3.4.2 Cỏch khởi nổ
a. Khởi nổ từ đỏy lỗ mỡn
Mồi nổ từ đỏy lỗ mỡn mang lại năng lƣợng thuốc nổ sử dụng lớn nhất, tăng mức độ đập vỡ và dịch chuyển đất đỏ với sự văng xa của đỏ bay là nhỏ nhất. Điều này là do quỏ trỡnh nổ theo hƣớng về phớa miệng lỗ mỡn trong khi khớ nổ giữ kớn hoàn toàn trong khối đỏ cho đến khi vật liệu bua bị phụt ra làm cho khớ nổ thoỏt ra. Khoảng thời gian bắt đầu nổ và khi ỏp lực khớ nổ bắt đầu giảm xuống tại miệng lỗ mỡn và khi bua bắt đầu phụt ra, trong khoảng 3-4 ms, phụ thuộc vào tốc độ nổ và chiều dài cột thuốc nổ. Với cỏc lỗ mỡn khởi nổ từ đỏy lỗ, ỏp lực nổ tiếp tục giảm xuống và đƣợc giữ lõu hơn để tới chõn tầng dài hơn so với khi khởi nổ phớa trờn cột thuốc. Ngoài ra xung lực của súng đập cú xu hƣớng nõng đƣờng cản lờn, do đú chấn động giảm xuống và độ nở rời tăng lờn.
b. Khởi nổ từ phớa trờn lỗ mỡn
Khi sử dụng mồi nổ phớa trờn lỗ mỡn, súng ứng suất truyền theo hƣớng về phớa khu vực khoan thờm, khớ nổ thoỏt ra nhanh chúng về phớa cột bua, ảnh hƣởng của bua ở trƣờng hợp này rất thấp vỡ cỏc vật liệu bua mỡn cũng nhƣ đất đỏ ở phần miệng lỗ mỡn bắt đầu dịch chuyển một vài miligiõy trƣớc khi nổ phần thuốc ở phớa dƣới, Khi quỏ trỡnh nổ tới mức nền tầng, ỏp lực khớ nổ giảm nhanh từ giỏ trị cao nhất của nú, do đú nú thoỏt ra hƣớng về vựng ỏp lực thấp hơn. Hiện tƣợng này mang lại mức độ đập vỡ kộm ở đỏy lỗ mỡn và đặc biệt là giảm sự dịch chuyển của đất đỏ ở phần thấp hơn của lỗ mỡn.
c. Khởi nổ từ nhiều vị trớ trong lỗ mỡn
Cỏc điều kiện đất đỏ thƣờng ngăn cản việc sử dụng một mồi nổ ở đỏy lỗ để khởi nổ cho lƣợng thuốc trong lỗ mỡn. Cỏc khe nứt liờn quan tới nƣớc cú thể làm cho việc khởi nổ bằng nhiều mồi nổ đƣợc yờu cầu cho cỏc loại thuốc nổ khụng chịu nƣớc để đạt đƣợc kết quả nổ tốt nhất. Việc khởi nổ bằng nhiều mồi nổ cũng đƣợc yờu cầu khi chiều dài lƣợng thuốc nổ lớn hơn 10 m và ở cỏc lỗ mỡn cú thể bị “cắt lỗ” do sự ảnh hƣởng của lỗ mỡn trƣớc đú. Nếu sử
dụng nhiều mồi nổ trong một lỗ mỡn, chỳng nờn đƣợc xỏc định vị trớ để tạo ra sự xung đột của súng nổ đồng thời ứng với vựng đỏ cứng hoặc nền tầng.
3.4.3 Cỏc phƣơng phỏp nổ mỡn
Phõn tớch cụ thể hiệu quả nổ của từng phƣơng phỏp nhƣ sau:
a. Phương phỏp nổ đồng thời cỏc lượng thuốc nổ
Phƣơng phỏp này đó đƣợc ỏp dụng tại mỏ trƣớc năm 1990. Phƣơng phỏp này chỉ tiện lợi trong thi cụng đấu ghộp dõy nổ, khụng phải tớnh toỏn nhiều nhƣng hiệu qủa nổ mỡn kộm, thể hiện trờn thực tế nhƣ sau:
+Mức độ đập vỡ đất đỏ khụng đồng đều, để lại hậu quả là tỷ lệ đỏ quỏ cỡ lớn gõy khú khăn trong cụng tỏc xỳc bốc và xử lý khối lƣợng lớn đỏ quỏ cỡ rất phức tạp và chi phớ lớn.
+Để lại nhiều mụ chõn tầng, gõy khú khăn trong cụng tỏc xỳc bốc, khụng đảm bảo độ cao thiết kế từ đú dẫn đến thay đổi hệ thống khai thỏc.
+Xảy ra nhiều sự cố nhƣ nổ mỡn cõm, bói mỡn cõm do khả năng chịu kộo, va đập của dõy nổ kộm trong điều kiện phức tạp của mỏ. Phải xử lý mỡn cõm phức tạp, tăng chi phớ khoan nổ, xỳc, gạt, ảnh hƣởng đến cụng tỏc khai thỏc mỏ.
+Khi nổ mỡn gõy chấn động lớn khụng đảm bảo an toàn cho ngƣời, thiết bị và cỏc cụng trỡnh xung quanh.
+Với đất đỏ cú độ kiờn cố lớn phải tăng chi phớ thuốc nổ trong khi đú khụng mở rộng đƣợc mạng lƣới lỗ khoan nờn hiệu quả kinh tế thấp.
Nhƣ vập với phƣơng phỏp nổ mỡn đồng thời kộm hiệu quả và lạc hậu nờn khụng ỏp dụng để điều khiển nổ mỡn cho mỏ.
b. Phương phỏp nổ mỡn vi sai
Phƣơng phỏp này đó đƣợc nghiờn cứu và sử dụng rộng rói ở nhiều nƣớc trờn thế giới từ những năm 19451951. ở Việt Nam mới đƣa phƣơng phỏp vào sử dụng cho cỏc mỏ từ năm 1960 trở lại đõy.
Cơ sơ lý thuyết của phƣơng phỏp này nhƣ sau:
1 2 3 5 4
I V IV III II
Hỡnh 3.3 Sơ đồ tỏc dụng của nhúm cỏc lượng thuốc trong mụi trường khi nổ mỡn vi sai
I; II; III; IV; V- Thứ tự nổ cỏc LTN với khoảng chậm vi sai là 0,25; 0,50; 0,75, 100‰S.
1- Lƣợng thuốc nổ; 2- Súng nộn; 3- Súng phản xạ; 4- Khe nứt đƣợc tạo ra; 5- Mặt tự do mới.
Khi nổ lƣợng thuốc thứ nhất tỏc dụng nổ trong khối đỏ I diễn ra nhƣ phƣơng phỏp nổ tức thời. Sau khoảng thời gian vi sai (t) ứng suất tạo ra do nổ lƣợng thuốc 1 vẫn cũn tồn tại trong khối đỏ II tiếp tục kớch nổ lƣợng thuốc 2. Nhƣ vậy, trong khối đỏ II sẽ đồng thời chịu tỏc dụng của 2 trƣờng ứng suất do hai lƣợng thuốc 1 và 2 tạo ra. Do đú trong khối đỏ II thời gian tỏc dụng nổ kộo dài hơn, đồng thời cũn cú sự giao thoa của súng ứng suất, ở cỏc khối đỏ III, IV và V quỏ trỡnh diễn ra cũng tƣơng tự.
Mặt khỏc, khi nổ lƣợng thuốc trƣớc sẽ tạo ra mặt tự do mới, tạo điều kiện thuận lợi cho nổ lƣợng thuốc sau. Mặt tự do cú tỏc dụng tạo ra súng phản xạ làm cho khối đỏ bị vỡ mạnh hơn. Lý thuyết và thực nghiệm đó chứng minh rằng thể tớch đất đỏ bị phỏ vỡ tăng tỉ lệ với số lƣợng mặt tự do.
Hỡnh 3.4 Ảnh hưởng số mặt tự do tới thể tớch đất đỏ được đập vỡ
Ngoài ra, do khống chế thứ tự nổ cỏc lƣợng thuốc khỏc nhau nờn tốc độ và hƣớng chuyển động của cỏc khối đỏ khỏc nhau, điều đú tạo ra quỏ trỡnh đập vỡ phụ khi đất đỏ bay va đập với nhau.
Nhƣ vậy, bằng phƣơng phỏp nổ vi sai cú thể điều khiển đƣợc cơ chế phỏ huỷ đất đỏ. Đất đỏ ở trạng thỏi ứng suất lõu hơn, chịu tỏc dụng của nhiều trƣờng ứng suất hơn. Việc tạo ra bề mặt tự do mới cho cỏc lƣợng thuốc sau đó khắc phục đƣợc hạn chế của phƣơng phỏp nổ tức thời. Do đú cú thể giảm chỉ tiờu thuốc nổ, mở rộng mạng lƣới lỗ khoan mà vẫn đảm bảo chất lƣợng đập vỡ tốt. Tỏc dụng đập vỡ phụ sẽ phỏt huy hiệu quả khi lựa chọn sơ đồ vi sai thớch hợp. Ngoài ra cỏc phƣơng phỏp này cũn cú tỏc dụng giảm chấn động, giảm khoảng cỏch đỏ bay, nú cú ý nghĩa quan trọng khi tiến hành nổ mỡn gần cỏc đối tƣợng bảo vệ.
Để phỏt huy tốt những ƣu điểm của phƣơng phỏp nổ vi sai cần thiết phải xỏc định chớnh xỏc thời gian gión cỏch vi sai lựa chọn sơ đồ nổ phự hợp.
Thời gian gión cỏch vi sai đƣợc xỏc định tuỳ thuộc vào tớnh chất cơ lý của đất đỏ, cỏc thụng số bố trớ lƣợng thuốc và mục đớch nổ mỡn.
Cú thể xỏc định thời gian gión cỏch vi sai theo 3 quan điểm:
- Theo quan điểm giao thoa của súng ứng suất thỡ thời gian gión cỏch vi sai là nhỏ nhất.
G.I.Pakrụpski nờu ra điều kiện phỏt huy hiệu quả giao thoa của súng ứng suất là: sự kớch nổ lƣợng thuốc sau cần diễn ra tại thời điểm súng phản xạ tạo ra do nổ lƣợng thuốc trƣớc khi đi qua nú (hỡnh 3.5), theo quan điểm này thỡ:
; , 4 2 2 s v W a t y ( 3.3)
trong đú: a- khoảng cỏch giữa cỏc lƣợng thuốc, m; w- đƣờng khỏng chõn tầng, m;
Vy- tốc độ lan truyền súng dọc trong đất đỏ, m/s.
- Theo quan điểm tạo mặt tự do mới thỡ thời gian gión cỏch vi sai đƣợc xỏc định:
Để tạo mặt tự do mới (hỡnh 3.6), A.N Khanukaep giới thiệu cụng thức xỏc định t nhƣ sau: 2 ,ms; V V w V w t cp tp p ( 3.4)
trong đú: Vp- tốc độ lan truyền súng ứng suất, m/s;
Vtp- tốc độ phỏt triển khe nứt trong mụi trƣờng, m/s; Vcp- tốc độ mở rộng khe nứt, m/s;
- bề rộng khe hở đƣợc coi là mặt tự do mới, m.
Ta cú: .W;m 30 1 20 1 2 1 Q1 Q2 a W W
Hỡnh 3.5 Sơ đồ giao thoa của súng ứng suất khi nổ mỡn vi sai
1 2
Hỡnh 3.6 Sơ đồ tạo thành mặt tự do phụ khi nổ mỡn vi sai
1, 2- Thứ tự nổ
- Theo quan điểm va đập của đỏ bay thỡ thời gian gión cỏch vi sai là lớn nhất
Hiện tƣợng va đập xảy ra khi những phần khỏc nhau của khối đỏ bị phỏ vỡ cú tốc độ và hƣớng chuyển động khỏc nhau. Khi chọn sơ đồ hợp lý thỡ hiệu quả va đập sẽ tăng lờn.
Thụng thƣờng ngƣời ta xỏc định thời gian gión cỏch vi sai theo cụng thức thực nghiệm :
t = k.W, ms; (3.5)
trong đú: k – hệ số phụ thuộc vào tớnh chất của đất đỏ, k = 3- đối với đất đỏ rất cứng, liền khối; k = 4- đối với đất đỏ cứng, ớt nứt nẻ;
k = 5- đối với đất đỏ cứng trung bỡnh, nứt nẻ trung bỡnh; k = 6- đối với đất đỏ mềm yếu, nứt nẻ mạnh.
Qua nghiờn cứu, phƣơng phỏp này cú tớnh ƣu việt hơn cỏc phƣơng phỏp nổ mỡn đó sử dụng ở trƣớc đú là:
*. Phương phỏp nổ mỡn vi sai với sơ đồ vi sai qua hàng
Nổ mỡn vi sai theo thứ tự từ hàng ngoài cựng, trong cựng hàng thỡ nổ đồng thời. Phƣơng tiện nổ để khống chế thời gian vi sai giữa cỏc hàng bằng mạng kớp điện vi sai, dõy nổ với rơ le vi sai, hoặc kết hợp kớp điện vi sai với dõy nổ. Hiệu quả nổ mỡn của sơ đồ qua hàng chƣa cao, chỉ thớch hợp trong đỏ dễ nổ, cú thể chọn để ỏp dụng cho khu vực đỏ dễ nổ của mỏ.
*. Phương phỏp nổ mỡn vi sai với sơ đồ vi sai đường chộo, qua hàng – qua lỗ
Hiệu quả nổ mỡn tốt hơn thủ tiờu đƣợc vựng ứng suất thấp, phỏt huy tỏc dụng va đập phụ, giảm đƣợc súng chấn động, phƣơng phỏp này ỏp dụng hiệu quả trong điều kiện đất đỏ khụng đồng đều, tƣơng đối khú nổ. Do vậy cú thể chọn để nổ mỡn cho khu vực đỏ tƣơng đối khú nổ và cấu trỳc khỏ phức tạp của mỏ.
*. Phương phỏp nổ mỡn vi sai với sơ đồ vi sai qua từng lỗ
Cú thể điều khiển cỏc sơ đồ vi sai này băng mạng dõy nổ với rơ le vi sai, mạng kớp điện vi sai, nhƣng hiệu quả và an toàn nhất là dựng mạng kớp vi sai phi điện. Với phƣơng tiện nổ vi sai phi điện cú thể tạo ra rất nhiều sơ đồ vi sai, cú tỏc dụng nõng cao tối đa hiệu quả đập vỡ đất đỏ, đồng thời giảm thiểu tỏc dụng chấn động.
Cú thể ỏp dụng phổ biến cỏc sơ đồ vi sai với cỏc phƣơng tiện nổ phi điện trong đất đỏ khú và rất khú nổ của mỏ.
Hỡnh 3.7 Cỏc sơ đồ nổ vi sai thụng dụng
a b
c
3.4.4 Cỏc sơ đồ bố trớ lỗ khoan và gúc nghiờng lỗ khoan
1- Sơ đồ bố trớ lỗ khoan (mạng lƣới lỗ khoan) trờn bỡnh đồ cú ảnh hƣởng tới quỏ trỡnh phỏ vỡ đất đỏ. Chọn sơ đồ bố trớ lỗ khoan thớch hợp sẽ sử dụng tối đa năng lƣợng nổ vào mục đớch đập vỡ đất đỏ gúp phần giảm chi phớ khoan nổ.
Khi nổ mỡn trờn tầng mỏ lộ thiờn, cú thể sử dụng những mạng lỗ khoan sau đõy
- Mạng ụ vuụng (a). - Mạng tam giỏc đều (b). - Mạng tam giỏc cõn (c).
a b
c
Hỡnh 3.8 Sơ đồ bố trớ mạng lỗ khoan: Vuụng, tam giỏc cõn, tam giỏc đều (a,b,c).
Sử dụng hỡnh chữ nhật khú đảm bảo mặt tầng bằng phẳng, phõn bố năng lƣợng nổ khụng đều, khụng phỏt huy đƣợc hệ số sử dụng bỏn kớnh phỏ huỷ, chất lƣợng đập vỡ kộm, để lại mụ chõn tầng.
Nếu sử dụng mạng tam giỏc cõn cũng cú nhƣợc điểm nờu trờn, song xột về mặt phõn bố năng lƣợng nổ thỡ tƣơng đối hợp lý hơn, hệ số sử dụng bỏn kớnh phỏ huỷ lớn hơn.
Để dễ so sỏnh ta xột 2 trƣờng hợp cụ thể mà cỏc lỗ khoan phõn bố đồng đều đối xứng: mạng ụ vuụng và mạng tam giỏc đều. Theo kết quả nghiờn cứu của M.P. Drukụvanui thỡ việc bố trớ cỏc lỗ khoan ở đỉnh đa giỏc đều cú số cạnh càng ớt thỡ hệ số sử bỏn kớnh phỏ huỷ càng lớn. n 180 sin 2 R a K 0 n trong đú: K- hệ số sử dụng bỏn kớnh vựng phỏ huỷ;
R- bỏn kớnh vựng phỏ huỷ của lƣợng thuốc,m;
n- số cạnh của đa giỏc đều;
a- cạnh của đa giỏc,m.
Trị số K lớn nhất khi bố trớ cỏc lƣợng thuốc ở đỉnh của tam giỏc đều. Khi bố trớ cỏc lỗ khoan ở đỉnh của tam giỏc đều thỡ thể tớch phỏ huỷ tăng so với khi bố trớ lỗ khoan ở đỉnh hỡnh vuụng là 29,9%. Điều đú khẳng định mạng lỗ khoan tam giỏc đều hợp lý hơn cả.
Đối với mạng ụ vuụng cú sự phõn bố năng lƣợng nổ khụng đồng đều: vựng đất đỏ nằm trờn đƣờng nối hai lƣợng thuốc bị nghiền nỏt mạnh, cũn vựng nằm trờn đƣờng chộo đất đỏ bị đập vỡ kộm nhất.
3.4.5. Cỏc thụng số cơ bản của khoan nổ mỡn
a. Đường kớnh lỗ khoan dK
Đƣờng kớnh lỗ khoan là một thụng số chớnh của mạng nổ và là thụng số xuất phỏt để tớnh toỏn cỏc thụng số khỏc của mạng nổ. Từ đƣờng kớnh lƣợng thuốc ta sẽ xỏc định đƣợc đƣờng cản chõn tầng W, từ đú xỏc định đƣợc khoảng cỏch giữa cỏc lỗ khoan a, khoảng cỏch giữa cỏc hàng mỡn b...
Đối với mỏ Khỏnh Hũa thiết bị khoan sẵn cú phục vụ cho cụng tỏc khoan nổ mỡn là loại mỏy khoan TITON_500 cú đƣờng kớnh, d = 152 mm. Vấn đề đặt ra là chọn đƣợc phƣơng phỏp nổ mỡn thớch hợp nhằm nõng cao
chất lƣợng đập vỡ trong điều kiện sử dụng lỗ khoan trung bỡnh, phự hợp với đồng bộ thiết bị và hệ thống khai thỏc hiện tại mà mỏ đó cú.
b. Chỉ tiờu thuốc nổ được xỏc định theo cụng thức:
TN yc k o d K d d d f q 0,13. . .0,6 3,3.10 . . . 0,5 . 5 2 3 4 , kg/m3 (3.6) trong đú: d : dung trọng của đất đỏ, d ; f : hệ số kiờn cố của đất đỏ;. dK : đƣờng kớnh lỗ khoan,mm;
do : kớch thƣớc trung bỡnh của cỏc khối nứt nẻ theo nguyờn khối, do=0,6m;
KTN: Hệ số điều chỉnh thuốc nổ theo nhiệt lƣợng nổ. KTN=QTC/QTT
QTC : Nhiệt lƣợng nổ của thuốc nổ tiờu chuẩn Zecnụ 79/21. QTC=1000kcal/kg
QTT : Nhiệt lƣợng nổ của thuốc nổ sử dụng Zecnụ 79/21. Vậy KTN=1
dyc : Kớch thƣớc cục đỏ yờu cầu. dyc = 3 . 8 , 0 75 , 0 E E : Dung tớch gầu xỳc c. Đường khỏng chõn tầng (W)
Đƣờng cản chõn tầng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cú thể chia cỏc yếu tố phụ thuộc làm 3 nhúm
- Cỏc yếu tố đặc trƣng cho mụi trƣờng nổ và nhiệm vụ cụng tỏc nổ nhƣ: tớnh chất cơ lý đỏ, cỏc yếu tố của hệ thống khai thỏc, mức độ đập vỡ và kớch thƣớc của đống đỏ.
- Cỏc yếu tố đặc trƣng cho lƣợng thuốc, loại chất nổ sử dụng, đƣờng kớnh và cấu tạo lƣợng thuốc.
- Cỏc yếu tố đặc trƣng cho sự phõn bố lƣợng thuốc trong khối đỏ nổ và phƣơng phỏp điều khiển nổ.
Cú nhiều cụng thức xỏc định đƣờng cản chõn tầng, cú thể kể ra một số dạng thụng dụng:
* Theo điều kiện đảm bảo chất lƣợng đập vỡ và bỏn kớnh đập vỡ là tối đa: