Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Predictive model of seismic vibrations’ peak value induced by multi-face blasting

Fuławka Krzysztof, Stolecki Lech, Mertuszka Piotr, Szumny Marcin, Anderko Arkadiusz

Journal of Sustainable Mining

|

2023

|

Vol. 22. iss. 3

248--256

EN

The seismicity level induced by blasting in the Polish copper mines is very important inlight of the efficiency of active rockburst prevention and safe conduct of blasting operations in the vicinity of the mining infrastructure such as shafts, workings, or function chambers (e.g., workshops, storages, etc.). Knowledge of the seismic vibrations' peak value might be the basis for designing blasting works in a way that ensures desired seismic effect. However, current experiences show that Peak Particle Velocity prediction models developed so far do not apply to multi-face blasting, where there are many vibrations’ sources at the same time dotted across the mining panel. This paper presents the assumptions of a new empirical model with validation data gathered in the underground trials of group blasting. This new method allows for determining the vibration level generated by firing a single face and the value of amplitude amplification resulting from the increased number of faces fired simultaneously in the group. Preliminary analysis shows that this newly developed predictive model is characterized by a high level of reliability and therefore was applied to assess the effectiveness of blasting works in the selected panel in one of the mines belonging to KGHM Polska Miedz S.A.

2

Importance of seismic wave frequency in FEM-based dynamic stress and displacement calculations of the earth slope

Fuławka Krzysztof, Kwietniak Anna, Lay Vera, Jaśkiewicz-Proć Izabela

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2022

|

Vol. 44, nr 1

82--96

EN

Reliable assessment of earthen dams' stability and tailing storage facilities widely used in the mining industry is challenging, particularly under seismic load conditions. In this paper, we propose to take into account the effect of the dominant frequency of seismic load on the stability assessment of tailing/earthen dams. The calculations are performed by finite element modelling (FEM) with the Mohr–Coulomb failure criteria. To separate the frequency content from other dynamic parameters describing the seismic wave, synthetic waveforms with identical amplitude and attenuation characteristics, but differing spectral characteristics have been used. The analysis has been performed for three different slope angles and two scenarios of seismic wave propagation. Consequently, the changes of total displacement and shear stresses depending on the frequencies have been determined and clearly show that lower frequencies cause higher stress levels and displacement. Finally, the response surface methodology has been applied to determine how different parameters affect the slope stability under dynamic load conditions. Overall, this study is a first step to improve the existing methods to assess slope stability when considering seismic load.

3

Novel approach for the destress blasting in hard rock underground copper mines

Mertuszka Piotr, Szumny Marcin, Fuławka Krzysztof, Kondoł Piotr

Journal of Sustainable Mining

|

2022

|

Vol. 21, iss. 2

141--154

EN

The present study investigates the possibility of developing a novel method for reducing seismicity and rockbursts in deep underground mines based on modifying drilling and blasting patterns. The main goal was to develop and implement firing patterns for multi-face production blasting, which allow increasing the capability of inducing stress relief in the rock mass, manifested in the seismic event. This method may improve stability control in underground workings, and mitigate risks associated with the dynamic effects of rock mass pressure compared with currently used methods. Thus, the seismic energy may be released immediately after blasting in a controlled way. For this purpose, underground tests using modified blasting patterns and precise electronic detonators were carried out. Vibration data recorded from the multi-face blasting in the considered trial panels were assessed in the scope of amplitude distribution. Results of trials have proven that the method is promising and should be further developed to improve the effectiveness of rockburst prevention in deep hard rock mines.

4

Oznaczanie prędkości detonacji materiałów wybuchowych oraz czasów opóźnień zapalników w długich otworach strzałowych

Mertuszka Piotr, Szumny Marcin, Fuławka Krzysztof, Żołądek Tomasz, Rink Patrycja

Przegląd Górniczy

|

2021

|

T. 77, nr 1-3

21--29

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki pilotażowych pomiarów prędkości detonacji materiałów wybuchowych oraz dokładności opóźnień zapalników w warunkach in situ z wykorzystaniem wielokanałowego rejestratora DataTrap II. Pomiary prowadzono w długich otworach strzałowych w kopalni odkrywkowej surowców skalnych. Dzięki zastosowaniu metody ciągłej możliwe było określenie zmian prędkości detonacji na całej długości kolumny materiału wybuchowego z jednoczesnym określeniem dokładności opóźnień stosowanych zapalników nieelektrycznych i elektronicznych.

EN

The article presents the results of pilot measurements of detonation velocity and detonators’ delays accuracy under the in-situ conditions using the multichannel DataTrap II recorder. Tests were carried out in long blastholes in an open-pit mine. The applied continuous method allowed to determine the changes in the detonation velocity along with the entire length of the explosive column and measure the delay accuracy of electronic and non-electric detonators.

5

Zastosowanie urządzenia MicroTrap do oznaczania czasów opóźnień zapalników w świetle badań normowych

Mertuszka Piotr, Szumny Marcin, Fuławka Krzysztof, Zdrojewski Adam, Mierzwiak Robert

Przegląd Górniczy

|

2020

|

T. 76, nr 1

37--44

PL

Czasy opóźnień zapalników oraz ich dokładność mają bardzo istotny wpływ zarówno na bezpieczeństwo, jak również na efektywność robót strzałowych. Zakładane w projekcie robót strzałowych nominalne opóźnienia powinny być odwzorowane w rzeczywistości z dokładnością zapewniającą uzyskanie pożądanego efektu. W związku z tym, oznaczanie dokładności opóźnień, zgodnie z normą PN-EN 13763-16:2003 jest częścią procesu dopuszczania produktu do użytku, który ma zapewnić odpowiedni poziom precyzji zapalników. Najczęściej do oznaczania czasów opóźnień zapalników stosuje się różnego rodzaju metody typu start-stop, czyli pomiaru czasu pomiędzy impulsem startowym a detonacją zapalnika. W ramach artykułu przedstawiono sposób oznaczania czasów opóźnień zapalników nieelektrycznych przeprowadzony przy pomocy urządzenia MicroTrap. Urządzenie to jest stosowane głównie do pomiarów ciągłych prędkości detonacji metodą elektrooporową, które również można stosować do pomiarów opóźnień zapalników. Otrzymane wyniki pomiarów zostały poddane analizie zgodnie z procedurą opisaną w przedmiotowej normie.

EN

Delay times of the detonators and their accuracy have a very significant impact on both safety and efficiency of the blasting works. The nominal delays that are assumed in the blasting design project should be precise enough to ensure the desire effect. Therefore, determining the accuracy of delays, in accordance with the PN-EN 13763-16: 2003 standard, is a part of the product release process. Different types of start-stop methods (time measurement between start impulse and detonator explosion) are currently used to determine the delay times of the detonators. Other method of determining the delay times of the non-electric detonators performed by the use of the MicroTrap recorder is described within the presented paper. MicroTrap device is generally applied to measure the detonation velocity using dedicated probes. This method could be also used for determination of delay accuracy of the detonators. Recorded data were analyzed according to the abovementioned standard.

6

Universal approach for risk identification and evaluation in underground facilities

Pytel Witold, Fuławka Krzysztof, Pałac-Walko Bogumiła, Mertuszka Piotr, Kisiel Jan, Jalas Panu, Joutsenvaara Jari, Shekov Vitali

Mining Science

|

2020

|

Vol. 27

165--181

EN

Underground laboratories provide a unique environment for various industries and are the perfect place for developing new technologies for mining, geophysical surveys, radiation detection as well as many other studies and measurements. Unfortunately working in underground excavations is associated with exposure to many hazards not encountered in the laboratories located on the surface. Water inflow, gas burst, roof fall and even seismic hazards translate into high accident rates in the underground mining industry across the globe. Therefore, to minimise the risk of serious accidents, a lot of research investigations related to the development of effective risk assessment procedures are being carried out. One of the initiatives aimed at improving the work safety in underground laboratories in the Baltic Sea Innovation Network project implemented under the Interreg Baltic Sea Region Programme. This study presents the process of compiling a database on hazards within underground laboratories. Finally, a proposal of unification of the procedure for risk assessment, including methods for determining the likelihood and potential impact of unwanted events has been developed.

7

Pilotażowe pomiary składowych rotacyjnych drgań sejsmicznych w rejonie LGOM

Fuławka Krzysztof, Pytel Witold, Mertuszka Piotr, Koziarz Eugieniusz

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2019

|

nr 109

185--197

PL

Metody sejsmiczne są powszechnie stosowane w górnictwie, geofizyce oraz inżynierii lądowej. Aktualnie pomiary sejsmiczne prowadzi się głównie w zakresie rejestracji prędkości i przyspieszeń trzech składowych translacyjnych drgań. Wiedząc jednak, że pełny opis ruchu fali sejsmicznej, oprócz wspomnianych składowych translacyjnych, zawiera również trzy składowe rotacyjne, konieczne było podjęcie działań mających na celu pomiar i określenie charakteru tych ostatnich. Jeszcze do niedawna analiza rotacyjnych fal sejsmicznych prowadzona była wyłącznie w sferze teoretycznej, gdyż brakowało narzędzi umożliwiających rejestrację prędkości obrotowej cząstek gruntu, na poziomie często nieprzekraczającym ułamków μrad/s. Obecnie jednak sejsmologia rotacyjna jest zagadnieniem cieszącym się ogromnym zainteresowaniem, co wynika z pojawienia się na rynku czujników umożliwiających bezpośredni pomiar składowych obrotowych drgań sejsmicznych. Brak jest jednak kompleksowych opracowań w zakresie analizy tychże składowych w przypadku drgań indukowanych działalnością górniczą. W niniejszym opracowaniu przedstawiono wyniki pilotażowych pomiarów składowych rotacyjnych drgań. Analizie poddano zapisy wstrząsów górniczych oenergii w zakresie od 3 × 103J do 1,5 × 107J. Zarejestrowane wartości obrotu zostały skorelowane z zapisami drgań translacyjnych w celu określenia różnic w ich podstawowych parametrach takich jak czas trwania, częstotliwość i rozkład amplitudowy.

EN

A proper description of ground motions generated by seismic and paraseismic events requires gathering data of six components of seismic waves. Three of them, the so called translational waves, are well researched and identified. Unfortunately, until recently, the remaining three components named as rotational waves were generally estimated with the use of indirect methods based on theoretical calculations. This was related mostly with the lack of proper instruments for the recording of rotational seismic waves. Thus, rotational waves were not fully recognized thus far. Recently, several types of advanced instruments for direct measurements of rotation were invented. Based on the measurements of strong ground motions it was indicated that the amplitude of the rotational components in close distances from the seismic source can be significantly larger than expected. Apart from this, there is still a lack of analyses considering the characteristic of rotational seismic waves generated by induced seismic events. In this paper, the results of preliminary measurements of rotational motions generated by induced seismic waves were presented. Ground movements related with mining tremors were analyzed in terms of amplitude, frequency and duration.

8

The Influence of Time on the Density and Detonation Velocity of Bulk Emulsion Explosives – a Case Study from Polish Copper Mines

Mertuszka Piotr, Fuławka Krzysztof, Pytlik Mateusz, Wincenciak Jarosław, Wawryszewicz Andrzej

Central European Journal of Energetic Materials

|

2019

|

Vol. 16, no. 2

245--258

EN

The basic method for emulsion matrix sensitisation is chemical reduction of the density by producing in situ gas bubbles. The mixing of the components takes place directly inside the loading hose, which is equipped with a mixing device. Due to the multi-component nature of the mixture, the precise dosing of individual components has a key influence on the detonation behaviour of the final product. Unfortunately, keeping the mixing and charging of UG mobile units in good working condition in underground mines is a considerable challenge. As a result, completely different detonation parameters may be observed when charging the same explosive into blast holes using two different units. The aim of the present study was to determine the behaviour of the mechanically loaded emulsion explosives used in Polish underground copper mines by tracking the changes in the density and detonation velocity over time. Samples of the explosives were collected from selected mobile units. In addition, the influence of the quantity of the sensitising agent on the changes in the emulsion density and VOD was studied.

9

Measurements of the VOD of Selected Mining Explosives and Novel “Green Explosives” Using the Continuous Method

Nikolczuk Karolina, Maranda Andrzej, Mertuszka Piotr, Fuławka Krzysztof, Wilk Zenon, Koślik Piotr

Central European Journal of Energetic Materials

|

2019

|

Vol. 16, no. 3

468--481

EN

Explosive velocity, also known as detonation velocity or velocity of detonation (VOD), is one of the most important and basic parameters describing the properties of explosives. This work presents the VOD results of three different explosives. Two of the explosives were ammonium nitrate-based (straight emulsion and Heavy ANFO). The third explosive was based on hydrogen peroxide (HP). The aim of the experiments was to compare the VOD of the HP-based against the VOD of the ammonium nitrate-based explosives. The final conclusions and results of this preliminary work and the analysis of available literature show that HP-based explosives, so called “green explosives”, have the potential to successfully replace ammonium nitrate-based explosives in some applications. The results of this work will be used to develop production technology for new HP-based explosives and to find their possible applications, considering their environmentally friendly character (this novel formulation of explosive eliminates post-blast nitrogen oxide fumes (NOx), as a direct product of the detonation process). During the burning reaction, nitrogen oxides (NO, NO2) are produced as a result of the use of bulk ammonium nitrate-based commercial explosives. Exposure to these toxic gases can have negative effects on the health and safety of personnel and the surrounding environment. The results obtained for the new emulsion explosives allow them to be used extensively in the industry as a competitive product on the market.

10

The effect of the blasthole diameter on the detonation velocity of bulk emulsion explosive in the conditions of selected mining panel of the Rudna mine

Mertuszka Piotr, Szumny Marcin, Fuławka Krzysztof, Maślej Jarosław, Saiang David

Archives of Mining Sciences

|

2019

|

Vol. 64, no. 4

725--737

EN

The blasting technique is currently the basic excavation method in Polish underground copper mines. Applied explosives are usually described by parameters determined on the basis of specific standards, in which the manner and conditions of the tests performance were defined. One of the factors that is commonly used to assess the thermodynamic parameters of the explosives is the velocity of detonation. The measurements of the detonation velocity are carried out according to European Standard EN 13631-14:2003 based on a point-to-point method, which determines the average velocity of detonation over a specified distance. The disadvantage of this method is the lack of information on the detonation process along the explosive sample. The other method which provides detailed data on the propagation of the detonation wave within an explosive charge is a continuous method. It allows to analyse the VOD traces over the entire length of the charge. The examination certificates of a given explosive usually presents the average detonation velocities, but not the characteristics of their variations depending on the density or blasthole diameter. Therefore, the average VOD value is not sufficient to assess the efficiency of explosives. Analysis of the abovementioned problem shows, that the local conditions in which explosives are used differ significantly from those in which standard tests are performed. Thus, the actual detonation velocity may be different from that specified by the manufacturer. This article presents the results of VOD measurements of a bulk emulsion explosive depending on the diameter of the blastholes carried out in a selected mining panel of the Rudna copper mine, Poland. The aim of the study was to determine the optimal diameter of the blastholes in terms of detonation velocity. The research consisted of diameters which are currently used in the considered mine.

PL

Technika strzałowa jest obecnie podstawową metodą urabiania złóż w polskich kopalniach rud miedzi. Stosowane materiały wybuchowe charakteryzowane są najczęściej poprzez parametry wyznaczane na podstawie określonych norm, które szczegółowo opisują sposób i warunki prowadzenia badań. Jednym z parametrów, który jest powszechnie stosowany do oceny parametrów termodynamicznych materiałów wybuchowych jest prędkość detonacji. Pomiar prędkości detonacji jest wykonywany zgodnie z normą EN 13631-14:2003 i oparty jest na metodzie dwupunktowej, która określa średnią prędkość detonacji na zadanym odcinku. Wadą tej metody jest brak informacji o przebiegu procesu detonacji wzdłuż próbki materiału wybuchowego. Metodą pozwalającą uzyskać dane o propagacji fali detonacyjnej w ładunku jest metoda ciągła, która umożliwia analizę charakteru detonacji na całej długości ładunku materiału wybuchowego. W certyfikatach badań danego materiału wybuchowego podawane są najczęściej średnie wartości prędkości detonacji, jednak bez określenia charakterystyki ich zmian w zależności od gęstości czy średnicy otworu strzałowego. Dlatego też wartość ta jest niewystarczająca do oceny efektywności danego materiału wybuchowego. Analiza powyższego problemu pokazuje, że warunki lokalne, w jakich stosuje się materiały wybuchowe, znacząco odbiegają od warunków, w których prowadzi się badania normowe. Tym samym, rzeczywista prędkość detonacji może różnić się istotnie od wartości podawanej przez producenta. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań prędkości detonacji materiału wybuchowego emulsyjnego luzem w zależności od średnicy otworów strzałowych, przeprowadzonych w wybranym polu eksploatacyjnym kopalni Rudna. Celem pracy było określenie optymalnej, z punktu widzenia prędkości detonacji, średnicy stosowanych otworów strzałowych. Badaniom poddano średnice, które są obecnie stosowane w analizowanej kopalni.