Nghiên cứu các giải pháp khoan nổ mìn nhằm nâng cao chất lượng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác động có hại tới môi trường nằm gần khu vự mỏ tây khe sim

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học mỏ - địa chất
-----***-----

Nguyễn văn linh

Nghiên cứu các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất
lượng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác động có hại
tới môi trường nằm gần khu Vực mỏ tây khe sim

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

H NỘI - 2015


Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học mỏ - địa chất
-----***-----

Nguyễn văn linh

Nghiên cứu các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất
lượng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác động có hại
tới môi trường nằm gần khu vực mỏ tây khe sim

Chuyên ngành: khai thác mỏ
MÃ số: 60520603

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học

Ts. Lê văn quyển

H NI - 2015


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các
số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kì công trình nào khác.
Hà Nội, ngày 13 tháng 10 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Linh


MụC LụC
Tên mục

Chương 1
1.1
1.2

Nội dung

Trang số

Mở đầu

1

Điều kiện tự nhiên và hiện trạng công tác nổ mìn
ở mỏ Tây Khe Sim
Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên và điều kiện địa chất khu
mỏ
Hiện trạng công tác nổ mìn và ảnh hưởng của nổ mìn tới
môi trường xung quanh khu mỏ

4
4
14

Nhận xét và đánh giá chất lượng nổ mìn và thực trạng ảnh
1.3

hưởng của nổ mìn tới môi trường xung quanh mỏ Tây Khe

23

Sim
Nghiên cứu lý thuyết về nổ mìn, các yếu tố ảnh hưởng
Chương 2

đến chất lượng đập vỡ đất đá và tác động của nổ mìn

25

tới môi trường
2.1

Một số vấn đề cơ bản về tác dụng nổ mìn tới môi trường

25

2.1.1

Bản chất vật lý của quá trình phá vỡ đất đá bằng nổ mìn

25

2.1.2

Lý thuyết về khoan nổ mìn

33

2.2

Các yếu tố ảnh hưởng tới nổ mìn

35

2.2.1

Các yếu tố tự nhiên

36

2.2.2

Các yếu tố kỹ thuật, công nghệ ảnh hưởng tới chất lượng
nổ mìn

38

2.3

Tác dụng nổ có hại tới môi trường xung quanh khu mỏ

49

2.3.1

Tác dụng của sóng chấn động khi nổ mìn

49

2.3.2

Tác dụng của sóng đập không khí khi nỉ m×n

54


2.3.3
2.3.4
2.4
Chương 3

Tác dụng của đá văng khi nổ mìn

ảnh hưởng của bụi nổ và khí độc phát sinh sau khi nổ toái
môi trường
Nhận xét về ảnh hưởng của nổ mìn tới môi trường
Các giải pháp nâng cao chất lượng đập vỡ đất đá, đồng
thời giảm tác động có hại tới môi trường

59
62
64
55

3.1

Cơ sở lý thuyết về các phương pháp nổ mìn

65

3.1.1

Khái niệm

65

3.1.2

Bản chất của phương pháp nổ mìn

66

3.1.3

Kết luận và lựa chọn phương pháp nổ mìn hợp lý

71

3.1.4

Các sơ đồ nổ mìn vi sai

76

3.2

Công tác khoan

77

3.2.1

Lựa chọn thiết bị khoan

77

3.2.2

Công tác tổ chức khoan

78

3.3

Lựa chọn loại thuốc nổ và phương tiện nổ thích hợp

79

3.3.1

Lựa chọn thuốc nổ

79

3.3.2

Lựa chọn phương tiện nổ

82

3.4

Phương pháp nạp thuốc trong lỗ khoan và đấu ghép
phương tiện nổ

82

3.4.1

Phương pháp nạp thuốc trong lỗ khoan

82

3.4.2

Phương pháp đấu ghép phương tiện nổ mìn

90

3.5

Các sơ đồ nổ vi sai theo từng lỗ mìn được áp dụng trên mỏ

91

3.6

Các thông khoan số nổ mìn

95

3.7

Nổ mìn phá đá quá cỡ

105

Kết luận và kiến nghị

108

Tài Liệu Tham Khảo

110


Dang mục các bảng
Tên bảng

Nội dung

Trang

Bảng 1.1

Biên giới khai trường lộ thiên mỏ Tây Khe Sim

6

Bảng 1.2

Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá

7

Bảng 1.3

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp cát kết

7

Bảng 1.4

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp bột kết

9

Bảng 1.5

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp sét kết

9

Bảng 1.6

Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đá.

11

Bảng 1.7

Chỉ tiêu kỹ thuật đá vách, trụ

12

Bảng 1.8

Tổng hợp kết quả phân tích đá kẹp

12

Bảng 1.9

Các chỉ tiêu KTKT nổ mìn mỏ Tây Khe Sim

16

Bảng 1.10

Tổng hợp các thông số nổ mìn trên mỏ

23

Bảng 2.1

Hệ số để tính khoảng cách an toàn về sóng chấn động

53

Bảng 2.2

Hệ số k để tính khoảng cách an toàn về sóng chấn động

54

Bảng 2.3

H s kb, Kb để tính khoảng cách an toàn của sóng đập
không khí

61

Bảng 2.4

Mật độ bụi

63

Bảng 3.1

Đặc tính kỹ thuật máy khoan

79

Bảng 3.2

Tổng hợp các thông số nổ mìn

102

Bảng 3.3

Các thông số khoan nổ mìn

107


DANH MụC CáC HìNH Vẽ
Hình vẽ

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Sơ đồ nổ mìn đồng thời

20

Hình 1.2

Sơ đồ nổ vi sai qua hàng, dùng mạng dây nổ+rơle
vi sai

20

Hình 1.3

Sơ đồ nổ vi sai qua hàng-qua lỗ

21

Hình 1.4

Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ
(dùng phương tiện phi điện có 1 mặt tự do)
Sơ đồ nổ vi sai qua từng lỗ mìn

21

Hình 1.5
Hình 2.1

Hình 2.2

( dùng phương tiện nổ phi điện có 2 mặt tự do)
Trình tự phá vỡ đất đá mềm bằng nổ mìn
Sơ đồ phá vỡ đất đá cứng đồng nhất xung quanh lượng
thuốc

22
27
28

Hình 2.3

Sơ đồ tạo thành nứt nẻ hướng tâm

29

Hình 2.4

Sơ đồ tạo thành sóng phản xạ ở bề mặt tự do

31

Hình 2.5

Sơ đồ giá trị ứng suất khi nổ lượng thuốc trong đất đá nứt
nẻ

32

Hình 2.6

Sơ đồ phản xạ sóng chấn động từ bề mặt tự do

34

Hình 2.7

Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan trên tầng

42

Hình 2.8

Vị trí điểm khởi nổ

45

Hình 2.9

Sơ đồ xác định thời gian vi sai để tạo ra mặt tự do phụ và
ảnh hưởng của số mặt tự do đến mức độ đập vỡ đất đá

47

Hình 2.10

Sự thay đổi áp lực không khí sau mặt sóng đập

58

Hình 2.11

Cấu tạo sóng đập ( a ) và sóng âm ( b )

58

Hình 3.1

Sơ đồ các vùng đập vỡ đất đá bằng phương pháp nổ mìn
đồng thời

67


Hình 3.2

Sự giao thoa của sóng nổ giữa các lượng thuốc nổ

69

Hình 3.3

Sơ đồ mức độ đập vỡ đất đá khi tăng số mặt tự do phụ

70

Hình 3.4

Sơ đồ mức độ đập vỡ đất đá khi tăng số mặt tự do phụ

71

Hình 3.5

Sơ đồ nổ vi sai qua hàng, dùng mạng dây nổ+rơle vi sai

73

Hình 3.6

75

Hình 3.7

Sơ đồ nổ vi sai qua hàng- qua lỗ (dùng mạng dây
nổ với rơle vi sai)
Sơ đồ nổ vi sai theo đường chéo

75

Hình 3.8

Sơ đồ vi sai nêm hình thang

76

Hình 3.9

Sơ đồ vi sai qua từng lỗ, dùng dây nổ với rơle vi sai

77

Hình 3.10

Sơ đồ di chuyển theo sơ đồ làm việc của máy khoan

80

Hình 3.11

Sơ đồ nạp thuốc tập trung

85

Hình 3.12

Sơ đồ nạp thuốc phân đoạn

85

Hình 3.13

Sơ đồ nổ vi sai trong lỗ khoan
Sự thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng khởi nổ từ trên

86

Hình 3.14
Hình 3.15

Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21

xuống
Sự thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng khởi nổ từ
dưới lên
Quan hệ giữa chiều rộng của đống đất đá nổ mìn
và độ lớn của tường chắn
Quan hệ giữa áp lưc nổ theo thời gian và chiều cao
tầng
Kết cấu lượng thuốc liên tục dùng 1 loại thuốc
Kết cấu lượng thuốc liên tục dùng 2 loại thuốc
Kết cấu lượng thuốc liên tục dùng 1 loại thuốc nổ không
chịu nước nạp trong lỗ khoan chứa nước
Sơ đồ đấu ghép mạng tính hiệu nổ với kíp nổ vi sai
qua từng lỗ m×n

86
87
88
88
89
89
90
91

Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 3.24

Sơ đồ nổ mìn vi sai, bÃi mìn có một mặt thoáng tự do
Sơ đồ nổ mìn vi sai, bÃi mìn có hai mặt thoáng tự
do
Sơ đồ nổ mìn vi sai khi mở rộng tầng

92
93
93

Hình 3.25

Sơ đồ nổ mìn vi sai

94

Hình 3.26

Sơ đồ nổ vi sai đi hào( BÃi mìn bám vắch vỉa)

94


1

Mở đầu

1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, để phát triển nền kinh tế nói chung, nghành khai thác khoáng
sản nói riêng một cách bền vững, vấn đề nâng cao chất lượng đập vỡ đất đá
bằng nổ mìn và bảo vệ môi trường khỏi ô nhiễm ngày càng được quan tâm
hơn. Như chúng ta đà biết các quá trình khai thác trên các mỏ lộ thiên nói
chung và mỏ Tây Khe Sim nói riêng có những tác động xấu đến môi trường
xung quanh trong đó có công tác khoan nổ mìn.
Công tác khoan nổ mìn khi khai thác ở công ty TNHH MTV Khe Sim
còn chưa đảm bảo điều kiện tối ưu nhất, còn để sóng chấn động, bụi nổ, đá
văng, sóng đập không khí, khí độc và tiếng ồn ảnh hưởng tới môi trường và
khu dân cư xung quanh khu mỏ.
Việc nghiên cứu, lựa chọn các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất
lượng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác động có hại tới môi trường nằm gần
khu mỏ Tây Khe Sim mang tính cấp thiết và được triển khai thực hiện sẽ có
nhiều tác động tÝch cùc vÒ kinh tÕ - x· héi, søc kháe người dân và môi trường
cho thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh.
Do đó, đề tài luận văn Nghiên cứu các giải pháp khoan nổ nhằm nâng
cao chất lượng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác động có hại tới môi trường
nằm gần khu vực mỏ Tây Khe Sim mà học viên lựa chọn để giải quyết là vấn
đề cã tÝnh thùc tiƠn vµ cÊp thiÕt cđa ngµnh khai thác than ở Quảng Ninh nói
chung và ở mỏ Tây Khe Sim nói riêng.
2. Mục tiêu của đề tài
Đề xuất được các giải pháp khoan nổ nhằm nâng cao chất lượng đập vỡ
đất đá, đồng thời giảm tác động có hại tới môi trường nằm gần khu mỏ Tây
Khe Sim.


2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Công tác khoan nổ mìn ở mỏ Tây Khe Sim và điều kiện tự nhiên, kỹ
thuật của mỏ, giới hạn phạm vi mỏ Tây Khe Sim và vùng lân cận.
4. Nội dung nghiên cứu
Đánh giá hiện trạng công tác Khoan nổ mìn và các tác động của nó tới
môi trường khi khai thác mỏ Tây Khe Sim.
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về nổ mìn và ảnh hưởng của nổ mìn tới môi
trường nằm gần khu mỏ Tây Khe Sim.
Các giải pháp có thể nâng cao hiệu quả đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác
động có hại tới môi trường nằm gần khu mỏ và đề suất giải pháp phù hợp cho
mỏ.

5. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng hệ các phương pháp:
- Phương pháp danh mục các điều kiện môi trường;
- Phương pháp mô hình hóa;
- Phương pháp so sánh, kế thừa;

- Phương pháp nghiên cứu, khảo sát thực địa;
- Phương pháp thu thập số liệu;
- Phương pháp phân tích, tổng hợp và dự báo thông tin; ...
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn
ý nghĩa khoa học: Đóng góp thêm cơ sở khoa học khi đưa ra các giải
pháp nhằm nâng cao chất lượng đập vỡ đất đá bằng nổ mìn, đồng thời giảm
tác dụng có hại tới môi trường xung quanh.
ý nghĩa thực tiễn: Nâng cao chất lượng đập vỡ đất đá, đồng thời giảm tác
động có hại tới môi trường xung quanh khu mỏ Tây Khe Sim, giúp cho công

tác thiết kế nổ mìn ở mỏ đạt hiệu quả và an toµn.

3

7. Cu trỳc luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Điều kiện tự nhiên và hiện trạng công tác nổ mìn ở mỏ Tây
Khe Sim.
Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết về nổ mìn, các yếu tố ảnh hưởng đến
chất lượng đập vỡ đất đá và tác dụng có hại khi nổ mìn tới môi trường xung
quanh.
Chương 3: Các giải pháp nâng cao chất lượng đập vỡ đất đá, đồng thời
giảm tác động có hại tới môi trường.
* Sau thời gian nỗ lực nghiên cứu và thực hiện luận văn tôt nghiệp của
em đà được hoàn thành. Ngoài sự cố gắng của bản thân, em nhận được sự giúp
đỡ rất nhiều từ phía nhà trường, thầy cô và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn thầy, cô trường Đại Học Mỏ - Địa chất đà truyền
đạt những kiến thức quý báu và hữu ích cho tập thể lớp chúng em trong suốt
quá trình học tập. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng
dẫn TS. LÊ VĂN QUYểN đà tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình
làm luận văn tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn đến ban lÃnh đạo cùng toàn thể đội ngũ cán
bộ công nhân viên công ty TNHH một thành viên than Khe Sim - Vinacomin
đà giúp đỡ em và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành thực tập tốt
nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn!


4

Chương 1
điều kiện tự nhiên và HIệN TRạNG CÔNG TáC Nổ MìN
ở Mỏ TÂY KHE SIM

1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên và điều kiện địa chất khu mỏ
1.1.1. Vị trí địa lý
Khu vực thực hiện đề tài nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng
đập vỡ đất đá và giảm thiểu tác động có hại tới môi trường nằm gần khu mỏ
Tây Khe Sim, bao gồm toàn bộ khai trường khu mỏ Tây Khe Sim và một phần
khu vực Nam Khe Tam thuộc địa phận của phường Quang Hanh và xà Dương
Huy thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh cách trung tâm thành phố Cẩm Phả
khoảng 1,2km về phía Bắc chạy dọc theo quốc lộ 18A.
Phía Đông và Đông Bắc tiếp giáp với khai trường của Công ty than
Thống Nhất, Công ty than Đèo Nai; Phía Nam tiếp giáp với mặt bằng công
nghiệp +52 của Công ty than Thống nhất và khu dân cư của thành phố Cẩm
Phả; Phía Tây tiếp giáp với khu mỏ Đông Khe Sim cđa C«ng ty TNHH MTV
Khe Sim - Tỉng Công ty Đông Bắc. Phía Bắc và Tây Bắc tiếp giáp với khai
trường của Công ty TNHH MTV khai thác khoáng sản, Công ty TNHH MTV
86 - Tổng Công ty Đông Bắc và Công ty CP Tây Nam Đá Mài.
Biên giới khai trường lộ thiên mỏ Tây Khe Sim-Tổng công ty Đông Bắc
đà được Bộ Tài nguyên-Môi Trường cấp phép khai thác theo Quyết định số:
2807/GP-BTNMT ngày 31 tháng 12 năm 2008 cho trong bảng 1.1.
1.1.2. Đặc điểm địa hình, dân cư và kinh tế xà hội
a. Đặc điểm địa hình
Toàn bộ diện tích khu vực là dÃy núi Khe Sim gồm các đồi núi nối tiếp
nhau và bị phân cách mạnh mẽ bởi các hệ thống suối cạn. Do địa hình cao và
dốc nên các suối chủ yếu chỉ có nước vào mùa mưa. Địa hình cao nhất ở phÝa


5

Đông Nam khai trường Tây Khe Sim (+395 m), địa hình thấp dần về phía Tây
Bắc (+230 m) và về phía Bắc (+105 m). Phần lớn địa hình khu mỏ không còn

nguyên thuỷ mà đà bị khai thác ở các lộ vỉa (Địa hình phía Bắc bị cắt bởi các
tầng khai thác của công trường khai thác than lộ thiên vỉa Dày và vỉa G.
b. Tình hình dân cư xung quanh khu mỏ
Khu vực Tây Khe Sim nằm gần các khu công nghiệp của ngành than
như Nhà máy tuyển than Cửa Ông, Nhà máy cơ khí Cẩm Phả, Nhà Máy cơ khí
trung tâm, Nhà máy chế tạo phụ tùng ô tô, máy mỏ...
Dân cư trong khu vực tập trung khá đông đúc dọc theo quốc lộ 18A và
thành phố Cẩm Phả, phần đông là công nhân của các mỏ khai thác than. Ngoài
ra, còn một phần nhỏ là người Sán Dùi ở rải rác ven chân, sườn núi, chủ yếu
canh tác nông nghiệp, lâm nghiệp là chính.
Trong ranh giới thực hiện Dự án có 176 hộ dân cần phải giải phóng đền
bù và tái định cư.
c. Đặc điểm kinh tế xà hội và nhân văn
Khai trường Tây Khe Sim, Nam Khe Tam nằm về phía Tây Bắc và cách
trung tâm thị xà Cẩm Phả khoảng 7 km. Tại khai trường mỏ không có dân cư
sinh sống.
Khai trường mỏ có thể liên lạc bằng ô tô với thị xà và các cơ sở kinh tế
cũng như các mỏ lớn trong khu vực tương đối thuận lợi.
Phía Đông khai trường đà có đường ô tô bằng bê tông của Công ty
Đông Bắc nèi tõ ®­êng quèc lé 18A ®i khu má Khe Tam, Dương Huy.
Hệ thống cung cấp điện 6KV cũng đà được đưa đến tận khai trường,
đáp ứng được các yêu cầu của quá trình khai thác mỏ.


6

Bảng 1.1. Biên giới khai trường lộ thiên mỏ Tây Khe Sim
TT

Tọa độ

Diện

(VN 2000, KTT105, múi chiếu 6)

tích

X(m)

Y(m)

S (Km2)

1

2327014.462

732648.400

Tên

Tên

khu vực

điểm góc

1
2

Khu vực

2

2327364.468

732641.821

3

cánh tây

3

2327376.686

733291.834

4

vỉa 8 (Nam 4

2327076.679

733297.473

5

Khe Tam)

5

2326920.098

732950.285

6

6

2326784.189

733703.121

7

1

2326568.212

732856.861

8

2

2326570.091

732956.863

9

3

2326470.089

732958.742

10

4

2326473.847

733158.746

11

5

2326578.547

733406.872

12

6

2326433.240

733659.697

13

7

2326133.233

733665.334

14

Khu vỉa

8

2326081.353

733566.271

15

Dày, vỉa G

9

2326079.474

733466.268

16

10

2326127.597

733365.327

17

11

2326123.839

733165.322

18

12

2326021.959

733067.199

19

13

2326016.323

732767.193

20

14

2326065.384

732716.252

21

15

2326264.449

732662.494

22

16

2326468.21

732858.74

0.25

0.40

7

1.1.3. Đặc điểm và cấu tạo địa chất của khoáng sàng
a. Đặc điểm địa chất công trình
* Khu Khe Tam
Địa tầng chứa than của mỏ Khe Tam có chiều dày từ 1000,0 đến
1300,0m bao gồm: sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và sét than. Sự phân bố các
lớp đá này khác nhau cả về diện tích cũng như chiều sâu, đặc biệt các lớp này
lại nằm xen kẽ nhau trong toàn bộ địa tầng than tính chất cơ lý của từng loại
đá biến đổi không theo quy luật nhất định. Tính chất cơ lý các loại đá như sau:
Sạn kết: là loại đá có mặt ở khắp khu mỏ, chiều dày biến đổi từ 1 vài
mét đến hàng chục mét cá biệt tại LK930E gặp lớp sạn kết dày 26m. Đất đá
này chiếm 5,74% trong địa tầng khu mỏ, sạn kết có mầu xám sáng, thành
phần hạt là thạch anh màu trắng đục có góc cạnh. Thành phần xi măng là silic
hoặc sét. Cấu tạo khối rắn trắc và có độ bền vững cao. Giá trị các chỉ tiêu cơ lý
của 168 mẫu sạn kết theo bảng 1.2
Bng 1.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá
Trọng

Cng

Cng độ

kh¸ng nÐn

kh¸ng

σn

kÐo σ k

(kG/cm 2 )

(kG/cm2)

Lớn nhất

2570,00

310,00

2,71

2,97

47 0 36’

775,00

Nhỏ nhất

255,16

32,30

2,42

2,57

30 0 00

112,50

1267,66

150,42

2,59

2,68

34 0 48

525,10

Gía trị

Trung
bình

lng
thể tích

3

(g/cm )

Khi

Góc ni

Lc dính

lng

ma sát

kt

riêng



C

(g/cm3) (,phút) (kG/cm2)

Cát kết: là loại đá phân bố rộng và nhiều trong khu vực thăm dò, chiếm
tỷ lệ 48,91% địa tầng than. Cát kết thường có màu xám tro - xám trắng thành
phần hạt là cát xi măng là sét, đôi chỗ hạt là thạch anh, xi măng gắn kÕt lµ


8

silic. Đá có cấu tạo lớp rắn, dai. Chiều dày lớp thay đổi từ vài mét đến vài
chục mét, cá biệt dày tới 43m (LK929B). Sự chuyển tiếp của cát kết với đá
vây quanh có chỗ rõ ràng, có chỗ chuyển tiếp từ từ. Cát kết là loại đất đá bền
vững về mặt địa chất công trình. Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của 1290 mẫu cát
kết theo bảng 1.3.

Bột kết: Là loại đá phổ biến trong khu mỏ chiếm tỷ lệ 40,20%, có màu
xám tro, xám đen. Thành phần hạt chủ yếu là cát, xi măng sét, cấu tạo phân
lớp. Chiều dày thay đổi từ vài mét đến hàng chục mét. Bột kết là loại đá có độ
bền ở mức trung bình, tỷ lệ mẫu khoan thường đạt từ 70 - 88%, mẫu thỏi dài
dễ lấy mẫu cơ lý. Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của 1047 mẫu bột kết theo bảng 1.4
Bng 1.3. Các chỉ tiêu cơ lý của lớp cát kết
Trọng

Cng

Cng

kháng nén

kháng

n

kéo k

(kG/cm 2 )

(kG/cm2)

Lín nhất

4533,51

308,76

3,68

3,03

61 0 27’

1040,0

Nhỏ nhất

16,20

21,40

2,09

2,26

21 0 12’

18,0

Trung b×nh

879,96

116,59

2,65

2,72

33 0 23

336,97

Gía trị

lng
thể tích

3

(g/cm )

Khi

Góc ni

Lc dính

lng

ma sát

kết

riêng

C

(g/cm3) (,phút) (kG/cm2)

Sét kết: Là loại đá ít phổ biến trong khu mỏ chỉ chiếm tỷ lệ 2,73% so
với các loại đá khác, thường gặp ở vách trụ các vỉa than. Sét kết có màu xám
đen, thành phần chủ yếu là sét, cấu tạo phân lớp mỏng và vi lớp rất rõ, mức độ
gắn kết rắn chắc kém và thường được khai thác kéo theo các lớp than. Giá trị
các chỉ tiêu cơ lý của 11 mẫu sét kết theo bảng 1.5.


9

Bng 1.4. Các chỉ tiêu cơ lý của lớp bột kết
Cường
độ khán
nén n

Gía trị

(kG/cm 2
)

Cường độ
kháng kéo
k

(kG/cm2)

Trọng

Khối

lượng
thể tích


lượng
riêng
3

(g/cm3)

(g/cm )

Góc nội

Lực dính

ma sát

kết C

(độ,phút) (kG/cm2)

Lớn nhất

3910,00

217,00

2,96

3,03

56 0 18

685,00

Nh nht

41,16

10,30

2,03

2,29

16 0 10

22,00

Trung bình

488,98

67,15

2,66

2,74

32 0 40

164,69

* Khu Khe Sim
Đất đá trong địa tầng chứa than khu Khe Sim bao gồm các loại sạn kết,
cát kết, bột kết, cuội kết. Sự phân bố các lớp đất đá khác nhau cả về chiều sâu,
diện tích, đặc biệt chúng nằm xen kẽ nhau trong địa tầng chứa than do đó tính
chất cơ lý của từng loại đá biến đổi không theo quy luật nhất định. Mỗi loại
đất đá có các đặc tính và chỉ tiêu cơ lý khác nhau.
Bng 1.5. Các chỉ tiêu cơ lý của lớp sét kết

Gía trị

Cường độ

Cường độ

Trọng

Khối

Góc nội

khán nén

kháng

lượng

lượng

ma sát

n

kéo k

thể tích

riêng



3

Lực dính
kết C
(kG/cm2)

(kG/cm )

(kG/cm )

g/cm )

Lín nhÊt

899,00

77,34

2,64

2,72

33 0 06’

71,45

Nhỏ nhất

141,00

27,81

2,34

2,56

32 0 45’

50,00

Trung b×nh

340,50

52,58

2,53

2,70

32 0 55

60,73

2

2

3

(g/cm ) (độ,phút)

Cuội kết: Là loại đá phổ biến trong khu vực tạo thành những lớp dày từ
vài mét đến hàng chục mét, cá biệt gặp lớp dày từ 22 đến 30 mét như ở lỗ


10

khoan N4A, N5. Cuội kết có màu xám tro, xám trắng, khi bị phong hoá có
màu đỏ nâu. Hạt thạch anh tròn cánh, kích thước từ 4 đến 10mm, xi măng là
silic. Cấu tạo khối rắn chắc
Sạn kết: Là loại đá tương đối phổ biến trong vùng. Hầu hết các lỗ khoan

đều bắt gặp loại này dưới dạng lớp dày từ vài mét đến hàng chục mét. Tại lỗ
khoan T28, T4 và N23 gặp lớp sạn kết dày từ 41 đến 44m. Sạn kết có màu
xám xanh, xám trắng bị phong hóa có màu đỏ nâu nứt nẻ mạnh. Hạt thạch anh
từ 1 đến 3mm gắn kết bởi ximăng silic, xêrixit. Sạn kết là loại đá rắn chắc.
Cát kết: Là loại đá phân bố phổ biến nhất trong vùng, các lỗ khoan
thăm dò đều gặp loại đá này dưới dạng lớp dày hàng chục mét. Tại lỗ khoan
108 và N12 gặp lớp cát kết dày từ 48 đến 57m, đặc biệt ở LK28 chiều dày tới
93m. Cát kết có độ hạt từ thô đến mịn, màu xám tro đến xám trắng, kết cấu
rắn chắc
Bột kết: Là loại đá phổ biến trong khu vùc, th­êng tËp trung ë v¸ch trơ
vØa than. Bột kết có màu xám tro đến xám đen, hạt từ nhỏ đến lớn, thành phần
hạt chủ yếu là cát, xi măng sét, cấu tạo phân lớp, kẽ nứt phát triển.
Sét kết: Là loại đá trong khu mỏ chiếm 3.47% thường gặp ở sát vách trụ
của vỉa than, đôi khi kẹp trong than. Sét kết có màu xám đen, thành phần chủ
yếu là sét, cấu tạo phân lớp mỏng, mức độ gắn kết kém ,dễ vụn nát. Tổng hợp
các chỉ tiêu cơ lý từng loại đá xem bảng 1.6.
b. Đặc tính cơ lý đá vách, đá trụ vỉa than
Theo báo cáo địa chất thành lập bổ sung bản đồ chất lượng than năm
2012 mỏ than Khe Sim và báo cáo Báo cáo THTL tính lại trữ lượng và C cấp
TL cÊp TN than khu mỏ Khe Sim, Khe Tam.
C¸c chØ tiêu kỹ thuật đá vách, trụ được tổng hợp theo bảng 1.7.
* Đặc điểm đá kẹp
Tng hợp kết quả phân tích của đá kẹp xem chỉ tiêu bảng 1.8.


11

* Đặc tính các vỉa than
Trong giới hạn khai trường Tây Khe Sim có 2 vỉa than chính là vỉa Dày
và vỉa G. Hai vỉa than này tương đối ổn định và có giá trị công nghiệp. Nằm

cạnh khu mỏ về phía bắc là một phần khu mỏ Nam Khe Tam do xÝ nghiƯp
Khe Sim qu¶n lý cã mét vØa than có giá trị khai thác là vỉa 8 và một số vỉa
than không có giá trị công nghiệp. Do vậy tại khu vực này chỉ đề cập đến vỉa
8.
Vỉa Dày:
Đây là vỉa nằm dưới cùng của cột địa tầng, vỉa có diện phân bố rộng
trong giới hạn khu mỏ, vỉa Dày tồn tại dưới dạng 1 nếp lõm.
Đây là vỉa than tương đối ổn định cả về chiều dày và diện phân bố.
Chiều dày tổng quát của vỉa thay đổi từ 0,74 m đến 18,34 m, trung bình đạt
6,96 m.
Bng 1.6. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của từng loại đá.
Các chỉ tiêu nhỏ nhất Lớn nhất/Trung bình (S mu)
Tên đá

Cui
Cát kt
Bt kết
Sét kết
Sạn kết

Trọng lượng thể tích

Khối lượng riêng

Cường độ kháng nén

g/cm3

g/cm3

n kG/cm2

2,2 - 2,62

2,56 - 2,70

134,75 - 2187

2,46 (21)

2,63 (21)

760,69 (21)

2,31 - 2,76

0,62 - 2,84

78,64 - 2468

2,58 (65)

2,62 (65)

952,73 (65)

1,6 - 2,75

2,03 - 2,87

53,71 - 1745

2,56 (60)

2,69 (60)

620,59 (60)

2,44 - 2,73

2,53 - 2,78

132 - 1246

2,58(7)

2,65(7)

588,80(7)

2,51 - 2,67

2,64 - 2,70

439 - 1970

2,57(5)

2,68(5)

1335,36(5)


12

Bảng 1.7. Chỉ tiêu kỹ thuật đá vách, trụ
Tên đá

Grá trị

Độ ẩm

Độ tro



Sn kt

Min

2,49

81,33

2,530

12 mẫu

Max

4,12

92,73

2,720

TB

3,26

87,84

2,618

Cát kết

Min

1,26

88,22

2,570

11 mẫu

Max

3,15

91,74

2,710

TB

2,07

86,86

2,639

Bột kết

Min

1,35

70,08

2,520

87 mẫu

Max

5,01

89,11

2,720

TB

2,78

80,67

2,639

Sét kết

Min

2,68

58,12

2,250

43 mẫu

Max

5,17

71,19

2,630

TB

4,53

66,35

2,527

Vị trí

Vách
và trụ

Bảng 1.8. Tổng hợp kết quả phân tích đá kẹp
Tên đá

Số lượng mẫu

Kẹp cuội kết

31

Kẹp bột kết

78

Kẹp sét kÕt

34

wpt

Ak

γ

1,80 - 4,67

81,62-93,94

2,380-2,630

3,12

87,91

2,544

1,39-4,61

71,09-88,87

1,740-2,600

3,05

81,34

2,315

2,13-5,26

54,46-73,33

1,690-2,110

3,63

66,79

1,842

VØa cã cÊu t¹o rÊt phøc t¹p víi số lớp kẹp thay đổi từ 0 ữ 9 lớp. Đá
kẹp trong vỉa than chủ yếu là sét mềm và sét than. Tổng chiều dày các lớp đá
kẹp trong vỉa than thay đổi từ 0 ữ 4,26 m.


13

Vỉa G:
Nằm trên cách vỉa Dày từ 85 ữ 95 m, vỉa G có diện phân bố hẹp hơn vỉa
Dày, song đây là vỉa than tương đối ổn định có giá trị công nghiệp cao và có
điều kiện khai thác tương đối thuận lợi.
Vỉa G có chiều dày than biến thiên từ 0,99 ữ 11,36 m; trung bình đạt
6,26 m.
Vỉa G cÊu t¹o phøc t¹p víi sè líp kĐp biÕn thiên từ 0 ữ 7 lớp, tổng chiều
dày các lớp đá kẹp trong vỉa thay đổi từ 0 ữ 1,91 m. Các lớp đá kẹp thường là
các lớp sét mỏng, mềm. Nham thạch nằm ở vách và trụ vỉa G là các lớp bột
kết tương đối ổn định.
Vỉa 6(8):

Vỉa 6(8) có diện phân bố tương đối rộng trong giới hạn khu mỏ và tồn
tại dưới dạng 1 nếp lõm.
Vỉa lộ ra ở phía Bắc và phía. Chiều dày tổng quát của vỉa thay đổi từ
1,21m đến 8,14m, trung bình đạt 3,4 m.
Vỉa có cấu tạo tương đối phức tạp với số lớp kẹp thay đổi từ 0 ữ 4 lớp.
Đá kĐp trong vØa than chđ u lµ sÐt mỊm vµ sét than.
Nhìn chung tỷ lệ đá kẹp trong than nhỏ, nham thạch vách và trụ vỉa
thường là các lớp sét kết và bột kết.
b. điều kiện địa chất thủy văn
Tầng chứa nước khi áp lực chảy vào đáy mỏ thay đổi từ 7000ữ18000
m3/ngày đêm tăng theo độ xuống sâu của đáy mỏ. Lượng nước mưa trung
bình đổ vào mỏ là 2140m3/đêm. Mùa khô lượng mưa rất ít chỉ khoảng
0,690l/s còn vào mùa mưa lượng mưa rất lớn đạt tới 15640 l/s, kể cả lượng
nước ngầm chảy vào mỏ thì lượng nước chảy vào mỏ rất lớn. Chính vì thế
tạo ra 1 lượng bùn lớn tồn đọng ở đáy mỏ vào mùa khô, mùa mưa đáy mỏ
ngập nước gây ách tắc, đình trệ sản xuất.


14

Trước hết là tác dụng của nước ngầm và sau đó là nước mặt có ảnh
hưởng đến hiệu quả nổ ở chỗ nó là nguồn lực tạo ra nước trong các lỗ khoan.
Nước ngầm vận động mạnh mẽ làm rửa trôi những thành phần dễ hòa tan của
thuốc nổ, làm cho hiệu quả nổ của thuốc giảm đi. Biết được điều kiện địa
chất thủy văn giúp cho chúng ta có các phương pháp kỹ thuật xử lý để vẫn
đạt được hiƯu qu¶ thc nỉ cao nh­ sư dơng thc nỉ chịu nước, sử dụng bao
cách nước khi dùng thuốc nổ không chịu nước, tháo khô lỗ khoan có nước
trước khi nạp thuốc hoặc kết hợp các loại thuốc chịu nước và không chịu
nước trong lỗ khoan.
1.2. Hiện trạng công tác nổ mìn và ảnh hưởng của nổ mìn tới môi trường

xung quanh khu mỏ
1.2.1. Các loại thuốc nổ và phụ kiện nổ mỏ đà và đang sử dụng
1. Các loại thuốc nổ
Mỏ Tây Khe Sim là mỏ được khai thác bằng phương pháp lộ thiên với
sản lượng theo thiết kế năm 2005 là 500 000(tấn/năm). Sản lượng khai thác
được tăng dần qua các năm và ngày càng khai thác xuống sâu. Do đó, khối
lượng đất đá nổ mìn tăng dần nên công tác nâng cao chất lượng đập vỡ đất đá,
đồng thời giảm tác động có hại tới môi trường ngày càng được quan tâm hơn.
Từ năm 2005 trở lại đây mỏ chủ yếu sử dụng các loại thuốc nổ để phá
vỡ đất đá như Nhũ tương (NT-13), Anfo không chịu nước, amonit phá đá số 1
(AD1) dựa trên những ưu, nhược điểm được mô tả dưới đây và khối lượng
thuốc nổ sử dụng để phá vỡ đất đá hàng năm được cho dưới bảng 1.9. Bảng
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nổ mìn mỏ Tây Khe Sim.
* Các loại thuốc nổ mỏ đà và đang sử dụng
a. Nhũ tương (NT - 13)
Phạm vi sử dụng: Được sử dụng để nổ mìn trong các lỗ khoan ngập
nước.


15

Ưu điểm: Có khả năng chịu nước tốt, tính năng nổ tốt, dễ sử dụng, độc
tính nhỏ, hàm lượng hơi độc trong sản phẩm nổ thấp, an toàn trong sử dụng.
Nhược điểm: Khi nạp trong lỗ mìn có khối lượng thuốc nổ lớn, phải
tăng 4% thuốc kích nổ thì thuốc nổ mới đạt hiệu quả nổ mìn cao giá thành
cao. Yêu cầu cao trong quá trình vận chuyển do thuốc nổ có độ nhậy nổ bằng
bọt khí có chứa bên trong.
b. Anfô không chịu nước
Phạm vi sử dụng: Được sử dụng khi nổ mìn trong các lỗ khoan không
chứa nước.

Ưu điểm: Thuốc dễ sử dụng, giá mua thấp nên hiệu quả về mặt kinh tế.
Nhược điểm: Chỉ sử dụng được trong các lỗ khoan khô, thuốc kém chạy
nổ với các phương tiện nổ thông thường nên phải kết hợp với thuốc kích nổ.
c. Amonit phá đá số 1 (AD1)
Phạm vi sử dụng: Được sử dụng để phá vỡ đất đá trên mỏ, sử dụng cho
cả lỗ khoan có chứa nước và lỗ khoan khô.
Ưu điểm: Có khả năng công nổ tèt, kÝch nỉ trùc tiÕp b»ng d©y nỉ, kÝp sè
8, có giá thành hợp lý với điều kiên kinh tế mỏ.
Nhược điểm: Kém nhạy với phụ kiện nổ, kết hợp với thuốc kích nổ.
- Với kết quả tổng kêt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nổ mìn ở mỏ Tây Khe
Sim, ta thấy tình hình sử dụng thuốc nổ chịu nước ngày càng tăng khi đáy mỏ
phát triển xuống sâu, tỷ lệ đá quá cỡ, độ cứng của đất đá ngày càng tăng. Do
đó, ta cần phải đưa ra các giải pháp nâng cao chất lượng nổ mìn cho mỏ Tây
Khe Sim để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhÊt.


16

Bảng 1.9. Các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật mỏ Tây Khe Sim

Năm 2005 Năm 2008

Năm 2013

Các chỉ tiêu KTKT

Đơn vị

Đất đá nổ mìn

m3

4.420.000

5.542.000

7.650.000

Sản lượng mỏ

Tấn

500.000

580.000

705.000

Thuốc nổ sử dụng

kg

2.120.000

3.050.000

4.120.000

Chỉ tiêu thuốc nổ

Kg/m3

0,49

0,51

0,53

f

10,5

10,8

11,1

Hệ số sử dụng mét khoan

%

87,0

86,6

86,1

Tỷ lệ đá quá cỡ

%

1,7

2,3

2,5

Tỷ lệ thuốc nổ chịu nước

%

28,57

30,50

32,70

Hệ số độ kiên cố đất đá
trung bình

2. Các loại phụ kiện nổ đang áp dụng trên mỏ
a. TX-1A
Là khối thuốc mồi nổ do nhà máy cơ điện 31 chế tạo, thuốc có dạng
thỏi, có đường kính = 80ữ300mm, trọng lượng 1kg/thỏi, mật độ thuốc nổ
1,45ữ1,55g/cm3, khả năng sinh công 260ữ290 cm3, mÃnh lực 18,55mm, tốc
độ nổ 6400ữ6800m/s. Được sử dụng làm thuốc nổ mồi để kích nổ các loại
thuốc nổ khác.
Ưu điểm: Thuốc có khả năng chịu nước tốt, dễ sử dụng, làm thuốc nổ và
kích nổ cho các loại thuốc nổ thông thường khác.
Nhược điểm: Dễ đứt dây kíp dưới lỗ mìn nên đòi hỏi yêu cầu rất cao khi
nạp mìn, có giá thành cao.

b. Mồi nổ Anzomex (PPP)
Do hÃng ICI sản xuất từ loại thuốc nổ mạnh PETN với 8 vòng dây nổ có
sức nổ 2,5g PETN. áp lực nổ 21,6 tû pascal, thc cã d¹ng thái víi träng