CHƯƠNG 2 CƠ SỞ VÀ QUY TRèNH LỰA CHỌN VẬT LIỆU NỔ
2.2 Nguyờn lý và cơ sở lý luận trong cụng tỏc lựa chọn vật liệu nổ
2.2.1 Cõn bằng ụxy
Quỏ trỡnh nổ mỡn sinh ra cỏc khớ nổ, bụi nổ và kốm theo một lượng rất lớn cỏc khớ độc hại gõy tỏcđộng khụng nhỏ đến mụi trường và người lao động. Do đú, một trong những vấn đề cần quan tõm hơn cả là cỏc khớ độc nguy hiểm sinh ra sau khi nổ mỡn. Cỏc khớ độc hại thường xuyờn phỏt sinh trong quỏ trỡnh nổ mỡn đú làcỏc khớ CO, NOx. Mức độ khớ độc toả ra phụ thuộc vào loại thuốc nổ và trọng lượng của khối thuốc sử dụng một lần nổ. Chớnh vỡ vậy, cụng tỏc lựa chọn vật liệu nổ phải tớnh toỏn và xem xột vấn đề này một cỏch đầy đủ và toàn diện để giảm thiểu tới mức thấp nhất tỏc động của khớ độc tới mụi trường và người laođộng.
Trong thành phần của thuốc nổ bao gồm 2 chất chớnh: chất chỏy (giàu cacbon và hyđrụ) và chất ụxy hoỏ (giàu ụxy). Đa số nổ cỏc thuốc nổ xảy ra trờn cơ sở phản ứng ụxy hoỏ cỏc chất chỏy bởi ụxy. Tỷ lệ giữa chất chỏy và chất ụxy hoỏ trong thành phần của thuốc nổ quyết định ụxy hoỏ hoàn toàn hay khụng hoàn toàn cỏc nguyờn tố chỏy. Quan hệ đú được đặc trưng bởi cõn bằng ụxy của
thuốc nổ [1]. Nếu lượng ụxy vừa đủ để ụxy hoỏ hoàn toàn cỏc nguyờn tố chỏy thỡ cú cõn bằng ụxy bằng khụng. Nếu thừa hoặc thiếu ụxy để ụxy hoỏ cỏc nguyờn tố chỏy thỡ cú cõn bằng ụxy dương hoặc õm.
Người ta phân biệt 3 loại cân bằng ôxy:
+ Cân bằng bằng không: khi trong thành phần chất nổ có đủ số lượng ơxy dùng để ơxy hóa hồn tồn các ngun tố cháy.
+ Cân bằng ôxy dương: khi trong thành phần nổ có thừa số lượng ơxy dùng để ơxy hóa hồn tồn các ngun tố cháy.
+ Cân bằng ôxy âm: khi trong thành phần chất nổ không đủ số lượng ôxy dùng để ơxy hóa hồn tồn các ngun tố cháy.
Trong 3 loại cân bằng trên, cân bằng ơxy bằng khơng tạo thành khí độc ít nhất và năng lượng thoát ra nhiều nhất. Cân bằng ôxy âm sẽ tạo thành ôxy cácbon là chất độc, hơn nữa khi tạo thành ơxyt cácbon thì nhiệt lượng sinh ra nhỏ hơn khi tạo thành ơxyt cácbơníc. Cân bằng ơxy dương tạo thành ôxyt nitơ rất có hại và là phản ứng thu nhiệt nên nhiệt lượng thoát ra sẽ giảm.
Cõn bằng ụxy là tỷ số phần trăm giữa lượng ụxy thừa hay thiếu (tớnh bằng nguyờn tử gam) để ụxy hoỏ hoàn toàn cỏc nguyờn tố chỏy với khối lượng của thuốc nổ (tớnh bằng phõn tử gam).
ễxy hoỏ hoàn toàn nghĩa là trong phản ứng biến chuyển nổ của thuốc nổ thỡ nguyờn tử C chuyển thành CO2, H chuyển thành H2O. Nếu trong thành phần thuốc nổ cú bột Al chuyển thành Al2O3. Khi cõn bằng ụxy õm nguyờn tử C sẽ chuyển thành CO (một loại khớ độc hại) hoặc giữ nguyờn C. Nếu thuốc nổ cú cõn bằng ụxy õm khi nổ sẽ xảy ra phản ứng ụxy hoỏ khụng hoàn toàn, tạo thành khúi trong sản phẩm nổ, giảm khối lượng khớ và nhiệt thoỏt ra. Nếu thuốc nổ cú cõn bằng ụxy dương thỡ khi nổ sẽ tạo thành cỏc ụxyt nitơ khỏc nhau (loại khớ độc hại) và hấp thụ nhiệt làm giảm nhiệt lượng sinh ra.
Chớnh vỡ vậy, vật liệu nổ hợp lý nhất là cõn bằng ụxy bằng khụng. Thực tế vật liệu nổ mà cụ thể hơn là thuốc nổ cụng nghiệp nờn cú cõn bằng ụxy hơi dương một chỳt để đảm bảo ụxy hoỏ hoàn toàn cỏc nguyờn tố chỏy trong thuốc nổ và vỏ thỏi thuốc. Việc lựa chọn loại thuốc nổ cụng nghiệp hợp lý khụng chỉ
đem lại hiệu quả kinh tế mà cũn đảm bảo an toàn cho mụi trường xung quanh cũng như người lao động trong quỏ trỡnh lao động, sản xuất.
Chất nổ cụng nghiệp thường cú cõn bằng ụxy dương khụng lớn, thường nằm trong khoảng 0,1% đến 4%. Số ụxy thừa này dựng để ụxy húa vỏ giấy, paraphin phủ ngoài chất nổ.
2.2.2 Nguyờn lý cỏcđới đất đỏ bị phỏ vỡ khi nổ mỡn
Trong quỏ trỡnh tớnh toỏn lựa chọn vật liệu nổ cần lưuý những nguyờn lý sau đõyđể cú nhữngđỏnh giỏ, dự bỏo vềsự phự hợp giữa vật liệu nổ và thực tế thi cụng:
Sau quỏ trỡnh nổ mỡn, thuốc nổ tạo ra xung quanh lỗ mỡn gồm 3 miền khỏc nhau:
+ Miền thoỏt hayđới thoỏt: là miền ở gần khối thuốc nổ nhất, trong phạm vi đú đất đỏ bị thổi ra ngoài.
+Đới nứt nẻ, ở vũng gần sỏt và quanh lỗ mỡn. +Đới rung ở vũng ngoài bao quanhđới nứt nẻ.
Điều đỏng lưu ý là sau khi khối thuốc đó nổ, đất đỏ ở đới rung cũn tiếp tục rung từ 20 – 50ms (tuỳ loại đất đỏ). Nếu cỏc phỏt mỡn gần nhau nổ cỏch nhau > 50ms thỡ “Đới rung” đủ trở về trạng thỏi cõn bằng, nhưng nếu cỏch xa nhau 20 – 30 ms, khi đú đới rung cũnđang rung sẽ cú tỏc dụng cộng hưởng 2 đới rung và làm cho đới này cũng bị phỏ vỡ. Điều đú cú tỏc dụng nõng cao hiệu quả bắn mỡn, giảm chấn động, khụng gõy đổ lũ, khụng tạo tỡnh trạng văng đất đỏ quỏ xa.
Đó cú rất nhiều cụng thức xỏc định thời gian vi sai giữa cỏc lỗ, với những quan điểm khỏc nhau, do những thuộc tớnh của cỏc quỏ trỡnh xảy ra khi nổ núi chung và khi nổ vi sai núi riờng (cực kỳ phức tạp…) cựng với tớnh đa dạng của đối tượng được phỏ vỡ mà một lý thuyết khỏch quan, duy nhất cho quỏ trỡnh này dường như vẫn chưa hoàn toàn được hỡnh thành. Sauđõy là sự tổng hợp một số qui tắc khi cần điều chỉnh thời gian vi sai:
- Khi đường cản; chiều sõu lỗ mỡn; khoảng cỏch giữa cỏc lỗ mỡn mà tăng thỡ cần tăng thời gian vi sai.
- Khi tốc độ kớch nổ chất nổ; hệ số kiờn cố của đất đỏ mà tăng lờn thỡ cần giảm thời gian vi sai.
- Hai lỗ mỡn gần nhau trong cựng một hàng mỡn nờn cú độ chậm liờn tiếp nhau (hơn kộm một bậc vi sai)
- Hai lỗ gần nhau ở hai hàng mỡn khỏc nhau,ở gần kề nhau nờn cỏch nhau hai bậc vi sai.
- Trong một nhúm lỗ rạch khụng nờn quỏ 2 lỗ cựng một bậc vi sai.