Giáo Trình Khoan nổ mìn dành cho kỹ sư mỏ

Giáo trình khoan- nổ mìn là cẩm nang cho kỹ sư khai thác mỏ. Quyển sách giới thiệu, hướng dẫn chi tiết các quá trình khoan- nổ mìn trên mỏ lộ thiên nhằm phá vỡ đất đá, khai thác được khoáng sản có ích đồng thời hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường. Ngoài ra, giáo trình còn có thể dùng để tham khảo trong các ngành khác như xây dựng, giao thông, thủy lợi, thủy điện, thi công công trình ngầm........

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

Hà Nội, Tháng 4/2010

BÀI 1 ĐẤT ĐÁ MỎ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐÊN CÔNG TÁC KHOAN

NỔ MÌN

Đất đá mỏ là bao gồm toàn bộ đất đá thuộc đới thạch quyển vỏ trái đất đượctiến hành công tác khai thác mỏ Như vậy đất đá mỏ bao gồm cả đất đá thải vàkhoáng sản có ích Đất đá mỏ là đối tượng chính của công nghệ khoan nổ mìn

1.1 CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ MỎ ẢNH HƯỞNG TỚI KHOAN NỔ MÌN: 1.1.1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu các tính thuốc cơ lý của đất đá mỏ ảnh hưởng đến công tác khoan nổ mìn:

Sức cản của từng loại đất đá mỏ khác nhau đối với cùng một loại thiết bị.Với mỗi khâu công nghệ thì sức cản của đất đá cũng khác nhau Sức cản củađất đá tác động trực tiếp tới tính hiệu quả khi thực hiện các khâu công nghệ,

nó làm giảm năng suất, độ bền, tuổi thọ của thiết bị khai thác và làm tăng giáthành khai thác

Mục đích của công tác khoan nổ mìn là tạo trong khối đá lỗ khoan, nạp thuốc

nổ, khởi nổ để sử dụng năng lượng thuốc nổ phá vỡ làm tơi đất đá phục vụ khaithác Hiệu quả của công tác khoan nổ mìn bị ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp bởicác tính thuốc cơ lý khác nhau của đất đá một cách phức tạp Do vậy việc nghiêncứu các tính chất cơ lý của đất đá có ý nghĩa to lớn nhằm:

- Lựa chọn, tính toán các giải pháp kỹ thuật trong công tác khoan phù hợpnhư: phương pháp khoan, đường kính lỗ khoan, loại thiết bị khoan, các thông

1.1.2 Các tính chất cơ lý của đất đá mỏ:

Có nhiều tính chất lý học và cơ học của đá ảnh hưởng đến hiệu quả của côngtác khoan nổ mìn Ở đây chỉ nghiên cứu một số tính chất tiêu biểu ảnh hưởng lớnđến khoan nổ mìn

Khi khoan trong đất đá có độ dẻo lớn thường bị giắt choòng khi sử dụngkhoan đập Khi nổ mìn trong đất đá độ dẻo lớn tiêu hao thuốc nổ lớn hơntrong đất đá dòn.

3 Độ dòn:

Độ dòn là tính chất của đất đá bị phá vỡ không có biến dạng dẻo

Tính chất dòn hay dẻo của đất đá chỉ là tương đối, nó phụ thuộc vào tốc độ tácđộng của tải trọng và thay đổi với cùng một loại đất đá Khi khoan nổ có thể coiđất đá cứng là đất đá dòn

Khi khoan để đất đá phá huỷ dưới dạng dòn cần tăng tốc độ của tải trọ\ng

5 Độ dính:

Độ dính của đất đá được đặc trưng bởi sức chống lại các lực muốn tách mộtphần của nó ra khỏi nguyên khối Đất đá có độ dính lớn sẽ gây khó khăn cho côngtác khoan nổ mìn, đặc biệt khi sử dụng khoan xoay

6 Độ rỗng:

Độ rỗng được đặc trưng bởi những lỗ hổng nhỏ nhất có trong đá Các lỗ hổngnày do xi măng gắn kết không lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt khoáng vật.Theo cơ học đá đây là khuyết tật khi tạo đá

Độ rỗng được thể hiện bằng hệ số độ rỗng:

v r

r

V V

V n



Trong đó: V r, V v- Thể tích các lỗ rỗng và thể tích khoáng vật tạo đá

7 Độ hạt:

Độ hạt được đặc trưng bởi độ lớn của các hạt khoáng vật tạo thành đá

Theo kích thước hạt khoáng vật chia đất đá thành 3 loại:

9 Độ ổn định:

Độ ổn định là tính chất đất đá giữ nguyên vị trí của nó trên sườn dốc Đất đákém ổn định sẽ gây ra sập thành lỗ khoan, miệng lỗ khoan, gây khó khăn cho quátrình nạp thuốc, làm tổn thất mét khoan hoặc mất lỗ khoan Độ ổn định liên quantới việc lựa chọn đường kính lỗ khoan và hướng nghiêng của lỗ khoan

Mật độ của một loại đất đá phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm của đá

- Than có t  0  , 9 1 , 8 T/m3 than có độ tro AK càng lớn thì t càng lớn

K



Do Kv > 1 nên vr< ngk

Đất đá có độ vỡ rời lớn làm tăng kích thước đống đá nổ mìn

Đất đá cứng, độ dính lớn, tính mài mòn cao có hệ số vỡ rời lớn

12 Tính phân lớp:

Tính phân lớp là tính chất của đất đá tương đối dễ tách ra theo bề mặt phânchia lớp Mặt phân lớp này được hình thành khi tạo đá, do thay đổi quy luật, chu

kỳ tạo đá Cơ học đá coi đây là khuyết tật khi tạo đá

Trong khoan nổ mìn các mặt phân lớp gây ra kẹt choòng, cong trục lỗkhoan do vậy khi khoan phải tránh mặt phân lớp, hoặc khoan vuông góc vớimặt phân lớp

Mặt phân lớp còn tạo ra các tính chất cơ lý khác nhau của các lớp đá, gâykhó khăn cho công tác khoan khi lựa chọn chế độ khoan phù hợp, khó khăntrong quá trình nổ mìn, mức độ đập vỡ không đồng đều, thể tích đất đá phá

vỡ nhỏ

13 Độ nứt nẻ:

Được đặc trưng bởi tần số và sự phân bổ nứt nẻ trong đất đá Hệ thống khe nứtnày phân chia đất đá thành từng khối có kích thước khác nhau Các hệ thống khe

nứt được hình thành bởi khe nứt nguyên sinh (co dãn vì nhiệt khi tạo đá, hoặc khenứt thứ sinh (hoạt động kiến tạo, phong hoá, nổ mìn…)

Theo mức độ nứt nẻ hoặc tỷ lệ các khối lớn, đất đá được phân loại theo mức độnứt nẻ ở bảng 1-1

Bảng 1-1 Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ

Tỷ lệ(%) của các khối có kích thước lớn hơn, cm truyền Chỉ số

IV Nứt nẻ ít (khối rất lớn) 1 - 0,65 1,0 - 1,5 100 80 - 90 40 - 80 0,4 - 0,6

V Thực tế đặc sítKhối cực kỳ lớn < 0,65 > 1,5 100 100 100 0,6 - 1,0

Khi khoan trong khối đất đá có độ nứt nẻ lớn sẽ khó ổn định thành lỗ khoan,miệng lỗ khoan, tổn thất áp lực khí nén và nước, thoát phoi kém tốc độ khoangiảm, dễ bị kẹt choòng đặc biệt với các lỗ khoan nghiêng

Khi nổ mìn khó khăn do nạp thuốc vì thành lỗ khoan không bằng phẳng, dễ tắc

lỗ khi có cục đá nứt nẻ bị đẩy ra áp lực khí nổ nhỏ, tổn thất năng lượng kích nổ,hiệu quả nổ không cao, mức độ đập vỡ không đồng đều sinh ra nhiều đá quá cỡ, đátreo Với các khe nứt lớn còn làm tăng tốc độ của nước ngầm cuốn trôi thuốc nổvới các lỗ khoan có nước động, hoặc làm lộ tia lửa của phát mìn khi nổ trong hầm

lò nguy hiểm khí hoặc bụi nổ

Do vậy khi nổ mìn trong đất đá nứt nẻ cần xét tới các yếu tố kỹ thuật và antoàn Đồng thời sử dụng các giải pháp tránh gây hậu xung cho đất đá của các côngtrình mỏ, đảm bảo khả năng chịu tải của đá, tạo điều kiện thuận lợi khi tiến hànhcông tác khoan nổ mìn lần sau

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ MỎ:

1.2.1 Mục đích, ý nghĩa của việc phân loại đất đá mỏ:

Mỗi loại đất đá khác nhau có mức độ thuận lợi hay khó khăn khác nhau khitiến hành tác động các khâu công nghệ Cũng như các công nghệ khác, trong khoan

Có nhiều phương pháp phân loại; Ở đây chỉ giới thiệu các phương pháp

phân loại thường được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ

1 Phân loại đất đá của Giáo sư M.M Prôtôđiakônôp:

Bảng phân loại đất đá mỏ của Giáo sư người Nga M.M Prôtôđiakônôpcông bố vào năm 1911, được sử dụng rộng rãi trong công tác khoan nổ mìn đếnngày nay.

Cơ sở của bảng phân loại này là hệ số độ cứng f (còn gọi là độ kiên cố củađất đá)

Hệ số f được đặc trưng cho độ bền nén khi nén 1 trục Nếu đất đá có độ bềnnén là n  100 KG/cm2 (9.8.106 N/m2, Pa) thì có hệ số độ cứng f = 1

(n  100 KG/cm2 còn gọi là độ bền nén đơn vị)

Mối quan hệ giữa hệ số độ cứng f và độ bền nén một trục được xác định:

6

10 81 , 9 100

n n

Căn cứ vào hệ số độ cứng f, chia đất đá thành 10 cấp theo bảng 1-2

Bảng 1-2 Phân loại đất đá của Giáo sư M.M Prôtôđiakônôp.

Bazan, quắcdít rất cứng và đặc Những loại đất

II 15 Đất đá rất cứng Garnit rất cứng, pocfia thạch anh, đá phiến silic,cát kết và đá vôi cứng nhất 86011 III 10 Đất đá cứng Granit đặc, Cát kết và đá vôi rất cứng Vỉa quặngthạch anh cônglômêrit cứng - quặng sắt rất cứng. 80018 IIIa 8 Như trên Đá vôi cứng, granit không cứng lắm, cát kếtcứng Đá hoa cứng Đôlômít, Pirit 82053

Đất đá tương đối cứng

IVa 5 Như trên Đá phiến thuốc cát, cát kết phiến 78041

V 4 Đất đá cứngtrung bình Đá phiến sét cứng – Cát kết và đá vôi khôngcứng lắm Công lômêrat mềm 75058

Va 3 Như trên Đá phiến các loại (không cứng lắm) macnơ đặc 71034

VI 2 Đất đá tương đối

mềm

Đá phiến mềm Đá vôi rất mềm, đá phấn, muối

mỏ, thạch cao Đất đóng băng, Antraxit Mácnơ thường, cát kết bị phá huỷ, cuội được gắn kết, đất

đá silic

63026

VIa 1,5 Như trên Đất đá loại đá dăm Đá phiến bị phá huỷ, cuộidính kết, than đá cứng Sét hoá cứng 56019 VIIa 1,0 Đất đá mềm Sét Than đá mềm Đất phủ cứng, đất pha sét 45000 VIIb 0,8 Như trên Sét pha cát nhẹ, sỏi, đất lót 38040 VIII 0,6 Đất mặt Đất trồng trọt, than bùn, á sét nhẹ, cát ẩm 30058

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

X 0,3 Đất chảy Cát chảy, đất đầm lầy, đất lót chảy và các loại đấtchảy khác 16042

Theo cách phân loại này cho thấy:

- Đất đá càng khó khoan sẽ càng khó nổ

- Đất đỏ khoan khú bao nhiờu lần thỡ khú nổ bấy nhiờu lần.

- Đất đỏ này khú khoan hơn đất đỏ kia bao nhiờu lần thỡ cũng khú nổ hơnbấy nhiờu lần

Cú thể dựa theo cụng thức kinh nghiệm để xỏc định mức độ khú phỏ vỡtổng quỏt:

2 Phõn loại đất đỏ theo độ khoan:

Giỏo sư Viờn sĩ A.P Xu kha nốp (Viện mỏ thuộc Viện Hàn lõm khoa học - Liờn

Xụ cũ) đó phõn loại đất đỏ mỏ theo mức độ khú khoan

Cơ sở của việc phõn loại khụng dựa và cỏc tớnh chất bền của đỏ, mà dựa vàokhả năng khoan, theo tốc độ khoan thuần tuý với cỏc điều kiện tiờu chuẩn sau:

- Dựng mỏy khoan đập khớ nộn cầm tay ПP – 19

- Áp lực khớ nộn: 4,5 Kg/cm2

- Đường kớnh đầu choũng: 42 mm

- Hỡnh dỏng đầu choũng chữ thập, gúc sắc  = 90o

- Chiều dài choũng khoan: 1 m

Căn cứ vào kết quả khoan, phõn loại đất đỏ mỏ theo cỏc số liệu đặc trưng:

- Tốc độ khoan được, mm/phỳt

- Số mũi khoan tiờu hao cho 1 m lỗ khoan; chiếc/m

Chia đất đỏ thành 16 cấp theo mức độ khú khoan theo bảng (1-3)

Bảng 1-3 Phõn loại đất đỏ theo độ khoan

Độ khoan

Tiêu thụ mũi khoan, ch/m

Tốc độ khoan, mm/phút Cấp

3 Phân loại đất đá theo độ nổ:

Cơ sở để phân loại đất đá theo độ nổ là xác định chỉ tiêu thuốc nổ qtc (tiêuhao thuốc nổ tiêu chuẩn) để phá vỡ 1 m3 đất đá thành các cục có kích thướcđạt yêu cầu

Các điều kiện tiêu chuẩn đó là:

- Khối đá hình lập phương có kích thước cạnh: 1m

- Thuốc nổ dùng loại Amônit N0 6 JV

- Lượng thuốc nổ đặt tại trung tâm khối đá

Sơ đồ xác định qtc thể hiện ở hình 1-1

Hình 1-1 Xác định tiêu hao thuốc nổ qtc.

Sau khi nổ xác định kích thước trung bình của các cục đá và so với kích thướcyêu cầu phải thoả mãn dtb  d yc

Nếu không thoả mãn phải tăng qtc Căn cứ vào qtc phân loại đất đá theo mức

độ khó phá vỡ theo bảng 1-4

Cũng có thể xác định qtc theo công thức thực nghiệm:

qtc = 0,2(n+c+k) + 2, g/m3 (1-8)

Bảng 1-4 Phân loại đất đá theo mức độ khó phá vỡ

Do vậy kết quả trên chỉ sơ bộ phân loại đất đá theo mức độ khó nổ Trong thực

tế nổ mìn tiêu hao thuốc nổ khác hoàn toàn kết quả trên và lớn hơn rất nhiều Trong

dtb

dmax

bảng (1-5) là kết quả phõn loại khi nổ ở mỏ lộ thiờn cú H= 1215m ;  = 65  700 ;

D = 243 269 mm, thuốc nổ Gramụnit 79/21, nổ vi sai nhiều hàng theo đườngchộo

Bảng 1-5 Kết quả phõn loại theo độ nổ ở mỏ lộ thiờn

Tỷ lệ % của các khối nứt

có kích thớc

Độ bền nén của

đất

đá

106 N/m2 (Pa)

điakôn ốp

Giới hạn

của cấp

Chỉ số trun g bìn h

>500 (mm)

>1.5 00 (mm)

I 0.12-0.8 0.15 < 0.1 0-2 0 10-30 1.4-1.8 VII-VI

II 0.18-0.27 0.225 0.250.1- 2-16 0 20-45 1.75-2.35 VII-VI III 0.27-0.38 0.32 0.2-0.5 10-52 0-1 30-65 2.25-2.55 V-IV

IV 0.38-0.52 0.45 0.45-0.75 45-80 0-4 50-90 2.5-2.8 IV-IIIa

V 0.52-0.68 0.60 0.70-1.00 75-98 2-15.7 80-120 2.75-2.90 IIIa-III

VI 0.68-0.88 0.78 0.95-1.25 10096- 10-30 110-160 2.85-3.10 III-II VII 0.88-1.10 0.99 1.20-1.50 100 25-47 145-205 2.95-3.20 II-I VIII 1.10-1.37 1.235 1.45-1.70 100 43-63 195-250 3.15-3.40 I

IX 1.37-1.68 1.525 1.65-1.90 100 58-78 235-300 3.35-3.60 I

X 1.68-2.03 1.855 1.85 vàhơn

100

75-285 và hơn nữa

Chất nổ (thuốc nổ) là hợp chất húa học hoặc hỗn hợp cơ học của nhiều chất

mà dưới tỏc dụng của cỏc xung lực từ bờn ngoài (va đập, ma sỏt, nhiệt ) cú thểgõy ra nổ

Trong thực tế cú nhiều loại chất cú khả năng gõy ra hiện tượng nổ khi cúnhững tỏc động đủ lớn từ bờn ngoài

Vớ dụ: hỗn hợp Mờtan + khụng khớ với hàm lượng từ 3 ữ 5 %

Hỗn hợp Axờtylen + Khụng khớ

Cỏc loại thuốc nổ thụng thường như: TNT, AH1,AĐ1…

2.1.2 Các đặc điểm nổ của thuốc nổ:

Đa số các thuốc nổ, khi nổ xảy ra quá trình ôxy hóa các nguyên tố cháy làHyđrô và Các bon để tạo thành nước và CO2, hoặc CO Khác với quá trình cháycủa vật chất bình thường, ôxy được cung cấp để thực hiện phản ứng ôxy hóa từkhông khí Khi nổ thuốc nổ ôxy được lấy trực tiếp trong thành phần thuốc nổ, nên

nổ thuốc nổ có các đặc điểm sau:

- Đặc điểm thứ nhất:

Tốc độ xảy ra cực kỳ nhanh Đây là đặc điểm quyết định của thuốc nổ Khi nổthuốc nổ, tốc độ phản ứng ôxy hóa xảy ra cực kỳ nhanh, hàng ngàn m/s, nănglượng giải phóng được tập trung cao trong thể tích nhỏ, không kịp phân tán ra môitrường xung quanh, nhờ đó tạo lên sự chênh lệch rất lớn về áp suất và nhiệt độ.Như vậy thuốc nổ có công suất rất lớn biểu thị bằng số năng lượng giải phóng trênmột đơn vị thời gian rất lớn

Ví dụ: - Khi nổ, thuốc nổ giải phóng ra năng lượng : 1000Kcal/Kg với tốc độ

Ví dụ: Nổ thuốc nổ TNT: sinh ra 1000Kcal/kg, PENT: 1400Kcal/kg

- Đặc điểm thứ 3:

Sinh ra nhiều khí Đây là đặc điểm cần thiết của thuốc nổ, khi nổ thuốc nổsinh ra lượng lớn các chất khí gọi là sản phẩm khí nổ, từ 600 ÷ 1000l/kg(ở điềukiện tiêu chuẩn: 00C và 760mmHg) Các chất khí gặp nhiệt độ cao sẽ giãn nởrất nhanh, tạo lên áp suất lớn Khi lượng khí này giảm áp sẽ có sự biến đổinhanh chóng từ thế năng sang động năng và công cơ học phá vỡ môi trườngxung quanh

Ba đặc điểm nổ thuốc nổ có sự liên quan mật thiết với nhau, thúc đẩy nhau.Nếu thiếu một trong ba đặc điểm trên sẽ không tạo thành hiện tượng nổ hóa họcđược.Vì vậy có thể gọi quá trình nổ thuốc nổ là:

- Sự tập trung năng lượng thể tích cao

- Tốc độ chuyển hóa lớn

- Qúa trình phát nhiệt lớn

- Các sản phẩm khí tạo thành lớn

2.1.3 Các dạng biến đổi hóa học của thuốc nổ:

Thuốc nổ có đặc điểm chung là biến đổi hóa học với phản ứng ôxy hóa.Trong thực tế, tùy theo tốc độ biến đổi hóa học nhanh hay chậm, đặc tính lan

truyền và tác động tới môi trường khác nhau, mà phân biệt ra các dạng biến đổihóa học của thuốc nổ như sau:

- Sự nổ thuốc nổ: Có đặc trưng là tốc độ ôxy hóa xảy ra cực kỳ lớn, đến hàng

ngàn m/s Ví dụ: TNT nổ với tốc độ: 7000 m/s

TEN nổ với tốc độ: 8000 m/s

Sự nổ lan truyền và ổn định tốc độ nhờ sóng xung kích (sóng va đâp, sóngnén) ít phụ thuộc vào áp suất bên ngoài Với mỗi loại thuốc nổ và đường kính nhấtđịnh thì tốc độ lan truyền sóng nổ là không đổi, nó được duy trì bằng chính nănglượng nổ của các lớp thuốc nổ kế tiếp khi phản ứng

Trong trường hợp đặc biệt, do một nguyên nhân hoặc điều kiện nào đó, nănglượng nổ không đủ để duy trì tốc độ nổ, mà giảm dần và đến một giới hạn

nào đó sẽ chuyển thành cháy

Khi cháy trong điều kiện kín với khối lượng lớn nhiệt và khí sinh ra khôngđược giải phóng; các chất khí dưới áp suất cao, ép sát vào bề mặt cháy, làm tốc độcháy tăng nhanh Để giảm tốc độ cháy phải có biện pháp thích hợp giảm áp suất vànhiệt độ môi trường

- Sự nhiệt phân (phân hủy nhiệt):

Các thuốc nổ đều là chất kém bền vững, do vậy dễ dàng xảy ra hiện tượngphân hủy nhiệt Sự nhiệt phân được đặc trưng bởi tốc độ phản ứng ôxy hóa xảy ravới tốc độ rất chậm dưới nhiệt độ bùng cháy Trong điều kiện kín, khối lượng bịphân hủy nhiệt lớn, nhiệt sẽ bị tích tụ dần, thúc đẩy tốc độ phản ứng phân hủy nhiệtnhanh dần theo tốc độ tăng nhiệt độ, đến một giới hạn nào đó sẽ chuyển thành cháyhoặc nổ thuốc nổ

Trong các dạng biến đổi hóa học trên thì nổ thuốc nổ có hiệu quả khi sử dụngnăng lượng của thuốc nổ để phá vỡ đất đá Phân hủy nhiệt có thể làm giảm chấtlượng thuốc nổ hoặc gây cháy nổ kho trong quá trình bảo quản thuốc nổ

4 Các tính chất lý hóa và công nghệ của thuốc nổ:

* Tính chất lý học:

- Các thuốc nổ tồn tại ở các dạng rắn, dạng lỏng, dạng hạt, dạng bột, dạng hạthoặc dạng keo, huyền phù…

- Đa số các thuốc nổ đều hút ẩm, ít tan trong nước nhưng tan trong các dungmôi hữu cơ Các thuốc nổ có thành phần Nitrat Amôn thì hút ẩm mạnh và hòa tantrong nước

- Các thuốc nổ thường chịu được những nén ép nhất định, có thể chịu đượclực nén tới 2000KG/cm2, vì vậy dễ dàng nén ép để định hình

- Tỷ trọng của thuốc nổ thường lớn hơn 1, trừ thuốc nổ ANFO có tỷ trọng 0,9 - 0,95.

Ví dụ: Thuốc nổ TNT, tiếp xúc với kiềm mạnh có thể nổ ở nhiệt độ 800C.Fuminat Thủy ngân tiếp xúc với Axít Nitric thì bị phân hủy mạnh, khi tiếpxúc với axít Sunfuaric thì nổ

Thuốc nổ Nitrat Amôn, phân hủy mạnh với Sunfua, khi đó Nitrat Amôn sẽphản ứng với Sunfua, sinh nhiệt và khí độc ôxít Nitơ Nhiệt độ ở trung tâm phảnứng đạt 11000C có thể gây cháy và nổ

- Các thuốc nổ đều dễ bị ánh sáng mặt trời phân hủy Thuốc nổ TNT khi gặp ánhsáng mặt trời sẽ chuyển từ màu vàng sang mầu nâu và độ nhậy nổ tăng lên

- Nhiều thuốc nổ có khả năng tác dụng với Kim loại, tạo thành những chất mới

có độ nhậy cao hơn hoặc thấp hơn

Ví dụ: Azít chì tác dụng với đồng tạo thành chất kém nhậy hơn, do vậy kíp vỏđồng không dùng thuốc nổ Azít chì

Fuminat Thủy ngân tác dụng với nhôm tạo thành chất mới nhậy hơn, do vậykíp vỏ nhôm không dùng Fuminat Thủy ngân

* Tính chất công nghệ:

Trong quá trình tổ chức thi công các công tác nạp nổ mìn, thuốc nổ chịu nhiềucác tác động khác nhau, có thể làm thay đổi tính chất của thuốc nổ Các tính chấtcông nghệ của thuốc nổ được đặc trưng bởi độ bền công nghệ Độ bền công nghệ

là khả năng của thuốc nổ giữ được chất lượng và các tính chất ban đầu của nótrong quá trình thực hiện các khâu công nghệ trong các điều kiện khác nhau: chuẩn

bị, vận chuyển và nạp

- Độ tơi: Là khả năng của thuốc nổ rơi tự do được qua lỗ tiêu chuẩn vàchứa đầy trong thể tích kín xác định, thuốc nổ hạt có độ tơi, lớn hơn thuốc nổbột, thuốc nổ bột mất tơi khi độ ẩm từ 1,2% ÷ 2%, cũng như bị nén, thuốc nổhạt mất tơi khi độ ẩm ≥ 6%

Độ tơi có ý nghĩa rất lớn khi nạp thuốc nổ bằng cơ giới

- Tính phân tách: Là tính chất của loại thuốc nổ hỗn hợp trong quá trìnhnạp sẽ có những phân tử tự tách riêng ra, đặc biệt khi các phần tử đó có mật độkhác nhau

Ví dụ: Thuốc nổ Đinamôn bột khi sử dụng và nạp trong lỗ khoan sâu thẳngđứng ở lộ thiên, bột gỗ sẽ tách ra khỏi Amôn Nitrat tạo thành các lớp riêng biệt,không thể kích nổ hoặc duy trì kích nổ được

- Tính chảy: Là khả năng của thuốc nổ chứa nước, tự chảy ra khỏi thùng chứa

và dọc theo ống mềm dưới tác dụng của trọng lực hoặc áp lực dư.Tính chảy cao,hiệu quả nạp bằng cơ giới cao Tính chảy phụ thuộc vào nhiệt độ, thời hạn bảoquản và độ đặc ban đầu của thuốc nổ

- Tính hút ẩm: Là khả năng bị ẩm khi hấp thụ hơi nước từ không khí hoặc khiđưa nước vào thành phần của thuốc nổ Tính hút ẩm của thuốc nổ nhóm NitrátAmôn phụ thuộc chủ yếu bởi tính hút ẩm của Nitrát Amôn Tính hút ẩm liên quantới tính đóng cục và chất lượng của thuốc nổ

- Độ ổn định với nước: Là khả năng của thuốc nổ chống lại sự xâm nhập củanước vào lượng thuốc và khả năng ổn định kích nổ Với các dạng thuốc nổ khácnhau có khả năng ổn định khác nhau:

+ Đối với thuốc nổ dạng bột: độ ổn định với nước được đánh giá theo trị số áp lực cộtnước cần thiết để nước xâm nhập vào thuốc nổ trong khoảng thời gian nhất định

+ Đối với thuốc nổ dạng hạt: được đánh giá bằng khả năng không bị hòa tan và

ổn định kích nổ trong trạng thái chứa đầy nước

+ Đối với thuốc nổ chứa nước: Được xác định bằng khả năng hòa tan, mất tínhliên tục, độ ổn định tốt với nước tĩnh và thường bị giảm với lỗ có nước động đốivới thuốc nổ chứa nước

- Tính chất bụi: Là khả năng của thuốc nổ tơi khi sử dụng hoặc vận chuyển bịnghiền nát, các phần tử nhỏ xâm nhập vào không khí Bụi lớn nhất là các loạithuốc nổ bột Để chống bụi có thể làm ẩm thuốc nổ từ 2% ÷ 6%

- Tính đóng cục: Là khả năng của thuốc nổ mất tính tơi và chuyển thành khốidính đặc có độ bền Thuốc nổ đóng cục khó khăn cho nạp thuốc và chất lượnggiảm Do vậy trước khi sử dụng phải làm tơi thuốc nổ đã đóng cục Thuốc nổ đượccoi là không đóng cục khi bóp tơi được bằng tay

- Tính dẫn điện: Là khả năng của các phân tử họat tính của thuốc nổ lơ lửngtrong dòng khí bị nhiễm điện (tích tụ tĩnh điện), có khả năng xảy ra cháy nổ hỗnhợp các phân tử nhỏ với không khí

Điện trở của vật chất càng lớn, càng dễ nhiễm điện Thuốc nổ có khả năngnhiễm điện lớn là các chất chứa kim loại; Hecxogen, Trôtyl; kém nhất là thuốc nổkhông có Trôtyl như ANFO

- Độ bền hóa học: Là khả năng của thuốc nổ không bị thay đổi tính chât hóahọc trong thời gian dài bảo quản hoặc vận chuyển Các thuốc nổ nhóm NitratAmôn có độ bền hóa học cao, còn nhóm Nitrô este lỏng có độ bền hóa học kém

2.1.4 Các đại lượng đặc trưng cho tính năng của thuốc nổ

2.1.4.1 Độ nhạy của thuốc nổ

a Xung ban đầu:

Thuốc nổ là vật chất kém bền vững về hóa học, khi có các tác động từ bênngoài có thể xảy ra nổ hóa học Tuy nhiên, không phải bất cứ các tác động nàocũng có thể gây ra nổ được Các thuốc nổ khác nhau cần có các tác động và nănglượng nhất định để kích nổ nó

Xung ban đầu là số năng lượng nhỏ nhất từ bên ngoài đủ để kích nổ cho một

loại thuốc nổ Các dạng xung ban đầu bao gồm được hình thành bới các yếu tố: cơ

năng; nhiệt năng, sóng xung kích, sóng phát xạ, hóa năng )

Thuốc nổ đen rất nhạy với tia lửa

* Các yếu tố ảnh hưởng tới độ nhậy: Độ nhậy của thuốc nổ thường không ổnđịnh mà thay đổi theo từng trạng thái, điều kiện vật lý và hóa học khác nhau

- Độ nhậy phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của thuốc nổ: Các thuốc nổ có cấutạo hóa học khác nhau thì sẽ có độ nhậy khác nhau Sự khác nhau này là do liên kếthóa học giữa các nguyên tử trong phân tử thuốc nổ khác nhau Các liên kết nguyên

tử trong phân tử thuốc nổ càng kém bền vững thì thuốc nổ đó càng nhậy

- Độ nhậy phụ thuộc vào trạng thái vật lý của thuốc nổ: Các thuốc nổ khácnhau hoặc cùng một loại thuốc nổ ở các trạng thái vật lý khác nhau có độ nhậykhác nhau

+ Thuốc nổ ở trạng thái lỏng nhậy hơn trạng thái rắn

+ Thuốc nổ nén ép nhậy hơn ở trạng thái đúc

+ Thuốc nổ chưa hóa keo nhậy hơn đã hóa keo

+ Ở nhiệt độ cao nhậy nổ hơn nhiệt độ thấp

+Thuốc nổ khô nhậy hơn thuốc nổ ẩm

+ Thuốc nổ mạnh độ nhậy tăng khi mật độ tăng

+ Thuốc nổ yếu độ nhậy giảm khi mật độ tăng

+ Thuốc nổ dạng bột mịn nhậy hơn nổ dạng thô

+ Thuốc nổ hạt sắc cạnh nhậy hơn hạt tròn trơn

* Ý nghĩa của độ nhạy:

+ Khi nghiên cứu độ nhậy và xác định nó nhằm hạn chế và khai thác độ nhậyhợp lý trong từng công đoạn sản xuất thuốc nổ và phương tiện nổ

+ Đưa ra các quy định, quy trình, tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn trong quátrình bảo quản, vận chuyển và sử dụng vật liệu nổ công nghiệp đảm bảo chấtlượng, an toàn

+ Lựa chọn phương tiện nổ phù hợp, tổ chức kỹ thuật nạp nổ hợp lý đảm bảokhi kích nổ thuốc nổ giải phóng năng lượng tối đa, từ đó sử dụng có hiệu quả nănglượng nổ của thuốc nổ

- Các phương pháp xác định độ nhậy:

+ Độ nhậy với sóng nổ: được đánh giá bằng lượng thuốc nhỏ nhất để kích

nổ thuốc nổ

Ví dụ: TNT lượng thuốc giới hạn để nổ là 0,36g đối với Fuminat Thủy ngân và0,097 Azít chì.

Tuy nhiên để xác định độ nhậy với so với sóng nổ, người ta sử dụng các kíp cócường độ nổ lớn dần từ số 1 đến số 10, kíp nào khởi nổ hoàn tòan thì số kíp đóđược chọn tương ứng với độ nhậy độ nhậy của thuốc nổ

+ Độ nhậy va đập: Được xác định trên dụng cụ đặc biệt (hình 2.1)

Hình 2-1 Sơ đồ xác định độ nhậy va đập.

Dùng 0,05g chất nổ, đặt giữa 2 bi thép, cho tải trọng có khối lượng nhất địnhrơi từ độ cao xác định xuống Tuỳ theo loại thuốc nổ mà sử dụng tải trọng có khốilượng G và độ cao H khác nhau

Cách đánh giá: Tìm năng lượng tối đá G x H để không làm nổ lần nào, hoặc đểlàm nổ một lần

+ Tìm năng lượng tối thiểu để 100% nổ trong nhiều lần thử

+ Xác định tần suất nổ: Giữ nguyên năng lượng G x H xác định tỷ lệ % số lầnlàm nổ thuốc nổ

+ Độ nhậy với xung nhiệt: được xác định bằng nhiệt độ bùng cháy Dùng 0,5gthuốc nổ trong ống nghiệm và đặt vào dung dịch có điểm sôi với nhiệt độ lớn, nângdần nhiệt độ của dung dịch với tốc độ 50C/phút Khi thuốc nổ bùng cháy, dùngnhiệt kế để xác định nhiệt độ của dung dịch, đó là nhiệt độ bùng cháy của thuốc nổ.Bảng 2-1 giới thiệu đặc tính nhậy của một số thuốc nổ

Bảng 2-1 Đặc tính nhậy của một số loại thuốc nổ

3

4

3- Đế 4- Thuốc nổ

2.4.1.2.Tốc độ nổ

a Cơ sở lý thuyết kích nổ thuốc nổ:

Từ một điểm của khối thuốc nổ, được một kích thích thích hợp (xung ban đầu)

sẽ xảy ra chuyển hóa dưới dạng nổ Theo thuyết thủy động học thì nguyên nhâncủa sự kích nổ là do lan truyền sóng va đập trong khối thuốc nổ làm:

- Thuốc nổ bị sóng va đập đẩy cực mạnh, giữa các lớp thuốc nổ có sự chuyểnđộng chảy nhớt, giữa các lớp có ma sát

- Các tinh thể hay hạt thuốc nổ cọ sát với nhau

- Các ổ khí trong khối thuốc nổ bị nén đoạn nhiệt

Sóng va đập gây ra áp lực, nhiệt độ và mật độ thuốc nổ thay đổi tăng vọt làmphản ứng xảy ra theo các lớp mỏng, quá trình được phát triển, duy trì bởi các phảnứng liên tục của các lớp thuốc nổ

Sóng va đập có vùng nén rất nhỏ (với Hecxôgen là 10-6 cm) và sóng ở gầnvùng nén gọi chung là sóng kích nổ (sóng xung kích) Khi sóng va đập kích nổ hếtkhối thuốc nổ, năng lượng không được duy trì thì biên độ sóng giảm rất nhanh vàtrở thành sóng đập không khí và sóng âm khi ra ngoài không khí

Sóng đập khác sóng âm những điểm sau (hình 2-2)

- Tính độc biên và không đối xứng của biên độ áp lực

- Tốc độ lan truyền phụ thuộc vào độ lớn của biên độ

- Sự dịch chuyển của môi trường do sự dịch chuyển của mặt sóng

- Áp lực, mật độ và nhiệt độ thay đổi tăng vọt

Hình 2-2 Cấu tạo của sóng đập và sóng âm.

Nếu trong lượng thuốc sóng đập không được duy trì, có biên độ dưới giá trịgiới hạn kích nổ thì nó sẽ lan truyền trong khối chất nổ như trong môi trường trơ và tắt dần

 Tốc độ nổ của thuốc nổ:

Từ lý thuyết về kích nổ thuốc nổ có thể khái niệm về tốc độ nổ như sau: Tốc

độ nổ là tốc độ của sóng kích nổ lan truyền trong khối thuốc nổ làm chuyển hóatoàn bộ khối thuốc nổ dưới dạng nổ

Tốc độ nổ là ổn định đối với mỗi loại thuốc nổ và điều kiện nổ nhất định

2 Khả năng công nổ của thuốc nổ:

Khả năng công nổ là khả năng phá vỡ môi trường khi nổ thuốc nổ Khả năngcông nổ phụ thuộc vào thể tích khí nổ, nhiệt lượng nổ và tốc độ kích nổ Do vậy

khả năng công nổ là giá trị tương đối phản ánh khả năng phá vỡ môi trường củathuốc nổ Khả năng công nổ ký hiệu là e, đơn vị là cm3 Có nhiều phương pháp đểxác định khả năng công nổ:

* Phương pháp xác định khả năng công nổ bằng nổ trong bom chì củaTorausle Phương pháp này đơn giản và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, nộidung được thể hiện trong hình (2 - 12)

Hình 2-12 Xác định khả năng công nổ của chất nổ trên mẫu chì.

Bom chì có dạng hình trụ Φ200 x 200mm, chính giữa có lỗ Φ25 x 125mm.Dùng 10g thuốc nổ cần xác định khả năng công nổ, gói vào vỏ giấy Φ 24 mật độ1g/cm3, lắp kíp và lắp vào lỗ bom chì, phía trên đổ đầy cát khô Sau khi nổ bomchì bị phình ra dạng quả lê Khi đó khả năng công nổ được xác định:

Trong đó: V2- Là thể tích lỗ bom chì sau khi nổ, được đo bằng nước và dụng cụ

đo

V1- Là thể tích của bom chì trước khi nổ V1 = 60 cm3

30- Là thể tích mở rộng của bom chì do kíp có cường độ nổ K8 tạo ra.Căn cứ vào khả năng công nổ A để lựa chọn loại thuốc nổ để nổ mìn phù hợpvới tính chất cơ lý của đất đá và để chuyển đổi thuốc nổ sử dụng theo hệ số chuyểnđổi:

A’- Khả năng công cổ của thuốc nổ thay thế

Khi đó lượng thuốc nổ được tính lại trên cơ sở tiêu hao thuốc nổ thực tế

Sức công phá của thuốc nổ là khả năng nghiền nát đất đá (hay các đốitượng khác) kề sát lượng thuốc hoặc cách nó một khoảng nhỏ hơn 2 -3 lần bánkính lượng thuốc khi nổ Sức công phá phụ thuộc vào tốc độ kích nổ và mật độthuốc nổ.

Có nhiều phương pháp xác định sức công phá, phổ biến nhất hiện nay là sửdụng phương pháp nổ trên trụ chì của Hec

Phương pháp được mô tả ở hình 2-14

7- Dây chằng

8- Mẫu chì sau khi nổ

Hình 2-14 Thử sức công phá của thuốc nổ.

Dùng một trụ chì dẻo Φ40 x 60, phía trên đặt một tấm thép Φ41 x 10 trêntấm thép đặt lượng thuốc nổ thí nghiệm với khối lượng 50 g trong vỏ giấy Φ40mật độ 1g/m3

Kíp điện cường độ nổ K8 để sâu trong thuốc nổ 15 mm tất cả đặt trên đế thép,dùng dây chằng buộc lại để đảm bảo cân bằng

Sau khi nổ, trụ chì bị hạ thấp chiều cao Sức công phá được đánh giá bằng hiệu

số độ cao của trụ chì trước và sau khi nổ:

Trong đó:H1- Chiều cao trụ chì trước khi nổ, H= 60 mm

H2- Chiều cao trụ chì sau khi nổ, được đo ở 4 điểm đối xứng trên trụ chì

nổ và kỹ thuật thi công nạp nổ

654

72

13

8

a Phân loại:

- Mât độ rời: Là mật độ thuốc nổ với trạng thái rời tự do trong buồng mìn

- Mật độ nạp mìn (Δ): Là mật độ của thuốc nổ trong lỗ khoan hay buồng mìn

khi nạp Mật độ nạp mìn phụ thuộc vào công nghệ nạp (thủ công, cơ giới,hình dạng

và trạng thái của thuốc nổ…)

- Mật độ tiêu chuẩn: Là mật độ của thuốc nổ mà tại mật độ đó thu được hiệuquả nổ tốt nhất, với thuốc nổ bao gói mật độ này sẽ được các nhà sản xuất lựachọn khi đóng gói thuốc nổ

- Hệ số nạp mìn: γn là tỷ số giữa thể tích của thuốc nổ và thể tích của buồng mìn

b

t n

∆- Mật độ nạp thuốc, kg/m3

2.1.6 Cân bằng ôxy của thuốc nổ: K; %

1 Khái niệm: Quá trình nổ thuốc nổ là một phản ứng oxy hóa (cháy) với tốc độ lớn

, các nguyên tố cháy được oxy hóa bằng oxy có sẵn trong thành phần thuốc nổ.Ôxy có trong thành phần thuốc nổ có đủ để oxy hóa hết các nguyên tố cháy haykhông tùy thuộc vào thành phần hóa học của từng loại thuốc nổ

Cân bằng oxy của thuốc nổ là tỉ số % giữa lượng oxy thừa hoặc thiếu ( tính bằng nguyên tử gam để ô xy hoá hoàn toàn các nguyên tố cháy) với khối lượng thuốc nổ tính bằng phân tử gam.

2 Các dạng cân bằng oxy:

- Cân bằng oxy bằng 0 (K = 0): Là lượng oxy có trong thuốc nổ vừa đủ để oxyhóa hoàn toàn các nguyên tố cháy Khi đó thuốc nổ giải phóng ra năng lượng caonhất, lượng khí độc cũng ít nhất

- Cân bằng ôxy âm: (K < 0) Là lượng oxy có trong thuốc nổ không đủ để oxyhóa hoàn toàn các nguyên tố cháy Trong trường hợp này nhiệt lượng tỏa ra thấp docác nguyên tố cháy không hết hoặc cháy không hoàn toàn Tạo nhiều khí độc làcacbon oxit (CO), ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe và môi trường Có thể gâynguy hiểm cho bầu không khí mỏ, gây nổ khí hoặc bụi

- Cân bằng ôxy dương (K > 0) : Là lượng ôxy có trong thuốc nổ thừa để ôxyhóa hoàn toàn các nguyên tố cháy Khi đó ôxy thừa trong điều kiện áp suất lớn,nhiệt độ cao sẽ tác dụng với Nitơ để tạo thành các oxit Nitơ NO2, NO3.N2O5 làcác khí độc có hại cho sức khỏe Đồng thời đây là phản ứng thu nhiệt, nên nhiệtlượng giải phóng ra thấp, làm giảm hiệu quả của nổ chất nổ.

Với các thuốc nổ bao gói, thường được chế tạo với cân bằng ôxy dương đủ đểôxy hóa vỏ bao và chất chống ẩm

3 Ý nghĩa của cân bằng oxy:

Cân bằng ôxy xác định năng lượng dự trữ của thuốc nổ, thành phần sản phẩmkhí nổ Nó không chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học của thuốc nổ, mà còn phụthuộc vào điều kiện nổ, vào thành phần thuốc nổ và thành phần vật chất của môitrường nổ ảnh hưởng đến quá trình của phản ứng hóa học

Khi chế tạo thuốc nổ hỗn hợp, cần lựa chọn tỷ lệ hợp lý của các chất tham giathuốc nổ đảm bảo các tính chất cháy nổ, tính chất công nghệ mà còn thỏa mãnthuốc nổ có cân bằng oxy bằng không Nhờ đó nâng cao hiệu quả sử dụng nănglượng hóa học của thuốc nổ, đồng thời an toàn cho mỏ có khí hoặc bụi nổ, lượngkhí độc ít nhất, bảo vệ tốt môi trường và sức khỏe cho người lao động

4 Xác đinh cân bằng oxy của thuốc nổ:

* Với thuốc nổ đơn: cần xác định các nguyên tố cháy và oxy có trong thànhphần phân tử thuốc nổ,để xác định cân bằng oxy theo công thức:

 

,%

100

16

M

B A

Hoặc 2 2 .16.100,%

M

b C a K

Trong đó: A, a- Là số nguyên tử oxy trong phân tử thuốc nổ

B- Là số nguyên tử ô xy cần thiết để ôxy hoá hết các chất cháytrong phân tử thuốc nổ

C- Là số nguyên tử các bon trong phân tử thuốc nổ

b- Là số nguyên tử Hidro trong phân tử thuốc nổ

16- Là nguyên tử lượng của oxy, M là phân tử lượng của thuốc nổ

* Với thuốc nổ hốn hợp nhiều thành phần: Cần xác định các thành phần thuốc

nổ đơn, chất cháy và tỷ lệ tham gia vào thuốc nổ, từ đó xác định theo công thức:

,%

100

2 2 1

hh

K a K

a K a

5 - 3 giới thiệu cân bằng oxy một số thuốc nổ và thành phần của thuốc nổ

VD: Xác định cân bằng oxy của thuốc nổ Zécnô 79/21 :

Thành phần của thuốc nổ :

TNT 21% C7 H5 (NO2)3, Nguyên tử lượng: C = 12, H = 1, O = 16

Nitrat Amôn: 79%NH4NO3, Nguyên tử lượng; N = 14

Cân bằng Ôxi của TNT;

Cân bằng Ôxi của Nitrat Amôn:

Cân bằng ôxi của chất nổ Zécnô 79/21 là: 0 , 26

100

74 21 20 79

Cân bằng ôxy, %

Nhiệt lượng tạo thành chất, Kcal/phân tử gam

1 Khái niệm: khoảng cách truyền nổ là khoảng cách tối đa khi nổ lượng thuốc nổ

này sẽ truyền nổ sang lượng thuốc nổ khác

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường truyền nổ:

Khả năng truyền nổ khi nổ lượng thuốc nổ này sang lượng thuốc nổ khác là dosóng kích nổ của lượng thuốc chủ động (hình 2-9) Sau khi kích nổ lượng thuốc nổchủ động, sóng kích nổ chuyển thành sóng đập lan truyền trong môi trường giữahai lượng thuốc Nếu biên độ đầu sóng đạt và vượt giá trị năng lượng kích nổ củalượng thuốc thứ 2 (bị động) thì lượng thuốc này bị kích nổ và sóng kích nổ lại duy

% 74 100 16 227 2

5 7 2 6

4 3





K

trì ổn định để kích nổ hoàn tòan lượng thuốc thứ 2 Khoảng cách truyền nổ phụthuộc các yếu tố sau:

Hình 2-9 Khoảng cách truyền nổ của hai lượng thuốc.

- Phụ thuộc vào lượng thuốc chủ động: Lượng thuốc chủ động càng nhiều vềkhối lượng, mạnh về sức nổ sẽ tạo ra sóng đập có biên độ áp lực càng lớn thìkhoảng cách truyền nổ càng xa Tất nhiên lượng thuốc chủ động có vỏ gói càng daichắc thì tốc độ nổ càng lớn, biên độ sóng kích nổ lớn, tạo ra sóng đập có biên độlớn và khoảng cách truyền nổ càng xa

- Phụ thuộc vào lượng thuốc bị động: Lượng thuốc bị động nổ do biên độ sóngđập lớn hơn giá trị tới hạn kích nổ của nó Do vậy lượng thuốc bị động càng nhậyvới sóng nổ thì khoảng cách truyền nổ càng xa

- Phụ thuộc vào môi trường truyền nổ:

+ Khi nổ trong môi trường kín, năng lượng bị tổn thất nhỏ, nhờ đó bảo toànđược năng lượng sóng đập do vậy khoảng cách truyền nổ sẽ xa hơn trong môitrường thoáng

+ Khi nổ trong môi trường dễ nén biên độ áp lực của sóng đập được duy trìtốt hơn do vậy trong môi trường dễ nén khoảng cách truyền nổ sẽ xa hơn trongmôi trường khó nén

BÀI 3 VẬT LIỆU NỔ CÔNG NGHIỆP (VLNCN)

3.1 Khái niệm: Vật liệu nổ công nghiệp là thuốc nổ và các phụ kiện nổ sử dụng

cho mục đích dân dụng Trong đó:

- Thuốcnổ công nghiệp là thuốc nổ dùng cho mục đích công nghiệp

- Phụ kiện nổ là tổ hợp các vật, dụng cụ như các loại kíp nổ, dây nổ, dây cháy chậm, mồi nổ, các vật phẩm chứa thuốc nổ có tác dụng tạo kích thích ban đầu làm

nổ khối thuốc nổ hoặc các loại thiết bị chuyên dùng có chứa thuốc nổ

3.2 Các yêu cầu đối với thuốc nổ công nghiệp:

Có nhiều hóa chất có thể nổ được, nhưng được sử dụng làm thuốc nổ trongcông nghiệp, cần phải thỏa mãn một số yêu cầu cơ bản sau:

- Có hiệu ứng nổ phù hợp với công việc cần sử dụng thuốc nổ

- Sử dụng thuận tiện, an toàn trong các điều kiện khác nhau

- Chế tạo, bảo quản, vận chuyển đơn giản, giá thành thấp

X

- Có độ bền công nghệ cao, chất lượng đảm bảo lâu dài.

- Lượng khí độc sinh ra ít nhất, bảo vệ môi trường tốt nhất khi sử dụng

- Đáp ứng được một số yêu cầu trong các điều kiện khác nhau như khảnăng chịu nước, chịu nhiệt, có màu sắc, nổ an toàn trong môi trường có khíhoặc bụi nổ

3.2 Nguyên tắc lựa chọn thuốc nổ công nghiệp trong khai thác:

Với các mục đích nổ, điều kiện nổ, phương pháp và phương tiện nổ khác nhau,cần lựa chọn loại thuốc nổ sử dụng phù hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng, antoàn, thỏa mãn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đã đặt ra

Khi nổ mìn trong hầm lò ở lò chuẩn bị, lò khai thác, hoặc các đường lò xâydựng cơ bản khác có đặc điểm:

- Thường sử dụng lỗ khoan nhỏ, các lỗ khoan thường nằm ngang, nghiênghoặc thẳng đứng

- Số mặt tự do ít, diện tích mặt thoáng nhỏ

- Quy mô vụ nổ nhỏ, khối lượng vật liệu nổ sử dụng cho một vụ nổ nhỏ

- Cần bảo vệ các công trình, thiết bị, vì chống, và tăng cường độ bền của đất đátrong đường lò

- Phải đảm bảo an toàn khi nổ trong mỏ có khí và bụi nổ

- Phải có lượng khí độc sinh ra khi nổ mìn là ít nhất, chi phí trong công tác nổmìn nhỏ và đảm bảo được chất lượng khoáng sản khai thác

Do vậy, khi lựa chọn vật liệu nổ bao gồm thuốc nổ và phương tiện nổ cần căn

cứ vào các đặc điểm trên, đảm bảo khi nổ đáp ứng được mục đích yêu cầu nổ, antoàn và phù hợp với khả năng cung ứng của doanh nghiệp

3.3 Phân loại thuốc nổ công nghiệp:

Có nhiều phương pháp phân loại thuốc nổ công nghiệp, tùy theo cách tiếp cậnkhác nhau mà có cách phân loại khác nhau:

1 Phân loại theo số lượng thành phần tham gia thuốc nổ:

* Chất nổ đơn chất: Là thuốc nổ chỉ có một hợp chất hóa học như các thuốc nổ

kích thích hoặc thuốc nổ phá cơ sở

- Thuốc nổ kích thích: là thuốc nổ cực kỳ nhậy với xung lực khởi nổ,thường được dùng để khởi nổ cho các thuốc nổ khác kém nhậy hơn ở trong kíp.Các thuốc nổ kích thích bao gồm:

+ Fuminat Thủy ngân: Hg(OCN)2: Có dạng tinh thể màu trắng hay xám, dễnén ép, khối lượng riêng 4,42 Phản ứng theo phương trình nổ:

Hg(OCN)2 → Hg + 2CO + N2 + 116 Kcal

Độ nhậy cơ và nhiệt rất cao, nhiệt độ phụt cháy 1600C, bị ẩm thì giảm nhậyhoặc mất nhậy Khi khô không tác dụng với kim loại, bị ẩm tác dụng mạnh vớinhôm.Do vậy kíp vỏ nhôm không dùng Fuminat thủy ngân

+ Azit chì: Pb(N3)2: có dạng bột tinh thể màu trắng, dễ nén ép, khối lượngriêng 4,71, có phương trình phản ứng nổ:

+ Trizinat C6H(NO2)3O2Pb.H20 (Trinitrô rezôxinát chì) (THPC) có dạng tinhthể màu vàng, khối lượng riêng 3,1 phương trình phản ứng nổ:

C6H(NO2)3O2Pb.H2O → 40Pb + 86CO2 + 147CO + 7HCN +15,5H2 +41H2O + 56,5H2 + 38,6 Kcal

Độ nhậy cơ học kém azit chì nhưng độ nhậy với tia lửa cao hơn, nhiệt độ phụtcháy 2760C Trong kíp thường dùng hỗn hợp với Azit chì

Đặc tính kĩ thuật các thuốc nổ kích thích ghi ở bảng 2-4

+ Têtrin: C6H2(NO2)3 NCH3NO2: có dạng tinh thể màu vàng, khối lượngriêng 1,37 Nhiệt độ phụt cháy 1900C Khi cháy dễ dẫn đến nổ, là thuốc nổ mạnhthường dùng làm thuốc nổ khởi nổ nhóm 2 ở kíp

+ Hecxogen: C3H6O6N6 bột tinh thể màu trắng, khối lượng riêng 1,82 dễ nén

ép, không hút ẩm Nhiệt độ phụt cháy 2150C, là thuốc nổ mạnh thường dùng trongdây nổ và kíp làm thuốc nổ nhóm 2

+ TEN: C3H8(ONO2)4: Có dạng bột tinh thể màu trắng khối lượng riêng1,77, không hoà tan trong nước, khi bị ẩm vẫn giữ nguyên đặc tính nổ Làthuốc nổ mạnh, độ nhậy cơ học kém nên sử dụng an toàn; thường sử dụng làmdây nổ hoặc trong các kíp

+ Nitroglixerin: C3H5(NO3)3 Có dạng lỏng, không màu, hơi sánh như dầu,khôi lượng riêng 1,6 Ở nhiệt độ 50 - 600C phản ứng mạnh theo độ tăng của nhiệt

độ, sôi lên và nổ ở nhiệt độ 2200C Độ nhậy cơ học rất cao, tương đương với Azitchì Đông đặc ở nhiệt độ 130C, khi đông cứng kém nhậy Là nguyên liệu cơ bản đểchế tạo các thuốc nổ Điamít

+ Nitrôglycôn - C2H4(NO2)2: Các tính chất lý hoá, nổ giống như Nitroglyxêrin, nhưng có ưu điểm là nhiệt độ đông đặc thấp -220C, do vậy thường đượctrộn với Nitrôglyxêrin để làm giảm nhiệt độ đông đặc Là nguyên liệu cơ bản đểchế tạo thuốc nổ Đinamít dẻo

+ Nitrat amôn: NH4NO3: Có dạng tinh thể màu trắng, dễ hút ẩm và hoà tantrong nước Đặc tính nổ rất kém, chỉ nổ với xung lực khởi nổ mạnh Được sử dụngrộng rãi trong thành phần thuốc nổ công nghiệp do sản xuất đơn giản, rẻ, trênnguyên liệu sẵn có và khi nổ chuyển thành khí hoàn toàn

+ TNT: C6H2(NO2)3CH3: Là sản phẩm nitrat hoá trong hỗn hợp axit HNO3

và H2SO4 có dạng tinh thể màu vàng, khối lượng riêng 1,66, nhiệt độ nóng chảy là80,70C, nhiệt độ phụt cháy 3200C Ít hút ẩm không hoà tan trong nước Đốt dễcháy, khi cháy ngoài không khí không nổ trong buồng kín có thể dẫn đến nổ TNTrất nhậy với sóng kích nổ Thường được dùng trực tiếp để nổ mìn hoặc làm nguyênliệu chế tạo thuốc nổ nhiều thành phần với vai trò là thuốc nổ, chất tăng nhậy, cânbằng oxy … Đặc tính các thuốc nổ phá cơ sở xem bảng 5-5

Glixerin TNT

Nitrat amôn

- Các thuốc nổ đơn có tính nổ rõ rệt, mạnh hay yếu, các chất này vừa là thuốc

nổ nhưng có thể là chất oxy hoá như NH4NO3 có cân bằng oxy dương thừa oxy đểcung cấp oxy cho chất nổ khi phản ứng nổ Có thể là chất cháy như TNT cân bằngoxy âm, TNT đóng vai trò là chất tăng nhậy với nhiều thuốc nổ

- Các chất cháy: bao gồm bột gỗ, dầu Điezen, bột nhôm….các chất này không

nổ nhưng tham gia vào quá trình cháy nổ, thúc đẩy quá trình cháy nổ xảy ra mạnh

mẽ, sinh nhiệt lớn hơn

- Các chất phụ gia: như chất ổn định, chất chống vón, chất dập lửa chứa cácmuối KCl, NaCl làm hạ nhiệt độ, chất chống nước … Các chất này không thamgia quá trình cháy nổ, có tác động phụ về vật lý để đảm bảo chất lượng thuốc nổtrong bảo quản và an toàn khi nổ trong nước, môi trường có khí hoặc bụi nổ ….

2 Phân loại theo thành phân chính của thuốc nổ:

- Thuốc nổ có chứa Nitrat Amôn: Thành phần chính trong thuốc nổ làNitrat Amôn, bao gồm các thuốc nổ Amômit, Đinamôn, igđanít,zecnogranulit, grammônít, Acvaton …

- Thuốc nổ hợp chất Nitrô: trôtyl, hecxôgen…

- Thuốc nổ Nitrôeste: thành phần chính là các hợp chất nitro este lỏng: nhưnitrô Glyxerin, nitroglycol: Điamít, Đêtôlit, Phaledit…

- Thuốc nổ Clorat Peclorat

- Thuốc nổ đen khói và không khói

3 Phân loại theo công dụng:

- Thuốc nổ khởi nổ: Là các thuốc nổ có độ nhạy cao

- Thuốc nổ phá: Là các thuốc nổ mạnh

- Chất nổ đẩy: Là thuốc nổ có tác dụng đẩy như thuốc phóng trong tên lửa

- Thuốc nổ hoá thuật: Là thuốc nổ khi nổ sinh ra ánh sáng có màu sắc âmthanh đặc biệt

4 Phân loại theo đặc tính tác dụng lên môi trường và công suất:

- Thuốc nổ có sức công phá mạnh: Như các thuốc nổ TNT, TEN,Hecxogen, có tốc độ nổ > 4000 m/s

- Thuốc nổ có sức phá trung bình: Có tốc độ nổ 2000 - 4000 m/s NhưAmônit Zecno 79/21…

- Thuốc nổ có sức công phá thấp: Có tốc độ nổ < 2000 m/s: Thuốc đen

5 Theo điều kiện sử dụng:

- Thuốc nổ chịu nước: Có khả năng nổ tốt trong môi trường nước

- Thuốc nổ không chịu nước

- Thuốc nổ an toàn trong môi trường có khí hoặc bụi nổ như: AH 1, AH 2

6 Theo mức độ nguy hiểm khi bảo quản - vận chuyển và sử dụng:

Thuốc nổ chia thành các nhóm sau:

- Nhóm 1: Các thuốc nổ kích thích, chứa > 15% Nitrô Etse lỏng, chứa chấthecxogen chưa giảm nhạy, Tetrin, PENT

- Nhóm 2: Thuốc nổ Amônit, TNT, thuốc nổ chứa Amon Nitrat, thuốc nổ có

< 15% nitro etse lỏng, hecxogen giảm nhậy, dây nỏ, các khối mồi nổ

- Nhóm 3: Thuốc nổ đen và thuốc nổ không khói

- Nhóm 4: Các loại kíp nổ

- Nhóm 5: Các loại đạn khoan và đạn đã nhồi thuốc nổ

- Các loại thuốc nổ khác.

7 Theo trạng thái vật lý của thuốc nổ và đóng gói:

- Thuốc nổ lỏng

- Thuốc nổ lỏng dạng keo, nhũ tương, huyền phù

- Thuốc nổ bột, hạt min, hạt khô

- Thuốc nổ dạng đúc,dạng nén ép

- Thuốc nổ bao gói, thuốc nổ rời:

Bảng 5-6 Đặc tính kỹ thuật một số thuốc nổ do Việt Nam sảnxuất

TT

Chỉ tiêu Loại

chất nổ

Tỷ trọng rời (g/cm3)

Khả năng sinh công (cm3)

Sức công phá (mm)

Tốc độ nổ (km/s)

Khả năng chịu nước (giờ)

Thời gian bảo đảm,

1997 và quy chuẩn Việt Nam QCVN: 02/2008/BCT (tải trên mạng)

BÀI 3 NGUYÊN TẮC TÍNH LƯỢNG THUỐC NỔ 3.1 NGUYÊN TẮC TÍNH LƯỢNG THUỐC NỔ:

Khi chuẩn bị vật liệu nổ để tiến hành một vụ nổ mìn Một trong các tính toán

là xác định lượng chất nổ sử dụng cho vụ nổ Việc tính toán khối lượng chất nổphải theo một nguyên tắc xác định

3.1.1 Nguyên tắc chung:

Nguyên tắc chung tính lượng thuốc nổ là: Q= f(n).qtc.V; m3 (3-1)Tr.đó: - f(n): Hàm số chỉ tiêu tác động nổ n

- qtc: Chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn để tạo ra phễu nổ tiêu chuẩn

- V : Thể tích nguyên khối đất đá cần làm tơi

Như vậy để xác định lượng thuốc nổ cần dùng cần phải xác định:

1 Chỉ tiêu thuốc nổ: q (kg/m3)

Là khối lượng thuốc nổ cần thiết để phá vỡ 1m3 đất đá thành các cục có kíchthước yêu cầu Vì vậy chỉ tiêu thuốc nổ còn được gọi là tiêu hao thuốc nổ đơn vị,chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào nhiều yếu tố và điều kiện nổ:

- Tính chất cơ lý và cấu trúc của các lớp đất đá: Nói chung đất đá có độ cứng fcàng lớn, độ khó nổ Pn càng lớn thì tiêu hao thuốc nổ lớn

- Điều kiện và phương pháp nổ: Nổ mìn có nhiều hay ít mặt tự do, nổ mìn lỗkhoan lớn, lỗ khoan con …hoặc phương pháp nổ đồng loạt hay vi sai

- Loại thuốc nổ sử dụng: Đặc trưng cho nó là năng lượng nổ mạnh hay yếu, biểu thịbởi khả năng công nổ A của thuốc nổ được lựa chọn và sử dụng cho vụ nổ

- Mục đích nổ: nổ mạnh hay yếu, làm tơi hay văng xa

Để đánh giá mức độ khó nổ của đất đá, dùng chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn qt/c,kg/m3,đó là chỉ tiêu thuốc nổ thoả mãn các điều kiện nổ chuẩn với phễu nổ tiêuchuẩn, thuốc nổ để nổ trong điều kiện đó gọi là thuốc nổ chuẩn

Như vậy để xác định chỉ tiêu thuốc nổ thực tế, người ta sử dụng chỉ tiêu thuốc

nổ tiêu chuẩn, làm cơ sở để điều chỉnh cho phù hợp với mục đích nổ khác nhau,

độ cứng khác nhau và loại thuốc nổ thực tế sử dụng khác nhau

Khi n >1gọi là nổ mạnh,khi đó f(n) >1và chỉ tiêu thuốc nổ thực tế qt >qt/cKhi n = 1 gọi là nổ tiêu chuẩn khi đó f(n) =1 và qt = qt/c

Khi n < 1 gọi là nổ yếu khi đó f(n) < 1 và qt < qt/c

Tr.đó: - A: Khả năng công nổ của thuốc nổ tiêu chuẩn

- A,: Khả năng công nổ của thuốc nổ sử dụng

2 Thể tích đất đá cần được phá vỡ V,m3: Là thể tích đất đá ở trạng thái nguyên

khối cần được phá vỡ, khi xác định thường coi khối đất đá đó có dạng hình học cơbản

3.1.2 Tính toán khối lượng thuốc nổ:

1 Với lượng thuốc nổ tập trung:

Từ (6-1) Ta có Q = f(n) qt/c V kg

Với phễu nổ tiêu chuẩn coi n = 1 thì V =

3

1

.пr2.W,mà r = W, vậy:

Khi nổ làm tơi đất đá với n<1 thì f(n) = 0,33 khi đó Q = 0,33.qt/c.W3

Khi nổ lượng thuốc nổ tập trung văng xa, thường sử dụng công thức:

Q = (A + B.n3) qtc W3, kg (6-3) Tr.đó: A, B – Là các hệ số tính toán A + B = 1

Theo BôrecKốp thì A = 0,4 và B = 0,6 Khi đó (6-3) viết:

Q = (0,4+0,6 n3) qtcW3, kg

Giá trị n được lấy trong giới hạn n = 1,5 ÷ 2

Khi đường cản W > 25m, giáo sư Pokropski đưa vào hệ số điều chỉnh

2 Với lượng thuốc nổ dài:

- Khi nổ mìn trên tầng cao ở lộ thiên:

+ Khi nổ một lỗ đơn độc: V= a.W.H, thay a = m.W ta có V = m W2.H (chọn

m = 1) → V = H W2 và Q = qt.H W2; kg (6-5)

+ Khi nổ mìn nhiều hàng thì: Xác định lượng thuốc nổ của từng lỗ hàng ngoài

và hàng trong:

qngoài = qt.W.a.H, kg (6-6)qtrong = k.qt.b.a.H, kg (6-7)Trong đó: a- Khoảng cách giữa các lỗ trong hàng, m

Lc- Tiến độ đào lò (nổ mìn), m

+ Khi khai thác lò chợ: Lượng thuốc nổ cho một đợt nổ được xác định:

Qc = qch V= qch.L h.Lc, kg (6-9)Trong đó: qch - Chỉ tiêu thuốc nổ thực tế ở lò chợ, kg/ m3

L- Chiều dài khu vực nổ mìn, m

H- Chiều cao lò chợ, m

Lc- Tiến độ khai thác lò chợ, m

BÀI 4 PHƯƠNG PHÁP KHỞI NỔ BẰNG CÁCH ĐỐT

4.1.1 Kíp thường:

Kíp thường có dạng hình trụ tròn, đường kính trong Ф = 6 ÷ 7 mm, dài từ 47

÷ 51 mm Một đầu bịt kín gọi là đáy kíp Đáy kíp làm lõm vào để tăng cường tácdụng tập trung của sự nổ Một đầu hở để tra dây cháy chậm vào Vỏ kíp làm bằngnhôm, đồng hoặc giấy

Hình 7-1 Cấu tạo kíp thường.

Thuốc nổ nhóm 2 được ép chặt ở đáy kíp nhờ mũ kíp Trong mũ kíp chứathuốc nổ nhóm 1, mũ kíp còn có tác dụng tăng cường độ cứng để bảo vệ thuốc nổnhóm 1 Ở trung tâm mũ kíp có một lỗ với đường kính Ф = 1 ÷ 3 mm để tia lửa củadây cháy chậm đi qua Để bảo vệ thuốc nổ kích thích tại lỗ có một lớp tơ mỏngmàu đỏ(rất nhạy với tia lửa) đặt lót phía ngoài Vì vậy khi nhìn từ miệng kíp vàothấy một điểm màu đỏ nên còn gọi là mắt ngỗng

Tuỳ thuộc vào thuốc nổ kích thích trong kíp mà vỏ kíp có các loại khác nhau:

- Kíp vỏ đồng hoặc hợp kim đồng: Chứa chất nổ Fuminnát thuỷ ngân và Tênrin

- Kíp vỏ nhôm hoặc giấy chứa thuốc nổ Azít chì + THPC và têrin, Ten

Nguyên lý làm việc của kíp như sau: Khi tia lửa của dây cháy chậm đi qua mắtngỗng, lưới tơ bị cháy, tia lửa làm khởi nổ thuốc nổ kích thích Từ đó gây nổ thuốc

nổ nhóm 2, qua đáy kíp năng lượng nổ được tập trung khởi nổ thuốc nổ mồi và từ

- Trong công nghiệp thường sử dụng kíp có cường độ nổ số 8

Kíp thường rất nhậy với các xung lực va đập, ma sát, tia lửa… do vậy khi vậnchuyển, cất giữ và sử dụng phải hết sức nhẹ nhàng Cấm dùng bất cứ vật gì chọcvào trong miệng kíp

đường

Hình 7-2 Cấu tạo dây cháy chậm.

Ruột dây cháy chậm làm bằng thuốc nổ đen có khói với mật độ từ 1,88g/cm3 Với thành phần hoá học như sau:

0,5-78% KNO3 + 12%C + 10%S

Chính giữa dây có 1 hoặc 2 sợi chỉ có tác dụng định hướng và phân bổ lượngthuốc nổ đen theo chiều dài dây Đường kính ngoài của dây Ф = 5 ÷ 6mm Tốc độcháy của dây được khống chế bởi mật độ thuốc nổ đen với v ≈ 0,01m/s (đốt hết mộtđoạn 60 cm dây mất từ 60 - 69 giây)

Dây cháy chậm dễ hút ẩm, khi bị ẩm hoặc nước xâm nhập mất hết khả năng cháy,

do vậy khi bảo quản phải để ở nơi khô ráo để chống ẩm

Có 3 loại dây cháy chậm:

- Dây cháy sử dụng ở nơi khô và ẩm: Vỏ dây chỉ có một lớp nhựa đường

- Dây cháy sử dụng ở nơi ẩm ướt: Vỏ dây có hai lớp nhựa đường

- Dây cháy sử dụng trong môi trường nước: Vỏ dây có bọc một lớp nhựa dẻo

7.1.3 Trình tự và kỹ thuật nổ mìn:

1 Làm ngòi mìn:

Làm ngòi mìn là thao tác đưa phương tiện truyền tín hiệu vào trong kíp và cốđịnh lại Kíp nổ mang phương tiện truyền tín hiệu gọi là ngòi mìn Khi nổ bằng kípthường và dây cháy chậm làm ngòi mìn là đưa dây cháy chậm vào trong kípthường và cố định lại Trong các phương pháp khởi nổ thì chỉ có phương pháp này

là phải tiến hành làm ngòi mìn.Chỉ được làm ngòi mìn tại nơi quy định Người làmngòi mìn không được mang theo bất cứ vật gì sinh ra tia lửa, và tuân thủ các quyđịnh trong QCVN: 02:2008/ BCT

- Chuẩn bị dây cháy chậm: Chiều dài của ngòi mìn được xác định theo các điềukiện sau:

+ Theo chiều sâu lỗ khoan: Ld min = Lk + 0,25m (7-1)

+ Theo thời gian an toàn khi đốt: Chiều dài dây cháy phải có đủ độ dài sao chokhi thợ mìn đốt có đủ thời gian chạy đến nơi trú ẩn:

Trong đó: Lk- Chiều dài lỗ khoan, m

n- Số dây cháy chậm cần đốt của 1 thợ mìn, trong hầm lò nmax = 16 dây t- Thời gian đốt một dây (5  8 giây)

T- Thời gian dự trữ và cần thiết để thợ mìn rút về nơi an toàn (T ≥ 60 giây) v- Vận tốc cháy của dây cháy chậm, m/giây

Chiều dài dây của ngòi mìn được chọn phải đảm bảo: Ldmax ≥ Ld ≥ Ldmin

- Dùng dao sắc để cắt, có thể cắt một lúc nhiều dây bằng một nhát cắt.Không được làm dây bị dập, xơ tướp đầu dây Cắt bỏ mỗi đầu dây 5 cm để loại

bỏ phần bị ẩm Đầu cho vào kíp cắt vuông góc với trục của dây, đầu kia cắt vát

450 để dễ đốt

- Trước khi tra dây vào kíp phải kiểm tra kíp, kiểm tra độ sạch bên trong miệngkíp Nếu có bụi bẩn thì úp kíp xuống gõ nhẹ vào móng tay Cấm lấy bất cứ vật gìchọc vào miệng kíp Tay thuận cầm dây, tay không thuận cầm kíp và hướng đáylõm ra ngoài, từ từ đưa dây cháy chậm tịnh tiến vào sát mũ kíp Cấm xoáy dâytrong quá trình đưa dây vào kíp Dùng kìm chuyên dùng để kẹp miệng kip, cố địnhkíp với dây Cấm bóp kìm vào phần chứa thuốc Cấu tạo của ngòi mìn như hình 7-3.

1- Kíp 2- Dây cháy chậm

Hình 7-3 Ngòi mìn ỐNG ĐỐT

Lưu ý: Trong một đợt nổ chỉ được phép sử dụng một loại kíp, một loại dây của mộthãng sản xuất và cùng điều kiện sử dụng,

2 Làm mìn mồi:

Là công việc đưa ngòi mìn(hoặc dây nổ) vào bao thuốc(hoặc khối mồi nổ) và

cố định lại Bao chất nổ mang ngòi mìn gọi là mìn mồi hoặc khi nổ bằng khối mồi

nổ gọi là lượng thuốc mồi nổ trung gian

Chỉ được làm mìn mồi ở vị trí quy định, theo phương tiện nổ và điều kiện nổ ở

lộ thiên và hầm lò… mà quy định vị trí làm mìn mồi khác nhau Chỉ được phéplàm mìn mồi trước giờ nạp mìn, đủ số lượng các phát mìn mồi Mọi người không

có nhiệm vụ không có mặt tại vị trí làm mìn mồi Phải thực hiện đầy đủ các quyđịnh An toàn khi làm ngòi mìn và mìn mồi theo điều 7.2 QCVN :02 -2008/BCT.Khi làm mìn mồi băng kíp thương và dây cháy chậm tiến hành như sau: Chọnbao thuốc nổ đảm bảo chất lượng, vỏ bao nguyên ven, không bị rách rời, ẩm ướt,thuốc nổ không bị vón cục Dùng tay bóp tơi một đầu bao thuốc, bóc vỏ giấy đầubao Dùng que tre hoặc gỗ dùi thẳng trục ở đầu bao một lỗ sâu hơn chiều dài kíp,đường kính lớn hơn đường kính kíp Từ từ đưa kíp ngập hoàn toàn trong chất nổ.Gấp vỏ giấy lại, dùng dây buộc chặt vào phần dây cháy chậm để kíp không bị tuột

ra Thao tác được trình bày như hình 7 -4

1, 2, 3, 4- Trình tự các công việc.

Hình 7-4 Các bước làm mìn mồi.

Mìn mồi sau khi làm xong được dựng thẳng trong thùng đựng, phần có kíp ởphía trên, nếu để đống không được quá cao Khi vận chuyển cấm xách bao thuốcmồi bằng dây cháy chậm

3 Nạp thuốc:

Trước khi nạp thuốc phải kiểm tra lỗ khoan, lấy hết phoi Khi nạp phải dùnggậy tre, gỗ đầu vót tròn nhẵn để nạp mìn Vị trí bao thuốc mồi với lỗ khoan nhỏ cóthể là: Ở trong cùng nhưng đáy lõm của kíp phải hướng ra miệng lỗ khoan Đặt ởngoài cùng nhưng đáy lõm của kíp phải hướng về đáy lỗ khoan.

Các quy định này đảm bảo khi kích nổ, sóng kích nổ đảm bảo lan truyền theosuốt chiều dài lượng thuốc

Trong quá trình nạp thuốc không được chọc, nén ép mạnh vào bao thuốc nổmồi hoặc làm dập nát dây cháy chậm Phải giữ thẳng dây cháy chậm tránh để dâycuộn vòng, gẫy gập

4 Nạp bua:

Công việc nút lỗ mìn gọi là nạp bua Vật liệu nút lỗ mìn gọi là bua Phảinạp bua hết phần còn lại của lỗ khoan Vật liệu làm bua có thể dùng cát, phoikhoan hoặc đất sét không lẫn đá tảng, đá dăm và vật liệu dễ cháy Với các lỗkhoan nằm nghiêng và ngang phải sử dụng bua sét + cát nắm thành từng thỏikhông dính tay và dài 10 ÷ 15cm để nạp Để tránh bụi có thể dùng bua nướctrong một số trường hợp Khi nạp bua phải đảm bảo dây dẫn tín hiệu thẳng,không cuộn vòng gẫy gập

5 Đốt dây:

Khi đốt một phát có thể dùng diêm hoặc bật lửa

Khi đốt nhiều dây có thể sử dụng các phương pháp sau:

- Sử dụng ống đốt thường hoặc ống đốt điện: Các dây cháychậm cần đốt tập trung vào ống đốt Phương pháp này có thể đốtđồng thời nhiều dây, an toàn và nhanh Nhưng tiêu hao thêm vậtliệu, ống đốt và dây cháy phải đủ dài để chụm vào ống đốt

Hình 7-5 Ống đốt điện và ống đốt thường.

- Có thể dùng bấc đốt: Bấc đốt là sợi bông được tết lại và tẩm KNO3, thợ mìnchâm lửa bấc đốt và mang theo bấc để đốt các dây cháy chậm

- Dùng phương pháp đốt truyền: Lợi dụng tia lửa phụt ra có vận tốc của cácdây vừa đốt, hướng tia lửa vào các dây cần đốt Hoặc dùng 1 đoạn dây cháy chậm

cắt nửa đường kính cách nhau 3 – 5cm, đốt dây và lần lượt bẻ dây hướng tia lửacủa dây cháy chậm vào dây cần đốt.

Khi đốt phải quan sát kỹ, đảm bảo chắc chắn dây đã cháy và đã đốt hết dây cháy

7.1.4 Ưu nhược điểm và lĩnh vực sử dụng:

1 Ưu điểm:

Đơn giản khi tính toán và thi công Giá phương tiện thấp

2 Nhược điểm:

- Phải thao tác làm ngòi mìn, nguy hiểm vì kíp có thể phát nổ

- Khi dây cháy sinh ra lượng khí độc lớn ảnh hưởng đến thợ mìn và môi trườngxung quanh

- Nguy hiểm vì thợ mìn đứng trên các lượng thuốc sắp nổ

- Chất lượng đập vỡ đất đá kém, đống đá nổ mìn không gọn, các phát mìn dễcắt nhau do vậy phải mở rộng mạng nổ

+ Nổ ở mỏ có nguy hiểm về khí hoặc bụi nổ

+ Ở những nơi có điều kiện địa hình phức tạp, gây trở ngại cho việc rút luicủa thợ mìn

+ Phá đá quá cỡ dùng mìn ốp, các phát mìn kề nhau

7.1.5 Các biện pháp an toàn khi nổ bằng kíp thường và dây cháy chậm :

- Trong một vụ nổ chỉ được dùng một loại kíp và một loại dây cháy chậm

- Chiều dài dây của ngòi mìn được quy định 10m ≥ Ld ≥ 1m Cấm sửdụng dây có chiều dài < 1m, dây cháy chậm phải thò ra ngoài miệng lỗ ítnhất là 0,25m Để dễ kiểm soát tránh nhầm lẫn thì chiều dài dây các ngòimìn nên bằng nhau Hoặc xác định sao cho chiều dài các dây đảm bảo đủthời gian để đốt hết dây theo hướng đốt và rút về nơi an toàn Khi nổ trong

mỏ hầm lò có dùng ống đốt thì chiều dài dây phải đảm bảo các phát mìn nổlần lượt theo trình tự đã định

- Khi nổ từ 5 phát mìn trở lên phải dùng dây kiểm tra (không lắp kíp) ở tronghầm lò, hoặc dây ngòi mìn (có lắp kíp) ở mỏ lộ thiên Dây kiểm tra có chiều dàingắn hơn dây ngòi mìn đầu tiên ≥ 0,6m nhưng phải dài hơn 0,4m Dây kiểm trađược đốt đầu tiên, để cách phát mìn đầu tiên ≥ 5m ở lộ thiên và không để trênđường rút lui của thợ mìn Khi dây kiểm tra đã cháy hết, mặc dù chưa đốt xong cácdây, thợ mìn phải rút ngay về nơi an toàn

- Trong một lần nổ nếu có từ hai thợ mìn đốt trở lên, phải phân công một ngườilàm nhóm trưởng Nhóm trưởng phân công các dây cần đốt cho từng thợ, quy địnhthời gian đốt và hướng rút lui, quy định về hiệu lệnh bằng mồm hoặc bằng tay chothợ mìn biết trước để thực hiện Nhóm trưởng đốt dây kiểm tra trước Khi nổ tronghầm lò gương rộng < 5m thì chỉ một thợ đốt, gương rộng > 5m cho phép 2 người đốt

và không quá 16 phát, 10 ống đốt cho một gương Khi vừa đốt và dùng ống đốt thìtổng số không quá 16, trong đó không quá 6 ống đốt

- Khi dây ngòi mìn > 4m phải dùng đúp 2 dây ngòi có chiều dài bằng nhau vàphải được đốt đồng thời

- Thợ mìn phải đếm số lượng các phát mìn nổ, nếu không đếm được (nghi ngờ

có mìn câm) thợ mìn chỉ được vào kiểm tra vụ nổ sau 15 phút kể từ khi phát mìncuối cùng nổ

- Nếu chắc chắn không có mìn câm, thợ mìn chỉ được phép vào kiểm tra saukhi thông gió theo quy định ở hầm lò (30 - 45 phút) và sau 5 phút ở lộ thiên

BÀI 5 PHƯƠNG PHÁP KHỞI NỔ BẰNG KÍP NỔ ĐIỆN

5.1 Kíp nổ điện:

Để khởi nổ bằng kíp nổ điện có các phương tiện nổ là : Kíp điện , dây điện,nguồn điện và các dụng cụ đo

1 Cấu tạo của kíp điện:

Kíp điện có cấu tạo tương tự như kíp thường Nhưng khác kíp thường ở điểmtrước mũ kíp được đặt mồi lửa điện Mồi lửa diện được giữ cố định nhờ hai dâydẫn điện, nút nhựa ở miệng kíp Để tránh mồi lửa điện tuột ra, vỏ kíp ở miệng đượcdập sóng tạo gờ với nút nhựa như hình 7-6

10- Đáy lõm

Hình 7-6 Cấu tạo kíp điện tức thời và kíp điện vi sai.

Mồi lửa điện có nhiều loại, nhưng sử dụng nhiều nhất là loại có dây tóc, bọcxung quanh dây tóc là chất bốc lửa có nhiệt độ bùng cháy thấp Khi có dòng điện

0

chạy qua dây tóc mồi lửa điện, dây tóc nóng lên và truyền nhiệt cho chất bốc lửaphụt cháy làm khởi nổ thuốc nổ nhóm 1 của kíp và làm kíp nổ Dây tóc được chếtạo bằng hợp kim nicrôm (80% Niken và 20% Crôm), inva (36% Niken và 64%Sắt) Đường kính dây tóc từ 24-54 micromet, chiều dài là 0,5 - 5 milimet Dây tóc

có thể gắn cứng hoặc đàn hồi Chủ yếu dùng loại gắn cứng vì có độ bền cao khirung động Dây tóc gắn với hai tấm đồng, cách điện bằng tấm bìa nhỏ Hai miếngđồng gắn với hai đầu dây điện dẫn ra

Dây điện dẫn ra thường sử dụng dây một lõi, vật liệu bằng đồng đườngkính Ф = 0,5mm, có điện trở rd = 0,09Ω/m,có thể làm bằng thép đường kính

Ф = 0,6mm có rd = 0,4 - 0,5 Ω/m chiều dài dây từ 1- 4 m

2 Phân loại kíp điện:

- Theo cường độ nổ kíp điện cũng chia thành 10 số tương tự như kíp thường

-Theo thời gian nổ chia ra làm 3 loại:

+ Kíp điện tức thời: Có mồi lửa điện đặt trước mũ kíp Khi mồi lửa điện bốccháy sẽ truyền tia lửa trực tiếp để khởi nổ chất nổ nhóm 1 Tức là khi có dòng điện

đủ lớn chạy qua, kíp gần như tức thời nổ ngay

+ Kíp điện vi sai: Là loại kíp, kể từ khi có dòng điện chạy qua, kíp sẽ nổ sauthời gian tính bằng phần ngàn giây (‰ giây hoặc ms) Thời gian chậm nổ là dophía trước thuốc nổ nhóm 1 có chất cháy chậm visai Tuỳ thuộc vào lượng chấtcháy chậm nhiều hay ít mà thời gian chậm nổ vi sai dài hay ngắn Số kíp điện vi sailấy theo thời gian chậm nổ khi có dòng điện chạy qua, thường là: số 0: 0ms, số 1:25ms, số 2: 50ms… Số vi sai được ghi ở tem gắn vào dây kíp, ghi ở vỏ hộp kíp vàđược dập số chìm ở đáy kíp

Kíp điện vi sai được sử dụng rộng rãi ở mọi lĩnh vực nổ mìn khi sử dụngphương pháp điều khiển nổ vi sai hoặc sử dụng hỗn hợp với các phương tiện

nổ khác

+ Kíp điện nổ chậm: Là kíp kể từ khi có dòng điện chạy qua, kíp sẽ nổsau một khoảng thời gian từ 1 - 10 giây nhờ 1 lượng chất cháy chậm đặt trướcthuốc nổ kích thích

Như vậy thời gian nổ của các kíp chủ yếu phụ thuộc vào lượng thuốc làmchậm mà không phụ thuộc vào các thông số của mồi lửa điện như thời gian bốclửa Nói cách khác khi đóng mạch điện, thì các mồi lửa điện đều bốc lửa gần nhưcùng thời điểm, còn thời gian kíp nổ phụ thuộc vào lượng thuốc làm chậm

Kíp điện nổ chậm được dùng khi đào lò bằng, giếng đứng trong đất đá, hoặckhi nổ mìn văng xa định hướng, hoặc phá dỡ các công trình xây dựng… Kíp nổchậm không dùng ở nơi nguy hiểm khí hoặc bụi nổ

3 Các thông số của kíp điện:

Để hiểu rõ nguyên lý hoạt động của mạng nổ điện và sử dụng có hiệu quảphương pháp nổ mìn cần nắm rõ bản chất vật lý các thông số của kíp điện

- Điện trở của kíp Rk;  Điện trở của kíp bao gồm điện trở của dây tóc và dây

d

d d t

t t

L S

L

Trong đó: ρt , ρd - Điện trở suất của dây tóc và dây dẫn ra, mm2/m

Lt, Ld - Chiều dài dây tóc và dây điện dẫn ra, m

St, Sd - Tiết diện dây tóc và dây điện dẫn ra, mm2

Như vậy điện trở của kíp phụ thuộc vật liệu, chiều dài, tiết diện của dây tóc vàdây điện dẫn ra Giá trị của Rk = 2 ÷ 4/chiếc

Điện trở kíp là thông số để kiểm tra, sự kín mạch của kíp và dùng để tính toánmạng điện nổ mìn

- Dòng điện an toàn; Iat , A: Là giá trị của dòng một chiều lớn nhất chạy quakíp điện không giới hạn về thời gian, không thể làm kíp nổ được

Dòng điện an toàn dùng để kiểm tra điện trở và sự kín mạch của kíp, của toànmạng nổ, đảm bảo an toàn với dòng điện dò, dòng điện tạp khí quyển

- Dòng điện đảm bảo nổ (dòng điện cho phép nổ); Icp A

Là giá trị của dòng điện một chiều nhỏ nhất chạy qua kíp sau một thời gian ngắn,kíp sẽ nổ Giá trị của dòng điện đảm bảo nổ này lớn hơn giá trị dòng điện bốc cháylâu dài của mồi lửa điện Dòng điện bốc cháy lâu dài là giá trị cực tiểu của dòng mộtchiều chạy qua kíp không giới hạn về thời gian làm mồi lửa điện bốc lửa

Việc xác định dòng điện bảo đảm nổ rất phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu tố;nhiệt độ môi trường nổ, sơ đồ đấu nối, vật liệu làm dây tóc và đường kính của nó,nhiệt độ phụt cháy của chất bốc lửa…

Theo QCVN: 02:2008/BCT thì dòng điện để khởi nổ cho các kíp được quyđịnh như sau:

- Với điện một chiều:

+ Khi nổ < 100 chiếc kíp thì Icp ≥ 1A

+ Khi nổ từ 100 ÷ 300 chiếc kíp thì Icp ≥ 1,3 A

- Với điện xoay chiều: Icp ≥ 2,5A

Tuy nhiên dòng điện qua kíp không lớn quá 5A vì khi đó dây tóc chưa kịpnóng đỏ đã bị đứt, chất bốc lửa chưa kịp cháy

Như vậy khi tính toán mạng điện nổ mìn để đảm bảo nổ thì dòng điện qua kípphải thỏa mãn điều kiện: Imax ≥ Ik ≥ Icp

Tùy theo sơ đồ mạng nổ lựa chọn, mà tính toán dòng qua kíp theo điềukiện trên

Bảng 7-1 Giới thiệu đặc tính kĩ thuật của một số loại kíp điện sử dụng ởViệt Nam

4 Nguồn điện nổ mìn:

Để nổ mìn điện có thể sử dụng nguồn điện xoay chiều từ đường dây tải điện hạ

áp với hiệu điện thế từ 100V ÷ 380 V, hoặc nguồn điện một chiều với máy nổ mìnchuyên dùng

- Nguồn điện lấy từ đường dây hạ thế điện áp 100V ÷ 380V: Khi dùng nguồnđiện này phải dùng cầu dao nổ chuyên dùng hai cấp Ở mỏ hầm lò nguy hiểm vềkhí hoặc bụi nổ phải dùng cầu dao an toàn, cầu dao này chỉ cho phép dòng điệnphóng ra trong vòng 10 đến 15 ms sau đó tự ngắt, thời gian này đủ để chất bốc lửatrong kíp phụt cháy

- Máy nổ mìn tụ điện: Máy nổ mìn có thể dùng nguồn điện ngoài (cảm ứng,pin) có công suất thấp để nạp và tích điện cho tụ tới điện áp cao hơn trong khoảngthời gian từ 10 đến 20s

Điện áp của tụ có thể tới hàng nghìn V, do vậy có thể nổ được nhiều kíp trongmột đợt nổ Máy nổ mìn của một số nước giới thiệu ở bảng (7-2)

- Dây nhánh: Để thực hiện đấu nối giữa các nhóm kíp với nhau, thường dùngdây có tiết diện nhỏ từ 0,2 ÷ 0,5 mm2 , để cân bằng điện trở giữa các nhóm phải sửdụng cùng một loại dây và có chiều dài như nhau

Điện trở của dây được xác định:  , 

L- Chiều dài dây, m

S- Diện tích tiết diện của dây, mm2

r- Điện trở của một m dây (tính cho 2 dây dẫn với dây chính; /m)

Bảng 7-1a Các thông số cơ bản của một số kíp điện tức thời( ở Việt Nam)

11 Thời gian vi sai 25/50/75/100/125/150/200/250/325

khả năng gây nổ (chiếc kíp)

Dài, rộng, cao (cm)

(Ω) nối tiếp Song song

ΚΠΜ - 1

(Nga) 1,6 10,3x8,7x4,6 1500

300 25 50 10

100 25

5 2

K63-9

50 14 300 14

25 100

2 5 M-524

MFD 25 (TQ)

GN-01 Việt Nam

7.2.2 Các sơ đồ đấu nối và tính toán mạng nổ mìn:

Căn cứ vào điều kiện cụ thể của từng đợt nổ, số lượng kíp nổ trong mạng vànguồn điện nổ mìn để lựa chọn sơ đồ đấu nối phù hợp, đảm bảo dòng qua kíp đủ

nổ, đơn giản nhất trong tính toán, thi công đấu nối và kiểm tra Các sơ đồ đấu nối ởhình 7-7

Hình 7-7 Các sơ đồ đấu nối mạng nổ.

1 Đấu nối tiếp: