Ứng dụng phương pháp Bond để điều chỉnh các thông số khoan nổ mìn phục vụ đắp đập chính công trình thuỷ lợi Cửa Đạt, Thanh Hoá - Đinh Thế Mạnh

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BOND ĐỂ ĐIỀU CHỈNH
CÁC THÔNG SỐ KHOAN NỔ MÌN PHỤC VỤ ĐẮP ĐẬP CHÍNH
CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI CỬA ĐẠT, THANH HOÁ
Đinh Thế Mạnh
Bộ môn Thi công, Trường Đại học Thủy lợi

Trong những năm gần đây việc xây dựng các loại đập đá đổ, đặc biệt là đập đá đổ
bê tông bản mặt đang được phát triển mạnh mẽ. Đá sau nổ mìn để đắp đập phải có
thành phần hạt đá nằm trong giới hạn hai đường bao cấp phối thiết kế. Như vậy, người
làm công tác nổ mìn cần phải xác định cấp phối của đống đá sau khi nổ mìn ở hiện
trường để từ đó tiến hành điều chỉnh các thông số khoan nổ nhằm đạt được cấp phối đá
theo yêu cầu. Các phương pháp khác nhau đã được đề nghị để điều chỉnh cấp phối đá
khi nổ mìn. Phương pháp được dùng khá phổ biến là phương pháp Kuznetsop với
nguyên lý thứ ba của Bond.
1. Phương trình lý thuyết thứ ba của Bond
Phương trình lý thuyết thứ ba của Bond được sử dụng để xác định các thông số
về cấp phối đá sau nổ mìn được thể hiện bằng công thức sau [6]:
 1
1 

F80 
 P80

Ef = 10.Ec 

(1)

Trong đó :
Ef: Năng lượng yêu cầu để đập vỡ một đơn vị khối lượng đá cần nổ phá,
(Kwh/tấn).
Ec: Chỉ số công của Bond. Giá trị của chỉ số Ec có thể tính theo công thức kinh

nghiệm của DaGamma (1983) như sau [6]:
Ec = 15,42 + 27,35. F50/W
(2)
Trong đó :
F50: Kích thước cỡ đá mà 50% của tổng lượng đá lọt qua sàng đó, (m)
W: Chiều dài đường cản ngắn nhất, (m)
Năng lượng yêu cầu (Ef) có thể được coi như là năng lượng đầu vào, được xác
định từ loại thuốc nổ và chỉ tiêu thuốc nổ như sau [6]:
Ef 

0,00365.Es .q

(3)

1

Trong đó :
Es: Phần năng lượng thuốc nổ đã sử dụng để phá vỡ đá ( %)
q: Chỉ tiêu thuốc nổ (kg/m3)
1: Mật độ của khối đá (tấn/m3)
P80, F80: Các kích cỡ sản phẩm đá nổ phá thiết kế yêu cầu và thực tế. Trong đó,
chỉ số 80 có nghĩa là kích thước cỡ đá tương ứng với cỡ mắt sàng lọt qua 80% tổng số

1


ỏ. P80 c xỏc nh t biu cp phi yờu cu ca thit k. Thụng s F80 cú th
c xỏc nh bng cỏch sng v lp ng cp phi ỏ ngoi hin trng.
2. Qui trỡnh ng dng phng phỏp Bond iu chnh cp phi ỏ
Tin hnh n mỡn ln th nht vi cỏc thụng s n phỏ thit k. Nu cp phi ỏ

cha t yờu cu thỡ tin hnh iu chnh ti hin trng theo cỏc bc sau:
Bc 1: Xỏc nh F50 v F80 t kt qu n mỡn ln th nht; iu chnh lng hao
thuc n v q hoc khong cỏch gia cỏc l mỡn, cỏc hng mỡn v chiu di ng
cn chõn tng. T ú, tớnh toỏn cỏc i lng Ef theo cụng thc (3) v Ec theo cụng
thc (2).
Bc 2: Thay cỏc kt qu tớnh toỏn v o c bc 1 vo cụng thc (1) xỏc nh
tr s P80. Tin hnh n mỡn ln hai v phõn tớch cp phi ỏ n ln th hai qua sng.
Bc 3: So sỏnh cp phi thc t ca ỏ sau khi n ln th hai vi ng bao cp phi
yờu cu. Nu kt qu n thc t vn cha phự hp vi yờu cu thit k thỡ vic iu
chnh cp phi ỏ trờn hin trng s c thc hin bng cỏc ln n tip theo vi qui
trỡnh nh ó núi trờn cho n khi no kt qu n mỡn thc t t c yờu cu.
3. ng dng phng phỏp iu chnh cp phi ỏ ca Bond cho cụng tỏc n
mỡn cp phi p p Ca t
3.1. Gii thiu v p chớnh Ca t
p chớnh Ca t cao 103m cú nh cao trỡnh 121,30m v cao trỡnh nh
tng chn súng l 122,50m. p thuc loi p ỏ , kt cu chng thm bng bn
mt bờ tụng. Thõn p chớnh gm cỏc khi chớnh nh sau (xem hỡnh 1):
1000
122.5

121.3
1:1
.50

(iia)
(iiia)

50

1 :1

.4 0

1:0.20

BTct bản mặt

(iiic)

100
1:1

lớp bảo vệ mái đập (iiid) dày 150cm
lớp đệm bằng đá dăm dày 50cm

.50
1:1
.50

(iiib)

BTCT Bản chân

75

đường đáy đập

đường mặt đất tự nhiên
50
(IIIF)

(iiie)

lớp đệm đặc biệt (IIB)
khoan phụt cố kết

giới hạn khoan phụt
màng chống thấm

Hỡnh 1: Mt ct ngang in hỡnh phn lũng sụng, p Ca t
Khi IIA v IIB c p bng cỏt si (khai thỏc m cỏt si CS23A) cú pha ln
mt ỏ c sn xut ti m 9A, cú thnh phn cp phi nh bng 1 v bng 2.
Bng 1: Thnh phn cp phi IIA
Thnh phn c ht (mm),%
0,14
1,25
5
10
20
40
60
80
Gii hn trờn
9
31
56
66
81
100
Gii hn di

0
17
35
45
58
75
86
100
Bng 2: Thnh phn cp phi IIA
Thnh phn c ht (mm),%

2


0,14
1,25
5
10
20
40
Giới hạn trên
8
39
64
100
Giới hạn dưới
3
25
52
66

83
100
Các khối IIIA, IIIB và IIIC được đắp bằng đá khai thác tại mỏ 9A bằng phương
pháp nổ mìn, có thành phần cấp phối như bảng 3 và bảng 4.
Bảng 3: Thành phần cấp phối IIIA
Thành phần cỡ hạt (mm),%
1
5
10
20
40
60
80
100 200 300
Giới hạn trên
8
19
25
33
45
53
62
68
100
Giới hạn dưới
0
10
23
33
41

48
74
100
Bảng 4: Thành phần cấp phối IIIB và IIIC
Thành phần cỡ hạt (mm),%
1
5
10 20 40 60 80 100 200 300 600 800
Giới hạn trên
8
15 18 25 32 37 42 45 58 70 100
Giới hạn dưới
0
4
12 17 22 25 40 52 76 100
3.2. Đặc điểm mỏ đá 9A
Công việc khai thác đá được tiến hành tại mỏ đá 9A khu A. Mặt bằng nổ thí
nghiệm được thực hiện ở cao trình 125m.
Đặc điểm địa chất mỏ đá 9A: đá ở đây thuộc loại riôlít, rắn chắc, có cường độ
chịu nén lớn hơn 80MPa. Tầng đá cần khoan nổ thuộc lớp 8, có cấu trúc nứt nẻ ít.
3.3. Kết quả nổ mìn
Tại mỏ đá 9A khu A, chúng tôi đã cùng với các thầy trong Bộ môn Thi công,
Trường Đại học Thuỷ lợi và Tổng công ty Xây dựng Thuỷ lợi 4 thực hiện các thí
nghiệm nổ mìn cấp phối đá để đắp đập chính Cửa Đạt các khối IIIA và IIIB.
Các vụ nổ đều sử dụng vật liệu nổ do Việt Nam sản xuất: loại thuốc nổ nhũ tương
P113L dạng thỏi, đường kính bao thuốc dt= 90mm; Thuốc mồi nổ MN31; Dây nổ chịu
nước có vỏ bọc PVC; Kíp điện vi sai KVĐ-8N bốn cấp 1, 2, 3, 4 và kíp nổ tức thời
(t= 25ms).
Hình thức mạng gây nổ là dây nổ kết hợp với kíp điện vi sai để điều khiển mạng
gây nổ. Sơ đồ nổ vi sai các lỗ khoan như hình 2.

a

a

a

a

2

3

2

3 Hµng 3

2

1

2

1

2 Hµng 2

1

0

1

0

1

b

b

3

Hµng 1

Hình 2: Sơ đồ mạng gây nổ cho một vụ nổ thí nghiệm
a) Khoảng cách giữa hai lỗ mìn
b) Khoảng cách giữa hai hàng mìn

3


-

0, 1, 2, 3: Th t n vi sai
Cu to bao thuc: s dng hai hỡnh thc phõn on khụng khớ.
Cỏc thụng s n mỡn ln th nht i vi khi IIIB nh sau:
Lng hao thuc n v: q = 0,7kg/m3
Khong cỏch gia cỏc l khoan: a = 3,3m
Khong cỏch gia cỏc hng l khoan: b = 3,3m
ng cn chõn tng: W = 3,3m

Chiu sõu l khoan: Lk = 11m

100

ng CP sau n
mỡn ln 1

90

Phần trăm tích luỹ lọt sàng (%)

80

ng bao trờn
ca T hit k

70
60

ng bao di
ca T hit k

50
40

ng CP sau n
mỡn ln 2

30
20

ng CP sau n
mỡn ln 3

10
0

0,1

1

10

100

1000

10000

Kích thước mắt sàng (mm)

Hỡnh 3: Kt qu cp phi ỏ sau 3 ln n mỡn thớ nghim p khi IIIB
Sau khi n phỏ ln th nht, chỳng tụi ó tin hnh ly mu phõn tớch cp phi
ỏ (theo TCVN 1772-87). Kt qu cho thy c ỏ cú kớch thc d > 40mm u nh
hn so vi yờu cu ca thit k v ng cp phi khụng hon ton nm trong ng
bao cp phi thit k, do ú cn phi iu chnh cỏc thụng s n mỡn t c kt
qu yờu cu (xem hỡnh 3). Chỳng tụi ó ỏp dng phng phỏp Bond iu chnh cỏc
thụng s n mỡn, tin hnh n mỡn v ly mu phõn tớch thnh phn c ht ri v cỏc
ng cp phi lờn cựng mt biu so sỏnh vi ng bao cp phi thit k. Kt
qu cho thy cỏc thụng s n mỡn ln th 3 l hp lý nht v c dựng n mỡn to

cp phi phc v p khi IIIB ca p chớnh Ca t.
i vi khi IIIA, cng c ỏp dng phng phỏp Bond tng t nh trờn. Cỏc
thụng s n mỡn t cp phi l: q= 0,7kg/m3; a= b= w= 2,2m; H= 10m; dt= 90mm;
dk= 105mm (ng cp phi sau n mỡn nh hỡnh 4).

4


100
90

Phần trăm tích luỹ lọt sàng (%)

80

Đường cấp
phối thí
nghiệm

70
60

Đường bao
trên của
thiết kế

50
40

Đường bao

dưới của
thiết kế

30
20
10
0

0,1

1

10

100

1000

Kích thước mắt sàng (mm)

Hỡnh 4: ng cp phi ỏ sau khi n mỡn p khi IIIA p Ca t
4. Kt lun
Qua cỏc kt qu thớ nghim thnh cụng ca cỏc thy trong B mụn Thi cụng,
Trng i hc Thu li phc v p khi IIIA v IIIB ca p chớnh Ca t cho
thy rng vic ỏp dng phng phỏp Bond ó mang li hiu qu cao trong vic tỡm ra
cỏc thụng s n mỡn hp lý phc v n mỡn cp phi p p. Trong thc t, ngi
lm cụng tỏc n mỡn cn phi nghiờn cu k ti liu a cht ti khu vc m khai thỏc
ỏ gim s ln phi iu chnh cỏc thụng s khoan n gúp phn nõng cao hiu qu
khi iu chnh cỏc thụng s n mỡn bng phng phỏp Bond.
TI LIU THAM KHO.

1.
B thy li (1974), Quy phm thi cụng v nghim thu khoan n mỡn cỏc cụng
trỡnh t, ỏ QPTL. D3 74.
2.
B Thy li (1984), Quy trỡnh n mỡn trong xõy dng thy li- thy in QTTL
- D1-82, H Ni.
3.
B mụn Thi cụng Trng i hc Thy li, Thi cụng cỏc cụng trỡnh thu li tp I. NXB Nụng nghip, xut bn 2004.
4.
NXB Lao ng (1998), Vt liu n cụng nghip - Yờu cu an ton v bo qun,
vn chuyn v s dng - TCVN 4586 - 1997, H Ni.
5.
Bựi Vn Vnh (2000), Nghiờn cu ng dng n mỡn trong xõy dng thu li
Vit Nam, Lun ỏn tin s k thut, Trng i hc Thu li H Ni.
6.
Manual on the use of rock in coastal and shoreline engineering, CIRIR Special
Puplication 83 & CUR Report 154.

5


APPLICATION OF BOND’S METHOD TO DETERMINE
THE DRILLING BLAST PARAMETERS FOR CONSTRUCTION OF
CUA DAT DAM – THANH HOA PROVINCE
(Summary)
Dinh The Manh
Section of hydraulic engineering construction
Ha Noi Water Resources University
The application of Bond’s third theory together with the Rosin – Rammler equation is
often the most convenient means of prediction block size distribution. This article

introduces some results of the application of Bond’s method to forecast the blasting
results that related to the in situ block size and the energy. The equation has been
successful applied to the size analysis of rock after blasting for Rock-Fill dam
construction in Cua Dat water reservoir.

6