لرزش زمین :
در اثر انفجار ماده منفجره گازهای پر فشار در داخل چال بوجود آمده و در نتیجه فشار انفجار به توده سنگ وارد مى شود که باعث خرد شدن سنگهای اطراف چال مى گردد. پس از فرو نشسشن فشار، انرژی باقى مانده بصورت امواج سطحى و حجمى به محیط اطراف چال منتقل مى شود که در این بین امواج سطحى (Surfacw waves) حاوی انرژی زیادی بوده و موجب بوجود آمدن لرزش زمین مى گردند. این لرزش باعث ارتعاش ساختمان ها و سازه ها و در شرایط خاص تخریب آنها مى شود. باید اشاره شود که مدت زمان لرزش زمین بسیار طولا0لى تر از سایر عوارض انفجار بوده و بیشترین مقدار انرژی ناشى از انفجار( در حدود 40% )را به خود اختصاص مى دهد[2].
مهمترین پارامترهایى که در ایجاد لرزش زمین دخالت دارند شامل مقدار خرج مصرف شده در هر پریود زمانى تاخیر اعمال شده، جنس و ساختار توده سنگ و فاصله نسبت به مرکز انفجار مى باشد. بطور کلى هر چه فاصله از مرکز انفجار بیشتر باشد شدت لرزش( دامنه لرزش )کاهش مى یابد اما زمان لرزش (زمان تناوب) بیشتر مى شود.
( توزيع انرژي حاصل از مواد منفجره به هنگام آتشباري )
اگر سیستم آتشباری به درستی طراحی نشود ، لرزش زمین به میزانی خواهد بود که باعث تخریب در مناطق زیر خواهد شد :
1-محدوده معدن و ساختمان ها و تأسیسات مستقر در آن
2-سازه های مجاور که در خارج از محدوده ی معدن قرار دارند .
عوامل مؤثر در لرزش زمین :
1-قابل کنترل 2 –غیر قابل کنترل
عواملی نظیر خرجگذاری ، خصوصیات هندسی چال ها و نظایر آن ها قابل کنترل و عوامل مربوط به زمین و محیط ، جزو عوامل غیر قابل کنترل محسوب می شوند .
عواملی که بر روی لرزش زمین مؤثر هستند :
1-وضعیت زمین شناسی محدوده :
زمین شناسی محلی و ژیو مکانیک سنگ ها تأ ثیر بسزایی بر لرزش دارند . درسنگ های همگن و توده های یکپارچه، لرزش ها در تمام جهات پخش می شوند اما در زمین های ناهمگن و مرکب انتشار امواج در تمامی جهات یکسان نیست .
2-میزان خرجگذاری : بیشترین میزان خرج در هر تأ خیر ، بیشترین تأ ثیر را بر روی شدت لرزش دارد ، نه کل خرج مصرفی – میزان خرج در هر تأ خیر ، مهمترین عامل مؤ ثر در ایجاد لرزش هاست .
3-فاصله از محل انفجار : فاصله از محل انفجار تأ ثیر زیادی بر بزرگی لرزش ها دارد. با افزایش فاصله سرعت ذره ای بصورت قانون زیر کاهش می یابد :
v×1/Db
D = فاصله از محل انفجار (m)
b = نمایی 1/6
4-خرج ویژه : از دیگر عوامل تأ ثیرگذار بر لرزش زمین خرج ویژه است . بررسی های به عمل آمده در موردآتشباری ها نشان می دهند که با کاهش 20% خرج ویژه از مقدار بهینه آن ، حدود لرزش آندازه گیری شده 2 تا 3 برابر افزایش می یابد که این امر به دلیل توضیع فضایی نامطلوب خرج و محصور بودن خرج در داخل حجم بزرگی از سنگ است که توانایی غلبه بر آن را ندارد .
5-نوع ماده منفجره :
مواد منفجره ای که چگالی و سرعت انفجار پایینی دارند ( از قبیل آنفو ) ، در داخل چال ، فشار کمتری هم تولید می کنند لذا لرزش های ناشی از انفجار مواد ، نسبت به مواد منفجره چگالتر و با سرعت انفجار بالاتر ، ضعیف تر است .
6-پارامتر های هندسی انفجار :
الف- قطر چال : افزایش قطر چال سبب تشدید لرزش می شود زیرا با افزایش آن میزان خرج هر چال به صورت تابع درجه دومی از قطر افزایش می یابد .
ب – ارتفاع پله : حفظ رابطه H/B >2
H : ارتفاع پله (m (B : بار سنگ (m)
پ – بار سنگ و فاصله داری : در صورتی که بار سنگ بیش از اندازه باشد ، گاز های حاصل از انفجار توانایی خردایش و جابه جایی کامل سنگ را نخواهند داشت و در نتیجه بخشی از انرژی انفجار به امواج لرزه ای تبدیل می شود . فاصله داری چال ها نیز تأثیری مشابه دارد .
ت – گل گذاری : اگر طول گل گذاری بیش از اندازه باشد محصوریت خرج زیاد می شود و امکان افزایش میزان لرزش بسیار است .
س – اضافه چال : اثرات انتخاب بیش از حد بهینه اضافه چال ، بصورت لرزش بیشتر زمین و باقی ماندن کف نامنظم در پای پله است .
ش – زاویه شیب چال ها : با استفاده از چال های شیب دار ، امکان استفاده بهتری از انرژی فراهم می شود و این امر به کاهش لرزش ها کمک می کند .
ص – خرجگذاری منقطع : با استفاده از خرجگذاری منقطع 65 تا 75 درصدی خردایش بهتر و ابعاد قطعات خرد شده ، یکنواخت تر می شود . بنابراین دفعات انجام آتشباری ثانویه کم می شود که این امر به نوبه خود در کاهش لرزش زمین مؤثر است .
روش پیش بینی لرزش زمین :
فرمول پیش بینی سرعت ذرات برای معادن روباز فلزی:
PPV =100 × (D/√W)^-1.6
PPV = سرعت ذرات بر حسب اینچ در ثانیه که حد مجاز آن کمتر از 2 اینچ بر ثانیه است .
(PPV<2ips)
D = فاصله ی محل انفجار تا محل اندازه گیری بر حسب فوت
W= وزن مواد منفجره بر حسب پوند به ازای هر پریود از تأ خیر
فاصله مقیاس دار:
یکی از روش های موثر و عملی جهت کنترل لرزش زمین فاصله ی مقیاس دار است که توسط اداره ی کل معادن آمریکا توسعه داده شده است. فاصله ی مقیاس دار طبق تعریف برابر است با :
Sd= d/√W
Sd= مقیاس فاصله
d = فاصله بر حسب فوت
W = حداکثر خرج مصرفی بر حسب پوند به ازای هر تأ خیر یا پریود
چنانچه فاصله ی مقیاس دار (sd) بزرگتر از 50 باشد انفجار ایمن و لرزش محسوس نخواهد بود. و اگر فاصله ی مقیاس ذار (sd) کوچکتر از 25 باشد انفجار خطرناک و لرزش محسوس و احتمال خسارت زیاد خواهد بود .
حداقل میزان ایمنی برای فاصله ی مقیاس دار 60 منظور شده است .
V= .19 psi برای sd=50
V= .14 psi برای sd=60
( پیش بینی تأثیر لرزش بر اساس فاصله ی مقیاس دار)
استاندارد های لرزش :
در سال 1949 fj , crandell شاخص نسبت انرژی معرفی نمود .
ER= (a/f) ^2
a : شتاب ثقل بر حسب فوت بر مربع ثانیه
f : فرکانس بر حسب هرتز
ER : شاخص نسبت انرژی
بر اساس نظریه ی fj , crandell چنانچه شاخص نسبت انرژی کمتر از 3 باشد ایمنی برقرار خواهد بود و اگر شاخص نسبت انرژی بین 3 تا 6 باشد احتیاط و بزرگتر از 6 خسارت وارد خواهد آمد .
جدید ترین مطالعات در سال 1980 توسط siskind از بخش استخراج معادن سطحی اداره ی کل معادن آمریکا انجام گرفته.
با توجه به مطالعات بخش استخراج معادن سطحی اداره ی کل معادن آمریکا در فواصل دور بیشترین سرعت ذرات ips 75/0 ومقیاس فاصله sd=65 و در فواصل نزدیک بیشترین سرعت ذرات ips 25/1 و مقیاس فاصله sd=50 مجاز خواهد بود .
حد ماکزیمم سرعت ذره ای :
با استفاده از این لرزش زمین از حدود تأیین شده در جدول زیر تجاوز نمی کند . این جدول به گونه ای تنظیم شده است که سازه های مجاور محوطه آتشباری از قبیل ساختمان های مسکونی ، ساختمان های عمومی ، مدارس و … از خطرات لرزش محافظت شوند.
سرعت ذره ای را می توان در سه جهت عمود بر هم اندازه گرفت . باید توجه داشت که بررسی بردار برایند سرعت ها مورد نیاز نیست . به منظور برداشت مقادیر ماکزیمم سرعت ها ، تجهیزات رفتار نگاری مورد نیاز است.
اگر مقادیر به دست آمده پایین تر از حدود مندرج در جدول زیر باشند ، آتشباری از لحاظ رعایت مقررات قابل قبول است .
(حدود ماکزیمم سرعت ذره ای به صورت تابع فاصله از محوطه آتشباری)
