điều khiển tốc độ nổ nhờ màn chắn

CHƯƠNG 2
ĐIỀU KHIỂN MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ BẰNG NỔ MÌN
2.1. MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ BẰNG NỔ MÌN
Mức độ đập vỡ đất đá ảnh hưởng nhiều đến năng suất và hiệu quả của những
khâu tiếp sau khoan nổ mìn. Đối với mỗi loại đất đá, loại thiết bị, điều kiện mỏ cụ
thể có mức đội đập vỡ hợp lý bằng khoan nổ mìn, khi đó giá thành bóc 1 m 3 đất đá
là nhỏ nhất.
2.1.1. Mức độ đập vỡ đất đá bằng nổ mìn và phương pháp xác định
Mức độ đập vỡ đầy đủ nhất (độ cục) được đặc trưng bởi thành phần cỡ hạt
của đống đá nổ mìn. Trên các mỏ lộ thiên, để đánh giá chất lượng nổ người ta sử
dụng những chỉ tiêu sau đây: Tỷ lệ đá quá cỡ, số lượng cục đá quá cỡ trong 1 m 3
đất đá nổ mìn, tỷ lệ những cục bị nghiền nhỏ, đường kính trung bình của cỡ hạt
đống đá nổ mìn. Thực tế ở các mỏ đã chỉ ra rằng: ảnh hưởng chủ yếu nhất đến chất
lượng nổ mìn là tỷ lệ đá quá cỡ, vì nó quyết định đến năng suất và độ tin cậy khi
làm việc của các thiết bị xúc bốc, vận tải cũng như những chi phí để đập vỡ lần 2.
Ở mỏ người ta thường sử dụng những phương pháp sau đây để xác định tỷ lệ
đập vỡ:
1. Tính riêng từng cục đá quá cỡ (buộc phải phá vỡ lần 2)
2. Phương pháp đo diện tích: tỷ lệ đá quá cỡ được xác định:
Vh =

∑ Sh
.100%
∑s

.

(2.1)

Trong đó:
∑ Sh

- Tổng diện tích các cục đá quá cỡ trên bề mặt được đo, m2

∑s

- Tổng diện tích đo, m2
Trong trường hợp khó đo trực tiếp người ta dùng phương pháp đo diện tích
ảnh.
3. Phương pháp đo số lượng: Tính số lượng cục đá quá cỡ trên diện tích đo,
khi đó số lượng cục đá quá cỡ trong 1 m3 được xác định:
N=

n. n
S. S

(2.2)


Trong đó:
n- Số lượng cục đá quá cỡ trên diện tích đo S.
Tỷ lệ đá quá cỡ được tính theo công thức:
Vh = N.Vcp
Trong đó: Vcp - thể tích trung bình của hòn đá quá cỡ.

(2.3)
÷

4. Phương pháp đo đường thẳng: trên đống đá nổ mìn cách nhau 8 10 m
người ta căng dây và đo chiều dài của tất cả các cục đá mà dây đi qua. Tỷ lệ đá quá
cỡ được xác đinh như sau:

Vh =

∑ Lh
.100%
∑L

;

(2.4)

Trong đó:
∑ Lh

- Tổng chiều dài các cục đá quá cỡ, m;

∑L

- Tổng chiều dài đường đo, m.
5. Phân tích bằng sàng: đường kính trung bình của cỡ hạt đống đá nổ mìn
được xác định theo công thức:
d cp =

∑ γ i .d i
100

, cm

(2.5)

Trong đó:

di

γi

- Đường kính cỡ hạt trung bình của loại thứ i nào đấy, cm;

- Tỷ lệ cỡ hạt loại i đó, %.
2.1.2. Mức độ đập vỡ đất đá hợp lý khi nổ mìn
Mức độ đập vỡ đất đá bằng nổ mìn ở đây được đặc trưng bởi đường kính
trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn.
Với mức độ đập vỡ hợp lý sẽ đảm bảo tổng chi phí cho một đơn vị sản phẩm
theo tất cả các khâu khai thác và đập vỡ cơ học là nhỏ nhất.
Giá thành bóc đất đá ở các mỏ than ở Việt Nam được tính:
C = C1 + C2+ C3+ C4+ C5+ C6+ C7
(2.6)
Trong đó:
C1, C2- Chi phí khoan nổ lần 1 cho 1 m3 đất đá, đ/m3;


C3, C4- Chi phí khoan nổ lần 2 cho 1 m3 đất đá, đ/m3;
C5- Chi phí xúc bốc, đ/m3;
C6- Chi phí vận tải, đ/m3;
C7- Chi phí thải đá, đ/m3;
Các chi phí trên đều liên quan đến kích thước trung bình của cỡ hạt đống đá
nổ mìn (dcp). Trị số này hợp lý (dhl) khi đảm bảo C nhỏ nhất.
Rõ ràng khi năng xuất xúc bốc tăng, C5 giảm thì năng suất vận tải và thải đất
đá cũng sẽ tăng, C6 và C7 cũng giảm.
Với mức độ đập vỡ đất đá hợp lý đảm bảo: C
Theo Anhixtratôp thì:
d hl =

1
Ld
6,5

→

min.

(2.7)

Trong đó: Ld- Chiều rộng của đáy gầu xúc. Đối với máy xúc
÷

ΚΓ

-4,6, vận tải

ô tô thì dhl = 0,25 0,30 m.
2.2. PHÂN LOẠI NHỮNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TÁC DỤNG
NỔ ĐỂ ĐẢM BẢO MỨC ĐỘ ĐẬP VỠ HỢP LÝ
Có thể phân loại những phương pháp điều khiển mức độ đập vỡ đất đá bằng
nổ mìn như sau:
1. Điều khiển tác dụng nổ của lượng thuốc riêng biệt trong vùng đập vỡ điểu
chỉnh bằng cách thay đổi:
Chỉ tiêu thuốc nổ;
Đường kính lượng thuốc;
Loại chất nổ sử dụng;
Kết cấu lượng thuốc;
Hướng khởi nổ lượng thuốc liên tục;

Trình tự khởi nổ từng phần lượng thuốc phân đoạn;
Chất lượng bua và chiều dài của nó.
Khi thay đổi đặc tính tác dụng của lượng thuốc trong vùng đập vỡ điều chỉnh
sẽ thay đổi phần năng lượng truyền vào vùng đập vỡ thực tế không điều chỉnh, do
đó sẽ thay đổi tỷ số kích thước giữa các vùng và cường độ đập vỡ đất đá.


2. Điều khiển tác dụng nổ lượng thuốc lên vùng đập vỡ thực tế không điều
chỉnh đạt được do sự tác dụng lẫn nhau của các hàng hoặc các nhóm lượng thuốc
bằng cách thay đổi:
Mạng phân bổ lỗ khoan và số lượng hàng lỗ khoan;
Giãn cách thời gian vi sai và trình tự nổ các lượng thuốc;
Chiều cao tầng và sơ đồ phân bổ lỗ khoan trên tầng;
Phương pháp điều khiển mức độ đập vỡ đất đá có thể được phân thành 2
nhóm:
Nhóm 1: Bao gồm những phương pháp đảm bảo cường độ đập vỡ bất kỳ theo
yêu cầu, đó là: Chỉ tiêu thuốc nổ, đường kính và mạng phân bổ lỗ khoan.
Nhóm 2: Bao gồm những phương pháp cho phép thay đổi cường độ đập vỡ
trong giới hạn nhất định và không loại trừ tỷ lệ đá quá cỡ lớn. Với những phương
÷

pháp này có thể giảm tỷ lệ đá quá cỡ lớn hơn 10 20% so với ban đầu. Đó là
những phương pháp: Sử dụng các loại thuốc nổ khác nhau; sử dụng lượng thuốc
phân đoạn, nổ vi sai trong lỗ khoan, nổ những lố khoan gần nhau từng đôi một, nổ
mìn tầng cao, sử dụng thuốc nổ phối hợp, lựa chọn sơ đồ nổ vi sai, tạo thành khe
chắn, nổ trong môi trường nén…
2.3. ĐIỀU KHIỂN TÁC DỤNG NỔ NHỜ MÀN CHẮN
2.3.1. Những nguyên tắc và phương pháp cơ bản điều khiển tác dụng nổ
nhờ màn chắn
2.3.1.1. Phân loại những phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ màn

chắn
Phân loại màn chắn cần dựa vào sự phân loại các quá trình vật lý – kỹ thuật
ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến hiệu quả tác dụng của màn chắn, dựa vào sự
phân loại điều kiện xảy ra quá trình tạo màn chắn.
Những quá trình chủ yếu khi tạo màn chắn là:
- Truyền sóng nổ và sóng phá hủy với mặt sóng, biện độ, chiều dài và tần số
khác nhau đến bề mặt bên trong (gần vị trí nổ) của màn chắn.
- Lan truyền trong màn chắn sóng khúc xạ. Màn chắn là môi trường có mức
độ phân tán khác nhau.
- Sự khúc xạ của sóng từ mặt ngoài (xa vị trí nổ) của màn chắn vào vùng bảo
vệ.


- Sự phản xạ và nhiễu xạ sóng tại những điểm góc của màn chắn, bù thêm
năng lượng vùng phá hủy và vùng bảo vệ.
Sự phân loại được tiến hành dựa vào kiểu màn chắn, vị trí xảy ra quá trình
ảnh hưởng đến khả năng làm việc của màn chắn, dạng năng lượng màn chắn,
phương pháp tác dụng và đặc tính của quá trình tạo màn chắn.
2.3.1.2. Phân loại theo kiểu màn chắn
Nhiệm vụ điều khiển tác dụng nổ nhờ màn chắn có thể phân làm 2 loại: Tạo
khe sơ bộ và tạo lớp đất đá bị phá vỡ. Cần nhấn mạnh rằng trong những điều kiện
mỏ - địa chất thuận lợi có thể tạo khe và lựa chọn phù hợp những lỗ khoan chắn
sóng. Thông thường khi nổ những lượng thuốc màn chắn phát sinh hốc liên tục
chứa đầy vật liệu phá vỡ với mức độc rời rạc khác nhau.
÷

÷

Thực tế khẳng định rằng nếu tăng độ cứng đất đá ít nứt nẻ từ 4 8 đến 10 12
÷

hiệu quả tạo màn chắn tăng 20 25%. Do đặc tính nứt nẻ của đất đá có độ cứng
khác nhau liên quan đến đặc tính tạo màn chắn nên nó là dấu hiệu phân loại màn
chắn (Bảng 2.1)
Bảng 2.1. Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ và mức độ tạo màn chắn
Loại đất đá
1

Độ nứt nẻ
Rất ít

Khoảng cách các vết nứt, m Hiệu quả tạo màn chắn
÷
Hiệu quả rất cao
3 1

2

Ít

1 0,3

3

Dày

0,3 0,1

Hiệu quả trung bình

4

Rất dày

0,1 0,03

Hiệu quả thấp

÷

÷

÷

Hiệu quả cao

2.3.1.3. Phân loại theo vị trí diễn ra quá trình ảnh hưởng đến khả năng
làm việc của màn chắn
Khi nổ mìn tạo màn chắn người ta phân chia các quá trình xẩy ra trong khối
đá, trên bề mặt của nó, phía sau vùng “Phá hủy – màn chắn – bảo vệ”, trong màn
chắn.
Trong nhiều trường hợp, bên cạnh hiện tượng phản xạ và khúc xạ sóng nổ,
ảnh hưởng quyết định đến hiệu quả màn chắn là độ gần và hình dạng bề mặt do, sự
nhiễu xạ tại những điểm góc của màn chắn, độ ẩm môi trường…
Những quá trình xảy ra trong khối đá và trên bề mặt của nó thường được
phát sinh và phát triển cục bộ… Những quá trình liên quan đến tạo màn chắn thuộc


về những dạng khác nhau của tác dụng sóng (sóng phẳng, cong, khối, mặt, sóng
tới, phản xạ, khúc xạ…)

Màn chắn có thể phân bố gần, trung bình và xa vùng nổ, kích thước của nó
được xác định bởi khối lượng thuốc nổ và tính chất đất đá. Vùng gần sóng có biên độ,
tần số cao và chiều dài bước sóng nhỏ. Trong đó người ta phân ra vùng nén có cường
độ nén và đập vỡ đất đá mạnh. Giới hạn của vùng này được xác định:
÷

Rn = (1 4)rt ,
(2.8)
Trong đó:
Rn- Bán kính vùng nén;
rt- Bán kính lượng thuốc.
Xa hơn là vùng phá vỡ bằng nứt nẻ tách và trượt. Giới hạn của vùng này là:
÷

Rp = (5 50)rt ,
(2.9)
Tiếp đến là vùng chấn động, thể hiện chủ yếu là sóng đàn hồi và sóng chấn
động biên độ nhỏ. Bán kính vùng này được xác định:
÷

RC = (200 1000)rt .
(2.10)
Hiện tượng chắn sóng nổ có thể xảy ra ở sâu trong khối (ở đây lan truyền
sóng khối), và trên bề mặt khối (ở đây lan truyền sóng mặt có biên độ nhỏ).
2.3.1.4. Phân loại các quá trình tạo màn chắn theo dạng năng lượng
Sự thay đổi trạng thái vật lý của khối đá và đặc tính màn chắn thường do tác
dụng của năng lượng và sự chuyển hóa từ dạng năng lượng này sang dạng năng
lượng khác. Sự phân loại các quá trình xảy ra khi tạo màn chắn theo các dạng năng
lượng tác dụng lên màn chắn có những khó khăn nhất định, vì vấn đề phân loại
chính các dạng năng lượng không hoàn toàn rõ ràng. Vì vậy cho đến nay chưa

hoàn thiện sự phân loại tổng quát.
Để phân loại sự tạo thành màn chắn hiệu quả, quan trọng là những dạng năng
lượng sau đây: cơ, nhiệt, điện, hóa, điện tử… Màn chắn cũng được phân loại tương
ứng với nó.

2.3.1.5. Phân loại theo phương pháp tác động
Những yếu tố kể đến khi tạo màn chắn gây ra sự thay đổi từ từ hoặc đột biến
những đặc tính và những thông số tạo màn chắn. Với những trị số tới hạn của các


đặc tính và thông số hiệu quả tạo màn chắn có thể giảm đáng kể. Tác động thực tế
có thể phân theo những dấu hiệu sau:
- Điều kiện phát sinh những yếu tố tác động: áp lực mỏ, nhiệt độ và sự thay
đổi của nó, sự dao động, độ ổn định của khối đá…;
- Đặc tính ảnh hưởng đến môi trường xung quanh;
- Dạng thay đổi môi trường: thay đổi thuận nghịch và không thuận nghịch;
- Đặc tính thay đổi theo thời gian: tác động cố định hoặc theo quy luật, tác
động ngẫu nhiên…;
- Đặc tính chế độ tạo màn chắn: màn chắn cố định hoặc tạm thời…
Những quá trình lý – hóa tổng quát nhất xảy ra khi tạo màn chắn trong đất đá
là quá trình kích nổ trong chất nổ, lan truyền sóng ứng suất và sóng chấn động, sự
bay đá, đập vỡ lần 2 do va đập, nén ép vật liệu màn chắn.
Trong mỗi trường hợp cụ thể có thể xảy ra những quá trình vật lý khác nhau
ảnh hưởng đến hiệu quả tạo màn chắn.
Muốn có màn chắn độ tin cậy cao cần thiết phải khắc phục những sai sót
trong thiết kế và tạo màn chắn. Có thể phân những sai sót trong thiết kế thành 2
nhóm:
1. Những sai sót trong sơ đồ nguyên tắc tạo màn chắn, kết cấu của màn chắn,
kết cấu lượng thuốc tạo màn chắn, chế độ công nghệ nổ tạo màn chắn, không chú ý
kiểm tra chất lượng khe tạo thành và vùng đất đá tơi vụn;

2. Những sai sót kết cấu và công nghệ, mà muốn khắc phục đòi hỏi nghiên
cứu sâu về các quá trình vật lý – kỹ thuật xảy ra.
Để giải quyết đồng bộ những vấn để nêu trên cần thiết phải phân loại những
phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ một màn chắn một cách tổng quát (theo
Bảng 2.2)
Những phương pháp loại 1 được sử dụng nhằm mục đích nâng cao hiệu quả
phá vỡ và giảm tác dụng chấn động có hại. Những phương pháp loại 2 sử dụng để
giảm tác dụng chấn động có hại không chỉ đối với những công trình trong vùng tác
dụng nổ, mà còn đối với khối đá trong vùng bảo vệ. Những phương pháp loại 3 đặc
biệt quan trọng khi nổ ở chiều sâu lớn. Phương pháp cuối cùng là tổng hợp của
những phương pháp nêu trên.

Bảng 2.2. Phân loại những phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ màn chắn


Loại
1Phương
pháp thay đổi
tác dụng phá
vỡ và chấn
động trong
vùng phá vỡ.
2Phương
pháp thay đổi
tác dụng chấn
động trong
vùng bảo vệ.

Nhóm
1.1- Thay đổi đặc tính và sự

phát triển nứt nẻ.
1.2- Thay đổi khối lượng phá
vỡ.
1.3- Thay đổi mức độ và độ
đập vỡ đều đặn.
1.4- Thay đổi dạng phễu văng
xa
2.1- Giảm cường độ dao động
trên diện tích lớn.
2.2- Giảm tần số sóng khúc xạ.
2.3- Giảm thời gian tác động
của ứng suất phá hủy.

Đặc tính của phương pháp
Sử dụng tạo nứt nẻ sơ bộ trên biên
phá vùng phá vỡ. Sử dụng vùng
đất đá vỡ vụn có mức độ phân tán
lớn.

Sử dụng những lớp đất đá vỡ vụn
có mức độ phân tán khác nhau và
những khe rãnh chứa đầy vật liệu
đập vỡ.
Sử dụng tạo màn chắn phẳng và
cong trên mỏ lộ thiên và hầm lò.
3.1- Tập trung và phân tán biến Sử dụng khe và hốc nhận được
dạng (thấu kính trong đất đá). trong quá trình nổ màn chắn. Sử
3.2- Tăng cường và kìm hãm dụng những nứt nẻ tự nhiên. Thay
sự phát triển biến dạng.
đổi hướng phát triển biến dạng.

3.3- Điều chỉnh hướng phát
triển nứt nẻ.

3Phương
pháp thay đổi
đặc tính và
cường
độ
phát
triển
biến dạng đất
đá.
4- Tạo màn 4.1- Điều chỉnh mật độ phát Kết hợp tạo khe sơ bộ và những
chắn
tổng triển nứt nẻ.
lớp đất đá vỡ vụn khác nhau.
hợp
4.2- Kết hợp các loại 1 và 2
4.3- Kết hợp các loại 1 và 3
4.4- Kết hợp các loại 2 và 3
2.3.2. Xác định hiệu quả phá vỡ và mức độ chắn sóng của màn chắn tổng
hợp
Trong thực tế nổ mìn thường xảy ra phá vỡ đất đá vùng gần đối tượng cần
bảo vệ. Khi đó phải nâng cao hiệu quả phá vỡ đất đá, đồng thời giảm tác dụng
nguy hại của sóng chấn động không chỉ cho công trình trong vùng tác dụng nổ mà
còn cho khối đá trong vùng bảo vệ. Muốn vậy sử dụng phương pháp chắn sóng
chấn động bằng những lớp đất đá vỡ vụn, cho phép nâng cao hiệu quả phá vỡ bằng
nổ. Cho đến nay, những hiện tượng vật lý liên quan tới quá trình chắn sóng chưa
được nghiên cứu đầy đủ, những phương pháp tính toán các thông số tạo màn chắn
ít thấy xuất hiện trong sách vở.

A.Vôlôk đã đề nghị sử dụng màn chắn tổng hợp để nâng cao hiệu quả công
tác nổ: phối hợp màn chắn thường với màn chắn loại mới có những thông số hình
học và động lực thay đổi.
Bản chất của màn chắn sóng tổng hợp là tạo ra trên biên khu vực phá vỡ
những vùng chứa đầy vật liệu tơi vụn với mật độ và tốc độ lan truyền sóng thấp.
Trong trường hợp chung hiệu quả phá vỡ và mức độ chắn sóng được đánh giá bằng
tỷ số thế năng tốc độ khối khi có và không có màn chắn ở trên cùng một khoảng
cách.
2.3.3. Xác định những thông số chủ yếu khi nổ tạo màn chắn
Thông số cơ bản của phương pháp nêu trên là khoảng cách Re từ màn chắn
tổng hợp đến hàng lỗ khoan gần nó nhất. Xác định đúng đắn vị trí (sai số không
÷

vượt quá 15 17%) cho phép tăng mức độ đập vỡ đất đá khi đồng thời giảm tác
dụng chấn động.
Khoảng cách từ màn chắn đến những lượng thuốc chính được xác định:
1
2

Re = rt P σ *k ( ρCU * ) −k
P=

(2.11)

P
σn

Trong đó:

P- Áp lực trong buồng mìn;
σn

- Giới hạn bền nén của đất đá;

σ*

- Giới hạn bền tách của đất đá đối với sóng khối;
k- Hệ số thực nghiệm, bằng 1/2 đối với lượng thuốc hình trụ và 3/2 đối với
lượng thuốc tập trung;
ρ

- Mật độ trung bình đất đá;
C- Tốc độ lan truyền sóng trung bình trong đất đá;
U*

- Tốc độ khối (tới hạn) trong đất đá sau màn chắn khi chiều rộng màn

chắn bằng

δ

.


Xác định mật độ đất đá và tốc độ lan truyền sóng ứng suất trong màn chắn
ρ

qua mật độ ( ) và tốc độ (C) lan truyền sóng trong đất đá và trong khí (
qua hệ số lỗ hổng nứt nẻ (nh) (đặc trưng cho mức độ tơi vụn của đất đá):

ρ e = nh .ρ k + (1 − nh ) ρ

ρ

k

(2.12)
1


2
ρρ k C 2 C k2
Ce = 

2
2
 (nh ρC + (1 − n h ) ρ k C k )( nk ρ k + (1 − nh ) ρ ) 

(2.13)

Bề rộng màn chắn tổng hợp được xác định:
- Đối với màn chắn loại khe:
1


3

Q

t


 
20

ρ
gV
 
δ k = rt 2,2 + 

( f + 4) 






(2.14)

- Đối với màn chắn là lớp đất đá tơi vụn:

 Q

20 t

ρgV
δ k = rt 16 + 
f




1

3

 





(2.15)

Trong đó:
f- Hệ số cứng của đất đá (theo M.M.Prôtôđiakônôv);
Qt- Khối lượng thuốc nổ, kg;
V- Thể tích đất đá bị vỡ, m3.
Nếu có nhiều số liệu thống kê có thể tính:
δ = k1 r1

U * Uo −U 
ln

Uo U * −U 

;

Trong đó:
Uo- Tốc độ khối khi không có màn chắn, m/s;
U- Tốc độ khối khi có màn chắn trong vùng bảo vệ;

(2.16)

, Uk),


k1- Hệ số thực nghiệm, đối với màn chắn khe k1 = 0,1; màn chắn bằng lớp
đất đá vỡ vụn k1 = 0,9.
Chiều sâu màn chắn có thể tính theo công thức:
He = k2lt
(2.17)
Trong đó:
lt – Chiều sâu của lượng thuốc chính, m;
k2- Hệ số thực nghiệm, đối với đất đá cứng k 2 = 1,6, đối với đất đá cứng
trung bình k2 = 1,8.
Trị số hợp lý của He có thể lựa chọn từ điều kiện:
α

 He 
H
1 −
 + e ≥ 2
lt 
lt


Trong đó:

α

÷

= 2 đối với đất đá cứng (f = 14 18) và

α

(2.18)
= 3 đối với đất đá cứng

≤

trung bình (f 12).
Chiều dài của màn chắn tổng hợp bằng L + 1,5Re , khoảng cách các lỗ khoan:
a = k3Re ,
(2.19)
Trong đó: k3- Hệ số thực nghiệm, đối với lớp đất đá tơi vụn k3 = 0,15; đối với
khe k3 = 0,1.
Chỉ tiêu thuốc nổ đối với những lượng thuốc tạo màn chắn:

q e = k 4 .ρ . f 1 / 2 R e

(2.20)
Trong đó: k4- Hệ số thực nghiệm, đối với lượng thuốc cột liên tục trong
trường hợp màn chắn lớp k4 = 7.10-3, đối với lượng thuốc phân đoạn không khí
trong trường hợp màn chắn khe k4 = 2.10-3 .
Đối với đất đá có độ cứng trung bình: q min = 0,3
>10): qmin = 0,5

÷

÷

0,4 kg/m3, đất đá cứng (f

0,6 kg/m3. Trong trường hợp màn chắn khe, đối với đất đá cứng
÷

÷

trung bình: qmin = 0,4 0,5 kg/m3, đối với đất đá cứng: qmin = 0,5 0,7 kg/m3.
Những sự phụ thuộc nêu trên tin cậy đối với chất nổ có nhiệt lượng nổ
Q=1000 kcal/kg. Đối với những chất nổ khác có thể nhân với trị số E y/Qr, trong đó
Ey – Năng lượng riêng của chất nổ; Qr- Năng lượng riêng bằng 1000 kcal/kg.
2.3.4. Đánh giá độ chính xác các thông số tạo màn chắn


Độ chính xác các quan hệ được quyết định bởi độ chính xác của các số liệu
ban đầu. Nguồn gốc sai số là sự không chính xác của phương pháp xác định tính
chất đất đá và các thông số tạo màn chắn trong điều kiện thực tế sản xuất.
Để xác định độ chính xác cần thiết, các trị số đo cơ bản được đưa ra là tốc độ
lan truyền sóng dọc trước và sau màn chắn và tốc độ khối của sự chuyển dịch đất
đá. Độ chính xác của việc xác định mức độ tạo màn chắn và hiệu quả phá vỡ được
đánh giá theo những mối phụ thuộc sau:
δRe δC δU
=
+
Re
C
U

;

δB
 δC δU 
= δnh 
+

B
U 
C
δC
δU
=2
( C − Co )
U

δ

;

(2.21)

.

Trong đó: - Sự dao động của các trị số đo.
Sự nén đập của đất đá nhỏ hơn 2, còn hệ số lỗ hổng nứt nẻ của môi trường
với mức độ phân tán cao nhỏ hơn 0,5. Do đó nếu tốc độ sóng được xác định với độ
chính xác 4%, còn mật độ trong màn chắn -10%, thì sai số tính mức độ tạo màn
chắn và hiệu quả phá vỡ chiếm tương ứng 17 và 14%. Trị số những số liệu ban đầu
để tính toán các thông số điều khiển tác dụng nổ thể hiện ở bảng 2.3.

Để nâng cao độ chính xác của tính toán có thể sử dụng phương pháp gần
đúng kế tiếp, cho phép tính đến những yếu tố còn lại ảnh hưởng đến hiệu quả tạo
màn chắn và hiệu quả phá vỡ. Tính toán cứ tiếp tục cho đến khi:
/Blt - Btn/ < 0,17 Blt ;
(2.22)
/ Bltn - Btnn-1 /<(k-1) Blt;
(2.23)
Trong đó:
k- Hệ số dự trữ;
n- Số phép lặp;
Blt và Btn – Mức độ tạo màn chắn theo tính toán lý thuyết và theo thực
nghiệm.
Như vậy độ chính xác và tin cậy khi dự đoán hệ số B phụ thuộc nhiều vào sai
số khi xác định những tính chất nêu trên và những đặc tính quá trình tạo màn chắn.


∆ r / ∆t = c

Khi tính toán phân tích, độ chính xác lớn nhất đạt được khi
, sai số tổng
cộng của mức độ tạo màn chắn (B) đạt 20%, mức độ hiệu quả phá vỡ (D) đạt 25%.
(D = 1 – c, c- Tỷ lệ đá quá cỡ).
Khi đưa vào hệ số dự trữ giới hạn ta nhận được:
Blt = 1,5 Bsx ; Dlt= 1,6 Dsx .
Bảng 2.3. Đánh giá độ chính xác các thông số tạo màn chắn
Các thông số điều khiển tác dụng nổ
khi tạo màn chắn
Mật độ:
- Đất đá
- Màn chắn

Tốc độ lan truyền sóng dọc:
- Trong đất đá
- Trong màn chắn
Chiều dài sóng ứng suất
Bán kính lượng thuốc, tương ứng khối lượng
của nó
Chiều sâu, chiều dài và chiều rộng màn chắn
Khoảng cách từ những lượng thuốc chính đến
màn chắn tổng hợp
Mức độ:
- Tạo màn chắn sóng
- Hiệu quả phá vỡ

Độ chính xác vật lý các thông số
Tuyệt đối
Tương đối
0,01 g/cm3
0,04 g/cm3

10
8

15 m/s
100 m/s
0,2 m

4
12
14

0,1 m

4

0,07 m

5

0,01 m

14

0,08
0,1

17
14

2.3.5. Hợp lý hóa vị trí màn chắn khi điểu khiển nổ
Hoàn thiện phương pháp tiến hành công tác nổ mìn gần đối tượng bảo vệ
trên cơ sở nổ tạo màn chắn là nhiệm vụ cần thiết trong công nghiệp mỏ, hiện nay
có nhiều nhà chuyên môn đang chú ý nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra
rằng: theo quan điểm năng lượng thì tổng xung lượng cần thiết truyền cho môi
trường khi nổ có màn chắn nhỏ hơn so với những phương pháp hiện nay.
A.X.Vôlôk nghiên cứu quá trình xảy ra trước, sau và trong màn chắn khi nổ
đã xác lập được sự phụ thuộc của tổng chiều dài nứt nẻ trong vùng phá vỡ
ρ

LΣ

vào

khoảng cách từ màn chắn đến trung tâm nổ R e, mật độ đất đá và tốc độ tới hạn U*
tương ứng với ứng suất phá hủy tới hạn của xung lượng I cần thiết để phá vỡ đất
đá:


LΣ = Ln e [ k1 ( I − ρU ρe ) ] Re
*

(2.24)

Trong đó:
Ln- Tổng chiều dài nứt nẻ khi xung lượng phá hủy nhỏ nhất;
k1- Hệ số thực nghiệm (k1=1,1);
ρe

- Mật độ trung bình của môi trường trong màn chắn.
Điều kiện nổ với màn chắn cần được lựa chon sao cho tổng chiều dài nứt nẻ
là cực đại, còn tỷ lệ đá quá cỡ là nhỏ nhất. Từ đó thấy rằng việc xác định các thông
số

LΣ

, Re thể hiện tính quy luật sự tác dụng tương hỗ của sóng nổ với màn chắn.

Để xác định những quy luật đó người ta đã tiến hành những thí nghiệm trên
mô hình khối từ khối đá vôi, granit với tỷ lệ tương đương 1:40 và tìm ra phương
pháp xác định vị trí hợp lý của màn chắn.
Để kiểm tra phương pháp đã nêu người ta tiến hành nổ amônit N o6 JV (với

áp lực trung bình của sản phẩm nổ là 3.10 3 Mpa) trong đá vôi, granit, grabrô. Đối
với đá vôi, hợp lý là Re/rt = 40, đối với granit - Re/rt = 42 và đối với grabrô - R e/rt
= 50. Mức độ chắn sóng trong vùng bảo vệ khi nổ có màn chắn tăng trung bình 3
lần, còn mức độ tạo nứt nẻ trong vùng phá vỡ tăng 1,6 lần. Nếu hợp lý hóa các
thông số khác nữa của màn chắn sóng B còn tăng lên đáng kể.
Khi nổ đất đá cứng, tổng chiều dài nứt nẻ là lớn nhất khi sử dung màn chắn
có những thông số sau: a/d = 5, R e/rt =40, Lt/He = 0,3 (a- khoảng cách giữa các
lượng thuốc của màn chắn, d- đường kính các lượng thuốc của màn chắn), còn khi
nổ đất đá cứng trung bình: a/d = 10, Re/rt = 30, Lt/He = 0,3.
Bằng phương pháp ghi ảnh nhanh tác dụng tương hỗ của sóng với màn chắn
và sự tạo thành nứt nẻ đã cho thấy khoảng cách hợp lý từ màn chắn đến lượng
÷

thuốc là (40 60)rt.
Như vậy, hợp lý hóa các thông số màn chắn cho phép nâng cao đáng kể hiệu
quả phá vỡ đất đá, sử dụng hợp lý hơn năng lượng nổ và giảm tác dụng chấn động
trong vùng bảo vệ.
2.3.6. Phương pháp nâng cao hiệu quả nổ mìn khi sử dụng màn chắn và
vật liệu mới làm bua
Hoàn thiện bản chất vật lý điều khiển quá trình phá vỡ trên cơ sở nghiên cứu
và hợp lý hóa chế độ tác dụng của sóng là cơ sở để tạo ra những sơ đồ công nghệ


tiên tiến trong lĩnh vực nổ mìn. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn là khả năng điều
chỉnh dòng năng lượng nổ trong khối đất đá cần phá vỡ và trong khối đá cần bảo
vệ bằng cách tạo ra vùng đất đá phá vỡ với sức cản sóng khác với sức cản sóng
trong đất đá nguyên khối khi thay đổi vật liệu bua (chuyển từ bua trơ sang bua tích
cực). Điều đó cho phép giảm tác dụng chấn động nổ cũng như cải thiện đặc tính
khối lượng và chất lượng đập vỡ đất đá.
Nếu coi thời gian phá vỡ đất đá trong vùng trước màn chắn vượt quá thời

gian tăng áp lực trong buồng mìn khi có bua hãm (bua tích cực) và thời gian truyền
sóng nổ từ buồng mìn đến màn chắn thì có thể miêu tả động lực quá trình như sau:
Trong môi trường đàn hồi có lỗ hình trụ bán kính rt và chiều sâu H, áp lực tác
dụng vào thành lỗ là:
P- là hàm số của đặc tính chất nổ (mật độ nạp, tốc độ kích nổ, …), của bua
hãm (mật độ và tốc độ bùng nổ) và thời gian, áp lực đó truyền cho môi trường
cứng xung lực cân bằng với sức ỳ của khối đá và sức kháng tạo ra độ bền của khối
đá.
Cách lượng thuốc hình trụ một khoảng Re tạo ra màn chắn, đó là một lớp đất
đá tơi vun với mức độ phân tán khác nhau. Trên cơ sở nghiên cứu bản chất vật lý
sự lan truyền và hấp thụ sóng trong chính lượng thuốc và sự tác dụng tương hỗ
giữa chúng với màn chắn đã tạo ra khả năng lựa chọn hợp lý các thông số điều
khiển tác dụng nổ khi sử dụng bua hãm.
ρe

Các thông số điều khiển là: mật độ môi trường trong màn chắn , tốc độ lan
truyền sóng dọc trong màn chắn C e , hệ số lỗ hổng nứt nẻ nh, chiều sâu màn chắng
δe

He, chiều rộng màn chắn , chiều dài màn chắn Le , tốc độ kích nổ lượng thuốc ud,
tốc độ bùng nổ của vật liệu bua ub, chiều dài lượng thuốc lt, chiều dài bua hãm lb,
ρt

ρb

mật độ nạp thuốc
và vật liệu bua .
Khi làm sáng tỏ sự tác dụng tương hỗ của sóng kích nổ trong lượng thuốc và
sóng ứng suất với màn chắn có dạng khác nhau, đã cho phép xác lập mối quan hệ
tính toán để xác định vị trí màn chắn có tính đến hiệu quả chắn sóng và sự thay đổi

vật liệu bua:
1
2

Re = rt P (σ * ) ( ρCU * )
k

−k

(2.25)


Trên cơ sở mối quan hệ đã nêu có thể tính các thông số của phễu thế năng
lt
3

theo chiều sâu dẫn
÷

Mt

(Mt- Khối lượng chung của lượng thuốc nổ), nó thay đổi

từ 1,2 3,7.
Hình dạng đầu tiên của phễu phụ thuộc vào sự chuyển động của khối đất đá
bị phá vỡ với biên độ nhỏ hơn so với khi văng xa; khi không có màn chắn và bua
hãm, nó có dạng hình nón do dòng khối môi trường nổ hướng dọc bán kính phễu
(hình 2.1, đường 1). Khi có sự tác dụng tương hỗ của dòng tốc độ khối có kể đến
màn chắn và bua trơ (hình 2.2, đường 2) thì bán kính của phễu và hình dạng của nó
thay đổi, nó xuất hiện khả năng phá vỡ phụ do sự tác dụng của sóng phản xạ từ

màn chắn 4. Khi có màn chắn và bua hãm vùng đập vỡ phụ tăng lên (hình 2.1,
đường 3), gây cho hình dạng phễu phức tạp và xuất hiện điểm uốn trong diện phễu
do phát sinh những dòng phụ tốc độ khối đá của môi trường cứng và năng lượng
trên biên phân chia lượng thuốc và bua. Khi lan truyền sóng nổ qua bua và màn
chắn thì hình dạng và diện sóng thay đổi khi gặp màn chắn, sóng nén được phản xạ
và thành sóng căng.
Điều khiển hướng và sự phát triển những nứt nẻ phụ đạt được bằng cách lựa
chon vật liệu bua và vị trí phân bố màn chắn R e, để sao cho khi phản xạ sóng và sự
tác dụng tương hỗ của chúng với sóng tới có biên độ tổng cộng đạt hoặc vượt quá
giới hạn bền kéo của đất đá.

Hình 2.1. Hình dạng và kích thước phễu nổ khi có và không có màn chắn với
vật liệu bua khác nhau


Hiệu quả đập vỡ phụ có thể tính theo sự phụ thuộc của biên độ sóng ứng suất
theo thời gian:
nf =

σ t =0

mã

σp

(2.26)

n

Rn = ∑ Li

i −1

(2.27)

Trong đó:
nf- Số lượng những nứt nẻ phụ;
L1, L2, …, Ln- Kích thước trung bình vùng đập vỡ phụ do ảnh hưởng của
màn chắn và bua hãm; Rn- Kích thước vùng lớn tạo thành nứt nẻ.
Khi sử dụng màn chắn, mật độ nứt nẻ tăng trung bình 2,5
÷

÷

3,0 lần, còn khi

kết hợp với bua hãm 8 10 lần so với mật độ nứt nẻ khi nổ không có màn chắn và
bua hãm.
Kết quả thực nghiệm trên mô hình đã thể hiện rõ những đặc tính về khối
lượng và chất lượng của quá trình đập vỡ.

Phân tích những kết quả nhận được cho thấy khi phân bố màn chắn trên biên
÷

vùng phá vỡ mức độ đập vỡ đất đá tăng 1,5 1,8 lần do tăng năng lượng trong vùng
đập vỡ và tăng chi phí đập vỡ phụ. Khi sử dụng bua hãm cường độ sóng phản xạ
còn tăng mạnh hơn.
Như vậy, kết quả thực nghiệm đã chỉ ra rằng: nếu sử dụng màn chắn đồng
thời với bua hãm sẽ đạt được mức độ đập vỡ hiệu quả. Những thông số hiệu quả
phá vỡ và an toàn chấn động đối với những lượng thuốc hình trụ với bua hãm có
thể xác định bằng cách tính toán trên cơ sở những số liệu thực nghiệm nhận được

khi nổ những lượng thuốc tập trung.
Trình tự tính toán như sau: Lượng thuốc hình trụ (bao gồm cả bua) có khối
lượng M+q được phân thành n phần. Khi đó tốc độ khối tại những điểm khác nhau
tương ứng được miêu tả là: U1+ U2+…+Un . Những tốc độ này phát sinh ứng suất
với nổ từng lượng thuốc (kể cả bua tích cực). Năng lượng chung trong sóng ứng


suất tỷ lệ với U12+ U22+…+Un2. Khi tính toán có thể kể đến ảnh hưởng mỗi phần n
của lượng thuốc đến tốc độ chuyển dịch của đất đá và chiều rộng của phễu.
Mối quan hệ liên quan với chiều rộng cực đại của phễu R Bmax, chỉ tiêu thuốc
nổ qt và chiều dài hiệu quả của lượng thuốc hình trụ Lhq có dạng:
R B max =

2,32 Lhq qt L.U d

( L + 0,5)U b

(2.28)
Khối lượng của lượng thuốc tập trung tương đương phân bố vuông góc với
mặt tự do được xác định theo công thức:
M td =

1,57qt LhqU d
Ub

(2.29)
Khi nổ tạo màn chắn sử dụng bua hãm có khả năng xảy ra 2 trường hợp:
Re>RBmax và Rechung do giảm thể tích vùng đập vỡ. Trị số R Bmax khi sử dụng bua trơ thấp hơn trị
số tương ứng khi sử dụng bua hãm. Do tăng phần ứng suất kéo trong trường sóng

mà kích thước trung bình của cục giảm và chất lượng đập vỡ tăng.
Khi Re>RBmax do građian của tốc độ khối lớn mà tạo thành vùng đập vỡ phụ.
÷

Trong trường hợp này khối lượng đập vỡ chung có thể tăng 4 5 lần so với khối
lượng đập vỡ khi nổ không có màn chắn và với bua trơ. Hiệu quả chấn động trong
vùng ngoài màn chắn được giảm mạnh nhất khi Re=RBmax.
Như vậy hợp lý hóa vị trí màn chắn và các thông số của bua hãm cho phép
nâng cao độ an toàn về chấn động khi cải thiện đáng kể tất cả những chỉ tiêu của
công tác nổ mìn.
2.4. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ NỔ MÌN HỢP LÝ
Mức độ đập vỡ đất đá khi nổ mìn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau,
những yếu tố chủ yếu là chỉ tiêu thuốc nổ và đường kính lỗ khoan. Chỉ tiêu thuốc
nổ và đường kính lỗ khoan cũng là 2 thông số cơ bản, nó là cơ sở để xác định các
thông số khoan nổ mìn khác.
Bản chất vật lý của sự phá vỡ khi thay đổi chỉ tiêu thuốc nổ và đường kính lỗ
khoan thể hiện trên hình 2.2. Ta thấy khi tăng chỉ tiêu thuốc nổ thì tỷ lệ đá quá cỡ
giảm, đường kính lỗ khoan càng nhỏ thì thể tích vùng đập vỡ không điều chỉnh
càng nhỏ. Như vậy, khi cần tăng cường mức độ đập vỡ đất đá thì hợp lý là tăng chỉ


tiêu thuốc nổ và giảm đường kính lỗ khoan. Nhưng thực tế cần sử dụng chỉ tiêu
thuốc nổ đảm bảo mức độ đập vỡ hợp lý, nghĩa là khi đó tổng chi phí cho các khâu
khoan – nổ - xúc – vận tải – thải đá là nhỏ nhất. Để có một phương pháp hợp lý xác
định các thông số nổ mìn cho mỏ, trước hết cần phân tích những phương pháp đã
và đang áp dụng trong lĩnh vực nổ trên mỏ lộ thiên.

Hình 2.2. Sự phụ thuộc của tỷ lệ đá quá cỡ vào chỉ tiêu thuốc nổ khi đường
kính lượng thuốc nổ khác nhau.
1,2- tỷ lệ quá cỡ ở vùng đập vỡ không điều chỉnh tương ứng vớ d1, d2.

2.4.1. Phương pháp xác định theo kích thước cỡ hạt yêu cầu
1. Chỉ tiêu thuốc nổ cần thiết để đảm bảo tỷ lệ những cục có kích thước nhất
định được tính theo những công thức:
2

q = 0,13.γ d 4

 0,5  5
 k B
f 0,6 + 3,3.10-3 d o d c 
 dk 

(

)

,

γ d
q = ( 0,77.10 −8 σ n + 0,345)( 0,6 + 3,3.10 −3 d 0 d c ) d  0
2,6  d k

Trong đó:
do- Kích thước trung bình của các khối nứt nẻ, m;
de- Đường kính lượng thuốc, mm;
dk- Kích thước cỡ hạt hợp quy cách, m;

(2.30)
2

5
 .e


, (2.31)


kb= Qc/Qb (Qc- Đặc tính năng lượng của thuốc nổ gramônit 79/21, Q b- Đặc
tính năng lượng của chất nổ sử dụng);
γ

- Mật độ đất đá, T/m3;
e- Khả năng công nổ tương đối của chất nổ (bảng 2.4);
d

σn

- Giới hạn bền nén của đất đá, N/m2.
Bảng 2.4. Khả năng công nổ tương đối của chất nổ

Loại thuốc nổ
TNT Trung Quốc
Nhũ tương Wj, EE 31
Zécnô 79/21
Amônit AD1
TNT hạt (Quốc phòng)
TNT cốm (Quốc phòng)
Akavatôn M - 15
GramônaI A - 45
GramônaI A - 8

Amônit scanưi No1
AliumôtoI
Granunit AC - 8
Amônal ổn định nước
Akvatôn MG
AkvatôI ABM
Amônit No6
Gramônit 79/21

e
1,15
1,24
0,98
0,99
1,0
1,0
0,76
0,79
0,80
0,80
0,83
0,89
0,90
0,93
0,95
1,00
1,00

Loại thuốc nổ
TNT - AD

Powegel 2560
Energan 2620
Energan 2624
AnFo
Wategel TFD-15
Gramônit 50/50 B
Iphơganit T- 80
GramônaI A - 50
AkavatoI 65/35
Iphơranit T- 60
Granulit M
AkavatoI AB
GranuIôtoI
Iphơranit T- 20
Gramônit 30/70 B
KarbatoI 15 T

e
1,0
1,08
1,02
1,0
1,0
1,07
1,01
1,08
1,08
1,01
1,01
1,13

1,20
1,20
1,20
1,26
1,42

2. Theo B.N.Kutuzôv, chỉ tiêu thuốc nổ đảm bảo tỷ lệ đá quá cỡ gần bằng
không được xác định như sau: Trong mỗi loại đất đá tiến hành 2 lần nổ với chỉ tiêu
thuốc nổ khác nhau (q1 và q2), tỷ lệ đá quá cỡ tương ứng là V H1 và VH2. Dựng biểu
đồ VH = f(q) (dạng tuyến tính), giao điểm của đường biểu diễn với trục hoành (q,0)
làm điểm ứng với tỷ lệ quá cỡ bằng 0, (q - chỉ tiêu thuốc nổ cần tìm). Điểm cắt trục
tung phù hợp với q = 0 và tỷ lệ đá quá cỡ bằng tỷ lệ các khối nứt quá cỡ (V HM)
trong nguyên khối (hình 2.3).
Theo quan hệ hình 2.3 ta có:


q=

q1 V HM
q V
= 1 HM
V HM − V H 1 VHM − V H 2

q=

Hoặc:

q 2VH 1 − q1VH 2
VH 1 − VH 2

,

(2.32)

,

(2.33)

VH,%
VH

VH1

VH2

0

q1

q2

q

q(kg/m3)

Hình 2.3. Biểu đồ xác định chỉ tiêu thuốc nổ q
3. Tính đường kháng chân tầng theo những công thức sau:
W = 0,9

W

P
q

= 53k t d c

,

(2.34)
∆
.(1,6 − 0,5m )
( γ d e)

Hoặc:
Trong đó:
P- Sức chứa của 1m lỗ khoan, kg/m;

,

÷

Kt = 1,0 1,3- Hệ số kết cấu của đất đá;
∆

- Mật độ nạp thuốc trong lỗ khoan, T/m3;
m- Hệ số làm gần các lỗ khoan
Chiều sâu khoan thêm xác định theo công thức:

(2.35)

Lkt = 0,5 qW
2.4.2. Phương pháp xác định theo năng lượng chất nổ
1. Chỉ tiêu thuốc nổ tính theo công thức
q=

e
e0

(2.36)

Trong đó:
e - Chỉ tiêu năng lượng để phá vỡ 1 m3 đất đá, J/kg;
eo- Năng lượng riêng của chất nổ sử dụng, J/kg;

e=

1
k1, 2,3,... j .ϕ c d cp

(2.37)

Trong đó:
k1,2,3,…j- Là hệ số kể đến tính chất của lượng thuốc nổ sử dụng, đường kính lỗ
khoan, số lượng bề mặt tự do, số hàng lỗ khoan v.v…;
dcp- Kích thước trung bình của cỡ hạt yêu cầu, m;
ϕ

- Hằng số đập vỡ chuẩn của đất đá, m 2/J;
đường thực nghiệm hoặc theo biểu đồ (hình 2.4).

c

ϕ
c

được xác định bằng con

Hình 2.4. Sự phụ thuộc của hằng số đập vỡ vào độ bền nén đất đá
và khoảng cách trung bình giữa các khe nứt
2. Những thông số còn lại được tính theo những công thức sau
- Chiều sâu khoan thêm:


l kt = 5,4.10 −8 σ n d c l

, m;

(2.38)

- Chiều dài bua:
lb =

1410d c
4

l.σ n

,m;

(2.39)

Trong đó:
σn

- Giới hạn bền nén của đất đá, N/m2;
l- Khoảng cách trung bình giữa các vết nứt, m;
dc- Đường kính lượng thuốc, m.
2.4.3. Phương pháp xác định chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn
Trên cơ sở chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn q c (dùng để phân loại đất đá theo mức độ
khó nổ mìn), … Rzepski đã xác định chỉ tiêu thuốc nổ thiết kế theo công thức:
q= qck1 k2k3k4k5k6, g/m3;
(2.40)
Trong đó:
k1- Hệ số chuyển đổi chất nổ (so với amônit No 6 JV);
k2- Hệ số tính đến mức độ đập vỡ yêu cầu (k2 = 0,5/dcp);
k3- Hệ số tính đến mức độ nứt nẻ đất đá (k3= 1,2l + 0,2);
÷

k4- Hệ số tính đến mức độ tập trung của lượng thuốc (k4 = 0,7 1,4);
k5- Hệ số tính đến ảnh hưởng của thể tích đất đá nổ mìn (chiều cao tầng);
÷

k6- Hệ số kể đến ảnh hưởng của số lượng bề mặt tự do (k6 = 1 10).
Qua 3 phương pháp đặc trưng trên ta thấy: mỗi phương pháp đều tồn tại
những nhược điểm nhất định của nó. Nhược điểm của phương pháp 4.1 là coi mối
qua hệ VH = f(q) có dạng đường thẳng. Thực tế mối quan hệ đó có dạng phi tuyến
và khó có thể xác định được q để khi đó tỷ lệ đá quá cỡ bằng 0, vì nó buộc tồn tại
vùng đập vỡ không điều chỉnh liên quan đến sự phát sinh đá quá cỡ. Đối với
ϕc

phương pháp 4.2 thì việc xác định các hệ số k và đặc biệt
rất phức tạp, còn đối
với phương pháp 4.3 thì xác định các hệ số chuyển đổi khó khăn, đặc biệt để tính
qc cần phải biết chính xác một loạt những chỉ tiêu cơ lý của đất đá.
Vì vậy cần tìm ra phương pháp xác định q vừa có cơ sở khoa học, vừa thuận
tiện cho việc sử dụng trong thực tế.


2.4.4. Xác định các thông số nổ mìn hợp lý theo mức độ đập vỡ yêu cầu
và độ nứt nẻ của đất đá
Như ta đã biết, mức độ đập vỡ đất đá được đánh giá đầy đủ nhất bằng thành
phần cỡ hạt của đống đá nổ mìn. Chỉ tiêu này phụ thuộc vào độ bền, độ nứt nẻ của
đất đá, đặc tính của chất nổ, phương pháp nổ mìn và các thông số nổ mìn (đặc biệt
là chỉ tiêu thuốc nổ).
Quy luật phân bố cỡ hạt của đống đá nổ mìn đã được nhiều người nghiên
cứu. Tùy vào loại đất đá và chỉ tiêu thuốc nổ mà đường cong phân phối có dạng 1,2
hoặc 3 (hình 2.5). Đa số các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương trình RôzinRamler
để miêu tả sự phân bố độ cục của đống đá nổ mìn (như L.I.Barôn, C.M.Xirochuc,
V.M.Kuznhesôv, I.P.Oxanhit, P.K.Mironốp, …):

P( x ) = 1 − e − ax

n

≤

Trong đó: P(x) - Tỷ lệ các cỡ hạt có kích thước x;
x- Kích thước cỡ hạt; a, n- Hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào chi phí năng
lượng và tính chất đất đá.

Hình 2.5. Quy luật phân bố cỡ hạt
1. Đối với đất đá dễ nổ; 2. Đối với đất đá có độ nổ trung bình; 3. Đối với đất đá khó nổ

Sử dụng phương trình trên có 2 nhược điểm:
- Nó chỉ thể hiện sự phân bố theo đường cong 1;
- Nó không phù hợp với thực tế, vì rằng theo phương trình trên thì P (x) = 1
∞

khi x = ; nhưng trong đống đá nổ mìn thì kích thước cục đá lớn nhất là có hạn (x
= xmax).
Để phù hợp với thực tế và phản ánh đầy đủ quy luật phân bố cỡ hạt của
đống đá nổ mìn chúng ta có thể sử dụng phương trình Gôđen – Andrep:


P( x )

 x
= 
 x max





m

;

Trong đó: m- Hệ số thực nghiệm.
Phương trình này phù hợp với thực tế hơn, vì rằng:

- Khi x = xmax thì P(x) = 1;
- Khi m < 1 thì đường biểu diễn có dạng 1, m = 1 đường biểu diễn có dạng 2
và m > 1 thì có dạng 3.
Trước hết chúng ta xác định trị số x max. Ta biết rằng đá quá cỡ thường phát
sinh ở vùng đập vỡ không điêuù chỉnh. Ở vùng này sự phá vỡ xảy ra có tính ngẫu
nhiên và thường theo bề mặt nứt nẻ. Do đó, những cục đá được phá ra chính là
những khối nứt nằm trong nguyên khối và kích thước những cục đá to nhất trong
đống đá nổ mìn (xmax) bằng khoảng cách lớn nhất giữa các vết nứt trong loại đất
đá (Lmax). Vì vậy: Xmax = Lmax.
Hệ số m không những phụ thuộc vào loại đất đá mà còn phụ thuộc nhiều
vào chi phí năng lượng nổ, nghĩa là m = f (q). Cùng một loại đất đá, nếu nổ với q lớn
thì m < 1, q trung bình thì m = 1 và q nhỏ thì m > 1. Như vậy trị số m tỷ lệ nghịch
với chỉ tiêu thuốc nổ q và có thế đặt:
m=

q0
q

Ở đây có thể gọi q0 là chỉ tiêu thuốc nổ chuẩn: nếu q = q0 thì m = 1 và cỡ hạt
phân bố đều, đường biểu diễn P = f (x) có dạng đường thẳng, nếu q < q0 thì m > 1
và thể hiện nổ yếu (cỡ hạt lớn chiếm tỷ lệ lớn); nếu q > q 0 thì m < 1 là thể hiện nổ
mạnh (cỡ hạt nhỏ chiếm tỷ lệ lớn).
Cuối cùng ta có công thức thể hiện quy luật phân bố cỡ hạt của đống đá nổ
mìn như sau:
P( x )

 X
= 
 Lmax

q0

q



(2.41)

Từ quy luật trên ta có thể dễ dàng xác định được tỷ lệ các loại cỡ hạt bất kỳ
và tỷ lệ đá quá cỡ. Khi đó tỷ lệ các cục đá có kích thước x < x0 là: