phương pháp nổ mìn an toàn hiệu quả trên mỏ lộ thiên, mỏ đá và công trình xây dựng

ICI Explosives Phơng pháp nổ mìn an toàn hiệu quả trên mỏ lộ thiên, mỏ đá và công trình xây dựng Hiệu đính: Nick Elith Th viện quốc gia Australia ISBN 0 646 03502 9 â Bản quyền của ICI Australia Operations A.C.N. 004 177 828 Điều kiện xuất bản: Nếu không đợc ICI Australia Operations Pty Ltd đồng ý thì không đợc sao chép một phần hoặc toàn bộ cuốn hớng dẫn này 1 Nội dung Chơng Tiêu đề 1 Thuốc nổ 2 Dụng cụ kích nổ 3 Phụ kiện nổ 4 Bắn mìn bằng kíp nổ primadet 5 Bắn mìn bằng dây nổ 6 Bắn mìn bằng kíp nổ điện 7 Bắn mìn bằng dây cháy chậm 8 Lu giữ, vận chuyển và sử dụng thuốc nổ, dụng cụ kích nổ và nitrat amôn 9 Tơng tác giữa thuốc nổ và đá 10 Mồi nổ hiệu quả 11 Hình học bi nổ 12 Lựa chọn và nạp thuốc nổ 13 Thiết kế bi nổ, lu giữ số liệu và đánh giá 3 14 Các kỹ thuật nổ mìn đặc biệt 15 Chấn động, tiếng ồn, sóng đập không khí và đá bay 16 Phòng ngừa tai nạn 17 Tai nạn tử vong và thơng vong Phụ lục A Chữ viết tắt Phụ lục B Thơng hiệu Phụ lục C Nổ mìn dới nớc Phụ lục D Nổ mìn đào hầm Phụ lục E Thuật ngữ 4 Chơng 1 Thuốc nổ 1.1. Đặc tính của thuốc nổ 1.1.1 Độ kháng nớc 1.1.2 Sức công phá/Năng lợng 1.1.3 Tỉ trọng 1.1.4 Độ nhậy và Đờng kính tới hạn 1.1.5 Tốc độ nổ (VOD) 1.1.6 Khói 1.1.7 Đặc tính lu giữ 1.1.8 Lý tính 1.1.9 Đặc tính giảm nhậy của thuốc nổ 1.1.10 Hiệu ứng nhiệt 1.1.11 Khả năng bốc cháy 1.2. thuốc nổ yếu (Tác nhân nổ) 1.2.1 Thuốc nổ ANFO 1.2.2 Thuốc nổ ANFO/Hỗn hợp với Polystyrene 1.2.3 Thuốc nổ ENERGAN 1.2.4 Thuốc nổ nhũ tơng POWERGEL 1.2.5 Thuốc nổ huyền phù Watergel 5 1.3. Thuèc næ m¹nh (nhËy víi kÝp næ) 1.3.1 Måi næ “ANZOMEX” 1.3.2 Måi næ “PROTECTARPRIME” 1.3.3 Thuèc næ bao gãi POWERGEL 1.3.4 Thuèc næ b¬m trùc tiÕp POWERGEL 1.3.5 Thuèc næ gèc Nitroglycerine . 6 Chơng 1 Thuốc nổ Khi đợc kích nổ đúng cách thuốc nổ mạnh mẽ và nhanh chóng biến đổi thành các chất khí ở nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình biến đổi thành khí rất nhanh này đợc gọi là sự nổ. Hiệu quả của thuốc nổ trong nổ mìn phụ thuộc vào tốc độ hình thành áp lực của khí đợc tạo ra. Mặc dù năng lợng giải thoát trong quá trình nổ tác động theo mọi hớng nh có thể dự đoán, nhng nó luôn luôn có xu hớng thoát ra ở nơi có sức cản nhỏ nhất. Chính vì vậy lỗ mìn phải đợc nạp bua nh thế nào đó làm cho khí nổ bị kìm giữ và dồn ép tạo ra sức công phá tốt nhất để có đợc độ phá vỡ, chuyển dịch và tơi xốp tối u đối với đá bao quanh. Khi đợc kìm giữ một cách thích hợp hầu hết thuốc nổ sẽ đợc kích nổ do đốt cháy. Một phần đợc kích nổ bởi va chạm cơ học và/hoặc ma sát đặc biệt là khi có mạt đá. Trong thực tế, hiện tợng nổ đợc kích hoạt bởi sóng nổ của mồi nổ, dây nổ hoặc kíp nổ. Thuốc nổ hiện đại có thể chia thành hai loại chính: a) Thuốc nổ yếu (còn gọi là tác nhân nổ hay thuốc nổ nhậy với mồi nổ) b) Thuốc nổ mạnh (thuốc nổ nhậy với kíp nổ) 7 1.1 Đặc tính Ngoài giá thành, các nhân tố chính ảnh hởng đến sự lựa chọn thuốc nổ là: 1. Độ kháng nớc, 2. Sức công phá, 3. Tỉ trọng, 4. Độ nhậy, đờng kính tới hạn, 5. Tốc độ nổ (VOD), 6. Đặc tính khói, 7. Lu giữ (tuổi thọ) và chất lợng sử dụng 8. Đặc tính lý học 9. Độ kháng giảm nhậy 10. Hiệu ứng nhiệt 1.1.1 Đặc tính kháng nớc Mức độ kháng nớc của các loại thuốc nổ khác nhau từ thuốc nổ yếu đến thuốc nổ mạnh rất khác nhau. Thuốc nổ nhũ tơng POWERGEL có độ kháng nớc rất tốt, trong khi thuốc nổ Watergel và Gelignit có độ kháng nớc khá tốt còn ANFO và ENERGAN rời với tỉ lệ ANFO cao, nhũ tơng thấp có độ kháng nớc rất thấp. Tuy nhiên độ kháng nớc của ENERGAN có tỉ lệ nhũ tơng cao lại đợc cải thiện đáng kể và vẫn duy trì năng lợng cao sau khi ngâm trong nớc. 8 Mức độ huỷ hoại của thuốc nổ tăng lên cùng với thời gian ngâm và đặc tính động của nớc. Nhũ tơng và Gelignit vẫn giữ đợc chất lợng khi ngâm lâu trong nớc lặng nhng lại bị huỷ hoại khá nhanh khi có nớc chảy ngang qua lỗ mìn đặc biệt là khi vật liệu bao gói bị rách hoặc thủng. Nếu ngâm lâu thuốc có thể rơi vào trạng thái trong đó sóng nổ không đủ mạnh để truyền lan trong toàn bộ cột thuốc. Với hầu hết các loại thuốc nổ nên bắn càng sớm càng tốt để giảm thời gian ngâm nớc xuống tối thiểu. Khi sử dụng thuốc nổ bao gói làm mồi nổ, phải lu ý là khu vực kíp nổ xuyên vào thỏi thuốc rất dễ bị thấm nớc và gây ra hiện tợng giảm nhậy. Với ANFO bao gói, mức độ ngăn chặn thấm nớc hoàn toàn phụ thuộc vào hiệu quả của vật liệu bao gói khi thỏi thuốc nằm ở vị trí đã định trong cột thuốc. Nếu thỏi thuốc bị rách hoặc thủng trong quá trình nạp thì nớc sẽ thấm vào và một phần ANFO sẽ bị hoà tan, phần tiếp theo sẽ bị ớt và sẽ không nổ đợc. Kết quả là chỉ có một phần chứ không phải toàn bộ ANFO trong cột thuốc tạo ra năng lợng khi nổ. Kinh nghiệm cho thấy rằng dù có đợc gắn kín thế nào đi nữa khi xuất xởng, ngay cả những túi hoặc ống ANFO bền nhất cũng vẫn thờng bị h hại và để nớc thấm vào . Bao bì h hại không ngăn đợc nớc ngấm vào làm cho thỏi thuốc và toàn bộ cột thuốc có thể không nổ đợc trừ phi có thêm các mồi nổ phụ đặt ở những vị trí khác trong cột thuốc. Nhờ vậy cột thuốc sẽ đợc kích nổ cả ở bên dới và cả ở bên trên và tránh đợc hiện tợng mìn câm. Ví dụ trong lỗ mìn A trên hình 1.1 phần phía trên của thỏi thuốc bị h hại sẽ không nổ và làm cho phần cột thuốc phía trên sẽ bỏ nổ. Trong khi đó nhờ có mồi nổ phụ trong lỗ mìn B nên toàn bộ các thỏi thuốc khô sẽ nổ hết. Tơng tự nh vậy, khi nạp ANFO bằng ống lót chất dẻo đặt trong lỗ mìn đã đợc tháo khô thì mức độ chống thấm nớc phụ thuộc rất nhiều vào tính không thấm nớc liên tục của chất dẻo. 9 Hình 1.1 (A) Mồi nổ không hiệu quả (B) Mồi nổ hiệu quả đối với ANFO đóng gói 10 1.1.2 Sức công phá/Năng lợng Sức công phá chỉ năng lợng của thuốc nổ phát sinh trong quá trình nổ. Thuốc nổ càng mạnh thì năng lợng tạo ra càng lớn và công do thuốc nổ thực hiện đợc càng nhiều. Có hai trị số sức công phá quan trọng là sức công phá khối lợng (WS) và sức công phá dung lợng (BS). Khi so sánh chúng với sức công phá của ANFO (94:6) với tỉ trọng 0,8 g/cm3 thì tơng ứng sẽ có sức công phá khối lợng tơng đối (RWS) và sức công phá dung lợng tơng đối (RBS). Năng lợng hiệu dụng tơng đối (REE) Theo thông lệ các nhà sản xuất thuốc nổ thờng tính và cung cấp sức công phá/năng lợng của thuốc nổ theo lý thuyết dựa trên giả thiết là tất cả các thành phần trong thuốc nổ đều tham gia hoàn toàn vào phản ứng nổ và đóng góp vào quá trình phá đá. Tuy nhiên trong thực tế một phần năng lợng của thuốc nổ bị hao phí (thoát ra không khí hoặc chuyển hoá thành nhiệt) trong quá trình nổ và phản ứng của các thành phần hoá chất trong thuốc nổ không phải là lý tởng. Vì những nguyên nhân này, có thể thấy biểu thị sức công phá của thuốc nổ bằng năng lợng thực hiệu tạo thành công nổ mà ngời sử dụng có thể mong đợi sẽ thực tế hơn. ICI Australia đã xây dựng đợc một mô hình nổ trên máy vi tính đợc gọi là BLEND cho phép có thể dự đoán đợc năng lợng thực của thuốc nổ. Sức công phá của thuốc nổ tính đợc nhờ phần mềm BLEND đợc gọi là năng lợng hiệu dụng tơng đối. Đại lợng mang tính dự đoán này đã đợc kiểm chứng và đánh giá qua một loạt các vụ nổ thử nghiệm và cho thấy nó cho biết chính xác năng lợng thực tế của các loại thuốc nổ khác nhau tơng ứng với công năng của chúng ở ngoài hiện trờng. 11 [...]... bị chèn ngang bởi các vụn đá hoặc mạt khoan trong quá trình nạp 1.9(b)2 Hiệu ứng nổ sớm Khi bắn hai lỗ mìn cạnh nhau với thời gian dãn cách ngắn (thờng đợc thực hiện trong kiểu nổ đợc gọi là burn cut) thì áp lực nổ của lỗ mìn trớc có thể tác động lên thuốc nổ trong lỗ mìn sau và nh vậy làm cho thuốc nổ bị giảm nhậy ngay trớc thời gian bắn dự kiến chỉ vài phần mời giây đồng hồ áp lực nổ nói trên tác... Độ nhậy nổ của thuốc nổ thờng tăng lên cùng với nhiệt độ trong khi thời hạn bảo quản/thời gian nằm chờ của một số loại thuốc nổ lại giảm Thuốc nổ Gelignit đợc coi là an toàn ở nhiệt độ lên tới 90 0C, đối với thuốc nổ nhũ tơng POWERGEL trị số này là 110 0C, tơng ứng ANFO là 100 0C, mồi nổ ANZOMEX là 70 0C, kíp nổ là 70 0C và dây nổ lên đến 120 0C ở những nhiệt độ hơi cao hơn trị số an toàn nói trên, các... hoặc mất hẳn (ví dụ nổ mìn trên nền đất yếu) tốc độ nổ của thuốc nổ cũng bị giảm và nồng độ khói độc phát sinh sau khi nổ tăng đi kèm với sự suy giảm năng lợng nổ 1.2.1.7 ảnh hởng của cỡ hạt đối với công năng của ANFO Độ nhậy và tốc độ nổ của ANFO tăng khi cỡ hạt của nó giảm (do quá trình phá vỡ các hạt AN một cách chủ ý hoặc ngẫu nhiên) ANFO có thể trở thành thuốc nổ nhậy với kíp nổ nếu cỡ hạt của nó... bằng các loại ANFO, Watergel và nhũ tơng thờng đi kèm với việc giảm bớt đáng kể độ nhậy va đập và ma sát của khối thuốc Nhân tố này có khả năng giảm bớt đợc hiện tợng kích nổ ngẫu nhiên và đa đến khả năng sử dụng (và sản xuất) những loại thuốc nổ an toàn hơn 16 1.1.4.1 Hiện tợng nổ lây Hiện tợng nổ lây của thuốc nổ có thể đợc mô tả nh là sự kích nổ một hoặc nhiều khối thuốc nổ bởi quá trình nổ của một... điểm nó đợc kích nổ Đối với thuốc nổ POWERGEL 3151 khoảng cách lỗ để dạng ép chết này xảy ra với lỗ mìn đờng kính 45 mm thờng vào cỡ 400 mm nhng nó có thể chỉ vào khoảng 100 mm trong đá có độ cứng trung bình 25 1.9(b)3 Hiệu ứng dây nổ Khi đợc sử dụng để kích nổ các lỗ mìn và đi xuyên qua cột thuốc dây nổ có thể gây nên hiệu ứng kích nổ phụ hoặc giảm nhậy lớp thuốc nổ bao quanh dây nổ Có nhiều phơng... khối thuốc cha nổ; b) Lỗ mìn bị biến dạng do sự dịch chuyển của đất đá bị nổ và do đó nén ép khối thuốc ở bên trong và/ hoặc c) Các chất khí nổ có năng lợng cao xuyên qua các kẽ nứt trong đá tác động vào lỗ mìn tiếp theo Xin lu ý rằng ở đây ba hình thức tác động nói trên của áp lực đợc trình bày theo trình tự xuất hiện chứ không phải theo tầm quan trọng của chúng a) Thời gian để sóng nổ di chuyển từ... nổ 1.2.1.6 ANFO lấp đầy và kìm giữ ANFO đợc dùng chủ yếu dới dạng rời nạp thẳng vào lỗ mìn Trong quá trình nạp do những điều kiện nhất định của lỗ mìn, các lớp thuốc có thể không tiếp xúc thật tốt với nhau và không lấp đầy hoàn toàn lỗ mìn Hiện tợng này làm giảm chỉ số năng lợng nổ trên một mét lỗ mìn do đó việc xác định mức độ giảm bớt của chỉ số này là rất quan trọng đối với cán bộ nổ mìn Khi điều... nhân quan trọng nhất đối với việc chế tạo các loại thuốc nổ có tỉ trọng khác nhau là để kỹ s nổ mìn có thể khống chế đợc toàn bộ năng lợng giải phóng trong lỗ mìn cho phù hợp với các điều kiện của thực địa Thuốc nổ có tỉ trọng và sức công phá khối lợng cao thờng đợc sử dụng ở dới đáy lỗ mìn (ở đó công phá đá cần thiết lớn nhất) để bảo đảm phá hết đợc mô chân tầng Thuốc nổ có tỉ trọng và sức công phá... trọng của ANFO rót tự chảy sử dụng nitropril loại tốt 34 1.2.1.8 Độ nhậy của ANFO Mặc dù là một loại thuốc nổ, ANFO có độ nhậy rất kém Trừ phi đợc mồi nổ đúng cách, việc kích nổ sơ cấp ANFO ở trong lỗ mìn rất khó có thể xảy ra một cách tin cậy Chủng loại và kích cỡ mồi nổ phụ thuộc vào đờng kính và điều kiện kìm giữ của lỗ mìn, cỡ hạt AN, tỉ trọng nạp và một số các yếu tố khác Nói chung mồi nổ phải có... mồi nổ phải có tốc độ nổ VOD cao và đợc vùi kín hoàn toàn vào trong lớp thuốc ANFO Độ nhậy của thuốc nổ ANFO cũng phụ thuốc vào tỉ lệ dầu nhiên liệu và mức độ liên kết giữa dầu và nitrat amôn Hình 1.2 mô tả quan hệ giữa độ nhậy và tỉ lệ dầu nhiên liệu đối với nitropril Trong các ứng dụng đào hầm, độ nhậy kích nổ của ANFO tăng lên do đờng kính của lỗ mìn giảm xuống tới 25 mm Lỗ mìn có đờng kính nằm trong . ICI Explosives Phơng pháp nổ mìn an toàn hiệu quả trên mỏ lộ thiên, mỏ đá và công trình xây dựng Hiệu đính: Nick Elith Th viện quốc gia Australia ISBN. Bắn mìn bằng dây cháy chậm 8 Lu giữ, vận chuyển và sử dụng thuốc nổ, dụng cụ kích nổ và nitrat amôn 9 Tơng tác giữa thuốc nổ và đá 10 Mồi nổ hiệu quả 11 Hình học bi nổ 12 Lựa chọn và nạp. nổ mạnh mẽ và nhanh chóng biến đổi thành các chất khí ở nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình biến đổi thành khí rất nhanh này đợc gọi là sự nổ. Hiệu quả của thuốc nổ trong nổ mìn phụ thuộc vào