Bảng 2-5 Một số thông số của các vụ nổ mìn có dữ liệu được ghi chép tại mỏ đá vôi Hồng Sơn
STT Loại thông số (đơn vị) (a) (b)
1 Tổng lượng thuốc nổ (Kg) 1136 2040
2 Lượng thuốc nổ trong một lỗ khoan (Kg/lỗ) 47,3 51
3 Tổng số lỗ khoan 24 40 Điểm đo Khu vực nổ mìn (a) (b)
4 Khoảng cách các hàng – các lỗ (m) 3,3 – 3,8 3,3 – 3,8 5 Các mức thời gian của kíp vi sai (mili giây) 17, 25, 42 17, 25, 42
6 Khoảng cách đo (m) 530 517
7 Thời gian ghi dữ liệu (giây) 2 2
143ms 126ms 101ms 118ms 101ms 84ms 67 ms ms59 76ms 59ms 42ms 25ms 0 ms 17ms 34ms
Hình 2.6. Dạng sơ đồ vi sai được sử dụng ở mỏ Hồng Sơn
2.3. Xây dựng phương pháp phân tích dữ liệu nhằm xác định vận tốc lan truyền sóng chấn động truyền sóng chấn động
2.3.1. Cơ sở xây dựng phương pháp
Calvin J. Konya và Edward J. Walter [26] đã chỉ ra rằng, ở một khu vực nhất định, trong mỗi một giai đoạn, tốc độ lan truyền sóng chấn động gần như khơng đổi. Do đó, trong một vụ nổ mìn vi sai với nhiều điểm nổ ở vị trí khác nhau, được kích nổ ở những thời điểm khác nhau thì sẽ gây nên những đỉnh sóng chấn động khác nhau tại điểm đo theo thời gian. Như vậy, có thể nội suy ra vận tốc lan truyền của sóng chấn động từ việc phân tích mối quan hệ giữa các khoảng thời gian vi sai với khoảng thời gian giữa các đỉnh của sóng chấn động thu được và với khoảng cách giữa các điểm nổ và điểm đo.
Các yếu tố địa chất, địa hình, hướng khởi nổ ảnh hưởng tới sóng chấn động. Theo đó, sóng chấn động lan truyền trong môi trường đất đá, nên địa chất, địa hình chính là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới vận tốc lan truyền sóng (mục 1.2.2.2). Tuy nhiên do các dữ liệu chọn lọc và phân tích được thu từ cùng một vụ nổ nên các yếu tố này là giống nhau, đường lan truyền của các sóng chấn động từ các điểm nổ tới
điểm đo khi đó được coi là như nhau bởi khoảng cách giữa các điểm nổ là rất nhỏ so với khoảng cách điểm nổ, điểm đo và vận tốc lan truyền sóng. Hướng khởi nổ cũng là yếu tố ảnh hưởng sóng chấn động, nhưng nó ảnh hưởng đến mức độ chấn động là chủ yếu, nên yếu tố này có thể tạm thời bỏ qua. Như vậy, khi xác định vận tốc lan truyền sóng chấn động từ một vụ nổ mìn vi sai, các yếu tố ảnh hưởng bởi mơi trường và phương pháp nổ có thể được bỏ qua.
2.3.2. Giải pháp phân tích dữ liệu nhằm xác định vận tốc lan truyền sóng chấnđộng động
Giả thiết rằng : Có 2 lượng thuốc nổ đặt tại 2 điểm A và B cách nhau một khoảng là a mét, và hai lượng nổ này được kích nổ với thời gian dãn cách vi sai là ∆T mili
giây (điểm A nổ trước, điểm B nổ sau), thì tại điểm đo C, thiết bị đo sẽ nhận được hai đỉnh của sóng chấn động tương ứng với 2 lần kích nổ (Hình 2.7). Một trong số các trường hợp sau sẽ xảy ra:
- Nếu điểm đo C ở vị trí số 1 : khoảng cách CA=CB, hai đỉnh sóng là độc lập:
khoảng thời gian giữa hai đỉnh sóng sẽ xấp sỉ thời gian vi sai ∆T như mô tả ở trường hợp (1) - Hình 2.7. Kết luận rằng : Khơng thể xác định được vận tốc lan truyền sóng từ kết quả đo.
- Nếu điểm đo C ở vị trí số 2 : khoảng cách CA>CB, hai đỉnh sóng trùng vào
nhau như mơ tả ở trường hợp (2) - Hình 2.7. Ta có : Vận tốc lan truyền có thể được xác định theo cơng thức (CA-CB)/ ∆T.
- Nếu điểm đo C ở vị trí số 2 hoặc 3 : khoảng cách CA≠CB, hai đỉnh sóng là độc lập, khoảng thời gian giữa hai đỉnh sóng là ∆t như mô tả ở trường hợp (3) và (4) - Hình 2.7. Thì : Vận tốc lan truyền có thể được xác định theo công thức |CA-CB|/ |∆T -∆t|. Trường hợp này có thể khẳng định rằng, đỉnh sóng xuất hiện trước tương ứng với điểm nổ trước do khoảng chênh lệch (CA-CB) rất nhỏ so với vận tốc lan truyền sóng và khoảng thời gian vi sai ∆T.
Hình 2.7 Mơ tả lý thuyết về phương pháp tính tốn vận tốc lan truyền sóng chấn động do nổ mìn
- Nếu điểm đo C ở vị trí số 4 : khoảng cách CA-CB=AB=a (m), hai đỉnh sóng
là độc lập, khoảng thời gian giữa hai đỉnh sóng là ∆t như mơ tả ở trường hợp (3) và (4) - Hình 2.7. Thì : Vận tốc lan truyền có thể được xác định theo cơng thức a/(∆T -∆t).
2.3.3. Xây dựng quy trình và thuật tốn phân tích
Trong thực tế, các vụ nổ mìn vi sai được chia thành nhiều nhóm nổ, sơ đồ bố trí mạng nổ theo nhiều kiểu khác nhau, nên sóng chấn động lan truyền ra xung quanh là một tổ hợp rất phức tạp từ nhiều điểm nổ. Năng lượng từ các điểm nổ tương tác với nhau, nên tại điểm đo, có thể xuất hiện những đỉnh sóng cao hơn bình thường, có thể có những đỉnh sóng bị triệt tiêu hoặc có những đỉnh sóng khơng ứng với đợt nổ nào cả. Tất cả các trường hợp mất đỉnh sóng và đỉnh sóng khơng tương ứng được gọi là nhiễu trong phân tích dữ liệu. Loại bỏ được những thông tin nhiễu này, kết quả phân tích sẽ chính xác hơn. C 3 1 C 2 C ≈ ∆T (1) (2) ∆t (3) ∆t (4) A B C4 ∆T(s), a(m)
Theo đó, các vị trí lỗ khoan tương ứng là các điểm nổ trong một bãi nổ thường có khoảng cách đều nhau, vì thế phân tích sơ đồ vi sai của vụ nổ có thể giúp xác định quy luật khởi nổ của các điểm nổ với những chu kỳ thời gian nhất định. Đồng thời, vì vận tốc lan truyền sóng chấn động là như nhau nên các đỉnh sóng thu được tại điểm đo có thể xuất hiện quanh những dải tần số tương ứng với chu kỳ thời gian kích nổ. Lựa chọn các đỉnh sóng tương ứng với những miền tần số phân tích được sẽ giúp loại bỏ phần lớn các giá trị nhiễu có trong dữ liệu, đồng thời tạo nên quy trình phân tích cụ thể, tường minh và khoa học hơn. Mặc dù vậy, chưa thể khẳng định rằng, các giá trị nhiễu đã được loại bỏ hoàn toàn.
Do thiết bị đo chỉ bắt đầu ghi dữ liệu khi nhận thấy mức chấn động vượt quá giá trị giới hạn nhỏ nhất đặt trước nhằm loại bỏ các rung động nhiễu từ các nguyên nhân khác. Vì thế, có thể coi thời điểm 0 của dữ liệu chấn động ghi được tương ứng với điểm nổ đầu tiên của vụ nổ. Đó là mốc thời gian bắt đầu để xác định các chu kỳ tương ứng với chu kỳ kích nổ tại khu vực nổ.
Chấp nhận những thành phần tạo nên sai số cịn lại, nghiên cứu thực hiện phân tích dữ liệu sóng chấn động từ các vụ nổ mìn vi sai. Ngun tắc và quy trình phân tích trải qua 7 bước trước khi đưa ra giá trị trung bình ứng với vụ nổ, nó được mơ tả gắn gọn trên Hình 2.8. Trên cơ sở dữ liệu đo, quy trình phân tích được thực hiện trên nền tảng phần mềm Matlab 2013. Chi tiết các bước được diễn tả như sau :
Bước 1 : Chuẩn bị bộ dữ liệu về sóng chấn động mô tả vận tốc dao động của phần
tử đất đá tại điểm đo. Bộ dữ liệu này được trích xuất ra từ dữ liệu lưu trữ tại máy đo Blastmate III bằng phần mềm Blastware10.72. Mỗi bộ dữ liệu tương ứng với kết quả đo của một vụ nổ. Tập hợp, thống kê kiểu sơ đồ vi sai được sử dụng trong các vụ nổ tương ứng với các bộ dữ liệu sóng chấn động đã có.
Bước 2 : Phân tích sơ đồ vi sai để các định quy luật thực hiện kích nổ với từng
nhóm nổ. Trên cơ sở đó, xác định các miền tần số ( các thời điểm ) tương ứng có thể xuất hiện các đỉnh sóng chấn động.
Tập hợp dữ liệu sóng chấn động mơ tả vận tốc dao động hạt đất đá, Và sơ đồ vi sai của vụ nổ