẻ hoặc tỷ lệ các khối lớn, đất đá được phân loại theo mức độnứt nẻ ở bảng 1-1.Bảng 1-1. Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻCấpnứtnẻIIIIIIIVVĐộ nứtMức độ nứt nẻ (độnẻ riêngkhối của đất đáλ (m-1)Nứt nẻ rất mạnh(khối nhỏ)Nứt nẻ mạnh(khối trung bình)Nứt nẻ trung bình(khối lớn)Nứt nẻ ít(khối rất lớn)Thực tế đặc sítKhối cực kỳ lớnĐườngkính TBcủa khối(m)≤> 100,1Tỷ lệ(%) của các khối cókích thước lớn hơn, cm304050< 10≈00Chỉ sốtruyềnâm Ai≤0,12 - 100,1 - 0,510 - 70< 30>50,1- 0,251-20,5 -1,070-10030 - 805 - 400,25- 0,41 - 0,651,0 - 1,510080 - 9040 - 800,4 - 0,6< 0,65> 1,51001001000,6 - 1,0Khi khoan trong khối đất đá có độ nứt nẻ lớn sẽ khó ổn định thành lỗ khoan,miệng lỗ khoan, tổn thất áp lực khí nén và nước, thoát phoi kém tốc độ khoangiảm, dễ bị kẹt choòng đặc biệt với các lỗ khoan nghiêng.Khi nổ mìn khó khăn do nạp thuốc vì thành lỗ khoan không bằng phẳng, dễ tắclỗ khi có cục đá nứt nẻ bị đẩy ra. áp lực khí nổ nhỏ, tổn thất năng lượng kích nổ,hiệu quả nổ không cao, mức độ đập vỡ không đồng đều sinh ra nhiều đá quá cỡ, đátreo. Với các khe nứt lớn còn làm tăng tốc độ của nước ngầm cuốn trôi thuốc nổvới các lỗ khoan có nước động, hoặc làm lộ tia lửa của phát mìn khi nổ trong hầmlò nguy hiểm khí hoặc bụi nổ.Do vậy khi nổ mìn trong đất đá nứt nẻ cần xét tới các yếu tố kỹ thuật và antoàn. Đồng thời sử dụng các giải pháp tránh gây hậu xung cho đất đá của các côngtrình mỏ, đảm bảo khả năng chịu tải của đá, tạo điều kiện thuận lợi khi tiến hànhcông tác khoan nổ mìn lần sau.1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ MỎ:1.2.1. Mục đích, ý nghĩa của việc phân loại đất đá mỏ:Mỗi loại đất đá khác nhau có mức độ thuận lợi hay khó khăn khác nhau khitiến hành tác động các khâu công nghệ. Cũng như các công nghệ khác, trong khoannổ mìn cần phân loại đất đá mỏ nhằm:- Lựa chọn thiết bị khoan, phương pháp khoan, loại thuốc nổ, phương pháp nổ.tính toán các thông số khoan nổ phù hợp.- Làm cơ sở xây dựng các định mức tiêu hao nguyên nhiên, vật liệu, ca máytiền lương hợp lý với từng loại đất đá mỏ.Có nhiều phương pháp phân loại; Ở đây chỉ giới thiệu các phương phápphân loại thường được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ.1. Phân loại đất đá của Giáo sư M.M. Prôtôđiakônôp:Bảng phân loại đất đá mỏ của Giáo sư người Nga M.M. Prôtôđiakônôpcông bố vào năm 1911, được sử dụng rộng rãi trong công tác khoan nổ mìnđến ngày nay.Cơ sở của bảng phân loại này là hệ số độ cứng f (còn gọi là độ kiên cố củađất đá).Hệ số f được đặc trưng cho độ bền nén khi nén 1 trục. Nếu đất đá có độ bềnnén là δ n = 100 KG/cm2 (9.8.106 N/m2, Pa) thì có hệ số độ cứng f = 1.( δ n = 100 KG/cm2 còn gọi là độ bền nén đơn vị).Mối quan hệ giữa hệ số độ cứng f và độ bền nén một trục được xác định:δnδ n′=(1-6)100 9,81.10 6δ n - Độ bền nén khi nén 1 trục, KG/cm2.Trong đó:δ n′ - Độ bền nén khi nén 1 trục, N/m2, (Pa).f =Căn cứ vào hệ số độ cứng f, chia đất đá thành 10 cấp theo bảng 1-2.Bảng 1-2. Phân loại đất đá của Giáo sư M.M. Prôtôđiakônôp.CấpđấtđáHệ sốđộcứng fI20II15III10Đất đá cứngIIIa8Như trênMức độ cứngĐất đá có độcứng rất caoĐất đá rấtcứngLoại đất đáBazan, quắcdít rất cứng và đặc. Những loại đấtđá khác đặc biệt cứngGarnit rất cứng, pocfia thạch anh, đá phiếnsilic, cát kết và đá vôi cứng nhấtGranit đặc, Cát kết và đá vôi rất cứng. Vỉaquặng thạch anh cônglômêrit cứng - quặng sắtrất cứng.Đá vôi cứng, granit không cứng lắm, cát kếtcứng. Đá hoa cứng Đôlômít, PiritGóc nội masát ϕ độ87008860118001882053Đất đá tươngđối cứngNhư trênĐất đá cứngtrung bìnhNhư trênIV6IVa5V4Va3VI2VIa1,5Như trênVIIaVIIbVIIIIX1,00,80,60,5Đất đá mềmNhư trênĐất mặtĐất xốpX0,3Đất chảyĐất đá tươngđối mềmCát kết thường, quặng sắt80032Đá phiến thuốc cát, cát kết phiếnĐá phiến sét cứng – Cát kết và đá vôi khôngcứng lắm. Công lômêrat mềmĐá phiến các loại (không cứng lắm) macnơ đặc.Đá phiến mềm. Đá vôi rất mềm, đá phấn, muốimỏ, thạch cao. Đất đóng băng, Antraxit. Mácnơthường, cát kết bị phá huỷ, cuội được gắn kết,đất đá silicĐất đá loại đá dăm. Đá phiến bị phá huỷ, cuộidính kết, than đá cứng. Sét hoá cứngSét. Than đá mềm. Đất phủ cứng, đất pha sétSét pha cát nhẹ, sỏi, đất lótĐất trồng trọt, than bùn, á sét nhẹ, cát ẩmCát, đá lở tích, sỏi nhỏ, đất đắp, than khai thácCát chảy, đất đầm lầy, đất lót chảy và các loạiđất chảy khác78041750587103463026560194500038040300582603016042Theo cách phân loại này cho thấy:- Đất đá càng khó khoan sẽ càng khó nổ.- Đất đá khoan khó bao nhiêu lần thì khó nổ bấy nhiêu lần.- Đất đá này khó khoan hơn đất đá kia bao nhiêu lần thì cũng khó nổ hơnbấy nhiêu lần.Có thể dựa theo công thức kinh nghiệm để xác định mức độ khó phá vỡtổng quát:Pđ = 0,05 Kn ( δ n + δ c + δ k ) ) + 0,5γ(1-7)Trong đó:Kn- Hệ số kể đến độ nứt nẻ của đất đá.δ n , δ c , δ k - Độ bền nén, cắt, kéo của đất đá, Mpa.γ- Khối lượng thể tích, T/m3.2. Phân loại đất đá theo độ khoan:Giáo sư Viên sĩ A.P. Xu kha nốp (Viện mỏ thuộc Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô cũ) đã phân loại đất đá mỏ theo mức độ khó khoan.Cơ sở của việc phân loại không dựa và các tính chất bền của đá, mà dựa vàokhả năng khoan, theo tốc độ khoan thuần tuý với các điều kiện tiêu chuẩn sau:- Dùng máy khoan đập khí nén cầm tay ПP – 19.- Áp lực khí nén: 4,5 Kg/cm2.- Đường kính đầu choòng: 42 mm.- Hình dáng đầu choòng chữ thập, góc sắc α = 90o.- Chiều dài choòng khoan: 1 m.Căn cứ vào kết quả khoan, phân loại đất đá mỏ theo các số liệu đặc trưng:- Tốc độ khoan được, mm/phút.- Số mũi khoan tiêu hao cho 1 m lỗ khoan; chiếc/m.Chia đất đá thành 16 cấp theo mức độ khó khoan theo bảng (1-3).Bảng 1-3. Phân loại đất đá theo độ khoan.CÊp ®Êt ®¸ theoM.M.Pr«t«®iak«n«s.CÊp®Êt ®¸ HÖ sè fI2018II15IIa12III10IIIa8-9IV6-7IVa5V4Va3VI2VIa1.5VII1.0VIIa0.8CÊp ®Êt®¸ theo®ékhoan12345678910111213141516§é khoan§Æc biÖt khã khoanRÊt khã khoanKhã khoanKhã khoan trungb×nhTrung b×nhT¬ng ®èi dÔ khoanDÔ khoanTiªu thô mòikhoan, ch/mChoßng Hîp kimthÐpcøng501.00370.75250.5140.35110.2370.154.50.1030.0720.051.40.0410.031.70.0250.50.0200.350.0180.250.0150.150.010Tèc ®é khoan,mm/phótChoßng Hîp kimthÐpcøng123115402050266030754090501106513085160110200150250200300250350325400425500550600Mức độ khó khoan của đất đã cũng có thể xác định theo công thứckinh nghiệm:Pk = 0,07 ( δ n + δ c ) + 0,7γ(1-8)Ta có: δ n , δ c - Độ bền nén, cắt của đất đá, Mpa.3. Phân loại đất đá theo độ nổ:Cơ sở để phân loại đất đá theo độ nổ là xác định chỉ tiêu thuốc nổ q tc (tiêuhao thuốc nổ tiêu chuẩn) để phá vỡ 1 m 3 đất đá thành các cục có kích thước đạtyêu cầu.Các điều kiện tiêu chuẩn đó là:- Khối đá hình lập phương có kích thước cạnh: 1m.- Thuốc nổ dùng loại Amônit N0 6 JV.- Lượng thuốc nổ đặt tại trung tâm khối đá.Sơ đồ xác định qtc thể hiện ở hình 1-1.dtbdmaxHình 1-1. Xác định tiêu hao thuốc nổ qtc.Sau khi nổ xác định kích thước trung bình của các cục đá và so với kích thướcyêu cầu phải thoả mãn dtb ≤ d.ycNếu không thoả mãn phải tăng qtc. Căn cứ vào qtc phân loại đất đá theo mức độkhó phá vỡ theo bảng 1-4.Cũng có thể xác định qtc theo công thức thực nghiệm:qtc = 0,2( δ n + δ c + δ k ) + 2γ, g/m3Bảng 1-4. Phân loại đất đá theo mức độ khó phá vỡ.CấpIIIIIIIVVMức độDễ nổDễ nổ vừaKhó nổKhó nổ vừaRất khóLoạiTừ 1-5Từ 6-10Từ 11-15Từ 16-20Từ 21-25(1-8)Tương ứng các chỉ tiêuPdPkqtc, g/m31-51-5< 105.1-105.1-1010.1-2010.1-1510.1-1520.1-3015.1-2015.1-2030.1-4020.1-2520.1-2540.1-50Từ thí nghiệm trên thấy rằng kích thước các cục đá phụ thuộc vào nhiều yếutố: loại thuốc nổ sử dụng, độ cứng của đất đá, khoảng cách trung bình giữa các khenứt…Do vậy kết quả trên chỉ sơ bộ phân loại đất đá theo mức độ khó nổ. Trong thựctế nổ mìn tiêu hao thuốc nổ khác hoàn toàn kết quả trên và lớn hơn rất nhiều. Trongbng (1-5) l kt qu phõn loi khi n m l thiờn cú H= 12 ữ 15m ; = 65 ữ 700 ;D = 243 ữ 269 mm, thuc n Gramụnit 79/21, n vi sai nhiu hng theo ngchộo.Bng 1-5. Kt qu phõn loi theo n m l thiờn.CấpđấđátheođộnổIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXChỉ tiêu thuốc nổKg/m3ChỉGiới hạnsốcủa cấptrungbình0.12-0.80.150.18-0.27 0.2250.27-0.380.320.38-0.520.450.52-0.680.600.68-0.880.780.88-1.100.991.10-1.37 1.2351.37-1.68 1.5251.68-2.03 1.855Khoảngcáchtrungbình giữacác vếtnứt(m)< 0.10.1-0.250.2-0.50.45-0.750.70-1.000.95-1.251.20-1.501.45-1.701.65-1.901.85 vàhơn nữaTỷ lệ % của cáckhối nứt có kíchthớc>500(mm)>1.500(mm)0-22-1610-5245-8075-9896-100100100100100000-10-42-15.710-3025-4743-6358-7875-100Độ bềnnén củađất đá106N/m2(Pa)10-3020-4530-6550-9080-120110-160145-205195-250235-300285 và hơnnữaMật độđất đá(g/cm3)Cấp đấtđá theoPrô tôđiakônốp1.4-1.81.75-2.352.25-2.552.5-2.82.75-2.902.85-3.102.95-3.203.15-3.403.35-3.603.55 và hơnnữaVII-VIVII-VIV-IVIV-IIIaIIIa-IIIIII-IIII-IIII

Tài liệu liên quan

• Nguyên lí hình thái kinh tế và ảnh hưởng của nó trong hoạt động ngân hàng
  • 29
  • 687
  • 3
• Học thuyết Nho giáo và ảnh hưởng của nó ở Việt Nam
  • 13
  • 1
  • 30
• Tài liệu SỰ TRUYỀN BÁ TƯ TƯỞNG MÁC LÊNIN VÀO VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ pdf
  • 3
  • 695
  • 1
• Triết học phật giáo và ảnh hưởng của nó
  • 28
  • 537
  • 0