CHƯƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC ĐÁ KHỐI BẰNG KHOAN NỔ MÌN
3.1. VẬT LIỆU NỔ CÔNG NGHIỆP SỬ DỤNG TRONG KHAI THÁC ĐÁ KHỐI
3.1.2. Các loại vật liệu nổ công nghiệp dùng trong khai thác đá khối ở Việt Nam
Kết quả nổ thực nghiệm tại nhiều mỏ trên thế giới với nhiều loại thuốc nổ khác nhau, và trong các điều kiện thực nghiệm khác nhau đã cho phép rút ra kết luận:
Bất cứ loại thuốc nổ kỹ thuật nào dùng được ( nếu có đường kính tới hạn đáp ứng, có khả năng phân chia đều, gây nổ tốt) đều có thể sử dụng vào nổ mìn tách đá khối đƣợc, đối với mỗi nhóm thuốc nổ đều có phạm vi sử dụng thích hợp của nó tùy theo các đặc trƣng cơ lý của đá.
Qua phụ lục 10, chúng ta có thể nhận thấy việc lựa chọn thuốc nổ amonit No6, và nhũ tương NT13 cùng EE31 để nổ tách đá khối là phù hợp nhất, vì có sức công phá thấp nhất, và đường kính tới hạn nhỏ, độ hạt nhỏ, có thể kích nổ được bằng kíp K8, đƣợc đóng thành thỏi thuận tiện cho việc nạp nổ. Đây cũng chính là các loại thuốc nổ sử dụng tại các mỏ đá khối ở Việt Nam hiện nay, ngoài ra, còn sử dụng thêm thuốc đen khói và dây nổ, phương tiện nổ là kíp điện thường K8.
3.1.2.1. Thuốc đen khói:
Thành phần của thuốc đen khói là: 75% nitrat kali + 15% than gỗ + 10% lưu huỳnh. Kali nitrat có tác dụng nhƣ chất oxy hóa, để oxy hóa các chất cháy than và lưu huỳnh. Hạt thuốc màu đen hoặc xám, bề mặt óng ánh. Độ lớn của hạt 2,5 – 9,1mm, mật độ hạt 1,6 – 1,76 g/cm3, mật độ rời 0,9 – 1,0 g/m3, sức công phá 2mm, khả năng công nổ 65 cm3, thể tích khí nổ 260 l/kg.
Thuốc đen khói rất nhạy với lửa, tia lửa, ma sát, vì vậy nó nguy hiểm khi sử dụng, ở nhiệt độ 270 – 300oC thuốc đen có thể tự nổ. Trong lỗ khoan, nó cháy với tốc độ 0,4km/s, nếu nén đến mật độ 1,8 g/cm3 thì nó có khả năng cháy những lớp song song.
Độ ẩm cho phép của thuốc đen không quá 1%. Thuốc đen có độ ẩm dưới 3-4%
thì có thể sấy lại và đem dùng đƣợc, khi thuốc đen có độ ẩm 5-7% thì dù có sấy chất
lƣợng vẫn bị giảm đi nhiều. Khi độ ẩm đạt tới 7-14% hoặc hơn thì các cấu trúc của thuốc đen bị phá hủy và không thể dùng đƣợc nữa.
Phản ứng hóa học khi nổ thuốc nổ đen khói xảy ra nhƣ sau:
10KNO3 + 3S + 8C = 2K2CO3 + 3K2SO4 + 6CO2 + 5N2 3.1.2.2. Dây nổ:
Đƣợc phát minh ra từ năm 1879, có cấu tạo gồm ruột (2) là bằng thuốc nổ mạnh ( chất khởi nổ nhóm 2) nhƣ TEN, gecxoghen (Nga), hoặc PETN (Úc) – Pentaerithritol tetranitrate. Chính giữa dây theo chiều dài có dây chỉ hướng (1) để lƣợng thuốc đƣợc phân bố đều. Bao bên ngoài lõi thuốc là các lớp sợi lanh (3,4), và những lớp sợi vải (5,6), các lớp sợi này tạo ra độ bền chịu va đập, chịu kéo cho dây nổ. Để nâng cao độ ổn định với nước, các lớp ngoài được phủ bằng sáp, ở lớp ngoài cùng của dây nổ chịu nước được phủ một lớp vỏ Polychlovinin (6). Màu của dây nổ thường là đỏ, hay trắng sọc đỏ (Nga, Việt Nam), xanh (Úc).
Sơ đồ 3-1. Cấu tạo dây nổ
1. Dây chỉ hướng; 2. Thuốc TEN; 3, 4, 5. Lớp chỉ tết; 6. Lớp nhựa phủ ngoài.
Dây nổ không nhạy với tia lửa và ma sát, phải kích nổ nó bằng kíp nổ vì không thể khởi nổ bằng phương pháp đốt. Năng lượng giải phóng của chúng phụ thuộc vào khối lƣợng thuốc nổ TEN (PETN) trong lõi, thay đổi từ 1,5 g/m đến 70 g/m. Dây nổ tiêu chuẩn có lƣợng thuốc 10 g/m và tốc độ nổ 7.000 m/s.
Theo công suất, người ta chia dây nổ làm 03 loại:
- Dây nổ có công suất nhỏ: ( đường kính thường bằng 4mm) có trọng lượng lõi thuốc TEN trên 1 m dài dây là 2, 3, 6g. Loại này sử dụng kết hợp với mồi nổ trung
A
A
A - A
6 5
4 3
2 1
gian nhạy về kích nổ để khởi nổ lƣợng thuốc. Khi nổ phần dây nổ đi trong lƣợng thuốc, năng lƣợng nổ không làm xáo trộn cột thuốc.
- Dây nổ có công suất trung bình: lƣợng thuốc TEN trên 1m dài dây từ 10-20g.
Loại này có thể kích nổ trực tiếp lƣợng thuốc nhạy về khởi nổ.
- Dây nổ có công suất cao: lƣợng thuốc TEN trên 1m dài dây trên 20g.
Loại này có thể khởi nổ trực tiếp lƣợng thuốc nổ có độ nhạy về khởi nổ thấp.
Sơ đồ 3-2. Các kiểu nối dây nổ
a). Nút buộc; b). Nút xoắn; c). Nút dẹt; d). Nút thắt.
Sơ đồ 3-3. Các sơ đồ đấu ghép mạng bằng dây nổ
30 - 50
30 - 40 a
b
90°
90°
c
d
1
2
4 3 4
2 3
1 3
2
a). Sơ đồ song song; b). Nối tiếp; c). Đấu chùm.
1- Dây nổ nhánh; 2- Khối thuốc nổ; 3- Dây nổ chính; 4- Kíp nổ.
Thông thường dùng dây nổ có công suất thấp để lắp mạng nổ trên mặt, loại công suất trung bình và cao dùng trong các lỗ khoan. Đối với nổ tách đá khối, thường dùng dây nổ có công suất trung bình và cao với lượng thuốc TEN trên 01 m dài dây từ 8 – 36 g/m.