2.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VIỆC XÁC ĐỊNH
2.1.1.1. Tớnh chất của đỏ
Tớnh chất của đất đỏ cú ảnh hưởng trực tiếp đến cụng tỏc khoan nổ mỡn, trong đú nổi bật là 3 đặc trưng sau:
a. Tớnh chất cơ lý của đất đỏ
Trước hết thể hiện ở độ bền nộn, kộo, cắt. Đất đỏ cú độ bền nộn, kộo càng lớn thỡ càng khú phỏ huỷ, giới hạn bền nộn càng lớn thỡ đất đỏ cú độ cứng càng cao. Giỏ trị này ảnh hưởng đến việc xỏc định mức độ khú khoan và việc xỏc định thụng số chỉ tiờu thuốc nổ q (kg/m3
). Trong đất đỏ mỏ, giới hạn bền kộo thường nhỏ hơn giới hạn bền nộn nhiều lần, vỡ vậy nú sẽ rễ bị phỏ huỷ nếu ta tạo ra trong nú cỏc ứng suất kộo. Như vậy, để phỏ vỡ đất đỏ cú hiệu quả cần phải tạo điều kiện làm phỏt sinh ứng suất kộo tối đa khi nổ mỡn.
b. Tớnh chất hấp thụ năng lượng súng của đất đỏ
Đõy là tớnh chất mang tớnh tổng hợp cỏc yếu tố tự nhiờn như: tớnh đồng nhất, tớnh phõn lớp, tớnh nứt nẻ, độ rỗng, độ bền, độ dẻo,… đồng thời nú cũng phụ thuộc vào đặc trưng đặt lực nổ. Quỏ trỡnh súng ứng suất phỏt sinh và phỏt triển trong đất đỏ là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng đập vỡ đất đỏ.
Mức độ hấp thụ súng ứng suất của đất đỏ thụng qua hệ số hấp thụ () trong phương trỡnh:
AAo.e.x (2.1) Trong đú:
A: khoảng cỏch truyền của súng ứng suất trong đất đỏ; Ao: là biờn độ ban đầu của súng kớch thớch (súng nổ); x: là khoảng cỏch từ nguồn kớch thớch tới điểm đo;
: là hệ số hấp thụ.
Từ phương trỡnh trờn ta thấy càng lớn thỡ khoảng cỏch truyền của súng ứng suất càng nhỏ và bỏn kớnh tỏc dụng nổ càng nhỏ. Đất đỏ cú tớnh dẻo càng lớn, độ nứt nẻ cao thỡ hệ số hấp thụ năng lượng súng là rất lớn; cũng đối với đất đỏ dẻo, cứng, ớt nứt nẻ thỡ hệ số hấp thụ súng nhỏ. Trong đất đỏ phõn lớp thỡ hệ số hấp thụ năng lượng súng theo hướng vuụng gúc lớn hơn so với hướng song song với mặt phõn lớp. Đõy là đặc điểm rất đỏng chỳ ý khi bố trớ sơ đồ phõn bố lượng thuốc nổ tương đối so với bề mặt tự do và điều khiển nổ thế nào đú để đạt được hiệu quả nổ cao nhất.
Khi nổ mỡn sẽ sinh ra do dao động địa chấn hay cũn gọi là súng chấn động nổ mỡn, gõy ảnh hưởng mất an toàn đối với cỏc cụng trỡnh bảo vệ xung quanh. Hiệu ứng do 1 khối thuốc phụ thuộc nhiều vào tốc độ chấn động và tần số riờng của đất đỏ. Cỏc loại đất đỏ cú hiệu ứng dao động địa chấn khỏc nhau (bảng 2.1).
Khi thuốc nổ được kớch nổ trong lỗ khoan, súng nộn, kộo lan truyền vào khối đỏ. Súng nổ sinh ra ở 2 dạng: súng dọc (súng P) và súng ngang (súng S). Súng dọc sinh ra sự rung chuyển dọc trong khối đỏ, súng S sinh ra sự rung chuyển ngang.
Cú 2 thụng số mụ tả chuyển động của súng là biờn độ A và tần số f. Biờn độ của súng mặt gõy ra bởi 3 yếu tố:
+ Lượng thuốc nổ trong mỗi vụ nổ; + Điều kiện địa chất nơi súng đi qua; + Khoảng cỏch giữa khối đỏ và nơi nổ mỡn
V = 2.f.A và a = 4.f2.A2 (2.2) Trong đú:
a - Gia tốc dao động, mm/s2 A - biờn độ dao động, m f - Tần số, hz hoặc 1/s
Bảng 2.1. Dao động địa chấn của cỏc loại đất đỏ
Loại đất đỏ Tốc độ súng nộn (m/s) Súng S Súng P Granớt 2000 2500 4000 4800 Cỏt kết 1200 1600 2500 3400 Đỏ bị phay phỏ 800 1200 1900 2500 Cỏt sỏi : Khụ 200 400 400 700 Ướt 200 400 1400 1700
Tốc độ chấn động và bước súng, tần số riờng cú quan hệ:
= c/f (2.3) Trong đú: - bước súng, m
Tốc độ V càng cao thỡ bước súng càng dài:
V = k.(Q/R1,5)0,5 (2.4) Trong đú:
k- Hằng số chỉ độ ổn định của đỏ với súng nộn. Với đỏ cứng k = 400; đỏ mềm k = 200; đất phủ k = 100.
Q- Lượng thuốc nổ đồng thời, kg R- Khoảng cỏch từ nơi nổ, m
Vận tốc càng lớn thỡ sự phỏ huỷ nhà cửa, cụng trỡnh càng mạnh.
Theo GS.Kuznecov, trong điều kiện cỏc thụng số khoan nổ mỡn khụng đổi, kớch thước cỡ hạt nổ mỡn tỉ lệ thuận với độ cứng, dung trọng và đường kớnh khối nứt (hỡnh 2.1).
0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,28 10 8 12 14 16 18 20 2,45 2,4 2,5 2,55 2,6 2,65 2,7 0,4 0,3 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 f T/m3 dn, m dc = F(f) dc = F() dc =F(dn) dc, m
Hỡnh 2.1. Sự phụ thuộc đường kớnh cỡ hạt nổ mỡn vào độ cứng đất đỏ (f),
dung trọng đất đỏ () và đường kớnh khối nứt (dn)
c. Tớnh chất nứt nẻ và phõn lớp của đất đỏ
Theo nhiều tỏc giả thỡ ảnh hưởng của cỏc yếu tố này tới quỏ trỡnh phỏ huỷ cú khỏc nhau, nhưng trờn quan điểm phỏ huỷ đất đỏ bằng năng lượng súng nổ thỡ nứt nẻ hoặc phõn lớp là mụi trường làm tăng hệ số hấp thụ năng lượng súng ứng suất và làm giảm tỏc dụng đập vỡ do súng ứng suất, vỡ vậy đối với đất đỏ nứt nẻ để tăng hiệu quả đập vỡ phải tạo ra xung nổ cú tỏc dụng kộo dài bằng cỏch tăng đường kớnh lượng thuốc, dựng thuốc nổ cú thời gian phản ứng húa học kộo dài (thuốc nổ dạng hạt), thời gian vi sai lớn.
Hướng nứt nẻ, đặc biệt là hướng phõn lớp của đất đỏ cú ảnh hưởng đỏng kể tới tốc độ súng ứng suất trong đất đỏ mỏ. Do đú tựy theo vị trớ tương đối của lượng thuốc nổ so với hướng phõn lớp (hay khe nứt) mà năng lượng súng ứng suất bị hấp thụ nhiều hay ớt. Khi nổ mỡn trong đất đỏ nứt nẻ và phõn lớp thỡ hướng phỏ hủy mạnh nằm ở hướng vuụng gúc với mặt phõn lớp. Theo P.I.Kutreriavui thỡ điều kiện nổ tốt nhất là cú 1 khe nứt (hay phõn lớp) vuụng gúc với hướng phỏ, cũn điều kiện xấu nhất là phương vị hướng phỏ tạo với hệ thống khe nứt 1 gúc bằng 450. Điều này cú ý nghĩa quan trọng khi lựa chọn sơ đồ vi sai trong đất đỏ nứt nẻ và phõn lớp.
Hướng cắm của phõn lớp so với mặt sườn tầng là nguyờn nhõn tạo ra mụ chõn tầng khi nổ. Cú hướng cắm thuận (mặt phõn lớp song song sườn tầng) thỡ dưới tỏc dụng của lực nổ và súng ứng suất nộn (kộo) sẽ tạo ra hướng phỏ đỏ cú hiệu quả. Cũn trường hợp hướng cắm nghịch với sườn tầng thỡ hiệu quả nổ khụng tốt và dễ để lại mụ chõn tầng.
Ngoài ba đặc trưng nổi bật trờn, cỏc yếu tố ảnh hưởng đến nổ mỡn cũn cú tớnh ngậm nước của đất đỏ, cỏc hiện tượng về cỏc tơ.
Độ ngậm nước được đặc trưng bởi tớnh chất đất đỏ giữ và thoỏt nước. Độ ngậm nước cần được xem xột đến khi lựa chọn loại thuốc nổ nạp vào trong lỗ khoan, lựa chọn phương phỏp thỏo khụ cụng trỡnh và bảo vệ cụng trỡnh.
Hiện tượng cỏc tơ: Khi nổ mỡn gặp cỏc hiện tượng cỏc tơ sẽ gõy ra hiện tượng thất thoỏt năng lượng nổ, làm giảm hiệu quả của cụng tỏc nổ mỡn, hiện tượng này ớt gặp trờn cỏc mỏ than Việt Nam, chủ yếu gặp trờn cỏc mỏ đỏ vụi.