Bài giảng Cơ bản về khoan - nổ mìn và kỹ thuật nổ mìn sử dụng kíp vi sai phi điện - Phạm Tiến Vũ

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

349
lượt xem 66
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thi công công trình ngầm, tùy thuộc điều kiện của đất đá, mức độ đầu tư, giá thành thi công cũng như nhưng yêu cầu đòi hỏi và đặc tính riêng của mỗi công trình, mà trong quá trình thi công công trình người ta có thể áp dụng các phương pháp tách, phá đất đá khác nhau. Trong bài giảng sau đây sẽ trình bày một số nội dung cơ bản về khoan - nổ mìn và kỹ thuật nổ mìn, mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ bản về khoan - nổ mìn và kỹ thuật nổ mìn sử dụng kíp vi sai phi điện - Phạm Tiến Vũ

TẬP ĐOÀN CN THAN – KS VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ - TKV BÀI GIẢNG (Dành cho các khóa đào tạo cán bộ - công nhân tại các mỏ than hầm lò của VINACOMIN áp dụng công nghệ KNM sử dụng kíp vi sai phi điện do VIMSAT chuyển giao) CƠ BẢN VỀ KHOAN - NỔ MÌN VÀ KỸ THUẬT NỔ MÌN SỬ DỤNG KÍP VI SAI PHI ĐIỆN Biên soạn: Phạm Tiến Vũ phamtienvu@gmail.com | www.phamtienvu.tk Hà Nội - 03/3/2010
Phá vỡ đất đá khi thi công công trình ngầm bằng khoan nổ mìn Trong thi công công trình ngầm (CTN), tùy thuộc điều kiện của đất đá, mức độ đầu tư, giá thành thi công cũng như nhưng yêu cầu đòi hỏi và đặc tính riêng của mỗi công trình, mà trong quá trình thi công công trình người ta có thể áp dụng các phương pháp tách, phá đất đá khác nhau như: khoan nổ mìn (KNM); tổ hợp đào (đào toàn gương, khiên đào, đào từng phần…); đào bằng rửa rũa (sức nước, khí nén)… Trong các mỏ than hầm lò Việt Nam, khi tiến hành đào các đường lò chủ yếu người ta sử dụng phương pháp KNM để phá vỡ đất đá. Trong các phương pháp đó thi vi tính linh hoạt và kinh tế mà phá tách đất đá bằng KNM là phương pháp được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất, nó có thể áp dụng cho ca môi trường đất đá rắn cứng nhất.
Phá vỡ đất đá khi thi công công trình ngầm bằng khoan nổ mìn Tuy nhiên phương pháp KNM cũng có nhưng ưu nhược điểm riêng của nó. Khi tiến hành công tác KNM để phá vỡ đất đá trong quá trình thi công các đường lò cần phải đảm bảo các yêu cầu sau đây: – Hình dạng và kích thước tiết diện ngang đường lò phải phù hợp với thiết kế; – Đất đá nổ ra phải đồng đều, bảo đảm đúng cỡ hạt cho máy xúc và không bị văng ra quá xa; – Tăng được hệ số sử dụng lỗ mìn và giảm được hệ số thừa tiết diện sau khi nổ mìn; – Giảm được chấn động do nổ mìn gây ra ảnh hưởng xấu tới khối đá bao quanh đường lò; đảm bảo độ ổn định cao nhất cho đường lò; Để đạt được các yêu cầu trên khi thiết kế lập hộ chiếu cần phải tính toán lựa chọn chuẩn xác các thông số KNM như: loại thuốc nổ và phương tiện gây nổ; thiết bị khoan; chỉ tiêu thuốc nổ; số lượng lỗ mìn; chiều sâu lỗ mìn và sơ đồ bố trí lỗ mìn trên gương.
Chu kỳ thi công đào hầm bằng KNM – chống tạm bằng neo đá
Thuốc nổ và phương tiện nổ z Thuốc nổ được dùng trong xây dựng CTN và mỏ được phân chia ra thành 2 nhóm: Nhóm thuốc nổ an toàn và nhóm thuốc nổ không an toàn. Nhóm thuốc nổ không an toàn được sử dụng tại nhưng khu vực không nguy hiểm về khí và bụi nổ. Còn nhóm thuốc nổ an toàn được áp dụng tại nhưng vị trí có nguy hiểm về khí (CH4) và bụi nổ. Nhưng đối tượng khác nhau được sử dụng nhưng phương pháp nổ mìn khác nhau với loại chất nổ và phương tiện nổ thích hợp. Hiện nay các đơn vị thi công CTN, các công trình thủy điện chủ yếu sử dụng thuốc nổ Powergel Magnum 3151 (PM. 3151) của úc để đào các đường hầm có tiết diện từ trung binh đến lớn (trong nhưng khu vực không nguy hiểm về khí (CH4) và bụi nổ) và cho thấy rất hiệu qua khi sử dụng PM 3151.
Thuốc nổ và phương tiện nổ z Còn các mỏ than hầm lò Quang Ninh để đào các đường lò đá chủ yếu vẫn sử dụng thuốc nổ AH-1 (ở các hầm lò có nguy hiểm về khí (CH4) và bụi nổ) và P113 (ở các hầm lò không có khí và bụi nổ) do công ty Hóa chất mỏ sản xuất; nhưng các loại thuốc này có sức công nổ rất thấp, khoang cách truyền nổ ngắn do đó hiệu qua nổ mìn không cao. z Để kích nổ lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn, người ta có thể sử dụng kíp nổ thường (kíp đốt) với dây cháy chậm; kíp nổ điện; ngòi nổ (kíp nổ không dùng điện) và dây nổ để truyền sóng kích nổ. Tại nhưng nơi không có khí và bụi nổ cho phép sử dụng kíp đốt với dây cháy chậm. Hiện nay các mỏ hầm lò Việt Nam sử dụng chủ yếu loại kíp nổ điện và kíp nổ vi sai phi điện. Tại các mỏ nguy hiểm về khí (CH4) và bụi nổ, người ta sử dụng kíp nổ vi sai an toàn.
Thiết bị khoan Lựa chọn máy khoan cần can cứ vào các điểm như: Số lượng và chủng loại máy có thể có được, điều kiện đường lò (kích thước tiết diện lò, độ cứng của đất đá, địa chất cấu tạo, công trình, thuỷ van ...) và người vận hành sử dụng máy khoan, yêu cầu về tốc độ đào đối với đường lò đá. – Đối với các gương có kích thước lớn Sđ > 10 m², chiều cao lò h > 3 m, nên dùng dàn khoan, xe khoan. – Lò đá nên dùng máy khoan đập hoặc xoay đập, chạy khí nén (cũng có thể dùng máy khoan xoay chạy khí nén nhưng với điều kiện đất đá không quá rắn f < 6). – Lò than có thể dùng máy khoan xoay chạy điện. – Đối với lò hỗn hợp (than + đá) nếu đá không quá rắn có thể dùng máy khoan chạy hơi ép. – Đối với nhưng lò tiết diện lớn, nếu có chiều cao h > 3 m, và nếu không có xe khoan, dàn khoan cần sử dụng giá khoan.
Thiết bị khoan Số lượng máy khoan: Số lượng máy khoan cần cho gương xác định theo công thức sau đây: N K .l K nK = t K .VK Trong đó: nK: Số máy khoan cần thiết, cái NK: Số lỗ khoan (theo hộ chiếu), lỗ lK: Chiều sâu lỗ khoan, m vK: Tốc độ khoan thực tế binh quân trong 1 chu kỳ, m/giờ tK: Thời gian khoan trung binh trong một chu kỳ, giờ (theo biểu đồ tổ chức chu kỳ, thường chiếm khoang 30% )
Phương pháp KNM tạo biên z Trong thi công các CTN, chủ yếu Lè khoan biªn được thi công trong đá rắn cứng §−êng viÒn c«ng nghÖ nên “đường viền công nghệ” đủ lớn để cung cấp khoang không gian §−êng biªn thiÕt kÕ cho công tác khoan của chu kỳ TiÕn ®é næ khoan nổ sau đó. đây là một chỉ số hướng dẫn, đường viền công nghệ không được vượt quá: 10cm + 3cm/m độ sâu của lỗ khoan. điều đó có nghĩa là đường viền công L ç k h o a n b iª n nghệ chỉ khoang 20cm. § − ê n g b iª n th iÕ t k Õ z Trong thi công các đường lò đá ở các mỏ hầm lò thi đầu cuối của lỗ T iÕ n ® é n æ khoan trùng với đường biên của thiết kế đối với đất đá mềm và vượt quá đường biên 100 ÷ 150 mm trong đất đá cứng.
Kết quả KNM tạo biên
Ưu, nhược điểm của KNM tạo biên Ưu điểm: - Giảm được hệ số thừa tiết diện. Nhờ đó giảm được chi phí xúc bốc, vận chuyển đất đá và công tác chèn lấp sau khung vỏ chống. - Giảm độ nhám của thành lò, do đó giảm hệ số can gió trong lò. Thành lò tương đối phẳng nhẵn, không gồ ghề lồi lõm do đó giảm đi sự tập trung ứng suất biên lò. - Đất đá xung quanh đường lò ít bị nứt nẻ sâu vào bên trong khối đá, giam nứt nẻ thứ sinh. Do đó đường lò có độ ổn định cao hơn và làm cho chi phí bao dưỡng đường lò giảm xuống. - Giảm ảnh hưởng đến kết cấu chống, không làm đổ vi chống, nâng cao hiệu qua nổ mìn và tạo điều kiện cho các bước công nghệ khác nhau như xúc bốc, chống lò tăng năng xuất, rút ngắn chi phí lao động, ở nhưng đường lò không chống hoặc chống bằng các loại vì neo (Bê tông cốt thép, Chất dẻo cốt thép hoặc neo ống) kết hợp với bê tông phun, thi rất cần thiết phải nổ mìn tạo biên.
Ưu, nhược điểm của KNM tạo biên Nhược điểm: - Tăng số lượng lỗ khoan trên chu vi và do vậy tăng chi phí khoan; - Tăng chi phí thuốc nổ, kíp nổ và dây nổ; - Nhiều khi phải dùng các loại thuốc nổ khác nhau; - Cần thiết phải khoan thật chính xác; - Tốn nhiều thời gian hơn;
Đặc điểm của phương pháp nổ mìn tạo biên z Khoảng cách giữa các lỗ mìn tạo biên thông thường ngắn hơn; hoặc phải khoan thêm b, m nhưng lỗ khoan không nạp thuốc, do đó tổng số lượng lỗ khoan tăng lên; 0.8 z Lượng thuốc nổ nạp trong mỗi lỗ mìn tạo f=9-:-10 biên nhỏ hơn. Vi vậy cấu tạo của các lỗ mìn tạo biên thông thường có dạng phân đoạn 0.6 f=7-:-8 không khí hay phân đoạn bằng các loại vật liệu trơ (tre, gỗ…); f=4-:-6 0.4 z Đường kính của các thỏi thuốc nổ nhỏ hơn khá nhiều so với đường kính của lỗ khoan; 0.2 z Nhóm các lỗ mìn tạo biên đường lò, ngoài 0.2 0.4 0.6 0.8 W, m phương pháp thông thường nổ sau các nhóm lỗ mìn đột phá và công phá, còn có thể được tiến hành nổ trước để tạo nên khe dọc Sự phụ thuộc giữa khoảng cách giữa các lỗ theo đường biên xung quanh công trình. Kinh nghiệm cho thấy nhóm các lỗ mìn tạo mìn tạo biên và đường cản ngắn nhất biên được nổ sau cùng chỉ hiệu qua khi đất đá tại gương lò có hệ số kiên cố f > 4.
Khoảng cách các lỗ mìn tạo biên Hệ số kiên cố f (Protodiakonov) TT Th«ng sè 3÷6 7÷9 10÷12 13÷15 15÷18 1 bb, cm 60 55 50 45 40 2 Wb, cm 75 60 55 50 50
Cấu trúc thuốc nổ của lỗ mìn biên z Khi đất đá có hệ số kiên cố fkh > 6, tại đáy của lỗ khoan biên nên bố trí một thỏi thuốc nổ amonit có sức công nổ bằng 260÷290 cm³, đường kính thỏi thuốc nổ bằng 36 mm, trọng lượng bằng 150÷200 gram. Các thỏi thuốc nổ còn lại có đường kính bằng 28 mm. z Cần phải sử dụng dây nổ nối liền các thỏi thuốc nổ, nhất là trong trường hợp bố trí phân đoạn không khí. Lúc đó người ta buộc các thỏi thuốc nổ dọc theo dây nổ nằm cách nhau một khoang cần thiết theo tính toán. Nhưng lưu ý nếu trong các mỏ hầm lò có nguy hiểm về khí (CH4) và bụi nổ thi phải dùng dây nổ an toàn (trong hỗn hợp có chất dập tắt lửa) và phải tuân theo đúng qui định TCVN-4586. Cấu trúc lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn biên (của Liên Xô cũ): 1-Phân đoạn không khí; 2-Thuốc nổ amonit N0-6JV; 3-Thuốc nổ amonit nén cứng; 4-Detonit 10A.
Cấu trúc thuốc nổ của lỗ mìn biên z Theo kinh nghiệm thực tế nổ mìn người ta thấy rằng chiều dài của phần Nhãmlç m×n biªn phân đoạn bằng không khí hay các vật 6 liệu khí trơ nên lấy < 25cm. 4 3 5 2 1 z Ngoài việc sử dụng thuốc nổ có sức công nổ thấp; không nổ đồng thời các lỗ mìn biên, nhưng cũng không được giãn cách quá nhiều vi như vậy không tạo được biên trơn, có thể chia làm hai phần là sườn và vòm với thời gian Chó thÝch: chênh nổ khoảng 1 đến 2 ms nhờ kíp 1 - KÝp vi sai exel phi điện và tốt nhất là kíp điện tử; và ngoài việc chừa khoảng hở giưa các 2 - Thuèc næ thỏi thuốc nổ với thành lỗ khoan tương 3 - Bua ®Êt sÐt lÊp lç m×n (sÐt:c¸t = 2:1) đối lớn, người ta còn bố trí các vật liệu 4 - D©y kÝp trơ (như tre, gỗ) trong các lỗ khoan để 5 - D©y næ làm giam tác dụng của nổ mìn vào đất đá xung quanh công trình. Có thể sử 6 - Ph©n ®o¹n kh«ng khÝ dụng nửa thanh gỗ tròn đặt sát thành lỗ khoan và kết hợp với dây nổ để đảm bảo nổ tốt cho các thỏi thuốc nổ.
z Nếu đất đá đồng nhất nên bố trí cấu trúc lượng thuốc như (hình trang trước). Ngày nay người ta còn chế tạo ra nhưng ống có một mặt bằng vật liệu đặc biệt để nạp vào các lỗ mìn biên. Mặt có cấu tạo bằng vật liệu đặc biệt của ống sẽ hướng về phía biên thiết kế của CTN, sao cho khi nổ đất đá phía ngoài biên CTN không bị phá vỡ hoặc vẫn còn lại vết lỗ khoan. Tạo thêm các mặt phẳng tự do, định hướng và thu ngắn đường can bằng cách khoan các lỗ khoan không nạp thuốc xen kẽ đều giưa các lỗ mìn biên. Trong các đường lò mỏ khu vực có nguy hiểm về khí (CH4) và bụi nổ thi chủ yếu sử dụng phương pháp này. Như vậy, khi đường biên gương hầm là đường khép kín, số lỗ khoan trống tạo biên phải tối thiểu là: Ntr = Nb. Còn khi đường biên gương hầm là đường hở, số lỗ khoan trống tạo biên phải tối thiểu là: Ntr = (Nb-1) Trong đó: Nb – Số lỗ mìn biên
Cấu trúc thuốc nổ của lỗ mìn biên Và trong trường hợp này để giảm chi phí khoan, chiều dài các lỗ khoan trống thường chỉ được xác định trong giới hạn: ltr = (0,4 ÷ 0,65) . lb Trong đó: ltr – Chiều sâu các lỗ khoan trống tạo biên. lb – Chiều sâu các lỗ mìn biên Trong các trường hợp này, hiệu quả kinh tế kỹ thuật do các lỗ khoan trống mang lại có thể không phải là giảm chi phí thi công xây dựng mà là giam chi phí sửa chua, đảm bảo độ an toàn lâu dài cho các đường hầm cùng các công trình lân cận và giảm chi phí sử dụng chúng.