CHƯƠNG 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 suất hiệu khâu tiếp sau khoan nổ mìn Đối với loại đất đá, loại thiết bị, điều kiện mỏ cụ thể có mức đội đập vỡ hợp lý khoan nổ mìn, giá thành bóc m đất đá nhỏ 2.1.1 Mức độ đập vỡ đất đá nổ mìn phương pháp xác định Mức độ đập vỡ đầy đủ (độ cục) đặc trưng thành phần cỡ hạt đống đá nổ mìn Trên mỏ lộ thiên, để đánh giá chất lượng nổ người ta sử dụng tiêu sau đây: Tỷ lệ đá cỡ, số lượng cục đá cỡ m đất đá nổ mìn, tỷ lệ cục bị nghiền nhỏ, đường kính trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn Thực tế mỏ rằng: ảnh hưởng chủ yếu đến chất lượng nổ mìn tỷ lệ đá q cỡ, định đến suất độ tin cậy làm việc thiết bị xúc bốc, vận tải chi phí để đập vỡ lần Ở mỏ người ta thường sử dụng phương pháp sau để xác định tỷ lệ đập vỡ: Tính riêng cục đá cỡ (buộc phải phá vỡ lần 2) Phương pháp đo diện tích: tỷ lệ đá cỡ xác định: Vh = ∑ Sh 100% ∑s (2.1) Trong đó: ∑ Sh - Tổng diện tích cục đá cỡ bề mặt đo, m2 ∑s - Tổng diện tích đo, m2 Trong trường hợp khó đo trực tiếp người ta dùng phương pháp đo diện tích ảnh Phương pháp đo số lượng: Tính số lượng cục đá cỡ diện tích đo, số lượng cục đá cỡ m3 xác định: N= n n S S (2.2) Trong đó: n- Số lượng cục đá cỡ diện tích đo S Tỷ lệ đá cỡ tính theo cơng thức: Vh = N.Vcp Trong đó: Vcp - thể tích trung bình đá q cỡ (2.3) ÷ Phương pháp đo đường thẳng: đống đá nổ mìn cách 10 m người ta căng dây đo chiều dài tất cục đá mà dây qua Tỷ lệ đá cỡ xác đinh sau: Vh = ∑ Lh 100% ∑L ; (2.4) Trong đó: ∑ Lh - Tổng chiều dài cục đá cỡ, m; ∑L - Tổng chiều dài đường đo, m Phân tích sàng: đường kính trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn xác định theo cơng thức: d cp = ∑ γ i d i 100 , cm (2.5) Trong đó: di γi - Đường kính cỡ hạt trung bình loại thứ i đấy, cm; - Tỷ lệ cỡ hạt loại i đó, % 2.1.2 Mức độ đập vỡ đất đá hợp lý nổ mìn Mức độ đập vỡ đất đá nổ mìn đặc trưng đường kính trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn Với mức độ đập vỡ hợp lý đảm bảo tổng chi phí cho đơn vị sản phẩm theo tất khâu khai thác đập vỡ học nhỏ Giá thành bóc đất đá mỏ than Việt Nam tính: C = C1 + C2+ C3+ C4+ C5+ C6+ C7 (2.6) Trong đó: C1, C2- Chi phí khoan nổ lần cho m3 đất đá, đ/m3; C3, C4- Chi phí khoan nổ lần cho 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 liên quan đến kích thước trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn (dcp) Trị số hợp lý (dhl) đảm bảo C nhỏ Rõ ràng xuất xúc bốc tăng, C5 giảm suất vận tải thải đất đá tăng, C6 C7 giảm Với mức độ đập vỡ đất đá hợp lý đảm bảo: C Theo Anhixtratơp thì: d hl = Ld 6,5 → (2.7) Trong đó: Ld- Chiều rộng đáy gầu xúc Đối với máy xúc ÷ ΚΓ -4,6, vận tải tơ 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 phương pháp điều khiển mức độ đập vỡ đất đá nổ mìn sau: Điều khiển tác dụng nổ lượng thuốc riêng biệt vùng đập vỡ điểu chỉnh 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 phần lượng thuốc phân đoạn; Chất lượng bua chiều dài Khi thay đổi đặc tính tác dụng lượng thuốc vùng đập vỡ điều chỉnh thay đổi phần lượng truyền vào vùng đập vỡ thực tế khơng điều chỉnh, thay đổi tỷ số kích thước vùng cường độ đập vỡ đất đá Điều khiển tác dụng nổ lượng thuốc lên vùng đập vỡ thực tế không điều chỉnh đạt tác dụng lẫn hàng nhóm lượng thuốc cách thay đổi: Mạng phân bổ lỗ khoan số lượng hàng lỗ khoan; Giãn cách thời gian vi sai trình tự nổ lượng thuốc; Chiều cao tầng sơ đồ phân bổ lỗ khoan tầng; Phương pháp điều khiển mức độ đập vỡ đất đá phân thành nhóm: Nhóm 1: Bao gồm phương pháp đảm bảo cường độ đập vỡ theo yêu cầu, là: Chỉ tiêu thuốc nổ, đường kính mạng phân bổ lỗ khoan Nhóm 2: Bao gồm phương pháp cho phép thay đổi cường độ đập vỡ giới hạn định không loại trừ tỷ lệ đá cỡ lớn Với phương ÷ pháp giảm tỷ lệ đá cỡ lớn 10 20% so với ban đầu Đó phương pháp: Sử dụng loại thuốc nổ khác nhau; sử dụng lượng thuốc phân đoạn, nổ vi sai lỗ khoan, nổ lố khoan gần đơi một, nổ mìn tầng cao, sử dụng thuốc nổ phối hợp, lựa chọn sơ đồ nổ vi sai, tạo thành khe chắn, nổ môi trường nén… 2.3 ĐIỀU KHIỂN TÁC DỤNG NỔ NHỜ MÀN CHẮN 2.3.1 Những nguyên tắc phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ chắn 2.3.1.1 Phân loại phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ chắn Phân loại chắn cần dựa vào phân loại trình vật lý – kỹ thuật ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến hiệu tác dụng chắn, dựa vào phân loại điều kiện xảy trình tạo chắn Những trình chủ yếu tạo chắn là: - Truyền sóng nổ sóng phá hủy với mặt sóng, biện độ, chiều dài tần số khác đến bề mặt bên (gần vị trí nổ) chắn - Lan truyền chắn sóng khúc xạ Màn chắn mơi trường có mức độ phân tán khác - Sự khúc xạ sóng từ mặt ngồi (xa vị trí nổ) chắn vào vùng bảo vệ - Sự phản xạ nhiễu xạ sóng điểm góc chắn, bù thêm lượng vùng phá hủy vùng bảo vệ Sự phân loại tiến hành dựa vào kiểu chắn, vị trí xảy trình ảnh hưởng đến khả làm việc chắn, dạng lượng chắn, phương pháp tác dụng đặc tính q trình tạo chắn 2.3.1.2 Phân loại theo kiểu chắn Nhiệm vụ điều khiển tác dụng nổ nhờ chắn phân làm loại: Tạo khe sơ tạo lớp đất đá bị phá vỡ Cần nhấn mạnh điều kiện mỏ - địa chất thuận lợi tạo khe lựa chọn phù hợp lỗ khoan chắn sóng Thơng thường nổ lượng thuốc chắn phát sinh hốc liên tục chứa đầy vật liệu phá vỡ với mức độc rời rạc khác ÷ ÷ Thực tế khẳng định tăng độ cứng đất đá nứt nẻ từ đến 10 12 ÷ hiệu tạo chắn tăng 20 25% Do đặc tính nứt nẻ đất đá có độ cứng khác liên quan đến đặc tính tạo chắn nên dấu hiệu phân loại chắn (Bảng 2.1) Bảng 2.1 Phân loại đất đá theo mức độ nứt nẻ mức độ tạo chắn Loại đất đá Độ nứt nẻ Rất Khoảng cách vết nứt, m Hiệu tạo chắn ÷ Hiệu cao Ít 0,3 Dày 0,3 0,1 Hiệu trung bình Rất dày 0,1 0,03 Hiệu thấp ÷ ÷ ÷ Hiệu cao 2.3.1.3 Phân loại theo vị trí diễn q trình ảnh hưởng đến khả làm việc chắn Khi nổ mìn tạo chắn người ta phân chia trình xẩy khối đá, bề mặt nó, phía sau vùng “Phá hủy – chắn – bảo vệ”, chắn Trong nhiều trường hợp, bên cạnh tượng phản xạ khúc xạ sóng nổ, ảnh hưởng định đến hiệu chắn độ gần hình dạng bề mặt do, nhiễu xạ điểm góc chắn, độ ẩm mơi trường… Những trình xảy khối đá bề mặt thường phát sinh phát triển cục bộ… Những trình liên quan đến tạo chắn thuộc dạng khác tác dụng sóng (sóng phẳng, cong, khối, mặt, sóng tới, phản xạ, khúc xạ…) Màn chắn phân bố gần, trung bình xa vùng nổ, kích thước xác định khối lượng thuốc nổ tính chất đất đá Vùng gần sóng có biên độ, tần số cao chiều dài bước sóng nhỏ Trong người ta phân vùng nén có cường độ nén đập vỡ đất đá mạnh Giới hạn vùng xác định: ÷ Rn = (1 4)rt , (2.8) Trong đó: Rn- Bán kính vùng nén; rt- Bán kính lượng thuốc Xa vùng phá vỡ nứt nẻ tách trượt Giới hạn vùng là: ÷ Rp = (5 50)rt , (2.9) Tiếp đến vùng chấn động, thể chủ yếu sóng đàn hồi sóng chấn động biên độ nhỏ Bán kính vùng xác định: ÷ RC = (200 1000)rt (2.10) Hiện tượng chắn sóng nổ xảy sâu khối (ở lan truyền sóng khối), bề mặt khối (ở lan truyền sóng mặt có biên độ nhỏ) 2.3.1.4 Phân loại trình tạo chắn theo dạng lượng Sự thay đổi trạng thái vật lý khối đá đặc tính chắn thường tác dụng lượng chuyển hóa từ dạng lượng sang dạng lượng khác Sự phân loại trình xảy tạo chắn theo dạng lượng tác dụng lên chắn có khó khăn định, vấn đề phân loại dạng lượng khơng hồn tồn rõ ràng Vì chưa hoàn thiện phân loại tổng quát Để phân loại tạo thành chắn hiệu quả, quan trọng dạng lượng sau đây: cơ, nhiệt, điện, hóa, điện tử… Màn chắn phân loại tương ứng với 2.3.1.5 Phân loại theo phương pháp tác động Những yếu tố kể đến tạo chắn gây thay đổi từ từ đột biến đặc tính thơng số tạo chắn Với trị số tới hạn đặc tính thơng số hiệu tạo chắn giảm đáng kể Tác động thực tế phân theo dấu hiệu sau: - Điều kiện phát sinh yếu tố tác động: áp lực mỏ, nhiệt độ thay đổi nó, dao động, độ ổn định khối đá…; - Đặc tính ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh; - Dạng thay đổi môi trường: thay đổi thuận nghịch không thuận nghịch; - Đặc tính thay đổi theo thời gian: tác động cố định theo quy luật, tác động ngẫu nhiên…; - Đặc tính chế độ tạo chắn: chắn cố định tạm thời… Những trình lý – hóa tổng quát xảy tạo chắn đất đá q trình kích nổ chất nổ, lan truyền sóng ứng suất sóng chấn động, bay đá, đập vỡ lần va đập, nén ép vật liệu chắn Trong trường hợp cụ thể xảy trình vật lý khác ảnh hưởng đến hiệu tạo chắn Muốn có chắn độ tin cậy cao cần thiết phải khắc phục sai sót thiết kế tạo chắn Có thể phân sai sót thiết kế thành nhóm: Những sai sót sơ đồ nguyên tắc tạo chắn, kết cấu chắn, kết cấu lượng thuốc tạo chắn, chế độ công nghệ nổ tạo chắn, không ý kiểm tra chất lượng khe tạo thành vùng đất đá tơi vụn; Những sai sót kết cấu cơng nghệ, mà muốn khắc phục đòi hỏi nghiên cứu sâu trình vật lý – kỹ thuật xảy Để giải đồng vấn để nêu cần thiết phải phân loại phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ chắn cách tổng quát (theo Bảng 2.2) Những phương pháp loại sử dụng nhằm mục đích nâng cao hiệu phá vỡ giảm tác dụng chấn động có hại Những phương pháp loại sử dụng để giảm tác dụng chấn động có hại khơng cơng trình vùng tác dụng nổ, mà khối đá vùng bảo vệ Những phương pháp loại đặc biệt quan trọng nổ chiều sâu lớn Phương pháp cuối tổng hợp phương pháp nêu Bảng 2.2 Phân loại phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ chắn Loại 1Phương pháp thay đổi tác dụng phá vỡ chấn động vùng phá vỡ 2Phương pháp thay đổi tác dụng chấn động vùng bảo vệ Nhóm 1.1- Thay đổi đặc tính phát triển nứt nẻ 1.2- Thay đổi khối lượng phá vỡ 1.3- Thay đổi mức độ độ đập vỡ đặn 1.4- Thay đổi dạng phễu văng xa 2.1- Giảm cường độ dao động diện tích lớn 2.2- Giảm tần số sóng khúc xạ 2.3- Giảm thời gian tác động ứng suất phá hủy Đặc tính phương pháp Sử dụng tạo nứt nẻ sơ biên phá vùng phá vỡ Sử dụng vùng đất đá vỡ vụn có mức độ phân tán lớn Sử dụng lớp đất đá vỡ vụn có mức độ phân tán khác khe rãnh chứa đầy vật liệu đập vỡ Sử dụng tạo chắn phẳng cong mỏ lộ thiên hầm lò 3.1- Tập trung phân tán biến Sử dụng khe hốc nhận dạng (thấu kính đất đá) trình nổ chắn Sử 3.2- Tăng cường kìm hãm dụng nứt nẻ tự nhiên Thay 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 cường độ phát triển biến dạng đất đá 4- Tạo 4.1- Điều chỉnh mật độ phát Kết hợp tạo khe sơ chắn tổng triển nứt nẻ lớp đất đá vỡ vụn khác hợp 4.2- Kết hợp loại 4.3- Kết hợp loại 4.4- Kết hợp loại 2.3.2 Xác định hiệu phá vỡ mức độ chắn sóng chắn tổng hợp Trong thực tế nổ mìn thường xảy phá vỡ đất đá vùng gần đối tượng cần bảo vệ Khi phải nâng cao hiệu phá vỡ đất đá, đồng thời giảm tác dụng nguy hại sóng chấn động khơng cho cơng trình vùng tác dụng nổ mà cho khối đá vùng bảo vệ Muốn sử dụng phương pháp chắn sóng chấn động lớp đất đá vỡ vụn, cho phép nâng cao hiệu phá vỡ nổ Cho đến nay, tượng vật lý liên quan tới q trình chắn sóng chưa nghiên cứu đầy đủ, phương pháp tính tốn thơng số tạo chắn thấy xuất sách A.Vôlôk đề nghị sử dụng chắn tổng hợp để nâng cao hiệu công tác nổ: phối hợp chắn thường với chắn loại có thơng số hình học động lực thay đổi Bản chất chắn sóng tổng hợp tạo biên khu vực phá vỡ vùng chứa đầy vật liệu tơi vụn với mật độ tốc độ lan truyền sóng thấp Trong trường hợp chung hiệu phá vỡ mức độ chắn sóng đánh giá tỷ số tốc độ khối có khơng có chắn khoảng cách 2.3.3 Xác định thông số chủ yếu nổ tạo chắn Thông số phương pháp nêu khoảng cách Re từ chắn tổng hợp đến hàng lỗ khoan gần Xác định đắn vị trí (sai số khơng ÷ vượt 15 17%) cho phép tăng mức độ đập vỡ đất đá đồng thời giảm tác dụng chấn động Khoảng cách từ chắn đến lượng thuốc xác định: Re = rt P σ *k ( ρCU * ) −k P= (2.11) P σn Trong đó: P- Áp lực buồng mìn; σn - Giới hạn bền nén đất đá; σ* - Giới hạn bền tách đất đá sóng khối; k- Hệ số thực nghiệm, 1/2 lượng thuốc hình trụ 3/2 lượng thuốc tập trung; ρ - Mật độ trung bình đất đá; C- Tốc độ lan truyền sóng trung bình đất đá; U* - Tốc độ khối (tới hạn) đất đá sau chắn chiều rộng chắn δ Xác định mật độ đất đá tốc độ lan truyền sóng ứng suất chắn ρ qua mật độ ( ) tốc độ (C) lan truyền sóng đất đá khí ( qua hệ số lỗ hổng nứt nẻ (nh) (đặc trưng cho mức độ tơi vụn đất đá): ρ e = nh ρ k + (1 − nh ) ρ ρ k (2.12)  2 ρρ k C C k2 Ce =   2  (nh ρC + (1 − n h ) ρ k C k )( nk ρ k + (1 − nh ) ρ )  (2.13) Bề rộng chắn tổng hợp xác định: - Đối với chắn loại khe:    Q  t    20  ρ gV   δ k = rt 2,2 +   ( f + 4)       (2.14) - Đối với chắn lớp đất đá tơi vụn:   Q  20 t  ρgV δ k = rt 16 +  f     3        (2.15) Trong đó: f- Hệ số cứng 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 tính: δ = k1 r1 U * Uo −U  ln  Uo U * −U  ; Trong đó: Uo- Tốc độ khối khơng có chắn, m/s; U- Tốc độ khối có chắn vùng bảo vệ; (2.16) , Uk), LΣ = Ln e [ k1 ( I − ρU ρe ) ] Re * (2.24) Trong đó: Ln- Tổng chiều dài nứt nẻ xung lượng phá hủy nhỏ nhất; k1- Hệ số thực nghiệm (k1=1,1); ρe - Mật độ trung bình mơi trường chắn Điều kiện nổ với chắn cần lựa chon cho tổng chiều dài nứt nẻ cực đại, tỷ lệ đá cỡ nhỏ Từ thấy việc xác định thơng số LΣ , Re thể tính quy luật tác dụng tương hỗ sóng nổ với chắn Để xác định quy luật người ta tiến hành thí nghiệm mơ hình khối từ khối đá vôi, granit với tỷ lệ tương đương 1:40 tìm phương pháp xác định vị trí hợp lý chắn Để kiểm tra phương pháp nêu người ta tiến hành nổ amônit N o6 JV (với áp lực trung bình sản phẩm nổ 3.10 Mpa) đá vôi, granit, grabrô Đối với đá vôi, hợp lý Re/rt = 40, granit - Re/rt = 42 grabrô - R e/rt = 50 Mức độ chắn sóng vùng bảo vệ nổ có chắn tăng trung bình lần, mức độ tạo nứt nẻ vùng phá vỡ tăng 1,6 lần Nếu hợp lý hóa thơng số khác chắn sóng B tăng lên đáng kể Khi nổ đất đá cứng, tổng chiều dài nứt nẻ lớn sử dung chắn có thơng số sau: a/d = 5, R e/rt =40, Lt/He = 0,3 (a- khoảng cách lượng thuốc chắn, d- đường kính lượng thuốc chắn), 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 sóng với chắn tạo thành nứt nẻ cho thấy khoảng cách hợp lý từ chắn đến lượng ÷ thuốc (40 60)rt Như vậy, hợp lý hóa thơng số chắn cho phép nâng cao đáng kể hiệu phá vỡ đất đá, sử dụng hợp lý lượng nổ giảm tác dụng chấn động vùng bảo vệ 2.3.6 Phương pháp nâng cao hiệu nổ mìn sử dụng chắn vật liệu làm bua Hoàn thiện chất vật lý điều khiển trình phá vỡ sở nghiên cứu hợp lý hóa chế độ tác dụng sóng sở để tạo sơ đồ công nghệ tiên tiến lĩnh vực nổ mìn Ý nghĩa khoa học thực tiễn khả điều chỉnh dòng lượng nổ khối đất đá cần phá vỡ khối đá cần bảo vệ cách tạo vùng đất đá phá vỡ với sức cản sóng khác với sức cản sóng đất đá nguyên khối thay đổi vật liệu bua (chuyển từ bua trơ sang bua tích cực) Điều cho phép giảm tác dụng chấn động nổ cải thiện đặc tính khối lượng chất lượng đập vỡ đất đá Nếu coi thời gian phá vỡ đất đá vùng trước chắn vượt thời gian tăng áp lực buồng mìn có bua hãm (bua tích cực) thời gian truyền sóng nổ từ buồng mìn đến chắn miêu tả động lực q trình sau: Trong mơi trường đàn hồi có lỗ hình trụ bán kính rt chiều sâu H, áp lực tác dụng vào thành lỗ là: P- hàm số đặc tính chất nổ (mật độ nạp, tốc độ kích nổ, …), bua hãm (mật độ tốc độ bùng nổ) thời gian, áp lực truyền cho môi trường cứng xung lực cân với sức ỳ khối đá sức kháng tạo độ bền khối đá Cách lượng thuốc hình trụ khoảng Re tạo chắn, lớp đất đá tơi vun với mức độ phân tán khác Trên sở nghiên cứu chất vật lý lan truyền hấp thụ sóng lượng thuốc tác dụng tương hỗ chúng với chắn tạo khả lựa chọn hợp lý thông số điều khiển tác dụng nổ sử dụng bua hãm ρe Các thông số điều khiển là: mật độ môi trường chắn , tốc độ lan truyền sóng dọc chắn C e , hệ số lỗ hổng nứt nẻ nh, chiều sâu chắng δe He, chiều rộng chắn , chiều dài chắn Le , tốc độ kích nổ lượng thuốc ud, tốc độ bùng nổ vật liệu bua ub, chiều dài lượng thuốc lt, chiều dài bua hãm lb, ρt ρb mật độ nạp thuốc vật liệu bua Khi làm sáng tỏ tác dụng tương hỗ sóng kích nổ lượng thuốc sóng ứng suất với chắn có dạng khác nhau, cho phép xác lập mối quan hệ tính tốn để xác định vị trí chắn có tính đến hiệu chắn sóng thay đổi vật liệu bua: Re = rt P (σ * ) ( ρCU * ) k −k (2.25) Trên sở mối quan hệ nêu tính thơng số phễu lt theo chiều sâu dẫn ÷ Mt (Mt- Khối lượng chung lượng thuốc nổ), thay đổi từ 1,2 3,7 Hình dạng phễu phụ thuộc vào chuyển động khối đất đá bị phá vỡ với biên độ nhỏ so với văng xa; khơng có chắn bua hãm, có dạng hình nón dòng khối mơi trường nổ hướng dọc bán kính phễu (hình 2.1, đường 1) Khi có tác dụng tương hỗ dòng tốc độ khối có kể đến chắn bua trơ (hình 2.2, đường 2) bán kính phễu hình dạng thay đổi, xuất khả phá vỡ phụ tác dụng sóng phản xạ từ chắn Khi có chắn bua hãm vùng đập vỡ phụ tăng lên (hình 2.1, đường 3), gây cho hình dạng phễu phức tạp xuất điểm uốn diện phễu phát sinh dòng phụ tốc độ khối đá môi trường cứng lượng biên phân chia lượng thuốc bua Khi lan truyền sóng nổ qua bua chắn hình dạng diện sóng thay đổi gặp chắn, sóng nén phản xạ thành sóng căng Điều khiển hướng phát triển nứt nẻ phụ đạt cách lựa chon vật liệu bua vị trí phân bố chắn R e, để cho phản xạ sóng tác dụng tương hỗ chúng với sóng tới có biên độ tổng cộng đạt vượt giới hạn bền kéo đất đá Hình 2.1 Hình dạng kích thước phễu nổ có khơng có chắn với vật liệu bua khác Hiệu đập vỡ phụ tính theo phụ thuộc 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 nứt nẻ phụ; L1, L2, …, Ln- Kích thước trung bình vùng đập vỡ phụ ảnh hưởng chắn bua hãm; Rn- Kích thước vùng lớn tạo thành nứt nẻ Khi sử dụng chắn, mật độ nứt nẻ tăng trung bình 2,5 ÷ ÷ 3,0 lần, kết hợp với bua hãm 10 lần so với mật độ nứt nẻ nổ khơng có chắn bua hãm Kết thực nghiệm mơ hình thể rõ đặc tính khối lượng chất lượng q trình đập vỡ Phân tích kết nhận cho thấy phân bố chắn biên ÷ vùng phá vỡ mức độ đập vỡ đất đá tăng 1,5 1,8 lần tăng lượng vùng đập vỡ tăng chi phí đập vỡ phụ Khi sử dụng bua hãm cường độ sóng phản xạ tăng mạnh Như vậy, kết thực nghiệm rằng: sử dụng chắn đồng thời với bua hãm đạt mức độ đập vỡ hiệu Những thông số hiệu phá vỡ an tồn chấn động lượng thuốc hình trụ với bua hãm xác định cách tính tốn sở số liệu thực nghiệm nhận nổ lượng thuốc tập trung Trình tự tính tốn sau: Lượng thuốc hình trụ (bao gồm bua) có khối lượng M+q phân thành n phần Khi tốc độ khối điểm khác tương ứng miêu tả là: U1+ U2+…+Un Những tốc độ phát sinh ứng suất với nổ lượng thuốc (kể bua tích cực) Năng lượng chung sóng ứng suất tỷ lệ với U12+ U22+…+Un2 Khi tính tốn kể đến ảnh hưởng phần n lượng thuốc đến tốc độ chuyển dịch đất đá chiều rộng phễu Mối quan hệ liên quan với chiều rộng cực đại phễu R Bmax, tiêu thuốc nổ qt chiều dài hiệu 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 lượng thuốc tập trung tương đương phân bố vng góc với mặt tự xác định theo công thức: M td = 1,57qt LhqU d Ub (2.29) Khi nổ tạo chắn sử dụng bua hãm có khả xảy trường hợp: Re>RBmax Re có dạng Trước hết xác định trị số x max Ta biết đá cỡ thường phát sinh vùng đập vỡ khơng điêú chỉnh Ở vùng phá vỡ xảy có tính ngẫu nhiên thường theo bề mặt nứt nẻ Do đó, cục đá phá khối nứt nằm nguyên khối kích thước cục đá to đống đá nổ mìn (xmax) khoảng cách lớn vết nứt loại đất đá (Lmax) Vì vậy: Xmax = Lmax Hệ số m phụ thuộc vào loại đất đá mà phụ thuộc nhiều vào chi phí lượng nổ, nghĩa m = f (q) Cùng loại đất đá, nổ với q lớn m < 1, q trung bình m = q nhỏ m > Như trị số m tỷ lệ nghịch với tiêu thuốc nổ q đặt: m= q0 q Ở gọi q0 tiêu thuốc nổ chuẩn: q = q0 m = cỡ hạt phân bố đều, đường biểu diễn P = f (x) có dạng đường thẳng, q < q0 m > thể nổ yếu (cỡ hạt lớn chiếm tỷ lệ lớn); q > q m < thể nổ mạnh (cỡ hạt nhỏ chiếm tỷ lệ lớn) Cuối ta có cơng thức thể quy luật phân bố cỡ hạt đống đá nổ mìn sau: P( x )  X =   Lmax q0 q   (2.41) Từ quy luật ta dễ dàng xác định tỷ lệ loại cỡ hạt tỷ lệ đá cỡ Khi tỷ lệ cục đá có kích thước x < x0 là:  X P( − x0 ) =   Lmax    q0 q (2.42) Và tỷ lệ đá cỡ là:  x = −   Lmax P( + x0 ) = − P( − x0 ) q0 q   (2.43) Thể tích đá cỡ tính: V( + x0 ) = V0 P( + x0 )   x = V0 1 −   L   max q0  q       , (2.44) Trong đó: V0- Thể tích đống đá nổ mìn Kích thước trung bình cỡ hạt đống đá nổ mìn tính: n X trb = ∑ X i Pi i =1 , (2.45) Trong đó: n- số lượng loại cỡ hạt; xi- Kích thước trung bình loại cỡ hạt thứ i; Pi- Tỷ lệ loại cỡ hạt thws i Ta có: Pi = P( xi ) − P( xi −1 ) = Lmax ∫ P( x ) dx − Lmax ∫  X   Lmax q0 q   dx,  (2.46) Từ công thức ta xác định tiêu thuốc nổ: L  q = q  max − 1  X trb  , (2.47) Để xác định q cần biết Lmax (theo mức độ nứt nẻ đất đá); Xtrb (theo kích thước yêu cầu hợp lý cỡ hạt) q0 (xác định nổ thực nghiệm) Phương pháp xác định q0 sau: - Đối với loại đất đá nổ đợt thí nghiệm với tiêu thuốc nổ khác q1 q2, xác định đặc tính phân bố cỡ hạt với kích thước x < x (P1 P2) tương ứng với đợt nổ  { P1 =  X  Lmax  X0  Lmax { P2 =  - Xác định q0 sau: q0  q1      q0 q2 (2.48) Giải hệ phương trinhhf ta tìm được: P1 P2 q0 = ( q − q1 ) lg X Lmax q1 q lg , (2.49) Trên sở trị số q ta tiến hành tính tốn thơng số mạng lưới nổ theo điều kiện sử dụng tối đa thể tích lỗ khoan để chứa thuốc, ta có: Lk = H + lkt, m; (2.50) Trong đó: Lk- Chiều sâu lỗ khoan, m; H- Chiều cao tầng, m; lkt- Chiều sâu khoan thêm, m Chiều cao cột thuốc tính: Lt = Lk – lb – hkk = Lk – lb – k.lt, m (2.51) Trong đó: lb- Chiều dài bua, m; hkk- Chiều cao cột khí, m; k- Hệ số, phụ thuộc vào tính chất đất đá (k = 0,15 k = Từ ta có: ÷ 0,35), nạp liên tục lt = lt + klt = Lk – lb, Lk − l b 1+ k (2.52) Ta biết: Q = awHq = l t πd c 10∆, kg ; (2.53) Trong đó: dc- Đường kính lỗ khoan, dm; ∆ - Mật độ nạp thuốc lỗ khoan, kg/dm3; Đặt S = awn, từ cơng thức ta có: S= 10π ( H + l kt − lb ) , m ∆d c2 Hq(1 + k ) ; (2.54) Mặt khác: a = m.wn S = m.wn ; W n 10π ∆d c2 = ( H + l kt − lb ) , m 4m (1 + k ) Hq Cuối ta có: (2.55) Đối với mạng vng m = a = W n, mạng tam giác m = 1,2 ... đoạn, nổ vi sai lỗ khoan, nổ lố khoan gần đơi một, nổ mìn tầng cao, sử dụng thuốc nổ phối hợp, lựa chọn sơ đồ nổ vi sai, tạo thành khe chắn, nổ môi trường nén… 2.3 ĐIỀU KHIỂN TÁC DỤNG NỔ NHỜ MÀN CHẮN... Dsx Bảng 2.3 Đánh giá độ xác thơng số tạo chắn Các thông số điều khiển tác dụng nổ tạo chắn Mật độ: - Đất đá - Màn chắn Tốc độ lan truyền sóng dọc: - Trong đất đá - Trong chắn Chiều dài sóng ứng... MÀN CHẮN 2.3.1 Những nguyên tắc phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ chắn 2.3.1.1 Phân loại phương pháp điều khiển tác dụng nổ nhờ chắn Phân loại chắn cần dựa vào phân loại trình vật lý – kỹ