Tài liệu Ứng dụng nổ mìn định hướng trong xây dựng thủy lợi

11.1. Khái niệm chung.
11.1.1. Công tác nổ mìn trong xây dựng thuỷ lợi:
* Phương pháp nổ mìn để thi công các công trình thuỷ lợi là phương pháp thi công
tiên tiến, có thể tăng nhanh được tốc độ thi công, giảm nhẹ, tiết kiệm sức lao động, giảm
bớt việc sử dụng máy móc, thiết bị, công cụ để thi công.
* Ưu điểm: . Hoàn thành được công việc nhanh chóng bất kỳ loại đất đá nào.
. Ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu, thời tiết nên có thể tiến thành
trong bất kỳ thời gian nào.
* Nhược điểm: . Đào đất nền giá thành đắt (đất cấp I, II).
. Đòi hỏi thợ có chuyên môn tay nghề cao.
. Công tác an toàn phức tạp.
* Phạm vi ứng dụng trong xây dựng công trình thuỷ lợi :
- ứng dụng khai thác đất, đá, đắp đê quây, đập v.v .
- ứng dụng trong thi công đường hầm.
- Phá các công trình hư hỏng, nhổ các gốc cây v.v .
* Các dạng nổ mìn:
- Dùng mìn để phá tơi đất đá.
- Dùng mìn để lấp đất (dùng mịn để nổ văng khu đất từ vị trí nơi này sang nơi khác)
- Dùng mìn để nén đất.
11.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn:
Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả nổ mìn.
a. Nhân tố địa chất, địa hình:
- Là nhân tố ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu quả nổ mìn biểu hiện ở các mặt sau :
+ Tính chất vật lý của đá: Cường độ của đá: (chống nén, chống kéo). Khối lượng
riêng, độ rỗng, lượng ngậm nước v.v . đều ảnh hưởng đến lượng tiêu hao thuốc nổ,
vận tốc văng của đá.
+ Kết cấu của đất đá: Thành phần cấu tạo (tầng đá, vết nứt, tình hình phong hoá
v.v .) Nhân tố này ảnh hưởng đến lượng tiêu hao thuốc nổ, hình dạng, độ lớn, nhỏ của đá
bị phá vỡ.
- Nhân tố địa hình: biểu hiện ở tình hình địa hình, địa mạo tự nhiên của đất đá. ảnh
hưởng của nó khá lớn. Khi thiết kế thi công cần nghiên cứu tìm vị trí chôn mìn có ý
nghĩa lớn cho hiệu quả nổ phá. Khi thiết kế nổ cần có bình đồ, mặt cắt dọc, ngang có tỉ lệ
lớn hơn
1
200 .
b. Tính năng của thuốc nổ:
www.vncold.vn
132
- Do thành phần hoá học của các loại thuốc nổ khác nhau nên phản ứng trước và sau
khi nổ phá cũng khác nhau → Tác dụng nổ phá khác nhau. Thuốc nổ có loại cháy nhanh,
lại cháy chậm, loại kích thích nổ. Tính năng mỗi loại khác nhau nên tuỳ từng nơi mà sử
dụng cho thích hợp.
c. Điều kiện thi công:
Là nhân tố chủ quan nó quyết định đến sự thành bại công tác nổ mìn. Vì vậy cần
phải nghiên cứu, cải tiến không ngừng để đạt hiệu quả tốt, bao gồm :
+ Kỹ thuật thi công: Tuỳ thuộc yêu cầu nổ đá văng mạnh hay yếu, đá vỡ ra lớn hay
nhỏ, mà nạp thuốc tập trung hay phân tán ngoài ra còn chú ý mật độ nạp thuốc, phòng
ẩm, vị trí kíp nổ.
+ Kỹ thuật bịt lỗ mìn (lấp bua): Là chọn vật liệu bít lỗ, độ sâu lỗ, độ chặt lỗ sao cho
thích hợp để tăng hiệu quả nổ mìn.
+ Kỹ thuật gây nổ: ảnh hưởng lớn đến việc nâng cao năng lượng nổ phá.
Những nhân tố ảnh hưởng ở trên ảnh hưởng hiệu quả nổ phá không như nhau, tuỳ
tình hình cụ thể mà xét tới từng nhân tố anh hưởng.
11.2. Lý luận cơ bản về sự nổ phá, nguyên lý tính toán khối thuốc nổ.
11.2.1. Lý luận cơ bản về sự nổ phá:
a. Định nghĩa:
Hiện tượng nổ phá là do thuốc nổ bị kích thích (bị đập, gặp tia lửa, nhiệt độ cao .)
gây nên sự chuyển hoá hoá học cực nhanh. Biến đổi từ trạng thái hoá học này sang trạng
thái hoá học khác. Tạo nên thể tích lớn khi sinh áp lực lớn (6000 ~ 8000at) đồng thời
sinh ra nhiệt độ rất cao (1500 ~ 4000oC). Do áp lực và nhiệt độ lớn nên sinh ra sóng xung
kích rất mạnh, phá hoại môi trường xung quanh.
Ví dụ: 1 kg Anômít 1 lít khi nổ tạo thể tích 10.800 lít khi t = 3.000oC tạo áp suất 10
~ 1500atm.
b. Các giả thiết về tác dụng nổ phá trong môi trường vô hạn:
Hiệu quả nổ mìn chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố. Do đó nghiên cứu thuốc nổ
trong môi trường là một vấn đề phức tạp do đó để nghiên cứu dễ dàng ta giả thiết.
1. Môi trường là đồng chất, đẳng hướng: Tác dụng nổ phá gây ra theo mọi phương
là như nhau.
2. Nổ phá trong môi trường vô hạn.
3. Hình dạng kích thước là hình cầu do đó sóng xung kích truyền theo hình cầu.
Trên cơ sở 3 giả thiết đó ta xét 1 mặt cắt qua trung tâm bao thuốc người ta chia
phạm vi môi trường chịu tác dụng của nổ phá làm 4 vùng được giới hạn bởi 4 mặt cầu có
tâm là tâm nổ.
Đất đá ở mỗi vùng chịu tác dụng ở mức độ khác nhau:
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
133
Vuìng neïn eïp
Vuìng våî tung
Vuìng long tråìi
R Vuìng cháún âäüng
1. Vùng nén ép (nát vụn): Môi trường vùng này chịu áp lực lớn của sóng xung kích.
Nếu là đất thì bị nén chặt lại nếu là đá hay bêtông thì vỡ vụn ra.
2. Vùng vỡ tung: Môi trường bị phá vỡ từng mảng. Nếu gần mặt đất nó sẽ bị văng
đi một khoảng cách nhất định.
3. Vùng long rời: Sóng xung kích yếu nhiều, áp suất giảm. Môi trường phá vỡ từng
mảng lớn không văng được.
4. Vùng chấn động: áp suất bé không đủ sức phá vỡ kết cấu đất đá chỉ có thể sinh ra
chấn động.
Vùng 1, 2, 3 gọi là vùng phá hoại (bán kính vùng này gọi là bán kính phá hoại) bán
kính tác dụng nổ phá. Vùng chấn động là tiêu chuẩn để kiểm tra tình hình địa chấn, tình
hình chấn động các công trình xung quanh.
c. Tác dụng của nổ mìn trong môi trường có mặt thoáng:
- Nếu ta chôn khối thuốc mìn gần mặt thoáng tự do. Khi nổ phá bán kính phá
hoại vượt ra khỏi mặt đó. Đất đá bị phá hoại sẽ theo hướng mặt tự do văng đi. Trên
mặt tự do hình thành hình nón lộn ngược gọi là phểu nổ mìn.
r r
W
h R
Các thông số của phểu nổ:
W : Đường cản ngắn nhất là khoảng cách ngắn nhất từ tâm khối thuốc tới mặt tự do.
r : Bán kính phểu nổ mìn.
R : Bán kính phá hoại: Là khoảng cách từ tâm khối thuốc đến mép trên phểu nổ.
h : Độ sâu nhìn thấy. Là khoảng cách từ mặt tự do đến đáy phểu sau khi phểu bị đất
đá nổ rơi trở lại.
Ngoài thông số trên người ta đưa ra thông số quan trọng là: chỉ số tác dụng nổ phá
dùng để nghiên cứu, phán đoán tính chất nổ mìn và mức độ văng đi của đá.
n =
r
W
d. Các loại phểu lỗ mìn:
Căn cứ vào chỉ số tác dụng nổ phá người ta phân ra 4 loại sau:
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
134
α. Nổ mìn văng tiêu chuẩn:
- Bán kính phểu nổ bằng
đường cản ngắn nhất khi đó phểu
lỗ mìn gọi là phểu lỗ mìn tiêu
chuẩn. Khối thuốc nổ gọi là khối
thuốc nổ tính chất.
n =
r
W = 1
W
r
45
n = 1
β. Nổ mìn văng mạnh:
Là khi bán kính phểu nổ > đường cản ngắn nhất (r > W) tức n > 1 phểu lỗ mìn gọi
là phểu nổ mìn văng mạnh.
Khối thuốc nổ gọi là khối thuốc nổ văng mạnh α < 45o.
n > 1
W
r
1 < n 1
W
r
W
r
n << 0,75
γ. Nổ mìn yếu: (r < W):
Chỉ số tác dụng nổ phá trong khoảng 0,75 ~ 1 góc α > 45o.
Phểu nổ mìn lúc đó gọi là phểu lỗ mìn văng yếu.
Khối thuốc cân dùng đó gọi là khối thuốc văng yếu.
λ. Nổ mìn om:
Khi nổ phá đất đá bị phá vỡ thành từng mảng nhưng không văng đi, không hình
thành phểu mà lồi lên. Khối thuốc nổ đó gọi là khối thuốc nổ om.
δ. Nổ mìn ngầm:
Trường hợp n quá nhỏ, mặt tự do không thể bị phá hoại chỉ có đất đá xung quanh bị
phá vỡ.
ứng dụng: Trong xây dựng các công trình thuỷ lợi. Nổ mìn om dùng khai thác đất
đá, đào móng, đào đường hầm v.v . nổ mìn văng mạnh, yếu dùng nổ mìn định hướng
v.v ., Nổ mìn ngầm dùng để đào rộng các hầm chứa thuốc.
- Độ sâu nhìn thấy xác định theo công thức k/n:
h = 0,33 (2n - 1)W
11.2.2. Tính toán lượng thuốc nổ:
Từ trước tới nay chưa có công thức tính toán chính xác xác định lượng thuốc nổ
mìn do đó khi nổ tuỳ thuộc từng nơi mà quyết định.
Năm 1628 một người Pháp (French) đưa ra khái niệm: Sự tiêu hao năng lượng nổ
phá được phân bố bình quân cho thể tích đất đá bị phá ra lượng thuốc tỉ lệ với thể tích đất
đá bị phá.
Q = K . V (kg)
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
135
Trong đó: V: Thể tích khối đá, đất bị phá ra (m3)
K: Lượng thuốc nổ cần dùng cho 1 đơn vị thể tích đất đá gọi là chỉ tiêu
thuốc nổ (kg/m3).
a. Tính toán lương thuốc nổ cho khối thuốc tập trung:
Khối thuốc nổ tập trung thường có dạng hình cầu hay hình vuông nếu là hình chữ
nhật hay trụ tròn thì chiều dài không quá 4 lần đường kính hay đường chéo mặt đáy.
Trong thực tế khi nổ mìn lớn người ta dùng bao thuốc không qui tắc dạng chữ I, T,
+, L, v.v . để có thể nạp được lượng thuốc lớn mà mặt cắt ngang buồng thuốc vẫn nhỏ để
dễ chống đỡ. Khi đó người ta dùng hệ số tập trung Φ.
Φ = 0,62 b
3 V
Trong đó: V :Thể tích khối thuốc.
b :Khoảng cách từ tâm đến điểm xa nhất khối thuốc.
Nếu Φ > 0,41 thì bao thuốc đó là bao thuốc tập trung.
Nếu Φ ≤ 0,41 gọi là bao thuốc hình dài, hay chiều dài > 4 đường kính hay > 6
đường kính nhỏ nhất tiết diện ngang bao thuốc.
α. Nổ mìn văng tiêu chuẩn:
Q = K.V = K
1
3 π . r2 . W =
1
3 K π W3 = K.W3
Q = K . W3
β. Nổ mìn văng mạnh:
Sử dụng công thức MM. opeckol.
Q = (0,4 + 0,6 n3) K.W3 (kg).
Q = (0,4 + 0,6 n3) K.W3 cosθ θ < góc dốc
Khi chôn sâu > 25m theo M.A. Cagobckuu và ????????????????
Q = (0,4 + 0,6 n3) K.W3
25
W (kg).
Trường hợp chôn sâu > 25m trên sườn dốc θ :
Q = (0,4 + 0,6 n3) K.W3
25cosθ
W (kg).
θ : góc nghiêng sườn dốc và mp nằm ngang
γ. Nổ mìn văng yếu:
Sử dụng công thức renôpen:
Q =
4+ 3n
7
⎛
⎝ ⎜⎞
⎠ ⎟
3
K.W3 (kg).
λ. Nổ mìn om: (công thức giản lược Công ty CN nổ phá Liên Xô).
Q = 0,33 K.W3
Tóm lại ta có công thức tổng quát sau:
Q = K.W3.f(n)
Các trị số f(n) ở trên.
b. Tính toán lượng thuộc nổ cho bao thuốc hình dài.
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
136
Nguyên lý tính toán giống ở trên nhưng do vị trí lỗ khoan khác nhau chia 2 loại.
α. Khối thuốc nổ đặt vuông góc mặt tự do :
Sau khi xác định được chiều sâu lỗ khoan cần xác định được chiều dài nạp thuốc.
Thường qui định chiều dài nạp thuốc ≥
1
3 chiều sâu lỗ khoan. Chiều dài nhồi thuốc lớn
nhất không vượt quá
2
3 chiều sâu lỗ khoan tức
1
3 h < l <
2
3 h
Lượng thuốc nổ phá văng tiêu chuẩn cho khối thuốc hình dài :
Q = K.W3
Trong đó: W = C +
1
2 =
2
3 h +
1
2
h
3 =
5
6 h
Q =
125
216 K.h3
Lượng thuốc nổ văng mạnh, yếu, om nhân thêm hệ số f(n).
h
c
l
w
β. Khối thuốc nổ đặt song song mặt tự do:
Lượng thuốc nổ văng t/c:
Q = K.V
Trong đó: V: Thể tích hình phểu nổ phá hình trụ đáy tam giác.
V = 2W.
W
2 .l = W2.l
kg
Sau khi xác định lượng thuốc nổ hãy kiểm tra xem đường kính lỗ khoan có đủ để
nạp lượng thuốc đó không. Do đó kiểm tra biểu thức:
Q =
πd2
4 l.Δ
Trong đó: d : Đường kính lỗ khoan.
l : Chiều dài khối thuốc.
Δ : Mật độ thuốc nổ
(khối lượng riêng) kg/m3.
Suy ra: d =
4Q
πΔ.l
Trong thực tế cần xâc định chiều dài nạp thuốc:
l =
4Q
πd2Δ
Q = K.W2.l
l
2W
W
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
137
Sau đó kiểm tra lại kết quả h, l có bảo đảm nổ phá không.
c. Công tác lấp bua:
- Là lấp phần trên lỗ khoan bịt kín lại sau khi đã nạp thuốc.
- Yêu cầu: Bịt lỗ khoan phải chặt tránh tình trạng khi nổ hơi phụt ra ngoài làm giảm
hiệu quả nổ phá.
Khi nổ phá, đất đá bị phá hoại theo phương đường cản ngắn nhất do đó chiều dài
lấp bua phải dài hơn đường cản ngắn nhất 10 ~ 15%.
Vật liệu lấp bua là hỗn hợp đất sét và các thô theo tỉ lệ
1
3 có thể bịt bằng cát vi nhiệt
sẽ tăng áp suất nổ phá. Có thể bịt bằng nước .
Ưu điểm khi nổ không gây khí độc, giảm bụi, đất đá văng xa, xử lý mìn câm dễ.
Nhược điểm chỉ dùng được với loại thuốc không hút nước.
Bài toán:
Để phá một khối đá người ta sử dụng 1 lỗ khoan H = 3,48m; đường kính lỗ khoan
d=0,85cm. Sử dụng phương pháp nổ om. Hãy xác định :
+ Lượng thuốc nổ Q.
+ Chiều dài nạp thuốc l.
+ Chiều dài lấp bua C.
Biết : Chỉ tiêu thuốc nổ : k = 1,35 kg/m3.
Δ/ mật độ nạp thuốc : Δ/ = 1 kg/dm3.
Q = k h f n 10 865kg
216
125 3 . ( ) = ,
l = m
d
Q
1 92
314 0 085 1000
4 4 10 865
2 2 ,
, . , .
. ,
/ = =
π Δ
c= h - l = 3,48 -1,92 =1,56m
11.3. Thuốc nố và cách gây nổ.
11.3.1. Các tính năng kỹ thuật của thuốc nổ:
Hiện nay người ta chế tạo được nhiều loại thuốc nổ khác nhau để dùng trong những
điều kiện khác nhau. Để bảo quản, vận chuyển và sử dụng được tốt cần phải nắm vững
các tính năng ký thuật sau.
a. Độ nhạy của thuốc nổ: (tính dễ nổ).
Là mức độ dễ hay khó sinh ra phản ứng hoá học khi bị kích thích mỗi loại có độ
nhạy khác nhau ví dụ: Loại thuốc rất nhạy như adốt va chạm mạnh là nổ. Loại kém nhạy
như Nitrát Amôn phải nổ khối thuốc nổ khác kích thích mới nổ được.
- Mỗi loại thuốc có cấu tạo khác nhau do đó độ nhạy tùy thuộc vào phương pháp
kích thích. Có loại nhạy với nhiệt độ, có loại nhạy với tác dụng cơ học.
Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhạy:
Kết cấu phân tử - Kết cấu càng vững chắc độ nhạy càng thấp.
Nhiệt độ càng cao độ nhạy càng tốt.
Vật liệu trộn lên làm tăng độ nhạy.
b. Sức nổ:
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
138
Là khả năng làm phá vỡ, hất tung môi trường xung quanh khối thuốc nổ. Thuốc nổ
có sức nổ lớn là thuốc sinh ra khối khí lớn nhiệt độ và áp suất cao.
Sức nổ được đặc trưng hệ số sức nổ e :
e =
Thuäúc näøtiãu chuáøn
Thuäúc näø duìng
Thuốc nổ tiêu chuẩn là Nitrô-glyxêrin 62% sức nổ 380m3.
Nitơrat amôniắc số 2 sức nổ 280m3.
c. Vận tốc nổ:
Đó là vận tốc lan truyền của phản ứng nổ trong thuốc nổ. Vận tốc nổ của các loại
thuốc thay đổi 2000 ~ 7500 m/s có loại 9000 Km/s. Vận tốc nổ càng cao áp lực nổ ban
đầu càng lớn, đất đá càng được đập vụn.
Những nhân tố ảnh hưởng:
Đường kính gói thuốc to hay nhỏ.
Mật độ thuốc, độ nhạy, sự biến đổi về tính chất hoá lý của thuốc nổ.
d. Tính ổn định:
Thuốc nổ có tính ổn định là loại thuốc có vận tốc nổ không thay đổi suốt trong quá
trình nổ. Phản ứng nổ xảy ra hoàn toàn thuốc nổ hết.
Thuốc nổ không ổn định, hiệu quả nổ thấp, thuốc nổ không hết thậm chí mìn bị câm.
Các nhân tố ảnh hưởng: Đường kính lỗ khoan, mật độ thuốc nổ, vận tốc nổ, sự biến
đổi về tính chất hoá lý.
e. Mật độ thuốc nổ và mật độ nạp thuốc:
- Mật độ thuốc nổ Δ và mật độ nạp thuốc liên hệ bởi biểu thức Δ' =
Δ
K'
K' hệ số xét đến điều kiện nạp thuốc thường > 1.
- Mật độ nạp thuốc: là khối lượng thuốc nổ ứng với 1 đơn vị thể tích lỗ khoan thực
tế; (gam/cm3).
Các thông số Δ, Δ' có ý nghĩa lớn trong công tác khoan, nổ mìn. Khi cùng 1 điều
kiện thi công dùng loại thuốc có Δ, Δ' cao giảm được giá thành công tác khoan nổ và tăng
được áp lực nổ phá → tăng mức độ phá vỡ đất đá.
Ngoài ra cần lưu ý các vấn đề sau đây:
. Một số loại thuốc nổ có mật độ Δ giới hạn nếu làm Δ' > Δgiới hạn thì thuốc không nổ
được. Ví dụ: Trôtin có Δgh = 1,63 g/cm3
. Nổ mìn tạo viền yêu cầu phải có Δ, Δ' hợp lý
. Hiện nay bằng lý luận và thực nghiệm người ta chừa xung quanh khối thuốc một
khoảng trống có ích hợp lý sẽ giảm được tác dụng sóng địa chấn, và nâng cao được hiệu
quả nổ phá.
f. Khả năng truyền nổ:
Là khả năng truyền nổ từ bao thuốc này sang bao thuốc khác để cho chúng cùng nổ.
Khoảng cách lớn nhất khi cho bao thuốc phụ nổ dẫn đến làm cho bao thuốc chính
nổ gọi là khoảng cách truyền nổ :
r = K Q
K : Hệ số xét đến t/c thuốc nổ.
Q : Khối lượng thuốc nổ.
g. Chỉ số cân bằng ôxy: kí hiệu B.
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
139
Là tỉ số giữa khối lượng ôxy thừa hay thiếu để ôxy hoá hoàn toàn các chất trong
thành phần thuốc nổ với khối lượng bao thuốc cần nổ. Trị số này được viết dưới dạng %
có giá trị dương hay âm. Loại thuốc nổ B = 0 tạo ra năng lượng có ích lớn nhất và sinh ra
ít khí độc nhất, trị số B ≥ 0 ít sẽ tham gia các phản ứng nổ và được trung hoà bởi các vật
liệu, bao bì nên sẽ sử dụng lượng dư ôxy này.
B < 0 khi nổ tạo khí CO, B > 0 tạo ôxyt nitơ đều là khí độc vì vậy chỉ số cân bằng
ôxy có ý nghĩa thực tiễn lớn lao.
11.3.2. Các yêu cầu đối với thuốc nổ dùng trong xây dựng thuỷ lợi:
Thuốc nổ dùng trong xây dựng thuỷ lợi cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Phải đủ mạnh để phá đất, đá.
- Không được quá nhạy để bảo quản, vận chuyển thuận lợi và an toàn.
- Tính ổn định tốt, khó biến chất, có thể bảo quản lâu trong điều kiện khó khăn.
- Kỹ thuật sử dụng đơn giản và bảo đảm an toàn khi nổ phá.
- Giá thành rẻ, sẵn có.
Ngoài ra còn tuỳ đặc điểm công trình thi công mà có những yêu cầu riêng. Trong
thi công người ta so sánh chọn lựa loại thuốc nổ hợp lý về kinh tế và kỹ thuật có thể tham
khảo công thức.
M =
1000
Qo
S +
C
t.n K
b
n
⎛
⎝ ⎜
⎞
⎠ ⎟
đồng
Trong đó: M : Chi phí đơn vị cho công tác khoan nổ.
Qo : Nhiệt lượng sinh ra để nổ 1kg thuốc nổ Kclo/dm3.
Qo = Δ Q1
Với: Δ mật độ thuốc nổ kg/dm3, Q1 nhiệt lượng sinh ra khi nổ 1 kg thuốc nổ
Kclo/kg.
Stn : Giá thành 1kg thuốc nổ đến tận nơi t/c.
Cb : Phí tổn để có được 1 dm3 buồng thuốc.
Kn : Tỉ số lượng thuốc trong buồng nổ và thể tích buồng.
11.3.3. Một số loại thuốc nổ thường dùng:
Thuốc nổ có nhiều loại người ta phân loại như sau:
Hình ảnh thuốc nổ mìn dạng thỏi
- Căn cứ vào thành phần hoá học 2 loại: hỗn hợp và hợp chất.
- Căn cứ vào điều kiện sử dụng chia ra: loại an toàn và không an toàn.
- Căn cứ vào tính năng chia 3 loại.
Loại 1: Có khả năng đập vụn đất, đá yếu nhưng có thể làm cho đá văng xa như
thuốc nổ đen 1 vài loại anômít.
Loịa 2: Ngược loại 1: (trôtin, đinamit, nitrô glyxêrin).
Loại 3: Là loại thuốc nổ mạnh dùng chế tạo kíp, dây nổ vì có độ nhạy cao.
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
140
Một số loại thuốc nổ thường dùng trong xây dựng thuỷ lợi:
a. Amônít:
Cấu tạo: Gồm Nitrat amon (NH4NO3) + 1 số loại thuốc nổ khác và các chất dễ cháy
như mùn cưa, bột than v.v .
Tỉ lệ các thành phần pha trộn khác nhau cho Amônit số hiệu khác nhau và có tính
năng, điều kiện sử dụng khác nhau.
Xây dựng các ct thuỷ lợi thường dùng amônit (No6, No7, No9, No10, No6ҖB, No7
B, ҖB-3, Skalnui No1 ҖB).
Ưu điểm: Sử dụng an toàn, thuận lợi trong việc bảo quản, vận chuyển, sử dụng .
Nhược điểm: Dễ hút ẩm nên tính năng tác dụng giảm dần thậm chí không n nổ.
b. Đinamit:
Thành phần gồm Nitrôglyxerin (C3H5(ONO2) và một số chất pha trộn khác.
Ưu điểm:
- Có mật độ thuốc nổ lớn (62% C3H5(ONO2) Δ = 1,4g/cm3 (thuốc nổ tiêu chuẩn).
- Không hút ẩm có thể nổ trong nước được.
- Sức công phá lớn có thể nổ phá đá rắn.
Nhược điểm:
Có tính đổ mồ hôi tức là có những giọt Nitrôglyxêrin tách bám ngoài mặt khối
thuốc. Khi to < 8oC cần lưu ý khi đó dễ nổ do va chạm hay cọ sát nhẹ nên để xảy ra tai
nạn vận chuyển và sử dụng.
Thuốc để làm bảo quản không tốt sẽ hoá già tác dụng nổ phá kém.
c. Trôtin : (Trinitrô toluyen C6H2(NO2)3CH3 hay T.N.T Tolít).
Cấu tạo có dạng bột rời hoặc nén thành thỏi màu vàng, vị đắng, không hút ẩm,
không tan trong nước. Dưới ánh sáng mặt trời có màu sẫm và có thể tan được trong nước.
Tính năng Trotin :
- Tính ổn định về lý hoá cao
- Độ nhạy với tác dụng cơ học kém. Nếu lẫn bột đá độ nhạy tăng nhiều vì vậy
cần chú ý khi nạp thuốc.
- Có thể nổ được trong nước.
- Khi nổ sinh ra CO rất độc.
Ngoài những loại thuốc trên người ta còn chế tạo được nhiều loại thuốc nổ mạnh,
độ nhạy cao, tính ổn định tốt như fuynitrat thuỷ ngân Hg(CNO)2, A Zit Chì Pb(N3)2,
Tetrin C6H2(NO2)3 NCH3NO2 v.v . Dùng làm kíp và dây nổ.
11.3.4. Các thiết bị gây nổ:
Một số thiết bị gây nổ
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
141
a. Dây cháy chậm:
Voí bàòng cháút
deío hay chè boüc
Låïp chäúng áøm
bitum
Låïp chè boüc Thuäúc chaïy cháûm
Låïp chè âënh hæåïng
Dây cháy chậm có Φ 5 ~ 7mm. Ruột là thuốc nổ đen đã được nén chặt (KNO3 75%,
S 12%, than gỗ 13%) bao bọc bên ngoài bằng giấy, vải, cao su, butun, mattit, có màu
khác nhau vận tốc cháy bình thường 0,8 ~ 1cm/s.
Dùng dây cháy chậm để truyền lửa cho kíp và gây nổ kíp.
b. Dây nổ:
2 låïp voí chè bäng
Voí lanh Thuäúc näø
Låïp chè
- Dây nổ thường giống dây cháy chậm nên thường sơn đỏ để phân biệt với dây cháy
chậm hoặc sọc có sợi đỏ.
- Dây có lõi bằng thuốc nổ mạnh, vận tốc nổ cao. Bên ngoài có lớp nhựa chống ẩm
(Thuốc Trêtin + Hg(CNO2)).
- Ứng dụng: Dùng để truyền nổ từ 1 kíp đến nhiều khối thuốc một lúc mà không cần đặt
kíp trong khối thuốc. Nếu cho dây nổ đặt dọc khối thuốc sẽ cho hiệu quả nổ phá tốt.
c. Kíp lửa:
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
142
Voí kim loaûi
Pháön loîm
Azit chç Muî kim loaûi
Tetrin
Φ6,8~7,05mm
25~30mm 17~22mm
47mm
- Cấu tạo như hình vẽ: vỏ bằng Cu, Al, giấy.
- Thuốc bắt lửa và thuốc mồi Trêtin C6H2 (NO2)3CH3 chiếm khoảng
2
3 kíp đoạn còn
lại gắn dây cháy chậm. ở cuối kíp có phần lõm để tập trung năng lượng nổ của kíp nhằm
tăng hiệu quả kích thích.
- Kíp lửa dùng với dây cháy chậm kích nổ các bao thuốc.
Mũ kim loại dùng ép chặt thuốc tránh rơi *** tiện cho sử ụng và chống ẩm.
d. Kíp điện:
Voí kêp
Thuäúc mäöi näø Thuäúc bàõt læía Muî kim loaûi
Læåïi bàòng tå
Dáy toïc âiãûn
Nuït bàòng cháút deío
Thuäúc chaïy cháûm
Dáy âiãûn
Có nhiều loại kíp điện:
Theo thời gian nổ người ta chia 3 loại: Kíp tức thời, kíp vi sai, kíp nổ chậm.
Theo độ mạnh của kíp chia 2 loại: kíp nổ mạnh, kíp nổ thường.
Theo t/c an toàn chia 2 loại: kíp an toàn và không an toàn.
ở nơi có nhiệt độ cao có loại kíp chịu nhiệt đặc biệt.
Kíp điện khác kíp lửa là nó có dây tóc điện. Khi có dòng điện chạy qua dây tóc
nóng đỏ làm cháy thuốc bắt lửa và gây nổ kíp.
Kíp vi sai và kíp nổ chậm khác kíp tức thời là có bố trí thêm một khoảng thuốc cháy
chậm giữa thuốc mồi và thuốc bắt lửa.
e. Máy nổ mìn:
- Hiện nay thường sử dụng máy nổ mìn kiểu tụ điện. Dòng điện do máy cung cấp
cho các kíp là dòng xung. Nguồn cung cấp cho máy là manhêtô quay tay hay pin.
- Trong trường hợp không có kíp vi sai thì sử dụng máy nổ mìn vi sai.
- Có thể sử dụng ắc qui hay dòng điện xoay chiều trong CN và đời sống
- Ngoài các thiết bị trên cần có cầu giao, đồng hồ đo điện v.v .
- Các thông số kỹ thuật, đ/k sử dụng các thiết bị gây nổ có thể tra cứu các tài liệu
khoan nổ mìn.
Sơ đồ tổng quát phối hợp các phương tiện để làm nổ khối thuốc
Năng lượng kích
thích
Lửa Điện
Dây cháy chậm Dây điện
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
143
Kíp lửa Kíp điện
Dây nổ
Khối thuốc
Khối thuốc Dây nổ Khối thuốc
11.3.5. Các phương pháp gây nổ:
a. Gây nổ bằng kíp lửa và dây cháy chậm:
- Cho dây cháy chậm vào kíp mìn, kíp và dây đặt vào khối thuốc nổ hay thỏi thuốc mồi.
Đốt dây cháy chậm → sự cháy sẽ lan truyền đế kíp lửa → nổ kíp → khối thuốc sẽ nổ.
- Chiều dài dây cháy chậm f(độ sâu đặt mìn, thời gian để người đốt ẩn nấp, thứ tự
các quả nổ theo thời gian, loại dây. Không nên < 1m
Nhược điểm:
- Không thể cho nổ đồng thời hay vi sai các quả mìn dotốc độ cháy của dây không
đồng đều.
- Dễ sinh ra mìn câm vì quả trước làm hư dây cháy chậm quả sau.
- Khó kiểm tra chất lượng gây nổ
- Khả năng an toàn không cao
Thường ứng dụng khi khối lượng nổ phá ít và thiếu các phương tiện khác.
b. Gây nổ bằng dây nổ:
- Dây nổ được nối với 1 kíp lửa và dây cháy chậm. Khi kíp nổ sẽ đốt dây nổ → dây
nổ sẽ truyền vào khối thuốc.
- Muốn kích thích nổ tốt qua mỗi khối thuốc cần quấn làm nhiều vòng và thắt nút lại.
Các cách mắc dây nổ:
+ Mắc nối tiếp: Khi bao thuốc tiết diện rộng, số lượng mỗi lần nổ ít.
+ Mắc song song: Dùng ?????, có thể mắc được nhiều bao thuốc, nổ phá chắc chắn
nhược điểm tốn dây.
+ Mắc kiểu chìm: Dùng khi nổ đồng thời, các bao thuốc gần nhau.
+ Ngoài ra có thể hỗn hợp các cách mắc ở trên.
Màõc näúi tiãúp Màõc song song
kiãøu báûc thang
Chuìm
Chú ý: Phải chú ý buộc chặt mối liên kết giữa dây chính và dây nhánh giữa dây với
kíp để bđ truyền nổ tốt và phải bảo đảm theo phương truyền nổ tuyệt đối không làm dây
nổ bị gãy gập dập nát.
Một số liên kết mạng dây nổ:
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
144
Hæåïng tuyãún näø
> 10cm
Dáy nhaïnh
10~15cm ≥10cm
Hæåïng truyãön
Kêp
Dáy nhaïnh
α 90
- Để tăng khả năng kích nổ của dây nổ. Đầu dây trong bao thuốc nên thắt nút lại.
- Các yêu cầu khác có thể tham khảo qui phạm.
Ưu điểm: Gây nổ an toàn, kỹ thuật đơn giản, có thể gây nổ nhiều quả 1 lúc kích nổ
tốt. Thích hợp phương pháp nổ phân đoạn không khí.
Nhược điểm: Giá thành đắt, khó kiểm tra mạng gây nổ, khó khống chế thời gian nổ
các đợt.
c. Gây nổ bằng điện:
Trong bao thuốc nổ cần đặt 1 hay 2 . kíp. Các kíp nối với nhau bằng mạng điện và
mắc theo các hình thức sau đây:
α. Sơ đồ mắc nối tiếp: Các kíp điện mắc nối tiếp nhau:
Cường độ dòng điện cần thiết
mắc nối tiếp là :
I =
E
n.r + r + R o
(Ampe)
Trong đó: I : cường độ dòng điện.
r, n : Điện trở trong của mỗi kíp, số kíp.
ro, R : Điện trở trong nguồn điện, dây dẫn.
E : sức điện động của nguồn điện.
Ưu điểm: - Cách nối đơn giản, dây dẫn ít, dòng điện nhỏ.
- Kiểm tra dây dẫn dễ dàng.
Nhược điểm: - Nổ phá thiếu an toàn vì một trong các khối nhạy nổ trước các khối
khác sẽ bị đứt không nổ.
ứng dụng: - Nổ nhiều quả một lúc.
β. Sơ đồ mắc song song:
Các kíp được mắc với dây dẫn chính với sơ đồ như sau:
Sâ1
~
r
r r r r r r ~
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
145
Mắc song song kiểu chùm Mắc song song kiểu bậc thang
Cường độ dòng điện cần thiết để mắc theo sơ đồ song song theo sơ đồ 1:
I =
E
r
n
+ r + R o
Ưu điểm: Bảo đảm hiệu quả nổ phá chắc chắn, 1 quả không nổ không ảnh hưởng
quả khác
Nhược điểm: Khó kiểm tra, cường độ dòng điện lớn
Cách mắc phức tạp
Kíp nổ không đều do chiều dài các dây dẫn khác nhau
γ. Sơ đồ mắc hỗn hợp:
Thực chất là sự phối hợp hai cách mắc ở trên. Được ứng dụng cho những vụ
nổ lớn và phức tạp. Có 2 cách mắc:
* Cách mắc song song nối tiếp:
Giữa các kíp mồi mắc nối tiếp tạo thành 1 nhóm. Giữa các nhóm mắc song song với
nhau.
Cường độ dòng điện qua dây chính:
I =
E
mr
n
+ r + R o
m = 3 (Säú nhoïm kêp)
I =
E
mr
n
+ r + R o
N :Số kíp mồi trong một nhóm
m :Số nhóm kíp
* Cách mắc nối tiếp song song:
- Các kíp mắc song song nhau tạo thành 1 nhóm. Giữa các nhóm mắc nối tiếp với
nhau.
Cường độ dòng điện cần thiết là:
I =
+ r + R
m
nr o
E
r
m nhoïm
r
r
r
r
r
r
n kêp r
λ. Ưu khuyết điểm nổ mìn bằng điện:
- Có thể điều khiển từ xa nên an toàn.
www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
www.vncold.vn
146
- Cho phép nổ vi sai định hướng để nâng cao hiệu quả nổ phá.
- Có thể kiểm tra mạng điện khoảng cách đo điện trở.
Khi thiết kế mạng điện gây nổ cần lưu ý một số điểm sau :
+ Để bảo đảm nổ tốt cường độ dòng điện qua mỗi kíp phải thoả mãn điều kiện :
Ibđ ≤ I ≤ max i< ibd : không nổ
i > imax → Đoản mạch
+ Cần lưu ý để cường độ dòng điện trong mỗi kíp bằng nhau trước khi dùng nên
phân loại kíp theo điện trở của nó. Kinh nghiệm trong 1 mạng gây nổ chỉ dùng 1 nhóm
kíp các kíp trong 1 nhóm có điện trở chênh lệch không quá 0,25Ω.
+ Nối tiếp dây phải chắc chắn, truyền điện tốt.
+ Khi dùng máy nổ mìn kiểu tụ điện để kích nổ việc tt kiểm tra điều kiện gây nổ có
khác đi. Có thể kiểm tra theo điều kiện :
Rc ≤ 2
m
n
R
Trong đó: Rc : Điện trở của mạng điện gây nổ.
Rm : Điện trở cho phép của mạng gây nổ ứng với mỗi loại máy.
n : Số mạch mắc song song trong mạng gây nổ thực tế.
Bài toán 1: Sử dụng nguồn điện 380V để kích nổ hệ thống kíp mắc nối tiếp.
Hãy xác định số kíp tối đa sử dụng được.
Biết : + Điện trở dây chính RC = 3Ω.
+ Điện trở dây dẫn & dây nhánh Rn = 2Ω.
+ Điện trở dây kíp RK = 4Ω.
+ Cường độ dòng điện : 3A kích nổ mồi kíp.
Nếu dùng mắc song song với 2 nhóm kíp thì dùng tối đa bao nhiêu kíp và n=3,