ખડકોનું ઉત્ખનન, વિસ્ફોટન અને વિખંડન

ખડકોનું ઉત્ખનન, વિસ્ફોટન અને વિખંડન (blasting & rock fragmentation) : ખડકોને નાના ટુકડાઓમાં તોડવાની ક્રિયા. ખાણોમાં તથા જાહેર બાંધકામોમાં, કૂવા ખોદવામાં, નહેરો બનાવવા માટે તથા જળનિકાસ માટે નાળાં બનાવવા, યંત્રોને બેસાડવા માટેનો પાયો તૈયાર કરવા વગેરે માટે સ્ફોટન (blasting) એ ખડકો તોડવાની મુખ્ય ક્રિયા છે. આ ઉપરાંત ઇમારત જમીનદોસ્ત કરવી, ચીમનીઓ કે ટાવર તોડવાં, મશીનરીની અંદરનાં પડ તોડવાં, યાંત્રિક કડછા તથા વાતભઠ્ઠીમાંના અસ્તરનાં પડ તોડવાં, ધાતુઓનું સજ્જીકરણ તથા ધાતુઓનાં પડ ચડાવવાં વગેરે ઘણાં કામોમાં વિસ્ફોટકો વાપરવામાં આવે છે. લશ્કરમાં બંદૂકના દારૂગોળામાં પ્રણોદક (propellant) બનાવવા, બૉમ્બમાં વિનાશક સામગ્રી ભરવા, ટૉર્પિડો, હાથબૉમ્બ (grenade), સુરંગો વગેરેમાં પણ વિસ્ફોટકો વપરાય છે.

ખડકોના વિસ્ફોટનની રીતોનું તેમાં વપરાતી ઊર્જાના વિનિયોગ અનુસાર વર્ગીકરણ નીચેની સારણીમાં દર્શાવ્યું છે :

ઊર્જા– ઉપયોગનો પ્રકાર	રીત	યંત્ર અથવા ઉપકરણ
રાસાયણિક	વિસ્ફોટન	નિમ્ન તથા ઉચ્ચ પ્રકારનાં સ્ફોટક દ્રવ્યો તથા વિસ્ફોટકો (Lox)
યાંત્રિકી	વાતિલ (pneumatic)	દબાણ હેઠળની હવા, CO2ના સિલિન્ડર
	રીપિંગ સંઘાત (impact),	રીપર બ્લેડ, ડોઝર બ્લેડ, દ્રવચાલક સંઘાત હથોડાયંત્ર
પ્રવાહી	ખનન (જમીનનું)	જલદાબ ધાવક (hydrolicking) મૉનિટર
	ખનન (ખડકોનું)	દ્રવચાલક પ્રધાર (jet)
વિદ્યુત	વિદ્યુતચાપ અથવા પ્રવાહ	વિદ્યુતયંત્રો

ડિક નામના નિષ્ણાતના મત અનુસાર વિસ્ફોટક એ કોઈ કારક (agent) સંયોજન કે મિશ્રણ છે; જેનું ઉષ્મા, સંઘાત, ઘર્ષણ અથવા આંચકા દ્વારા ખૂબ ઝડપી વિઘટન થાય છે. આ વિઘટનપ્રક્રિયા ઉચ્ચ વેગવાળી, ઉષ્માક્ષેપી તથા ખૂબ ઊંચા દબાણે, ઉષ્ણ વાયુઓ (2,50,000 બાર; 4500^o સે.) તથા વિપુલ પ્રમાણમાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે, જે ખડકોના આવરણને પ્રચંડ તીવ્રતા તથા અવાજ સાથે છિન્નભિન્ન કરી નાખે છે. જો આ પ્રક્રિયાની ગતિ અવાજની ગતિથી વધુ હોય તો તેને અધિસ્ફોટન (detonation) તથા તે માટે વપરાતા કારકને ઉચ્ચ સ્ફોટક દ્રવ્ય કહે છે. જો પ્રક્રિયાવેગ અવાજની ગતિથી ઓછો હોય તો પ્રક્રિયાને પ્રજ્વલન (deflagration) અને તે માટે વપરાતા કારકને નિમ્ન કક્ષાનું સ્ફોટક દ્રવ્ય કહે છે. આ રીતે અધિસ્ફોટને વિસ્ફોટ (explosion) કહી શકાય; પરંતુ પ્રજ્વલનને તે ઝડપી બળતું હોઈ વિસ્ફોટ કહી શકાય નહિ.

વિસ્ફોટકો(explosives)ના સ્ફોટક ગુણધર્મો : તેમની ક્ષેત્રીય કામગીરી ઉપરથી વિશિષ્ટ ગુણધર્મો નીચે દર્શાવ્યા છે :

પ્રબળતા (strength) : હાલમાં તે એમોનિયમ નાઇટ્રેટ અને ફ્યૂઅલ ઑઇલના મિશ્રણના (ANFO) ઊર્જામૂલ્યને 100 ગણીને તેના સંદર્ભમાં દર્શાવાય છે.

નિરપેક્ષ ભારસામર્થ્ય (absolute weight strength, AWS) અથવા નિરપેક્ષ સ્થૂળ સામર્થ્ય (absolute bulk strength, ABS) વિસ્ફોટકના પ્રત્યેક મિગ્રા.માંથી મળતી નિરપેક્ષ ઊર્જાનું (કૅલરીમાં) માપ દર્શાવે છે.

સાપેક્ષ ભારસામર્થ્ય (relative weight strength, RWS) ANFOના પ્રત્યેક મિગ્રા.ના સંદર્ભમાં વિસ્ફોટકના પ્રત્યેક મિગ્રા. દ્વારા મળતી ઊર્જાનું માપ દર્શાવે છે.

અધિસ્ફોટનો વેગ (velocity of detonation, VOD) : વિસ્ફોટક મારફતે જે ગતિથી પ્રઘાતાગ્ર (detonation / shock front) આગળ વધે તેને અધિસ્ફોટનો વેગ કહે છે. તેનું મૂલ્ય 1,500 મીટર/સેકન્ડથી 7,000 મીટર/સેકન્ડ વચ્ચે હોય છે. જેમ ખડક વધુ સખત તેમ વધુ ઉચ્ચ VODવાળા વિસ્ફોટકની જરૂર રહે છે.

ઘનતા (density) : પાણીના 1 મૂલ્યના સંદર્ભમાં આ વિશિષ્ટ ઘનત્વ છે. તે 0.5થી 1.7 ગ્રા./મિલિ. વચ્ચે મૂલ્ય ધરાવે છે. જેમ વધુ ઘટ્ટ વિસ્ફોટક તેમ વિસ્ફોટ દરમિયાન તે વધુ ઊર્જા મુક્ત કરે છે.

અધિસ્ફોટક દબાણ (detonation-pressure, D_p) : ચેપમાન-જોર્કેટ (C-J) તલ ઉપર અધિસ્ફોટન અગ્ર (detonation front) પાછળના પ્રક્રિયા વિસ્તાર ઉપરનું દબાણ. તે કિલોબારમાં દર્શાવાય છે.

        D_p = ઘનતા x VOD x વિસ્ફોટક કણોનો વેગ.

પરિમાપનની આ રીત ક્લિષ્ટ હોઈ વધુ સરળ સૂત્ર નીચે મુજબ છે :

        D_p = 2.325 x 10^–7 x (VOD)² x ઘનતા.

જેમાં VODને મીટર પ્રતિ સેકન્ડ, ઘનતાને ગ્રા./મિલી. તથા કણોના વેગને ઇંચ/પ્રતિ સેકન્ડ તેમજ D_bને કિલોબારમાં દર્શાવવામાં આવે છે.

સંવેદનશીલતા (sensitivity) : વિસ્ફોટકનો સ્ફોટ શરૂ થવાની સંવેદનશીલતા. ઓછા સંવેદનશીલ વિસ્ફોટકોનો સ્ફોટ કરવો મુશ્કેલ છે, જ્યારે વધુ સંવેદનશીલ વિસ્ફોટકો વાપરવા જોખમી હોય છે.

જળપ્રતિકારિતા (water resistance) : કાર્યક્ષમતા કે સંવેદન-શીલતા ગુમાવ્યા વગર વિસ્ફોટકની પાણી સામેની પ્રતિકારક્ષમતા. ANFO માટે તે નિર્બળ, રગડા (slurry) માટે સારી તથા નાઇટ્રોગ્લિસરીનયુક્ત જિલેટીનવાળા ડાયનેમાઇટ માટે ઘણી સારી હોય છે.

ભૂગર્ભ ખાણોમાંના જોખમી વાતાવરણમાં વપરાતા સલામત વિસ્ફોટકોને ‘માન્ય (permitted) વિસ્ફોટકો’ કહે છે. ભારતમાં માન્ય વિસ્ફોટકોની P₁, P₃ તથા P₅ કૅટેગરી ભૂગર્ભીય કોલસાની ખાણો માટે વપરાય છે.

અતિપ્રબળ વિસ્ફોટકોની વિવિધતા : બંદૂકના દારૂ જેવા નિમ્ન વિસ્ફોટકથી માંડીને નાઇટ્રોગ્લિસરીન આધારિત ઇમલ્શન સ્વરૂપના વિસ્ફોટકો સુધીનો તેમનો વિસ્તાર ગણી શકાય. આમાં ઑક્સિજન સંતુલિત ANFOને પ્રાપ્ય સ્ફોટન-ઊર્જાનો સસ્તો સ્રોત ગણી શકાય.

આરંભપ્રણાલીઓ (initiation systems) : વ્યાપારિક ઉચ્ચ વિસ્ફોટકો તથા સ્ફોટક દ્રવ્યોના વિસ્ફોટ માટે સંવેદનશીલ હોવા છતાં સલામતીવાળા આધારભૂત આરંભકો (initiators) વપરાય છે. ખૂબ વપરાતી આરંભક પ્રણાલીઓ આ મુજબ છે : (a) સાદા ડીટોનેટર તથા સલામત ફ્યૂઝ દ્વારા વિસ્ફોટ માટે, (b) અધિસ્ફોટકો (detonators) તથા ફ્યૂઝ/કૉર્ડ દ્વારા વિસ્ફોટ-આરંભ, (c) વિદ્યુત-અધિસ્ફોટકો દ્વારા આરંભ, (d) પ્રઘાતી તરંગવહન (shock wave conduction) દ્વારા અધિસ્ફોટકમાં આરંભ.

સામાન્ય વિદ્યુત-અધિસ્ફોટકો તાત્કાલિક સ્ફોટ કરે તેવા નીચા તણાવ કે ઊંચા તણાવવાળા હોય છે. અહીં (વિદ્યુત) વિલંબિત સ્ફોટનમાં જે અર્ધી સેક્ધડમાં સ્ફોટ કરે તેને લાંબા વિલંબવાળો તથા જે મિલીસેકન્ડ સમય લે તેને ટૂંકા વિલંબવાળો સ્ફોટ કહે છે.

ખૂબ વિપુલ સંખ્યામાં છિદ્રો અથવા પંક્તિઓને વિસ્ફોટ કરવા તથા તેમની વચ્ચે મિલીસેકન્ડનો મધ્યાંતર રહે તે રીતની બિનવિદ્યુત વિલંબિત આરંભપદ્ધતિમાં વિસ્ફોટ-પ્રતિસારણ (detonating relays) પ્રણાલી વપરાય છે. ઇલેક્ટ્રૉનિક વિલંબિત સ્ફોટન પદ્ધતિ દ્વારા વધુ ચોકસાઈભર્યું સ્ફોટન તથા વધુ વિખંડન (fragmentation) થાય છે.

રેડિયો-આવૃત્તિ વિકિરણો (radiofrequency radiation) કે સ્થિત વિદ્યુત જોખમો (static electricity hazards) સામે મૅગ્નાડેટ અધિસ્ફોટકો તથા મૅગ્ના-પ્રારંભકો (ટૂંકો વિલંબ) પૂરતી સલામતી પૂરી પાડે છે.

અધિસ્ફોટક પ્રણાલીઓના આરંભ માટે ડેટાલાઇન, વિલંબિત પ્રારંભકો તથા ભૂકંપી અધિસ્ફોટકો વગેરે અન્ય વિશિષ્ટ અધિસ્ફોટક પ્રણાલીઓ છે.

બિનવિદ્યુત પ્રારંભપ્રણાલીઓ પણ જાણીતી છે : (i) NONEL (નાઇટ્રોનોબેલ, AB, સ્વીડન); (ii) NONEL પ્રાઇમાડેટ (એન્સાઇન બિકફર્ડ); (iii) હરક્યુડેટ (હરક્યુલિસ), (iv) બ્લાસ્ટ-માસ્ટર રિડન્ડન્ટ ટ્રન્કલાઇન ડીલે (RTD) (એટલાસ પાઉડર કંપની).

અનુક્રમિક (sequential) વિસ્ફોટક યંત્રો વિલંબરચના માટેનો ત્રીજો સ્રોત છે જે છેક નીચેથી ઉપરના સ્તર સુધી વિદ્યુતવિલંબ પદ્ધતિ (અનુક્રમિક સ્ફોટન યંત્ર સાથે ઇલેક્ટ્રૉનિક વિલંબ) તરીકે વપરાય છે.

સ્ફોટકારકો (exploders) અથવા સ્ફોટન(blasting)-યંત્રો : વિદ્યુતીય અધિસ્ફોટકો(detonators)ને ફોડવા માટે જરૂરી વીજપ્રવાહ આપતાં સુવાહ્ય (portable) યંત્રો / ઉપકરણો એ ચુંબકીય (અથવા ડાઇનેમો) અથવા સંગ્રાહક બૅટરી પ્રકારનાં વિસ્ફોટકારકો છે.

વિસ્ફોટકોના પર્યાયો : વિસ્ફોટકોની કેટલીક બિનઆવશ્યક અસરો ટાળવા માટે વિસ્ફોટકોના કેટલાક પર્યાયો શોધાયા છે. તેમાં ઍરડૉક્સ (10,000થી 12,000 રતલ/2 ઇંચ અથવા 7,000-8,000 કિગ્રા./ સેમી.² દબાણ હેઠળની હવા) તથા કારડૉક્સ પ્રણાલી (જેમાં 700થી 1,500 કિગ્રા./સેમી.² દબાણે ભરેલ કાર્બન-ડાયૉક્સાઇડ) તથા હાઇડ્રૉક્સ પાઉડર તરીકે ઓળખાતું મિશ્રણ (NaNO₃ અને NH₄ Clનું મિશ્રણ) ગણાવી શકાય. આ ઉપરાંત વિદ્યુતપ્રણાલીઓ [વિદ્યુતશક્તિનો ઉપયોગ કરી પ્રેરણ (induction) દ્વારા ગરમી ઉત્પન્ન કરીને, ઉચ્ચ આવૃત્તિ, સૂક્ષ્મ તરંગ ઇલેક્ટ્રૉન કિરણાવલી, પ્લાઝ્મા પ્રધાર (jet) અને સંગ્રાહક વિભાર તકનીકો] અને ખડક-સ્ફોટન સંયોજન(rock breaking compound, RBC)નો પણ ઉપયોગ થઈ શકે.

સ્ફોટનની યાંત્રિકી (mechanics) : વિસ્ફોટકોનો સ્ફોટ થાય ત્યારે ખડક તોડવા માટે બે અસરો પ્રારંભિક રીતે કારણભૂત હોય છે. પ્રઘાતી તરંગનો આઘાત (impact) તથા નીપજતા વાયુ-પરપોટાનું પ્રસરણ (expansion). સામાન્ય રીતે પ્રબળ વિસ્ફોટકો (ટી.એન.ટી., એન.જી., ડાયનેમાઇટ) ખડકો તોડવા વધુ ઊર્જા મુક્ત કરે છે તથા નિર્બળ વિસ્ફોટકો (ANFO) વાયુના પ્રસરણ દ્વારા ખડકનું ખંડન કરે છે. આમ સખત, બરડ ખડકો (ગ્રૅનાઇટ, ટેકોનાઇટ) તોડવા માટે આઘાતતરંગો (brittle) તથા મૃદુ, પ્લાસ્ટિક અથવા સાંધાવાળા ખડકો (શેલ, ક્ષાર, કોલસો) તોડવા માટે વાયુ-વિસ્તરણ રીત વધુ અસરકારક રહે છે.

સ્ફોટન સાથે જ ખડકોમાં અક્ષીય (longitudinal) પ્રતિબળ (stress) તરંગો પ્રસરીને ખડકના ખુલ્લા ફલક સુધી સંકોચન-તરંગ તરીકે પ્રસરે છે અને ત્યાંથી સંઘાત સાથે પાછા ફરે છે. ખડક તથા હવા વચ્ચે ક્રમભંગને લીધે કેટલીક ઊર્જા હવામાં તરંગશક્તિ આંદોલનો કે અવાજના રૂપમાં છટકી જાય છે. આથી જ્યાં વિસ્ફોટક ધરબ્યો હોય તેની આજુબાજુનો ખડક દબાણ હેઠળ તથા ત્રિજ્ય તિરાડ (radial tracks) દ્વારા ટુકડેટુકડા થઈ જાય છે. મુખ્ય વિખંડન (fragmentation) તો જ્યારે સંકોચન-તરંગો (compression waves) ખડકમાં ખેંચાણ-તરંગો (tension waves) રૂપે પાછા વળીને ભટકાય છે ત્યારે થાય છે. તાણ પ્રતિ આવા ખડકો ટકી ન શકતાં જેમ જેમ આ તરંગો આગળ વધે તેમ તેમ તણાવ-પટ્ટ (tensile slabs) બનાવવામાં નિષ્ફળ જતાં, પ્રતિબળી લેવલ જેમ જેમ ઘટતું જાય તેમ તેમ તેનું સ્ફોટન ઘટતું જાય છે. અનુપ્રસ્થ તરંગો(transverse waves)નું (ઘણા નબળા હોઈ) મુખ્ય કાર્ય ખડકોમાં અપરૂપણ (shear) ક્રિયાથી ત્રિજ્ય તિરાડો બનાવવા તથા વિભંગો(fractures)ને છૂટા પાડવાનું હોય છે.

વાયુ-પ્રસરણ-અસર તરંગ ઉપર અનુક્રમિક રીતે થાય છે. તે ધીમી ગતિએ આગળ વધે છે. પ્રતિબળ-તરંગો મુખ્યત્વે ભંજન-અસર કરે છે, જ્યારે વાયુ-પરપોટા એક ઉચ્ચાલન-અસર (heaving = ઉપાડવું) નિપજાવે છે. વિસ્ફોટવિભંગ અને ખડકમાંના અગાઉથી રહેલા સાંધાઓને ઊંચા દબાણે પ્રસરતો વાયુ વધુ ને વધુ તોડતો જાય છે. આમ વાયુ-વિસ્તરણ-અસર મુખ્યત્વે ગર્ત (crater) બનાવવા માટેની વિસ્થાપન-પ્રક્રિયા છે.

ગર્ત–ભૂમિતિ તથા વિસ્ફોટ–ગોલકની રચના (crater geometry & design of blast-round) : સ્ફોટક દ્રવ્ય દાબવાના તથા પરિણામે નીપજતા ગર્ત વચ્ચેના પરિમાણી (dimensional) સંબંધ દ્વારા આપણને સ્ફોટનું પરિમાણ મળે છે તથા તે ઉપરથી વિસ્ફોટ અંગેની રચના કરવાનું શક્ય બનાવે છે (લિવિંગ્સ્ટન 1958, લાન્ગેફોર્સ 1978, ગુસ્તાવસન 1981).

વિસ્ફોટકના વજન (W) તથા તે મુક્ત ફલકથી તેના ગુરુત્વબિંદુ સુધીમાં કેટલી ઊંડાઈએ અથવા લંબરૂપ અંતરે ગોઠવવો જેથી ખડકમાં તે ફોડવાથી વધુ સારી અસર નિપજાવી શકે તે લાન્ગેફોર્સ તથા કીહલસ્ટ્રોમ(1978)ના સમીકરણ દ્વારા દર્શાવી શકાય :

W = ad² + bd³ + cd⁴ ….

જેમાં a, b, c વગેરે નિયતાંકો છે. આવી લઘુગણકીય શ્રેણીનો ઉકેલ ક્લિષ્ટ છે તથા જેમ જેમ ઉત્તરોત્તર પદો (terms) ઉમેરાતાં જાય તેમ તેમ તેના ફાયદા ઘટતા જતા હોવાથી આ સમીકરણ નીચે મુજબ વધુ સરળ બનાવાયું છે :

W α dⁿ જેમાં n પરિવર્તી ઘાતાંક છે જેનું મૂલ્ય પ્રત્યાસ્થ (elastic) ખડક માટે 1.5 તથા સુઘટ્ય (plastic) ખડક માટે 3.4 છે. આ મૂલ્ય પ્રાયોગિક રીતે કોઈ એક પરિસ્થિતિમાં નક્કી કરવામાં આવે છે. અચળ ભારણ (d) (burden) તથા વિસ્ફોટકોના વધતા જતા વજન (W) અનુસાર શ્રેણીબદ્ધ ધડાકા કરીને એક પૂર્ણ ગર્ત નિપજાવાય છે. આવાં શ્રેણીબદ્ધ પ્રાયોગિક પરિણામો ઉપરથી વિસ્ફોટક તથા ખડકો માટેની વિસ્ફોટ ડિઝાઇન અંગેના આલેખો તૈયાર કરાય છે.

વિસ્ફોટના તબક્કા (blasting rounds) : ઉપરના સ્તરે કે ભૂગર્ભીય ઢોળાવ ઉપર વિસ્ફોટ કરવાની તુલનામાં ભૂગર્ભમાં ‘વિકાસશીલ વિસ્ફોટન’ (development blasting) અઘરું, ધીમું, બિનકાર્યક્ષમ તથા ખર્ચાળ હોય છે; કારણ કે અહીં ફક્ત એક મુક્ત ફલક (face) પ્રાપ્ય છે. આથી જ્યારે પ્રથમ છિદ્ર અથવા કર્તનગોલકોનું વિસ્ફોટન થાય ત્યારે વિકાસના પ્રત્યેક તબક્કા(round)માં એક વધારાનો મુક્ત ફલક ખૂલે છે. પછીનાં ક્રમિક છિદ્રો યોગ્ય વિલંબ સાથે ફોડવામાં આવે છે જેથી તેના તૂટવાને લીધે વિસ્ફોટની અસરકારકતા તથા ક્ષમતામાં સુધારો થાય છે. આ ઉપરાંત જેમ વધુ ઊંડાં છિદ્રો બને તેમ વધુ ફાયદો થાય છે કારણ કે આથી ખર્ચ ઘટે છે.

વિકાસશીલ વિસ્ફોટન રચના માટેની મુખ્ય બાબતો આ મુજબ છે : (1) સ્ફોટક દ્રવ્યનો પ્રકાર, (2) ખડકની પ્રકૃતિ તથા સમાનતા, (3) શાર કરેલ છિદ્રનો વ્યાસ, (4) છિદ્રોની લયબદ્ધતા (pattern), સંખ્યા તથા ઊંડાઈ, (5) પ્રત્યેક શારીય છિદ્રમાં ભરાતા સ્ફોટક દ્રવ્યનું વજન, (6) સ્ફોટ કરવાનો ક્રમ તથા સ્ફોટકને જોડવાનો ક્રમ.

સામાન્ય રીતે યંત્રથી કાપેલી ચાંપ, કોણીય છેદ, જ્વલન-છેદ અને સર્પિલ-છેદ સ્વીકૃત થયેલાં છે. યંત્ર-છેદ ચાંપો માત્ર મૃદુ ખડકો (કોલસો, ક્ષાર, પોટાશ, ઍસ્બેસ્ટૉસ) માટે વપરાય છે અને હાલમાં બહુ વ્યાપક રીતે વપરાતાં નથી.

અન્ય સ્ફોટ તબક્કામાં શારડી-છેદ (કાપ્યા સિવાયનો) મુખ્ય છે. કોણીય છેદ રાઉન્ડ વધુ પ્રચલિત છે. આમાં V આકારનો ફાચર-છેદ શંકુ-છેદ, પિરામિડ-છેદ વગેરે છિદ્રોની ગોઠવણી અને સહયોજનમાં ફેરફાર કરીને બનાવાય છે. આ પ્રકાર સખત ખડકમાં અસરકારક છે પરંતુ અહીં ખનન દરમિયાન ખડકો ઊડતા હોય છે તથા વિસ્ફોટકો વધુ પ્રમાણમાં વપરાય છે. અહીં ફલક નાના પરિમાણ રૂપે આગળ વધતું હોઈ આવાં શારડી-છિદ્રો બનાવવા ખૂબ કાળજી અને આવડત જરૂરી છે.

જ્વલન-છેદ તબક્કો સહેલાઈથી નક્કી કરી શકાય છે. ઓછો વિસ્ફોટક વપરાય છે અને કેટલી ઊંડાઈ સુધી આગળ વધવું તેની કોઈ મર્યાદા નથી. અહીં કેટલાંક છિદ્રો વિસ્ફોટક ભર્યા વિના રખાય છે જેથી મુક્ત ફલક મળી રહે. આવાં છિદ્રોની વિવિધ પ્રકારની રચના વપરાય છે. આ પ્રકાર સખત બરડ સમાંગી ખડકો માટે વાપરી શકાય છે. સર્પિલ તબક્કો વધુ ઊંડા અને પહોળા કરવા યોગ્ય શાર-છિદ્રો તથા જ્વલનનો યોગ્ય ક્રમ સાચવવામાં આવે છે.

પૃષ્ઠ–વિસ્ફોટન (surface blasting) : યોગ્ય AN આધારિત વિસ્ફોટકો તથા સ્ફોટક દ્રવ્યો વધુ ઉપલબ્ધ થતાં તથા તે માટે નાની નાળીઓ(sike)માં ફેરવી શકાય તથા પમ્પ કરી શકાય તેવાં પાયસ (emulsion) તથા કર્દમ (slurry, રગડો) વાપરીને તથા નાઇટ્રોગ્લિસરીન (NG) આધારિત વિસ્ફોટકોના ઓછા વપરાશને કારણે, વિસ્ફોટ અંગેનું વિજ્ઞાન ખૂબ ખૂબ પ્રમાણિત કરી શકાયું છે. આ ઉપરાંત મોટી સંખ્યામાં પ્રાપ્ય મુક્ત ફલકોને લીધે પણ વિસ્ફોટકોનો ઉપયોગ સરળ બન્યો છે.

પૃષ્ઠ-વિસ્ફોટન વ્યવહારના મુખ્ય મુદ્દાઓ નીચે મુજબ છે :

(1) શાર–છિદ્રનો ઢોળાવ : સામાન્યત: અક્ષીય; પરંતુ કાર્યક્ષમતા વધારવા ઢળતો પણ હોઈ શકે અથવા વિવૃત ખનનમાં સપાટીને સમાંતર પણ હોઈ શકે (opencast highwall). (2) ઉપ–શારકામ (sub-drilling) : ખનનની જગ્યાની નીચે છિદ્રની ઊંડાઈ (ભૂમિને સંપૂર્ણ તોડવાની ખાતરી કરવા). (3) છિદ્રોની હાર : સામાન્યત: બે, ત્રણ કે વધુ. (4) છિદ્રની ભાત (pattern) : ચોરસ, લંબચોરસ કે ત્રિકોણીય. (5) વિસ્ફોટકો : ANFO (છૂટો કે કોથળીમાં ભરેલો); AN અથવા ધાતુયુક્ત રગડો અથવા ઘટ્ટ રસ. છિદ્રોમાં સ્ફોટક દ્રવ્યનું વિસ્તરણ કરવા તેને ઉપરથી આચ્છાદિત કરવા. (6) છિદ્રમાં વિસ્ફોટક ધરબવો : વિસ્ફોટક ભરવા માટેનાં છિદ્રો બે હારમાં બનાવી જામગરી દ્વારા ANFO ફોડવા માટે ખાસ પ્રારંભક (primar) વાપરવો. આવી જામગરી, સ્ફોટક ટોપચાંવાળી હોઈ વિદ્યુત દ્વારા સળગાવી શકાય છે. અહીં હાર તથા છિદ્રો વચ્ચેના સ્ફોટનમાં મિલીસેકન્ડ જેટલો વિલંબ કરે છે જેથી અવાજ, ધ્રુજારી ઘટે તથા ખડકો વધુ ઝડપથી તૂટી શકે. (7) દ્વિતીયક સ્ફોટન : પ્રારંભિક સ્ફોટન બાદ રહી જતા ગોલાશ્મને તોડવા જરૂરી વધારાનું ખંડન. આ માટે શારમાં રગડો ભરી, છિદ્ર બંધ કરી દઈ ઉપર વજનદાર ગોળો ફેંકી અથવા હથોડા વડે આઘાત આપવામાં આવે છે. (આ પદ્ધતિ અપૂરતી ક્ષમતાવાળી અને ખર્ચાળ છે.) પૃષ્ઠખનન માટે વિસ્ફોટરચના તેની સૈદ્ધાંતિક વિભાવના, અનુભવે તેમાં આવશ્યક ફેરફાર તથા પ્રયોગનિર્ણીત અનુભવથી નક્કી કરવામાં આવે છે. વિસ્ફોટ કરવા કે તેનું મૂલ્યાંકન કરવા ધ્યાનમાં લેવાતાં પરિબળોને શારકારક (drilling factor) તથા ભૂકારીય (powder factor) કહે છે. વિવિધ ખનનરીતો તથા સાધનોમાં તે નીચે મુજબ હોય છે :

	શારકામ–પરિબળ (drilling factor)	ચૂર્ણ–પરિબળ (powder factor)
ખુલ્લા ખાડાવાળી ખાણ ધાત્વીય અયસ્ક અધાત્વીય અયસ્ક પૃષ્ઠ-ખાણ-ખનન અધિભારણયુક્ત	6.7-13.4 mm/ટન	0.05-0.5 કિગ્રા./ટન 0.03-0.1 કિગ્રા./ટન 0.1-0.3 કિગ્રા./ટન

આ વિસ્ફોટરચના પ્રયોગનિર્ણીત હોઈ આયોજન તથા મૂલ્યાંકનમાં મદદરૂપ છે.

વિસ્ફોટના મુખ્ય પ્રાચલ (parameters) જે નક્કી કરવાના હોય છે તે આ મુજબ છે : (1) તટ-ઊંચાઈ તથા ઢોળાવ : વિસ્ફોટ કર્યા વિનાની પરિસ્થિતિ પર આધારિત. (2) છિદ્ર-વ્યાસ : (150થી 460 mm વચ્ચે). (3) છિદ્ર-ઊંડાઈ : અક્ષીય રીતે ઢળેલું (અક્ષને 30^o), સંસ્તર તટ-ઊંચાઈ વત્તા ઉપ-શારકામ (મીટરમાં). (4) ભારણ (burden) : ઢોળાવના ફલકથી ચાર્જ(ધરબાયેલ વિસ્ફોટક)ના મધ્ય સુધીનું અક્ષીય અંતર (મીટરમાં). (5) ધરબાતા વિસ્ફોટકની ઘનતા : શાર-છિદ્રની લંબાઈના પ્રમાણમાં વિસ્ફોટકનું વજન (kg/m). (6) શાર-છિદ્રમાં ભરવાના ચાર્જની ઊંચાઈ : સામાન્યત: સતત ક્વચિત્ શાખાવાળી (મીટરમાં). (7) ચાર્જનું પ્રતિ શાર-છિદ્ર વજન (kgમાં). (8) છિદ્રો વચ્ચે અંતર : છિદ્રોની હાર વચ્ચેનું મીટરમાં અંતર. (9) આવશ્યક છિદ્રોની સંખ્યા. (10) તૂટતા ખડકો(અયસ્ક, કોલસો)નું ટનમાં વજન. (11) શારકારક : ખડકના એકમ વજનને મુકાબલે શાર-છિદ્રની લંબાઈ (મીટર/ટન). (12) ભૂકા-કારક : ખડકના એકમ વજનને મુકાબલે વપરાતા વિસ્ફોટકનું વજન (કિલો/ટન).

ખાણમાં વિસ્ફોટનું આયોજન કરતી વખતે ત્રણ વસ્તુ ધ્યાનમાં રાખવી જરૂરી છે : (1) પ્રાપ્ય સ્ફોટક દ્રવ્યોના પ્રકારો, ધડાકા માટે આવશ્યક ઉપકરણો, તકનીકી તથા અર્ધતકનીકી માનવોની ઉપલબ્ધિ, સ્ફોટન-પ્રાવિધિનું જ્ઞાન, વિસ્ફોટ માટે અનુકૂળ સ્થળો. (2) માનવો તથા સાધનો માટે સલામત રીતે કામ કરવા અંગેના નિયમો જરૂરી છે. (3) ધડાકા પછીની સહાયક ક્રિયાઓ જેવી કે પંકને દૂર કરવો, ભરવો, ખેંચવો, દળવો અને સપાટી સુધી ઉપર ચડાવવો તથા તેનું સ્થાનાંતર કરવું વગેરે.

વિસ્ફોટક કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે જાણવું જરૂરી છે. કારણ અને અસર (cause and effect) વચ્ચે સંબંધ જોડવાનો પ્રયત્ન કરતાં શાર-છિદ્રની ભાત, તેનો વ્યાસ, થાળાની ઊંચાઈ, ગોલકની ઊંડાઈ, ઉપરનો ભાર, વચ્ચેની જગ્યા, વિસ્ફોટકોની કિંમત વગેરે મુશ્કેલીઓ ઊભી થાય છે. બ્લાસ્ટિંગ તકનીકો ખંડન(fragmentation)ની માત્રા નક્કી કરે છે જે વળી પ્રતિકલાકે ખડકને નિષ્કર્ષિત (extraction) કરવાનું પ્રમાણ અને ટ્રકો, પાવડા, ક્રશર (કોલુ), ખંડિત ખડકોનું વહન અને તેમને ઊંચે ચડાવવા વગેરેના ખર્ચને અસર કરે છે. વિસ્ફોટની ક્ષમતાને સુધારવામાં યોગ્ય વિસ્ફોટકની પસંદગી અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. વિસ્ફોટકના ખર્ચનો અંદાજ મૂકતી વખતે નૂર, ગોદામ, ભારવહન, ચડાવવા-ઉતારવા-મિશ્ર કરવાનો વગેરે ખર્ચ પણ લક્ષમાં લેવો જોઈએ.

વિસ્ફોટનના બે વિશિષ્ટ મુદ્દાઓ ખાસ ધ્યાન માગી લે છે : (1) અતિભારણમાં જેમ વિસ્ફોટક સામગ્રી સારી રીતે પથરાયેલી હોય તેમ સારું ઉત્પાદન મળે છે, અને (2) નાના છિદ્રની સરખામણીમાં મોટા છિદ્રને શારવાનો સમય એટલો જ લાગે છે અને એ માટે ખાસ વધારાનો ખર્ચ થતો નથી. નાના વેધના ગેરફાયદા એ છે કે તે વિસ્ફોટકનો ઓછો જથ્થો (ચાર્જ) સમાવી શકે છે અને નબળી યુગ્મન અસર ઉપજાવે છે : ચાર્જ વ્યાસ અને કુલ વ્યાસના ગુણોત્તરમાં ઘટાડો થતાં તણાવ કે વિકૃતિ (strain) તરંગના કંપવિસ્તાર(amplitude)માં ઘટાડો થાય છે.

એમ જોવા મળ્યું છે કે વધુ ઉત્પાદન કરીને વિસ્ફોટનનો ખર્ચ કે જે પ્રચાલન(operation)ના આમાપ (size) અને પ્રકાર પ્રમાણે કુલ ખર્ચના 7થી 40 % જેટલો હોય છે તે ઘટાડી શકાય છે. અમેરિકામાં મોટાં યંત્રો અને વધુ ઉત્પાદન દ્વારા ખનન-ઉદ્યોગનો ભારે વિકાસ થયો છે.

વીરેન્દ્રસિંગ

અનુ. જયંતિલાલ જટાશંકર ત્રિવેદી

જ. પો. ત્રિવેદી