- Trang Chủ
- Môi trường
- Điều chỉnh chiều rộng đống đá nổ mìn phù hợp với thông số làm việc máy xúc và chiều rộng mặt tầng trên mỏ lộ thiên
Xem mẫu
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Điều chỉnh chiều rộng đống đá nổ mìn phù hợp với thông số làm việc
máy xúc và chiều rộng mặt tầng trên mỏ lộ thiên
Nguyễn Văn Đức1,*, Phạm Văn Hòa2
1
Khoa Mỏ & CT, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
2
Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ-Địa chất
* Email: ducn467@mail.com.vn
Mobile: 0904.645.672
Tóm tắt
Từ khóa: Khoan nổ mìn là khâu đầu tiên trong dây truyền công
nghệ sản xuất mỏ lộ thiên,và có quan hệ mật thiết với hệ thống khai
Bờ mỏ; Mặt tầng công tác; Máy
thác mỏ và các khâu sản xuất tiếp theo như: khâu xúc bốc đất đá,
xúc; Chiều rộng đống đá nổ mìn
vận tải và thải đá...nó cũng quyết định cho việc hoàn thành kế
hoạch sản xuất năm của xí nghiệp mỏ. Để nâng cao hiệu quả công
tác khoan nổ mìn, phù hợp với yêu cầu môi trường mỏ. Bài báo
trình bày các vấn đề cần giải quyết sau: Lý do cần thiết phải điều
chỉnh chiều rộng đống đá tơi khi nổ mìn;Yêu cầu của chiều rộng
đống đá phù hợp với máy xúc và mặt tầng công tác khi áp dụng hệ
thống khai thác mỏ có góc nghiêng bờ công tác lớn; Cách tính
chiều rộng đống đá thực tế sau khi nổ mìn; Các phương pháp điều
chỉnh chiều rộng đống đá phù hợp các yêu cầu.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ dưới [6]. Hình 1 mô tả sự thay đổi chiều rộng mặt
Công nghệ khai thác mỏ lộ thiên ở Việt tầng khi thay đổi góc nghiêng bờ công tác. Chiều
Nam đã có nhiều tiến bộ cả về kỹ thuật khai thác rộng mặt tầng phụ thuộc vào chiều cao tầng, góc
cũng như sử dụng các thiết bị công nghệ khai nghiêng bờ công tác, góc nghiên sườn tầng được
thác. Về kỹ thuật khai thác, trong những năm gần xác định theo công thức 1.
đây các mỏ than vùng Quảng Ninh đã áp dụng hệ H
thống khai thác (HTKT) với góc nghiêng bờ công B= - Hcotg , m (1)
tg
tác lớn. Với HTKT này cho phép điều hòa hệ số
bóc đất đá trong từng giai đoạn khai thác và tăng Trong đó: B: chiều rộng mặt tầng công tác,m
tốc độ đào sâu đáy mỏ dẫn tới sản lượng than H: chiều cao tâng,m
khai thác hàng năm tăng đáng kể. : Góc nghiêng bờ công tác,
Song song với sự tiến bộ của kỹ thuật khai : Góc nghiêng sườn tầng, độ
thác, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh đã
sử dụng đa dạng các thiết bị cộng nghệ lớn, hiện
đại, đặc biệt là thiết bị xúc bốc: như máy xúc
điện loại EKG- 4, EKG- 5, EKG- 6, EKG- 8, EKG-
10... máy xúc thủy lực gầu ngược dung tích gầu
xúc từ 3 đến 12 m3[8].
1.1. Khi sử dụng HTKT có góc nghiêng bờ công
tác lớn thì các thông số HTKT sẽ thay đổi theo,
đặc biệt là chiều rộng mặt tầng công tác
Chiều rộng mặt tầng công tác tỷ lệ nghịch
Hình 1. Chiều rộng mặt tầng phụ thuộc vào góc
với góc nghiêng bờ công tác. Do vậy khi chiều
nghiêng bờ công tác.
rộng mặt tầng thay đối thì chiều rộng đống đá nổ
1.2. Đối với máy xúc
mìn cũng phải điều chỉnh để phù hợp với chiều
Năng suất của máy xúc phụ thuộc rất nhiều
rộng mặt tầng, đảm bảo cho đất đá tơi sau khi nổ
yếu tố, trong đó có chiều rộng của đống đá sau
mìn không văng xuống tầng dưới hoặc làm trượt
khi nổ mìn (công thức 2).
lở mép tầng gây mất an toàn cho người và thiết bị
Qmx = f (Bn) (2)
trong quá trình sản xuất, nhất là các tầng ở phía
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 14
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Khi các hệ số như: hệ số nở rời của đất đá, rộng đống đá tơi sau khi nổ phải đảm bảo (công
hệ số xúc đầy gầu, độ đồng đều của cục đá ... là thức 3):
không đối thì năng suất lớn nhất của máy xúc đạt Bnt = Bmin - C; m (3)
được khi xúc đống đá tơi có chiều rộng đống đá Trong đó: Bn t-Chiều rộng đống đá nổ mìn, m
hợp lý (Hình 2). Bmin: Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu, m
C: Khoảng cách an toàn mép tầng, m
2.2. Chiều rộng của đống đá phù hợp với
thông số làm việc của máy xúc
Chiều rộng hợp lý của đống đá sau khi
nổ mìn đảm bảo cho máy xúc làm việc có năng
suất cao nhất khi chiều rộng đống đá bằng chiều
rộng 1 luồng xúc của máy xúc hay bằng một số
lần (2- 3 lần) chiều rộng một luồng xúc.Với chiều
rộng đó, khi làm việc máy xúc có thời gian chu
kỳ xúc là nhỏ nhất và thời gian di chuyển của
máy xúc tại gương là ít nhất; do vậy thời gian
Hình 2. Năng suất máy xúc phụ thuộc vào chiều rộng thực tế xúc là lớn nhất.
đống đá nổ mìn Bnt = k.B lx, m (4)
a- năng suất máy xúc EKG - 10 b- năng suất máy
Blx = 1,7 Rxmax, m (5)
xúc EKG - 8 c - năng suất máy xúc EKG - 6
Do đó Bnt = 1,7k Rxmax, m (6)
Qua biểu đồ mối quan hệ giữa năng suất Trong đó: B lx là chiều rộng 1 luồng xúc,m
của máy xúc và chiều rộng của đống đá nổ mìn ta Rxmax là bán kính xúc lớn nhất của
nhận thấy: Khi chiều rộng của đống đá nổ mìn máy xúc,m
tăng thì năng suất ca của máy xúc tăng đến giá trị k là số nguyên 1,2,3...
lớn nhất ứng với vị trí của chiều rộng Bnta, Bntb,
3. CHIỀU RỘNG THỰC TẾ CỦA ĐỐNG ĐÁ
Bntc. Nhưng sau đó năng suất của máy xúc giảm
TƠI SAU KHI NỔ MÌN
khi chiều rộng đống đá tăng do khi đó các thông
số làm việc của máy xúc đã vượt qua các thông Trong cùng điều kiện cấu trúc địa chất, địa
số công nghệ làm việc có hiệu quả nhất đối với chất công trình, khi nổ mìn cùng 1 số hàng thì
đống đá nổ mìn. chiều rộng đống đá nổ mìn phụ thuộc vào
phương pháp nổ mìn vi sai hay nổ mìn đồng loạt.
2. CHIỀU RỘNG YÊU CẦU CỦA ĐỐNG ĐÁ Khi nổ mìn đồng loạt thì hình dạng đống
2.1. Chiều rộng yêu cầu của đống đá phù hợp đá thoải và chiều rộng lớn (Hình 3a). Khi nổ mìn
với chiều rộng mặt tầng công tác khi sử dụng vi sai thì hình dạng đống đá gọn và chiều rộng
HTKT có góc nghiêng bờ công tác lớn đống đá nhỏ (Hình 3b).
Để đảm bảo an toàn không cho đất đá tơi
sau khi nổ mìn trượt lở xuống tầng dưới thì chiều
Hình 3. Sơ đồ hình dạng đống đá sau khi nổ mìn
a- Đống đá thoải khi nổ mìn đồng loạt; b- Đống đá gọn khi nổ mìn vi sai
15 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
Để xác định chiều rộng đống đá thực tế H 3
X1 = B
( 2 K vr (16)
h 2 Bn
trong các trường hợp trên bằng phương pháp hình n
), m
học giải tích ta tiến hành so sánh thể tích khối đá Chiều rộng đống đá tơi xoải Bnt1 được tính:
nguyên trước khi nổ và khối đá sau khi nổ [3]. Bnt1 = Bn + X1 , m (17)
H 1
Nghĩa là thể tích khối đá nguyên trước khi nổ Bnt1 Bn (2 K vr . h 2 ), m (18)
nhân với hệ số nở rời của đất đá sẽ bằng thể tích
đất đá nở rời sau khi nổ (công thức 7).
3.2. Trường hợp nổ mìn vi sai, đống đá tơi gọn
Vngk . Kvr = Vvr (7)
Diện tích tiết diện khối đất đá nguyên
3.1. Trường hợp đống đá thoải khi nổ mìn trước khi nổ mìn là hình 1-2-3-4 giống như
đồng loạt trường hợp (7).
Diện tích tiết diện khối đá nguyên trước
Diện tích tiết diện khối đá tơi sau khi nổ
khi nổ là hình bình hành được giới hạn bởi các
mìn là: 3-8-9-10. Để đơn giản trong tính toán và
điểm 1-2-3-4; có đáy là chiều rộng khối đá
sai số vẫn nằm trong phạm vi cho phép ta coi
nguyên trước khi nổ Bn; chiều cao bằng chiều cao
hình đó là hình thang có dáy nhỏ bằng chiều rộng
tầng H.
khối đá nguyên trước khi nổ Bn
Bn = w + ( n-1)b, m (8)
Bn = w + (n - 1).b; m. Đáy lớn là chiều
Trong đó: w - Đường kháng chân tầng,m
rộng đống đá tơi vụn sau nổ mìn Bnt2
b- Khoảng cách giữa 2 hàng mìn,m
Bnt2 = w + ( n - 1) b + X2 , m (19)
n- Số hàng mìn
Chiều cao đống đá tơi là h
Diện tích tiết diện khối đá tơi vụn sau khi
- Khối lượng đất đá nguyên khối trước khi nổ
nổ là hình 3-5-6-7, để tiện cho việc tính toán và
được tính như công thức (12).
sai số cũng nằm trong phạm vi cho phép thì diện
- Khối lượng đất đá tơi sau khi nổ được tính:
tích tiết diện đống đá tơi sau khi nổ gần bằng Vvr = S3-8-9-10 . Ln , m (20)
diện tích hình thang 3-5-6-7, có đáy lớn là bằng
chiều rộng đống đá tơi Bnt2 và đáy nhỏ bằng một X 2
(21)
V vr
2 B n
h,m
1
phần hai chiều rộng khối đá nguyên Bn. Ta có cân bằng phương trình:
2
X 2
h = Kvr Bn h; (22)
Bnt2 = w + (n-1)b + x1 ,m (9)
2 B n
Trong đó: x1- Là phần xoải thêm của của đống
đá, m Giải được:
Chiều cao hình thang bằng chiều cao đống đá H
tơi vụn h
X 2 2 Bn ( K vr h 1 ) , m (23)
h = Hxmax, m (10) Chiều rộng đống đá tơi vụn được tính:
Hxmax là chiều cao xúc lớn nhất của máy xúc, m Bnt2 = X2 + Bn (24)
- Khối lượng đất đá nguyên khối trước khi H
nổ được tính: Bnt2 2 Bn ( K vr h 1 ) Bn , m (25)
Vngk = S1-2-3-4 . Ln, m3 (11) H
Vngk = Bn .H .Ln, m3 (12) Bnt2 Bn ( K vr h 1 ), m (26)
- Khối lượng đất đá tơi vụn sau khi nổ
được tính: 4. ĐIỀU CHỈNH CHIỀU RỘNG ĐỐNG ĐÁ
Vvr = S3-4--5-6 . Ln , m3 (13) NỔ MÌN PHÙ HỢP VỚI CHIỀU RỘNG
b MẶT TẦNG VÀ KÍCH THƯỚC LÀM VIỆC
x1 2 B CỦA MÁY XÚC
h Ln , m
3
Vvr = (14)
2 2 4.1. Phương pháp giải tích
4.1.1. Phù hợp với chiều rộng mặt tầng công tác
Căn cứ vào (7) ta có: khi sử dụng HTKT góc nghiêng bờ công tác lớn
b Qua phương pháp giải trình và tính toán
Bn .H .Ln . Kvr =Vvr = x1 2 B (15) trên, việc điều chỉnh chiều rộng đống đá tơi vụn
h Ln , m
3
là đi xác định chiều rộng khối đá nguyên trước
2 2
khi nổ mìn (trong khai thác mỏ còn gọi là giải
Biến đỏi ta tìm được X1 :
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 16
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
khấu) từ đó ta xác định được khoảng cách giữ hai
hàng lỗ mìn.
a. Trường hợp khi nổ mìn đồng loạt đống 1,7 K R Xmac
đá tơi thoải. Bn = ,m (36)
H
- Chiều rộng đống đá yêu cầu tính theo (2 K vr 1)
công thức (3) h
- Chiều rộng đống đá thực tế sau khi nổ 1,7 K R Xmã
mìn công thức (7). b = ,m (37)
(2 k vr 1)w(n 1)
H
Ta có phương trình:
H 1 h
Bmin - C = Bn( 2 K vr
), (27) 4.2. Phương pháp đồ thị
h 2 Để việc xác định chiều rộng block nổ mìn
B min
C phù hợp một cách nhanh chóng, ta xây dựng đồ
Bn = ,m (28) thị như sau:
H 1
2K vr
Ta vẽ đồ thị liên hợp, một bên thể hiện mối
h 2 liên hệ giữa chiều rộng đống đá tơi Bnt với chiều
- Từ (8) ta tìm được khoảng cách giữa hai rộng khối đá nguyên khối trong một đợt nổ khi
hàng lỗ mìn b. nổ 1,2,3, ... hàng mìn theo hàm số (18) khi nổ
b= B n
,m (29)
mìn đồng loạt và (26) khi nổ mìn vi sai với đối số
w ( n 1) là Bn. Một bên thể hiện mối liên hệ giữa chiều
rộng đống đá tơi Bnt với bán kính xúc lớn nhất
b= B C
min
, m (30) của các máy xúc có trong mỏ khi máy xúc xúc
) w (n 1 ) 1,2,3... luồng theo hàm số ( 2- 4 ) với đối số là
H 1
(2 K vr
h 2 Rxmax. Hình 4 là đồ thị liên hợp khi nổ mìn đồng
b. Khi nổ mìn vi sai chiều rộng đống đá loạt để xác định chiều rộng một đợt nổ theo yêu
tơi gọn. cầu. Căn cứ vào bán kính xúc lớn nhất của máy
Ta có phương trình: xúc ta kẻ một đường song song với trục tung cắt
H các đường của hàm số (6) tại 1 điểm ta kẻ đường
Bmin - C = Bn ( 2 K vr
1 ) , m (31) song song với trục hoành, cắt các đường của hàm
h
số (18) hoặc (26) tại một điểm, ta gióng xuống
B min
C trục hoành, cắt trục hoành tại một điểm, khoảng
Bn = ,m (32)
H cách từ gốc tọa độ tới điểm đó chính là chiều
2K vr
1 rộng đợt nổ mìn yêu cầu ta cần tìm.
h
Từ (8) và (30) ta tìm được khoảng cách
giữa hai hàng mìn b:
b= Bmin C , m (33)
1 ) w ( n 1 )
H
(2 K vr
h
4.1.2. Phù hợp với thông số làm việc của máy xúc
Sử dụng cách tính tương tự ta xác định
được chiều rộng khối đá nguyên khối và khoảng
cách giữa hai hàng mìn trong các trường hợp sau:
a. Khi nổ mìn đồng loạt, đống đá tơi thoải
1,7 K R X max
Bn = ,m (34)
H 1
2 K vr Hình 4. Đồ thị xác định chiều rộng khối nổ
h 2 theo yêu cầu
1,7 K R X max 5. KẾT LUẬN
b= ,m (35)
(2 K vr )W (n 1)
H 1 Sự phát triển và tiến bộ của khoa học và
h 2 công nghệ khai thác mỏ đòi hỏi công nghệ và kỹ
b. Khi nổ mìn vi sai, đống đá tơi gọn. thuật nổ mìn luôn phải giải quyết
17 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
- ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
TÀI LIỆU THAM KHẢO
những vấn đề mới phù hợp với những điiều kiện
khai thác khác nhau. [1]. GS.TS Nhữ Văn Bách - Nâng cao hiệu quả
Trong những năm qua, công nghệ nổ mìn ở phá vỡ đất đá bằng nổ mìn trong những điều kiện
Việt nam đã phát triển mạnh mẽ cả về nghiên cứu khác nhau. Hà nội, 1991;
lý thuyết tác dụng nổ và cả những phương pháp [2]. Nhữ Văn Bách - Giáo trình: Phá vỡ đất đá
thực nghiệm nổ trong các điều kiện môi trường bằng phương pháp khoan nổ mìn. Hà Nội, 1990;
khác nhau. [3]. GS.TS Nhữ Văn Bách - Nâng cao Hiệu quả
Trong bài viết các tác giả đã giải quyết vấn phá vỡ đất đá bằng nổ mìn trong khai thác mỏ.
đề của thực tế đặt ra đối với công tác khoan nổ Nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà nội, 2003;
mìn khi các mỏ lộ thiên hiện nay đang áp dụng [4]. Nguyễn Đình Ấu, Nhữ Văn Bách - Phá vỡ
kỹ thuật và công nghệ là sử dụng HTKT góc đất đá bằng phương pháp khoan nổ mìn. Nhà
nghiêng bờ công tác lớn và thiết bị xúc bốc lớn xuất bản Giáo dục, 1998;
[5]. Hồ Sỹ Giao, Đàm Trọng Thắng, Lê Văn
và hiện đại. Kết quả nghiên cứu xác định chiều Quyển, Hoàng Tuấn Chung - Nổ Hóa học lý
rộng đống đá nổ mìn phù hợp với thông số làm thuyết và thực tiễn;
việc của máy xúc và chiều rộng mặt tầng trên mỏ [6]. Cẩm nang công nghệ và thiết bị mỏ( Quyển 1
lộ thiên giải quyết những vấn đề về an toàn trong KTLT). Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà
khai thác và nâng cao năng suất cho thiết bị xúc nội, 2006;
bốc nói riêng và năng suất lao động cho mỏ nói [7]. B.N. Kutuzov - Phá vỡ đất đá bằng khoan nổ
chung, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa mìn. Mockva, Nhedra, 1973;
và hiện đại hóa trong lĩnh vực khai thác mỏ. [8]. TS. Trần Xuân Hòa, TS Nguyễn Anh Tuấn-
Đổi mới công nghệ khai thác, tuyển chế biến
nhằm phát triển bền vững ngành than - khoáng
sản, Thông tin Khoa học Công nghệ mỏ số 1-
2012.
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 18
nguon tai.lieu . vn
