Bài giảng thi công công trình thuỷ lợi: ỨNG DỤNG NỔ MÌN TRONG XÂY DỰNG THUỶ LỢI

Cơ sở lý luận của nổ mỡn định hướng Giả thiết cú bao thuốc hỡnh cầu tõm O1 và lỗ rỗng hỡnh cầu cú tõm O2 trong mụi trường đất đỏ; Khi bao thuốc O1 nổ thỡ phương di chuyển của đất đỏ theo

Chương 12 ỨNG DỤNG NỔ MèN TRONG XÂY DỰNG THUỶ LỢI 12.1 Cơ sở lý luận của nổ mỡn định hướng

Giả thiết cú bao thuốc hỡnh cầu tõm O1 và lỗ rỗng hỡnh cầu cú tõm O2 trong mụi trường đất đỏ;

Khi bao thuốc O1 nổ thỡ

phương di chuyển của đất đỏ

theo hướng từ tõm bao thuốc đi

ra với vận tốc V1 Do súng

phản xạ nờn đất đỏ cú xu

hướng di chuyển theo hướng

V2 hướng vào tõm O2 như vậy

hợp hướng di chuyển sẽ là V;

Quỹ đạo và hướng di

chuyển của đất đỏ từ O1 đến O2

cú dạng như hỡnh 12.2:

Như vậy, rỳt ra kết luận

sau:

- Đất đỏ văng đi theo

hướng đường cản ngắn nhất;

- Nếu mặt thoỏng lừm cú

tỏc dụng tập trung năng lượng nổ và hướng đất đỏ văng tập trung vào một phạm

vi hẹp;

Nếu khi nổ mỡn mà trước đú ta tạo ra được mặt thoỏng, đặc biệt là mặt lừm thỡ cú thể nổ mỡn định hướng

12.2 Nổ mỡn định hướng đắp đập

12.2.1 Chọn vị trớ xõy dựng đập bằng nổ mỡn định hướng

- Sụng hẹp, bờ dốc, mặt cắt lũng sụng cú dạng chữ V, U;

- Nếu nổ mỡn từ 2 bờ thỡ độ cao bờ ≥ 1,5Hđập;

1 bờ thỡ độ cao bờ ≥ 2Hđập;

- Nếu bờ là đỏ thỡ nờn chọn hai bờ là đỏ lộ thiờn hoặc tầng phủ mỏng Nếu

là đất thỡ tớnh chất đất hai bờ gần giống nhau;

O1

O2

V1

Hình 12.1 Sơ đồ chuyển động của các phần tử đất đá

Hình 12.2 Sơ đồ quỹ đạo chuyển động của các phần tử đất đá do tác dụng của lỗ rỗng

- Lũng sụng khụng cú tầng phủ hoặc tầng phủ mỏng, đập càng cao càng nờn chọn nền cú kết cấu đỏ hoàn chỉnh để dễ xử lý nền

12.2.2 Bố trớ bao thuốc

12.2.2.1 Nguyờn tắc

- Vị trớ bao thuốc phải đủ khối lượng đắp đập với hiệu suất văng tập trung cao Hiệu suất văng tập trung E1 (E1 là tỷ số giữa lượng đất đỏ văng vào vị trớ thiết kế so với tổng lượng đất đỏ phỏ ra);

- Khụng gõy ảnh hưởng xấu đến cỏc cụng trỡnh lõn cận;

- Dễ đào hầm và bố trớ bao thuốc

12.2.2.2 Bố trớ bao thuốc

* Nổ 1 bờ hay 2 bờ:

Tuỳ theo địa hỡnh nhưng nếu nổ từ 2 bờ thỡ hiệu quả cao hơn

* Số hàng mỡn:

Thường dựng 2 hoặc 3 hàng Số hàng tuỳ thuộc vào địa hỡnh sao cho đủ đắp đập Bố trớ sao cho hàng mỡn trước phải nổ tạo được mặt thoỏng và định hướng cho hàng sau

*Số lỗ mỡn trong 1 hàng:

Thường 2ữ3 lỗ, để đất đỏ

văng tập trung thỡ số lỗ mỡn

khụng nờn quỏ nhiều và thi

cụng bớt phức tạp, nhưng nếu

số lỗ mỡn quỏ ớt cú thể gõy nứt

nẻ nền múng vỡ khối lượng 1

quả mỡn lớn

* Để đất đỏ văng tập trung thỡ

nờn bố trớ cỏc quả mỡn trong

cựng hàng trờn 1 cung cú bỏn

kớnh Rđh tớnh từ tõm định

hướng:







=

α

Z W nW C

R dh

sin 5

Trong đú:

α

W

Rđh

Hình 12.5 Sơ đồ xác định bán kính định hướng Rđh

Hình 12.6 Vị trí bao thuốc khi đập có tường nghiêng

Tường nghiêng

Trung tâm khối thuốc

MNDBT

C- Hệ số phụ thuộc vào địa hình và hình dạng của đập, thường C=1/2÷1/3; n- Chỉ số tác dụng nổ phá;

W- Đường cản ngắn nhất;

Z- Chênh lệch độ cao của tâm bao thuốc với đỉnh đập;

α- Góc hợp bởi bán kính mép dưới của phễu nổ và mái dốc bờ;

Thực tế thường chọn tâm định hướng là nơi sâu nhất trên trục đập

* Nếu bố trí nhiều hàng thì tỷ số 0 , 6 0 , 8

2

W

W

trong đó W1 và W2 là đường cản ngắn nhất của hàng trước và sau, tâm bao thuốc hàng sau ở cao hơn tâm bao

thuốc hàng trước là 2 2

2

1 3

1

W n











 − , trong đó n2, W2 là chỉ số tác dụng nổ phá và

đường cản ngắn nhất của hàng nổ sau

* Vị trí các bao thuốc:

Khi bố trí vị trí bao thuốc cụ thể cần xét đến phạm vi gây nứt nẻ để tránh ảnh hưởng đến chống thấm của vai đập Trường hợp tốt nhất là bố trí trên cao nếu có đủ đất đá để đắp (hình 12.6)

* Nổ mìn một đợt hoặc nhiều đợt:

Nếu khả năng cung cấp thiết bị vật tư kịp thời thì tốt nhất nên nổ một đợt sẽ thuận lợi và kinh tế hơn

12.2.3 Xác định các thông số nổ phá

12.2.3.1 Lượng hao thuốc đơn vị

- Tra bảng căn cứ vào loại đá và cấp của đá;

- Tính theo công thức kinh nghiệm:

2 2100 4

,









 +

q (kg/m3); γ- Khối lượng riêng của đá;

- Thực nghiệm nổ mìn văng tiêu chuẩn tại hiện trường;

Kết quả thực nghiệm là sát thực nhất, qui phạm về nổ mìn luôn qui định phải nổ thí nghiệm để xác định q

12.2.3.2 Xác định chỉ số tác dụng nổ phá n

Chọn n liên quan đến khoảng cách văng đi, lượng hao thuốc đơn vị q và hiệu suất văng;

Khi sườn núi càng thoải thì dùng n lớn, ngược lại sườn núi càng dốc thì dùng n nhỏ;

Quan hệ hiệu suất văng E1 và n có thể xác định theo công thức kinh nghiệm:

E1=0,55(n−0,5)100% hoặc E1=0,22(n+0,85)100%

Khi nổ nhiều hàng thì trị số n2 của hàng nổ sau lớn hơn n1 của hàng nổ trước 0,2÷0,25

12.2.3.3 Xác định đường cản ngắn nhất W

L = 5nW hoặc L = 2,4n2W(1 + sin2θ) Trong đó:L- Là cự ly văng xa;

n- Chỉ số tác dụng nổ phá;

W- Đường cản ngắn nhất;

θ- Góc giữa đường cản ngắn nhất và phương ngang = 0 , 6 ÷ 0 , 8

H

W

;

H- Là khoảng cách từ mặt đất đến tâm bao thuốc theo phương thẳng đứng

12.2.3.4 Khoảng cách hai lỗ mìn trong cùng 1 hàng

0,5W(n + 1) ≤ a ≤ nW hoặc a = (1,25 ÷ 1,4)W

12.2.3.5 Khoảng cách giữa hai hàng

2

1 n W b

nW ≤ ≤ +

12.2.3.6 Xác định khối lượng bao thuốc

(0 , 4 0 , 6n3)qW3 cos θ

Q= + khi W ≤ 25m

25 6

, 0 4 ,

qW n

Trong đó θ là góc dốc sườn núi

12.2.3.7 Chênh lệch thời gian nổ giữa 2 hàng liền nhau

6 855 , 0 2 5 , 1

H

Q t

tn

d

ρ

ρ

÷

=

∆

Trong đó:

∆t- Tính bằng giây;

ρđ, ρtn- Là khối lượng riờng của đỏ và thuốc nổ;

Q- Khối lượng bao thuốc nổ trước;

H- Độ sõu đặt bao thuốc nổ trước;

Thực tế thường dựng ∆t=0,025ữ4(s)

12.2.4 Xỏc định phạm vi nổ phỏ

Phạm vi nổ phỏ của bao thuốc giới hạn bởi phễu nổ Nếu nhiều bao thuốc liền nhau thỡ phạm vi nổ phỏ là đường bao của cỏc phễu nổ

12.2.4.1 Phễu nổ của một bao thuốc

- Bỏn kớnh phỏ hoại (phễu nổ):

2

2 1 '

1

n W

R

n W R

β +

=

+

=

β − Phụ thuộc gúc dốc địa hỡnh

và độ kiờn cố của đỏ;

- Chu vi của miệng phễu nổ xỏc định

như sau:

Cỏc điểm cú cao trỡnh thấp hơn điểm E (là điểm mà đường cản ngắn nhất đi qua) thỡ bỏn kớnh phỏ hoại là R Cũn cỏc điểm ở cao hơn cao trỡnh điểm E thỡ bỏn kớnh biến đổi từ R đến R’;

12.2.4.2 Phễu nổ của nhiều bao thuốc

Thể tớch phễu nổ tổng hợp phải bảo đảm yờu cầu đắp đập:

( )

P

K

V

1

2 5 ,

1 ữ

=

V2- Thể tớch cần đắp đập;

KP- Hệ số tơi xốp (1,3ữ1,4);

Hiệu quả văng E1=30ữ90%, thụng thường E1=50ữ60% Hiệu quả văng phụ thuộc nhiều vào địa hỡnh và kỹ thuật nổ phỏ

12.2.5 Xỏc định đống đỏ được đắp bằng nổ mỡn định hướng (xem giỏo trỡnh) 12.2.6 Cụng tỏc hoàn thiện sau khi nổ (xem giỏo trỡnh)

12.3 Nổ mỡn đào kờnh

12.3.1 Trường hợp bao thuốc tập trung

R'

R

W H O'

O

Hình 12.7 Sơ đồ mặt cắt lớn nhất của phễu nổ với bao thuốc tập trung

E

Khi nổ mỡn đào kờnh cú thể hướng cho đất đỏ văng về một phớa hoặc hai phớa;

Khi văng hai phớa và kờnh khụng rộng thỡ bố trớ 1 hàng hoặc 2 hàng nổ đồng thời Nếu kờnh rộng thỡ cú thể bố trớ ≥3 hàng mỡn Khi đú hai hàng ngoài cựng nổ trước cú tỏc dụng dẫn hướng;

Khi hàng dẫn hướng nổ đất đỏ tung lờn vừa dừng thỡ cho nổ hàng mỡn cơ bản ở giữa làm phần lớn đất đỏ

được văng lờn hai bờ kờnh;

Trường hợp văng một

phớa thỡ thường nổ ớt nhất hai

hàng mỡn, hàng thứ 1 cú tỏc

dụng dẫn hướng;

Mỏi dốc kờnh khi nổ định

hướng thường từ 1,5ữ2,5 Khi

đất ẩm mỏi cũn thoải hơn, nhất

là đất cỏt bóo hoà nước mỏi cú

thể tới 5ữ8, hiệu quả kộm;

Khi nổ mỡn đào kờnh đất

dớnh thỡ tăng khả năng chống thấm ở đỏy kờnh, cũn đối với đất cỏt thỡ khụng cải thiện được tớnh chống thấm Nếu kờnh đỏ thỡ sẽ gõy nứt nẻ đỏy kờnh

12.3.2 Bao thuốc hỡnh dài cú đường kớnh lớn và đặt nằm ngang

Phương phỏp này cho phộp khắc phục được một số nhược điểm của phương phỏp nổ với bao thuốc tập trung ở chỗ:

- Tốn ớt thời gian đào hố mỡn, mạng gõy nổ đơn giản;

- Mặt cắt dọc kờnh đồng đều, độ nộn chặt đỏy kờnh cũng đồng đều;

- Cú thể cơ giới hoỏ khõu đào rónh nạp thuốc;

Cỏc thụng số nổ phỏ:

* Đường cản ngắn nhất:

n

B

W

2

0

=

W- Đường

cản ngắn nhất

(m);

Hình 12.13 Nổ mìn văng định hướng đào kênh

Khối thuốc chính

Khối thuốc chính

Khối thuốc bên

a)

b)

c)

Bo

Hình 12.14 Mặt cắt ngang kênh khi nổ mìn với bao thuốc hình dài

B0- Chiều rộng miệng kờnh;

n- Chỉ số tỏc dụng nổ phỏ n≥1,5;

* Độ sõu của hào nạp thuốc:

h = W + 0,5b; b- Độ rộng của đỏy hào nạp thuốc (m);

* Khối lượng thuốc nổ (tớnh cho 1m chiều dài kờnh):

Q1 = qW2(n2 + 0,4n − 0,4); q- Lượng hao thuốc đơn vị (kg/m3);

* Độ sõu nhỡn thấy sau khi nổ:

P = W(0,45W + 0,25); hoặc P=0,5nW

12.3.3 Ứng dụng cỏc phương phỏp nổ mỡn khỏc để đào kờnh

Khi kờnh là đỏ thỡ thường dựng phương phỏp nổ mỡn om để xới tơi đất đỏ sau đú đào bằng cơ giới;

Khi nổ mỡn đào kờnh cú thể kết hợp phương phỏp nổ mỡn tạo viền

12.4 Nổ mỡn đào múng cụng trỡnh thuỷ lợi

Hố múng CTTL thường cú yờu cầu cao về bảo vệ khụng bị phỏ hoại, ổn định về chịu lực và chống thấm;

Thường ứng dụng phương phỏp nổ mỡn lỗ nụng, lỗ sõu, nổ mỡn tạo viền, nổ mỡn phõn đoạn khụng khớ Riờng nổ mỡn hầm thường hạn chế dựng vỡ gõy chấn động và nứt nẻ lớn

12.4.1 Xỏc định chiều dày tầng bảo vệ chừa lại khi khoan nổ đào múng

Chiều dày tầng bảo vệ xỏc định theo qui phạm QPTL−D−3−74;

Ở mỏi hố múng cú thể khụng

sử dụng tầng bảo vệ nếu sử dụng

mỡn tạo viền

12.4.2 Phõn đợt khoan nổ và

bốc xỳc đỏ

* Phõn đợt theo chiều cao:

Khi khoan nổ đào múng cú

thể chia thành một hoặc nhiều

tầng xuất phỏt từ điều kiện giỏ

thành rẻ và khả năng bốc xỳc của

mỏy đào;

(20-40)dz (70-140)dz

Hình 12.15 Sơ đồ vùng phá hoại và nứt nẻ khi nổ mìn lỗ sâu

1 Vùng bị phá hoại; 2 Vùng bị nứt nẻ

2 1

Ở tầng không tiếp giáp với tầng bảo vệ thì có chiều sâu khoan thêm;

* Phân đợt khoan nổ trên mặt bằng:

Việc phân đợt khoan nổ là việc phức tạp phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Qui mô vụ nổ an toàn về địa chấn;

- Hoạt động của xe máy thuận lợi;

- Số đợt nổ là ít nhất để giảm công tác phụ, sơ tán người và thiết bị;

- Các khâu khoan nổ, bốc xúc và vận chuyển phối hợp dễ dàng và đồng bộ;

- Mối liên quan đến thi công các bộ phận bằng bê tông

12.6 Kỹ thuật an toàn trong nổ mìn

12.6.1 Bảo quản vật liệu nổ

Các yêu cầu cơ bản:

- Bảo đảm chất lượng;

- An toàn tuyệt đối về cháy nổ kho vật liệu nổ do các nguyên nhân khác nhau như tự nổ, sét,…;

- Giá thành bảo quản rẻ;

- Kho thuốc nổ nên đặt xa dân cư và các công trình quan trọng đồng thời vận chuyển tiện lợi Kho phải có lỗ thông hơi và bảo đảm t0<300C, có sàn phòng

ẩm cao>30cm bằng gỗ, bê tông, gạch xây Không dùng vôi cục để chống ẩm;

- Kho thuốc nổ để riêng, kho vật liệu gây nổ để riêng, những loại thuốc nổ

có thể để chung 1 kho phải được qui định cụ thể

12.6.2 Vận chuyển vật liệu nổ

Vận chuyển nguyên hòm hoặc bao thuốc bằng phương tiện riêng, không chở thuốc cùng vật liệu gây nổ Xếp chắc chắn không để các khối thuốc nổ va chạm Tránh mưa nắng;

Cấm để thuốc hoặc vật liệu gây nổ vào túi áo, túi quần Không mang vác nhiều trong điều kiện khó khăn, không giao cho người không có trách nhiệm ở dọc đường vận chuyển mà phải mang thẳng tới nơi yêu cầu bàn giao cho người

có trách nhiệm

12.6.3 Lập thiết kế hoặc hộ chiếu khoan nổ mìn

Tuỳ theo mức độ phức tạp hay đơn giản mà lập thiết kế hoặc hộ chiếu khoan nổ Nội dung phải thể hiện:

- Sơ đồ bố trí lỗ mìn;

- Đường kính, độ sâu, số lượng lỗ mìn;

- Chiều dài nạp thuốc, chiều dài lấp bua, loại thuốc nổ, kíp nổ, dây nổ, dây cháy chậm, số lượng và chiều dài của chúng;

Cần ghi rõ tổng số các loại vật liệu nổ cần dùng, phương pháp gây nổ và sơ

đồ mạng gây nổ;

- Qui định phạm vi an toàn về đá văng, sóng xung kích trong không khí, truyền nổ và về địa chấn Từ đó có biện pháp sơ tán người và thiết bị;

- Hướng, vị trí ẩn nấp của công nhân và cán bộ kỹ thuật chỉ huy vụ nổ;

- Nếu là đào hầm thì còn thêm biện pháp thông gió, chống bụi, biện pháp chống đỡ trước và sau khi nổ;

Thiết kế hoặc hộ chiếu tuỳ theo mức độ liên quan mà được phổ biến tới công nhân nổ mìn và các đơn vị liên quan;

Sau khi nổ phải ghi số lượng vật liệu nổ còn dư, kết quả và nhận xét

12.6.4 Kỹ thuật an toàn khi nổ mìn

- Thuốc mồi nổ phải để riêng, đặt mìn mồi đúng thiết kế Không được xách mìn mồi bằng dây nổ, dây cháy chậm hoặc dây kíp mà phải dùng dây riêng; Khi dùng dây cháy chậm phải dùng dao sắc cắt bỏ đi 5cm ở đầu dây Đầu dây cho vào kíp được cắt bằng, đưa dây vào kíp phải nhẹ nhàng, không được xoay, phải dùng kìm chuyên dụng để bấm cố định kíp với dây cháy chậm Đầu còn lại của dây cháy chậm được cắt vát cho dễ đốt cháy;

- Khi nạp thuốc vào lỗ không được dùng que sắt Không gây va chạm và tuyệt đối cấm lửa;

- Khi lấp bua, nối mạng nổ phải chú ý biện pháp đánh dấu các vị trí theo dõi tiếng nổ và quan sát kỹ hiện trường để phát hiện mìn câm;

Hiệu lệnh nổ mìn thường dùng tiếng nổ nhỏ và chia làm 4 lần;

Lần 1: Bắt đầu nạp thuốc: người không có phận sự và máy móc ra khỏi

phạm vi bán kính qui định;

Lần 2: Chuẩn bị nổ: không còn người và máy móc trong bán kính qui định,

cán bộ kỹ thuật kiểm tra lại toàn bộ công việc, đặc biệt là mạng gây nổ Chỉ huy đấu mạng gây nổ;

Lần 3: Báo hiệu bắt đầu nổ (thường là nổ sau 1÷2 phút);

Lần 4: Báo yên: sau khi kiểm tra công tác nổ đã an toàn các hiệu lệnh phải

được ghi rõ trong hộ chiếu

12.6.5 Biện pháp xử lý mìn câm

Sau khi kiểm tra phát hiện thấy mìn câm hoặc chỉ nghi ngờ thì cần đánh dấu, không cho người vào và tìm cách xử lý Trong mọi trường hợp không được rút dây để lấy kíp từ trong lỗ mìn ra, cấm đục hay khoan tiếp vào lỗ mìn bị phụt

mà phải đợi sau 30 phút mới nạp thuốc để nổ lại;

Đối với lỗ mìn nông<1m, chiều dài lấp bua<0,4m thì cho phép lợi dụng khe

hở có sẵn hoặc áp thuốc ngay trên mặt đất để kích nổ bao thuốc câm;

Đối với lỗ mìn sâu, có thể khoan lỗ song song và cách ≥0,3m;

Khi nổ mìn không dùng kíp và dùng thuốc nổ là loại Amônít thì có thể đào bới mìn câm để lấy thuốc ra

12.6.6 Xác định khoảng cách an toàn

Các loại khoảng cách an toàn:

- An toàn về đá văng;

- An toàn về truyền nổ;

- An toàn về sóng xung kích trong không khí;

- An toàn về địa chấn;

Khoảng cách đá văng, truyền nổ và sóng xung kích trong không khí được xác định theo qui phạm an toàn

12.6.6.1 Khoảng cách an toàn về địa chấn

3

r K

V Q

d

th









=

β ε

Trong đó:

Qct - Khối lượng bao thuốc (kg);

ε- Hệ số phụ thuộc vào điều kiện nổ phá và vị trí của công trình cần bảo vệ;

Vth- Vận tốc dao động giới hạn cho phép (cm/s) phụ thuộc vào loại và trạng thái của công trình cần bảo vệ;

Kd- Hệ số phụ thuộc điều kiện địa chất;

β- Hệ số phụ thuộc khoảng cách tới công trình cần bảo vệ r, với công trình ở trên bề mặt của địa khối r<100dZ (dZ là đường kính bao thuốc) hoặc với công trình nằm trong địa khối r<50dZ thì β=1÷1,5 Các công trình ở xa với khoảng cách lớn thì β=1,5÷2;

r- Khoảng cách từ bao thuốc đến công trình cần bảo vệ (m);

Khi nổ đồng thời 1 nhóm quả mìn thì:

3 2



















=

n

r r

r K

V

d

th cn

ε

(kg)

Trong đó:

r1, r2,…, rn- Là khoảng cách từ quả mìn tới công trình cần bảo vệ;

n- Số quả mìn;

Trường hợp nổ vi sai: Q = 0,65n1Qcn(kg); n1- số nhóm vi sai; Qcn- khối lượng của mỗi nhóm (kg)