Bài giảng Nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá bằng nổ mìn trong khai thác mỏ: Phần 1 (Dùng cho trình độ Thạc sĩ)

Phần 1 của bài giảng "Nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá bằng nổ mìn trong khai thác mỏ (Dùng cho trình độ Thạc sĩ)" cung cấp cho học viên những nội dung về: những vấn đề cơ bản của tác dụng phá vỡ đất đá bằng nổ mìn và nguyên tắc tính toán lượng thuốc nổ; điều khiển mức độ đập vỡ đất đá bằng nổ mìn;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá bằng nổ mìn trong khai thác mỏ: Phần 1 (Dùng cho trình độ Thạc sĩ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH BÀI GIẢNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ BẰNG NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC MỎ (DÙNG CHO TRÌNH ĐỘ THẠC SỸ) Quảng Ninh, 2018 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ BẰNG NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC MỎ Quảng Ninh, năm 2018 2 CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ TÁC DỤNG PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ BẰNG NỔ MÌN VÀ NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN LƯỢNG THUỐC NỔ 1.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1. Phân loại lượng thuốc nổ Khối lượng thuốc chuẩn bị để nổ được chứa trong lỗ khoan, trong buồng mìn hay đắp ngoài đối tượng phá vỡ gọi là lượng thuốc nổ. Người ta phân chúng thành các loại sau: - Theo vị trí đặt thuốc: Lượng thuốc phân làm hai loại là lượng thuốc đắp ngoài và lượng thuốc phân bố ở bên trong lỗ khoan hoặc buồng mìn. Lượng thuốc đắp ngoài dùng chủ yếu để đập vỡ đất đá và quặng quá cỡ, còn lượng thuốc bên trong với mục đích phá vỡ đất đá để khai thác khoáng sản. - Theo cấu trúc, lượng thuốc được phân thành: Lượng thuốc tập trung và lượng thuốc dài. Lượng thuốc dài là lượng thuốc khi tăng chiểu dài của nó bán kính vùng phá vỡ hướng tâm không tăng lên. Lượng thuốc dài có: lt > 3 (lt: chiều dài lượng thuốc, m; dt: đường kính lượng thuốc, m). dt Đối với các loại thuốc khác nhau, đường kính lượng thuốc khác nhau và đất đá khác nhau thì trị số lt/ dt khác nhau. Do đó nguyên tắc này rất khó sử dụng trong thực tế. Người ta còn phân biệt lượng thuốc dài thành: Lượng thuốc liên tục (không phân chia thành từng đoạn) và lượng thuốc phân đoạn (phân thành từng phần bởi các khoảng trống không khí, bua hoặc nước). - Theo đặc tính lượng thuốc, người ta phân thành: + Lượng thuốc nén ép: Chỉ phá vỡ đất đá ở xung quanh lượng thuốc, trên bề mặt tự do không xuất hiện sự phá vỡ (hình 1.1.a). + Thuốc làm vỡ lở: Khi nổ đất đá xung quanh lượng thuốc và trên bề mặt bị phá vỡ (hình 1.1.b). + Lượng thuốc làm tơi vụn: khi nổ toàn bộ đất đá trong phễu nổ bị đập vỡ (hình 1.1.c). + Lượng thuốc làm văng xa: Khi nổ đất đá bị đập vỡ và văng ra khỏi giới hạn phễu nổ (hình 1.1.d). Có thể thay đổi đặc tính tác dụng của lượng thuốc bằng cách: giữ nguyên lượng thuốc nổ và giảm chiều sâu đặt lượng thuốc (hình 1.2.a) hoặc giữ nguyên chiều sâu đặt thuốc và tăng khối lượng thuốc nổ (hình 1.2.b). Trên hình 1.2 thể 3 hiện: 1,2,3 là ký hiệu lượng thuốc, 1 2,3 là hình dạng của buồng nổ hoặc phễu nổ tương ứng. a) b) c) d) Hình 1.1- Sơ đồ tác dụng nổ những lượng thuốc khác nhau Hình 1.2- Những phương pháp thay đổi đặc tính tác dụng nổ 1.1.2. Hình dạng và những yếu tố của phễu nổ Hình dạng của phễu nổ phụ thuộc vào tính chất của môi trường. Đối với lượng thuốc tập trung đơn độc, để đơn giản cho tính toán người ta coi phễu nổ có dạng hình nón tròn xoay và đỉnh là trung tâm lượng thuốc. Những yếu tố của phễu nổ bao gồm (hình 1.3). r W 2α R Hình 1.3- Những yếu tố của phễu nổ - Chiều sâu đặt thuốc (đường kháng nhỏ nhất) W: khoảng cách ngắn nhất từ trung tâm lượng thuốc đến bề mặt tự do; - Góc mở rộng của phễu nổ 2  ; - Bán kính phễu nổ r; - Bán kính tác dụng nổ R; - Chỉ số tác dụng nổ n: r n  tg  là chỉ số tác dụng nổ khi đó có: w n = 1, khi 2α = 900, r = w gọi là nổ tiêu chuẩn. 4 n > 1, khi 2α > 900, r > w gọi là nổ mạnh. n Hình 1.4- Trình tự phá vỡ đất đá bằng nổ mìn 1-7 các pha dịch chuyển của đất đá Một phần đất đá lăn xuống dưới và phễu có góc dốc tự nhiên đặc trưng cho từng loại đất, thể tích phễu khi đó giảm đi. 1.2.2. Cơ cấu phá vỡ đất đá cứng đồng nhất bằng nổ mìn Tốc độ kích nổ của chất nổ lớn hơn rất nhiều so với tốc độ lan truyền sóng ứng suất trong đất đá. Vì vậy bề mặt đất đá tiếp thu tác dụng nổ đồng thời trên toàn bộ diện tích tiếp xúc lượng thuốc với đất đá. Trên bề mặt ranh giới giữa lượng thuốc và đất đá sóng kích nổ chuyển thành sóng đập với biên độ lớn hơn. Sóng đập nghiền nát đất đá rất mạnh trong điều kiện nén các phía không đều đặn. Càng xa lượng thuốc thì biên độ sóng đập càng giảm. Tại những điểm của môi trường cách lượng thuốc khoảng 5  6 lần bán kính lượng thuốc thì sóng đập chuyển thành sóng đàn hồi. Tốc độ lan truyền của nó nhỏ hơn tốc độ lan truyền sóng đập và bằng tốc độ âm trong môi trường đất đá. Ứng suất trên mặt sóng nổ cao hơn nhiều so với độ bền của đất đá về nén, do đó sau khi sóng nổ truyền qua đất đá bị đập vỡ, thường kết cấu ban đầu của nó bị phá vỡ. Vùng này được đặc trưng là vùng tác dụng dẻo khi nổ. Nó thường giới hạn trong khoảng 10 – 12 lần bán kính lượng thuốc. Trong vùng này sau khi sóng nổ truyền qua, khí nổ với áp lực cực lớn (20  70).108 N/m2 gây ra tác dụng phá vỡ nhất định. Dưới tác dụng của sóng và khí nổ đất đá gần lượng thuốc bị nén ép và chuyển dịch nhanh sau mặt sóng ứng suất. Do đó mà tạo thành vùng biến dạng mạnh với hệ thồng nhiều nứt nẻ cắt nhau (hình 1.5). Hình 1.5. Sơ đồ phá vỡ đất đá cứng đồng nhất xung quanh lượng thuốc a. Vùng nghiền nát b. Vùng tạo thành nứt nẻ ...