Khoan và nổ mìn trong khai thác hầm lò
Về mặt quy trình, đây là một kỹ thuật theo trình tự sau:
- Thiết lập (thiết kế) mô hình khoan – nổ;
- Khoan lỗ nổ vào khối vật liệu;
- Đóng/ nhồi thuốc nổ;
- Kích nổ để tạo ra các mảnh vỡ.
Khoan lỗ nổ là một trong những hoạt động quan trọng nhất, có ảnh hưởng lớn đến chi phí và hiệu suất máy nghiền và thiết bị sàng tuyển sau nổ mìn. Độ chính xác khoan tốt cho phép hoạt động nổ được kiểm soát tốt và đạt hiệu quả cao. Có nhiều kỹ thuật nổ mìn khác nhau được sử dụng trong khai thác hầm lò, trong đó, khoan – nổ mìn gương lò là phương pháp phổ biến.
Trong một số trường hợp, kiểu nổ mìn kép có thể được thực hiện. Chi phí khoan nói chung là như nhau đối với hai phương pháp này, nhưng khoan – nổ mìn gương lò thì diện tạo nứt vỡ lớn hơn so với phương pháp nổ mìn kép. Điều này làm giảm 50% chi phí gia cố so với nổ mìn kép. Độ lệch của các lỗ khoan cho mục đích nổ mìn có thể ảnh hưởng đến chi phí sản xuất trong các hoạt động khai thác nhất định. Do đó, ưu tiên đầu tư vào độ chính xác của lỗ khoan sâu là điều then chốt giúp giảm chi phí.
Hình thức nổ ban đầu được gọi là nổ sơ cấp. Việc tiếp tục nổ mìn để phá vỡ các tảng đá quá kích thước sau khi nổ sơ cấp được gọi là nổ mìn thứ cấp. Thước đo đáng tin cậy về hiệu quả của việc cải thiện độ chính xác khi khoan chính là tần suất thực hiện nổ mìn thứ cấp, trong đó khoan càng chính xác thì càng ít phải thực hiện nổ mìn thứ cấp.
Bài viết này sẽ thảo luận về khoan và nổ mìn trong các hoạt động khai thác hầm lò, tập trung vào các hoạt động khoan – nổ mìn gương lò, các mối quan tâm về an toàn – môi trường và thực tiễn trong việc kiểm soát bụi và khí metan trong khai thác hầm lò.
Phương pháp khoan nổ mìn trong khai thác hầm lò – Khoan nổ mìn gương lò
Khoan nổ mìn trong khai thác hầm lò rất đa dạng nhưng được sử dụng cho hai mục đích chính: Đầu tiên là thăm dò nhằm mục đích thu thập thông tin chi tiết về các thành phần và cấu trúc khoáng vật; Thứ hai để tạo thuận lợi cho người lao động trong sản xuất khai thác quặng. Khoan – Nổ mìn gương lò là kỹ thuật được sử dụng phổ biến trong khai thác hầm lò và xuất phát từ Thụy Điển.
Đường lò với các cấu trúc gương lò xung quanh đường đào cuối cùng dưới lòng đất, nơi các lỗ khoan chịu tải nhẹ để giảm lượng đất tràn ra ngoài. Thuốc nổ cũng được tách ra khỏi hai bên lỗ khoan. Đặc điểm cuối cùng của phương pháp nổ mìn gương lò là các lỗ khoan trên gương lò đào được bắt đầu sau quá trình nổ sơ cấp.
Việc nổ mìn trên gương lò cho phép thiệt hại của vụ nổ vượt ra ngoài đường gương lò trước khi bắt đầu khoan nổ. Đá bị phá vỡ nhiều nhất sẽ được loại bỏ khỏi đường đào cuối cùng và tạo ra một chu vi gương lò. Kỹ thuật này cũng liên quan nhiều đến chu vi lỗ khoan hơn khi so sánh với các phương pháp truyền thống.
Chi phí khoan có ảnh hưởng lớn nhất đến tính kinh tế của hoạt động nổ mìn. Việc nổ mìn gương lò được biết đến là phương pháp có các vấn đề về hiệu suất khi thực hiện với các thành phần có cấu trúc đá yếu. Nếu khối đá quá yếu để có thể tự chống đỡ, thì vụ nổ gương lò sẽ không đủ để phá huỷ được khối lượng cần thiết và cần phải có hỗ trợ thêm. Độ chính xác của mũi khoan là mối quan tâm hàng đầu đối với phương pháp nổ mìn gương lò.
Do những thách thức bổ sung của việc khoan và nổ mìn trong hầm lò, độ chính xác của mũi khoan là rất quan trọng đối với sự thành công của một vụ nổ gương lò. Khi tất cả các lỗ trên gương lò không thể được bắn ra trong một khoảng thời gian duy nhất, thì sự hỗ trợ được giới hạn ở phần vòm và một phần xuống bên sườn bị vỡ sau khi nổ mìn. Do đó, kết quả nổ sẽ làm suy giảm thêm sườn dưới của đường lò đào, điều này có thể gây ra những lo ngại về an toàn ở các mức lớn hơn.
Mối quan tâm về an toàn và môi trường của khoan – nổ mìn trong hầm lò
Thiết kế khoan nổ là một phần quan trọng của quy hoạch và quản lý mỏ, có tác động lớn đến an toàn và hiệu quả khai thác. Các mỏ hầm lò thường có các hoạt động cơ bản hàng ngày được chỉ định rõ ràng.
Việc nổ mìn sơ cấp được thực hiện ở cả giai đoạn phát triển và ngừng hoạt động. An toàn lao động trong khai thác hầm lò liên quan đến hoạt động nổ mìn, điều kiện đất đá và phương pháp khai thác. Rất có thể xảy ra các sự cố về mái vòm, đá văng, đá nổ, đá rơi và hư hỏng chân lò. Việc nổ mìn phá đá ở các mỏ hầm lò làm cho nước ngầm ở địa phương bị ô nhiễm cũng là một vấn đề phổ biến.
Vấn đề bắt nguồn từ hai lý do:
- Thứ nhất, nhiều lỗ nổ, thuốc nổ trong một hoặc nhiều lỗ không được nổ. Chất nổ chưa được kích hoạt một phần sẽ đi vào hệ thống nước ngầm của địa phương và một phần được vận chuyển đến các nhà máy chế biến khoáng sản cùng với quặng. Khi một lỗ khoan hướng lên được nạp nổ, chẳng hạn như trong một chu trình cấp lại, chất nổ sẽ nhồi trong các lỗ khoan và sau đó rơi xuống sàn trong và sau khi nạp. Điều này thường xuyên xảy ra trong quá trình nạp nổ mìn trong sản xuất, đặc biệt là khi thuốc nổ được bơm vào một lỗ khoan ẩm ướt.
- Thứ 2: Tuy luôn có sức ép từ nhu cầu tăng cường thu hồi quặng/than thông qua giảm thất thoát tài nguyên trong hoạt động khai thác, nhưng yếu tố an toàn trong khai thác hầm lò là không thể thương lượng và không nên xảy ra, đặc biệt là tổn thất về người. Để tăng lợi nhuận trong quá trình khai thác, sự an toàn và sức khỏe của người lao động phải được coi là lợi nhuận, và bổ sung cho lợi nhuận kinh tế từ hoạt động khai thác hầm lò.
Quản lý rủi ro – kiểm soát bụi và khí trong khai thác hầm lò
Mỗi hoạt động khoan và nổ đều tạo ra bụi. Lượng bụi được tạo ra trong ngày là một trong những nguyên nhân nhận được mối quan tâm lớn. Bụi là một mối nguy hại cho sức khỏe và quan trọng hơn là bụi có thể gây chết người. Việc tiếp xúc với bụi do khoan nên được tách ra khỏi hoạt động nổ mìn, vì khi khoan sẽ có nhiều công nhân tiếp xúc với bụi hơn.
Mặc dù một vụ nổ lớn có thể tạo ra nhiều bụi hơn mức bình thường, nhưng việc nổ mìn là một hoạt động tương đối không thường xuyên và việc tiếp xúc có thể được quản lý bằng cách cho phép một khoảng thời gian thích hợp để bụi lắng xuống, bị dập tắt hoặc được loại bỏ trước khi thợ mỏ bước vào sau khi nổ. Ngoài ra, tổng lượng bụi được tạo ra trong một ngày ít hơn so với tổng lượng bụi được tạo ra từ các hoạt động thường xuyên khác như bốc xếp, vận chuyển, nghiền và chế biến. Các vụ nổ được kiểm soát hoạt động tốt sẽ tạo ra ít hoặc không có bụi. Sau đó, cung cấp biện pháp giảm bụi trong quá trình khoan là công việc tốt nhất của ngành để loại bỏ bụi khi công nhân tiếp xúc với nó.
Việc sử dụng chất nổ trong nổ mìn có nguy cơ phát sinh khí độc, phổ biến nhất là cacbon monoxit và oxit nitơ. Các hệ thống thông gió trong các mỏ hầm lò giúp làm loãng nhanh chóng đến dưới mức độc hại. Do đó, việc sử dụng hỗn hợp chất nổ đã được tính toán kỹ lưỡng, bảo quản chất nổ đúng cách để tránh hư hỏng là rất quan trọng, sử dụng các sản phẩm không chịu nước trong các hố nổ ẩm ướt và có đủ ngăn để kích nổ hiệu quả.
Hoạt động khoan và nổ – yếu tố chính của một hoạt động thành công
Việc thực thi hiệu quả khoan và nổ mìn trong khai thác hầm lò là rất quan trọng để đạt được các lợi ích thăm dò đã định. Một kế hoạch thích hợp phải được thiết lập có tính đến các đặc tính hình thành đá (thu được từ các cuộc điều tra địa chất). Hình thức khoan được chọn phải phù hợp với các hoạt động nổ dự định để đạt được tải lượng vật liệu tối thiểu ở cấp độ nổ sơ cấp.
Nhu cầu nổ mìn thứ cấp để loại bỏ khối lượng không đạt yêu cầu nên là tối thiểu nhờ các kế hoạch khoan được thiết lập đúng cách. Cuối cùng, giá trị kinh tế của hoạt động khoan và nổ mìn không thể được đánh đổi bằng an toàn và sức khỏe của người lao động. Điều quan trọng là phải thực hiện theo các thông lệ tốt nhất trong ngành để đảm bảo bụi và khí sinh ra từ quá trình khoan và nổ mìn không gây ra bất kỳ mối nguy hiểm nào cho sức khỏe của công nhân mỏ.
Theo Global Road Technology
Tài liệu tham khảo
Singh et al. 1993. Blasting in Ground Excavations and Mines. A.A. Balkema/Rotterdam.
Zhang. Z-X. 2016. Rock Fracture and Blasting. Theory and Applications. Elsevier.
Quay lạiBài liên quan
Hệ thống Điều khiển Công nghiệp (ICS)
Bảo mật hệ thống vận hành (OT): Ba bước quan trọng để quản lý rủi ro hiệu quả trong kỷ nguyên số
