Bài giảng thi công công trình thuỷ lợi: ỨNG DỤNG NỔ MÌN TRONG XÂY DỰNG THUỶ LỢI

Chng 12. NG DNG N MèN TRONG XY DNG THU LI
12.1. C s lý lun ca n mỡn nh hng
Gi thit cú bao thuc hỡnh cu tõm O 1 v l rng hỡnh cu cú tõm O2 trong
mụi trng t ỏ;
V1
Khi bao thuc O1 n thỡ
phng di chuyn ca t ỏ
theo hng t tõm bao thuc i
ra vi vn tc V1. Do súng
phn x nờn t ỏ cú xu
hng di chuyn theo hng
V2 hng vo tõm O2 nh vy
hp hng di chuyn s l V;

V

V2
O2
O1

Hình 12.1. Sơ đồ chuyển động của các phần tử đất đá

Qu o v hng di
chuyn ca t ỏ t O1 n O2
cú dng nh hỡnh 12.2:
O1

Nh vy, rỳt ra kt lun

O2

sau:
- t ỏ vng i theo
hng ng cn ngn nht;

Hình 12.2. Sơ đồ quỹ đạo chuyển động của
các phần tử đất đá do tác dụng của lỗ rỗng

- Nu mt thoỏng lừm cú
tỏc dng tp trung nng lng n v hng t ỏ vng tp trung vo mt phm
vi hp;
Nu khi n mỡn m trc ú ta to ra c mt thoỏng, c bit l mt lừm
thỡ cú th n mỡn nh hng.
12.2. N mỡn nh hng p p
12.2.1. Chn v trớ xõy dng p bng n mỡn nh hng
- Sụng hp, b dc, mt ct lũng sụng cú dng ch V, U;
- Nu n mỡn t 2 b thỡ cao b 1,5Hp;
1 b thỡ cao b 2Hp;
- Nu b l ỏ thỡ nờn chn hai b l ỏ l thiờn hoc tng ph mng. Nu
l t thỡ tớnh cht t hai b gn ging nhau;

1


- Lũng sụng khụng cú tng ph hoc tng ph mng, p cng cao cng
nờn chn nn cú kt cu ỏ hon chnh d x lý nn.
12.2.2. B trớ bao thuc
12.2.2.1. Nguyờn tc
- V trớ bao thuc phi khi lng p p vi hiu sut vng tp trung
cao. Hiu sut vng tp trung E1 (E1 l t s gia lng t ỏ vng vo v trớ
thit k so vi tng lng t ỏ phỏ ra);

- Khụng gõy nh hng xu n cỏc cụng trỡnh lõn cn;
- D o hm v b trớ bao thuc.
12.2.2.2. B trớ bao thuc
* N 1 b hay 2 b:
Tu theo a hỡnh nhng nu n t 2 b thỡ hiu qu cao hn.
* S hng mỡn:
Thng dựng 2 hoc 3 hng. S hng tu thuc vo a hỡnh sao cho
p p. B trớ sao cho hng mỡn trc phi n to c mt thoỏng v nh
hng cho hng sau.
*S l mỡn trong 1 hng:
Thng 2ữ3 l, t ỏ
vng tp trung thỡ s l mỡn
khụng nờn quỏ nhiu v thi
cụng bt phc tp, nhng nu
s l mỡn quỏ ớt cú th gõy nt
n nn múng vỡ khi lng 1
qu mỡn ln.
* t ỏ vng tp trung thỡ
nờn b trớ cỏc qu mỡn trong
cựng hng trờn 1 cung cú bỏn
kớnh Rh tớnh t tõm nh
hng:

W
Z

Rdh = C 5nW +
+
sin tg

Z

W

Rđh
Hình 12.5. Sơ đồ xác định bán kính định hướng Rđh
Trung tâm
khối thuốc

MNDBT

Tường nghiêng

Hình 12.6. Vị trí bao thuốc khi đập có tường nghiêng

Trong ú:
2


C- Hệ số phụ thuộc vào địa hình và hình dạng của đập, thường C=1/2÷1/3;
n- Chỉ số tác dụng nổ phá;
W- Đường cản ngắn nhất;
Z- Chênh lệch độ cao của tâm bao thuốc với đỉnh đập;
α- Góc hợp bởi bán kính mép dưới của phễu nổ và mái dốc bờ;
Thực tế thường chọn tâm định hướng là nơi sâu nhất trên trục đập.
W

1
* Nếu bố trí nhiều hàng thì tỷ số W = 0,6 ÷ 0,8 trong đó W1 và W2 là đường cản
2

ngắn nhất của hàng trước và sau, tâm bao thuốc hàng sau ở cao hơn tâm bao
1 1
thuốc hàng trước là  − n2W2 , trong đó n2, W2 là chỉ số tác dụng nổ phá và
3

2

đường cản ngắn nhất của hàng nổ sau.
* Vị trí các bao thuốc:
Khi bố trí vị trí bao thuốc cụ thể cần xét đến phạm vi gây nứt nẻ để tránh
ảnh hưởng đến chống thấm của vai đập. Trường hợp tốt nhất là bố trí trên cao
nếu có đủ đất đá để đắp (hình 12.6).
* Nổ mìn một đợt hoặc nhiều đợt:
Nếu khả năng cung cấp thiết bị vật tư kịp thời thì tốt nhất nên nổ một đợt sẽ
thuận lợi và kinh tế hơn.
12.2.3. Xác định các thông số nổ phá
12.2.3.1. Lượng hao thuốc đơn vị
- Tra bảng căn cứ vào loại đá và cấp của đá;
2

 γ 
- Tính theo công thức kinh nghiệm: q = 0,4 + 
 (kg/m3); γ- Khối lượng
 2100 

riêng của đá;

- Thực nghiệm nổ mìn văng tiêu chuẩn tại hiện trường;
Kết quả thực nghiệm là sát thực nhất, qui phạm về nổ mìn luôn qui định
phải nổ thí nghiệm để xác định q.
12.2.3.2. Xác định chỉ số tác dụng nổ phá n
Chọn n liên quan đến khoảng cách văng đi, lượng hao thuốc đơn vị q và
hiệu suất văng;
3


Khi sườn núi càng thoải thì dùng n lớn, ngược lại sườn núi càng dốc thì
dùng n nhỏ;
Quan hệ hiệu suất văng E1 và n có thể xác định theo công thức kinh
nghiệm:
E1=0,55(n−0,5)100% hoặc E1=0,22(n+0,85)100%
Khi nổ nhiều hàng thì trị số n 2 của hàng nổ sau lớn hơn n 1 của hàng nổ
trước 0,2÷0,25.
12.2.3.3. Xác định đường cản ngắn nhất W
L = 5nW hoặc L = 2,4n2W(1 + sin2θ)
Trong đó:L- Là cự ly văng xa;
n- Chỉ số tác dụng nổ phá;
W- Đường cản ngắn nhất;
θ- Góc giữa đường cản ngắn nhất và phương ngang

W
= 0,6 ÷ 0,8 ;
H

H- Là khoảng cách từ mặt đất đến tâm bao thuốc theo phương
thẳng đứng.
12.2.3.4. Khoảng cách hai lỗ mìn trong cùng 1 hàng

0,5W(n + 1) ≤ a ≤ nW hoặc a = (1,25 ÷ 1,4)W
12.2.3.5. Khoảng cách giữa hai hàng
nW ≤ b ≤ W 1 + n 2

12.2.3.6. Xác định khối lượng bao thuốc

(

)

(

)

khi W ≤ 25m

Q = 0,4 + 0,6n 3 qW 3 cos θ
Q = 0,4 + 0,6n 3 qW 3

hoặc

W
cos θ
25

khi W > 25m

Trong đó θ là góc dốc sườn núi.
12.2.3.7. Chênh lệch thời gian nổ giữa 2 hàng liền nhau
∆t = (1,5 ÷ 2 ) 0,855

Trong đó:
∆t- Tính bằng giây;
4

6

ρd
ρ tn

3

Q
H


ρđ, ρtn- Là khối lượng riêng của đá và thuốc nổ;
Q- Khối lượng bao thuốc nổ trước;
H- Độ sâu đặt bao thuốc nổ trước;
Thực tế thường dùng ∆t=0,025÷4(s).
12.2.4. Xác định phạm vi nổ phá
Phạm vi nổ phá của bao thuốc giới hạn bởi phễu nổ. Nếu nhiều bao thuốc
liền nhau thì phạm vi nổ phá là đường bao của các phễu nổ.
12.2.4.1. Phễu nổ của một bao thuốc
- Bán kính phá hoại (phễu nổ):

O'

R = W 1+ n2

R'

H

R' = W 1 + βn 2

E
W

β − Phụ thuộc góc dốc địa hình
và độ kiên cố của đá;
- Chu vi của miệng phễu nổ xác định
như sau:

O
L2

R
L1

H×nh 12.7. S¬ ®å mÆt c¾t lín nhÊt
cña phÔu næ víi bao thuèc tËp trung

Các điểm có cao trình thấp hơn điểm E (là điểm mà đường cản ngắn nhất đi
qua) thì bán kính phá hoại là R. Còn các điểm ở cao hơn cao trình điểm E thì
bán kính biến đổi từ R đến R’;
12.2.4.2. Phễu nổ của nhiều bao thuốc
Thể tích phễu nổ tổng hợp phải bảo đảm yêu cầu đắp đập:
V1 =

(1,5 ÷ 2)V2
KP

V2- Thể tích cần đắp đập;
KP- Hệ số tơi xốp (1,3÷1,4);
Hiệu quả văng E1=30÷90%, thông thường E1=50÷60%. Hiệu quả văng phụ
thuộc nhiều vào địa hình và kỹ thuật nổ phá.
12.2.5. Xác định đống đá được đắp bằng nổ mìn định hướng (xem giáo trình)
12.2.6. Công tác hoàn thiện sau khi nổ (xem giáo trình)
12.3. Nổ mìn đào kênh
12.3.1. Trường hợp bao thuốc tập trung
5


Khi n mỡn o kờnh cú th hng cho t ỏ vng v mt phớa hoc hai
phớa;
Khi vng hai phớa v kờnh khụng rng thỡ b trớ 1 hng hoc 2 hng n
ng thi. Nu kờnh rng thỡ cú th b trớ 3 hng mỡn. Khi ú hai hng ngoi
cựng n trc cú tỏc dng dn hng;
Khi hng dn hng n t ỏ tung lờn va dng thỡ cho n hng mỡn c
bn gia lm phn ln t ỏ a)
c vng lờn hai b kờnh;

Mỏi dc kờnh khi n nh c)
hng thng t 1,5ữ2,5. Khi
t m mỏi cũn thoi hn, nht
l t cỏt bóo ho nc mỏi cú
th ti 5ữ8, hiu qu kộm;

h

H
h
H

W

Khối thuốc chính

W

Trng hp vng mt b)
phớa thỡ thng n ớt nht hai
hng mỡn, hng th 1 cú tỏc
dng dn hng;

Khối thuốc nổ trước

Khối thuốc nổ sau
Khối thuốc chính

Khối thuốc bên

Hình 12.13. Nổ mìn văng định hướng đào kênh

Khi n mỡn o kờnh t
dớnh thỡ tng kh nng chng thm ỏy kờnh, cũn i vi t cỏt thỡ khụng ci
thin c tớnh chng thm. Nu kờnh ỏ thỡ s gõy nt n ỏy kờnh.
12.3.2. Bao thuc hỡnh di cú ng kớnh ln v t nm ngang
Phng phỏp ny cho phộp khc phc c mt s nhc im ca
phng phỏp n vi bao thuc tp trung ch:

- Tn ớt thi gian o h mỡn, mng gõy n n gin;
- Mt ct dc kờnh ng u, nộn cht ỏy kờnh cng ng u;
- Cú th c gii hoỏ khõu o rónh np thuc;
Cỏc thụng s n phỏ:
* ng cn ngn nht:
W=

B0
2n

W- ng
cn ngn nht
(m);

Bo

Hình 12.14. Mặt cắt ngang kênh khi nổ mìn với bao thuốc hình dài

6


B0- Chiu rng ming kờnh;
n- Ch s tỏc dng n phỏ n1,5;
* sõu ca ho np thuc:
h = W + 0,5b; b- rng ca ỏy ho np thuc (m);
* Khi lng thuc n (tớnh cho 1m chiu di kờnh):
Q1 = qW2(n2 + 0,4n 0,4); q- Lng hao thuc n v (kg/m3);
* sõu nhỡn thy sau khi n:
P = W(0,45W + 0,25); hoc P=0,5nW.
12.3.3. ng dng cỏc phng phỏp n mỡn khỏc o kờnh

Khi kờnh l ỏ thỡ thng dựng phng phỏp n mỡn om xi ti t ỏ
sau ú o bng c gii;
Khi n mỡn o kờnh cú th kt hp phng phỏp n mỡn to vin.
12.4. N mỡn o múng cụng trỡnh thu li
H múng CTTL thng cú yờu cu cao v bo v khụng b phỏ hoi, n
nh v chu lc v chng thm;
Thng ng dng phng phỏp n mỡn l nụng, l sõu, n mỡn to vin, n
mỡn phõn on khụng khớ. Riờng n mỡn hm thng hn ch dựng vỡ gõy chn
ng v nt n ln.
12.4.1. Xỏc nh chiu dy tng bo v cha li khi khoan n o múng
Chiu dy tng bo v xỏc nh theo qui phm QPTLD374;
mỏi h múng cú th khụng
s dng tng bo v nu s dng
mỡn to vin.

(70-140)dz

12.4.2. Phõn t khoan n v
bc xỳc ỏ
1

* Phõn t theo chiu cao:
Khi khoan n o múng cú
th chia thnh mt hoc nhiu
tng xut phỏt t iu kin giỏ
thnh r v kh nng bc xỳc ca
mỏy o;

(7-12)dz

20dz

(20-40)dz

2

Hình 12.15. Sơ đồ vùng phá hoại và nứt nẻ khi nổ mìn lỗ sâu
1. Vùng bị phá hoại; 2. Vùng bị nứt nẻ

7


Ở tầng không tiếp giáp với tầng bảo vệ thì có chiều sâu khoan thêm;
* Phân đợt khoan nổ trên mặt bằng:
Việc phân đợt khoan nổ là việc phức tạp phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Qui mô vụ nổ an toàn về địa chấn;
- Hoạt động của xe máy thuận lợi;
- Số đợt nổ là ít nhất để giảm công tác phụ, sơ tán người và thiết bị;
- Các khâu khoan nổ, bốc xúc và vận chuyển phối hợp dễ dàng và đồng bộ;
- Mối liên quan đến thi công các bộ phận bằng bê tông.
12.6. Kỹ thuật an toàn trong nổ mìn
12.6.1. Bảo quản vật liệu nổ
Các yêu cầu cơ bản:
- Bảo đảm chất lượng;
- An toàn tuyệt đối về cháy nổ kho vật liệu nổ do các nguyên nhân khác
nhau như tự nổ, sét,…;
- Giá thành bảo quản rẻ;
- Kho thuốc nổ nên đặt xa dân cư và các công trình quan trọng đồng thời
vận chuyển tiện lợi. Kho phải có lỗ thông hơi và bảo đảm t 0<300C, có sàn phòng
ẩm cao>30cm bằng gỗ, bê tông, gạch xây. Không dùng vôi cục để chống ẩm;

- Kho thuốc nổ để riêng, kho vật liệu gây nổ để riêng, những loại thuốc nổ
có thể để chung 1 kho phải được qui định cụ thể.
12.6.2. Vận chuyển vật liệu nổ
Vận chuyển nguyên hòm hoặc bao thuốc bằng phương tiện riêng, không
chở thuốc cùng vật liệu gây nổ. Xếp chắc chắn không để các khối thuốc nổ va
chạm. Tránh mưa nắng;
Cấm để thuốc hoặc vật liệu gây nổ vào túi áo, túi quần. Không mang vác
nhiều trong điều kiện khó khăn, không giao cho người không có trách nhiệm ở
dọc đường vận chuyển mà phải mang thẳng tới nơi yêu cầu bàn giao cho người
có trách nhiệm.
12.6.3. Lập thiết kế hoặc hộ chiếu khoan nổ mìn
Tuỳ theo mức độ phức tạp hay đơn giản mà lập thiết kế hoặc hộ chiếu
khoan nổ. Nội dung phải thể hiện:
8


- Sơ đồ bố trí lỗ mìn;
- Đường kính, độ sâu, số lượng lỗ mìn;
- Chiều dài nạp thuốc, chiều dài lấp bua, loại thuốc nổ, kíp nổ, dây nổ, dây
cháy chậm, số lượng và chiều dài của chúng;
Cần ghi rõ tổng số các loại vật liệu nổ cần dùng, phương pháp gây nổ và sơ
đồ mạng gây nổ;
- Qui định phạm vi an toàn về đá văng, sóng xung kích trong không khí,
truyền nổ và về địa chấn. Từ đó có biện pháp sơ tán người và thiết bị;
- Hướng, vị trí ẩn nấp của công nhân và cán bộ kỹ thuật chỉ huy vụ nổ;
- Nếu là đào hầm thì còn thêm biện pháp thông gió, chống bụi, biện pháp
chống đỡ trước và sau khi nổ;
Thiết kế hoặc hộ chiếu tuỳ theo mức độ liên quan mà được phổ biến tới
công nhân nổ mìn và các đơn vị liên quan;
Sau khi nổ phải ghi số lượng vật liệu nổ còn dư, kết quả và nhận xét.

12.6.4. Kỹ thuật an toàn khi nổ mìn
- Thuốc mồi nổ phải để riêng, đặt mìn mồi đúng thiết kế. Không được xách
mìn mồi bằng dây nổ, dây cháy chậm hoặc dây kíp mà phải dùng dây riêng;
Khi dùng dây cháy chậm phải dùng dao sắc cắt bỏ đi 5cm ở đầu dây. Đầu
dây cho vào kíp được cắt bằng, đưa dây vào kíp phải nhẹ nhàng, không được
xoay, phải dùng kìm chuyên dụng để bấm cố định kíp với dây cháy chậm. Đầu
còn lại của dây cháy chậm được cắt vát cho dễ đốt cháy;
- Khi nạp thuốc vào lỗ không được dùng que sắt. Không gây va chạm và
tuyệt đối cấm lửa;
- Khi lấp bua, nối mạng nổ phải chú ý biện pháp đánh dấu các vị trí theo
dõi tiếng nổ và quan sát kỹ hiện trường để phát hiện mìn câm;
Hiệu lệnh nổ mìn thường dùng tiếng nổ nhỏ và chia làm 4 lần;
Lần 1: Bắt đầu nạp thuốc: người không có phận sự và máy móc ra khỏi
phạm vi bán kính qui định;
Lần 2: Chuẩn bị nổ: không còn người và máy móc trong bán kính qui định,
cán bộ kỹ thuật kiểm tra lại toàn bộ công việc, đặc biệt là mạng gây nổ. Chỉ huy
đấu mạng gây nổ;
Lần 3: Báo hiệu bắt đầu nổ. (thường là nổ sau 1÷2 phút);
9


Lần 4: Báo yên: sau khi kiểm tra công tác nổ đã an toàn các hiệu lệnh phải
được ghi rõ trong hộ chiếu.
12.6.5. Biện pháp xử lý mìn câm
Sau khi kiểm tra phát hiện thấy mìn câm hoặc chỉ nghi ngờ thì cần đánh
dấu, không cho người vào và tìm cách xử lý. Trong mọi trường hợp không được
rút dây để lấy kíp từ trong lỗ mìn ra, cấm đục hay khoan tiếp vào lỗ mìn bị phụt
mà phải đợi sau 30 phút mới nạp thuốc để nổ lại;
Đối với lỗ mìn nông<1m, chiều dài lấp bua<0,4m thì cho phép lợi dụng khe
hở có sẵn hoặc áp thuốc ngay trên mặt đất để kích nổ bao thuốc câm;

Đối với lỗ mìn sâu, có thể khoan lỗ song song và cách ≥0,3m;
Khi nổ mìn không dùng kíp và dùng thuốc nổ là loại Amônít thì có thể đào
bới mìn câm để lấy thuốc ra.
12.6.6. Xác định khoảng cách an toàn
Các loại khoảng cách an toàn:
- An toàn về đá văng;
- An toàn về truyền nổ;
- An toàn về sóng xung kích trong không khí;
- An toàn về địa chấn;
Khoảng cách đá văng, truyền nổ và sóng xung kích trong không khí được
xác định theo qui phạm an toàn.
12.6.6.1. Khoảng cách an toàn về địa chấn
 εV
Qct =  th
 Kd

β


 ⋅ r 3


Trong đó:
Qct - Khối lượng bao thuốc (kg);
ε- Hệ số phụ thuộc vào điều kiện nổ phá và vị trí của công trình cần
bảo vệ;
Vth- Vận tốc dao động giới hạn cho phép (cm/s) phụ thuộc vào loại và
trạng thái của công trình cần bảo vệ;
Kd- Hệ số phụ thuộc điều kiện địa chất;

10


β- Hệ số phụ thuộc khoảng cách tới công trình cần bảo vệ r, với công
trình ở trên bề mặt của địa khối r<100d Z (dZ là đường kính bao thuốc) hoặc với
công trình nằm trong địa khối r<50d Z thì β=1÷1,5. Các công trình ở xa với
khoảng cách lớn thì β=1,5÷2;
r- Khoảng cách từ bao thuốc đến công trình cần bảo vệ (m);
Khi nổ đồng thời 1 nhóm quả mìn thì:
 εV
Qcn =  th
 Kd

3

 r1 + r2 + ... + rn 

 (kg)
n



Trong đó:
r1, r2,…, rn- Là khoảng cách từ quả mìn tới công trình cần bảo vệ;
n- Số quả mìn;
Trường hợp nổ vi sai: Q = 0,65n 1Qcn(kg); n1- số nhóm vi sai; Qcn- khối
lượng của mỗi nhóm (kg).

11