RUDARSKE METODE ISTRAŽIVANJA LEŽIŠTA

• Dobijanje i korišćenje različitih mineralnih sirovina, a time i

njihovo pronalaženje i istraživanje, datira još iz

praistorijskog i starog doba

• S obzirom na to da je iskorišćenost korisne supstance tada

bila mala, jer se dobijanje ruda i topljenje metala odvijalo u

granicama tadašnjih tehničkih mogućnosti, danas takva

područja mogu predstavljati ekonomski produktivne zone

U okviru proizvodnje čvrstih mineralnih sirovina mogu se izdvojiti

tri posebne delatnosti:

• istraživanje ležišta mineralnih sirovina

• izgradnja rudnika i

• eksploatacija rude

Izvršavanje ovih složenih zadataka ostvaruje se

organizovanjem posebnih radova - rudarski radovi

FAZE ISTRAŽIVANJA LEŽIŠTA

• Faze istraživanja ležišta:

1. prospekcija

2. prethodno istraživanje

3. detaljno istraživanje

4. eksploataciono istraživanje

• Vrste istraživanja:

- Površinski istražni radovi

- Podzemni istražni radovi – izrada prostorija

- Istražno bušenje – sa površine i jame

- Geofizičke metode istraživanja ležišta

- Kombinacija – predhodnih

1. Prospekcija

1. Prospekcija – predstavlja studiju nekog terena i obuhvata geološke

istražne radove koji imaju za cilj utvrđivanje pojava korisnih sirovina, na

temelju čega se planiraju i preduzimaju detaljni istražni radovi

Prospekcija (lat.prospectio) – ispitivanje zemljišta radi traženja ruda

ili minerala, istraživanje minerala

• Bazira na oznakama na terenu, koje mogu biti:

prirodne i veštačke

- Prirodne - pojave izdanka ležišta; pojava komada rude i minerala u

potocima, rekama; određena rastinja.

- Veštačke - ostaci starih radova; jalovišta i šljakišta;

• Za izvođenje prospekcije potrebna je odgovarajuća tehnička oprema, kao

i objekti za smeštaj ljudstva i opreme

• Osnov svake prospekcije je topografska karta u razmeri 1:50.000, a još je

bolje ako imamo kartu razmere 1:25.000. Snimanje terena i izrada

fotografskih karata danas se vrlo brzo radi i to na osnovu vazdušnih

snimaka iz aviona ili satelita

• Za obilazak velikih površina terena koriste se helikopteri iz kojih se vidi i

upoznaje reljef, geografska, a donekle i geološka struktura terena. Za manje

površine terena upoznavanje se vrši obilaskom

2. Prethodno istraživanjepredstavlja uvod u istraživanje

• U ovoj fazi dobijaju se podaci o ležištu, utvrđuje se da li se

radi stvarno o ležištu ili o nekoj manjoj mineralizaciji koja

ekonomski nije značajna. Preduzimaju se prvenstveno

površinski istražni radovi (izrada zaseka, raskopa), ili se radi

nekoliko kraćih bušotina. Na osnovu takvih radova dobijaju se

podaci o obliku i kvalitetu ležišta

• Neophodno je dopremiti potrebnu opremu i materijal za rad,

obezbediti smeštaj radnika, smeštaj eksplozivnog i ostalog

materijala i sl. U ovakvim pripremama za rad bolje je izgubiti

više vremena nego neorganizovano otpočeti sa radovima

• Kao podlogu za rad neophodno je imati topografske karte šire

okoline u razmeri 1:5.000, a uže u razmeri 1:2.000 ili

1:1.000, na kojima se radi geološka karta. Detalji rudarskih

radova treba da se rade u razmeri 1:500 ili 1:200, sa

postepenim geološkim kartiranjem.

3. Detaljno istraživanje

• U ovoj fazi istraživanja izvode se takvi rudarski istražni radovi kojima će se

utvrditi tačan oblik, kvalitet i eksploatacione količine korisne sirovine.

Uporedo sa izvođenjem radova, uzimaju se uzorci za određivanje

kvaliteta sirovine

• Detaljno istraživanje može da se vrši samo rudarskim radovima, zatim

kombinacijom rudarskih radova i dubinskog bušenja ili samo dubinskim

bušenjem. Projektovani istražni radovi treba da budu locirani tako da se

kasnije mogu koristiti, sa manjim dopunama i ulaganjima, u toku

otvaranja i pripreme ležišta za eksploataciju

• Neophodno je odrediti položaj dubinskih bušotina, njihove dužine,

nagib, azimut, kao i približan broj proba koje treba uzimati u toku

izvođenja radova

• Potrebno je izraditi projekat istražnih radova koji obuhvata pravce i

dužine istražnih prostorija - hodnika, uskopa, okna - sa ciljem istraživanja

ležišta po visini

• Potrebno je paralelno raditi geološko kartiranje svih radova u razmeri

1:500 ili 1:200, na kojima se unose svi podaci o rudnim telima,

kontaktima sa pratećim stenama, važnijim pravcima pukotina i uzdužni i

poprečni profili

4. Eksploataciono istraživanje

• Predstavlja fazu u kojoj se obavljaju dodatni istražni radovi

koji će poslužiti za izvođenje pripremnih radova za

eksploataciju dotičnog ležišta

Ova istraživanja mogu se vršiti i u toku otkopavanja

• U toku izrade pripremnih radova, vrši se dodatno

oprobavanje, da bi se na osnovu ranijih podataka i ovih

sadašnjih utvrdila tačna granica između siromašne i bogate

rude i utvrdila detaljna kontura ležišta

• U fazi eksploatacionog istraživanja mogu se raditi dubinske

bušotine iz otkopa ili pripremnih radova, s ciljem

pronalaženja apofiza i nepravilnih rudnih tela, kao i nekih

rudnih tela koja nisu bila ranije pronađena

OPŠTI POJMOVI O LEŽIŠTIMA

• Mineralna ležišta su prirodne tvorevine mineralnih sirovina u

zemljinoj kori, koje se savremenim metodama i tehničkim

sredstvima mogu ekonomski koristiti

• Po načinu postanka, mineralna ležišta se javljaju u prirodi kao

- slojevita

- neslojevita i

- ležišta u obliku rasipa

• Mineralna ležišta se po sastavu dele na:

- metalična

- nemetalična i

- mineralna goriva – kaustobiliti

Mineralna ležišta – podela po sastavu

• Metalična ležišta ili rudišta sadrže jedan ili više minerala iz

kojih se može dobiti neki metal. Te prateće nemetalične

minerale u obliku karbonata, silikata ili sulfata nazivamo rudna

jalovina

• Nemetalična ležišta sadrže jedan ili više minerala koji se

tehnički i ekonomski mogu koristiti (fluorit, azbest, liskun i dr.)

Za nemetalična ležišta ne koristi se izraz ruda, već ime

minerala koji se proizvodi

• Ležišta mineralnih goriva – kaustobiliti, obuhvataju sve vrste

ugljeva (antracit, kameni, mrki ugalj i lignit), naftu i zemni gas

Mineralna ležišta - podela po načinu postanka

• Slojevita ležišta se javljaju u obliku slojeva ili naslaga i imaju

uglavnom izvesnu pravilnost u pogledu moćnosti, pravca

pružanja i padanja, a njihov postanak je vezan sa procesom

sedimentacije. Način istraživanja je mnogo jednostavniji, jer

takva ležišta imaju uglavnom postojan oblik, pravac pružanja i

pada

• Neslojevita ležišta se u prirodi javljaju u raznim nepravilnim

oblicima - imaju uglavnom nepostojan pravac pružanja i pada.

U većini ležišta i korisni mineral je neravnomerno raspoređen u

ležištu. Njihov postanak je vezan za eruptivne procese

• Rasipna ležišta predstavljaju tvorevinu vode, mora, lednika,

vetra i u njima se nalaze korisni minerali kao, što su: zlato,

platina, kalaj, volfram, cirkon, graniti i dr

Oblik, kvalitet i uslovi zaleganja nekog ležišta

• Oblik ležišta – utvrđuje prostorni položaj ležišta i granice

između rude i prateće jalovine. Povlačenje granice orudnjenja

je jednostavno ako postoji oštar prelaz između rude i jalovine.

Tamo gde nema oštre granice između rude i jalovine, granica

se utvrđuje sistemom uzimanja proba

• Granica sa minimalnim sadržajem korisne komponente naziva

se industrijska granica orudnjenja. Na osnovu te granice

određuje se oblik ležišta

• Mineralna ležišta mogu biti u obliku:

sloja, žice, sočiva, cevi i dr.

S l o j

• predstavlja takav oblik ležišta u kome je rudno telo

ograničeno dvema približno paralelnim površinama. Sloj

može imati jednorodnu strukturu, kada se sastoji samo od

jedne homogone rudne supstance, ili složenu strukturu, pri

čemu se rudna supstanca po vertikali smenjuje sa jalovinom

Struktura sloja

a. sloj jednorodne strukture

b. sloj složene strukture

1- sloj , ruda

2- proslojci jalovine

3- krovina

4- podina

• Krovinu jednog sloja čine jalovinske naslage koje se nalaze iznad sloja.

Kod tektonski izrazito poremećenih ležišta, krovina se može naći ispod

ležišta, što predstavlja lažnu stratigrafsku podinu

• Podinu sloja čine jalovinske naslage koje se nalaze ispod ležišta

R u d n e ž i c e

• Predstavljaju pukotine u zemljinoj kori ispunjene raznim

mineralima. Mogu biti nepravilnog oblika, više ili manje

otvorene, usmerene su u nekoliko pravaca

• Razlikujemo proste i složene rudne žice.

Prosta žica

1- ruda

2- bočna

jalovina

• Prosta žica predstavlja uglavnom pravilnu pukotinu u steni, ispunjenu

korisnom mineralnom sirovinom i rudnom jalovinom. Pravac pružanja i

pada prilično je pravilan, ali moćnost može da bude promenljiva

• Složena žica predstavlja skup tanjih žica u jednoj pukotinskoj zoni jedne

rudne mase

S o č i v a

• predstavljaju rudna tela koja imaju izrazito sočivast oblik,

kod kojih je sredina zadebljana a krajevi su istanjeni i

isklinjavaju. Uglavnom su to hidrotermalne mineralne

zapune na kontaktu dveju različitih stena. Kontakt između

rude i jalovih stena jasno je izražen

Rudno ležište u obliku sočiva

1- ruda

2- prateće stene

Razlikuju se

• ležišta u obliku pravilnih sočiva, predstavljaju veća rudna tela koja se

nalaze u sedimentnim serijama i

• ležišta u obliku sočiva otvorenog tipa, gde se rudna masa nalazi na

nivou eruptivne zone

R u d n e c e v i

• su ležišta karakteristične po tome što se njihov horizontalni

presek na nekoliko metara visine potpuno menja, tj.

nepravilan je i ima malo sličnosti sa višim ili nižim presekom

• Obično su to ležišta hidrotermalnog ili metasomatskog

postanka, na kontaktu krečnjaka sa škriljcima, filitima i drugim

sedimentnim i eruptivnim stenama. Naše najznačajnije ležište

cevastog oblika je trepčansko olovno-cinkano ležište

Ležište cevastog oblika u

rudniku Trepča

1- ruda

2- škriljac

3- krečnjak

4- breča

5- kvarcit

Elementi ležišta

• Linija ili smer prostiranja – pružanje sloja je vodorovna linija, povučena

po njenim paralelnim površinama kod slojevitih ležišta

• Nagibna linija ležišta - pad ležišta je linija postavljena upravno na liniju

pružanja po najvećem padu

• Ugao nagiba ili pad ležišta je ugao koji zaklapa nagibna linija sa

horizontalnom površinom

• Moćnost ili debljinu ležišta predstavlja odstojanje između povlate i

podine, mereno vertikalno na nagibnu liniju sloja

Prikaz elemenata jednog ležišta

U odnosu na ugao nagiba, razlikuju se

• horizontalna ležišta

• blago nagnuta, sa nagibom 20o–30o

• strma ležišta, sa nagibom 30o– 60o

• vrlo strma i

• vertikalna ležišta

POVRŠINSKI ISTRAŽNI RADOVI

• primenjuju se u prvoj fazi, tj. u početku istraživanja nekog

ležišta.

• Primenjuju se za raskrivanje prekrivenih ili raspadnutih

izdanaka nekog ležišta, sa ciljem da se dođe do čvrste

stene, odnosno rude

• Na osnovu rezultata površinskog istraživanja, donosi se

odluka o daljem načinu istraživanja, bilo da se radi

podzemnim radovima ili dubinskim bušenjem

• U površinske radove spadaju:

- istražni raskop

- istražni zasek

- istražni kanali i

- istražni bunari

Istražni raskopi

• predstavljaju najširi vid površinskih radova i mogu imati

različit oblik i veličinu, što zavisi od izdanka rudne pojave.

• Jedan raskop obično ima dubinu 2–3 m i karakteriše ga veći

radijus prostiranja (može imati zapreminu i do 100 m3).

• Raskopi prethode svim ostalim istražnim radovima, jer

spadaju u red najplićih i istovremeno najjeftinijih radova,

pa su za njihovo izvođenje potrebni samo pijuk i lopata, kao i

nekvalifikovana radna snaga.

• Mogu da pruže korisne podatke o tome da li treba i u kom

pravcu dalje vršiti istražne radove.

Istražni zasek

• Primenjuje se za usecanje u teren na nekoj strmoj padini,

na kojoj je izdanak ležišta prekriven nanosnim materijalom,

a sveže stene su prekrivene raspadnutim materijalom

• Dužina zaseka kreće se od 3–5 m. Izradom većeg broja

zaseka u pravcu pružanja, dobiće se podaci o zaleganju

ležišta, a uzimanjem proba i podaci o kvalitetu

Prikaz zaseka u istraživanju

jedne rudne žice

Istražni bunari

• predstavljaju detaljniji vid površinskih istražnih radova. Spadaju u

najskuplje i najsporije radove za izvođenje, naročito kada dubina

bunara prelazi 5 m.

• Radovi se izvode kroz mekši materijal, sa ciljem da se preseče

rudno telo i orijentaciono utvrdi količina i kvalitet sirovine.

• Iz tih razloga, za manja rudna tela istražni bunari mogu biti jedina i

završna faza istraživanja.

Prikaz istraživanja ležišta

istražnim bunarima

• Obično su dimenzija 1,0x0,8 m i ne podgrađuju se ako dubina ne prelazi 5m.

• Vrlo često istražni bunari se izvode i do 15m dubine, sa presekom 1,2x1,5m i

obavezno je podgrađivanje.

• Istražnim bunarima sa uspehom se istražuju sedimentna ležišta koja zaležu

na manjoj dubini, a uglavnom imaju horizontalno pružanje

Istražni kanali

• predstavljaju kontinualni niz raskopa, a izrađuju se kako po

granici rudnog tela, tako i upravno na njega

• Dužina kanala zavisi od prostiranja rudonosne zone u kojoj

se vrše prethodna istraživanja. Dubina kanala iznosi do 2 m,

izuzetno u vrlo tvrdim stenama do 3 m

• Istraženost koja se postiže ovim radovima nije ništa veća od

istraživanja raskopima, samo što su podaci o prostiranju

nekog ležišta tačniji i kontinualni

Prikaz istraživanja ležišta boksita istražnim kanalima

PODZEMNI ISTRAŽNI RADOVI

• Istraživanje ležišta podzemnim radovima spada u vrlo skup

vid istraživanja i zbog toga treba racionalno vršiti njihovo

usmeravanje kako bi se ti radovi mogli koristiti u kasnijim

fazama – otvaranju i pripremi ležišta

• Ovim radovima dobija se jasna slika o ležištu ili njegovim

delovima, jer prostorije koje presecaju ležište i okolne stene,

omogućavaju neposredno posmatranje na osnovu kojeg se

upoznaje struktura, oblik i zaleganje ležišta

• Prema nameni, rudničke prostorije mogu biti:

- istražne – ako se izrađuju za istraživanje mineralnih sirovina

- prostorije otvaranja – ako služe za otvaranje ležišta

- razrade i pripreme – ako se izrađuju za razradu pripremu ležišta

za eksploataciju i

- eksploatacione – ako se koriste za otkopavanje rude

ISTRAŽIVANJE LEŽIŠTA

HORIZONTALNIM PROSTORIJAMA

• Horizontalne jamske prostorije karakterišu velika dužina u

odnosu na poprečni presek i imaju pad – uspon manji od 5o

• Po pravilu, horizontalne prostorije izrađuju se pod nagibom 3–

5‰ u pravcu kretanja punih vagoneta radi lakšeg kretanja

kompozicija i oticanja vode

• U zavisnosti od položaja prema ležištu i njihovoj nameni,

prostorije dobijaju naziv - potkopi i

- hodnici

P o t k o p

• je horizontalna rudnička prostorija koja ima neposrednu vezu sa

površinom i namenjen je da ostvari vezu površine sa ostalim podzemnim

objektima.

• Izrađuje se na strmijem terenu, sa ciljem da se podiđe ispod ležišta

• njegov pravac treba da je približno poprečno orijentisan na pravac

pružanja ležišta, pa će njegova dužina biti najkraća

Šematski prikaz položaja

prvog i drugog potkopa

• Najniže urađen potkop treba da bude lociran iznad najvišeg vodostoja, da

ne bi u slučaju velikog priliva voda dospela u jamske prostorije.

• Preko potkopa vrši se izvoz iskopine, prolaz ljudstva, doprema opreme i

materijala, vrši se ventilacija i odvodnjavanje ležišta

• Obično površina potkopa za istražne radove iznosi 5–6 m2

Hodnici – smerni i poprečni

• su horizontalne jamske prostorije koje nemaju neposrednu

vezu sa površinom i izrađuju se zbog istraživanja i

pripremanja ležišta za otkopavanje

• U zavisnosti od položaja hodnika u odnosu prema ležištu,

hodnici dobijaju i nazive

– smerni - podužni hodnik

– poprečni hodnik

• Smernim hodnicima vrši se istraživanje ležišta po pravcu

pružanja. Mogu da slede ležišta po pružanju u rudi, po kontaktu

rude i jednog od bokova koji su u jalovini, ili u jednom od jalovih

bokova na maloj udaljenosti od ležišta, što zavisi od tipa i oblika

ležišta, njegove moćnosti, ugla zaleganja, od fizičko-mehaničkih

svojstava

Poprečni hodnici

• Prečnim hodnicima vrši se istraživanje ležišta poprečno na pružanje, tj.

utvrđuje se moćnost ležišta

• Izrađuju iz smernih hodnika na udaljenosti 15–30 m, što je vezano za vrstu

ležišta. Na onim mestima gde imamo zadebljanja, ili gde se smernim

hodnicima izlazi van rude, postavljaju se prečni hodnici

Prikaz istraživanja ležišta

hodnicima:

1- smerni hodnik

2- poprečni hodnik

Položaj hodnika kod nepravilnih rudnih

ležišta 1- smerni, 2- poprečni

• Za veća ležišta, smerni hodnik

se radi po rudi, a prečni hodnici

na jednu i drugu stranu ka

krovini i podini

ISTRAŽIVANJE LEŽIŠTA

VERTIKALNIM PROSTORIJAMA

• U vertikalne prostorije istraživanja spadaju o k n a

• Istražna okna – obično su manjeg poprečnog preseka –

2–3 m2 i rade se vrlo malih dubina – 20–30 m

• Povećanjem dubine okna povećavaju se troškovi

izrade, a pri izradi horizontalnih prostorija troškovi

napredovanja za svaki metar uglavnom su konstantni.

Iz ovih razloga istraživanje oknima ređe se primenjuje i to

u slučajevima kada ležište zaleže više - manje

horizontalno i vrlo plitko ispod površine. Plitka okna

dubine 4–6 m rade se bez mehanizacije

Istraživanje dubljim oknima

• Dubljim oknima istražuju se manja rudna tela koja izbijaju na

površinu, a koja se zbog reljefa terena ne mogu istraživati

potkopom. Okno se locira u centru izdanka ležišta čije se granice

na površini prethodno utvrde površinskim rovovima. To je sistem

tzv. istraživanja iz centra ili tačke

Istraživanje ležišta oknom

iz centra i hodnicima

1- okno

2- poprečni hodnici

Za istraživanje slojevitih i nekih neslojevitih ležišta koja zaležu

horizontalno, ili pod blagim uglom, a imaju znatno prostranstvo

i nalaze se na dubinama većim od 20 m, ekonomičnije je vršiti

istraživanja dubinskim bušenjem nego oknima

Slepa okna

• Okna koja se rade iz jame, iz nekog potkopa ili prekopa, a koja ne

izlaze na površinu, nazivaju se slepa okna. Ovaj tip objekata radi

se za istraživanje dubljih delova ležišta čija je dubina prethodno

utvrđena dubinskim bušenjem

• I ova okna treba da budu opremljena odgovarajućom opremom i

urađena po propisima

Prikaz slepog okna koje je

namenjeno istraživanju ležišta

1- potkop

2- slepo okno

3- poprečni hodnik

4- smerni hodnik

5- vodosabirnik (slobodna dubina)

• Obično se okno locira u podini ležišta. Pošto se preko okna vrši izvoz,

treba da se okno locira tako da transport masa sa svih strana istražnih

radova bude ujednačen

ISTRAŽNO BUŠENJE

• predstavlja najšire primenjivanu vrstu istraživanja ležišta

mineralnih sirovina u rudarstvu i geologiji

• predstavlja jedinstvenu metodu i jedini način istraživanja

eksploatacije nafte i prirodnog gasa

Značaj istražnog bušenja ogleda se u sledećem

- dobijaju se podaci o strukturnoj građi stenskih naslaga

- utvrđuje se način pojavljivanja i drugi elementi ležišta

- direktno se ispituju korisne komponente i njihova koncentarcija

- obavlja se eksploatacija ležišta (nafta, gas i ležišta soli)

Dužine istražnih bušotina kreću se od nekoliko metara do nekoliko hiljada

metara (duboke bušotine 7000m i preko 13.000m - ekstremi)

Dužina bušotina za istraživanja ležišta može se svrstati u tri kategorije

- kratke bušotine do 500 m

- bušotine srednje dužine (dubine) do 1.000 m i

- duge (duboke) preko 1.000 m

Prečnik bušotina zavisi od planirane dubine i kreće se od nekoliko

desetina milimetara do nekoliko stotina milimetara.

Istraživanje ležišta istražnim bušotinama

• sa površine terena i

• iz jamskih prostorija

Istražne bušotine koje se izrađuju sa površine terena mogu biti: vertikalne,

kose i dirigovane. Kod dirigovanih bušotina gornji (ulazni) deo bušotine

obično je vertikalni, a u donjem delu se usmerava pod različitim uglovima

pada i promenljivim azimutom

Bušotine koje se izrađuju iz jamskih prostorija mogu se raditi u svim

pravcima. Padni ugao za vrednosti 0o–90o ima pozitivni predznak kada se

buši na dole, a negativan kada se buši na gore. Horizontalne bušotine imaju

padni ugao 0o.

Istraživanje ležišta

istražnim bušotinama

a. sa površine

b. iz jame

Bušotinapredstavlja šupljinu kružnog poprečnog preseka, određenog

prostornog položaja u zemljinoj kori

Osnovni elementi istražne bušotine

• Ulaz ili usta bušotine predstavlja mesto na kome počinje formiranje bušotine i ono se poklapa sa površinom terena ili jamskom prostorijom. Prostorni položaj određen je sa koordinatama X, Y, Z.

• Dno bušotine predstavlja nivo do kog je doprla bušotina. Položaj dna bušotine određen je koordinatama X, Y, Z.

• Dužina bušotine predstavlja rastojanje između ulaza i dna bušotine. Kada je bušotina vertikalna njena dužina se poklapa sa dubinom.

• Prečnik bušotine zavisi od načina bušenja kao i predviđene dužine.

Prema dužini bušotine se dele na:

• kratke bušotine - do 5 m

• duge bušotine - preko 5 m dužine.

•ELEMENTI MINSKE BUŠOTINE- dužina,

- prečnik i

- položaj u prostoru.

Prema prečniku bušotine se dele na:

• bušotine malog prečnika – do 75 mm

• bušotine velikog prečnika – preko 75 mm.

Prema položaju u prostoru bušotine se dele na:

• vertikalne,

• kose i

• horizontalne.

Prostorna orijentacija bušotine

predstavljena je:

- koordinatama X, Y, Z

- uglom pada α i

- azimutom β

• Ugao pada ili padni ugao predstavlja

ugao između ose bušotine i horizontalne

ravni.

• Azimut je ugao između projektovanog

pravca bušenja i pravca severa.

Osnovni elementi bušotine

Osnovni elementi

bušotine

1 - usta bušotine

2 - dno bušotine

3 - zid bušotine

4 - osa bušotine

Lb – dužina bušotine

D – prečnik bušotine

α – ugao pada

β – azimut

N – pravac severa

RADOVI NA IZRADI BUŠOTINA

• Bušenje je operacija koja se izvodi sa ciljem da se izradi

cilindrična šupljina u zemljinoj kori – bušotina

• Bušotina može poslužiti za različite potrebe: istražno bušenje,

eksploataciono bušenje, miniranje, podgrađivanje itd

Za potrebe istražnog bušenja u najvećoj meri koristi se

mehanički postupak – zasniva se na razaranju masiva koje

nastaje usled mehaničkog nanošenja opterećenja na čelo

bušotine odgovarajućim alatom

U tu grupu postupaka spadaju

- rotaciono

- udarno bušenje i

- udarno-rotaciono bušenje

Rotaciono bušenje

• Ostvaruje se tako što se prodiranje krune u stensku masu vrši

pod stalnim dejstvom osne sile i rotacije reznog dela krune.

Usled neprekidnog kontakta krune sa stenom dolazi do

razaranja stenske mase na dnu bušotine

• Od svih metoda bušenja rotaciono bušenje se najviše

primenjuje. Primenjuje se za sve vrste stena, za hidrogeološka

bušenja, za istraživanja i eksploataciju nafte i zemnog gasa,

kao i u građevinarstvu

• U pogledu izvođenja samog bušenja, rotaciono bušenje se

može podeliti na

– bušenje sa jezgrovanjem i

– bušenje bez jezgrovanja

Bušenje sa jezgrovanjem

• Predstavlja osnovni način izvođenja istražnih radova

• Efikasna dubina bušenja iznosi do 3.000 m

• Prečnik bušotine od 50 do 150 mm

• Sistem je pogodan za izradu bušotina pod nagibom

Pribor za izvođenje istražnog

bušenja sa jezgrovanjem

U tom sistemu bušenja koriste se

specijalne krune za dobijanje jezgra

Pri izradi bušotine buši se samo jedan

prstenasti deo po obodu bušotine, dok po

sredini bušotine ostaje cilindrični deo

stenskog materijala, što predstavlja jezgro

Dobijena jezgra služe za utvrđivanje

kvaliteta samog ležišta

Bušenje bez jezgrovanja

• Ređe se primenjuje za istraživanje ležišta mineralnih sirovina,

već se koristi za eksploataciono bušenje tečnih i gasovitih

mineralnih sirovina

• Bušenje bez jezgrovanja ima posebnu primenu kod

geofizičkih metoda istraživanja ležišta

• Primenom rotacionog bušenja bez jezgrovanja, udarnog ili

udarno-rotacionog bušenja, o ležištu se može dobiti krajnje

ograničen broj informacija. Na osnovu čestica stene koje su

vazduhom iznete iz bušotine ili čestica izdvojenih iz isplake,

možemo da formiramo uzorak stenskog masiva za određeni

interval izvedenog bušenja

Udarno bušenje

• Predstavlja najstariji vid bušenja i služi za istraživanje

različitih mineralnih sirovina. Dobilo je ime po načinu nanošenja

opterećenja na stenu. Bušaći pribor nije stalno u kontaktu sa

stenom nego se periodično diže i spušta

• Udarno bušenje nema veliku primenu u istraživanju ležišta

zbog malog broja informacija koje se mogu dobiti tokom

bušenja

• Uglavnom se primenjuje za razna tehnička bušenja, izradu

bušotina za eksploataciju podzemnih voda i dr

• Ovom tehnikom rade se bušotine velikog prečnika – od 148

do 850 mm, malih dubina – do 500 m i to isključivo kao

vertikalne bušotine

Udarno bušenje prema načinu izvođenja bušenja

Prema načinu izvođenja bušenja, postoje dva vida udarnog bušenja

• udarno bušenje sa užetom

• udarno bušenje sa bušaćim šipkama

Udarno bušenje sa užetom – sastoji se u tome što celokupan pribor za

bušenje ima elastičnu vezu sa užetom. Sistem je poznat kao Pensilvanijski

način bušenja

Nakon izbušene dužine od oko 50 cm pribor za bušenje se izvlači iz bušotine

da bi se ona očistila

Udarno bušenje sa šipkom – sastoji se u tome što se posle svakog

udara bušaći pribor zaokrene za određeni ugao, pa se na taj način brže

napreduje i bušotina dobija kružni oblik

Razoreni materijal iz bušotine odstranjuje se putem isplake

Udarno-rotaciono bušenje

• Primenjuje se u srednje čvrstim i čvrstim stenama

• Ima preimućstva i udarnog i rotacionog bušenja. Sečivo dleta prodire

u stenu pod manjim pritiskom nego kod rotacionog bušenja i sa

slabijim udarima nego kod udarnog postupka, uz stalno obrtanje

bušaćeg dleta

• Bušilice udarno-rotacionog tipa snabdevene su sa dva motora,

jednim za nanošenje udara i drugim za obrtanje. Velika težina ovih

mašina iziskuje da se ove bušilice postavljaju na kola

• Čišćenje sitneži tokom rada ovih bušilica ostvaruje se

izduvavanjem ili ispiranjem. Sitnež iz bušotine najčešće se pakuje

u kese i nosi na ispitivanje hemijskog sastava – kada se bušenje vrši

radi istraživanja ležišta

Pri izradi bušotina većeg prečnika, kao i veće dubine, brzina bušenja se

smanjuje. Za rešavanje takvih problema mogu se koristiti bušaći čekići sa

pojačanim udarnim dejstvom, poznati pod imenom dubinski bušaći

čekići

GEOFIZIČKE METODE ISTRAŽIVANJA

• Do pre šest decenija geološka istraživanja svodila su se na obradu onih

rezultata koji su se mogli utvrditi neposrednim opažanjem na pristupačnim

mestima zemljine površine

• Na taj način ne mogu se donositi sigurni zaključci o stanju ležišta korisnih

mineralnih sirovina na većim dubinama. Iz tih razloga pristupa se rudarskim

istražnim radovima (izrada prostorija, dubinsko bušenje), koji se mogu

izvoditi na velikim dubinama zahvaljujući razvoju odgovarajućih tehničkih

dostignuća. Za takva istraživanja dubljih delova zemljine kore potreban je

veliki utrošak materijala i vremenski dugo traju.

Druge metode istraživanja koje će smanjiti istražne radove na najmanju

meru, zasnivaju se na činjenici da stene i minerali koji sačinjavaju zemljinu

koru, imaju različite fizičke i hemijske osobine. U te osobine uglavnom

spadaju: gustina, elastičnost, električna provodljivost, radioaktivnost,

magnetizam, itd. Te osobine izazivaju na zemljinoj površini pojavu fizičkih

polja ili poremećaje već postojećih polja. Merenjem takvih poremećaja

(anomalija) donose se zaključci o rasprostiranju geoloških tela u zemljinoj

kori. Takve metode istraživanja predstavljene su geofizičkim metodama

istraživanja

Geofizičke metode se mogu podeliti u grupe

prema fizičkim poljima koja ispitujemo na zemljinoj površini,

a to su uglavnom

• gravimetrijske metode

• geomagnetne metode

• seizmičke metode

• geoelektrične metode i

• radioaktivne metode

Gravimetrijske metode

• zasnivaju se na tome da su stene koje sačinjavaju zemljinu

koru različite gustine

• Promene gustina stena u gornjim delovima zemljine kore

izazivaju poremećaje – anomalije – normalnog

gravitacionog polja. Ako je poznat njihov raspored, nije teško

izračunati uticaj masa na gravitaciono polje

• Gravimetrijske metode primenjuju se radi dobijanja opšteg

pregleda tektonike nekog terena. Ispitivanjima se pronalaze

antiklinale, sinklinale, rasedi i dr. Zbog toga se gravimetrijske

metode često koriste pri istraživanju nafte. Primenjuju se i za

istraživanje rudnih tela, tj primenjuju se kada postoji razlika u

gustini traženog geološkog tela i okolnih stena

Geomagnetne metode

• Zasnivaju se na činjenici da se magnetne osobine stena i

minerala međusobno razlikuju. Feromagnetne rude i stene u

kojima se nalaze feromagnetni minerali izazivaju poremećaje –

anomalije – zemljinog magnetnog polja

• Primenjuju se kada postoji osetna razlika između magnetnog

susceptibilteta (sposobnost primanja indukovanog

magnetizma) tražene korisne mineralne sirovine i okolnih stena

• Primenjuju se prvenstveno za istraživanje magnetnih ruda i

mineralnih ležišta koja nisu magnetična, ali u sebi sadrže

minerale koji su magnetični

Istražuju se nanosi koji sadrže zlato, platinu, volfram ili

druge retke i plemenite minerale, pošto su oni koncentrisani

u pojedinim delovima nanosa s magnetitom

• Instrumenti - razne poljske magnetne vage

Seizmičke metode

• zasnivaju se na činjenici da stene koje sačinjavaju zemljinu koru imaju

različite elastične osobine. Elastični talasi izazvani veštačkim putem

(eksplozijom, udarom, radom posebnih mašina – vibratora) prostiru se

različitom brzinom kroz stene različitog sastava

• Metode su vrlo podesne za određivanje dubina i nagiba površina, naročito

kada su te površine blago nagnute i horizontalne, kada tereni nisu mnogo

poremećeni i kada su sredine homogene. Takvi su uslovi kod velikog broja

naftonosnih terena, zato se seizmičke metode često primenjuju pri

istraživanju nafte

Aktiviranjem eksploziva koji je postavljen u bušotine, stvaraju se talasi koji

se šire na sve strane, kada dođu do graničnih površina stena (različitih

elastičnih osobina) oni se prelamaju i odbijaju

Odgovarajući aparati registruju momenat nastanka eksplozije, dok

seizmometri registruju momenat nailaska raznih seizmičkih talasa i

omogućava nam da sa dobijenog snimka očitamo vremensku razliku

između momenta nastanka eksplozije i momenta nailaska talasa do

seizmometra

Zavisno od toga da li se pri ispitivanju primenjuju prelomljeni ili odbijeni

seizmički talasi, razlikujemo – refrakcione i reflektivne metode

Geoelektrične metode

• Zasnivaju se na tome da je električna provodljivost stena i

minerala različita. Provođenjem električne struje u zemlju

stvara se električno polje koje se deformiše zbog prisustva

geoloških tela različitih električnih provodljivosti. Upoređivanjem

normalnih polja (teorijski sračunatih) i merenih, dobijaju se

anomalije na osnovu kojih se donose zaključci o traženom

geološkom telu

• Zavisno od vrste polja koje se ispituje (veštačko ili prirodno),

od vrste struje koja se sprovodi u zemlju (jednosmerna ili

naizmenična), od načina provođenja struje u zemlju (direktno

ili induktivnim putem), kako se izazvano polje meri (direktno ili

indirektno), mogu se grupisati sledeće metode ispitivanja:

metode sopstvenog potencijala; potencijalne metode i

elektromagnetne metode

Radioaktivne metode

• Zasnivaju se na svojstvima nekih elemenata da emituju

radioaktivne zrake. Kod ove metode razlikuju se dve

najznačajnije: gama metoda i metoda emanacije

Gama metoda zasniva se na primeni Gajger-Milerovog brojača, koji

prima zrake (gama i beta) u vidu otkucaja. Broj otkucaja u minuti

predstavlja pojavu jonizacije elementa čiji je uzrok radijacija. Intenzitet

zračenja zavisi od koncentracije radioaktivnih izvora, mase radioaktivne

rude, udaljenosti tih elemenata

Metoda emanacije zasniva se na principu merenja gasova u vazduhu i

na tlu, koje stvaraju gasovi radon i toron, a koji nastaju raspadanjem

elemenata radijuma i torijuma. Poluperiod raspadanja radona je oko

6.000 puta veći od poluperioda raspadanja torona, pa je moguće tu metodu

koristiti kao prirodni fenomen pri istraživanju ležišta

Merenja na terenu vrše uzimanjem proba iz vazduha na dubini manjoj od

jednog metra i merenjem se utvrđuje veličina jonizacije ispitivanog vazduha

KLASIFIKACIJA RUDNIH REZERVI

• Količina i kvalitet korisnih minerala u ležištu predstavljaju jedan

od glavnih faktora koji određuju industrijski i privredni značaj

ležišta. Pri proračunu rezervi razlikuju se: geološke,

eksploatacione i industrijske rezerve

Pri proračunu rezervi razlikuju se

• geološke

• eksploatacione i

• industrijske rezerve

Prema stepenu istraženosti i stepenu poznavanja kvaliteta sirovina,

a u svrhu praktične primene pri projektovanju i eksploataciji čvrstih

mineralnih sirovina, rezerve se obeležavaju kao: A, B, C1, C2, D1 i D2

Zavisno od toga da li se utvrđene mase mineralnih sirovina u ležištu

mogu postojećom tehnologijom otkopavati i prerađivati, rentabilno

eksploatisati ili ne, rezerve A, B i C1 svrstane su u bilansne i

vanbilansne rezerve

Geološke eksploatacione i industrijske rezerve

• Geološke rezerve – predstavljaju rezerve mineralnih sirovina u samom

ležištu, bez uzimanja u obzir gubitaka i razblaženja koja nastaju u toku

eksploatacije. U ove rezerve mogu da uđu i rezerve iz takvih delova ležišta

čija eksploatacija i prerada ne bi bila rentabilna pri postojećem stanju

rudarske i metalurške tehnike

• Eksploatacione rezerve – predstavljaju bilansne rezerve koje su

predviđene za otkopavanje. Pri proračunu eksploatacionih rezervi treba

odbiti onaj deo rezervi koji nastaje zbog mogućnosti razblaženja pri

otkopavanju, ili koje se iz određenih razloga ne smeju otkopavati (npr.

zbog ostavljanja zaštitnih stubova).

• Industrijske rezerve – predstavljaju količine korisnih komponenti koje se

stvarno mogu dobiti na kraju primarne prerade sirovine otkopane iz

ležišta. Prema tome, industrijske rezerve bi predstavljale eksploatacione

rezerve umanjene za gubitke koji nastaju u procesu pripreme

(koncentracije) mineralne sirovine i njene primarne prerade.

Rezerve A – sigurne rezerve

(rezerve za neposredno otkopavanje)

Obuhvataju rezerve čvrstih mineralnih sirovina kod kojih su na osnovu

izvedenih istraživanja

• potpuno poznati i utvrđeni: ležišni uslovi, zaleganje i prostiranje,

veličina, oblik i građa ležišta, sve korisne mineralne supstance, njihov

međusobni odnos i prostorna razmeštenost

• potpuno utvrđeni kvalitet i tehnološka svojstva za pripremu i

preradu mineralne sirovine

• potpuno utvrđeni prirodni tipovi i industrijske vrste mineralnih sirovina,

njihov međusobni odnos i prostorna razmeštenost

• detaljno okontureni i izdvojeni jalovi i vanbilansni delovi u okviru rudnog

tela

• utvrđeni tektonski, hidrogeološki, inženjersko-geološki i drugi

prirodni uslovi u obliku koji omogućava definisanje načina eksploatacije

mineralne sirovine

Rezerve B – verovatne

(rezerve za projektovanje)

Obuhvataju rezerve čvrstih mineralnih sirovina kod kojih su na osnovu

izvedenih istraživanja

• poznati i utvrđeni: ležišni uslovi, zaleganje i prostiranje, veličina, oblik,

i građa ležišta, korisne mineralne sirovine, njihov međusobni odnos i

prostorna razmeštenost

• utvrđene karakteristike kvaliteta i osnovna tehnološka svojstva za

pripremu i preradu mineralne sirovine

• utvrđeni prirodni tipovi i industrijske vrste mineralnih sirovina i zakonitosti

njihovog razmeštaja bez detaljno utvrđenog prostornog rasporeda za

svaki tip mineralne sirovine

• utvrđeni odnosi i karakter nerudnih i vanbilansnih delova u okviru rudnog

tela, bez detaljno utvrđenih granica

• utvrđeni tektonski, hidrogeološki, inženjersko-geološki i drugi prirodni

uslovi u obimu koji omogućavaju definisanje osnovnih elemenata za

određivanje načina eksploatacije mineralne sirovine

Rezerve C1 – moguće

(rezerve za rudarska istraživanja)

Obuhvataju rezerve čvrstih mineralnih sirovina kod kojih su:

• delimično upoznati ležišni uslovi, zaleganje i prostiranje, oblik i građa

ležišta, korisna mineralna supstanca i njen prostoran položaj

• utvrđene karakteristike kvaliteta i tehnološka svojstva za pripremu i

preradu mineralne sirovine

• utvrđeni tipovi i industrijske vrste mineralnih sirovina

• utvrđeni odnosi i karakter nerudnih i vanbilansnih delova u okviru

rudnog tela, bez detaljno utvrđenih granica

• utvrđeni tektonski, hidrogeološki, inženjersko-geološki i drugi prirodni

uslovi za određivanje načina eksploatacije mineralne sirovine.

Rezerve C2 – potencijalne

(rezerve za geološka istraživanja)• Pripadaju potencijalnim rezervama. Procenjuju se u okviru geoloških povoljnih

struktura i stenskih kompleksa

• Uslovi zaleganja, veličina, oblik i položaj, određeni su na osnovu geoloških

i geofizičkih podataka i delimično su provereni istražnim radovima

Rezerve D kategorije

• pripadaju potencijalnim rezervama koje su pretpostavljene na osnovu

analize opštih geoloških uslova i upoređivanja podataka detaljne

prospekcije, istražnih i eksploatacionih radova u određenom području

• Ove rezerve nalaze se u neistraženim delovima poznatih rudnih polja

(novim rudnim telima, horizontima, delovima rudnih polja i dr.)

• Rezerve D1 kategorije određuju se ekstrapolacijom

Rezerve D2 kategorije• pripadaju potencijalnim rezervama kod kojih su mase mineralnih sirovina

pretpostavljene na osnovu podataka o geološkom razvoju i

specifičnostima geološke građe određene teritorije

• Utvrđene su kompleksnim geološkim, geofizičkim i geohemijskim

istraživanjima

• Utvrđivanje rezervi D2 vrši se primenom statističke metode (teorija

verovatnoće) i analitičke metode

• Postojanje rezervi kategorije D2 na neistraženim područjima može se

pretpostaviti i metodom proste analogije, na osnovu parametara utvrđenih

na istraženim područjima istih ili sličnih genetskih karakteristika

Parametri za ocenu rezervi D1 i D2 pretpostavljeni i određeni posredno

Bilansne i vanbilansne rezerve

• Zavisno od toga da li se utvrđene mase mineralnih sirovina u ležištu mogu

postojećom tehnologijom otkopavati i prerađivati, rentabilno eksploatisati ili

ne, rezerve A, B i C1 svrstane su u bilansne i vanbilansne rezerve

• Bilansne rezerve obuhvataju količine čvrstih mineralnih sirovina i korisnih

komponenti u njima, koje se pri postojećem stanju tehnike i tehnologije

eksploatacije i prerade mogu rentabilno koristiti

• Vanbilansne rezerve predstavljaju one količine čvrstih mineralnih sirovina i

korisnih komponenti u njima iz kojih se pri postojećem stanju tehnike i

tehnologije ne mogu rentabilno proizvesti odgovarajući tržišni proizvodi

(ruda, koncentrat, metal)

Korišćenje vanbilansnih rezervi nije ekonomski opravdano, najčešće zbog

male količine, male moćnosti, velike dubine zaleganja, niskog sadržaja

korisnih komponenti, složene tehnologije pripreme i metalurške prerade,

otežanih rudarsko-tehničkih i hidrogeoloških uslova eksploatacije i

nepovoljnih društveno-ekonomskih i tržišnih faktora