Bài giảng Kỹ thuật khoan nổ mìn

hình dạng, khối lượng, chất lượng, điều kiện thuỷ địa chất, các điều kiện khai thác…đòi hỏi càng đạt tới mức độ chính xác càng cao, càng tốt. Để giải quyết yêu cầu trên, hiện nay, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó phương pháp khoan các lỗ khoan thăm dò là hiệu quả nhất. Vì khoan, có thể nói là phương pháp duy nhất cho khả năng lấy được những mẫu đất, đá, mẫu khoáng sản nằm trong các lớp đất sâu của vỏ Quả đất để quan sát, thí nghiệm, phân tích và đánh giá... Phạm vi sử dụng của công tác khoan rất rộng rãi, ngành công nghiệp mỏ sử dụng một khối lượng công tác khoan rất lớn, trong đó, khoan được dùng để tìm kiếm, thăm dò các mỏ khoáng sản rắn. Ngoài ra, khoan còn phục vụ công tác khảo sát địa chất cho các công trình xây dựng công nghiệp, dân dụng, giao thông , thủy điện…và khai thác các loại khoáng sản lỏng hoặc khí. Đối với công tác thăm dò địa chất: Giúp thăm dò, phát hiện và xác định hình dạng, khối lượng, chất luợng, điều kiện thuỷ địa chất, các điều kiện khai thác….của các mỏ khoáng sản nằm sâu trong lòng đất. Để giải quyết yêu cầu này, một trong những phương pháp có hiệu quả nhất đó là phương pháp khoan. Với ngành khai thác: Khoan là phương tiện chủ yếu để thi công các công trình khai thác dầu mỏ, khí đốt, và một số khoáng sản ở thể lỏng

Trang 1

CHƯƠNG 1 TÍNH CHẤT ĐẤT ĐÁ MỎ VÀ PHÂN LOẠI

- Nghiên cứu những tính chất của đất đá nhằm hoàn thiện những phương phápxác định và tính toán nó, có ý nghĩa lớn để lựa chọn phương pháp phá vỡ chúng hợp lý

và lập định mức cho công tác khoan nổ v.v …

- Những tính chất cơ bản của đất đá ảnh hưởng đến hiệu quả công tác khoanchủ yếu là: Độ cứng, độ mài mòn, độ hạt, độ dính, mật độ …

Ảnh hưởng chủ yếu đến công tác nổ là: độ bền của các khối riêng biệt nằmtrong nguyên khối (thông qua các giới hạn về bền nén, kéo, cắt) mật độ và độ nứt nẻcủa đất đá

Dưới đây giới thiệu một số tính chất của đất đá ảnh hưởng đến hiệu quả phá vỡbằng khoan nổ mìn

1.1 Yếu tố tự nhiên:

- Độ cứng : Đặc trưng bởi hệ số độ cứng và độ nứt nẻ của đất đá, đó là khả

năng chống lại sự xâm nhập của một vật thể khác vào nó mà không để lại biến dạng

Hệ số độ cứng f được xác định tương đối theo độ kháng nén (độ bền nén) của đất đá

- Độ mài mòn : Độ mài mòn của đất đá là khả năng tính chất của đất đá mài

mòn kim loại, hợp kim cứng và những vật thể khác khi ma sát với nó

- Độ dẻo : Độ dẻo là tính chất của đất đá thay đổi hình dạng và kích thước dưới

tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ

- Độ giòn: Độ giòn là tính chất của đất đá bị phá huỷ mà không có biến dạng

dẻo, trong công tác nổ mìn đất đá càng dẻo thì đòi hỏi chỉ tiêu thuốc nổ càng lớn

- Độ dính : Độ dính đặc trưng cho sức kháng của đất đá chống lại những lực

muốn tách một phần của nó ra khỏi nguyên khối, độ dính càng cao thì hiệu quả côngtác nổ mìn càng kém

- Độ hạt: Đặc trưng bỡi độ lớn các hạt khoáng vật tạo thành đá (hạt khoáng vật

càng nhỏ, xi măng gắn kết càng bền thì càng khó phá hủy)

- Độ chứa nước: Là tính chất của đất đá có khả năng giữ và thoát nước

- Mật độ: Là khối lượng của một đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái tự nhiên

(phụ thuộc vào độ ẩm, độ lỗ hổng, độ nứt nẻ)

- Độ nở rời: Là tính chất của đất đá ở trạng thái phá vỡ có thể tích lớn hơn ở

trạng thái nguyên khối

- Độ ổn định của đất đá: Đất đá sườn dốc giữ nguyên vị trí của nó không bị

phá huỷ, được đặc trưng bởi góc dốc tự nhiên Độ ổn định ảnh hưởng chủ yếu đến việclựa chọn đường kính và hướng lỗ khoan, đặc biệt nó có ý nghĩa quan trọng khi khaithác những tầng sâu Các bờ moong khai thác ở mỏ có mái dốc phổ biến 600 ÷ 750không thấy xuất hiện các hiện tượng trượt lở do đặc tính cơ lý của đất đá khá ổn địnhđảm bảo an toàn cho người và thiết bị hoạt động trên các tầng khai thác

- Tính phân lớp của đất đá: Tính chất của đất đá dễ tách ra theo bề mặt phân

chia lớp do đó khi khoan trong đất đá phân lớp cần bố trí các lỗ khoan theo bề mặtphân chia lớp khi đó hiệu quả nổ sẽ tăng lên và xác suất cong của lỗ khoan sẽ giảm đi

- Độ nứt nẻ: Được đặc trưng bởi tần số và sự phân bố nứt nẻ trong đất đá

(những nứt nẻ này phân chia đất đá thành từng khối có kích thước khác nhau)

Giáo viên biên soạn: Trương Thành Tâm 1

Trang 2

Nứt nẻ tự nhiên của đất đá được quyết định bởi đặc tính địa chất của khoángsàng, các hệ thống khe nứt sẽ ảnh hưởng tích cực đến công tác khai thác như khâukhoan nổ mìn

1.2 Yếu tố công nghệ - kỹ thuật:

Ngoài các tố tự nhiên ảnh hưởng tới công tác khoan nổ mìn như đã nêu trên,yếu tố kỹ thuật công nghệ cũng là một trong những yếu tố quan trọng quyết định tớithông số nổ mìn Các yếu tố gồm: Thuốc nổ, phương tiện nổ, thông số mạng nổ, sơ đồmạng lỗ khoan và số hàng mìn …

* Ảnh hưởng của thuốc nổ sử dụng:

Quá trình kích nổ thuốc nổ có đặc điểm là: tốc độ cao (gần như xảy ra tức thời)toả năng lượng và thoát nhiều khí Vì vậy công suất nổ tạo ra rất lớn Năng lượng nổgây đập vỡ đất đá thể hiện dưới hai tác dụng: là khả năng công nổ và sức công phá.Khả năng công nổ phụ thuộc và nhiệt lượng nổ của thuốc nổ (thuốc nổ có nhiệt lượng

nổ lớn thì khả năng công nổ lớn và ngược lại), còn sức công phá của thuốc nổ thể hiệntác dụng nổ của thuốc nổ và mật độ thuốc nổ (thuốc nổ có sức công phá lớn khi nó cótốc độ kích nổ lớn và mật độ thuốc lớn) Vì vậy, việc lựa chọn loại thuốc nổ phù hợpvới đất đá mỏ là một vấn đề rất quan trọng vừa đảm bảo chất lượng đập vỡ đất đá vừađem lại hiệu quả cao cho công tác nổ mìn Nói chung với đất cứng chắc, ít nứt nẻ thìnên sử dụng thuốc nổ có đặc tính năng lượng cao, khả năng truyền năng lượng nổthành năng lượng sóng là lớn Còn trong đất đá mềm, dai thì nên chọn thuốc nổ rẻ tiền

có năng lượng riêng nhỏ, khả năng chuyển năng lượng nổ thành năng lượng sóng thấp,còn đất đá loại trung bình thì nên chọn loại thuốc nổ có năng lượng nổ trung bình, khảnăng chuyển năng lượng nổ thành năng lượng sóng loại trung bình

* Ảnh hưởng đường kính lượng thuốc nổ (d k ):

Đường kính lượng thuốc nổ là một thông số nổ mìn rất quan trọng, nó là đạilượng xuất phát để tính toán các thông số khác Đường kính lượng thuốc nổ đặc trưngcho mức độ tập trung năng lượng nổ trong một đơn vị chiều dài lỗ khoan Đường kính

lỗ khoan lớn thì mức độ tập trung năng lượng nổ cao và ngược lại

Xét về sự phân bố đồng đều năng lượng nổ trong toàn bộ thể tích khối đá thì rõràng đường kính lượng thuốc nổ càng lớn thì năng lượng phân bố càng không đều,những vùng gần với lượng thuốc nổ sẽ bị nghiền nát rất mạnh, còn ở xa thì đất đá đập

vỡ không đều Do đó đường kính lượng thuốc nổ nhỏ thì dễ điều khiển năng lượng nổ

và mức độ đập vỡ, còn khi đường kính lượng thuốc nổ lớn thì khó điều khiển đượcmức độ đập vỡ Tuy nhiên ảnh hưởng của đường kính lượng thuốc nổ tới chất lượngđập vỡ còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: tính chất của đất đá mỏ, các khe nứt,tốc độ phát triển khe nứt nhỏ, kiên cố thì nên giảm đường kính lỗ khoan thì đảm bảomức độ đập vỡ đất đá đồng đều, còn trong đất đá nứt nẻ, phân lớp mạnh(có hệ số hấpthụ năng lượng sóng) thì nên tăng đường kính lượng thuốc nổ, vì nếu tăng đường kínhlượng thuốc nổ thì thời gian tác dụng nổ tăng, tốc độ phát triển các khe nứt tăng do đóquá trình đập vỡ sẽ được tăng cường

- Trong điều kiện cụ thể thì đường kính lượng thuốc nổ có liên quan chặtchẽ với đồng bộ thiết bị và công suất mỏ được thể hiện theo công thức sau:

4

125 A

- Đường kính lượng thuốc nổ ảnh hưởng đến kích thước cục trung bình khi đập

vỡ và ảnh hưởng đến tỷ lệ đá quá cỡ phát sinh Nhìn chung khi tăng đường kính lượngthuốc nổ thì kích thước cục trung bình tăng, tỷ lệ đá quá cỡ cũng tăng theo

Trang 3

Để nâng cao hiệu quả nổ mìn nói riêng và hiệu quả sản xuất của mỏ nói chung

ta phải lựa chọn đường kính lượng thuốc nổ hợp lý trên cơ sở tính chất cơ lý củađất đá, điều kiện địa chất, mức độ đập vỡ đất đá yêu cầu

* Ảnh hưởng của chỉ tiêu thuốc nổ:

- Chỉ tiêu thuốc nổ (q) là thông số rất quan trọng trong công tác nổ mìn Chỉtiêu thuốc nổ là lượng thuốc nổ cần thiết để đập vỡ 1 đơn vị thể tích đất đá thànhnhững cục có kích thước nhất định

- Để xác định chỉ tiêu thuốc nổ cần có cơ sở khoa học, trước hết là sự tiêu phínăng lượng của thuốc nổ để tạo bề mặt mới với sự khắc phục độ bền về nén, kéo, cắtcủa đất đá

- Sự tiêu phí năng lượng của thuốc nổ để khắc phục lực trọng trường và truyềncho đất đá một động năng nhất định, đó là ảnh hưởng của trọng lượng thể tích đất đá

- Nhìn chung nếu cố định điều kiện tự nhiên (độ cứng, độ nứt nẻ) nếu tăng chỉtiêu thuốc nổ thì chất lượng đập vỡ tốt hơn (kích thước trung bình của cục đá dtb trongđống đá giảm)

* Ảnh hưởng của công tác khoan tới hiệu quả nổ mìn

Công tác khoan nhằm mục đích bố trí lượng thuốc vào bên trong đối tượng phá

vỡ tạo điều kiện phân bố năng lượng nổ được đồng đều hơn, nâng cao hiệu suất sửdụng năng lượng nổ do đó làm tăng hiệu quả đập vỡ

Trong công tác nổ mìn làm tơi đất đá, các thông số của mạng khoan ảnh hưởngtới hiệu quả nổ mìn, ngoài ra chất lượng của công tác khoan còn ảnh hưởng tới biệnpháp thi công chất lượng công tác nạp thuốc và thời gian nạp nổ

Lựa chọn trị số đường kính lỗ khoan ảnh hưởng trực tiếp đến các thông sốkhoan nổ, chất lượng đập vỡ và giá thành 1m3 đá bóc Về nguyên tắc đường kính lỗkhoan càng nhỏ thì mạng lỗ khoan càng phải thu hẹp điều đó khiến cho chất lượng đập

vỡ tốt hơn cỡ hạt đống đá đồng đều hơn do năng lượng nổ được phân bố đồng đềutrong khối đá Tuy nhiên giá thành khoan sẽ tăng do đó giá thành xúc bốc sẽ tăng

* Ảnh hưởng của đường kháng chân tầng

- Đường kháng của lượng thuốc nổ là khoảng cách ngắn nhất tính từ trung tâmlượng thuốc nổ đến bề mặt tự do gần nhất Giữa đường kháng và lượng thuốc nổ cómối quan hệ mật thiết với nhau, kết quả nổ phụ thuộc rất nhiều vào tỷ số giữa haithông số này

- Bằng tính toán và thực nghiệm, ta xác định được rằng: khi đường kính lượngthuốc nổ cố định, nếu tăng dần đường kháng thì tiết diện phễu phá huỷ tăng dần lên đạttrị số cực đại sau đó giảm dần đi đến trị số vùng phá huỷ hình trụ trong môi trường liêntục nếu cứ tiếp tục tăng đường kháng

- Khi tăng w thì bán kính vùng phá huỷ ở bề mặt tự do tăng lên đạt giá trị tối đakhi chỉ số tác dụng nổ (n =1) Khi tiếp tục tăng w thì bán kính vùng phá huỷ giảm đi

- Một điều đáng lưu ý là nếu tăng dk (đường kính lượng thuốc nổ) mà giảm wthì bán kính phễu phá huỷ giảm nhưng tác dụng hậu xung tăng lên

- Như vậy, sẽ tồn tại một trị số w/dk tối đa đảm bảo bán kính vùng đập vỡ tối đa

và hậu xung là tối thiểu Đây là điều rất quan trọng khi xác định các thông số bố trílượng thuốc nổ

- Giữa đường kháng và đường kính lượng thuốc nổ có mối quan hệ rất chặt chẽđược thể hiện qua công thức sau: W = K dk , m

Trong đó:

K: Hệ số phụ thuộc vào đất đá

Trang 4

* Ảnh hưởng của chiều sâu khoan thêm L kt

Chiều sâu khoan thêm phụ thuộc vào sức kháng của đất đá, đường kháng chântầng hay đường kính lượng thuốc nổ Vậy chiều sâu khoan thêm là rất cần thiết, xongnếu ta lựa chọn không hợp lý nó sẽ làm giảm công tác nổ mìn vì:

Làm tăng chi phí khoan vô ích, đặc biệt là khi giá thành khoan cao, phần mặttầng tiếp theo sẽ bị phá huỷ mạnh bởi các khe nứt gây khó khăn cho công tác khoantiếp theo và làm tăng năng suất phá đá quá cỡ ở các tầng tiếp theo

* Ảnh hưởng của chiều dài bua đến chất lượng nổ mìn:

- Phần trên cùng của lỗ khoan chứa vật liệu bua nhằm ngăn cản năng lượng nổthoát ra, làm quá trình nổ xẩy ra hoàn toàn, tăng thời gian tác dụng nổ, giảm khí độc và

đá văng

- Nhiều công trình nghiên cứu đá khẳng định bua có ảnh hưởng tới chất lượng

nổ mìn, làm giảm tổn thất năng lượng trong quá trình kích nổ

- Làm tăng hiệu quả của sóng đập, do đó tăng cường được mức độ đập vỡ

- Làm tăng thời gian tác dụng nổ vào tường của buồng mìn và tăng thời gian tácdụng của xung lượng nổ

- Bảo đảm phản ứng nổ lần hai hoàn toàn hơn nên giảm được lượng khí độcphát sinh vào buồng không khí

* Ảnh hưởng của hệ số khoảng cách giữa các lỗ khoan:

- Khi nổ mìn nhiều lượng thuốc nổ cạnh nhau, chất lượng đập vỡ phụ thuộc vàothông số của mỗi lượng thuốc nổ, ngoài ra do nổ những lượng thuốc nổ đặt cạnh nhaunên tác dụng tương hỗ giữa chúng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng đập vỡ đất đá Muốnvậy ta phải chọn một tỷ số thích hợp (m = W a ) nếu m nhỏ quá thì sẽ tồn tại vùng ứngsuất giảm và chất lượng đập vỡ kém đi, nếu m lớn quá sẽ làm cho mặt tầng khôngbằng phẳng

- Khi tăng m >1 bằng cách sử dụng các cơ đồ vi sai khác nhau thì cường độ ứngsuất trong đất đá sẽ tăng lên 3 ÷ 4 lần do đó chất lượng đập vỡ đất đá tốt hơn

* Ảnh hưởng của khoảng cách giữa hàng lỗ khoan đến chất lượng đập vỡ:

- Khoảng cách giữa các hàng lỗ mìn phụ thuộc vào phương pháp điều khiển nổbãi mìn và sơ đồ bố trí mạng lưới lỗ khoan Khi nổ mìn với lượng thuốc nổ tập trung

và nổ đồng thời người ta thường bố trí mạng nổ hình tam giác đều có chất lượng nổmìn tốt hơn

- Khi nổ mìn vi sai rất có hiệu quả là do tăng được thời gian tác dụng nổ, do đómức độ đập vỡ đất đá được tăng lên nhưng lại phải tuỳ thuộc vào từng mạng nổ vàkhoảng cách a, b của lỗ mìn

- Xu hướng tốt hơn là người ta sử dụng mạng nổ tam giác đều Bởi vì với mạng

nổ này năng lượng thuốc nổ sẽ phân bố một cách đồng đều trong bãi mìn Do đó cỡ hạtsau khi nổ mìn sễ đồng đều hơn

- Ta so sánh giữa hai mạng nổ sau:

Trang 5

a M¹ng « vu«ng

b M¹ng tam gi¸c

- Bố trí mạng tam giác đều do sử dụng bán kính vùng đập vỡ hợp lý hơn nên tăngđược thể tích vùng đập vỡ so với vùng ô vuông (cùng một đại lượng thuốc nổ)

- Nếu bố trí nhiều hàng lỗ mìn thì sẽ ảnh hưởng lớn tới công tác xúc bốc vì:

+ Đất đá sau khi nổ có thể cao hơn tầng

+ Làm nứt các sườn tầng mới

+ Làm ảnh hưởng tới các lần nổ tiếp theo

+ Độ nứt nẻ mạnh hay yếu thì chỉ tiêu thuốc nổ là ít hay nhiều

+ Vậy để đạt được hiệu quả thì ta phải bố trí a và b hợp lý

* Ảnh hưởng của góc nghiêng lỗ mìn đến chất lượng đập vỡ:

- Khi ta sử dụng lỗ mìn nghiêng thì sẽ khắc phục được một số nhược điểm đốivới các lỗ mìn thẳng đứng

- Khi nổ mìn sẽ tạo ra được một mặt sườn tầng bằng phẳng nên có chất lượng

nổ mìn tốt, giảm đáng kể lượng đất đá quá cỡ và không để lại mô chân tầng nên giảmđược chi phí khoan nổ lần 2 đối với các mô chân tầng và đất đá quá cỡ

- Lựa chọn góc nghiêng lỗ mìn bao nhiêu độ thì cũng đều ảnh hưởng đến chấtlượng đập vỡ của đất đá và còn ảnh hưởng tới các thông số khác như: chiều sâu khoanthêm, đường kháng chân tầng

- Trong đó trục tung biểu thị góc nghiêng của lỗ mìn so với phương thẳng đứng,trục hoành biểu thị trị số giữa chiều sâu khoan thêm và đường cản chân tầng, ứng vớimỗi giá trị của tỷ số này thì sẽ có một góc nghiêng phù hợp nằm trên một đường thẳng

Để chứng minh sự ảnh hưởng của góc nghiêng lỗ mìn đến chất lượng đập vỡ của đất

đá ta xét các trường hợp sau:

Hình 2: Ảnh hưởng của góc nghiêng lỗ mìn đến kết quả đập vỡ đất đá và

sử dụng năng lượng thuốc nổ

Vùng 1: Chất lượng đập vỡ kémVùng 2: Vùng để lại mô chân tầng

Trang 6

Vùng 3: Vùng tiêu phí năng lượng gây nứt nẻ

- Đối với lỗ mìn thẳng đứng thì vùng 1, 2, 3 là rất lớn, do vậy chất lượng củađống đá nổ mìn thường không được tốt và vùng mô chân tầng cũng rất lớn

* Đối với lỗ khoan nghiêng:

- Ưu điểm:

Là khống chế được góc nghiêng sườn tầng, tạo cho mặt tầng bằng phẳng hơn

Định hướng đường cản của chân tầng nhỏ nên khi nổ mìn thường không để lạicác mô chân tầng và các thành phần cỡ hạt cũng đồng đều hơn

Sử dụng được tối đa năng lượng nổ hữu ích

- Nhược điểm:

Phụ thuộc vào tỷ số giữa chiều sâu khoan thêm với đường kháng chân tầng

Phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá

* Ảnh hưởng của đặc tính năng lượng nổ.

- Năng lượng chất nổ có ảnh hưởng quan trọng tới mức độ đập vỡ đất đá, đặcbiệt là với đường kính lỗ khoan không lớn

- Dùng thuốc nổ rời khô có công suất trung bình và thời gian tác dụng lâu dàithì hiệu quả nổ tốt, đặc biệt là đối với các chất nổ có công suất thấp khi nổ trong đất đátrung bình và yếu thì thu được hiệu quả tốt

Hình 3: Sự thay đổi áp lực nổ theo thời gian

2- Lượng thuốc rời khô

* Ảnh hưởng cấu tạo lượng thuốc nổ đến chất lượng đập vỡ đất đá:

- Khi thay đổi từ lượng thuốc nổ có cấu tạo liên tục sang lượng thuốc nổ có cấutạo phân đoạn đã tăng được mức độ đập vỡ đất đá và cỡ hạt đều

- Việc sử dụng cấu tạo lượng thuốc nổ phân đoạn làm giảm áp lực mặt đầusóng, tăng được thời gian tác dụng nổ vì vậy mà mức độ đập vỡ sẽ được cải thiện

Trang 7

Đất đá bị nghiền vụn sẽ giảm đi và giảm được tác dụng địa chấn, chất lượng đập

vỡ được cải thiện tốt hơn nếu ta tạo ra khoảng trống không khí giữa lượng thuốc nổ vàbua ngắn, kết hợp với lượng thuốc nổ chính có tác dụng ngăn cản hiện tượng phụt bua

* Ảnh hưởng của thời gian vi sai trong lỗ khoan và hướng khởi nổ:

- Nổ mìn vi sai bên trong lỗ khoan đã tận dụng được ưu điểm của phương phápphân đoạn lượng thuốc nổ và pháp huy được tác dụng lẫn nhau giữa cá lượng thuốc nổkhi điều khiển nổ Điều đó đã làm tăng thời gian tác dụng nổ và cải thiện tốt hơn mức

độ dập vỡ đống đá

- Hướng khởi nổ lượng thuốc nổ cũng có ảnh hưởng đến mức độ đập vỡ và phá

mô chân tầng Nếu ta khởi nổ từ dưới lên trên thì mặt sóng ứng suất đều đặn và thờigian tác dụng nổ kéo dài hơn

* Ảnh hưởng của kích thước đống đá sau khi nổ mìn

Kích thước đống đá ảnh hưởng tới mức độ an toàn và hiệu quả của công tác nổ mìn.Chiều rộng của đống đá sau khi nổ mìn phải đảm bảo điều kiện:

B : chiều rộng đống đá sau khi nổ mìn, (m)

1.3 Ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế - tổ chức tới hiệu quả nổ mìn :

Tất nhiên quy mô một bãi nổ cũng còn liên quan đến nhiều yếu tố khác nhaunhư tính chất đất đá, loại thuốc nổ, điều kiện địa chất thuỷ văn, kế hoạch bóc đất đá vàcác mùa trong năm Vì vậy nên chọn quy mô một bãi nổ hợp lý tuỳ theo từng mùa trên

cơ sở kế hoạch bóc đất đá và khả năng nạp mìn lấp bua của người và máy

Trang 8

Để công tác nạp mìn lấp bua nhanh chóng và đảm bảo yêu cầu cần chú ý:

- Kiểm tra năng lực nạp mìn lấp bua tuỳ theo loại thuốc nổ sử dụng, nếu nạpmìn thuốc nổ dạng dẻo hay dạng hạt thì phải có hướng dẫn quy trình thống nhất đểđảm bảo mật độ nạp, chiều cao cột thuốc và tiến độ nạp

- Công tác chuẩn bị: Chuẩn bị mồi nổ, thuốc nổ và bua phải tính toán sao cho

an toàn tiện lợi Đặc biệt phải kiểm tra quá trình nạp thuốc và lấp bua đảm bảo nạp hếtlượng thuốc và lượng bua đã tính toán

- Cuối cùng là kiểm tra và đấu ghép mạng nổ theo sơ đồ đã chọn Nếu hoàn tấtcác công việc này một cách nhanh chóng và đảm bảo yêu cầu sẽ là bước quyết địnhquan trọng cuối cùng tới hiệu qua nổ mìn Mọi cố gắng tính chọn các thông số hợp lý

sẽ là vô nghĩa nếu khâu hoàn thiện cuối cùng này không được chú trọng

1.4 Phân loại đất đá mỏ:

- Phân loại đất đá nhằm mục đích đưa các loại đất đá có tính chất giống nhauvào cùng một nhóm để tiện cho việc tính toán lựa chọn loại máy khoan, phương pháp

nổ, xây dựng định mức khai thác và chi phí nguyên vật liệu

- Có rất nhiều phương pháp phân loại đất đá, ở đây chỉ nêu những phương phápphân loại cơ bản phục vụ cho công tác khoan nổ

1.4.1 Phân loại đất đá của Giáo sư M.M Prôtôđiakônôp : (Bảng 1)

- Cơ sở của bảng phân loại này là hệ số cứng f, nó đặc trưng cho độ bền của đất

n





n : giới hạn bền nén theo một trục khi tính theo đơn vị KG/cm2

’n : giới hạn bền nén theo một trục khi tính theo đơn vị N/m2

- M.M Prôtôđiakônôp đã coi hệ số độ cứng đặc trưng cho đất đá trong tất cả cácquá trình sản xuất, nghĩa là loại đất đá này cứng hơn loại đất đá kia bao nhiêu lần thìcũng cứng hơn bấy nhiêu lần khi nổ mìn v.v …

Bảng 1: Phân loại đất đá của giáo sư M.M Prôtôđiakônôp

III 10 Đất đá cứng Granit đặc, cát kết và đá vôirất cứng, vỉa quặng thạch

Trang 9

IIIa cứng, đá hoa cứng, đôlômit,

pirit

82053

Đất đá tương

IVa 5 Đất đá tươngđối cứng Đá phiến chất cát, cát kếtphiến 78041

đá phấn, Macnơ thường, cátkết bị phá huỷ, cuội đượcgắn kết, đất đá silic

63026

Đất đá tươngđối mềm

Đất đá loại đá dăm, đáphiến bị phá huỷ, cuội dínhkết, than đá cứng, sét hoácứng

56019

VIIa 1,0 Đất đá mềm Sét, Than đá mềm, đất phủcứng, đất pha sét 45000

VIII 0,6 Đất mặt Đất trồng trọt, than bùn, Ásét nhẹ, cát ẩm 30058

IX 0,5 Đất xốp Cát, đá lở tích, sỏi nhỏ, đấtđắp, than khai thác 26030

Cát chảy, đất đầm lầy, đấtlót chảy và các loại

Trang 10

1.4.2 Phân loại đất đá theo độ khoan của Giáo sư A.P Xukhanốp: (Bảng 2)

Độ khoan được đặc trưng bỡi tốc độ khoan thuần túy trong điều kiện chuẩn(búa khoan P-19, dk = 42mm, áp lực khí nén P = 4,5 kg/cm, choòng với chữ thập vớigóc sắc 900, chiều dài choòng 1m, chiều sâu khoan 1m)

Căn cứ vào tốc độ khoan đó toàn bộ đất đá được chia làm 7 cấp

Phân loại đất đá trên cơ sở chỉ tiêu khó khoan Tk: có thể kể đến sức kháng vềnén, sức kháng về cắt và dung trọng của đất đá: T = 0,007 (n + c) + 0,7đ

Theo trị số Tk toàn bộ đất đá được chia làm 5 lớp với 25 cấp

Lớp I: Tk = 1 ÷ 5: dễ khoan ; Lớp II: Tk = 6 ÷ 10: khoan trung bìnhLớp III: Tk = 11 ÷ 15: khó khoan ; Lớp IV: Tk = 16 ÷ 20: rất khó khoanLớp V: Tk = 21 ÷ 25: đặc biệt khoan

Bảng 2: Phân loại đất đá theo độ khoan của giáo sư A.P Xukhanốp

Cấp đất đá theo Giáo sư M.M

Prôtôđiakônôp : Cấp đất đá

theo độ khoan

Tốc độ khoan (mm/ph) khi khoan bằng choòng khoan

1.4.3 Phân loại đất đá theo độ nổ (Bảng 3)

Cơ sở để phân loại đất đá theo độ nổ là chỉ tiêu thuốc nổ (đối với loại thuốc nổnhất định trong điều kiện chuẩn) Khi đó đất đá cần được phá vỡ thành những cục có

độ lớn xác định Chỉ tiêu thuốc nổ đưa ra tuỳ thuộc vào những tính chất của đất đá như

độ nứt nẻ và độ bền của các khối nứt, các tính chất này ảnh hưởng chủ yếu đến chỉ tiêuthuốc nổ

Trang 11

Bảng 3: Bảng phân loại đất đá theo độ nổ

Tỷ kệ % các khốinứt có kích thước Độ bền nén

của đất đá106(N/m2)

Mật độ đất đá(G/cm3)

Cấp đất đátheo phân loạicủa M.MPrôtôđiakônôp

> 500mm

> 1500mm

Trang 12

CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC KHOAN

2.1 Phân loại các phương pháp khoan:

Quá trình khoan bao gồm phá vỡ đất đá ở gương lỗ khoan bằng dụng cụ khoan

và đưa sản phẩm phá vỡ ra khỏi miệng lỗ khoan

Tính đa dạng của phương tiện và phương pháp khoan đòi hỏi phải phân loạichúng theo những đặc điểm khác nhau :

a.Theo bản chất ứng suất phá vỡ đất đá phương pháp khoan được chia thành

- Khoan cơ học: Đất đá bị phá vỡ do phát triển ứng suất cơ trong nó (khoan đập,đập - xoay, xoay đập, khoan điện thuỷ lực và thuỷ lực …)

- Khoan nhiệt: Sự phá vỡ xảy ra do ứng suất nhiệt trong nó (khoan nhiệt, khoanđiện - nhiệt)

b Theo dạng truyền năng lượng cho đất đá phương pháp khoan được phân ra:

- Phương pháp khoan tiếp xúc: Dụng cụ tiếp xúc trực tiếp lên đất đá ở gương lỗkhoan, bao gồm: khoan đập, đập xoay, xoay đập, nổ tạo lỗ khoan, khoan điện - nhiệt

- Phương pháp khoan không tiếp xúc: Không có dụng cụ khoan tiếp xúc lên đất

đá, gồm khoan nhiệt, thuỷ lực, điện - thuỷ lực, siêu âm

c Theo sơ đồ phá vỡ gương lỗ khoan các phương pháp khoan chia ra :

- Khoan lấy mẫu: Khoan vòng quanh tiết diện gương lỗ khoan phần đất đá ởgiữa không bị phá vỡ (gọi là mẫu) mẫu được lấy lên mặt đất nhờ cơ cấu đặt biệt

- Khoan phá toàn bộ gương lỗ khoan: Dụng cụ khoan phá vỡ toàn bộ tiết diệngương lỗ khoan

d Theo phương pháp lấy sản phẩm phá vỡ ra khỏi gương lỗ khoan chia thành

- Phương pháp khoan với sự làm sạch gương lỗ khoan theo chu kỳ

- Phương pháp khoan với sự làm sạch gương lỗ khoan liên tục

Ngoài ra còn cách phân loại khác như : Theo phương pháp truyền chất làm sạchvào lỗ khoan, theo các dạng năng lượng sử dụng (khoan tay và khoan bằng máy) …

Tóm lại: có thể phân tất cả các phương pháp khoan ra thành 2 nhóm

- Nhóm khoan cơ học: Được sử dụng phổ biến

- Nhóm khoan vật lý - cơ: Còn trong giai đoạn nghiên cứu

Đối với tất cả các phương pháp khoan, khi tiến hành khoan đều phải tiến hànhnhững khâu chủ yếu như: Chuẩn bị và đặt máy khoan, tiến hành khoan và lấy sảnphẩm khoan ra khỏi lỗ khoan, nối dài cần khoan (ty) khoan để đạt được độ sâu cầnthiết, tháo nó ra khỏi khi kết thúc khoan, thay đầu (choòng, mũi) khoan đã bị mòn, dichuyển máy khoan đến vị trí lỗ khoan mới

2.2 Những đặc tính tổng quát của các phương pháp khoan:

Khi khoan xoay, dụng cụ khoan xoay xung quanh trục trùng với trục lỗ khoandưới một áp lực dọc trục tác dụng lên gương lỗ khoan Giá trị của lực dọc trục P phảilớn hơn giới hạn bền nén của đất đá trên mặt tiếp xúc giữa dụng cụ khoan với đất đá.Đất đá bị cắt theo thành từng lớp xoắn vít do tác dụng của lực dọc trục P và mô menxoay M Sản phẩm phá vỡ được đưa ra khỏi lỗ khoan nhờ ty xoắn, nước hoặc khí nén.Phương pháp khoan xoay bao gồm: Khoan bằng lưỡi cắt, dùng tay và dùng máy,khoan bằng dụng cụ có gắn kim cương, khoan bằng bi

Trang 13

2.2.1 Khoan đập :

Khi khoan đập, dụng cụ khoan đập lên gương lỗ khoan gây phá hủy đất đá, saumỗi lần đập, dụng cụ khoan nhấc lên và quay đi một góc  để đảm bảo phá vỡ toàn bộtiết diện gương lỗ khoan và tạo thành tiết diện tròn

Cần phân biệt khoan đập - quay và đập - xoay :

+ Khoan đập - quay bằng búa khoan bằng búa khoan thường và búa khoan loạinặngcó cơ cấu quay phụ thuộc: giữa 2 lần đập liên tiếp dụng cụ khoan quay đi một gócnhất định (khoan đập - cáp cũng thuộc loại này)

+ Khoan đập - xoay: bằng máy khoan đập kgía nén loại nặng với sự quay khôngphụ thuộc ( lực đập tác dụng lên dụng cụ khoan trong khi nó xoay liên tục)

Cả 2 trường hợp trên, đất đá ở gương bị phá vỡ chủ yếu do lực đập

2.2.2 Khoan xoay - đập :

Dụng cụ khoan xoay liên tục dưới một áp lực dọc trục rất lớn sẽ đập vào gương

lỗ khoan gây phá vỡ đất đá Sự phá vỡ diễn ra do cả lực đập và cả mô men xoay

2.2.3 Khoan bằng choòng khoan cầu: thuộc loại khoan đập khi choòng làm việc theo

nguyên tắc đập thuần tuý, thuộc loại xoay - đập khi choòng làm việc có sự trượt củarăng

2.3 Cơ sở lý thuyết về khoan đập, đập xoay

2.3.1 Phương pháp khoan đập (đập - quay )

Bao gồm các búa khoan đập khí nén có cơ cấu quay phụ thuộc Bộ phận đập cóthể đặt ở đuôi choòng khoan (búa khoan tay) hay đặt ở đầu mũi khoan (còn gọi là bộphận đập chìm) và cùng tiến theo gương lỗ khoan (với máy khoan lớn hình a, c )

- Sự quay của búa diễn ra sau mỗi lần đập khi piston đập chuyển động nhờ cơcấu bánh cóc Búa đập gắn cứng với piston đập và thực hiện chuyển động quay cùngvới nó

Búa khoan tay thường có chiều sâu khoan đến 5m đường kính lỗ khoan đến79mm

Trang 14

Loại búa khoan lớn có độ sâu khoan tới 50m và đường kính lỗ khoan đến100mm.

2.3.2 Phương pháp khoan đập - xoay

Gồm búa khoan tay và máy khoan có cơ cấu xoay không phụ thuộc Bộ phậnđập cũng có thể đặt ở phía đuôi choòng khoan hoặc ở đầu mũi khoan như ở trường hợptrên búa đập có thể gắn cứng với piston đập (b) hay không gắn với piston đập (d)

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý của máy khoan đập, đập - xoay

a- Búa khoan đập có cơ cấu quay phụ thuộcb- Búa khoan đập có cơ cấu quay độc lậpc- Máy khoan đập - xoay với cơ cấu quay phụ thuộc, đập chìmd- Máy khoan đập - xoay với cơ cấu quay không phụ thuộc, đập chìm

- Cơ sở lý thuyết khoan đập, đập - xoay :

Dưới tác dụng của lực đập động P, lưỡi đầu khoan tiến sâu vào đất đá đến độsâu h và tạo thành rãnh có chiều rộng a Sau mỗi lần đập dụng cụ khoan nâng lên khỏigương lỗ khoan và quay đi một góc nhất định  rồi đập tiếp tạo thành rãnh mới

Khi lực đập và chiều sâu phá vỡ đủ lớn thì khối đất đá trong giới hạn góc  bịphá vỡ tại thời điểm tạo thành rãnh mới Sản phẩm phá vỡ được lấy ra khỏi lỗ khoannhờ khí nén hoặc hỗn hợp nước - khí nén Dưới tác dụng của lực đập động P tạo ratrong đất đá các vùng phá vỡ và nứt nẻ

Phương pháp khoan đập-xoay sử dụng hợp lý với hệ số kiên cố của đất đá f ≥ 6

Trang 15

Hình 6: Sơ đồ phá vỡ đất đá khi khoan đập

- Khi tính tốc độ khoan cần kể đến hệ số tác dụng hữu ích truyền năng lượngđập từ Piston đến choòng khoan theo công thức :  =

m1, m2 : Khối lượng tương ứng của piston và choòng khoan, kg

k : Hệ số phục hồi (khi thép đập vào thép thì k = 0,55 ÷ 0,65)

α : Góc sắc của lưỡi choòng, độ

Trang 16

2.4.1 Búa khoan đập : Dùng để khoan lỗ khoan nhỏ được chia ra như sau :

* Theo tần số đập chia ra:

- Loại bình thường tầng số đập n = 2.000 lần/phút

- Loại tần số cao n > 2.000 lần/phút

* Theo nguyên tắc xoay choòng khoan :

- Loại có cơ cấu xoay phụ thuộc

- Loại có cơ cấu xoay độc lập

* Theo phương pháp sử dụng :

- Loại khoan tay

- Loại khoan cột

- Loại khoan có giá đỡ

* Theo khối lượng :

- Loại nhẹ : Khối lượng m < 18kg

- Loại trung bình : Khối lượng m = 20 ÷ 25kg

- Loại nặng : Khối lượng m > 30kg

* Theo loại năng lượng sử dụng :

- Búa khoan đập hơi ép

- Búa khoan đập thuỷ lực

- Búa khoan đập chạy điện

Đa số búa khoan sử dụng năng lượng khí ép, áp suất khí nén (5 ÷6).105 N/m2dùng để khoan lỗ khoan có hướng bất kỳ, đường kính choòng khoan 28 ÷ 85mm vàchiều sâu từ 4 ÷ 25m trong đất đá có độ cứng khác nhau

Búa khoan tay và khoan cột sử dụng có ưu điểm dùng để khoan lỗ khoan nằmngang, nghiêng và từ trên xuống Khi khoan có thể thu bụi khô hoặc khử bụi bằng chấtlỏng (nước), nước có khối lượng < 4 lít/ph được truyền vào gương lỗ khoan qua rãnhtrung tâm của choòng với áp suất (4 ÷ 5).105N/m2

Các loại búa khoan đập sử dụng chủ yếu ở các mỏ hầm lò than và quặng hoặctrên những mỏ lộ thiên nhỏ, để khoan những lỗ khoan có đường kính 50 ÷ 70mm

Chiều sâu 5 ÷ 20m thường đặt búa khoan trên các xe khoan tự hành chạy bằngbánh lốp hoặc xích, các búa khoan này có công suất lớn và có cơ cấu xoay độc lập

2.4.2 Máy khoan đập - xoay:

- Những búa khoan và máy khoan có cơ cấu quay không phụ thuộc, phổ biến làcác loại máy khoan trung bình và lớn đặt trên xe khoan di chuyển bằng bánh lốp hayxích

- Các loại máy khoan này có thể khoan được các lỗ khoan đường kính tươngứng là 85 ÷ 105mm, 160mm, 200mm và hơn thế nữa

Trang 17

2.5 Dụng cụ khoan :

2.5.1 Đối với búa khoan đập khí nén đường kính nhỏ :

Dụng cụ khoan đập là choòng khoan gồm 2 loại: loại liền và loại đầu khoantháo lắp được

- Choòng khoan liền được chế tạo từ loại thép đặt biệt một đầu dùng để phá vỡđất đá gọi là đầu khoan (mũi khoan), còn đầu kia lắp vào búa khoan gọi là đuôi choòng

- Choòng khoan có đầu tháo lắp được bao gồm: cần khoan có đuôi lắp vào búakhoan và đầu khoan được gắn với hợp kim cứng Đầu khoan rời được nối với cầnkhoan nhờ cơ cấu ren hoặc côn

Tuỳ thuộc vào độ cứng và cấu tạo của đất đá người ta sử dụng đầu khoan cóhình dạng khác nhau, phổ biến là đầu chữ thập (+) và chữ nhất (-) loại chữ nhất đảmbảo tốc độ khoan lớn nhất trong đất đá đặc xít, ít nứt nẻ, loại chữ thập dung để khoanđất đá nứt nẻ mạnh

- Bộ đầu khoan gồm tổ hợp các đầu khoan dung để khoan hết 1 lỗ khoan,choòng ngắn nhất trong tổ hợp sử dụng đầu tiên để khoan một lỗ gọi là choòng độtphá Cần khoan dung cho búa khoan được chế tạo từ thép có tiết diện tròn 6 cạnh với

lỗ trung tâm đường kính 6 ÷ 8mm

2.5.2 Đối với máy khoan đập xoay : dụng cụ khoan đáng chú ý là bộ phận đập hơi ép

với choòng khoan

* Bộ phận đập hơi ép của máy khoan đập - xoay :

Khác với búa khoan đập hơi ép bình thường là nó không có cơ cấu tự quaychoòng khoan, bản thân nó được tiến sâu cùng với gương lỗ khoan và được xoay nhờđộng cơ đặt trên máy khoan (nghĩa là cơ cấu xoay độc lập với cơ cấu đập)

- Bộ phận đập hơi ép gồm: Thân (xilanh hình trụ), piston đập và choòng khoan,piston đập thực hiện chuyển động tiến - lùi dưới tác dụng của áp lực khí nén hoặc nước

- khí nén, nó đập vào đuôi choòng khoan với tầng số 1500 lần/ph hoặc nhiều hơn

- Bộ phận đập hơi ép được chia ra 3 loại theo tầng số đập của piston :

Trang 18

* Choòng khoan: Có thể phân các dạng đặc trung khác nhau (theo đường kính,

theo sự phân bố vị trí của lưỡi phá huỷ, theo dạng hợp kim cứng … )

Một trong những nguyên nhân cơ bản làm giảm tuổi thọ của choòng là chấtlượng các tấm hợp kim cứng không cao, chưa hoàn thiện công nghệ hàn, trình độ phụchồi dụng cụ khoan còn kém, đặc biệt là việc mài lại choòng khoan

Hình 7: Một số dạng choòng khoan và mũi khoan:

M«n häc: Khoan næ m×n

UMG - 2007

Trang 20

2.6 Chế độ khoan đập, đập xoay:

Hiệu quả khoan đập, đập - xoay phụ thuộc chủ yếu vào các thông số cấu tạo của máykhoan như: năng lượng đập đơn vị, tốc độ tác dụng của tải trọng, tần số đập, tiếp theo là cácthông số chế độ khoan như : lực dọc trục, áp lực khí nén, tốc độ xoay và các thông số củadụng cụ khoan (đường kính, góc sắc lưỡi choòng … )

2.6.1 Áp lực dọc trục :

Đối với búa khoan có sự quay phụ thuộc, nếu tăng áp lực dọc trục thì điều kiệntruyền lực đập của piston cho đất đá sẽ tốt hơn, đồng thời nó cũng làm tăng lực cản ma sátgiữa mũi khoan với đất đá ở gương lỗ khoan do đó mô men quay cần thiết phải tăng lên.Nếu xét tới quá trình tăng áp lực dọc trục thì ở giai đoạn đầu khi tăng nó thì tốc độ khoantăng đạt cực đại sau đó giảm nhanh thậm chí ngừng trệ vì lúc đó piston không thể đảm bảođược mô men xoay cần thiết để quay dụng cụ khoan và nó sẽ dừng lại trong xi lanh Vớimỗi loại búa khoan có mô men xoắn nhất định và tương ứng có một giá trị áp lực hợp lý(đảm bảo tốc độ khoan tối đa)

Đối với máy khoan có cơ cấu quay độc lập : khi tăng áp lực dọc trục thì tốc độ khoantăng lên, khi đó chế độ khoan đập - xoay chuyển thành chế độ khoan xoay - đập Tuy nhiênlúc đó độ mài mòn rất cao của choòng làm cho mô men quay không đảm đương nổi, vì vậykhông thể khoan ở chế độ khoan xoay - đập (P quá lớn) được

Khi tăng áp lực dọc trục (đối với máy khoan có bộ phận đập chìm), ban đầu tốc độkhoan tăng lên, đạt trị số tối đa sau đó giảm đi Nguyên nhân là điều kiện truyền năng lượng

bị giảm đi do tăng ma sát giữa choòng và búa đập khi nối chúng bằng then

2.6.2 Góc quay choòng  (độ) và tốc độ xoay choòng n (v/ph) :

Khi khoan đập với cơ cấu quay phụ thuộc, để phá vỡ đất đá giữa 2 lần đập liên tiếpphải chọn góc quay phù hợp ( Góc quay choòng sau mỗi lần đập ( lựa chọn tuỳ thuộc vàotừng loại đất đá, góc sắc của lưỡi choòng và năng lượng đập đơn vị có thể xác định theo

 

2 3

Khi tăng áp lực khí nén thì tần số đập tăng đồng thời tăng độ rung, ồn, mặt khác nónhanh chóng gây hư hỏng máy Vì vậy không nên tăng áp lực khí nén lớn hơn 6 ÷7KG/cm2 Riêng máy khoan có bộ phận đập chìm, áp lực khí nén đạt tới 15 ÷ 20KG/cm2

Trang 21

2.7 Các yếu tố cơ bản có ảnh hưởng đến hiệu quả khoan

Các yếu tố cơ bản có ảnh hưởng đến hiệu quả khoan bao gồm :

- Năng lượng đập đơn vị, tốc độ đặt lực, tần số đập

- Các thông số chế độ khoan : áp lực dọc trục, tốc độ xoay choòng, áp lực khí nén

- Các thông số của dụng cụ khoan như : đường kính lỗ khoan, hình dáng mũi khoan,góc sắc lưỡi choòng, mức độ cùn mòn của mũi choòng

- Ngoài ra còn phụ thuộc vào chiều sâu lỗ khoan, tính chất đất đá, ảnh hưởng của nănglượng đập đơn vị, tốc độ đặt lực, tầng số đập …

2.7.1 Ảnh hưởng của năng lượng đập đơn vị:

Năng lượng đập đơn vị tính cho 1 đơn vị chiều dài đường kính mũi khoan (thườngtính cho 1cm đường kính mũi khoan) Năng lượng đập đơn vị của máy khoan đập phụthuộc vào trọng lượng piston, áp lực khí nén (hoặc tốc độ chuyển động của piston và chiềudài bước dịch chuyển của piston

Có thể tăng năng lượng đập đơn vị bằng cách tăng tốc độ chuyển động của piston(nhờ áp lực khí nén) hoặc tăng trọng lượng của piston đập

Tăng năng lượng đập đơn vị là cách tốt nhất để nâng cao hiệu quả khoan, tuy nhiêntăng năng lượng đập đơn vị cũng có giới hạn tuỳ thuộc vào đặc tính của máy khoan và độbền của dụng cụ đập Khi tăng năng lượng đập đơn vị thì ảnh hưởng của hình dạng dụng cụđập và tính chất đất đá tới các chỉ tiêu phá huỷ sẽ giảm đi vì lúc đó vùng phá huỷ có hìnhdạng bán cầu không phụ thuộc vào hình dạng bề mặt tiếp xúc giữa dụng cụ và đất đá

Trong một giới hạn nhất định, với tốc độ đặt lực cố định, nếu tăng năng lượng đậpđơn vị thì thể tích đất đá phá huỷ sau một lần đập tăng lên, dung năng giảm nhanh sau đóhầu như không đổi mặc dù năng lượng đập vẫn tăng

2.7.2 Ảnh hưởng của tốc độ đặt tải : V dt (m/s)

Nếu cố định năng lượng đập đơn vị, xét sự thay đổi chiều sâu tiến của dụng cụ khoanvào đất đá sau một lần đập khi thay đổi tốc độ đặt tải cho thấy với mỗi loại đất đá tồn tạimột trị số tốc độ đặt tải tới hạn (Vđtth), nếu vượt quá giá trị này thì hiệu quả phá huỷ sẽ giảm Đối với đất đá khác nhau, khi thay đổi tốc độ đặt tải thì hiệu quả phá huỷ sẽ giảm đi(ví dụ : khi Vđt = 2,07m/s thì tốc độ kiên cố của thạch anh lớn hơn so với Granit Khi Vđt =14,03m/s thì ngược lại độ kiên cố của thạch anh nhỏ hơn so với Granit)

Thực nghiệm đã cho thấy khi Vđt = 6 ÷ 8 m/s thì đặc trưng độ bền phá huỷ của đất đákhông thay đổi đáng kể Khi tăng Vđt > 10 m/s do ứng suất tiếp xúc rất lớn cộng với sự vađập làm cho dụng cụ khoan bị hư hỏng Vì vậy để cho máy khoan bền lâu và chắc chắn thìnên giới hạn tốc độ đặt tải khoảng 6 ÷ 7m/s

2.7.3 Ảnh hưởng của tần số đập : n (lần/ph)

Khi năng lượng đập đơn vị không đủ lớn thì không thể bù lại bằng cách tăng tầng sốđập được, trước tiên cần tăng năng lượng đập đơn vị đến giới hạn (xác định bỡi độ bền củadụng cụ khoan) sau đó mới tăng tần số đập đơn vị đến mức hợp lý

Khả năng tăng tần số đập cần phải tính đến yêu cầu kỹ thuật, vệ sinh đối với điều kiệnlàm việc của thợ khoan Búa khoan có n > 2000 l/ph sẽ nguy hiểm đối với sức khoẻ củacông nhân do tiếng ồn và rung

2.7.4 Ảnh hưởng của các thông số dụng cụ khoan đến hiệu quả khoan :

* Đường kính mũi khoan d k (mm) :

Thể tích đất đá phá ra trong một đơn vị thời gian tỉ lệ với tốc độ khoan và bìnhphương đường kính lỗ khoan Vì vậy một cách gần đúng có thể coi tốc độ khoan tỉ lệnghịch với bình phương đường kính.Với một loại máy khoan nhất định, khi năng lượng đập

Trang 22

lớn mà đường kính đầu khoan nhỏ thì một phần năng lượng sẽ chi phí vô ích để nghiền nátsản phẩm phá vỡ trên gương lỗ khoan

* Góc sắc của lưỡi choòng, hình dáng và mức độ cùn của lưỡi choòng :

Với năng lượng đập đơn vị nhỏ thì nên giảm góc sắc của lưỡi choòng  700, góc sắc

α giảm thì tốc độ khoan tăng nhưng dễ bị kẹt choòng, với đất đá nứt nẻ, kiên cố thì phải cầntăng góc sắc của lưỡi choòng và ngược lại

Với máy khoan đập - xoay thì choòng bề mặt công tác dạng hình cầu cho tốc độkhoan cao nhất vì năng lượng đập đơn vị là lớn hơn cả Khi năng lượng đập đơn vị đủ lớn(1,8 ÷ 2,5KG.m/cm) thì dùng choòng chữ thập sẽ tốt hơn

Với choòng bị mòn sẽ có một trị số hợp lý của năng lượng đập đơn vị đảm bảo hiệuquả đập vỡ tối đa, khi điện tích cùn mòn tăng thì phải tăng trị số tối đa năng lượng đập đơn

vị Khi tăng năng lượng đập đơn vị tối đa mà tốc độ khoan giảm 30 ÷ 50% so với ban đầuthì phải thay choòng khoan

* Ảnh hưởng của chiều sâu lỗ khoan (L k )

Nếu tăng chiều sâu khoan quá lớn thì chuyển động tịnh tiến xoay bình thường củapiston đập trong xi lanh bị rối loạn, búa khoan rơi vào trạng thái làm việc rối loạn, thậm chí

bị ngừng trệ Nói chung khi tăng Lk thì điều kiện truyền lực đập từ piston đập đến mũikhoan xấu đi do khối lượng dụng cụ khoan tăng lên

Hệ số truyền năng lượng đập từ piston sang choòng xác định phụ thuộc vào khốilượng piston, dụng cụ khoan  = 4 αcc 2

2 1

).(m m

m m cc





αcc = α1.α2: Hệ số thực nghiệm kể tới ảnh hưởng của tỷ số giữa chiều dài búa đập vớicần khoan (α1) và tính chất của đất đá (α2)

m1: Khối lượng piston đập

m2: Khối lượng cần khoan với choòng khoan

Trang 23

3.2 Phân loại sự nổ:

Tuỳ theo đặc điểm khi nổ, người ta có thể phân ra các sự nổ khác nhau

3.2.1 Nổ vật lý: Biến đổi trạng thái vật lý của vật chất mà không có sự biến đổi

thành phần hoá học ( nổ chai nước đun sôi, nổ quả bóng bàn căng, nổ xăm xe đạp, nổnồi hơi, nổ bình khí nén … động lực của quá trình nổ và sự phá hoại của nó là do áplực của thể khí sẵn có sinh ra.)

3.2.2 Nổ hoá học: Nổ kèm theo biến đổi tính chất và thành phần vật chất (nổ

khí Metan, nổ pháo, nổ bom, nổ chất nổ, nổ bụi than ….)

3.2.3 Nổ hạt nhân: Nổ kèm theo quá trình phân rã, kết hợp các hạt nhân, tạo

nên các bức xạ hạt nhân với phản ứng dây chuyền Nổ hạt nhân tạo ra một năng lượngrất lớn gấp hàng triệu lần thuốc nổ thông thường, đây là dạng năng lượng có công suấtlớn nhất mà loài người biết đến hiện nay (1011Kcal/kg)

Trong khai thác khoáng sản dùng nổ hoá học (nổ chất nổ công nghiệp)

3.3 Chất nổ đơn và chất nổ hỗn hợp :

3.3.1 Chất nổ đơn: là một hoá chất đồng nhất trong đó có đủ các nguyên tố hoá

học cần thiết cho sự nổ bao gồm các nguyên tố cháy và nguyên tố ô xy hoá

Ví dụ : phản ứng nổ của Nitrôglyxeryl

4C3H5(ONO2)3 = 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2

- Các nguyên tố C và H là những nguyên tố cháy

- Nguyên tố O là nguyên tố ô xy hoá

3.3.2 Chất nổ hỗn hợp: là hỗn hợp của hai hay nhiều loại hoá chất với nhau, bao

gồm các chất nổ đơn và các chất phụ gia không phải là chất nổ

Ví dụ : thuốc nổ Amonit bao gồm TNT + Nitratamôn + bột gỗ

3.4 Các hiện tượng xảy ra khi nổ chất nổ công nghiệp:

Sự nổ của chất nổ thực chất là một phản ứng cháy, nhưng nó xảy ra với tốc độ rấtnhanh Nổ chất nổ kèm theo các hiện tượng:

+ Phát sinh nhiều khí (0.3 ÷ 1.0 m3 /kg thuốc nổ khi đưa nhiệt độ xuống 00C)+ Tăng thể tích khí gấp nhiều lần

+ Thoát nhiều nhiệt (500 ÷ 1500 Kcal /1kg thuốc nổ);

Trang 24

3.5 Cân bằng xy khi nổ:

3.5.1.Định nghĩa: Cân bằng Oxy (K0) là tỷ số % giữa lượng Oxy thừa (thiếu)tính bằng nguyên tử gam để Oxy hoá toàn bộ các nguyên tố cháy với trọng lượngphân tử của chất nổ (tính bằng phân tử gam)

+ Như vậy: K0 có thể: âm; dương; bằng không

+ Khi : K0 < O  C + O2  CO : Phát sinh khí độc hại ; giảm nhiệt nổ

K0 > O  N + O2  NO : Phát sinh khí độc hại ; giảm nhiệt nổ

K0 = O  N + O2  NO2 - Không độc hại

C + O2  CO2 - Nhiệt nổ có giá trị cao

3.5.2 Nguyên nhân ảnh hưởng đến tốc độ nổ :

- Sức công phá của thuốc nổ mạnh hay yếu phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ nổnhanh hay chậm Tốc độ nổ càng nhanh thì sức công phá càng mạnh, tốc độ nổ phụthuộc vào một số yếu tố sau :

- Thành phần cấu tạo của thuốc nổ, các loại thuốc nổ có thành phần khác nhau thì

có tốc độ nổ khác nhau Ví dụ :

Thuốc nổ Nitratamon NH4(NO3) có tốc độ nổ v = 2.000 ÷ 3.000m/s

Thuốc nổ Dinitroglycol {C2H4(ONO2)} có tốc độ nổ v = 3.000 ÷ 4.000m/s

- Khối lượng thuốc nổ: Khối lượng thuốc lớn khi nổ sinh ra áp suất lớn sẽ tăngnhanh tốc độ nổ

- Mật độ của thuốc nổ : Mật độ thuốc càng lớn thì sự truyền nổ giữa các phần tửcàng nhanh Ví dụ : thuốc đóng bánh có tốc độ nhanh hơn thuốc nổ dạng bột

- Sức gây nổ ban đầu càng mạnh thì tốc độ nổ càng nhanh, sức gây nổ ban đầuyếu thì không gây nổ được hoặc nổ không hết thuốc

3.6 Chất nổ công nghiệp và phương tiện gây nổ:

3.6.1 Khái niệm chất nổ công nghiệp :

Đây là loại chất nổ được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt trong việcthi công các công trình khai đào, xây dựng, giao thông, thuỷ lợi và trong khai tháckhoáng sản Yêu cầu của loại thuốc nổ này là khi sử dụng phải đảm bảo an toàn và đạtđược hiệu quả kinh tế

Chất nổ dùng trong công nghiệp phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Khi nổ có đủ khả năng phá huỷ môi trường xung quanh

- Chế tạo đơn giản và an toàn

- Sử dụng dễ dàng an toàn, ít bị câm

- Thời hạn ổn định lâu, khó biến chất

- Giá thành phải chăng

Ngoài ra, còn một số yêu cầu riêng cho từng trường hợp bắn mìn đặc biệt:

- Chịu nước cho trường hợp bắn mìn ở nơi ẩm ướt, ở dưới nước sâu

- Sinh ra ít khí độc, khi bắn mìn trong hầm lò

- Sử dụng an toàn trong các mỏ có khí, bụi nổ

- Có khả năng cơ giới hoá

3.6.2 Phân loại chất nổ

a Phân loại theo điều kiện an toàn

Các chất nổ không đảm bảo an toàn là chất nổ chỉ sử dụng để nổ mìn trong điềukiện bình thường Các chất nổ an toàn là chất nổ có thể sử dụng cả trong những trườnghợp nguy hiểm về khí hay bụi nổ Màu sắc của vỏ bọc cũng có thể phân loại được chất

nổ (với những chất nổ của Liên Xô)

* Chất nổ không an toàn:

Trang 25

- Dùng cho mỏ lộ thiên - vỏ bọc màu trắng.

- Dùng cho mỏ hầm lò không có khí nổ hoặc không có bụi nổ - vỏ bọc màu đỏ

* Chất nổ an toàn dùng trong mỏ hầm lò có khí hoặc bụi nổ:

- Mỏ than - vỏ bọc màu vàng

- Mỏ đá - vỏ bọc màu xanh

- Mỏ lưu huỳnh - vỏ bọc màu lam

b Phân loại theo tính chất tác dụng với môi trường xung quanh

- Chất nổ có sức công phá cao: khi tốc độ truyền nổ VTN = 4500 ÷ 7000m/s

- Chất nổ có sức công phá trung bình: VNT = 3500 ÷ 4500m/s

- Chất nổ có sức công phá thấp: VNT = 2000 ÷ 3500m/s như amôn nitrat

- Chất nổ kém: VNT = 2000m/s như thuốc nổ đen

c Phân loại theo thành phần hoá học: gồm các loại chất nổ sau:

- Thuốc nổ gel nước

d Phân loại theo mức độ nguy hiểm khi bảo quản, vận chuyển và sử dụng:

- Nhóm 1: đynamít có chứa trên 15% Nitrôglyxêrin

- Nhóm 2: Amonit các loại; trôtin và các hỗn hợp của trôtin với các chất nitrô.Chất nổ có < 15% Nitrôglyxêrin

- Nhóm 3: Thuốc nổ đen và không có khói

- Nhóm 4: Kíp các loại

Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác theo đối tượng và ngành nghề sử dụngnhư: Thuốc nổ dùng trong khai thác mỏ lộ thiên, khai thác mỏ hầm lò, vật liệu nổ côngnghiệp (VLNCN) dùng trong thăm dò và khai thác dầu khí

Theo mục đích sử dụng thuốc nổ được phân loại thành: thuốc nổ quân dụngdùng cho mục đích an ninh quốc phòng; thuốc nổ công nghiệp dùng trong mục đíchdân dụng trong công nghiệp để khai thác mỏ, xây dựng

Thuốc nổ quân dụng chỉ được dùng cho mục đích quốc phòng cấm kinh doanh,mua bán; còn thuốc nổ công nghiệp được là vật tư kỹ thuật đặc biệt được xếp lại đặcbiệt hạn chế kinh doanh, chỉ có doanh nghiệp Nhà nước được Thủ tướng Chính phủgiao nhiệm vụ mới được phép sản xuất, kinh doanh VLNCN

3.7 Đặc tính của thuốc nổ công nghiệp

3.7.1 Khoảng cách truyền nổ:

Khi để các lượng thuốc kề nhau và cho nổ lượng thuốc nổ đầu, nếu tất cả cáclượng đều nổ thì khả năng kích nổ hoàn toàn đảm bảo Khoảng cách truyền nổ làthông số quan trọng phản ảnh độ nhạy với xung lượng bên ngoài Khoảng cách nàycàng lớn thì chất nổ càng nhạy

3.7.2 Độ nhạy nổ với thuốc khởi nổ( độ nhạy về khởi nổ):

Độ nhạy khởi nổ được đánh giá bằng lượng thuốc nhỏ nhất cần thiết để kích nổthuốc nổ

B ng 5: ảng 5: Độ nhạy về khởi nổ Độ nhạy về khởi nổ nh y v kh i n ạy về khởi nổ ề khởi nổ ởi nổ ổ

Loại chất nổ Chất khởi nổ Fuminat thuỷ ngân, gam Chất khởi nổ Azit chì, gam

Trang 27

3.7.3 Độ nhạy va đập nổ: Tiêụ chuẩn độ nhạy xác định nh sau:

3.7.4 Độ nhạy với xung nhiệt:

Nhiệt độ bựng chỏy là nhiệt độ mà thấp hơn nú thỡ khi ta đốt thuốc nổ trongvũng 5 phỳt thuốc khụng nổ

Bảng 7: Nhiệt độ bựng chỏy của một số loại chất nổ

P

Trang 28

3.7.5 Xác định độ nhạy ma sát: đợc xác định bằng dụng cụ đập - trợt nh hình

vẽ

Hỡnh 10: Sơ đồ xỏc định độ nhạy ma sỏt của thuốc nổ

1- con lăn; 2- ổ đỡ; 3- con lăn cố định; 4- thuốc nổ;

5- Pitston; 6- Mõm cặp; 7- bộ phận đập

3.7.6 Xỏc định sức cụng phỏ của thuốc nổ

Sức cụng phỏ của thuốc nổ, uy lực của thuốc nổ:

B = (Hmẫu chuẩn - Hmẫu chỡ sau nổ), mm

Hỡnh 11: sơ đồ xỏc định sức cụng phỏ của thuốc nổ

1- Đế thộp; 2- mẫu chỡ (dk = 40mm , h = 60mm);

3- Tấm thộp ( h = 40mm; dk = 40mm);

4- Lượng thuốc (50g, dk = 40mm; tỷ trọng 1g/cm3; vỏ giấy);

5- kớp nổ; 6- dõy chỏy; 7- dõy chằng; 8- mẫu chỡ sau nổ

3.7.7 Xỏc định khả năng sinh cụng của thuốc nổ

Xỏc định theo phương phỏp bom chỡ (Tơrốt)

Khả năng cụng nổ đo bằng độ chờnh thể tớch như sau:

Trang 29

Hình 12: Sơ đồ xác định khả năng sinh công của thuốc nổ

1- Mẫu chì trước khi nổ; 2- Lượng TN thí nghiêm (10g); 3- kíp nổ; 4- Dây cháy; bua cát thạch anh; 6- Mẫu chì sau khi nổ

5-3.7.8 Xác định tốc độ nổ: Khi næ sãng kÝch næ truyÒn theo hai híng theo AO

vµ theo ABO vµ giao nhau t¹i ®iÓm L (®iÓm L bÞ lâm trªn tÊm ch×)

Ta cã : TAL = T ABL; tøc lµ: Al/Vdaynæ = AB/ Vthuocnor + BL/ Vdaynæ

Cuèi cïng cã : Vthuècnæ = SVd©ynæ / 2a

Lấy 5 thỏi thuốc từ 5 bao trộn lẫn sau đó lấy 2 lượng ; mỗi lượng 10g; đem sáy

ở nhiệt độ 65 độ C trong thời gian sao cho khối lượng thuốc không đổi có giá trị làq(gam)

Độ ẩm xác định theo công thức : W = 100% (10 - q)/q

Mỗi loại thuốc nổ không chịu nước có độ ẩm cho phép( Vd: Amonit có W = 1.5%)

3.7.10 Độ tơi rời: Là khả năng thuốc nổ rời, hạt rơi tự do qua các lỗ qui chuẩn

và chứa đầy trong các thùng vhứa, lỗ khoan,

3.7.11 Độ bền hoá học: Khả năng không thay đổi tính chất hoá học của chất

nổ trong quá trình vận chuyển-bảo quản)

3.7.12 Tính nhiễm điện: Các phần tử hoạt tính của chất nổ lơ lửng trong

không khí có tính nhiễm điện, đó là nguyên nhân dẫn tới cháy nổ hỗn hợp các phần

tử nhỏ và không khí Một số chất nổ dễ nhiễm điện không được vận chuyển bằngkhí ép

3.7.13 Tính phân tách: khả năng tự phân tách thành các thành phần hạt khác

nhau theo tỷ trọng Điều này cần chú ý khi nạp thuốc dạng hạt

Trang 30

3.7.14 Tính chảy: Khả năng chất nổ chứa nước chảy được trong đường ống

dưới áp lực dư hay tự trọng

3.8 Phương tiện gây nổ:

3.8.1 Khái niệm

- Muốn làm cho nổ nhất thiết phải có một kích hoạt - tạo xung nổ ban đầu

- Xung nổ ban đầu tạo được nhờ một lượng nổ nhỏ (khối nổ mồi, kíp nổ, dây nổ,ngòi nổ )

- Tổng hợp toàn bộ các vật dụng để khởi nổ chất nổ Công nghiệp gọi là phượngtiện gây nổ

3.8.2 Phân loại phương pháp kích nổ

a Nổ không cần có dòng điện:

- Que diêm  Dây cháy chậm  Làm nổ kíp nổ thường  Làm nổ chất nổcông nghiệp

- Kíp nổ  Dây dẫn nổ  mồi nổ  Chất nổ công nghiệp

- Kíp nổ  Dây truyền nổ  dây tín hiệu  làm nổ ngòi nổ  nổ chất nổ côngnghiệp

b Nổ mìn điện:

- Dòng điện (Tia lửa điện)  làm kíp điện nổ nổ mồi nổ  nổ lượng thuốc côngnghiệp Cần có nguồn điện, dây dẫn điện, kíp điện và các dụng cụ đo và kiểm tra điệntrở

3.9 Các chất nổ chủ yếu dùng trong công nghiệp:

3.9.1 Thành phần của thuốc nổ công nghiệp: Bao gồm các chất nổ Nitrat amon

và Trotil-TNT, kèm theo các chất phụ gia như dầu diezen, và để làm tăng độ tơi rờicủa thuốc nổ cần có thêm bột gỗ, bột vỏ bông … để tăng độ dẻo, tính linh động củathuốc trong quá trình sử dụng thì tăng nước và nhũ tương

- Chất nổ Nitrat amon (NH4NO3) : là loại bột tinh màu trắng, dễ hút ẩm, dễ hoàtan trong nước Nitrat amon là loại chất nổ có công suất yếu, độ nhạy nổ kém, nó đượctrộn với các chất khác để làm thuốc nổ Phương pháp sản xuất Nitrat amon là choamoniac tác dụng với axits nitric : NH3 + HNO3 = NH4NO3

- Trotil-TNT (Trinitrôtoluen – C7H5(NO2)3 : là loại bột màu trắng hoặc xám trắng,

có độ bền cao, không tan trong nước TNT là loại chất nổ có sức công phá mạnh, độnhạy nổ cao, gây ẩm, gây nhiễm độc cơ thể, làm dị ứng da và mắt, được trộn với cácchất khác để làm thuốc nổ công nghiệp TNT là sản phẩm của quá trình Nitrat hoáToluen trong hỗn hợp axit HNO3 và H2SO4

3.9.2 Các loại chất nổ công nghiệp phổ biến :

* Chất nổ Anfo : Tỷ trọng 0,8 ÷ 0,9 g/cm3, trong thành phần có 94% là AN(Nitracamon), và 6% là FO (dầu diezen) Thuốc này có dạng hạt màu hồng nhạt, v =4.200 ÷ 4.500m/s Đặc điểm loại thuốc này không chịu nước, sử dụng trong môitrường khô, trong các lỗ khoan có đường kính >50mm, khi nổ trong các lỗ khoan phải

có mìn mồi, Anfo chỉ được dùng trong các mỏ lộ thiên và hầm lò không nguy hiểm vềkhí và bụi nổ

* Chất nổ Energan : Tỷ trọng 1,0 ÷ 1,3 g/cm3, trong thành phần chủ yếu làAnfo+nhũ tương, nhũ tương chiếm khoảng 23 ÷ 43% Thuốc này có v = 3.500 ÷5.500m/s Đặc điểm của loại thuốc này là khả năng chịu nước tôt hơn Anfo, sử dụngtrong môi trường có độ ẩm trung bình, trong lỗ khoan có đường kính > 100mm, khi nổtrong các lỗ khoan phải có mồi nổ

Trang 31

Energan chỉ được dùng trong các mỏ lộ thiên và hầm lò không có nguy hiểm vềkhí và bụi nổ, thường đóng thành bao để nổ phá các loại đất đá có độ kiên cố trungbình trong mỏ lộ thiên.

* Chất nổ Powergel : Đây là thuốc nổ nhũ tương thật sự tỷ trọng 1,15 ÷ 1,25

g/cm3, trong thành phần nhũ tương chiếm tới 65%, AN30%, ngoài ra là các chất phụgia và các chất tạo bọt để tăng độ nhạy nổ Tốc độ nổ v = 4.000 ÷ 5.700m/s, khi khởi

nổ phải dùng mìn mồi, sử dụng trong các lỗ khoan ẩm đến ướt có đường kính >75mm.Đặc điểm của loại này là có khả năng chịu nước cao, công suất lớn, an toàn trong quátrình vận chuyển bảo quản và sử dụng, tạo ra ít khí độc vì vậy được sử dụng trong mọiđiều kiện

* Chất nổ đen có khói: Thành phần gồm 75% nitrac K, 15% tan, 10% lưu

huỳnh, đặc điểm thuốc ở dạng hạt màu đen hoặc xám bề mặt óng ánh, tỷ trọng 1,6 ÷1,76 g/cm3, thuốc rất nhạy nổ với tia lửa và ma sát vì vậy thuốc này rất nguy hiểm khi

sử dụng và chỉ dùng làm lõi thuốc của dây cháy chậm

* Amonit N = 6 JV : Trong thành phần gồm các chất Nitrac amoni, kết hợp với

các chất Trotin, Hecxogen, Tetrin với hàm lượng nhỏ Loại này trong thực tế được sảnxuất đóng thành các thỏi đường kính 32mm dài 250mm thuốc dạng bột màu vàng nâu.Amonit nổ tốt trong các lỗ khoan ẩm thường sử dụng làm mìn mồi để khởi nổ thuốcdạng lỏng

* Đinamit dẻo: thành phần chứa > 40% Nitrieste lỏng (Nitroglycerin), Đinamit

nửa dẻo chứa 10 ÷ 40% Nitrieste lỏng Đặc điểm của loại thuốc này có độ nhạy nổcao, ổn định với nước, giá thành cao, nguy hiểm trong quá trình bảo quản vận chuyển

và sử dụng vì vậy ít đựoc sử dụng

* Amonit dẻo: Trong thành phần gồm các chất Nitrac amoni, kết hợp với các

chất Trotin, nhũ tương và Hecxogen, Tetrin với hàm lượng nhỏ tỷ trọng 0,95 ÷ 1,1g/cm3, tốc độ nổ v = 3.600 ÷ 3.900m/s Với các loại thuốc khác nhau thì sử dụng trongcác lỗ khoan khác nhau

3.9.3 Các chất nổ dùng sản xuất phương tiện nổ :

* Phuminat thuỷ ngân Hg(CNO) 2 : Có dạng bột thuỷ tinh màu trắng hoặc xám

rất độc, nhiệt độ bùng cháy 1600C, rất nhạy nổ với ma sát, tia lửa và áp lực, được dùnglàm khối thuốc nổ cực nhạy trong kíp nổ và rơle vi sai Phuminat thuỷ ngân tác dụngmạnh với nhôm do đó vỏ kíp, vỏ rơle phải làm bằng nhôm

* Axit chì - PbN 6 (Azôtic chì) : Có dạng bột tinh thể nhỏ màu trắng, không hoà

tan trong nước vì vậy khi bị ẩm vẫn nổ được Axit chì có công suất mạnh hơnPhuminat thuỷ ngân nhưng kém nhạy và ít độc hơn, rất nhạy nổ với ma sát tia lửa và

áp lực dùng làm khối thuốc nổ cự nhạy trong kíp và rơle vi sai Axit chì tác dụng mạnhvới đồng do đó vỏ kíp, vỏ rơle phải làm bằng nhôm

* TNRC - C 6 H 2 (NO 2 ) 3 PbH 2 O (Trinitro rezoxinat chì ) : Có dạng bột tinh thể

màu vàng không tác dụng với kim loại, độ nhạy kém hơn Phuminat thuỷ ngân nhưngcao hơn axit chì được dùng làm khối thuốc nổ cự nhạy trong kíp và rơle vi sai

* Tetrin - C 6 H 2 (NO 2 ) 4 NCH 3 : Có dạng bột tinh thể màu vàng khó cháy, khi

cháy nhanh có thể chuyển thành nổ, không tác dụng với kim loại có đặc tính nổ cao,dùng làm khối thuốc nổ cự nhạy trong kíp và rơle vi sai

* Hexogen - C 3 H 6 NO 3 (NO 2 ) 3 : Dạng bột thuỷ tinh màu trắng, có độ ổn định

hoá học lớn, chịu ẩm, nhiệt độ bùng cháy 2900C, dùng làm khối thuốc nổ cự nhạytrong kíp và rơle vi sai

Trang 32

* Ten - C 5 H 8 (ONO 2 ) 4 : Dạng bột tinh thể màu trắng, không hoà tan trong nước,

không cháy, Ten là thuốc nổ mạnh hơn Hexogen và Tetrin, do vậy phần lớn được dùnglàm khối thuốc nổ cự nhạy trong kíp và rơle vi sai

3.10 Nguyên tắc lựa chọn chất nổ công nghiệp:

Đối với mọi đối tượng nổ mìn khác nhau cần phải có các phương pháp nổ mìnthích ứng, đặc biệt là phải chọn loại thuốc nổ và phương tiện nổ phù hợp đảm bảo antoàn, hiệu quả đáp ứng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

3.10.1. Khi nổ mìn trên mỏ lộ thiên :

Đặc điểm của nổ mìn trên mỏ lộ thiên là :

- Đường kính lỗ khoan lớn (100 ÷ 300mm), lỗ khoan bố trí thẳng đứng haynghiêng, dùng trong công tác nổ mìn lần 1

- Quy mô bãi nổ lớn, có điều kiện cơ giới hoá công tác nạp

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp của khí hậu thời tiết

Vì vậy việc lựa chọn chất nổ công nghiệp cho điều kiện mỏ lộ thiên phải phùhợp với các đặc điểm trên

a Do sử dụng lỗ khoan : cho nên có thể sử dụng chất nổ có đường kính tới hạn

lớn (>100mm) nghĩa là chất nổ có khả năng kích nổ kém khi đường kính nhỏ như : cácloại chất nổ dạng hạt, chất nổ chứa nước (ở dạng sệt, nhũ tương … ) Các loại chất nổnày đảm bảo đập vỡ đất đá đều đặn, giá thành tương đối rẻ

b Do quy mô bãi nổ lớn : yêu cầu nạp một số lượng chất nổ lớn trong một thời

gian ngắn … Vì vậy yêu cầu chất nổ phải tơi rời, không đóng cục, ít bụi, có độ nhạythấp với tác dụng cơ học

c Khi nạp trong lỗ khoan có nước: Chất nổ phải ổn định nước và có mật độ lớn

hơn 1g/cm3 để dễ chìm trong nước, trong đất đá có độ kiên cố khác nhau cần sử dụngchất nổ có công suất phù hợp để đảm bảo yêu cầu về mức độ đập vỡ, đồng thời đem lạihiệu quả kinh tế cao Trong đất đá kiên cố, ít nứt nẻ nên sử dụng chất nổ có công suấtlớn Trong đất đá nứt nẻ nên dùng chất nổ có công suất trung bình và thấp

Trong điều kiện đất đá chứa nước, muốn sử dụng chất nổ không chịu nước(hoặc kém chịu nước, có chứa thành phần dễ hoà tan) phải dùng bao cách nước bằngnhựa hoặc cao su …

Ở trên mỏ lộ thiên nguy hiểm về nổ khí và bụi than thì phải sử dụng chất nổ antoàn Khi nổ phá đá quá cỡ và mô chân tầng thì nên sử dụng chất nổ bột hoặc dẻo cóđường kính tới hạn nhỏ

3.10.2 Khi nổ mìn trong hầm lò :

Đặc điểm khi tiến hành công tác nổ mìn trong hầm lò là : Đường kính lỗ khoankhông lớn, bố trí nằm ngang, xiên hoặc dốc ngược, điều kiện chật hẹp, ít mặt tự do và

dễ nguy hiểm do khí hoặc bụi nổ

Việc lựa chọn chất nổ dùng trong mỏ hầm lò trước hết phải đảm bảo việc kích

nổ ổn định, nghĩa là phải chọn loại chất nổ có khả năng kích nổ tốt, có đường kính tớihạn nhỏ, không tạo khí độc Chất nổ chọn phải ít bụi, không nhiễm điện Khi nạp trong

lỗ khoan ngược phải bảo đảm cho chất nổ được giữ tốt trong lỗ khoan Khi dùng chất

nổ dạng hạt thì nên trộn với một lượng nước nhằm giảm bụi, giảm nhiễm điện và tăng

độ dính kết hạt trong lỗ khoan ngược …

Trong điều kiện mỏ hầm lò nguy hiểm về khí và bụi nổ, chất nổ được sử dụngtrong tổ hợp làm trơ vùng gương khai thác để loại trừ sự bốc cháy khí mê tan và bụithan, đó là các loại chất nổ an toàn

Trang 33

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP KHỞI NỔ LƯỢNG THUỐC

4.1 Khái niệm chung :

Muốn làm nổ lượng thuốc nổ cần phải cĩ một xung lượng ban đầu để kích thích

nổ, trong cơng nghiệp người ta dùng lượng thuốc khởi nổ cĩ độ nhạy cao được chứatrong kíp nổ thường, kíp nổ điện hoặc dây nổ để làm xung lượng ban đầu

Tuỳ theo phương pháp kích thích mồi nổ người ta chia ra các phương pháp làm

nổ lượng thuốc như sau :

- Nổ bằng cách đốt : làm nổ mồi nổ bằng tia lửa của dây cháy chậm

- Nổ bằng điện : làm nổ mồi nổ bằng tia lửa điện

- Nổ bằng dây nổ : làm nổ chính bằng lượng thuốc trong dây nổ

- Nổ mìn bằng bằng hệ thống mạng nổ phi điện: làm nổ bằng kíp nổ và dâytruyền tín hiệu nổ

Hình 14: Sơ đồ làm nổ lượng thuốc nổ

Như vậy, trong mọi trường hợp để kích nổ lượng thuốc nổ cơng nghiệp nhấtthiết phải sử dụng kíp nổ hoặc kíp điện, tổng hợp tất cả các vật dụng để khởi nổ lượngthuốc nổ gọi là phương tiện nổ

Lượngthuốc

Năng lượngBan đầu

Trang 34

4.2 Phương tiện và phương pháp nổ mìn đốt:

Muốn làm nổ lượng thuốc bằng cách đốt cần cĩ: kíp nổ thường, dây cháy chậm

và phương tiện đốt dây cháy chậm

4.2.1 Kíp nổ thường: Cĩ dạng hình trụ, bằng lá đồng nhơm hoặc giấy Đường

kính trong của kíp  = 6 ÷ 7mm, dài 47 ÷ 51mm một đầu kíp bịt kín cĩ chỗ lõm đểtăng tác dụng tập trung của sự nổ, đầu kia của kíp để hở để đút dây cháy chậm vào,bên trong kíp chứa lượng thuốc nổ nhĩm 1 và nhĩm 2

Hình 15: Cấu tạo kíp nổ thường

a- Kíp nổ azit chì - têtrin (vỏ nhơm) ; b- Kíp nổ phuminat thuỷ ngân - têtrin 1- Vỏ kíp (nhơm, giấy, đồng) ; 2,3- Thuốc nổ nhĩm 1 ; 4,5- Thuốc nổ nhĩm 6- Lỗ mũ kíp (mắt ngỗng) ; 7- Đáy lõm

4.2.2 Dây cháy chậm :

Là phương tiện tạo ra tia lửa để gây nổ kíp nổ, dây cháy gồm lõi thuốc đen vớichỉ dẫn hướng và các lớp chỉ vỏ sợi nhằm bảo vệ lõi thuốc đen và tạo ra sức bền chịukéo cho dây khi sử dụng Chỉ dẫn hướng nhằm mục đích phân bố đồng đều lõi thuốcđen theo chiều dài của dây, các lớp cách nước bảo vệ cho lõi thuốc khơng bị xâm.Đường kính ngồi của dây cháy chậm khoảng 5 ÷ 6mm, tốc độ cháy của lõi thuốc là0,85 - 1cm/s (Dây có tốc độ cháy chậm 0,85 cm/s vỏ màu xám sáng , dây có tốc độcháy thường 1 cm/s có vỏ màu xám đen)

- Dây cháy chậm thường làm bằng thuốc nổ đen dễ hút ẩm vì vậy cĩ thể bảoquản ở nơi khơ ráo

Hình 16: Dây cháy chậm

1- Chỉ dẫn hướng 2,5,7- Các lớp chỉ vỏ sợi2- Lõi thuốc đen 4,6- Các lớp cách nước

4.2.3 Phương tiện để đốt dây cháy chậm :

- Khi đốt dây cháy chậm cĩ thể dùng tia lửa của que diêm, bất đốt, ống đốtthường, ống đốt điện hoặc mồi lửa điện Mỗi ống đốt chỉ dùng cho một nhĩm cáclượng thuốc nổ gần nhau

Trang 35

Hình 17: Các phương tiện để đốt dây cháy chậm

1- Các đoạn dây cháy 1- Vỏ giấy2- Vỏ ống đốt 2- Chất cháy (thuốc đen)3- Chất bốc cháy (thuốc đen) 3- Ống lửa điện

4- Đoạn dây đốt 4- Các đoạn dây cháy nối với kíp nổ

4.2 4 Công nghệ nổ mìn đốt:

Nổ mìn đốt được dùng để nổ mìn bằng lỗ khoan con trên các mỏ lộ thiên để phá

đá quá cỡ, nổ ở các mỏ khai thác đá thủ công, ở các mỏ hầm lò không nguy hiểm vềkhí và bụi nổ

Trình tự tiến hành nổ mìn đốt như sau:

* Bước 1: Cắt dây cháy chậm thành từng đoạn chiều dài nhất định, nếu đốt thứ

tự từng dây một thì chiều dài dây tối thiểu phải thỏa mãn 2 điều kiện:

+ Chiều dài đoạn dây cháy sau khi nạp vào lỗ khoan phải thừa lên miệng lỗkhoan một đoạn 20 ÷ 30 cm (L1)

+ Chiều dài dây cháy chậm phải đảm bảo cho người thợ đốt mìn:

L2 = (n t1 +t2) Vđcn: Số dây cháy do một người thợ nổ mìn đảm nhiệm

t1: Thời gian đốt cháy một dây

Vđc: Tốc độ cháy của dây (0,85 – 1cm/s)

Sau khi tính theo 2 điều kiện chọn lmax để cắt dây

- Chiều dài dây cháy chậm thứ i được xác định: Li = a + jb + c ; cm

i : chạy từ 1 - n

j : chạy từ n - 1

a : Chiều dài dây cháy chậm tương ứng với chiều sâu đặt mìn mồi

b : Chiều dài dây cháy chậm tương ứng với thời gian người thợ di chuyển vàđốt một quả mìn

c : Chiều dài dây cháy chậm tương ứng với thời gian thợ mìn di chuyển từ bãimìn về đến vị trí ẩn nấp

n : số quả mìn cần nổ trong một lần

- Cắt dây cháy chậm : Đầu dây cháy chậm tra vào kíp phải cắt thẳng góc cònđầu dây để đốt thì vát 30 - 450 so với trục dài của dây để dễ đốt

* Bước 2: Tra dây cháy chậm vào kíp nổ.

Công việc này được tiến hành trong buồng riêng, xa nơi chứa chất nổ Đẩy nhẹđầu cắt thẳng của dây cháy chậm vào miệng kíp cho đến khi chạm vào chao mắt ngỗngcủa kíp sau đó dùng kìm chuyên dùng bóp nhẹ miệng kíp (nếu là vỏ kíp kim loại) hoặcdùng dây thắc miệng kíp (nếu là vỏ kíp giấy) để dây cháy chậm không tuột ra khỏi kíp

30 - 450

Trang 36

* Bước 3: Chuẩn bị mìn mồi : (tiến hành trên hiện trường)

Bóc một đầu giấy bộc của thỏi thuốc bớt đi 4cm thuốc vào lỗ mìn, dùng que gỗtạo một lỗ nhỏ sâu 6 ÷ 7mm ở chính giữa thỏi thuốc, rồi nhẹ nhàng cầm dây cháychậm đẩy ngập kíp vào lỗ, sau đó buộc tóm giấy bọc ở đầu thỏi thuốc vào dây cháychậm để cho kíp không bị tuộc ra ngoài, nơi ngoài làm mìn phải cách xa lượng thuốc ítnhất là 50m

Hình 18: Trình tự chuẩn bị mồi nổ khi làm nổ lượng thuốc bằng dây cháy chậm

1, 2, 3, 4- thứ tự các công việcChuẩn bị nguồn đốt: có thể dùng tia lửa của que diêm, bấc đốt, dây cháy chậmđập bỏ hết thuốc bện lại với nhau

* Bước 4: Nạp mìn

- Trước khi nạp chất nổ vào lỗ khoan (lỗ mìn) phải bố trí trạm gác theo hộ chiếu

an toàn, phát tín hiệu rồi mới nạp chất nổ và bua theo hộ chiếu Khi nạp thuốc phải đưamột lớp thuốc lót xuống đáy lỗ khoan, sau khi đặt mồi nổ xuống đáy tiếp tục nạp Chú

ý quá trình nạp phải giữ dây cháy chậm ở mức độ căng vừa phải dùng gậy nạp mìnnhồi thuốc cẩn thận tránh bị tắc thuốc và hỏng dây cháy, sau khi nạp xong thuốc ở tất

cả các lỗ tiến hành lấp bua

* Bước 5:

- Phát tín hiệu đốt mìn rồi bắt đầu đốt ống kiểm tra, đốt dây cháy chậm, sau đó

đi ra khỏi bãi mìn đến nơi an toàn

- Đếm số lần nổ nhằm phát hiện sự cố có mìn câm

- Sau khi nổ quả mìn cuối cùng 5 phút đối với mỏ lộ thiên và 15 phút đối với

mỏ hầm lò thì thợ mìn mời vào kiểm tra bãi mìn, khi phát hiện mìn câm phải báo cholãnh đạo vụ nổ biết, nếu không có mìn câm thì phát tín hiệu an toàn để công nhân tiếptục vào làm việc

4.2.5 Điều kiện sử dụng và ưu khuyết điểm :

- Phương pháp này được dùng ở các mỏ lộ thiên, trong hầm lò không nguyhiểm về khí và bụi nổ, dùng trong các công trình khai đào và địa chất …

- Cấm dùng trong những trường hợp sau :

+ Mỏ có nguy cơ nổ khí và bụi

+ Lò giếng hoặc lò dốc >300

+ Ở những nơi đường rút lui của công nhân đốt mìn gặp khó khăn

a Ưu điểm :

- Đơn giản khi thi công, giá thành hạ

- Thích hợp với những mỏ có quy mô sản xuất nhỏ, đặt biệt thi công hào, giếng,

lò địa chất

Trang 37

b Nhược điểm :

- Tương đối nguy hiểm vì thợ mìn ở trực tiếp gần lượng thuốc khi sắp sửa nổ

- Không có khả năng khống chế thời gian giãn cách giữa các quả mìn

- Không có khả năng kiểm tra tình trạng phương tiện nổ

- Tạo nhiều khí độc xung quanh môi trường

4.2.6 Những quy định khi nổ mìn đốt :

- Kiểm tra kíp nổ: xem xét bên ngoài bao bì bên ngoài hộp kíp và thử khả năng

nổ của kíp bằng phương pháp xác suất

- Kiểm tra dây cháy chậm: xem xét bên ngoài bao bì, bên ngoài các cuộn dây,thử tốc độ cháy, cháy hoàn toàn và đều và thử khả năng chịu nước

- Kiểm tra thuốc nổ : xem xét sự nguyên vẹn của các hòm thuốc, các bao thuốc

nổ, thử khả năng truyền nổ của thuốc nổ, xác định độ ẩm của thuốc nổ

- Cho phép đốt mìn bằng mồi lửa cháy âm ỉ của các đoạn dây cháy chậm bỏthuốc bên lại với nhau, hay các phương tiện chuyên dùng khác, chỉ khi nổ một phátmìn được phép dùng diêm

- Khi đốt lần lượt một số phát mìn thì chiều dài dây cháy chậm của ngòi mìnphải được tính toán sao cho sau khi đốt ngòi mìn thứ nhất người thợ đủ thời gian đốtđến ngòi mìn cuối cùng và đi tới nơi an toàn

- Chiều dài của mỗi ngòi mìn không được nhỏ hơn 1m, đoạn dây cháy chậmnằm ngoài lõi mìn phải > 25cm

- Khi có hai thợ cùng đốt các ngòi mìn thì phải chỉ định một người làm nhómtrưởng

- Cấm dùng các ngòi mìn có chiều dài > 10m, khi ngòi mìn dài > 4m thì phảidùng kép 2 ngòi và được đốt đồng thời

- Trong đốt nổ mìn trên mặt đất tuy phải đốt 5 ngòi trở đi cũng phải dùng ngòikiểm tra để kiểm tra thời gian thời gian đã tiêu hao vào việc đốt các ngòi mìn (ngòikiểm tra chiều dài bằng 2/3 ngòi đốt đầu tiên và đốt đồng thời với ngòi đầu tiên)

- Cấm nổ mìn đốt ở các mỏ than, mỏ hầm lò và các công trình khai đào có nguyhiểm về khí và bụi nổ hoặc thợ mìn đi vào nơi an toàn khó khăn

Trang 38

4.3 Phương tiện và phương pháp nổ mìn bằng dây nổ:

Phương tiện nổ mìn bằng dây nổ gồm: dây nổ, kíp điện (kíp nổ), rơle vi sai

4.3.1 Dây nổ

Hình 19: Dây nổ

1- Chỉ dẫn hướng 2- Thuốc nổ ten (PENT)

3, 4, 5- Các lớp sợi lanh 6- Vỏ nhựa hoặc sáp

Dây nổ là phương tiện nổ có nhiệm vụ truyền sóng kích nổ từ ngoài vào thuốc

nổ mồi hoặc truyền sóng kích nổ từ lượng thuốc này đến lượng thuốc khác trong lỗkhoan Nếu mạng dây nổ có nhiều nhánh thì sự kích nổ sẽ được truyền đồng thời theotất cả các nhánh với vận tốc như nhau, tốc độ kích nổ nổ của dây nổ từ 6.500 ÷7.000m/s

Lõi của dây nổ được chế tạo từ chất nổ Ten với chỉ dẫn hướng nhằm phân bốđồng đều thuốc Ten theo toàn bộ chiều dài của dây nổ, bao bên ngoài lõi thuốc là cáclớp sợi lanh và những lớp sợi vải, các lớp sợi này tạo ra độ bền chịu va đập, chịu kéocho dây nổ Để nâng cao độ ổn định với nước các lớp ngoài được phủ bằng sáp, màucủa dây nổ thường là đỏ hay sọc đỏ và màu xanh

4, 5, 6- Các ống nhôm ; 7- Hai đoạn dây

Hình 20b: Rơ le vi sai 2 chiều

1- Ống kim loại; 2- Dây nổ ; 3- Kíp nổ4- Chất cháy chậm; 5- Ống hình trụ

6 5

Trang 39

4.3.3 Cơng nghệ khởi nổ bằng dây nổ:

a Đấu ghép mạng khởi nổ bằng dây nổ : Khi nổ bằng dây nổ cĩ thể đấu ghép

mạng nổ theo các sơ đồ nối tiếp, song song, hoặc đấu chùm

Hình 21: Sơ đồ đấu nối tiếp

1- Dây nổ ; 2- Lượng thuốc nổ

Hình 22: Sơ đồ đấu song song

1- Dây nổ chính ; 2- Dây nổ nhánh ; 3- Lượng thuốc nổ

Hình 23 : Sơ đồ đấu chùm

b Ghép nối dây nổ:

- Nối nút dẹt để nới rộng đường dây chính

Hình 24 a: Nối nút dẹt để nới rộng đường dây chính

1- Dây nổ ; 2- Dây buộc hoặc băng dính

- Đấu nối tiếp : Dây nổ nối từ lượng thuốc này đến lượng thuốc khác.

- Đấu song song: Dây nổ chính chạy dọc bãi mìn, dây nổ nhánh được nối từ dây

nổ chính tới các lượng thuốc nổ

- Đấu chùm:

Trang 40

- Nối ghép dây nổ nhánh với dây nổ chính

Hình 24b: Ghép dây nổ nhánh với dây nổ chính

Nối ghép đơn giản Nối ghép nút dẹt1- Dây nổ chính 1- Dây nổ chính2- Dây nổ nhánh 2- Dây nổ nhánh3- Dây buộc hoặc băng dính 3- Dây buộc hoặc băng dính

Hình 24c: 1- Dây nổ chính ; 2- Dây nổ nhánh ; 3- Dây buộc hoặc băng dín

d Ghép rơle vi sai với dây nổ :

- Khi dùng rơle vi sai 1 chiều : Hướng truyền nổ của rơ le vi sai phải trùng vớihướng truyền nổ của mạng dây nổ

+ Ghép 1 rơle

Hình 26a : Ghép rơle vi sai với dây nổ

1-Dây nổ ; 2- Rơle vi sai ; 3- Dây buộc hoặc băng dính

+ Ghép nối rơle vi sai: Khi cần tăng thời gian vi sai mà không có loại rơle thờigian lớn

Hình 26b: 1-Dây nổ ; 2- Rơle vi sai ; 3- Dây buộc hoặc băng dính

c Ghép kíp điện với dây nổ (Hình 7): Đặt kíp cách đầu dây nổ ≥ 150mm sao

cho khi kích nổ kíp, sóng kích nổ có xu hướng đi vào mạng nổ, dùng dây bền hoặcbăng dính có định chặt kíp vào dây nổ

Hình 25 : Ghép kíp điện với dây nổ

1- Dây nổ ; 2- Kíp điện ; 3- Hướng truyền nổ ; 4- Dây bền hoặc băng dính

1

≥ 150mm

3 2 4

Hướng truyền nổ

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	26,41 MB