CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, KỸ THUẬT,
2.1. Các yếu tố tự nhiên
Tính chất của đất đá có ảnh hưởng trực tiếp đến công tác khoan nổ mìn, trong đó nổi bật là 3 đặc trưng sau:
+ Tính chất của đất đá.
Trước hết thể hiện ở độ bền nén, kéo, cắt. Đất đá có độ bền nén, kéo càng lớn thì càng khó phá huỷ. Trong đất đá mỏ, giới hạn bền kéo thường
nhỏ hơn giới hạn bền nén nhiều lần, vì vậy nó sẽ rễ bị phá huỷ nếu ta tạo ra trong nó các ứng suất kéo. Như vậy, để phá vỡ đất đá có hiệu quả cần phải tạo điều kiện làm phát sinh ứng suất kéo tối đa khi nổ mìn.
+ Tính chất hấp thụ năng lượng sóng của đất đá.
Đây là tính chất mang tính tổng hợp các yếu tố tự nhiên như: tính đồng nhất, tính phân lớp, tính nứt nẻ, độ rỗng, độ bền, độ dẻo,… đồng thời nó cũng phụ thuộc vào đặc trưng đặt lực nổ. Quá trình sóng ứng suất phát sinh và phát triển trong đất đá là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng đập vỡ đất đá.
Mức độ hấp thụ sóng ứng suất của đất đá thông qua hệ số hấp thụ () trong phương trình:
A Ao. e.x (2.1) trong đó:
A: khoảng cách truyền của sóng ứng suất trong đất đá;
Ao: là biên độ ban đầu của sóng kích thích (sóng nổ);
x: là khoảng cách từ nguồn kích thích tới điểm đo;
: là hệ số hấp thụ.
Từ phương trình trên ta thấy càng lớn thì khoảng cách truyền của sóng ứng suất càng nhỏ và bán kính tác dụng nổ càng nhỏ. Đất đá có tính dẻo càng lớn, độ nứt nẻ cao thì hệ số hấp thụ năng lượng sóng là rất lớn;
cũng đối với đất đá dẻo, cứng, ít nứt nẻ thì hệ số hấp thụ sóng nhỏ. Trong đất đá phân lớp thì hệ số hấp thụ năng lượng sóng theo hướng vuông góc lớn hơn so với hướng song song với mặt phân lớp. Đây là đặc điểm rất đáng chú ý khi bố trí sơ đồ phân bố lượng thuốc nổ tương đối so với bề mặt tự do và điều khiển nổ thế nào đó để đạt được hiệu quả nổ cao nhất.
+ Tính chất nứt nẻ và phân lớp của đất đá.
Theo nhiều tác giả thì ảnh hưởng của các yếu tố này tới quá trình phá huỷ có khác nhau, nhưng trên quan điểm phá huỷ đất đá bằng năng
lượng sóng nổ thì nứt nẻ hoặc phân lớp là môi trường làm tăng hệ số hấp thụ năng lượng sóng ứng suất và làm giảm tác dụng đập vỡ do sóng ứng suất, vì vậy đối với đất đá nứt nẻ để tăng hiệu quả đập vỡ phải tạo ra xung nổ có tác dụng kéo dài bằng cách tăng đường kính lượng thuốc, dùng thuốc nổ có thời gian phản ứng hóa học kéo dài (thuốc nổ dạng hạt), thời gian vi sai lớn.
Hướng nứt nẻ, đặc biệt là hướng phân lớp của đất đá có ảnh hưởng đáng kể tới tốc độ sóng ứng suất trong đất đá mỏ. Do đó tùy theo vị trí tương đối của lượng thuốc nổ so với hướng phân lớp ( hay khe nứt ) mà năng lượng sóng ứng suất bị hấp thụ nhiều hay ít. Khi nổ mìn trong đất đá nứt nẻ và phân lớp thì hướng phá hủy mạnh nằm ở hướng vuông góc với mặt phân lớp. Theo P.I.Kutreriavui thì điều kiện nổ tốt nhất là có 1 khe nứt (hay phân lớp) vuông góc với hướng phá, còn điều kiện xấu nhất là phương vị hướng phá tạo với hệ thống khe nứt 1 góc bằng 450. Điều này có ý nghĩa quan trọng khi lựa chọn sơ đồ vi sai trong đất đá nứt nẻ và phân lớp.
Hướng cắm của phân lớp so với mặt sườn tầng là nguyên nhân tạo ra mô chân tầng khi nổ. Có hướng cắm thuận (mặt phân lớp song song sườn tầng) thì dưới tác dụng của lực nổ và sóng ứng suất nén (kéo) sẽ tạo ra hướng phá đá có hiệu quả. Còn trường hợp hướng cắm nghịch với sườn tầng thì hiệu quả nổ không tốt và dễ để lại mô chân tầng.
2.1.2. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn
Trước hết là tác dụng của nước ngầm và sau đó là nước mặt ảnh hưởng đến hiệu quả nổ vì nó là nguồn tạo nước cho lỗ khoan. Nước ngầm hoạt động mạnh sẽ làm rửa trụi thành phần dễ hoà tan của thuốc nổ (Nitrat amoni NH4NO3) làm giảm hiệu quả nổ, do thành phần của thuốc nổ đã bị thay đổi (chất lượng thuốc bị giảm). Biết được điều kiện địa chất thuỷ văn giúp ta có biện pháp sử lý để đạt được hiệu quả nổ cao nhất như: sử dụng thuốc nổ chịu
nước, chứa nước, làm bão hoà thành phần dễ hoà tan, sử dụng bao cách nước khi đựng thuốc nổ không chịu nước, tháo khô lỗ khoan trước khi nạp thuốc hoặc kết hợp giữa thuốc nổ chịu nước và không chịu nước trong một lỗ khoan.