วัตถุระเบิดอุตสาหกรรมและการระเบิดหิน: คู่มือภาคสนามเกี่ยวกับสิ่งที่ได้ผลจริงในการทำงานใต้ดิน
ถ้าคุณทำงานในอุตสาหกรรมเหมืองแร่หรือการขุดเจาะทางวิศวกรรมโยธามานานพอ คุณจะเรียนรู้ว่าการระเบิดหินไม่ใช่ทักษะเดียว แต่เป็นสามทักษะ ทักษะแรกคือเคมี: การรู้ว่าอะไรควรใส่ลงไปในหลุมและทำไม ทักษะที่สองคือเรขาคณิต: ตำแหน่งที่จะเจาะรู ลำดับการเจาะรู และมุมที่เหมาะสม และทักษะที่สามคือการตัดสินใจ: การรู้ว่าเมื่อใดที่คำตอบในตำราเรียนไม่ถูกต้องสำหรับพื้นที่ที่คุณยืนอยู่
คู่มือนี้ครอบคลุมสองข้อแรก ส่วนข้อที่สามคุณต้องเรียนรู้ด้วยตัวเอง
ห้องครัววัตถุระเบิด: มีอะไรบ้างและควรใช้เมื่อใด
วัตถุระเบิดอุตสาหกรรมแบ่งออกเป็นสามประเภทใหญ่ๆ โดยพิจารณาจากพื้นที่ที่คุณได้รับอนุญาตให้ใช้งานได้อย่างถูกกฎหมาย และการทำความเข้าใจประเภทเหล่านี้จะช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงความผิดพลาดด้านเอกสารที่อาจทำให้สถานที่นั้นถูกปิดได้
ประเภทที่หนึ่ง — วัตถุระเบิดที่ใช้ได้ทุกสภาพพื้นผิวและทุกประเภทงาน นี่คือวัตถุระเบิดเพื่อความปลอดภัย บางครั้งเรียกว่าวัตถุระเบิดที่ได้รับอนุญาตหรือวัตถุระเบิดสำหรับเหมืองถ่านหิน วัตถุระเบิดเหล่านี้ได้รับการคิดค้นขึ้นเพื่อลดอุณหภูมิและระยะเวลาของเปลวไฟให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ในเหมืองถ่านหินใต้ดินได้ ที่มีก๊าซมีเทนและฝุ่นถ่านหินซึ่งทำให้ประกายไฟทุกครั้งกลายเป็นภัยพิบัติได้ หากคุณกำลังระเบิดในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงจากก๊าซ นี่คือวัตถุระเบิดประเภทเดียวที่คุณควรใช้
หมวดที่สอง — วัตถุระเบิดทางวิศวกรรมอเนกประสงค์ เหมาะสมสำหรับการขุดอุโมงค์ การทำเหมืองหิน และการก่อสร้างบนพื้นผิวที่ไม่มีก๊าซไวไฟหรือฝุ่นละอองที่เป็นอันตราย แต่ไม่ถูกต้องตามกฎหมายในพื้นที่ใต้ดินที่มีถ่านหิน
หมวดที่สาม — เฉพาะพื้นผิว บ่อเปิด เหมืองหิน การตัดถนน นี่คือสูตรที่มีพลังงานสูงและแรงระเบิดสูง ซึ่งจะเป็นอันตรายอย่างยิ่งหากนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมใต้ดินที่ปิดล้อม ควรใช้ในที่ที่มีท้องฟ้าเป็นระบบระบายอากาศ
ในด้านองค์ประกอบทางเคมี วัตถุระเบิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมคือวัตถุระเบิดที่ใช้แอมโมเนียมไนเตรตเป็นส่วนประกอบหลัก เช่น ANFO และอนุพันธ์ต่างๆ มีราคาถูก ผสมง่ายในสถานที่ก่อสร้าง และปลอดภัยในการใช้งานเมื่อเทียบกับดินระเบิดไนโตรกลีเซอรีนเมื่อร้อยปีก่อน ข้อเสียคือ ไม่ทนต่อน้ำ หากโยน ANFO ลงในบ่อน้ำที่เปียกชื้น คุณจะได้โคลนที่ราคาแพงมาก สำหรับสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้น คุณต้องเปลี่ยนไปใช้วัตถุระเบิดแบบเจลน้ำหรืออิมัลชัน ซึ่งทั้งสองชนิดสามารถอยู่ในน้ำใต้ดินได้นานหลายชั่วโมงและยังคงระเบิดได้อย่างน่าเชื่อถือ
วัตถุระเบิดแบบอิมัลชัน สมควรได้รับการกล่าวถึงเป็นพิเศษ เพราะมันได้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับปฏิบัติการระเบิดหินขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ไปแล้วอย่างเงียบๆ มีอัตราเร็วในการระเบิดสูง ทนทานต่อน้ำได้ดีเยี่ยม — ดีกว่าเจลน้ำเสียอีก — และสามารถสูบเข้าไปในรูเจาะได้โดยตรงด้วยระบบบรรจุแบบอัตโนมัติ ไม่ต้องใช้แรงงานคนในการจัดการตลับระเบิด ลดจำนวนคนใกล้หน้างาน และลดระยะเวลาในการบรรจุ ในการทำเหมืองหินแข็งใต้ดินที่ทุกนาทีของการหยุดทำงานมีค่าใช้จ่ายสูง คุณสมบัติเหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
คู่มือการใช้วัตถุระเบิดในเหมืองถ่านหิน
เหมืองถ่านหินมีระบบการจำแนกประเภทความปลอดภัยสำหรับวัตถุระเบิดเป็นของตัวเอง และเป็นสิ่งที่ทุกคนต้องอ่าน กฎนั้นตรงไปตรงมา: ความเสี่ยงจากก๊าซที่สูงขึ้นหมายถึงระดับความปลอดภัยที่สูงขึ้น มีทั้งหมดห้าระดับ ตั้งแต่ระดับหนึ่งถึงห้า
เหมืองที่มีก๊าซต่ำและขุดเจาะหิน (ไม่ใช่ถ่านหิน) สามารถใช้ระเบิดประเภทที่ 2 ได้ แต่หากเป็นเหมืองที่มีก๊าซต่ำและต้องขุดเจาะถ่านหินหรือหินผสมกัน จะต้องใช้ระเบิดประเภทที่ 3 เป็นอย่างน้อย เหมืองที่มีก๊าซสูงต้องใช้ระเบิดประเภทที่ 4 และเหมืองที่มีประวัติการระเบิดของก๊าซ – เช่น ก๊าซมีเทนพุ่งออกมาจากชั้นหินด้วยแรงดันสูงโดยไม่มีสัญญาณเตือนล่วงหน้า – ต้องใช้ระเบิดประเภทที่ 5 ซึ่งเป็นสูตรที่ปลอดภัยที่สุดที่มีอยู่
กฎสำคัญข้อหนึ่งที่ควรจำไว้คือ: ทุกๆ การยิงในเหมืองถ่านหิน ต้องใช้ดินระเบิดชนิดเดียวกันและระดับความปลอดภัยเดียวกัน ห้ามผสมกัน ห้ามพูดว่า "อ้อ...ดินระเบิดระดับ 4 หมดแล้ว งั้นเราใช้ดินระเบิดระดับ 3 สองสามนัดเพื่อยิงให้จบ" ความคิดแบบนั้นฆ่าคนได้
ตัวจุดระเบิด: ตัวจุดชนวนที่เปลี่ยนทุกสิ่ง
หากคุณอยู่ในวงการระเบิดมานานกว่าทศวรรษ คุณคงจำการเปลี่ยนผ่านจากตัวจุดระเบิดแบบหน่วงเวลาด้วยดอกไม้ไฟไปเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ได้ การเปลี่ยนแปลงนั้นไม่ได้ราบรื่นนัก เพราะคนรุ่นเก่าไม่ไว้ใจระบบอิเล็กทรอนิกส์ และระบบรุ่นแรกๆ ก็มีปัญหาเรื่องการส่งสัญญาณใต้ดิน แต่โดยรวมแล้วอุตสาหกรรมได้เปลี่ยนมาใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์กันมากขึ้น และก็มีเหตุผลที่ดีที่ทำให้เป็นเช่นนั้น
ตัวจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ให้ความแม่นยำด้านเวลาที่ตัวหน่วงเวลาแบบดอกไม้ไฟไม่สามารถเทียบได้ ตัวหน่วงเวลาแบบดอกไม้ไฟมีความคลาดเคลื่อนตามธรรมชาติหลายมิลลิวินาที แม้ว่าจะตั้งค่าเวลาหน่วงเท่ากันก็ตาม แต่ตัวจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์จะทำงานได้ตรงเวลาภายในเศษเสี้ยวของมิลลิวินาทีจากเวลาที่ตั้งโปรแกรมไว้ทุกครั้ง สำหรับการออกแบบการระเบิดที่ต้องอาศัยลำดับที่แม่นยำ เช่น การระเบิดอย่างราบรื่นสำหรับบริเวณรอบอุโมงค์ การควบคุมการสั่นสะเทือนใกล้โครงสร้างที่บอบบาง ความแม่นยำนั้นจะส่งผลให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าโดยตรง
ข้อดีอีกอย่างที่ไม่มีใครพูดถึงมากนักคือ การตรวจสอบย้อนกลับได้ ตัวจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ทุกตัวมีรหัสประจำตัวที่ไม่ซ้ำกัน ซึ่งจะถูกบันทึกไว้เมื่อทำการตั้งโปรแกรม หากเกิดอะไรผิดพลาด เช่น การจุดระเบิดผิดพลาด การตัดการทำงาน หรือการวัดค่าการสั่นสะเทือนที่ผิดปกติ คุณสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้อย่างแม่นยำว่าตัวจุดระเบิดตัวไหนอยู่ที่ตำแหน่งใดในลำดับเหตุการณ์ และวินิจฉัยสิ่งที่เกิดขึ้นได้ ในขณะที่ตัวจุดระเบิดแบบดอกไม้ไฟ คุณต้องเดาเอาเอง
ตัวเลขสำคัญอย่างหนึ่งสำหรับเหมืองถ่านหินใต้ดินคือ ระยะเวลาหน่วงการจุดระเบิดทั้งหมดของตัวจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ในเหมืองถ่านหินต้องไม่เกิน 130 มิลลิวินาที นั่นคือช่วงเวลาที่สามารถหนีออกจากเหมืองได้ หากนานกว่านั้น ความเสี่ยงในการจุดติดไฟของส่วนผสมมีเทนกับอากาศก็จะเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก
ตำแหน่งที่ควรเจาะรู: รูปทรงเรขาคณิตของการระเบิดในการขุดเจาะใต้ดิน
การขุดอุโมงค์หรือทางลาดจะมีรูอยู่สามประเภท และแต่ละประเภทมีหน้าที่เฉพาะ หากความสมดุลไม่ดี คุณอาจจะได้พื้นผิวที่ไม่เรียบและแตกละเอียด หรือได้พื้นผิวที่แน่นเกินไปซึ่งต้องใช้เวลาในการทำความสะอาดนานเป็นสองเท่า
เจาะรู เริ่มจากการเจาะรูก่อน หน้าที่ของพวกมันคือการสร้างพื้นผิวที่ว่างเปล่า — ปริมาตรว่างที่ส่วนที่เหลือของชิ้นงานสามารถเจาะเข้าไปได้ ในการเจาะรูขนาดเล็กที่มีความลึกตื้น การตัดเฉียงจะทำงานได้ดีและตั้งค่าได้ง่ายกว่า สำหรับการเจาะรูที่ลึกกว่าและชิ้นงานขนาดใหญ่ การตัดตรงที่มีรูระบายที่ไม่ต้องอัดประจุเป็นมาตรฐาน — มันเจาะได้เร็วกว่าด้วยดอกสว่านจัมโบ้แบบใช้เครื่องจักรและให้ความก้าวหน้าต่อรอบที่ดีกว่า
หลุมการผลิต — ซึ่งมักเรียกว่ารูเจาะเพื่อคลายหินหรือรูเจาะเพื่อแตกหิน — ทำหน้าที่หลักในการแตกหิน รูเหล่านี้เป็นส่วนใหญ่ของกระบวนการเจาะ โดยจะเจาะหลังจากที่รอยตัดเปิดออกแล้ว และจะช่วยแตกหินก้อนหลักให้กลายเป็นโพรงที่เกิดจากรอยตัด การเว้นระยะห่างที่สม่ำเสมอ น้ำหนักบรรทุกที่คงที่ และจังหวะเวลาหน่วงที่เหมาะสมระหว่างรูเจาะแต่ละรู คือสิ่งที่ทำให้การแตกหินเป็นไปอย่างสะอาด แตกต่างจากการแตกหินเป็นก้อนใหญ่ๆ ที่ไม่เป็นระเบียบ
รูรอบนอก การระเบิดหินกลายเป็นศิลปะอย่างแท้จริง รูเหล่านี้เป็นตัวกำหนดรูปทรงสุดท้ายของอุโมงค์ หากใช้ระเบิดมากเกินไป หินจะแตกเกินกว่าที่ออกแบบไว้ ซึ่งหมายความว่าจะต้องเพิ่มการเสริมฐานรากและคอนกรีตในส่วนที่บุผนังมากขึ้น หากใช้ระเบิดน้อยเกินไป หินจะแตกน้อยเกินไป ซึ่งหมายความว่าต้องมีทีมปรับแต่งเพิ่มเติมเพื่อแก้ไขจุดที่แคบ การใช้เทคนิคการระเบิดที่ราบรื่น เช่น การใช้ตลับระเบิดขนาดเล็ก การระเบิดแบบแยกส่วน และการตั้งเวลาอิเล็กทรอนิกส์ที่แม่นยำ จะทำให้ได้ผนังที่เสร็จสมบูรณ์โดยมีร่องรอยการเจาะครึ่งกระบอกที่มองเห็นได้ชัดเจน และมีการแตกเกินไม่เกิน 50% นั่นคือมาตรฐานสูงสุด
การพ่นทรายบนพื้นผิว: ตัวเลขที่สำคัญอย่างแท้จริง
การระเบิดแบบเปิดนั้นโดยหลักการแล้วง่ายกว่าการทำงานใต้ดิน แต่ขนาดของงานทำให้ทุกความผิดพลาดมีราคาแพง การระเบิดแบบขั้นบันไดที่ออกแบบไม่ดีไม่เพียงแต่จะสิ้นเปลืองวัตถุระเบิดเท่านั้น แต่ยังทำให้พื้นผิวไม่ดีสำหรับการระเบิดรอบต่อไป สร้างก้อนหินขนาดใหญ่เกินไปที่ต้องทำการแตกซ้ำ และส่งเศษหินกระเด็นไปยังสิ่งใดก็ตามที่อยู่ในเขตอันตราย
สำหรับความสูงของชั้นหินระหว่าง 8 ถึง 12 เมตร ซึ่งเป็นช่วงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำเหมืองหินและเหมืองเปิดส่วนใหญ่ อัตราส่วนระยะห่างระหว่างรูเจาะต่อความหนาของชั้นหินควรอยู่ระหว่าง 1.2 ถึง 1.5 การเจาะลึกลงไปใต้พื้นชั้นหินควรมีความหนา 15% ถึง 25% ของความสูงของชั้นหิน เพื่อหลีกเลี่ยงการเหลือส่วนปลายของชั้นหินไว้ ความยาวของวัสดุอุดรูต้องอย่างน้อยเท่ากับความหนาของชั้นหินที่ปากรู หากสั้นกว่านั้น คุณอาจเสี่ยงต่อการระเบิดที่ทำให้วัสดุอุดรูและหินกระเด็นออกมาจากรูเหมือนปืนใหญ่
ลำดับการจุดระเบิดมีความสำคัญมากกว่าที่หลายคนคิด การจุดระเบิดแบบแถวตรงนั้นง่ายต่อการต่อสาย แต่มีแนวโน้มที่จะเหวี่ยงกองหินไปข้างหน้าและทำให้การแตกตัวไม่สม่ำเสมอ การจุดระเบิดแบบรูปตัว V ซึ่งลำดับการจุดระเบิดเริ่มต้นจากตรงกลางและกระจายออกไปทางด้านข้างทั้งสองข้าง จะทำให้กองหินแน่นขึ้นและให้การแตกตัวที่ดีกว่าจากการชนกันระหว่างอนุภาคในระหว่างการเหวี่ยง การจุดระเบิดแบบเฉียงเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการระเบิดเพื่อการผลิตส่วนใหญ่ เนื่องจากให้การแตกตัวที่ดี การเชื่อมต่อที่ง่าย และผลลัพธ์ที่คาดเดาได้
จากทั้งหมดนี้ เราจะเหลืออะไรบ้าง
วิศวกรรมการระเบิดนั้นแท้จริงแล้วคือแผนผังการตัดสินใจที่ปลอมตัวมาในรูปแบบของรายการตรวจสอบ ลักษณะชั้นหินเป็นอย่างไร? ขนาดหลุมเท่าไหร่? เปียกหรือแห้ง? มีความเสี่ยงจากก๊าซหรือไม่? บนผิวดินหรือใต้ดิน? ใกล้สิ่งก่อสร้างหรือกลางที่โล่ง? ทุกคำตอบจะส่งผลต่อการเลือกใช้วัตถุระเบิด การออกแบบจังหวะเวลา และระเบียบปฏิบัติด้านความปลอดภัย
และยังมีคำถามที่ได้รับความสนใจมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา คือ คุณจำเป็นต้องใช้ระเบิดแบบดั้งเดิมเลยหรือไม่? สำหรับโครงการที่อยู่ใกล้โครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ เช่น ทางหลวง ทางรถไฟ ท่อส่งน้ำมัน และพื้นที่อยู่อาศัย เทคโนโลยีการทำลายหินโดยไม่ใช้ระเบิดกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ แทนที่จะเป็นทางเลือกสำรอง ระบบที่ใช้การขยายตัวของก๊าซแทนการระเบิดจะช่วยลดเศษหินกระเด็น การสั่นสะเทือน และปัญหาเรื่องการขออนุญาตที่มาพร้อมกับการจัดการสินค้าอันตรายประเภทที่ 1 เมื่อคุณไม่ต้องมีเขตห้ามระเบิดที่มีขนาดเป็นร้อยเมตร ระยะเวลาของโครงการและความสัมพันธ์กับชุมชนก็จะดีขึ้นทั้งคู่
ระบบระเบิดหินด้วยออกซิเจน (O2 rock blasting system) ซึ่งใช้การขยายตัวจากการเปลี่ยนสถานะของออกซิเจนเหลวแทนการระเบิดทางเคมี ได้สร้างช่องทางเฉพาะที่กำลังเติบโตในงานต่างๆ เช่น การรื้อถอนในเมือง การทำเหมืองหินใกล้โครงสร้างพื้นฐาน และการกำจัดหินใต้น้ำ ไม่มีเศษหินกระเด็น การสั่นสะเทือนน้อยที่สุด และไม่มีก๊าซพิษ แม้ว่าจะไม่สามารถทดแทนการระเบิดแบบดั้งเดิมได้ในทุกสถานการณ์ การระเบิดเพื่อการผลิตในเหมืองเปิดขนาดใหญ่ยังคงต้องใช้ ANFO จำนวนมาก แต่สำหรับงานที่ข้อจำกัดด้านการระเบิดเป็นข้อจำกัดหลัก นี่เป็นทางเลือกที่ควรทำความเข้าใจ
คู่มืออ้างอิงฉบับย่อ: ตัวเลขสำคัญที่ควรจำไว้
| พารามิเตอร์ | ค่า |
|---|---|
| ตัวจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์สำหรับเหมืองถ่านหิน ระยะหน่วงสูงสุด | 130 มิลลิวินาที |
| การพ่นทรายแบบเรียบ การคงร่องรอยของรูรอบขอบ | ≥ 50% |
| ความลึกของการเจาะย่อยของชั้นฐาน | 15-25% ของความสูงของม้านั่ง |
| อัตราส่วนระยะห่างระหว่างรูเจาะที่เหมาะสมต่อความหนาของชั้นดิน (บนพื้นผิว) | 1.2-1.5 |
| ความยาวขั้นต่ำของก้าน | ≥ ภาระที่คอ |
| ระยะเวลารอหลังการระเบิด (พื้นผิว) | ≥ 15 นาที (30 นาทีหากสงสัยว่าเกิดการจุดระเบิดผิดพลาด) |
| ระยะห่างเพื่อความปลอดภัยของระบบ O2 | 100 เมตร (ระยะการใช้งาน 2-3 เมตร) |
