94
Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 Blast Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 of 94 Blast Management & Consulting Quality Service on Time Report: Blast Impact Assessment Proposed Prime Spot Trading 11 (Pty) Ltd. Project Date: 17 March 2017 BM&C Ref No: Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 DMR Ref No: GP 10049 MR Clienf Ref No: PS‐10049 Signed: Name: JD Zeeman Note: This document is the property of Blast Management & Consulting and should be treated as confidential. No information in this document may be redistributed nor used at any other site than the project it is intended for without prior consent from the author. The information presented is given with the intention of assisting the receiver with optimized blast results and to ensure that a safe and healthy blasting practice is conducted. Due to unforeseen rock formations that may occur, neither the author nor his employees will assume liability for any alleged or actual damages arising directly or indirectly out of the recommendations and information given in this document.

Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 1 of 94 

   

  

Blast Management & Consulting 

 Quality Service on Time 

 

Report: Blast Impact Assessment 

Proposed Prime Spot Trading 11 (Pty) Ltd. Project Date:  17 March 2017 

BM&C Ref No:   Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty 

Ltd~EIAReport~170317V01 

DMR Ref No:  GP 10049 MR

Clienf Ref No:  PS‐10049

Signed: 

 Name:  JD Zeeman 

 

Note: This document is the property of Blast Management & Consulting and should be treated as 

confidential. No information in this document may be redistributed nor used at any other site than 

the project it is intended for without prior consent from the author. The information presented is 

given with the intention of assisting the receiver with optimized blast results and to ensure that a 

safe  and  healthy  blasting  practice  is  conducted.  Due  to  unforeseen  rock  formations  that  may 

occur, neither the author nor his employees will assume liability for any alleged or actual damages 

arising directly or indirectly out of the recommendations and information given in this document. 

 

 

Page 2: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 2 of 94 

   

 

i. Document Prepared and Authorised by: 

JD Zeeman 

Blast Management & Consulting (2015/061002/07) 

61 Sovereign Drive 

Route 21 Corporate Park 

Irene 

South Africa 

 

PO Box 61538 

Pierre van Ryneveld 

Centurion 

0045 

 

Cell: +27 82 854 2725 Tel:  +27 (0)12 345 1445 Fax: +27 (0)12 345 1443 

 

ii. Study Team Qualifications and Background 

The study team comprises  J D Zeeman (as  the member of Blast Management & Consulting) and 

Blast  Management  &  Consulting  employees.  Blast  Management  &  Consulting’s  main  areas  of 

concern are pre‐blast  consultation  and monitoring,  insitu monitoring,  post‐blast monitoring  and 

consulting as well as specialised projects. Blast Management & Consulting has been active in the 

mining  industry  since  1997  and work  has  been  done  at  various  levels  for mining  companies  in 

South Africa, Botswana, Namibia, Mozambique, Democratic Republic of Congo, Sierra Leone and 

Côte d'Ivoire. 

 

J D Zeeman holds the following qualifications: 

1985 ‐ 1987  Diploma: Explosives Technology, Technikon Pretoria 

1990 ‐ 1992  BA Degree, University of Pretoria 

1994    National Higher Diploma: Explosives Technology, Technikon Pretoria 

1997    Project Management Certificate, Damelin College 

2000    Advanced Certificate in Blasting, Technikon SA 

Member: International Society of Explosive Engineers 

 

iii. Independence Declaration 

Blast Management & Consulting  is an  independent company. The work done for  the report was 

performed  in an objective manner and according  to national and  international  standards, which 

means  that  the  results  and  findings may not all  be positive  for  the  client. Blast Management & 

Consulting  has  the  required  expertise  to  conduct  such  an  investigation  and  draft  the  specialist 

report relevant to the study. Blast Management & Consulting did not engage in any behaviour that 

could be result in a conflict of interest in undertaking this study.   

Page 3: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 3 of 94 

   

 

iv. Legal Requirements 

In  terms  of  the  NEMA  2014  EIA  Regulations  contained  in  GN  R982  of  04  December  2014  all 

specialist studies must comply with Appendix 6 of the NEMA 2014 EIA Regulations (GN R982 of 04 

December 2014).  Table 1 show the requirements as indicated above.   

 

Table 1: Legal Requirements for All Specialist Studies Conducted 

 

Legal Requirement Relevant Section in Specialist study

(1) A  specialist  report  prepared  in  terms  of  these  Regulations 

must contain‐ 

(a) details of‐ 

(i) the specialist who prepared the report; and  i

(ii) the  expertise  of  that  specialist  to  compile  a  specialist 

report including a curriculum vitae 

Section ii and 23

(b) a  declaration  that  the  specialist  is  independent  in  a  form  as 

may be specified by the competent authority; 

Section iii

(c) an  indication of  the scope of, and the purpose  for which,  the 

report was prepared; 

Section 4

(d) the date and season of the site investigation and the relevance 

of the season to the outcome of the assessment; 

Section 8

(e) a  description  of  the  methodology  adopted  in  preparing  the 

report or carrying out the specialised process 

Section 6

(f) the  specific  identified  sensitivity  of  the  site  related  to  the 

activity and its associated structures and infrastructure; 

Section 11

(g) an identification of any areas to be avoided, including buffers;  Section 11

(h) a  map  superimposing  the  activity  including  the  associated 

structures  and  infrastructure  on  the  environmental 

sensitivities of the site including areas to be avoided, including 

buffers;  

Section 11 & 14

(i) a description of any assumptions made and any uncertainties 

or gaps in knowledge; 

Section 9

(j) a description of the findings and potential implications of such 

findings  on  the  impact  of  the  proposed  activity,  including 

identified alternatives on the environment; 

Section 16

(k) any mitigation measures for inclusion in the EMPr;   Section 16.11

(l) any  conditions/aspects  for  inclusion  in  the  environmental 

authorisation; 

Section 20

Page 4: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 4 of 94 

   

 

Legal Requirement Relevant Section in Specialist study

(m) any  monitoring  requirements  for  inclusion  in  the  EMPr  or 

environmental authorisation; 

Section 19

(n) a reasoned opinion (Environmental Impact Statement)‐  Section 22

as to whether the proposed activity or portions thereof should 

be authorised; and 

Section 22

if the opinion is that the proposed activity or portions thereof 

should  be  authorised,  any  avoidance,  management  and 

mitigation measures that should be included in the EMPr, and 

where applicable, the closure plan; 

Section 22

(o) a description of any consultation process that was undertaken 

during the course of preparing the specialist report;  

Section 12

(p) a  summary and  copies of  any  comments  received during  any 

consultation  process  and  where  applicable  all  responses 

thereto; and 

Section 12

(q) any other information requested by the competent authority.  None

 

v. Document Control: 

 

Name & Company  Responsibility  Action  Date  Signature 

C Zeeman 

Blast  Management  & 

Consulting 

 

Document 

Preparation 

Report Prepared 17/03/2017

 

JD Zeeman 

Blast  Management  & 

Consulting 

 

Consultant  Report Finalise 17/03/2017

 

C Zeeman 

Blast  Management  & 

Consulting 

 

Document 

Preparation 

POI added 5/04/2017

 

JD Zeeman 

Blast  Management  & 

Consulting 

 

Consultant  Report Finalise 5/04/2017

 

 

 

 

 

Page 5: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 5 of 94 

   

 

Table of Contents 

1  Executive Summary.......................................................................................................... 11 

2  Introduction ..................................................................................................................... 13 

3  Objectives ........................................................................................................................ 14 

4  Scope of blast impact study ............................................................................................. 14 

5  Study area ........................................................................................................................ 15 

6  Methodology ................................................................................................................... 17 

7  Site Investigation ............................................................................................................. 18 

8  Season applicable to the investigation ............................................................................. 18 

9  Assumptions and Limitations ........................................................................................... 18 

10  Legal Requirements ......................................................................................................... 19 

11  Sensitivity of Project ........................................................................................................ 20 

12  Consultation process ........................................................................................................ 23 

13  Influence from blasting operations .................................................................................. 23 

13.1  Ground vibration limitations on structures ........................................................................... 23 

13.2  Ground vibration limitations and human perceptions .......................................................... 25 

13.3  Air blast limitations on structures .......................................................................................... 26 

13.4  Air blast limitations and human perceptions ......................................................................... 27 

13.5  Fly rock ................................................................................................................................... 27 

13.6  Noxious Fumes ....................................................................................................................... 29 

14  Baseline Results ............................................................................................................... 29 

14.1  Ground vibration and air blast predictions ............................................................................ 29 

14.2  Structure profile ..................................................................................................................... 33 

15  Construction Phase: Impact Assessment and Mitigation Measures .................................. 44 

16  Operational Phase: Impact Assessment and Mitigation Measures ................................... 44 

16.1  Review of expected ground vibration .................................................................................... 44 

16.2  Summary of ground vibration levels ...................................................................................... 57 

16.3  Ground Vibration and human perception.............................................................................. 58 

16.4  Vibration impact on roads ...................................................................................................... 59 

16.5  Potential that vibration will upset adjacent communities ..................................................... 59 

16.6  Review of expected air blast .................................................................................................. 59 

16.7  Summary of findings for air blast ........................................................................................... 73 

16.8  Fly‐rock unsafe zone .............................................................................................................. 73 

16.9  Noxious fumes ........................................................................................................................ 76 

16.10  Potential Environmental Impact Assessment: Operational Phase ........................................ 76 

16.11  Mitigations ............................................................................................................................. 81 

17  Closure Phase: Impact Assessment and Mitigation Measures .......................................... 83 

18  Alternatives (Comparison and Recommendation) ............................................................ 84 

19  Monitoring ....................................................................................................................... 84 

Page 6: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 6 of 94 

   

 

20  Recommendations ........................................................................................................... 85 

20.1  Regulatory requirements ....................................................................................................... 86 

20.2  Graveyard ............................................................................................................................... 87 

20.3  Blast Designs .......................................................................................................................... 87 

20.4  Safe blasting distance and evacuation ................................................................................... 87 

20.5  Road Closure .......................................................................................................................... 87 

20.6  Recommended ground vibration and air blast levels ............................................................ 88 

20.7  Blasting times ......................................................................................................................... 88 

20.8  Photographic Inspections ....................................................................................................... 88 

20.9  Third party monitoring ........................................................................................................... 90 

21  Knowledge Gaps .............................................................................................................. 90 

22  Conclusion ....................................................................................................................... 90 

23  Curriculum Vitae of Author .............................................................................................. 92 

24  References ....................................................................................................................... 94 

 

   

Page 7: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 7 of 94 

   

 

List of Acronyms used in this Report 

a and b   Site Constant 

ANFO  Ammonium nitrate fuel oil 

APP   Air Pressure Pulse 

B   Burden (m) 

BH  Blast Hole 

BM&C   Blast Management & Consulting 

Bs   Scaled Burden (m3/2kg‐1/2) 

D   Distance (m) 

D   Duration (s) 

E   East 

E   Explosive Mass (kg) 

EIA   Environmental Impact Assessment 

Freq.  Frequency 

GRP   Gas Release Pulse 

I&AP   Interested and Affected Parties 

k   Factor value 

L   Maximum Throw (m) 

Lat/Lon 

hddd°mm'ss.s" 

Latitude/Longitude 

Hours/degrees/minutes/seconds 

M   Charge Height 

m (SH)  Stemming height 

M/S   Magnitude/Severity 

Mc   Charge mass per metre column 

N   North 

NE   North East 

NO   Nitrogen Monoxide 

NO2   Nitrogen Dioxide 

NOx   Nitrogen Oxide 

NOx’s   Noxious Fumes 

NW   North West 

P   Probability 

POI   Points of Interest 

PPD  Peak particle displacement 

PPV   Peak Particle Velocity 

PVS  Peak vector sum 

RPP   Rock Pressure Pulse 

S   Scale 

Page 8: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 8 of 94 

   

 

S   South 

SE   South East 

SH  Stemming height (m) 

SW   South West 

T   Blasted Tonnage 

TNT   Explosives (Trinitrotoluene) 

USBM   United States Bureau of Mine 

W   West 

WGS 84   Coordinates (South African) 

WM   With Mitigation Measures 

WOM   Without Mitigation Measures 

 

List of Units used in this Report 

%   percentage 

cm   centimetre 

dB   decibel 

dBL   linear decibel 

g   acceleration 

g/cm3   gram per cubic centimetre 

Hz   frequency 

kg   kilogram 

kg/m3   kilogram per cubic metre 

kg/t    kilogram per tonne 

km   kilometre 

kPa  kilopascal 

m   metre 

m2   metre squared 

MJ   Mega Joules 

MJ/m³  Mega Joules per cubic meter 

MJ/t   Mega Joules per tonne 

mm/s   millimetres per second 

mm/s2   millimetres per second square 

ms   milliseconds 

Pa   Pascal 

ppm   parts per million 

psi    pounds per square inch 

θ   theta or angle 

 

Page 9: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 9 of 94 

   

 

List of Figures 

Figure 1:  A visual indication of the location of the proposed mine covering 95 ha. ........................ 15 

Figure 2: Mine Area with Infrastructure ............................................................................................ 17 

Figure 3: Identified sensitive areas .................................................................................................... 22 

Figure 4: USBM Analysis Graph .......................................................................................................... 24 

Figure 5: USBM Analysis with Human Perception ............................................................................. 26 

Figure 6: Schematic of fly rock terminology ...................................................................................... 28 

Figure 7: Proposed prediction equations ........................................................................................... 32 

Figure  8:  Aerial  view  and  surface  plan  of  the  proposed  mining  area  with  points  of  interest 

identified ............................................................................................................................................ 34 

Figure 9: Pit 2 minimum charge ground vibration evaluation ........................................................... 46 

Figure 10: Pit 2 maximum charge ground vibration evaluation ........................................................ 49 

Figure 11: Pit 3 minimum charge ground vibration evaluation ......................................................... 52 

Figure 12: Pit 3 maximum charge ground vibration evaluation ........................................................ 55 

Figure 13: The effect of ground vibration with human perception and vibration limits .................. 58 

Figure 14: Pit 2 Minimum charge Air blast evaluation ...................................................................... 61 

Figure 15: Pit 2 Maximum charge Air blast evaluation ...................................................................... 64 

Figure 16: Pit 3 Minimum charge Air blast evaluation ...................................................................... 67 

Figure 17: Pit 3 Maximum charge Air blast evaluation ...................................................................... 70 

Figure 18: Fly rock prediction calculation .......................................................................................... 74 

Figure 19: Predicted Fly rock Exclusion Zone for Pit 2 & Pit 3 ........................................................... 75 

Figure 20: Structures identified where ground vibration mitigation will be required. ..................... 82 

Figure 21: Monitoring Positions suggested for the Quarry. .............................................................. 85 

Figure 22: Regulatory 500 m range for the Quarry ........................................................................... 86 

Figure 23: Photographic inspection area and POI’s ........................................................................... 89 

 

List of Tables 

Table 1: Legal Requirements for All Specialist Studies Conducted ...................................................... 3 

Table 2: Damage Limits for Air Blast .................................................................................................. 27 

Table 3: Blast design technical information ....................................................................................... 30 

Table 4: POI Classification used ......................................................................................................... 33 

Table 5: List of points of interest identified (WGS – LO 29ᵒ) ............................................................. 35 

Table 6: Structure Profile ................................................................................................................... 36 

Table 7: Pit 2 minimum charge ground vibration evaluation ............................................................ 47 

Table 8: Pit 2 maximum charge ground vibration evaluation ........................................................... 50 

Table 9: Pit 3 minimum charge ground vibration evaluation ............................................................ 53 

Table 10: Pit 3 maximum charge ground vibration evaluation ......................................................... 56 

Table 11: Pit 2 Minimum charge Air blast evaluation ........................................................................ 62 

Table 12: Pit 2 Maximum charge Air blast evaluation ....................................................................... 65 

Page 10: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 10 of 94 

   

 

Table 13: Pit 3 Minimum charge Air blast evaluation ........................................................................ 68 

Table 14: Pit 3 Maximum charge Air blast evaluation ....................................................................... 71 

Table 15: Fly rock concern POI’s ........................................................................................................ 76 

Table 16: Evaluation matrix criteria ................................................................................................... 76 

Table 17: Risk assessment outcome before mitigation ..................................................................... 78 

Table 18: Risk assessment outcome after mitigation ........................................................................ 79 

Table 19: Structures at the Quarry Area identified as problematic .................................................. 81 

Table 20: Mitigation measures for ground vibration ......................................................................... 83 

Table 21: List of possible monitoring positions ................................................................................. 85 

Table 22: List of possible installations within regulatory 500 m ....................................................... 86 

Table 23: Recommended ground vibration air blast limits ............................................................... 88 

Table 24: Recommended POI’s for photographic inspections .......................................................... 89 

 

Page 11: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 11 of 94 

   

 

1 Executive Summary 

Blast  Management  &  Consulting  (BM&C)  was  contracted  as  part  of  the  Environmental  Impact 

Assessment  (EIA)  to  perform  an  initial  review  of  possible  impacts  with  regards  to  blasting 

operations in the proposed Prime Spot Trading 11 (Pty) Ltd. Project located approximately 25km 

south‐east  of  the  town  of  Vereeniging  in  the  Gauteng  Province,  South  Africa  at  coordinates 

(Lat/Lon WGS84) 26°45'56.85"S 28° 2'51.13"E.  Ground vibration, air blast, fly rock and fumes are 

some of  the aspects  resulting  from blasting operations. The report concentrates on the possible 

influences  of  ground  vibration,  air  blast  and  fly  rock.  It  intends  to  provide  information, 

calculations, predictions, possible influences and mitigation of blasting operations for this project.   

 

The project area has limited installations where people congregate or being present in the vicinity. 

The  nearest  installations  are  two  graveyards  inside  the  quarry  boundary  and  the  Rand  Water 

Board canal towards the western side of the quarry area.  

 

The graveyards are of greatest concern  for  this project. One graveyard  is  located between Pit 2 

and Pit 3 and the second south east of Pit 2. The levels of ground vibration from normal blasting 

ate  both  graveyards  are  greater  than  allowed  limits. Mitigation  on  blasting will  be  required  for 

both  graveyards  regarding  ground  vibration.  Pit  2  is  closest  to  both  and  will  required  reduced 

charge  mass  per  delay  to  mitigate  ground  vibration.  Pit  3  is  located  further  away  and  less 

mitigation will be required. Mitigation measures were provided that can be followed.  

 

The Rand Water  Servitude which  includes a  canal  and pipelines was also  considered a  sensitive 

installation. The ground vibration levels predicted for the Rand Water Servitude were well within 

the limits proposed and not expected to be in danger of induced damage due to ground vibration.  

 

Considering fly rock there are no other structures or installations that should be considered other 

than the grave yard. Stemming will be needed to ensure that fly rock is limited as best possible.  

 

There  are  also  regulations  that  will  need  to  be  followed  for  permission  to  conduct  blasting 

operations with these installations within 500 m from the blast operations.  

 

Air blast predicted for the maximum charge ranges were well within accepted norms for private 

installations surrounding the quarry area. No specific concerns were noted due to air blast levels 

predicted.  

 

An exclusion zone for safe blasting was also calculated. The exclusion zone was established to be 

at least 237 m. Normal practice observed in mines is a 500 m exclusion zone.   

 

Page 12: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 12 of 94 

   

 

Recommendations were made that should be considered, specifically for review of blast designs, 

monitoring  of  ground  vibration  and  air  blast,  safe  blasting  zones,  safe  ground  vibration  and  air 

blast limits, relocation of households, structure inspections and blasting times.  

 

This  concludes  this  investigation  for  the  Prime  Spot  Trading  11  (Pty)  Ltd.  Project.  There  is  no 

reason to believe that this operation cannot continue if attention is given to the recommendations 

made. 

   

Page 13: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 13 of 94 

   

 

2 Introduction 

The application area is located approximately 25km south‐east of the town of Vereeniging in the 

Gauteng Province, South Africa at coordinates (Lat/Lon WGS84) 26°45'56.85"S 28° 2'51.13"E.  

 

Prime Spot Trading 11  (Pty) Ltd. has applied  for a mining right & associated waste management 

licence  over  a  portion  of  portion  1  of  the  Farm Vischgat  467IR  and  is  located  in  the  vicinity  of 

Vereeniging in the Gauteng province of South Africa. 

Mining activities will involve the removal of dimension stone, aggregate & stone aggregate from a 

quarry pit. Mining will initially commence from the existing defunct pit. 

 Mining activities will typically include:  

Vegetation and  topsoil  removal: Due  to existing disturbed areas  (associated with historic 

mining  activities)  there will  be minimal  removal  of  vegetation  and  topsoil. When mining 

progresses onto undisturbed ground vegetation and topsoil will be stripped and stored in 

berms to expose the overburden.  

Overburden removal: Overburden (decomposed material above the hard rock). In order to 

expose  the  rock,  the  overburden  requires  removal. Where  possible,  overburden  will  be 

removed  by  mechanical  digging  using  an  excavator.  If  the  material  is  too  hard, 

conventional  drilling  &  blasting  methods  will  be  used.  Once  loosened  the  overburden 

material  will  either  be  sold  as  fill  material  (preferred)  or  be  transported  to  overburden 

dumps by haul trucks.  

Drilling & blasting: The minerals reserves; dimension stone, aggregate, stone aggregate will 

be  loosened  by  conventional  drilling &  blasting.  The  frequency  of  drilling &  blasting will 

depend  on  market  demand.  Explosives  will  be  delivered  to  the  benches  as  &  when 

required. Blasting aims to fragment rock to size suitable for processing through the plants. 

Where this is not achieved, larger boulders will be broken up using a hydraulic hammer.  

 

As part of Environmental  Impact Assessment (EIA), Blast Management & Consulting (BM&C) was 

contracted  to  perform  a  review  of  possible  impacts  from  blasting  operations  for  the  proposed 

quarry. Ground vibration, air blast and fly rock are some of the aspects that result  from blasting 

operations  and  this  study  considers  the  possible  influences  that  blasting  may  have  on  the 

surrounding area  in  this  respect.  The  report  concentrates on ground vibration and air blast and 

intends  to  provide  information,  calculations,  predictions,  possible  influences  and  mitigating 

aspects of blasting operations for the project. 

 

 

 

Page 14: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 14 of 94 

   

 

3 Objectives 

The objectives of  this  document  are:  outlining  the expected environmental  effects  that blasting 

operations  at  the  Prime  Spot  Trading  11  (Pty)  Ltd.  Quarry  may  have  on  the  surrounding 

environment;  proposing  the  specific  mitigation  measures  that  will  be  required.  This  study 

investigates  the  related  influences  of  expected  ground  vibration,  air  blast  and  fly  rock.    These 

effects are investigated in relation to the blast site area and surrounds and the possible influence 

on nearby private installations, houses and the owners or occupants. 

 

The objectives were dealt with whilst  taking specific protocols  into consideration. The protocols 

applied  in  this document are based on  the author’s experience, guidelines  taken from  literature 

research,  client  requirements  and  general  indicators  in  the  various  appropriate  pieces  of  South 

African legislation.  There is no direct reference in the following acts to requirements and limits on 

the effect of ground vibration and air blast and some of the aspects addressed in this report: 

•  National Environmental Management Act No. 107 of 1998  

•  Mine Health and Safety Act No. 29 of 1996  

•  Mineral and Petroleum Resources Development Act No. 28 of 2002  

•  Explosives Act No. 15 of 2003. 

 

The  guidelines  and  safe  blasting  criteria  are  based  on  internationally  accepted  standards  and 

specifically  criteria  for  safe  blasting  for  ground  vibration  and  recommendations  on  air  blast 

published  by  the  United  States  Bureau  of  Mines  (USBM).  There  are  no  specific  South  African 

standards and the USBM is well accepted as standard for South Africa. 

 

4 Scope of blast impact study 

The  scope  of  the  study  is  determined  by  the  terms  of  reference  to  achieve  the  objectives.  The 

terms of reference can be summarised according to the following steps taken as part of the EIA 

study with regards to ground vibration, air blast and fly rock due to blasting operations. 

 

Background information of the proposed site 

Blasting Operation Requirements 

Site specific evaluation of blasting operations according to the following: 

o Evaluation  of  expected  ground  vibration  levels  from  blasting  operations  at  specific 

distances and on structures in surrounding areas 

o Evaluation of expected ground vibration influence on neighbouring communities 

o Evaluation of expected blasting influence on national and provincial roads surrounding 

the blasting operations if present 

Page 15: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 15 of 94 

   

 

o Evaluation of expected ground vibration levels on water boreholes if present within 500 

m from blasting operations 

o Evaluation  of  expected  air  blast  levels  at  specific  distances  from  the  operations  and 

possible influence on structures 

o Evaluation of fly rock unsafe zone 

o Discussion on the occurrence of noxious fumes and dangers of fumes 

o Evaluation  of  the  location  of  blasting  operations  in  relation  to  surrounding  areas 

according to the regulations from the applicable Acts  

Impact Assessment 

Mitigations 

Recommendations  

Conclusion 

 

5 Study area 

The application area is located approximately 25km south‐east of the town of Vereeniging in the 

Gauteng Province, South Africa at coordinates (Lat/Lon WGS84) 26°45'56.85"S 28° 2'51.13"E. 

 

Figure 1 shows a visual  indication of the  location of the proposed mine covering 95 ha. Figure 2 

shows a view of the proposed layout for the mining area with indication of the quarry specifically.   

 

Figure 1:  A visual indication of the location of the proposed mine covering 95 ha. 

 

Page 16: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 16 of 94 

   

 

  

Page 17: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 17 of 94 

   

 

 Figure 2: Mine Area with Infrastructure 

 

6 Methodology 

The detailed plan of study consists of the following sections. 

• Base  line  influence:  Determine  if  the  project  evaluated  is  part  of  existing  operations 

with blasting activities  currently being done or no operations  yet.  If operational  then 

baseline monitoring is done. If not the baseline is zero with no specific influence from 

blasting. 

• Identifying surface structures / installations that are found within reason from project 

site. A list of Point of Interests (POI’s) are created that will be used for evaluation.  

• Site evaluation: This consists of evaluation of the planned mining drilling and blasting 

operations and the possible influences from the blasting operations. The methodology 

includes modelling  the  expected  impact  based  on  the  expected  drilling  and  blasting 

information  provided  for  the  project.  Various  accepted  mathematical  equations  are 

applied to determine the attenuation of ground vibration, air blast and fly rock. These 

values  are  then  calculated  over  the  distance  investigated  from  site  and  shown  as 

amplitude  level  contours.  Overlaying  these  contours  on  the  location  of  the  various 

receptors then gives an indication of the possible impacts and the expected results of 

Page 18: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 18 of 94 

   

 

potential  impacts. Evaluation of each  receptor according  to  the predicted  levels  then 

gives  an  indication  of  the  possible mitigation measures  to  be  applied.    The  possible 

environmental  or  social  impacts  are  then  addressed  in  the  detailed  EIA  phase 

investigation. 

• Reporting: All data is prepared in a single report and provided for review. 

 

7 Site Investigation 

The site was visited and specific structure identification was done on 20 February 2017. This site 

visit was done specifically to get understanding of the location of the quarry area for the project 

and identifying the structures and installations surrounding the proposed new quarry. 

 

8 Season applicable to the investigation 

The drilling and blasting operations are not season dependable. The investigation into the possible 

effects from blasting operations is not season bounded.   

 

9 Assumptions and Limitations 

Mining activities will involve the removal of dimension stone, aggregate & stone aggregate from a 

quarry pit. Mining will initially commence from the existing defunct pit. 

 Mining activities will typically include:  

Vegetation and  topsoil  removal: Due  to existing disturbed areas  (associated with historic 

mining  activities)  there will  be minimal  removal  of  vegetation  and  topsoil. When mining 

progresses onto undisturbed ground vegetation and topsoil will be stripped and stored in 

berms to expose the overburden.  

Overburden removal: Overburden (decomposed material above the hard rock). In order to 

expose  the  rock,  the  overburden  requires  removal. Where  possible,  overburden  will  be 

removed  by  mechanical  digging  using  an  excavator.  If  the  material  is  too  hard, 

conventional  drilling  &  blasting  methods  will  be  used.  Once  loosened  the  overburden 

material  will  either  be  sold  as  fill  material  (preferred)  or  be  transported  to  overburden 

dumps by haul trucks.  

Drilling  &  blasting:  The minerals  reserves;  dimension  stone,  aggregate,  stone  aggregate  will  be 

loosened by conventional drilling & blasting. The  frequency of drilling & blasting will depend on 

market demand. Explosives will be delivered to the benches as & when required. Blasting aims to 

fragment rock to size suitable for processing through the plants. Where this is not achieved, larger 

boulders will be broken up using a hydraulic hammer. 

 

Page 19: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 19 of 94 

   

 

The anticipated levels of influence estimated in this report are calculated using standard accepted 

methodology  according  to  international  and  local  regulations.  Assumption  is  made  that  the 

predictions are a good estimate with significant safety factors to ensure that expected levels are 

based on worst case scenarios. These will have to be confirmed with actual measurements once 

the operation is active.  

 

10 Legal Requirements 

The protocols applied in this document are based on the author’s experience, guidelines elicited 

by  the  literature  research,  client  requirements  and  general  indicators  provided  in  the  various 

applicable South African acts.   There is no direct reference in the consulted acts specifically with 

regard to limiting levels for ground vibration and air blast. There is however specific requirements 

and regulations with regards to blasting operations and the effect of ground vibration and air blast 

and some of the aspects addressed in this report.  The acts consulted are:  National Environmental 

Management  Act  No.  107  of  1998;  Mine  Health  and  Safety  Act  No.  29  of  1996;  Mineral  and 

Petroleum Resources Development Act No. 28 of 2002; and the Explosives Act Explosives Act No. 

15 of 2003.  

 

The guidelines and safe blasting criteria applied  in  this study are as per  internationally accepted 

standards, and specifically the United States Bureau of Mines (USBM) criteria for safe blasting for 

ground  vibration  and  the  recommendations  on  air  blast.  There  are  no  specific  South  African 

standards and the USBM is well accepted as standard for South Africa. Additional criteria required 

by  various  institutions  in  South  Africa  were  also  taken  into  consideration,  i.e.  Eskom,  Telkom, 

Transnet, Rand Water Board, etc. 

 

In view of the acts consulted the following guidelines and regulations are noted: (where possible 

detail was omitted and only some of the information indicated) 

MINE HEALTH AND SAFETY ACT 29 OF 1996 

(Gazette No.17242, Notice No. 967 dated 14 June 1996. Commencement date: 15 January 1997 for all  sections 

with the exception of sections 86(2) and (3), which came into operation on 15 January 1998, [Proc.No.4, Gazette 

No. 17725]) 

 

MINE HEALTH AND SAFETY REGULATIONS 

Precautionary measures before initiating explosive charges 

4.7  The  employer  must  take  reasonable  measures  to  ensure  that  when  blasting  takes  place,  air  and  ground 

vibrations, shock waves and fly material are limited to such an extent and at such a distance from any building, 

public  thoroughfare,  railway,  power  line  or  any  place  where  persons  congregate  to  ensure  that  there  is  no 

significant risk to the health or safety of persons. 

 

General precautions 

4.16 The employer must take reasonable measures to ensure that: 

Page 20: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 20 of 94 

   

 

4.16(1) in any mine other than a coal mine, no explosive charges are initiated during the shift unless – 

(a) such explosive charges are necessary for the purpose of secondary blasting or reinitiating the misfired holes in 

development faces; 

(b) written permission for such initiation has been granted by a person authorised to do so by the employer; and 

(c)  reasonable  precautions  have  been  taken  to  prevent,  as  far  as  possible,  any  person  from being  exposed  to 

smoke or fumes from such initiation of explosive charges; 

4.16(2) no blasting operations are carried out within a horizontal distance of 500 metres of any public building, 

public thoroughfare, railway line, power line, any place where people congregate or any other structure, which it 

may be necessary to protect in order to prevent any significant risk, unless: 

(a) a risk assessment has identified a lesser safe distance and any restrictions and conditions to be complied with; 

(b) a copy of the risk assessment, restrictions and conditions contemplated, in paragraph (a) have been provided 

for approval to the Principal Inspector of Mines; 

(c) shot holes written permission has been granted by the Principal Inspector of Mines; and 

(d) any restrictions and conditions determined by the Principal inspector of Mines are complied with. 

 

MINERAL AND PETROLEUM RESOURCES DEVELOPMENT ACT 28 OF 2002  (Gazette No. 23922, Notice No. 1273 dated 10 October 2002. Commencement date: 1 May 2004 [Proc. No. R25, 

Gazette No. 26264])  

MINERAL AND PETROLEUM RESOURCES DEVELOPMENT REGULATIONS 

67. Blasting, vibration and shock management and control  (1) A holder of a right or permit in terms of the Act must comply with the provisions of the Mine Health and Safety 

Act,  1996,  (Act  No.  29  of  1996),  as  well  as  other  applicable  law  regarding  blasting,  vibration  and  shock 

management and control.  

(2) An assessment of impacts relating to blasting, vibration and shock management and control, where applicable, 

must form part of the environmental impact assessment report and environmental management programme or 

the environmental management plan, as the case may be. 

 

11 Sensitivity of Project 

A  review  of  the  project  and  the  surrounding  areas  is  done  before  any  specific  analysis  is 

undertaken  and  sensitivity  mapping  is  done,  based  on  typical  areas  and  distance  from  the 

proposed  quarry  area.  This  sensitivity  map  uses  distances  normally  associated  where  possible 

influences may  occur  and where  influence  is  expected  to  be  very  low  or  none.  Three  different 

areas were identified in this regard: 

• A highly sensitive area of 500 m around the mining area. Normally, this 500 m area is 

considered an area that should be cleared of all people and animals prior to blasting. 

Levels  of  ground  vibration  and  air  blast  are  also  expected  to  be  higher  closer  to  the 

quarry area.  

• An area 500 m to 1500 m around the quarry area can be considered as being a medium 

sensitive area. In this area, the possibility of impact is still expected, but it is lower. The 

expected  level of  influence may be  low, but  there may still be  reason for concern, as 

levels could be low enough not to cause structural damage but still upset people.  

Page 21: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 21 of 94 

   

 

• An  area  greater  than  1500  m  is  considered  low  sensitivity  area.  In  this  area  it  is 

relatively certain that influences will be low with low possibility of damages and limited 

possibility to upset people.  

 

Figure  3  shows  the  sensitivity  mapping  with  the  identified  points  of  interest  (POI)  in  the 

surrounding  areas  for  the  proposed  Prime  Spot  Trading  11  (Pty)  Ltd.  project.  The  specific 

influences will be determined through the work done for this project in this report. 

 

Page 22: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 22 of 94 

   

  

 Figure 3: Identified sensitive areas 

Page 23: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 23 of 94 

   

  

12 Consultation process 

No specific consultation with external parties was utilised. The work done is based on the author’s 

knowledge, baseline work at client’s operations and information provided by the client.  

 

13 Influence from blasting operations 

Blasting operations are required to break rock for excavation to access the targeted ore material. 

Explosives  in blast holes provide the required energy to conduct the work. Ground vibration, air 

blast and fly rock are a result from the blasting process. Based on the regulations of the different 

acts consulted and international accepted standards these effects are required to be within certain 

limits. The following sections provide guidelines on these limits. As indicated there are no specific 

South African ground vibration and air blast limit standards.  

 

13.1 Ground vibration limitations on structures 

Ground  vibration  is measured  in  velocity  with  units  of millimetres  per  second  (mm/s).  Ground 

vibration can also be reported in units of acceleration or displacement if required. Different types 

of  structures  have  different  tolerances  to  ground  vibration.  A  steel  structure  or  a  concrete 

structure will  have a higher  resistance  to  vibrations  than a well‐built brick and mortar house. A 

brick  and  mortar  house  will  be  more  resistant  to  vibrations  than  a  poorly  constructed  or  a 

traditional  built  mud  house.  Different  limits  are  then  applicable  to  the  different  types  of 

structures.    Limitations  on  ground  vibration  take  the  form  of  maximum  allowable  levels  or 

intensity  for different  installations or structures.   Ground vibration  limits are also dependent on 

the  frequency  of  the  ground  vibration.  Frequency  is  the  rate  at  which  the  vibration  oscillates. 

Faster oscillation  is  synonym with higher  frequency and  lower oscillation  is  synonym with  lower 

frequency.    Lower  frequencies  are  less  acceptable  than  higher  frequencies  because  structures 

have  a  low  natural  frequency.  Significant  ground  vibration  at  low  frequencies  could  cause 

increased structure vibrations due to the natural low frequency of the structure and this may lead 

to crack formation or damages to occur. 

 

Currently, the USBM criteria for safe blasting are applied as the industry standard where private 

structures are of concern.  Ground vibration amplitude and frequency is recorded an analysed. The 

data is then evaluated accordingly. The USBM graph is used for plotting of data and evaluating the 

data.  Figure  4  below  provides  a  graphic  representation  of  the  USBM  analysis  for  safe  ground 

vibration levels. The USBM graph is divided mainly into two parts. The red lines in the figure are 

the USBM criteria: 

 

Page 24: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 24 of 94 

   

 

Analysed data displayed in the bottom half of the graph shows safe ground vibration levels, 

Analysed  data  displayed  in  the  top  half  of  the  graph  shows  potentially  unsafe  ground 

vibration levels: 

 

Added to the USBM graph  is a blue  line and green dotted  line that represents 6 mm/s and 12.5 

mm/s additional criteria that are used by BM&C.  

 Figure 4: USBM Analysis Graph 

 

Additional  limitations  that  should  be  considered  were  determined  through  research  and 

prescribed by the various institutions; these are as follows: 

 

National roads/tar roads: 150 mm/s 

Steel pipelines: 50 mm/s (Rand Water Board) 

Water Canal: 25 mm/s (Rand Water Board) 

Electrical lines: 75 mm/s (Eskom) 

Sasol Pipe Lines: 25 mms/s (Sasol) 

Railways: 150 mm/s 

Concrete less than 3 days old: 5 mm/s 

Concrete after 10 days: 200 mm/s 

Sensitive plant equipment: 12 mm/s or 25 mm/s, depending on type. (Some switches could 

trip at levels of less than 25 mm/s.) 

6 6

12.5 12.5

0.1

1

10

100

1000

1 10 100

Ground Vibration (mm/s)

Frequency (Hz)

Prime Spot 11 Pty Ltd. ProjectUSBM Graph and BM&C Ground Vibration Limits

Safe Blasting Zone

Above Limit Zone

Page 25: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 25 of 94 

   

 

Waterwells: 50 mm/s 

 

Considering the above limitations, BM&C work is based on the following: 

USBM criteria for safe blasting. 

The additional limits provided above. 

Consideration of private structures in the area of influence. 

Should structures be in poor condition the basic limit of 25 mm/s is halved to 12.5 mm/s or 

when  structures  are  in  very  poor  condition  limits  will  be  restricted  to  6  mm/s.  It  is  a 

standard accepted method to reduce the limit allowed with poorer condition of structures. 

Traditional  built  mud  houses  are  limited  to  6  mm/s.  The  6  mm/s  limit  is  used  due  to 

unknowns on how these structures will react to blasting. There is also no specific scientific 

data available that would indicate otherwise. 

Input from other consultants in the field locally and internationally. 

 

13.2 Ground vibration limitations and human perceptions 

A further aspect of ground vibration and frequency of vibration that must be considered is human 

perceptions.  It should be realized that the legal limit set for structures is significantly greater than 

the comfort zone of human beings.  Humans and animals are sensitive to ground vibration and the 

vibration  of  structures.    Research  has  shown  that  humans  will  respond  to  different  levels  of 

ground vibration at different frequencies. 

 

Ground  vibration  is  experienced  at  different  levels;  BM&C  considers  only  the  levels  that  are 

experienced  as  “Perceptible”,  “Unpleasant”  and  “Intolerable”.  This  is  indicative  of  the  human 

being’s perceptions of ground vibration and clearly indicates that humans are sensitive to ground 

vibration and humans perceive ground vibration levels of 4.5 mm/s as unpleasant (See Figure 5).  

This  guideline helps with managing ground vibration and  the  complaints  that  could be  received 

due to blast induced ground vibration.   

Indicated on Figure 5 is blue solid line that indicates a ground vibration level of 12.5 mm/s and a 

green dotted line that indicates a ground vibration level of 6 mm/s. These are levels that are used 

in evaluation.  

 

Generally, people also assume that any vibration of a structure ‐ windows or roofs rattling ‐ will 

cause damage to the structure.   Air blast is one of the causes of vibration of a structure and is the 

cause of nine out of ten complaints. 

Page 26: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 26 of 94 

   

 

 Figure 5: USBM Analysis with Human Perception 

 

13.3 Air blast limitations on structures 

Air blast or air‐overpressure  is a pressure wave generated from the blasting process. Air blast  is 

measured as a pressure in pascal (Pa) and reported as a decibel value (dBL). Air blast is normally 

associated with frequency levels  less than 20 Hz, which is at the threshold for hearing.   Air blast 

can  be  influenced  by  meteorological  conditions,  the  final  blast  layout,  timing,  stemming, 

accessories used, blast covered by a layer of soil or not etc. Air blast should not be confused with 

sound that is within the audible range (detected by the human ear).  A blast does generate sound 

as well but for the purpose of possible damage capability we are only concerned with air blast in 

this report. The three main causes of air blasts can be observed as:  

Direct rock displacement at the blast; the air pressure pulse (APP) 

Vibrating ground some distance away from the blast; rock pressure pulse (RPP) 

Venting of blast holes or blowouts; the gas release pulse (GRP) 

 

The  general  recommended  limit  for  air  blast  currently  applied  in  South  Africa  is  134dB.  This  is 

based on work done by the USBM. The USBM also indicates that the level is reduced to 128 dB in 

proximity  of  hospitals,  schools  and  sensitive  areas  where  people  congregate.  Based  on  work 

carried  out  by  Siskind  et  al.  (1980),  monitored  air  blast  amplitudes  up  to  135dB  are  safe  for 

structures,  provided  the  monitoring  instrument  is  sensitive  to  low  frequencies.    Persson  et  al. 

(1994) have published estimates of damage thresholds based on empirical data (Table 2).  Levels 

6 6

12.5 12.5

0.1

1

10

100

1000

1 10 100

Ground Vibration (mm/s)

Frequency (Hz)

Prime Spot 11 Pty Ltd. ProjectGround Vibration Limits & Human Perception

Perceptible

Unpleasant

Intolerable

Safe Blasting Zone

Above Limit Zone

Page 27: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 27 of 94 

   

 

given  in  Table  2  are  at  the  point  of  measurement.  The  weakest  points  on  a  structure  are  the 

windows and ceilings. 

 

Table 2: Damage Limits for Air Blast 

 

Level  Description 

>130 dB  Resonant response of large surfaces (roofs, ceilings).  Complaints start. 

150 dB  Some windows break 

170 dB  Most windows break 

180 dB  Structural Damage 

 

All attempts should be made to keep air blast  levels  from blasting operations well below 120dB 

where the public is of concern.  

 

13.4 Air blast limitations and human perceptions 

Considering human perceptions and  the misunderstanding about ground vibration and air blast, 

BM&C generally  recommends  that blasting be done  in  such a way  that  air  blast  levels  are  kept 

below 120dB. This will ensure fewer complaints regarding blasting operations due to the effect on 

structures  (like  rattling windows,  doors  or  a  large  roof  surface)  that  startle  people will  also  be 

reduced. These effects are sometimes erroneously identified as ground vibration and considered 

to be damaging to the structure.  

 

In this report initial limits for evaluating conditions have been set at 120dB, 120 dB to 134dB and 

greater than 134dB. The USBM limits for nuisance is 134dB. 

 

13.5 Fly rock  

Blasting practices require some movement of rock to facilitate the excavation process.  The extent 

of movement is dependent on the scale and type of operation.  For example, blasting activities at 

large coal mines are designed to cast the blasted material over a greater distance than in quarries 

or hard rock operations or a quarry as in this project.  The movement should be in the direction of 

the  free  face.  In a quarry  situation  the  free  face  is  the surface. The orientation of  the blast and 

expected movement direction is important.  Material or elements travelling outside of a planned 

or expected range would be considered fly rock. Figure 6 shows schematic of fly rock definitions. 

 

Fly rock can be categorised as follows: 

Throw ‐ the planned forward movement of rock fragments that form the muck pile within 

the blast zone. 

Page 28: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 28 of 94 

   

 

Fly rock ‐ the undesired propulsion of rock fragments through the air or along the ground 

beyond  the  blast  zone  by  the  force  of  the  explosion  that  is  contained  within  the  blast 

clearance (exclusion) zone.  When using this definition, fly rock, while undesirable, is only a 

safety hazard if a breach of the blast clearance (exclusion) zone occurs. 

Wild fly rock ‐ the unexpected propulsion of rock fragments that travels beyond the blast 

clearance (exclusion) zone when there is some abnormality in a blast or a rock mass. 

 

 Figure 6: Schematic of fly rock terminology 

 

Fly rock from blasting can result under the following conditions: 

When burdens are too small, rock elements can be propelled out of the free face area of 

the blast, 

When burdens are  too  large and movement of blast material  is  restricted and stemming 

length  is  not  correct,  rock elements  can be  forced upwards  creating  a  crater  forming  fly 

rock,  

If  the stemming material  is of poor quality or too  little stemming material  is applied, the 

stemming is ejected out of the blast hole, which can result in fly rock.  

 

Stemming of correct type and length is required to ensure that explosive energy is efficiently used 

to its maximum and to control fly rock. 

 

The  occurrence  of  fly  rock  in  any  form  will  have  impact  if  found  to  travel  outside  the  safe 

boundary.  If  a  road  or  structure  or  people  or  animals  are within  the  safe  boundary  of  a  blast, 

irrespective of  the possibility of  fly  rock or not, precautions  should be  taken  to  stop  the  traffic, 

remove people or animals for the period of the blast. The fact is that fly rock will cause damage to 

the  road, vehicles or even death  to people or animals. This  safe boundary  is determined by  the 

appointed blaster or as per mine code of practice. BM&C uses a prediction calculation defined by 

Page 29: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 29 of 94 

   

 

the  International  Society  of  Explosives  Engineers  (ISEE)  to  assist  with  determining  minimum 

distance. 

13.6 Noxious Fumes  

Explosives  used  in  mining  environment  are  required  to  be  oxygen  balanced.    Oxygen  balance 

refers  to  the stoichiometry of  the chemical  reaction and the nature of gases produced from the 

detonation of the explosives.  The creation of poisonous fumes such as nitrous oxides and carbon 

monoxide are particularly undesirable.  These fumes present themselves as red brown cloud after 

the  blast  has  detonated.  It  has  been  reported  that  10ppm  to  20ppm  can  be  mildly  irritating. 

Exposure  to  150  ppm  or more  (no  time  period  given)  has  been  reported  to  cause  death  from 

pulmonary  edema.  It  has  been  predicted  that  50%  lethality would  occur  following  exposure  to 

174ppm for 1 hour. Anybody exposed must be taken to hospital for proper treatment.  

 

Factors  contributing  to  undesirable  fumes  are  typically:  poor  quality  control  on  explosive 

manufacture,  damage  to  explosive,  lack  of  confinement,  insufficient  charge  diameter,  excessive 

sleep time, water in blast holes incorrect product used or product not loaded properly and specific 

types of rock/geology can also contribute to fumes. 

 

14 Baseline Results 

Base  line work  for  this  report normally  consists of  two parts.  The  first part  is  the monitoring of 

blasting operations to establish criteria for prediction of ground vibration and air blast if and when 

blasting is done. The project is not currently active with no blasting operations being done. There 

has been blasting done previously. No specific monitoring was done. Baseline data is considered at 

zero  level.  The  second part of baseline work done  is  familiarising oneself with  the  surroundings 

and  the  typical  structures  that  are  found  in  the  area  of  the  project.  The  information  for  this  is 

presented below.  

 

14.1 Ground vibration and air blast predictions 

Explosives are used to break rock through the shock waves and gasses yielded from the explosion.  

Ground  vibration  and  air  blast  is  a  result  from  blasting  activities.  Factors  influencing  ground 

vibration  are  the  charge  mass  per  delay,  distance  from  the  blast,  the  delay  period  and  the 

geometry  of  the  blast.    These  factors  are  controlled  by  planned  design  and  proper  blast 

preparation.   

 

An aspect that is not normally considered as pre‐operation definable is the effect of air blast.  This 

is mainly due  to  the  fact  that  air blast  is  an aspect  that  can be  controlled  to a  great degree by 

applying basic rules.   Air blast  is  the direct result  from the blast process, although  influenced by 

Page 30: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 30 of 94 

   

 

meteorological  conditions,  the  final  blast  layout,  timing,  stemming  length,  stemming  material, 

accessories used, covered blast or not covered blast etc. all has an  influence on the outcome of 

the result. 

 

This project  is a new planned operation with no specific blast designs available. A typical design 

was done for the development of the quarry in order to access the underground resource. 

 

Part  of  the  baseline  work  is  monitoring  of  existing  blasting  where  possible.  The  quarry  is  not 

currently  operational.  Information  from  original  blasting  done  when  quarry  was  started  was 

applied as guideline for blast design input. Table 3 shows the technical information for the design 

done.  

 

Table 3: Blast design technical information 

Type of Blast:  Primary 

Bench Height (m):  10.0

B/H Depth ‐ Min (m):  11.0

B/H Depth ‐ Max (m):  11.0

B/H Diameter (mm):  89

Sub Drill Length (m):  0

Burden (m):   2.0

Spacing (m):  2.5

Drill Pattern:  Square

Quantity Blast Holes:  221

Explosive Type:  HEF100

Cup Density (kg/m3):  1.05

In‐hole Density (kg/m3): 1.15

Charge per b/h ‐ Min (kg): 75

Charge per b/h ‐ Max (kg): 75

Charge Length ‐ Min (m): 9.0

Charge Length ‐ Max (m): 9.0

Stemming Length ‐ Min (m):  2.0

Stemming Length ‐ Max (m):  2.0

Type of Stemming:  Aggregate 13 mm

Accessories Type:  BME

Down hole Timing (ms): 350

Surface Timing ‐ I/H (ms): 17

Surface Timing ‐ I/R (ms): 42

Booster / Primer:  150

Delay Pattern:  N/A

Charge per delay (kg/delay):  450

Powder Factor (kg/m3): 1.220

Free Face:  Yes

Max. No. of Decks / Blast hole:  1

 

When applying shock tube type initiation and timing it is expected that up to 6 blast holes could 

detonate simultaneously. Evaluation of the blasting operations considered a minimum charge and 

a maximum charge for evaluation of expected ground vibration and air blast effects. A minimum 

Page 31: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 31 of 94 

   

 

and maximum charge is evaluated. The minimum charge was derived from the charge of a single 

89 mm diameter blasthole – 75 kg and the maximum charge relates to 6 times the single charge ‐ 

450 kg. These values were applied in all predictions for ground vibration and air blast. 

 

When predicting ground vibration and possible decay, a standard accepted mathematical process 

of scaled distance  is used. The equation applied (Equation 1) uses the charge mass and distance 

with two site constants.  In the absence of testing or monitoring standard constants are applied. 

These constants are applied in equation 1 below.  

 

Equation 1: 

Where: 

PPV = Predicted ground vibration (mm/s) 

a = Site constant  

b = Site constant  

D = Distance (m) 

E = Explosive Mass (kg) 

General factors applied for the constants a & b are: 

a = 1143 and  

b = ‐1.65. 

 

Utilizing  the  abovementioned equation and  the  given  factors,  allowable  levels  for  specific  limits 

and expected ground vibration levels can then be calculated for various distances. Predicting the 

outcome of air blast  is considered difficult  in most circumstances. There are many variables that 

have influence on the outcome of air blast. In most cases mainly an indication of typical levels can 

be obtained.  

A standard cube root scaling prediction formula is applied for air blast predictions. The following 

Equation 2 was used to calculate possible air blast values in millibar. This equation does not take 

temperature or any weather conditions into account.  

 

Equation 2: 

P AxD

Where: 

 =   Air blast level (mB) 

D =   Distance from source (m) 

E =   Maximum charge mass per delay (kg) 

A =   Constant 

Page 32: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 32 of 94 

   

 

‐B =  Constant 

 

The constants for A and B were then selected according to the information as provided in Figure 7 

below. Various types of mining operations are expected to yield different results. The information 

provided in Figure 7 is based on detailed research that was conduct for each of the different types 

of mining environments. In this report the data for Quarry face was applied in the prediction or air 

blast – constants of 37.1 (A) and ‐0.97 (B) was applied. 

 

 Figure 7: Proposed prediction equations 

 

The air pressure calculated in Equation 2 is converted to decibels in Equation 3. The reporting of 

air blast in the decibel scale is more readily accepted in the mining industry. 

 

Equation 3: 

p 20xlog  

Where: 

p   =   Air blast level (dB) 

   =   Air blast level (Pa (mB x 100))  

   =  Reference Pressure (2 x 10‐5 Pa) 

 

Although the above equation was applied for prediction of air blast levels, additional measures are 

also  recommended  in  order  to  ensure  that  air  blast  and  associated  fly‐rock  possibilities  are 

minimized as best possible.   

 

 

Page 33: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 33 of 94 

   

 

14.2 Structure profile 

As part of the baseline, all possible structures in a possible influence area are identified. The site 

review  is detailed here.   The site was  reviewed using Google Earth  imagery.  Information sought 

during the review was to identify surface structures present in a 3500 m radius from the proposed 

mine  boundary  (the  quarry),  which  will  require  consideration  during  modelling  of  blasting 

operations,  e.g.  houses,  general  structures,  power  lines,  pipe  lines,  reservoirs,  mining  activity, 

roads,  shops,  schools,  gathering  places,  possible  historical  sites,  etc.  A  list  was  prepared  of  all 

structures  in  the  vicinity  of  the  Prime  Spot  Trading  11  (Pty)  Ltd.  Project  area.  The  list  includes 

structures and points of interest (POI) within the 3500 m boundary – see Table 4 below. A list of 

structure locations was required in order to determine the allowable ground vibration limits and 

air blast limits. Figure 8 shows an aerial view of the quarry area and surroundings with POIs. The 

type  of  POIs  identified  is  grouped  into  different  classes.  These  classes  are  indicated  as 

“Classification” in Table 5. The classification used is a BM&C classification and does not relate to 

any standard or national or international code or practice. Table 4 shows the descriptions for the 

classifications used. 

 

Table 4: POI Classification used 

 

Class  Description 

1  Rural Building and structures of poor construction

2  Private Houses and people sensitive areas

3  Office and High rise buildings 

4  Animal related installations and animal sensitive areas

5  Industrial buildings and installations

6  Earth like structures – no surface structure

7  Graves & Heritage

8  Water Borehole 

Page 34: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 34 of 94 

   

  

 

 Figure 8: Aerial view and surface plan of the proposed mining area with points of interest identified 

Page 35: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 35 of 94 

   

  

Table 5: List of points of interest identified (WGS – LO 29ᵒ) 

 

Tag  Description  Classification  Y  X 

1  Farm Animal Related Structures (Kanhym Estates)  4  96140.73  2959538.35 

2  Chicken Broilers Animal Related Structures  4  95897.54  2959816.91 

3  Dam  5  96646.70  2959312.92 

4  Buildings/Structures  2  96967.62  2958893.93 

5  Farm Animal Related Structures  4  96211.41  2959261.28 

6  Sand Works  5  97386.78  2959998.17 

7  Buildings/Structures  2  97215.41  2959728.05 

8  Dam  5  97549.16  2959950.63 

9  Farm Buildings/Structures  2  94264.49  2959035.12 

10  Farm Buildings/Structures  2  94142.48  2959383.94 

11  Farm Buildings/Structures  2  91870.21  2958890.47 

12  Cement Dam  5  96117.00  2959414.63 

13  Farm Buildings/Structures  2  94334.97  2959701.03 

14  Cement Dam  5  93882.75  2959278.60 

15  Houses (Informal)  1  92404.13  2959376.44 

16  Houses (Informal)  1  90823.41  2961410.12 

17  Farm Buildings/Structures  2  90671.57  2961421.45 

18  Houses (Informal)  1  93406.77  2960166.05 

19  Farm Buildings/Structures  2  93177.11  2960339.38 

20  Ruins  1  92562.49  2963994.63 

21  Ruins  1  92115.57  2964471.72 

22  Farm Buildings/Structures  2  92360.33  2964960.35 

23  Pan  6  92265.75  2964873.60 

24  Building/Structure  2  93691.09  2963904.04 

25  Farm Buildings/Structures  2  93650.58  2965474.73 

26  Dam  5  93437.61  2965629.53 

27  Building/Structure  2  94515.69  2965358.77 

28  Buildings/Structures  2  94452.16  2965781.73 

29  Farm Buildings/Structures  2  94401.94  2965889.92 

30  Farm Buildings/Structures  2  94614.87  2965819.86 

31  Buildings/Structures  2  94182.89  2965831.19 

32  Farm Buildings/Structures  2  94506.25  2965951.98 

33  Buildings/Structures  2  94888.31  2965575.60 

34  Buildings/Structures  2  95241.47  2965558.52 

35  Buildings/Structures  2  95163.84  2965457.81 

36  Buildings/Structures  2  95281.46  2965301.34 

37  Buildings/Structures  2  95534.71  2965379.71 

38  Buildings/Structures  2  95706.88  2965861.80 

39  Buildings/Structures  2  96163.88  2965395.46 

40  Buildings/Structures  2  96648.36  2965563.84 

41  Buildings/Structures  2  94468.67  2964640.27 

42  Reservoir  5  94518.78  2964682.23 

43  Buildings/Structures  2  94438.80  2964502.00 

44  Farm Buildings/Structures  2  94470.70  2963028.96 

45  Buildings/Structures  2  93920.24  2961542.49 

46  Buildings/Structures (inside Mining Area)  2  94173.73  2961470.71 

Page 36: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 36 of 94 

   

 

47  Graveyard (inside Mining Area)  7  94702.56  2961903.67 

48  Buildings/Structures  2  96020.90  2962775.77 

49  Buildings/Structures  2  96426.55  2963644.04 

50  Vaal River  6  96603.05  2963556.31 

51  Pivot Irrigation  5  97538.38  2963747.54 

52  Pivot Irrigation  5  97855.68  2963392.88 

53  Pivot Irrigation  5  98155.96  2963068.31 

54  Pivot Irrigation  5  98619.65  2963118.05 

55  Rand Water Board Canal  5  95533.62  2962488.07 

56  Rand Water Board Canal Bridge  5  95476.97  2962565.63 

57  Rand Water Board Canal Bridge  5  95330.07  2962749.22 

58  Rand Water Board Canal Bridge  5  95184.62  2962911.07 

59  Rand Water Board Canal  5  94991.42  2963130.12 

60  Rand Water Board Canal Bridge  5  94956.16  2963308.28 

61  Rand Water Board Canal Bridge  5  94740.41  2963785.82 

62  Rand Water Board Canal Bridge  5  95690.39  2962195.65 

63  Rand Water Board Canal  5  95750.21  2961900.50 

64  Rand Water Board Canal Bridge  5  95701.90  2961516.59 

65  Rand Water Board Canal Bridge  5  95541.02  2961208.40 

66  Rand Water Board Canal  5  95431.93  2960885.39 

67  Rand Water Board Canal Bridge  5  95456.46  2960701.78 

68  Road  5  95550.92  2962621.30 

69  Road  5  95773.37  2962241.64 

70  Road  5  95306.16  2962929.52 

71  Graveyard (inside Mining Area)  7  94944.93  2962291.63 

 

During  the  site  visit  the  structures  were  observed  and  the  initial  POI  list  ground‐truthed  and 

finalised  as  represented  in  this  section.  Structures  ranged  from well‐built  structures  to  informal 

building styles. Table 6 shows photos of structures found in the area. 

 

Table 6: Structure Profile 

Structure Photo  Description 

Grave Yard 

Page 37: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 37 of 94 

   

 

Grave Yard 

Grave Yard 

Grave Yard 

Page 38: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 38 of 94 

   

 

Solar installation 

Powerlines 

Kraal 

Page 39: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 39 of 94 

   

 

Old infrastructure 

Rand  Water  Board 

Canal 

Rand  Water  Board 

Canal 

Page 40: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 40 of 94 

   

 

Rand  Water  Board 

Canal 

Farm entrance 

Farm house 

Page 41: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 41 of 94 

   

 

Rand  Water  Board 

Canal 

Rand  Water  Board 

Canal 

Farmstead 

Page 42: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 42 of 94 

   

 

Piggery 

Rand  Water  Board 

Canal 

Rand  Water  Board 

Canal 

Page 43: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 43 of 94 

   

 

Rand  Water  Board 

Canal 

Farm structure 

Farmstead 

 

 

 

 

 

Page 44: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 44 of 94 

   

 

15 Construction Phase: Impact Assessment and Mitigation Measures 

The Prime Spot Trading 11 (Pty) Ltd. Project area  is evaluated in detail  in the following sections. 

The planned quarry  is currently non‐operational. Setting up and site preparation of the quarry  is 

considered for this report as part of the construction phase. No drilling and blasting is expected to 

be done.  

 

16 Operational Phase: Impact Assessment and Mitigation Measures 

The Prime Spot Trading 11 (Pty) Ltd. Project area is evaluated in detail in the following sections as 

part  of  the  operational  phase.  This  phase  impact  assessment  evaluates  the  expected  levels  of 

ground vibration, air blast and fly rock. The levels and distances are calculated for each influence. 

The predicted levels are plotted as amplitude contour maps, evaluated in relation to identified POI 

and  discussed. Where  exceedance  of  levels  is  expected mitigation measures  are  recommended 

and the impact assessment is done considering the pre‐ and post‐mitigation measures. As part of 

the process recommendations are made that should be considered by the end user.  

 

In all cases ground vibration and air blast was calculated from the edge of the quarry outline and 

modelled accordingly. A worst case is then applicable with calculation from quarry edge.  

 

16.1 Review of expected ground vibration 

Presented herewith are  the expected ground vibration  level contours and discussion of  relevant 

influences. Expected ground vibration  levels were calculated  for each POI  identified surrounding 

the mining area and evaluated with regards to possible structural concerns and human perception. 

Tables are provided for each of the different charge models done with regards to: 

 “Tag” No. is the number corresponding to the POI figures.  

“Description” indicates the type of the structure.  

“Distance” is the distance between the structure and edge of the quarry area.  

“Specific  Limit”  is  the  maximum  limit  for  ground  vibration  at  the  specific  structure  or 

installation.   

“Predicted PPV (mm/s)” is the calculated ground vibration at the structure.  

The  “Structure  Response @  10Hz  and Human  Tolerance @  30Hz”  indicates  the  possible 

concern  and  if  there  is  any  concern  for  structural  damage  or  potential  negative  human 

perception  respectively.  Indicators  used  are  “perceptible”,”  unpleasant”,  “intolerable” 

which stems from the human perception information given and indicators such as “high” or 

“low” is given for the possibility of damage to a structure. Levels below 0.76 mm/s could be 

considered to have low or negligible possibility of influence. 

 

Page 45: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 45 of 94 

   

 

Ground vibration  is calculated and modelled  for  the quarry area at  the minimum and maximum 

charge mass at specific distances from the quarry area. The charge masses applied are according 

to blast designs discussed  in Section 14. These  levels are then plotted and overlaid with current 

mining  plans  to  observe  possible  influences  at  structures  identified.  Structures  or  POI’s  for 

consideration are also plotted in this model. Ground vibration predictions were done considering 

distances ranging from 50 m to 1500 m around the quarry mining area.  

 

The simulation provided shows ground vibration contours only for a limited number of levels. The 

levels used are considered the basic limits that will applicable for the type of structures observed 

surrounding the quarry area. These  levels are: 6 mm/s, 12.5 mm/s, 25 mm/s and 50 mm/s. This 

enables  immediate  review  of  possible  concerns  that may  be  applicable  to  any  of  the  privately 

owned structures, social gathering areas or sensitive installations.  

 

Data is provided as follows: Vibration contours; a table with predicted ground vibration values and 

evaluation for each POI. Additional colour codes used in the tables are as follows: 

 

Structure Evaluations: 

Vibration levels higher than proposed limit applicable to Structures / Installations is coloured “Red” 

People’s Perception Evaluation: 

Vibration levels indicated as Intolerable on human perception scale is coloured “Red”

Vibration levels indicated as Complaint on human perception scale is coloured “Mustard” 

Vibration levels indicated as Perceptible on human perception scale is coloured “Light Green” 

General: 

POI’s that are found inside the project area is coloured “Olive Green”

 

Simulations  for expected ground vibration  levels  from minimum and maximum charge mass are 

presented below. 

Page 46: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 46 of 94 

   

  

Pit 2 Minimum charge mass per delay 75 kg 

 Figure 9: Pit 2 minimum charge ground vibration evaluation 

Page 47: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 47 of 94 

   

  

Table 7: Pit 2 minimum charge ground vibration evaluation 

Tag  Description Specific Limit 

(mm/s) Distance 

(m) Predicted 

PPV (mm/s) 

Structure Response @ 

10Hz 

Human Tolerance @ 30Hz 

1 Farm Animal Related Structures 

(Kanhym Estates) 25  2445  0.1  Acceptable  Too Low 

2 Chicken Broilers Animal Related 

Structures 25  2083  0.1  Acceptable  Too Low 

3  Dam  50  2915  0.1  Acceptable  N/A 

4  Buildings/Structures  25  3443  0.1  Acceptable  Too Low 

5  Farm Animal Related Structures  25  2721  0.1  Acceptable  Too Low 

6  Sand works  50  2970  0.1  Acceptable  N/A 

7  Buildings/Structures  25  3010  0.1  Acceptable  Too Low 

8  Dam  50  3128  0.1  Acceptable  N/A 

9  Farm Buildings/Structures  25  2679  0.1  Acceptable  Too Low 

10  Farm Buildings/Structures  25  2377  0.1  Acceptable  Too Low 

11  Farm Buildings/Structures  25  4049  0.0  Acceptable  Too Low 

12  Cement Dam  50  2541  0.1  Acceptable  N/A 

13  Farm Buildings/Structures  25  2017  0.1  Acceptable  Too Low 

14  Cement Dam  50  2567  0.1  Acceptable  N/A 

15  Houses (Informal)  6  3328  0.1  Acceptable  Too Low 

16  Houses (Informal)  6  3889  0.0  Acceptable  Too Low 

17  Farm Buildings/Structures  25  4039  0.0  Acceptable  Too Low 

18  Houses (Informal)  6  2074  0.1  Acceptable  Too Low 

19  Farm Buildings/Structures  25  2100  0.1  Acceptable  Too Low 

20  Ruins  6  3018  0.1  Acceptable  Too Low 

21  Ruins  6  3666  0.1  Acceptable  Too Low 

22  Farm Buildings/Structures  25  3808  0.0  Acceptable  Too Low 

23  Pan  150  3815  0.0  Acceptable  N/A 

24  Building/Structure  25  2132  0.1  Acceptable  Too Low 

25  Farm Buildings/Structures  25  3512  0.1  Acceptable  Too Low 

26  Dam  50  3740  0.1  Acceptable  N/A 

27  Building/Structure  25  3154  0.1  Acceptable  Too Low 

28  Buildings/Structures  25  3582  0.1  Acceptable  Too Low 

29  Farm Buildings/Structures  25  3697  0.1  Acceptable  Too Low 

30  Farm Buildings/Structures  25  3597  0.1  Acceptable  Too Low 

31  Buildings/Structures  25  3684  0.1  Acceptable  Too Low 

32  Farm Buildings/Structures  25  3742  0.1  Acceptable  Too Low 

33  Buildings/Structures  25  3331  0.1  Acceptable  Too Low 

34  Buildings/Structures  25  3317  0.1  Acceptable  Too Low 

35  Buildings/Structures  25  3213  0.1  Acceptable  Too Low 

36  Buildings/Structures  25  3064  0.1  Acceptable  Too Low 

37  Buildings/Structures  25  3172  0.1  Acceptable  Too Low 

38  Buildings/Structures  25  3676  0.1  Acceptable  Too Low 

39  Buildings/Structures  25  3344  0.1  Acceptable  Too Low 

40  Buildings/Structures  25  3675  0.1  Acceptable  Too Low 

41  Buildings/Structures  25  2459  0.1  Acceptable  Too Low 

42  Reservoir  50  2489  0.1  Acceptable  N/A 

43  Buildings/Structures  25  2332  0.1  Acceptable  Too Low 

44  Farm Buildings/Structures  25  964  0.5  Acceptable  Too Low 

Page 48: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 48 of 94 

   

 

45  Buildings/Structures Mine owned  25  813  0.6  Acceptable  Too Low 

46 Buildings/Structures (inside 

Mining Area) 25  611  1.0  Acceptable  Perceptible 

47  Graveyard (inside Mining Area)  50  57  51.0  Problematic  N/A 

48  Buildings/Structures  25  1035  0.4  Acceptable  Too Low 

49  Buildings/Structures  25  1919  0.2  Acceptable  Too Low 

50  Vaal River  150  1979  0.1  Acceptable  N/A 

51  Pivot Irrigation  150  2837  0.1  Acceptable  N/A 

52  Pivot Irrigation  150  2948  0.1  Acceptable  N/A 

53  Pivot Irrigation  150  3120  0.1  Acceptable  N/A 

54  Pivot Irrigation  150  3580  0.1  Acceptable  N/A 

55  Rand Water Board Canal  25  471  1.6  Acceptable  N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  25  482  1.5  Acceptable  N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  25  571  1.1  Acceptable  N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  25  680  0.9  Acceptable  N/A 

59  Rand Water Board Canal  25  884  0.6  Acceptable  N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  25  1064  0.4  Acceptable  N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  25  1566  0.2  Acceptable  N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  25  533  1.3  Acceptable  N/A 

63  Rand Water Board Canal  25  658  0.9  Acceptable  N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  25  728  0.8  Acceptable  N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  25  776  0.7  Acceptable  N/A 

66  Rand Water Board Canal  25  929  0.5  Acceptable  N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  25  1096  0.4  Acceptable  N/A 

68  Road  150  573  1.1  Acceptable  N/A 

69  Road  150  617  1.0  Acceptable  N/A 

70  Road  150  733  0.8  Acceptable  N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  50  95  21.8  Acceptable  N/A 

 

Page 49: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 49 of 94 

   

  

Pit 2 Maximum charge per delay 450 kg 

 Figure 10: Pit 2 maximum charge ground vibration evaluation 

Page 50: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 50 of 94 

   

  

Table 8: Pit 2 maximum charge ground vibration evaluation 

Tag  Description Specific Limit 

(mm/s) Distance 

(m) Predicted 

PPV (mm/s) 

Structure Response @ 

10Hz 

Human Tolerance @ 30Hz 

1 Farm Animal Related Structures 

(Kanhym Estates) 25  2445  0.5  Acceptable  Too Low 

2 Chicken Broilers Animal Related 

Structures 25  2083  0.6  Acceptable  Too Low 

3  Dam  50  2915  0.3  Acceptable  N/A 

4  Buildings/Structures  25  3443  0.3  Acceptable  Too Low 

5  Farm Animal Related Structures  25  2721  0.4  Acceptable  Too Low 

6  Sand works  50  2970  0.3  Acceptable  N/A 

7  Buildings/Structures  25  3010  0.3  Acceptable  Too Low 

8  Dam  50  3128  0.3  Acceptable  N/A 

9  Farm Buildings/Structures  25  2679  0.4  Acceptable  Too Low 

10  Farm Buildings/Structures  25  2377  0.5  Acceptable  Too Low 

11  Farm Buildings/Structures  25  4049  0.2  Acceptable  Too Low 

12  Cement Dam  50  2541  0.4  Acceptable  N/A 

13  Farm Buildings/Structures  25  2017  0.6  Acceptable  Too Low 

14  Cement Dam  50  2567  0.4  Acceptable  N/A 

15  Houses (Informal)  6  3328  0.3  Acceptable  Too Low 

16  Houses (Informal)  6  3889  0.2  Acceptable  Too Low 

17  Farm Buildings/Structures  25  4039  0.2  Acceptable  Too Low 

18  Houses (Informal)  6  2074  0.6  Acceptable  Too Low 

19  Farm Buildings/Structures  25  2100  0.6  Acceptable  Too Low 

20  Ruins  6  3018  0.3  Acceptable  Too Low 

21  Ruins  6  3666  0.2  Acceptable  Too Low 

22  Farm Buildings/Structures  25  3808  0.2  Acceptable  Too Low 

23  Pan  150  3815  0.2  Acceptable  N/A 

24  Building/Structure  25  2132  0.6  Acceptable  Too Low 

25  Farm Buildings/Structures  25  3512  0.2  Acceptable  Too Low 

26  Dam  50  3740  0.2  Acceptable  N/A 

27  Building/Structure  25  3154  0.3  Acceptable  Too Low 

28  Buildings/Structures  25  3582  0.2  Acceptable  Too Low 

29  Farm Buildings/Structures  25  3697  0.2  Acceptable  Too Low 

30  Farm Buildings/Structures  25  3597  0.2  Acceptable  Too Low 

31  Buildings/Structures  25  3684  0.2  Acceptable  Too Low 

32  Farm Buildings/Structures  25  3742  0.2  Acceptable  Too Low 

33  Buildings/Structures  25  3331  0.3  Acceptable  Too Low 

34  Buildings/Structures  25  3317  0.3  Acceptable  Too Low 

35  Buildings/Structures  25  3213  0.3  Acceptable  Too Low 

36  Buildings/Structures  25  3064  0.3  Acceptable  Too Low 

37  Buildings/Structures  25  3172  0.3  Acceptable  Too Low 

38  Buildings/Structures  25  3676  0.2  Acceptable  Too Low 

39  Buildings/Structures  25  3344  0.3  Acceptable  Too Low 

40  Buildings/Structures  25  3675  0.2  Acceptable  Too Low 

41  Buildings/Structures  25  2459  0.4  Acceptable  Too Low 

42  Reservoir  50  2489  0.4  Acceptable  N/A 

43  Buildings/Structures  25  2332  0.5  Acceptable  Too Low 

44  Farm Buildings/Structures  25  964  2.1  Acceptable  Perceptible 

Page 51: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 51 of 94 

   

 

45  Buildings/Structures Mine owned  25  813  2.8  Acceptable  Perceptible 

46 Buildings/Structures (inside 

Mining Area) 25  611  4.5  Acceptable  Perceptible 

47  Graveyard (inside Mining Area)  50  57  223.6  Problematic  N/A 

48  Buildings/Structures  25  1035  1.9  Acceptable  Perceptible 

49  Buildings/Structures  25  1919  0.7  Acceptable  Too Low 

50  Vaal River  150  1979  0.6  Acceptable  N/A 

51  Pivot Irrigation  150  2837  0.4  Acceptable  N/A 

52  Pivot Irrigation  150  2948  0.3  Acceptable  N/A 

53  Pivot Irrigation  150  3120  0.3  Acceptable  N/A 

54  Pivot Irrigation  150  3580  0.2  Acceptable  N/A 

55  Rand Water Board Canal  25  471  6.9  Acceptable  N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  25  482  6.6  Acceptable  N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  25  571  5.0  Acceptable  N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  25  680  3.7  Acceptable  N/A 

59  Rand Water Board Canal  25  884  2.4  Acceptable  N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  25  1064  1.8  Acceptable  N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  25  1566  0.9  Acceptable  N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  25  533  5.6  Acceptable  N/A 

63  Rand Water Board Canal  25  658  4.0  Acceptable  N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  25  728  3.3  Acceptable  N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  25  776  3.0  Acceptable  N/A 

66  Rand Water Board Canal  25  929  2.2  Acceptable  N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  25  1096  1.7  Acceptable  N/A 

68  Road  150  573  5.0  Acceptable  N/A 

69  Road  150  617  4.4  Acceptable  N/A 

70  Road  150  733  3.3  Acceptable  N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  50  95  95.8  Problematic  N/A 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 52: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 52 of 94 

   

  

Pit 3 Minimum charge per delay 75 kg 

 Figure 11: Pit 3 minimum charge ground vibration evaluation 

Page 53: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 53 of 94 

   

  

Table 9: Pit 3 minimum charge ground vibration evaluation 

Tag  Description Specific Limit 

(mm/s) Distance 

(m) Predicted 

PPV (mm/s) 

Structure Response @ 

10Hz 

Human Tolerance @ 30Hz 

1 Farm Animal Related Structures 

(Kanhym Estates) 25  2791  0.1  Acceptable  Too Low 

2 Chicken Broilers Animal Related 

Structures 25  2421  0.1  Acceptable  Too Low 

3  Dam  50  3292  0.1  Acceptable  N/A 

4  Buildings/Structures  25  3818  0.0  Acceptable  Too Low 

5  Farm Animal Related Structures  25  3054  0.1  Acceptable  Too Low 

6  Sand works  50  3398  0.1  Acceptable  N/A 

7  Buildings/Structures  25  3421  0.1  Acceptable  Too Low 

8  Dam  50  3560  0.1  Acceptable  N/A 

9  Farm Buildings/Structures  25  2688  0.1  Acceptable  Too Low 

10  Farm Buildings/Structures  25  2350  0.1  Acceptable  Too Low 

11  Farm Buildings/Structures  25  3771  0.1  Acceptable  Too Low 

12  Cement Dam  50  2874  0.1  Acceptable  N/A 

13  Farm Buildings/Structures  25  2020  0.1  Acceptable  Too Low 

14  Cement Dam  50  2495  0.1  Acceptable  N/A 

15  Houses (Informal)  6  3059  0.1  Acceptable  Too Low 

16  Houses (Informal)  6  3444  0.1  Acceptable  Too Low 

17  Farm Buildings/Structures  25  3593  0.1  Acceptable  Too Low 

18  Houses (Informal)  6  1842  0.2  Acceptable  Too Low 

19  Farm Buildings/Structures  25  1826  0.2  Acceptable  Too Low 

20  Ruins  6  2694  0.1  Acceptable  Too Low 

21  Ruins  6  3348  0.1  Acceptable  Too Low 

22  Farm Buildings/Structures  25  3576  0.1  Acceptable  Too Low 

23  Pan  150  3561  0.1  Acceptable  N/A 

24  Building/Structure  25  2011  0.1  Acceptable  Too Low 

25  Farm Buildings/Structures  25  3533  0.1  Acceptable  Too Low 

26  Dam  50  3734  0.1  Acceptable  N/A 

27  Building/Structure  25  3339  0.1  Acceptable  Too Low 

28  Buildings/Structures  25  3760  0.1  Acceptable  Too Low 

29  Farm Buildings/Structures  25  3868  0.0  Acceptable  Too Low 

30  Farm Buildings/Structures  25  3804  0.0  Acceptable  Too Low 

31  Buildings/Structures  25  3815  0.0  Acceptable  Too Low 

32  Farm Buildings/Structures  25  3931  0.0  Acceptable  Too Low 

33  Buildings/Structures  25  3587  0.1  Acceptable  Too Low 

34  Buildings/Structures  25  3635  0.1  Acceptable  Too Low 

35  Buildings/Structures  25  3519  0.1  Acceptable  Too Low 

36  Buildings/Structures  25  3396  0.1  Acceptable  Too Low 

37  Buildings/Structures  25  3544  0.1  Acceptable  Too Low 

38  Buildings/Structures  25  4056  0.0  Acceptable  Too Low 

39  Buildings/Structures  25  3806  0.0  Acceptable  Too Low 

40  Buildings/Structures  25  4195  0.0  Acceptable  Too Low 

41  Buildings/Structures  25  2619  0.1  Acceptable  Too Low 

42  Reservoir  50  2663  0.1  Acceptable  N/A 

43  Buildings/Structures  25  2480  0.1  Acceptable  Too Low 

44  Farm Buildings/Structures  25  1009  0.4  Acceptable  Too Low 

Page 54: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 54 of 94 

   

 

45  Buildings/Structures Mine owned  25  427  1.8  Acceptable  Perceptible 

46 Buildings/Structures (inside 

Mining Area) 25  330  2.8  Acceptable  Perceptible 

47  Graveyard (inside Mining Area)  50  138  11.9  Acceptable  N/A 

48  Buildings/Structures  25  1703  0.2  Acceptable  Too Low 

49  Buildings/Structures  25  2557  0.1  Acceptable  Too Low 

50  Vaal River  150  2631  0.1  Acceptable  N/A 

51  Pivot Irrigation  150  3505  0.1  Acceptable  N/A 

52  Pivot Irrigation  150  3617  0.1  Acceptable  N/A 

53  Pivot Irrigation  150  3779  0.1  Acceptable  N/A 

54  Pivot Irrigation  150  4236  0.0  Acceptable  N/A 

55  Rand Water Board Canal  25  1137  0.4  Acceptable  N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  25  1134  0.4  Acceptable  N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  25  1149  0.4  Acceptable  N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  25  1184  0.3  Acceptable  N/A 

59  Rand Water Board Canal  25  1256  0.3  Acceptable  N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  25  1401  0.3  Acceptable  N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  25  1796  0.2  Acceptable  N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  25  1166  0.4  Acceptable  N/A 

63  Rand Water Board Canal  25  1185  0.3  Acceptable  N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  25  1197  0.3  Acceptable  N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  25  1191  0.3  Acceptable  N/A 

66  Rand Water Board Canal  25  1322  0.3  Acceptable  N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  25  1467  0.2  Acceptable  N/A 

68  Road  150  1226  0.3  Acceptable  N/A 

69  Road  150  1258  0.3  Acceptable  N/A 

70  Road  150  1274  0.3  Acceptable  N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  50  552  1.2  Acceptable  N/A 

 

 

Page 55: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 55 of 94 

   

  

Pit 3 Maximum charge per delay 450 kg 

 Figure 12: Pit 3 maximum charge ground vibration evaluation 

Page 56: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 56 of 94 

   

  

Table 10: Pit 3 maximum charge ground vibration evaluation 

Tag  Description Specific Limit 

(mm/s) Distance 

(m) Predicted PPV (mm/s) 

Structure Response @ 

10Hz 

Human Tolerance @ 30Hz 

1 Farm Animal Related Structures 

(Kanhym Estates) 25  2791  0.4  Acceptable  Too Low 

2 Chicken Broilers Animal Related 

Structures 25  2421  0.5  Acceptable  Too Low 

3  Dam  50  3292  0.3  Acceptable  N/A 

4  Buildings/Structures  25  3818  0.2  Acceptable  Too Low 

5  Farm Animal Related Structures  25  3054  0.3  Acceptable  Too Low 

6  Sand works  50  3398  0.3  Acceptable  N/A 

7  Buildings/Structures  25  3421  0.3  Acceptable  Too Low 

8  Dam  50  3560  0.2  Acceptable  N/A 

9  Farm Buildings/Structures  25  2688  0.4  Acceptable  Too Low 

10  Farm Buildings/Structures  25  2350  0.5  Acceptable  Too Low 

11  Farm Buildings/Structures  25  3771  0.2  Acceptable  Too Low 

12  Cement Dam  50  2874  0.3  Acceptable  N/A 

13  Farm Buildings/Structures  25  2020  0.6  Acceptable  Too Low 

14  Cement Dam  50  2495  0.4  Acceptable  N/A 

15  Houses (Informal)  6  3059  0.3  Acceptable  Too Low 

16  Houses (Informal)  6  3444  0.3  Acceptable  Too Low 

17  Farm Buildings/Structures  25  3593  0.2  Acceptable  Too Low 

18  Houses (Informal)  6  1842  0.7  Acceptable  Too Low 

19  Farm Buildings/Structures  25  1826  0.7  Acceptable  Too Low 

20  Ruins  6  2694  0.4  Acceptable  Too Low 

21  Ruins  6  3348  0.3  Acceptable  Too Low 

22  Farm Buildings/Structures  25  3576  0.2  Acceptable  Too Low 

23  Pan  150  3561  0.2  Acceptable  N/A 

24  Building/Structure  25  2011  0.6  Acceptable  Too Low 

25  Farm Buildings/Structures  25  3533  0.2  Acceptable  Too Low 

26  Dam  50  3734  0.2  Acceptable  N/A 

27  Building/Structure  25  3339  0.3  Acceptable  Too Low 

28  Buildings/Structures  25  3760  0.2  Acceptable  Too Low 

29  Farm Buildings/Structures  25  3868  0.2  Acceptable  Too Low 

30  Farm Buildings/Structures  25  3804  0.2  Acceptable  Too Low 

31  Buildings/Structures  25  3815  0.2  Acceptable  Too Low 

32  Farm Buildings/Structures  25  3931  0.2  Acceptable  Too Low 

33  Buildings/Structures  25  3587  0.2  Acceptable  Too Low 

34  Buildings/Structures  25  3635  0.2  Acceptable  Too Low 

35  Buildings/Structures  25  3519  0.2  Acceptable  Too Low 

36  Buildings/Structures  25  3396  0.3  Acceptable  Too Low 

37  Buildings/Structures  25  3544  0.2  Acceptable  Too Low 

38  Buildings/Structures  25  4056  0.2  Acceptable  Too Low 

39  Buildings/Structures  25  3806  0.2  Acceptable  Too Low 

40  Buildings/Structures  25  4195  0.2  Acceptable  Too Low 

41  Buildings/Structures  25  2619  0.4  Acceptable  Too Low 

42  Reservoir  50  2663  0.4  Acceptable  N/A 

43  Buildings/Structures  25  2480  0.4  Acceptable  Too Low 

44  Farm Buildings/Structures  25  1009  2.0  Acceptable  Perceptible 

Page 57: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 57 of 94 

   

 

45  Buildings/Structures Mine owned  25  427  8.1  Acceptable  Unpleasant 

46 Buildings/Structures (inside 

Mining Area) 25  330  12.3  Acceptable  Unpleasant 

47  Graveyard (inside Mining Area)  50  138  52.1  Problematic  N/A 

48  Buildings/Structures  25  1703  0.8  Acceptable  Perceptible 

49  Buildings/Structures  25  2557  0.4  Acceptable  Too Low 

50  Vaal River  150  2631  0.4  Acceptable  N/A 

51  Pivot Irrigation  150  3505  0.3  Acceptable  N/A 

52  Pivot Irrigation  150  3617  0.2  Acceptable  N/A 

53  Pivot Irrigation  150  3779  0.2  Acceptable  N/A 

54  Pivot Irrigation  150  4236  0.2  Acceptable  N/A 

55  Rand Water Board Canal  25  1137  1.6  Acceptable  N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  25  1134  1.6  Acceptable  N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  25  1149  1.6  Acceptable  N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  25  1184  1.5  Acceptable  N/A 

59  Rand Water Board Canal  25  1256  1.4  Acceptable  N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  25  1401  1.1  Acceptable  N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  25  1796  0.8  Acceptable  N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  25  1166  1.5  Acceptable  N/A 

63  Rand Water Board Canal  25  1185  1.5  Acceptable  N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  25  1197  1.5  Acceptable  N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  25  1191  1.5  Acceptable  N/A 

66  Rand Water Board Canal  25  1322  1.2  Acceptable  N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  25  1467  1.1  Acceptable  N/A 

68  Road  150  1226  1.4  Acceptable  N/A 

69  Road  150  1258  1.4  Acceptable  N/A 

70  Road  150  1274  1.3  Acceptable  N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  50  552  5.3  Acceptable  N/A 

 

16.2 Summary of ground vibration levels 

The Quarry operations were evaluated for expected levels of ground vibration from future blasting 

operations. Review of the sites and the surrounding installations / houses / buildings showed that 

structures vary in distances from the quarry area for Pit 2 and Pit 3. The influences will also vary 

with distance from the specific area. The evaluation considered a distance up to 3500 m from the 

Pit 2 and Pit 3 quarry areas. Structures identified outside of the quarry area but within the mining 

area ranged from the Graveyard and Buildings/Structures and structures identified that are close 

to  the  quarry  area  are  the  Rand Water  Board  Canal  and  the  road.  Structure  conditions  ranged 

from industrial construction (Rand Water Board Canal) to poor condition old structures. The POI’s 

identified  and  shown  is  a point  that may  represent  a multiple of  structures. A  total  of  71 POI’s 

were identified within the 3500 m radius around the quarry. 

 

The ground vibration levels predicted ranged between 0.2 mm/s and 223.6 mm/s for Pit 2 and 0.2 

mm/s and 52.1 mm/s for Pit 3 structures surrounding the quarry areas. There are two graveyards 

located inside the mine boundary. The one (POI47) is located 57 m from Pit 2 and 138 m from Pit 3 

Page 58: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 58 of 94 

   

 

and the second graveyard (POI71) is 95 m from Pit 2 and 552 m from Pit 3. Both graveyards are the 

main  concerns  with  regards  to  ground  vibration.  These  were  indicated  in  all  tables.  Ground 

vibration  levels  predicted  for  these  POI’s  are  greater  than  the  recommended  ground  vibration 

limit. Both graveyards are closest to Pit 2. Levels ranges between 52.1 and 224 mm/s on maximum 

charges for both pit areas. The expected levels of ground vibration for the graveyards is high and 

will require specific mitigations in the way of adjusting charge mass per delay to reduce the levels 

of ground vibration.  

 

16.3 Ground Vibration and human perception 

Considering  the  effect  of  ground  vibration  with  regards  to  human  perception,  vibration  levels 

calculated  were  applied  to  an  average  of  30Hz  frequency  and  plotted  with  expected  human 

perceptions on  the  safe blasting  criteria graph  (see Figure 13 below). Data applicable  to human 

response  only  is  plotted.  The  frequency  range  selected  is  the  expected  average  range  for 

frequencies that will be measured for ground vibration when blasting  is done. From Figure 13  it 

can be seen that the ground vibration levels predicted levels are such that it could be experienced 

as perceptible up  to 1750 m. Unpleasant  levels are only expected  from distances of 611 m and 

closer.  

 

 Figure 13: The effect of ground vibration with human perception and vibration limits 

 

 

6 6

12.5 12.5

1750m

611m

0.1

1

10

100

1000

1 10 100

Gro

und

Vib

ratio

n (m

m/s

)

Frequency (Hz)

Prime Spot 11 Pty Ltd. ProjectGround Vibration Limits & Human Perception

Perceptible Unpleasant Intolerable

Predicted PPV (mm/s) 6mm/s Limit 12.5mm/s Limit

1750m 611m 330m

Perceptible

Unpleasant

Intolerable

Safe Blasting Zone

Above Limit ZoneVibration at 30Hz

Page 59: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 59 of 94 

   

 

 

16.4 Vibration impact on roads 

The Vischgat gravel road on the western side of the quarry boundary is located 573 m from Pit 2 

and  1226  m  from  Pit  3  from  the  quarry  areas.  There  is  no  concern  associated  for  this  gravel 

regarding ground vibration. No specific actions are required for these roads.  

16.5 Potential that vibration will upset adjacent communities 

Ground vibration and air blast generally upset people  living  in  the vicinity of mining operations. 

The nearest settlement of people is approximately 611 m from the quarry area.  These settlements 

outside  the  quarry  areas  are  located  such  that  levels  of  ground  vibration  predicted  may  be 

perceptible and unpleasant but not damaging. 

 

The importance of good public relations cannot be over‐stressed. People tend to react negatively 

on  experiencing  effects  from blasting  such  as  ground  vibration  and  air  blast.  Even  at  low  levels 

when damage  to  structures  is out of  the question  it may upset people. Proper and appropriate 

communication with neighbours about blasting, monitoring and actions done  for proper control 

will be required.  

 

16.6 Review of expected air blast 

Presented herewith are the expected air blast level contours and discussion of relevant influences. 

Expected air blast levels were calculated for each POI identified surrounding the mining area and 

evaluated  with  regards  to  possible  structural  concerns.  Tables  are  provided  for  each  of  the 

different charge models done with regards to: 

 “Tag” No. is number corresponding to the location indicated on POI figures.  

“Description” indicates the type of the structure.  

“Distance” is the distance between the structure and edge of the quarry area.  

“Air Blast (dB)” is the calculated air blast level at the structure. 

 “Possible  concern”  indicates  if  there  is  any  concern  for  structural  damage  or  human 

perception. Indicators used are: 

o “Problematic" where there  is real concern for possible damage – at  levels greater 

than 134 dB. 

o “Complaint” where  people will  be  complaining  due  to  the  experienced  effect  on 

structures at levels of 120 dB and higher (not necessarily damaging). 

o “Acceptable” if levels are less than 120 dB. 

Page 60: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 60 of 94 

   

 

o “Low” where  there  is  very  limited  possibility  that  the  levels  will  give  rise  to  any 

influence on people or structures. Levels below 115 dB could be considered to have 

low or negligible possibility of influence. 

  

Presented are  simulations  for expected air blast  levels  from  two different  charge masses at  the 

quarry area. Colour codes used in tables are as follows: 

Air blast levels higher than proposed limit is coloured “Red” 

Air blast levels indicated as possible Complaint is coloured “Mustard” 

POI’s that are found inside the project area is coloured “Olive Green” 

Page 61: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 61 of 94 

   

  

Pit 2 Minimum charge mass per delay 75 kg 

  Figure 14: Pit 2 Minimum charge Air blast evaluation 

Page 62: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 62 of 94 

   

  

Table 11: Pit 2 Minimum charge Air blast evaluation 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

1 Farm Animal Related Structures (Kanhym 

Estates) 2445  111.8  Acceptable 

2  Chicken Broilers Animal Related Structures 2083 113.2 Acceptable

3  Dam  2915 110.4 N/A 

4  Buildings/Structures  3443 108.9 Acceptable

5  Farm Animal Related Structures  2721 110.9 Acceptable

6  Sand works  2970 110.2 N/A 

7  Buildings/Structures  3010 110.1 Acceptable

8  Dam  3128 109.7 N/A 

9  Farm Buildings/Structures  2679 111.0 Acceptable

10  Farm Buildings/Structures  2377 112.0 Acceptable

11  Farm Buildings/Structures  4049 107.6 Acceptable

12  Cement Dam  2541 111.5 N/A 

13  Farm Buildings/Structures  2017 113.4 Acceptable

14  Cement Dam  2567 111.4 N/A 

15  Houses (Informal)  3328 109.2 Acceptable

16  Houses (Informal)  3889 108.0 Acceptable

17  Farm Buildings/Structures  4039 107.6 Acceptable

18  Houses (Informal)  2074 113.2 Acceptable

19  Farm Buildings/Structures  2100 113.1 Acceptable

20  Ruins  3018 110.1 Acceptable

21  Ruins  3666 108.5 Acceptable

22  Farm Buildings/Structures  3808 108.1 Acceptable

23  Pan  3815 108.1 N/A 

24  Building/Structure  2132 113.0 Acceptable

25  Farm Buildings/Structures  3512 108.8 Acceptable

26  Dam  3740 108.3 N/A 

27  Building/Structure  3154 109.7 Acceptable

28  Buildings/Structures  3582 108.6 Acceptable

29  Farm Buildings/Structures  3697 108.3 Acceptable

30  Farm Buildings/Structures  3597 108.6 Acceptable

31  Buildings/Structures  3684 108.5 Acceptable

32  Farm Buildings/Structures  3742 108.3 Acceptable

33  Buildings/Structures  3331 109.2 Acceptable

34  Buildings/Structures  3317 109.2 Acceptable

35  Buildings/Structures  3213 109.5 Acceptable

36  Buildings/Structures  3064 110.0 Acceptable

37  Buildings/Structures  3172 109.7 Acceptable

38  Buildings/Structures  3676 108.5 Acceptable

39  Buildings/Structures  3344 109.2 Acceptable

40  Buildings/Structures  3675 108.5 Acceptable

Page 63: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 63 of 94 

   

 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

41  Buildings/Structures  2459 111.8 Acceptable

42  Reservoir  2489 111.7 N/A 

43  Buildings/Structures  2332 112.3 Acceptable

44  Farm Buildings/Structures  964 119.6 Acceptable

45  Buildings/Structures Mine owned 813 121.1 Complaint

46  Buildings/Structures (inside Mining Area) 611 123.5 Complaint

47  Graveyard (inside Mining Area)  57 143.4 N/A 

48  Buildings/Structures  1035 119.0 Acceptable

49  Buildings/Structures  1919 113.8 Acceptable

50  Vaal River  1979 113.6 N/A 

51  Pivot Irrigation  2837 110.6 N/A 

52  Pivot Irrigation  2948 110.2 N/A 

53  Pivot Irrigation  3120 109.8 N/A 

54  Pivot Irrigation  3580 108.6 N/A 

55  Rand Water Board Canal  471 125.6 N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  482 125.5 N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  571 124.0 N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  680 122.5 N/A 

59  Rand Water Board Canal  884 120.3 N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  1064 118.8 N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  1566 115.6 N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  533 124.6 N/A 

63  Rand Water Board Canal  658 122.8 N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  728 122.0 N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  776 121.4 N/A 

66  Rand Water Board Canal  929 120.0 N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  1096 118.5 N/A 

68  Road  573 124.0 N/A 

69  Road  617 123.4 N/A 

70  Road  733 121.9 N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  95 139.1 N/A 

 

 

Page 64: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 64 of 94 

   

  

Pit 2 Maximum charge per delay 450 kg 

 Figure 15: Pit 2 Maximum charge Air blast evaluation  

Page 65: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 65 of 94 

   

  

Table 12: Pit 2 Maximum charge Air blast evaluation 

 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

1 Farm Animal Related Structures (Kanhym 

Estates) 2445  116.8  Acceptable 

2  Chicken Broilers Animal Related Structures 2083 118.2 Acceptable

3  Dam  2915 115.3 N/A 

4  Buildings/Structures  3443 114.0 Acceptable

5  Farm Animal Related Structures  2721 115.9 Acceptable

6  Sand works  2970 115.2 N/A 

7  Buildings/Structures  3010 115.0 Acceptable

8  Dam  3128 114.7 N/A 

9  Farm Buildings/Structures  2679 116.1 Acceptable

10  Farm Buildings/Structures  2377 117.1 Acceptable

11  Farm Buildings/Structures  4049 112.6 Acceptable

12  Cement Dam  2541 116.5 N/A 

13  Farm Buildings/Structures  2017 118.4 Acceptable

14  Cement Dam  2567 116.4 N/A 

15  Houses (Informal)  3328 114.2 Acceptable

16  Houses (Informal)  3889 113.0 Acceptable

17  Farm Buildings/Structures  4039 112.6 Acceptable

18  Houses (Informal)  2074 118.2 Acceptable

19  Farm Buildings/Structures  2100 118.1 Acceptable

20  Ruins  3018 115.0 Acceptable

21  Ruins  3666 113.4 Acceptable

22  Farm Buildings/Structures  3808 113.1 Acceptable

23  Pan  3815 113.1 N/A 

24  Building/Structure  2132 118.0 Acceptable

25  Farm Buildings/Structures  3512 113.8 Acceptable

26  Dam  3740 113.3 N/A 

27  Building/Structure  3154 114.6 Acceptable

28  Buildings/Structures  3582 113.6 Acceptable

29  Farm Buildings/Structures  3697 113.3 Acceptable

30  Farm Buildings/Structures  3597 113.6 Acceptable

31  Buildings/Structures  3684 113.3 Acceptable

32  Farm Buildings/Structures  3742 113.3 Acceptable

33  Buildings/Structures  3331 114.2 Acceptable

34  Buildings/Structures  3317 114.2 Acceptable

35  Buildings/Structures  3213 114.6 Acceptable

36  Buildings/Structures  3064 115.0 Acceptable

37  Buildings/Structures  3172 114.6 Acceptable

38  Buildings/Structures  3676 113.4 Acceptable

39  Buildings/Structures  3344 114.2 Acceptable

Page 66: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 66 of 94 

   

 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

40  Buildings/Structures  3675 113.4 Acceptable

41  Buildings/Structures  2459 116.8 Acceptable

42  Reservoir  2489 116.7 N/A 

43  Buildings/Structures  2332 117.2 Acceptable

44  Farm Buildings/Structures  964 124.7 Complaint

45  Buildings/Structures Mine owned 813 126.1 Complaint

46  Buildings/Structures (inside Mining Area) 611 128.5 Complaint

47  Graveyard (inside Mining Area)  57 148.5 N/A 

48  Buildings/Structures  1035 124.1 Complaint

49  Buildings/Structures  1919 118.8 Acceptable

50  Vaal River  1979 118.6 N/A 

51  Pivot Irrigation  2837 115.6 N/A 

52  Pivot Irrigation  2948 115.3 N/A 

53  Pivot Irrigation  3120 114.8 N/A 

54  Pivot Irrigation  3580 113.6 N/A 

55  Rand Water Board Canal  471 130.7 N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  482 130.5 N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  571 129.1 N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  680 127.6 N/A 

59  Rand Water Board Canal  884 125.4 N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  1064 123.8 N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  1566 120.5 N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  533 129.6 N/A 

63  Rand Water Board Canal  658 127.9 N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  728 127.0 N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  776 126.5 N/A 

66  Rand Water Board Canal  929 125.0 N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  1096 123.6 N/A 

68  Road  573 129.0 N/A 

69  Road  617 128.4 N/A 

70  Road  733 126.9 N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  95 144.1 N/A 

 

 

 

 

 

 

 

Page 67: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 67 of 94 

   

  

Pit 3 Minimum charge mass per delay 75 kg 

  Figure 16: Pit 3 Minimum charge Air blast evaluation 

Page 68: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 68 of 94 

   

  

Table 13: Pit 3 Minimum charge Air blast evaluation 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

1 Farm Animal Related Structures (Kanhym 

Estates) 2791  110.8  Acceptable 

2  Chicken Broilers Animal Related Structures 2421 111.9 Acceptable

3  Dam  3292 109.4 N/A 

4  Buildings/Structures  3818 108.1 Acceptable

5  Farm Animal Related Structures  3054 110.0 Acceptable

6  Sand works  3398 109.1 N/A 

7  Buildings/Structures  3421 108.9 Acceptable

8  Dam  3560 108.6 N/A 

9  Farm Buildings/Structures  2688 111.0 Acceptable

10  Farm Buildings/Structures  2350 112.1 Acceptable

11  Farm Buildings/Structures  3771 108.1 Acceptable

12  Cement Dam  2874 110.5 N/A 

13  Farm Buildings/Structures  2020 113.4 Acceptable

14  Cement Dam  2495 111.6 N/A 

15  Houses (Informal)  3059 110.0 Acceptable

16  Houses (Informal)  3444 108.9 Acceptable

17  Farm Buildings/Structures  3593 108.6 Acceptable

18  Houses (Informal)  1842 114.2 Acceptable

19  Farm Buildings/Structures  1826 114.2 Acceptable

20  Ruins  2694 111.0 Acceptable

21  Ruins  3348 109.2 Acceptable

22  Farm Buildings/Structures  3576 108.6 Acceptable

23  Pan  3561 108.6 N/A 

24  Building/Structure  2011 113.4 Acceptable

25  Farm Buildings/Structures  3533 108.8 Acceptable

26  Dam  3734 108.3 N/A 

27  Building/Structure  3339 109.2 Acceptable

28  Buildings/Structures  3760 108.3 Acceptable

29  Farm Buildings/Structures  3868 108.0 Acceptable

30  Farm Buildings/Structures  3804 108.1 Acceptable

31  Buildings/Structures  3815 108.1 Acceptable

32  Farm Buildings/Structures  3931 107.8 Acceptable

33  Buildings/Structures  3587 108.6 Acceptable

34  Buildings/Structures  3635 108.5 Acceptable

35  Buildings/Structures  3519 108.8 Acceptable

36  Buildings/Structures  3396 109.1 Acceptable

37  Buildings/Structures  3544 108.8 Acceptable

38  Buildings/Structures  4056 107.6 Acceptable

39  Buildings/Structures  3806 108.1 Acceptable

40  Buildings/Structures  4195 107.2 Acceptable

Page 69: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 69 of 94 

   

 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

41  Buildings/Structures  2619 111.2 Acceptable

42  Reservoir  2663 111.1 N/A 

43  Buildings/Structures  2480 111.7 Acceptable

44  Farm Buildings/Structures  1009 119.2 Acceptable

45  Buildings/Structures Mine owned 427 126.5 Complaint

46 Buildings/Structures (inside Mining Area)

Mine owned 330  128.6  Complaint 

47  Graveyard (inside Mining Area)  138 136.0 N/A 

48  Buildings/Structures  1703 114.8 Acceptable

49  Buildings/Structures  2557 111.5 Acceptable

50  Vaal River  2631 111.2 N/A 

51  Pivot Irrigation  3505 108.8 N/A 

52  Pivot Irrigation  3617 108.5 N/A 

53  Pivot Irrigation  3779 108.1 N/A 

54  Pivot Irrigation  4236 107.2 N/A 

55  Rand Water Board Canal  1137 118.2 N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  1134 118.3 N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  1149 118.2 N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  1184 117.9 N/A 

59  Rand Water Board Canal  1256 117.4 N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  1401 116.5 N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  1796 114.4 N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  1166 118.0 N/A 

63  Rand Water Board Canal  1185 117.9 N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  1197 117.8 N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  1191 117.8 N/A 

66  Rand Water Board Canal  1322 117.0 N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  1467 116.1 N/A 

68  Road  1226 117.6 N/A 

69  Road  1258 117.4 N/A 

70  Road  1274 117.3 N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  552 124.3 N/A 

 

 

 

 

 

 

 

Page 70: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 70 of 94 

   

  

Pit 3 Maximum charge per delay 450 kg 

 Figure 17: Pit 3 Maximum charge Air blast evaluation  

Page 71: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 71 of 94 

   

  

Table 14: Pit 3 Maximum charge Air blast evaluation 

 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

1 Farm Animal Related Structures (Kanhym 

Estates) 2791  115.7  Acceptable 

2  Chicken Broilers Animal Related Structures 2421 116.9 Acceptable

3  Dam  3292 114.3 N/A 

4  Buildings/Structures  3818 113.1 Acceptable

5  Farm Animal Related Structures  3054 115.0 Acceptable

6  Sand works  3398 114.1 N/A 

7  Buildings/Structures  3421 114.0 Acceptable

8  Dam  3560 113.7 N/A 

9  Farm Buildings/Structures  2688 116.1 Acceptable

10  Farm Buildings/Structures  2350 117.1 Acceptable

11  Farm Buildings/Structures  3771 113.2 Acceptable

12  Cement Dam  2874 115.5 N/A 

13  Farm Buildings/Structures  2020 118.4 Acceptable

14  Cement Dam  2495 116.7 N/A 

15  Houses (Informal)  3059 115.0 Acceptable

16  Houses (Informal)  3444 114.0 Acceptable

17  Farm Buildings/Structures  3593 113.6 Acceptable

18  Houses (Informal)  1842 119.2 Acceptable

19  Farm Buildings/Structures  1826 119.3 Acceptable

20  Ruins  2694 116.0 Acceptable

21  Ruins  3348 114.2 Acceptable

22  Farm Buildings/Structures  3576 113.6 Acceptable

23  Pan  3561 113.6 N/A 

24  Building/Structure  2011 118.5 Acceptable

25  Farm Buildings/Structures  3533 113.7 Acceptable

26  Dam  3734 113.3 N/A 

27  Building/Structure  3339 114.2 Acceptable

28  Buildings/Structures  3760 113.3 Acceptable

29  Farm Buildings/Structures  3868 113.0 Acceptable

30  Farm Buildings/Structures  3804 113.2 Acceptable

31  Buildings/Structures  3815 113.1 Acceptable

32  Farm Buildings/Structures  3931 112.9 Acceptable

33  Buildings/Structures  3587 113.6 Acceptable

34  Buildings/Structures  3635 113.5 Acceptable

35  Buildings/Structures  3519 113.8 Acceptable

36  Buildings/Structures  3396 114.1 Acceptable

37  Buildings/Structures  3544 113.7 Acceptable

38  Buildings/Structures  4056 112.6 Acceptable

39  Buildings/Structures  3806 113.1 Acceptable

Page 72: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 72 of 94 

   

 

Tag  Description  Distance (m) Air blast (dB) Possible Concern?

40  Buildings/Structures  4195 112.3 Acceptable

41  Buildings/Structures  2619 116.3 Acceptable

42  Reservoir  2663 116.1 N/A 

43  Buildings/Structures  2480 116.7 Acceptable

44  Farm Buildings/Structures  1009 124.3 Complaint

45  Buildings/Structures ‐ Mine owned 427 131.5 Complaint

46 Buildings/Structures (inside Mining Area)

Mine Owned 330  133.7  Problematic 

47  Graveyard (inside Mining Area)  138 141.0 N/A 

48  Buildings/Structures  1703 119.9 Acceptable

49  Buildings/Structures  2557 116.5 Acceptable

50  Vaal River  2631 116.2 N/A 

51  Pivot Irrigation  3505 113.8 N/A 

52  Pivot Irrigation  3617 113.5 N/A 

53  Pivot Irrigation  3779 113.2 N/A 

54  Pivot Irrigation  4236 112.3 N/A 

55  Rand Water Board Canal  1137 123.3 N/A 

56  Rand Water Board Canal Bridge  1134 123.3 N/A 

57  Rand Water Board Canal Bridge  1149 123.2 N/A 

58  Rand Water Board Canal Bridge  1184 122.9 N/A 

59  Rand Water Board Canal  1256 122.4 N/A 

60  Rand Water Board Canal Bridge  1401 121.5 N/A 

61  Rand Water Board Canal Bridge  1796 119.4 N/A 

62  Rand Water Board Canal Bridge  1166 123.0 N/A 

63  Rand Water Board Canal  1185 122.9 N/A 

64  Rand Water Board Canal Bridge  1197 122.8 N/A 

65  Rand Water Board Canal Bridge  1191 122.9 N/A 

66  Rand Water Board Canal  1322 122.0 N/A 

67  Rand Water Board Canal Bridge  1467 121.1 N/A 

68  Road  1226 122.6 N/A 

69  Road  1258 122.4 N/A 

70  Road  1274 122.3 N/A 

71  Graveyard (inside Mining Area)  552 129.3 N/A 

 

   

Page 73: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 73 of 94 

   

  

16.7 Summary of findings for air blast 

The review of the air blast  levels  indicates the  less  influence than ground vibration. Most of the 

structures identified around the pit areas are not influenced by air blast. Air blast levels predicted 

does not  indicate possible damage but  levels are such that  it could  lead to complaints. Air blast 

predicted for the maximum charge ranges between 124 and 129 dB for Pit 2 and 3. This includes 

structures  that  are  within  the  mining  areas  and  mined  owned  structures.  Four  POI’s  were 

identified for Pit 2 and 2 POI’s for Pit 3 where people are present that where levels are less than 

limits but could give rise to complaints. The maximum expected for these are 131.5 dB.  One POI ‐ 

Buildings/Structures at POI 46 for Pit 3 is of concern with levels just greater than general accepted 

limit of 134 dB. The levels predicted are lower than the levels expected to induce damages such as 

broken windows.  

 

Complaints  from air blast  are normally based on  the actual  effects  that  are experienced due  to 

rattling  of  roof,  windows,  doors  etc.  These  effects  could  startle  people  and  raise  concern  of 

possible damage.  The current accepted limit on air blast is 134 dB. Damages are only expected to 

occur at levels greater than 134dB.  On prediction it is expected that air blast will be greater than 

134 dB at a distance of 300 m and closer to the quarry boundaries. 

 

Stemming control will be required to manage the effects of air blast.  

 

16.8 Fly‐rock unsafe zone 

The occurrence of fly rock  in any form will have a negative  impact  if  found to travel outside the 

unsafe zone. This unsafe zone may be anything between 10m or 1000m. A general unsafe zone is 

normally considered to be within a radius of 500 m from the blast; but needs to be qualified and 

determined as best possible.   

 

Calculations are used to help and assist determining safe distances. A safe distance from blasting is 

calculated  following  rules  and  guidelines  from  the  International  Society  of  Explosives  Engineers 

(ISEE) Blasters Handbook. Using  this  calculation  the minimum safe distances  can be determined 

that should be cleared of people, animals and equipment. Figure 18 shows the results  from the 

ISEE calculations for fly rock range based on an 89 mm diameter blast hole and 2.0 m stemming 

length. Based on these values a possible fly rock range with a safety factor of 2 was calculated to 

be 237 m. The absolute minimum unsafe zone is then the 237 m. This calculation is a guideline and 

any distance cleared should not be  less. The occurrence of  fly  rock can however never be 100% 

excluded. Best practices  should  be  implemented at  all  times.  The occurrence of  fly  rock  can be 

Page 74: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 74 of 94 

   

 

mitigated but the possibility of the occurrence thereof can never be eliminated. Figure 19 shows 

the area around the quarry that incorporates the 237 m unsafe zone.  

 

 Figure 18: Fly rock prediction calculation 

237

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Th

row

Dis

tan

ce (

m)

Burden / Stemming Length (m)

Prime Spot 11 Pty Ltd. Project ‐ Overburden Blast Fly RockMaximum Throw Distance vs Burden/Stemming Height 

Actual Stemming Fly Rock Calc - ISEE Fly Rock Calc - ISEE

Page 75: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 75 of 94 

   

  

 Figure 19: Predicted Fly Rock Exclusion Zone for Pit 2 & Pit 3 

Page 76: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 76 of 94 

   

  

Review  of  the  calculated  unsafe  zone  showed  two  POI’s  within  the  unsafe  zone.  This  includes 

mainly the two Graveyards that  falls within the Mining Area. Table 15 below shows the POI’s of 

concern and coordinates. 

 

Table 15: Fly rock concern POI’s 

 

Tag  Description  Y  X  Distance (m) 

Pit 2 

47  Graveyard (inside Mining Area)  94702.56  2961903.67  57 

71  Graveyard (inside Mining Area)  94944.93  2962291.63  95 

Pit 3 

47  Graveyard (inside Mining Area)  94702.56  2961903.67  138 

 

16.9 Noxious fumes  

The occurrence of  fumes  in  the  form the NOx gas  is not a given and very dependent on various 

factors  as  discussed  in  Section  13.6.  However  the  occurrence  of  fumes  should  be  closely 

monitored.  Furthermore,  nothing  can  be  stated  as  to  fume  dispersal  to  nearby  houses,  but  if 

anybody is present in the path of the fume cloud it could be problematic.  

 

16.10 Potential Environmental Impact Assessment: Operational Phase 

The following is the impact assessment of the various concerns covered by this report.  The matrix 

below  in  Table 16 was used  for  analysis  and evaluation of  aspects discussed  in  this  report.  The 

outcome of the analysis is provided in Table 17 before mitigation and in Table 18 after mitigation. 

This risk assessment is a one sided analysis and needs to be discussed with role players in order to 

obtain a proper outcome and mitigation.  

Table 16: Evaluation matrix criteria 

 

Aspect  Description  Weight  Description

Probability:  This describes the likelihood of the impact actually occurring. 

Probability  None  0  None

   Improbable  1  The  possibility of  the  impact  occurring  is  very  low,  due  to  the circumstances, design or experience. 

   Probable  2  There  is  a  probability  that  the  impact  will  occur  to  the  extent  that provision must be made therefore. 

   Medium Probable 

3  There is a probability that the impact could happen infrequently requiring provision to be made. 

   Highly Probable  

4  It  is  most  likely  that  the  impact  will  occur  at  some  stage  of  the development. 

   Definite  5  The impact will take place regardless of any prevention plans, and there 

Page 77: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 77 of 94 

   

 

can only be relied on mitigatory actions or contingency plans to contain the effect.  

Duration:  The lifetime of the impact

Duration  Immediate  1  The  impact  will  either  disappear  with  mitigation  or  will  be  mitigated through natural processes in a time span shorter than any of the phases.  

   Short term  2  Short‐term  (0‐7  years)  (impact  ceases  after  the  operational  life  of  the activity) 

   Medium term 3  The  impact will  last  up  to  the  end of  the phases, where  after  it will  be negated. 

   Long term  4  The impact will last for the entire operational phase of the project but will be mitigated by direct human action or by natural processes thereafter. 

   Permanent  5  Impact  that will  be non‐transitory.   Mitigation either by man or  natural processes will  not  occur  in  such  a way  or  in  such  a  time  span  that  the impact can be considered transient. 

Scale:  The physical and spatial size of the impact

Scale  International  5  International

   National  4  National

   Regional  3  Regional

   Local  2  Local

   Site Only  1  Site only

Magnitude/ Severity:  Does the impact destroy the environment, or alter its function. 

Magnitude  Very High  10  Very high/don’t know

   High  8  High

   Moderate  6  Moderate

   Low  4  Low

   Minor  2  Minor

Significance:  This is an indication of the importance of the impact in terms of both physical extent and time scale, and therefore indicates the level of mitigation required. 

   Positive  +  The  impact  is  non‐existent  or  unsubstantial  and  is  of  no  or  little importance to any stakeholder and can be ignored. 

   Low  <30  The impact is limited in extent, has low to medium intensity; whatever its probability of occurrence is, the impact will not have a material effect on the  decision  and  is  likely  to  require  management  intervention  with increased costs. 

   Moderate  30 ‐ 75  The impact is of importance to one or more stakeholders, and its intensity will be medium or high;  therefore,  the  impact may materially affect  the decision, and management intervention will be required. 

   High  >75  The  impact  could  render  development  options  controversial  or  the project unacceptable if it cannot be reduced to acceptable levels; and/or the  cost  of  management  intervention  will  be  a  significant  factor  in mitigation. 

Page 78: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 78 of 94 

   

  

Table 17: Risk assessment outcome before mitigation 

No.  Impact  Significance  Spatial Scale  Temporal Scale  Probability Significance Before 

Mitigation 

   Score  Magnitude  Score  Magnitude  Score  Magnitude  Score  Magnitude  Score  Magnitude 

Operational Phase 

1  Ground vibration Impact on houses  2  Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.20  Low 

2  Ground vibration Impact on graveyards  5  Very High  3  Local  4  Long‐Term  5  Going to Happen  4.00  High 

2  Ground vibration Impact on canal  5  Very High  3  Local  4  Long‐Term  3  Could Happen  2.40  Moderate 

3  Ground vibration Impact on roads  1  Very Low  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.53  Very Low 

4  Air blast Impact on houses  2  Low  3  Local  4  Long‐Term  4  Very Likely  2.40  Moderate 

6  Air blast Impact on roads  0  No Impact  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.47  Very Low 

4  Air blast Impact on graveyards  0  No Impact  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.47  Very Low 

6  Air blast Impact on canal  0  No Impact  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.47  Very Low 

7  Fly Rock Impact on houses  2  Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.20  Low 

8  Fly Rock Impact on graveyards  5  Very High  3  Local  4  Long‐Term  5  Going to Happen  4.00  High 

9  Fly Rock Impact on canal  3  Moderate  3  Local  4  Long‐Term  3  Could Happen  2.00  Low 

9  Fly Rock Impact on roads  1  Very Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.07  Low 

10  Impact of Fumes ‐ Houses  3  Moderate  3  Local  4  Long‐Term  3  Could Happen  2.00  Low 

Closure and Post‐Closure Phase 

      0     0     0     0     0.00  Very Low 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 79: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 79 of 94 

   

 

 

Table 18: Risk assessment outcome after mitigation 

No.  Impact  Mitigation Measures  Significance  Spatial Scale  Temporal Scale  Probability Significance after 

Mitigation 

      Score  Magnitude  Score  Magnitude  Score  Magnitude  Score  Magnitude  Score  Magnitude 

Operational Phase  Operational Phase 

1 Ground vibration Impact 

on houses    2  Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.20  Low 

2 Ground vibration Impact 

on graveyards 

Reduce Charge Mass/Delay over 

decreasing distance towards POI's of 

concern. Monitoring 

3  Moderate  3  Local  4  Long‐Term  3  Could Happen  2.00  Low 

2 Ground vibration Impact 

on canal 

Reduce Charge Mass/Delay over 

decreasing distance towards POI's of 

concern. Monitoring 

2  Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.20  Low 

3 Ground vibration Impact 

on roads    1  Very Low  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.53  Very Low 

4 Air blast Impact on 

houses    2  Low  3  Local  4  Long‐Term  3  Could Happen  1.80  Low 

6 Air blast Impact on 

roads    0  No Impact  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.47  Very Low 

4 Air blast Impact on 

graveyards    0  No Impact  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.47  Very Low 

6  Air blast Impact on canal     0  No Impact  3  Local  4  Long‐Term  1  Impossible  0.47  Very Low 

7 Fly Rock Impact on 

houses    2  Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.20  Low 

Page 80: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 80 of 94 

   

 

8 Fly Rock Impact on 

graveyards 

Increase stemming length, controls put in 

place for management of stemming lengths. 

3  Moderate  3  Local  4  Long‐Term  3  Could Happen  2.00  Low 

9  Fly Rock Impact on canal 

Increase stemming length, controls put in 

place for management of stemming lengths. 

2  Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.20  Low 

9 Fly Rock Impact on 

roads    1  Very Low  3  Local  4  Long‐Term  2  Unlikely  1.07  Low 

10 Impact of Fumes –

Houses    3  Moderate  3  Local  4  Long‐Term  3  Could Happen  2.00  Low 

Closure and Post‐Closure Phase 

Closure and Post‐Closure Phase 

         0     0     0     0     0.00  Very Low 

 

 

 

 

 

Page 81: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 81 of 94 

   

  

16.11 Mitigations 

The main point of concern  for  this operation  is  the graveyard  located  inside  the mining area.  In 

review of the evaluations made in this report it is certain that specific mitigation will be required. 

There are specific ground vibration concerns on  installations close to  the quarry area. There are 

concerns for the two Graveyards inside the Mining Area.  

 

Air  blast  and  fly  rock  can  be  controlled  using  proper  charging methodology  irrespective  of  the 

blasthole  diameter  and  patterns  used.  The  only  way  to  mitigate  air  blast  is  the  design  of  the 

stemming length and stemming material. This will require changed blast design to ensure energy 

levels remain as expected but with increased stemming lengths and the use of proper stemming 

material.  The  used  of  a  crushed  product  with  size  of  10  %  of  the  blasthole  diameter  is  the 

recommended material.  

 

Specific impacts are expected at the following POI’s identified. Table 19 shows list of POI’s that will 

need to be considered as defined above. Figure 20 shows the location of these POI’s in relation to 

the quarry area.   

 

Table 19: Structures at the Quarry Area identified as problematic  

 

Tag  Description  Y  X Specific Limit 

(mm/s) Distance 

(m) Predicted 

PPV (mm/s) 

Structure Response @ 10Hz 

Pit 2 

47 Graveyard (inside 

Mining Area) 94702.56  2961903.67  50  57  223.6  Problematic 

71 Graveyard (inside 

Mining Area) 94944.93  2962291.63  50  95  95.8  Problematic 

Pit 3 

47 Graveyard (inside 

Mining Area) 94702.56  2961903.67  50  138  52.1  Problematic 

 

Page 82: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 82 of 94 

   

 

 Figure 20: Structures identified where ground vibration mitigation will be required. 

 

Mitigation of ground vibration for this can be done applying the following methods:  

Do  blast  design  that  considers  the  actual  blasting  and  the  ground  vibration  levels  to  be 

adhered too, 

Change the initiating system to facilitate less blast holes detonating simultaneously making 

using  of  electronic  initiation  that  allow  for  single  hole  firing.  Single  blasthole  firing  will 

facilitate  less ground vibration but are still  structures close enough to be  influenced. See 

section 16.1. 

Do design for smaller diameter blast holes that will use fewer explosives per blasthole.   

 

Table 20 shows mitigation in the form of maximum charge mass allowed and minimum distance 

require  for  the maximum  charge  used  in  the  evaluation.  Firstly  the maximum  charge mass  per 

delay that will satisfy the required limits for the actual distance between blast area and point of 

concern  is  shown.  Secondly  the  minimum  distance  required  to  satisfy  limits  for  the  maximum 

charge used in evaluation.  

 

 

 

Page 83: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 83 of 94 

   

 

Table 20: Mitigation measures for ground vibration 

 

Tag  Description  Y  X Specific Limit 

(mm/s) Distance (m) 

Total Mass/Delay 

(kg) 

Predicted PPV (mm/s) 

Structure Response @ 

10Hz 

Maximum Charge allowed 

Pit 2 

47 Graveyard (inside 

Mining Area) 94702.56  2961903.67  50  57  73  50.0  Acceptable 

71 Graveyard (inside 

Mining Area) 94944.93  2962291.63  50  95  205  50.0  Acceptable 

Pit 3 

47 Graveyard (inside 

Mining Area) 94702.56  2961903.67  50  138  428  50.0  Acceptable 

 

Minimum distance allowed for maximum charge  

Pit 2 

47 Graveyard (inside 

Mining Area) 94702.56  2961903.67  50  141  450  50.0  Acceptable 

 

The  information  provided  above  clearly  indicates  that  additional measure will  be  required.  The 

graveyards are  located  such  that  Pit  2 blasting operation  at  closest point  to  the  graveyards will 

required  single  blasthole  firing  for  graveyard  at  POI  47  and multiple  charges  per  delay  can  be 

allowed  for  graveyard  at  POI  71  but with mass  less  than  205  kg.  Single  blasthole  firing will  be 

easier  to manage  in  this case. The minimum distance  for maximum charge between a blast and 

any  of  the  graveyards  to  maintain  ground  vibration  levels  within  limits  are  141  m.  Longer 

stemming lengths will also be required for control of fly rock. This will help reduce the charge mass 

per blasthole and manage expected levels of ground vibrations. Blasting areas further away or on 

the  opposite  benches will  assist  with mitigation  of  the  ground  vibrations.  Specific  designs with 

distance between blast and the graveyard will certainly be required to ensure ground vibration is 

managed. Further the National Heritage Resources Act (No 25 of 1999) must be consulted regarding the 

graveyard and  its  location.    It  is also recommended that the grave yard must be fenced off. The 

National Heritage Resources Act may have other additional restrictions that is outside the scope of 

this report. 

 

17 Closure Phase: Impact Assessment and Mitigation Measures 

During the closure phase no mining, drilling and blasting operations are expected.  

 

 

 

 

 

Page 84: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 84 of 94 

   

 

18 Alternatives (Comparison and Recommendation) 

No  specific  alternative mining methods  are  currently  under  discussion or  considered  for  drilling 

and  blasting.  The  only  alternative  is  obtaining  material  from  existing  quarries.  There  are  no 

existing quarries in the vicinity and nearest is too far to make this project cost effective. 

 

19 Monitoring 

A  monitoring  programme  for  recording  blasting  operations  is  recommended.  The  following 

elements should be part of such a monitoring program: 

Ground vibration and air blast results 

Blast Information summary 

Meteorological information at time of the blast 

Video Recording of the blast 

Fly rock observations 

 

Most of the above aspects do not require specific  locations of monitoring. Ground vibration and 

air blast monitoring  requires  identified  locations  for monitoring. Monitoring of ground vibration 

and air blast is done to ensure that the generated levels of ground vibration and air blast comply 

with  recommendations.  Proposed  positions  were  selected  to  indicate  the  nearest  points  of 

interest at which levels of ground vibration and air blast should be within the accepted norms and 

standards  as  proposed  in  this  report.  The  monitoring  of  ground  vibration  will  also  qualify  the 

expected ground vibration and air blast levels and assist in mitigating these aspects properly. This 

will  also  contribute  to  proper  relationships  with  the  neighbours.  Six monitoring  positions  were 

identified around the mining area. The canal must be monitored at nearest point from a blast. This 

may  vary  on  actual  point  monitored  that  those  indicated  for  the  Rand  Water  Board  canal. 

Monitoring positions are indicated in Figure 21 and Table 21 lists the positions with coordinates. 

These points will need to be re‐defined with the initial first blast and consider the final blast design 

that will be applicable. 

 

Page 85: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 85 of 94 

   

 

  Figure 21: Monitoring Positions suggested for the Quarry.  

 

Table 21: List of possible monitoring positions 

 

Tag  Description  Y  X 

44  Farm Buildings/Structures  94470.70  2963028.96 

47  Graveyard (inside Mining Area)  94702.56  2961903.67 

48  Buildings/Structures  96020.90  2962775.77 

55  Rand Water Board Canal  95533.62  2962488.07 

62  Rand Water Board Canal Bridge  95690.39  2962195.65 

71  Graveyard (inside Mining Area)  94944.93  2962291.63 

 

20 Recommendations 

The following recommendations are proposed.   

 

 

 

 

Page 86: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 86 of 94 

   

 

20.1 Regulatory requirements 

Regulatory  requirements  indicate  specific  requirements  for  all  non‐mining  structures  and 

installations within 500 m from the mining operation. There are mainly four installations identified 

that  falls within  this  regulation.  The  two Graveyards and Rand Water Board Canal are observed 

within the 500 m. The quarry will have to apply for the necessary authorisations as pre‐scribed in 

the  various  acts.  Table  22  shows  list  of  these  installations.  Figure  22  below  shows  the  500  m 

boundary around the quarry area. The location of non‐mining installations is clearly observed.  

 

Table 22: List of possible installations within regulatory 500 m 

Tag  Description  Y  X 

47  Graveyard (inside Mining Area)  94702.56  2961903.67 

55  Rand Water Board Canal  95533.62  2962488.07 

56  Rand Water Board Canal Bridge  95476.97  2962565.63 

71  Graveyard (inside Mining Area)  94944.93  2962291.63 

 

 Figure 22: Regulatory 500 m range for the Quarry 

 

 

Page 87: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 87 of 94 

   

 

20.2 Graveyard 

Additional to the normal Mine Health and Safety Act regulations the National Heritage Resources Act 

(No 25 of 1999) must be consulted regarding the graveyard and its location. The two graveyards are in 

the middle of  the operations  and may be problematic  regarding  ground vibration and damages 

due to fly rock. It is also recommended that these graveyards must be fenced off. 

 

20.3 Blast Designs 

The blast designs used in this report forms part of the initial consideration of blasting operations. 

In  this  evaluation  there  is  scope  to  review  the  final  blast  designs  to  be  used.  It  is  then  highly 

recommended  that  this  blast  design  be  reviewed  and  a  detail  blasting  code  of  practice  be 

prepared and accepted for the development of the quarry. Designing of blasts must consider the 

location of  the blast and  location of  surface  structures. The expected  levels of ground vibration 

and  air  blast must  be  considered  and  calculated  for  the  nearest  surface  structures.  The  design 

must consider final pattern, charging configurations and timing taken into account. 

The following should be considered in the design: 

Blast Initiation should rather be electronic initiation 

Blasthole diameters can be reconsidered to be 76 mm diameter 

Stemming lengths must be at least 30 times the current blasthole diameter thus – 89mm x 

30 mm = 2.7 m 

Stemming material must be crushed aggregate: 10 % of blasthole diameter= ‐ +7‐12 mm 

 

20.4 Safe blasting distance and evacuation 

Calculated minimum safe distance is 237 m. This is the estimated area that must be cleared at east 

around a blast before firing. General evacuation used in the mining industry is at least 500 m from 

any  blast.  This  may  be  further  in  some  cases.  The  final  blast  designs  that  may  be  used  will 

determine the final decision on safe distance to evacuate people and animals. This distance may 

be greater pending the final code of practice of the mine and responsible blaster’s decision on safe 

distance.  The  blaster  has  a  legal  obligation  concerning  the  safe  distance  and  he  needs  to 

determine this distance.  

 

20.5 Road Closure 

The  nearest  road  is  Vischgat  gravel  road  is  closest  to  the  operations.  There  are  various  smaller 

farms roads also in the area. The Vischgat road is 573 m from the nearest point of Pit 2 and further 

from Pit 3. No specific road closure of the Vischgat prescribed at this stage. Client may well decide 

Page 88: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 88 of 94 

   

 

to close for additional safety during blasting operations. The smaller farm roads in vicinity of the 

quarry must be closed during blasting operations.  

 

20.6 Recommended ground vibration and air blast levels 

The ground vibration and air blast  levels  limits recommended for blasting operations in this area 

are provided in Table 23. 

 

Table 23: Recommended ground vibration air blast limits 

 

Structure Description  Ground Vibration Limit (mm/s) Air Blast Limit (dBL)

Rand Water Board Canal Infrastructure 25 N/A 

National Roads/Tar Roads:  150 N/A 

Electrical Lines:  75 N/A 

Railway:  150 N/A 

Transformers  25 N/A 

Water Wells  50 N/A 

Telecoms Tower  50 134 

General Houses of proper construction USBM Criteria or 25 mm/sShall not exceed 134dB at point 

of concern but 120 dB preferredHouses of lesser proper construction 12.5

Rural building – Traditional Build houses 6

 

20.7 Blasting times 

A further consideration of blasting times  is when weather conditions could  influence the effects 

yielded by blasting operations. It is recommended not to blast too early in the morning when it is 

still  cool  or when  there  is  a  possibility  of  atmospheric  inversion  or  too  late  in  the  afternoon  in 

winter. Do not blast  in fog. Do not blast  in the dark. Refrain  from blasting when wind is blowing 

strongly in the direction of an outside receptor. Do not blast with low overcast clouds. These ‘do 

nots’  stem  from  the  influence  that weather  has  on  air  blast.  The  energy  of  air  blast  cannot  be 

increased but it is distributed differently and therefore is difficult to mitigate.  

 

It  is  recommended  that  a  standard  blasting  time  is  fixed  and  blasting  notice  boards  setup  at 

various routes around the project area that will inform the community of blasting dates and times.  

 

20.8 Photographic Inspections 

The  option  of  photographic  survey  of  all  structures  up  to  1500  m  from  the  quarry  area  is 

recommended.  The  quarry  will  be  operating  for  a  significant  number  of  years.  This  will  give 

advantage on any negotiations with  regards  to  complaints  from neighbours on  structural  issues 

Page 89: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 89 of 94 

   

 

due  to  blasting.  This  process  can  however  only  succeed  if  done  in  conjunction  with  a  proper 

monitoring  program.  The  Water  Board  Canal  forms  most  of  the  POI’s  identified.  A  form  of 

inspection  is  recommended  due  to  the  sensitivity  of  the  canal  operations.  It  is  expected  that 

ground vibration  levels will be significantly  less  than proposed  limits at 1500 m but  this process 

will ensure record of the pre‐blasting status of the nearest structures to the pit areas. At 1500 m 

the expected level of ground vibration will be perceptible. Figure 23 shows extent of the range of 

1500 m around the quarry with POI’s identified and Table 24 shows list of the identified POI’s. It 

must be noted that a point may represent a group of structures found in the vicinity of the point 

identified.  

 

 Figure 23: Photographic inspection area and POI’s 

 

Table 24: Recommended POI’s for photographic inspections 

 

Tag  Description  Y  X 

44  Farm Buildings/Structures  94470.70  2963028.96 

47  Graveyard (inside Mining Area)  94702.56  2961903.67 

48  Buildings/Structures  96020.90  2962775.77 

55  Rand Water Board Canal  95533.62  2962488.07 

Page 90: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 90 of 94 

   

 

56  Rand Water Board Canal Bridge  95476.97  2962565.63 

57  Rand Water Board Canal Bridge  95330.07  2962749.22 

58  Rand Water Board Canal Bridge  95184.62  2962911.07 

59  Rand Water Board Canal  94991.42  2963130.12 

62  Rand Water Board Canal Bridge  95690.39  2962195.65 

63  Rand Water Board Canal  95750.21  2961900.50 

64  Rand Water Board Canal Bridge  95701.90  2961516.59 

65  Rand Water Board Canal Bridge  95541.02  2961208.40 

66  Rand Water Board Canal  95431.93  2960885.39 

71  Graveyard (inside Mining Area)  94944.93  2962291.63 

 

20.9 Third party monitoring 

Third party consultation and monitoring should be considered for all ground vibration and air blast 

monitoring  work.  This  will  bring  about  unbiased  evaluation  of  levels  and  influence  from  an 

independent group. Monitoring could be done using permanent installed stations. Audit functions 

may also be conducted to assist the mine in maintaining a high level of performance with regards 

to blast results and the effects related to blasting operations. 

 

21 Knowledge Gaps 

The  data  provided  from  client  and  information  gathered  was  sufficient  to  conduct  this  study.  

Surface  surroundings  change  continuously  and  this  should  be  taken  into  account  prior  to  initial 

blasting operations considered. This report may need to be reviewed and update if necessary. This 

report is based on data provided and internationally accepted methods and methodology used for 

calculations and predictions. 

 

22 Conclusion 

Blast  Management  &  Consulting  (BM&C)  was  contracted  as  part  of  the  Environmental  Impact 

Assessment  (EIA)  to  perform  an  initial  review  of  possible  impacts  with  regards  to  blasting 

operations in the proposed Prime Spot Trading 11 (Pty) Ltd. Project located approximately 25km 

south‐east  of  the  town  of  Vereeniging  in  the  Gauteng  Province,  South  Africa  at  coordinates 

(Lat/Lon WGS84) 26°45'56.85"S 28° 2'51.13"E.  Ground vibration, air blast, fly rock and fumes are 

some of  the aspects  resulting  from blasting operations. The report concentrates on the possible 

influences  of  ground  vibration,  air  blast  and  fly  rock.  It  intends  to  provide  information, 

calculations, predictions, possible influences and mitigation of blasting operations for this project.   

 

Page 91: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 91 of 94 

   

 

The project area has limited installations where people congregate or being present in the vicinity. 

The  nearest  installations  are  two  graveyards  inside  the  quarry  boundary  and  the  Rand  Water 

Board canal towards the western side of the quarry area.  

 

The graveyards are of greatest concern  for  this project. One graveyard  is  located between Pit 2 

and Pit 3 and the second south east of Pit 2. The levels of ground vibration from normal blasting 

ate  both  graveyards  are  greater  than  allowed  limits. Mitigation  on  blasting will  be  required  for 

both  graveyards  regarding  ground  vibration.  Pit  2  is  closest  to  both  and  will  required  reduced 

charge  mass  per  delay  to  mitigate  ground  vibration.  Pit  3  is  located  further  away  and  less 

mitigation will be required. Mitigation measures were provided that can be followed.  

 

The Rand Water  Servitude which  includes a  canal  and pipelines was also  considered a  sensitive 

installation. The ground vibration levels predicted for the Rand Water Servitude were well within 

the limits proposed and not expected to be in danger of induced damage due to ground vibration.  

 

Considering fly rock there are no other structures or installations that should be considered other 

than the grave yard. Stemming will be needed to ensure that fly rock is limited as best possible.  

 

There  are  also  regulations  that  will  need  to  be  followed  for  permission  to  conduct  blasting 

operations with these installations within 500 m from the blast operations.  

 

Air blast predicted for the maximum charge ranges were well within accepted norms for private 

installations surrounding the quarry area. No specific concerns were noted due to air blast levels 

predicted.  

 

An exclusion zone for safe blasting was also calculated. The exclusion zone was established to be 

at least 237 m. Normal practice observed in mines is a 500 m exclusion zone.   

 

Recommendations were made that should be considered, specifically for review of blast designs, 

monitoring  of  ground  vibration  and  air  blast,  safe  blasting  zones,  safe  ground  vibration  and  air 

blast limits, relocation of households, structure inspections and blasting times.  

 

This  concludes  this  investigation  for  the  Prime  Spot  Trading  11  (Pty)  Ltd.  Project.  There  is  no 

reason to believe that this operation cannot continue if attention is given to the recommendations 

made. 

 

 

 

Page 92: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 92 of 94 

   

 

23 Curriculum Vitae of Author 

J D Zeeman was a member of the Permanent Force ‐ SA Ammunition Core for period January 1983 

to  January  1990.    During  this  period,  work  involved  testing  at  SANDF  Ammunition  Depots  and 

Proofing  ranges.    Work  entailed  munitions  maintenance,  proofing  and  lot  acceptance  of 

ammunition.   

From  July  1992  to  December  1995,  Mr  Zeeman  worked  at  AECI  Explosives  Ltd.    Initial  work 

involved  testing  science  on  small  scale  laboratory work  and  large  scale  field work.    Later, work 

entailed  managing  various  testing  facilities  and  testing  projects.    Due  to  restructuring  of  the 

Technical  Department,  Mr  Zeeman  was  retrenched  but  fortunately  was  able  to  take  up  an 

appointment with  AECI  Explosives  Ltd.’s  Pumpable  Emulsion  Explosives  Group  for  underground 

applications.   

From December 1995  to  June 1997 Mr Zeeman provided  technical  support  to  the Underground 

Bulk Systems Technology business unit and performed project management on new products.   

Mr Zeeman started Blast Management & Consulting  in  June 1997.    The main areas of  focus are 

Pre‐blast monitoring, Insitu monitoring, Post‐blast monitoring and specialized projects. 

 

Mr Zeeman holds the following qualifications: 

1985 ‐ 1987  Diploma: Explosives Technology, Technikon Pretoria 

1990 ‐ 1992  BA Degree, University Of Pretoria 

1994    National Higher Diploma: Explosives Technology, Technikon Pretoria 

1997    Project Management Certificate: Damelin College 

2000    Advanced Certificate in Blasting, Technikon SA 

Member: International Society of Explosives Engineers 

 

Blast Management  &  Consulting  has  been  active  in  the mining  industry  since  1997,  with  work 

being  done  at  various  levels  for  all  the major mining  companies  in  South  Africa.    Some  of  the 

projects in which BM&C has been involved include: 

Iso‐Seismic  Surveys  for  Kriel  Colliery  in  conjunction  with  Bauer  &  Crosby  Pty  Ltd.;  Iso‐Seismic 

surveys  for  Impala  Platinum  Limited;  Iso‐Seismic  surveys  for  Kromdraai  Opencast  Mine; 

Photographic  Surveys  for  Kriel  Colliery;  Photographic  Surveys  for  Goedehoop  Colliery; 

Photographic Surveys for Aquarius Kroondal Platinum – Klipfontein Village; Photographic Surveys 

for  Aquarius  –  Everest  South  Project;  Photographic  Surveys  for  Kromdraai  Opencast  Mine; 

Photographic  inspections  for  various  other  companies,  including  Landau Colliery,  Platinum  Joint 

Venture – three mini‐pit areas; Continuous ground vibration and air blast monitoring for various 

coal mines; Full auditing and control with consultation on blast preparation, blasting and resultant 

effects  for  clients,  e.g.  Anglo  Platinum  Ltd,  Kroondal  Platinum  Mine,  Lonmin  Platinum,  Blast 

Monitoring  Platinum  Joint  Venture  – New Rustenburg N4  road; Monitoring  of  ground  vibration 

induced on surface in underground mining environment; Monitoring and management of blasting 

Page 93: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 93 of 94 

   

 

in  close  relation  to  water  pipelines  in  opencast  mining  environment;  Specialized  testing  of 

explosives characteristics; Supply and service of seismographs and VOD measurement equipment 

and  accessories;  Assistance  in  protection of  ancient mining works  for  Rhino Minerals  (Pty)  Ltd.; 

Planning,  design,  auditing  and  monitoring  of  blasting  in  new  quarry  on  new  road  project, 

Sterkspruit,  with  Africon,  B&E  International  and  Group  5  Roads;  Structure  Inspections  and 

Reporting for Lonmin Platinum Mine Limpopo Pandora Joint Venture 180 houses – whole village; 

Structure  Inspections and Reporting for Lonmin Platinum Mine Limpopo Section ‐ 1000 houses / 

structures. 

 

BM&C  have  installed  a  world  class  calibration  facility  for  seismographs,  which  is  accredited  by 

Instantel, Ontario  Canada  as  an  accredited  Instantel  facility.    The projects  listed  above  are only 

part of the capability and professional work that is done by BM&C. 

Page 94: Blast Management & Consulting - Umhlaba Management & Consulting Directors: JD Zeeman, MG Mthalane Page 1 ... where applicable, the closure plan; ... 13.3 Air blast limitations on

Umhlaba Environmental Consulting~Prime Spot Trading 11 Pty Ltd~EIAReport~170317V01 

 

 Blast Management & Consulting                   Directors: JD Zeeman, MG Mthalane   Page 94 of 94 

  

24 References 

1. Berger P. R., & Associates Inc., Bradfordwoods, Pennsylvania, 15015, Nov 1980, Survey 

of  Blasting  Effects  on  Ground  Water  Supplies  in  Appalachia.,  Prepared  for  United 

States Department of Interior Bureau of Mines. 

2. BME  Training Module  –  Vibration,  air  blast  and  fly  rock, Module  V,  Dated  5  August 

2001. 

3. Chiapetta  F.,  Van  Vreden  A.,  2000.  Vibration/Air  blast  Controls,  Damage  Criteria, 

Record  Keeping  and  Dealing  with  Complaints.  9th  Annual  BME  Conference  on 

Explosives, Drilling and Blasting Technology, CSIR Conference Centre, Pretoria, 2000. 

4. Dowding  C.H.,  Construction  Vibrations,  1996,  Prentice  Hall,  Upper  Saddle  River,  NJ 

07458. 

5. Farnfield Dr R., Client Report: Air Overpressure from Le Maitre Flash Report, Dated: 27 

April 2007. 

6. Hawkins  J., 9 May 2000,  Impacts of Blasting on Domestic Water Wells, Workshop on 

Mountaintop Mining Effects on Groundwater. 

7. ISEE Blasters Handbook, 18th Edition, Little, January 2011, Ohio USA 

8. Mechanical  vibration  and  shock  –  Vibration  of  buildings  –  Guidelines  for  the 

measurement and evaluation of their effects on buildings, SABS ISO 4886:1990. 

9. Oriard,  L.L.,  1999,  The  Effects  of  Vibration  and  Environmental  Forces:  A  guide  for 

Investigation  of  Structures,  International  Society  of  Explosives  Engineers,  Cleveland, 

Ohio, USA. 

10. Persson P.A., Holmberg R. and Lee J., 1994, Rock Blasting and Explosives Engineering, 

Boca Raton, Florida: CRC Press. 

11. Richards A. B., Moore A.J., Terrock Consulting Engineers Pty Ltd., 2002, Fly rock Control 

– By Chance or Design, Paper Presented at ISEE Conference – New Orleans. 

12. Rowland, J.H.(III), Mainiero R., and Hurd D.A.(Jr.), Factors Affecting Fumes Production 

of an Emulsion and Anfo/Emulsion Blends. 

13. Sapko M.,  Rowland  J., Mainiero  R.,  Zlochower  I.,  Chemical  and  Physical  Factors  that 

Influence no Production during Blasting – Exploratory Study. 

14. Scott A., Open Pit Blast Design, 1996, Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre, The 

University of Queensland. 

15. Siskind D.E.,  Stachura  V.J.,  Stagg M.S.  and  Kopp  J.W.,  1980.  Structure  Response  and 

Damage Produced by Air blast From Surface Mining. US Bureau of Mines RI 8485.