CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ ĐẮP ĐẬP 27
2.4 Tính chất của đá và chỉ tiêu thuốc nổ
2.4.1 Đặc trưng cơ lý của đá trong công tác nổ phá
Từ thực tế công tác nổ mìn, từ kết quả thực nghiệm từ nhiều công trình nghiên cứu và từ cơ sở lý thuyết ta có thể khẳng định đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng trực tiếp và lớn nhất đối với việc tính toán chỉ tiêu thuốc nổ.
Trong số các tính chất cơ lý đặc trưng cho môi trường đất đá có ảnh hưởng đến việc phá vỡ bằng năng lượng nổ như; độ cứng (độ bền vững). độ nứt nẻ, độ giòn, độ dính, độ dẻo, độ dai, độ hạt, độ nở rời, tính phân lớp…thì tính chất nào là quan trọng nhất khi xác định chỉ tiêu thuốc nổ. dẫ có nhiều công trình nghiên cứu của nhiều tác giả đã đi đến kết luận xác định mức độ ảnh hưởng của đất đá như sau.
Độ cứng (độ bền) của đất đá được đặc trưng bằng hệ số độ cứng f. giá trị hệ số độ cứng được lấy bằng 1% của giới hạn bền nén (σn) của mẫu thí nghiệm, không tính thứ nguyên. Tất cả các loại đất đá thông qua giá trị hệ số độ cứng f thể hiện tính chất của đất đá chống lại sự phá vỡ dưới tác dụng của ngoại lực khi nổ.
45
Độ nứt nẻ, đa số đất đá cũng đều có tính nứt nẻ, độ nứt nẻ của đá được đặc trưng bởi mật độ vết nứt hay khoảng cách trung bình giữa các vết nứt tự nhiên hoặc đánh giá qua bề rộng của vết nứt. Theo Rutsov [13] thì hai loại đá có cùng độ cứng nhưng độ nứt nẻ khác nhau thì mức độ đập vỡ sẽ khác nhau. Từ kết quả nghiên cứu này người ta đã đưa ra thêm một vấn đề là độ nứt nẻ của đá để xác định chỉ tiêu thuốc nổ, hoặc cũng coi đây là một hệ số ảnh hưởng đến nổ phá. [14], [15], [16].
Bảng 2.1 Phân cấp đất đákhi nổ mìn theo mức độ nứt nẻ [15], [14]
Cấp nứt nẻ
Mức độ nứt nẻ (phân khối) của địa khối
Khoảng cách trung
bình giữa các vết nứt
tự nhiên thuộc tất cả
các hệ thống (m)
Độ nứt nẻ đơn
vị Ktn(%)
Hàm lượng % trong địa khối của các khối nứt có
kích thước
300mm 700mm 1000mm
I Nứt nẻ rất mạnh (bị
phân thành khối nhỏ) 0,1 > 10 < 10 ≈ 0 Không có
II Nứt nẻ mạnh (bị phân
thành khối trung bình) 0,1–0,5 2–10 10−70 < 30 < 5
III Nứt nẻ trung bình (bị
phân thành khối lớn) 0,5–1,0 1–2 70−100 30−80 5−40
IV Ít nứt nẻ (bị phân
thành khối rất lớn) 1,0–1,5 0,65–1,0 100 80−100 40−100
V
Thực tế là liền khối (phân thành khối đặc
biệt lớn)
> 1,5 < 0,65 100 100 100
Ghi chú:
46
∑=
= n
1 i
tn Si
S K 100
Ktn (%) - Độ nứt nẻ đơn vị;
Si - diện tích khe hở tạo bởi khe nứt thứ i (m2);
S - tổng diện tích đá trên một mặt cắt được thống kê nào đó (m2).
Bảng 2.2 Bảng phân cấp đất đá theo Hội cơ học đá quốc tế - ISRM [17]
Cấp Mô tả Cường độ nén
(kG/cm2) Cấp Mô tả Cường độ nén
(kG/cm2)
R6 Đá cực kỳ cứng >2500 R3 Đá cứng trung
bình 250-500
R5 Đá rất cứng 1000-2500 R2 Đá yếu 50-250
R4 Đá cứng 500-1000 R1 Đá rất yếu 10-50
Đá là một loại vật liệu quan trọng và được dùng phổ biến trong cong tác xây dựng các công trình kiến trúc, xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng nói chung và xây dựng công trình thủy lợi nói riêng và trong nhiều ngành kinh tế dưới nhiều hình thức khác nhau. Các loại đá dùng trong xây dựng có những đặc điểm cấu tạo cũng như các tính chất cơ lý hóa khác nhau vì có nguồn gốc khác nhau. vì vậy, khi xây dựng công trình, tuỳ theo điều kiện vật liệu tại chỗ hoặc ở gần và khả năng khai thác cho phép, cần phải dựa vào các đặc trưng tính chất đá để tuyển chọn loại đá phù hợp để đưa vào sử dụng cho thích hợp, trước khi tiến hành thí nghiệm xác định một số chỉ tiêu cơ lý chủ yếu có liên quan riêng đối với xây dựng công trình thủy lợi, ta phải chú ý đến một số đặc trưng cảu đá như sau:
Độ cứng: Đặc trưng bởi hệ số độ cứng, độ nứt nẻ của đá là khả năng chống lại sự xâm nhập của một vật thể khác vào nó mà không để lại biến dạng. Hệ số độ cứng (f) được xác định tương đối theo dộ kháng nén (độ bền nén) của đá.
47
Theo bảng phân lọai của giáo sư Protodiakonov, đá được chía làm 10 cấp từ (1-10) và hệ số độ cứng f = 20 cứng nhất; f = 0,3 kém nhất.
Bảng 2.3 Phân loại đất, đá của giáo sư M.M Protodiakonov đất, đá Cấp
Hệ số Kiên cố
(f)
Mức độ cứng Loại đất đá Góc nội
ma sát I 20 Đất đá có mức độ
cứng rất cao Đá Badan, quặng rất cứng và đặc, những
loại đất đá khác đặc biệt cứng. 87008 II 15 Đất đá rất cứng Đá granit rất cứng, pocfia thạch anh, đá
phiến silic, cát kết và đá vôi cứng nhất 86011 III 10 Đất đá cứng Granit đặc, cát kết và đá vôi rất cứng. Vỉa
quặng thạch anh, Cônglôme cứng, quặng
sắt rất cứng 84018
IIIa 8 Đất đá cứng Đá vôi cứng, granit không cứng lắm, cát
kết cứng. Đá hoa cương, đôlômít 82053 IV 6 Đất đá tương đối
cứng Cát kết thương, quặng sắt. 80032
IVa 5 Đất đá tương đối
cứng Đá phiến chất cát, cát kết phiến. 78041 V 4 Đất đá cứng trung
bình
Đá phiến sét cứng, cát sét và đá vôi
không cứng lắm. Cônglôme rất mềm 75058 Va 3 Đất đá cứng trung
bình
Đá phiến các loại (không cứng lắm)
Macnơ đặc. 71034
VI 2 Đất đá tương dối mềm
Đá phiến mềm, đá vôi rất mềm, đá phấn, muối mỏ, thạch cao, đất đóng bang, antraxít, Mácnơ thường, cát kết bị phá hủy, cuội được gắn kết, đất đá
Silíc.
63026
VIa 1,5 Đất đá tương dối
mềm Đất đá loại đá dăm, đá phiến bị phá hủy,
cuội dính kết, than đá cứng, sét hóa cứng 56019 VIIa 1,0 Đất đá mềm Sét, than đá mếm, đất phủ cứng, đất pha
sét. 45000
VIIb 0,8 Đất đá mềm Sét pha cát nhẹ, sỏi, đất lót 38040
VIII 0,6 Đất mặt Đất trồng trọt, than bùn, á sét nhẹ, cát ẩm 30058 IX 0,5 Đá xốp Cát đá lở tích, sỏi nhỏ, đất đắp than khai
thác 26030
X 0,3 Đất chảy Cát chảy, đất đầm lầy, đất lót chảy và các
loại đất chảy khác 16042
Độ mài mòn: Đặc trưng độ mài mòn của đá là khả năng tính chất của đá mài mòn các loại vật liệu khác, các vật thể khác khi ma sát vào đá.
Độ dẻo: Là đặc trưng tính chất của đá, thay đổi hình dạng kích thước dưới tác dụng của ngoại lực mà đá không bị phá hủy.
48
Độ giòn: Là đặc trưng của đá bị phá hủy mà không có biến dạng dẻo. Trong công tác nổ mìn mà đá càng dẻo thì đòi hỏi chỉ tiêu thuốc nồ càng lớn.
Độ dính: Đặc trưng cho sức kháng của đá chống lại những lực muốn tách rời một phần nào đó ra khỏi nguyên khối. Trong công tác nổ mìn độ dính càng cao thì hiệu quả công tác nổ mìn càng kém.
Độ hạt: Đặc trưng này thể hiện độ lớn, nhỏ của các hạt khoáng vật qua thời gian tạo thành đá.
Độ chứa nước: Là đặc trưng tính chất của đá có khă năng giữ và thoát nước.
Độ nở rời: Là đặc trưng của đá ở trạng thái khi bị phá vỡ có thể tích lớn hơn trạng thái nguyên khối