Kết quả đo chấn động rung khi nổ mìn

2. Kết quả đo chấn động rung khi nổ mìn

Các geophone (máy ghi chấn động) được bố trí trên 1 đoạn đo có hướng thẳng với tâm nổ của bãi mìn. Vị trí gắn các geophone cũng tùy điều kiện mà có sự lựa chọn phù hợp, đảm bảo khoảng cách so với bãi mìn tăng dần từ đầu đến cuối tuyến.

Tuyến đo bao gồm 23 vị trí. Tại vị trí 1 đặt geophone tổ hợp ghi nhận sóng theo 2 phương vuông góc nhau, 22 vị trí tiếp theo bố trí xen kẻ các geophone ghi sóng ngang và geophone ghi sóng đứng.

Quan trắc rung động tại mỏ được tiến hành đo tại 3 thời điểm:

Quan trắc các rung động khi chưa nổ mìn.

Quan trắc tại thời điểm nổ mìn

Quan trắc sau khi nổ mìn.

Căn cứ vào vị trí bắn mìn, tuyến đo địa chấn được bố trí gần như thẳng đến tâm nổ (xem các sơ đồ hiện trạng và bố trí tuyến đo địa chấn). Kết quả đo chấn động rung khi nổ mìn cho thấy tại mỗi lần nổ đều có mức độ chấn động rung và khoảng cách an toàn do chấn động rung khác nhau, phụ thuộc vào cấu trúc địa chất mỏ và đất đá vây quanh chúng cũng như quy mô lần nổ, phương pháp điều khiển nổ. Dựa trên cơ sở tài liệu đo được tại hiện trường ở từng bãi nổ khác nhau, tập thể tác giả đã tiến hành xử lý tài liệu để xây dựng biểu đồ cho từng mỏ nhằm làm sáng tỏ quy luật chấn động rung từng mỏ, so sánh với TCVN 6962-2001 về chấn động rung nhằm xác lập khoảng cách an toàn cho mỗi mỏ.

Các kết quả đo rung động do nổ mìn tại mỗi một bãi nổ được thể hiện theo các dạng tài liệu sau:

- Đồ thị biểu diễn gia tốc rung động trung bình (dB).

- Biểu đồ gia tốc rung động do nổ mìn (m/s²).

- Biểu đồ gia tốc rung động 3 chiều do nổ mìn (m/s²).

a. Đồ thị biểu diễn gia tốc rung (a_r)

Gia tốc rung là giá trị gia tốc được tính theo giá trị trung bình bình phương gia tốc quan trắc được trong khoảng thời gian có dao động do nổ mìn (Theo TCVN 6962:2001). Đồ thị gia tốc rung trên mỗi một mỏ được thể hiện theo 3 thời điểm quan trắc khác nhau (dB) và thể hiện quy luật biến đổi (suy giảm) theo khoảng cách của gia tốc rung trên mỗi một mỏ; quy luật này được mô phỏng tương ứng với hàm mũ:

Trong đó: y là giá trị gia tốc tại vị trí có khoảng cách x (m) từ tâm nổ đến điểm đo; a và b là các hệ số nhận được trên cơ sở các dữ liệu quan trắc thực tế tại từng bãi nổ.

Thể hiện gia tốc rung động (m/s²) tại một số vị trí trên tuyến quan trắc. Biểu đồ cho ta thấy sơ bộ quy luật biến đổi gia tốc tại từng vị trí và trên tuyến quan sát. Mỗi đợt nổ đều ghi lại gia tốc rung động khi nổ mìn. (xem chi tChi tiết được trình bày tại phụ lục số 2.

Thể hiện gia tốc rung động (m/s²) nhận được theo đặc tính geophone 3 chiều (2 geophone ngang đặt theo các phương khác nhau và 1 geophone đứng) tại 2 vị trí khác nhau, thông thường là vị trí đầu và vị trí cuối của tuyến quan trắc. Trên biểu đồ cho thấy sự suy giảm gia tốc theo khoảng cách và theo từng vị trí quan trắc (xem chi tiết tại phụ lục số 1).

Thiết bị ghi nhận rung được gắn trên mặt đất theo tuyến thẳng hướng với bãi nổ, rung động máy ghi nhận là tổng hợp các dao động mặt đất từ các sóng đến theo nhiều nguồn khác nhau, bao gồm sóng truyền trực tiếp từ nguồn gây chấn động qua lớp đất phủ trên bề mặt đất; sóng phản xạ và sóng khúc xạ qua các lớp đất đá trong mỏ.

Trong Đề tài này thực hiện các phương pháp nổ mìn sau:

- Phương pháp điều khiển nổ vi sai kết hợp dây nổ cho các mỏ xa các khu vực dân cư và các công trình công cộng chủ yếu là các mỏ ở các huyện trong tỉnh Đồng Nai.

- Phương pháp điều khiển nổ vi sai phi điện đối với các mỏ ở khu vực Hóa An, Bình Hóa, Tân Bản là những khu vực gần khu dân cư và các công trình công cộng.

a. Nổ vi sai điện kết hợp dây nổ

Nổ vi sai điện kết hợp dây nổ là phương pháp nổ đang được áp dụng trên các mỏ thuộc địa bàn tỉnh, tập trung chủ yếu ở các cụm mỏ xa dân cư và các công trình công cộng. Tổng số bãi nổ đối với phương pháp này là 12 bãi được bố trí ở các cụm mỏ: SokLu (4 bãi); Sông Trầu (2 bãi); Vĩnh Tân (1 bãi); Thiện Tân (1bãi); Phước Tân (2 bãi) và Hang Nai (2 bãi). Kết quả đo chấn động tại các bãi nổ này như sau:

Rung động tại một thời điểm được ghi nhận bằng biểu đồ sóng. Các dao động được chuyển đổi sang dạng tín hiệu số ghi nhận được ở các geophone và được sử dụng để tính toán giá trị vận tốc rung, gia tốc rung trên cơ sở các đặc trưng kỹ thuật của geophone và theo tiêu chuẩn TCVN 6962: 2001, TCVN 7378:2004.

Sóng dao động phát sinh khi nổ mìn tại hiện trường khu vực mỏ đá xây dựng SokLu 1, SokLu 2, SokLu 5, SokLu 6 vào ngày 18 tháng 08 năm 2006 được ghi lại dưới dạng các băng địa chấn, sau đó được xuất ra dưới dạng số rời rạc dùng để tính các giá trị gia tốc rung động mặt đất (xem phụ lục số.......).

+ Mỏ Sok Lu 1 (Công ty Cổ phần Xây dựng Cao su).

Bãi nổ có quy mô 2755kg, đo ngày 18/8/2006.

- Tuyến đo cách tâm bãi nổ từ 114 ÷ 222 mét. Phương vị tuyến 27090⁰.

- Rung động theo phương thẳng đứng có giá trị gia tốc thay đổi trong khoảng từ 68dB (0,026m/s²) đến 86dB (tương ứng 0,20m/s². Rung động theo phương ngang có xu hướng mạnh hơn, từ 79dB (0,0899m/s²) đến 83 dB (0,135m/s²).

- Từ 260 mét trở đi, rung động giảm nhỏ hơn 75dB,

- Gia tốc rung ghi tại các geophone nhìn chung giảm theo khoảng cách tính từ nguồn nổ, tuy nhiên mức tăng giảm không theo một qui luật nhất định. Điều này có thể lý giải là do sự bất đồng nhất của môi trường chấn động tại mỏ Soklu1. Sóng truyền đến các geophone gồm cả sóng trực tiếp và sóng phản xạ, sóng khúc xạ từ nền đá gốc.

- Thời gian rung động diễn ra rất nhanh, ngay sau khi nổ mìn 3s môi trường đã tắt chấn hoàn toàn.

- Tuyến đo cách tâm bãi nổ từ 138 ÷ 187 mét. Phương vị tuyến 150330⁰.

- Gia tốc rung động theo phương thẳng đứng có giá trị trong khoảng từ 78dB (0,096m/s²)  84dB (0,15m/s²). Rung động theo phương ngang từ 80dB (0,09784 m/s²) đến 84 dB (0,16727 m/s²),

- Cường độ rung ghi nhận được trên tuyến đo tại mỏ Soklu 2 nhìn chung khá cao, dao động lân cận mức 80 dB.

- Chấn động phát sinh khi nổ mìn bị khúc xạ và phản xạ nhiều lần tại các ranh giới địa tầng trong quá trình lan truyền, do đó cường độ rung động trên mặt đất là tổng hợp các sóng truyền đến cũng tăng đáng kể.

Tại một vị trí nhất định, gia tốc rung nội suy được bán kính ảnh hưởng như sau:

Vị trí(m)	200	250	300	350	400	450	500
Gia tốc đứng nội suy theo khoảng cách (dB)	80	78	77	75	73	71	69

Theo tiêu chuẩn TCVN 6962:2001, rung động phát sinh khi nổ mìn tại mỏ Soklu2 ngày 18 tháng 8 năm 2006 đã vượt mức giới hạn an toàn về rung động đối với môi trường xung quanh mỏ. Mặc dù ở mỏ đá Soklu 2 hầu như không có dân cư và các công trình công cộng trong khu vực mỏ, nhưng để đảm bảo an toàn về môi trường xung quanh theo TCVN nên khống chế quy mô mỗi đợt nổ tối đa là 2500kg.

+ Mỏ SokLu 5 (Công ty BBCC).

Bãi nổ có quy mô 3002kg, đo ngày 18/8/2006.

- Tuyến đo cách tâm bãi nổ từ 212 ÷ 336 mét. Phương vị tuyến 23050⁰.

- Gia tốc rung động theo phương thẳng đứng có giá trị trong khoảng từ 66dB (0,020m/s²)  84dB (0,16m/s²). Rung động theo phương ngang từ 80dB (0,098 m/s²) đến 84 dB (0,17 m/s²).

- Tại các điểm ghi nhận sóng trên nữa đầu tuyến đo, gia tốc suy giảm nhanh một cách rõ rệt, khoảng cách tăng 60 mét rung động giảm từ 84dB -> 67dB. Tuy nhiên phần tuyến đo còn lại gia tốc không giảm mà chỉ dao động trong khoảng 65dB -> 70dB. Tại đây sóng truyền đến máy thu chấn động không chỉ là sóng trực tiếp mà đã được cộng dồn cường độ từ các sóng phản xạ và khúc xạ từ các ranh giới địa tầng bất đồng nhất bên duới đất.

- Thời gian rung động diễn ra rất nhanh, ngay sau khi nổ mìn 3s môi trường đã tắt chấn hoàn toàn.

- Phương trình suy giảm gia tốc theo khoảng cách đo tại mỏ Soklu 5 ngày 18/08/2006 như sau:

- Qua các giá trị đo đạc tại hiện trường khu vực nổ mìn mỏ Soklu 5 ngày 18 tháng 08 năm 2006 biểu diễn trên đồ thị gia tốc, có thể nhận thấy gia tốc rung chỉ ở dưới mức giới hạn 75dB từ khoảng cách 255 mét trở đi. Do đó hoàn toàn đảm bảo an toàn về rung động theo tiêu chuẩn TCVN 6962:2001 đối với môi trường xung quanh mỏ. Vì vậy tại mỏ đá Soklu 5 nên có kế hoạch đề xuất quy mô mỗi bãi nổ lên đến 3000kg để doanh nghiệp khai thác đá giảm chi phí khi bắn mìn và đạt hiệu quả khai thác cao.

- Tuyến đo cách tâm bãi nổ từ 231 ÷ 341 mét. Phương vị tuyến 23050⁰.

- Gia tốc rung động theo phương thẳng đứng có giá trị trong khoảng từ 66dB (0,018m/s²)  80 dB (0,10m/s²) ở vị trí đặt máy thu (các geophone) cách bãi mìn 231m 341m, Rung động theo phương ngang từ 69dB (0,029m/s²) đến 84 dB (0,159m/s²).

- Mức rung động ghi tại các máy thu thay đổi tăng giảm bất thường, không theo một qui luật chung. Đa số vị trí đo rung động thấp hơn 75 dB. Tuy nhiên tại 4 vị trí ghi được các rung động có cường độ lớn hơn. Ở khoảng cách 231 mét rung động ở mức 79dB; 280 mét rung động ở mức 80dB; 285 mét rung động ở mức 80 dB và ngay cả ở khoảng cách 326 mét rung động vẫn còn ở mức khá cao đến 76 dB.

- Chấn động phát sinh khi nổ mìn bị khúc xạ và phản xạ nhiều lần tại các ranh giới địa tầng trong quá trình lan truyền, kết hợp với phần sóng mặt, do đó cường độ rung động trên mặt đất không có dấu hiệu suy giảm dù ra xa nguồn nổ.

- Tại mỏ Soklu6 môi trường chấn động không đồng nhất, tầng phủ mỏng, hấp thụ rung động không đáng kể nên chấn động phát tán xa và mạnh.

- Theo tiêu chuẩn TCVN 6962:2001, rung động phát sinh khi nổ mìn tại mỏ Soklu6 ngày 18 tháng 8 năm 2006 đã vượt mức giới hạn an toàn về rung động đối với môi trường xung quanh mỏ. Vì vậy nên khống chế lượng thuốc nổ cho mỗi đợt nổ không quá 3000kg.

2. Các bãi nổ ngày 25/8/2006 tại cụm mỏ đá xây dựng Sông Trầu

Bảng10 : Thông số hộ chiếu tại các mỏ tại cụm mỏ đá xây dựng Sông Trầu

Stt	Tên mỏ	Ngày đo	THUỐC NỔ (kg)			Thông số khoan nổ mìn			Phương pháp nổ
			Tổng	ANFO	Nhũ tương	Tổng số lỗ khoan	Số lỗ khoan nổ đồng thời lớn nhất	Lượng thuốc nổ đồng thòi
1	Sông Trầu (XN KT Đá Thống Nhất)	25/8/2006	1.614	0	1614	66	10	245	Vi sai dây nổ
2	Sông Trầu 1( XN KT Đá Trảng Bom)	25/8/2006	2.350	0	2350	105	7	157	Vi sai dây nổ

Bố trí tuyến đo, điểm đo

- Mỏ Sông Trầu (XN đá Thống Nhất): Điểm đầu tuyến đặt cách vị trí bãi mìn 242 mét, điểm cuối là 353 mét. Chiều dài tuyến 111 mét. Phương vị tuyến 19010⁰.

- Mỏ Sông Trầu 1 (XN đá Trảng Bom): Điểm đầu tuyến đặt cách vị trí bãi mìn 101 mét, điểm cuối là 220 mét. Chiều dài tuyến 119 mét. Phương vị tuyến 27595⁰.

+ Mỏ Sông Trầu (Xí nghiệp khai thác đá Thống nhất).

Bãi nổ quy mô 1614kg, ngày đo 25/8/2006

- Rung động theo phương thẳng đứng có giá trị gia tốc thay đổi trong khoảng từ 62dB (0,0498m/s²) đến 74dB (0,122m/s²) ở vị trí đặt máy thu (các geophone) cách bãi mìn 242 m  322 m. Tại đây rung động suy giảm theo khoảng cách, phương trình mô tả sự suy giảm như sau:

Y_Vertical = 94,658 ×0,998887^x (1)

- Rung động theo phương ngang ổn định ở mức 75dB (0,055m/s²) ÷76dB (0,064 m/s²).

- Quan sát hình ảnh sóng đàn hồi trên băng đo địa chấn, có thể nhìn thấy rõ sự xuất hiện của 2 pha sóng tách biệt nhau khoảng 31 ms. Pha thứ nhất kéo dài khoảng 1,6s và pha thứ hai ngắn và cường độ nhẹ hơn chỉ khoảng 0,4s thì tắt hẳn.

- Thời gian kể từ khi xuất hiện sóng trong môi trường đến lúc tắt chấn hoàn toàn kéo dài gần 2s.

- Rung động theo phương thẳng đứng có giá trị gia tốc thay đổi trong khoảng từ 73dB (0,042m/s²) đến 87dB (0,22m/s²) ở vị trí đặt máy thu (các geophone) cách bãi mìn 101 m  219 m. Rung động theo phương ngang có giá trị cao hơn, từ 81dB (0,106m/s²) đến 89 dB (0,27m/s²).

- Thời gian kể từ khi xuất hiện sóng trong môi trường đến lúc tắt chấn kéo dài gần 2 giây (thông thường khi nổ mìn tại mỏ đá, rung động chỉ duy trì trong khoảng dưới 1 giây). Có thể nói mức độ hấp thu sóng đàn hồi tại mỏ Sông Trầu 1 thấp.

- Từ 101 mét đến 165 mét, rung động (theo phương vuông góc)giảm đều từ 87 dB xuống 74 dB. Từ 170 mét trở ra xa nguồn nổ, mức rung động không còn giảm nữa mà biến đổi bất thường, tại điểm 176 mét gia tốc ghi nhận lên đến 86 dB; 187 mét là 79 dB; 219 mét là 80 dB.

Theo phương ngang sóng nổ mìn giảm khi ra xa dần điểm nổ mìn, phương trình thể hiện giá trị gia tốc theo khoảng cách như sau:

y_ngang = 105,150 ×0,998373^x (1)