Trên thế giới, các nghiên cứu được trải rộng trên tất cả mọi khía cạnh đang giúp cho các vụ nổ mìn gần như được kiểm sốt hồn tồn [38][40]. Tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ đều được xét tới. Đặc biệt trong những năm gần đây, với sự phát triển của cơng nghệ máy tính và kỹ thuật điều khiển, xuất hiện nhiều cơng bố nghiên cứu các giải pháp về mơ hình hố, mơ phỏng; các giải pháp về phân tích dữ liệu [49], và dự báo.
Tại mỗi vùng nghiên cứu, dữ liệu của các vụ nổ được thu thập, lưu trữ một cách có hệ thống và rất đầy đủ theo thời gian. Các giải pháp về mơ hình hố, mơ phỏng sử dụng các cơng cụ phần mềm hỗ trợ có thể mơ phỏng lại diễn biến và kết quả của một vụ nổ trên cơ sở dữ liệu liên tục được cập nhật. Nhờ đó, các nghiên cứu có thể được thực hiện như: mơ phỏng tác dụng của lượng thuốc nổ tạo nên chấn động nổ [59]; mơ phỏng sự lan truyền của sóng chấn động nổ mìn [69], rung động đất đá [46]; và mơ phỏng kết quả của các vụ nổ [33] [83]. Các kết quả mơ hình mơ phỏng chính là cơng cụ hữu hiệu để thử nghiệm các hiệu chỉnh, các giải pháp điều khiển khác nhau, từ đó tìm được những thơng số nổ phù hợp nhất.
Với vai trò là hiệu ứng chính và cơ bản, sóng chấn động nổ mìn được các nghiên cứu quan tâm nhiều nhất. Phương pháp được sử dụng đều là số hố đặc tính sóng, từ đó có thể chia nhỏ, phân tích theo từng giai đoạn, đặc điểm [40][49], sử dụng các kỹ thuật, thuật tốn khác nhau trên cơ sở tốc độ tính tốn của máy tính [55][91][92]. Kỹ thuật và cơng nghệ phát triển giúp cho khả năng số hóa và vi phân đặc tính sóng có độ chính xác cao. Các thơng tin thu được nhiều hơn, đầy đủ hơn. Các thuật tốn phân tích được áp dụng cũng phức tạp hơn.
Hầu hết các nghiên cứu nhằm dự báo mức độ chấn động nổ, mức độ đập vỡ và mức độ nứt nẻ ảnh hưởng kết cấu của các vụ nổ. Các phương pháp dự báo dựa trên kỹ thuật nhận dạng sử dụng mạng nơ ron nhân tạo cùng với các thuật toán khác nhau [21][37][44][47][84]. Một số nghiên cứu gần đây lựa chọn áp dụng các kỹ thuật về trí tuệ nhân tạo, máy học để nâng cao độ chính xác trong dự báo [29] [45] [64].
Nhờ nghiên cứu mang tính tổng thể, trên cơ sở điều kiện phát triển cao về kỹ thuật và công nghệ, các kết quả nghiên cứu đã được chuyển hoá vào ứng dụng thực tế trở thành các hệ thống thiết bị và phần mềm đồng bộ, hiện đại (Hình 1.10, Hình 1.11). Khoảng thời gian vi sai được điều khiển chính xác bằng các giải pháp khác nhau (Hình 1.10).
Giải pháp sử dụng kíp nổ điện tử với chíp vi xử lý để thiết lập và điều khiển thời gian vi sai. Do đó, kíp điện tử cho phép lựa chọn thời gian vi sai linh hoạt, chính xác. Mạng nổ sử dụng kíp điện tử có sơ đồ đấu nối đơn giản, dễ thi cơng và có độ an tồn cao (Hình 1.10a). Việc thay đổi sơ đồ nổ có thể thực hiện dễ dàng trên hệ thống phần mềm đồng bộ.
Hình 1.10b mơ tả giải pháp sử dụng các bộ điều khiển trung gian để quản lý từng nhóm nổ dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm. Các bộ điều khiển trung gian có thể quyết định thời điểm nổ tới từng kíp mà nó quản lý, các kíp nổ trong trường hợp này là các kíp nổ tức thời. Như vậy, bộ điều khiển trung tâm có thể thiết lập được thời gian vi sai tới từng kíp. Giải pháp này phức tạp hơn và khơng linh hoạt bằng giải pháp sử dụng kíp nổ điện tử nhưng chi phí lại hợp lý hơn.
Thiết bị khởi nổ
Đường truyền thơng
Kíp điện tử 1 Kíp điện tử 2 Kíp điện tử 3 Kíp điện tử n Kíp điện tử n+1
(a) Cấu tạo kíp điện tử và cấu trúc mạng nổ sử dụng kíp điện tử.
(b) Hệ thống sử dụng giải pháp chia nhóm lỗ khoan với bộ điều khiển trung tâm và các bộ điều khiển trung gian
Phần mềm quản lý và phân tích dữ liệu nổ mìn BIMS
Thơng tin về môi trường, khi
hậu, thời tiết Thông tin về
vụ nổ trước Thông tin về hiện
trạng địa chất kế hoạch khai thác Các hình ảnh, video về vụ nổ mìn trước đó Khu vực nổ Khảo sát khu vực nổ Thông tin về môi trường,
khí hậu, thời tiết Thơng tin về hiện
trạng địa chất kế hoạch khai thác
Thiết kế nổ mìn
Thiết kế và xây dựng hộ chiếu nổ
Sơ đồ vị trí lỗ khoan
Khoan lỗ
Nổ mìn
Kiểm tra lỗ khoan
Thi cơng bãi nổ Các hình ảnh,
video tốc độ cao
Phần mềm quản lý và phân tích dữ liệu cho các vụ nổ mìn BIMS
Các thơng tin về hệ thống nghiền và kết quả chi phí khai thác Các thơng tin về cỡ hạt, khu vực
ảnh hưởng, đá bay, tai nạn (nếu có)
Báo cáo về vụ nổ
Các kết quả phân tích
Đưa ra đề xuất cho vụ nổ tiếp theo
Hình 1.11. Cấu trúc hệ thống và quy trình thiết kế, thi cơng một vụ nổ mìn với sự hỗ trợ của phần mềm BIMS (Blast Information Management System) của hãng
Ngoài các giải pháp về phương tiện nổ, việc thu thập thông tin, dữ liệu về vụ nổ vơ cùng quan trọng. Hình ảnh trước, sau nổ, diễn biến vụ nổ được ghi lại bằng những thiết bị camera độ phân giải và tốc độ ghi hình cao; các rung động do nổ được ghi lưu bằng hệ thống cảm biến thông minh; các thông tin về hiện trạng mơi trường, khơng khí, địa hình được ghi chép cập nhật; và các thông số về hiện trạng hệ thống khai thác. Tất cả được tập hợp thành thông tin cho hệ thống phần mềm phân tích chuyên dụng. Phần mềm sẽ sử dụng dữ liệu mới kết hợp với các dữ liệu trước đó để xây dựng các đề xuất cho vụ nổ tiếp theo (Hình 1.11).