Nghiên cứu xây dựng mô hình máy tính dự đoán thành phần sản phẩm nổ và các thông số quan trọng khác của thuốc nổ công nghiệp

NGUYỄN NGỌC HIỂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN NGỌC HIỂN

KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH MÁY TÍNH DỰ ĐỐN
THÀNH PHẦN SẢN PHẨM NỔ VÀ CÁC THÔNG SỐ QUAN
TRỌNG KHÁC CỦA THUỐC NỔ CƠNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HĨA HỌC

KHOÁ 2013B

Hà Nội – Năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN NGỌC HIỂN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH MÁY TÍNH DỰ ĐỐN
THÀNH PHẦN SẢN PHẨM NỔ VÀ CÁC THƠNG SỐ QUAN TRỌNG
KHÁC CỦA THUỐC NỔ CÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : Kỹ thuật Hóa học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
1.

TS. Đàm Quang Sang

2.

TS. Nguyễn Văn Xá

Hà Nội – Năm 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
1. Những nội dung trong Luận văn do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của
02 Thầy giáo là TS. Nguyễn Văn Xá - Đại học Bách khoa Hà Nội và TS. Đàm Quang
Sang – Học viện Kỹ thuật Quân sự.
2. Kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực, chƣa đƣợc ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

2

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất tới TS. Nguyễn Văn Xá - Đại
học Bách khoa Hà Nội và TS. Đàm Quang Sang – Học viện Kỹ thuật Quân sự là hai Thầy
giáo đã giao đề tài, trực tiếp chỉ bảo kiến thức chuyên môn, định hƣớng nghiên cứu cho tôi
và hơn hết là truyền cho tơi lịng đam mê khoa học và tinh thần tự giác trong học tập và
nghiên cứu. Tạo điều kiện, giúp đỡ tôi thực hiện luận văn trong điều kiện ở xa vẫn thực
hiện nhiệm vụ chuyên mơn trên đơn vị.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới tập thể cán bộ, giảng viênViện Hóa học – Đại
học Bách khoa Hà Nội và tập thể cán bộ, giảng viên Bộ mơn Thuốc phóng thuốc nổ Khoa Vũ khí – Học viện Kỹ thuật Quân sự đã tận tình giúp đỡ tơi, dạy tơi kiến thức mới,
cho tơi nhiều lời khun bổ ích cũng nhƣ hỗ trợ rất nhiều trong q trình thực hiện luận
văn.
Tơi gửi lời cảm ơn tới Thƣờng vụ Đảng ủy, chỉ huy đơn vị và các anh chị em đồng
nghiệp đang công tác tại Nhà máy Z113 – Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng đã cho
phép, tạo điều kiện về thời gian, hỗ trợ kinh phí cho tơi đƣợc đi học cao học.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân và bạn bè, những ngƣời
ln bên tơi, giúp đỡ tơi vƣợt qua mọi khó khăn để hồn thành luận văn này.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Ngọc Hiển


MỤC LỤC
CÁC KÝ HIỆU.................................................................................................................................... 5
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................................... 7
Chƣơng 1 ............................................................................................................................................. 9
MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THUỐC NỔ CÔNG NGHIỆP VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG NĂNG
LƢỢNG NỔ CỦA THUỐC NỔ CÔNG NGHIỆP ............................................................................. 9
1.1. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NỔ CÔNG NGHIỆP....................................................................... 9
1.1.1. Thuốc nổ ANFO ...................................................................................................................... 9
1.1.2. Thuốc nổ ANFO chịu nƣớc ................................................................................................... 10
1.1.3. Thuốc nổ chứa nƣớc (Watergel/Slurry EXPLOSIVES) ........................................................ 10

1.1.4. Thuốc nổ nhũ tƣơng (emulsion EXPLOSIVES) ................................................................... 11
1.1.5. Thuốc nổ ANFO nặng - nhũ tƣơng dạng rời (heavy ANFO) ................................................ 12
1.2. CÁC ĐẶC TRƢNG NĂNG LƢỢNG NỔ CỦA THUỐC NỔ .................................................. 21
1.2.1. Công thức phân tử của chất nổ, cân bằng oxi. ....................................................................... 21
1.2.2. Thành phần sản phẩm nổ và thể tích riêng sản phẩm khí ...................................................... 22
1.2.3. Nhiệt lƣợng nổ và nhiệt độ nổ ............................................................................................... 24
1.2.4. Áp suất nổ .............................................................................................................................. 27
1.2.5. Tốc độ nổ ............................................................................................................................... 27
1.2.6. Đƣờng kính giới hạn và đƣờng kính tới hạn của liều nổ hình trụ.......................................... 27
1.2.7. Khả năng sinh cơng của thuốc nổ .......................................................................................... 28
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƢNG NĂNG LƢỢNG NỔ CỦA
THUỐC NỔ....................................................................................................................................... 29
1.3.1. Phƣơng pháp Avakian ........................................................................................................... 29
1.3.2. Phƣơng pháp Churbanov ....................................................................................................... 33
1.3.3. Phƣơng pháp Kamlet và Jacobs ............................................................................................. 34
1.3.4. Phƣơng pháp L.R. Rothstaine và R. Petersen ........................................................................ 35
Chƣơng 2 ........................................................................................................................................... 37
TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT NỔ ỔN ĐỊNH VÀ PHƢƠNG PHÁP NHIỆT ĐỘNG HỌC XÁC
ĐỊNH ĐẶC TRƢNG NĂNG LƢỢNG NỔ CỦA THUỐC NỔ ....................................................... 37
2.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA LÝ THUYẾT NỔ ỔN ĐỊNH ............................................ 37
2.1.1. Lý thuyết thủy động lực học quá trình nổ ổn định ................................................................ 37
2.1.2. Các phƣơng trình trạng thái áp dụng với sản phẩm nổ .......................................................... 40
2.2. PHƢƠNG PHÁP NHIỆT ĐỘNG HỌC CÂN BẰNG XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƢNG NĂNG
LƢƠNG NỔ CỦA THUỐC NỔ ....................................................................................................... 42
3


2.2.1. Phƣơng pháp xác định thành phần cân bằng hóa học của hệ dị thể đa cấu tử ....................... 42
2.2.2. Thuật tốn xác định các thơng số nổ của thuốc nổ ................................................................ 46
2.2.3. Đƣờng kính tới hạn và đƣờng kính giới hạn.......................................................................... 53

Chƣơng 3 ........................................................................................................................................... 56
CHƢƠNG TRÌNH MÁY TÍNH EXPLOSIVES DỰ ĐOÁN CÁC ĐẶC TRƢNG QUAN TRỌNG
CỦA THUỐC NỔ ............................................................................................................................. 56
3.1. GIAO DIỆN VÀ CÁC CHỨC NĂNG CỦA CHƢƠNG TRÌNH EXPLOSIVES ..................... 56
3.1.1. Thẻ “Lựa chọn cấu tử thuốc nổ” (hình 3.1) ............................................................................. 56
3.1.2. Thẻ “Sản phẩm nổ & Thiết lập chế độ tính tốn” (hình 3.2) ................................................... 57
3.1.3. Thẻ “Kết quả tính” (hình 3.3) .................................................................................................. 58
3.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU NHIỆT ĐỘNG CẤU TỬ THUỐC NỔ VÀ SẢN PHẨM NỔ ..................... 59
3.2.1. Cơ sở dữ liệu nhiệt động học các cấu tử thuốc nổ ................................................................. 59
3.2.2. Cơ sở dữ liệu nhiệt động học các cấu tử sản phẩm nổ........................................................... 60
3.3. SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ NỔ THEO CHƢƠNG TRÌNH
EXPLOSIVES VÀ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM ............................................................................... 60
3.3.1. So sánh kết quả tính tốn và thực nghiệm thông số nổ trên mặt phẳng C-J của một số loại
thuốc nổ quân sự điển hình ................................................................................................................ 61
3.3.2. So sánh kết quả tính tốn với một số loại TNCN đang đƣợc sử dụng tại Việt Nam ............... 66
KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ.............................................................................................................. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................. 75
PHỤ LỤC .......................................................................................................................................... 77
PHỤ LỤC A: BÀI BÁO .................................................................................................................... 77
PHỤ LỤC B: MÃ NGUỒN CHƢƠNG TRÌNH ............................................................................... 78

4


CÁC KÝ HIỆU

, , ;  – các hằng số trong phƣơng trình trạng thái BKW;
M – số nguyên tố hóa học trong thuốc nổ;
N – số cấu tử khí trong sản phẩm nổ;
NT – tổng số cấu tử trong sản phẩm nổ;

T – nhiệt độ (K);
P – áp suất (Mbar);
S0 – entropy (cal/K/mol);
C1, C2, C3, C4, C5 – hệ số trong đa thức hồi quy bậc 4 tính enthalpy: H_HO = C1 + C2T
+ C3T2 + C4T3 + C5T4;
S0 – entropy (cal/mol/K);
(F_HO)/T – năng lƣợng tự do (cal/K/mol);
C6 – hằng sốtích phân tìm đƣợc qua S0;
As, A1, Bs, A2, Cs, C1, Ds, C2, Es, C3 – các hệ số nằm trong phƣơng trình Cowan-Fickett
đối với sản phẩm rắn;

 H 

0
f i

– nhiệt tạo thành của cấu tử thứ i ở 0 K tính theo cal/mol (các ngun tố hóa

học tạo thành cấu tử ở 0 K);
V0 = 1/0 (ở đây 0 – mật độ tính theo g/cm3) – thể tích riêng của các cấu tử ở điều
kiện thƣờng;

V0' – thể tích riêng của thuốc nổ;
Xi – số mol của cấu tử thứ i sản phẩm nổ;
Yi – giá trị của Xi tại vịng lặp trƣớc đó;

i,k – các phần tử trong ma trận thành phần nguyên tố của sản phẩm nổ (i = 1, ..., NT; k
= 1, ..., M);
bk – các phần tử trong vector thành phần nguyên tố của thuốc nổ (k = 1, ..., M);

s – mật độ cấu tử rắn (g/cm3);
Tv – nhiệt độ tính theo volts;
D – tốc độ nổ (m/s);
Vs – thể tích riêng của chất rắn (cm3/g);
ki – cộng tích của khí thứ i;
Giá trị các hằng số sử dụng trong tính toán:
R1 = 1.9872; R2 = 8.34110-5; R3 = 105; R4 = 0.9869106; R5 = 11605.6; R6 = 0.4343
Fi – năng lƣợng tự do tồn phần của chất khí;
5


Gi – năng lƣợng tự do toàn phần của chất rắn;

Fs' , Es' , S s' , Eg' , S g' - tƣơng ứng là lƣợng bổ chính cho năng lƣợng tự do, enthalpy,
entropy của chất rắn, enthalpy và entropy của chất khí do tính tới điều kiện thực;
Eg – enthalpy tồn phần của các cấu tử khí;
Esi – enthalpy toàn phần của cấu tử rắn thứ i;
MOLWT – khối lƣợng phân tử cấu tử rắn sản phẩm nổ;
AMOLWT – khối lƣợng phân tử sản phẩm nổ;
Etol – năng lƣợng tồn phần (cal/mol);
Vtol – thể tích riêng mol tồn bộ sản phẩm nổ (cm3/g);
VPG – thể tích riêng của thuốc nổ (cm3/g);
E0 – nhiệt tạo thành của thuốc nổ ở 300 K từ các nguyên tố của thuốc nổ ở 0 K;
Us – tốc độ sóng xung kích;
Up – vận tốc hạt sản phẩm nổ sau mặt sóng nổ;
Cv – nhiệt dung riêng (cal/g/K);

6

LỜI NĨI ĐẦU
Thuốc nổ cơng nghiệp có vai trị rất quan trọng trọng việc phát triển kinh tế. Trong
lĩnh vực nghiên cứu tổng hợp thuốc nổ mới hay thiết kế đơn thành phần thuốc nổ hỗn hợp,
việc xác định các đặc trƣng năng lƣợng của thuốc nổ (thành phần sản phẩm nổ, nhiệt lƣợng
nổ, tốc độ nổ, áp suất và nhiệt độ trên mặt sóng nổ, đƣờng kính giới hạn, đƣờng kính tới
hạn, khả năng sinh cơng v.v…) đóng vai trị đặc biệt quan trọng vì các đặc trƣng đó là yếu
tố quyết định tới khả năng ứng dụng sản phẩm trong thực tế.
Hiện nay, ngƣời ta có thể xác định những thông số trên bằng phƣơng pháp thực
nghiệm, tuy nhiên việc tiến hành các thí nghiệm đó thực sự khó khăn, nguy hiểm và tốn
kém do q trình nổ diễn ra rất nhanh trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cao, thành phần sản
phẩm nổ đa dạng. Ngoài ra, trong thực tế nghiên cứu còn thƣờng xuyên vấp phải vấn đề nan
giải là yêu cầu phải biết đƣợc các đặc trƣng của thuốc nổ trong khi không thể xác định
chúng bằng thực nghiệm do lƣợng mẫu tạo ra quá ít, thậm chí là chƣa đƣợc tổng hợp (chỉ
mới biết cơng thức hóa học). Ví dụ để xác định nhiệt lƣợng nổ cần lƣợng mẫu tối thiểu 10 g.
Chính vì vậy, trên thế giới phƣơng pháp tính tốn lý thuyết dự đoán các đặc trƣng của thuốc
nổ đã đƣợc phát triển và sử dụng rộng rãi nhằm định hƣớng, tiết kiệm và tăng hiệu quả
nghiên cứu (rút ngắn thời gian và chi phí).
Cho tới nay, số cơng trình nghiên cứu lý thuyết xác định các đặc trƣng của thuốc nổ đã
công bố khá nhiều và vẫn tiếp tục tăng thêm. Tạm thời chúng ta có thể phân chia thành hai
nhóm: nhóm phƣơng pháp đơn giản [1-8] và nhóm phƣơng pháp chính xác [9-11]. Nhóm
phƣơng pháp đơn giản sử dụng các công thức thực nghiệm tƣơng đối đơn giản nên kết quả
nhận đƣợc không đầy đủ (chỉ đánh giá đƣợc một số đặc trƣng của thuốc nổ) và độ chính xác
khơng cao. Bản chất của nhóm phƣơng pháp thứ hai là xây dựng mơ hình tốn học phản ánh
q trình nổ ổn định của thuốc nổ theo lý thuyết cân bằng hóa học và lý thuyết thủy động
lực học với giả thuyết gần với thực tế nên đã đƣợc phát triển và sử dụng phổ biến trong các
phịng thí nghiệm nghiên cứu vật liệu nổ trên thế giới dƣới dạng các chƣơng trình máy tính
nhƣ: TIGER, FORTRAN BKW, STRETCH BKW, RUPY, LA MINEUR, ARPEGE,
EXPLO5.
Ở nƣớc ta, nhiều đơn vị đang tích cực triển khai đầu tƣ dây chuyền mới và nghiên cứu
đơn pha chế sản xuất thuốc nổ công nghiệp dựa trên dây chuyền có sẵn (chủ yếu là thiết kế

đơn thành phần thuốc nổ hỗn hợp) nhằm đáp ứng nhu cầu mới của thị trƣờng. Tuy nhiên, do
7


khó khăn tài chính nên các đơn vị vẫn chƣa đƣợc trang bị đầy đủ hệ thống thiết bị thí
nghiệm nên nhu cầu cần thiết là có chƣơng trình máy tính trợ giúp nghiên cứu.
Từ nhu cầu thực tế nêu trên, tác giả đề xuất luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xây
dựng mơ hình máy tính dự đốn thành phần sản phẩm nổ và các thông số quan trọng
khác của thuốc nổ cơng nghiệp”.
Mục đích nghiên cứu:
Xây dựng mơ hình máy tính xác định một số đặc trƣng năng lƣợng nổ của thuốc nổ nói
chung và thuốc nổ cơng nghiệp nói riêng, ứng dụng trong việc thiết kế đơn thành phần thuốc
nổ công nghiệp, định hƣớng cho việc đầu tƣ các dây chuyền thuốc nổ công nghiệp đáp ứng
nhu cầu của thị trƣờng.
Nội dung nghiên cứu:
 Lý thuyết tính thành phần cân bằng hóa học trên cơ sở nhiệt động học cân bằng;
 Lý thuyết thủy động lực học quá trình nổ ổn định;
 Các phƣơng trình trạng thái áp dụng cho thành phần sản phẩm nổ dạng khí và dạng
rắn đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay;
 Thành lập thuật tốn và xây dựng chƣơng trình dự đốn một số đặc trƣng năng
lƣợng nổ cơ bản của thuốc nổ;
 So sánh đánh giá sự phù hợp giữa kết quả tính tốn lý thuyết với số liệu thực
nghiệm;

8


Chƣơng 1
MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THUỐC NỔ CÔNG NGHIỆP VÀ CÁC ĐẶC
TRƢNG NĂNG LƢỢNG NỔ CỦA THUỐC NỔ CÔNG NGHIỆP

1.1. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NỔ CÔNG NGHIỆP
Thuốc nổ là những hợp chất hóa học hoặc hỗn hợp của chúng có khả năng biến đổi
hóa học tự lan truyền với tốc độ rất nhanh đồng thời tỏa nhiệt và tạo ra sản phẩm khí.
Thuốc nổ có thể tồn tại ở trạng thái rắn, lỏng, khí, trong đó có cả dạng huyền phù, nhũ
tƣơng, dung dịch keo, dạng hạt lơ lửng chất rắn và lỏng trong chất khí. Loại thuốc nổ đƣợc
sử dụng phổ biến nhất hiện nay có trạng thái rắn hoặc lỏng – thuốc nổ ngưng tụ.
Thuốc nổ sử dụng trong quân sự hay trong công nghiệp đƣợc gọi tên tƣơng ứng là
thuốc nổ quân sự và thuốc nổ cơng nghiệp. Thuốc nổ cơng nghiệp có rất nhiều chủng loại
khác nhau, tuy nhiên cho đến nay chỉ có thuốc nổ trên cơ sở amoni nitrat [12, 13]: ANFO,
amonit, watergel, nhũ tƣơng, nhũ tƣơng dạng rời v.v... là đƣợc sử dụng phổ biến hơn cả nhờ
tính kinh tế, an tồn (với con ngƣời và mơi trƣờng) và tiện lợi trong sản xuất, vận chuyển và
sử dụng (khả năng cơ giới hóa cao).
1.1.1. Thuốc nổ ANFO
ANFO là hỗn hợp của amoni nitrat (AN) dạng hạt xốp và dầu (FO) đƣợc sử dụng trong
công tác nổ vào giữa những năm 1950. Tỷ lệ khối lƣợng giữa amoni nitrat và dầu FO
thƣờng đƣợc lấy là 94,5/5,5. Với tỷ lệ này, ANFO sẽ cho nhiệt lƣợng nổ cao, đồng thời
giảm đƣợc hàm lƣợng khí độc do tồn bộ oxi đƣợc dùng để oxi hóa các nguyên tố cháy là C
và H.
Từ khi ra đời cho đến nay, ANFO đƣợc sử dụng rất phổ biến vì những ƣu điểm sau:
 Nguyên liệu phong phú và rẻ tiền, giá thành hạ;
 Chế tạo đơn giản (có thể thực hiện ngay tại bãi mìn);
 Sức công phá không quá thấp;
 Khi nổ tạo ra cỡ hạt đất đá đều;
 An toàn trong sản xuất, bảo quản và sử dụng;
 Dễ cơ giới hóa khâu nạp mìn;
 Khơng ơ nhiễm mơi trƣờng
Bên cạnh những ƣu điểm trên thì ANFO cũng có một số nhƣợc điểm nhƣ:
9

 Không sử dụng đƣợc trong môi trƣờng nƣớc;
 Đối với đất đá có độ cứng cao thì nổ kém hiệu quả.
 Thuốc nổ ALANFO
ALANFO là hỗn hợp của ANFO với bột nhôm. Hàm lƣợng nhôm trong ALANFO
thƣờng dùng từ 10 – 15 %. Nhờ có nhơm bên trong mà nhiệt lƣợng nổ của ALANFO cao
hơn đáng kể so với ANFO. Ví dụ, hỗn hợp chứa 9,9% nhơm, 87,6% amoni nitrat và 2,5%
dầu FO có phản ứng biến đổi nổ nhƣ sau:
6NH4NO3 + (CH2) + 2Al = Al2O3 + 6N2 + 13H2O + CO2 + 1320 kcal/kg
Mật độ đong và khả năng chịu nƣớc của của ALANFO tăng không đáng kể khi tăng
hàm lƣợng nhôm. Thực tế, khả năng chịu nƣớc của ALANFO không tốt hơn so với ANFO.
1.1.2. Thuốc nổ ANFO chịu nƣớc
Để tăng khả năng chịu nƣớc của ANFO, ngƣời ta đƣa gel chịu nƣớc vào thành phần
thuốc nổ ANFO. Lúc này các hạt ANFO sẽ đƣợc gel bao bọc hoàn toàn, khi ANFO gặp
nƣớc, lớp gel bền ngồi sẽ bị hydrat hóa thành lớp keo ngăn khơng cho nƣớc xâm nhập vào
bên trong hạt ANFO. Gel chịu nƣớc thƣờng đƣợc chọn là một số loại gôm thực vật có khả
năng hydrat hóa cao nhƣ gơm Guar. Ngồi ra cũng có thể sử dụng natricacboxymetyl
xenlulo hoặc polyacrylamid, tinh bột sắn, tinh bột khoai tây để làm chất tạo keo nhƣng
chúng không tốt bằng gôm Guar.
Khi sử dụng gôm Guar làm chất tạo keo, ngƣời ta thƣờng thêm vào muối canxi nitrat
đóng vai trị chất oxi hóa nhằm bảo đảm gôm Guar sẽ không phải lấy oxi của ANFO, đồng
thời tăng tỷ trọng của thuốc nổ. Tỷ lệ ANFO và keo trong ANFO chịu nƣớc đƣợc lấy là
94/6.
1.1.3. Thuốc nổ chứa nƣớc (Watergel/Slurry EXPLOSIVES)
Thuốc nổ chứa nƣớc là hỗn hợp của muối nitrat (nhƣ amoni nitrat và natri nitrat), chất
nhạy cháy (gồm cả thuốc nổ và chất không nổ) và một lƣợng nƣớc khác nhau, ngồi ra
ngƣời ta cịn bổ sung thêm chất tăng nhạy. Mặc dù chứa một lƣợng lớn amoni nitrat nhƣng
thuốc nổ chứa nƣớc vẫn có khả năng chịu nƣớc nhờ sử dụng gôm, sáp và các tác nhân liên
kết. Các chất nhạy cháy thƣờng đƣợc sử dụng là: chất cháy cacbon, nhôm và các amin nitrat.
Chất tăng nhạy có thể là amoni bicromat.

Dƣới đây là thành phần của một loại thuốc nổ chứa nƣớc sử dụng tinh bột sắn làm chất
tạo gel:

10


Tên thành phần

Đơn vị

Tỷ lệ

1

Tinh bột sắn

%

1,8

2

Dung dịch HCl 0,0001 M

ml

10/1kg thuốc nổ

3

Nƣớc

%

12

4

NH4Cr2O7

%

2,1

5

NH4NO3

%

28,86%

6

NaNO3

%

19,24

7

TNT

%

36

TT

Thuốc nổ chứa nƣớc có ƣu điểm nổi bật so với thuốc nổ amonit và ANFO đó là:
 Sử dụng hiệu quả trong môi trƣờng ngập nƣớc;
 Tỷ trọng nạp mìn cao, chất lƣợng nổ mìn tốt hơn (hiệu quả phá vỡ đất đá cao hơn);
 Phá đƣớc các loại đất đá có độ cứng khác nhau;
 Thao tác nạp mìn đơn giản;
 An tồn trong sản xuất, bảo quản và sử dụng;
 Ít độc hại.
1.1.4. Thuốc nổ nhũ tƣơng (emulsion EXPLOSIVES)
Thuốc nổ chứa nƣớc tuy có nhiều ƣu điểm so với amonit nhƣng vẫn còn nhiều nhƣợc
điểm là:
 Tính ổn định lý, hóa khơng cao;
 Trong thành phần có TNT nên ảnh hƣởng xấu tới con ngƣời và mơi trƣờng;
 Độ an tồn chƣa cao;
 Chỉ sử dụng đƣợc ở mỏ lộ thiên;
 Giá thành khá cao.
Chính vì thế ngƣời ta đã tập trung nghiên cứu chế tạo ra loại thuốc nổ mới để khắc
phục những hạn chế nêu trên và thuốc nổ nhũ tƣơng ra đời.
Thuốc nổ nhũ tƣơng lần đầu tiên ra mắt tại Hoa Kỳ vào năm 1964. Trong thành phần
của nó gồm dung dịch amoni nitrat, chất lỏng bổ sung chứa các chất oxi hóa, chất mang
năng lƣợng, chất tăng nhạy và giảm nhạy, các cấu tử khác nhằm bảo đảm mật độ và tính

thuốc nổ cần thiết. Từ khi ra đời cho đến nay, số lƣợng bằng sáng chế thuốc nổ nhũ tƣơng
tăng lên rất nhanh. Thành phần chính của thuốc nổ nhũ tƣơng là dung dịch nƣớc của chất

11


oxi hóa vơ cơ (đóng vai trị là pha phân tán) và chất cháy dạng lỏng (đóng vai trị là pha
nền). Tỷ lệ chất oxi hóa và chất cháy trong thuốc nổ nhũ tƣơng xấp xỉ là 10:1.
Chất oxi hóa thƣờng dùng là: muối nitrat, clorat và perclorat của amoni, kim loại kiềm
và nguyên tố đất hiếm. Trong đó phổ biến nhất là amoni nitrat hoặc hỗn hợp của nó với các
muối nitrat khác. Hàm lƣợng tối ƣu của chất oxi hóa trong hỗn hợp là 60 – 85 %, còn nƣớc
chiếm 8 – 16 %. Chất cháy lỏng là các loại nhiên liệu hữu cơ (dầu khoáng, sáp, diezen v.v...)
hoặc hỗn hợp của chúng. Hàm lƣợng tối ƣu của chất cháy là 3 – 7 %. Để tăng đặc trƣng
năng lƣợng, đôi khi ngƣời ta đƣa vào thành phần thuốc nổ nhũ tƣơng các chất cháy dạng rắn
nhƣ: lƣu huỳnh, nhựa đƣờng cứng, bột nhôm. Để phân bố mịn dung dịch chất oxi hóa có cỡ
hạt từ phần mƣời tới 1- 10 m, trong pha nền ngƣời ta sử dụng chất nhũ hóa. Chất nhũ hóa
là thành phần quan trọng của thuốc nổ nhũ tƣơng bởi vì hiệu quả sử dụng của nó phụ thuộc
vào độ ổn định nhũ tƣơng kiểu “nƣớc trong dầu” trong điều kiện tỷ lệ lệ tích của pha nền chỉ
là 5 – 7 % còn pha phân tán chiếm tới 93 – 95 %. Chất nhũ hóa có hiệu quả nhất là các este
axit béo (stearic, oleic), ngồi ra cịn có este của glyxerin, các muối vô cơ của các
ankylamin bậc cao.
Để bảo đảm nhạy với kíp nổ, ngƣời ta đƣa vào trong thành phần thuốc nổ nhũ tƣơng –
dùng trong lỗ khoan có đƣờng kính khơng lớn - các phụ gia đặc biệt (muối tan trong nƣớc
của một số kim loại, TNT, TEN và các thuốc nổ khác). Hiện nay, ngƣời ta sử dụng vật liệu
xốp tăng nhạy và các bóng khí nitơ hình thành do phản ứng hóa học của muối natri nitrit với
thiure khi làm mát nhũ tƣơng. Tuy nhiên phƣơng pháp tăng nhạy phổ biến nhất là sử dụng vi
cầu thủy tinh hoặc bột đá trân châu (peclit) với hàm lƣợng trong thuốc nổ khơng q 4 %.
Ngồi loại thuốc nổ nhũ tƣơng thƣờng, ngƣời ta còn chế tạo thuốc nổ nhũ tƣơng an
toàn bằng cách sử dụng muối NaCl dƣới dạng khô đặt giữa hai lớp vỏ của thỏi thuốc hoặc
sử dụng thành phần dập lửa đặc biệt.

1.1.5. Thuốc nổ ANFO nặng - nhũ tƣơng dạng rời (heavy ANFO)
Thuốc nổ ANFO nặng ra đời nhằm thay thế cho ANFO chịu nƣớc. Thành phần của
ANFO nặng thực chất chính là hỗn hợp của ANFO với nhũ tƣơng nền (chƣa phải là thuốc
nổ). Khi đó lỗ trống giữa các hạt ANFO sẽ đƣợc lấp đầy bởi nhũ tƣơng nền, nhờ đó mật độ
nạp mìn của ANFO nặng cao hơn hẳn so với ANFO đồng thời độ nhạy của nó cũng cao hơn
so với ANFO. ANFO nặng có nhiều ƣu điểm so với ANFO chịu nƣớc:
 Tỷ trọng nạp mìn cao;
 Chịu nƣớc tốt;
12


 Sức công phá lớn;
 Nổ tốt ở các loại đất đá khác nhau;
 Xét về tổng thể thì hiệu quả kinh tế cao hơn ANFO chịu nƣớc.
Trong bảng 1.1 đƣa ra danh mục một số loại thuốc nổ công nghiệp sản xuất trong nƣớc
và nhập khẩu hiện đang đƣợc sử dụng ở nƣớc ta.
Bảng 1.1. Danh mục một số loại thuốc nổ công nghiệp hiện đang đƣợc sử dụng ở nƣớc ta
TT

Tên sản phẩm

Chỉ tiêu

A Sản phẩm vật liệu nổ công nghiệp sản xuất trong nƣớc
I Thuốc nổ công nghiệp
1 Thuốc nổ Amonit (AĐ1)
- Tốc độ nổ, m/giây
3.600 ÷ 4.200
- Khối lƣợng riêng, cm³
0,90 ÷1,15

- Khả năng sinh cơng theo phƣơng
320 ÷360
pháp bom chì, cm³
- Độ nén trụ chì, mm
13 ÷ 15
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Độ nhậy nổ với kíp nổ số 8
- Thời hạn bảo quản, tháng
2 Thuốc nổ nhũ tƣơng (NT14 - WR)
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khả năng sinh công theo phƣơng
pháp bom chì, cm³
- Khả năng sinh cơng bằng con lắc
xạ thuật, %TNT tiêu chuẩn
- Độ nén trụ chì, mm
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Độ nhậy nổ với kíp nổ số 8
- Khả năng chịu nƣớc, giờ
- Thời hạn bảo quản, tháng
3 Thuốc nổ nhũ tƣơng NT-13
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khả năng sinh cơng bằng con lắc
xạ thuật, % TNT tiêu chuẩn

4 ÷7
Nổ hết thuốc
6
≥ 4.500

1,05 ÷ 1,25
300 ÷ 340
105 ÷ 120
≥ 14
≥4

Quy cách

Nguồn
gốc

- Ф 32x250 mm, 200g
- Ф 50 mm, Ф 60mm
- Ф 70 mm, Ф 75 mm
- Ф 80 mm, Ф 100 mm
- Ф 90mm, Ф 120mm
- Ф 140mm, Ф
160mm.

Nhà máy
Z113;
Z114;
Z121;
Z131,
Z115

- Đóng thỏi (mm):
Nhà máy
Ф32, Ф60 ÷ Ф 180
Z114

+ Ф 32: Vỏ giấy tráng
paraphin
+ Ф 60 ÷ Ф180: Bao
hai lớp PE
+ PP
- Đóng hộp: 25 kg/hộp

Nổ hết thuốc
≥ 12
6
≥ 4000
1,05 ÷ 1,25
1,05 ÷ 1,20

Ф 32x205mm, 180 g
Ф 60x195mm, 600 g
Ф 80x218mm, 1,2 kg
Ф 90x215mm, 1,5 kg

Nhà máy
Z113

13


- Khả năng giãn nở bom chì, ml
- Độ nén trụ chì, mm
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Độ nhạy nổ
- Thời hạn đảm bảo, tháng

- Khả năng chịu nƣớc, giờ

300 ÷ 340
Ф 120x202mm, 2,5 kg
Ф 150x206mm, 4,0 kg
≥14
Ф 180x223mm, 5,0 kg
≥4
o
Nhạy với kíp N 8
6
≥ 12

4 Thuốc nổ nhũ tƣơng P113
- Tốc độ nổ, m/giây
≥ 4.200
Ф 32x220mm; 200 g Nhà máy
Ф 60x180mm; 600 g
Z113
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
1,1 1,25
Ф 70x200mm; 900 g
- Khả năng sinh công theo phƣơng
≥ 300
Ф 80x205mm; 1,2 kg
pháp bom chì, ml
Ф 90x205mm; 1,5 kg
- Độ nén trụ chì, mm
14 ÷ 16
Ф 120x190mm; 2,5 kg

- Khoảng cách truyền nổ, cm
≥6
- Độ nhạy nổ
Nhạy với kíp số 8 Ф 150x200mm; 4,0 kg
Ф 180x210mm; 6,0 kg
- Thời hạn bảo hành, tháng
6
- Khả năng chịu nƣớc, giờ
≥ 12
5 Thuốc nổ nhũ tƣơng EE-31
- Tốc độ nổ, m/s
3.800 ÷ 4.500 Φ32x230mm: 200g
Nhà máy
Φ50x240mm: 500g
Z131
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
1,03 ÷ 1,27
Φ60x320mm: 1,0kg
- Khả năng sinh cơng, ml
290 ÷ 330
Φ70x240mm: 1,0kg
- Độ nén trụ chì, mm
14 ÷ 16
Φ75x340mm: 1,5kg
- Khả năng chịu nƣớc, giờ
24
Φ80x380mm: 2,0kg
- Khả năng chịu nhiệt, ºC
-20 ÷ +40
Φ85x350mm: 2,0kg

- Độ nhạy va đập, %
0
Φ90x290mm: 2,0kg
- Mức độ thải khí độc, l/kg (khơng
55
Φ100x280mm: 2,5kg
lớn hơn)
- Độ nhạy nổ
Kích nổ đƣợc Φ100x330mm: 3,0kg
bằng kíp số 8 hoặc Φ120x250mm: 3,0kg
Φ120x340mm: 4,0kg
dây nổ loại
Φ130x220mm: 3,0kg
11÷14g/m
Φ140x180mm: 3,0kg
- Thời hạn sử dụng, tháng
06
Φ180x200mm: 5,0kg
Φ180x370mm: 10kg
Φ200x220mm: 7,0kg
6 Thuốc nổ nhũ tƣơng rời NTR 05
- Tốc độ nổ trong lỗ khoan, m/s
- Khối lƣợng riêng, g/cm³

4.300 ÷ 4.700
1,1 ÷ 1,25

Bơm trực tiếp xuống lỗ MICCO
khoan

14


- Khả năng chịu nƣớc - sâu > 1 mét
nƣớc, giờ
- Đƣờng kính tới hạn :
+ Trong vỏ thép dày 1 mm, mm
+ Trong vỏ PVC dày 1 mm, mm
- Cƣờng độ nổ, % ANFO
+ Theo khối lƣợng
+ Theo thể tích
- Phƣơng tiện kích nổ
7 Thuốc nổ nhũ tƣơng rời NTR 06
- Tốc độ nổ trong lỗ khoan, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khả năng chịu nƣớc - sâu > 1 mét
nƣớc, giờ
- Đƣờng kính tới hạn :
+ Trong vỏ thép dày 1 mm, mm
+ Trong vỏ PVC dày 1 mm, mm
- Cƣờng độ nổ, % ANFO
+ Theo khối lƣợng
+ Theo thể tích
- Phƣơng tiện kích nổ
8 Thuốc nổ nhũ tƣơng rời NTR 07
- Tốc độ nổ trong lỗ khoan, m/s
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Cƣờng độ, % ANFO
+ Theo khối lƣợng
+ Theo thể tích

- Thời hạn đảm bảo trong lỗ khoan
- Phƣơng tiện kích nổ
9 Thuốc nổ nhũ tƣơng lị đá (NTLĐ)
- Khả năng sinh cơng bằng bom chì
(cm³); hoặc quy đổi
- Khả năng sinh công bằng con lắc
xạ thuật, %
- Độ nén trụ chì, mm
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khoảng cách truyền nổ, cm

24

65
65
100 ÷ 105
135 ÷ 150
Mồi nổ
4.100 ÷ 4.600
1,05 ÷ 1,15
≥4

- Bao PE Φ 90 - 200
mm
- Bao 25 kg

MICCO

65

65
100 ÷ 105
135 ÷ 140
Mồi nổ
4.000 ÷ 5.000
1,08 ÷ 1,2

Bơm trực tiếp xuống lỗ MICCO
khoan

90 ÷ 95
120 ÷ 135
15 ngày
Mồi nổ
310 ÷ 340
1,05 ÷ 1,2
≥ 14
≥ 4.100
1,05 ÷ 1,25
≥4

Φ 32 x 200g
MICCO
Φ 32 x 300g
Φ 36 x 200g
Φ 36 x 300g
Φ 46 x 500g
Φ 80 x 2 kg (đƣợc bao
gói bằng vỏ PP,PE)

15


- Khả năng chịu nƣớc, giờ
- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn đảm bảo, tháng
10 Thuốc nổ nhũ tƣơng lò than
(NTLT)
- Khả năng sinh công bằng con lắc
xạ thuật, Nm/g
- Độ nén trụ chì, mm
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Nổ an tồn trong mơi trƣờng có
khí mê tan
- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn đảm bảo, tháng

≥ 12
Kíp nổ số 8
06

1.500 ÷ 1.600
15 ÷ 17
3.600 ÷ 3.800
1,05 ÷ 1,1
≥4
10 phát không gây
cháy

Kíp nổ số 8
06

Φ 32 x 200g
Φ 32 x 300g
Φ 36 x 200g
Φ 36 x 300g
Φ 46 x 500g

MICCO

11 Thuốc nổ nhũ tƣơng lị đá 2
(NTLĐ2)
- Khả năng sinh cơng bằng con lắc
115 ÷ 125
Φ 32 x 200g
MICCO
xạ thuật (so sánh với TNT chuẩn), (tƣơng đƣơng 330 Φ 32 x 300g
%
 350 cm³ thử Φ 36 x 200g
bằng bom chì) Φ 36 x 300g
Φ 46 x 500g
- Độ nén trụ chì, mm
≥ 15
- Tốc độ nổ, m/giây
5.000 ± 300 Φ 80 x 2 kg (đƣợc bao
gói bằng vỏ PP,PE)
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
1,15 ± 0,05
- Khoảng cách truyền nổ, cm

≥4
- Khả năng chịu nƣớc, giờ
≥ 12
- Phƣơng tiện kích nổ
số 8
- Thời hạn đảm bảo
6 tháng
- Lƣợng khí độc sinh ra sau khi nổ,
≤ 30
lít/kg
12 Thuốc nổ nhũ tƣơng lị than 2
(NTLT2)
- Khả năng sinh cơng bằng con lắc
95 ÷ 105
xạ thuật (so sánh với TNTN chuẩn), (tƣơng đƣơng 280
%
 300 cm³ thử
bằng bom chì)
- Độ nén trụ chì, mm
≥ 13
- Tốc độ nổ, m/s

Φ 32 x 200g
Φ 32 x 300g
Φ 36 x 200g
Φ 36 x 300g
Φ 46 x 500g

MICCO

4.500 ± 300
16


- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Khả năng chịu nƣớc, giờ
- Nổ an tồn trong mơi trƣờng có
khí Mê tan
- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn đảm bảo, tháng

1,05 ± 0,05
≥4
≥ 12
10 phát không gây
cháy nổ
nổ số 8
06

- Lƣợng khí độc sinh ra sau khi nổ,
≤ 30
lít/kg
13 Thuốc nổ ANFO
- Chỉ tiêu kỹ thuật
TCVN 6811:2001 - Dạng rời
- Phƣơng tiện kích nổ
Theo HDSD - Bao 25 kg
- Đóng gói định dạng
- Thời hạn bảo quản

03
theo yêu cầu khách
hàng
14 Thuốc nổ ANFO chịu nƣớc
- Khả năng sinh cơng, cm³
- Tốc độ nổ, m/giây
- Độ nén trụ chì trong ống thép, mm
- Tỷ trọng rời, g/cm³
- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn bảo quản, tháng
15 Thuốc nổ TFĐ-15WR
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khả năng sinh cơng, cm³
- Độ nén trụ chì, mm
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Khả năng chịu nƣớc, giờ
- Thời hạn bảo hành, tháng
16 Thuốc nổ Sofanit15 (AFST-15A)
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khả năng sinh công, cm³
- Độ nén trụ chì, mm
- Độ ẩm, %
- Thời hạn bảo hành, tháng

300 ÷ 310
3.500 ÷ 3.800
14 ÷ 17
0,85 ÷ 0,9

Theo HDSD

Đóng gói định dạng
theo u cầu khách
hàng

MICCO

MICCO

03
3.500 ÷ 4.200
1.1 ÷ 1,25
320 ÷ 340
16 ÷ 20
3÷6

- Các loại bao gói dạng Nhà máy
thỏi đƣờng kính trên
Z115
70 mm
- Bao 25 kg: 01 líp PE,
01 líp PP

6÷8
03
2.900 ÷ 3.500
0,85 ÷ 0,95
290 ÷ 320
16 ÷ 20

≤ 0,2
03

- Các loại bao gói dạng Nhà máy
thỏi đƣờng kính trên
Z115
70 mm
- Bao 25 kg: 01 líp PE,
01 líp PP

17


17 Thuốc nổ TFĐ-15 (Watergel)
- Tốc độ nổ, m/s
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khả năng sinh công, cm³
- Độ nén trụ chì, mm
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Khả năng chịu nƣớc, giờ
- Thời hạn bảo hành, tháng
18 Thuốc nổ ABS-15
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khoảng cách truyền nổ, cm
- Sức công phá bằng phƣơng pháp
trụ trì, mm
- Sức cơng phá bằng phƣơng pháp
bom chì, cm³
- Độ nhậy kích nổ

- Thời hạn bảo quản, tháng
- Sử dụng
19 Thuốc nổ TFĐ-15H
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khả năng sinh công, cm³
- Khoảng cách nổ lây, cm
- Độ nhậy va đập, %
- Độ nén trụ trì (vỏ sắt), mm
- Độ nhạy
- Thời gian bảo quản, tháng
20 Mìn phá đá quá cỡ
- Tốc độ nổ, m/giây

4.000 ÷ 4.400
1,05 ÷ 1,25
320 ÷ 340
15 ÷ 22
3÷6
6÷8
06
3.200 ÷ 3.500
0,95 ÷ 1,05
3-6
15 ÷ 17

- Thỏi Φ36x160mm, Nhà máy
200 g
Z115
- Thỏi Φ36x240mm,
500 g

- Thỏi Φ110x170mm,
2,0 kg
Bao 25 và 50 kg

* Đóng thỏi (mm):
Nhà máy
Φ32, Φ60 - Φ125. Bao Z115
giấy nhúng sáp, bao
PE.
* Đóng thùng (Kg): 20

320 ÷ 350
Kíp nổ số 8
06
Mỏ lộ thiên
4.200
Theo TCCS Z115
360 ÷ 380
4÷6
16 ÷ 24
> 22
Nổ với kíp số 8
06
3.600÷3.900

- Khả năng sinh cơng, cm³
- Độ nén trụ chì, mm
- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn sử dụng, tháng

350÷360
13÷15
theo HDSD
24

21 Thuốc nổ TNP-1
- Tốc độ nổ, m/giây
- Khối lƣợng riêng, g/cm³
- Khả năng sinh công, % TNT

4.200 ± 200
1,15 ± 0,05
110 ÷ 115

Khối lƣợng từ 0,39,0kg/quả

- Dạng rời
- Φ80 x 420 mm; khối
lƣợng: 2,5 kg

Nhà máy
Z115

Nhà máy
Z131

Viện
Thuốc
phóng
18

- Độ nén trụ chì, mm
- Khoảng cách chuyền nổ, cm
- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn sử dụng, tháng
II Thuốc nổ nhập khẩu
1 Thuốc nổ nhũ tƣơng Emulex 180
- Năng lƣợng nổ, MJ/kg
- Cƣờng độ thể tích, % ANFO

12,5
6
Theo HDSD
06

4,17
145

- Cƣờng độ khối lƣợng, % ANFO

101

- Tỷ trọng
- Tốc độ nổ (thỏi đƣờng kính 32
mm), m/s
- Khả năng sinh cơng bằng con lắc
xạ thuật, Nm/g
- Sức nén trụ chì, mm
- Khả năng chịu nƣớc

- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn bảo quản, tháng
- Khối lƣợng thỏi thuốc, gam

1,15 - 1,2
4.500 - 5.100

- Điều kiện sử dụng

2 Thuốc nổ nhũ tƣơng Emulex 400
- Năng lƣợng nổ, MJ/kg
- Cƣờng độ thể tích, % ANFO
- Cƣờng độ khối lƣợng, % ANFO
- Tỷ trọng
- Tốc độ nổ (thỏi đƣờng kính 32
mm), m/s
- Khả năng sinh công bằng con lắc
xạ thuật, Nm/g
- Sức nén trụ chì, mm
- Khả năng chịu nƣớc
- Phƣơng tiện kích nổ
- Thời hạn bảo quản, tháng
- Khối lƣợng thỏi thuốc, gam
- Điều kiện sử dụng

140 - 145

- Φ90 x 440mm; khối Thuốc nổ
lƣợng: 3,0 kg
- Φ170 x 200mm; khối

lƣợng: 5,0 kg

Φ 32 x 400 mm

Nhập
khẩu của
hãng
Tenaga –
Malaysia
(MICCO
nhập)

18 - 20
Rất tốt
Kíp số 8
12
380
Cơng trình ngầm
khơng có khí và
bụi nổ
2,67
110
103
1,16 - 1,18
4.500 - 5.000
120 - 125

Thỏi tròn, Φ 32 x 200
Nhập
mm

khẩu của
hãng
Tenaga –
Malaysia
(MICCO
nhập)

17 - 19
Rất tốt
Kíp số 8
12
193
Các mỏ hầm lị có
khí và bụi nổ
19


3 Thuốc nổ Senatel Pulsar (tên cũ
Powergel magnum P3151)
- Tỷ trọng, g/cm³
- Tốc độ nổ, m/giây
- Sức nén trụ chì, mm
- Phƣơng tiện kích nổ
-Thời hạn sử dụng, tháng

1,23
5.400
16
Theo HDSD
24

Đƣờng kính Φ25, 29, Sản xuất:
32, 35. 55 và 65mm
Orica
Australia.
Nhập
khẩu:

4 Thuốc nổ Powergel pulsa -3131
- Tỷ trọng, g/cm³
- Tốc độ nổ, m/giây

1,18 - 1,23
5.500 – 5.700

- Đƣờng kính từ 25 - Sản xuất:
32mm
Orica
- Đƣờng kính lớn: 45, Australia.
55, 65, 80 và 90 mm
Nhập
khẩu:
MICCO,
GAET

5 Thuốc nổ Powergel P 2521 và
P2541
- Tỷ trọng, g/cm³
- Tốc độ nổ, m/giây

1,2
5.600 - 5.800

Đƣờng kính thỏi thuốc: Sản xuất:
Φ75, 90, 180 và 200
Orica
mm
Australia.
Nhập
khẩu:
MICCO,
GAET

- Phƣơng tiện kích nổ

Mồi nổ

6 Thuốc nổ PLEX1
- Tỷ trọng, g/cm³
- Tốc độ nổ, m/giây
- Sức nén trụ chì, mm
- Thời hạn sử dụng, tháng

0,8-0,9
3.600-4.000
16-19
03

- Dạng thỏi: Φ80,
90mm

- Đóng bao 25kg

Sản xuất:
CHDC
ND Lào
Nhập
khẩu:
GAET

7 Thuốc nổ PLEX2
- Tỷ trọng, g/cm³
- Tốc độ nổ, m/giây
- Sức nén trụ chì, mm
- Thời hạn sử dụng, tháng

0,85-0,95
3.600-3.900
16-18
03

- Dạng thỏi: Φ80,
90mm
- Đóng bao 25kg

Sản xuất:
CHDC
ND Lào
Nhập
khẩu:
GAET

20


1.2. CÁC ĐẶC TRƢNG NĂNG LƢỢNG NỔ CỦA THUỐC NỔ
Các đặc trƣng năng lƣợng nổ của thuốc nổ bao gồm [14, 15]:
 Cân bằng oxi;
 Thành phần sản phẩm nổ và thể tích sản phẩm khí;
 Nhiệt lƣợng nổ;
 Áp suất nổ;
 Nhiệt độ nổ;
 Tốc độ nổ;
 Đƣờng kính tới hạn và đƣờng kính giới hạn;
 Khả năng sinh công của thuốc nổ.
1.2.1. Công thức phân tử của chất nổ, cân bằng oxi.
* Công thức phân tử của chất nổ:
Phần lớn các chất nổ đơn đƣợc tạo thành từ 4 nguyên tố cơ bản: cacbon (C), hiđro
(H), oxi (O), nitơ (N) và tạo nên công thức phân tử CaHbOcNd với a, b, c, d là các hệ số ứng
với số nguyên tử gam của các nguyên tố tƣơng ứng có trong phân tử chất nổ. Khi đó phân tử
lƣợng của chất nổ đơn sẽ là:
M  12a  1b  16c  14d .
Nếu chất nổ là hỗn hợp (hợp chất) của một số chất nổ đơn thì thành phần cơ bản của
hỗn hợp đƣợc biểu thị bằng công thức hoá học giả định của 1 mol, của 1 kg hoặc của 1 phân
tử hợp chất.
Nếu chất nổ là hệ đa cấu tử, tạo ra từ nhiều đơn chất thì thành phần của nó đƣợc cho
nhờ cơng thức phân tử giả định.
* Cân bằng oxi, hệ số oxi:
Khi nổ, diễn ra q trình oxi hố nội phân tử các nguyên tố chất cháy (cacbon và
hiđro) nhờ oxi có ngay trong phân tử chất nổ. Đây là quá trình toả nhiệt. Rõ ràng lƣợng
nhiệt toả ra và thành phần sản phẩm nổ không những chỉ phụ thuộc vào thành phần cơ bản
của chất nổ mà còn phụ thuộc vào tƣơng quan giữa chất cháy và chất oxi hố.Tƣơng quan

đó đƣợc đặc trƣng bằng cân bằng oxi hoặc bằng hệ số oxi.Các đại lƣợng đó cho thấy mối
liên hệ về lƣợng giữa lƣợng oxi cần thiết để oxi hố hồn tồn các hợp phần chất cháy và
lƣợng oxi sẵn có trong thành phần chất nổ.
Cân bằng oxi (hệ số cân bằng oxi) là tỷ lệ phần trăm giữa hiệu giữa khối lƣợng oxi
chứa trong thuốc nổ và lƣợng oxi cần thiết để oxi hóa hồn tồn các ngun tố chất cháy có
trong thành phần của nó và khối lƣợng phân tử thuốc nổ. Khi đó có thể giả định rằng, nitơ
chứa trong phân tử thuốc nổ đƣợc giải phóng ra dƣới dạng tự do N2.
21


Ví dụ phản ứng nổ của chất nổ có cơng thức phân tử là: CaHbOcNd
CaHbOcNd + [c-(2a+b/2)]O2 = aCO2 + b/2H2O + d/2N2
Hệ số cân bằng oxi đƣợc tính theo công thức:

b 
 
16.c   2a  
2 

Kb  
.100% .
M
Nhƣ vậy Kb phụ thuộc vào phân tử lƣợng M của chất nổ. Kb có thể có giá trị dƣơng,
giá trị âm hoặc bằng không. Nếu trong thuốc nổ, lƣợng oxi có đủ để oxi hóa hồn tồn các
thành phần ngun tố cháy của nó (cacbon, hydro), thì cân bằng oxi của nó bằng khơng.
Nếu lƣợng oxi dƣ thì cân bằng oxi có giá trị dƣơng, cịn nếu lƣợng oxi khơng đủ thì cân
bằng oxi âm.
Giá trị cân bằng oxi có vai trị rất lớn tới phƣơng trình biến đổi nổ và các đặc trƣng
năng lƣợng khác của thuốc nổ. Chính vì vậy, trong thiết kế thành phần thuốc nổ (đặc biệt là
thuốc nổ công nghiệp), cân bằng oxi cần phải tính trƣớc tiên và ngƣời ta thƣờng cố gắng lựa

chọn thành phần sao cho cân bằng oxi xấp xỉ bằng không (bảo đảm khả năng tỏa nhiệt lớn
nhất và ít tạo khí độc).

* Hệ số oxi
Hệ số oxi là tƣơng quan phần trăm giữa lƣợng oxi chứa trong chất nổ và lƣợng
oxi cần thiết để oxi hoá hoàn toàn các hợp phần cháy:
c
A
.100% .
b
2a 
2
c
Đại lƣợng  
đƣợc gọi là hệ số dư oxi.
b
2a 
2
Ta nhận thấy hệ số oxi luôn dƣơng hoặc bằng 0 (nếu trong thành phần chất nổ
không chứa oxi).
1.2.2. Thành phần sản phẩm nổ và thể tích riêng sản phẩm khí
Tất cả các đặc trƣng năng lƣợng nổ của thuốc nổ trƣớc tiên đều phụ thuộc vào phản
ứng biến đổi nổ của thuốc nổ, tức là khi nổ sẽ tạo ra những sản phẩm thế nào. Lƣợng sản
phẩm khí sinh ra sẽ ảnh hƣởng tới khả năng chuyển hóa năng lƣợng của thuốc nổ thành
công cơ học, thuốc nổ càng tạo nhiều sản phẩm khí thì hiệu suất chuyển hóa thành cơng cơ
học càng cao.
Do thành phần chế tạo thuốc nổ công nghiệp rất đa dạng nên sản phẩm nổ của nó cũng
rất phức tạp. Bên cạnh những sản phẩm phổ biến đối với thuốc nổ nói chung (chứa 4 nguyên
22

tố chính là C, H, O và N) nhƣ: CO2, CO, H2O, H2, N2, O2, NOx v.v... thì khi nổ thuốc nổ
cơng nghiệp cịn tạo ra các sản phẩm rắn khác nhƣ: Al2O3, Na2CO3, CaCO3, K2CO3, NaCl,
Na2SiO3. Nếu trong thành phần thuốc nổ có clo, flo, lƣu huỳnh thì sản phẩm nổ chứa HF,
CF4, F2, HCl, CCl4, Cl2, SO2, H2S v.v... Sau khi tạo thành giữa các sản phẩm khí có thể xảy
ra các phản ứng khác nhau. Các phản ứng quan trọng nhất trong số đó là:
1) Phản ứng phân li khí cacbonic: 2CO2  2CO  O2
2) Phản ứng phân li hơi nƣớc:

2H2O  2H2  O2

3) Phản ứng khí nƣớc :

CO  H2O  CO2  C

4) Phản ứng Buđuara :

2CO  C  CO2

5) Phản ứng tạo oxit nitơ :

N2  O2  2NO

Vai trò của các phản ứng quyết định tới thành phần cuối cùng của sản phẩm nổ phụ
thuộc vào thành phần nguyên tố chất nổ (cụ thể là giá trị hệ số oxi) và các điều kiện nổ
khác.
Nếu chất nổ có cân bằng oxi dƣơng hoặc bằng khơng, thì hƣớng của phản ứng chuyển
hoá nổ tuân thủ nguyên tắc nhiệt toả ra cực đại: trong sản phẩm nổ sẽ chứa chủ yếu là các
sản phẩm oxi hố hồn tồn các ngun tố cháy (CO2, H2O) và khí O2, N2. Phản ứng tạo
oxit nitơ và phân li hơi nƣớc đối với một loại chất nổ nhất định khơng có vai trị đáng kể.

Tuy nhiên, phản ứng phân li cacbonic có thể có vai trị đáng kể và ta cần phải tính tới ảnh
hƣởng của nó.
Khi nổ chất nổ có cân bằng oxi âm thuộc về nhóm 2 (nhƣng oxi đủ để chuyển hóa
tồn bộ cacbon thành chất khí CO2 và CO, tức là c  b/2 + a), các phản ứng đóng vai trị
đáng kể quyết định tới thành phần sản phẩm nổ cần phải tính tới là phản ứng phân li khí
cacbonic, phản ứng phân li hơi nƣớc. Liên quan tới điều này, sản phẩm nổ của một chất nổ
nào đó, ngồi các sản phẩm oxi hố hồn tồn, cịn chứa các khí CO, H2. Tỷ lệ giữa các
thành phần sản phẩm nổ: CO2, CO, H2O và H2 trong trƣờng hợp này đƣợc điều tiết bởi phản
ứng khí nƣớc.
Nếu chất nổ có cân bằng oxi âm thuộc về nhóm 3 (nhƣng oxi khơng đủ để chuyển hóa
tồn bộ cacbon thành khí CO, tức là c < b/2 + a) thì khi tính thành phần sản phẩm nổ thì
ngồi phản ứng khí nƣớc cịn phải tính tới cả phản ứng Buđuara.
Do thành phần sản phẩm nổ phức tạp nhƣ vậy nên việc định lƣợng chúng theo tính
tốn đơn giản rất khó khăn mà phải sử dụng chƣơng trình máy tính xác định theo điều kiện
cân bằng hóa học.
Bên cạnh vấn đề liên quan tới khả năng sinh cơng, sản phẩm nổ cịn có thể nhiều
khí độc nhƣ cacbon đioxit và oxi nitơ. Độc tính của oxit nitơ mạnh hơn oxit cacbon nên
khi tính tổng hàm lƣợng khí độc (quy đổi ra oxit cacbon) thì hàm lƣợng của oxit nitơ đƣợc
nhân với 6,5. Nồng độ an toàn giới hạn với ngƣời của oxit nitơ NO2 trong khí mỏ là
0,0002% (theo thể tích) hoặc 0,005 g/l quy đổi ra N2O5. Nồng độ an toàn giới hạn của oxit
23