แผนการออกแบบการระเบิดหินจากการขุดเหมืองใต้ดิน
บทนำ การออกแบบการระเบิดหินสำหรับการขุดดินใต้ดินแบบลอยตัว (ดริฟท์ การขุดค้น) ถือเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการทำเหมือง ความสมเหตุสมผลของการออกแบบส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพ ต้นทุน ความปลอดภัย และผลกระทบต่อหินโดยรอบ แผนการระเบิดหินที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มอัตราการขุดล่วงหน้า ควบคุมแรงสั่นสะเทือนจากการระเบิด ปกป้องเสถียรภาพของหินโดยรอบ และสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการทำเหมืองครั้งต่อไป บทความนี้อ้างอิงจากข้อมูลอ้างอิงหลายแหล่ง โดยสรุปองค์ประกอบสำคัญและวิธีการปฏิบัติในการออกแบบการระเบิดหินสำหรับการขุดดินใต้ดินแบบลอยตัว
การเตรียมการเบื้องต้นสำหรับการออกแบบการระเบิด การวิเคราะห์สภาพทางธรณีวิทยา: ทำความเข้าใจธรณีวิทยาของเหมืองอย่างละเอียด รวมถึงประเภทของหิน ความแข็ง และการกระจายตัวของรอยต่อและรอยแตก ตัวอย่างเช่น รอยต่อและการแตกหักอาจส่งผลต่อการแพร่กระจายของคลื่นความเค้นและการแตกหักของหิน ควรรวบรวมข้อมูลทางธรณีวิทยาที่ถูกต้องแม่นยำผ่านการสำรวจภาคสนาม ข้อมูลหลุมเจาะ และการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ หินแต่ละประเภทและความแข็งมีพารามิเตอร์การระเบิดที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วหินแข็งต้องการประจุไฟฟ้าที่สูงกว่าและรูปแบบหลุมที่เหมาะสม
กำหนดข้อกำหนดทางวิศวกรรม: ชี้แจงขนาดของดริฟท์ รูปร่างหน้าตัด และทิศทางการขุด ตัวอย่างเช่น การดริฟท์แบบวงกลมและแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าต้องการรูปแบบการพ่นที่แตกต่างกัน มุมในการดริฟท์แบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าอาจต้องมีการจัดเรียงรูแบบพิเศษเพื่อควบคุมโปรไฟล์ พิจารณาอัตราล่วงหน้าที่จำเป็น การขุดที่เร็วขึ้นอาจต้องใช้เทคนิคการพ่นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการผสมผสานพารามิเตอร์ต่างๆ
การออกแบบเค้าโครงของหลุมระเบิด การออกแบบรูสล็อต:
การเลือกวิธีการเจาะร่อง: วิธีการเจาะร่องที่นิยมใช้ ได้แก่ การเจาะร่องรูปลิ่มและการเจาะร่องแบบรูตรง การเจาะร่องรูปลิ่มเหมาะสำหรับหินที่มีความอ่อนปานกลางถึงอ่อน: รูเจาะที่ทำมุมจะสร้างหน้าตัดรูปลิ่มสำหรับการระเบิดครั้งต่อไป การเจาะร่องแบบรูตรงใช้สำหรับหินแข็ง โดยรูเปล่าขนานกันจะสร้างหน้าตัดและพื้นที่ชดเชย ในขณะที่รูที่มีประจุโดยรอบจะทำหน้าที่เจาะ เทคนิคการเจาะร่องที่เป็นนวัตกรรม เช่น การเจาะร่องโพรง (โพรง-การเจาะรู) และการพ่นร่องแบบปล่อยเศษหิน (เศษชิ้นส่วน-การดีดตัวออก การเจาะรู การระเบิด: ซีซีเอฟที) ได้รับการศึกษาและประยุกต์ใช้ ตัวอย่างเช่น การออกแบบการเจาะร่องขนานที่มีรูคู่ (P-ดีเอฟเอช) ช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับประจุด้านล่างและทำให้เกิดการระเบิดสองขั้นตอนที่สร้างโพรงที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ซึ่งเอาชนะข้อจำกัดของการเจาะแบบหนาแน่นแบบดั้งเดิม
การกำหนดค่าพารามิเตอร์ของช่องเจาะ: ระบุความลึก ระยะห่าง และมุมของช่องเจาะ โดยทั่วไปความลึกของช่องเจาะจะมากกว่าช่องเจาะแบบอื่นๆ ประมาณ 15-20% เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถเจาะช่องเจาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับหินแข็งปานกลาง มุมของช่องเจาะรูปลิ่มอาจอยู่ระหว่าง 60-75° โดยมีระยะห่าง 0.5-1.0 เมตร ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของหิน สำหรับการเจาะช่องเจาะแบบรูตรง ระยะห่างระหว่างช่องเจาะว่างและช่องเจาะแบบมีประจุโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.2-0.5 เมตร
รูเสริม (รูนูน): วางไว้ระหว่างรูร่องและรูรอบปริมณฑลเพื่อเพิ่มปริมาตรของรูร่องและสร้างหน้าสัมผัสที่อิสระมากขึ้นสำหรับประจุรอบปริมณฑล ระยะห่างของรูเสริมมักจะใหญ่กว่ารูรอบปริมณฑลเล็กน้อย และประจุระเบิดอาจใหญ่กว่าเล็กน้อย สำหรับหินแข็งปานกลาง ระยะห่างของรูเสริมอาจอยู่ที่ 0.6–0.8 เมตร โดยปริมาณประจุจะถูกปรับตามลักษณะของหิน
รูเจาะรอบปริมณฑล (คอนทัวร์): ใช้เพื่อควบคุมโปรไฟล์การดริฟต์และรับรองว่าหน้าตัดเป็นไปตามขนาดที่ออกแบบไว้ ระยะห่างของรูเจาะรอบปริมณฑลและปริมาณประจุมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมโปรไฟล์ การจำลองเชิงตัวเลขและการทดสอบภาคสนามบ่งชี้ว่าภายใต้สภาวะบางประการ เช่น ในเหมืองฟอสเฟตไคหยางที่มีการดริฟต์ลึก ระยะห่างของรูเจาะรอบปริมณฑล S = 0.70 ม. ความหนาแน่นประจุเชิงเส้น β = 0.9 กก./ม. และค่าสัมประสิทธิ์การแยกตัว ζ = 2.5 ให้ผลการระเบิดแบบ คอนทัวร์ ที่ดี โดยมีค่าการแตกเกิน/แตกใต้ผิวดินน้อยที่สุด การใช้ทรายอัดในรูเจาะรอบปริมณฑลช่วยลดความเสียหายต่อหินโดยรอบและปรับปรุงการใช้พลังงานระเบิด
พารามิเตอร์การระเบิด การออกแบบ การคำนวณปริมาณการระเบิด: ปริมาณการระเบิดเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อผลลัพธ์ของการระเบิด และมักถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของหิน เส้นผ่านศูนย์กลางรู ความลึกของรู และระยะห่างของรู สูตรเชิงประจักษ์ทั่วไปประกอบด้วยสูตรปริมาตรและสูตรปริมาณการใช้ต่อหน่วย ตัวอย่างเช่น สูตรปริมาตร Q = คิววี โดยที่ Q คือประจุ q คือปริมาณการใช้วัตถุระเบิดต่อหน่วยปริมาตรหิน และ V คือปริมาตรของหินที่จะระเบิด ปริมาณการใช้ต่อหน่วย q ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของหิน โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 0.3–1.5 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร
ลำดับการยิงและเวลาหน่วง: ลำดับการยิงและเวลาหน่วงที่สมเหตุสมผลสามารถควบคุมการสั่นสะเทือนจากการระเบิดและปรับปรุงการแตกของวัสดุ โดยทั่วไป หลุมเจาะจะถูกยิงก่อน จากนั้นจึงยิงหลุมเสริม และสุดท้ายคือหลุมรอบนอก ช่วงเวลาหน่วงควรคำนึงถึงการแตกของหินและเวลาการขว้าง รวมถึงการลดการสั่นสะเทือนด้วย ตัวอย่างเช่น ความล่าช้าระหว่างหลุมเจาะและหลุมเสริมอาจอยู่ที่ 25–50 มิลลิวินาที และความล่าช้าระหว่างหลุมเสริมและหลุมรอบนอกอาจอยู่ที่ 50–100 มิลลิวินาที สามารถใช้การจำลองเชิงตัวเลขและการทดสอบภาคสนามเพื่อปรับเวลาหน่วงให้เหมาะสมที่สุด เพื่อปรับปรุงการแตกกระจายและลดการสั่นสะเทือน
การเลือกวัสดุและอุปกรณ์สำหรับการระเบิด การเลือกวัตถุระเบิด: เลือกชนิดของวัตถุระเบิดที่เหมาะสมกับสภาพเหมือง สำหรับการขุดดินใต้ดิน วัตถุระเบิดที่มีความปลอดภัยสูงและมีพลังปานกลาง เช่น วัตถุระเบิดอิมัลชัน มักถูกนำมาใช้ วัตถุระเบิดอิมัลชันมีคุณสมบัติกันน้ำได้ดีและมีประสิทธิภาพคงที่ จึงเหมาะสำหรับการระเบิดใต้ดินส่วนใหญ่ ในเหมืองถ่านหินที่มักมีก๊าซธรรมชาติเป็นส่วนประกอบ ควรใช้เฉพาะวัตถุระเบิดที่ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในเหมืองตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเท่านั้น
การเลือกจุดชนวนและตัวจุดชนวน: อุปกรณ์จุดชนวนที่นิยมใช้กัน ได้แก่ ตัวจุดชนวนไฟฟ้าและตัวจุดชนวนแบบท่อกระแทก (ไม่ใช้ไฟฟ้า) ตัวจุดชนวนไฟฟ้าใช้งานง่ายและเชื่อถือได้ แต่อาจเป็นอันตรายในสภาพแวดล้อมที่มีกระแสไฟฟ้ารั่ว ตัวจุดชนวนแบบท่อกระแทกทนทานต่อไฟฟ้าสถิตและกระแสไฟฟ้ารั่ว และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการระเบิดใต้ดิน ในสภาพแวดล้อมการระเบิดที่ซับซ้อน อาจใช้ตัวจุดชนวนแบบอิเล็กทรอนิกส์ได้ ซึ่งช่วยควบคุมจังหวะเวลาได้อย่างแม่นยำ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการระเบิด
การทำนายและประเมินผลการระเบิด การจำลองเชิงตัวเลข: ใช้ซอฟต์แวร์จำลองเชิงตัวเลข (เช่น แอนซิส/ลส.-ไดน่า) เพื่อสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขของการระเบิดแบบดริฟท์ โดยการป้อนพารามิเตอร์ทางกลของหิน การจัดวางหลุม และพารามิเตอร์การระเบิด จำลองการแตก การเหวี่ยง และการสั่นสะเทือนของหินระหว่างการระเบิด ตัวอย่างเช่น การจำลองสามารถประเมินผลกระทบของวิธีการเจาะร่องและพารามิเตอร์การระเบิดต่างๆ ที่มีต่อผลลัพธ์ของการขุด และเป็นพื้นฐานสำหรับการปรับปรุงการออกแบบให้เหมาะสมที่สุด
การประเมินการทดลองภาคสนาม: ดำเนินการทดลองภาคสนามขนาดเล็กก่อนการขุดเต็มรูปแบบ ประเมินประสิทธิภาพการระเบิดโดยการสังเกตการแตกตัวของหิน การก่อตัวของชั้นหินลอย และการวัดการสั่นสะเทือนจากการระเบิด ปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบตามผลการทดลอง เพื่อให้มั่นใจว่างานก่อสร้างขนาดใหญ่จะมีประสิทธิภาพที่น่าพอใจ
มาตรการความปลอดภัย การกำหนดระยะปลอดภัย: กำหนดระยะปลอดภัยในการระเบิดโดยพิจารณาจากปริมาณวัตถุระเบิดและคุณสมบัติของหิน ทำเครื่องหมายและรักษาความปลอดภัยเขตหวงห้ามภายในระยะปลอดภัยเพื่อป้องกันการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต สำหรับการระเบิดแบบลอยตัวใต้ดิน ระยะปลอดภัยโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 100–300 เมตร โดยจะคำนวณค่าเฉพาะเจาะจงเป็นรายกรณี
การระบายอากาศและการควบคุมฝุ่น: การระเบิดก่อให้เกิดก๊าซและฝุ่นที่ต้องกำจัดออกทันที ควรใช้พัดลมระบายอากาศ ท่อ และอุปกรณ์ระบายอากาศอื่นๆ เฉพาะจุดเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพอากาศเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย นอกจากนี้ ควรฉีดพ่นน้ำและพ่นละอองน้ำเพื่อลดการสัมผัสฝุ่นสำหรับคนงาน
การควบคุมการสั่นสะเทือนจากการระเบิด: ลดผลกระทบจากการสั่นสะเทือนจากการระเบิดต่อหินและโครงสร้างโดยรอบ โดยการปรับพารามิเตอร์การระเบิดให้เหมาะสมที่สุด ทั้งการควบคุมขนาดของประจุ และการใช้ลำดับการยิงและการหน่วงเวลาที่เหมาะสม ในพื้นที่ที่ไวต่อการสั่นสะเทือน การแยกก่อนการระเบิด การพ่นแบบเรียบ และเทคนิคควบคุมอื่นๆ สามารถจำกัดการสั่นสะเทือนได้มากขึ้น
บทสรุป การออกแบบแผนการระเบิดหินสำหรับการขุดดินแบบลอยตัวใต้ดินเป็นงานที่ซับซ้อนและเป็นระบบ ซึ่งต้องพิจารณาถึงสภาพทางธรณีวิทยา ข้อกำหนดทางวิศวกรรม วัสดุที่ใช้ระเบิด และมาตรการด้านความปลอดภัย การวางผังหลุมอย่างมีเหตุผล การออกแบบพารามิเตอร์การระเบิดที่แม่นยำ การเลือกวัตถุระเบิดและระบบจุดระเบิดที่เหมาะสม และขั้นตอนความปลอดภัยที่เข้มงวด จะช่วยให้การขุดดินแบบลอยตัวมีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และประหยัด ควรใช้การจำลองเชิงตัวเลขและการทดลองภาคสนามเพื่อคาดการณ์และประเมินประสิทธิภาพการระเบิด และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สอดคล้องกับเงื่อนไขเฉพาะของเหมืองต่างๆ และปรับปรุงประสิทธิภาพการทำเหมืองและผลตอบแทนทางเศรษฐกิจ
