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
Trang 2NỘI DUNG CHƯƠNG 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 LƯU GIỮ, VẬN CHUYỂN VÀ SỬ DỤNG THUỐC NỔ, DỤNG CỤ KÍCH NỔ VÀ NITRAT AMƠN
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
Trang 314 15 16 17 PHU LUCA PHU LUCB PHU LUCC PHU LUC D PHU LUCE
CAC KY THUAT NO MIN DAC BIET
CHAN ĐỘNG, TIẾNG ỒN, SĨNG ĐẬP KHƠNG KHÍ
VÀ ĐÁ BAY
PHONG NGUA TAI NAN
TAI NAN TU VONG VA THUONG VONG
CHU VIET TAT
THƯƠNG HIỆU
NỔ MÌN DƯỚI NƯỚC NỔ MÌN ĐÀO HẦM
Trang 4Chương 1 THUỐC NỔ 1.1 ĐẶC TÍNH CỦA THUỐC NỔ 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.1.8 1.1.9 1.1.10 1.1.11 Độ kháng nước Sức cơng phá/Năng lượng Tỉ trọng Độ nhậy và Đường kính tới hạn Tốc độ nổ (VOD) Khĩi Đặc tính lưu giữ Lý tính Đặc tính giảm nhậy của thuốc nổ Hiệu ứng nhiệt Khả năng bốc cháy 1.2 THUỐC NỔ YẾU (TÁC NHÂN NỔ) 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 Thuốc nổ ANFO Thuốc nổ ANEO/Hỗn hợp với Polystyrene Thuốc nổ ENERGAN
Trang 51.3 THUỐC NỔ MẠNH (NHẬY VỚI KÍP NỔ) 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 Mơi nổ “ANZOMEX” Mơi nổ “PROTECTARPRIME”
Trang 6Chương 1 THUỐC NỔ
Khi được kích nổ đúng cách thuốc nổ mạnh mẽ và nhanh chĩng 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 thốt trong quá trình nổ tác động theo mọi hướng như cĩ thể dự
đốn, nhưng nĩ luơn luơn cĩ xu hướng thốt ra ở nơi cĩ sức cản nhỏ nhất Chính vì vậy lỗ mìn phải được nạp bua như thế nào đĩ làm cho khí nổ bị kìm giữ và dồn ép tạo ra sức cơng phá tốt nhất để cĩ 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 cĩ mạt đá Trong thực tế, hiện tượng nổ được kích hoạt bởi
Trang 71.1 DAC TINH Ngồi giá thành, các nhân tố chính ảnh hướng đến sự lựa chọn thuốc Ss Ox» — ay 1 Độ kháng nước, 2 Sức cơng phá, 3 Ti trong, 4 Độ nhậy, đường kính tới hạn, 5 _ Tốc độ nổ (VOD), 6 — Đặc tính khĩi, 7 Lưu giữ (tuổi thọ) và chất lượng sử dụng 8 — Đặc tính lý học 0, Độ kháng giảm nhậy 10 Hiệu ứng nhiệt 1.1.1 Đặc tính kháng nước
Mức độ kháng nước của các loại thuốc nổ khác nhau từ thuốc nổ yếu đến thuốc nổ mạnh rất khác nhau Thuốc nổ nhũ tương POWERGEL cĩ độ
Trang 8Mức 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 cĩ nước chảy ngang qua lỗ mìn đặc biệt là khi vật liệu bao gĩi bị rách hoặc thủng
Nếu ngâm lâu thuốc cĩ thể rơi vào trạng thái trong đĩ sĩng nổ khơng đủ mạnh để truyền lan trong tồn 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 gĩi 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 gĩi, mức độ ngăn chặn thấm nước hồn tồn phụ thuộc vào hiệu quả của vật liệu bao gĩi 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 hồ tan, phần tiếp theo sẽ bị ướt và sẽ khơng nổ được Kết quả là chỉ cĩ một phần chứ khơng phải tồn bộ ANFO trong cột thuốc tạo ra năng lượng khi nổ Kinh nghiệm cho thấy rằng dù cĩ 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 khơng ngăn được nước ngấm vào làm cho thỏi thuốc và tồn
bộ cột thuốc cĩ thể khơng nổ được trừ phi cĩ 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 khơng nổ và làm cho phần cột thuốc phía trên sẽ bỏ nổ Trong khi đĩ nhờ cĩ mồi nổ phụ
trong lỗ mìn B nên tồn bộ các thỏi thuốc khơ sẽ nổ hết
Trang 9TS Tắt cã c& tủa ÀNEU đều Í nỗ trừ tơi này (A) =
Hinh 1.1 (A) Moi no khơng hiệu quả (B) Mơi nơ hiệu quả đổi với ÁNFO đĩng gĩi
Trang 101.1.2 Sức cơng phá/Năng lương
Sức cơng 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 cơng do thuốc
nổ thực hiện được càng nhiều Cĩ hai trị số sức cơng phá quan trọng là sức cơng phá khối lượng (W®S) và sức cơng phá dung lượng (BS) Khi so sánh chúng với sức cơng phá của ANEO (94:6) với tỉ trọng 0,8 g/cm3 thi tương ứng sẽ cĩ sức cơng phá khối lượng tương đối (RWS) và sức cơng phá dung lượng tương đối (RBS)
Năng lương hiệu dung tương đối (REE)
Theo thơng lệ các nhà sản xuất thuốc nổ thường tính và cung cấp sức cơng 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 hồn tồn vào phản ứng nổ và
đĩng gĩp vào quá trình phá đá
Tuy nhiên trong thực tế một phần năng lượng của thuốc nổ bị hao phí
(thốt ra khơng khí hoặc chuyển hố thành nhiệt) trong quá trình nổ và
phản ứng của các thành phần hố chất trong thuốc nổ khơng phải là lý
tưởng Vì những nguyên nhân này, cĩ thể thấy biểu thị sức cơng phá của thuốc nổ bằng năng lượng thực hiệu tạo thành cơng nổ mà người sử dụng cĩ thể mong đợi sẽ thực tế hơn
ICI Australia đã xây dựng được một mơ hình nổ trên máy vi tính được gọi là “BLEND” cho phép cĩ thể dự đốn được năng lượng thực của
thuốc nổ Sức cơng phá của thuốc nổ tính được nhờ phần mềm “BLEND”
được gọi là năng lượng hiệu dụng tương đối Đại lượng mang tính dự đốn này đã được kiểm chứng và đánh giá qua một loạt các vụ nổ thử nghiệm và cho thấy nĩ cho biết chính xác năng lượng thực tế của các loại thuốc nổ khác nhau tương ứng với cơng năng của chúng ở ngồi hiện trường
Trang 11Cần phải lưu ý rằng các nhà chế tạo thuốc nổ khác nhau đều sử dụng
phương pháp riêng của mình để tính sức cơng phá của thuốc nổ do đĩ nếu
đem so sánh trực tiếp các giá trị cơng bố mà khơng xem xét đến các giả thiết tính tốn là khơng cĩ hợp lý và cĩ thể dẫn đến sai sĩi
Các giá tri năng lương do được
Từ lâu ICI đã sử dụng kỹ thuật bắn mìn dưới nước để so sánh cơng 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 khơng thể hiện một cách chính xác thuốc nổ
thực hiện cơng năng của mình như thế nào trong đá, các kết quả thử nghiệm
dưới nước vẫn cho những dữ liệu nổ quý giá cĩ thể sử dụng để cải thiện các tính tốn lý thuyết và dự đốn cơng năng nổ tổng thể của thuốc nổ
1.1.2.1 Sức cơng phá khối lương
Sức cơng 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 amơn; FO: dầu nhiên liệu)
Mặc dù giá thành trên kg (hoặc trên hộp) thuốc nổ cĩ ý nghĩa nhãn tiền nhưng nĩ lại khơng phải là thước đo cơng 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 khơng phải là số kg thuốc
nổ Trong thực tế một số loại thuốc nổ cĩ sức cơng phá khối lượng lớn hơn
so với các loại khác Điều này cĩ nghĩa là 1 kg loại này sẽ cung cấp nhiều
năng lượng hơn Ví dụ, khi đặt hàng mua thuốc nổ người mua cĩ thể phải
quyết định giữa hai loại nhũ tương bao gĩi Giả sử loại nhũ tương X cĩ RWS = 88 với giá thành $ §0 một thùng cịn loại nhũ tương Y cĩ RWS = 108 với giá thành $ 90 một thùng Mặc dù theo lẽ thường người mua cĩ xu
Trang 12hướng 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 cĩ giá thành cao hơn lại cĩ 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 khơng phải là bao nhiêu kg thuốc nổ Chỉ cĩ xem xét trên cơ sở năng lượng/Š (xét riêng
biệt và xét tổng thể) mới cĩ thể đánh giá được đĩng gĩp của nổ mìn vào
tổng lợi nhuận
Thuật ngữ diễn tả sức cơng 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 cĩ cao hơn nhưng những
loại thuốc nổ cĩ sức cơng phá (khối lượng) cao cĩ 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 cĩ thể được bù lại thậm chí cĩ thể dơi 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 cơng pha dung lương
Sức cơng 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
amơn; FO: dầu nhiên liệu) Sức cơng phá dung lượng cĩ thể tính được từ
Trang 13Sức cơng phá dung lượng rất quan trọng vì nĩ kiểm sốt trị số năng lượng tạo ra trong mỗi mét lỗ mìn hoặc trong dung lượng sắn cĩ của thuốc nạp Nếu năng lượng giải phĩng trong mỗi mét lỗ mìn tăng thì với mạng lỗ
mìn rộng hơn vẫn cĩ thể đạt được cùng một mức độ đập vỡ, dịch chuyển và
tơi XỐP
Thuật ngữ sử dụng để diễn tả sức cơng 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 nĩ sẽ chìm trong nước (giả thiết là nước trong lỗ khoan khơng chứa một lượng đáng kể các chất rắn lơ lửng hoặc muối hồ 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
cĩ tỉ trọng khác nhau là để kỹ sư nổ mìn cĩ thể khống chế được tồn bộ
năng lượng giải phĩng trong lỗ mìn cho phù hợp với các điều kiện của thực địa Thuốc nổ cĩ tỉ trọng và sức cơng phá khối lượng cao thường được sử dụng ở dưới đáy lỗ mìn (ở đĩ cơng phá đá cần thiết lớn nhất) để bảo đảm
phá hết được mơ chân tầng Thuốc nổ cĩ tỉ trọng và sức cơng phá khối
lượng thấp thường được sử dụng ở những phần phía trên của cột thuốc (nơi cĩ yêu cầu về năng lượng ít hơn) hoặc trong các lỗ biên để tránh phá hậu quá mức
Trang 141.1.4 Đơ nhây và đường kính tới han
Độ nhậy là thước đo mức độ dễ dàng để thuốc nổ cĩ thể được kích nổ
bằng nhiệt, ma sát, va chạm hoặc sĩng xung kích Độ nhậy càng cao thuốc
nổ càng dễ kích nổ và sĩng nổ truyền lan từ đầu đến cuối cột thuốc mà
khơng cĩ khuynh hướng bị yếu đi hoặc ngừng hẳn Trong khi đĩ thuốc nổ
cĩ độ nhậy thấp khĩ bị kích nổ hơn và khi đã được kích nổ thì sĩng nổ vẫn
Trang 15Các khối thuốc nổ mạnh nhậy với kíp nổ (ví dụ như mồi nổ ANZOMEX, thuốc nổ nhũ tương và gelignit) trong điều kiện khơng kìm giữ (nghĩa là ở ngồi trời) chắc chắn được kích nổ bằng kíp nổ cường độ số 8 nhưng cũng cĩ thể được kích nổ bằng kíp nổ cĩ cường độ thấp hơn Chúng cũng cĩ thể chắc chắn được kích nổ bằng một đoạn dây nổ 10 g/m và trong một số trường hợp bằng dây nổ cĩ cường độ yếu hơn
Các loại thuốc nổ yếu (như ANEFO, ENERGAN, một số loại Watergel hoặc nhũ tương) là các hỗn hợp khơng nhậy với kíp nổ trong điều
kiện khơng kìm giữ Để kích nổ chắc chắn các loại thuốc nổ này cần phải cĩ 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 khơng thể tiếp tục được một cách chắc chắn Đường kính tới hạn cĩ thể được cơng bố ở điều kiện kìm giữ (trong đá
hoặc ống thép) hoặc khơng kìm giữ và trị số này khác biệt đáng kể ngay cả
đối với cùng một loại thuốc nổ Thuốc nổ cĩ độ nhậy cao thường cĩ đường
kính tới hạn nhỏ tuy nhiên các nhân tố khác như mức độ tinh khiết và gắn
kết giữa các thành phần cĩ thể tạo ra loại thuốc nổ cĩ 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 cĩ 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 cĩ 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 tồn hơn
Trang 161.1.4.1 Hiên tương nổ lây
Hiện tượng nổ lây của thuốc nổ cĩ thể được mơ tả như là sự kích nổ một hoặc nhiều khối thuốc nổ bởi quá trình nổ của một khối thuốc khác gần
kề Trong một số ứng dụng nổ (ví dụ như nổ rãnh trong vùng đầm lây) hiện tượng này được sử dụng để bắn mìn Trong đa số các trường hợp hiện tượng
nổ lây là khơng mong muốn và thường gây nên việc kích nổ các khối thuốc
nổ gần kề khơng theo đúng trình tự vi sai như đã thiết kế
Rất khĩ cĩ thể xác định chính xác khi nào thì hiện thượng nổ lây xuất hiện Ví dụ các thỏi thuốc Gelignit đường kính 32 mm cĩ thể nổ lây ở
khoảng cách lớn hơn 300 mm nếu như trong đá cĩ những khe nứt hoặc cĩ các mạch ngậm nước tạo thành đường truyền trực tiếp cho sĩng xung kích Trong khi ở đa số các trường hợp những thỏi thuốc Gelignit đường kính nhỏ lại khơng bị nổ lây ở khoảng cách 100 mm trong đá nguyên khối
&€
Trong cùng một lỗ mìn, các thỏi Gelignit cĩ thể “nhảy qua” các
khoảng hở (đệm khí) lớn hơn 200 mm và kích nổ các thỏi Gelignit khác ở đĩ
Thuốc POWERGEL MAGNUM 3151 đường kính 25 mm cĩ thể
“nhảy qua” các đệm khí chừng 100 mm để kích nổ các thỏi thuốc khác
trong cùng một lỗ mìn
Do cĩ độ nhậy nổ kém hơn nên ANEO, thuốc nổ nhũ tương và
Watergel trong các 16 min đường kính 45 mm chỉ cĩ khả năng nổ lây ở khoảng cách nhỏ hơn 200 mm nếu ở đĩ khơng cĩ các đường liên thơng trực tiếp, khe nứt giữa các lỗ mìn Tuy nhiên ở những khoảng cách như thế khả
năng giảm nhậy lại cĩ thể thấy rất rõ rệt
Trang 171.1.5 Tốc đơ nổ
Tốc độ nổ (VOD) là tốc độ sĩng nổ lan truyền trong cột thuốc nổ
Hai loại thuốc nổ cĩ cùng sức cơng phá nhưng lại khác nhau về tốc độ nổ
cĩ thể thực hiện cơng năng hồn tồn 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 cĩ 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
cĩ tốc độ nổ cao Tuy nhiên do ANEO và các hỗn hợp của nĩ cĩ 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 cĩ tốc độ truyền nổ cao sẽ khơng mang lại lợi thế đối với
các loại đá yếu hoặc cĩ 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 nĩ 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 cơng năng cao Ví dụ trong điều kiện khơng 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
Trang 181.1:6_ Đặc tính khĩi
Các loại khí chủ yếu phát sinh từ quá trình nổ của thuốc nổ dân dụng
bao gồm điơxit cacbon, nitơ và hơi nước Về cơ bản các loại khí này cĩ thể coi là khơng độc Quá trình nổ cũng phát sinh ra các loại khí độc với những mức độ khác nhau chủ yếu là ơxIt cacbon và các ơxit nitơ Các loại khí như sulphit hiđrơ và điơxit sulphua thường khơng phát sinh nhưng cũng cĩ 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 khĩi thuốc Khi sử dụng thuốc nổ gốc nitroglixerin (NG) các loại khĩi gây nhức đầu cũng xuất hiện do hiện tượng khối thuốc nổ khơng triệt để hoặc
chỉ nổ từng phần tạo ra
Ơxit cacbon, chất khí độc tơn tại dai dẳng nhất, thường hiện diện ở
một mức độ nào đĩ sau nổ mìn Đây là một chất khí khơng màu, khơng
mùi, khơng vị và khơng gây kích thích Loại khí này khơng tan trong nước và khơng thể tiêu tan bằng cách phun nước hoặc làm ướt khối đá vừa phá
nổ Phương pháp duy nhất để kiểm sốt loại khí này là phân tán hoặc giảm
bớt nồng độ bằng thơng giĩ tích cực Do hơi nhẹ hơn khơng khí nên ở nơi nào cĩ khơng khí CO thường bay lên trên cịn nơi nào thiếu khơng khí nĩ thường bị giữ lại ở vịm hang hoặc lị thượng cụt
Cĩ 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% cĩ thể khơng thấy triệu chứng øì trong vịng một giờ nhưng nếu tiếp xúc từ 2 — 3 giờ cĩ thể bị nhức đầu và rơi vào trạng thái bực dọc Với nồng độ 0,10 — 0,12% triệu chứng ngộ độc cĩ thể nhận thấy trong vịng 1 gid va nếu tiếp xúc liên tục sẽ thấy nhức đầu, buồn nơn và lẫn lộn trí nhớ Khi nồng độ lên đến 0,15 — 0,20% khí CO thực sự nguy hiểm, ngồi các triệu chứng thơng thường, nạn nhân cĩ thể bị ngất Tiếp xúc lâu
Trang 19hơn ở nồng độ này cĩ 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 cĩ thể xảy ra bất thình lình đến mức nạn nhân gần như khơng 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 lị thượng vài ngày sau khi nổ mìn Trong điều kiện thơng giĩ kém nạn nhân bị suy sụp sau đĩ thiệt mạng sau một thời gian làm việc
ngắn
Các loại ơxit nitơ thường xuất hiện dưới dạng điơxit nitơ (NO;) một
chất khí cĩ màu nâu đỏ Ở ngồi trời cĩ thể nhận ra ngay loại khí này nhờ
màu sắc đặc trưng của nĩ Tuy nhiên trong hầm tối khĩ cĩ thể phát hiện được NO, bằng mắt Cĩ thể phát hiện ra NO, nồng độ thấp nhờ tính kích
thích của nĩ đối với mắt, mũi và cổ họng Các loại ơxit nitơ thường nguy hại hơn ơxit cacbon nhưng rất may chúng lại tan nhanh sau khi nổ Ngay cả với nồng độ thấp chúng cũng rất nguy hiểm Khơng cĩ triệu chứng ngộ độc rõ ràng khi hít phải NO; nồng độ thấp Hiện tượng này thường xảy ra âm thầm và nạn nhân cĩ thể hấp thụ một liều lượng lớn hoặc tử vong mà khơng
nhận ra đã tiếp xúc với nồng độ ở mức nguy hiểm Ơxit nitơ nguy hiểm ở
nồng độ lớn hơn 0,0005% (nghĩa là cĩ 5 phần ơxit nitơ trên một triệu phần khơng khí) Nồng độ 0,007% là mức độ cực đại khơng gây ra nguy hại nghiêm trọng khi hít thở trong vịng 30 — 60 phút trong khi nồng độ 0,01%
cĩ 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 vịng 30 phút hoặc ít hơn
Đặc tính khĩi của thuốc nổ rất khác nhau và nồng độ khĩi cĩ 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 khĩi hơn các loại thuốc nổ Gelignit hoặc Watergel
Do điều kiện giới hạn về khơng gian nên cần phải hết sức thận trọng
khi lựa chọn thuốc nổ nhằm hạn chế đến mức tối thiểu khĩi độc thải ra
Trang 20Đối với các ứng dụng trong hầm lị chỉ nên sử dụng những loại thuốc
nổ được chế tạo theo cơng thức chuẩn mực cĩ độ cân bằng ơ xy cao Ngay
cả với những loại thuốc này cũng phải bảo đảm thơng giĩ tốt vì khi sử dụng với liều lượng đủ lớn nồng độ khí độc phát sinh cĩ thể tới mức gây chết người Theo thơng lệ việc nổ mìn thường được thực hiện vào lúc giao ca hoặc giờ nghỉ giữa ca tuy nhiên điều này khơng cĩ nghĩa là cĩ thể bỏ qua
việc thơng giĩ sau khi nổ mìn
Cách thức bảo vệ tốt nhất để tránh khĩi độc là dành đủ thời gian thơng giĩ để làm tan khĩi trước khi cơng nhân quay trở lại gương lị Ngồi
ra, thuốc nổ sử dụng phải được bảo quản tốt và kích nổ đúng cách để chúng
nổ hết hồn tồn Mức độ giới hạn về khơng gian là một yếu tố quan trọng
khác để giảm thiểu việc tạo ra khĩi độc Nếu chất độn bằng gỗ được sử dụng khi nạp thuốc thì phải tăng cường thơng giĩ để giảm tác động ngược
của các chất độn này đối với việc tạo ra khĩi độc do điều kiện kìm giữ và kích nổ thuốc nổ bị giảm Trong trường hợp khơng đảm bảo đủ thơng giĩ, nên thay chất độn gỗ bằng chất độn trơ như đất sét, vụn ngĩi chẳng hạn
Ngay cả đối với nổ mìn lộ thiên khi khĩi phát sinh thường khơng được coi là nguy hiểm vẫn cĩ thể cĩ những tình huống nguy hiểm hình
thành ở đáy mỏ trong những ngày lặng giĩ Khĩi phát sinh sau khi nổ cĩ thể lưu lại và gây nên sự khĩ 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 cĩ 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
Trang 21tính 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 cĩ dạng hạt dễ rĩt, đổ cịn Watergel lại cĩ dạng đặc quánh hơi đàn hồi giống cao su, trong
khi nhũ tương cĩ độ đậm đặc nằm giữa kem chải tĩc và hồ đặc Thuốc nổ
Gelignit lại cĩ 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 cĩ tác động đến các “vị trí
nĩng” cĩ vai trị 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
Trang 221.9(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 cĩ trị số đáng kể Tuy nhiên hiện tượng này cũng chỉ xảy ra đối với những loại thuốc bao gĩi hoặc bơm trực tiếp được nhậy hố bởi bọt khí hoặc hơi khơng được bảo vệ Nếu vụ nổ được thực hiện với những lỗ mìn sâu hoặc cĩ cột nước trong lỗ mìn cĩ 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 nĩ tăng lên Điều này càng đúng hơn đối với các loại thuốc cĩ thành
phân khơng chứa chất nhậy hố 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 đĩ bị giảm nhậy bởi áp lực động theo các phương thức chính sau đây:
1.9(b)1 Hiệu ứng khe hở
Nếu trong một lỗ mìn khơ được nạp thuốc nổ cĩ đường kính nhỏ mà khơng nhồi chặt thì giữa các thỏi thuốc sẽ tồn tại các khe hở khơng khí Do
cĩ những khe hở này nên khi được kích nổ, sĩng xung kích thường cĩ xu hướng thốt ra khỏi sĩng nổ và tác động lên khối thuốc nổ ở phía trên vùng sĩng nổ một áp lực gọi là áp lực cạnh sườn Nếu độ ổn định của sĩng nổ ở
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 nĩ giảm trong khoảng thời gian chỉ vài micro giây trước khi sĩng nổ tới Hiện tượng được gọi là hiệu ứng
Trang 23khe hở (channel effect) này cĩ thể làm cho quá trình nổ bị yếu đi hoặc thậm
chí ngừng lại Cĩ 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 cĩ tốc độ nổ hoặc độ nhậy cao hơn với thơi
thuốc cĩ đường kính lớn nhất cĩ thể;
c) Bảo đảm để cột thuốc khơng 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 cĩ 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 nĩi trên tác động theo các hình thức cách sau: a) Sĩng 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
đĩ nén ép khối thuốc ở bên trong và/hoặc
c) Cac chất khí nổ cĩ 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 nĩi trên của áp lực được trình bày theo trình tự xuất hiện chứ khơng phải theo tầm quan trọng của chúng
a) Thời gian để sĩng 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 sĩng nổ cĩ thời lượng nằm trong khoảng từ 5
ms đến § ma
Trang 24Điều đĩ cĩ nghĩa là những khối thuốc nổ được bắn tức thời hoặc sau thời gian lớn hơn § ms cĩ khả năng hồi phục từ
trạng thái giảm nhậy bởi sự nén ép của sĩng nổ trừ khi chúng
được nhậy hố bằng vi cầu thuỷ tính hoặc chất tương tự vì
chúng khơng 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 nĩi trên, khơng nên bắn các lỗ min can ké với
cùng một thời gian vi saI
b) Cơ chế thứ hai, được coi là nguyên nhân thơng 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
vơi và và đá cát kết ướt cĩ 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 cĩ thể mường tượng, cơ chế thứ ba thường xuất hiện trong các loại đá cĩ đứt gãy hoặc khe nứt Các loại khí áp lực rất cao phát sinh khi nổ thường cĩ 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 ngồi trước thời điểm nĩ 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 nĩ cĩ thể chỉ vào khoảng 100 mm trong đá cĩ độ cứng trung bình
Trang 251.9(b)3 Hiệu ứng dây nổ
Khi được sử dụng để kích nổ các lỗ mìn và đi xuyên qua cột thuốc dây nổ cĩ thể gây nên hiệu ứng kích nổ phụ hoặc giảm nhậy lớp thuốc nổ bao quanh dây nổ Cĩ 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 cĩ
được phương thức phù hợp nhất Vấn đề này sẽ cịn được đề cấp đến trong chương 5 (trang 5.6, 5.7)
1.1.10 Hiéu ứng nhiệt đơ
1.1.10.1 Nhiệt đơ cao
Khơng cĩ loại thuốc nổ hoặc mồi nổ nào cĩ 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 ) cĩ 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 tồn 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 tồn nĩi trên, các phản ứng
hố học và sự phân rã cĩ thể bắt đâu xảy ra làm cho một số loại thuốc nổ
trở nên vơ dụng hoặc trở thành chất trơ trong khi một số loại khác lại cĩ
phản ứng phát nhiệt dẫn đến cháy hoặc nổ
Khi cĩ mặt một số khống chất hoặc muối một số loại thuốc nổ sẽ tham gia các phản ứng hố học làm xuất hiện nhiệt hoặc điểm nĩng trong lỗ
làm nhiệt độ tăng cao tới mức nguy hiểm
Trang 261.1.10.2 Nhiệt đơ đơng lạnh
Do chỉ chứa một lượng nước khơng đáng kể nên các loại thuốc nổ gốc ANFO khơng thể bị đơng lạnh
Mặc dù thuốc nổ bao gĩi POWERGEL, 2131 thường trở nên cứng và
khĩ uốn khi nhiệt độ giảm nhưng loại thuốc này khơng bao giờ bị đơng 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 khơng nổ ở những điều kiện làm
việc thường 8ặp
1.1.11 Đặc tính cháy
Đây là đặc tính xác định khả năng đốt cháy của thuốc nổ Các loại thuốc nổ gốc ANEFO và Gelignit đều cĩ thể đốt cháy và cháy tốt trong khi
Watergel và nhũ tương rất khĩ cháy trừ khi cĩ nguồn lửa bên ngồi kích thích trong một khoảng thời gian nhất định do trong thành phần của những loại thuốc này cĩ chứa nước
1.2 THUỐC NỔ YẾU
Thuốc nổ yếu là những hỗn hợp hố học khơng chứa những thành phần mà bản thân đã là thuốc nổ đồng thời trong trạng thái khơng kìm giữ (ví dụ như để ngồi trời) khơng thể kích nổ được bằng kíp nổ cĩ 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
Trang 27ANZOMEX) và phải để mồi nổ này tiếp xúc tốt với thuốc nổ Da phần các
thuốc nổ yếu đều chứa một lượng lớn nitrat amơn Đặc tính nổi bật của loại thuốc nổ này là độ an tồn 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 cĩ thể sử dụng
kết hợp với nitrat anơn (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 cĩ sẵn lại
khơng quá đắt và cĩ thể dễ dàng trộn với AN để tạo ra một hỗn hợp đồng
nhất gọi là ANFO ANFO cĩ độ nhậy cao hơn do đĩ cũng cĩ 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 khơng tạo nên được ưu
thế đáng kể nào về năng lượng nổ đồng thời do cĩ điểm bốc cháy thấp nên
cĩ nguy cơ cháy nổ cao trong quá trình trộn và nạp Cũng vì lý do này, luật pháp cấm sử dụng nhiên liệu lỏng cĩ điểm bốc cháy nhỏ hơn 61 °C Mặt khác dầu nhiên liệu cĩ độ nhớt ở mức mà nếu pha trộn đúng cách cĩ 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 cơng ty khai thác mỏ đã cho thấy
dầu thải làm giảm độ nhậy, năng lượng hữu ích và tốc độ nổ từ đĩ 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)
Trang 281.2.1.1 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
Trang 29Ở các tiểu bang ngồi tiểu bang Tây Australia, “Nitropril” được đĩng trong các bao polythelen nặng 40 kg Loại bao polythelen 30 kg cũng cĩ
thể được cung cấp với giá thoả thuận Ngồi ra “Nitropril? cịn 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 khơng được khuyến nghị Để cĩ thể đạt
được cơng năng cực đại của thuốc cần phải sử dụng phương thức pha trộn chính xác hơn Ngay cả đối với các lỗ mìn cĩ đường kính lớn (ví dụ 250 mm) thì năng lượng nổ đạt được cũng dưới mức tối ưu, cịn trong trường hợp các lỗ mìn cĩ đường kính nhỏ hơn loại ANFO nĩi trên cho kết quả rất
kém Xác xuất của khơng nổ hoặc nổ khơng 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 cơng phá của ANFO (và do đĩ chiều sâu mỗi đợt nổ) là tối đa;
b) Yêu cầu khĩi phát sinh là tối thiểu;
c) Khơng gây tắc nghẽn giữa máy nạp và vịi 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
Trang 30Khi lượng ANEO cần thiết khơng lớn cĩ thể dùng thiết bị trộn COXON hoặc thiết bị trộn bê tơng 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 vịng bi cũng như hộp số phải được bảo vệ khỏi AN hoặc ANEO chảy tràn Khơng được dùng
động cơ xăng để truyền động máy trộn Tuy nhiên cĩ thể sử dụng động cơ
điện đã được cấp phép vào cơng việc này Nếu sử dụng máy trộn bê tơng thơng thường để trộn, bồn chứa phải được lĩt 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” đĩ hoặc da cam vào trong 500 li dầu (chừng 1 thìa cà phê cho 1 lít) thì ANFO sẽ cĩ mầu dễ phân biệt Nếu muốn cĩ 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 cĩ 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 cĩ 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 cơng phá cực đại với khĩi phát sinh sau khi nổ ít nhất khi tỉ lệ dầu nhiên liệu là 5,7% (theo khối lượng) Tỉ lệ này cĩ thể đạt được khi trộn 3 lít dầu với một bao 40 kg “nitropril” Thêm 5,7% dầu
Trang 31nhiên 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 phĩng 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 cĩ thể dự đốn, 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 khĩi màu vàng da cam sau khi nổ cho thấy tỉ lệ dầu trong ANEO hơi ít Tuy nhiên lớp khĩi này cũng xuất hiện ngay cả khi ANFEO được pha trộn chính xác nhưng bị ngâm trong lỗ mìn cĩ nước Nguyên nhân của hiện tượng này là nước đã tấn cơng và thay thế một phần dầu trong các hạt AN
Như cĩ 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 cơng 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 cịn 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 cĩ hài lịng với việc trả chi phí cho một trăm đơn vị năng lượng mà chỉ nhận được cĩ 77% hay khơng? Xem xét phần trăm mất mát này (23%) trong việc đào hầm mới thấy được sự khác biệt giữa bãi nổ hồn 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 rĩt 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
Trang 32ANEO cũng khơng đáng kể nên tỉ trọng của nĩ thay đổi rất it (ANFO 6 day
lỗ hầu như khơng bị nén ép bởi trọng lượng của ANEFO ở phía trên)
Để đạt được tỉ trọng rời lớn hơn trị số rĩt tự chảy ANEO cần phải nén
ép theo một cách nào đĩ Trong các lỗ mìn cĩ đường kính nhỏ hơn 75 mm, tỉ trọng của ANEO cĩ thể nâng lên đến 0,95 g/cm3 néu được nạp bằng khí nén thơng qua vịi nạp bán dẫn thích hợp
Nếu bị nén đến ti trong cao hon 1,2 g/cm3 ANFO sẽ khơng nổ dù
kích cỡ mồi nổ cĩ lớn thế nào đi nữa Trong trường hợp này ngườ ta nĩi ANFO đã bị “ép chết”
1.2.1.5 Đường kính cơt thuốc ANEO
Đường kính tới hạn của ANFO (cĩ nghĩa là với đường kính nhỏ hơn
quá trình nổ của cột thuốc ANEO sẽ khơng ổn định) phụ thuộc vào tỉ trọng
của thuốc và điều kiện kìm giữ
Ở trạng thái khơng kìm giữ (ví dụ trong ống ni lơng mỏng) ANFO
thường khơng nổ tốt nếu đường kính khối thuốc nhỏ 50 mm Ngược lại ở trạng thái kìm giữ trong lỗ mìn, ANEO cĩ thể nổ tốt với đường kính nhỏ hơn 32 mm Nếu được nén ép tới tỉ trọng lớn hơn 1,0 g/cm3, để cĩ thể nổ
được đường kính khối thuốc ANFO phải lớn (cĩ nghĩa là với tỉ trọng 1,1
g/cm3 ANFEO sẽ khơng chắc chắn nổ tốt trong lỗ mìn cĩ đường kính dưới
50 mm)
Cĩ thể thấy là đường kính lỗ min cĩ 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 cĩ đường kính khác nhau trong đá cĩ độ cứng trung bình Khi đường kính tăng, tốc độ nổ VOD của ANEO cũng tăng theo trong khi năng
lượng nổ của nĩ lại gần như khơng thay đổi với điều kiện chất lượng nổ
Trang 33được đảm bảo Độ nhậy kích nổ của ANEFO giảm khi đường kính lỗ mìn tăng Điều này cĩ nghĩa khi đường kính của khối thuốc ANFO càng lớn càng cần phải cĩ 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 cĩ thể khơng tiếp xúc thật tốt với nhau và khơng lấp đầy hồn tồn lỗ mìn Hiện tượng này làm giảm chỉ số năng lượng nổ trên một mét lỗ mìn do đĩ 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 khĩi 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 cơng năng của ANEO
Độ nhậy và tốc độ nổ của ANFO tăng khi cỡ hạt của nĩ giảm (do quá trình phá vỡ các hạt AN một cách chủ ý hoặc ngẫu nhiên) ANFO cĩ thể trở
thành thuốc nổ nhậy với kíp nổ nếu cỡ hạt của nĩ giảm nhỏ tới mức tinh, mịn Tuy nhiên ANFO mm lại cĩ xu hướng đĩng bánh mạnh hơn do hút ẩm
từ khơng khí Hơn nữa khi lượng hạt mịn trong ANEO tăng, hỗn hợp này trở nên khĩ thao tác hơn Nĩ sẽ khơng tự chảy khi rĩt 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 cĩ thể đạt được tỉ trọng cỡ 0.60 g/cm3 so với 0.80 g/cm3 là tỉ trọng của ANEO rĩt tự chảy sử dụng “nitropril” loại tốt
Trang 341.2.1.8 Đơ nhây cua ANFO
Mặc dù là một loại thuốc nổ, ANFO cĩ độ nhậy rất kém Trừ phi được mồi nổ đúng cách, việc kích nổ sơ cấp ANFO ở trong lỗ mìn rất khĩ cĩ 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
Nĩi chung mơi nổ phải cĩ tốc độ nổ VOD cao và được vùi kín hồn
tồn 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 amơn Hình 1.2 mơ 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 cĩ đường kính
nằm trong khoảng 25 — 50 mm chứa ANFO nạp bằng khí nén đơi khi cĩ thể kích nổ bằng kíp nổ cường độ số 8 mà khơng cần mồi nổ tuy nhiên vì lí do an tồn (do kíp nổ hồn tồn khơng được bảo vệ trong quá trình nạp) và để
bảo đảm quá trình nổ xảy ra chắc chắn, tập quán này khơng 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) Khơng cĩ nước trong 16 min;
(d) Mức độ kìm giữ của lỗ mìn đối với ANFO cao; và
(e) Cĩ sự tiếp xúc tốt giữa kíp nổ và lớp thuốc ANFO bao quanh
Trang 35100: 80 60 4 405 20 4
35% Sự biên đơi của độ nhậy và năng lượng
Trang 36| Nạp bảng khí nén | Nap rot i | “Oo = sœ- m oa <a 1 i 4 m m ” +
Đường kính thối thuốc
Trang 37Cĩ thể nĩi trong thực tế rất hiếm khi các điều kiện nĩi trên được bảo
đảm đầy đủ nên ngồi lí do an tồn, 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 hồn tồn kích nổ tốt ANEO chất lượng cao
trong các lỗ mìn đường kính tới 100 mm nhưng khơng đảm bảo ở những lỗ mìn đường kính lớn hơn Bản chất năng lượng giải phĩng của ANEO cũng
bị biến đổi bởi việc kích nổ bằng dây nổ Cụ thể là dây nổ 5 g/m khơng những khơng bảo đảm kích nổ ANFO một cách chắc chấn mà cịn cĩ thể
làm giảm nhậy thuốc trong những lỗ mìn đường kính nhỏ hơn 100 mm
1.2.1.9 ANFO kháng nước
Khơng cĩ 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 khơng cĩ tác dụng gì trong việc ngăn cản ANFEO tan trong nước Độ nhậy, sức cơng 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 cĩ 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 khống và mỏ đá trên khắp thế giới
cảnh báo rằng khơng thể bảo đảm được độ tin cậy và hiệu quả của bãi min sử dụng ANFO trong điều kiện lỗ mìn cĩ nước “Giữ cho ANFO khơ” là
nguyên tắc luơn luơn phải tuân thủ
Trang 381.2.1.10 Khoi phat sinh tu ANFO
Nếu được pha trộn kỹ lưỡng và đúng tỉ lệ đồng thời được kích nổ
đúng cách thì lượng khĩi 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 cĩ thể dự
kiến, nồng độ khí độc tạo ra sẽ thấp nhất nếu ANEFO được cân bằng ơxy (cĩ 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 khĩi độc phát sinh cịn cĩ thể tăng lên do:
a) Cột thuốc nạp khơng liên tục hoặc khơng đầy hồn tồn; b) Lượng thuốc mổi khơng 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) — Cĩ 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 cĩ thể chủ động khống chế mức độ phá hậu bằng cách “pha lỗng” 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 cĩ nhiều tiềm
năng nhất về phương diện này Hỗn hợp này cĩ thể nổ một cách đáng tin
cậy trong lỗ mìn ngay cả khi tỉ lệ polystyrene lên tới 75% (theo dung
Trang 39lượng) Cĩ thể thấy rõ là những loại hỗn hợp nổ kiểu này cĩ tỈ trọng và trị
số năng lượng tính theo mét lỗ mìn giảm xuống chỉ cịn 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 khơng ảnh hưởng nhiều đến đặc tính của khĩi sau khi nổ và nếu bảo đảm việc thơng giĩ theo đúng tiêu chuẩn thì về khía cạnh khĩi sau khi nổ, loại chất độn này được phép sử dụng Về lí thuyết ANFOPS được coi là vật liệu cân bằng ơxy
âm (tạo ra nhiều CO) nên để cân bằng lượng polystyrene thêm vào cĩ thể
rút bớt dầu nhiên liệu trong hỗn hợp một cách thích hợp Ví dụ cĩ thể đưa hỗn hợp ANFO - PS cĩ tỉ lệ pha trộn theo dung lượng 50:50 về trạng thái cân bằng ơxy bằng cách đơn giản là giảm tỉ lệ dầu nhiên liệu từ 5,7% xuống cịn 3%
Đa số xác loại dầu thương phẩm đều tấn cơng 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 thơng thường vì loại dầu này khơng tấn cơng 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 đĩ, các hạt polystyrene phải cĩ hình trịn và đường kính gần với đường kính của hạt AN Vào giai đoạn cuối của
quá trình trộn, cĩ 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 khơng
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
Trang 401.2.3 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 cĩ tỉ trọng và sức cơng phá cao hơn so với ANFO Pha nhũ tương là một thể giống như mỡ, cĩ tính kháng nước cao được tạo thành từ giọt dầu nhỏ trộn đều trong một dung dịch chất ơxy hố và cĩ
trạng thái tương tự như của thuốc nổ nhũ tương POWERGEL, nhưng khơng
được coi là thuốc nổ Do bản chất là một chất lỏng cĩ độ nhớt cao EP cĩ khả năng thế chỗ khơng 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
cĩ 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 khĩ khăn
Ung dung cia ENERGAN
Nhờ một loạt các ưu thế bao gồm giá thành hạ, cơng năng phá nổ tốt đặc biệt là đối với việc dồn đống, dễ pha trộn và sử dụng cũng như cĩ độ an
tồn 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 khơ
Tuy nhiên do ANEO cũng cĩ những hạn chế nhất định, đặc biệt là
khi gặp những bãi nổ cĩ nước, nên nhiều khi vẫn cần thiết phải sử dụng