Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai thác vật liệu xây dựng của Việt Nam (tóm tắt)

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học Mỏ - Địa chất





nguyễn Đình An




NGHIấN CU XC NH CH TIấU THUC N NHM
M BO MC P V T HP Lí CHO MT
S M KHAI THC VT LIU XY DNG CA VIT NAM

Ngnh: Khai thỏc m
Mó s: 62520603


tóm tắt Luận án tiến sĩ kỹ thuật








hà nội - 2014
Công trình hoàn thành tại: Bộ môn Khai thác lộ thiên,

Khoa Mỏ, Trờng Đại học Mỏ - Địa chất

Ngời hớng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Nhữ Văn Bách, Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
2. TS. Nguyyn ng T, VINACONEX


Phản biện 1: TSKH Nguyn Thanh Tuõn
Hi khoa hc cụng ngh m Vit Nam

Phản biện 2: TS Nguyn Ph V
. Hi khoa hc cụng ngh m Vit Nam

Phản biện 3: TS Nguyn S Hi
Hi khoa hc cụng ngh m Vit Nam


Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đng ỏnh giỏ luận án cấp Trờng,
họp tại: Trờng Đại học Mỏ - Địa chất, Phng c Thng, Qun
Bc T Liờm, Hà Nội. Vào hồi giờ ngày tháng
năm 2014.




Có thể tìm hiểu luận án tại Th viện Quốc gia Hà Nội,
hoặc Th viện trờng Đại học Mỏ - Địa chất
1

1. TNH CP THIT CA TI

Khai thỏc m núi chung v khai thỏc l thiờn núi riờng, cụng tỏc
n mỡn l mt khõu rt quan trng nú cú nh hng trc tip ti cỏc
khõu cụng ngh xỳc bc, vn ti, nghin sng.
Ngy nay chỳng ta ó t c nhiu thnh tu trong vic nghiờn
cu lý thuyt n mỡn v vt liu n cho ngnh khai thỏc m. ó v
ang cú rt nhiu cụng trỡnh nghiờn cu hon thin cỏc thụng s
n mỡn nõng cao hiu qu phỏ v t ỏ.
Ch tiờu thuc n l mt thụng s n mỡn rt quan trng. Chi phớ
thuc n phỏ v mt n v th tớch t ỏ theo yờu cu v nhim
v ca cụng tỏc n gi l ch tiờu thuc n. Ch tiờu thuc n l mt
thụng s n mỡn ph thuc vo tớnh cht c lý ca mụi trng tin
hnh cụng tỏc n, yờu cu c ht ng ỏ sau khi n, loi cht n,
cụng ngh v cỏc thụng s n mỡn khỏc.v.v
Mt s cụng thc tớnh toỏn ch tiờu thuc n nc ngoi ó
c ỏp dng cho mt s m Vit Nam, song cha sỏt vi iu kin thc
t ca cỏc m bi cỏc yu t nh hng n ch tiờu thuc n cha xỏc
nh c chớnh xỏc.
T nhng kinh nghim khai thỏc nc ngoi v nhng hn ch
cũn tn ti trong cụng tỏc n mỡn ti cỏc m khai thỏc l thiờn núi
chung v c bit ti cỏc m khai thỏc ỏ vt liu xõy dng (VLXD)
nc ta, ta thy vic nghiờn cu xỏc nh ch tiờu thuc n nhm
m bo mc p v t ỏ hp lý cho mt s m khai thỏc ỏ
VLXD ca Vit Nam l rt cp thit. Vi hng chc triu m
3
t ỏ
cn phỏ v bng cht n, nu vic tớnh toỏn hp lý gim c 1 ữ 2%
ch tiờu thuc n thỡ s lm gim ỏng k khi lng thuc n c
s dng. Kt qu nghiờn cu s giỳp cho cỏc n v sn xut ch
ng hn trong cụng tỏc n mỡn v nõng cao hiu qu sn xut kinh
doanh, m bo hiu qu u t cụng ngh mi, an ton hn vi con

ngi v mụi trng xung quanh.
Vỡ vy ti lun ỏn: Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ
nhằm đảm bảo mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai
thác vật liệu xây dựng của Việt Nam, mang tớnh cp thit, ỏp ng
yờu cu thc t hin nay trong cụng nghip m Vit Nam.
2. MC CH NGHIấN CU CA TI
Trờn c s vt liu n do Vit Nam sn xut, kt hp vi lý
thuyt, cỏc cụng trỡnh nghiờn cu trong v ngoi nc v kt qu


2

thc nghim v mi quan h ca cỏc yu t nh hng n ch tiờu
thuc n, tỏc gi xut phng phỏp xỏc nh ch tiờu thuc n hp
lý nhm m bo mc p v t ỏ ti u cho mt s m khai
thỏc ỏ VLXD ca Vit Nam nõng cao hiu qu kinh t k thut
cho cụng tỏc n mỡn.
3. I TNG V PHM VI NGHIấN CU
- i tng nghiờn cu ca ti l xỏc nh ch tiờu tiờu thuc
n hp lý nhm m bo mc p v t ỏ ti u mt s m
khai thỏc ỏ VLXD, ch yu l mt s m ỏ khai thỏc VLXD ca
Vit Nam.
- Phm vi nghiờn cu l cụng tỏc n mỡn cỏc m khai thỏc ỏ
VLXD ca Vit Nam.
4. NI DUNG NGHIấN CU
- Nghiờn cu v cụng ngh n mỡn trong khai thỏc m, ch tiờu
thuc n v cỏc thụng s n mỡn.
- Nghiờn cu nhng yu t nh hng ti ch tiờu thuc n.
- Nghiờn cu mi quan h gia ch tiờu thuc n vi n v
mc p v t ỏ bng n mỡn.

- Nghiờn cu xỏc nh ch tiờu thuc n nhm m bo mc p
v t ỏ hp lý cho mt s m khai thỏc ỏ VLXD ca Vit Nam.
5. PHNG PHP NGHIấN CU
Cỏc phng phỏp nghiờn cu c s dng thc hin lun ỏn l:
- Phng phỏp tng hp; phõn tớch so sỏnh; k tha; thng kờ v
phng phỏp th.
- Nghiờn cu lý thuyt kt hp vi thc nghim.
6. í NGHA KHOA HC V í NGHA THC TIN
Ch tiờu thuc n l mt thụng s n mỡn quan trng, cú nh
hng v quan h mt thit n cỏc thụng s n mỡn khỏc. Xỏc nh
cỏc thụng s n mỡn hp lý s quyt nh cht lng v hiu qu
cụng tỏc n mỡn ca m.
Kt qu nghiờn cu l: xõy dng c phng phỏp xỏc nh ch
tiờu thuc n cú c s khoa hc, cn c vo mi quan h gia ch tiờu
thuc n vi nhng yu t nh hng, m bo s dng thun li khi
n mỡn khai thỏc ỏ vt liu xõy dng.
Kt qu nghiờn cu cú th ỏp dng cho nhng m khai thỏc ỏ
VLXD ca Vit Nam, m bo hiu qu v gim thiu tỏc ng mụi
trng khai thỏc.


3

7. NHỮNG LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ
1. Chỉ tiêu thuốc nổ là thông số cơ bản đóng vai trò quan trọng
khi nổ mìn khai thác đá VLXD. Các yếu tố ảnh hưởng đến nó được
chia thành hai nhóm: Nhóm biến số và nhóm hệ số.
2. Chỉ tiêu thuốc nổ công nghệ (q
cn
) được xác định theo MĐĐV

đất đá yêu cầu (d
tb
) và mức độ nứt nẻ (d
max
) là cơ sở xác định chỉ tiêu
thuốc nổ với điều kiện nổ bất kỳ. Quan hệ giữa q
cn
và d
tb
là quan hệ
tuyến tính.
3. Chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý khi khai thác đá VLXD cần được xác
định bằng cách kết hợp lý thuyết với thực nghiệm trên cơ sở mối
quan hệ định lượng giữa chỉ tiêu thuốc nổ với hai nhóm các yếu tố
ảnh hưởng và xuất phát từ chỉ tiêu thuốc nỏ công nghệ, q
cn
.
8. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
- Đã xác định chỉ tiêu thuốc nổ cho các mỏ khai thác đá VLXD
trên cơ sở sử dụng chất nổ do Việt Nam sản xuất, phương pháp nổ
mìn vi sai phi điện và MĐĐV yêu cầu khi khai thác đá VLXD.
- Căn cứ vào mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với các yếu tố
ảnh hưởng, đã tiến hành phân loại các yếu tố thành hai nhóm thuận
lợi cho việc tính toán chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý.
- Đã xây dựng được công thức xác định chỉ tiêu thuốc nổ trên cơ
sở phân nhóm những yếu tố ảnh hưởng một cách toàn diện.
- Đã xây dựng được phần mềm thiết kế hộ chiếu nổ mìn xuất phát
từ chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý.
9. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận án gồm hơn

145 trang đánh máy, nhiều bảng biểu và hình vẽ minh họa, tham
khảo nhiều tài liệu trong và ngoài nước, được bố trí theo trình tự sau:
Chương 1- Tổng quan tình hình nghiên cứu xác định chỉ tiêu
thuốc nổ và các thông số nổ mìn.
Chương 2- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới chỉ tiêu thuốc nổ.
Chương 3- Mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với độ nổ và mức
độ đập vỡ đất đá bằng nổ mìn
Chương 4- Nghiên cứu xác định chỉ tiêu thuốc nổ nhằm đảm bảo
mức độ đập vỡ đất đá hợp lý cho một số mỏ khai thác đá vật liệu xây
dựng của Việt Nam
10. CÁC ẤN PHẨM CÔNG BỐ
Theo hướng nghiên cứu của luận án đã công bố 15 công trình
đăng trong tạp chí ngành mỏ, hội thảo khoa học trong và ngoài nước.


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XÁC
ĐỊNH CHỈ TIÊU THUỐC NỔ VÀ CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NỔ MÌN TRONG NGÀNH
KHAI THÁC MỎ
Khi khai thác những khoáng sản có ích bằng phương pháp lộ
thiên hay hầm lò, hầu hết đều gặp đất đá có độ cứng f = 6 ÷ 14, và
70% khoáng sản cần phá vỡ.
Phương pháp phá vỡ hiện nay chủ yếu là phương pháp khoan nổ
mìn với công nghệ nổ mìn lỗ khoan lớn và lỗ khoan con.
1.2. VAI TRÒ Ý NGHĨA CỦA CHỈ TIÊU THUỐC NỔ TRONG CÔNG
TÁC NỔ MÌN
Một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá hiệu quả phá vỡ đất
đá bằng nổ mìn là độ cục của đống đá nổ hay MĐĐV đất đá. Phụ

thuộc vào đồng bộ thiết bị khai thác (dung tích gầu xúc, phương thức
vận tải, nghiền sàng) mà xác định thành phần cỡ hạt của đống đá nổ
sao cho đạt hiệu quả cao nhất. Thông số nổ mìn quyết định MĐĐV là
chỉ tiêu thuốc nổ.
1.3. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ CHỈ TIÊU THUỐC NỔ
1.3.1. Chỉ tiêu thuốc nổ tính toán, ký hiệu q
Đây là giá trị của chỉ tiêu thuốc nổ để tính toán, thiết kế ban đầu
hay tiến hành những vụ nổ đầu tiên trong điều kiện cụ thể theo yêu
cầu mục đích của công tác nổ mìn. Một số tác giả khác, thường coi đây
là chỉ tiêu thuốc nổ.
1.3.2. Chỉ tiêu thuốc nổ thực tế, q
th

Khái niệm này giúp cho các xí nghiệp quản lý sản xuất tốt hơn,
đồng thời là giá trị thực tiễn để áp dụng cho công tác nổ mìn trong
những điều kiện tương tự. Bởi vì giá trị chỉ tiêu thuốc nổ thực tế chỉ
tính được sau khi đã hoàn tất công tác nổ mìn và xúc bốc.
1.3.3. Chỉ tiêu thuốc nổ tạo phễu nổ chuẩn, q
c

Chỉ tiêu thuốc nổ tạo phễu nổ tiêu chuẩn là chi phí thuốc nổ để
phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá nguyên khối tạo nên phễu nổ tiêu
chuẩn.
1.3.4. Chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn , q
0

Chất lượng công tác nổ mìn được đánh giá bằng thành phần cỡ
hạt của đống đá nổ, vậy chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn là chi phí thuốc nổ
cần thiết để phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá nguyên khối nhằm tạo
nên cỡ hạt theo yêu cầu (trong điều kiện nổ chuẩn).

5

1.3.5. Chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý, q
hl

Với quan điểm này thì chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý (q
hl
) là chi phí
thuốc nổ cần thiết để đập vỡ một đơn vị thể tích đất đá dẫn đến tổng
chi phí các khâu công nghệ là nhỏ nhất.
1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN KHI KHAI THÁC
LỘ THIÊN
Khi nổ mìn ở mỏ lộ thiên có 2 loại thông số nổ mìn:
Các thông số mạng lỗ khoan và các thông số của lượng thuốc nổ.
1.5. TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHỈ TIÊU
THUỐC NỔ
Các công trình nghiên cứu chủ yếu được tổng hợp như sau:
- Phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ theo kích thước cỡ hạt
yêu cầu (Kuznetsov, B.N Kutuzov).
- Phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ theo năng lượng chất
nổ (I.P.Oxanhit và P.X. Mirônov).
- Phương pháp xác định theo chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn (V.V.
Rjevxki).
- Phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ theo quy luật phân bố
cỡ hạt đống đá nổ mìn.
1.6. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CHỈ
TIÊU THUỐC NỔ
1.6.1. Một số nhận xét các công trình nghiên cứu về chỉ tiêu thuốc

nổ đã được công bố
1- Các công trình nghiên cứu đều thừa nhận chỉ tiêu thuốc nổ là
một thông số cơ bản có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đập vỡ
đất đá và giá thành sản phẩm.
2- Hầu hết các công trình đã đánh giá đúng đắn về mặt định tính
các yếu tố ảnh hưởng đến việc xác định giá trị của chỉ tiêu thuốc nổ.
Các yếu tố ảnh hưởng có thể phân chia thành các nhóm sau:
Nhóm 1: Các yếu tố đặc trưng môi trường tiến hành công tác nổ
như tính chất cơ lý của đất đá : độ cứng f, độ nứt nẻ, độ cứng truyền
âm, mật độ đất đá v.v
Nhóm 2. Các yếu tố về loại chất nổ được sử dụng làm chuẩn. Tuỳ
theo từng nước có ngành công nghiệp chất nổ phát triển, tuỳ theo
điều kiện nổ và tính chất đất đá mà các tác giả chọn chất nổ làm tiêu
chuẩn có thể là AmônítN
0
6 hoặc ANFO.
Nhóm 3: Các thông số của mạng nổ mìn cũng được các tác giả
quan tâm, đặc biệt đường kính lượng thuốc d. Các thông số khác


6

thường được các tác giả thừa nhận về mặt định tính, còn về giá trị
định lượng chỉ thay đổi bằng cách nhân với hệ số tỉ lệ nào đó tuỳ theo
điều kiện nổ cụ thể hoặc lấy theo giá trị kinh nghiệm.
Nhóm 4: Các phương pháp điều khiển nổ như nổ vi sai, phân
đoạn, nổ tầng cao, nổ trong môi trường nén thường được các tác giả
đánh giá bằng một hệ số thực nghiệm.
3- Phương pháp nghiên cứu và thành lập công thức của các tác
giả trên thường qua 3 bước.

Bước 1: Nghiên cứu về mặt lý thuyết các mối quan hệ của chỉ
tiêu thuốc nổ với các yếu tố ảnh hưởng đến nó.
Bước 2: Tiến hành thực nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc thí
nghiệm công nghiệp để xác định một số giá trị định lượng.
Bước 3: Thiết lập mối quan hệ cụ thể của chỉ tiêu thuốc nổ với
các yếu liên quan, một số yếu tố ảnh hưởng ít hay không xác định
được có thể chuyển thành hệ số kinh nghiệm.
1.6.2. Những vấn đề tồn tại trong các công trình nghiên cứu về
chỉ tiêu thuốc nổ
a- Lựa chọn loại chất nổ lấy làm tiêu chuẩn để tính toán, các tác giả
chưa đề cập đầy đủ đến các yếu tố đặc trưng cho đặc tính năng lượng của
chất nổ.
b- Với sự ra đời của phương pháp nổ mìn vi sai (1934 ÷ 1935),
phương tiện nổ phi điện (1970 ÷ 1973) và việc áp dụng nó đã mang
lại hiệu quả lớn cho các mỏ khai thác lộ thiên. Nổ mìn vi sai phi điện
(vi sai toàn phần) có phương tiện nổ hiện đại, nó hơn hẳn phương
pháp nổ mìn vi sai với những phương tiện nổ khác bởi những ưu
điểm sau:
- Có khả năng điều chỉnh được MĐĐVđất đá do tăng thời gian
tác dụng nổ trong khối đá, tăng vùng đập vỡ điều chỉnh.
- Có khả năng mở rộng mạng lưới lỗ khoan (do tạo ra bề mặt tự
do mới) mà vẫn đảm bảo chất lượng đập vỡ, điều đó góp phần làm
giảm chi phí khoan do tăng suất phá đá.
- Sơ đồ đấu ghép mạng nổ bằng phương tiện nổ phi điện là sơ đồ
linh hoạt, uyển chuyển nhất, dễ dàng thay đổi được hướng truyền nổ
và hướng truyền sóng chấn động, đảm bảo an toàn cho những công
trình xung quanh.
- Giảm được chỉ tiêu thuốc nổ mà vẫn cải thiện được chất lượng đập vỡ.
- Quy mô nổ mìn có thể tăng lên và điều khiển được tác dụng
chấn động.

7

Nổ mìn vi sai phi điện cải thiện được chất lượng đập vỡ, và giảm
thiểu những tác dụng có hại đến môi trường (nhất là tác dụng chấn
động), nhưng cơ sở khoa học về hiệu quả đập vỡ đất đá của nó vẫn chưa
được nghiên cứu một cách toàn diện trong điều kiện nước ta.
c- Đất đá là đối tượng để phá vỡ bằng nổ mìn là môi trường phức
tạp không đồng nhất đẳng hướng. Quá trình nổ xảy ra một cách cực
kỳ nhanh chóng nên việc xác định trạng thái ứng xuất của từng chất
điểm ở từng điểm là vô cùng khó khăn. Việc sử dụng vật liệu tương
đương để mô hình hoá mẫu nổ, sau đó lấy hệ số kinh nghiệm để
chuyển đổi sang môi trường thực trong công tác nổ mìn cụ thể, nên
thường dẫn đến các trị số sai số lớn.
d- Các công thức thiết lập thường phức tạp hoặc quá nhiều các hệ
số kinh nghiệm làm giảm khả năng ứng dụng trong thực tế.
e- Thông qua việc phân tích tổng quan ở trên, nhận thấy các công trình
nghiên cứu trong và ngoài nước đều khẳng định rằng MĐĐV (thể hiện
qua đường kính trung bình cỡ hạt) có ảnh hưởng quan trọng tới chỉ tiêu
thuốc nổ. Hiện nay chưa có công trình nào đi sâu nghiên cứu giải quyết về
vấn đề này đầy đủ, phù hợp với điều kiện thực tế ở các mỏ khai thác đá
VLXD ở nước ta. Vì vậy có thể rút ra một số vấn đề cần thiết nghiên cứu
tiếp theo như sau:
Xây dựng phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý cho các
mỏ khai thác đá VLXD ở nước ta trên cơ sở: Áp dụng phương pháp
nổ mìn vi sai sử dụng phương tiện nổ phi điện với loại chất nổ do
Việt Nam sản xuất (ANFO); MĐĐV đất đá yêu cầu ở các mỏ khai
thác đá VLXD.
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU NHỮNG YẾU TỐ

ẢNH HƯỞNG TỚI CHỈ TIÊU THUỐC NỔ
2.1. YÊU CẦU CỦA CÔNG TÁC NỔ MÌN Ở CÁC MỎ KHAI THÁC
ĐÁ VLXD
- Kích thước cỡ hạt của đống đá nổ mìn phải đồng đều, ít đá quá cỡ.
- Kích thước đống đá (chiều cao, chiều rộng) phải phù hợp với
thiết bị xúc bốc, vận tải, đảm bảo năng suất và an toàn cho thiết bị,
phù hợp với thông số của HTKT.
- Đảm bảo mặt tầng bằng phẳng, ít hậu xung, nâng cao hệ số sử
dụng mét khoan hữu ích.
- Xuất phát từ đặc điểm của công tác nổ mìn, phải đảm bảo tuyệt
đối an toàn cho người, nhà cửa và các công trình khác do tác dụng
của sóng chấn động, sóng đập không khí và đá văng.


8

2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHỈ TIÊU THUỐC NỔ
- Các yếu tố đặc trưng cho môi trường tiến hành công tác nổ.
- Các yếu tố về công nghệ kỹ thuật:
Ảnh hưởng của các thông số nổ mìn; Ảnh hưởng của loại thuốc
sử dụng; Ảnh hưởng của phương pháp điều khiển nổ.
2.3. MỘT SỐ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ VỀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CHỈ
TIÊU THUỐC NỔ VỚI CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
Các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu thuốc nổ có thể được phân làm
2 nhóm:
- Nhóm biến số: Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp, có tính thay đổi liên tục
đến chỉ tiêu thuốc nổ là:
+ Tính chất cơ lý của đất đá, được đặc trưng bởi hệ số độ kiên cố
f và độ nứt nẻ của đất đá.
+ MĐĐV yêu cầu, tức là thành phần cỡ hạt của đống đá nổ, được

đặc trưng bằng kích thước trung bình của cục đá.
- Nhóm hệ số: Các yếu tố có ảnh hưởng đến chỉ tiêu thuốc nổ ở mức độ
nhất định, tùy thuộc vào điều kiện nổ, cụ thể là:
+ Loại chất nổ sử dụng;
+ Phương pháp điều khiển nổ.
+ Công nghệ - kỹ thuật khi tiến hành công tác nổ.
CHƯƠNG 3: MỐI QUAN HỆ GIỮA CHỈ TIÊU THUỐC NỔ VỚI ĐỘ
NỔ CỦA ĐẤT ĐÁ VÀ MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ BẰNG NỔ MÌN
3.1. MỐI QUAN HỆ GIỮA CHỈ TIÊU THUỐC NỔ VỚI ĐỘ NỔ CỦA
ĐẤT ĐÁ
Đất đá là đối tượng tác động trực tiếp của công tác khoan nổ mìn.
Độ nổ đặc trưng cho mức độ khó nổ mìn của đất đá và được xác định
bằng chỉ tiêu thuốc nổ trong điều kiện chuẩn cụ thể. Chỉ tiêu thuốc nổ
càng lớn thì mức độ khó nổ mìn của đất đá càng cao và ngược lại.
3.2. PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ MỎ
Việc Phân loại đất đá mỏ có ý nghĩa thực tế lớn khi tiến hành công tác
mỏ trên quan điểm lựa chọn máy khoan, phương pháp nổ, xây dựng định
mức khai thác và chi phí nguyên vật liệu cho công tác khoan nổ mìn.
3.2.1. Cơ sở phân loại đất đá theo độ nổ
Cơ sở để phân loại đất đá theo độ nổ là chỉ tiêu thuốc nổ, đối với
loại chất nổ nhất định, trong điều kiện nhất định và đất đá được phá
vỡ thành những cục có độ lớn xác định.


9

3.2.2. Phân loại đất đá theo độ nổ cho một số mỏ khai thác đá
VLXD ở Việt Nam
3.2.2.1. Nội dung phương pháp phân loại
Phân loại đất đá theo độ nổ dựa vào chỉ tiêu thuốc nổ q

o
. Với chỉ
tiêu thuốc nổ q
o
, cỡ hạt của đống đá nổ mìn phân bố chuẩn theo
đường thẳng.
Phương pháp xác định q
o

như sau: Đối với mỗi loại đất đá nổ 2
đợt thí nghiệm với chỉ tiêu thuốc nổ khác nhau q
1
và q
2
, xác định đặc
tính phân bố cỡ hạt với kích thước x ≤ x
0
( P
1
và P
2
) tương ứng với 2
đợt nổ, xác định q
0
như sau:
( )
max
0
12
2

1
21
0
L
X
lgqq
P
P
lgqq
q
−
=
, kg/m
3
(3.1)
Trong đó: P
1
, P
2
- Tỷ lệ phần trăm cỡ hạt có kích thước x ≤ x
0

tương ứng với 2 đợt nổ q
1
và q
2.
3.2.2.2. Kết quả phân loại đất đá theo độ nổ cho một số mỏ khai
thác đá VLXD của Việt Nam
Phương pháp này đã được tiến hành thử nghiệm tại một số mỏ đá
vôi: Mỏ đá vôi Ninh Dân – Thanh Ba – Phú Thọ thuộc Công ty xi

măng Sông Thao, Mỏ đá vôi Văn Xá – Thừa Thiên Huế thuộc Công
ty xi măng LUKS Việt Nam, mỏ khai thác đá VLXD Thường Tân IV
– Bình Dương, với điều kiện thực tế là sử dụng đường kính lỗ khoan
từ 76 đến 105mm, chiều cao tầng 7 ÷ 15 m, dung tích gầu xúc
E = 2 ÷ 5 m
3
, sử dụng phương pháp nổ mìn visai (phương tiện nổ phi
điện), thuốc nổ AD-1, tỷ lệ các cục lớn (quá cỡ) trong đống đá sau
khi nổ < 2÷3% .
Qua kết quả nổ thử nghiệm và kết hợp với các phương pháp phân
loại đất đá theo độ kiên cố của M.M.Prôtôđiacônov, bảng phân loại
đất đá theo độ nổ của GS.TS. Nhữ Văn Bách, TS.Lê Văn Quyển và
các tác giả khác, ta có thể phân loại đất đá theo độ nổ cho một số mỏ
khai thác đá VLXD ở Việt Nam như sau (Bảng 3.1):
Bảng 3.1: Phân loại đất đá theo độ nổ
q
0
< 0,3 Dễ nổ
q
0
= 0,31 ÷ 0,38
Trung bình
q
0
= 0,39 ÷ 0.46
Khó nổ
q
0
= 0,47 ÷ 0,55:
Rất khó nổ

q
0
> 0,56 Đặc biệt khó nổ


10

3.2.3. Xây dựng chương trình phần mềm phân loại đất đá theo độ
nổ cho các mỏ khai thác đá VLXD Việt Nam


Hình 3.1- Sơ đồ khối xác định chỉ
tiêu thuốc nổ chuẩn
Hình 3.2- Giao diện phần mềm xác định
mức độ khó nổ cho các mỏ đá
3.3. MỐI QUAN HỆ GIỮA CHỈ TIÊU THUỐC NỔ VÀ MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ
Để đánh giá hiệu quả phá vỡ bằng nổ mìn thì một trong những
chỉ tiêu cơ bản là độ cục của đống đá nổ (D
tb
). MĐĐV đất đá với
cùng điều kiện nổ, chỉ tiêu thuốc nổ lớn thì D
tb
nhỏ. Phụ thuộc vào
đồng bộ thiết bị khai thác (dung tích gầu xúc, phương thức vận tải)
mà yêu cầu thành phần cỡ hạt của đống đá nổ sao cho đạt hiệu quả
cao nhất.
3.3.1. Mức độ đập vỡ đất đá hợp lý bằng nổ mìn
3.3.1.1. Khái niệm chung về mức độ đập vỡ đất đá bằng nổ mìn
Theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm của nước ngoài thì kích
thước cục đá cho phép lớn nhất theo điều kiện xúc được xác định:

( )
3
cp
E8,07,0D ÷=
, m (3.2)
Trong đó: D
cp
- kích thước cục cho phép lớn nhất, m; E- dung
tích gầu xúc, m
3
.
Kích thước cục đá cho phép lớn nhất theo điều kiện nghiền đập được
xác định như sau:
D
cp
= (0,7 ÷ 0,8)B, m (3.3)
Trong đó: B- Kích thước nhỏ nhất của cửa tháo Bunke, m.
MĐĐV đất đá bằng nổ mìn được xác định bằng đường kính cỡ hạt
đống đá nổ mìn:


11


100
D
D
ii
tb
∑

γ
=
(3.4)

Trong đó: Di - kích thước trung bình của cỡ hạt thứ i;
i
γ
- tỷ lệ cỡ
hạt thứ i, %.


3.3.1.2. Xác định MĐĐV đất đá bằng nổ mìn
Có thể xác định MĐĐVđất đá bằng nổ mìn theo các phương pháp sau:
- Xác định kích thước cục trung bình D
tb
của đống đá sau nổ bằng
phương pháp năng lượng xác suất.
- Xác định kích thước cục trung bình D
tb
của đống đá sau nổ theo
phương pháp bán thực nghiệm của V.M. Kuzơnhetxôv.
- Xác định kích thước cục trung bình Dtb của đống đá sau nổ theo
phương pháp của B.N. Kutuzôv.
- Xác định kích thước cục trung bình Dtb của đống đá sau nổ
bằng phương pháp bình quân từ tỷ lệ cỡ hạt đo được trong thực tế.
3.3.1.3. Đánh giá MĐĐV đất đá hợp lý bằng nổ mìn
MĐĐV đất đá bằng nổ mìn được coi là hợp lý (MĐĐV hợp lý)
khi nó đảm bảo tổng chi phí cho một đơn vị sản phẩm khai thác là tối
thiểu.
minKEC

n
1i
i
n
1i
i
→+
∑∑
==
; (3.5)
Trong đó: C
i
- chi phí sản xuất tính cho một mét khối đất đá
tương ứng của các khâu: khoan nổ lần 1, xúc, vận tải, phá đá quá cỡ,
đ/m
3
; K
i
- chi phí cơ bản tính cho một mét khối đất đá tương ứng của
các khâu: khoan, xúc, vận tải, nghiền sàng, đ/m
3
; E - Hệ số hiệu quả
vốn đầu tư.
3.3.1.4. MĐĐV vỡ hợp lý ở các mỏ khai thác đá VLXD
Để xác định mức độ đập vỡ hợp lý theo điều kiện kỹ thuật cho
các mỏ khai thác đá VLXD có thể sử dụng các phương pháp sau:
- Theo dung tích gầu xúc:
3
tb
E)2,015,0(d ÷=

(3.6)

Trong đó: E- dung tích gầu xúc, m
3

- Xác định kích thước cục trung bình D
tb
theo phương pháp của
B.N. Kutuzôv.


12

3
o
qc
cp
tb
V
V
14
D
D









−
=

(3.7)
Trong đó: V
qc
- tỷ lệ đá quá cỡ khi nổ,%; V
o
- tỷ lệ khối nứt tự
nhiên trong nguyên khối có kích thước lớn hơn kích thước cục đá cho
phép, %.
Qua kết quả thống kê và phân tích số liệu nhận thấy đối với các
mỏ khai thác đá VLXD của Việt Nam, xác định MĐĐV yêu cầu
theo điều kiện kỹ thuật sử dụng công thức (3.7) là phù hợp. Ở đây
kích thước cục đá cho phép D
cp
xác định theo điều kiện nghiền sàng.
Kích thước cục đá vào lớn nhất phụ thuộc vào loại máy nghiền và
năng suất của máy.
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU THUỐC NỔ
NHẰM ĐẢM BẢO MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ CHO MỘT
SỐ MỎ KHAI THÁC ĐÁ VẬT LIỆU XÂY DỰNG CỦA VIỆT NAM
4.1. NGHIÊN CỨU XÁC LẬP MỨC ĐỘ QUAN HỆ CỦA CHỈ TIÊU
THUỐC NỔ VỚI CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
Để xác định được chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý đối với điều kiện thực
tế của các mỏ khai thác đá VLXD của Việt Nam, chúng ta sẽ lần lượt
nghiên cứu xác lập mối quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ với các yếu tố
ảnh hưởng khi tiến hành công tác nổ mìn.

4.1.1. Nghiên cứu xác lập mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và
loại chất nổ
Để lựa chọn loại chất nổ hợp lý cẩn căn cứ vào:
- Thứ nhất là tính năng kỹ thuật và những đặc tính năng lượng
của chất nổ, cụ thể là nhiệt lượng nổ, mật độ, khả năng công nổ và
sức công phá, khả năng kích nổ ổn định và tốc độ kích nổ, độ bền
nước, độ bền hoá - lý
- Thứ hai là giá thành thuốc nổ, nghĩa là phải tính toán xem thuốc
nổ sử dụng có lợi về kinh tế hay không sau khi đã cân nhắc về kỹ
thuật.
Khi xác định chỉ tiêu thuốc nổ với loại chất nổ sử dụng khác với
chất nổ chuẩn cần phải kể đến hệ số quy đổi thuốc nổ vì đặc tính
năng lượng của chất nổ là khác nhau.


13

4.1.2. Nghiên cứu xác lập mối quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ với
tính chất cơ lý của đất đá
Từ thực tế công tác nổ mìn, từ kết quả thực nghiệm của 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 kiên cố, độ
nứt nẻ, mật độ, độ giòn, độ dính, độ dẻo, độ rai, độ hạt, độ nở rời,
tính phân lớp… Nhiều công trình nghiên cứu của nhiều tác giả đã đi
đến kết luận mức độ ảnh hưởng của độ kiên cố, độ nứt nẻ, mật độ đến
chỉ tiêu thuốc nổ là mạnh nhất.
4.1.3. Nghiên cứu xác lập mối quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ với

các thông số nổ mìn
4.1.3.1. Mối quan hệ chỉ tiêu thuốc nổ với đường kính lượng thuốc
Việc lựa chọn đường kính lượng thuốc hợp lý có ảnh hưởng trực
tiếp đến mức độ đập vỡ và gía thành sản phẩm. Tuy nhiên với yêu
cầu cụ thể về mức độ đập vỡ thì xu hướng nên tăng tối đa đường kính
lượng thuốc bởi vì đường kính lớn thì khả năng khắc phục đường cản
lớn, do đó mở rộng được mạng lưới lỗ khoan, giảm được chi phí
khoan và tăng chỉ tiêu suất phá đá.
4.1.3.2. Mức độ quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ với khoảng cách
giữa các lượng thuốc
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ quan hệ của chỉ tiêu
thuốc nổ với các thông số nổ mìn như đường kính lượng thuốc,
đường cản chân tầng, khoảng cách giữa các lượng thuốc, khoảng
cách tương đối giữa các lượng thuốc có thay đổi nhưng không lớn
còn tuỳ thuộc vào yêu cầu mục đích của công tác nổ mìn.
4.1.4. Nghiên cứu xác lập mức độ quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ
với các phương pháp điều khiển nổ
Khi tính toán chỉ tiêu thuốc nổ người ta không tính phương pháp
nổ là một biến số của hàm số chỉ tiêu thuốc nổ mà chỉ là một hệ số
thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện tiến hành công tác nổ.


14

4.1.5. Nghiên c
ứu xác lập m
ố
i
quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ với
MĐĐV

Đây là một yêu tố quan trọng
trong việc xác định chỉ tiêu
thuốc nổ hợp lý. Qua các kết quả
nghiên cứu ta có thể khẳng định
rằng mối quan hệ của chỉ tiêu
thuốc nổ với đường kính trung
bình cỡ hạt là hàm tuyến tính
(Hình 4.1) nghĩa là:
0
M
0
d
0
q
0
KÝch th−íc trung b×nh cña côc ®¸ d , m
tb
ChØ tiªu thuèc næ q, kg/m
3
q, kg/m
3
d , m
tb
q = ad + b
tb

Hình 4.1- Chỉ tiêu thuốc nổ phụ
thuộc vào kích thước trung bình
của cục đá
q = ϕ (d

tb
) = ad
tb
+ b (4.1)
4.1.6. Nghiên cứu xác lập mối quan hệ của chỉ tiêu thuốc nổ với
việc bảo vệ môi trường sinh thái
Để bảo vệ môi trường, cần thiết phải:
- Lựa chọn loại chất nổ và phương tiện nổ phù hợp với tính chất
cơ lý của đất đá để đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng tối đa và
lượng khí độc sinh ra tối thiểu.
- Tính toán giá trị hợp lý của chỉ tiêu thuốc nổ.
- Sử dụng kỹ thuật-công nghệ nổ mìn thích hợp.
4.2. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU
THUỐC NỔ HỢP LÝ KHI NỔ MÌN KHAI THÁC ĐÁ VLXD
4.2.1. Phân tích, đánh giá và phân loại các yếu tố ảnh hưởng đến
chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý
Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu thuốc nổ, chủ yếu
nhất là:
- Đặc tính năng lượng chất nổ; Tính chất cơ lý của đất đá; Mức
độ đập vỡ; Các thông số nổ mìn; Bảo vệ môi trường sinh thái.
Mức độ quan hệ của từng yếu tố đến chỉ tiêu thuốc nổ có khác
nhau. Căn cứ vào tính chất đó ta có thể phân chia thành hai nhóm.
- Nhóm 1: Các yếu tố ảnh hưởng có sự thay đổi liên tục, có
nghĩa là khi thay đổi giá trị của yếu tố ảnh hưởng thì giá trị của chỉ
tiêu thuốc nổ cũng thay đổi. Các yếu tố đó ta coi như biến số của hàm
số chỉ tiêu thuốc nổ, gồm:
+ Các yếu tố đặc trưng cho môi trường đất đá nổ như độ cứng f,
độ nứt nẻ và mật độ đất đá.
+ Mức độ đập vỡ, được đặc trưng bằng kích thước trung bình (đường
kính trung bình) của cục đá trong đống đá sau nổ mìn.

- Nhóm 2: Các yếu tố ảnh hưởng có sự thay đổi ít, có nghĩa là
thay đổi giá trị điều kiện của yếu tố thì giá trị của chỉ tiêu thuốc nổ


15

chịu ảnh hưởng trong một khoảng nhất định. Các yếu tố này được tính
đến như một hệ số ảnh hưởng, bao gồm:
Loại chất nổ sử dụng khác với chất nổ lấy làm tiêu chuẩn; Các
phương pháp điều khiển nổ; Các thông số nổ mìn; Mức độ tác động
môi trường.
N
ế
u như chỉ tiêu thu
ố
c
nổ là một hàm số Y thì các
yếu tố ảnh hưởng là những
biến số x
1
, x
2
,… Có thể
biểu diễn hàm số đó dưới
dạng:
Y = f(x
1
, x
2
,….) (4.2)

4.2.2. Lựa chọn loại chất
nổ lấy làm tiêu chuẩn
Căn cứ vào yêu cầu và
đặc điểm của các mỏ khai

Hình 4.2- Sơ đồ minh họa hàm số chỉ tiêu
thuốc nổ q và các yếu tố ảnh hưởng
x
1,
x
2
- là các biến số; k
1
, k
2
Là các hệ số

ảnh hưởng
thác VLXD, tác giả chọn loại chất nổ ANFO do Việt Nam sản xuất
làm thuốc nổ tiêu chuẩn để tính toán.
4.2.3. Nghiên cứu phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ
4.2.3.1. Chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ của công
tác nổ mìn (MĐĐV)
Qua quá trình thực nghiệm, cũng như theo lý thuyết phá vỡ đất đá
bằng nổ mìn, quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ với kích thước cỡ hạt là
một hàm số tuyến tính, có thể biểu diễn dưới dạng sau đây:
q
cn
= ad
tb

+ b (4.2)
Trong đó: a, b- Là hai hệ số tìm bằng thực nghiệm; d
tb
- Kích
thước cục đá yêu cầu ứng với chỉ tiêu thuốc nổ công nghệ q
cn
.
Để xác định mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và kích thước cỡ
hạt tác giả đã tiến hành nổ thực nghiệm tại mỏ đá vôi Ninh Dân thuộc
Công ty xi măng Sông Thao, mỏ đá Thường Tân IV- Bình Dương và
thu thập số liệu tại mỏ đá Yên Duyên thuộc Công ty xi măng Bỉm
Sơn và một số mỏ khác, phương pháp tiến hành như sau:
- Các mỏ tiến hành thu thập số liệu có độ cứng đất đá thay đổi từ
f = 6 ÷ 12 và nứt nẻ thuộc cấp II. III và IV.
- Sau mỗi đợt nổ tiến hành chụp ảnh đống đá sau khi nổ và theo
dõi quá trình xúc, sử dụng phần mềm Autocad và Spit - Desktop để
xác định thành phần cỡ hạt của đống đá nổ mìn (Hình 4.3), kết quả
đo cỡ hạt thể hiện ở bảng 4.1 và đồ thị biểu diễn sự phân bố thành
phần cỡ hạt được trình bày ở hình 4.4.
- Sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất để biểu diễn mối
quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và mức độ đập vỡ.


16

Bảng 4.1: Kết quả đo thành
phần cỡ hạt


Hình 4.3- Giao diện phần mềm để

xác định thành phần cỡ hạt
- Từ kết quả thực nghiệm tại một số mỏ đá vôi tác giả đã xây
dựng mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc nổ và mức độ đập vỡ được thể
hiện trên (Hình 4.5, 4.6, 4.7).


Hình 4.4- Đồ thị biễu diễn sự
phân bố thành phần cỡ hạt

Hình 4.5- Đồ thị biểu diễn
mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc
nổ và mức độ đập vỡ tại mỏ đá vôi
Ninh Dân


Hình 4.6- Đồ thị biểu diễn
mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc
nổ và mức độ đập vỡ tại mỏ đá
Thường Tân IV


Hình 4.7- Đồ thị biểu diễn
mối quan hệ giữa chỉ tiêu thuốc
nổ và mức độ đập vỡ tại mỏ đá vôi
Yên Duyên.



17

Qua kết quả thực nghiệm ta nhận thấy: nếu các yếu tố ảnh hưởng
khác được cố định như độ cứng, trọng lượng riêng, độ nứt nẻ, lọai
chất nổ, mà chỉ có sự thay đổi về cỡ hạt (mức độ đập vỡ), ta nhận
thấy:
- Khi d
tb
≈ 0 thì q
cn
= q
max
= b
- Khi q
cn
= 0 → 0 = ad
max
+ b
→
max
max
d
b
a
a
b
d −=→−=

Trong đó: d
max
– Đường kính khe nứt cực đại trong nguyên khối.
Do đó công thức (4.2) sẽ là:

b
d
d
bq
max
tb
cn
+−=
(4.3)
- Theo kết quả thống kê từ các vụ nổ ở các mỏ khai thác đá
VLXD thì chỉ tiêu thuốc nổ lớn nhất q
max
là 0,8 kg/m
3
. Khi đó
q
cn
= q
max
= 0,8kg/m
3

→ b = 0,8, như vậy công thức (4.3) có dạng
như sau:

8,0
d
d
8,0q
max

tb
cn
+−=
(4.4)
Công thức (4.4) xác định chỉ tiêu thuốc nổ công nghệ q
cn
được
thiết lập từ kết quả nổ thực nghiệm tại một số mỏ khai thác VLXD
của Việt Nam, vì vậy phạm vi ứng dụng của công thức (4.4) là
các mỏ khai thác VLXD có độ kiên cố f = 6 ÷ 12, độ nứt nẻ cấp II,
III và IV.
4.2.3.2. Chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào độ cứng f
Tính chất cơ lý của đất đá được đặc trưng bằng hệ số độ kiên cố
f. Hệ số độ kiên cố tăng thì giá trị chỉ tiêu thuốc nổ tăng. Kể đến hệ
số ảnh hưởng của độ kiên cố sử dụng hệ số k
1
, ta có:
q
1
= k
1
.q
cn
(4.5)
Trên cơ sở phân tích số liệu từ các đợt nổ thực nghiệm và thống
kê ta xác định định được mối quan hệ giữa độ kiên cố đất đất đá với
chỉ tiêu thuốc nổ q
cn
và q
1

(Bảng 4.2).
Bảng 4.2: Mối quan hệ của độ kiên cố f với chỉ tiêu thuốc nổ q
cn
và q
1

§é cøng (f)
6 7 8 9 10 11 12
ChØ tiªu thuèc næ công
ngh
ệ q
cn
, (kg/m
3
)
0,25 0,28 0,32 0,35 0,40 0,45 0,48
ChØ tiªu thuèc næ q
1
,
(kg/m
3
)
0,25 0,304 0,354 0,397 0,465 0,535 0,582
TØ sè q
1
/q
cn

1 1,07 1,10 1,13 1,16 1,18 1,21

18

Từ số liệu bảng 4.2 ta xác định được mối quan hệ giữa tỉ số
q
1
/q
cn
với độ kiên cố của đất đá như sau:
q
1
/q
cn
= 0,635.f
0,262
(4.6)

Ở đây tỉ số q
1
/q
cn
chính là hệ số k
1
cần tìm. Từ công thức (4.6) ta
nhận thấy f
0,262
tương đương với căn bậc 4 của f, như vậy từ công
thức (4.6) ta có:
4
1

f635,0k ×=
(4.7)
Công thức xác định chỉ tiêu thuốc nổ có dạng:
cn
4
cn11
qf635,0qkq ××=×=
(4.8)
4.2.3.3. Chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào khối lượng riêng của đất đá
Kể đến ảnh hưởng của khối lượng riêng của đất đá γ
đ
ta nhân với
hệ số k
2
, như vậy công thức xác định chỉ tiêu thuốc nổ như sau:
q
2
= k
2
.q
1
(4.9)
Đối với các mỏ khai thác đá VLXD của Việt Nam, khối lượng
riêng của đất đá trung bình là 2,6 t/m
3
. Qua kết quả nghiên cứu lý
thuyết và kết quả nổ thực nghiệm hệ số k
2
được xác định như sau:

6,2
k
đ
2
γ
=
(4.10)
Thay (4.10) vào (4.9) ta được:

cn
4đ
2
qf635,0
6,2
q ×××
γ
=
(4.11)

4.2.3.4. Chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào loại thuốc nổ sử dụng
Kể đến ảnh hưởng của loại chất nổ sử dụng ta nhân với hệ số k
3
k
3
= Q
tc
/Q (4.12)
Trong đó: Q- Nhiệt lượng nổ của chất nổ sử dụng, Kcal/kg;
Q
tc

- Nhiệt lượng nổ của chất nổ lấy làm tiêu chuẩn ANFO.
Công thức tính chỉ tiêu thuốc nổ có dạng:
cn
4đ
33
qf635,0
6,2
kq ×××
γ
×=
(4.13)
4.2.3.5. Chỉ tiêu thuốc nổ phụ thuộc vào phương pháp điều khiển nổ
và cấu trúc lượng thuốc
Qua kết quả thực nghiệm và thống kê số liệu tại một số mỏ khác
nhận thấy các phương pháp điều khiển nổ áp dụng đều giảm được chỉ
tiêu thuốc nổ so với phương pháp nổ tức thời với lượng thuốc tập
trung, do đó hệ số kể đến phương pháp điều khiển nổ k
4
<1, cụ thể


19

như sau: k
4
= 0,85 ÷ 0,9 khi nổ mìn vi sai phi điện; k
4
= 0,8 ÷ 0,85
khi nổ mìn vi sai phi điện với kết cấu lượng thuốc phân đoạn. Hệ số
kể đến phương pháp điều khiển nổ thay đổi từ 0,8 ÷ 0,9 tùy thuộc

vào phương tiện nổ sử dụng và kết cấu của lượng thuốc.
Như vậy công thức xác định chỉ tiêu thuốc nổ sẽ là:

cn
4đ
343
qf635,0
6,2
kkq ×××
γ
××=

(4.14)
4.2.3.6. Ảnh hưởng của các thông số nổ mìn
Ảnh hưởng của các thông số nổ mìn đến chỉ tiêu thuốc nổ cũng
như ảnh hưởng chỉ tiêu thuốc nổ đến môi trường sinh thái không có
quan hệ trực tiếp, chỉ xác định thông qua các biện pháp kỹ thuật -
công nghệ, và do đó khi lựa chọn giá trị chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý, các
yếu tố trên không thể hiện trong tính toán.
Từ các công thức (4.4 ÷ 4.14) ta lập được công thức cuối cùng
xác định chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý như sau:
43
đ
max
tb
4
hl
kk
6,2
)8,0

d
d
8,0(f653,0q ×
××
××
××
×
γ
γγ
γ
×
××
×+
++
+−
−−
−×
××
×=
==
=
,kg/m
3
(4.15)
Phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ kết hợp giữa lý thuyết và
thực nghiệm nêu trên đã thể hiện được tính ưu việt như:
- Phương pháp xây dựng có căn cứ khoa học phù hợp với lý
thuyết về phá vỡ đất đá bằng nổ mìn và phù hợp với kết quả nghiên
cứu của nhiều tác giả trong và ngoài nước.
- Bản chất của phương pháp đã thể hiện một cách cụ thể ảnh

hưởng của các yếu tố lấy làm biến số, các yếu tố ảnh hưởng không
liên tục đã đưa vào hệ số, giá trị các hệ số được xác định bằng thực
nghiệm.
Công thức tính chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý đáp ứng được các yêu
cầu, mục đích khác nhau của công tác nổ mìn như khi thay đổi cỡ hạt
của đống đá nổ, thay đổi tính chất cơ lý đất đá, điều kiện nổ .v.v.
Công thức cũng được thiết lập từ điều kiện thực tế của Việt Nam như
loại chất nổ sử dụng, kết quả nhiều vụ nổ của một số mỏ khai thác đá
VLXD.
4.3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU THUỐC
NỔ, THÔNG SỐ NỔ MÌN VÀ SƠ ĐỒ ĐẤU GHÉP MẠNG NỔ
Trên cơ sở nghiên cứu tác giả đã xây dựng chương trình phần
mềm tính toán chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý, tính toán các thông số nổ mìn


20

và sơ đồ đấu ghép mạng nổ. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ
lập trình VBA/Excel giúp cho người kỹ sư dễ dàng sử dụng để tính
toán các thông số nổ mìn và lập hộ chiếu nổ mìn một cách nhanh
chóng, chính xác và tin cậy.
4.3.1. Cấu trúc phần mềm
Phần mềm thiết kế hộ chiếu nổ mìn gồm 4 phần:
- Phần 1: Thông tin chung
- Phần 2: Xác định chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý
- Phần 3: Xác định các thông số nổ mìn
- Phần 4: Vẽ sơ đồ đấu ghép mạng nổ
4.3.2. Giới thiệu một số giao diện và kết quả tính toán bằng phần
mềm đã được lập

Hình 4.8- Sơ đồ khối của chương
trình phần mềm thiết kế

hộ chiếu nổ mìn


Hình 4.9- Giao diện khai báo
thông tinh chung của mỏ

Hình 4.10- Giao diện tính chỉ
tiêu thuốc hợp
lý

Hình 4.11- Giao diện sơ đồ
đấu ghép mạng nổ


21



ÐKN
400400400400400
400400400400400
17 17 17 17
42 42 42 42 42


Hình 4.12- Sơ đồ đấu ghép mạng nổ

khi sử dụng phương tiện nổ phi điện
Hình 4.13- Sơ đồ đấu ghép
mạng nổ khi sử dụng phương
tiện nổ điện

.
Hình 4.14. Giao diện hộ chiếu nổ mìn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Phá vỡ đất đá bằng nổ mìn là khâu đầu tiên trong quy trình
công nghệ khai thác mỏ, đặc biệt là khai thác đá VLXD. Thông số nổ
mìn cơ bản nhất ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn là chỉ tiêu thuốc nổ,
nó quyết định đến chất lượng đống đá sau nổ mìn và mức độ ảnh
hưởng đến môi trường xung quanh.
2. Có rất nhiều yếu tố về tự nhiên và kỹ thuật – công nghệ ảnh
hưởng đến chỉ tiêu thuốc nổ. Các yếu tố này được phân thành hai


22

nhóm: nhóm biến số và nhóm hệ số. Với điều kiện cụ thể, chỉ tiêu
thuốc nổ được xác định trên cơ sở mối quan hệ định lượng của nó với
2 nhóm yếu tố đã nêu trên.
3. Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất đến chỉ tiêu thuốc nổ là độ nổ
của đất đá và MĐĐV đất đá yêu cầu.
- Độ nổ được đặc trưng bằng chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn q
0
(khi đó
cỡ hạt đống đá nổ mìn phân bố theo đường thẳng). Khi phân loại đất

đá theo độ nổ ở các mỏ khai thác đá VLXD có thể sử dụng chương
trình phần mềm do tác giả xây dựng.
- MĐĐV đất đá yêu cầu ở các mỏ đá VLXD có thể xác định theo
điều kiện kỹ thuật (sử dụng công thức của GS. Kutuzov, với D
cp
tính
theo điều kiện nghiền sàng).
4. Đối với điều kiện nổ mìn ở các mỏ đá VLXD của Việt Nam,
hợp lý là lựa chọn chất nổ ANFO do Việt Nam sản xuất làm thuốc nổ
chuẩn. Hệ số chuyển đổi được tính theo chỉ tiêu năng lượng của chất
nổ sử dụng so với năng lượng nổ của ANFO.
5. Chỉ tiêu thuốc nổ công nghệ (q
cn
) được xác định theo MĐĐV
đất đá yêu cầu (d
tb
)

và mức độ nứt nẻ (d
max
) là cơ sở để xác định chỉ
tiêu thuốc nổ với điều kiện bất kỳ. Quan hệ giữa q
cn
và d
tb
là quan hệ
tuyến tính (q
cn
= ad
tb

+ b).
6. Chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý khi khai thác đá VLXD được xác định
bằng con đường lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, xuất phát từ chỉ
tiêu thuốc nổ công nghệ q
cn
. Các yếu tố độ kiên cố, độ nứt nẻ, mật độ
đất đá, MĐĐV đất đá được đưa vào công thức xác định chỉ tiêu thuốc
nổ như những biến số, còn những yếu tố khác đưa vào dưới dạng các
hệ số.
7. Trên cơ sở công thức tính chỉ tiêu thuốc nổ đã đề xuất, có thể
tiến hành tính toán thông số nổ mìn, lập hộ chiếu nổ mìn theo chương
trình phần mềm đã được tác giả xây dựng trong luận án.

KIẾN NGHỊ
Để ứng dụng có hiệu quả những kết quả nghiên cứu vào thực tế
cần tổ chức triển khai công tác nổ mìn thực nghiệm cho nhiều mỏ
khai thác đá VLXD để bổ sung dữ liệu cho việc tính toán chỉ tiêu
thuốc nổ hợp lý.
Các sản phẩm khoa học của luận án cần được sự quan tâm, phối
hợp của các mỏ khai thác đá VLXD để ứng dụng trong công tác nổ


23

mìn phục vụ sản xuất nâng cao hiệu quả công tác nổ mìn và giảm
thiểu ảnh hưởng tới môi trường.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
1. Nguyễn Đình An (2004). Nghiên cứu lựa chọn chỉ tiêu thuốc nổ
hợp lý cho mỏ lộ thiên Việt Nam. Tuyển tập báo cáo HNKH lần thứ
16 Trường ĐH Mỏ - Địa chất. Tr.37-41

2. Nhữ Văn Bách, Nguyễn Đình An, Nhữ Văn Phúc (2006). Nổ mìn
đảm bảo kích thước cỡ quặng II ở mỏ Apatit Lào Cai. Tạp chí KHKT
Mỏ - Địa chất, số chuyên đề ngành KTLT. Trường ĐH Mỏ - Địa
chất, Hà Nội. Tr. 11-14
3. Nguyễn Đình An, Bùi Xuân Nam (2006). Mô phỏng trình tự nổ
mìn visai trên máy vi tính. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số chuyên
đề ngành KTLT. Trường ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội. Tr. 74-75
4. Nhữ Văn Bách, Lê Văn Quyển, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Đình
An, Nhữ Văn Phúc (2006). Những biện pháp giảm thiểu tác dụng
chấn động khi nổ mìn ở mỏ than Núi Béo. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa
chất, số 14 Trường ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội. Tr. 58-62
5. Nguyễn Đình An, Trần Khắc Hùng (2010). Nghiên cứu phương
pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý cho các mỏ khai thác vật liệu
xây dựng. Tạp chí Công nghiệp Mỏ, số 5. Hội Khoa học Công nghệ
mỏ Việt Nam. Hà Nội. Tr. 36-38.
6. Nguyễn Đình An, Nhữ Văn Bách, Trần Quang Hiếu, Nhữ Văn
Phúc (2010). Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả và giảm
những tác động có hại đến môi trường khi nổ mìn ở mỏ đá vôi Văn
Xá thuộc Công ty HH xi măng LUKS (Việt Nam). Báo cáo Hội nghị
Khoa học kỹ thuật mỏ lần thứ 19, Trường ĐH Mỏ - Địa chất, Tr. 3-9.
7. Nguyễn Đình An, Trần Quang Hiếu, Trần Khắc Hùng (2011).
Một số phương pháp xác định vận tốc dao động cực đại gây ra bởi
chấn động nổ mìn trong khai thác mỏ lộ thiên. Tuyển tập báo cáo Hội
nghị KHKT mỏ toàn quốc lần thứ 22. Hội Khoa học và công nghệ
8. Nguyễn Duy Thành, Nguyễn Đình An, Tôn Thất Hàm, Đinh
Ngọc Hùng, (2011). Thực trạng công tác khai thác đá làm vật liệu
xây dựng trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế. Tuyển tập báo cáo Hội
nghị KHKT mỏ toàn quốc lần thứ 22. Hội Khoa học và công nghệ
mỏ Việt Nam. Nha Trang - Việt Nam. Tr. 229-232.

24

9. Nguyễn Đình An (2011). Một số phương pháp phân loại theo độ.
Tạp chí Công nghiệp Mỏ, số 6. Hội Khoa học Công nghệ mỏ Việt
Nam. Hà Nội. Tr. 45-47.
10. Nguyen Dinh An, Tran Khac Hung (2011). Reduce of ground
vibration in blasting at Nui Beo surface coal mine. Proceedings of
The International Symposium on Earth Science and Technology
2011, 6-7 December 2011, Kyushu University, Fukuoka, Japan
11. Nguyen Dinh An , Nhu Van Bach, Nguyen Van Sang, Tran
Khac Hung, Tran Dinh Bao (2012). Determination of reasonable
powder factor for Vietnam limestone quarries. The 2nd International
Conference on Advances in Mining and Tunneling. Hanoi, August
23-25, 2012. Publishing House for Science and Technology. P. 350-
352 (ISBN 978-604-913-081-6).
12. Nhu Van Bach, Nguyen Dinh An, Le Qui Thao (2012).
Analyzing the factors affecting to the vibration when blasting with
non-electric detonators. The 2nd International Conference on
Advances in Mining and Tunneling. Hanoi, August 23-25, 2012.
Publishing House for Science and Technology. P. 338-340 (ISBN
978-604-913-081-6).
13. Nhữ Văn Bách, Nguyễn Đình An, Lê Quí Thảo, Trần Đình Bão
(2012). Hoàn thiện công nghệ khoan lỗ khoan đường kính lớn áp
dụng cho các mỏ khai thác đá lộ thiên ở Việt Nam. Báo cáo Hội nghị
khoa học lần thứ 20, Trường ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội - Việt Nam.
Tr. 141.
14. Nhữ Văn Bách, Nguyễn Đình An, Bùi Xuân Nam, Trần Khắc
Hùng (2012). Phương pháp xác định tốc độ dao động của nền đất khi
nổ mìn vi sai phi điện. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số

38. Trường ĐH Mỏ - Địa chất. Hà Nội. Tr. 25-28.
15. Nhữ Văn Bách, Nguyễn Đình An, Trần Khắc Hùng (2012) –
“Nghiên cứu lựa chọn điểm khởi nổ và trình tự nổ nhằm giảm tác
dụng chấn động khi nổ vi sai phi điện”. Tạp chí công nghiệp mỏ, số
2. Tr. 19 – 23.