Chương 3: Xác định các thông số nổ mìn hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả nổ mìn tại khu Đông mỏ đồng Sin Quyền Lào Cai
2.3. Các thông số nổ mìn
2.4.1. Phương pháp nổ mìn tức thời
Phương pháp nổ mìn vi sai là cách điều khiển năng lượng nổ có hiệu quả trên cơ sở kéo dài thời gian tác dụng nổ,tang số lần đặt tải nổ,tạo ra mặt tự do mới và rạo ra các va đập cơ học phụ khi đất đá dịch chuyển.Cơ sở lý thuyết như sau :
Khi nổ lượng thuốc nổ I, trường ứng suất mà nó sinh ra còn đang tồn tại trong đất đá do lượng thuốc nổ thứ II đảm nhiệm thì lượng thuốc nổ thứ II nổ,vậy tạo ra sự giao thoa cộng hưởng ứng suất giữa hai lượng thuốc nổ I và II làm kéo dài thời gian tác dụng nổ.Mặt khác tác dụng nổ mang đặc trưng xung lực,dất đá ở trong chế độ chịu tải nhiều xung lực sẽ được đập vỡ tốt hơn.Tuy nhiên để có sự giao thoa song ứng suất thì thời gian vi sai rất nhỏ (vài o/oo giây)(hình)
Lý thuyết và thực tế đã chứng minh , khi nổ khối đá cí nhiều mặt tự do thì thể tích phá hủy của lượng thuốc nổ tăng lên.Khi nổ vi sai nhờ sơ đồ vi sai tạo ra nhiều mặt tự do àm có thể tăng mạng thông số giảm chỉ tiêu thuốc nổ mà hiệu quả vẫn đảm bảo.Theo quan điểm tạo ra mặt tự do phụ thì thời gian vi sai phải lớn hơn quan điểm giao thoa sóng ứng suất(thời gian vi sai vào khoảng vài chục o/oo giây)(hình)
I
W
II a
W
2 2
1 b
W I'
a
Hình 2.8 Sơ đồ mô tả tác dụng nổ vi sai trên cơ sở
a) Tạo ra giao thoa sóng ứng suất, b)Tạo ra mặt tự do phụ (I,II va 1,2 thứ tự nổ).
* Theo quan điểm giao thoa của sóng ứng suất thì thời gian giãn cách vi sai là nhỏ nhất:Hình (a)
Sự giao thoa xảy ra khi điều kiện nổ mìn vi sai được xuất hiện khi các phần tử của đợt nổ trước và đợt nổ sau chuyển dịch trùng hướng, từ các giá trị về sự chuyển dịch, trạng thái ứng suất và cường độ phá vỡ đất đá được tăng lên.
Khi nổ thuốc nổ Q1 sẽ phát sinh sóng ứng suất lam truyền từ tâm khối thuốc Q1 đến bề mặt tự do của môi trường (sóng tới) sau đó sẽ phản xạ chở lại (sóng phản xạ). Sóng phản xạ của lượng thuốc Q1 sẽ giống sóng tới của lượng thuốc Q1’ (lượng thuốc ảo), như vậy lượng thuốc ảo trên không gian đối diện với lượng thuốc thật Q1
qua mặt phân cắch này đến hai lượng thuốc Q1 và Q1’ (ảo) là bằng nhau (W = W’).
Muốn đạt được hiệu quả giao thoa này thì: Tại thì điểm sóng phản xạ của lượng thuốc Q1 phát triển qua lượng thuốc Q2 thì phải điều khiển cho lượng thuốc Q2 nổ ngay. Khoảng thời gian này chính là thời gian vi sai giữa hai lỗ mìn.
Theo quan điểm này thì thời gian giãn cách vi sai được tính bằng công thức:
d
t V
W a2 +4. 2
=
∆
Trong đó: a -khoảng cách giữa các lượng thuốc, m;
W - đường cản chân tầng, m;
Vd -tốc độ lan truyền sóng dọc trong đất đá, m/s.
* Theo quan điểm sự tạo thành mặt tự do mới thì thời gian giãn cách vi sai là trung bình:Hình (b)
Sau khi nổ mìn đợt đầu tiên sẽ hình thành nên mặt tự do phụ tạo thuận lợi cho các đợt nổ tiếp theo, khi đó sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phá vỡ đất đá và chuyển dịch về phía mặt tự do vì khi nổ làm xuất hiện thêm sóng phản xạ tự do phụ.
Sự tăng thể tích ban đầu khi dịch chuyển về phía mặt tự do, đất đá bị đập vỡ sảy ra. Sau khi nổ đất đá ở đợt trước sẽ kháng phụ cho đợt nổ sau. Như vậy chiều
174 174
rộng khe hở không đủ sẽ gây khó khăn cho sự phá vỡ đất đá, vì thế chiều rộng khe hở không đủ sẽ gây khó khăn cho sự phá vỡ đất đá, vì thế rộng khe hở giữa phần đất đá bị phá vỡ và không bị phá vỡ tỷ lệ với đường kháng ngỏ nhất và hệ số nở rời của đất đá. Sự hình thành mặt tự do phụ khi các đợt nổ trước tạo ra một khe nứt có chiều rộng từ (1/10 ÷ 1/30) W.
Thời gian vi sai để tạo mặt tự do mới sẽ bằng:
∆t = t1+ t2 +t3 , (ms);
Trong đó:
t1: thời gian lan truyền sóng ứng suất từ lượng thuốc nổ đến bề mặt tự do , t1
rất nhỏ với t2 và t3. Nên ta xác định: ∆t = t2 +t3;
t2: thời gian tạo thành kẽ nứt theo biên lăng trụ phá vỡ;
t2=Vn.η.cosα W
(m/s);
Vn: tốc độ tạo thành kẽ nứt khi nổ mìn, (m/s);
η: hệ số nứt nẻ của đất đá, η= 0,5-1;
α: nửa góc đỉnh của phễu nổ, độ;
W: đường kháng nhỏ nhất, m;
t3: thời gian dịch chuyển đất đá tạo thành khe nứt đủ rộng:
dk
tg t 10 6.W2.ρ. α
3
= −
, (m/s);
ρ: mật độ đất đá , kg/cm3; dk: đường kính lỗ khoan, cm.
* Theo quan điểm sự va đập của đá bay thì thời gian giãn cách vi sai là lớn nhất:
Hiện tượng va đập xảy ra khi những phần khác nhau va đập vào nhau. Khi chọn sơ đồ nổ hợp lý thì hiệu quả và số lần va đập sẽ tăng lên.
Tính thời gian vi sai theo quan điểm này phải kể đến tốc độ bay và góc bay, song chưa có công thức nào hợp lý được thừa nhận.
Theo Giáo sư Kutuzov, với thời gian vi sai nhỏ (5ms) thì xảy ra sự giao thoa của sóng nổ. Với thời gian trung bình (15÷200ms) thì hình thành mặt tự do phụ.
Còn với thời gian vi sai lớn (lớn hơn 200ms) thì xảy ra sự va đập phụ.
Ngoài ra, thời gian vi sai có thể xác định theo công thức thực nghiệm sau : ∆t= k.W , (ms);
Trong đó :
k: hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý đá, k= 3÷6;
k = 3 - đối với đất đá rất cứng;
k = 4 - đối với đất đá cứng;
k = 5 - đối với đất đá cứng trung bình;
k = 6 - đối với đất đá mềm yếu;
W : đường cản chân tầng, m.
Lựa chọn thời gian vi sai theo điều kiện cụ thể của từng vụ nổ, môi trường nổ, tính chất cơ lý đá và các vụ nổ thực nghiệm. Sau khi xác định được thời gian vi sai, kết hợp với các thông số về chất nổ, vật liệu nổ, sẽ nâng cao hiệu quả công tác nổ mìn, bảo đảm an toàn cho các vùng lân cận.