NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NỔ MÌN CẮT KHỐI ĐÁ LỚN TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI-THỦY ĐIỆN

B

GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR

B

NG

NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

I H C THU L I

------------ ------------

D

NG NGÔ HI P

NGHIÊN C U NG D NG N MÌN C T CÁC
KH I Á L N TRONG XÂY D NG CÔNG TRÌNH
TH Y L I – TH Y I N
Chuyên ngành : Xây d ng công trình th y
Mã s

: 60 - 58 - 40

LU N V N TH C S K THU T

NG

IH

NG D N KHOA H C: PGS.TS. BÙI V N V NH

HÀ N I – 2011


B

GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR

B

NG

NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

I H C THU L I

------------ ------------

D

NG NGÔ HI P

NGHIÊN C U NG D NG N MÌN C T CÁC
KH I Á L N TRONG XÂY D NG CÔNG TRÌNH

TH Y L I – TH Y I N
Chuyên ngành : Xây d ng công trình th y
Mã s

: 60 - 58 - 40

LU N V N TH C S K THU T

NG

IH

NG D N KHOA H C: PGS.TS. BÙI V N V NH

HÀ N I - 2011


Lu n v n Th c s k thu t

1

Chuyờn ngnh: Xõy d ng cụng trỡnh th y

Lời cảm ơn

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy
với đề tài Nghiên cứu ứng dụng nổ mìn cắt các khối đá lớn trong xây dựng
công trình thủy lợi thủy điện được hoàn thành với sự quan tâm và giúp
đỡ tận tình của quý thầy cô giáo trong khoa công trình, bộ môn Công nghệ
và quản lý xây dựng, cán bộ trường Đại học Thủy lợi, cùng các đồng

nghiệp và bạn bè.
Tác giả Xin chân thành cảm ơn Quý cơ quan, Quý thầy cô, đồng
nghiệp đã tạo điều kiện cho tác giả có cơ hội được hoc tập, trau dồi, nâng
cao kiến thức trong suốt thời gian vừa qua.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Phó
giáo sư - Tiến sĩ Bùi Văn Vịnh đã dành nhiều tâm huyết, hết lòng dìu dắt,
giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện để tác giả vượt qua các trở ngại hoàn
thành luận văn.
Tác giả cũng xin chân thành cản ơn đến các đơn vị, cá nhân đã truyền
đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố để luận văn này hoàn
thành được tốt hơn.
Với thời gian và trình độ có hạn, luận văn không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô, qúy đồng nghiệp và bạn bè góp ý
xây dựng để tác giả có thể tiếp tục học tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 11 tháng 3 năm 2011
Tác giả

Dương Ngô Hiệp
H c viờn: D

ng Ngụ Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

2

M CL C
PH N M

U ............................................................................................... 7

T
2

T
2

1. Tính c p thi t c a đ tài: ........................................................................... 7
T
2

T
2

2. M c đích c a đ tài: .................................................................................. 8
T
2

T
2

3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u: .............................................. 8

T
2

T
2

4. K t qu d ki n đ t đ
T
2

CH

c: ......................................................................... 8
T
2

NG 1: T NG QUAN V N MÌN TRONG XÂY D NG TH Y L I

T
2

- TH Y I N ................................................................................................... 9
T
2

1.1. Gi i thi u chung v công ngh n mìn trong xây d ng th y l i - th y
T
2

đi n…………………………………………………………………………9
T
2

1.1.1. Tình hình chung v

ng d ng ph

T
2

th y l i – th y đi n

ng pháp n mìn trong xây d ng

Vi t Nam. .............................................................. 9
T
2

1.1.2. M t s khái ni m v lý thuy t n mìn. ......................................... 12
T
2

T
2

1.1.2.1. Hi n t

ng n phá .................................................................. 12

T
2

T
2

1.1.2.2. Sóng n ................................................................................... 14
T
2

T
2

1.1.2.3. Sóng ph n x .......................................................................... 14
T
2

T
2

1.1.2.4. V n t c lan truy n sóng ......................................................... 14
T
2

T
2

1.1.2.5. Ch t n ................................................................................... 15
T
2

T
2

1.1.2.6. Nhi t l
T
2

ng n ....................................................................... 15
T
2

1.1.2.7. Áp l c khí n ......................................................................... 15
T
2

T
2

1.1.2.8. M t đ ch t n , m t đ n p mìn và h s n p mìn ................ 16
T
2

T
2

1.1.2.9. Áp l c và v n t c h t môi tr

ng khi n trong đ t đá ........... 17

T
2

T
2

1.2. Các ph

ng pháp n mìn c b n ......................................................... 18

1.2.1. Ph

ng pháp n mìn l nông ........................................................ 18

1.2.2. Ph

ng pháp n mìn l sâu ........................................................... 19

1.2.3. Ph

ng pháp n mìn b u .............................................................. 20

1.2.4. Ph

ng pháp n mìn bu ng (h m) ............................................... 25

T
2

T

2

T
2

T
2

T
2

H c viên: D

T
2

T
2

T
2

T
2

ng Ngô Hi p

T
2

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

3

1.2.5. Ph

ng pháp n mìn p ................................................................ 26

1.2.6. Ph

ng pháp n mìn vi sai............................................................ 26

1.2.7. Ph

ng pháp n mìn t o vi n ....................................................... 27

1.2.8. Ph

ng pháp n mìn đ nh h

1.2.9. Ph

ng pháp n phân đo n ........................................................... 28

1.2.10. Ph

ng pháp n mìn bao thu c hình dài .................................... 30

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

ng .................................................. 28
T
2

T
2

T
2

1.3. K thu t an toàn trong n mìn ............................................................ 30
T
2

T
2

CH

NG 2: NGHIÊN C U

T
2

NG D NG N

MÌN C T CÁC KH I

L N TRONG XÂY D NG TH Y L I – TH Y

I N VÀ

Á

ÁNH GIÁ

HI U QU KINH T C A NÓ .................................................................... 34
T
2

2.1. Gi i thi u chung ................................................................................... 34
T
2

T
2

2.2. Nguyên t c tính toán xác đ nh các thông s c b n c a kh i thu c n
T
2

đ c t các kh i đá l n theo yêu c u đ t ra trong xây d ng th y l i – th y
đi n………………………………………………………………………..36
T
2

2.2.1. Nghiên c u m t s tính ch t đá nh h
T
2

ng t i n mìn................. 36
T
2

2.2.2. Nguyên t c tính toán xác đ nh các thông s c b n c a kh i thu c
T
2

n đ c t kh i đá l n theo yêu c u đ t ra trong xây d ng th y l i, th y
đi n……………………………………………………………………..45
T
2

2.2.2.1. Yêu c u c a ph
T
2

ng án .......................................................... 45
T
2

2.3. ánh giá hi u qu kinh t c a ph
T
2

ng pháp n t o vi n ..................... 53
T
2

2.3.1. i u ki n c a bài toán ................................................................... 53

T
2

T
2

2.3.2. S đ tính toán .............................................................................. 53
T
2

T
2

2.3.3. ánh giá hi u qu kinh t ............................................................. 54
T
2

CH
T
2

T
2

NG III: NGHIÊN C U

L N VÀ

NG D NG N MÌN C T CÁC KH I Á

ÁNH GIÁ HI U QU

KINH T C A NÓ T I CÔNG TRÌNH

TH Y L I H TREO L NG PHÌN,

H c viên: D

ng Ngô Hi p

NG V N T NH HÀ GIANG .... 57
T
2

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

4

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

3.1. Gi i thi u chung v công trình c p n
T
2

huy n

c sinh ho t xã L ng Phìn,

ng V n, t nh Hà Giang................................................................. 57
T
2

3.1.1. i u ki n t nhiên ......................................................................... 57
T
2

T
2

3.1.1.1. V trí đ a lý ............................................................................. 57
T
2

T
2

3.1.1.2.

c đi m đ a hình đ a m o .................................................... 60

3.1.1.3.

c đi m đ a ch t ................................................................... 60

3.1.1.4.

a ch t th y v n ................................................................... 64

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

3.1.2. Quy mô, thông s các h ng m c công trình ................................. 65
T
2

T
2

3.2. Phân tích l a ch n các gi i pháp áp d ng cho công trình b ng ph
T
2

ng

pháp n mìn c t các kh i đá l n. Tính toán l a ch n các thông s n
mìn………………………………………………………………………...70
T
2

3.2.1. Các ph
T
2

ng án thi công t o lòng h ch a - công trình c p n

c

sinh ho t L ng Phìn ................................................................................ 70
T
2

3.2.2. Phân tích các ph
T
2

c pn

ng án thi công đào lòng h ch a - công trình

c sinh ho t L ng Phìn ................................................................. 72
T
2

3.2.2.1. Thi công b ng ph

ng pháp n mìn c t các kh i đá ............. 73

3.2.2.2. Thi công b ng ph

ng pháp n mìn thông th

T
2

T
2

T
2

ng (đ l i l p

b o v )……………………………………………………………….77
T
2

CH
T
2

NG 4 K T LU N VÀ KI N NGH ................................................... 83
T

2

4.1- Nh ng k t qu đ t đ
T
2

4.2- Ph
T
2

H c viên: D

ng h

c c a lu n v n ................................................. 83
T
2

ng ti p t c nghiên c u và ng d ng ................................. 83

ng Ngô Hi p

T
2

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

5

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

TH NG KÊ CÁC B NG BI U
B ng 2.1: B ng phân lo i đ t đá c a giáo s M.M Prodiakonov ................... 37
T
2

T
2

B ng 2.2: Phân lo i đ t đá theo m c đ n t n .............................................. 39
T
2

T
2

B ng 2.3 : Phân lo i đ t đá theo đ n ........................................................... 42
T
2

T
2

B ng 2.4: Giá tr sai s m∆' ng v i các tr s [σ ]n và s l n thí nghi m ........ 48
T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

B ng 2.5: Giá tr các h s hi u ch nh ............................................................ 50
T
2

T
2

B ng 2.6: Giá tr c a sai s ma ....................................................................... 51
T
2

T
2

B ng 2.7: Hi u qu kinh t c a ph

T
2

ng án n mìn t o vi n tr

c trong thi

công đào móng tràn x l , công trình Hòa Bình (Sông à) ........................... 55
T
2

B ng 2.8: Hi u qu kinh t ph
T
2

ng án n mìn t o vi n tr

c trong thi công

kênh d n dòng b ph i công trình th y đi n Hòa Bình (Sông à) ................ 55
T
2

B ng 2.9: ánh giá hi u qu kinh t c a các ph
T
2

ng án n mìn trong hai công

trình Cratnôiac và Tiacây, n m 1963 (Liên Xô) ............................................. 56

T
2

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

6

TH NG KÊ CÁC HÌNH NH

Hình 1.1: Thu c n mìn d ng th i, và thu c n nh t

ng P113L ................ 11

T
2

T
2

Hình 1.2: Máy khoan t hành c a Trung Qu c, Th y i n ........................... 11
T

2

T
2

Hình 1.3: Bi n pháp n mìn thi công công trình............................................. 14
T
2

T
2

Hình 1.4: B trí n mìn l nông khi đào theo b c thang................................. 18
T
2

T
2

Hình 1.5: S đ b trí và tính toán n mìn l sâu ........................................... 20
T
2

T
2

Hình 1.6: S đ b trí mìn h m....................................................................... 25
T
2

T
2

Hình 1.7: S đ di n gi i t ng h p sóng ng su t .......................................... 27
T
2

T
2

Hình 1.8: S đ n p thu c phân đo n không khí ............................................ 29
T
2

T
2

Hình 2.1: Các d ng đ a hình c n n mìn ......................................................... 35
T
2

T
2

Hình 2.2: S đ
T
2

ng su t kéo khi n hai l mìn li n nhau 0 1 , 0 2 – V trí các l
R

R

R

R

mìn t o vi n ..................................................................................................... 49
T
2

Hình 2.3: S đ tính toán các ph
T
2

ng án n mìn ........................................... 53
T
2

Hình 3-1: M t b ng b trí t ng th h ch a.................................................... 67
T
2

T
2

Hình 3-2: C t d c h ch a n
T
2

Hình 3-3: Trình t các b
T
2

c ..................................................................... 68
T
2

c n mìn c t kh i đá ............................................. 71

Hình 3-4: B trí các l mìn cho hai ph
T
2

T
2

ng án n mìn t o lòng h ch a ...... 73
T
2

Hình 3-5: Công trình hoàn thi n b ng gi i pháp n mìn c t đá (t o vi n tr
T
2

c)

T
2

......................................................................................................................... 76

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

7

PH N M

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

U

Tên đ tài: “Nghiên c u ng d ng n mìn c t các kh i đá l n trong
xây d ng công trình th y l i – th y đi n”.
1. Tính c p thi t c a đ tài:
Trong nh ng n m g n đây vi c ng d ng n ng l

ng n phá trong xây

d ng nói chung và trong xây d ng th y l i, th y đi n nói riêng ngày càng
phát tri n. Vi c thi công các công trình b ng ph

ng pháp n mìn là gi i pháp

thi công tiên ti n, rút g n th i gian thi công, s d ng ít máy móc nhân l c,
kh c ph c đ
hi n tr

c nh ng nh h

ng b t l i c a th i ti t, s d ng đ

ng ch t h p đ t hi u qu kinh t cao và trong nhi u tr

c

nh ng

ng h p nó

mang tính t t y u. Tuy nhiên n mìn thi công c ng có nh ng m t h n ch và có
th gây ra nh ng tác h i l n n u không có nh ng nghiên c u ng d ng đ y đ .
i v i nh ng công trình c th , vi c thi công n mìn c ng c n có các
ph

ng án khác nhau vì nó ph thu c vào nhi u y u t nh đ c đi m đ a ch t,

đ a hình, yêu c u tính n ng c a thu c n , đi u ki n v thi công, yêu c u v
ti ng n v i vùng lân c n.
Hi n nay t i th gi i và t i Vi t Nam đã đ t đ

c nhi u thành t v

nghiên c u ng d ng n . M t trong nh ng lý thuy t n đ
qu trong xây d ng công trình th y l i, th y đi n là ph
Hàng lo t các tr

c áp d ng hi u

ng pháp n mìn c t.

ng h p n mìn c t đã ch ng t kh n ng n c t các kh i đá

l n theo yêu c u đ t ra mà không c n dùng đ n các ph

ng ti n máy móc,

làm gi m chi phí thi công, đ y nhanh ti n đ thi công công trình so v i b t c
m t bi n pháp thi công nào khác.
N mìn c t các kh i đá l n trong thi công công trình đ

c đánh giá là

m t gi i pháp thi công tiên ti n, có nhi u u đi m n i b t nh rút ng n th i
gian thi công, nâng cao n ng su t lao đ ng vì có th c gi i hóa m t ph n

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2

Lu n v n Th c s k thu t

8

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

ho c toàn b công vi c đào đá có kh i l

ng l n, gi m b t các công vi c

n ng nh c, đ m b o s d ng h p lý h n các máy, thi t b thi công.
Vi t Nam công tác n mìn trong xây d ng đã đ
trong nh ng n m g n đây ng

c áp d ng t lâu và

i ta đã nghiên c u và áp d ng ph

ng pháp n

mìn c t các kh i đá l n và vi c đánh giá hi u qu kinh t c a nó ch a đ y đ .
Rõ ràng là vi c vi c nghiên c u ng d ng n mìn c t các kh i đá l n
trong xây d ng th y l i – th y đi n và đánh giá hi u qu kinh t c a nó
là th c s c n thi t.

tài này có ý ngh a khoa h c và có tính th c ti n rõ r t.

2. M c đích c a đ tài:
- Nghiên c u ng d ng n mìn c t các kh i đá l n trong xây d ng th y
l i – th y đi n.

-

ánh giá hi u qu kinh t c a công ngh n mìn c t các kh i đá l n

trong xây d ng th y l i – th y đi n.
3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u:

- Thu th p, th ng kê và t ng h p tài li u nghiên c u đã có
ngoài n

trong và

c có liên quan đ n đ tài;

- Nghiên c u c s lý thuy t;
- Áp d ng tính toán đ i v i t ng gi i pháp;
- Phân tích đánh giá k t qu , l a ch n gi i pháp;
4. K t qu d ki n đ t đ

c:

- K t qu nghiên c u tính toán thu c đ tài là c s cho vi c thi t k thi
công n mìn c t các kh i đá l n cho công trình Th y l i H treo xã Lùng
Phìn, huy n

ng V n, t nh Hà Giang.

- Là tài li u tham kh o và nghiên c u ng d ng n mìn đ thi công các

công trình th y l i - th y đi n ti p theo.
- Ki m tra đánh giá k t qu th c t t i công trình Th y l i H treo xã
Lùng Phìn, huy n
H c viên: D

ng V n, t nh Hà Giang.

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

CH

9

NG 1: T NG QUAN V N

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

MÌN TRONG XÂY D NG

TH Y L I - TH Y I N
1.1. Gi i thi u chung v công ngh n mìn trong xây d ng th y l i - th y
đi n.
1.1.1. Tình hình chung v
th y l i – th y đi n

ng d ng ph

ng pháp n mìn trong xây d ng

Vi t Nam.

Công ngh n mìn đã hình thành và phát tri n r ng rãi cùng v i s phát
tri n c a các ngành khoa h c k thu t khác, đã đáp ng đ

c công tác khai

thác v t li u xây d ng và ng d ng trong thi công các công trình.

Vi t

Nam, công tác khai thác đá làm v t li u xây d ng và đào h móng công trình
b ng ph

ng pháp n mìn đã đ

c áp d ng

h u h t các công trình xây

d ng, giao thông, th y l i…
Gi i pháp n mìn đ thi công các công trình thu l i là ph
công tiên ti n, có th t ng nhanh đ

ng pháp thi

c t c đ thi công, gi m nh , ti t ki m s c

lao đ ng, gi m b t vi c s d ng máy móc, thi t b , công c đ thi công.
u đi m: Hoàn thành đ

c công vi c nhanh chóng b t k lo i đ t đá

nào.
Ít b

nh h

ng b i đi u ki n khí h u, th i ti t nên có th ti n thành

trong b t k th i gian nào.
Nh

c đi m: ào đ t n n giá thành đ t (đ t c p I, II).
òi h i th có chuyên môn tay ngh cao.
Công tác an toàn ph c t p.

Ph m vi ng d ng trong xây d ng công trình thu l i:

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2

Lu n v n Th c s k thu t

10 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

ng d ng khai thác đ t, đá, đ p đê quây, đ p, trong thi công đ
h m, đào (c t) đ t đá theo m t biên đ
Các d ng n mìn:

ng

c đ nh s n v.v…

phá t i đ t đá, đ l p đ t (dùng mìn đ n v ng

khu đ t t v trí n i này sang n i khác), đ nén đ t.
Cho đ n nay, vi c ng d ng n mìn đ khai thác đá ph c v xây d ng
công trình đã và đang thi công nh công trình th y đi n Thác Bà (Yên Bái),
th y đi n Hòa Bình (Hòa Bình), h ch a sông Quao (Bình Thu n), th y đi n
Qu ng Tr (Qu ng Tr ), th y đi n Tuyên Quang (Tuyên Quang), h ch a
n

cC a

t (Thanh Hóa), th y đi n S n La (S n La)…Các công trình đã

và đang đào h móng b ng ph

ng pháp n mìn nh tràn x l Núi C c (Thái

Nguyên), đ p tràn th y đi n Hàm Thu n –

am Mi (Bình Thu n), tràn x l

th y đi n Hòa Bình (Hòa Bình), c ng l y n

c K G (Hà T nh), tràn x l

sông Quao (Bình Thu n), tràn x l sông Hinh (Phú Yên), tràn Ialy (Gia Lai),
tràn Tr An (

ng Nai), móng đ p bê tông không tràn và móng đ p tràn th y

đi n Tuyên Quang (Tuyên Quang), tràn x l C a

t (Thanh Hóa) và m t s

công trình khác.
Hi n nay các đ n v s n xu t v t li u n công nghi p c a Vi t Nam đã
s n xu t đ
n

c nhi u lo i thu c n có s c công phá t

ng đ i m nh, ch u

c, an toàn trong v n chuy n, b o qu n và s d ng c ng nh các lo i v t

li u gây n phù h p v i yêu c u n mìn trong xây d ng các công trình trong
n

c nh thu c n nh t

ng ch u đ

cn

c P113L đ

ng kính th i thu c

90mm, thu c n Amônít, anamít, Trôtin...

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

11 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Hình 1.1: Thu c n mìn d ng th i, và thu c n nh t

ng P113L

Công tác khoan: Khoan đá là m t vi c quan tr ng trong công tác n
ng đ i n ng nh c. Vì các máy khoan khi làm vi c theo nguyên lý

mìn và t

xung kích, mài mòn hay c t đ t đá và đ

c phân lo i nguyên lý làm vi c ho c

theo chi u sâu và bán kính h khoan và đi u ki n đ a hình. Các lo i máy
khoan t hành hi n đ i do Nh t B n,

c… s n xu t đã đ

c các đ n v thi

công s d ng trong vi c khoan l mìn, góp ph n đáng k trong vi c nâng cao
n ng su t c a công tác khoan n . Ngoài ra, trên các công tr

ng xây d ng c a

Vi t Nam đã và đang s d ng r t nhi u ch ng lo i máy xúc và các thi t b thi
công hi n đ i đáp ng đ

c công tác xúc chuy n k p th i s n ph m đá sau khi

n phá.

Hình 1.2: Máy khoan t hành c a Trung Qu c, Th y i n
H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

Tuy v y th c t

12 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

ng d ng n mìn trong xây d ng th y l i

Vi t Nam

còn bi u l nh ng đi m y u v trình đ hi u bi t k thu t n mìn, v s l a
ch n ph

ng pháp n phá, v qu n lý k thu t và t ch c thi công n mìn …

đã d n đ n nh ng h u qu x u cho công trình, gây tr ng i và làm ch m ti n
trình thi công, làm t ng giá thành xây d ng công trình. Trong khi đó, các
công trình nghiên c u lý thuy t và th c nghi m, các tài li u tham kh o v
thi t k và thi công n mìn c ng nh vi c t ng k t, đánh giá, k t lu n hay các
ki n ngh v nh ng k t qu
ng đ

ng d ng n mìn

n

c ta còn quá ít, ch a đáp

c yêu c u c n thi t c a vi c ng d ng nh ng ti n b c a k thu t n

mìn trong xây d ng th y l i hi n nay.
1.1.2. M t s khái ni m v lý thuy t n mìn.
1.1.2.1. Hi n t

ng n phá

S bi n đ i hóa h c c a thu c n d

i d ng tác d ng c a ngo i l c (b

đ p, g p tia l a, nhi t đ cao), có th phân gi i trong kho ng th i gian c c
ng n v i m t t c đ c c l n, thành m t v t ch t n đ nh m i, đ ng th i sinh
ra m t l

ng th khí và nhi t n ng r t l n, do đó sinh ra áp l c c c l n. Áp

l c l n đó sinh ra sóng xung kích r t m nh, phá ho i môi tr
Hi n t

ng xung quanh.

ng bi n đ i hóa h c c a thu c n đó g i là hi n t

ng n phá.

T c đ phân gi i thu c n r t cao có th đ t m y nghìn mét trong m t giây,
nhi t đ t 1500 – 45000C, th tích kh i khí phát sinh ra so v i th tích

P

P

nguyên th c a gói thu c cao h n m t v n l n, sinh ra m t áp l c v

t quá

100.000atm, do đó s c công phá là r t l n.
Theo đó chia ph m vi môi tr
vùng đ

ng ch u tác d ng c a n phá làm b n

c gi i h n b i 4 m t c u có tâm là tâm n :

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

13 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Trong đó:
Vùng nén ép (nát v n): Môi tr

ng này ch u tác d ng m nh c a sóng

xung kích.
Vùng v tung: Môi tr

ng b phá thành t ng m ng. N u g n m t đ t nó

s b v ng đi v i m t kho ng cách nh t đ nh.
Vùng long r i: Sóng xung kích đã gi m đi nhi u, áp su t gi m. Môi
tr

ng b phá v thành t ng m ng l n không v ng đi đ

c.

Vùng ch n đ ng: Áp su t nh không đ phá v k t c u đá, ch đ đ
gây ra ch n đ ng.

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

14 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Hình 1.3: Bi n pháp n mìn thi công công trình

1.1.2.2. Sóng n
Sóng lan truy n trong môi tr

ng đ

c hình thành do n ng l

ng c a

thu c n gây ra g i là sóng n . Sóng n lan truy n trong không khí g i là
sóng xung kích trong không khí. Sóng n lan truy n gây dao đ ng trong môi
tr

ng đ t đá g i là sóng ch n đ ng hay sóng đ a ch n.

1.1.2.3. Sóng ph n x
Sóng ph n x là s giãn n c a đ t đá đ
tr l i. S đ t o thành sóng ph n x

c lan truy n t m t thoáng

m t thoáng.

Ph n l n các lo i đ t đá có kh n ng ch u l c nén r t l n, nh ng kh
n ng ch u kéo r t kém, dù ng su t kéo có tr s không l n. Do đó, vùng
g n m t thoáng b phá ho i m nh nh t khi n mìn trong môi tr

ng bán vô

h n (có m t thoáng)

1.1.2.4. V n t c lan truy n sóng

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

15 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

V n t c lan truy n sóng là quãng đ

ng mà sóng truy n đ

đ n v th i gian. Trong lý thuy t đàn h i ng

c sau m i

i ta đã ch ng minh đ

cv n

t c lan truy n sóng nh sau:
V i sóng d c :

Vd =

V i sóng ngang:

Vn =

R

R

R

R

1

αρ

=

E

ρ

G

(1.1)

(1.2)

ρ

Trong đó:
: h s đàn h i ph c thu c vào môi tr
E : su t đàn h i c a môi tr
: Kh i l
G: Su t tr

ng

ng riêng c a môi tr
t c a môi tr

ng

ng

ng

1.1.2.5. Ch t n
Ch t n là m t h p ch t hóa h c hay m t h n h p c h c có kh n ng
n đ

cd

i tác d ng c a xung l c bên ngoài (đ t nóng, ma sát, va đ p, kích

n …)
1.1.2.6. Nhi t l
Nhi t l
tr ng l

ng n
ng n là s kh i l

ng nhi t sinh ra khi phân h y m t đ n v

ng hay m t đ n v th tích ch t n . Chính nhi t l

n s sinh ra công làm nén ép và phá v , d ch chuy n môi tr
Nhi t l

ng n lý thuy t đ

ng n thoát ra khi
ng.

c xác đ nh d a vào đ nh lu t Ghess: Hi u

qu nhi t c a h th ng khi bi n đ i hóa h c ch ph c thu c vào tr ng thái đ u
và tr ng thái cu i mà không ph thu c vào tr ng thái trung gian.
1.1.2.7. Áp l c khí n
H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

16 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Áp l c khí n trong bu ng mìn (N/m2) đ
P

P

c xác đ nh t đ nh lu t

Booimarioot và Guyluyts c v i s b xung c a Vandecvan:
P=

P0 .V0 .T
273(V − α )

(1.3)

Trong đó:
P 0 : Áp l c khí quy n
R

00C (1,01.105 N/m2)

R

V 0 : Th tích khí n
R

R

P

P

P

P

P

P

00C (m3/kg)
P

P

P

P

T: Nhi t đ n (0K)
P

P

V: Th tích bu ng mìn (m3)
P

P

: Th tích riêng c a phân t s n ph m khí n , đ i v i khí lí t
= 0. Nh ng đ i v i khí th c thì tr s
k đ n m t đ n p mìn). Th

ng thì

ng thì

đóng vai trò quan tr ng (đ c bi t là
= 0,001V 0
R

1.1.2.8. M t đ ch t n , m t đ n p mìn và h s n p mìn
M t đ ch t n là t s gi a tr ng l

ng c a ch t n và th tích c a nó

chi m ch . Ph thu c vào tr ng thái v t lý: l n nh t khi ép, d ng s t, nh nh t
d ng r i.
M tđ r i
chi m ch

1:

R

R

là t s tr ng l

ng c a ch t n v i th tích c a nó

tr ng thái t nhiên.

M tđ r i

R

2:
R

là t s tr ng l

ng c a ch t n trên v i th tích c a

bu ng mìn.
M t đ tiêu chu n: là m t đ có hi u qu nh t ng v i 1 lo i ch t n
nào đó.
H s n p mìn: là th tích c a thu c n trong bu ng mìn và th tích c a
bu ng mìn, h s này t ng c c đ i b ng 1.
H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

17 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

1.1.2.9. Áp l c và v n t c h t môi tr

ng khi n trong đ t đá

Trong quá trình n d
sóng n đ

i m t đ t khi sóng truy n t i m t thoáng c a đ t

c đ c tr ng b i ba m t gián đo n sau:
- Sóng xung kích
- M t gián đo n m nh – d ng
- M t gián đo n y u

Áp l c

đ u sóng xung kích kho ng vài ch c atm. D

i tác d ng c a

t i tr ng l n nh v y đ t đá có tính ch t gi ng nh ch t khí (theo ngh a r ng).
i m khác nhau là sau khi t i tr ng đã gi m thì ch t khí tr l i nguyên tr ng
thái ban đ u, còn đ t s b phá ho i ho c là ch u nh ng bi n d ng d o còn d
r t l n.
Ph n l n n ng l

ng n hao tán vào vi c phá h y, nén ch t đ t và

không hoàn l i. Vì v y áp l c t i đ u sóng gi m r t nhanh,

kho ng cách

b ng 2 – 3 l n bán kính R 0 áp l c ch còn vài ngàn atm.
R

R

Lúc này b t đ u di n ra nh ng thay đ i đ nh l
đ ng sóng. Vì d

ng c a quá trình kích

i tác d ng c a nh ng ng su t l n t c đ truy n sóng nên

có biên đ cao s nh h n t c đ truy n âm (khác nhau v i ch t l ng lý t
không có tính nh t và không ch u nén). Do đó bi u đ áp l c
bi n d ng, đ t đá

ng

vùng nén s

đ u sóng b phá h y, thay vào đó áp l c l i b t đ u t ng

d n. Vùng ng su t l n nh t s ti n ch m h n sóng t i tr ng.
Khi sóng nén càng cách xa tâm n thì ng su t c c đ i c a sóng càng
gi m, do đó tr ng thái phá h y ho c bi n d ng s thay th b ng tr ng thái đàn
d o và sau cùng là hoàn thành đàn h i. Vì v y ta th
trong các hi n t

ng chia thành 3 vùng

ng n ng m:

- Vùng g n tâm n
H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

18 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

- Vùng trung gian
- Vùng xa trung tâm
1.2. Các ph

ng pháp n mìn c b n

t n d ng có hi u qu n ng l

ng c a thu c n , tùy theo m c đích và

đi u ki n th c t có th áp d ng các ph
1.2.1. Ph

ng pháp n mìn l nông

Ph
thu c đ

ng pháp n khác nhau

ng pháp này khoan l mìn nh vào trong đ t đá, s d ng bao
c n p trong l khoan có đ

ng kính nh h n 85mm và chi u sâu l

khoan không quá 5m.
Ph

ng pháp n mìn l nông đ

c dùng đ đào đ

ng h m, đào các

gi ng đ ng, gi ng nghiêng, lò ngang, các h m thu c, nhà thu c trong thi công
n phá l n và n phá đ nh h

ng. Trong thi công l thiên dùng đ m đ

ng,

khai thác v t li u đá, khai thác m cho đ n công tác x i đ t, khai thác g , phá
g c cây, đào h móng công trình trong n n đá, đào l p b o v , phá đá quá c .

Ph

ng pháp này cho phép chúng ra có th đào nh ng h đào v i đ chính

xác cao, kh i đá

ngoài ph m vi thi t k ít b h h i.
b

lkt

α

W

lbt

l

H

llb

a

Hình 1.4: B trí n mìn l nông khi đào theo b c thang

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

Nh

19 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

c đi m c b n c a ph

tác khoan l n. Ph

ng pháp này là hi u su t th p, l

ng công

ng pháp này r t không kinh t , nh ng do thi công thu n

ti n và có s h tr c a búa máy, búa h i nên v n đ
không gian h p trong các công tr

c dùng nhi u

các n i

ng giao thông, th y l i, th y đi n và trong

các h m m khai thác than.

1.2.2. Ph
Ph

ng pháp n mìn l sâu
ng pháp này là m t trong nh ng ph

s d ng bao thu c có đ

ng kính l khoan l n h n 85mm, chi u dài l khoan

sâu h n 5m. Trong th c t ng
đ

ng pháp n phá đ i qui mô,

i ta có th dùng các l khoan sâu 15 – 25m,

ng kính 106 -250mm và có ph

ng th ng đ ng. Tr

ng h p c n thi t có

th dùng l khoan nghiêng ho c n m ngang.
Ph

ng pháp có u đi m là giá thành r h n so v i n mìn l nông do

các chi phí v khoan, thu c n , thi t b gây n và nhân công th p h n. Thích
h p h n v i vi c c gi i hóa khâu b c xúc và v n chuy n đá nh t là đ i v i

các lo i xe máy l n, đ m b o xe máy có n ng su t cao. Do đó có th thi công
v i t c đ l n.
M t s v n đ còn t n t i c a ph

ng pháp:

- C n có thi t b khoan l n
- C đá sinh ra do n phá l n, đá quá c nhi u
- Kh n ng gây ch n đ ng, n t n l n. Trong tr

ng h p c n

thi t ph i ch a l i l p b o v có chi u dày l n và vi c bóc b l p đá
t ng b o v sau này t

H c viên: D

ng Ngô Hi p

ng đ i ch m và t n kém

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

20 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Hình 1.5: S đ b trí và tính toán n mìn l sâu
Ph

ng pháp này ch y u đ

c dùng đ n phá đ t đá đ a hình b c

thang. Trong các m khai thác qu ng ph
Trong thi công đ

ng b , đ

ng pháp n phá này là c b n nh t.

ng s t thì ít dùng. Ph

ng pháp này thích h p

v i vùng đá y u, trong vùng đá c ng ph i dùng máy khoan có công su t l n.
1.2.3. Ph

ng pháp n mìn đ l i l p b o v

T ng b o v n m gi a kh i đá c n n phá và đ

ng vi n thi t k c a

kh i đào (đáy và thành vách), sau khi n s hoàn thi n b ng n nh và c y
b y th công. Chi u dày c a t ng b o v c n ch a l i đ

c xác đ nh ph

thu c vào hình th c, quy mô c a v n t ng trên và yêu c u c n b o v n n và
thành vách c a t ng lo i nhóm công trình v.v…
u đi m c a ph
đ

ng pháp này là thi công đ n gi n có th áp d ng

c v i m i lo i hình th c móng công trình có kích th

ch t khác nhau.

c và đi u ki n đ a

c bi t nó r t phù h p trong đi u ki n cung c p các thi t b

máy khoan c l n b h n ch .

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

Nh

21 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

c điêm: th i gian thi công b ch m tr , ph i s d ng nhi u nhân

l c, không phát huy đ

c kh n ng c gi i hóa trong khâu b c xúc, v n

chuy n (khi thic công t ng b o v ). M t khác, vi c xác đ nh chi u dày h p lý
c a t ng b o v khá ph c t p và đòi h i chính xác.
Xác đ nh ph m vi t ng b o v :
Vi c xác đ nh ph m vi c a t ng b o v ch y u d a trên các c s sau
đây:
m b o đáy và thành vách h móng không b phá ho i, đ m b o an

-

toàn cho ng

i và máy móc trong quá trình thi công (tr

t l mái) và đ m

b o an toàn cho công trình lâu dài ( n đ nh và ch ng th m).
- Giá thành xây d ng gi m.
Theo qui ph m “ thi công và nghi m thu khoan n mìn các công trình
đ t đá” cu B Th y l i (QP, TL, D.3.74), chi u dày c a t ng b o v đ

c

xác đ nh nhu sau:
-

i u 2 – 18: khi chi u sâu h móng, kênh m

ng và các lo i h đào

khác l n h n 2 mét thì các công vi c n mìn t i đó ph i ti n hành ít nh t
thành hai t ng (l p), chi u cao c a l p b o v phía d
tùy theo kh i l

ng c a qu mìn đã s d ng

i ph i đ

c xác đ nh

t ng trên, chi u cao t ng b o vê

l y b ng: 0.1 đôi v i công trình nhóm I; 0.25 – nhóm II; 0.5 – nhóm III, chi u
dài tính toán c a đ

ng c n nh nh t c a nh ng qu mìn đó nh ng không nh

h n 1 mét.
Trong t t c các tr
đ

ng h p còn l i chi u dày c a l p b o v trên mái

c gi m đi 50%, nh ng không đ

c nh h n 1 mét tính theo pháp tuy n

c a m t mái.

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

22 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Nghiên c u g n đây ph m vi vùng phá ho i và n t n do tác d ng c a
n mìn s khác nhau theo các ph

ng và tùy thu c vào các hình th c n phá,

đ c đi m v đ a ch t n i n phá v.v… Do v y, vi c quy đ nh chi u dày c a
t ng b o v cho nh ng nhóm công trình khác nhau

nh ng v trí c n b o v

khác nhau và v i nh ng hình th c n phá cân nghiên c u đ y đ đ n ph m vi
các vùng phá ho i, n t n t

ng ng đ xác đ nh cho h p lý.

Khi khoan n c t t ng (n mìn trong l khoan):
- Khi n m t l mìn ho c m t hàng l mìn (đ ng th i) v i đi u ki n có
m t m t thoáng (ví d : n m t hàng mìn
đ t đá

biên móng tr

c thì s phá ho i

đáy và xung quanh l khoan có th chia m t cách t

ng đ i thành ba

vùng nh s đ hình 1-6 du i đây

Hình: 1.6: S đ các vùng phá ho i đ t đá khi n mìn có m t m t thoáng
(I) – Vùng phá ho i d

i đáy l khoan;

(II) – Vùng phá hoaijxung quanh bao thu c n ;
(III) – Vùng hình thành ph u n mìn;
Vi c xác đ nh ph m vi các vùng phá ho i trên đây có th tính toán theo
các công th c lý lu n ho c công th c lý lu n ho c công th c kinh nghi m,
theo các quan đi m v xung l
H c viên: D

ng Ngô Hi p

ng n phá, theo đ nh lu t b o toàn n ng

L p CH16C2


Lu n v n Th c s k thu t

l

23 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

ng, theo v n t c chuy n đ ng t i h n c a đ t v.v… v i ph

thông th

ng pháp n

ng.

- Khi n đào móng v i m t hàng l mìn có hai m t thoáng, vi c xác
đ nh đúng ph m vi các vùng phá ho i là r t c n thi t, nh m xác đ nh m t cách
h p lý chi u dày t ng b o v ch a lo i

d

i đáy l khoan,

chân mái và

trên b m t c a mái móng (hay c a thành vách c a h đào). Ph m vi các vùng
tác d ng trong kh i đá do n phá gây ra có th đ

c phân chia theo s đ c a

GF.I.Pacropxki

Hình 1.7: Các vùng tác d ng trong kh i đá do n phá gây ra
(I) – Vùng phá ho i; (II) – Vùng nút n ;

(III) – Vùng ch n đ ng;

(IV) – Vùng dao đ ng
Ph m vi các vùng tác d ng do n mìn đ
tr ng c a đá n phá và đ

c xác đ nh tùy thu c vào đ c

ng kính c a bao thu c n - có th tham kh o b ng

kinh nghi m sau đây

H c viên: D

ng Ngô Hi p

L p CH16C2