Chương VII: Thi công nền đường bằng phương pháp nổ phá

Chương VII THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ Thi công nền đường bằng phương pháp nổ phá tức là lợi dụng năng lượng to lớn của thuốc nổ sinh ra khi nổ để xây dựng nền đường.Ngoài việc ứng dụng khai thác đá ở các mỏ đá phục vụ cho việc xây dựng đường nói chung, trong phạm vi xây dựng nền đường, phương pháp nổ phá thường được sử dụng trong các trường hợp sau: -Xây dựng nền đường ở các giai đoạn gặp đá hoặc đất cứng -Xây dựng nền đào hay nền đắp trong trường hợp yêu cầu thi công nhanh gấp -Xây dựng nền đắp trên đất yếu -Xây dựng đường hầm -Phá những cây lớn và các chướng ngại trong phạm vi xây dựng nền đường Phương pháp nổ phá là phương pháp duy nhất có hiệu quả trong trường hợp xây dựng nền đường gặp đá ;trong trường hợp nền đường bằng đất thì không chắc là kinh tế nhất ,nhưng có thể được các ưu điểm sau: -Rút ngắn thời gian xây dựng -Giảm được công lao động Hạn chế việc sử dụng phương pháp nổ phá trong xây dựng nền đường chủ yếu là ở chỗ :có thể sử dụng một lượng lớn thuốc nổ gây tốn kém về kinhphí xây dựng và đặc biệt trong một số trường hợp sử dụng không hợp lí có thể gây nên những hậu quả có hại như gây sụt lở nền đường kéo dài ,hoặc nếu không nắm vững kĩ thuật sử dụng có thể dễ dàng gây tai nạn lao động trong khi thi công. Ở nước ta từ lâu đã dung phương pháp nổ phá để xây dựng nền đường nhất là trongviệc xây dựng đường ở miền núi gặp đá và đất cứng. Tuy nhiên vì thiếu thuốc nổ nên phần lớn chỉ nổ phá trong các trường hợp bắt buộc, thậm chí thường dung thuốc nổ theo kiểu”vừa bắn mìn vừa cậy” ít áp dụng các phương pháp lấy nổ phá làm chính.Mãi gần đây các phương pháp nổ phá tiên tiến mới được áp dụng ở nước ta. Thực tế xây dựng nền đường và khai thác đá ở nước ta và các nước ngoài đã chứng tỏ hiệu quả to lớncủaviệc sử dụng phương pháp nổ phá Cho đến nay người ta không ngừng ngiên cứu để tìm cách nâng cao hiệu quả của tác dụng của nổ phá nói chung va trong việc sử dụng nó để xây dựng nền đường nói riêng. Hiệu quả nổ phá phụ thuộc rất nhiều nhân tố(có ngưồich rằng có tới hơn 60 nhân tố ảnh hưởng), trong đó những nhân tố ảnh hưởng chính gồm có: - Tính năng của thuốc nổ, chất lượng của thuốc nổ sau thời gian bảo quản - Điều kiện địa hình, địa chất ở nơi xây dựng nền đường: như tính chất cơ lí của đá, cấu tạo địa chất ,cấu tạo đất đá, độ dốc sườn núi v v… Chỉcó nắm được mức độ ảnh hưởng của các nhân tố nói trên mới có thể sử dụng một cách hiệu quả phương pháp nổ phá để xây dựng nền đường.Trong chương này sẽ lần lượt nghiên cứu các nhân tố nói trên ,các vấn đề có liên quan đến việc sử dụng phương pháp nổ phá để xây dựng nền đường. Chương này không có tham vọng đi sâu vào lí luận nổ phá cũng như việc sử dụng hiệu quả nổ phá trong các lĩnh vực khai thác về xây dựng cơ bản hoặc khai thác mỏ và vật liệu. §1. Khái niệm cơ bản về thuốc nổ Thuốc nổ là một loại chất hoá hợp hoặc một chất hỗn hợp không ổn định; dưới tác dụng kích thích của nhântố bên ngoài (đốt, đập…) nó sẽ phân hoá nhanh chóng để biến thành mộtchất hoá hợp ổn định mới, đồng thời trong một thời gian rất ngắn phát sinh ra một lượng nhiệt và một lượng khí rất lớn .Hiện tượng thay đổi về hoá học của thuốc nổ như vậy gọi là hiệntượng nổ .Nhờ lượng khí lớn sinh ra khi nổ trong điều kiện nhiệt độ cao và trong thời gian rất ngắn nên gây ra một áp lực rất lớn có thể phá mọi chất xung quanh.Tốc độ phân hoá của thuốc nổ có thể tới nghìn mét trên giây.Nhiệt độ khi nổ có thể tới 1500 0 -4500 0 ;thể tích khí sinh ra gấp hang vạn lần thể tích của bản than thuốc nổ; áp lực khí thường lớn hơn 100.000 átmôtphe. Để đánh giá đầyđủ các đặc tính của mỗi loại thuốc nổ ,trên thực tế thường xét đến chỉ tiêu sau đây của thuốc nổ : 1. Sức nổ và sức nổ mặt ngoài. Sức nổ biểu thị công có ích của thuốc nổ sinh ra khí nổ. Thường dùng phương pháp thí nghiệm của Tờraúlslia để so sánh sức nổ của các loại thuốc nổ bằng cách cho nổ thử các loại thuốc ấy trong một khối chì tiêu chuẩn hình trụ có đường kính 200mm (xem hình 7-1). Lấy 10gthuốc nổ (loại định thử) nạp vào lỗ tròn đườngkính 25mm sâu 125mm ở giữa khối chì hình trụ và gây cho n ổ bằng kíp nổ tiêu chuẩn (kíp vỏ giấy số 8) .Khi nạp thuốc thường gói thuốc bằnggiấy bạc (thiếc) và dung cát rời lấp đầy lỗ. Sau khi nổ ,lỗ tròn giữa khối chì hình trụ sẽ bị phá rộng thành hình quả lê .Sức nổ của loại thuốc nổ thử đặc trưng bằngthể tích phần lỗ mới bị phá rộng them (hiệu số thểtích của quả lê và lỗ tròn nạp thuốc) . Để so sánh sức nổ giữa các loại thuốc được chính xác ,cần cho nổ thử các mẫu trong điều kiện nhiệt độ ngoài trời lúc thí nghiệm là như nhau. Như vậy sức nổ biểu thị công có ích sinh ra trong quá trình nổ ,khikhí nổ đã bành trướng đến một mức độ nhất định, áp lực khí sinh ra khi nổ tăng đến mức mà mỗi chất bọc ngoài không chịu được nữa và bị phá hoại. Quan sát các kết quả nổ tung người ta tính được rằng công nổ phá có ích(tức là phần năng lượng dung để trực tiếp phá vỡ mỗi chất xung quanh) thường chỉ bằng 3÷7% và không vượt quá 20÷25% năng lượng toàn bộ sinh ra khi nổ. Sức nổ mặt ngoài biểu thị công nổ phá có ích của thuốc nổ khi nổ trong môi trường hở (nổ không nạp kín, nổ dán, nổ ốp) .Thường dùng thí nghiệm sau đây để xác định (hình 7-2). Lấy 50g loại thuốc nổ định thử gói thành thỏi tròn đường kính 40mm, đặt và buộc chặt lên trên một khối chì hình trụ đường kính cũng là 40mm và cao 60mm (giữa thỏi thuốc và khối chì hình trụ có đệm một tấm thép).Dùng dây cháy chậm và kíp để gây nổ. Sau khi nổ khối chì hình trụ sẽ bị sức nổ của thỏi thuốc nổ phía trên ép thành "hình nấm" (xem hình 7-2). Chênh lệch chiều cao khối chì hình trụ trước và sau khi nổ đặc trưng cho sức nổ mặt ngoài của loại thuốc nổ định thử. Như vậy,sức nổ mặt ngoài biểu thị công có ích sinh trong quá trình nổ khi khí nổ bắt đầu bành trướng(chỉ giây phút sau đó xì không có cản trở của môi trường xung quanh nên khí nổ lập tức tiêu tan hết). Trên thực tế, hiệu quả nổ phá sẽ càng lớn nếu sức nổ của loại thuốc đó càng lớn. Còn nếu thuốc nổ có sức sức nổ mặt ngoài càng lớn thì mức độ bị phá vụn của đá càng cao. Sức nổ lớn hay nhỏ phụ thuộc vào lượng khí nổ và nhiệt độ sinh ra khi nổ. Sức nổ mặt ngoài lại phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ nổ và độ chặt của thuốc nổ.Tốc độ nổ và độ chặt của thuốc nổ càng cao, thì sức nổ mặt ngoài của loại thuốc nổ đó càng lớn. 2. Tính nhạy(độ nhạy) của thuốc nổ. Tính nhạy của thuốc nổ được đánh giá về nhiều mặt như nhạy đối với tác dụng đập, tác dụng ma sát, tác dụng nhiệt độ và tác dụng của dây cháy chậm…Tương ứng có các phươngpháp thí nghiệm để đánh giá tính nhạycủa t huốc nổ đối với các tác dụng đó.Chẳng hạn như đối với tác dụng của dây cháy chậm có thể đánh giá bằng thí nghiệm đốt một dây dẫn có một đầu cuối đặt cách một lượng thuốc nổ muốn thử khoảng 1cm;khi dây dẫn cháy phát ra những tia lửa mà thuốc nổ không bị cháy thì mới đảm bảo an toàn. Thí nghiệm đánh giá tác dụng đập thường dung cách cho một búa có trọng lượng nhất định rơi tư do đập vào một cối thép hình trụ có chứa khoảng 0.03g thuốc nổ định thử. Chiều cao búa rơi làm cho thuốc nổ địnhthử nổ sẽ đặc trưng cho tính nhạy của thuốc nổ về mặt này. Thí nghiệm đánh giá tác dụng ma sát thường dung một quả búa lắc nặng 1kg, cánh tay đòn dài khoảng 2m. Mỗi lần búa lên ở cao độ 150cm rồi cho rơi tự do, búa sẽ quay ( như con lắc ) và tại vị trí thẳng đứng nó sẽ miết vào một thỏi thuốc độ 7g. Số lần búa lắc qua, ma sát làm thỏi thuốc định thử cháy hoặc nổ đặc trưng cho tính nhạy đối với ma sát của thuốc nổ.Nếu số lần này lớn hơn 10 lần thì loại thuốc nổ đó coi như bảo đảm an toàn. Về độ nhạy đối với nhiệt độ của thuốc nổ thường được đặc trưng bằng nhiệt độ nổ hoặc cháy của thuốc nổ. Để xác định nhiệt độ này thường thí nghiệm đun cách thủy 0.1g thuốc nổ định thử trong một ống kín có đặt nhiệt kế( chất lỏng trong bình đun ở bên ngoài phải là loại có điểm sôi cao). Tính nhạy của thuốc nổ thường dùng để thi công không được quá cao hoặc quá thấp để tiện vận chuyển,bảo quản, sử dụng đồng thời để gây nổ. Tính nhạy của thuốc nổ phụ thuộc vào cấu tạo hoá học của mỗi loại thuốc(cấu tạo phân tử càng vững chắc thì càng khó phân hoá , càng kém nhạy) nhưng cũng phụ thuộc rất lớn vào trạng thái vật lí của nó(ẩm hay khô,hạt nhỏ hay to, độ chặt lớn hay bé) 3. Tốc độ nổ của thuốc nổ. Tốc độ nổ (tốc độ phân hoá) của thuốc nổ là tốc độ lan truyền phản ứng nổ trong thuốc nổ.Có thể dùng phương pháp đơn giản sau đây để xác định một cách gần đúng tốc độ nổ: (hình 7.3) Đặt một thỏi thuốc nổ định thử dài 300mm trên đặt đất đầm nén chặt . Hai sợi dây truyền nổ aS2 dài 100cm và bS1 dài 80cm được cắm vào thỏi thuốc ở vị trí a và b cách đều hai đầu thỏi thuốc và cách nhau 200mm( hình 7.3). Đầu tự do của hai dây này được đặt chồng lên nhau 200mm và buộc cho tiếp xúc với nhau rồi đặt cả lên một tấm chì . Gây nổ thỏi thuốc bằng một kíp thường đặt ở một đầu ( hình vẽ) .Khi thỏi thuốc nổ hai sợi dây sẽ nổ và tạo ra vết nứt K ở chỗ nổ gặp nhau. Nhờ tốc độ nổ của dây và chiều dài của nó đã biết nên có thể tính được tốc độ nổ của thuốc nổ thí nghiệm từ phương trình sau: 1 0,2 0,2 0,8m m v x v − + − = + 6 Do đó: 0,1 / v x m s m = Trong đó : x là tốc độ nổ của thuốc nổ tm6yhhử ; v là tốc độ nổ của dây và m là cự li từ S 1 đến K (mét) Nếu tốc độ nổ lớn (hang trăm , hang nghìn m/sec trở lên ) thì thường mới coi là nổ .Còn nếu tốc độ nổ nhỏ (mấy chục m/sec ) thì chỉ gọi là cháy . Trong điều kiện thuận lợi , tốc độ nổ của thuốc nổ là không đổi . Nếu tốc độ nổ lớn và không đổi ,quá trình nổ sẽ ổn định và hiệu quả nổ sẽ lớn ,mức đổ vỡ vụn của đá xung quanh cũng sẽ lớn do áp lực nổ tăng nhanh.Ngược lại thì sẽ không ổn định và vì ảnh hưởng của mộthoặc nhiều nhân tố nào đó tốc độ nổ bị giảm thấp sẽ dẫn đến hiệu quả nổ phá kém, thậm chí chỉ dẫn đến hiện tượng thuốc nổ cháy mà không nổ (trên thực tế thi công thì trường hợp này xaỷ ra cũng không phải là ít ). Thường do nhiều nhân tố ảnh hưởng nên phạm vi biến đổi của tốc độ nổ tương đối lớn . đối với một loại thuốc nổ đã có tính chất hoá học xác định thì tốc độ nổ hoặc tính ổn định khi nổ còn chịu ảnh hưởng của các nhân tố sau: -Độ chặt của thuốc nổ :theo thí nghiệm mỗi loại thuốc nổ đều có một độ chặt tốt nhất. Thuốc nổ có độ chặt nhỏ hoặc lớn hơn độ chặt tốt nhất thì tốc độ nổ của nó có thể bị giảm. Trong trường hợp thong thường thuốc nhồi càng chặt thì hiệu quả nổ phá càng tốt. -Đường kính của thỏi (gói ) thuốc nổ : thục tế thí nghiệm chứng tỏ nếu đường kính thỏi thuốc thì tốc độ nổ càng giảm thấp và nếu giảm nhỏ quá sẽ không nổ . Đồng thời nếu tăng đường kính thỏi thuốc đến một trị số nào đó thì tốc độ nổ cũng chỉ có thể tăng đến một trị số nhất định (tốc độ nổ lớn nhất ); lúc này tiếp tục tăng đường kính thỏi thuốc cũng không ảnh hưởng gì đến tốc độ nổ nữa. -Cường độ của vỏ gói thuốc :vỏ gói thuốc càng kiên cố thì ở những điều kiện nổ giống nhau ,quá trình nổ (tốc độ nổ ) càng ổn định .Thực tế cũng thấy : thuốc được nhồi chặt trong một hòm gỗ sẽ dễ nổ hơn là gói giấy. -Sức gây nổ : rất nhiều trường hợp thực tế cho thấy nếu sức gây nổ không đủ mạnh sẽ dẫn đến việc thuốc nổ không nổ hoặc thuốc cháy . Đó là do sức gây nổ không đủ mạnh để làm cho khối thuốc nổ đều và ổn định trong quá trình nổ . Vì thế lượng thuốc nổ càng lớn độ chặt càng cao, thì nên bố trí nhiều kíp nổ hoặc thuốc mồi Về lí thuyết mà nói thì nếu thời gian truyền nổ quá dài,tốc độ nổ quá chậm sẽ dẫn đến tình trạng :bộ phận thuốc nổ gần chỗ nổ đã bị tung ra ngoài phạm vi có nhiệt độ cao và áp lực lớn . Đây chính là cơ sở để giải thích ảnh hưởng của các nhân tố nói trên đối với sự ổn định của quá trình nổ .Nắm vững những nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ nổ và sự ổn định của quá trình nổ có một ý nghĩa thực tế rất lớn. 4. Độ chặt của thuốc nổ tức là dung trọng của thuốc nổ đơn vị (g/cm 3 ). Ảnh hưởng về độ chặt khối thuốc nổ đến quá trình nổ phá đã nói ở trên .Chỉ tiêu này còn cần thiết để dự tính dung tích cần khoan, đào để đặt đủ lượng thuốc nổ tính toán . Độ chặt của thuốc nổ càng lớn thì khối lượng công tác khoan , đào lỗ nạp thuốc càng nhỏ ,khi cùng một lượng thuốc nổ yêu cầu như nhau. Vì thế trong thực tế nếu các loại thuốc nổ có sức nổ như nhau thì nên chọn loại có thuốc có độ chặt lớn . Độ chặt các thỏi (gói) thuốc có thể xác định bằng cách đo thể tích và cân khối lượng của nó . Độ chặt các thỏi thuốc thường sử dụng thong thường là từ 1,0÷1,15. 5. Độ chặt nạp thuốc là tỉ số giữa thể tích với tích của lỗ hay hố nạp gói thuốc đó (bao gồm cả kẽ hở ). Chỉ tiêu này càng nhỏ (tức là kẽ hở giữa các khối thuốc nổ và lỗ khoan hay hầm để khối thuốc đó lớn) thì áp lực ban đầu của thuốc khí sinh ra khí nổ sẽ nhỏ ,do đố hiệu quả nổ phá sẽ kém . 6. độ ẩm của thuốc nổ cũng là tỉ số giũa khối lượng nước chứa trong thuốc nổ với khối lượng của thuốc nổ . Muốn xác định độ ẩm của thuốc nổ thì cũng phải dung thí nghiệm sấy khô ,thường sấy một lượng 10g thuốc nổ đến khi khối lượng của nó không đổi (sấy ở 55-60 o ). Nếu độ ẩm của thuốc nổ lớn ,sẽ làm giảm tính nhạy và đặc biệt là làm giảm tốc độ nổ của thuốc nổ .Rất nhiều trường hợp thực tế do thuốc bị ẩm đã gây nên hiện tượng mìn câm hoặc thuốc cháy .Vì thế ,với các loại thuốc nổ bột thường có qui định độ ẩm của thuốc phải bảo quản sao cho không để vượt quá 0,5%. Ngoài ra hình dạng của gói thuốc nổ cũng có ảnh hưởng đến hiệu quả nổ phá một cách rõ rệt .Những ảnh hưởng này gồm có : - Ảnh hưởng của các gói thuốc nổ đáy lõm tạo nên tác dụng tập trung năng lượng nổ phá vào một điểm ,một khu vực nhỏ .Thí nghiệm như ở hình 7-4 và thực tế đều cho thấp rõ ảnh hưởng này. Hai gói thuốc trên hình 7-4 có cùng lượng thuốc nổ ,một loại thuốc ,cùng kích thước nhau;chỉ khác một gói có khoét đáy thành hình nón lõm .Cả hai cùng đặt trên một tấm thép .Khi nổ gói thuốc chỉ một giây thành vết lõm trên tấm thép còn gói thuốc số 2 có thể xuyên thủng tấm thép ;sở dĩ như vậy là do khí nổ sinh ra trong quá trình nổ truyền lan thẳng góc với mặt nón lõm và tập trung thành một luồng mạnh (tập trung năng lượng ) xuyên thủng tấm thép .Nói chung loại thuốc nổ có tốc độ nổ lớn ,sức nổ mặt ngoài lớn , độ chặt lớn thì tác dụng tập trung năng lượng nổ phá nhờ mặt đáy lõm càng lớn .Ngoài ra hình dạng mặt lõm ( hình nón ,hình bán cầu,…) và tỉ lệ giữa chiều cao và đường kính gói thuốc cũng có ảnh hưởng tới tác dụng này nhưng còn chưa nghiên cứu được đầy đủ . Trong công tác nổ phá , ảnh hưởng này được ứng dụng để : phá các chướng ngại ,phá các hòn đá cô lập lớn hoặc để đục lỗ đào hố nạp thuốc… - Ảnh hưởng của gói thuốc tập trung hoặc kéo dài : các khối thuốc có hình dạng gần giống khối cầu ,khối lập phương hoặc có chiều cao không lớn hơn bốn lần đường kính hay không lớn hơn bốn lần cạnh ngắn của mặt đáy được gọi là các gói thuốc nạp tập trung . Ngược lại , được gọi là các gói thuốc nạp kéo dài . Thực tế chứng tỏ , nhờ tập trung năng lượng nổ phá nên hiệu quả nổ phá của các gói thuốc tập trung lớn hơn so với gói thuốc kéo dài cùng loại và cùng lượng thuốc , nghĩa là sử dụng gói thuốc tập trung có thể giảm lượng thuốc nổ .Tuy nhiên , sử dụng gói thuốc kéo dài thì đá được phá ra có kích thước đồng đều hơn (không có hòn quá lớn hoặc quá nhỏ ). Ảnh hưởng của dạng hình khối nạp thuốc , qua thực tế nổ phá đã phát hiện thấy : hiệu quả nổ phá có khác nhau nếu dạng hình khối nạp thuốc khác nhau.Về ảnh hưởng này đến nay còn chưa được nghiên cứu .Chúng ta cần nghiên cứu tất cả những ảnh hưởng nói trên để áp dụng cụ thể trong công tác nổ phá . Về các loại thuốc nổ dung trong công tác nổ phá cho đến nay có rất nhiều loại nhưng nói chung thuốc nổ gồm có những thành phần sau : chất cháy (chất nổ ),chất cung cấp oxy, chất nhạy để nâng cao độ nhạy bén của thuốc nổ,chất trừ ngọn lửa để không sinh ra oxi cácbon có hại ,chất phụ gia để ngăn ngừa thuốc nổ vón hòn và ẩm . Có thể phân loại thuốc nổ theo thành phần và công dụng thực tế .Theo thành phần thì thuốc nổ chia làm hai loại chính : - Loại kết hợp hoá học ,trong đó các thành phần của chúng lien kết chặt chẽ với nhau không thể phân li bằng các biện pháp vật lí đơn giản ( như nitrô-glixêrin, trinitrotoluene,fuyminát thuỷ ngân…). - Loại thuốc nổ gồm nhiều thành phần trộn với nhau, trong đó nhiều nhất là chất cháy (chứa cácbon ) và chất cung cấp oxi .Các thành phần không kết hợp hoá học nên rất dễ phân li (đinamít , amônít,thuốc đen…). Theo công dụng thực tế cũng có thể phân thuốc nổ thành mấy loại sau: - Thuốc gây nổ :là loại thuốc nổ có tốc độ nổ và độ nhạy rất lớn .Tốc độ nổ có thể tới 2000÷8000m/s và chỉ cần tác dụng của nhiệt năng hay cơ năng (va chạm ,xung kích ) là nổ .Thuốc nổ thuộc loại này như fuyminát thuỷ ngân Hg (CNO) 2 hoặc axít chì Pb(N 3 ) 2 , v.v… Thuốc nổ chính :là loại thuốc nổ chủ yếu dùng để nổ phá ,có độ nhạy tương đối thấp ,phải có thuốc gây nổ tác dụng thì mới có thể nổ được. Trong loại này thì thường lại phân làm 3 loại :thuốc nổ yếu có tốc độ nổ bé hơn 1000m/s như loại thuốc đen ; thuốc nổ trung bình : tốc độ nổ khoảng 1000÷3200 m/s như ni trát amôn (NH 4 NO 3 ), và thuốc nổ mạnh có tốc độ nổ lớn hơn 3500 m/s , có khi tới 7000 m/s , loại này vì áp lực khí sinh ra rất lớn và tăng nhanh đột ngột nên sức phá vỡ vụn rất lớn như TNT (trinitrotoluene) C 6 H 2 (NO 2 ) 3 CH 3 hoặc đinamít. Dưới đây trình bày về thành phần chính và tính năng của các loại thuốc nổ thường dung : a) Thuốc đen là do nitrát natri trộn với lưu huỳnh và than gỗ ,thường tỉ lệ tốt nhất là 6:3:1; trong đó diêm tiêu cung cấp oxi, than gỗ làm chất cháy ,lưu huỳnh vừa là chất cháy vừa là chất keo kết. Thuốc đen rất dễ cháy ,tốc độ thấp (400 m/s) do đó thường dung làm lõi dây cháy chậm,còn sức công phá tương đối yếu . Độ ẩm 7÷10% thì thuốc đen không nổ. b) Nitrát amon là thuốc nổ loại vừa , tốc độ nổ khoảng 2000÷2500 m/s cũng chính là một loại phân hoá học dùng trong nông nghiệp (NH 4 NO 3 ). Ở trạng thái khô nó kết tinh màu trắng hoặc màu vàng nhạt ,vị đắng , dễ hoà tan trong nước dễ ngấm ẩm và vón cục do đó chất lượng thuốc giảm đi . Độ ẩm >1% và khi vón cục nhiều thì độ nhạy giảm đi rất nhiều ,do đó cần được bảo quản tốt khi sử dụng.Chỉ nổ khi có tác dụng gây nổ mạnh vì thế thuộc loại tương đối an toàn.Vì có những nhược điểm trên mà không nên dung riêng rẽ ; nhưng vì thuốc này thành phần chứa nhiều ôxy và tương đối rẻ tiền do đó là loại thuốc nổ không thể thiếu được trong công nghiệp chế tạo thuốc nổ hiện đại c) Amônít là loại thuốc bột do nitrát amôn (NH 4 NO 3 ) trộn thêm một phần các loại thuốc nổ vầ các chất phụ gia (thường trộn với thuốc TNT và thêm các loại bột gỗ tăng cường lượng chất cháy,tăng cường tính rời rạc,chống hiện tượng keo kết). Những loại thuốc ammonít vì thành phần chủ yếu là nitrát amôn nên cũng có nhược điểm là dẽ hút ẩm và vón hòn ;lúc này độ nhạy và sức công phá sẽ giảm đi rất nhiều ,nếu độ ẩm >3% thì không nổ được . VÌ thế khi sử dụng thường qui định độ ẩm không được vượt quá 1,5% (kinh nghiệm về thuốc bằng tay nếu thành hòn mà không rời rạc là độ ẩm đã vượt quá 1,5% ).Do đó khi sử dụng amônít phải tổ chức bảo quản tốt . Amônít không nhạy với chà sát , nhạy rất ít đối với tác dụng va chạm ,không chịu ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ, cũng không bắt cháy khi gặp tia lửa hay ngọn lửa, khi nổ sinh ra CO 2 ít ; vì thế là loại thuốc nổ tương đối an toàn. Tốc độ nổ của amônít khoảng 250 m/s , thuộc loại thuốc nổ mạnh vừa . Amônít được sử dụng rất phổ biến . d) Trinitrôtôluen gọi tắt là TNT . Công thức hoá học là C 6 H 2 (NO 2 ) 3 CH 3 , là loại thuốc bột nổ mạnh ,màu vàng nhạt hoặc màu nhạt không tan trong nước ,vị đắng . Khi đốt ngoài trời nó dễ cháy và nếu lượng thuốc quá ít (<200g) thì chỉ cháy và không nổ . Bản than TNT chứa không đủ lượng õi cần thiết nên khi nổ sinh ra khí độc CO. Do những lí do trên nên TNT chỉ sử dụng ở những nơi thoáng ngoài trời và ngầm dưới nước (giữ được khả năng nổ khi ngậm dưới nước ) mà không dung trong việc nổ phá các công trình ngầm . TNT tính nhậy không cao ,thuộc loại thuốc nổ an toàn. e) Đinamít là hỗn hợp nitrôglyxêrin keo C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 với nitrát kali hoặc nitrát natri hoặc nitrát amôn .Có hàng mấy trăm loại đinamít với số phần trăm nitrôglyxêrin khác nhau . Đinamít là loại thuốc nổ ở thể keo và thuộc loại thuốc nổ mạnh . Tốc độ nổ tới 6000÷7000 m/s, nhưng sức nổ của nó sẽ yếu dần khi để lâu vì bị phân hoá nhất là bảo quản ở nhiệt độ cao. Đinamít rất nhạy với tác dụng xung kích, chà xát và lửa ,nhất là ở nhiệt độ thấp +10 0 C vì ở nhiệt độ này đinamít kết tinh cà càng dễ nổ hơn. Đinamít không hút ẩm, không sợ nước , ở dưới nước vẫn có thể nổ được ,vì thế có thể dung thi công bộc phá dưới nước. Khi nổ không sinh ra khí độc. Đặc biệt đinamít có thể lèn chặt khi đóng gói mìn (do đó độ chặt lớn .tới 1,45g/cm 3 và có khả năng tăng độ chặt). Điều này rất quan trọng trong việc nổ phá những loại đá cứng rắn. §2 .các phương pháp gây nổ và vật liệu gây nổ Như đã biết phải có tác dụng của một năng lượng bên ngoài (năng lượng gây nổ) thì thuốc nổ mới có thể nổ được. Năng lượng gây nổ này có thể là dưới hình thức quang năng, nhiệt năng, cơ năng (đập, ma sát) hoặc dung ngay năng lượng nổ phá của một khối thuốc nổ mạnh khác. 1. Nổ bằng kíp nổ thường. Đối với phương pháp này, vật liệu gây nổ cần thiết gồm kíp nổ thường và dây cháy chậm. Kíp nổ thường có cấu tạo như hình (7.5) Kíp nổ thường là một ống tròn có kích thước như hình vẽ, bằng kim loại hoặc bằng dấy bìa cứng. Trong ống này một nửa phía dây chứa thuốc nổ mạnh,tiếp đó trong phần mũ kíp được chứa đầy thuốc gây nổ như PbN 6 (tức adít chì) hoặc Hg(CNO) 2 (fuyminát thuỷ ngân). Ở giữa mũ kíp có một lỗ nhỏ gọi lạ mắt ngỗng. Phần đầu kíp hoàn toàn trống để sau đút đầu dây cháy chậm vào (phần này không được ngắn hơn 15mm để dây sau khi đút vào kíp không bị tụt ra). Đáy kíp lõm vào để tập trung năng lượng nổ của kíp nổ do đó dễ dàng gây nổ các khối thuốc cần nổ. Dây cháy chậm có cấu tạo gồm một lõi thuốc đen (là loại thuốc nổ rất yếu) quấn sợi và các tầng giấy phòng âm (hình 7-6) Đường kính dây cháy chậm thường vào khoảng 5÷5.9 mm, tốc độ cháy khoảng 60-130 cm/phút. Dây cháy chậm nếu bị ẩm ướt sẽ ảnh hưởng đến tốc độ cháy và có thể không cháy. Chuẩn bị kíp nổ phải làm ở các nơi riêng biệt và nên bố trí rất ít người. Trước khi chuẩn bị đặt kíp vào khối thuốc nổ định gây nổ phải đem dây cháy chậm cắn vào kíp. Để dây cháy chậm tiếp xúc với mắt ngỗng được tốt, đầu dây đút vào kíp phải dung dao sắc xén bằng. Không được xoay dây trong kíp. Nếu dây cháy chậm vì lí do gì đó bị rời khỏi mắt ngỗng (tụt kíp) thì khi đốt kíp có thể không nổ, vì thế sau khi đã đút dây vào kíp phải dung kìm bọc vỏ kíp kẹp chặt lấy dây, (cấm không được dung răng cắn kíp để bảo đảm an toàn). Một đầu dây còn lại phải lấy dao cắt chéo cho hở hẳn thuốc ra để khi đốt lửa dễ bắt cháy. Day cháy chậm dài hay ngắn là tuỳ theo vị trí khối thuốc nổ so với mặt thoáng nhưng ít nhất không ngắn hơn 1.0 m để đảm bảo cho người đốt dây có đủ thời gian chạy đến nơi an toàn trước khi nổ. Khi cần dây cháy chậm dài hơn 4m thì phải dùng 2 kíp 2 dây và không được dùng dây cháy chậm dài quá 10 m. Trước khi dung nên quan sát kĩ kíp và dây, đồng thời nên tiến hành đốt thử, cho nổ thử kíp. Những kíp có vết thủng, vết nứt, han gỉ hoặc bị ẩm ở ngoài vỏ và những đoạn dây bị ẩm, bị gẫy gập.bị các vết cứa, bị phình ra v.v…thì nên loại bỏ không dung. Trong một hộp kín nên nổ thử một vài kíp; dây cháy chậm cũng cho đốt thử (đoạn đốt thử dài 60 cm), nếu tốc độ cháy nằm trong phạm vi thong thường nói trên và trong 3 cuộn dây đốt thử đều cháy đều là được. Cũng cần thử khả năng gây nổ của kíp bằng cách nạp kíp vào các thỏi thuốc tròn 31mm, nếu gây nổ hoàn toàn là được (thử như vậy ít nhất 3 kíp trong số các kíp đã kiểm tra bên ngoài). Kíp nổ phải được bảo quản ở nơi khô ráo và đặc biệt phải thận trọng trong khi sử dụng vì rất dễ nổ, tránh kíp bị va chạm, xung kích ( như đánh rơi mạnh xuống nền đá cứng v.v…) Đặt kíp nổ đã lấy dây dẫn vào khối thuốc định gây nổ và chuẩn bị trước khi nổ được tiến hành như hình vẽ 7-7 ở những nơi bảo đảm cự li an toàn tính như ở §12. Trường hợp hình 7-7a thuốc nổ được nạp trước trong một thùng hay hòm gỗ, hay gói chặt theo kiểu bộc phá. Khi nạp kíp sẽ dùng đục móng đục qua vỏ thùng và dùng que gỗ nhọn đóng tạo thành lỗ tạo kíp (không được dùng que sắt, dùng kíp để đóng). Nguyên tắc là chỉ cần nạp ngập kíp nổ vào trong khối thuốc nổ. Nhưng để tránh tụt kíp anh em thợ mìn thường nạp kín ngập sâu hơn, thường đáy kíp không vượt quá 1/3 chiều cao gói thuốc . Chuẩn bị cho việc gây nổ cần đặt biệt chú ý các biện pháp giữ cho kíp khỏi bị tụt, bị lỏng (tiếp xúc không tốt với thuốc nổ) và các biện pháp bảo vệ dây cháy chậm, hay các dây dẫn nói chung khỏi bị đứt gãy. Những hịên tượng nói trên nếu xảy ra sẽ dẫn tới việc mìn không nổ. Hiệu quả của nổ phá, như trên đã nói phụ thộc vào hình dạng gói thuốc, số lượng các mặt thoáng của gói thuốc, vào độ chặt nhồi thuốc và các tính chất khác…(ta càng cần nghiên cứu để áp dụng). Nhưng ở đây cần nói thêm : hiệu quả nổ phá phụ thuộc cả vị trí đặt của kíp nổ trong gói thuốc. Kíp nổ phải đặt vè hướng đối diện với mục tiêu muốn phá như hình 7-8a (như hình 7-8 là sai) vì luồng khí nổ bắt đầu truyền đi từ nơi gần kíp nhất. Cụ thể là trong mọi truờng hợp đều cần bố trí đáy kíp nổ hướng về phía mặt thoáng và bố trí khối thuốc nổ nhiều hơn về phía đáy kíp. Khi gây nổ sẽ cho đốt những dây cháy chậm. Dây cháy dần đến kíp, lửa bắt qua mắt ngỗng làm cháy và gây nổ thuốc nổ trong kíp; phản ứng nổ cứ thế lan truyền trong toàn khối thuốc nổ. Đốt đầu dây cháy chậm có thể dùng bùi nhùi rơm, que hương hoặc một đoạn dây cháy chậm khác đã cháy. Tuỳ tình hình cụ thể (địa hình, vị trí các khối thuốc cần nổ ) khi đốt phải phân công cho mỗi thợ mìn phụ trách đốt một số dây nhất định (không quá 12 dây) sao cho mỗi người có đủ thời gian chạy khỏi khu vực nguy hiểm theo đường chuẩn bị trước. Đường rút lui khó khăn thì không được dùng phương pháp gây nổ này . Phuơng pháp gây nổ bằng kíp thường như trên chỉ có ưu điểm là đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp, công nhân dễ nắm vững. nhưng nó có những khuyết điểm sau: - Không có thể gây nổ đồng thời cho các khối nổ không cùng nổ ở một thời điểm. Khuyết điểm này ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả nổ phá vì trong nhiều trường hợp nổ hàng loạt cùng một lúc các khối nổ sẽ hỗ trợ lẫn nhau tạo nên được hiệu quả chung rất lớn (như khi muốn nổ om toàn khối, hoặc nổ tung toàn khối…). - Phương pháp gây nổ bằng kíp thường có thể gây nổ các khối nổ theo một trình tự trước sau nhất định bằng cách khống chế chiều dài dây dẫn hoặc thứ tự đổt cháy (đây là một ưu điểm nhưng chỉ đối với trường hợp bố trí nổ phá đơn giản) tuy nhiên thứ tự nổ vẫn không thể bảo đảm nhất là không thể khống chế được quãng cách thời gian giữa các thứ tự nổ. Vì rằng việc đốt dây và bản thân tốc độ cháy của dây cháy cũng chịu ảh hưởng của nhiều nhân tố (thực tế có khi lỗ mìn đốt trước lại nổ sau trong khi chiều dài dây dẫn như nhau…). 2. Nổ phá bằng kíp điện. Đối với phương pháp này vật liệu gây nổ cần thiết gồm kíp nổ điện (kíp điện), dây dẫn điện và nguồn điện Kíp điện có cấu tạo như hình 7-9 là một kíp nổ thường được lắp thêm một bộ phận dẫn điện gây nổ vào phần đầu kíp. Bộ phận dẫn điện gây nổ gồm có một dây tóc như dây tóc bóng đèn điện (là một điện trở) hàn gắn liền với dây dẫn điện nối với mạch ngoài và khối thuốc cháy bọc xung quanh. Dây dẫn điện nối với mạch ngoài thường là dây đồng đường kính 0,5÷1,0 mm dài khoảng 0,3÷3,0 mm. Khi thông điện dây tóc có địên trở sẽ tạo nên nhiệt lượng lớn làm cháy thuốc bọc xung quanh nó và gây nổ thuốc nổ trong kíp. Điện trở của kíp điện thường 1,0÷3,5 Ω; các số liệu này đều có ghi trong hộp đựng kíp. Ngoài loại kíp điện nổ ngay nói trên ,trong công tác nổ phá hiện còn dùng các loại kíp nổ chậm và kíp vi sai. Nguyên lí cấu tạo của các loại kíp này là ở giữa phần thuốc cháy và mắt ngỗng của kíp điện nổ ngay có thêm một lớp thuốc cháy chậm (hình 7-10) dày hay mỏng tuỳ theo yêu cầu nổ chậm . Kíp điện nổ chậm sẽ nổ sau khi thông điện một khoảng thời gian tính bằng giây (lớn hơn 1 giây). Kíp điện vi sai sẽ nổ sau khi thông điên một khoảng thời gian tính bằng phần nghìn giây. Mỗi nước sản xuất nhiều kíp điện nổ chậm và vi sai có thời gian nổ chênh lệch khác nhau (ví dụ kíp vi sai nổ sau 25,50,75,100,150… phần nghìn giây). Những loại kíp này, đặc biệt kíp vi sai đang được dùng trong các phuơng pháp nổ phá vi sai hiện đại mang lại hiệu quả nổ phá cao, giảm được lượng thuốc, giảm ảnh hưởng chấn động do nổ phá gây nên và làm đất đá có thể phá vụn hơn.(xem ở §9) Đặt kíp điện vào khối thuốc định gây nổ cũng tiến hành giống như trường hợp dùng kíp nổ thường. Trước khi sử dụng bắt buộc tất cả mọi kíp điện phải được kiểm tra bên ngoài và khả năng gây nổ như với kíp thường đồng thời phải kiểm tra xem có thông điện hay không và phải được đo điện trở (gồm cả điện trở dây nối với mạch ngoài). Công việc này rất quan trọng vì đảm bảo cho kết quả nổ phá cũng như đảm bảo an toàn trong khi nổ bằng kíp điện. Kiểm tra thông điện và đo điện trở của kíp điện nhờ ôm kế loại nhỏ và cầu điện. Lúc kiểm tra để đảm bảo an toàn phải để kíp thử cách xa người và máy đo lớn hơn 10m hoặc để kíp sau một tấm gỗ dày 5 cm. Ngoài ra để đảm bảo khi đo điện trở kíp điện không bị nổ hoặc tổn hại cần phải khống chế cường độ dòng điện, an toàn nhất là không lớn hơn 50 miliampe. Với cường độ dòng điện rất nhỏ thông qua kíp này,nhiệt lượng sinh ra chậm mà tổn thất nhiệt lượng (ở đường dây nối với mạch ngoài …) lại lớn nên nhiệt lượng không thể tích luỹ để đủ làm cho thuốc cháy trong đầu kíp cháy, vì thế dù có thông điện lâu kíp cũng không nổ được. Chú ý rằng muốn kíp điện nổ thì cần một nhiệt lượng đủ làm cho thuốc cháy là: Q= 0,24 I 2 Rt I :cường độ dòng điện (ampe) R : Điện trở của kíp nổ (ôm) T : thời gian cháy của thuốc trong kíp (sec) Nhiệt lượng cần thiết lớn hay nhỏ, hoặc độ nhạy của kíp điện lớn hay nhỏ là tuỳ thuộc điện trở của kíp và tính chất cũng như kết cấu của thuốc cháy. Vì khi chế tạo kíp điện không thể đảm bảo tất cả các kíp có các điều kiện nói trên như nhau nên độ nhạy của chúng cũng không thể như nhau . Nếu độ nhạy của các kíp điện trong một mạch nối tiếp chênh lệch quá lớn thì dễ sinh ra hiện tượng kíp có độ nhạy lớn (có R lớn) sẽ nổ trước làm đứt mạch trong khi kíp có độ nhạy quá thấp chưa kịp nổ. Thực tế cũng có những hiện tượng trong một mạch nối tiếp khi cho thông điện chỉ cho nổ một vài kíp. Như vậy sẽ rất nguy hiểm và không đảm bảo yêu cầu nổ phá. Để tránh những hiện tượng đó thường áp dụng các biện pháp sau: - Không dùng các kíp điện trong một mạch có điện trở chênh lệch nhau quá 0,25 Ω , nếu điện trở của mỗi kíp nhỏ hơn 1,25Ω và có điện trở chênh lệch nhau quá 0,3Ω nếu điện trở của mỗi kíp lớn hơn 1,25Ω. - Dùng cường độ dòng điện gây nổ lớn. Thực tế cường độ dòng điện gây nổ cũng có ảnh hưởng rõ rệt độ nhạy của kíp điện vì cường độ dòng điện lớn hay nhỏ có ảnh hưởng đến tốc độ tăng nhiệt của dây tóc trong kíp điện, cũng như ảnh hưởng đến lượng nhiệt tổn thất ở hai đầu chỗ nối dây tóc với dây dẫn mắc ra mạch ngoài. Nếu cường độ dòng điện I bé thì tốc độ tăng nhiệt của dây tóc chậm, thời gian toả nhiệt dài do đó tổn thất nhiệt lượng lớn. Từ đó dẫn đến tổng nhiệt lượng cần thiểt để thuốc có thể cháy sẽ tăng lên, tức là gián tiếp độ nhạy của kíp giảm đi.Nếu cường độ I lớn thì hoàn toàn trái lại và nếu I lớn đến một mức nào đó thì độ nhạy của các kíp điện có thể trở nên giống nhau dù chúng có những chênh lệch về cấu tạo như trên. Như vậy gây nổ bằng cường độ dòng điện lớn đối với các mạch nhiều kíp mắc nối tiếp rõ ràng là một biện pháp có ý nghĩa thực tế để thu nhỏ, khắc phục phạm vi chênh lệch về độ nhạy của các kíp.Cũng vì thế để trong một mạch nối tiếp,kíp có độ nhạy thấp nhất vẫn đảm bảo nhiệt lượng cần thiết để nổ,thường quy định cường độ dòng điện tối thiểu đủ gây nổ.Trị số quy định này thường ghi ở giấy giao hang ở hộp đựng kíp. Ở một số nước quy định cu thể :tối thiểu I=1,8ampe,trường hợp dung dòng điện một chiều và I=2,5ampe trường hợp dòng điện xoay chiều. -Trước khi thi công cần cho kíp nổ thử:mắc nối tiếp khoảng 20 kíp và cho thử vài ba lần như vậy.Nếu với cường độ dòng điện tính toán mà cả mạch nổ đều là được. Khi muốn gây nổ hàng loạt kíp (nổ phá hoại) thì các kíp phải được mắc thành một mạch điện nối vào nguồn điện.Yêu cầu đối với mạch lưới điện gây nổ là thi công đơn giản,an toàn và tin cậy(bảo đảm sẽ nổ).Có ba cách mắc điện là mắc nối tiếp,mắc song song và mắc hỗn hợp(song song nối tiếp và nối tiếp song song) như ở hình 7-11. Mắc nối tiếp : Cường độ dòng điện của mạch là cường độ dòng điện thong qua mỗi kíp điện. Điện trở của toàn mạch là tổng cộng của tất cả các điện trở ( kíp, dây dẫn nối với mạch ngoài, dây chủ…). Mắc theo kiểu này thì đỡ tốn dây điện nhưng không bảo đảm tin cậy vì nếu một kíp không nổ do một nguyên nhân nào đó ( cấu tạo, thi công mắc nối dây…) thì cả mạch ngoài sẽ hở và không nổ đồng loạt được. Ngoài ra vì điện trở lớn nên muốn đảm bảo nổ phải dùng nguồn điện có điện thế cao. Mắc song song : Cường độ dòng điện mạch ngoài bằng tổng cộng cường độ dòng điện thông qua mỗi kíp. Điện trở tổng cộng của cả mạch điện nhỏ hơn điện trở của một kíp điện bất kì trong mạch. Vì thế được sử dụng cho cả trường hợp nguồn điện có điện thế thấp nhưng cường độ dòng điện lớn (như ắcquy). Mắc song song đảm bảo tin cậy nhưng tốn dây. Mắc hỗn hợp : Mắc song song nối tiếp là các kíp điện được mắc song song thành từng nhóm (các mạch rẽ), những nhóm này lại được mắc nối tiếp với nhau. Mạch nối tiếp song song ngược lại sẽ gồm các nhóm kíp mắc nối tiếp riêng rẽ, những nhóm này lại mắc song song với nhau. Mắc hỗn hợp yêu cầu nguồn điện có điện thế và cường độ cao. Một chú ý quan trọng là khi mắc hỗn hợp cần bảo đảm để số kíp điện và điện trở các kíp điện trong mỗi nhóm là như nhau vì chỉ như vậy mới bảo đảm không có chênh lệch về cường độ dòng điện giữa các nhóm, do đó không gây ra tình trạng nổ không đều. Thực tế đã có nhiều trường hợp do các nhóm trong mạch hỗn hợp mắc không đều về số lượng kíp nên đã dẫn đến tình trạng nhóm ít kíp sẽ nổ trước, đất đá tung làm đứt mạch làm cho những nhóm còn lại không nổ được rất nguy hiểm. Nhiệm vụ của việc thiết kế gây nổ bằng điện là : chọn cách mắc điện, bố trí mạng lưới điện gây nổ và tính toán nguồn điện cần thiết. Chọn cách mắc điện tuỳ thuộc vào các điều kiện sau : 1. Số lượng và tình hình vị trí các lỗ mìn, các khối thuốc nổ: Nếu nổ một lần rất nhiều lỗ và các lỗ bố trí thành nhiều hàng thì nên mắc nối tiếp song song (mỗi hàng lỗ là một mạch nối tiếp riêng lẻ…). Nếu chỉ gồm một hàng lỗ, hoặc trường hợp số lượng lỗ mìn ít lại mà lại cách xa nhau thì nên mắc nối tiếp. Trường hợp khối nổ lớn trong mỗi khối nổ phải dùng nhiều kíp (2 – 4 kíp) thì các kíp này được mắc song song với nhau rồi mới mắc với mạch ngoài như hình 7-12. Trường hợp mắc nối tiếp cần kiểm tra cẩn thận và khi cần thiết có thể mắc hai lưới điện nối tiếp để khắc phục khuyết điểm về mặt chắc chắn tin cậy của cách mắc này (tức là mắc mỗi lỗ mìn hai kíp với hai hệ thống nối tiếp riêng lẻ). Trường hợp dung kíp vi sai hay kíp nổ chậm thì không được mắc các kíp vi sai loại khác nhau (thời điểm nổ khác nhau) trên cùng một mạch nối tiếp mà thường dung nhất là mắc nối tiếp song song (các kíp cùng loại mắc nối tiếp trên một mạch rẽ). Tính toán về yêu cầu đối với dòng điện thường dựa vào yêu cầu bố trí mạch điện, yêu cầu cường độ dòng điện thông qua mỗi kíp điện lại nguồn điện đã có xem có đảm bảo không. Trình tựt tính cụ thể thường là : - Dựa theo mạng đã dự kiến bố trí, tính toán tổng điện trở tương đương của toàn mạch. - Dựa vào điện thế của nguồn đã có và tổng điện trở toàn mạng, tính được cường độ dòng điện của mạch ngoài. Tính toán cường độ dòng điện thong qua mỗi mạch rẽ và mỗi kíp điện. Nếu cường độ dòng điện thong qua mỗi kíp điện vượt qua cường độ dòng điện tối thiểu gây nổ thì tức là nguồn điện đã có đạt yêu cầu. Mọi tính toán đều như đúng theo lí thuyết trong môn điện kĩ thuật. Trong xây dựng đường, nguồn điện gây nổ thường dung là các loại máy gây nổ xách tay. Cũng có khi dùng acqui,pin ghép với đuện thế 45 von hoặc máy phát điện di động. Các mạch điện đèn dùng điện một chiều với điện thế 110, 220 von hoặc dung điện xoay chiều 127,220,380 von là những nguồn điện đáng tin cậy để gây nổ hang loạt, lúc này phải làm cầu dao để đóng mở mạch điện. Có rất nhiều loại máy nổ xách tay (hay gọi là máy điểm hoả). Những máy này thường dung 3-6 pin 1,5 von mắc nối tiếp, đều có các bộ phận biến thế và tụ điện để tăng điện thế và tích điện nhằm đạt được yêu cầu về nguồn điện gây nổ. Ngoài ra là các bộ phận tín hiệu báo cho biết điện thế, điện lượng đã đủ để gây nổ, các khoá an toàn,các khoá tự động nối dòng điện vào mạch điện làm nổ mìn các khoá cắt điện giữa mạch điện và máy điểm hoả sau khi đã gây nổ. Ví dụ : máy ΠM- 1 Liên Xô có thể tăng điện thế tới 320 von với cường độ dòng điện 1,07 A có thể gây nổ 50 kíp điện mắc nối tiếp với tổng điện trở mạch ngoài là 130Ω. Máy điểm hoả KB tăng điện thế từ 4,50 von lên 430 von, tụ điện tích điện được 50A 2 /s cho phép tổng điện trở mạch ngoài khi mắc nối tiếp lớn nhất là 60Ω. Những loại máy này rất tiện lợi nhưng khuyết điểm là chỉ có thể sinh ra được một cường độ dòng điện quá yếu. Sử dụng những máy gây nổ cần nghiên cứu kĩ các điều hướng dẫn trong bản lí lịch máy kèm theo. Thi công nổ phá gây nổ bằng năng lượng điện cần đặt biệt chú ý công tác kiểm tra trong và sau khi mắc mạch điện. Kiểm tra trong khi mắc điện cần chú ý các chỗ nối đường dây : không để hở mạch hoặc tiếp xúc với đất, với nước. Đồng thời kiểm tra xem mạng lưới mắc có đúng sơ đồ thiết kế hay không. Sau khi mắc xong cần kiểm tra lại sự thông mạch của toàn mạch và đo điện trở thực tế của toàn mạch xem có phù hợp với tính toán hay không.Lúc này phải dung dung cầu điện Oéstơn ( nếu muốn đô được điện trở toàn mạch) và ôm kế loại nhỏ,nếu chỉ muốn kiểm tra tình hình thong điện trong mạch (vì ôm kế khắc độ lớn không đọc chính xác được điện trở). Cường độ dòng điện kiểm tra mạch phải nhỏ hơn 0,05 A mặc dù cường độ dòng điện an toàn nhất; như trên đã nói, cho phép tới khoảng 0,5A vì rằng với dòng điện 0,5A tuy không làm kíp nổ nhưng nếu tác dụng lâu có thể làm tổn hại sự tiếp xúc giữa dây tóc và thuốc cháy trong kíp ảnh hưởng đến chất lượng của kíp. Thời gian thông điện kiểm tra không nên vượt quá 1-2 giây. Phương pháp gây nổ bằng điện khắc phục được tất cả các thiếu sót của phương pháp gây nổ bằng kíp thường. Nó có thể thực hiện được mọi ý đồ nổ phá, nâng cao và phát huy được hiệu quả nổ phá của thuốc nổ, nhất là từ khi có kíp điện vi sai. VÌ thế công tác nổ phá hiện đại nhất thiết phải sử dụng phương pháp gây nổ bằng kíp điện. Tuy nhiên muốn việc thi công nổ phá theo phương pháp gây nổ bằng kíp điện được đảm bảo chắc chắn và an toàn thì nhất thiết không thể thiếu được các máy kiểm tra điện (cầu điện, ôm kế,vôn kế…), không có các máy kiểm tra này thì việc gây nổ bằng điện sẽ trở nên hết sức nguy hiểm có thể dẫn tới nhiều sự cố đáng tiếc.Ngoài ra khi chưa gây nổ luôn luôn nên nối các đầu dây dẫn chính lại với nhau (tạo nên mạch kín). 3. Nổ bằng dây truyền nổ. Phương pháp gây nổ này hoàn toàn chỉ cần dây truyền nổ mà không cần đặt kíp ở trong mỗi khối thuốc nổ, vì thế cũng gọi là phương pháp gây nổ không kíp (vẫn dùng kíp nhưng đặt ở ngoài_. Hình dáng bề ngoài và đường kính của dây truyền nổ không khác gì dây cháy chậm nhưng tính chất và công dụng khác hẳn nhau. Ruột thuốc của dây truyền nổ là loại thuốc gây nổ mạnh như là loại C 3 H 6 N 3 (NO 2 ) 3 trimêtrilen-trinitin, ở giữa có sợi dây lõi để phân phối thuốc nổ cho đều. Vỏ ngoài thường quấn sợi màu đỏ hoặc vân đỏ để phân biệt với dây cháy. Vì tốc độ nổ của lõi thuốc rất lớn. 6800 – 7200 m/sec nên dây truyền nổ sẽ không cháy mà truyền tức thời sự nổ từ một kíp thường hay kíp điện khi chúng được gây nổ tới khối thuốc nổ hoặc cũng có thể truyền nổ từ khối thuốc nổ đã được gây nổ sang một khối thuốc nổ khác. Nhờ đặt tính này của dây truyền nổ nên người ta không cần thiết đặt trong những khối thuốc nổ những kíp nổ dễ nguy hiểm. Vỏ chống ẩm của dây truyền nổ có thể đảm bảo cho dây không bị ẩm trong khoảng 12 giờ nếu bị ngâm trong nước. Khi dùng dây truyền nổ để gây nổ một loạt khối thuốc nổ thì cũng sẽ tiến hành mắc những dây truyền nổ vào từng khối thuốc nổ riêng thành một mạng lưới truyền nổ. Thường mắc thành mấy kiểu mạng lưới truyền nổ như hình 7-13. Cách mắc song song thường dùng khi cự li giữa các khối thuốc định gây nổ và chiều sâu đặt thuốc nổ tương đối lớn (vì như vậy đỡ tốn giấy hơn cách mắc nối tiếp). Cách mắc này tương đối tin cậy vì một khối thuốc nổ trong mạng lưới nếu vì lí do gì không nổ thì các khối nổ khác vẫn có thể nổ được. Cách mắc nối tiếp, về các mặt trên, đều không tốt bằng cách mắc song song. Còn cách mắc bó song song thì chỉ dùng khi các khối nổ bố trí rất sát nhau. Trong mạng lưới truyền nổ các mối nối dây truyền nổ phải được thi công cẩn thận như ở hình 7-14. Nếu trong mạng có các đường dây chồng lên nhau thì chỗ đó phải cách li bằng một tấm đệm dày lớn hơn 10 cm. Các đoạn dây đều không được uốn cong quá 90 0 để khỏi gãy, làm đứt mạch. Đặt các đầu dây truyền nổ vào khối thuốc định nổ cũng làm giống như việc đặt kíp trong phương pháp gây nổ bằng kíp. Khi nhiệt độ ngoài trời lớn hơn 30 0 C phải che nắng cho lưới dây nổ tránh ảnh hưởng trực tiếp của ánh nắng mặt trời. Khi gây nổ, cả mạng lưới dây truyền nổ chỉ cần một kíp nổ. Kíp nổ này buộc chặt vào dây truyền nổ chính (dây chủ) ở khoảng 10-15 cm đầu. Đáy lõm của kíp đặt theo hướng truyền nổ. Trước khi dùng, dây truyền nổ cũng phải được kiểm tra và nổ thử. Nhữnh đoạn dây có vết gẫy nứt, vết cứa to nhỏ không đều, đầu rời rạc, tuộc mất lõi thuốc… thì nên loại bỏ. Phương pháp gây nổ này có ưu điểm là: tương đối an toàn (không phải cắm kíp vào khối thuốc), đơn giản và có thể gây nổ cùng một lúc (một thời điểm) nhiều khối thuốc nổ ; khuyết điểm là không thể gây nổ các khối thuốc theo một trình tự trước sau nào đó và không có cách kiểm tra được mạng lưới gây nổ xem có chắc chắn không. Phương pháp gây nổ này thường dùng khi tiến hành nổ phá lớn : lập một mạng lưới dây truyền nổ phụ trợ cho hệ thống mạng lưới gây nổ điện để đề phòng vì lí do bất trắc nào đó mạng lưới điện không gây nổ được. § 3. Tác dụng của nổ phá với môi trường xung quanh và phân loại tác dụng nổ phá Như đã biết ở các phần trên, hiệu quả nổ phá phụ thuộc rất nhiều nhân tố ảnh hưởng. Do đó tác dụng nổ phá chính xác đối với môi trường đất đá xung quanh cũng chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như vậy và vì thế là vấn đề hết sức phức tạp. Để đơn giản,trong mục này chỉ nghiên cứu tác dụng nổ phá của những gói thuốc tập trung đối với môi trường đất đá xung quanh là đồng nhất. 1. Tác dụng nổ phá với môi trường đất đá đồng nhất và vô hạn : Giả sử gói thuốc nổ được chôn rất sâu vào trung tâm môi trường đồng chất vô hạn. Khi gói thuốc nổ, khí nổ xung kích mạnh vào môi trường đất đá xung quanh tạo nên sóng nổ, và vì đồng chất nên nên sóng này sẽ truyền đều hình thành song nổ hình cầu. Ở trung tâm hình cầu áp lực của song nổ rất lớn nhưng càng truyền xa thì áp lực càng giảm dần đi vì phải thắng những lực cản của đất đá. Chính áp lực này của sóng nổ tạo nên tác dụng phá hoại và sau đó nhờ tác dụng vận động của khí nổ mà đất đá bị phá hoại có thể bị rời chỗ hoặc tung đi. Vì áp lực nổ càng xa trung tâm vị trí đặt thuốc nổ càng giảm đi nên tác dụng phá hoại cũng càng ra xa càng yếu như biểu thị ở hình 7-15. Ở trong phạm vi vòng 1 sát trung tâm đặt thuốc, áp lực lớn nhất nên đất đá bị vụn nát (nếu là đất đá loại cứng) hoặc bị ép chặt tạo thành một lỗ trống (loại tương đối mềm). Vì thế vòng 1 gọi là vòng vụn nát hay ép co. Ngoài đó, và trong phạm vi vòng 2 (tức là phá tung) áp lực còn lớn nên đất đá bị vỡ thành mảnh và trong phạm vi vòng này tiếp xúc với một mặt tự do (mặt thoáng) nào đó thì các mảnh đất đá vỡ này sẽ bị đẩy tung đi khá xa. Tiếp sau và trong phạm vi vòng 3 (tức là vòng phá om) sóng xung kích đã yếu đi, chỉ còn đủ sức phá hoại sự lien kết giữa các phần tử đất đá tại chỗ mà không có khả năng đẩy tung chúng đi xa. (Đất đá bị rạn nứt, long lở thành các cục nằm tại chỗ). Ngoài vòng phá om là vòng 4 (vòng chấn động), áp lực song chỉ còn khả năng làm cho môi trường đất đá chấn động, không đủ sức làm rạn nứt. Ranh giới thực tế của từng phạm vi là không rõ rệt. Riêng có bán kính bao gồm ba vòng 1,2,3 là có ý nghĩa thực tế và thường gọi đó là bán kính phá hoại R, biểu thị phạm vi bị sức nổ công phá (phạm vi bị phá hoại). 2. Tác dụng nổ phá trong môi trường đồng chất có mặt tự do (có mặt thoáng) và tác dụng nổ phá. Nếu bán kính phá hoại R, theo một hướng nào đó.lớn hơn khoảng cách từ vị trí đặt thuốc nổ đến mặt tự do W (hình 7-16c) thì tác dụng phá hoại sẽ xuất hiện ra bên ngoài, tập trung cả về phía mặt thoáng. Đó là vì sức cản trở của môi trường đất đá xung quanh về phía mặt thoáng không bằng các phía khác và mìn sẽ phá về phía có sức cản nhỏ nhất, nghĩa là đất đá sẽ tung cả về phía này. Trường hợp nổ phá có một mặt tự do với một lượng thuốc như nhau thì tác dụng nổ phá thực tế sẽ như ở hình 7-16 và phụ thuộc vào vị trí tương hổ giữa gói thuốc nổ với mặt thoáng, hay phụ thuộc vào vị trí số W là cự li giữa trung tâm vị trí đặt thuốc đến mặt thoáng (cự li này thường gọi là đường kháng bé nhất). [...]... về gây nổ nói trên và xem ở §12 6 Tính toán các cự li an toàn, bảo đảm an toàn khi thi công nổ phá (xem §12) Dưới đây trình bày các biện pháp thi công nổ phá theo phương pháp hầm thuốc : 1 Công tác đào giếng hoặc đường hầm Thi công nổ phá theo phương pháp hầm thuốc chủ yếu là công tác này, do đó nếu làm tốt thì có thể tăng nhanh tiến độ và đảm bảo kết quả nổ phá cao - Trước hết cần làm các công việc... lượng nổ phá một đợt phải suy xét đến biện pháp cũng như cân đối với khả năng thanh toán khối lượng đất đá sau khi nổ phá Các biện pháp thi t kế và thi công nổ phá theo phương pháp hầm thuốc đều nhằm phát huy được hết những ưu điểm và khắc phục được những mặt hạn chế nói trên Cụ thể yêu cầu về việc thi t kế nổ phá theo phương pháp hầm thuốc là: - Lợi dụng được điều kiện địa hình, chọn hình thức nổ phá. .. khỏi phạm vi nền đường sau khi bị sức nổ phá vỡ (nổ phá hất đất ra khỏi phạm vi nền đường trong điều kiện có sườn dốc lớn vì thế thường gọi là nổ tung sụp, nghĩa là một hình thức nổ triệt để lợi dụng ảnh hưởng có lợi của trọng lượng bản thân đất đá) Những mặt hạn chế của phương pháp thi công nổ phá này là: - Nói chung lượng thuốc bình quân cần thi t cho 1 m3 đất đá lớn hơn các phương pháp nổ phá khác Để... vào làm việc Dùng cách nổ này, nếu để phá một hòn đá cá biệt thì có thể gây nổ tung bằng kíp thường; nếu phá nhiều hòn gần nhau một lúc thì nên dùng kíp điện gây nổ đồng thời để tránh tình trạng do mìn nổ trước ảnh hưởng và làm quả bên cạnh không nổ § 6 Nổ phá theo phương pháp lỗ nhỏ và ứng dụng của nó trong xây dựng nền đường Phương pháp lỗ nhỏ là phương pháp khoan, đào hay đục bằng choòng theo hướng... thuốc nổ bình quân cần thi t - Nổ phá vừa sát được phạm vi trắc ngang nền đường nhưng không phạm quá ranh giới taluy cũng như không phá quá xuống dưới mặt nền đường và không gây ra hiện tượng sụt lở sau khi nổ phá - Phải tạo thuận lợi cho việc thanh toán khối lượng đất đá sau khi nổ phá, đá quá cỡ càng ít càng tốt để giảm đến ít nhất khối lượng nổ phá lần thứ hai Nói chung thi t kế nổ phá theo phương pháp. .. cần thi t giống như phương pháp nổ bằng hầm thuốc §8 Phương pháp hầm thuốc và ứng dụng của nó trong xây dựng nền đường Khi cần thi công nổ phá với những lượng thuốc lớn thì không dùng phương pháp lỗ nhỏ hay bầu tròn Lúc này phải đào các giếng, các hang…để tạo nên một hầm có thể tích nhất định ở vị trí cần đặt thuốc nổ như ở hình 736 Hầm thuốc có loại nhỏ chỉ nạp khoảng dưới kg, có loại lớn nạp bằng. .. yêu cầu nổ phá và chọn hình thức nổ phá Nổ phá theo phương pháp hầm thuốc sử dụng một lần rất nhiều thuốc nổ nên cần hết sức tránh tình trạng thi t kế bố trí nổ phá tuỳ tiện, trái lại, trước hết phải xác định rõ ràng xem sau khi nổ sẽ muốn đạt được một kết quả như thế nào, đất đá vỡ vụn và tung ra khỏi phạm vi nền đường nhiều hay ít Xác định yêu cầu nổ phá dựa vào: - Hình thức mặt cắt ngang nền đường. .. thời bị nổ hất ra ngoài phạm vi nền đường xuống phía dưới sườn dốc v.v Thi công nổ phá như vậy thường tiến hành cùng một lúc trên toàn đoạn dài hàng trăm mét cho đến hàng km và lượng thuốc nổ một lần tổng cộng hàng tấn, hàng mấy chục tấn Thi công nổ phá theo phương pháp hầm thuốc như trên có ưu điểm là: - Có thể cùng một lúc tiến hành thi công nền đường trên một đoạn dài không bị hạn chế về diện công. .. mới được tìm cách nạp thuốc bắn lại Chương VIII : THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG SỨC NƯỚC §1 KHÁI NIỀM CHUNG : Thi công nền đường bằng sức nước là sử dụng tia nức có tốc độ lớn để phá lỡ đất , cuốn những hạt đất đi đến chỗ đắp Như vậy , tất cả quá trình đào , vận chuyển và dắơ đất đều dựa vào sức nước So với các phương pháp thi công bằng máy khác, thi công bằng sức nước có những ưu điểm sau : 1- Đào đất ,... ngang (hai đầu dây bằng nhau) tức là được Công tác nạp thuốc, lấp lỗ và gây nổ giống như cách làm trong phương pháp lỗ nhỏ Thuốc nạp được 8085% thì cho nạp gói thuốc có đặt kíp rồi mới nạp nốt số thuốc còn lại Gây nổ nên dùng hai kíp để bảo đảm nổ và nổ đều Ưu điểm của phương pháp nổ phá này là : -Tăng hiệu quả nổ phá nhờ tác dụng tập trung thuốc nổ, cụ thể là: cùng lượng thuốc nổ đá phá ra được nhiều . Chương VII THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ Thi công nền đường bằng phương pháp nổ phá tức là lợi dụng năng lượng to lớn của thuốc nổ sinh. cần thi t sau khi nổ mìn (hình 7-26) 3. Phương pháp lỗ nhỏ để nổ phá đào các giếng, các đường hầm Trong xây dựng nền đường khi dùng phương pháp nổ phá