Phương pháp nổ mìn an toàn hiệu quả trên mỏ lộ thiên, mỏ đá và công trình xây dựng (phần 1) - Tài liệu, ebook, giáo trình

Tuy nhiên trong thực tế một phần năng lượng 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

ICI Explosives

PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN

AN TOAN HIEU QUA

TREN MO LO THIEN, MO DA

VA CONG TRINH XAY DUNG

Hiéu dinh: Nick Elith

Thu vién quéc gia Australia ISBN 0 646 03502 9

© Ban quyén cua ICI Australia Operations A.C.N 004 177 828

Điều kiện xuất bản: Nếu không được ICTI Australia Operations Pty Ltd déng

ý thì không được sao chép một phần hoặc toàn bộ cuốn hướng dẫn này

9 TƯƠNG TÁC GIỮA THUỐC NỔ VÀ ĐÁ

10 MỒI NỔ HIỆU QUẢ

1 HÌNH HỌC BÃI NỔ

12 LỰA CHỌN VÀ NẠP THUỐC NỔ

13 THIẾT KẾ BÃI NỔ, LƯU GIỮ SỐ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ

CHU VIET TAT

THƯƠNG HIỆU

NỔ MÌN DƯỚI NƯỚC

NỔ MÌN ĐÀO HẦM

THUẬT NGỮ

1.2 THUỐC NỔ YẾU (TÁC NHÂN NỔ)

Thuốc nổ nhũ tương POWERGEL, Thuốc nổ huyền phù Watergel

1.3 THUỐC NỔ MẠNH (NHẬY VỚI KÍP NỔ)

Chương 1 THUỐC NỔ

Khi được 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 được gọi là sự nổ Hiệu quả của thuốc nổ trong nổ mìn

phụ thuộc vào tốc độ hình thành áp lực của khí được tạo ra Mặc dù năng

lượng giải thoát trong quá trình nổ tác động theo mọi hướng như có thể dự

đoán, nhưng nó luôn luôn có xu hướng thoát ra ở nơi có sức cản nhỏ nhất Chính vì vậy lỗ mìn phải được nạp bua như thế nào đó làm cho khí nổ bị kìm giữ và dồn ép tạo ra sức công phá tốt nhất để có được độ phá vỡ, chuyển dịch và tơi xốp tối ưu đối với đá bao quanh

Khi được kìm giữ một cách thích hợp hầu hết thuốc nổ sẽ được kích

nổ do đốt cháy Một phần được kích nổ bởi va chạm cơ học và/hoặc ma sát đặc biệt là khi có mạt đá Trong thực tế, hiện tượng nổ được 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)

có tỉ lệ nhũ tương cao lại được cải thiện đáng kể và vẫn duy trì năng lượng cao sau khi ngâm trong nước.

Mức độ huỷ hoại của thuốc nổ tăng lên cùng với thời gian ngâm và đặc tính động của nước Nhũ tương và Gelignit vẫn giữ được chất lượng khi ngâm lâu trong nước lặng nhưng lại bị huỷ hoại khá nhanh khi có nước 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 nước xuống tối thiểu Khi sử dụng thuốc nổ bao gói làm mồi nổ, phải lưu ý là khu vực kíp nổ

xuyên vào thỏi thuốc rất dễ bị thấm nước và gây ra hiện tượng giảm nhậy

Với ANEO bao gói, mức độ ngăn chặn thấm nước 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 nước sẽ thấm vào và một phần ANFO sẽ bị hoà tan, phần tiếp theo sẽ bị ướt

và sẽ không nổ được Kết quả là chỉ có một phần chứ không phải toàn bộ ANFO trong cột thuốc tạo ra năng lượng khi nổ Kinh nghiệm cho thấy rằng dù có được gắn kín thế nào đi nữa khi xuất xưởng, ngay cả những túi

hoặc ống ANFO bền nhất cũng vẫn thường bị hư hại và để nước thấm vào

Bao bì hư hại không ngăn được nước ngấm vào làm cho thỏi thuốc và toàn

bộ cột thuốc có thể không nổ được trừ phi có thêm các mồi nổ phụ đặt ở

những vị trí khác trong cột thuốc Nhờ vậy cột thuốc sẽ được kích nổ cả ở bên dưới và cả ở bên trên và tránh được hiện tượng mìn câm Ví dụ trong lỗ mìn A trên hình 1.1 phần phía trên của thỏi thuốc bị hư 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

Tương tự như vay, khi nap ANFO bang ống lót chất dẻo đặt trong lỗ mìn đã được tháo khô thì mức độ chống thấm nước phụ thuộc rất nhiều vào tính không thấm nước liên tục của chất dẻo

1.1.2 Sức công phá/Năng lương

Sức công phá chỉ năng lượng của thuốc nổ phát sinh trong quá trình

nổ Thuốc nổ càng mạnh thì năng lượng tạo ra càng lớn và công do thuốc

nổ thực hiện được càng nhiều Có hai trị số sức công phá quan trọng là sức công phá khối lượng (W®S) và sức công phá dung lượng (BS) Khi so sánh chúng với sức công phá của ANEO (94:6) với tỉ trọng 0,8 g/cm3 thi tương ứng sẽ có sức công phá khối lượng tương đối (RWS) và sức công phá dung lượng tương đối (RBS)

Năng lương hiệu dung tương đối (REE)

Theo thông lệ các nhà sản xuất thuốc nổ thường tính và cung cấp sức công phá/năng lượng 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 lượng 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

tưởng Vì những nguyên nhân này, có thể thấy biểu thị sức công phá của thuốc nổ bằng năng lượng thực hiệu tạo thành công nổ mà người sử dụng có thể mong đợi sẽ thực tế hơn

ICI Australia đã xây dựng được một mô hình nổ trên máy vi tính được gọi là “BLEND” cho phép có thể dự đoán được năng lượng thực của

thuốc nổ Sức công phá của thuốc nổ tính được nhờ phần mềm “BLEND”

được gọi là năng lượng hiệu dụng tương đối Đại lượng mang tính dự đoán này đã được kiểm chứng và đánh giá qua một loạt các vụ nổ thử nghiệm và cho thấy nó cho biết chính xác năng lượng thực tế của các loại thuốc nổ khác nhau tương ứng với công năng của chúng ở ngoài hiện trường

11

Cần phải lưu ý rằng các nhà chế tạo thuốc nổ khác nhau đều sử dụng

phương pháp riêng của mình để tính sức công phá của thuốc nổ do đó nếu

đem so sánh trực tiếp các giá trị công bố mà không xem xét đến các giả thiết tính toán là không có hợp lý và có thể dẫn đến sai sói

Các giá tri năng lương do được

Từ lâu ICI đã sử dụng kỹ thuật bắn mìn dưới nước để so sánh công năng của các loại thuốc nổ khác nhau và đo năng lượng đầu ra thực tế cũng như tỉ lệ giữa năng lượng xung kích và năng lượng bùng phát Mặc dù

những thử nghiệm như vậy không thể hiện một cách chính xác thuốc nổ

thực hiện công năng của mình như thế nào trong đá, các kết quả thử nghiệm

dưới nước vẫn cho những dữ liệu nổ quý giá có thể sử dụng để cải thiện các tính toán lý thuyết và dự đoán công năng nổ tổng thể của thuốc nổ

1.1.2.1 Sức công phá khối lương

Sức công phá khối lượng (tương đốt) là năng lượng tính bằng phần

trăm giữa năng lượng do một đơn vị khối lượng thuốc nổ tạo ra với năng

lượng của cùng một đơn vị khối lượng ANFO (96AN/GFO — AN: nitrat amôn; FO: dầu nhiên liệu)

Mặc dù giá thành trên kg (hoặc trên hộp) thuốc nổ có ý nghĩa nhãn tiền nhưng nó lại không phải là thước đo công năng tương đối của thuốc nổ Các nhà khai thác mỏ thường quan tâm nhiều hơn đến tổng số năng lượng nhận được trên một đơn vị tiền họ phải trả chứ không phải là số kg thuốc

nổ Trong thực tế một số loại thuốc nổ có sức công phá khối lượng lớn hơn

so với các loại khác Điều này có nghĩa là 1 kg loại này sẽ cung cấp nhiều

năng lượng hơn Ví dụ, khi đặt hàng mua thuốc nổ người mua có thể phải

quyết định giữa hai loại nhũ tương bao gói Giả sử loại nhũ tương X có RWS = 88 với giá thành $ §0 một thùng còn loại nhũ tương Y có RWS =

108 với giá thành $ 90 một thùng Mặc dù theo lẽ thường người mua có xu

12

hướng lựa chọn loại rẻ hơn: thuốc nổ nhũ tương loại X Tuy nhiên nếu làm phép tính đơn giản sẽ thấy loại thuốc nhũ tương Y có giá thành cao hơn lại

có giá trị năng lượng tốt hơn vì với 1$ loại Y cho 1,2 đơn vị năng lượng trong khi loại X chỉ cho 1,1 đơn vị Rõ ràng vấn đề quan tâm đối với các nhà khai thác mỏ là 1$ mua được bao nhiêu năng lượng nổ chứ không phải

là bao nhiêu kg thuốc nổ Chỉ có xem xét trên cơ sở năng lượng/Š (xét riêng

biệt và xét tổng thể) mới có thể đánh giá được đóng góp của nổ mìn vào

tổng lợi nhuận

Thuật ngữ diễn tả sức công phá khối lượng của thuốc nổ là năng lương khối lượng hiệu dụng tương đối

Đối với một số loại đá, mặc dù giá thành có cao hơn nhưng những

loại thuốc nổ có sức công phá (khối lượng) cao có thể giúp giảm bớt được

tổng giá thành sản xuất Trong ví dụ đã nêu ở trên phần tăng lên trong giá

thành của loại nhũ tương Y có thể được bù lại thậm chí có thể dôi thêm bởi:

1 Chi phí khoan được giảm bớt nếu mạng khoan được mở rộng,

hoặc

2 Tổng chỉ phí sản xuất giảm do mức độ đập vỡ đá, sự dịch

chuyển và/hoặc độ tơi xốp của đống đá được cải thiện

1.1.2.2 Sức công pha dung lương

Sức công phá dung lượng (tương đối) là năng lượng tính bằng phần trăm giữa năng lượng do một đơn vị dung tích thuốc nổ tạo ra với năng lượng của cùng một đơn vị dung tích ANFO (96AN/6FO — AN: nitrat

amôn; FO: dầu nhiên liệu) Sức công phá dung lượng có thể tính được từ

sức công phá khối lượng bằng công thức sau:

Sức công phá dung lượng rất quan trọng vì nó kiểm soát trị số năng lượng tạo ra trong mỗi mét lỗ mìn hoặc trong dung lượng sắn có của thuốc nạp Nếu năng lượng giải phóng trong mỗi mét lỗ mìn tăng thì với mạng lỗ

mìn rộng hơn vẫn có thể đạt được cùng một mức độ đập vỡ, dịch chuyển và

tơi XỐP

Thuật ngữ sử dụng để diễn tả sức công phá dung lượng là năng lượng

dung tích hiệu dụng tương đối

1.13 Titrong

Nếu tỉ trọng của thuốc nổ lớn hơn 1,0 g/cm3 nó sẽ chìm trong nước (giả thiết là nước trong lỗ khoan không chứa một lượng đáng kể các chất rắn lơ lửng hoặc muối hoà tan) Nếu tỉ trọng nhỏ hon 1,0 g/cm3 thì thuốc sẽ nổi Bảng 1.1 cho biết tỉ trọng của một số loại thuốc nổ khác nhau

Nguyên nhân quan trọng nhất đối với việc chế tạo các loại thuốc nổ

có tỉ trọng khác nhau là để kỹ sư nổ mìn có thể khống chế được toàn bộ

năng lượng 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 lượng cao thường được sử dụng ở dưới đáy lỗ mìn (ở đó công phá đá cần thiết lớn nhất) để bảo đảm

phá hết được mô chân tầng Thuốc nổ có tỉ trọng và sức công phá khối

lượng thấp thường được sử dụng ở những phần phía trên của cột thuốc (nơi

có yêu cầu về năng lượng ít hơn) hoặc trong các lỗ biên để tránh phá hậu quá mức

14

1.1.4 Đô nhây và đường kính tới han

Độ nhậy là thước đo mức độ dễ dàng để thuốc nổ có thể được kích nổ

bằng nhiệt, ma sát, va chạm hoặc sóng xung kích Độ nhậy càng cao thuốc

nổ càng dễ kích nổ và sóng nổ truyền lan từ đầu đến cuối cột thuốc mà

không có khuynh hướng bị yếu đi hoặc ngừng hẳn Trong khi đó thuốc nổ

có độ nhậy thấp khó bị kích nổ hơn và khi đã được kích nổ thì sóng nổ vẫn

có xu thế yếu đi, gián đoạn hoặc ngừng hẳn khi truyền lan dọc theo toàn bộ cột thuốc nổ Vì lý do này, người ta khuyến nghị đặt thêm các mồi nổ phụ vào trong những lỗ mìn dài

Bang 1.1

Đô nhậy và đường kính tới han của môt số loai thuốc nổ

Loại thuốc Tỉ trọng đặc thù | Đường kính tới hạn kìm giữ

Các khối thuốc nổ mạnh nhậy với kíp nổ (ví dụ như mồi nổ ANZOMEX, thuốc nổ nhũ tương và gelignit) trong điều kiện không kìm giữ (nghĩa là ở ngoài trời) chắc chắn được kích nổ bằng kíp nổ cường độ số

8 nhưng cũng có thể được kích nổ bằng kíp nổ có cường độ thấp hơn Chúng cũng có thể chắc chắn được kích nổ bằng một đoạn dây nổ 10 g/m

và trong một số trường hợp bằng dây nổ có cường độ yếu hơn

Các loại thuốc nổ yếu (như ANEFO, ENERGAN, một số loại Watergel hoặc nhũ tương) là các hỗn hợp không nhậy với kíp nổ trong điều

kiện không kìm giữ Để kích nổ chắc chắn các loại thuốc nổ này cần phải

có mồi nổ như ANZOMEX chẳng hạn

Đường kính tới hạn của thuốc nổ là đường kính của khối thuốc mà

nếu nhỏ hơn quá trình nổ ổn định sẽ không thể tiếp tục được một cách chắc chắn Đường kính tới hạn có thể được công bố ở điều kiện kìm giữ (trong đá

hoặc ống thép) hoặc không kìm giữ và trị số này khác biệt đáng kể ngay cả

đối với cùng một loại thuốc nổ Thuốc nổ có độ nhậy cao thường có đường

kính tới hạn nhỏ tuy nhiên các nhân tố khác như mức độ tinh khiết và gắn

kết giữa các thành phần có thể tạo ra loại thuốc nổ có đường kính tới hạn

nhỏ khác thường Một số ví dụ về đường kính tới hạn đặc thù được giới thiệu trong bảng 1.1 tuy nhiên có thể thấy được sự khác biệt lớn ngay cả

trong cùng một loại sản phẩm

Việc thay thế các sản phẩm Gelignit (cũng như các sản phẩm gốc

nitroglycerine khác) bằng các loại ANFO, Watergel và nhũ tương thường di 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 được hiện tượng kích nổ ngẫu nhiên và đưa đến khả năng sử dụng (và sản xuất) những loại thuốc nổ an toàn hơn

16

1.1.4.1 Hiên tương nổ lây

nổ lây là không mong muốn và thường gây nên việc kích nổ các khối thuốc

nổ gần kề không theo đúng trình tự vi sai như đã thiết kế

Rất khó có thể xác định chính xác khi nào thì hiện thượng nổ lây xuất hiện Ví dụ các thỏi thuốc Gelignit đường kính 32 mm có thể nổ lây ở

khoảng cách lớn hơn 300 mm nếu như trong đá có những khe nứt hoặc có các mạch ngậm nước tạo thành đường truyền trực tiếp cho sóng xung kích Trong khi ở đa số các trường hợp những thỏi thuốc Gelignit đường kính nhỏ lại không bị nổ lây ở khoảng cách 100 mm trong đá nguyên khối

&€

Trong cùng một lỗ mìn, các thỏi Gelignit có thể “nhảy qua” các

khoảng hở (đệm khí) lớn hơn 200 mm và kích nổ các thỏi Gelignit khác ở

đó

Thuốc POWERGEL MAGNUM 3151 đường kính 25 mm có thể

“nhảy qua” các đệm khí chừng 100 mm để kích nổ các thỏi thuốc khác

trong cùng một lỗ mìn

Do có độ nhậy nổ kém hơn nên ANEO, thuốc nổ nhũ tương và

Watergel trong các 16 min đường kính 45 mm chỉ có khả năng nổ lây ở khoảng cách nhỏ hơn 200 mm nếu ở đó không có các đường liên thông trực tiếp, khe nứt giữa các lỗ mìn Tuy nhiên ở những khoảng cách như thế khả

năng giảm nhậy lại có thể thấy rất rõ rệt

17

1.1.5 Tốc đô nổ

Tốc độ nổ (VOD) là tốc độ sóng nổ lan truyền trong cột thuốc nổ

Hai loại thuốc nổ có cùng sức công phá nhưng lại khác nhau về tốc độ nổ

có thể thực hiện công năng hoàn toàn khác nhau trong quá trình nổ Theo

quy tắc chung, tốc độ nổ càng cao thì hiệu ứng phá bung và đập vỡ càng lớn Tại những nơi có yêu cầu cao về mức độ phá đập trong những khối đá

lớn, theo quan điểm kỹ thuật thuần tuý, người ta thường lựa chọn loại thuốc

có tốc độ nổ cao Tuy nhiên do ANEO và các hỗn hợp của nó có chỉ tiêu năng lượng/đơn giá tương đối cao nên người ta thường để vấn đề tài chính

lấn át kỹ thuật và lựa chọn những sản phẩm này

Thuốc nổ có tốc độ truyền nổ cao sẽ không mang lại lợi thế đối với

các loại đá yếu hoặc có khe nứt Trong những trường hợp như vậy, mặc dù

năng lượng xung kích của ANEO thấp, sử dụng loại thuốc nổ này thường

mang lại hiệu quả tốt hơn nhờ năng lượng dồn đống của nó khá cao

Tốc độ nổ của các loại thuốc nổ sử dụng trong khai thác mỏ thường

nằm trong khoảng từ 2000 m/s đến 7500 m/s Tốc độ nổ của ANFO tang lên cùng với đường kính và điều kiện kìm giữ của cột thuốc (xem hình 1.3 trang 1.17) Các loại thuốc nổ nhũ tương vẫn duy trì được tốc độ nổ khá cao ngay cả khi đường kính cột thuốc nhỏ và điều kiện kìm giữ kém nhờ độ tỉnh chế và công năng cao Ví dụ trong điều kiện không kìm giữ tốc độ nổ đặc thù của POWERGEL MAGNUM 3151 là 4,5 km/s với đường kính 25 mm

và 5,6 km/s với đường kính 55 mm

18

1.1:6_ Đặc tính khói

Các loại khí chủ yếu phát sinh từ quá trình nổ của thuốc nổ dân dụng

bao gồm điôxit cacbon, nitơ và hơi nước Về cơ bản các loại khí này có thể coi là không độc Quá trình nổ cũng phát sinh ra các loại khí độc với những mức độ khác nhau chủ yếu là ôxIt cacbon và các ôxit nitơ Các loại khí như sulphit hiđrô và điôxit sulphua thường không phát sinh nhưng cũng có thể hiện diện trong một số điều kiện nhất định khi nổ mìn ở các vỉa quặng sulphit Tập hợp lại, các loại khí độc phát sinh sau khi nổ này được gọi là khói thuốc Khi sử dụng thuốc nổ gốc nitroglixerin (NG) các loại khói gây nhức đầu cũng xuất hiện do hiện tượng khối thuốc nổ không triệt để hoặc

chỉ nổ từng phần tạo ra

Ôxit cacbon, chất khí độc tôn tại dai dẳng nhất, thường hiện diện ở

một mức độ nào đó sau nổ mìn Đây là một chất khí không màu, không

mùi, không vị và không gây kích thích Loại khí này không tan trong nước

và không thể tiêu tan bằng cách phun nước hoặc làm ướt khối đá vừa phá

nổ Phương pháp duy nhất để kiểm soát loại khí này là phân tán hoặc giảm

bớt nồng độ bằng thông gió tích cực Do hơi nhẹ hơn không khí nên ở nơi nào có không khí CO thường bay lên trên còn nơi nào thiếu không khí nó thường bị giữ lại ở vòm hang hoặc lò thượng cụt

Có thể bị ngộ độc nếu hít phải CO liên tục với nồng độ thấp hơn 0,01% và ở nồng độ 0,02% sẽ thấy triệu chứng nhẹ sau vài giờ Khi nồng

độ ở mức 0,04 — 0,05% có thể không thấy triệu chứng øì trong vòng một giờ nhưng nếu tiếp xúc từ 2 — 3 giờ có thể bị nhức đầu và rơi vào trạng thái bực dọc Với nồng độ 0,10 — 0,12% triệu chứng ngộ độc có thể nhận thấy trong vòng 1 gid va nếu tiếp xúc liên tục sẽ thấy nhức đầu, buồn nôn và lẫn lộn trí nhớ Khi nồng độ lên đến 0,15 — 0,20% khí CO thực sự nguy hiểm, ngoài các triệu chứng thông thường, nạn nhân có thể bị ngất Tiếp xúc lâu

19

hơn ở nồng độ này có thể dẫn đến tử vong Ở nồng độ từ 0,40% trở lên thời gian tiếp xúc ít hơn 1 giờ cũng gây tử vong và hiệu ứng này có thể xảy ra bất thình lình đến mức nạn nhân gần như không cảm thấy hoặc thấy rất ít triệu chứng trước khi bị suy sụp Tai nạn thường xảy ra khi thợ mỏ trở lại làm việc ở lò thượng vài ngày sau khi nổ mìn Trong điều kiện thông gió kém nạn nhân bị suy sụp sau đó thiệt mạng sau một thời gian làm việc

ngắn

Các loại ôxit nitơ thường xuất hiện dưới dạng điôxit nitơ (NO;) một

chất khí có màu nâu đỏ Ở ngoài trời có thể nhận ra ngay loại khí này nhờ

màu sắc đặc trưng của nó Tuy nhiên trong hầm tối khó có thể phát hiện được NO, bằng mắt Có thể phát hiện ra NO, nồng độ thấp nhờ tính kích

thích của nó đối với mắt, mũi và cổ họng Các loại ôxit nitơ thường nguy hại hơn ôxit cacbon nhưng rất may chúng lại tan nhanh sau khi nổ Ngay cả với nồng độ thấp chúng cũng rất nguy hiểm Không có triệu chứng ngộ độc

rõ ràng khi hít phải NO; nồng độ thấp Hiện tượng này thường xảy ra âm thầm và nạn nhân có thể hấp thụ một liều lượng lớn hoặc tử vong mà không

nhận ra đã tiếp xúc với nồng độ ở mức nguy hiểm Ôxit nitơ nguy hiểm ở

nồng độ lớn hơn 0,0005% (nghĩa là có 5 phần ôxit nitơ trên một triệu phần không khí) Nồng độ 0,007% là mức độ cực đại không gây ra nguy hại nghiêm trọng khi hít thở trong vòng 30 — 60 phút trong khi nồng độ 0,01%

có thể gây ra những tồn hại nghiêm trọng đối với sức khoẻ với thời gian tiếp

xúc như vậy Nồng độ 0,07% gây tử vong trong vòng 30 phút hoặc ít hơn

Đặc tính khói của thuốc nổ rất khác nhau và nồng độ khói có thể thay

đổi tuỳ thuộc điều kiện sử dụng Quá trình nổ tạo ra một số loại khí độc bất

kể loại thuốc nào được lựa chọn Trong nhiều trường hợp hỗn hợp của ANEO lại sinh ra nhiều khói hơn các loại thuốc nổ Gelignit hoặc Watergel

Do điều kiện giới hạn về không gian nên cần phải hết sức thận trọng

khi lựa chọn thuốc nổ nhằm hạn chế đến mức tối thiểu khói độc thải ra

20

Đối với các ứng dụng trong hầm lò chỉ nên sử dụng những loại thuốc

nổ được chế tạo theo công thức chuẩn mực có độ cân bằng ô xy cao Ngay

cả với những loại thuốc này cũng phải bảo đảm thông gió tốt vì khi sử dụng với liều lượng đủ lớn nồng độ khí độc phát sinh có thể tới mức gây chết người Theo thông lệ việc nổ mìn thường được thực hiện vào lúc giao ca hoặc giờ nghỉ giữa ca tuy nhiên điều này không có nghĩa là có thể bỏ qua

việc thông gió sau khi nổ mìn

Cách thức bảo vệ tốt nhất để tránh khói độc là dành đủ thời gian thông gió để làm tan khói trước khi công nhân quay trở lại gương lò Ngoài

ra, thuốc nổ sử dụng phải được bảo quản tốt và kích nổ đúng cách để chúng

nổ hết hoàn toàn Mức độ giới hạn về không gian là một yếu tố quan trọng

khác để giảm thiểu việc tạo ra khói độc Nếu chất độn bằng gỗ được sử dụng khi nạp thuốc thì phải tăng cường thông gió để giảm tác động ngược

của các chất độn này đối với việc tạo ra khói độc do điều kiện kìm giữ và kích nổ thuốc nổ bị giảm Trong trường hợp không đảm bảo đủ thông gió, nên thay chất độn gỗ bằng chất độn trơ như đất sét, vụn ngói chẳng hạn

Ngay cả đối với nổ mìn lộ thiên khi khói phát sinh thường không được coi là nguy hiểm vẫn có thể có những tình huống nguy hiểm hình

thành ở đáy mỏ trong những ngày lặng gió Khói phát sinh sau khi nổ có thể lưu lại và gây nên sự khó chịu và đau ốm nếu hít phải trong một thời gian nhất định

1.1.7 Đặc tính lưu øiữ

Hầu hết các loại thuốc nổ đều dễ hỏng vì vậy cả thời tiết lẫn điều

kiện lưu kho đều có ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của chúng Đặc tính

lưu giữ của các loại thuốc nổ khác nhau rất khác nhau, chẳng hạn như đặc

21

tính lưu giữ của mồi nổ “ ANZOMEX” tốt hơn của thuốc nổ nhũ tương,

Watergel và Gelignit rất nhiều

1.1.8 Dac tinh ly hoc

Dac tính lý học của các loại thuốc nổ khác nhau cũng rất khác nhau Các loại thuốc gốc ANFO bao gồm cả ENERGAN thường có dạng hạt dễ rót, đổ còn Watergel lại có dạng đặc quánh hơi đàn hồi giống cao su, trong

khi nhũ tương có độ đậm đặc nằm giữa kem chải tóc và hồ đặc Thuốc nổ

Gelignit lại có nhiều tính dẻo hơn

1.1.9 Sự giảm nhây của thuốc nổ

Sự giảm nhậy lý tính của thuốc nổ thường do sự huy hoại bọt khí/hơi hoặc vi cầu thuỷ tĩnh gây ra Sự huỷ hoại này có tác động đến các “vị trí

nóng” có vai trò quan trọng đối với khả năng kích nổ của thuốc nổ Hiện

tượng này được gọi là hiện tượng thuốc nổ bị “ép chết” (dead pressing)

Quá trình giảm nhậy thuốc nổ thường xảy ra bởi ba nguyên nhân chủ

yếu sau đây:

a) Áp lực tĩnh (do cột nước trong lỗ mìn gây ra);

b) — Áp lực động (gây ra bởi sự kích nổ các khối thuốc gần kể); c) Kết hợp bởi cả áp lực tinh va áp lực động

22

1.9(a) Giảm nhây bởi áp lực tinh

Dạng giảm nhậy này chỉ xuất hiện trong các lỗ mìn khi áp lực của nước tác động lên cột thuốc có trị số đáng kể Tuy nhiên hiện tượng này cũng chỉ xảy ra đối với những loại thuốc bao gói hoặc bơm trực tiếp được nhậy hoá bởi bọt khí hoặc hơi không được bảo vệ Nếu vụ nổ được thực hiện với những lỗ mìn sâu hoặc có cột nước trong lỗ mìn có chiều cao lớn

thì phải lựa chọn thuốc nổ theo khuyến nghị của nhà sản xuất

1.9(b) Giam nhay bởi áp lực động

Độ nhậy của đa phần các loại thuốc nổ trở nên kém hơn khi tỉỈ trọng của nó tăng lên Điều này càng đúng hơn đối với các loại thuốc có thành

phân không chứa chất nhậy hoá Chẳng hạn sự thay đổi về độ nhậy theo tỉ

trọng đối với nhũ tương, Watergel và hỗn hợp ANFO lớn hơn đối với Gelignit

Thuốc nổ bị nén ép và do đó bị giảm nhậy bởi áp lực động theo các phương thức chính sau đây:

gần trị số tới hạn áp lực cạnh sườn này sẽ nén làm tỉ trọng của khối thuốc

nổ tăng lên và như vậy làm cho độ nhậy của nó giảm trong khoảng thời gian chỉ vài micro giây trước khi sóng nổ tới Hiện tượng được gọi là hiệu ứng

23

khe hở (channel effect) này có thể làm cho quá trình nổ bị yếu đi hoặc thậm

chí ngừng lại Có thể khắc phục hiện tượng này bằng các cách sau:

a) Nhồi kỹ khi nạp thuốc để thuốc lấp kín mặt cắt ngang lỗ mìn;

b) — Sử dụng thuốc nổ có tốc độ nổ hoặc độ nhậy cao hơn với thôi

thuốc có đường kính lớn nhất có thể;

c) Bảo đảm để cột thuốc không bị chèn ngang bởi các vụn đá

hoặc mạt khoan trong quá trình nạp

1.9(b)2 Hiéu ứng nổ sớm

Khi bắn hai lỗ mìn cạnh nhau với thời gian dãn cách ngắn (thường

được thực hiện trong kiểu nổ được gọi là “burn cut”) thì áp lực nổ của lỗ

mìn trước có thể tác động lên thuốc nổ trong lỗ mìn sau và như vậy làm cho thuốc nổ bị giảm nhậy ngay trước thời gian bắn dự kiến chỉ vài phần mười

giây đồng hồ Áp lực nổ nói trên tác động theo các hình thức cách sau: a) Sóng áp lực truyền trực tiếp qua khối thuốc chưa 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) Cac chất khí nổ có năng lượng cao xuyên qua các kẽ nứt trong

đá tác động vào lỗ mìn tiếp theo

Xin lưu ý rằng ở đây ba hình thức tác động nói trên của áp lực được 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 một khối thuốc nổ đến khối

thuốc nổ kế cận rất ngắn (chỉ một phần nhỏ của miligiây) và

hiệu ứng nén của sóng nổ có thời lượng nằm trong khoảng từ 5

ms đến § ma

24

Điều đó có nghĩa là những khối thuốc nổ được bắn tức thời hoặc sau thời gian lớn hơn § ms có khả năng hồi phục từ

trạng thái giảm nhậy bởi sự nén ép của sóng nổ trừ khi chúng

được nhậy hoá bằng vi cầu thuỷ tính hoặc chất tương tự vì

chúng không thể phục hồi khi bị nén vỡ Vấn đề tương tự cũng

xảy ra khi các lỗ min can ké duoc ban với cùng một số vi sai danh định vì độ phân tán của thời gian vi sai làm cho thời gian bắn thực tế của các lỗ chênh nhau vài miligiây

Vì lí do nói trên, không nên bắn các lỗ min can ké với

cùng một thời gian vi saI

b) Cơ chế thứ hai, được coi là nguyên nhân thông dụng nhất gây

ra sự giảm nhậy bởi áp lực động, thường thấy trong đá yếu, xốp và/hoặc ngậm nước Các tầng đất sét, đá phiến mềm, đá

vôi và và đá cát kết ướt có xu thế thúc đẩy quá trình nén ép lỗ

mìn trong khi hiện tượng này rất hiếm khi xảy ra trong đá gramit khối, đá quac zit min

c) Như có thể mường tượng, cơ chế thứ ba thường xuất hiện trong

các loại đá có đứt gãy hoặc khe nứt Các loại khí áp lực rất cao phát sinh khi nổ thường có xu thế truyền qua các khe nứt trong loại đá này đến lỗ mìn kế tiếp, nén ép tách và/hoặc đẩy khối thuốc trong lỗ ra ngoài trước thời điểm nó được kích nổ

Đối với thuốc nổ POWERGEL 3151 khoảng cách lỗ để dạng “ép

chết” này xảy ra với lỗ mìn đường kính 45 mm thường vào cỡ 400 mm nhưng 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 được 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 phương thức kết hợp dây nổ - thuốc nổ được ứng dụng trong nổ mìn tuy nhiên cần phải thận trọng khi lựa chọn để có

được phương thức phù hợp nhất Vấn đề này sẽ còn được đề cấp đến trong chương 5 (trang 5.6, 5.7)

1.1.10 Hiéu ứng nhiệt đô

1.1.10.1 Nhiệt đô cao

Không có loại thuốc nổ hoặc mồi nổ nào có nguy cơ bị cháy hoặc nổ

ở nhiệt độ 50 ”C cho dù các tính chất lý học của chúng (như độ vững chắc,

độ dẻo v.v ) có thể thay đổi Độ nhậy nổ của thuốc nổ thường 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 được coi là an toàn ở nhiệt độ lên tới 90 °C, đối với thuốc nổ nhũ tương POWERGEL, trị số này là 110 °C, tương tng ANFO

là 100 °C, mồi nổ ANZOMEX là 70 °C, kíp nổ là 70 °C va dây nổ lên đến

120 °C Ở những nhiệt độ hơi cao hơn trị số an toàn nói trên, các phản ứng

hoá học và sự phân rã có thể bắt đâu xảy ra làm cho một số loại thuốc nổ

trở nên vô dụng hoặc trở thành chất trơ trong khi một số loại khác lại có

phản ứng phát nhiệt dẫn đến cháy hoặc nổ

Khi có mặt một số khoáng chất hoặc muối một số loại thuốc nổ sẽ tham gia các phản ứng hoá học làm xuất hiện nhiệt hoặc điểm nóng trong lỗ

làm nhiệt độ tăng cao tới mức nguy hiểm

26

1.1.10.2 Nhiệt đô đông lạnh

Do chỉ chứa một lượng nước không đáng kể nên các loại thuốc nổ gốc ANFO không thể bị đông lạnh

Mặc dù thuốc nổ bao gói POWERGEL, 2131 thường trở nên cứng và

khó uốn khi nhiệt độ giảm nhưng loại thuốc này không bao giờ bị đông lạnh cũng như trở nên cứng với khí hậu ở Australia Thuốc nổ POWERGEL

3151 vẫn duy trì được độ nhậy với kíp nổ ở nhiệt độ -20 °C

Tất cả các loại thuốc nổ dù yếu hoặc mạnh đều giảm nhậy ở nhiệt độ thấp nhưng cũng chưa đủ để làm thuốc không nổ ở những điều kiện làm

1.2 THUỐC NỔ YẾU

Thuốc nổ yếu là những hỗn hợp hoá học không chứa những thành phần mà bản thân đã là thuốc nổ đồng thời trong trạng thái không kìm giữ (ví dụ như để ngoài trời) không thể kích nổ được bằng kíp nổ có cường độ

số 8 Trong đa phần các điều kiện sử dụng, để kích nổ thuốc nổ yếu một cách bảo đảm cần phải sử dụng mổi nổ năng lượng cao (ví dụ như

27

ANZOMEX) và phải để mồi nổ này tiếp xúc tốt với thuốc nổ Da phần các

thuốc nổ yếu đều chứa một lượng lớn nitrat amôn Đặc tính nổi bật của loại thuốc nổ này là độ an toàn trong thao tác và sử dụng khá cao do độ nhậy xung, độ nhậy ma sát và độ nhậy va đập của chúng tương đối nhỏ

1.2.1 ANFO

Về nguyên tắc bất kỳ một chất chứa cacbon nào cũng có thể sử dụng

kết hợp với nitrat anôn (AN) để tạo ra thuốc nổ Tuy nhiên thời gian và kinh nghiệm đã cho thấy rằng dầu nhiên liệu, phổ biến nhất là loại chưng

cất, là nhiên liệu lý tưởng đối với ANEO Loại nhiên liệu này có sẵn lại

không quá đắt và có thể dễ dàng trộn với AN để tạo ra một hỗn hợp đồng

nhất gọi là ANFO ANFO có độ nhậy cao hơn do đó cũng có độ tin cậy cao hơn so với hỗn hợp giữa AN với nhiên liệu bột Các loại nhiên liệu dễ bay hơi (như xăng, dầu hoả) cho độ nhậy cao hơn nhưng không tạo nên được ưu

thế đáng kể nào về năng lượng nổ đồng thời do có điểm bốc cháy thấp nên

có nguy cơ cháy nổ cao trong quá trình trộn và nạp Cũng vì lý do này, luật pháp cấm sử dụng nhiên liệu lỏng có điểm bốc cháy nhỏ hơn 61 °C Mặt khác dầu nhiên liệu có độ nhớt ở mức mà nếu pha trộn đúng cách có thể tạo nên sự liên kết cao giữa AN và dầu nhiên liệu

Một số người đã tìm hiểu khả năng thay thế dầu nhiên liệu bằng dầu thải, nhưng các thử nghiệm của ICI và các công ty khai thác mỏ đã cho thấy

dầu thải làm giảm độ nhậy, năng lượng hữu ích và tốc độ nổ từ đó làm giảm

từ 3-5% tổng số phần tiết kiệm được trong chi phí nguyên liệu thuốc nổ (ghi chép của Nobel, Vol 28 No 2)

28

1.2.1.1 Cac dac tinh chung cua AN

AN hoan tồn ổn định trong ở hầu hết nhiệt độ mơi trường ghi nhận trên tồn lãnh thổ Australia Tuy nhiên AN lai cĩ thể hút ẩm nếu độ ẩm cao hơn 60% Để giảm thiểu mức độ hấp thụ hơi ẩm và đĩng bánh của AN, các

hạt AN thường được bao bọc bằng một lớp mỏng chất chống đĩng bánh

Mặc dù hỗ trợ quá trình cháy nhưng AN lại khơng phải là một chất

dễ cháy Đây khơng phải là một loại nhiên liệu cĩ thể cháy theo nghĩa

thơng thường Tuy nhiên là một chất ơxy hố, nĩ làm cho nhiên liệu cháy mạnh hơn so với trong khơng khí bình thuờng Khơng khí chỉ chứa khoảng 21% ơxy trong khi AN chứa đến 60% Vì là chất ơxy hố nên AN pạr tuân

thủ một số quy định về vận chuyển AN khơng được coi là thuốc nổ ở điều kiện nhiệt độ khí quyển thơng thường Chỉ khi xảy ra một vụ nổ mạnh bên

trong một khối lượng AN lớn mới cĩ thể tạo ra một “nhiệt lượng” đủ lớn để làm cho AN phát nổ Khi được trộn với một lượng nhỏ chất cháy (như dầu diesel, bột than, mạt cưa v.v ) AN trở thành thuốc nổ cĩ độ nhậy thấp

Mặc dầu rất nhiều dạng thức của AN cĩ thể sử dụng để làm thuốc nổ, dạng thức hạt xốp là dạng ưa thích nhất để sản xuất ANEO

“Nitropril” 14 mot dang AN danh riêng để chế tạo thuốc nổ của ICI

Đĩ là AN dạng hạt hình cầu cĩ khả năng hấp thụ tốt dầu nhiên liệu tạo thành một hỗn hợp khơ tự chảy khi rĩt Trong mỗi hạt AN cĩ các khoảng

trống rất nhỏ để hấp thụ và lưu giữ dầu nhiên liệu Các hạt AN cĩ độ cứng vừa đủ để khơng bị vỡ trong điều kiện vận chuyển khắc nghiệt và pha trộn

với dầu nhiên liệu để duy trì tính khơ ráo của chúng làm cho việc nạp thuốc

được dễ dàng dù theo kiểu rĩt tự chảy hay thổi bằng khí nén Khi được nạp

bằng khí nén, do các hạt AN cĩ đặc tính xốp và chịu được nén ép nên tỉ trọng của khối thuốc nạp cĩ thể lên đến cỡ 0,95 g/cm3

29

Ở các tiểu bang ngoài tiểu bang Tây Australia, “Nitropril” được đóng trong các bao polythelen nặng 40 kg Loại bao polythelen 30 kg cũng có

thể được cung cấp với giá thoả thuận Ngoài ra “Nitropril? còn được cung

cấp dưới dạng “rời” hoặc nửa “rời” (dạng “rời” là một bao 1,1 tấn)

1.2.1.2 Tr6n ANFO

“Nitropril” thường được trộn với dầu nhiên liệu tại hiện trường để sử

dụng như thuốc nổ Trong một số trường hợp, người ta đổ một lượng dầu

nhất định vào một túi AN mở sẵn và để một thời gian cho dầu ngấm vào các

hạt AN Tuy nhiên phương thức này không được khuyến nghị Để có thể đạt

được công năng cực đại của thuốc cần phải sử dụng phương thức pha trộn chính xác hơn Ngay cả đối với các lỗ mìn có đường kính lớn (ví dụ 250 mm) thì năng lượng nổ đạt được cũng dưới mức tối ưu, còn trong trường hợp các lỗ mìn có đường kính nhỏ hơn loại ANFO nói trên cho kết quả rất

kém Xác xuất của không nổ hoặc nổ không hết cột thuốc tăng lên đáng kể

khi đường kính lỗ mìn giảm xuống dưới 150 mm

Đối với các lỗ mìn đường kính nhỏ (dùng trong đào hầm) việc pha trộn cẩn thận và chính xác là thiết yếu nếu:

a) — Yêu cầu độ nhậy và sức công phá của ANFO (và do đó chiều

sâu mỗi đợt nổ) là tối đa;

b) Yêu cầu khói phát sinh là tối thiểu;

c) Không gây tắc nghẽn giữa máy nạp và vòi nạp khi nạp bằng

khí nén

Đối với nhu cầu khối lượng lớn, sử dụng xe trộn và nạp chuyên dụng

sẽ thực hiện được quá trình nạp nhanh, hiệu quả với loại ANFO được trộn

kỹ và chính xác theo yêu cầu

30

Khi lượng ANEO cần thiết không lớn có thể dùng thiết bị trộn COXON hoặc thiết bị trộn bê tông bằng tay (dung tích từ 0,05 đến 0,1 m3)

Bất kỳ một thiết bị nào được sử dụng để trộn ANEO đều phải được

thiết kế để tránh khả năng sinh nhiệt do ma sát và các vòng bi cũng như hộp

số phải được bảo vệ khỏi AN hoặc ANEO chảy tràn Không được dùng

động cơ xăng để truyền động máy trộn Tuy nhiên có thể sử dụng động cơ

điện đã được cấp phép vào công việc này Nếu sử dụng máy trộn bê tông thông thường để trộn, bồn chứa phải được lót bằng chất dẻo hoặc nhựa

epoxy để tránh 4n mon

Để dễ dàng phân biệt bằng mắt ANFO với AN chưa trộn dầu, nên

pha mầu dầu nhiên liệu bằng một chất nhuộm mầu dễ tan trước khi trộn Khi cho 100 g chất nhuộm mầu “waxoline” đó hoặc da cam vào trong 500

li dầu (chừng 1 thìa cà phê cho 1 lít) thì ANFO sẽ có mầu dễ phân biệt Nếu muốn có mầu đậm hơn thì chỉ cần cho thêm chất nhuộm mầu

Nếu cần một lượng ANFO lớn để cung cấp cho các khách hàng cận

kê có thể lắp đặt một trạm trộn trung tâm cho cả khu vực

Rất nhiều đơn vị nổ mìn chọn mua loại ANFO trộn sẵn của ICI có tên 14 AMEX sau khi nhận thấy hiệu quả kinh tế của việc sử dụng loại

ANEO được pha trộn chính xác và ổn định này

Việc trộn AN với dầu nhiên liệu (FO) tương đồng với việc sản xuất thuốc nổ Vì lí do này trước khi pha trộn cần phải xin giâý phép từ các cơ quan chức năng

1.2.1.3 Liều lượng dầu nhiên liệu

ANEO sẽ đạt được sức công phá cực đại với khói phát sinh sau khi nổ

ít nhất khi tỉ lệ dầu nhiên liệu là 5,7% (theo khối lượng) Tỉ lệ này có thể đạt được khi trộn 3 lít dầu với một bao 40 kg “nitropril” Thêm 5,7% dầu

31

nhiên liệu vào AN năng lượng thu được tăng lên gần gấp ba lần (xem hình 1.2) Quá nhiều hoặc quá ít dầu đều làm cho mức năng lượng sụt xuống Quá nhiều dầu sẽ dẫn đến khả năng giải phóng nhiều CO hơn trong khí phát sinh sau khi nổ, trong khi quá ít dầu lại dẫn đến phát sinh thành phần 6xit

ni(ơ nhiều hơn Như có thể dự đoán, tốc độ nổ của ANEO cũng lớn nhất với

tỉ lệ 5,7% dầu Vì những lí do này nên sử dụng thùng đo thích hợp để đo

lượng dầu trộn cho chính xác

Sự xuất hiện lớp khói màu vàng da cam sau khi nổ cho thấy tỉ lệ dầu trong ANEO hơi ít Tuy nhiên lớp khói này cũng xuất hiện ngay cả khi ANFEO được pha trộn chính xác nhưng bị ngâm trong lỗ mìn có nước Nguyên nhân của hiện tượng này là nước đã tấn công và thay thế một phần dầu trong các hạt AN

Như có thể thấy việc pha trộn chính xác và cẩn thận AN với dầu nhiên liệu làm cho nồng độ khí độc sau khi nổ giảm xuống tối thiểu Lợi ích thứ hai của việc pha trộn chính xác thể hiện ở công năng của thuốc nổ

Ví dụ như khi trộn 3 lít dầu với một bao 40 kg AN nếu trong khi một nửa bao nhận được 2,5 lít và nửa bao còn lại chỉ nhận được 0,5 lít thì năng lượng

do bao ANEFO này cung cấp sẽ ít hơn loại ANEFO trộn đều khoảng 23% Liệu đơn vị nổ mìn có hài lòng với việc trả chi phí cho một trăm đơn vị năng lượng mà chỉ nhận được có 77% hay không? Xem xét phần trăm mất mát này (23%) trong việc đào hầm mới thấy được sự khác biệt giữa bãi nổ hoàn hảo và bãi nổ chỉ đào được một phần của chiều sâu lỗ khoan

1.2.1.4 Ti trong cua ANFO

Ti trong cua ANFO tu chay khi rót thường vào khoảng 0,80 g/cm3 Ngay cả khi được nạp vào lỗ mìn thẳng đứng và sâu, khả năng tự nén ép của

32

ANEO cũng không đáng kể nên tỉ trọng của nó thay đổi rất it (ANFO 6 day

lỗ hầu như không bị nén ép bởi trọng lượng của ANEFO ở phía trên)

Để đạt được tỉ trọng rời lớn hơn trị số rót tự chảy ANEO cần phải nén

ép theo một cách nào đó Trong các lỗ mìn có đường kính nhỏ hơn 75 mm,

tỉ trọng của ANEO có thể nâng lên đến 0,95 g/cm3 néu được nạp bằng khí nén thông qua vòi nạp bán dẫn thích hợp

Nếu bị nén đến ti trong cao hon 1,2 g/cm3 ANFO sẽ không nổ dù

kích cỡ mồi nổ có lớn thế nào đi nữa Trong trường hợp này ngườ ta nói ANFO đã bị “ép chết”

1.2.1.5 Đường kính côt thuốc ANEO

Đường kính tới hạn của ANFO (có nghĩa là với đường kính nhỏ hơn

quá trình nổ của cột thuốc ANEO sẽ không ổn định) phụ thuộc vào tỉ trọng

của thuốc và điều kiện kìm giữ

Ở trạng thái không kìm giữ (ví dụ trong ống ni lông mỏng) ANFO

thường không nổ tốt nếu đường kính khối thuốc nhỏ 50 mm Ngược lại ở trạng thái kìm giữ trong lỗ mìn, ANEO có thể nổ tốt với đường kính nhỏ hơn 32 mm Nếu được nén ép tới tỉ trọng lớn hơn 1,0 g/cm3, để có thể nổ

được đường kính khối thuốc ANFO phải lớn (có nghĩa là với tỉ trọng 1,1

g/cm3 ANFEO sẽ không chắc chắn nổ tốt trong lỗ mìn có đường kính dưới

50 mm)

Có thể thấy là đường kính lỗ min có ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ nổ

VOD của ANEO

Hình 1.3 cho thấy tốc độ nổ VOD của ANFO tự chảy (0,80 g/cm3)

trong lỗ mìn có đường kính khác nhau trong đá có độ cứng trung bình Khi đường kính tăng, tốc độ nổ VOD của ANEO cũng tăng theo trong khi năng

lượng nổ của nó lại gần như không thay đổi với điều kiện chất lượng nổ

33

được đảm bảo Độ nhậy kích nổ của ANEFO giảm khi đường kính lỗ mìn tăng Điều này có nghĩa khi đường kính của khối thuốc ANFO càng lớn càng cần phải có mồi nổ mạnh mới đảm bảo được quá trình kích nổ

1.2.1.6 ANFO — lấp đầy và kìm giữ

ANEO được dùng chủ yếu dưới dạng rời nạp thang vao 16 min 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 tượng này làm giảm chỉ số năng lượng 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 kiện kìm giữ đối với khối thuốc bị giảm hoặc mất hẫn (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 lượng nổ

1.2.1.7 Ảnh hưởng của cỡ hat đối với công năng của ANEO

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 giảm nhỏ tới mức tinh, mịn Tuy nhiên ANFO mm lại có xu hướng đóng bánh mạnh hơn do hút ẩm

từ không khí Hơn nữa khi lượng hạt mịn trong ANEO tăng, hỗn hợp này trở nên khó thao tác hơn Nó sẽ không tự chảy khi rót nữa Tỉ lệ hạt mịn tăng cũng làm cho tỉ trọng thuốc nạp theo kiểu rời bị giảm do sự “bung xốp” của các hạt riêng rẽ Các hạt AN bị giảm phẩm chất do lưu giữ chỉ có thể đạt được tỉ trọng cỡ 0.60 g/cm3 so với 0.80 g/cm3 là tỉ trọng của ANEO rót tự chảy sử dụng “nitropril” loại tốt

34

1.2.1.8 Đô nhây cua ANFO

Mặc dù là một loại thuốc nổ, ANFO có độ nhậy rất kém Trừ phi được 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

đường kính và điều kiện kìm giữ của lỗ mìn, cỡ hạt AN, tỉ trọng nạp và một

số các yếu tố khác

Nói chung môi nổ phải có tốc độ nổ VOD cao và được vùi kín hoàn

toàn vào trong lớp thuốc ANEO

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 ANEO tăng lên

do đường kính của lỗ mìn giảm xuống tới 25 mm Lỗ mìn có đường kính

nằm trong khoảng 25 — 50 mm chứa ANFO nạp bằng khí nén đôi khi có thể kích nổ bằng kíp nổ cường độ số 8 mà không cần mồi nổ tuy nhiên vì lí do

an toàn (do kíp nổ hoàn toàn không được bảo vệ trong quá trình nạp) và để

bảo đảm quá trình nổ xảy ra chắc chắn, tập quán này không được khuyến nghị Để bảo đảm quá trình nổ xảy ra chắc chắn cần phải thực hiện các yêu cầu sau:

a) — ANEO phải được pha trộn kỹ và đúng tỉ lệ;

b) Dam bao du tỉ lệ vỡ vụn của các hạt ANEO trong quá trình nạp

bằng khí nén;

(c) Không có nước trong 16 min;

(d) Mức độ kìm giữ của lỗ mìn đối với ANFO cao; và

(e) Có sự tiếp xúc tốt giữa kíp nổ và lớp thuốc ANFO bao quanh

35

ANEO theo tỉ lệ đầu nhiên liệu

{

|

I

I 119%

Đường kính thối thuốc

Hình 1.3 Sự thay đổi của tốc độ nỗ theo ñường kính thỏi thuốc

Có thể nói trong thực tế rất hiếm khi các điều kiện nói trên được bảo

đảm đầy đủ nên ngoài lí do an toàn, các cán bộ nổ mìn vẫn kiên quyết dùng

mồi nổ ( thường là một thỏi Gelignit “60” hoặc POWERGEL) để kích nổ

ANEO Dây nổ 10 g/m cũng hoàn toàn kích nổ tốt ANEO chất lượng cao

trong các lỗ mìn đường kính tới 100 mm nhưng không đảm bảo ở những lỗ mìn đường kính lớn hơn Bản chất năng lượng giải phóng của ANEO cũng

bị biến đổi bởi việc kích nổ bằng dây nổ Cụ thể là dây nổ 5 g/m không những không bảo đảm kích nổ ANFO một cách chắc chấn mà còn có thể

làm giảm nhậy thuốc trong những lỗ mìn đường kính nhỏ hơn 100 mm

1.2.1.9 ANFO kháng nước

Không có tính kháng nước là hạn chế và cũng là nhược điểm lớn nhất của ANEFO ANFO dễ tan trong nước và phần 5,7% dầu thêm vào gần như không có tác dụng gì trong việc ngăn cản ANFEO tan trong nước Độ nhậy, sức công phá và tốc độ nổ của ANEFO giảm khi hấp thụ nước ANFO chứa khoảng 10% nước thường bỏ nổ Thời gian ANFO phơi nhiễm trong nước càng dài, mức độ huỷ hoại sẽ càng lớn và hiệu quả của bãi nổ càng kém Nếu thấy khả năng một lượng nước dù nhỏ trong lỗ khoan có thể làm cho

ANEO giảm nhậy và kém hiệu quả thì phải tập trung mọi nỗ lực để giảm

thiểu thời gian giữa nạp và bắn Phần 1.1.1 và hình 1.1 minh hoạ các vấn đề liên quan đến việc sử dụng ANEO trong điều kiện ẩm ưới

Kinh nghiệm của hàng ngàn mỏ khoáng và mỏ đá trên khắp thế giới

cảnh báo rằng không thể bảo đảm được độ tin cậy và hiệu quả của bãi min

sử dụng ANFO trong điều kiện lỗ mìn có nước “Giữ cho ANFO khô” là

nguyên tắc luôn luôn phải tuân thủ

38

1.2.1.10 Khoi phat sinh tu ANFO

Nếu được pha trộn kỹ lưỡng và đúng tỉ lệ đồng thời được kích nổ

đúng cách thì lượng khói độc (nghĩa là CO và NO) phát sinh sau khi nổ của

ANFO tương đương với lượng CO và NO do Gelignit tạo ra Như có thể dự

kiến, nồng độ khí độc tạo ra sẽ thấp nhất nếu ANEFO được cân bằng ôxy (có nghĩa là tỉ lệ pha trộn AN/FO bàng 94,3/5,7) Với ANFO thừa nhiên liệu lượng khí CO phát sinh sẽ tăng lên, trong khi nếu thiếu nhiên liệu lượng khí NO; màu da cam sẽ tăng lên Lượng khói độc phát sinh còn có thể tăng lên do:

a) Cột thuốc nạp không liên tục hoặc không đầy hoàn toàn;

b) Lượng thuốc mổi không đủ;

c) Mức độ kìm giữ của lỗ min bị dỡ bỏ sớm hơn dự kiến do bua it

hoặc đường cản nhỏ; và d) — Có nước trong lỗ mìn và nước thay thế một phần dầu niên liệu

trong hỗn hợp

1.2.2 Hén hop ANFO/Polystyrene (ANFOPS hoac ISANOL)

Trong tất cả các hoạt động nổ mìn bằng ANEFO người ta nhận thấy rằng có thể chủ động khống chế mức độ phá hậu bằng cách “pha loãng” ANFO (trộn thêm vào chất độn) trước khi nạp vào các lỗ biên Đây chính

là một ưu thế cơ bản của loại thuốc nổ này Trong quá trình nghiên cứu và

sử dụng người ta đã phát hiện ra kết cấu ANFO/polystyrene có nhiều tiềm

năng nhất về phương diện này Hỗn hợp này có thể nổ một cách đáng tin

cậy trong lỗ mìn ngay cả khi tỉ lệ polystyrene lên tới 75% (theo dung

39

lượng) Có thể thấy rõ là những loại hỗn hợp nổ kiểu này có tỈ trọng và trị

số năng lượng tính theo mét lỗ mìn giảm xuống chỉ còn bằng 25% của

ANEO Nhờ cường độ xung nổ và dung lượng khí nổ giảm nên mức độ phá

hậu trong lớp đá bao quanh cũng giảm tương ứng

Kinh nghiệm chứng tỏ rằng lượng polystyrene thêm vào không ảnh hưởng nhiều đến đặc tính của khói sau khi nổ và nếu bảo đảm việc thông gió theo đúng tiêu chuẩn thì về khía cạnh khói sau khi nổ, loại chất độn này được phép sử dụng Về lí thuyết ANFOPS được coi là vật liệu cân bằng ôxy

âm (tạo ra nhiều CO) nên để cân bằng lượng polystyrene thêm vào có thể

rút bớt dầu nhiên liệu trong hỗn hợp một cách thích hợp Ví dụ có thể đưa hỗn hợp ANFO - PS có tỉ lệ pha trộn theo dung lượng 50:50 về trạng thái cân bằng ôxy bằng cách đơn giản là giảm tỉ lệ dầu nhiên liệu từ 5,7% xuống còn 3%

Đa số xác loại dầu thương phẩm đều tấn công một cách từ từ và làm cho các hạt polystyrene bị xẹp xuống Để giảm thiểu sự tăng tỉ trọng do sự

co lại của khối thuốc, chỉ nên trộn polystyrene vào ANFO ngay trước khi việc nạp thuốc được tiến hành Một phương thức lựa chọn khác là sử dụng dầu thơm (như ENERPAR của BP) thay cho dầu nhiên liệu thông thường vì loại dầu này không tấn công và làm xẹp polystyrene

Nếu muốn giảm thiểu sự chia tách (do sự khác biệt về tỈ trọng) trong quá trình trộn và vận chuyển tiếp sau đó, các hạt polystyrene phải có hình tròn và đường kính gần với đường kính của hạt AN Vào giai đoạn cuối của

quá trình trộn, có thể cho thêm 1,5% nước (theo khối lượng) để tăng thêm

độ kết dính của hỗn hợp Theo kinh nghiệm của một số người, thấm ướt các hạt polystyrene trước khi trộn kết quả sẽ khả quan hơn Tuy nhiên không

được cho vào quá nhiều nước Nếu quãng đường vận chuyển đáng kể

và/hoặc khối lượng sử dụng quá lớn, thời gian bị kéo dài làm cho một phần của hỗn hợp bị chia tách thì bắt buộc phải trộn lại trước khi nạp

40

1.2.3 Thuốc nổ ENERGAN (ANFO năng)

"ENERGAN' hay hỗn hợp nhũ tương/ANEFO là kết cấu pha trộn giữa

ANFO va pha nhũ tương (EP) tỉ trọng cao theo những tỉ lệ khác nhau để tạo

thành những sản phẩm có tỉ trọng và sức công phá cao hơn so với ANFO

Pha nhũ tương là một thể giống như mỡ, có tính kháng nước cao được tạo thành từ giọt dầu nhỏ trộn đều trong một dung dịch chất ôxy hoá và có

trạng thái tương tự như của thuốc nổ nhũ tương POWERGEL, nhưng không

được coi là thuốc nổ Do bản chất là một chất lỏng có độ nhớt cao EP có khả năng thế chỗ không khí trong những khoảng hở giữa các hat ANFO

Vì ANFO là thành phần chủ yếu của ENERGAN nên loại thuốc nổ này vẫn giữ được các đặc tính cơ bản về thao tác của một loại thuốc nổ dạng hạt

Với khả năng dễ dàng điều chỉnh tỉ lệ pha trộn giữa ANFO và EP, người ta

có thể tạo ra một loạt các sản phẩm đa dạng giúp cho cán bộ nổ mìn dễ

dàng xoay xở với các tình huống mà nếu chỉ dựa vào ANEFO sẽ rất khó khăn

Ung dung cia ENERGAN

Nhờ một loạt các ưu thế bao gồm giá thành hạ, công năng phá nổ tốt đặc biệt là đối với việc dồn đống, dễ pha trộn và sử dụng cũng như có độ an

toàn và tin cậy cao, thời gian nằm chờ lâu ., ANEO đã trở thành thuốc nổ

hàng đầu ưa được sử dụng trong các bãi nổ khô

Tuy nhiên do ANEO cũng có những hạn chế nhất định, đặc biệt là

khi gặp những bãi nổ có nước, nên nhiều khi vẫn cần thiết phải sử dụng

41