3 Dày 0, 0,1 Hiệu quả trung bình 4 Rất dày 0,10,0 Hiệu quả thấp
2.3.6. Phương pháp nâng cao hiệu quả nổ mìn khi sử dụng màn chắn và vật liệu mới làm bua
và vật liệu mới làm bua
Hoàn thiện bản chất vật lý điều khiển quá trình phá vỡ trên cơ sở nghiên cứu và hợp lý hóa chế độ tác dụng của sóng là cơ sở để tạo ra những sơ đồ công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực nổ mìn. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn là khả năng điều chỉnh dòng năng lượng nổ trong khối đất đá cần phá vỡ và trong khối đá cần bảo vệ bằng cách tạo ra vùng đất đá phá vỡ với sức cản sóng khác với sức cản sóng trong đất đá nguyên khối khi thay đổi vật liệu bua (chuyển từ bua trơ sang bua tích cực). Điều đó cho phép giảm tác dụng chấn động nổ cũng như cải thiện đặc tính khối lượng và chất lượng đập vỡ đất đá.
Nếu coi thời gian phá vỡ đất đá trong vùng trước màn chắn vượt quá thời gian tăng áp lực trong buồng mìn khi có bua hãm (bua tích cực) và thời gian truyền sóng nổ từ buồng mìn đến màn chắn thì có thể miêu tả động lực q trình như sau:
Trong mơi trường đàn hồi có lỗ hình trụ bán kính rt và chiều sâu H, áp lực tác dụng vào thành lỗ là:
P- là hàm số của đặc tính chất nổ (mật độ nạp, tốc độ kích nổ, …), của bua hãm (mật độ và tốc độ bùng nổ) và thời gian, áp lực đó truyền cho mơi trường cứng xung lực cân bằng với sức ỳ của khối đá và sức kháng tạo ra độ bền của khối đá.
Cách lượng thuốc hình trụ một khoảng Re tạo ra màn chắn, đó là một lớp đất đá tơi vun với mức độ phân tán khác nhau. Trên cơ sở nghiên cứu bản chất vật lý sự lan truyền và hấp thụ sóng trong chính lượng thuốc và sự tác dụng tương hỗ giữa chúng với màn chắn đã tạo ra khả năng lựa chọn hợp lý các thông số điều khiển tác dụng nổ khi sử dụng bua hãm.
Các thông số điều khiển là: mật độ môi trường trong màn chắn e, tốc độ lan truyền sóng dọc trong màn chắn Ce , hệ số lỗ hổng nứt nẻ nh, chiều sâu màn chắng He, chiều rộng màn chắn e, chiều dài màn chắn Le , tốc độ kích nổ lượng thuốc ud, tốc độ bùng nổ của vật liệu bua ub, chiều dài lượng thuốc lt, chiều dài bua hãm lb, mật độ nạp thuốc t và vật liệu bua b.
Khi làm sáng tỏ sự tác dụng tương hỗ của sóng kích nổ trong lượng thuốc và sóng ứng suất với màn chắn có dạng khác nhau, đã cho phép xác lập mối quan hệ tính tốn để xác định vị trí màn chắn có tính đến hiệu quả chắn sóng và sự thay đổi vật liệu bua:
k kt t e rP CU R 2 * * 1 (2.25)
Trên cơ sở mối quan hệ đã nêu có thể tính các thơng số của phễu thế năng theo chiều sâu dẫn
3
t t
Ml l
(Mt- Khối lượng chung của lượng thuốc nổ), nó thay đổi từ 1,2 3,7.
Hình dạng đầu tiên của phễu phụ thuộc vào sự chuyển động của khối đất đá bị phá vỡ với biên độ nhỏ hơn so với khi văng xa; khi khơng có màn chắn và bua hãm, nó có dạng hình nón do dịng khối mơi trường nổ hướng dọc bán kính phễu (hình 2.1, đường 1). Khi có sự tác dụng tương hỗ của dịng tốc độ khối có kể đến màn chắn và bua trơ (hình 2.2, đường 2) thì bán kính của phễu và hình dạng của nó thay đổi, nó xuất hiện khả năng phá vỡ phụ do sự tác dụng của sóng phản xạ từ màn chắn 4. Khi có màn chắn và bua hãm vùng đập vỡ phụ tăng lên (hình 2.1, đường 3), gây cho hình dạng phễu phức tạp và xuất hiện điểm uốn trong diện phễu do phát sinh những dòng phụ tốc độ khối đá của môi trường
cứng và năng lượng trên biên phân chia lượng thuốc và bua. Khi lan truyền sóng nổ qua bua và màn chắn thì hình dạng và diện sóng thay đổi khi gặp màn chắn, sóng nén được phản xạ và thành sóng căng.
Điều khiển hướng và sự phát triển những nứt nẻ phụ đạt được bằng cách lựa chon vật liệu bua và vị trí phân bố màn chắn Re, để sao cho khi phản xạ sóng và sự tác dụng tương hỗ của chúng với sóng tới có biên độ tổng cộng đạt hoặc vượt quá giới hạn bền kéo của đất đá.
Hình 2.1. Hình dạng và kích thước phễu nổ khi có và khơng có màn chắn với vật liệu bua khác nhau
Hiệu quả đập vỡ phụ có thể tính theo sự phụ thuộc của biên độ sóng ứng suất theo thời gian:
p mã t n 0 f (2.26) n i i n L R 1 (2.27) Trong đó: nf- Số lượng những nứt nẻ phụ;
L1, L2, …, Ln- Kích thước trung bình vùng đập vỡ phụ do ảnh hưởng của màn chắn và bua hãm; Rn- Kích thước vùng lớn tạo thành nứt nẻ.
Khi sử dụng màn chắn, mật độ nứt nẻ tăng trung bình 2,5 3,0 lần, còn khi kết hợp với bua hãm 810 lần so với mật độ nứt nẻ khi nổ khơng có màn chắn và bua hãm.
Kết quả thực nghiệm trên mơ hình đã thể hiện rõ những đặc tính về khối lượng và chất lượng của quá trình đập vỡ.
Phân tích những kết quả nhận được cho thấy khi phân bố màn chắn trên biên vùng phá vỡ mức độ đập vỡ đất đá tăng 1,51,8 lần do tăng năng lượng trong vùng đập vỡ và tăng chi phí đập vỡ phụ. Khi sử dụng bua hãm cường độ sóng phản xạ còn tăng mạnh hơn.
Như vậy, kết quả thực nghiệm đã chỉ ra rằng: nếu sử dụng màn chắn đồng thời với bua hãm sẽ đạt được mức độ đập vỡ hiệu quả. Những thông số hiệu quả phá vỡ và an toàn chấn động đối với những lượng thuốc hình trụ với bua hãm có thể xác định bằng cách tính tốn trên cơ sở những số liệu thực nghiệm nhận được khi nổ những lượng thuốc tập trung.
Trình tự tính tốn như sau: Lượng thuốc hình trụ (bao gồm cả bua) có khối lượng M+q được phân thành n phần. Khi đó tốc độ khối tại những điểm khác nhau tương ứng được miêu tả là: U1+ U2+…+Un . Những tốc độ này phát sinh ứng suất với nổ từng lượng thuốc (kể cả bua tích cực). Năng lượng chung trong sóng ứng suất tỷ lệ với U12+ U22+…+Un2. Khi tính tốn có thể kể đến ảnh hưởng mỗi phần n của lượng thuốc đến tốc độ chuyển dịch của đất đá và chiều rộng của phễu.
Mối quan hệ liên quan với chiều rộng cực đại của phễu RBmax, chỉ tiêu thuốc nổ qt và chiều dài hiệu quả của lượng thuốc hình trụ Lhq có dạng:
b d d t hq B U L U L q L R 5 , 0 . 32 , 2 max (2.28)
Khối lượng của lượng thuốc tập trung tương đương phân bố vng góc với mặt tự do được xác định theo công thức:
b d hq t td U U L q M 1,57 (2.29)
Khi nổ tạo màn chắn sử dụng bua hãm có khả năng xảy ra 2 trường hợp: Re>RBmax và Re<RBmax. Khi Re<RBmax vùng phễu bị cắt làm giảm khối lượng đập vỡ chung do giảm thể tích vùng đập vỡ. Trị số RBmax khi sử dụng bua trơ thấp hơn trị số tương ứng khi sử dụng bua hãm. Do tăng phần ứng suất kéo trong trường sóng mà kích thước trung bình của cục giảm và chất lượng đập vỡ tăng.
Khi Re>RBmax do građian của tốc độ khối lớn mà tạo thành vùng đập vỡ phụ. Trong trường hợp này khối lượng đập vỡ chung có thể tăng 45 lần so với khối lượng đập vỡ khi nổ khơng có màn chắn và với bua trơ. Hiệu quả chấn động trong vùng ngoài màn chắn được giảm mạnh nhất khi Re=RBmax.
Như vậy hợp lý hóa vị trí màn chắn và các thơng số của bua hãm cho phép nâng cao độ an toàn về chấn động khi cải thiện đáng kể tất cả những chỉ tiêu của cơng tác nổ mìn.