c- Sơ đồ thi công phối hợp
3.2.3.3. Chi phí thuốc nổ
a- Chỉ tiêu thuốc nổ q, kg/m3.
L−ợng thuốc nổ chi phí cần thiết để phá vỡ một mét khối đá nguyên khối đ−ợc gọi lμ chỉ tiêu thuốc nổ, hay l−ợng thuốc nổ đơn vị (kg/m3). Kinh nghiệm nổ mìn thực tế cho thấy, hiệu quả sử dụng thuốc nổ phụ thuộc rất lớn vμo chỉ tiêu thuốc nổ. Giá trị của chỉ tiêu thuốc nổ thay đổi trong một giới hạn t−ơng đối lớn vμ phụ thuộc vμo các yếu tố chủ yếu sau: chất l−ợng thuốc (sức công nổ vμ nhiệt l−ợng nổ); tính chất cơ lý của đất đá; kích th−ớc tiết diện ngang công trình ngầm, chất l−ợng của việc nạp thuốc vμ bua; số l−ợng mặt phẳng tự do trong g−ơng, hệ số sử dụng lỗ mìn, chất l−ợng đập vỡ đất đá vμ độ văng xa, ph−ơng pháp nổ các l−ợng thuốc, v..v...
Nếu chỉ tiêu thuốc nổ chọn quá nhỏ sẽ dẫn đến sự đập vỡ đất đá có kích th−ớc lớn (nhiều đá quá cỡ), đ−ờng biên công trình không chính xác vμ lμm giảm năng suất của các thiết bị thi công. Trong tr−ờng hợp ng−ợc lại, khi chỉ tiêu thuốc nổ quá lớn sẽ gây ra hiện t−ợng đất đá bị đập vỡ không đồng đều (nhiều đá vụn), độ văng xa lớn; khung vỏ chống dễ bị h− hỏng vμ khối đá bao quanh công trình sẽ bị nứt nẻ lớn vμ sâu vμo phía trong khối đá.
Để tính chỉ tiêu thuốc nổ, ng−ời ta có thể lựa chọn trên cơ sở thu thập các số liệu thực tế trong quá trình thi công các công trình ngầm trong mỏ, theo các công thức thực nghiệm hoặc theo kinh nghiệm của các tác giả n−ớc ngoμị Cho tới nay, đã có nhiều tác giả đ−a ra các công thức tính toán chỉ tiêu thuốc nổ. Tuy nhiên, mặc dù đ−ợc tính toán trong cùng điều kiện giống nhau, nh−ng mỗi công thức sẽ cho một giá trị khác nhau vμ khác với yêu cầu của thực tế. Bởi vì, mỗi công thức đã đ−ợc tác giả tìm thấy trong những điều kiện cụ thể, không mang tính tổng quát vμ đại diện cho tất cả mọi tr−ờng hợp sử dụng khác nhaụ Nhìn chung, trong quá trình sử dụng, chúng ta nên lựa chọn các công thức đã đề cập tới nhiều yếu tố ảnh h−ởng vμ đơn giản trong tính toán. Sau khi tính toán, ng−ời thiết kế phải tiến hμnh theo dõi kết quả nổ mìn trên thực tế vμ điều chỉnh sao cho hiệu quả nổ mìn đạt đ−ợc lớn nhất.
Trong tr−ờng hợp tổng quát, chỉ tiêu thuốc nổ lμ một hμm số của nhiều biến số nh− sau:
q = f(q1, fc, Sđ , v, e, l, db, v..v...)
Chúng ta có thể tham khảo công thức của giáo s− Pocrovxki N.M. lμ một trong những công thức thực nghiệm đ−ợc áp dụng t−ơng đối phổ biến, mặc dù trong công thức ch−a đề cập đến các yếu tố ảnh h−ởng nh− chiều sâu lỗ mìn (l), loại hình tạo rạch vμ ph−ơng pháp nổ mìn, v..v...
q = q1.fc.v.ẹkđ Trong đó:
q1: Chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn (trong điều kiện thí nghiệm), kg/m3. fc: Hệ số cấu trúc (chú ý tới đặc điểm cấu trúc của khối đá)
v: Hệ số sức cản của đá
e: Hệ số xét tới sức công nổ của loại thuốc nổ đμn sử dụng so với thuốc nổ chuẩn Đinamit 62% (của Liên Xô cũ)
kđ: Hệ số ảnh h−ởng của đ−ờng kính thỏi thuốc nổ.
Chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn “q1” đ−ợc xác định trên cơ sở kết quả thực nghiệm nhiều lần ngoμi thực tế. Chỉ tiêu nμy chính lμ l−ợng thuốc nổ cần thiết để phá vỡ một mét khối đá nguyên khối khi bề mặt không hạn chế. G.S. Pocrovxki đã đ−ợc xác định mối quan hệ q1 ≈ 0,1f. Với f: hệ số kiên cố của đất đá theo bảng phân loại của giáo s− Prôtôđiakônốp.
Hệ số cấu trúc đất đá trong g−ơng công trình “fc” đ−ợc xác định bằng thực nghiệm, chỉ tiêu nμy phụ thuộc vμo đặc tính của đá, có thể sơ bộ lấy theo bảng 3-1a.
Bảng 3-1a: Hệ số cấu trúc của đá fc
STT Đặc tính đất fc
1 Đá dẻo, đμn hồi vμ có lỗ rỗng 2,0
2 Lớp đá, vỉa khoáng sản có thế nằm không đều, đứt gẫy, nứt nẻ 3 Đá bị phân lớp, có độ bền thay đổi vμ mặt tạo lớp vuông góc lỗ
khoan
1,3
4 Đá có cấu tạo dạng khối dòn 1,1
5 Đá phân lớp nhỏ, không có độ chặt xít 0,8
Hệ số sức cản của đá “v” xem xét tới phần năng l−ợng của thuốc nổ dùng để khắc phục lực dính kết đ−ợc tạo ra theo chu vi công trình ngầm khi đất đá trong g−ơng tách ra khỏi khối nguyên xung quanh. Trên cơ sở nghiên cứu vμ thử nghiệm nhiều lần trên thực tế, G.S. Pocrovxki đã nhận thấy chỉ tiêu “v” tỷ lệ nghịch với Sd . Khi g−ơng công trình có một mặt phẳng tự do (g−ơng đμo toμn tiết diện), thì chỉ tiêu “v” đ−ợc xác định theo công thức”
d S V = 6,5
Khi g−ơng công trình có hai mặt phẳng tự do (g−ơng đμo theo dạng bậc) thì giá trị của hệ số “v” lấy bằng v = 1,2ữ1,5.
Tại Thụy Điển cũng nh− nhiều n−ớc Châu Âu vμ trên thế giới, cũng th−ờng sử
dụng biểu thức, hình thμnh theo kinh nghiệm của các nhμ khoa học Thụy Điển lμ Langefors vμ Kihlstroem: 8 , 0 14+ = q
trong đó:
q: l−ợng thuốc nổ đơn vị, kg/m3
S: diện tích tiết diện đμo theo thiết kế, m2
Nếu công tác khoan đ−ợc tiến hμnh thận trọng vμ đá thuộc nhóm dễ nổ có thể giảm giá trị 0,8 xuống đến 0,4. Trong bảng 5.1b lμ ví dụ tính cho các tiết diện thiết kế khác nhau, q1 vμ q2 t−ơng ứng với số hạng 0,8 vμ 0,4.
Bảng 3.1b: L−ợng thuốc nổ đơn vị, tinh với số hạng 0,8 (q1) vμ 0,4 (q2).
S (m2) 5 7 10 15 20 60 80
q1 (kg/m3) 3,6 2,8 2,2 1,73 1,5 1,04 0,98
q2 (kg/m3) 3,2 2,4 1,8 1,33 1,1 0,64 0,48
Một số quy luật phụ thuộc của l−ợng thuốc nổ đơn vị với chiều sâu lỗ mìn vμ diện tích tiết diện g−ơng đμo cho trong hình 3-2, 3-3.
L − ợng thuốc nổ đơn vị Tiến độ nổ Đá khó nổ phá nh− granít, gnai, badan, thạch anh... Đá khó nổ trung bình nh− cát kết, đá vôi, đá phiến Đá dễ nổ nh− đá phấn, thạch cao L − ợng thuốc nổ đơn vị
Tiết diện g−ơng đμo Đặc điểm đá
cứng, liền khối
trung bình
mềm, phá hủy mạnh
Theo USArmy Corps of E i
Hình 3-3: Sự phụ thuộc của l−ợng thuốc nổ đơn vị vμo diện tích tiết diện g−ơng đμo kg , N Q qtb =
- L−ợng thuốc nổ nạp cho một lỗ khoan trong các nhóm + Lỗ mìn tạo rạch: qr = 1.2.qtb
+ Lỗ mìn phụ: qp = 0.9.qtb + Lỗ mìn biên: qb = qtb
- Số l−ợng thỏi thuốc nạp trong các lỗ khoan:
th b b th p p th r r q q n ; q q n ; q q n = = = Trong đó: qth - Trọng l−ợng một thỏi thuốc
nr, np, nb cần lấy 1; 1.5; 2; 2.5; 3... thỏị Nh− vậy, l−ợng thuốc nổ thực tế chi phí chi cho một lần nổ:
Qtt = nr .qr+np .qp+nb .qb