1

11

Metode istraMetode istražživanja i ivanja i

eksploatacije leeksploatacije ležžiiššta ugljenata ugljena

22

IstraIstražživanjeivanje leležžiišštata ugljenaugljena

�� LogiLogiččni slijed ulaganja u istrani slijed ulaganja u istražživanja ivanja

-- po fazamapo fazama

�� Interpretacija rezultata Interpretacija rezultata

-- klasifikacija i kategorizacija rezerviklasifikacija i kategorizacija rezervi

�� Osobitosti geoloOsobitosti geološške grañe leke grañe ležžiišštata

�� Smanjiti opasnosti i poveSmanjiti opasnosti i poveććati produktivnostati produktivnost

�� Nastaviti s novim ciklusom istraNastaviti s novim ciklusom istražživanjaivanja

i.k.1

Slide 2

i.k.1 Logični slijed ulaganja u istraživanja - po fazamarezultati prethodnih istraživanjageološka prospekcijauzorkovanje iz usjeka ili zasjeka - analize (toplinska vrijednost)Interpretacija rezultata - elaborat o rezervamaskupine i podskupine ležišta (prema složenosti grañe)kategorije rezervi A, B C1 … (prema stupnju istraženosti)klase - bilančne i izvanbilančne rezerve (prema rentabilnosti)Osobitosti geološke grañe ležišta može sa sigurnošću pratiti jedino geolog, a njegova je zadaća procijeniti koje od prisutnih specifičnih značajki mogu biti važne za proizvodnju ili sigurnost. Smanjiti opasnosti i povećati produktivnost može se samo i jedino uz uvjet dobrog poznavanja grañe ležišta, jer će ispravnost geološkog modela biti odlučan ulazni parametar za izbor metode eksploatacije, opreme…Nastaviti s novim ciklusom istraživanja odmah po završetku prethodnog, a ponekad se ciklusi i preklapaju bilo da je riječ o radu na više dijelova ležišta (otkopnih mjesta) ili je naredni ciklus onaj s višim stupnjem istraženosti - poznavanja ležišta.ikolenko; 27.10.2008

2

33

GeoloGeološškaka istraistražživanjaivanja

�� Izradba geoloIzradba geološške karte krupnog mjerila ke karte krupnog mjerila

��Jednostavni rudarski radoviJednostavni rudarski radovi

��Genetski tipovi sedimenata (Genetski tipovi sedimenata (facijesifacijesi) ) >>

�� Izdanci ugljenaIzdanci ugljena

��Uzorkovanje (ugljena i Uzorkovanje (ugljena i prateprateććih stijenaih stijena))

i.k.2

44

Shema fluvijalnog taložnog sustava koja prikazuje vezu izmeñu tresetišta i

asociranih facijesa pješčenjaka ispune kanala te prekonasipnih facijesa

Izvor: Atlas of Coal Geology, Papp, A. R.; Hower, J.C.; Peters D.C. (urednici), AAPG Studies in Geology, 1998.

Slide 3

i.k.2 Karta krupnog mjerila - ovisno o veličini ležišta i složenosti grañe 1:25000, 1:10000; 1:5000 ili 1:2000Jednostavni rudarski radovi (usjeci i zasjeci) ponekad su potrebni radi pokrivenosti ugljenonosnih naslaga mlañim sedimentima (Qa, Qd)

Genetski tipovi sedimenata značajni su za grañu ležišta ugljena- visokoenergetski facijesi olakšavaju paleogeografska zaključivanja, oni su “konstrukcija” taložnog modela - transportni kanali, plimski kanali, obalni prudovi…- prateći facijesi su često povoljni za akumuliranje biljne tvari - riječne poplavne ravnice, mrtvi rukavci, močvare…- na bočnim prijelazima izmeñu jedinica različitog litološkog sastava postoji mogućnost stvaranja pukotina i strija zbog nehomogenog polja naprezanja u stijenama.Na izdancima ugljena treba opisati: strukturu, mineralne uklopke, fosilni sadržaj, kontakt s krovinom i podinom, lateralne prijelaze ugljenog sloja, oblik i debljinu slojeva, elemente položaja i karakter slojevitosti.Uzorkovanje ugljena - radi odredbe kvalitete (kemijske, tehnološke, petrografske i mineraloške analize) a pratećih slojeva radi odredbe starosti, uvjeta taloženja, sastava, mehaničkih svojstava i vodopropusnosti.ikolenko; 27.10.2008

3

55

GeofiziGeofiziččka istraka istražživanjaivanja

�� Daljinska istraDaljinska istražživanja ivanja -- pokrivenost?pokrivenost?

�� AeroAero--gravimetrijagravimetrija i i --magnetometrijamagnetometrija

�� PovrPovrššinska geofizikainska geofizika

�� Mjerenja u buMjerenja u buššotinama (otinama (karotakarotažžaa))

FiziFiziččka svojstva ugljenaka svojstva ugljena��stupanj karbonizacijestupanj karbonizacije

��petrografskipetrografski sastav sastav

��pukotine pukotine

��sadrsadržžaj mineralnih primjesa / pepelaaj mineralnih primjesa / pepela

i.k.3

66

BuBuššenjeenje

�� Najizravnija i najsigurnija metoda Najizravnija i najsigurnija metoda

�� Udarno (Udarno (perkusionoperkusiono) i rotacijsko bu) i rotacijsko buššenje enje >>

�� Namjena buNamjena buššotinaotina

�� Plitke buPlitke buššotine zaotine za kartiranjekartiranje -- do 20 mdo 20 m

�� BuBuššotine kroz slojeve U. do 500, 700 ili otine kroz slojeve U. do 500, 700 ili ččak 1000 mak 1000 m

�� BuBuššotine za proizvodnju plina iz U. do 2400 motine za proizvodnju plina iz U. do 2400 m

�� BuBuššotine za odvodnjavanje i kontrolu razine podzemne vodeotine za odvodnjavanje i kontrolu razine podzemne vode

�� Postavljanje Postavljanje ““mremrežže bue buššotinaotina”” -- kvadratnakvadratna

-- trokutnatrokutna

Geolog Geolog ““pratiprati”” bubuššotinuotinu -- determinira probudeterminira probuššene ene

naslage (uspornaslage (usporeñuje s prognoznim stupomeñuje s prognoznim stupom) i uzima ) i uzima

uzorkeuzorke

i.k.4

Slide 5

i.k.3 Daljinska istraživanja daju dobre rezultata u područjima gdje vegetacija nije jako razvijena i ugljenonosne naslage nisu prekrivene debelim mlañim nanosima. Mogu se izravno identificirati izdanci U., strukture, tragovi samozapaljenja, lokacije izvora, klizišta i druge pojave koje mogu olakšati izradbu geološke karte područja istraživanja.Geofizička mjerenja iz aviona - najčešće gravimetrija i magnetometrija su jeftin način za prikupljanje informacija o strukturama u podzemlju, gorjetini ili o magmatskim stijenama, a površinskom geofizikom (el. metode, magnetometrija, plitka seizmika visoke razlučivosti) može se ponegdje smanjiti potrebna gustoća bušotina za definiranje rezervi.Geofizička mjerenja u bušotinama olakšavaju postavljanje granica izmeñu slojeva u podzemlju i mogu smanjiti potrebu za jezgrovanjem. Najčešće se upotrebljavaju sljedeće metode:prirodna i izazvana radioaktivnost karotaža gustoće + mjerenje promjera (za odr. debljine U.)karotaža zvuka (odreñivanje kompresijske čvrstoće stijena)spontani potencijal i električna otpornost (litološki sastav, zasićenje vodom).SVOJSTVA UGLJENAEl. otpornost (ohm/m)antraciti 0,001 - 1posni kameni U. 10-500masni kameni U. 200 - 10000smeñi U. 10-200 vitrinit 3 x 108fuzinit 3 x 107

Fizička svojstva ugljena ovise o petrografskom sastavu i karbonizaciji, ali najviše o sadržaju pepela i vlage.Brzina širenja seizmičkih valova ovisi o specifičnoj težini U. (a na to najviše utječu mineralne primjese, petrografski sastav i stupanj metamorfoze/karbonizacije). Zbog toga je specifična težina pojedinih litotipova uglavnom mala - vitrit i klarit 1,3 g/cm3durit i semifuzinit 1,35 g/cm3fuzinit i semifuzinit 1,45 g/cm3a ugljeni škriljavac s 40-70% mineralnih primjesa ima težinu od 1,7 g/cm3.ikolenko; 27.10.2008

Slide 6

i.k.4 Bušenje je vrlo bitna metoda za istraživanje ležišta ugljena, jer se najbolji dijelovi slojeva u pravilu nalaze prekriveni mlañim naslagama a na ovaj se način o njima mogu prikupiti najpouzdaniji podaci. U početku se često upotrabljavalo bušenje udarnom metodom (perkusiono b.) pri kojem su se stijene na dnu kanala bušotine razrušavale vertikalnim pomicanjem bušaćih alatki, a zatim bi se u prah zdrobljeni materijal na površinu iznosio u posebnom ciklusu. Ovaj je način rada s vremenom napušten, u prvom redu zbog toga što se tako nisu mogli dobiti uzorci cijelih stijena za analize, nije se moglo upravljati smjerom napredovanja bušotine, a i zbog sigurnosti. Danas se uglavnom buši rotacionom metodom, zakretanjem niza bušaćihalatki centriranih u kanalu bušotine. Ovaj je proces kontinuiran, cirkulacijom bušaćeg fluida iznosi se razdrobljeni materijal na površinu, bušotina se može usmjeravati, a mogu se, pomoću jezgrene cijevi izvaditi i jezgre - cilindrični uzorci stijena iz dubine. Namjena bušotina i izvedba može biti vrlo različita. Plitke se bušotine (do 20 m) mogu izraditi gotovo primitivnim sredstvima. Ukoliko se bušotina želi za neku svrhu ikasnije koristiti (za kontrolu razine podzemne vode, ovdodnjavanje, odplinjavanje…), potrebno je postaviti zaštitne cijevi ili “casing”.Potrebni razmak izmeñu bušotina najviše ovisi o složenosti geološke grañe i stupnju

Slide 6 (Continued)

istraženosti, praktično od nekoliko desetaka metara, pa do 1000 m. Pri istraživanju se teži postaviti bušotine u neku vrstu pravilne mreže čime se osigurava ravnomjerna pokrivenost cijelog područja istraživanja i ujedno olakšava izračunavanje rezervi odreñenih kategorija i konstrukcija karata. Najčešće su:kvadratna mreža i trokutna mreža.Prethodno se izrañuje prognozni stup, a tok bušenja prati geolog - determinira probušene naslage, odreñuje kada i koliko treba izvaditi jezgre, opisuje svježu jezgru i na točno odreñeni način uzima uzorke za petrografske, kemijske ili tehnološke analize.ikolenko; 27.10.2008

4

77

BuBuššaaćća dlijetaa dlijeta

Primjeri bušaćih dlijjeta koja se koriste pri istraživanju ugljena:

trožrvanjsko bušaće dlijeto koristi se za rotacijsko bušenje, a

dijamantno dlijeto za dobivanje jezgre iz ugljenonosnih naslaga

Izvor: Atlas of Coal Geology, Papp, A. R.; Hower, J.C.; Peters D.C. (urednici), AAPG Studies in Geology, 1998.

88

Rudarski istraRudarski istražživaivaččki radoviki radovi

U zavrU završšnoj fazi istranoj fazi istražživanja ivanja -- popoččetku eksploatacijeetku eksploatacije

-- velika ulaganja ali i vrlo veliki broj podataka o levelika ulaganja ali i vrlo veliki broj podataka o ležžiišštutu

�� oknookno -- za istraza istražživanje, transport ili provjetravanjeivanje, transport ili provjetravanje

�� po kutu upada: okomito, koso (45po kutu upada: okomito, koso (45--85%), lomljeno85%), lomljeno

�� po svrsi: glavno, pomopo svrsi: glavno, pomoććno, zrano, zraččnono

�� po obliku presjeka: okruglo, ovalno, po obliku presjeka: okruglo, ovalno, ččetverokutnoetverokutno

�� po mjestu upo mjestu uššćća: s povra: s površšine ili slijepo oknoine ili slijepo okno

�� potkoppotkop (rov)(rov) -- za istraza istražživanje, dubinsko otvaranje, ivanje, dubinsko otvaranje,

odvodnjavanje ili provjetravanje; ponekad i transportodvodnjavanje ili provjetravanje; ponekad i transport

�� niskopniskop ii uskopuskop

�� otkopneotkopne prostorijeprostorije

i.k.5

Slide 8

i.k.5 Rudarski istraživački radovi ili jamski radovi u pravilu se projektiraju u završnoj fazi istraživanja, kada je sigurno da će se započeti s eksploatacijom i tad im je cilj omogućiti detaljno definiranje rezervi i osobito kvalitete mineralne sirovine.Okno služi za otvaranje rudišta - prijevoz osoblja i materijala, izvoz nakopine, odvodvode i provod zraka i energije. Istražna okna duboka su 20-40 m, a na veće se dubine izrañuju samo ako će započeti jamska eksploatacija. Potkop (rov) je rudarski hodnik s blagim nagibom prema van (u “o/oo”) radi lakšeg odvodnjavanja i transporta. Može služiti i za dubinsko otvaranje, odvod vode i provjetravanje. Projektira se tamo gdje se rudno tijelo može potkopati s površine, podnožja brijega, i tako se ujedno dobiju vrlo detaljni podaci o stijenama kroz koje potkop prolazi. Niskop i uskop se razlikuju po smjeru napredovanja pri kopanju, izrañuju se pod odreñenim kutem (kut upada). Nagib im je manji od 450. Ako je rudište otvoreno niskopom (npr. u zaravnjenim područjima) može biti problema s otjecanjem vode, ai nakopina se mora izvlačiti na površinu.Otkopne prostorije imaju samo privremenu podgradu i nakon otkopavanja se urušavaju. Ovisno o otkopnoj metodi osim hodnika koji omeñuju eksploatacijske blokove izrañuju se otkopne komore (komorno-stupna metoda) ili široko čelo.ikolenko; 27.10.2008

5

99

Eksploatacija ugljenaEksploatacija ugljena

�� 2 osnovna na2 osnovna naččina eksploatacije s obzirom na dubinu ina eksploatacije s obzirom na dubinu

zalijeganja ugljenog sloja:zalijeganja ugljenog sloja:

�� PovrPovrššinska eksploatacijainska eksploatacija

�� Podzemna eksploatacija Podzemna eksploatacija >>

PovrPovrššinska eksploatacijainska eksploatacija-- UklanjanjeUklanjanje otkrivkeotkrivke i materijala izmeñu ugljenih slojeva i materijala izmeñu ugljenih slojeva ––

jalovinajalovina

-- Sama eksploatacija Sama eksploatacija

1010

Metode eksploatacijeMetode eksploatacije

okno

ugljeni sloj

jalovina

jalovina

ugljeni slojevi

Izvorna površinaterena

Bager s povlačnim košem

Bager s povlačnim košem

Izvor: http://www.uky.edu/KGS/coal/coal_mining.htm

koso okno

Površinska eksploatacija

Podzemna eksploatacija

6

1111

UklanjanjeUklanjanje otkrivkeotkrivke

Ugljenokop Pingshuo, provincija Shanxi, Kina. Kamioni velike nosivosti koriste

se za transport otkrivke. Trebale su 2 godine da se ukloni otkrivka i otkrije sloj

ugljena te započne s proizvodnjom.

Izvor: Atlas of Coal Geology, Papp, A. R.; Hower, J.C.; Peters D.C. (urednici), AAPG Studies in Geology, 1998.

1212

Podzemna eksploatacijaPodzemna eksploatacija

-- Koriste se 2 osnovne metode:Koriste se 2 osnovne metode:

�� KomornoKomorno--stupnastupna metodametoda

�� Metoda Metoda šširokog irokog ččelaela

�� Razlika u grañi i homogenosti slojaRazlika u grañi i homogenosti sloja

-- MoguMogućće su i kombinacijee su i kombinacije

7

1313

KomornoKomorno--stupnastupna metodametoda

Slika prikazuje

ugljenokop u kojem

se eksploatacija vrši

komorno-stupnom

metodom. Do

ugljenog sloja može

se doći vertikalnim

oknima, kosim

potkopima ili

direktno na izdanku.

Komorno-stupnom

metodom se obično

proizvode manji

volumeni ugljena u

usporedbi s

metodom širokog

čela.

Izvor: Atlas of Coal Geology, Papp, A. R.; Hower, J.C.; Peters D.C. (urednici), AAPG Studies in Geology, 1998.

1414

Metoda Metoda šširokog irokog ččelaela

Slika prikazuje

ugljenokop u kojem

se eksploatacija

izvodi metodom

širokog čela, a

ugljeni sloj je

otvoren oknom.

Metoda širokog čela

vrlo je produktivna u

uvjetima

ujednačene debljine

i nagiba ugljenog

sloja.

Izvor: Atlas of Coal Geology, Papp, A. R.; Hower, J.C.; Peters D.C. (urednici), AAPG Studies in Geology, 1998.

8

1515

Kombinacija metode Kombinacija metode šširokog irokog ččela i ela i

komornokomorno--stupnestupne metodemetodeKombinacija

metode širokog čela

i komorno-stupne

metode

Izvor: http://www.princeton.edu/~jarigoni/CHEMGOOD/Coal%20Mining.htm