VI.DETERIORRI ALE MEDIULUI NCONJURTOR GENERATE DE ACTIVITATEA DE EXPLOATARE EXPERIMENTAL. CONSIDERAII PRIVIND ASIGURAREA STABILITII VERSANILOR I TALUZURILOR DE CARIERn proiectul tehnic de exploatare experimental a resursei de roc util constituit din riolit sunt stabilii parametrii geometrici de baz ai carierei, n funcie de caracteristicile rocilor din masiv, de condiiile geologice, de metoda de exploatare adoptat i de utilajele alese, acestea fiind n principal: nlimea maxim a treptei de exploatare; nlimea maxim a treptei de haldare; unghiurile de taluz maxim (n masiv i n hald); alte caracteristici ale carierei.Metoda de exploatare cu front lung adoptat, prin varianta tehnologic de derocare cu explozivi amplasai n guri de sond i iniiai n trepte de ntrziere de ordinul milisecundelor, asigur realizarea parametrilor de mpucare, conform necesitilor privind granulometria rocii afnate, concomitent cu asigurarea proteciei resursei de fisurarea excesiv a masivului neatacat de lucrrile de exploatare, ce ar duce, n caz contrar, la abandon de rezerve.Tot n acelai grad de exigen se pune i problema protejrii masivului din zona adiacent perimetrului carierei experimentale, pentru evitarea activrii i dezvoltrii fisurilor naturale existente, precum i pentru eliminarea posibilitii apariiei unor noi fisuri.

Asemenea fenomene au loc n urma modificrii strii de eforturi i deformaii n masiv, produs de schimbarea geometriei masivului stncos prin aciuni de erodare, de excavare i de depozitare de material pe versani. Aceste aciuni pot conduce la situaii critice, cnd nu se mai asigur echilibrul interior dintre eforturi i rezistena rocii, n care caz fisurarea se dezvolt continuu, cuprinznd zone tot mai ntinse n masiv, ceea ce conduce n final la alunecarea unor mase de roc.Realizarea mpucrilor, prin fracionarea ncrcturilor din gurile de sond n trepte de microntrziere, undele seismice responsabile de fisurarea masivului din zona adiacent sectorului de extracie vor fi atenuate cu mult sub limita periculoas de fisurare a rocii din subsol.

Problema stabilitii taluzurilor treptelor n exploatare din carier poate fi analizat multicriterial pentru aria de teren aferent acestui perimetru.

n perioada valabilitii Licenei de explorare se va proceda la retezarea vrfului masivului situat deasupra cotei +210 m i la atacarea treptei a II-a urmtoare situat deasupra orizontului +200 m, exploatarea resursei fiind programat a fi realizat pn la epuizarea complet a rezervelor geologice din cele dou trepte, astfel nu se va forma la marginea exploatat a carierei nici un taluz final, a crei siguran n serviciu s necesite analiz de stabilitate.

n condiiile geologo miniere ale carierei CERNA - BUJORUL BULGRESC, o pondere important n producerea de dezechilibru n masa rocilor din taluzuri o reprezint aciunea urmtorilor factori poteniali: vibraiile produse de cutremurele naturale i de exploziile n carier, tehnologia executrii lucrrilor de extragere ncrcare i transport, suprancrcarea bermei superioare de lucru, precum i aciunea ngheului dezgheului.Din punct de vedere al prezenei n masiv a suprafeelor de slbire, determinarea gradului de stabilitate a taluzurilor se poate realiza prin metode de calcul distincte, determinate de izotropia sau anizotropia masivului analizat.

Modelele de analiz a stabilitii taluzurilor situate n medii izotrope nu sunt valabile n cazul carierei CERNA - BUJORUL BULGRESC, ntru-ct respectivele calcule se bazeaz pe echilibrul limit al mediului friabil, ceea ce nu este caracteristic pentru masivul situat n aceast zon. Pentru masivul delimitat de perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC este specific modelul de analiz a stabilitii taluzurilor aplicat mediilor anizotrope, la care baza de calcul constituie forma i extinderea suprafeelor poteniale de alunecare.Elementele suprafeelor de alunecare sunt determinate, la rndul lor, de geometria taluzurilor, dar mai ales de tria i geometria formaiunilor geologice, care intr n alctuirea masivului.

Suprafeele de discontinuitate reprezentate prin fracturi i fisuri, determin nu numai o fragmentare a masivului, dar i o slbire general a rezistenei acestuia, aceste suprafee reprezentnd zona cu valorile cele mai reduse ale caracteristicilor de rezisten. Prezena n taluzuri a unor suprafee de minim rezisten face ca, n cazul pierderii stabilitii, suprafaa de alunecare s treac total sau parial prin acestea.

Stabilitatea taluzurilor din treapt, n roci stncoase fisurate, este influenat, pe de o parte de stabilitatea prismelor de separaie i a piramidelor conturate, iar pe de alt parte, de existena unora sau mai multor suprafee de slbire.Pentru masivul existent n perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC caracteristic este fisurarea frecvent a rocilor, dar poziia spaial a reelei de fisuri nu este ndeajuns cunoscut, pentru o ncadrare cu precizie a suprafeelor de separaie ntr-una din schemele de fisuraie cunoscute n literatura tehnic de specialitate.

Configuraia sistemului de fisuri preexistente devine i mai complex, avnd n vedere aciunea de fisurare suplimentar a masivului produs de efectul seismic al exploziilor ncrcturilor explozive la intervale relativ scurte de timp n perimetrul carierei.

n aceste condiii, alegerea metodei de calcul al stabilitii taluzurilor cu durat scurt de serviciu, dup una sau alta din modelele de definire a cazurilor de alunecri, condiionate de poziia suprafeelor de alunecare, este foarte dificil. Datorit prezenei n masiv a unui numr mare de sisteme de fisuri, cu o orientare extrem de variat n spaiu, toate modelele de calcul al stabilitii pot fi valabile, cu o probabilitate mai mare sau mai mic, n oricare din poziiile taluzurilor din treapt. n acest fel, calculele de stabilitate pot fi efectuate dup toate formele i poziiile posibile ale suprafeelor poteniale de desprindere prezentate mai sus.

Se precizeaz c, n treptele de lucru formate n cariera CERNA - BUJORUL BULGRESC nu vor avea loc alunecri pe suprafee plane, dect foarte rar, iar acestea vor fi de mic amplitudine. Majoritatea alunecrilor se vor produce sub forma unor desprinderi de blocuri, ce rezult din intersecia planelor de fisurare ale rocilor.

Aceste blocuri vor avea forma unor prisme sau piramide rezultate din intersecia a dou suprafee diagonale sau de jonciune, aparinnd planelor de fisuraie sau din intersecia a cel puin trei sisteme de fisuri.

Deci, calculele de stabilitate pot fi efectuate n condiiile acestor cazuri, privind poziiile reciproce ale suprafeelor de separaie.

n rocile stncoase, la starea complet stabil a ntregii borduri a carierei, apar deformaii, mai ales la treptele individuale. Surprile (prbuirile) locale ale treptelor de lucru se produce sub forma unor desprinderi (rareori, alunecri) de-a lungul suprafeelor slbirilor structurale, cum sunt: fisurile, diaclazele de mare ntindere, perturbaiile tectonice etc. n cazul taluzurilor cu nlimi considerabile, numai perturbaiile tectonice singulare mari i suprafeele de contact dintre straturi, comparabile cu nlimea acestora, pot prezenta pericol (aceast situaie nu este prezent n masivul delimitat de perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC).

Fisuraia nrutete proprietile de rezisten a masivului de roci, ntru-ct pe suprafeele de slbire parametrii au valori de cteva ori mai mici, dect n masiv, iar mrimea unghiurilor de nclinare a taluzurilor treptelor definitive depinde de orientarea spaial a acestor suprafee. Este evident c, stabilitatea taluzului treptei n rocile stncoase depinde de stabilitatea prismelor i piramidelor de roci conturate de-a lungul suprafeei taluzului, iar pe de alt parte i de numrul suprafeelor de slbire existente n masiv. n calculele de stabilitate sistemul de fisuri luat n consideraie servete, att ca suprafa potenial de desprindere, ct i ca suprafa de delimitare a blocurilor desprinse.

Parametrii dimensionali adoptai pentru cariera CERNA - BUJORUL BULGRESC, exploatat n 2 trepte cu nlime maxim de 13 m, i respectiv de 10 m se pot verifica prin procedeul simulrii configuraiei reelelor de fisuri naturale, ce pot constitui plane de discontinuitate majore pentru echilibrul dinamic al masivului afectat de lucrrile miniere de exploatare i care pot deveni surse poteniale de prbuiri (alunecri) ale taluzurilor.

Necunoscnd n detaliu configuraia real a sistemelor de fisuri naturale din masiv, se poate recurge la simularea a cel puin 8 cazuri tipice de existen posibil a discontinuitilor structurale, sistematizate pe scheme tipice ale microtectonicii masivelor, ce au condiii geologo miniere asemntoare resursei de roci utile din perimetrul CERNA - BUJORUL BULGRESC.

n baza datelor geologice primare obinute n urma observaiilor de teren efectuate n perimetru, s-a adoptat nlimea a taluzului stabil de 10 m pentru treptele de lucru, cu excepia primei trepte, care n zona vrfului va atinge mrimea maxim de 13,163 m.

Asigurarea stabilitii treptelor exploatate la aceast nlime de 10 m poate fi verificat printr-o abordare sistemic a factorilor, ce pot produce alunecri de taluzuri, cu un impact deosebit de grav asupra mediului i asupra resursei minerale.

Analiza stabilitii taluzurilor de lucru se poate realiza prin modelarea fizic i matematic a masivului, n care urmeaz s se realizeze treapta de exploatare.

La modelare trebuie s se in seama de toate formele i poziiile posibile ale suprafeelor poteniale de desprindere a rocilor din taluzul treptei, sistematizate n 8 (opt) scheme de calcul, cu relaiile de determinare corespunztoare.

Analiza stabilitii taluzurilor pentru cariera CERNA - BUJORUL BULGRESC se poate realiza doar prin acest model de simulare, ntru-ct verificarea de stabilitate pentru roci tari prin modele deterministe creeaz multe probleme, prin faptul c suprafeele, dup care se produc deplasrile maselor de roci, nu pot fi stabilite cu exactitate nici dup o cercetare geologic detailat a zcmntului., cu att mai puin n cazul masivului din perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC, al crui structur tectonic este cunoscut superficial, doar n baza unor observaii de teren preliminare. Nu se cunoate, dect orientativ, fisuraia natural a masivului, iar alterrile din masiv i caracteristicile de rezisten pe suprafeele de discontinuitate nu pot fi cuprinse n relaiile de calcul.

Cu toate acestea, prin acest model de simulare se poate demonstra faptul c, adoptarea nlimilor de treapt de 10 m asigur stabilitatea deplin a taluzurilor, fiind sub nlimile critice estimate pentru toate ipotezele de orientarea spaial n masiv a suprafeelor de discontinuitate, structurate n cele 8 (opt) modele de calcul (se poate demonstra i faptul, c nlimea maxim de 13 m din prima treapt, de vrf, ndeplinete cele opt criterii de stabilitate ale taluzurilor definite mai sus).

Deci, indiferent de modul de formare a sistemului de fisuri naturale n masivul de roc din perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC, nlimile treptelor de lucru, proiectate la mrimea de 10 m din considerente tehnologice, asigur stabilitatea deplin a taluzurilor de lucru.Se constat, deasemenea, c i limea prismei surprii posibile, estimat n baza acelorai modele de fisuraie, asigur stabilitatea treptelor de carier proiectate la nlimea maxim de 10 m.

Stabilitatea taluzului de lucru se poate verifica i n condiiile adoptrii unghiului de 75 a nclinrii taluzului respectiv, dovedindu-se c aceast pant este just aleas.

Parametrii fizico mecanici ai rocilor din masiv, ce au stat la baza analizei de stabilitate a taluzurilor de lucru din cariera experimental, precum i parametrii de stare i de localizare a sistemului de fisuri naturale din taluz, cu un grad limitat de certitudine, sunt cunoscui doar n baza observaiilor de teren efectuate n zon, precum i din extrapolarea datelor de microtectonic, obinute de la exploatrile la zi nvecinate, ce valorific roci eruptive din zona Mcin.

n concluzie, se poate recurge la analiza stabilitii treptelor de exploatare din perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC, cuprinznd toat gama ipotezelor de existen a sistemelor de fisuri naturale n masiv, sistematizate n cele 8 scheme de calcul i care sunt specifice pentru masivele, n care sunt cantonate roci tari i foarte tari.

Aceste analize de stabilitate pot fi aprofundate numai dup o cunoatere detailat a parametrilor de stare i de localizare a sistemului de fisuri naturale n taluzuri, dobndit n urma cercetrilor efectuate in situ.VII.EFECTELE DEROCRILOR CU AJUTORUL EXPLOZIVILOR ASUPRA MEDIULUIPentru asigurarea continuitii lucrului n fronturile de exploatare, n cariera experimental CERNA - BUJORUL BULGRESC se va proceda la mprirea treptelor n intrnduri i blocuri.

Dimensiunea unui bloc fiind determinat de configuraia masivului, lungimea maxim a frontului de exploatare, ce se va mpuca la un ciclu de lucru, va fi limitat, la rndul ei, de lungimea blocului pe treapt. Astfel, ncrctura de exploziv (exprimat n echivalent TNT), ce se va detona ntr-o repriz, va fi n funcie de dimensiunea sectorului de treapt aflat n exploatare.ntruct, riscurile de deteriorare a obiectivelor, datorit efecturii lucrrilor de mpucare, sunt proporionale cu greutatea ncrcturii explozive totale detonate la o mpucare, evaluarea acestor riscuri se va face n cele ce urmeaz n raport cu aceea mpucare, la care se va utiliza cea mai mare cantitate de materie exploziv.

Astfel, cantitatea maxim de exploziv utilizat la exploatarea experimental a resursei de roc util din perimetrul CERNA - BUJORUL BULGRESC, va fi:QTNTmax = 2.555 kg echivalent TNT.Lucrrile de mpucare influeneaz factorii de mediu n zona de influen a activitilor miniere de exploatare din carier, sub urmtoarele 3 (trei) categorii de manifestri:

din punct de vedere seismic;

din punct de vedere al undei de oc aeriene;

din punct de vedere al aruncrii fragmentelor de roc la distan.Din punct de vedere seismic, sub aspectul influenei orientrii frontului de mpucare fa de obiectivul de protejat, importan privind evaluarea riscurilor de deteriorare prezint staia de prelucrare i organizarea de antier aflat la o distan minim de 300 m, pe direcia SE fa de extremitatea sud estic a perimetrului carierei;Din punct de vedere al undei aeriene de oc, evaluarea riscurilor de deteriorare este justificat, deasemenea, pentru staia de concasare sortare i pentru organizarea de antier, n condiiile orientrii frontului de exploatare pe direcia indicat n cazul precedent;Din punct de vedere al aruncrii fragmentelor de roc la distan, evaluarea riscurilor de deteriorare este justificat pentru staia de concasare sortare i pentru organizarea de antier, respectiv sub aspectul instituirii limitei de siguran n timpul declanrii exploziei.

Sub aspectul evalurii celor trei factori de risc specificai mai sus, efectele mpucrilor asupra locuinelor din localitatea Cerna sunt practic inexistente, intravilanul fiind situat la o distan mare fa de linia frontului de mpucare.a) Evaluarea influenei mpucrilor din punct de vedere seismicObiectivul de protejat din zona de influen a lucrrilor de mpucare din carier va fi staia de concasare sortare construit recent, aflat la distana cea mai apropiat fa de frontul de mpucare, de:

rs = 300 m.

Detonarea unei ncrcturi explozive n carier provoac, pn la o anumit distan, micarea armonic a particulelor de roc, cu o frecven relativ mare, manifestat prin fenomenul de vibrare a terenului. Aceste vibraii transmit asupra obiectivelor din zona de influen a exploziilor eforturi de compresiune ntindere, forfecare i ncovoiere, ce pot provoca fisuri n construciile industriale i de organizare de antier aflate la o distan oarecare de perimetrul carierei.

Prin prisma distanelor minime msurate dintre locul exploziei i obiectivele de protejat, se poate prognoza cu un anumit grad de certitudine pericolul de deteriorare a obiectivelor, ce poate fi cel mult de natur arhitectural la respectivele construcii. Deteriorrile arhitecturale sunt deteriorri superficiale, ce nu afecteaz structura de rezisten a acestor construcii.

Nivelul de vibraii produs de exploziile n carier, ce pot conduce la deteriorrile arhitecturale specificate mai sus, se va evalua n acest capitol pentru cazul cantitii celei mai mari de ncrctur exploziv utilizat la o mpucare pentru perioada valabilitii permisului de exploatare solicitat.

Pentru o evaluare cu un grad de certitudine ct mai ridicat al riscului de deteriorare la construciile industriale i de organizare de antier aflate n apropierea carierei experimentale, nivelul acestuia se calculeaz n baza urmtoarelor criterii:i) mrimea deplasrii particulei, u [mm];

ii) mrimea vitezei particulei, v [cm/s];

iii) mrimea acceleraiei micrii particulei, g = 9,81 m/s2;

iv) energia relativ, ER;

v) factorul Zeller, Z;

vi) intensitatea vibraiilor, vibrar, S;vii) valoarea mediat a spectrului pseudo-vitezelor relative, (SPVR)m , m/s.innd seama c, undele Rayleigh produse de explozii sunt intense i prezint de regul cel mai mare pericol pentru construcii, se vor determina i parametrii determinani ai riscului de deteriorare a construciilor din incint, de aceste unde R.i) Evaluarea efectului seismic n baza criteriului mrimea deplasrii particulei, uPentru calculul deplasrii radiale produs de vibraiile seismice provenite de la explozii, se poate utiliza relaia:

unde:

Q = QTNT = 2.555 kg;

R = 300 m;

ka este un coeficient, ce depinde de natura rocilor n care are loc explozia i de natura rocilor pe care sunt amplasate construciile;

ka = 1,15 pentru exploziile n roci stncoase i pentru amplasament n roci stncoase i argiloase;

u = 0,194 mm.La stabilirea nivelului admisibil al deplasrii particulelor terenului, trebuie inut seama i de factorul frecven, ce intervine la micarea seismic provocat de explozie.

Pentru aceasta, ca un prim pas, se calculeaz perioada de oscilaie a undei longitudinale de rarefiere cu ajutorul relaiei:

T = 0,02403 s.Frecvena va fi n acest caz:

fe = 41,6 Hz.n vederea prevenirii apariiei fisurilor n construcii, n tabelul nr. 1 se prezint nivelurile admisibile ale deplasrii, n funcie de frecvena vibraiilor.Tabelul nr. 3

Niveluri admisibile ale vibraiilor (dup Buzdugan et. al, 1976)Observm c, la frecvena fe = 41,6 Hz, mrimea deplasrii particulelor de roc este u = 0,194 mm, deci mai mic dect nivelul maxim admisibil al deplasrii, corespunztor frecvenei reper f = 40 Hz (vezi tabelul nr. 1), deci:u = 0,194 mm < uadm = 0,330 mm.ii) Evaluarea efectului seismic n baza criteriului mrimea vitezei particulei, vFolosirea vitezei particulei, parametrul cel mai indicat pentru exprimarea nivelurilor de vibraie produse de explozii, permite o comparare relativ simpl cu scara intensitii seismice.

La calcule s-a utilizat setul de relaii dat n PRESCRIPII TEHNICE PRIVIND MSURAREA VITEZEI DE OSCILAIE A SOLULUI I DE DETERMINARE A CANTITII DE EXPLOZIV NEPERICULOASE DIN PUNCT DE VEDERE SEISMIC PT-E16, anex la NORME SPECIFICE DE PROTECIE A MUNCII PENTRU DEPOZITAREA, TRANSPORTUL I FOLOSIREA MATERIILOR EXPLOZIVE/1997.

Astfel:

V = K Rfm [cm/s],

n care:

K i m sunt constante, care pentru condiiile carierei CERNA - BUJORUL BULGRESC au urmtoarele valori:

K = 330;

m = -1,85;Rf este distana redus, n m kg -1/2;

unde:

R este distana dintre focarul exploziei i obiectivul de protejat, n m; n cazul perimetrului carierei CERNA - BUJORUL BULGRESC:

R = 300 m;

Q - cantitatea de exploziv, n kg; pentru cazul mpucrii cu ntrziere de milisecund:

Q = Qmax.tr.nt. f(n) [kg echiv. TNT],

n care:

f(n) este funcia de reducere a aciunii seismice a exploziei;

Qmax.tr.nt. cantitatea maxim de ncrctur exploziv pe treapta de ntrziere, n kg. echiv. TNT.

Pentru estimarea cantitii de exploziv Q, vom ine seama de parametrii determinai pentru:

- cel mai lung front de lucru, ce se va mpuca n perioada exploatrii experimentale a resursei de roc util:Lf max = 48 m;- numrul total maxim de guri forate n frontul de mpucare ntrun ciclu de forare derocare:Ng t = 70 guri;- ncrctura exploziv a unei guri de sond:Qg = 36,5 kg echiv. TNT;- ncrctura total maxim de exploziv, n echivalent TNT, ce se va mpuca deodat n frontul de exploatare:QTNT = 2.555 kg echiv. TNT.Avnd n vedere necesitatea obinerii unei granulaii uniforme a materialului derocat, concomitent cu impunerea unor msuri de securitate maxim la amorsarea ncrcturilor explozive i de protejare antiseismic a construciilor gospodreti din intravilanul localitii Cerna, la efectuarea lucrrilor de mpucare n cariera CERNA - BUJORUL BULGRESC se va utiliza cu precdere sistemul de iniiere NONEL.

Aplicarea acestui sistem de iniiere a ncrcturilor explozive ofer i avantajul realizrii unui numr practic nelimitat de trepte de ntrziere, fiind astfel posibil adoptarea unui numr de 14 trepte de microntrziere ntre ncrcturile explozive ale reelei de 70 guri, deci cantitatea de ncrctur exploziv iniiat ntr-o treapt de ntrziere va fi ncrctura a 5 (cinci) guri de sond, exprimat n echivalent TNT:

Qmax.tr.nt. = nguri treapt Qg [kg echiv. TNT];

Qmax.tr.nt. = 5 36,5 = 182,5 kg echiv. TNT;Qmax.tr.nt. = 182,5 kg echiv. TNT;Funcia f(n) de reducere a aciunii seismice a exploziei este determinat valoric de urmtoarele elemente de baz:

- numrul intervalelor de ntrziere:ntr = 14;- intervalul de ntrziere ntre trepte, n s:t = 0,025 s.ntru-ct, produsul dintre cele dou mrimi are domeniul valorilor:ntr t = 14 0,025 = 0,35 > 0,15 sse aplic n acest caz, pentru determinarea funciei f(n), urmtoarea relaie:

f(n) = 0,465;ncrctura de exploziv, redus prin aplicarea iniierii pe trepte de 25 ms al ntrzierii, va fi:

Q = 182,5 0,465 84,9 kg echiv. TNT;Q = 84,9 kg echiv. TNT;Distana redus similar definit, va fi:

Rf = 32,56 m kg1/2.Viteza oscilaiilor particulelor solului, pentru ncrcturile explozive detonate n perimetrul carierei CERNA - BUJORUL BULGRESC, va fi:V = 330 32,56 -1,85 = 0,525 cm/s;V = 0,525 cm/s.Comparnd valoarea reieit din calcul a vitezei oscilaiilor particulelor solului cu scara intensitii seismice a vibraiilor produse de explozii, exprimat n grade, pentru condiiile de exploatare din cariera CERNA - BUJORUL BULGRESC se poate concluziona c, lucrrile de mpucare realizate vor provoca o vitez de oscilaie a particulelor solului sub limita maxim admis de 1,0 cm/s, prevzut n PT E 16, la art. 7 (vezi tabelul nr. 1 din normativ). Viteza de oscilaie calculat de 0,525 cm/s corespunde cu gradul IV de intensitate seismic, conform STAS 3684 71, n acest domeniu al vibraiilor fiind posibile deteriorri numai la construciile de tip rural, conducte sub presiune, sonde de petrol i gaze, puuri miniere i structuri foarte fragile, ceea ce nu este cazul la exploatarea la zi CERNA - BUJORUL BULGRESC.Deci, conform criteriului normat n PT E 16, prin metoda de mpucare aplicat n cariera CERNA - BUJORUL BULGRESC i la cantitatea maxim posibil de ncrctur exploziv utilizat, vibraiile nu vor produce deteriorri la construciile industriale i de organizare a antier aflate n incinta exploatrii miniere.Viteza particulei se poate evalua i prin aplicarea relaiei lui Kuzneov, la care se ine seama de condiiile de explozie, de amplasament i mediu de propagare etc.:

n care:

Q = 2.555 kg;

R = 300 m;

K1 este coeficient, ce ia n considerare tipul rocilor n care are loc explozia i al rocilor din fundaia construciilor, precum i anotimpul;

K1 = 120 pentru roci stncoase mai tari dect media, n care are loc explozia i pentru roci din fundaiile construciilor industriale i de organizare de antier, constituite din roci stncoase semitari, cu un strat subire de depuneri;

K2 - coeficient, ce ia n considerare modul n care este direcionat explozia fa de poziia obiectivului protejat;

K2 = 0,70 naintea blocului de mpucat;

K3 coeficient care ine seama de condiiile de mpucare;

K3 = 1,00 cu abataj frontal obinuit;

K4 coeficient care ine seama de metoda de mpucare; pentru explozii cu microntrziere se aplic relaia:

unde:

n este numrul treptelor de ntrziere;

n =14;

K5 -coeficient, care ia n considerare raportul dintre distana R i lungimea Lf a blocului mpucat; pentru raportul:

K5 = 1,00;

K6 - coeficient care ine seama de creterea relativ a vitezei particulei la amplasarea gurilor n mai multe rnduri;

K6 = 1,05 - pentru 5 rnduri de guri, la distan de la blocul mpucat pn la obiectivul protejat R = 300 m;

v = 0,248 cm/s.Rezultatul acestei relaii, de asemenea, se compar cu limitele prevzute de Prescripiile tehnice privind msurarea vitezei de oscilaii a solului i de determinare a cantitii de explozivi nepericuloase din punct de vedere seismic din Norme specifice de protecia muncii pentru depozitarea, transportul i folosirea materiilor explozive, elaborate de M.M.P.S. prin Ordinul nr.838/14.11.1999, ce admit viteza limit maxim de oscilaie nepericuloas pentru construcii valoarea de 1,0 cm/s. Observm c, la viteza calculat pentru cantitatea maxim preliminat de ncrctur, exploziile n carier nu afecteaz structura construciilor industriale i de organizarea de antier nici dup acest criteriu de calcul, intensitatea seismic produs fiind de gradul IV.iii) Evaluarea efectului seismic n baza criteriului mrimea acceleraiei micrii particulei, aCalculul acceleraiei se realizeaz cu ajutorul urmtoarei formule empirice (Hudson, 1981):

n care:

R = 300 m;

Q = 2,555 t;

a = 0,01971 g.

Dup criteriul de deteriorare dat de Buzdugan et. al (1976), nivelul de vibraie seismic calculat n condiiile de mpucare cu ncrctur exploziv de 2.555 kg i cu distana de 300 m pn la cele mai apropiate construcii de tip industrial i de organizare de antier din incinta exploatrii la zi, este sub valoarea de 0,05 g, aceasta mrime reprezentnd limita de rupere a unor elemente individuale ale construciilor, limit deasupra creia exist riscul unor deteriorri grave. Conform acestui criteriu, la valoarea calculat de 0,01971 g nu exist pericol pentru construciile industriale i de organizare de antier din incinta exploatrii la zi CERNA - BUJORUL BULGRESC.iv) Evaluarea efectului seismic n baza criteriului mrimea energiei relative, EREnergia relativ, ER, se definete cu urmtoarea relaie:

ER = 16 4 f 2 u 2 [m2/s2],

n care:

u este deplasarea maxim a particulelor, n m;

u = 1,94 10 - 4 m;

f - frecvena asociat cu amplitudinea maxim, n Hz;f = 41,6 Hz.ER = 16 3,144 41,62 [1,94 10 4]2 = 0,10151 m2/s2;ER = 0,10151 m 2/s 2.

Valoarea estimat a energiei relative ER = 0,10151 m2/s2 ncadreaz efectul seismic al detonrii ncrcturii explozive de Q = 2.555 kg n domeniul de securitate total (ER < 0,27).v) Evaluarea efectului seismic n baza criteriului mrimea factorului Zeller, ZFactorul Zeller, Z, se determin prin relaia:

unde:

a = 0,01971 981 = 19,33551 cm/s2;

f = 41,6 Hz;

Z = 8,987 cm2/s3.

Privind scara intensitilor, definit prin factorul Zeller (vezi tabelul nr. 2), observm c, efectul estimat al seismului produs de explozia cantitii de 2.555 kg materie exploziv va fi definit ca uor, ntru-ct:Z = 8,987 cm2/s3 < 10 cm2/s3.Tabelul nr. 2

Scara ZellerFactorul de intensitate

Z [cm2/s3]Descrierea sumar a seismului

1

21050

250

1.000

5.000

20.000

100.000

500.000

2.500.000

10.000.000Imperceptibil

Foarte uorUorMsurabil (fisuri mici)

Destul de tare

Tare sub zona periculoas

Foarte tare (fisuri grave)

Distructiv

Devastator

Nimicitor

Catastrofal

Foarte catastrofal

vi) Evaluarea efectului seismic pe criteriul intensitatea vibraiilor, vibrar, SIntensitatea vibraiilor, exprimat n vibrar, este dat prin relaia:

S = 10 log(100 Z),

n care:

Z = 8,987 cm2/s3;

S = 10 log(100 8,987) = 29,536 vibrar;S = 29,536 vibrar.Comparnd valoarea calculat prin relaia de mai sus cu scara pericolelor (vezi tabelul nr. 3), putem observa cu uurin c, vibraiile produse de explozii n carier produc vibraii medii, neexistnd pericole asupra construciilor industriale i de organizare de antier din incinta exploatrii la zi CERNA - BUJORUL BULGRESC, ntru-ct:Smin. vibr. medii = 20 vibrar < Scalc = 29,536 vibrar < Smax. vibr. medii = 30 vibrarTabelul nr. 3

Scara pericolelor (vibrar)Intensitatea vibraiilor

S (vibrar)Clasificarea vibraiilorEfectul asupra construciilor

10 2020 3030 40

40 50

50 60UoareMediiPuternice

Severe

Foarte severeNu exist pericolNu exist pericolDeteriorri uoare (fisurarea pereilor)

Fisurarea zidurilor de susinere

Distrugerea cldirilor

vii) Evaluarea efectului seismic n baza criteriului valoarea mediat a spectrului pseudo - vitezelor relative, (SPVR)mValoarea mediat a spectrului pseudo-vitezelor relative, (SPVR)m, poate fi estimat cu ajutorul relaiei:

n care:

R = 300 m;

Q = 2.555 kg;

C este un coeficient, ce depinde de condiiile de amplasament i de condiiile de explozie,

C = 0,045;

(SPVR)m = 21,944 mm/s.

Nivelul estimat al parametrilor (SPVR)m ne indic faptul c, vibraiile produse nu vor produce nici un fel de deteriorri la construciile industriale i de organizare de antier existente n incinta exploatrii la zi CERNA - BUJORUL BULGRESC, n cazul n care se va utiliza la o mpucare cantitatea maxim de ncrctur exploziv prognozat pentru perioada valabilitii Licenei de explorare, de 2.555 kg echiv TNT, ntru-ct:(SPVR)m = 21,944 mm/s < (SPVR)m lim = 50 mm/s.viii) Evaluarea efectului seismic produs de undele Rayleigh, RDeplasarea maxim pe vertical a particulei la undele seismice de suprafa, R, este dat de expresia:

n care:

r0 este

distana fa de explozie, la care undele devin cvasielastice i care poate fi calculat cu ajutorul formulei:

unde:

K0 = 4,5 - pentru roci stncoase;

(Q/r0) funcia, ce exprim efectul adncimii de burare a exploziei;

(Q/r0) 0,5;

- funcie de forma:

unde:

Cp un factor, care depinde de lungimea, de-a lungul creia este distribuit deformarea i este reprezentat de viteza de propagare a undelor seismice prin teren, sau prin structura construciei n cauz; se cunoate c, viteza de propagare a undei Rayleigh este de cca. 0,9 parte din viteza de propagare a undei transversale, astfel viteza undei transversale n riolit fiind determinat la valoarea de Vt = 3.590 m/s, atunci viteza de propagare a acestui tip de und va fi VR = 0,9 3.590 = 3.231 m/s, deci:

Cp = 3.231 m/s;

UZ = 0,150 mm.Deplasarea maxim orizontal UH a undelor R se poate determina, cunoscnd raportul UH/UZ, care pentru rocile stncoase este cuprins ntre valorile 0,6 1,1.

Considernd pentru riolite raportul:

atunci:

UH = 0,7 UZ [mm];

UH = 0,7 0,150 = 0,105 mm;UH = 0,105 mm.Perioada de oscilaie a undelor R poate fi estimat cu ajutorul relaiei:

n care:

KT i n sunt constante n funcie de natura terenului, n care se propag undele de suprafa de tip Rayleigh;

KT = 0,035 i n = 0,20 - pentru roci de tip riolit;

Q = 2.555 kg;

rc = 300 m;

T = 0,240 s.Frecvena de oscilaie a undelor R va fi:

fR = 4,167 Hz.Din tabelul nr. 1 se poate deduce c, la frecvena de oscilaie a undelor Rayleigh, de fR = 5 Hz, nivelul admisibil al deplasrii pentru evitarea fisurilor este de:Ua = 2,67 mm.Se observ c, att deplasrile maxime orizontale, ct i cele verticale nu sunt micri periculoase ale particulelor de roc produse de aciunea exploziei, deoarece:UZ = 0,150 mm < UZa = 2,67 mm;

UH = 0,105 mm < UHa = 1,87 mm;Viteza maxim a particulei n plan vertical pentru undele R poate fi scris sub forma:

VZ = 3,924 mm/s.Viteza maxim n plan orizontal pentru undele R va fi:

VH = 3,924 0,7 = 2,747 mm/s;VH = 2,747 mm/s.Se poate observa cu uurin c, vitezele de propagare ale undelor Rayleigh n incinta construit a exploatrii miniere la zi CERNA - BUJORUL BULGRESC vor fi n domeniul nepericulos al oscilaiilor chiar i pentru construciile cu structuri fragile (vadm = 5 mm/s). Prin aplicarea celor 14 trepte de microntrziere, vitezele de oscilaie vor fi i mai reduse.Concluzien tabelul nr. 4 se recapituleaz datele rezultate din calculul parametrilor dinamici, ce definesc efectul seismic al mpucrilor n carier, comparate cu valorile maxime admise, stabilite n literatura tehnic de specialitate i n normele tehnice n vigoare:Tabelul nr. 4Tabel recapitulativ

privind valorile maxime ale parametrilor, ce definesc riscul deteriorriiTipul de unde seismiceParametrulSimbolU/MValoarea calculatNivelul maxim admis

123456

Unde de volumMrimea deplasrii particuleiumm0,1940,330

Viteza

particuleiPT E16vcm/s0,5251,000

Kuzneovvcm/s0,2481,000

Acceleraia micrii particuleiag = 9,81 m/s20,019710,05

Energia relativERm2/s20,101510,27

Factorul ZellerZcm2/s38,98710

Intensitatea vibraieiSvibrar29,53630

Valoarea mediat a spectrului pseudo - vitezelor relative(SPVR)mmm/s21,94450

Unde de

suprafa

(Rayleigh)Deplasarea maxim vertical a particuleiuZmm0,1502,67

Deplasarea maxim orizontal a particuleiuHmm0,1051,87

Viteza maxim a particulei n plan verticalvZmm/s3,9245,0

Viteza maxim a particulei n plan orizontalvHmm/s2,7473,5

Analiznd datele din tabel, putem concluziona c, n cazul undelor de volum, la ncrctura exploziv maximal de 2.555 kg n echivalent TNT, toi parametrii: u, v, a, ER, Z, S i (SPVR)m sunt sub limitele maxime admise, fiind astfel asigurat protecia seismic a construciilor de tip industrial i de organizare de antier aflate n incinta exploatrii miniere la zi CERNA - BUJORUL BULGRESC, plasate la distana de 300 m fa de extremitatea sud estic a perimetrului carierei.

Nici undele Rayleigh nu afecteaz seismic respectivele obiective industriale.

Efectele mpucrilor asupra locuinelor din localitatea Cerna vor fi practic inexistente, intravilanul fiind situat la o distan mare fa de extremitatea de SE a perimetrului carierei experimentale (la cca. 5 km distan).

b) Evaluarea influenei lucrrilor de mpucare asupra obiectivelor din zon, din punct de vedere al undei aeriene de ocn cariera experimental deschis n perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC cele dou trepte n exploatare vor avea orientarea general a taluzurilor de lucru pe direcia de la ENE spre VSV. Avansarea general a fronturilor de lucru va fi dinspre SSE spre NNV.

n aceste condiii, planurile taluzurilor vor fi nclinate spre amplasamentele staiei de concasare sortare i organizrii de antier, respectiv spre direcia intravilanului localitii Cerna. Astfel, devine oportun evaluarea riscului de deteriorare a respectivelor obiective, reprezentat de unda aerian de oc produs de mpucrile n carier.

Incinta staiei de concasare sortare i a organizrii de antier este situat la distana de 300 m de extremitatea sud - estic a perimetrului carierei, iar marginea nordic a localitii Cerna la cca. 5.000 m de la locul declanrii exploziilor.

Exploziile produse n aer, pe suprafaa pmntului sau n caviti spate n roci cu buraj necorespunztor (sau fr buraj) produc unde de oc aeriene, uneori puternice.

Vibraiile aerului sunt generate de explozie i se propag prin aer, fiind influenate de condiiile atmosferice i topografice existente.

n mod obinuit, urmtoarele patru mecanisme sunt responsabile de generarea vibraiilor aerului de ctre explozii:a) exploziile n aer;

b) evacuarea gazelor n atmosfer de la ncrcturile de exploziv neburate;

c) degajarea n atmosfer a gazelor de la fitilul detonant;

d) micarea terenului produs de explozie este transmis aerului.Exploziile n aer liber sunt reprezentate de ncrcturile aplicate, utilizate la spargerea blocurilor supragabaritice, precum i de ncrcturile de tip carboniere, utilizate pentru dislocarea blocurilor nfipte pe taluzuri. ns, aceste tipuri de ncrcturi deschise vor fi aplicate rar n carier, numai n cazuri de strict necesitate i n cantiti strict limitate. n acest fel, intensitile undelor aeriene de oc produse de aceste explozii vor fi de intensitate redus, neavnd nici un efect distructiv asupra obiectivelor de protejat menionate mai sus.

Detonarea ncrcturilor explozive neburate n carier este interzis prin norme i exclus, datorit regulilor de supraveghere i control al lucrrilor de mpucare, ce se vor institui aici.

Privind undele aeriene de oc produse de gazele degajate din ncrctura fitilului detonant, se manifest o tendin accentuat de nlocuire a iniierii ncrcturilor explozive din guri, prin reele deschise de fitil detonant, cu iniiere de tip NONEL, care nu produc unde aeriene de oc n momentul exploziei. Datorit faptului, c i n cariera experimental din perimetrul de explorare CERNA - BUJORUL BULGRESC iniierea cu fitil detonant va fi aplicat din ce n ce mai rar, evaluarea n acest proiect a intensitii undei aeriene de oc produs de explozia ncrcturilor din fitilului detonant nu mai este oportun i necesar.

n proiect va fi evaluat numai intensitatea vibrrii aerului produs de transmiterea micrii terenului creat de explozia ncrcturilor din guri.

Avnd n vedere faptul c, ncrctura de exploziv n cea mai mare parte nu este detonat n aer liber, n cele ce urmeaz se va evalua numai influena suprapresiunii din frontul undei de oc aeriene produs de detonarea ncrcturilor explozive din gurile de sond.i)Evaluarea suprapresiunii din frontul undei de oc aeriene produs de detonarea ncrcturilor explozive din gurile de sondAvnd n vedere faptul c, la mpucarea de afnare indicele aciunii exploziei este o cifr unitar, deci:

n = 1,

pentru acest caz aplicndu-se relaia:

unde:

Q este ncrctura exploziv, n kg;

Q = 2.555 kg;

R distana dintre locul de declanare a exploziei i obiectivul de protejat, m:

R = 300 m;

SPgs = 454,222 dyn/cm2,sau:SPgs = 4,63 10-4 kgf/cm2,tiind c:1kgf/cm2 = 9,81 10 5 dyn/cm2.Valoarea suprapresiunii SPgs produs de detonarea cantitii de 2.555 kg ncrcturii explozive din gurile de sond se compar cu valorile critice ale suprapresiunii din frontul undei de oc asupra obiectivelor de protejat. Aceste valori critice sunt determinate n Anexa 3b din Normele tehnice privind deinerea, prepararea, experimentarea, distrugerea, transportul, depozitarea, mnuirea i folosirea materiilor explozive utilizate n activitile deintorilor i autorizarea artificierilor i a pirotehnitilor, ce face parte integrant din Legea nr,126/1995 privind regimul materiilor explozive.n anex obiectivele de protejat sunt nominalizate din domeniile construciilor i ale suprastructurilor i sunt precizate gradele de vtmri produse asupra omului.

Se constat c, n urma detonrii unei ncrcturi explozive la cantitatea maxim de 2.555 kg echiv. TNT nu va avea efect de distrugere asupra construciilor industriale i de organizarea de antier aflate la distana minim de 300 m fa de locul declanrii exploziilor, iar personalul din incint nu va suferi nici un fel de traum, ntru-ct:SPgs = 0,000463 kgf/cm2