Nổ mìn hiệu quả P2

Chia sẻ: Hoàng Hiếu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:340

Thêm vào BST

Báo xấu

283
lượt xem 94
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc kích nổ bằng dây nổ xuống lỗ có ảnh hưởng đến cột thuốc nổ mà nó xuyên qua. Đối với ANFO, việc này có thể gây ra hiện tượng kích nổ cạnh sườn hoặc có tác động nén ép và làm giảm nhậy lớp thuốc xung quanh dây nổ. Dây nổ năng lượng lớn có xu hướng kích nổ cạnh sườn ANFO ở tất cả các đường kính lỗ mìn. Tốc độ nổ VOD khởi đầu ở phạm vi gần dây nổ có trị số thấp sau đó tăng dần khi sóng nổ truyền lan qua khối thuốc. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nổ mìn hiệu quả P2

Hình 10.4 Quá trình nổ của mồi nổ hình cầu nhỏ hơn hoặc loại thành phần có áp lực nổ thấp hơn mà vẫn bảo đảm việc kích nổ trong những điều kiện khắc nghiệt. 10.2.5 Kích nổ cạnh sườn Việc kích nổ bằng dây nổ xuống lỗ có ảnh hưởng đến cột thuốc nổ mà nó xuyên qua. Đối với ANFO, việc này có thể gây ra hiện tượng kích nổ cạnh sườn hoặc có tác động nén ép và làm giảm nhậy lớp thuốc xung quanh dây nổ. 252
Dây nổ năng lượng lớn có xu hướng kích nổ cạnh sườn ANFO ở tất cả các đường kính lỗ mìn. Tốc độ nổ VOD khởi đầu ở phạm vi gần dây nổ có trị số thấp sau đó tăng dần khi sóng nổ truyền lan qua khối thuốc. Kết quả là VOD trung bình của toàn bộ khối thuốc nhỏ hơn tốc độ nổ VOD ở trạng thái ổn định của khối thuốc ANFO được kích nổ từ dưới đáy (hình 10.5). Hình 10.5 Hiện tượng kích nổ cạnh sườn của dây nổ đối với ANFO Với đường kính lỗ mìn bất kỳ, luôn có một trị số khối lượng tới hạn mà nếu nhỏ hơn thì dây nổ sẽ không gây ra hiện tượng kích nổ cạnh sườn đối với ANFO. Thay vào đó, khi nổ, sóng nổ của dây nổ sẽ mở rộng ra 253
xung quanh và tạo ra một “ống xả” đối với khí nổ trong khối thuốc ANFO. Trong những lỗ mìn đường kính lớn, áp lực cạnh sườn này có thể gây ra sự nén ép cục bộ và làm giảm độ nhậy của ANFO. Phần ANFO không bị ảnh hưởng trong mặt cắt lỗ minl vẫn đủ để sóng nổ truyền lan suốt cột thuốc nhưng một phần năng lượng đã bị tiêu hao mất. Ở lỗ mìn có đường kính nhỏ và trung bình, dây nổ hoặc gây nên hiện tượng kích nổ cạnh sườn đối với ANFO và làm thuốc bị giảm nhậy một cách đáng kể hoặc “ép chết” thuốc và làm cho quá trình nổ không hình thành được. Nhìn chung, thuốc nổ nhũ tương và huyền phù (watergel) kém nhậy nổ hơn so với ANFO và nói chung chúng không có khuynh hướng bị kích nổ cạnh sườn bởi đa phần các loại dây nổ. Độ nhậy của thuốc nổ tăng lên cùng với nhiệt độ nên một số loại thuốc nổ rời nạp vào lỗ mìn ở nhiệt độ cao sẽ giữ nguyên độ nhậy với hiện tượng kích nổ cạnh sườn cho đến khi nguội hẳn. Thuốc nổ nhũ tương và huyền phù dễ bị “nén ép” và giảm nhậy hơn ANFO vì tác động của sóng nổ lên bọt khí trong thuốc. Cho đến khi bọt khí trở lại dạng ban đầu sau khi bị nén, quá trình nổ bậc cao bị ngăn cản không thể truyền lan quá một khoảng cách nhất định tính từ mồi nổ. Nói chung, hiệu ứng của dây nổ đơn đối với thuốc nổ chịu ảnh hưởng của các nhân tố được liệt kê dưới đây: (a) Lượng thuốc lõi PETN trên một mét dây nổ, (b) Kiểu loại và số lượng lớp vỏ bao quanh dây nổ, (c) Độ nhậy kích nổ của thuốc nổ, (d) Phương pháp nhậy hoá thuốc nổ, (e) Tỉ trọng ban đầu của thuốc nổ khi nạp, 254
(f) Mức độ kìm giữ thuốc nổ như bua và độ cứng của đá, (g) Vị trí đặt dây kích nổ so với trục lỗ mìn hoặc thành lỗ mìn, (h) Nhiệt độ của thuốc nổ. Vì số lượng biến số tham gia vào quá trình khá lớn, nên việc định lượng chính xác các điều kiện thuốc nổ rời bị kích nổ cạnh sườn hoặc mức độ giảm nhậy chính xác rất khó khăn. Bảng 5.1 cho thấy một số ví dụ về hiệu ứng của dây nổ đối với ANFO, thuốc nổ bao gói và nhũ tương rời. Rõ ràng là dây nổ với thuốc lõi thấp không kích nổ cột thuốc nổ rời và giảm thiểu hư hại có thể gây ra đối với các loại thuốc nổ này. 10.3 PHƯƠNG THỨC MỒI NỔ 10.3.1 Lắp ráp mồi nổ Yếu tố bao trùm nhất trong việc chuẩn bị mồi nổ là lắp kíp nổ hoặc dây nổ vào mồi nổ, bảo đảm tiếp xúc chặt chẽ giữa chúng và giữ nguyên trạng cho đến thời điểm kích hoả. Đã có những ví dụ về việc kíp nổ hoặc dây nổ tách khỏi mồi nổ trong quá trình nạp thuốc dẫn đến hiện tuợng mìn câm. Kíp nổ nên được lắp vào mồi nổ như thế nào đó để không làm hư hại ống tín hiệu hoặc dây dẫn đồng thời để kíp nằm gọn trong mồi nổ. 255
10.3.2 Vị trí đặt mồi nổ Kích thước và hình dạng bãi nổ cũng như độ cứng của đá có vai trò quyết định trong việc chọn vị trí đặt mồi nổ để có kết quả nổ tốt nhất. Thông thường các lỗ mìn được mồi nổ ở dưới đáy hoặc với nhiều mồi nổ bởi các lý do sau đây: (a) Đặt mồi ở trên đỉnh làm chuyển dịch bua và lớp đá phía trên quá sớm làm giảm áp lực nổ ở chân tầng. Khi cột thuốc ANFO có chiều dài lớn, cột bua ngắn và đường cản nhỏ thì sự giảm áp này sẽ rất vì khí nổ dễ thoát ra ngoài hơn. (b) Đặt mồi trên đỉnh cũng dễ gây ra hiện tượng “cắt đứt” (ngang) lỗ mìn do sự chuyển dịch của lớp đất đá phía trên và có xu thế cách li khối thuốc bên dưới. ( c) Hiện tượng “cắt đứt” cũng xảy ra trong cột thuốc khi kích nổ bằng mồi nổ đơn vì vậy nhìn chung nên bảo đảm việc kích nổ từ dưới chân sẽ tốt hơn là từ trên đỉnh. Trong hoạt động cắt tầng, khi luôn phải thực hiện việc khoan thêm, một số chuyên gia lựa chọn đặt mồi nổ thấp hơn đáy tầng với mục đích tránh cho các thiết bị xúc bốc bị vấp vào các mô chân tầng còn lại. Một số khác lại chủ ý đặt mồi nổ cao hơn đáy tầng để trong trường hợp mìn câm có thể định vị được mồi nổ và xử lý. Các nguyên tắc cơ bản phá vỡ đá cho thấy có rất ít sự khác biệt trong việc đặt mồi nổ ở ngay đáy tầng hay dịch lên trên hoặc xuống dưới. Việc quan trọng nhất là xem mồi nổ có được đặt an toàn giữa lớp thuốc tốt và không bị nhiễm bẩn hay không. Điều này có nghĩa là mồi nổ nên được đặt 256
Hình 10.6 Kích nổ đáy với mồi nổ kép cao hơn đáy lỗ mìn một chút để mồi nổ không bị vùi trong lớp bùn hoặc mạt khoan ở đáy lỗ. Nếu dọc theo lỗ mìn có khu vực đá đặc biệt cứng thì nên đặt mồi nổ ở khu vực đá cứng này để giảm thiểu phần năng lượng mất mát trong lớp đá mềm. Đối với đá mềm, không có sự khác biệt có thể quan sát thấy giữa việc đặt mồi nổ trên đỉnh hay dưới đáy. Kinh nghiệm của các chuyên gia nổ mìn cho thấy có thể đạt được kết quả tốt với cả hai cách này. 257
10.3.3 Mồi nổ đa mồi Nếu thuốc nổ được nạp theo các tiêu chuẩn của nhà sản xuất và được giữ gìn tốt trong cột thuốc liên tục thì một mồi nổ đơn là điều cần thiết duy nhất để kích nổ toàn bộ cột thuốc bất kể chiều dài của nó thế nào. “Mồi nổ kép” (một mồi ở gần phần đỉnh và một mồi ở gần phần đáy của cột thuốc nổ) là một tập quán mồi nổ khá phổ biến được sử dụng với các lỗ mìn tương đối dài để đảm bảo tránh được hiện tượng mìn câm. Phương pháp mồi nổ đa mồi thường được sử dụng khi có nguy cơ về sự vận động của nước ngầm, về sự hư hại của dây xuống lỗ, về sự hoà tan thuốc nổ của nước ngầm, về sự nhiễm bẩn hoặc tách rời của thuốc nổ trong lỗ mìn. Mồi nổ đa mồi cũng thường được sử dụng khi mà đầu tư cho lỗ mìn và công việc mà mỗi lỗ mìn dự kiến thực hiện có thể bù lại chi phí của mồi n ổ ph ụ . Khi các mồi nổ trong phương thức mồi nổ đa mồi được kích nổ bằng kíp nổ vi sai dưới lỗ, việc sử dụng cùng một số vi sai một cách gần đúng có nghĩa là một nửa cột thuốc sẽ được kích nổ từ đỉnh xuống, nửa còn lại được kích nổ từ đáy lên. Điều này xảy ra là do có sự “phân tán” trong thời gian điểm hoả của kíp nổ vi sai. Nếu thực sự muốn kích nổ từ dưới đáy, các mồi nổ trên đỉnh phải sử dụng kíp nổ vi sai có số vi sai cao hơn kíp nổ vi sai dưới đáy một số (hình 10.6). Điều này làm cho mồi nổ trên đỉnh có ý nghĩa chỉ như một mồi nổ “bảo hiểm” vì trong mọi trường hợp toàn bộ cột thuốc sẽ nổ trước khi kíp nổ trên đỉnh kích hoạt. 258
Chương 11 HÌNH HỌC BÃI NỔ Trang 11.1 SỰ PHÂN BỐ THUỐC NỔ 11.1 11.2 CHIỀU CAO TẦNG 11.1 11.3 ĐƯỜNG KÍNH LỖ MÌN 11.2 11.4 KHOAN THÊM 11.3 11.5 ĐỘ NGHIÊNG LỖ MÌN 11.6 11.6 BUA 11.7 11.7 SƠ ĐỒ BÃI MÌN (KIỂU MẪU BÃI MÌN) 11.10 11.8 TRÌNH TỰ KÍCH NỔ VÀ XÁC ĐỊNH 11.13 THỜI GIAN VI SAI 11.9 SỐ LƯỢNG LỖ MÌN TRONG MỘT BÃI 11.14 NỔ 11.10 TỈ LỆ CÁC THÔNG SỐ CỦA SƠ ĐỒ NỔ 11.16 MÌN 259
Chương 11 HÌNH HỌC BÃI MÌN Hình học bãi mìn có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả nổ mìn như độ phân mảnh (đập vỡ), hình dạng đống đá, độ tơi xốp và do đó đến chi phí khoan, nổ và chi phí khai thác tổng thể. Trong chương này,ảnh hưởng của các thông số nổ mìn sẽ được đề cập và xem xét. 11.1 SỰ PHÂN BỐ THUỐC NỔ: Trong hầu hết các ứng dụng nổ mìn, thuốc nổ được nạp vào các lỗ mìn hình trụ dài. Khi một cột thuốc nổ phát nổ, lực nổ tác động ra xung quanh theo hướng vuông góc với trục của cột thuốc. Ở hai đầu của cột thuốc cũng có lực tương tự như vậy tác động (hiệu ứng đầu cuối). Hình 11.1. Để có được mức độ phá vỡ tối ưu với lượng thuốc nổ sử dụng tối thiểu, mặt thoáng phải song song với lỗ mìn và phải có độ lớn cực đại kết hợp với đường cản tối ưu đối với từng lỗ mìn để tận dụng tối đa năng lượng thuốc nổ. Điều này có nghĩa như vậy hiệu quả của những bãi nổ điển hình trong khai thác đá khá cao. Tuy nhiên do có thể xuất hiện hiện tượng nổ chèn, bờ dốc, sụt đá và góc khó phá nên chỉ tiêu thuốc nổ sử dụng thường phải cao hơn để đạt được độ phân mảnh và tơi xốp theo yêu cầu. Kiểu nổ hình phễu đối với các khối đá nằm ngang là một kiểu nổ có hiệu quả kém tuy nhiên nó vẫn là phương pháp được ưa dùng đối với các khối đá/quặng nông mặc dù lượng thuốc nổ tiêu thụ cao hơn. 260
Khi xây dựng qui trình nổ mìn cho từng mỏ đá cụ thể, việc xem xét sự phân bố thuốc nổ trong từng lỗ mìn có ý nghĩa rất quan trọng. Năng lượng thuốc nổ cần phải được phân bố như thế nào đó để phù hợp nhất với công việc phải thực hiện; mức độ tập trung năng lượng thường tăng dần lên về phía đáy lỗ mìn. Để việc nổ mìn trong những khối đá liền và dốc đứng (cũng như các mỏ đá nằm ở sườn núi) có hiệu quả nhất, đôi khi phải sử dụng hai loại thuốc nổ khác nhau trong cùng một lỗ mìn. Loại thuốc nổ có tỉ trọng cao và sức phá huỷ lớn có thể được dùng ở dưới đáy để cắt lớp đá dưới đáy tầng còn loại thuốc nổ có tỉ trọng thấp hơn, và tác động phân bố dàn trải hơn ở phía trên của lỗ mìn. 11.2 CHIỀU CAO TẦNG Nhìn chung, làm việc với độ cao tầng từ 10-18m được coi là kinh tế và ít nguy hiểm nhất. Ở những nơi cần phải thực hiện việc khai thác theo kiểu lựa chọn, độ cao tầng có thể do bề dày của lớp đá quyết định. Chiều dài của cần khoan (để thục hiện việc khoan một lần) cũng là yếu tố phải xem xét. Nếu chiều cao tầng quá lớn, đống đá phá nổ cũng sẽ quá cao để có thể làm việc an toàn. Hơn nữa việc gạt bỏ những tảng đá lỏng ở phần trên của vách tầng cũng rất khó khăn và như vậy sẽ rất nguy hiểm đối với thiết bị xúc bốc làm việc ở dưới chân vách tầng. Ảnh hưởng của độ cao tầng (vách tầng) đến kết quả khoan và nổ thể hiện ở các điểm sau: (a) Việc sử dụng lỗ mìn có đường kính tương đối lớn (từ 200mm trở lên) so với chiều cao tầng (ví dụ 10m) sẽ làm cho việc phân bố thuốc nổ không hiệu quả. Lớp đá dọc theo cột bua (tương đối xa khối thuốc) có thể vượt quá 35% tổng lượng đá phải phá 261
nổ. Điều này có nghĩa là một phần lớn của khối đá phải phá nổ được dồn vào đống đá sau khi nổ với độ đập vỡ rất ít hoặc còn lại nguyên là những tảng đá lớn, (b) Khó có thể đảm bảo độ chính xác cao khi khoan ở những tầng quá cao, (c) Ảnh hưởng của hậu xung và phá vỡ quá mức hệ trọng hơn đối với tầng cao hiểu theo ý nghĩa của việc định vị lỗ mìn và thực hiện đường cản tối ưu. 11.3 ĐƯỜNG KÍNH LỖ MÌN Các yếu tố chi phối việc lựa chọn đường kính lỗ mìn bao gồm: - Đặc tính của đá - Mức độ đập vỡ (phân mảnh) yêu cầu - Tính kinh tế tương đối của các loại thiết bị khoan khác nhau Trong trường hợp đá khó bị phá vỡ, việc sử dụng các lỗ mìn đường kính nhỏ hơn có những lợi thế của sự phân bố thuốc nổ tốt hơn trong toàn bộ khối đá phải phá nổ. Khi đường kính lỗ mìn tăng, còn chỉ tiêu năng lượng của thuốc nổ không thay đổi, kiểu nổ lỗ mìn lớn thường tạo ra độ phân mảnh kém hơn (nghĩa là kích thước của đá phá nổ lớn hơn). Khi tiếp giáp hoặc các mặt phân lớp (tầng) chia đường cản thành nhiều khối lớn (xem hình 9.9), chỉ có thể đạt được độ phân mảnh chấp nhận được khi trong mỗi khối đá này đều có lỗ mìn. Cấu trúc này làm cho việc sử dụng lỗ mìn đường kính nhỏ trở nên cần thiết và tương ứng là kiểu nổ lỗ mìn nhỏ. 262
Trong địa tầng có lưới đứt gãy (tự nhiên) dày đặc, mức độ đập vỡ (phân mảnh) có xu thế được khống chế về mặt cấu trúc. Vì lí do này, việc tăng đường kính lỗ mìn có thể điều chỉnh phù hợp với sự bất lợi về độ phân mảnh. Các lỗ mìn có đường kính nhỏ hơn cũng tạo ra độ đập vỡ tốt hơn ở phần trên đỉnh lỗ mìn vì cột thuốc có thể dâng lên cao hơn trong lỗ mìn. Sự phân bố thuốc nổ tốt hơn này có lợi thế rất lớn đối với đá tảng. Với lỗ mìn có đường kính từ 115mm đến 150mmm, cần phải sử dụng bua dài từ 3 đến để tránh độ ồn quá mức, phụt khí và đá bay. Tuy nhiên, đối với lỗ mìn có đường kính từ 75 đến 100mm, cột bua sử dụng thường dưới 2,5m và có thể giảm nhỏ xuống đến mức 1,5m (hình 11.3). 11.4 KHOAN THÊM Hoạt động xúc bốc đòi hỏi mức độ đập vỡ và chuyển dịch ở đáy tầng phải vượt quá những trị số tới hạn nhất định. Để bảo đảm không có mô chân tầng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xúc bốc, một trong những thông lệ là khoan thêm một mức độ nào đó sâu hơn đáy tầng dự kiến. Đây là nơi để mạt khoan, bùn hoặc đá lở tích tụ lại không ảnh hưởng đến chiều cao dự kiến của cột thuốc. Hiệu quả của việc khoan thêm phụ thuộc vào các yếu tố sau: a) Đặc điểm cấu trúc và tỉ trọng của đá, b) Loại thuốc nổ nạp dưới đáy (cụ thể hơn, năng lượng phát sinh trên một mét chiều dài của lỗ mìn), 263
c) Đường kính và độ nghiêng của lỗ mìn, d) Đường cản hiệu dụng, e) Vị trí của thuốc mồi nổ trong khối thuốc nổ. Nếu khoan thêm không được sử dụng một cách hiệu quả, mô chân tầng (hay những chỗ nhô cao của đáy tầng) sẽ hình thành. Nổ mìn trong những điều kiện như vậy thường dẫn đến những chu trình trong đó việc phá vỡ quá mức sẽ xảy ra nhiều hơn và yêu cầu phải tập trung năng thuốc nổ dưới đáy nhiều hơn. Đối với đá nguyên khối hoặc những thành tạo dốc mức độ khoan thêm cỡ 8d (d = đường kính lỗ mìn) là bảo đảm có hiệu quả. Với các lỗ mìn thẳng đứng trong tầng có mặt thoáng tương đối cao và/hoặc nghiêng mức khoan thêm ở hàng đầu có thể phải đến 10d hoặc 12d vì trong trường hợp này đường cản chân tầng thường lớn hơn (xem hình 11.4). Mức khoan thêm 8d là đủ khi: 1. Năng lượng tạo ra trên một mét chiều dài lỗ mìn lớn, 2. Có đứt gãy hoặc mặt phân cách rõ ràng ở gần đáy tầng, 3. Lỗ mìn có độ nghiêng đáng kể so với trục trục thẳng đứng. Ngay cả khi không có sự thay đổi về đường kính lỗ mìn, cũng vẫn cần phải tăng mức khoan thêm nếu đường cản và/hoặc khoảng cách lỗ tăng. Khi trong đá có sự phân lớp thành các mặt song song với đáy tầng, điều thường xảy ra đối với đá trầm tích, thì nếu cần thiết mức độ khoan thêm cũng rất ít (xem hình 11.5). Nếu có phân cách hở (mặt phân tầng) tồn tại ở đáy tầng thì việc khoan thêm lại trở thành bất lợi vì sẽ có nhiều khí nổ có thể thoát ra theo chỗ yếu này làm cho việc dồn đống không chụm lại như mong muốn. 264
Cần tránh khoan thêm quá nhiều vì nó có thể: a) Lãng phí chi phí khoan và thuốc nổ, b) Tăng mức chấn động, c) Phá huỷ đáy tầng ở mức không cần thiết (có thể gây ra các vấn đề về khoan, bỏ lỗ mìn và do đó là hỏng thiết kế nổ ở tầng thấp hơn (tầng tiếp theo), d) Làm tăng thêm sự vận động theo chiều thẳng đứng của vụ nổ. Trong những yếu tố nêu trên yếu tố cuối cùng có xu thế làm tăng hiện tượng cắt đứt và phá vỡ quá mức. 11.5 ĐỘ NGHIÊNG CỦA LỖ MÌN Khoan nghiêng làm cho sự phân bố thuốc nổ đều và tốt hơn nhờ vậy làm tăng hiệu quả nổ mìn trong các trường hợp sau: - Loại bỏ được mô chân tầng, - Giảm bớt hiện tượng phá vỡ quá mức (xem hình 11.6) Lỗ mìn nghiêng cũng làm tăng khả năng dồn đống và mức độ tơi xốp của đống đá phá nổ. Mức độ đập vỡ cũng thường được cải thiện vì việc sử dụng năng lượng thuốc nổ được thực hiện tốt hơn, và khối lượng đá bao quanh cột bua cũng được giảm bớt (đây là khu vực thường phát sinh các tảng đá quá cỡ; xem hình 11.6). Việc sử dụng lỗ mìn thẳng đứng thường làm thay đổi đường cản giữa về phần đỉnh và đáy của tầng (xem hình 11.4). Sự thay đổi này đặc biệt rõ ràng trong trường hợp tầng cao và/hoặc không thẳng đứng. Các lỗ mìn ở 265
hàng đầu tiên thường được đặt ở gần mép tầng để có thể giảm bớt mô chân tầng. Nhưng như vậy khí nổ có thể thoát ra sớm qua phần trên của tầng gây ra tiếng ồn lớn cùng với hiện tượng phụt khí và/hoặc đá bay (xem hình 11.7). Mức độ thoát khí như vậy có thể làm giảm áp lực nổ ở gần đáy tầng đến mức không còn đủ để có được độ phân mảnh và chuyển dịch theo yêu cầu. Hiệu ứng này thường hay xảy ra nhiều hơn đối với lỗ mìn mồi nổ trên đỉnh hoặc mồi nổ đa mồi so với lỗ mìn mồi nổ đơn mồi ở dưới đáy. Mặt khác nếu lỗ mìn thẳng đứng được khoan ở khoảng cách đường cản bình thường tính từ mép tầng thì ở phần đáy tầng có thể xuất hiện mô khó xúc. Vì thế một trong những ưu điểm chủ yếu của khoan nghiêng là làm cho đường cản có độ đồng đều cao hơn suốt dọc chiều dài của lỗ mìn. Trường hợp lý tưởng nhất là khi góc nghiêng của lỗ mìn song song với góc nghiêng cùa mặt thoáng. Khi những khó khăn về kỹ thuật khoan và/hoặc tỉ lệ lỗ, hốc ở thành lỗ mìn không ngăn cản việc khoan nghiêng thì vẫn có những lý do xác đáng để lo lắng về việc khoang nghiêng. Với các tầng cao, góc nghiêng khuyến nghị có cỡ 20 – 30x (tính từ trục thẳng đứng) ; không nên sử dụng góc lớn hơn 30x vì việc duy trì thẳng hàng các lỗ khoan khó hơn, lượng mũi khoan sử dụng tốn nhiều hơn và việc nạp thuốc nổ cũng khó hơn. Cần phải nói thêm là những lợi thế tiềm năng của lỗ mìn nghiêng chỉ được thể hiện khi công việc khoan được tiến hành với mức độ chính xác cao. Nếu góc nghiêng (so với trục thẳng đứng) của lỗ mìn ở hàng đầu tiên phía trước quá lớn, thì đường cản đáy sẽ quá nhỏ, hiện tượng phụt khí, đá bay và tiếng ồn lớn có thể phát ra ở ngay phạm vi đáy tầng (xem hình 11.7b) Một vấn đề tiềm tàng khác, dù là ít rõ ràng hơn, đó là sự cần thiết phải giữ cho các lỗ khoan thẳng hàng. Mặc dù có ảnh hưởng ít hơn so với 266
sai số về độ nghiêng của lỗ mìn nhưng hiện tượng này cũng rất phổ biến. Nếu xét ví dụ khá đặc biệt (hiếm khi xảy ra nhưng vẫn có thể) trên hình 11.8 Nếu ta xem ví dụ trong hình số 11.8 khi các lỗ mìn liền kề hàng đầu tiên được khoan với góc nghiêng (so với trục thẳng đứng) chính xác nhưng lại không đúng hướng thì các sai sót sau sẽ xuất hiện: a) Đường cản đáy trên lỗ mìn A, B, C quá lớn, b) Khoảng cách đáy giữa lỗ mìn A và B quá nhỏ trong khi khoảng cách này giữa B và C lại quá lớn. Vì thế, khi khoan lỗ mìn nghiêng cần phải có hệ thống tin cậy, chính xác để gióng mũi khoan sao cho lỗ mìn có độ nghiêng đúng theo hướng thiết kế. 11.6 BUA Bua tốt có nghĩa là cột bua có chiều cao hợp lý với vật liệu bua bảo đảm sẽ giảm bớt được sự thoát sớm khí nổ và do đó làm tăng được mức độ đập vỡ và chuyển dịch của đá bằng năng lượng chuyển dịch. Như vậy luô luôn có một chiều cao bua tối ưu mà nếu vượt qua giới hạn này không thể đạt được việc gia tăng hiệu quả của năng lượng chuyển dịch hơn nữa (xem hình 11.9). Có thể giảm đáng kể chiều cao bua nếu sử dụng kiểu bua và khối lượng bua thích hợp nhờ vậy có thể đạt được sự phân bố thuốc nổ tốt hơn. Các loại vật liệu dạng hạt có hiệu ứng quán tính và ma sát cao hơn và vì thế chúng được sử dụng làm bua tốt hơn so với các loại vật liệu có tính mềm dẻo hoặc có xu thế chảy thành dòng như nước, bùn, đất sét nhão. 267
Đối với các lỗ mìn đường kính trong khoảng từ 50mm đến 130mm (lỗ nghiêng), đá dăm có độ lớn từ 6mm đến 13mm dùng làm bua rất phù hợp và hiệu quả. Khi đáy bua bị nén ép bởi áp lực rất lớn của khí nổ, đá dăm tỏ ra có khả năng liên kết và kìm giữ đối với khí nổ tốt hơn nhiều so với mạt khoan (tương đối mịn). Sự kìm giữ này giúp cho việc duy trì áp lực đỉnh của khí nổ trong lỗ mìn một khoảng thời gian lâu hơn. Khí nổ bị dồn nén càng lâu thì khả năng đập vỡ, chuyển dịch và xới tơi đá của nó càng tốt. Khi trong lỗ mìn có nước và mực nước cao hơn cột thuốc thì làm bua bằng đá dăm cũng tốt hơn mạt khoan vì đá dễ chìm xuống vị trí đã định hơn không có xu thế tạo thành một chất đặc như xúp và lơ lửng trong nước như mạt khoan. Như một quy tắc chung, chiều dài cột bua không được nhỏ hơn đường cản (B). Tuy nhiên, chiều dài bua tối ưu phụ thuộc khá nhiều vào đặc tính của đá và có thể thay đổi trong khoảng từ 0,6B đến 2B. Cột bua ngắn hơn 0,6B thường gây ra tiếng ồn, phụt khí và đá bay. Đối với loại đá cứng và nguyên khối, cột bua nên có chiều dài càng ngắn càng tốt nhưng vẫn phải ngăn được hiện tượng phụt khí, đá bay, phá quá mức và tiếng ồn. Nếu lớp đá nguyên khối và cứng nằm ở vị trí gần miệng lỗ mìn thì có thể phải xem xét đến việc dùng thêm một túi nhỏ thuốc nổ (hình 9.8). Khi ở vùng đỉnh của lỗ mìn có nhiều vết nứt và các mặt phân cách yếu thì có thể sử dụng cột bua tương đối dài (và tương ứng với chỉ tiêu thuốc nổ thấp hơn). Bua dài cũng nên được sử dụng ở hàng lỗ mìn đầu tiên để ngăn không cho xảy ra hiện tượng phụt khí, đá bay vì ở phần đỉnh của những lỗ mìn này đường cản thường nhỏ hơn mức bình thường. (tình hình tương tự như vậy khá phổ biến khi khoan các lỗ mìn thẳng đứng ở những tầng cao và/hoặc 268
không dốc lắm). Cũng có thể các túi thuốc nhỏ trong các lỗ mìn ở hàng đầu như vậy. Bua dài hơn cùng với phần thuốc phía trên đỉnh không lấp đầy có thể sử dụng ở hàng cuối cùng để giảm bớt phá vỡ quá mức (xem hình 11.10). 11.7 CÁC KIỂU SƠ ĐỒ NỔ MÌN Các kết quả thu được từ việc mô hình hoá nổ mìn và kinh nghiệm thực tiễn cho thấy sử dụng kiểu sơ đồ nổ mìn tam giác cho độ phân mảnh và năng suất thường lớn hơn so với sơ đồ hình vuông hoặc chữ nhật. Sự khác biệt giữa hai kiểu sơ đồ này còn tăng theo sự toàn vẹn về kết cấu của đá. tùy thuộc vào mô hình cấu trúc của đá Trong các khối đá nguyên và cứng, kiểu sơ đồ tam giác tốt nhất là kiểu dựa trên cơ sở lưới tam giác đều. Kiểu sơ đồ tam giác đều này có mức độ phân bố thuốc nổ tối ưu và do đó sự phân bố năng lượng nổ trong khối đá phá vowx cũng đều hơn (hình 11.11) Khi sử dụng mô hình tam giác đều, khoảng cách giữa các lỗ mìn (S) nên lấy bằng đường cản thực tế (B) nhân với hệ số 1,15 (ví dụ: S = 1,15B) trong hầu hết các trường hợp. Khoảng cách lỗ mìn nhỏ hơn đường cản một cách đáng kể có xu thế tách sớm các lỗ mìn và cũng sớm làm lỏng bua. Cả hai hiệu ứng này đều dẫn đến sự giải thoát sớm khí nổ vào không gian và khả năng phá vỡ quá mức là đáng kể. Sự mất mát năng lượng chuyển dịch này làm giảm mức độ đập vỡ tổng thể và để lại những phiến đá lớn trong đống đá phá nổ. 269
Mặt khác, khi tỷ lệ khoan S: B quá lớn, vùng trung tâm của mặt tầng nằm trong khoảng giữa các lỗ mìn ở hàng sau có thể giữ nguyên trạng không bị tác động, đặc biệt là khu vực gần đáy tầng nơi xuất hiện những mô không vỡ và những chỗ đá chặt khó xúc mà nguyên nhân là khoảng cách giữa các lỗ mìn không phù hợp. Đường cản quá mức có thể làm tăng chấn động, phá quá mức và sự không ổn định bờ mỏ cũng như làm giảm độ phân mảnh, độ tơi xốp và khả năng xúc bốc. Phải chú ý đặc biệt đến vị trí của các lỗ mìn ở hàng đầu tiên. Nếu đường cản của hàng đầu này quá lớn, phần này chưa tách ra khỏi khối đá khi hàng thứ hai nổ ngăn cản quá trình vận động của khối đá ngay từ đầu và làm cho kết quả nổ không thể đạt được mức tối ưu. Nếu B quá nhỏ, khí nổ của thuốc nổ sẽ bung ra rất nhanh qua mặt thoáng gây ra tiếng ồn, phụt khí và đá bay. Việc thay đổi B có ảnh hưởng đến mức độ đập vỡ (phân mảnh), tơi xốp và đất đá vỡ, mềm đất và sự xuất hiện của đáy ( lỗ khoan) nhanh hơn việc thay đổi S. Nếu kết quả nổ mìn vượt mức dự kiến thì có thể mở rộng mạng khoan và trong trường hợp như vậy nên tăng S hơn là tăng B. Nếu trong kiểu sơ đồ nổ mìn hiện tại khoảng cách giữa các lỗ đã dài rồi thì nên giữ nguyên S và tăng B với mức độ hợp lý (tối đa là 10%). Với các bãi nổ thử nên quan tâm đến khả năng dồn đống hoàn chỉnh và phải đánh giá hiệu quả chi phí xúc bốc trước khi khoan bãi nổ tiếp theo. Khi kiểu sơ đồ nổ mìn được thiết kế, điều quan trọng nhất là các lỗ mìn phải được khoan đúng chỗ, với góc nghiêng và độ sâu chính xác. Đây là lý do xác đáng để yêu cầu cán bộ trắc đạc đánh dấu từng lỗ mìn. Tuy nhiên, đối với các mỏ đá, chỉ cần xác định chính xác hàng đầu tiên là đủ (bằng cách sử dụng vị đã biết của hàng lỗ mìn sau cùng của bãi nổ trước). 270
Kết quả nổ mìn tối ưu sẽ không bao giờ đạt được nếu như không có biện pháp chính xác để triển khai và định vị sơ đồ nổ trên hiện trường. Như đã nói ở trên, sự khác biệt giữa sơ đồ tam giác và sơ đồ chữ nhật là không rõ rệt đối với đá yếu. Các vụ nổ mìn bị chẹn (nghẹt) yêu cầu chỉ tiêu năng lượng hiệu dụng nhiều hơn so với các vụ nổ có mặt thoáng để đạt được độ phân mảnh và tơi xốp như nhau. Việc tăng chỉ tiêu năng lượng như vậy có thể thực hiện được bawngf việc giảm B và/hoặc S. Nếu cần cỡ đá lớn (ví dụ để làm cho đê chắn sóng, tường bảo vệ…), phải sử dụng sơ đồ từng hàng đơn có đường cản lớn gấp đôi khoảng cách giữa các lỗ và trong trường hợp có thể nên bắn tức thì. 11.8 TRÌNH TỰ KÍCH NỔ VÀ THỜI GIAN VI SAI Phương pháp nổ mìn với vi sai ngắn có thể sử dụng để bắn các bãi nổ tương đối lớn trong khu vực có nhiều công trình mà vẫn kiểm soát được hiện tượng đá bay, giảm được chấn động và phụt khí. Nổ mìn vi sai ngắn còn có các ưu điểm là mức độ phân mảnh (đập vỡ) tốt hơn, kiểm soát được độ văng (dồn đống) và giảm bớt mức độ phá vỡ quá mức. Yếu tố quan trọng nhất để nổ mìn theo trình tự thành công là phải kích nổ bãi nổ theo sự tiến triển về thời gian có kiểm soát sao cho mỗi khối thuốc nổ kế tiếp có được mặt thoáng lớn nhất không bị cản trở đối với khối đá nó phải phá vỡ. Nguyên lý động học về mặt thoáng trong phá vỡ đất đá đã được giới thiệu trong phần 9.2 chương 9. 271