Predicting ground vibration caused by blasting operations in Sarcheshmeh copper mine considering the charge type by adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS)

• Autorzy: Soltani-Mohammadi S. , Amnieh H. B. , Bahadori M.

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie wibracji gruntu wywołanych robotami strzałowymi w kopalni miedzi Sarcheshmeh w zależności od rodzaju ładunku, za pomocą adaptacyjnego systemu neuro-rozmytego (ANFIS)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ground vibration is an inevitable effect of blasting operations. The propagated wave generated, can cause serious damage to the surrounding environment and nearby structures. The type of charge used in each blast is one of the important parameters affecting this vibration. In order to study the effect of charge type, ground vibrations from 11 blasts with two different charges (ANFO and Emolan) were recorded in Sarcheshmeh copper mine by PDAS-100 digital seismographs. Seismometers were installed in three vertical, tangential and radial directions and 46 data were obtained. Data processing was carried out with the DADISP software. In this paper, using Active Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) and dividing data into ANFO and Emolan sets (charge types), the sensitivity of Peak Particle Velocity (PPV) with respect to the amount of charge weight per delay and the distance from the center of the blast site was analyzed. The correlation coefficient of the estimated and the measured data in both cases is about 0.97 and the Mean Square Error (MSE) in the network testing process for ANFO and Emolan data sets are equal to 0.52 and 0.7 respectively. The amount of PPV caused by ANFO and Emolan blasting for the critical cases was predicted by ANFIS. The critical cases have the maximum charge weights for ANFO and Emolan equal to 5200 kg and 7111 kg respectively and the nearest distance to blast site equals 740 m. The PPVs estimated by ANFIS are equal to 7.42 and 7.47 mm/s for blasting by Emolan and ANFO, respectively. This study shows that the amount of ground vibration caused by high-pressure explosives has more dependence on weight of charge used.

PL

Wibracje gruntu to nieuchronny skutek robót strzałowych. Wytworzona fala uderzeniowa może spowodować poważne zniszczenia sąsiadującego terenu oraz budynków. Jednym z ważnych parametrów wpływających na wibrację jest rodzaj ładunku używanego przy każdym wybuchu. Aby zbadać wpływ rodzaju ładunku, za pomocą sejsmografów cyfrowych PDAS-100 zarejestrowano wibracje gruntu które nastąpiły po 11 wybuchach dwóch typów ładunków (ANFO i Emolan) w kopalni miedzi Sarcheshmeh. Sejsmometry zostały zainstalowane w trzech pionowych, stycznych i promieniowych kierunkach i uzyskano 46 zapisów. Dane zostały przetworzone przy użyciu oprogramowania DADISP. W niniejszej pracy, przy użyciu adaptacyjnego systemu neuro-rozmytego (ANFIS), oraz dzieląc dane na zestawy ANFO i Emolan (rodzaje ładunku), zbadano wrażliwość maksymalnej prędkości cząstki (PPV) z uwzględnieniem wagi ładunku na opóźnienia i odległości od centrum wybuchu. Współczynnik korelacji danych szacunkowych i pomiarowych wyniósł w obu przypadkach 0,97, a błąd średniokwadratowy w procesie testowania sieciowego dla zestawów danych ANFO i Emolan, wyniósł odpowiednio 0,52 i 0,7. PPV wywołane wybuchami ANFO i Emolan dla przypadków krytycznych zostały prawidłowo oszacowane przez ANFIS. W przypadkach krytycznych maksymalne wagi ładunków ANFO i Emolan wynoszą odpowiednio 5200 kg i 7111 kg, a najbliższa odległość od miejsca wybuchu wynosi 740 m. PPV oszacowane przez ANFIS wynoszą 7,42 i 7,47 mm/s, odpowiednio dla Emolan i ANFO. Badania wykazały, że wibracje gruntu spowodowane wysokociśnieniowymi ładunkami wybuchowymi zależą w dużej mierze od wagi zastosowanego ładunku.

Słowa kluczowe

EN

peak particle velocity; ground vibration; Sarcheshmeh copper mine; ANFIS

PL

amplituda prędkości drgań; wibracje gruntu; kopalnia miedzi Sarcheshmeh; ANFIS

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, no 4
• Strony: 701--710
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Soltani-Mohammadi S.

autor

Amnieh H. B.

autor

Bahadori M.

• Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Kashan, I. R. Iran

Bibliografia

• Azimi A., Khoshrou S.H., Osanloo M., Sadeghee A., 2010. Seismic wave monitoring and ground vibration analysis for bench blasting in Sungun open pit copper mine. In S. (ed), Rock Fragmentation by Blasting (pp. 561-570). London: Taylor & Francis Group.
• Bahadori M., Bakhshandeh Amnieh H., 2010. Prediction of blasting vibration in Sarcheshmeh copper mine using GA algorithm. In S. H. Khoshrou (Ed.), Proceeding of the First Iranian Applied Blasting Confrence (pp. 237-244). Tehran: Amirkabir Univercity of Technology.
• Bakhshandeh Amnieh H., Mozdianfard M.R., Siamaki A., 2009. Predicting of blasting vibrations in Sarcheshmeh copper mine by neural network. Safety Science, 48, 319-325.
• Blair D.P., Jiang J.J., 1995. Surface Vibration due to a Vertical Column of Explosive [J]. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech., 32, 149-154.
• Cheng G., Huang S.L., 2000. Analysis of ground vibration caused by open pit production blast. (R. Holmberg, Ed.) Explosiveandblastingtechnique, 63-70.
• Duval W.I., Atchison T.C., 1959. Rock Breakage with Confined Concentrated Charges. Mining Engineering, 11, 605-611.
• Duvall W.I., Fogelson D.E., 1962. Review criteria for estimating damage to residences from blasting vibration. USBM Report RI5968.
• Hagan T.N., Kennedy B.J., 1980. The Design of Blasting Procedures to Ensure Acceptable Noise, Air Blast and Ground Vibrations in Surface Coal Mining. Environmental Controls for Coal Mining (First National Seminar). Jang J.R., 1993. In ANFIS: Adaptive Network Based Fuzzy Inference Systems (Vol. 23, pp. 665-683). IEEE transaction on System, Man and Cybernetics.
• Karakus D., Pamukcu C., Onur A.H., Konak G., Safak S., 2010. Investigation of the effect of ground vibration on buildings due to blasting. Archive of Mining Science, Vol. 55, No 1, p. 123-140.
• Khandelwal M., Singh T.N., 2007. Evaluation of blast-induced ground vibration predictors. Soil Dyn. Earth quake Eng., 27, 25-116.
• Khandelwal M., Singh T.N., 2009. Prediction of blast-induced ground vibration using artificial neural network. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 46, 1214-1222.
• Langefors U., Kihlstrom B., 1978. The Modern Technique of Rock blasting. New York: John Wiley and Sons.
• Mather W., 1984. Factors Affecting magnitude and Frequency of Blast-Induced Ground and Air Vibrations. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, 93, 173-180.
• Najm K., Javaherian A., Bakhshandeh Amnieh H., 2002. Study of Blasting Vibration in Sarcheshmeh Copper Mine. ACTA SEISMOLOGICA SINICA.
• Osanloo M.G., Bakhshandeh Amnieh H., Javaherian A., 2000. Prediction of Sarcheshmeh Copper Mine blasting operation effects on nearby structure. In R. A. Balkema (Ed.), Mine Planning and Equipment Selection (p. 111-115). Athens, Greece: Panagiotou & Michalakopoulos.
• Rao S.Y., Rao M.K., 2009. Prediction of Ground Vibrations and Frequency in opencast mine unig neuro-fuzzy technique. Journal of Science & Industrial Research, 68, 292-295.
• Roy P.P., 1998. Charactristics of Ground Vibration and Structure to Surface and Underground Blasting. Geotechnical and Geological Engineering.
• Roy P.P., 2005. Rock Blasting Effects and Operations. New Delhi: Taylor and Francis.
• Rustan A., 1998. Rock Blasting Terms and Symbols. In C. Cunningham, W. Forney, C. Hendricks, R. Holmberg, H.P.
• Rossmanith, & K.Y. Simha (Eds.), A dictionary of symbols and terminology in rock blasting and related areas like driling, mining and rock mechanics (p. 54). Lulea, Sweden: A.A.Balkema, Rotterdam.
• Singh T.N., Kanchan R., Saigal K., Verma A.K., 2004. Prediction of P-wave velocity and anisotropic properties of rock using artificial neural networks technique. J. Sci. Ind. Res., 63, 8-32.
• Yang R., Scovira D.S., 2007. A model for near-field blast vibration based on signal broadening and amplitude attenuation. In Carlton (Ed.), Proc. Explo 2007 (VIC ed.). Woolongong, Australia: Australasian Institute of Mining and Metallurgy.
• Zhang B.E., 1979. Explosions and Their Applications. Beijing, China (in Chinese): Publishing House of Defence Industry.