Đánh giá một số mô hình dự báo chấn động khi nổ mìn tại mỏ đá vôi Ninh Dân, huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ

ứu sinh Bộ môn Khai thác lộ thiên, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO 
TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 05/4/2020 
Chấp nhận 13/7/2020 
Đăng online 31/8/2020 
 Trong khai thác mỏ, nổ mìn là phương pháp phá vỡ đất đá hiệu quả phục vụ 
cho các khâu tiếp theo là xúc bốc, vận tải, Tuy nhiên, nổ mìn cũng gây nhiều 
tác động có hại đến các công trình bảo vệ và môi trường xung quanh, trong 
đó đáng kể nhất là tác dụng của sóng chấn động nổ mìn. Do vậy, việc sử dụng 
các mô hình dự báo tốc độ dao động nền đất do nổ mìn sinh ra đóng một vai 
trò rất quan trọng nhằm đảm bảo an toàn đối với các công trình cần bảo vệ 
nằm trong vùng ảnh hưởng của sóng chấn động nổ mìn. Bài báo đã sử dụng 
các kết quả đo giám sát nổ mìn tại mỏ đá vôi Ninh Dân, huyện Thanh Ba, tỉnh 
Phú Thọ và sử dụng các mô hình khác nhau để dự báo tốc độ dao động của 
nền công trình ảnh hưởng đến các công trình bảo vệ xung quanh. Kết quả 
cho thấy: mô hình USBM và Ambraseys Hendron có độ chính xác cao hơn các 
mô hình khác. 
© 2020 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từ khóa: 
Mỏ Ninh Dân 
Nổ mìn, 
Sóng chấn động, 
Tốc độ dao động. 
1. Mở đầu 
Trong khai thác mỏ, nổ mìn là một trong những 
phương pháp phá vỡ đất đá hiệu quả và được sử 
dụng khá phổ biến hiện nay trên các mỏ khai thác 
đá vôi ở Việt Nam. Tuy nhiên, trong quá trình nổ 
mìn, không phải toàn bộ năng lượng sinh ra của 
chất nổ được sử dụng để phá vỡ đất đá mà thực tế 
chỉ có một phần rất nhỏ năng lượng trên có tác 
dụng đập vỡ đất đá, còn lại phần lớn năng lượng 
sinh ra những công vô ích như sóng chấn động lan 
truyền trong môi trường đất đá, sóng va đập lan 
truyền trong không khí, đá bay và sinh ra nhiều 
bụi, tiếng ồn, Những tác hại trên luôn tồn tại 
trong các vụ nổ mìn, gây ảnh hưởng không nhỏ tới 
sự an toàn của các công trình bảo vệ xung quanh, 
môi trường sinh thái, an toàn lao động, đời sống 
dân sinh (Hình 1). Mức độ ảnh hưởng của những 
tác động có hại này phụ thuộc vào nhiều yếu tố tự 
nhiên - kỹ thuật khác nhau trong công tác nổ mìn 
(Nhữ Văn Bách, 2015). 
Tiêu chuẩn tổng quát nhất đánh giá tác dụng 
chấn động khi nổ mìn là tốc độ dao động riêng của 
các toà nhà, các công trình dân dụng và công 
nghiệp, đây là thông số chủ yếu để quyết định tác 
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E - mail: nguyendinhan@humg. edu.vn 
DOI: 10.46326/JMES.2020.61(4).11 
104 Nguyễn Đình An và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(4), 102 - 109 
dụng chấn động của các loại sóng khác nhau đối 
với công trình (Kutuzov, 1992; Xadopski, 2004; 
Ganaponxki và nnk., 2007). 
Để dự đoán tốc độ dao động nền đất có thể sử 
dụng nhiều mô hình dự báo khác nhau dựa trên 
kết quả đo tốc độ dao động lớn nhất (PPV, mm/s). 
Nhìn chung, các mô hình dự báo đưa ra có dạng 
thống nhất, trong đó có chứa hai thông số quan 
trọng là khối lượng thuốc nổ sử dụng lớn nhất cho 
mỗi cấp vi sai (Q) và khoảng cách tính từ vị trí nổ 
mìn đến điểm đặt máy đo cần giám sát chấn động 
(R), chỉ có các chỉ số mũ và các hệ số chấn động (K) 
là khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của bãi 
nổ (xác định bằng thực nghiệm) (Nhữ Văn Bách và 
nnk., 2013; Nguyễn Đinh An và nnk., 2011; 
Drukovanui, 1973). 
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã thực 
hiện giám sát chấn động nổ mìn tại mỏ đá vôi Ninh 
Dân huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ. Trên cơ sở các 
kết quả đo giám sát, nhóm tác giả đã sử dụng các 
mô hình khác nhau để dự báo tốc độ dao động lớn 
nhất của nền công trình (PPV, mm/s) do ảnh 
hưởng của nổ mìn, để từ đó có thể điều chỉnh lại 
các thông số của vụ nổ trong hộ chiếu nổ mìn 
nhằm đảm bảo an toàn và nâng cao chất lượng đập 
vỡ đất đá cho mỏ đá vôi Ninh Dân. 
2. Các mô hình dự báo chấn động khi nổ mìn 
Các nhà khoa học đều cho rằng khó có thể xác 
định được tốc độ dao động của nền công trình khi 
nổ mìn bằng cách sử dụng phương trình động lực 
học vì sự thay đổi quy mô của một đợt nổ, sơ đồ 
nổ, điều kiện địa chất, (Xadopski, M. A., 2004), 
(Nhữ Văn Bách, 2015). Chính vì vậy để dự đoán 
được tốc độ dao động lớn nhất của nền đất bằng 
cách sử dụng các công thức thực nghiệm trên cơ 
sở các kết quả giám sát được của vụ nổ được thể 
hiện trong Bảng 1. 
TT 
Phương pháp tiếp cận : Hệ số tỉ lệ khoảng cách 
lũy tiến giảm dần (R/Q), Ds 
1 USBM (1959) PP =  




2 
Ambraseys 
Hendron (1968) 
 =  





Phương pháp tiếp cận : Hệ số tỉ lệ khoảng cách 
tăng lũy tiến (Q/R), Ds 
1 
Indian Strandard 
(1973)  =  

/


2 
Langefors-
Kihlstrom (1963)  =  

/


Trong đó: PPV- tốc độ dao động của nền đất, mm/s; 
Q - khối lượng thuốc nổ sử dụng lớn nhất cho mỗi 
cấp vi sai, kg; R - Khoảng cách từ bãi nổ đến điểm đo, 
m; K, b, n, α là các hệ số xác định bằng thực nghiệm. 
Bảng 1 giới thiệu các mô hình dự báo khác 
nhau để xác định tốc độ dao động gây ra bởi vụ nổ 
dựa trên hai khái niệm tỉ lệ khoảng cách khác 
nhau. Nhóm mô hình dự báo của USBM (1959) và 
Ambraseys Hendron (1968) dựa trên hệ số tỉ lệ 
khoảng cách lũy tiến giảm dần là tỉ số giữa khoảng 
cách và khối lượng thuốc nổ cho một đợt nổ vi sai 
(R/Q), nghĩa là khoảng cách tăng thì tốc độ dao 
động giảm (Dehghani, 2011), (Stig O Olofsson, 
Hình 1. Minh họa ảnh hưởng của chấn động do nổ mìn. 
Bảng 1. Các mô hình dự báo tốc độ dao động nền 
đất dựa trên hệ số tỉ lệ khoảng cách. 
 Nguyễn Đình An và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(4), 102 - 109 105 
1997). Các mô hình dự báo này được nhiều tác giả 
sử dụng phổ biến hiện nay. Nhóm mô hình dự báo 
của Indian Strandard (1973) và Langefors-
Kihlstrom (1963) dựa trên hệ số khoảng cách tăng 
lũy tiến là tỉ số giữa khối lượng thuốc nổ và khoảng 
cách (Q/R) nghĩa là hệ số khoảng cách này sẽ tỉ lệ 
thuận với tốc độ dao động (Khandelwal và Singh, 
2009,2007). Nói chung các mô hình dự báo này 
đều chính xác chỉ có cách tiếp cận về mặt toán học 
là khác nhau. 
3. Đánh giá tốc độ dao động nền đất do nổ 
mìn khi sử dụng các mô hình dự báo khác 
nhau 
Để dự báo tốc độ dao động lớn nhất của nền đất 
theo các mô hình khác nhau, nhóm nghiên cứu đã 
sử dụng thiết bị Blastmate III và Micromate để tiến 
hành đo giám sát các vụ nổ tại mỏ đá vôi Ninh Dân. 
Hiện tại mỏ đá vôi Ninh Dân đang nổ mìn vi sai phi 
điện là nổ mìn vi sai theo sơ đồ qua từng lỗ (thể 
hiện chế độ đặt tải tối đa). Các thông số nổ mìn của 
các vụ nổ được thể hiện ở Bảng 2; sơ đồ đấu ghép 
mạng nổ giới thiệu ở Hình 2; vị trí giám sát nổ mìn 
và kết quả giám sát nổ mìn được trình bày ở Hình 
3 và Hình 4. Trong Bảng 3 tổng hợp các các kết quả 
giám sát, khoảng cách đo và khối lượng thuốc nổ 
cho 1 cấp vi sai. Bảng 4 trình bày hệ số tỉ lệ khoảng 
cách cho các mô hình dự báo khác nhau (QCVN 
01:2019/BCT). 
Từ kết quả giám sát được qua các đợt nổ mìn, 
hệ số tỉ lệ khoảng cách xác định cho hai mô hình 
đã trình bày ở trên và sử dụng phương pháp hồi 
quy, xác định được hệ số chấn động K và chỉ số mũ 
b, giới thiệu trong Bảng 5. Đồ thị Hình 5 biểu diễn 
mối quan hệ giữa tốc độ dao động lớn nhất PPV và 
hệ số khoảng cách giảm (R/Q) và tăng (Q/R). 
Qua phân tích các mô hình ở trên, nhận thấy 
nhóm mô hình USBM và Ambraseys Hendron có 
hệ số R2 cao và tương tự nhau, hệ số mũ cũng gần 
như nhau nhưng hệ số K lại khác nhau. 
TT Tên chỉ tiêu 
Ký 
hiệu 
Đơn vị Giá trị 
1 Chiều cao tầng khai thác Ht m 6÷7 
2 Tổng số lượng lỗ khoan N lỗ 20÷30 
3 Đường kính lỗ khoan dk mm 102 
4 Chiều sâu lỗ khoan Llk m 6,7÷7,7 
5 Chiều sâu khoan thêm Lkt m 0,5÷1 
6 Góc nghiêng lỗ khoan  độ 85 
7 Đường kháng chân tầng W m 2,9÷3,2 
8 
Khoảng cách giữa các lỗ 
khoan 
a m 2,9÷3,2 
9 
Khoảng cách giữa các 
hàng lỗ khoan 
b m 2,9÷3,2 
10 Chỉ tiêu thuốc nổ q kg/m3 0,350,37 
11 
Tổng lượng thuốc nổ 
cho 1 lỗ khoan (cho 1 
cấp vi sai) 
Q kg 21÷23 
TT Khoảng 
cách đo 
R, m 
Khối lượng thuốc 
nổ lớn nhất cho 
mỗi cấp vi sai Q, kg 
Tốc độ dao 
động lớn nhất 
PPV, mm/s 
1 155 23 8,92 
2 230 21 6,22 
3 155 21 10,9 
4 230 23 6,87 
5 300 23 4,9 
6 245 23 5,07 
7 200 23 4,99 
8 130 23 10,8 
9 180 23 7,53 
10 130 23 8,73 
11 460 23 1,4 
12 430 23 1,12 
13 420 23 1,18 
14 278 23 2,53 
15 130 23 9,21 
Bảng 2. Các thông số khoan nổ mìn thực hiện 
giám sát. 
Hình 2. Sơ đồ đấu ghép mạng nổ sử dụng kíp nổ vi sai phi điện. 
Bảng 3. Kết quả giám sát, khối lượng thuốc nổ một 
cấp vi sai và khoảng cách giám sát. 
106 Nguyễn Đình An và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(4), 102 - 109 
Hình 3. Vị trí thực hiện đo giám sát chấn động nổ mìn tại mỏ đá Ninh Dân. 
(b) 
(a) 
Hình 4. Hình ảnh và kết quả giám sát nổ mìn. 
(a) Máy đo giám sát nổ mìn Micromate (Canada); 
(b) Kết quả đo giám sát nổ mìn tại mỏ đá Ninh Dân. 
 Nguyễn Đình An và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(4), 102 - 109 107 
TT 
Hệ số tỉ lệ khoảng 
cách lũy tiến giảm 
dần (R/Q), Ds 
Hệ số tỉ lệ khoảng cách 
tang lũy tiến (Q/R), Ds 
USBM 
(1959) 
Ambraseys 
Hendron 
(1968) 
Langefors-
Kihlstrom 
(1963) 
Indian 
Strandard 
(1973) 




 
1 32,32 54,50 0,89 0,80 
2 50,19 83,37 0,75 0,56 
3 33,82 56,18 0,85 0,73 
4 47,96 80,88 0,78 0,61 
5 62,55 105,49 0,72 0,51 
6 51,09 86,15 0,77 0,59 
7 41,70 70,33 0,82 0,67 
8 27,11 45,71 0,95 0,90 
9 37,53 63,29 0,85 0,72 
10 27,11 45,71 0,95 0,90 
11 95,92 161,75 0,62 0,39 
2 89,66 151,20 0,64 0,40 
13 87,58 147,69 0,64 0,41 
14 57,97 97,75 0,73 0,54 
15 27,11 45,71 0,95 0,90 
TT 
Mô hình dự 
đoán 
Hệ số K 
Hệ số 
mũ b 
Hệ số tương 
quan R2 
1 USBM 667,75 -1,32 0,71 
2 
Ambraseys 
and Hendron 
1353,3 -1,33 0,71 
3 
Langefors-
Kihlstrom 
10,0478 3,87 0,68 
4 
Tiêu chuẩn Ấn 
Độ 
10,478 1,93 0,68 
Nhóm mô hình Langefors-Kihlstrom và Indian 
Strandard có giá trị R2 và hệ số chấn động K giống 
nhau nhưng hệ số mũ b lại khác nhau. 
Mục đích chính trong nghiên cứu này sử dụng 
các mô hình dự báo khác nhau để xác định quy mô 
một đợt nổ mìn hợp lý với tốc độ dao động nền đất 
lớn nhất nằm trong giới hạn cho phép. Trên cơ sở 
các kết quả giám sát từ các đợt nổ, sử dụng 
phương pháp kiểm chứng chéo để ước tính tốc độ 
dao động lớn nhất cho 4 mô hình trên (Hình 6). 
Qua kết quả nghiên cứu nhận thấy các mô hình 
USBM và Ambraseys Hendron có hệ số R2 = 0,79 
và các mô hình Indian Strandard và Langefors có 
hệ số R2= 0,74. 
Bảng 4. Hệ số tỉ lệ khoảng cách với các mô hình dự 
đoán khác nhau. 
Bảng 5. Hệ số K và b của các mô hình dự doán khác 
nhau. 
Hình 5. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ dao động lớn nhất PPV và hệ số tỉ lệ khoảng cách 
Ds với các mô hình khác nhau. 
108 Nguyễn Đình An và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(4), 102 - 109 
Với các kết quả phân tích trên ta nhận thấy, để 
dự báo tốc độ dao động lớn nhất của các vụ nổ tiếp 
theo nên sử dụng các mô hình USBM và 
Ambraseys Hendron vì có độ tin cậy cao hơn. 
4. Kết luận 
1. Tiêu chuẩn tổng quát nhất đánh giá tác dụng 
chấn động khi nổ mìn là tốc độ dao động lớn nhất 
(PPV, mm/s) của nền công trình cần bảo vệ. Hai 
thông số quyết định đến tốc độ dao động của nền 
đất là khối lượng thuốc nổ Q (kg) và khoảng cách 
đo từ vị trí nổ mìn đến điểm đo R (m). 
2. Trên cơ sở những số liệu đo được từ các vụ 
nổ của mỏ đá vôi Ninh Dân, qua việc sử dụng các 
mô hình khác nhau để đánh giá dự báo tốc độ dao 
động nền đất, tác giả đề nghị sử dụng các mô hình 
dự báo USBM và Ambraseys Hendron, dựa trên hệ 
số tỉ lệ khoảng cách giảm lũy tiến là tỉ số giữa 
khoảng cách và khối lượng thuốc nổ cho một đợt 
nổ vi sai (R/Q), để dự báo tốc độ dao động của nền 
đất có độ chính xác cao hơn các mô hình khác khi 
tiến hành nổ mìn tại mỏ đá vôi Ninh Dân. 
3. Kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả cũng là 
cơ sở khoa học để lựa chọn, tính toán áp dụng cho 
các mỏ đá vôi khác ở Việt Nam có điều kiện nổ mìn 
khai thác tương tự mỏ đá vôi Ninh Dân, huyện 
Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ. 
Lời cảm ơn 
Nhóm tác giả xin cảm ơn các cán bộ phòng kỹ 
thuật khai thác tại mỏ đá vôi Ninh Dân huyện 
Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ đã cung cấp các tài liệu và 
phối hợp giúp đỡ chúng tôi trong quá trình đo đạc, 
giám sát nổ mìn thực nghiệm tại mỏ để hoàn thành 
bài báo này. 
Tài liệu tham khảo 
An toàn trong sản xuất, thử nghiệm, nghiệm thu, 
bảo quản, vận chuyển, sử dụng, tiêu hủy vật 
liệu nổ công nghiệp và bảo quản tiền chất thuốc 
nổ- QCVN 01:2019/BCT. 
Dehghani, H., (2011). Development of a model to 
predict peak particle velocity in a blasting 
operation. International Journal of Rock 
Mechanics & Mining Sciences 48, 51-58. 
Drukovanui, M. F., (1973). Methods for controlling 
the explosion in quarries. Publisher. Moscow, 
Russian. 
Hình 6. Đồ thị kiểm chứng chéo giữa hệ số tỉ lệ khoảng cách tăng và giảm với tốc độ dao động với các 
mô hình khác nhau. 
 Nguyễn Đình An và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(4), 102 - 109 109 
Ganaponxki, M. I., Paron, B. L., Belin, V. A., Pukop V. 
V., Xivenkop M. A., (2007). Methods of blasting. 
Special blasting operations, MGGU. Moscow, 
Russian. 
Khandelwal, M. & Singh, T. N., (2007). Evaluation 
of blast-induced ground vibration predictors. 
Soil Dynamics and Earthquake Engineering 
27(2), 116-125. 
Khandelwal, M. & Singh, T. N., (2009). Prediction 
of blast-induced ground vibration using 
artificial neural network. International Journal 
of Rock Mechanics & Mining Sciences 46(7), 
1214-1222. 
Kutuzov, B. N, (1992). Blasting of rock. Moscow 
university of mining. Publisher. Moscow, 
Russian. 
Nguyễn Đình An, Trần Quang Hiếu, Trần Khắc 
Hùng (2011). Một số phương pháp xác định 
vận tốc dao động cực đại gây ra bởi chấn động 
nổ mìn trong khai thác mỏ lộ thiên. Tuyển tập 
báo cáo Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn 
Quốc lần thứ 22. 
Nhữ Văn Bách (cb) (2015). Công nghệ khoan - nổ 
mìn hiện đại với lỗ khoan đường kính lớn áp 
dụng cho các mỏ khai thác đá vật liệu xây dựng 
Việt Nam. Nhà xuất bản khoa học tự nhiên và 
công nghệ. 2015. 
Nhữ Văn Bách (2013). Nghiên cứu hoàn thiện 
công nghệ khoan - nổ mìn lỗ khoan đường kính 
lớn áp dụng cho mỏ đá lộ thiên gần khu vực 
dân cư ở Việt Nam. Đề tài cấp nhà nước, mã số 
ĐT.01-11/ĐMCNK. Hà Nội. 2013. 
Nhữ Văn Bách, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Đình An, 
Trần Khắc Hùng (2012). Phương pháp xác 
định tốc độ dao động của nền đất khi nổ mìn vi 
sai phi điện. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa 
chất 38. 
Nhu Van Bach, Le Van Quyen, Nguyen Dinh An, 
(2006). Methods for increasing effect and 
minimizing impacts of ground vibrations when 
blasting at the Nui Beo surface coal mine. 
Project between Hanoi University of Mining and 
Geology and Nui Beo surface coal mine. 
Stig O Olofsson, (1997). Applied explesive 
technology for construction and mining, 
Publisher Applex P.O. Box 71 S-640, Sweeden. 
Xadopski, M. A., (2004). The mechanical action of 
air shock waves of explosion according to 
experimental studies. Publisher. Moscow, 
Russian.