Nghiên cứu lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nâng cao hiệu quả nổ mìn mỏ than Mạo Khê

Phần chuyên đề
Nghiên cứu lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nâng cao hiệu quả nổ mìn mỏ
than Mạo Khê

Sinh viên thực hiện :

GVHD : TS. Đào Viết Đoàn

Nguyễn Phan Nguyên
MSV : 1221070109

1

1


Lời Nói đầu
Trong quá trình khai thác trên mỏ lộ thiên thì công tác nổ mìn là một khâu trong
quy trình công nghệ và nó chiếm giữ một vị trí quan trọng bởi vì:
+ Công tác nổ mìn là khâu đầu tiên trong quy trình sản xuất mỏ lộ thiên, có tác
dụng phá vỡ đất đấ nguyên khối để tạo thành sản phẩm là đất đá, than có cỡ hạt hợp lý để
phục vụ cho các thiết bị xúc bốc và vận tải làm việc an toàn và đạt hiệu quả cao.
+ Công tác nổ mìn chiếm tỷ lệ chi phí lớn trong tổng giá thành khai thác than.
Như vậy chất lượng của công tác nổ mìn sẽ ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến các
khâu tiếp theo: Xúc bốc, vận tải, gạt đất đá thải và khâu khoan cho bãi khoan tiếp giáp,
nền tầng kế tiếp và bặc biệt là ảnh hưởng các thông số của hệ thống khai thác, công nghệ
khai thác mỏvà cuối cùng là ảnh hưởng tới chi phí và nền kinh tế.
Với vai trò quan trọng của công tác nổ mìn, nên chuyên đề:
“Nghiên cứu, lựa chọn các thông số nổ mìn hợp lý nâng cao hiệu quả nổ mìn
mỏ than Công ty than Mạo Khê” là rất cần thiết.
Đồ án lựa chọn chuyên đề với mục đích nâng cao hiệu quả nổ mìn cả về kỹ thuật

và mặt kinh tế để đem lại hiệu quả cao trong sản xuất kinh doanh cho mỏ.

2

2


Chương 1
Tổng kết công tác nổ mìn ở công ty than Mạo Khê
Mỏ than Mạo Khê là một trong những mỏ than lộ thiên lớn của vùng than Quảng
÷

Ninh nói riêng và Việt Nam nói chung có sản lượng than khai thác từ 3 3,5 triệu
÷

tấn/năm và sản lượng đất đá bóc từ 20 25 triệu m3/năm.
Với sản lượng lớn như vậy, trong những năm gần đây mỏ than Mạo Khê đã sử dụng rộng
rãi các loại thuốc nổ trong nước và nước ngoài sản xuất như: Hãng ICI ( Australia), hãng
IDL (ấn Độ), của Trung Quốc, gần đây chủ yếu dùng thuốc nổ của Công ty hoá chất Mỏ
và Bộ Quốc Phòng. Phụ kiện nổ cũng được sử dụng đa dạng của các nước trên với mục
đích đạt được yêu cầu khối lượng đất đá phá ra sau nổ mìn đạt chất lượng cao.
1.1. Đặc điểm và tính chất đất đá, khoáng sàng cần nổ mìn.
Đất đá mỏ bao gồm các loại như : Cuộn kết, sạn kết, cát kết, bột kết và sét kết phân
bổ rộng trong các khu vực khai trường mỏ. Đá cuội kết chiếm tỷ lệ nhiều nhất từ vách vỉa
14-5 trở lên, đồng thời các kết chiếm tỷ lệ lớn nhất. Theo phân loại của M.M
Prôtôđiacônôp đất đá mỏ có f từ 8 ÷ 14, trong đó đất đá có độ kiên cố f = 11 ÷ 12 chiếm
>40%, f = 13 ÷ 14 chiếm 20 ÷ 35%. Như vậy đất đá ở mỏ có độ kiên cố rất cao nó ảnh
hưởng nhiều đến công tác nổ mìn ở mỏ.
Đặc điểm phân bổ theo lớp của đất đá với chiều dày mỗi lớp khác nhau từ 0,8
÷1,5m, đất đá phân lớp dày lại có độ kiên cố lớn thuộc loại khó và rất khó nổ. Nước

ngầm trong các khai trường của mỏ phân bổ rộng, ngoài ra trong khu vực mỏ còn tồn tại
2 đứt gẫy L - L và A - A cùng với 4 nếp uốn (2 nếp lồi và 2 nếp lõm) cũng ảnh hưởng rất
lớn đến công tác nổ mìn.
Qua tổng kết, đặc điểm, tính chất đất đá, khoáng sàng cần nổ mìn của mỏ ta thấy
các yếu tố cơ bản ở trên đều ảnh hưởng đến công tác nổ mìn. Nhưng quan trọng nhất
quyết định đến mức độ phá vỡ là độ kiên cố và độ nứt nẻ của đất đá.
Khối lượng đất đá cần nổ theo độ kiên cố của đất đá được trình bày ở bảng(1-1).

3

3


Bảng 1.1 Tổng kết số lượng mét khoan nổ mìn lần 1.
f= 9÷10
Khối
Tỷ lệ
lượng
(%)
(m)

Năm

f= 11÷12
Khối
Tỷ lệ
lượng
(%)
(m)

f= 13÷14
Khối
Tỷ lệ
lượng
(%)
(m)

Tổng số
mét
khoan nổ
mìn(m)

ftb

2006

151373,6

50,39

90271,4

30,05

58759

19,56

300404

11,08

2007

159055,6

44,83

116302

32,78

79438,9

22,39

354796,5

11,33

2008
2009

128199,5
198329

37,92 89673,5 26,53 120198,5 35,55
49,1
117241
29,1

87949
21,8
Bảng 1.2 Bảng tổng hợp tính chất cơ lý đá.

338071,5
403519

11,62
11,23

Các chỉ tiêu phân tích thí nghiệm

Tỷ

Hệ số độ

(giá trị trung bình)

lệ(%)

cứng(f)

Giai
đoạn
lấy

Tên đá

mẫu

σn tb,

σk tb ,

γtb

Kg/cm2 Kg/cm2

∆tb ,

ϕ tb ,

c tb ,

Theo

10.KPa

độ

KPa

Baron

Theo
Prodia
conop

Sạnkết

1117

103.3

2.54

2.66

34°08’

320.4

34.92

9.83

11.17

Cátkết

1388

128.3

2.63

2.70

34°06’

412.2

55.95 11.43

13.88

Bộtkết

705

64.93

2.62

2.60

34°06’

213.7

9.13

7.20

7.05

Giá

Sạnkết

1241

97

2.57

2.66

35°00’

321.2

34.92 10.57

12.41

trị sử

Cátkết

1303

109

2.63

2.70

33°18’

364.1

55.95 10.93

13.03

dụng

Bộtkết

699

59

2.62

2.60

32°08’

200.4

9.13

7.16

6.99

10.46

12.26

Năm
2005

Trung bình
toàn mỏ

2.61

Từ số liệu (bảng 1.1) cho thấy những năm gần đây khối lượng đất đá bóc chủ yếu có
hệ số độ kiên cố f = 9÷10; Sau đó là f = 11÷12, chiếm tỷ trọng nhỏ là đất đá f = 13÷14
và rất ít đất đá có f = 6÷7. Hệ số độ kiên cố bình quân toàn mỏ từ 11,08 ÷ 11,62.

4

4


1.2. Tình hình sử dụng vật liệu nổ của mỏ.
1.2.1. Thuốc nổ.
Trong những thập niên cuối của thế kỷ XX mỏ sử dụng phần lớn các loại thuốc nổ
của nước ngoài sản xuất như: Amônit M11, N 0-6JV, TNT, Zecno 79/21 của Liên Xô;
Powergel( Nhũ tương), Energal, ANFO của úc; WJ của Trung Quốc; Superdye của ấn độ.
Ngoài ra mỏ còn sử dụng một phần nhỏ các loại thuốc nổ sản xuất trong nước như: TNT,
Zecno 79/21, ANFO.
Từ đầu thế kỷ XXI cho đến nay do trong nước đã bắt đầu sản xuất được một số loại
thuốc nổ chịu nước như EE-31, NT-13(nhũ tương), ANFO và các loại thuốc nổ không
chịu nước như ANFO thường, AD-1, Zecno 79/21 và một số loại thuốc khác nên mỏ có
xu hướng sử dụng chủ yếu các loại thuốc nổ trong nước sản xuất.

Tuy nhiên việc sử dụng các loại thuốc trong nước đặt ra cho chúng ta hai vấn đề
đáng quan tâm:
+ Một là: Tìm hiểu tính năng kỹ thuật và đặc tính năng lượng của chất nổ cụ thể là
về nhiệt lượng nổ, mật độ, khả năng công nổ và sức công phá, khả năng kích nổ ổn định
và tốc độ kích nổ, khả năng chịu nước...
+ Hai là: Phải xem xét về kỹ thuật sử dụng, giá bán thuốc nổ và tính toán hiệu quả
kinh tế.
Việc lựa chọn loại thuốc nổ của mỏ trong thời gian qua hầu như chưa có sự so sánh
tính toán cẩn thận các vấn đề nêu trên như: Tỷ lệ sử dụng thuốc nổ chịu nước vẫn chiếm
phần lớn, việc sử dụng thuốc nổ trong nước hay nước ngoài còn tuỳ tiện chưa có cơ sở,
chưa chú ý đến tỷ lệ thuốc nổ mồi. Ngoài ra việc tính toán quy đổi thuốc nổ trong quá
trình sử dụng cũng chưa đước mỏ quan tâm, chưa dựa trên cơ sở khoa học, vì vậy kết quả
tính toán thông số và chất lượng không theo ý muốn.
1.2.2. Tình hình sử dụng phương tiện nổ và phương pháp làm nổ lượng thuốc.
Trong giai đoạn hiện nay mỏ chủ yếu sử dụng loại phương tiện nổ mới kết hợp với
phương pháp nổ mìn vi sai để sử dụng tối đa chiều sâu lỗ khoan mang lại chất lượng đập
vỡ và hiệu quả kinh tế cao.
Phương tiện nổ mới bao gồm: Hệ thống dây truyền tín hiệu sơ cấp (từ máy khởi nổ
đến đầu bãi nổ) và dây truyền tín hiệu nổ thứ cấp (truyền tín hiệu nổ giữa các lỗ khoan,
truyền tín hiệu đến từng mồi nổ đặt trong lỗ khoan).

5

5


+ Loại dây sơ cấp kí hiệu là LIL, dây truyền tín hiệu bằng bột thuốc nổ trong thành
ống, tốc độ truyền sóng nổ trong ống dẫn tín hiệu là 2000 m/s được khởi nổ bằng hạt sơ
cấp. Dây sơ cấp có chiều dài 150, 300, 450 m được gắn với kíp nổ tức thời.
+ Loại dây thứ cấp gồm hệ thống dây trên mặt kí hiệu là TLD, nhận tín hiệu nổ từ

hệ thống sơ cấp truyền đến từng miệng lỗ khoan. Chiều dài dây tiêu chuẩn: 3,6 m; 4,9 m;
6,1 m; 9 m; 12 m; 15 m; 18 m, được gắn với kíp nổ vi sai còn đầu kia được bóp bẹp để
chống ẩm và được gắn miếng nhựa ghi thời gian chậm vi sai. Thời gian vi sai của kíp là
5ms, 9 ms, 17 ms, 25 ms, 42 ms, 65 ms, 100 ms.
+ Loại dây truyền tín hiệu nổ bên trong lỗ khoan kí hiệu là LLHD, nhận tín hiệu nổ
từ hệ thống trên mặt để làm nổ các luợng thuốc nằm trong lỗ khoan. Dây có độ dài tiêu
chuẩn là 8,9m, 10m, 12m, 15m, 18m, 24m, 30m, 36m, 45m và 60m, một đầu gắn kíp vi
sai 200ms, 400ms, 600ms, đầu kia cũng được bóp bẹp lại để chống ẩm và cũng có miếng
nhựa ghi thời gian chậm vi sai của kíp. Kíp vi sai với độ chậm lớn đảm bảo chắc nổ, an
toàn cho cả bãi mìn.
Các hệ thống dây và kíp trên được nắp ráp chắc chắn với nhau qua " Hộp nối
chùm", khi cần đấu với mạng dây nổ thì thông qua móc chữ "J" gắn ở đầu mỗi dây
LLHD.
Mồi nổ: Mỏ Mạo Khê thường dùng loại mồi nổ PPP- 400 hoặc VE -05.
+ Mồi nổ Anzomex (PPP) do hãng ICI sản xuất từ loại thuốc nổ mạnh Petn với 8
vòng dây nổ có sức nổ 2,5g PTENT/m. Thuốc nổ có dạng thỏi trọng lượng 400g/thỏi và
có ưu điểm là chịu nước tốt, kích nổ cho mọi chất nổ trong lỗ khoan.
+ Mồi nổ VE-05 do Bộ Quốc Phòng sản xuất có dạng thỏi trọng lượng 400g/thỏi. Tốc
÷

độ nổ 6800 7100m/s. Mồi nổ có khả năng kích nổ tốt cho các loại thuốc nổ thông thường.
Máy khởi nổ (máy đập hạt nổ) trước đây được dùng phổ biến nhưng hiện nay đã
được thay thế bằng kíp nổ và dây cháy chậm. Đối với mỏ Mạo Khê thì chi phí phương
tiện nổ này tương đương với đây nổ, đắt hơn phương tiện nổ điện nhưng ưu việt hơn
nhiều. Khi chiều cao tầng lớn thì có thể giảm chi phí phương tiện nổ từ 2

÷

3 lần so với

chiều cao tầng thấp.

Bẳng 1.3 Tình hình sử dụng thuốc nổ mỏ than Mạo Kh
Loại thuốc nổ sử dụng
Năm 2007
Nă

6

6


đơn vị
ANFO thường

tính
Kg

%
Khối lượn
lượng
8773271 81,91564 8284445

AH 1

Kg

0

3072

AD1

Kg

962

0,008982

4451

ANFO chịu nước
TFD 15

Kg
Kg

142212
333768

1,327827
3,116377

84868
543840

NT 13

Kg

851040

7,946123

1031448

EE 31
P 113

Kg
Kg

608876

5,685048
0

666452
64100

Thuốc nổ không chịu nước

Thuốc nổ chịu nước

7

Khối

Tỷ lệ thuốc nổ chịu nước

%

Tổng khối lượng thuốc nổ

Kg

10710129

1068267

Tổng khối lượng thuốc nổ theo B4

Kg

11105416

1106752

7

18,08


Bảng 1.4 Đặc tính kỹ thuật của một số loại thuốc nổ.
Loại thuốc nổ
Anfô
Anfô
chịu
thường
nước

0,8 ÷
1,1 ÷ 1,25

Các chỉ tiêu

Đơn vị

Zecnô
79/21

AD1

Mật độ thuốc nổ

g/cm3

0,85÷0,95

0,95÷1,

3,2÷4,0

1
3,6 ÷

0,9
4,1 ÷

4,5 ÷ 5,5

Kcal/k

1000

4,0
986

4,2
890

820÷880

g
cm3

350 ÷ 360

350÷36

320÷36

320÷330

mm

14 ÷ 16
Không
MNTG

0

13 ÷ 15
Không
Kíp số 8

0
15 ÷ 20
Không
MNTG

14 ÷ 16
Tốt
MNTG

mm

40 ÷ 60
Khô

Khô

50
Khô

Nước

Tốc độ kích nổ
Nhiệt lượng nổ
Khả năng công
nổ
Sức công phá

Tính chịu nước
Khả năng kích
số
Đường kính min
Điều kiện sử

Km/s

dụng
1.3. Các thông số lỗ mìn, chất lượng nổ và quy mô nổ.

NT-13

EE-31

1 ÷ 1,2

1,0÷1,2

3,5÷3,7

5
3,0÷3,8

280÷

260÷29

310
0

12 ÷ 14 12 ÷ 14
Tốt
Tốt
Kíp số 8 Kíp số 8

N/ chảy

N/ chảy

chảy

Các thông số nổ mìn bao gồm : Chỉ tiêu thuốc nổ, đường kính lỗ khoan, đường
kháng chân tầng, khoảng cách giữa các lỗ, khoảng cách giữa các hàng lỗ khoan, chiều
sâu khoan thêm, chiều cao cột bua, chiều cao cột thuốc, sơ đồ mạng lỗ khoang...
Hiện nay mỏ Mạo Khê đang sử dụng loại máy khoan xoay cầu CÁỉ - 250MH với
đường kính choòng khoan là 243mm nên đường kính lỗ khoan trung bình là 250mm.
Tuy nhiên việc lựa chọn các thông số nổ mìn của mỏ còn chưa thực sự phù hợp nên
÷

suất phá đá đạt rất thấp ( từ 38 40 m3/m) và chất lượng đập vỡ đất đá chưa cao, tỷ lệ đá
quá cỡ lớn, chất lượng tạo nền tầng chưa tốt, tầng bị nâng cốt cao khá lớn (bình quân
÷

mức nền bị nâng cao từ 0,8 1,5m chiếm tỷ lệ tới 30%). Từ đó làm tăng chi phí cho công
tác khoan nổ mìn lần 2 phá đá quá cỡ và các mô chân tầng dẫn đến tăng giá thành khai
thác một tấn than của mỏ. Bảng các thông số nổ mìn của mỏ than Mạo Khê.
TT

8

Bảng 1.5 Các thông số nổ mìn của mỏ than Mạo
Ký
Đơn vị
Năm 2007

Các thông số

8


÷

hiệu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

9

Chiều cao tầng
Chiều sâu lỗ khoan
Chiều sâu khoan thêm
Đường kháng chân tầng
Khoảng cách giữa các lỗ khoan
Khoảng cách giữa các hàng
K.lượng đất đá phá ra của 1 lỗ khoan
Suất phá đá
Chỉ tiêu thuốc nổ
Lượng thuốc nổ trong 1 lỗ khoan
Mật độ nạp thuốc
Chiều dài cột thuốc
Chiều dài bua
Hệ số sử dụng mét khoan

9

H
L
Lkt
Wct
a
b
Vđ
Spđ
q
Qt
∆t
Ltc
Lb

Ksd

m
m
m
m
m
m
m3
m3/m
kg/m3
kg
kg/m
m
m

f=9 10
15,0
17,5
2,5
8
8
7,5
960
52,57
0,5
480
45
10,67
4,5

0,88

÷

f=11 12
15,00
17,50
2,50
7,00
7,00
6,50
735
40
0,60
441
45
9,5
5,5
0,88


÷

Quy mô bãi nổ của mỏ lớn thường đạt từ 20 000 60 000m3/1 bãi nổ. Quy mô nổ
hào nhỏ hơn quy mô nổ tầng, suất phá đá khi nổ hào nhỏ hơn khi nổ tầng.
1.4. Các phương pháp nổ mìn của mỏ
Hiện tại mỏ Mạo Khê đang áp dụng hai phương pháp là phương pháp nổ mìn tức
thời và phương pháp nổ mìn vi sai. Xem bảng (1.6).
Bảng 1.6 Các phương pháp và quy mô nổ mìn lần 1
Năm

Khối lượng đất đá nổ mìn theo
phương pháp nổ mìn(m3)
Đồng
Tổng số
Vi sai
thời

Số vụ nổ mìn (vụ nổ)

Quy mô 1 vụ nổ (m3/vụ)

Tổng
Đồng
Vi sai
số
thời

Trung
bình

Vi sai

Đồng
thời

2006

11137522

11081272

56250

295

281

14

37754,3

39435

4018

2007

13152815

13087683

65132

346

330

16

38013,9

39659,6

4071

2008

12540983

12470766

70217

328

310

18

38234,7

40228,3

3901

2009

15479233

15425928

53305

385

372

13

40205,8

41467,5

4100

Từ bảng 1.6 cho thấy khối lượng đất đá cần nổ mìn của mỏ chủ yếu được nổ bằng
phương pháp nổ mìn vi sai, phương pháp nổ mìn tức thời chiếm tỷ lệ rất nhỏ.
Bảng 1.7: Bảng tổng kết các chỉ tiêu khoan nổ lần 1(Từ năm 2006÷ 2009).
Năm

Khối lượng đất
đá nổ mìn (m3)

Mét khoan
nổ mìn (m)

Thuốc nổ sử
dụng đã quy
đổi (kg)

Suất phá đá
(m3/mk)

Chỉ tiêu
thuốc nổ
(kg/m3)

2006

11081272

300404

5529267,5

48,62

0,60

2007

13087683

354796,5

6533580

48,82

0,59

2008

12470766

338071,5

6222578

47,5

0,59

7582580,8

48,2

0,61

2009
15425928
403519
1.4.1. Phương pháp nổ mìn đồng thời.

Phương pháp này áp dụng phổ biến từ năm 1990 trở về trước, phương pháp này sử
dụng phương tiện bằng dây nổ , kíp nổ tức thời, dây cháy chậm của Liên Xô (cũ), thường
áp dụng nạp thuốc tập trung, nổ đồng thời (tức thời) các lượng thuốc nổ trong bãi mìn.
1.4.2. Phương pháp nổ mìn vi sai.
Đây là phương pháp nổ thứ tự từng lượng thuốc hoặc từng nhóm lượng thuốc với

thời gian giãn cách rất nhỏ tính bằng phần ngàn giây.

10

10


Tác dụng của nổ mìn vi sai được tạo nên bởi 3 yếu tố cơ bản sau:
-

Sự giao thoa của trường ứng suất do các lượng thuốc nổ liên tiếp tạo ra.

-

Sự tạo thành mặt tự do phụ.

-

Sự va đập giữa các cục đá bay khi tốc độ và hướng dịch chuyển khác nhau.

Do công tác nổ mìn trên mỏ Mạo Khê gồm loại hình chính là nổ mìn đào hào và nổ
mìn trên các tầng.
1.4.2.1. Sơ đồ nổ vi sai khi đào hào.
Mỏ sử dụng các phương tiện nổ mới với điểm khởi nổ từ một phía
(đầu hào và sơ đồ vi sai dạng nêm có hệ thống đấu ghép thuận hay nghịch như hình 1.1.

17 ms
42 ms

vÞ trÝ ®iÓm khëi næ

a, sơ đồ hẹ thống đấu ghép nghịch.

17 ms
42 ms

vÞ trÝ ®iÓm khëi næ

b, Sơ đồ hệ thống đấu ghép thuận.
Hình 1.1 Sơ đồ vi sai đào hào.
Với hàng trung tâm nêm dạng thẳng (1 hàng) hay zích zắc (2 hàng). Thời gian vi sai
giữa các lỗ hàng trung tâm thường lấy là 17ms hoặc 25 ms. Thời gian vi sai giữa các

11

11


hàng là 42, 60 hoặc 100ms. Các hàng trung tâm và các hàng tiếp theo không được phân
biệt hoặc được phân biệt bằng các thông số mạng nổ, chiều sâu lỗ khoan cũng như chỉ
÷

tiêu thuốc nổ. Số hàng mìn khi nổ đào hào thường lấy là từ 3 6 hàng.
1.4.2.2. Sơ đồ nổ vi sai khi nổ tầng.
Nổ mìn trên tầng mỏ Mạo Khê thường có từ 2 đến 5 hàng mìn và thường có 2 dạng
cơ bản sau:
- Nếu có 3 mặt thoáng thì sử dụng sơ đồ nổ vi sai dạng “đường chéo” với điểm kích
nổ ở hàng đầu tiên, lỗ đầu tiên của tầng (nơi có 3 mặt tự do) (hình 1.2-a).
- Nếu có 2 mặt thoáng thì ding sơ đồ vi sai dạng “ nêm tam giác” đối xứng hoặc
không đối xứng với điểm kích nổ ở giữa bãi nổ (hình 1.2-b).

ở mỏ Mạo Khê thường ding thời gian vi sai giữa các lỗ là 42 ms, giữa các hàng là
65 hoặc 100 ms, thời gian vi sai của hệ thống xuống lỗ thường là 400 hoặc 450 ms.

17 ms
42 ms

vÞ trÝ ®iÓm khëi næ

a, Dạng chéo.

12

12


17 ms
42 ms

vÞ trÝ ®iÓm khëi næ

b, Dạng nêm.
Hình 1.2 Sơ đồ nổ vi sai trên tầng.
1.5. Nhận xét và đánh giá.
Sau khi nghiên cứu khảo sát công tác nổ mìn của mỏ than Mạo Khê, tôi rút ra
những nhận xét như sau:
Đất đá mỏ Mạo Khê thuộc loại phân lớp trung bình và dầy, có độ kiên cố lớn f tb =
11

÷ 12

thuộc loại khó nổ.

Việc sử dụng thuốc nổ của mỏ Mạo Khê rất đa dạng và phức tạp, tỷ lệ thuốc nổ chịu
nước khá lớn (chiếm trên 50% tổng khối lượng thuốc nổ mỏ sử dụng) trong khi khối
lượng đất đá nổ mìn chủ yếu vào mùa khô là bất hợp lý. Mỏ chưa có sự tính toán kết hợp
các loại thuốc nổ có công suất khác nhau, độ chịu nước khác nhau trong một lỗ khoan để
giảm chi phí.
Việc tính toán tỷ lệ thuốc nổ mồi với thuốc nổ chính là chưa hợp lý.
Sử dụng nổ mìn với chỉ tiêu thuốc nổ chưa hợp lý và phù hợp với từng loại đất đá
mỏ dẫn đến mức độ đập vỡ đất đá chưa hợp lý, đất đá sau nổ mìn quá vụn hoặc quá cỡ
gây lãng phí không cần thiết cho khâu nổ mìn lần 2 phá đá quá cỡ và mô chân tầng, gây
khó khăn cho công tác bốc xúc vận tải.
Mỏ áp dụng phương tiện nổ phi điện tiên tiến và phương pháp nổ vi sai. Tuy nhiên
việc áp dụng các sơ đồ nổ vi sai và thời gian vi sai còn theo cảm tính, không có cơ sở
khoa học nên hiệu quả nổ mìn chưa được phát huy tối đa.

13

13


Cần phải lựa chọn thời gian vi sai (khi nổ tầng và nổ hào) phù hợp với điều kiện đất
đá, sơ đồ vi sai thì mới phát huy được hiệu quả nổ. Mặt khác cũng cần phải lưu ý tới việc
lựa chọn sơ đồ nổ, vị trí điểm khởi nổ phù hợp với đặc điểm địa chất và tính chất cơ lý
của đất đá.
Các thông số nổ mìn được lựa chọn cảm tính và chủ yếu dựa trên độ cứng của đất
đá còn chưa phù hợp và lãng phí vật liệu nổ.
Trên đây là một số hạn chế trong công tác nổ mìn của mỏ than Mạo Khê. Vì vậy để
để đạt được hiệu quả nổ mìn cao hơn thì điều nhất thiết cần phải làm là nghiên cứu và lựa
chọn các thông số nổ mìn hợp lý trong phần tiếp theo.

14

14


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
Chương 2
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu qủa của công tác nổ mìn
Hiệu quả nổ mìn là một hàm phụ thuộc vào rất nhiều biến số, mức độ ảnh hưởng
của mỗi biến số đến hiệu quả nổ mìn là khác nhau. Để thuận tiện cho việc đánh giá các
biến số người ta có thể phân loại chúng thành hai nhóm yếu tố theo đặc trưng riêng (bảng
2.1)

Bảng 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn
Yếu tố tự nhiên
Yếu tô nhân tạo
1 Độ kiên cố của đất đá
1 Công tác khoan
2 Độ nứt nẻ của đất đá
2 Các thông số nổ mìn
3 Tính phân lớp của đất đá
3 Loại thuốc nổ sử dụng
4 ảnh hưởng của nước ngầm
4 Phương pháp điều khiển nổ mìn
5
5 Công tác tổ chức quản lý sản xuất
2.1. Các yếu tố tự nhiên

Là các yếu tố tự nhiên sẵn có tồn tại trong môi trường đất đá cần phải nổ mìn. Các
yếu tố này ảnh hưởng lớn đến hiệu quả nổ mìn. Theo phần 1.1 chúng ta đã biết về đặc
điểm cấu tạo và tính chất cơ lý của đất đá của mỏ than Mạo Khê. Sau đây chúng ta sẽ
nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn như sau:
2.1.1. Độ kiên cố của đất đá:
Độ kiên cố của đất đá có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả nổ mìn đặc biệt là công tác
tính chọn chỉ tiêu thuốc nổ (q). Đất đá có độ kiên cố càng lớn thì càng khó phá huỷ và
ngược lại.
Đất đá ở mỏ than Mạo Khê thuộc loại cứng trung bình f= 8÷14, trong đó:
f = 10÷12 là cuội kết, f = 9÷10 là sạt kết, f = 10÷11 là cát kết, f = 8÷14 là bột kết.
Độ kiên cố trung bình toàn khu từ 11 ÷ 12.
Do vậy đất đá ở mỏ than Mạo Khê thuộc loại khó nổ, nó ảnh hưởng đến mức độ
đập vỡ và kích thước cục đá nổ mìn.
2.1.2. Độ nứt nẻ và phân lớp của đất đá.
Trong quá trình thành tạo, phong hoá hình thành các đứt gãy làm cho đất đá bị nứt
nẻ tự nhiên. Độ nứt nẻ được thể hiện qua bề rộng của các vết nứt, khoảng cách trung bình
của những vết nứt. Độ nứt nẻ trong đất đá ảnh hưởng rất lớn đến mật độ nạp thuốc nổ
trong lỗ khoan, thất thoát năng lượng nổ khi nổ mìn.

15
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
Theo quan điểm phá huỷ đất đá mỏ bằng lượng sóng nổ thì nứt nẻ là môi trường
làm tăng hệ số hấp thụ, năng lượng sóng ứng suất và làm giảm tác dụng đập vỡ do tác
dụng của sóng ứng suất. Vậy đối với đất đá nứt nẻ thì để tăng hiệu quả đập vỡ xung nổ
phải tạo điều kiện phát huy thành phần tinh của sóng ứng suất bằng cách sử dụng lượng
thuốc nổ có đường kính lớn. Căn cứ vào mức độ nứt nẻ và mức độ đập vỡ yêu cầu để
chọn đường kính lượng thuốc phù hợp.

Hướng phân lớp của đất đá có ảnh hưởng lớn tới tốc độ sóng ứng suất trong đất đá
mỏ. Do đó tuỳ theo vị trí tương đối của lượng thuốc nổ so với hướng cắm mà năng lượng
sóng bị hấp thụ ít hay nhiều.
Khi nổ mìn trong đất đá nứt nẻ hoặc phân lớp thì hướng phá huỷ mạnh nhất là
hướng vuông góc với mặt tiếp xúc. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn
sơ đồ nổ vi sai và vị trí điểm khởi nổ hợp lý (hình 2.1).

A
A-A
1
2

42 ms
17 ms

vÞ trÝ ®iÓm khëi næ

A
1: Phương vị của vỉa đá; 2: Phương vị của mặt tách.
Hình 2.1 Sơ đồ vi sai phù hợp với cấu trúc của vỉa đá.
Hướng cắm của phân lớp so với mặt tầng là nguyên nhân tạo ra mô chân tầng khi
nổ. Có 2 trường hợp đặc trưng là hướng cắm thuận và hướng cắm nghịch (hình 2.2).
Hình a là hướng phá đá có lợi còn hình b là hướng phá đá không có lợi và thường
để lại các mô chân tầng.

16
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn

a, Hướng cắm thuận của các vỉa tầng.
b, Hướng cắm nghịch của các vỉa tầng.
Hình 2.2 ảnh hưởng của cấu trúc đất đá.
2.1.3. ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn:
Trước hết là tác dụng của nước ngầm, sau đó là nước mặn ảnh hưởng đến hiệu quả
nổ vì đây là nguồn tạo nước cho lỗ khoan. Nước ngầm vận động mạnh sẽ rửa trôi thành
phần dễ hoà tan của thuốc nổ (NH4NO3) làm giảm hiệu quả nổ. Biết được tình hình địa
chất thủy văn giúp ta có biện pháp xử lý để đạt hiệu quả nổ cao như: Sử dụng thuốc nổ
chịu nước, thuốc nổ chứa nước, làm bão hòa thành phần dễ hòa tan, sử dụng bao cách
nước khi dùng thuốc nổ không chịu nước, tháo khô lỗ khoan trước khi nạp thuốc hoặc kết
hợp thuốc nổ chịu nước và không chịu nước trong 1 lỗ khoan.
2.2. Các yếu tố nhân tạo
Là các yếu tố do con người tạo ra các yếu tố này ảnh hưởng lớn và quyết định đến
hiệu quả của công tác nổ mìn.
2.2.1. ảnh hưởng của các thông số hệ thống khai thác.
2.2.1.1. Chiều cao tầng, H.
Chiều cao tầng là thông số quan trọng của hệ thống khai thác. Xác định chiều cao
tầng hợp lý phụ thuộc vào điều kiện an toàn và các thông số của máy xúc, vào phương
pháp công tác nổ, kích thước của đống đá nổ, phương pháp khai thác. Chiều cao tầng ảnh
hưởng rất lớn đến hiệu quả công tác nổ mìn khi tăng chiều cao tầng đến mức độ hợp lý
không những cải thiện được chế độ công tác mỏ nói chung mà còn làm tăng năng suất
phá đá của 1m dài lỗ khoan. Tăng bán kính vùng đật vỡ của lượng thuốc. Giảm chiều sâu
khoan thêm, giảm công tác phụ trợ khi khoan, giảm chi phí thuốc nổ và phương tiện nổ.
Ngoài những ưu điểm khi tăng chiều cao tầng còn có những hạn chế sau: Làm tăng xác
suất trượt lở và phá hoại phần trên của tầng, làm tỷ lệ đá quá cỡ tăng.

17
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57

GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
Trong trường hợp nổ mìn tầng cao, chiều cao tầng xác định căn cứ vào số lớp xúc.
Nổ mìn tầng cao thì giảm được chi phí khoan, tăng hiệu quả nổ mìn lần một nhưng khó
điều chỉnh được kích thước cục đá nên tăng chi phí xử lý đá quá cỡ.
2.2.1.2. Góc nghiêng sườn tầng, α .
Là một thông số để kiểm tra chọn W ct theo điều kiện an toàn cho máy khoan:
Wct≥H.cotgα+C. Khi tăng α thì Wct giảm mức độ đạp vỡ tăng, và ngược lại.
Wct giảm thì còn có thể giảm dk: Wct=k.dk.
2.2.2. Ảnh hưởng của các thông số nổ mìn.
2.2.2.1. Đường kính lượng thuốc nổ (dk), đường cản chân tầng (Wct).
Đường kính của lượng thuốc nổ là đại lượng xuất phát để tính các thông số nổ mìn
khác. Giữa đường kính và đường kháng có mối quan hệ rất mật thiết nên việc lựa chọn được
đường kính lượng thuốc thích hợp và tỷ số Wct/dk hợp lý sẽ đem lại hiệu quả nổ mìn rõ rệt.
Đường kính lượng thuốc nổ đặc trưng cho mức độ tập trung năng lượng nổ trong
một đơn vị chiều dài lỗ khoan, khi dk lớn thì mức độ tập trung năng lượng nổ cao và
ngược lại.
Xét về sự phân bố đồng đều năng lượng trong toàn bộ thể tích khối đá thì d k càng
lớn thì sự phân bố năng lượng càng không đều. Những vùng gần sát lượng thuốc nổ sẽ bị
nghiền nát mạnh mẽ, còn vùng ở xa thì chất lượng đập vỡ kém.
Ảnh hưởng của đường kính lượng thuốc nổ tới chất lượng đập vỡ còn tuỳ thuộc
vào tính chất của đất đá mỏ. Đường kính lượng thuốc nổ còn có liên quan tới suất phá đá
của 1 mét dài lỗ khoan, tới giá thành khoan, khi tăng d k suất phá đá tăng và giá thành 1m
khoan giảm. Ngoài ra dk còn liên quan chặt chẽ với đồng bộ thiết bị mỏ, các thông số hệ
thống khai thác và công suất mỏ.
Như vậy để nâng cao hiệu quả khoan nổ cần phải lựa chọn được đường kính
lượng thuốc nổ hợp lý trên cơ sở tính toán năng suất máy khoan, tính chất cơ lý, điều
kiện địa chất, các thông số của hệ thống khai thác.
Giữa dk và Wct có mối quan hệ chặt chẽ, khi nổ mìn trên mỏ lộ thiên thường sử
dụng đường kháng chân tầng, với trị số đường kính nhất định của lượng thuốc nổ nếu

tăng dần đường kháng thì tiết diện phễu phá huỷ tăng lên, đạt trị số cực đại sau đó giảm
đến bán kính hình trụ nếu cứ tiếp tục tăng đường kháng. Khi tăng đường kháng thì bán

18
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
kính vùng phá huỷ ở bề mặt tự do tăng lên và đạt tối đa chỉ số tác dụng nổ n = 1, nếu cứ
tiếp tục tăng lên thì bán kính vùng phá huỷ giảm.
Như vậy giữa đường kháng và đường kính lượng thuốc có mối quan hệ chặt chẽ
thể hiện qua công thức:
Wct = kw . dk
Trong đó:
kw: Là 1 hệ số phụ thuộc vào tính chất đất đá, tính chất của lượng thuốc nổ.
Khi đường cản chân tường lớn, khối lượng thuốc nổ tăng dẫn đến giảm chiều cao
của bua. Khi nổ sẽ không an toàn và để lại mô chân tầng.
2.2.2.2. Kích thước khu vực cần nổ.
Đặc trưng bằng chiều dài L và chiều rộng A khi tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng
khu vực cần nổ (L/A) không hợp lý sẽ làm giảm hiệu quả nổ cụ thể là: Nếu L/A nhỏ sẽ làm
giảm hiệu quả do sức cản bên sườn bãi nổ lớn. Ngược lại nếu L/A lớn thì chất lượng đập
vỡ không tốt do ảnh hưởng của hàng mìn đầu tiên lớn (đá quá cỡ và mô chân tầng thường
phát sinh ở hàng đầu tiên). Vì vậy cần phải chọn tỷ số L/A hợp lý sẽ đảm bảo được chất
lượng đập vỡ của đống đá và thiết bị xúc bốc, vận tải làm việc an toàn và hiệu quả.
2.2.2.3. Số hàng mìn, n.
Khi tăng n sẽ tăng chất lượng đập vỡ tăng năng suất khoan và hệ số sử dụng mét
khoan, khi số hàng mìn quá nhỏ tì tỷ lệ mô chân tầng và đá quá cỡ sẽ lớn. Đá quá cỡ và
mô chân tầng thường phát sinh ở hàng ngoài. Nếu tăng số hàng mìn lên thì tỷ lệ đá quá
cỡ sẽ giảm đi theo quan hệ.
Vn =

V0 + V2 .( n − 1)
1 + V2 .V0 (n − 1)
= V0 .
n
n

Trong đó:
Vn : Tỷ lệ đá quá cỡ tương ứng với n hàng mìn, %.
V0 : Tỷ lệ đá quá cỡ ở hàng đầu tiên, %.
V2 : Tỷ lệ đá quá cỡ phát sinh ở hàng thứ 2 hoặc các hàng tiếp theo,%.
n : Số hàng mìn.
2.2.2.4. Mạng lưới lỗ khoan, a, b.
Nếu bố trí hợp lý theo điều kiện, tính chất đất đá sẽ không gây lãng phí mét khoan,
thuốc nổ sử dụng, hiệu quả nổ mìn được nâng cao do mức độ đập vỡ đất đá đồng đều.
a=m.Wct; b=0,86.a (nổ đồng thời mạng tam giác); b=a (nổ vi sai mạng ô vuông).
2.2.2.5. Chiều sâu khoan thêm, Lkt.

19
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
Đây là phần của lỗ khoan sâu hơn mức nền tầng, dùng để tập trung năng lượng nổ
khắc phục sức kháng lớn của đất đá ở mức nền tầng giúp cho việc tạo mặt tầng bằng
phẳng (không bị nâng lên).
Chiều sâu khoan thêm là cần thiết, nhưng nếu chọn không hợp lý sẽ làm giảm
hiệu quả công tác khoan nổ vì tăng thêm chi phí khoan vô ích (đặc biệt là trong đất đá
khó khoan) tạo ra sóng chấn động mạnh và phá huỷ tầng tiếp theo bằng các khe nứt gây
khó khăn cho công tác khoan tiếp theo, làm tăng suất đá quá cỡ ở các tầng tiếp theo. Khi

áp dụng không hợp lý, chiều sâu khoan thêm quá nhỏ thì sẽ để lại mô chân tầng. Ngược
lại khi chiều sâu khoan thêm lớn thì sau khi nổ mìn kích thước cục đá và tỷ lệ đá quá cỡ
lớn do mức đập vỡ đập vỡ đất đá trong tầng kém, tốn thêm chi phí sửa nền tầng.
Lựa chọn chiều sâu khoan thêm hợp lý cần phải căn cứ vào loại đất đá, điều kiện
địa chất, đường kính lượng thuốc nổ chỉ có thể giảm tỷ lệ khoan thêm bằng cách tăng
chiều cao tầng, sử dụng thuốc nổ có công suất cao ở phần chân tầng, dùng sơ đồ vi sai
thích hợp hoặc dùng chiều sâu khoan thêm ở hàng trong giảm so với hàng ngoài khi các
thông số hàng trong nhỏ hơn.
2.2.2.6. Chiều sâu lỗ khoan, L.
Chiều sâu lỗ khoan ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn do lỗ khoan cắt qua các lớp
đất đá trong tầng.
- Khi chiều sâu lỗ khoan lớn: Mức độ đập vỡ đất đá trong tầng kém kích thước
cục đá và tỷ lệ đá quá cỡ lớn, ảnh hưởng đến chất lượng khoan nổ mìn ở bãi mìn kế tiếp.
- Khi chiều sâu lỗ khoan nhỏ: Sau khi nổ mìn sẽ để lại mô chân tầng.
2.2.2.7. Chỉ tiêu thuốc nổ tính toán, q.
Chỉ tiêu thuốc nổ là lượng thuốc nổ cần thiết để đập vỡ một đơn vị thể tích đất đá
thành những cục đá có kích thước nhất định.
Khi tăng q thì mức độ đập vỡ sẽ tăng mạnh ở giai đoạn đầu sau đó sẽ giảm dần và
bước vào trạng thái bão hoà năng lượng. Nếu cứ tiếp tục tăng q thì năng lượng sẽ tiêu phí
vô ích vào việc văng xa đất đá.
Xác định chỉ tiêu thuốc nổ là một vấn đề rất quan trọng bởi vì nó là yếu tố quyết
định đến chất lượng đập vỡ, tới giá thành công tác nổ mìn và hiệu quả sản xuất nói
chung.

20
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
Vấn đề đặt ra là phải tính chọn được chỉ tiêu thuốc nổ hợp lý, sát với thực tế dựa

trên cơ sở mối quan hệ với hiều đại lượng khác nhau cả về tự nhiên, kỹ thuật, kinh tế.
2.2.2.8. Chiều dài bua (Lb) và vật liệu bua:
Phần trên cùng của lỗ khoan chứa vật liệu bua nhằm ngăn cản sự thất thoát năng
lượng nổ, làm quá trình kích nổ xảy ra hoàn toàn, tăng thời gian tác dụng nổ (tăng xung
lực nổ) giảm khí độc, giảm sóng đập không khí và đá văng.
Chiều cao cột bua phụ thuộc vào loại đất đá, áp lực nổ, chiều cao cột thuốc, các
thông số mạng lỗ khoan và vật liệu làm bua. Chiều dài bua phải tăng lên khi tăng chiều cao
cột thuốc, tăng áp lực trung bình trong lỗ khoan, tăng đường kính lỗ khoan. Chiều dài bua
có thể giảm nếu giảm áp lực trung bình, tăng kích thước cục làm vật liệu bua, tăng mật độ
nạp bua, tăng hệ số ma sát trong của vật liệu làm bua. Vì vậy phải chọn chiều dai bua hợp
lý ở mức độ quan trọng được xacd định bởi tính chất cơ lý của đất đá và độ nứt nở.
2.2.2.9. Chiều cao cột thuốc, Lt:
Chiều cao cột thuốc là thông số kết cấu rất quan trọng của lượng thuốc nổ. Khi nổ
mìn lỗ khoan lớn thì Lt thể hiện mức độ phân bố đồng đều năng lượng nổ trong khối đá.
Khi tăng Lt thể hiện mức độ phân bố đồng đều năng lượng nổ trong khối đá. Khi tăng L t
thì bán kính vùng đập vỡ tăng lên, giảm được chỉ tiêu thuốc nổ. Để đảm bảo hiệu quả nổ
thì: Lt ≥ (31÷35).dk.
2.2.2.10. Hệ số khoảng cách giữa các lượng thuốc nổ, m.
Khi nổ mìn hai hay nhiều lượng thuốc nổ đồng thời cạnh nhau, chất lượng đập vỡ
không chỉ phụ thuộc vào thống ố của mỗi lượng thuốc nổ riêng biệt mà còn phụ thuộc vào
tác dụng tương hỗ giữa các lượng thuốc. Nếu m = a/wct nhỏ quá sẽ tồn tại vùng ứng suất
giảm, giảm chất lượng đập vỡ. Ngược lại nếu m lớn quá sẽ làm cho mặt tầng không bằng
phẳng.
Chọn m cần dựa vào tính chất đất đá, phương pháp nổ, chọn m hợp lý có ý nghĩa
lớn trong việc nâng cao chất lượng đập vỡ.
Giá trị của m khi nổ đồng thời thường bằng 0,8÷1, khi nổ vi sai m = 0,9÷1,3.
2.2.2.11. Sơ đồ bố trí mạng lỗ khoan trên tầng:
Việc bố trí mạng lỗ khoan có ảnh hưởng tới chất lượng đập vỡ và hiệu quả nổ.
Tuy nhiên cơ sở của nó ra sao và sơ đồ nào là tối ưu thì chưa có cơ sở xác định. vấn đề
đặt ra là phải nghiên cứu tìm ra ảnh hưởng của việc phân bố các lượng thuốc nổ trong

21
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
khối đá đến quá trình phá huỷ, từ đó chọn được sơ đồ bố trí các lượng thuốc nổ hợp lý
nhất đảm bảo sử dụng tối đa năng lượng nổ để đập vỡ. Việc bố trí mạng tam giác đều do
sử dụng bán kính vùng đập vỡ hợp lý nên tăng được thể tích vùng đập vỡ so với mạng ô
vuông là 30%. Hơn nữa điều kiện làm việc của lượng thuốc nổ được cải thiện vì năng
lượng nổ được phân phối trên khoảng cách đều nhau, điều này rất quan trọng trong điều
kiện đất đá có cấu trúc phức tạp khó nổ. Khi nổ mìn vi sai mạng tam giác đều sẽ thủ tiêu
vùng ứng suất thấp (nếu sử dụng mạng ô vuông với sơ đồ vi sai qua hàng thì vẫn tồn tại
vùng ứng suất này). Như vậy dùng mạng tam giác đều là hợp lý hơn cả (hình.2.3).

B

C

B

D

A

C

D

A

b

a

a: Mạng ô vuông, b: Mạng tam giác đều.
Hình 2.3 Sơ đồ xác định vùng đập vỡ tương ứng với
2.2.2.12. ảnh hưởng của vị trí điểm khởi nổ:
Vị trí điểm khởi nổ cũng có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng đập vỡ bởi các lý
do sau:
- Khi điểm kích nổ ở phía trên (kích nổ từ trên xuống): Mặt của trường sóng ứng
suất nén phát triển từ mép của lượng thuốc nổ đến mặt tự do và dọc theo lượng thuốc.
Mặt sóng phản xạ kéo sẽ xuất hiện ở phần tầng phía trên sớm hơn, vì vậy đất đá sẽ bị phá
huỷ từ trên xuống. điều này tác động không tốt tới chất lượng đập vỡ vì thời gian tác
dụng nổ ngắn hậu xung về phía sau lượng thuốc nổ tăng gây khó khăn cho khoan nổ lần
sau.
- Kích nổ từ dưới lên (điểm kích nổ ở phía dưới): Mặt của trường sóng ứng suất
nén phát triển từ mép dưới lượng thuốc nổ ra phía chân tầng và dọc theo lượng thuốc nổ
lên phía miệng lỗ khoan. với chiều cao tầng bình thường mặt sóng ứng suất nén đặt tới
chân tầng sớm hơn so với mép tầng trên, vì vậy mặt sóng ứng suất kéo cũng đều đặn hơn.

22
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
Hơn nữa thời gian tác dụng nổ kéo dài hơn, phần chân tàng phá huỷ tốt hơn vì ứng suất
phát sinh mạnh và có hướng phá thuận lợi.
2.2.3. Ảnh hưởng của loại thuốc nổ sử dụng:
Mỗi loại thuốc nổ có đặc tính năng lượng nổ khác nhau, khi nổ chúng tạo ra xung

nổ có dạng khác nhau, chính xung nổ sẽ làm hình thành một trường ứng suất trong đất đá.
Với mỗi loại đất đá sẽ cần một xung lực nổ tương ứng với mỗi loại thuốc nổ nào đó để
hiệu quả đập vỡ cao nhất. Ví dụ trong đất đá kiên cố, dòn thì cần xung lực nổ dạng nhỏ
hơn. Nhưng thời gian kéo dài. Để tạo ra xung nổ dạng thứ nhất cần dùng thuốc nổ có sức
công phá, tốc độ kích nổ lớn, mật độ dầy. Còn để tạo ra xung nổ dạng thứ hai cần dùng
thuốc nổ dạng hạt, tốc độ kích nổ trung bình, nhiệt lượng nổ trung bình và thấp.
Như vậy việc lựa chọn thuốc nổ phù hợp với đất đá mỏ là vấn đề rất quan trọng,
vừa đảm bảo chất lượng đập vỡ, vừa đem lại hiệu quả cao cho công tác mỏ.
2.2.4. Ảnh hưởng của các phương pháp nổ mìn.
Đây là yếu tố quan trọng có tính chất quyết định đến chất lượng và hiệu quả nổ
mìn. Các phương pháp khác nhau sẽ cho chất lượng đập vỡ và hiệu quả khác nhau. Sở dĩ
như vậy là vì mỗi phương pháp có mức độ sử dụng năng lượng nổ nhất định vào mục
đích phá đá bằng cách điều khiển về kết cấu không gian của các lượng thuốc nổ hoặc về
giãn cách thời gian nổ giữa các lượng thuốc.
Để đạt được mục đích nâng cao hiệu quả công tác nổ mìn cần phải nghiên cứu các
phương pháp nổ mìn nhằm làm cho năng lượng của chất nổ tác dụng tối đa vào đập vỡ đất
đá.
Trên cơ sở thực tế sử dụng để mang lại hiệu quả cao trong công tác nổ mìn tác giả
xin nghiên cứu 2 phương pháp nổ mìn sau:
+ Phương pháp nổ mìn tức thời - lượng thuốc nạp liên tục.
+ Phương pháp nổ mìn vi sai – lượng thuốc nạp liên tục.
2.2.4.1. Phương pháp nổ mìn tức thời.
Đây là phương pháp nổ đồng loạt các lượng thuốc nổ đặt trong các lỗ khoan.
Khi nổ mìn tức thời trên tầng thì chỉ có 1 hàng lỗ khoan ngoài cùng là có hai mặt
tự do(mặt sườn tầng và mặt tầng), còn các hàng trong đều ở trạng thái bí mặt tư do (một
mặt tự do), vì vậy tác dụng đập vỡ do sóng phản xạ kéo là không đáng kể. Điều đó làm
giảm hiệu quả đập vỡ, các thông số nổ mìn phải thu hẹp. Do các hàng trong ví mặt tư do

23
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57

GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
÷

nên phải tăng chi phí thuốc nổ nên từ 15 20% vì vậy làm tăng chi phí khoan nổ mìn.
Mặt khác luôn tồn tại các vùng ứng suất giảm nên chất lượng đập vỡ kém. Thời gian khối
đá ở trạng thái ứng suất rất ngắn, khối đá ở trong chế độ chịu tải nổ một lần do đó chất
lượng đập vỡ kém, sóng chất động và đá bay lớn.
2.2.4.2. Phương pháp nổ mìn vi sai.
Là phương pháp nổ thứ tự từng lượng thuốc hoặc từng nhóm lượng thuốc với
khoảng thời gian giãn cách rất nhỏ tính bằng phần nghìn giây.
Đây là phương pháp nổ mìn có hiệu quả cao với thời gian tác dụng nổ kéo dài,
tăng số lần đặt tải nổ, tạo ra mặt tư do mới và tạo ra sự đập vỡ phụ khi đất đá dịch
chuyển.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp nổ mìn vi sai như sau:
Khi nổ lượng thuốc I trường ứng suất mà nó sinh ra trong khối đá mà lượng thuốc
nổ thứ II đảm nhiệm còn đang tồn tại thì lượng thuốc nổ thứ II nổ, vì vậy tạo ra sự giao
thoa cộng hưởng ứng suất giữa hai lượng thuốc nổ I và II, làm kéo dài thời gian tác dụng
nổ. Mặt khác tác dụng mang đặc trưng xung lực, đất đá ở trong chế độ chịu tải trọng xung
nhiều sẽ được đập vỡ dễ dang hơn. Tuy nhiên để có sự giao thoa sóng ứng suất thì thời
gian vi sai rất nhỏ ( vài 0/00 giây).
Tác dụng nổ vi sai phát huy hiệu quả theo quan điểm tạo ra mặt tự do phụ của
lượng thuốc nổ trước cho lượng thuốc nổ sau. Mặt tự do mới làm phát sinh sóng phản xạ
kéo ở khối đá do lượng thuốc nổ sau đảm nhiệm tạo điều kiện phá huỷ thuận lợi và cường
độ phá huỷ tăng lên.
Lý thuyết và thực nghiệm: khi nổ khối đá có càng nhiều mặt tự do thì thể tích phá
huỷ của lượng thuốc nổ càng tăng lên. Nổ mìn vi sai tạo ra nhiều mặt tự do phụ mà có thể
tăng mạng thông số nổ, giảm chỉ tiêu thuốc nổ mà chất lượng đập vỡ vẫn đảm bảo. Theo
quan điểm tạo ra mặt tự do phụ thì thời gian vi sai lớn hơn (khoảng vài chục 0/00 giây).

Ngoài ra khi nổ mìn vi sai còn tạo ra sự va đập phụ giữa các khối đá dịch chuyển
với hướng và tốc độ khác nhau. Tác dụng va đập phụ làm tăng đáng kể mức độ đập vỡ
khi dùng các sơ đồ vi sai phù hợp.
Với những lý do trên mà phương pháp nổ mìn vi sai ưu việt hơn hẳn so với
phương pháp nổ mìn tức thời, khắc phục được các mặt hạn chế của phương pháp nổ mìn

24
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57


GVHD : TS.Đào Viết Đoàn
tức thời. Kết quả là mạng lưới lỗ khoan được mở rộng, giảm được chỉ tiêu thuốc nổ, giảm
chấn động và đá bay, làm tăng chất lượng đập vỡ.
Để phát huy tốt hơn tính ưu việt của phương pháp nổ mìn vi sai cần phải xác định
chính xác thời gian vi sai và lựa chọn sơ đồ vi sai phù hợp.
2.2.5. Công tác kinh tế, tổ chức quản lý sản xuất:
2.2.5.1. Tổ chức:
Đây là yếu tố không thể thiếu được trong công tác nổ mìn.
Về quy mô bãi nổ: Tăng quy mô bãi nổ thì giảm các chi phí phụ, nhưng nó bị hạn
chế khả năng thi công và thời gian cho phép mang nổ.
Muốn tổ chức công tác nổ mìn đạt hiệu quả và an toàn cần phải quan tâm đến các
yêu cầu sau:
+ Kiểm tra năng lực nạp mìn, lấy bua căn cứ vào loại thuốc nổ sử dụng để hướng
dẫn quy trình nhằm đảm bảo mật độ chiều cao cột thuốc và tiến độ nạp mìn.
+ Chuẩn bị mồi nổ và bua, thuốc nổ phải tính toán sao cho an toàn, tiện lợi. Đặc
biệt phải kiểm tra quá trình nạp thuốc và bua đảm bảo hết lượng thuốc và bua đã tính
toán.
+ Kiểm tra và đấu ghép mạng nổ theo sơ đồ đã chọn.
2.2.5.2. Kinh tế.
Đây là vấn đề quan trọng nó quyết định đến giá thành cuối cùng. Việc lựa chọn

các thông số, chọn loại thuốc nổ và phương tiện nổ, phương tiện nạp nổ cơ giới hoá hay
thủ công cũng đều phải dựa vào đơn giá và tính toán kinh tế làm sao đem lại hiệu quả cao
nhất cho từng khâu và cho cả dây truyền sản xuất mỏ.

25
Nguyễn Phan Nguyên – Xây dựng công trình ngầm mỏ k57