phương pháp nổ mìn an toàn hiệu quả trên mỏ lộ thiên, mỏ đá và công trình xây dựng

ICI Explosives




Phơng pháp nổ mìn
an toàn hiệu quả
trên mỏ lộ thiên, mỏ đá
và công trình xây dựng



Hiệu đính: Nick Elith

Th viện quốc gia Australia ISBN 0 646 03502 9
â Bản quyền của ICI Australia Operations A.C.N. 004 177 828
Điều kiện xuất bản: Nếu không đợc ICI Australia Operations Pty Ltd đồng
ý thì không đợc sao chép một phần hoặc toàn bộ cuốn hớng dẫn này
1
Nội dung

Chơng Tiêu đề
1 Thuốc nổ
2 Dụng cụ kích nổ
3 Phụ kiện nổ
4 Bắn mìn bằng kíp nổ primadet
5 Bắn mìn bằng dây nổ
6 Bắn mìn bằng kíp nổ điện
7 Bắn mìn bằng dây cháy chậm
8
Lu giữ, vận chuyển và sử dụng thuốc nổ,

dụng cụ kích nổ và nitrat amôn
9 Tơng tác giữa thuốc nổ và đá
10 Mồi nổ hiệu quả
11 Hình học bi nổ
12 Lựa chọn và nạp thuốc nổ
13 Thiết kế bi nổ, lu giữ số liệu và đánh giá
3
14 Các kỹ thuật nổ mìn đặc biệt
15
Chấn động, tiếng ồn, sóng đập không khí
và đá bay
16 Phòng ngừa tai nạn
17 Tai nạn tử vong và thơng vong

Phụ lục A Chữ viết tắt
Phụ lục B Thơng hiệu
Phụ lục C Nổ mìn dới nớc
Phụ lục D Nổ mìn đào hầm
Phụ lục E Thuật ngữ

4
Chơng 1
Thuốc nổ
1.1. Đặc tính của thuốc nổ
1.1.1 Độ kháng nớc
1.1.2 Sức công phá/Năng lợng
1.1.3 Tỉ trọng
1.1.4 Độ nhậy và Đờng kính tới hạn
1.1.5 Tốc độ nổ (VOD)
1.1.6 Khói

1.1.7 Đặc tính lu giữ
1.1.8 Lý tính
1.1.9 Đặc tính giảm nhậy của thuốc nổ
1.1.10 Hiệu ứng nhiệt
1.1.11 Khả năng bốc cháy

1.2. thuốc nổ yếu (Tác nhân nổ)
1.2.1 Thuốc nổ ANFO
1.2.2 Thuốc nổ ANFO/Hỗn hợp với Polystyrene
1.2.3 Thuốc nổ ENERGAN
1.2.4 Thuốc nổ nhũ tơng POWERGEL
1.2.5 Thuốc nổ huyền phù Watergel

5
1.3. Thuèc næ m¹nh (nhËy víi kÝp næ)
1.3.1 Måi næ “ANZOMEX”
1.3.2 Måi næ “PROTECTARPRIME”
1.3.3 Thuèc næ bao gãi POWERGEL
1.3.4 Thuèc næ b¬m trùc tiÕp POWERGEL
1.3.5 Thuèc næ gèc Nitroglycerine .
6
Chơng 1

Thuốc nổ

Khi đợc kích nổ đúng cách thuốc nổ mạnh mẽ và nhanh chóng biến
đổi thành các chất khí ở nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình biến đổi thành
khí rất nhanh này đợc gọi là sự nổ. Hiệu quả của thuốc nổ trong nổ mìn
phụ thuộc vào tốc độ hình thành áp lực của khí đợc tạo ra. Mặc dù năng
lợng giải thoát trong quá trình nổ tác động theo mọi hớng nh có thể dự

đoán, nhng nó luôn luôn có xu hớng thoát ra ở nơi có sức cản nhỏ nhất.
Chính vì vậy lỗ mìn phải đợc nạp bua nh thế nào đó làm cho khí nổ bị
kìm giữ và dồn ép tạo ra sức công phá tốt nhất để có đợc độ phá vỡ,
chuyển dịch và tơi xốp tối u đối với đá bao quanh.
Khi đợc kìm giữ một cách thích hợp hầu hết thuốc nổ sẽ đợc kích
nổ do đốt cháy. Một phần đợc kích nổ bởi va chạm cơ học và/hoặc ma sát
đặc biệt là khi có mạt đá. Trong thực tế, hiện tợng nổ đợc kích hoạt bởi
sóng nổ của mồi nổ, dây nổ hoặc kíp nổ. Thuốc nổ hiện đại có thể chia
thành hai loại chính:
a) Thuốc nổ yếu (còn gọi là tác nhân nổ hay thuốc nổ nhậy với
mồi nổ)
b) Thuốc nổ mạnh (thuốc nổ nhậy với kíp nổ)




7
1.1 Đặc tính

Ngoài giá thành, các nhân tố chính ảnh hởng đến sự lựa chọn thuốc
nổ là:
1. Độ kháng nớc,
2. Sức công phá,
3. Tỉ trọng,
4. Độ nhậy, đờng kính tới hạn,
5. Tốc độ nổ (VOD),
6. Đặc tính khói,
7. Lu giữ (tuổi thọ) và chất lợng sử dụng
8. Đặc tính lý học
9. Độ kháng giảm nhậy

10. Hiệu ứng nhiệt

1.1.1 Đặc tính kháng nớc

Mức độ kháng nớc của các loại thuốc nổ khác nhau từ thuốc nổ yếu
đến thuốc nổ mạnh rất khác nhau. Thuốc nổ nhũ tơng POWERGEL có độ
kháng nớc rất tốt, trong khi thuốc nổ Watergel và Gelignit có độ kháng
nớc khá tốt còn ANFO và ENERGAN rời với tỉ lệ ANFO cao, nhũ tơng
thấp có độ kháng nớc rất thấp. Tuy nhiên độ kháng nớc của ENERGAN
có tỉ lệ nhũ tơng cao lại đợc cải thiện đáng kể và vẫn duy trì năng lợng
cao sau khi ngâm trong nớc.
8
Mức độ huỷ hoại của thuốc nổ tăng lên cùng với thời gian ngâm và
đặc tính động của nớc. Nhũ tơng và Gelignit vẫn giữ đợc chất lợng khi
ngâm lâu trong nớc lặng nhng lại bị huỷ hoại khá nhanh khi có nớc
chảy ngang qua lỗ mìn đặc biệt là khi vật liệu bao gói bị rách hoặc thủng.
Nếu ngâm lâu thuốc có thể rơi vào trạng thái trong đó sóng nổ không đủ
mạnh để truyền lan trong toàn bộ cột thuốc. Với hầu hết các loại thuốc nổ
nên bắn càng sớm càng tốt để giảm thời gian ngâm nớc xuống tối thiểu.
Khi sử dụng thuốc nổ bao gói làm mồi nổ, phải lu ý là khu vực kíp nổ
xuyên vào thỏi thuốc rất dễ bị thấm nớc và gây ra hiện tợng giảm nhậy.
Với ANFO bao gói, mức độ ngăn chặn thấm nớc hoàn toàn phụ
thuộc vào hiệu quả của vật liệu bao gói khi thỏi thuốc nằm ở vị trí đã định
trong cột thuốc. Nếu thỏi thuốc bị rách hoặc thủng trong quá trình nạp thì
nớc sẽ thấm vào và một phần ANFO sẽ bị hoà tan, phần tiếp theo sẽ bị ớt
và sẽ không nổ đợc. Kết quả là chỉ có một phần chứ không phải toàn bộ
ANFO trong cột thuốc tạo ra năng lợng khi nổ. Kinh nghiệm cho thấy
rằng dù có đợc gắn kín thế nào đi nữa khi xuất xởng, ngay cả những túi
hoặc ống ANFO bền nhất cũng vẫn thờng bị h hại và để nớc thấm vào .
Bao bì h hại không ngăn đợc nớc ngấm vào làm cho thỏi thuốc và toàn

bộ cột thuốc có thể không nổ đợc trừ phi có thêm các mồi nổ phụ đặt ở
những vị trí khác trong cột thuốc. Nhờ vậy cột thuốc sẽ đợc kích nổ cả ở
bên dới và cả ở bên trên và tránh đợc hiện tợng mìn câm. Ví dụ trong lỗ
mìn A trên hình 1.1 phần phía trên của thỏi thuốc bị h hại sẽ không nổ và
làm cho phần cột thuốc phía trên sẽ bỏ nổ. Trong khi đó nhờ có mồi nổ phụ
trong lỗ mìn B nên toàn bộ các thỏi thuốc khô sẽ nổ hết.
Tơng tự nh vậy, khi nạp ANFO bằng ống lót chất dẻo đặt trong lỗ
mìn đã đợc tháo khô thì mức độ chống thấm nớc phụ thuộc rất nhiều vào
tính không thấm nớc liên tục của chất dẻo.

9




Hình 1.1 (A) Mồi nổ không hiệu quả
(B) Mồi nổ hiệu quả đối với ANFO đóng gói


10
1.1.2 Sức công phá/Năng lợng

Sức công phá chỉ năng lợng của thuốc nổ phát sinh trong quá trình
nổ. Thuốc nổ càng mạnh thì năng lợng tạo ra càng lớn và công do thuốc
nổ thực hiện đợc càng nhiều. Có hai trị số sức công phá quan trọng là sức
công phá khối lợng (WS) và sức công phá dung lợng (BS). Khi so sánh
chúng với sức công phá của ANFO (94:6) với tỉ trọng 0,8 g/cm3 thì tơng
ứng sẽ có sức công phá khối lợng tơng đối (RWS) và sức công phá dung
lợng tơng đối (RBS).
Năng lợng hiệu dụng tơng đối (REE)

Theo thông lệ các nhà sản xuất thuốc nổ thờng tính và cung cấp sức
công phá/năng lợng của thuốc nổ theo lý thuyết dựa trên giả thiết là tất cả
các thành phần trong thuốc nổ đều tham gia hoàn toàn vào phản ứng nổ và
đóng góp vào quá trình phá đá.
Tuy nhiên trong thực tế một phần năng lợng của thuốc nổ bị hao phí
(thoát ra không khí hoặc chuyển hoá thành nhiệt) trong quá trình nổ và
phản ứng của các thành phần hoá chất trong thuốc nổ không phải là lý
tởng. Vì những nguyên nhân này, có thể thấy biểu thị sức công phá của
thuốc nổ bằng năng lợng thực hiệu tạo thành công nổ mà ngời sử dụng có
thể mong đợi sẽ thực tế hơn.
ICI Australia đã xây dựng đợc một mô hình nổ trên máy vi tính
đợc gọi là BLEND cho phép có thể dự đoán đợc năng lợng thực của
thuốc nổ. Sức công phá của thuốc nổ tính đợc nhờ phần mềm BLEND
đợc gọi là năng lợng hiệu dụng tơng đối. Đại lợng mang tính dự đoán
này đã đợc kiểm chứng và đánh giá qua một loạt các vụ nổ thử nghiệm và
cho thấy nó cho biết chính xác năng lợng thực tế của các loại thuốc nổ
khác nhau tơng ứng với công năng của chúng ở ngoài hiện trờng.
11
Cần phải lu ý rằng các nhà chế tạo thuốc nổ khác nhau đều sử dụng
phơng pháp riêng của mình để tính sức công phá của thuốc nổ do đó nếu
đem so sánh trực tiếp các giá trị công bố mà không xem xét đến các giả
thiết tính toán là không có hợp lý và có thể dẫn đến sai sót.
Các giá trị năng lợng đo đợc
Từ lâu ICI đã sử dụng kỹ thuật bắn mìn dới nớc để so sánh công
năng của các loại thuốc nổ khác nhau và đo năng lợng đầu ra thực tế cũng
nh tỉ lệ giữa năng lợng xung kích và năng lợng bùng phát. Mặc dù
những thử nghiệm nh vậy không thể hiện một cách chính xác thuốc nổ
thực hiện công năng của mình nh thế nào trong đá, các kết quả thử nghiệm
dới nớc vẫn cho những dữ liệu nổ quý giá có thể sử dụng để cải thiện các
tính toán lý thuyết và dự đoán công năng nổ tổng thể của thuốc nổ.

1.1.2.1. Sức công phá khối lợng
Sức công phá khối lợng (tơng đối) là năng lợng tính bằng phần
trăm giữa năng lợng do một đơn vị khối lợng thuốc nổ tạo ra với năng
lợng của cùng một đơn vị khối lợng ANFO (96AN/6FO AN: nitrat
amôn; FO: dầu nhiên liệu).
Mặc dù giá thành trên kg (hoặc trên hộp) thuốc nổ có ý nghĩa nhãn
tiền nhng nó lại không phải là thớc đo công năng tơng đối của thuốc nổ.
Các nhà khai thác mỏ thờng quan tâm nhiều hơn đến tổng số năng lợng
nhận đợc trên một đơn vị tiền họ phải trả chứ không phải là số kg thuốc
nổ. Trong thực tế một số loại thuốc nổ có sức công phá khối lợng lớn hơn
so với các loại khác. Điều này có nghĩa là 1 kg loại này sẽ cung cấp nhiều
năng lợng hơn. Ví dụ, khi đặt hàng mua thuốc nổ ngời mua có thể phải
quyết định giữa hai loại nhũ tơng bao gói. Giả sử loại nhũ tơng X có
RWS = 88 với giá thành $ 80 một thùng còn loại nhũ tơng Y có RWS =
108 với giá thành $ 90 một thùng. Mặc dù theo lẽ thờng ngời mua có xu
12
hớng lựa chọn loại rẻ hơn: thuốc nổ nhũ tơng loại X. Tuy nhiên nếu làm
phép tính đơn giản sẽ thấy loại thuốc nhũ tơng Y có giá thành cao hơn lại
có giá trị năng lợng tốt hơn vì với 1$ loại Y cho 1,2 đơn vị năng lợng
trong khi loại X chỉ cho 1,1 đơn vị. Rõ ràng vấn đề quan tâm đối với các
nhà khai thác mỏ là 1$ mua đợc bao nhiêu năng lợng nổ chứ không phải
là bao nhiêu kg thuốc nổ. Chỉ có xem xét trên cơ sở năng lợng/$ (xét riêng
biệt và xét tổng thể) mới có thể đánh giá đợc đóng góp của nổ mìn vào
tổng lợi nhuận.
Thuật ngữ diễn tả sức công phá khối lợng của thuốc nổ là
năng
lợng khối lợng hiệu dụng tơng đối.
Đối với một số loại đá, mặc dù giá thành có cao hơn nhng những
loại thuốc nổ có sức công phá (khối lợng) cao có thể giúp giảm bớt đợc
tổng giá thành sản xuất. Trong ví dụ đã nêu ở trên phần tăng lên trong giá

thành của loại nhũ tơng Y có thể đợc bù lại thậm chí có thể dôi thêm bởi:
1. Chi phí khoan đợc giảm bớt nếu mạng khoan đợc mở rộng,
hoặc
2. Tổng chi phí sản xuất giảm do mức độ đập vỡ đá, sự dịch
chuyển và/hoặc độ tơi xốp của đống đá đợc cải thiện.

1.1.2.2. Sức công phá dung lợng
Sức công phá dung lợng (tơng đối) là năng lợng tính bằng phần
trăm giữa năng lợng do một đơn vị dung tích thuốc nổ tạo ra với năng
lợng của cùng một đơn vị dung tích ANFO (96AN/6FO AN: nitrat
amôn; FO: dầu nhiên liệu). Sức công phá dung lợng có thể tính đợc từ
sức công phá khối lợng bằng công thức sau:
ANFOcủatrọngTỉ
EnổthuốccủatrọngTỉ
x)Enổthuốc(RWS)Enổthuốc(RBS =

13
Sức công phá dung lợng rất quan trọng vì nó kiểm soát trị số năng
lợng tạo ra trong mỗi mét lỗ mìn hoặc trong dung lợng sẵn có của thuốc
nạp. Nếu năng lợng giải phóng trong mỗi mét lỗ mìn tăng thì với mạng lỗ
mìn rộng hơn vẫn có thể đạt đợc cùng một mức độ đập vỡ, dịch chuyển và
tơi xốp.
Thuật ngữ sử dụng để diễn tả sức công phá dung lợng là
năng lợng
dung tích hiệu dụng tơng đối.

1.1.3 Tỉ trọng

Nếu tỉ trọng của thuốc nổ lớn hơn 1,0 g/cm3 nó sẽ chìm trong nớc
(giả thiết là nớc trong lỗ khoan không chứa một lợng đáng kể các chất

rắn lơ lửng hoặc muối hoà tan). Nếu tỉ trọng nhỏ hơn 1,0 g/cm3 thì thuốc sẽ
nổi. Bảng 1.1 cho biết tỉ trọng của một số loại thuốc nổ khác nhau.
Nguyên nhân quan trọng nhất đối với việc chế tạo các loại thuốc nổ
có tỉ trọng khác nhau là để kỹ s nổ mìn có thể khống chế đợc toàn bộ
năng lợng giải phóng trong lỗ mìn cho phù hợp với các điều kiện của thực
địa. Thuốc nổ có tỉ trọng và sức công phá khối lợng cao thờng đợc sử
dụng ở dới đáy lỗ mìn (ở đó công phá đá cần thiết lớn nhất) để bảo đảm
phá hết đợc mô chân tầng. Thuốc nổ có tỉ trọng và sức công phá khối
lợng thấp thờng đợc sử dụng ở những phần phía trên của cột thuốc (nơi
có yêu cầu về năng lợng ít hơn) hoặc trong các lỗ biên để tránh phá hậu
quá mức.



14
1.1.4 Độ nhậy và đờng kính tới hạn

Độ nhậy là thớc đo mức độ dễ dàng để thuốc nổ có thể đợc kích nổ
bằng nhiệt, ma sát, va chạm hoặc sóng xung kích. Độ nhậy càng cao thuốc
nổ càng dễ kích nổ và sóng nổ truyền lan từ đầu đến cuối cột thuốc mà
không có khuynh hớng bị yếu đi hoặc ngừng hẳn. Trong khi đó thuốc nổ
có độ nhậy thấp khó bị kích nổ hơn và khi đã đợc kích nổ thì sóng nổ vẫn
có xu thế yếu đi, gián đoạn hoặc ngừng hẳn khi truyền lan dọc theo toàn bộ
cột thuốc nổ. Vì lý do này, ngời ta khuyến nghị đặt thêm các mồi nổ phụ
vào trong những lỗ mìn dài.
Bảng 1.1
Độ nhậy và đờng kính tới hạn của một số loại thuốc nổ

Loại thuốc Tỉ trọng đặc thù
(g/cm3)

Đờng kính tới hạn kìm giữ
đặc thù (mm)
ANFO rót trực tiếp 0,8 50
ANFO nén khí 0,95 25
ENERGAN rời và bao
gói
1,00 đến 1,35 100 150
POWERGEL bao gói 1,15 1,30 14
POWERGEL rời 1,15 1,30 75 - 90

15
Các khối thuốc nổ mạnh nhậy với kíp nổ (ví dụ nh mồi nổ
ANZOMEX, thuốc nổ nhũ tơng và gelignit) trong điều kiện không kìm
giữ (nghĩa là ở ngoài trời) chắc chắn đợc kích nổ bằng kíp nổ cờng độ số
8 nhng cũng có thể đợc kích nổ bằng kíp nổ có cờng độ thấp hơn.
Chúng cũng có thể chắc chắn đợc kích nổ bằng một đoạn dây nổ 10 g/m
và trong một số trờng hợp bằng dây nổ có cờng độ yếu hơn.
Các loại thuốc nổ yếu (nh ANFO, ENERGAN, một số loại
Watergel hoặc nhũ tơng) là các hỗn hợp không nhậy với kíp nổ trong điều
kiện không kìm giữ. Để kích nổ chắc chắn các loại thuốc nổ này cần phải
có mồi nổ nh ANZOMEX chẳng hạn.
Đờng kính tới hạn của thuốc nổ là đờng kính của khối thuốc mà
nếu nhỏ hơn quá trình nổ ổn định sẽ không thể tiếp tục đợc một cách chắc
chắn. Đờng kính tới hạn có thể đợc công bố ở điều kiện kìm giữ (trong đá
hoặc ống thép) hoặc không kìm giữ và trị số này khác biệt đáng kể ngay cả
đối với cùng một loại thuốc nổ. Thuốc nổ có độ nhậy cao thờng có đờng
kính tới hạn nhỏ tuy nhiên các nhân tố khác nh mức độ tinh khiết và gắn
kết giữa các thành phần có thể tạo ra loại thuốc nổ có đờng kính tới hạn
nhỏ khác thờng. Một số ví dụ về đờng kính tới hạn đặc thù đợc giới
thiệu trong bảng 1.1 tuy nhiên có thể thấy đợc sự khác biệt lớn ngay cả

trong cùng một loại sản phẩm.
Việc thay thế các sản phẩm Gelignit (cũng nh các sản phẩm gốc
nitroglycerine khác) bằng các loại ANFO, Watergel và nhũ tơng thờng đi
kèm với việc giảm bớt đáng kể độ nhậy va đập và ma sát của khối thuốc.
Nhân tố này có khả năng giảm bớt đợc hiện tợng kích nổ ngẫu nhiên và
đa đến khả năng sử dụng (và sản xuất) những loại thuốc nổ an toàn hơn.


16
1.1.4.1 Hiện tợng nổ lây
Hiện tợng nổ lây của thuốc nổ có thể đợc mô tả nh là sự kích nổ
một hoặc nhiều khối thuốc nổ bởi quá trình nổ của một khối thuốc khác gần
kề. Trong một số ứng dụng nổ (ví dụ nh nổ rãnh trong vùng đầm lầy) hiện
tợng này đợc sử dụng để bắn mìn. Trong đa số các trờng hợp hiện tợng
nổ lây là không mong muốn và thờng gây nên việc kích nổ các khối thuốc
nổ gần kề không theo đúng trình tự vi sai nh đã thiết kế.
Rất khó có thể xác định chính xác khi nào thì hiện thợng nổ lây
xuất hiện. Ví dụ các thỏi thuốc Gelignit đờng kính 32 mm có thể nổ lây ở
khoảng cách lớn hơn 300 mm nếu nh trong đá có những khe nứt hoặc có
các mạch ngậm nớc tạo thành đờng truyền trực tiếp cho sóng xung kích.
Trong khi ở đa số các trờng hợp những thỏi thuốc Gelignit đờng kính nhỏ
lại không bị nổ lây ở khoảng cách 100 mm trong đá nguyên khối.
Trong cùng một lỗ mìn, các thỏi Gelignit có thể nhảy qua các
khoảng hở (đệm khí) lớn hơn 200 mm và kích nổ các thỏi Gelignit khác ở
đó.
Thuốc POWERGEL MAGNUM 3151 đờng kính 25 mm có thể
nhảy qua các đệm khí chừng 100 mm để kích nổ các thỏi thuốc khác
trong cùng một lỗ mìn.
Do có độ nhậy nổ kém hơn nên ANFO, thuốc nổ nhũ tơng và
Watergel trong các lỗ mìn đờng kính 45 mm chỉ có khả năng nổ lây ở

khoảng cách nhỏ hơn 200 mm nếu ở đó không có các đờng liên thông trực
tiếp, khe nứt giữa các lỗ mìn. Tuy nhiên ở những khoảng cách nh thế khả
năng giảm nhậy lại có thể thấy rất rõ rệt.



17
1.1.5 Tốc độ nổ

Tốc độ nổ (VOD) là tốc độ sóng nổ lan truyền trong cột thuốc nổ.
Hai loại thuốc nổ có cùng sức công phá nhng lại khác nhau về tốc độ nổ
có thể thực hiện công năng hoàn toàn khác nhau trong quá trình nổ. Theo
quy tắc chung, tốc độ nổ càng cao thì hiệu ứng phá bung và đập vỡ càng
lớn. Tại những nơi có yêu cầu cao về mức độ phá đập trong những khối đá
lớn, theo quan điểm kỹ thuật thuần tuý, ngời ta thờng lựa chọn loại thuốc
có tốc độ nổ cao. Tuy nhiên do ANFO và các hỗn hợp của nó có chỉ tiêu
năng lợng/đơn giá tơng đối cao nên ngời ta thờng để vấn đề tài chính
lấn át kỹ thuật và lựa chọn những sản phẩm này.
Thuốc nổ có tốc độ truyền nổ cao sẽ không mang lại lợi thế đối với
các loại đá yếu hoặc có khe nứt. Trong những trờng hợp nh vậy, mặc dù
năng lợng xung kích của ANFO thấp, sử dụng loại thuốc nổ này thờng
mang lại hiệu quả tốt hơn nhờ năng lợng dồn đống của nó khá cao.
Tốc độ nổ của các loại thuốc nổ sử dụng trong khai thác mỏ thờng
nằm trong khoảng từ 2000 m/s đến 7500 m/s. Tốc độ nổ của ANFO tăng
lên cùng với đờng kính và điều kiện kìm giữ của cột thuốc (xem hình 1.3
trang 1.17). Các loại thuốc nổ nhũ tơng vẫn duy trì đợc tốc độ nổ khá cao
ngay cả khi đờng kính cột thuốc nhỏ và điều kiện kìm giữ kém nhờ độ tinh
chế và công năng cao. Ví dụ trong điều kiện không kìm giữ tốc độ nổ đặc
thù của POWERGEL MAGNUM 3151 là 4,5 km/s với đờng kính 25 mm
và 5,6 km/s với đờng kính 55 mm.

18
1.1.6 Đặc tính khói

Các loại khí chủ yếu phát sinh từ quá trình nổ của thuốc nổ dân dụng
bao gồm điôxit cacbon, nitơ và hơi nớc. Về cơ bản các loại khí này có thể
coi là không độc. Quá trình nổ cũng phát sinh ra các loại khí độc với những
mức độ khác nhau chủ yếu là ôxit cacbon và các ôxit nitơ. Các loại khí nh
sulphit hiđrô và điôxit sulphua thờng không phát sinh nhng cũng có thể
hiện diện trong một số điều kiện nhất định khi nổ mìn ở các vỉa quặng
sulphit. Tập hợp lại, các loại khí độc phát sinh sau khi nổ này đợc gọi là
khói thuốc. Khi sử dụng thuốc nổ gốc nitroglixerin (NG) các loại khói gây
nhức đầu cũng xuất hiện do hiện tợng khối thuốc nổ không triệt để hoặc
chỉ nổ từng phần tạo ra.
Ôxit cacbon, chất khí độc tồn tại dai dẳng nhất, thờng hiện diện ở
một mức độ nào đó sau nổ mìn. Đây là một chất khí không màu, không
mùi, không vị và không gây kích thích. Loại khí này không tan trong nớc
và không thể tiêu tan bằng cách phun nớc hoặc làm ớt khối đá vừa phá
nổ. Phơng pháp duy nhất để kiểm soát loại khí này là phân tán hoặc giảm
bớt nồng độ bằng thông gió tích cực. Do hơi nhẹ hơn không khí nên ở nơi
nào có không khí CO thờng bay lên trên còn nơi nào thiếu không khí nó
thờng bị giữ lại ở vòm hang hoặc lò thợng cụt.
Có thể bị ngộ độc nếu hít phải CO liên tục với nồng độ thấp hơn
0,01% và ở nồng độ 0,02% sẽ thấy triệu chứng nhẹ sau vài giờ. Khi nồng
độ ở mức 0,04 0,05% có thể không thấy triệu chứng gì trong vòng một
giờ nhng nếu tiếp xúc từ 2 3 giờ có thể bị nhức đầu và rơi vào trạng thái
bực dọc. Với nồng độ 0,10 0,12% triệu chứng ngộ độc có thể nhận thấy
trong vòng 1 giờ và nếu tiếp xúc liên tục sẽ thấy nhức đầu, buồn nôn và lẫn

lộn trí nhớ. Khi nồng độ lên đến 0,15 0,20% khí CO thực sự nguy hiểm,
ngoài các triệu chứng thông thờng, nạn nhân có thể bị ngất. Tiếp xúc lâu
19
hơn ở nồng độ này có thể dẫn đến tử vong. ở nồng độ từ 0,40% trở lên thời
gian tiếp xúc ít hơn 1 giờ cũng gây tử vong và hiệu ứng này có thể xảy ra
bất thình lình đến mức nạn nhân gần nh không cảm thấy hoặc thấy rất ít
triệu chứng trớc khi bị suy sụp. Tai nạn thờng xảy ra khi thợ mỏ trở lại
làm việc ở lò thợng vài ngày sau khi nổ mìn. Trong điều kiện thông gió
kém nạn nhân bị suy sụp sau đó thiệt mạng sau một thời gian làm việc
ngắn.
Các loại ôxit nitơ thờng xuất hiện dới dạng điôxit nitơ (NO
2
) một
chất khí có màu nâu đỏ. ở ngoài trời có thể nhận ra ngay loại khí này nhờ
màu sắc đặc trng của nó. Tuy nhiên trong hầm tối khó có thể phát hiện
đợc NO
2
bằng mắt. Có thể phát hiện ra NO
2
nồng độ thấp nhờ tính kích
thích của nó đối với mắt, mũi và cổ họng. Các loại ôxit nitơ thờng nguy
hại hơn ôxit cacbon nhng rất may chúng lại tan nhanh sau khi nổ. Ngay cả
với nồng độ thấp chúng cũng rất nguy hiểm. Không có triệu chứng ngộ độc
rõ ràng khi hít phải NO
2
nồng độ thấp. Hiện tợng này thờng xảy ra âm
thầm và nạn nhân có thể hấp thụ một liều lợng lớn hoặc tử vong mà không
nhận ra đã tiếp xúc với nồng độ ở mức nguy hiểm. Ôxit nitơ nguy hiểm ở
nồng độ lớn hơn 0,0005% (nghĩa là có 5 phần ôxit nitơ trên một triệu phần
không khí). Nồng độ 0,007% là mức độ cực đại không gây ra nguy hại

nghiêm trọng khi hít thở trong vòng 30 60 phút trong khi nồng độ 0,01%
có thể gây ra những tổn hại nghiêm trọng đối với sức khoẻ với thời gian tiếp
xúc nh vậy. Nồng độ 0,07% gây tử vong trong vòng 30 phút hoặc ít hơn.
Đặc tính khói của thuốc nổ rất khác nhau và nồng độ khói có thể thay
đổi tuỳ thuộc điều kiện sử dụng. Quá trình nổ tạo ra một số loại khí độc bất
kể loại thuốc nào đợc lựa chọn. Trong nhiều trờng hợp hỗn hợp của
ANFO lại sinh ra nhiều khói hơn các loại thuốc nổ Gelignit hoặc Watergel.
Do điều kiện giới hạn về không gian nên cần phải hết sức thận trọng
khi lựa chọn thuốc nổ nhằm hạn chế đến mức tối thiểu khói độc thải ra.
20
Đối với các ứng dụng trong hầm lò chỉ nên sử dụng những loại thuốc
nổ đợc chế tạo theo công thức chuẩn mực có độ cân bằng ô xy cao. Ngay
cả với những loại thuốc này cũng phải bảo đảm thông gió tốt vì khi sử dụng
với liều lợng đủ lớn nồng độ khí độc phát sinh có thể tới mức gây chết
ngời. Theo thông lệ việc nổ mìn thờng đợc thực hiện vào lúc giao ca
hoặc giờ nghỉ giữa ca tuy nhiên điều này không có nghĩa là có thể bỏ qua
việc thông gió sau khi nổ mìn.
Cách thức bảo vệ tốt nhất để tránh khói độc là dành đủ thời gian
thông gió để làm tan khói trớc khi công nhân quay trở lại gơng lò. Ngoài
ra, thuốc nổ sử dụng phải đợc bảo quản tốt và kích nổ đúng cách để chúng
nổ hết hoàn toàn. Mức độ giới hạn về không gian là một yếu tố quan trọng
khác để giảm thiểu việc tạo ra khói độc. Nếu chất độn bằng gỗ đợc sử
dụng khi nạp thuốc thì phải tăng cờng thông gió để giảm tác động ngợc
của các chất độn này đối với việc tạo ra khói độc do điều kiện kìm giữ và
kích nổ thuốc nổ bị giảm. Trong trờng hợp không đảm bảo đủ thông gió,
nên thay chất độn gỗ bằng chất độn trơ nh đất sét, vụn ngói chẳng hạn.
Ngay cả đối với nổ mìn lộ thiên khi khói phát sinh thờng không
đợc coi là nguy hiểm vẫn có thể có những tình huống nguy hiểm hình
thành ở đáy mỏ trong những ngày lặng gió. Khói phát sinh sau khi nổ có
thể lu lại và gây nên sự khó chịu và đau ốm nếu hít phải trong một thời

gian nhất định.

1.1.7 Đặc tính lu giữ

Hầu hết các loại thuốc nổ đều dễ hỏng vì vậy cả thời tiết lẫn điều
kiện lu kho đều có ảnh hởng đáng kể đến tuổi thọ của chúng. Đặc tính
lu giữ của các loại thuốc nổ khác nhau rất khác nhau, chẳng hạn nh đặc
21
tính lu giữ của mồi nổ ANZOMEX tốt hơn của thuốc nổ nhũ tơng,
Watergel và Gelignit rất nhiều.

1.1.8 Đặc tính lý học

Đặc tính lý học của các loại thuốc nổ khác nhau cũng rất khác nhau.
Các loại thuốc gốc ANFO bao gồm cả ENERGAN thờng có dạng hạt dễ
rót, đổ còn Watergel lại có dạng đặc quánh hơi đàn hồi giống cao su, trong
khi nhũ tơng có độ đậm đặc nằm giữa kem chải tóc và hồ đặc. Thuốc nổ
Gelignit lại có nhiều tính dẻo hơn.

1.1.9 Sự giảm nhậy của thuốc nổ

Sự giảm nhậy lý tính của thuốc nổ thờng do sự huỷ hoại bọt khí/hơi
hoặc vi cầu thuỷ tinh gây ra. Sự huỷ hoại này có tác động đến các vị trí
nóng có vai trò quan trọng đối với khả năng kích nổ của thuốc nổ. Hiện
tợng này đợc gọi là hiện tợng thuốc nổ bị ép chết (dead pressing).
Quá trình giảm nhậy thuốc nổ thờng xảy ra bởi ba nguyên nhân chủ
yếu sau đây:
a) áp lực tĩnh (do cột nớc trong lỗ mìn gây ra);
b) áp lực động (gây ra bởi sự kích nổ các khối thuốc gần kề);
c) Kết hợp bởi cả áp lực tĩnh và áp lực động.

22
1.9(a) Giảm nhậy bởi áp lực tĩnh
Dạng giảm nhậy này chỉ xuất hiện trong các lỗ mìn khi áp lực của
nớc tác động lên cột thuốc có trị số đáng kể. Tuy nhiên hiện tợng này
cũng chỉ xảy ra đối với những loại thuốc bao gói hoặc bơm trực tiếp đợc
nhậy hoá bởi bọt khí hoặc hơi không đợc bảo vệ. Nếu vụ nổ đợc thực
hiện với những lỗ mìn sâu hoặc có cột nớc trong lỗ mìn có chiều cao lớn
thì phải lựa chọn thuốc nổ theo khuyến nghị của nhà sản xuất.

1.9(b) Giảm nhậy bởi áp lực động
Độ nhậy của đa phần các loại thuốc nổ trở nên kém hơn khi tỉ trọng
của nó tăng lên. Điều này càng đúng hơn đối với các loại thuốc có thành
phần không chứa chất nhậy hoá. Chẳng hạn sự thay đổi về độ nhậy theo tỉ
trọng đối với nhũ tơng, Watergel và hỗn hợp ANFO lớn hơn đối với
Gelignit.
Thuốc nổ bị nén ép và do đó bị giảm nhậy bởi áp lực động theo các
phơng thức chính sau đây:

1.9(b)1 Hiệu ứng khe hở
Nếu trong một lỗ mìn khô đợc nạp thuốc nổ có đờng kính nhỏ mà
không nhồi chặt thì giữa các thỏi thuốc sẽ tồn tại các khe hở không khí. Do
có những khe hở này nên khi đợc kích nổ, sóng xung kích thờng có xu
hớng thoát ra khỏi sóng nổ và tác động lên khối thuốc nổ ở phía trên vùng
sóng nổ một áp lực gọi là áp lực cạnh sờn. Nếu độ ổn định của sóng nổ ở
gần trị số tới hạn áp lực cạnh sờn này sẽ nén làm tỉ trọng của khối thuốc
nổ tăng lên và nh vậy làm cho độ nhậy của nó giảm trong khoảng thời gian
chỉ vài micro giây trớc khi sóng nổ tới. Hiện tợng đợc gọi là hiệu ứng
23

khe hở (channel effect) này có thể làm cho quá trình nổ bị yếu đi hoặc thậm
chí ngừng lại. Có thể khắc phục hiện tợng này bằng các cách sau:
a) Nhồi kỹ khi nạp thuốc để thuốc lấp kín mặt cắt ngang lỗ mìn;
b) Sử dụng thuốc nổ có tốc độ nổ hoặc độ nhậy cao hơn với thỏi
thuốc có đờng kính lớn nhất có thể;
c) Bảo đảm để cột thuốc không bị chèn ngang bởi các vụn đá
hoặc mạt khoan trong quá trình nạp.

1.9(b)2 Hiệu ứng nổ sớm
Khi bắn hai lỗ mìn cạnh nhau với thời gian dãn cách ngắn (thờng
đợc thực hiện trong kiểu nổ đợc gọi là burn cut) thì áp lực nổ của lỗ
mìn trớc có thể tác động lên thuốc nổ trong lỗ mìn sau và nh vậy làm cho
thuốc nổ bị giảm nhậy ngay trớc thời gian bắn dự kiến chỉ vài phần mời
giây đồng hồ. áp lực nổ nói trên tác động theo các hình thức cách sau:
a) Sóng áp lực truyền trực tiếp qua khối thuốc cha nổ;
b) Lỗ mìn bị biến dạng do sự dịch chuyển của đất đá bị nổ và do
đó nén ép khối thuốc ở bên trong và/hoặc
c) Các chất khí nổ có năng lợng cao xuyên qua các kẽ nứt trong
đá tác động vào lỗ mìn tiếp theo.
Xin lu ý rằng ở đây ba hình thức tác động nói trên của áp lực đợc
trình bày theo trình tự xuất hiện chứ không phải theo tầm quan trọng của
chúng.
a) Thời gian để sóng nổ di chuyển từ một khối thuốc nổ đến khối
thuốc nổ kế cận rất ngắn (chỉ một phần nhỏ của miligiây) và
hiệu ứng nén của sóng nổ có thời lợng nằm trong khoảng từ 5
ms đến 8 ms.
24
Điều đó có nghĩa là những khối thuốc nổ đợc bắn tức
thời hoặc sau thời gian lớn hơn 8 ms có khả năng hồi phục từ
trạng thái giảm nhậy bởi sự nén ép của sóng nổ trừ khi chúng

đ ợc nhậy hoá bằng vi cầu thuỷ tinh hoặc chất tơng tự vì
chúng không thể phục hồi khi bị nén vỡ. Vấn đề tơng tự cũng
xảy ra khi các lỗ mìn cận kề đợc bắn với cùng một số vi sai
danh định vì độ phân tán của thời gian vi sai làm cho thời gian
bắn thực tế của các lỗ chênh nhau vài miligiây.
Vì lí do nói trên, không nên bắn các lỗ mìn cận kề với
cùng một thời gian vi sai.
b) Cơ chế thứ hai, đợc coi là nguyên nhân thông dụng nhất gây
ra sự giảm nhậy bởi áp lực động, thờng thấy trong đá yếu,
xốp và/hoặc ngậm nớc. Các tầng đất sét, đá phiến mềm, đá
vôi và và đá cát kết ớt có xu thế thúc đẩy quá trình nén ép lỗ
mìn trong khi hiện tợng này rất hiếm khi xảy ra trong đá
granit khối, đá quăc zit mịn.
c) Nh có thể mờng tợng, cơ chế thứ ba thờng xuất hiện trong
các loại đá có đứt gãy hoặc khe nứt. Các loại khí áp lực rất cao
phát sinh khi nổ thờng có xu thế truyền qua các khe nứt trong
loại đá này đến lỗ mìn kế tiếp, nén ép tách và/hoặc đẩy khối
thuốc trong lỗ ra ngoài trớc thời điểm nó đợc kích nổ.
Đối với thuốc nổ POWERGEL 3151 khoảng cách lỗ để dạng ép
chết này xảy ra với lỗ mìn đờng kính 45 mm thờng vào cỡ 400 mm
nhng nó có thể chỉ vào khoảng 100 mm trong đá có độ cứng trung bình.



25
1.9(b)3 Hiệu ứng dây nổ
Khi đợc sử dụng để kích nổ các lỗ mìn và đi xuyên qua cột thuốc
dây nổ có thể gây nên hiệu ứng kích nổ phụ hoặc giảm nhậy lớp thuốc nổ
bao quanh dây nổ. Có nhiều phơng thức kết hợp dây nổ - thuốc nổ đợc
ứng dụng trong nổ mìn tuy nhiên cần phải thận trọng khi lựa chọn để có

đợc phơng thức phù hợp nhất. Vấn đề này sẽ còn đợc đề cấp đến trong
chơng 5 (trang 5.6, 5.7).

1.1.10 Hiệu ứng nhiệt độ

1.1.10.1 Nhiệt độ cao
Không có loại thuốc nổ hoặc mồi nổ nào có nguy cơ bị cháy hoặc nổ
ở nhiệt độ 50
0
C cho dù các tính chất lý học của chúng (nh độ vững chắc,
độ dẻo v.v) có thể thay đổi. Độ nhậy nổ của thuốc nổ thờng tăng lên
cùng với nhiệt độ trong khi thời hạn bảo quản/thời gian nằm chờ của một số
loại thuốc nổ lại giảm.
Thuốc nổ Gelignit đợc coi là an toàn ở nhiệt độ lên tới 90
0
C, đối
với thuốc nổ nhũ tơng POWERGEL trị số này là 110
0
C, tơng ứng ANFO
là 100
0
C, mồi nổ ANZOMEX là 70
0
C, kíp nổ là 70
0
C và dây nổ lên đến
120
0
C. ở những nhiệt độ hơi cao hơn trị số an toàn nói trên, các phản ứng
hoá học và sự phân rã có thể bắt đầu xảy ra làm cho một số loại thuốc nổ

trở nên vô dụng hoặc trở thành chất trơ trong khi một số loại khác lại có
phản ứng phát nhiệt dẫn đến cháy hoặc nổ.
Khi có mặt một số khoáng chất hoặc muối một số loại thuốc nổ sẽ
tham gia các phản ứng hoá học làm xuất hiện nhiệt hoặc điểm nóng trong lỗ
làm nhiệt độ tăng cao tới mức nguy hiểm.
26