background image

1. 

Zakres i przedmiot geologii górniczej 

Geologia górnicza – dział geologii stosowanej, zajmującej się metodyką rozwiązywania zadao 
geologicznych dla potrzeb górnictwa  

1.1. Zakres geologii górniczej: 
1.1.1.  Lokalizacja geologa górniczego w tle etapów zagospodarowania:  

a)  Poszukiwanie złoża 
b)  Rozpoznanie złoża – domena GG w Polsce 
c)  Eksploatacja złoża – domena GG w Polsce 
d)  Likwidacja kopalni i zagospodarowanie terenów górniczych  

1.2. Główne nurty geologii górniczej – zasadnicze zadania geologii górniczej 

a)  forma i budowa złoża ( dla celów udostępnienia złoża przez projektanta złoża)  
b)  rodzaj i jakośd kopaliny (skład mineralny, cechy petrochemiczne)  
c)  oszacowanie zasobów kopaliny lub składnika użytecznego (dla ekonomistów i górników) 
d)  geologiczno górnicze warunki wydobycia kopaliny (dla górników): 

- warunki geometryczne 
- warunki hydrogeologiczne 
- warunki geologiczno- inżynierskie 
- warunki gazowe (CH

4

,N

2

,CO

2

,Rn) 

1.3. Praca geologa górniczego powinna zapewnid : 

a)  bezpieczeostwo pracy załogi  
b)  czystośd wybierania złoża – aby zapewnid jak najmniej strat 
c)  zminimalizowanie wpływu eksploatacji na środowisko naturalne (leje depresji, zapadliska 

w terenie)  

2. 

Geologiczna obsługa wierceo  

Obsługa geologiczna wierceo : 

2.1. Profilowanie rdzeni wiertniczych  
2.2. Opróbowanie rdzeni wiertniczych  
2.3.  Chronometraż - czas zwiercenia pewnego odcinka górotworu o określonym odcinku l ( 

zwykle 10 cm) 

2.4. Obserwacja krzywienia utworu  
2.5. Obserwacja płuczki wiertniczej – barwa płuczki – zmiana świadczy o natrafieniu na pokłady, 

węgla zasolenie płuczki, zanik płuczki, nadmiar płuczki – horyzont wodonośny naporowy 

2.6.  Opis litologiczny rdzenia wiertniczego – profilowanie rdzenia wiertniczego głębokośd 

poboru rdzenia, dane wiertacza i geologa, czas poboru próbki  
a)  Barwa skały 
b)  Tekstura, struktura 
c)  Uziarnienie  
d)  Porowatośd 
e)  Zwięzłośd skały 
f)  Spękania – RQD 

background image

3. 

Metody i zasady kartowania geologicznego złóż 

3.1. Kartowanie pośrednie – do złóż o skomplikowanej budowie np. żyły, sztok werki, kominy, 

hydraty itp. 
Dozwolone skale przy kartowaniu pośrednim od 1:10 do 1:250 
Kartowanie pośrednie polega na rejestracji zjawisk podziemnych na rysunku i powinno 
obejmowad: 
- informacje z ociosu, stropu, spągu 
-spękania uskoki 
- zjawiska gazowe  
- wycieki wody 

3.2. Kartowanie bezpośrednie – do złóż o budowie prostej - pokłady  

-wzrokowe wydzielenie granic i zmienności złoża   
- na mapę wyrobisk górniczych nanosi się zgeneralizowane dane na podstawie bezpośredniej 
obserwacji co pozwala w sposób uproszczony na wyznaczenie typów granic.  

3.3. Zasady 

- rysuje się od ogółu do szczegółu 
- zaznacza się tektonikę, spękania, zjawiska gazowe, wycieki wody, litologię 

4. 

Opróbowanie bezpośrednie złóż w wyrobiskach górniczych i otworach wiertniczych ( cele 
opróbowania, rodzaje i podział próbek, projekt opróbowania)  

4.1. Cele opróbowania: 

a) próbki do badao chemicznych – najczęściej pobierane 
b) próbki do badao mineralogiczno – petrograficznych – potrzebne do wzbogacania  
c) próbki do badao fizyko – mechanicznych ( γ

– gęstośd przestrzenna, wytrzymałośd na 

ściskanie, ścieralnośd i in.)  
d) próbki do badao technologicznych – czy kopalina nadaje się do wzbogacania 
e) próbki do badao stratygraficznych ( złoża węgla) – ustalenie wieku warstwy na podstawie 
skamieniałości, pyłków; potrzebne do szacowania zasobów w pokładzie 

4.2.  Podział próbek – ze względu na sposób pobierania 

I) próbka punktowa – dla złóż o małej zmienności  
II) próbka punktowa w układzie liniowym – pobierana wzdłuż linii prostej zgodnie  
z kierunkiem maksymalnej zmienności  
III) próbka bruzdowa – wycięcie rowka w górotworze o szerokości 5 – 10 cm, głębokości 2 – 5 
cm, długośd zależna od miąższości złoża 
IV) próbka zdzierakowa – zdarcie wierzchniej części materiału skalnego na dużej powierzchni 
1 -2 cm dla złóż o bardzo dużej zmienności  
V) próbki z otworów strzałowych – nie jest zwietrzała, sięga w głąb bloku skalnego, 
rozdrobniona – mniejsze koszty przygotowania oznaczeo, 1- 2 m w głąb otworu 

4.3. Projekt opróbowania – powinien zawierad 

a) Rodzaj pobieranych próbek 
b) Orientacyjna masa pobieranych próbek 
c) Orientacja próbek w przestrzeni złożowej   
d) Rozstaw próbek ( interwał opróbowania)  

background image

 

5. 

Opróbowanie pośrednie (geofizyczne, wizualne, ocena korelacyjna) złóż w wyrobiskach 
górniczych i otworach wiertniczych 

5.1.  Metoda wizualna – na oko, bardzo tania 
5.2. Metoda oparta na modelu współzależności składników 
– wykorzystuje metody analizy 

matematycznej- korelacji i regresji. Jeśli istnieje model zależności (regresyjny) można 
prognozowad zawartośd składnika na podstawie ilości innego składnika 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.3. Metody geofizyczne – wykorzystuje zależnośd między intensywnością zjawiska fizycznego 

naturalnego lub wzbudzonego od zawartości składnika użytecznego 
a) promieniotwórczośd naturalna 
I = f(p) 
I – intensywnośd 
p – ilośd składnika mineralnego 
Wykorzystywane dla złóż uranu U

3

O

8

 w granitach, łupkach ilastych, a także dla złóż soli 

potasowych 

40

K. Stosowanie tej metody jest taosze od rdzeniowania. 

b) metoda promieniotwórczości wzbudzonej - rentgenofluorescensyjna – 
promieniotwórczośd wzbudzona dla złóż Pb, Zn, Sn, Cu W skład zestawu pomiarowego 
wchodzi Izotop plutonu jako źródło promieniowania i rejestrator widma promieniowania 
wtórnego. Mierzona jest intensywnośd promieniowania i jego energia i na tej podstawie 
określany pierwiastek  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Z krzywej można odczytad na podstawie intensywności ilośd składnika użytecznego    

 

background image

6. 

Mapy górnicze, ich podział, skale i treśd 
Mapa górnicza – dokument kartograficzny sporządzony przez uprawnione osoby (geolog 
górniczy, mierniczy górniczy) przedstawiający sytuację i rzeźbę terenu, sytuację wyrobisk 
górniczych, sytuację geologiczną, sporządzony metodą rzutów geometrycznych lub metodą 
odwzorowania na potrzeby działalności górniczej 

6.1. Podział map górniczych ze względu na sposób opracowania 

- mapa podstawowa (zasadnicza) – sporządzona na podstawie wyników uzyskanych z 
pomiarów 
-mapa przeglądowa – mapa sporządzona przez reprodukcję lub pomniejszenie mapy 
podstawowej zawierająca wszystkie albo niektóre elementy jej treści  
- mapa specjalna – sporządzona przez reprodukcję, pomniejszenie, lub powiększenie mapy 
przeglądowej lub podstawowej uzupełniona szczegółami o specjalnym znaczeniu dla ruchu 
zakładu górniczego 
Każdy z tych rodzajów map dzieli się ze względu na treśd na mapy 6.2.  

6.2. Podział map górniczych ze względu na tematykę 

- mapa powierzchni  -  obraz powierzchni ziemi odwzorowany na płaszczyznę poziomą 
- mapa wyrobisk górniczych -  ( w złożu, w nadkładzie, w żyle, w warstwie itp.) przedstawia 
usytuowanie wyrobisk górniczych, niektórych urządzeo w tych wyrobiskach oraz 
ważniejszych elementów górniczych, a w szczególnych przypadkach również sytuację 
powierzchni 
- mapy geologiczne – przedstawiająca ułożenie w przestrzeni i wzajemne położenie skał 
budujących dany obszar, wyróżnionych według kryterium wieku, składu mineralnego, 
wykształcenia litologicznego, genezy itp.  
 
Mapy górnicze należy sporządzad w jednej z następujących skal: 1:50, 1:100, 1:200, 1:500, 
1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000, 1:20000, 1:25000 
 

7.  Typy modele zmienności parametrów złożowych 

7.1. Typ deterministyczny – parametr opisany jest funkcją położenia z = f(x,y), gdzie x,y to 

współrzędne w obrębie złoża, można stosowad w takim przypadku mapy izoliniowe 
rozmieszczenia wartości parametrów w badanym złożu np. miąższośd pokładów węgla. 
Zmiennośd parametru jest regularna, wykazująca prawidłowośd.   

7.2. Typ losowy – bez prawidłowości rozmieszczenia parametru, znajdują tu zastosowanie 

metody statystyki klasycznej, zmiennośd parametru jest skokowa, przypadkowa, 
nieprzewidywalna, chaotyczna. 

7.3. Typ mieszany – obserwuję się zarówno losowośd jak i prawidłowośd w rozmieszczeniu 

parametru z = f(x,y) + ε gdzie ε to składnik losowy, zastosowanie znajdują metody 
geostatystyczne  

 
 
 
 
 
 

background image

8.  Statystyczny opis zmienności parametrów złożowych  

Metody statystyki matematycznej umożliwiają określenie zmienności opisu i ocenę wartości 

parametrów  złożowych.  Statystyka  działająca  na  podstawie  rachunku  prawdopodobieostwa 
pozwala na wnioskowanie o właściwościach całej populacji na podstawie pojedynczej części tej 
populacji  nazywanej  próbką  statystyczną.  W  geologii  górniczej  próbką  statystyczną  jest  zbiór 
wyników pomiaru parametrów złożowych o określonej wielkości i geometrii. Stosowanie metod 
statystycznych  do  oceny  parametrów  złożowych  wymusza  założenia,  że  są  one  zmiennymi 
losowymi.  Po  przez  zmienną  losową  należy  rozumied  zmienną,  która  w  wyniku  doświadczenia 
przybiera  postad  jedną  z  wartości  pewnego  zbioru  liczb  rzeczywistych,  z  określonym 
prawdopodobieostwem.  

8.1. Miary tendencji centralnej – prosta średnia arytmetyczna x 

    

 
 

   

 

 

   

 

 

8.2. Miary rozrzutu (rozproszenia)  

a) wariancj

a  

 

 

 

   

 

  

 

 

   

    )

2

 

 

b) odchylenie standardowe       

 

 - miara zmienności bezwzględnej w jednostkach 

badanego parametru  

c) współczynnik zmienności    

 

  

       

8.3. Współczynnik asymetrii  

 

 

       

 

   

 

  

  

 

    

 

   

 

  [-]    dla n > 30   

8.4. Współczynnik ekscesu (kurtozy)  

 

 

       

 

   

 

  

  

 

    

 

   

 

4

-3 [-] 

Rozkład normalny N g

1

=0 , g

2

=0 

 

9.  Przykłady zastosowao statystycznego opisu zmienności w geologii górniczej  

9.1. Klasyfikacja zmienności złóż – kryterium stanowi współczynnik zmienności v  

Grupa zmienności 

V[%] 

Zmiennośd 

< 20 

Mała 

II 

20-40 

Przeciętna 

III 

40-100 

Duża 

IV 

100-150 

Bardzo duża 

>150 

Skrajnie duża 

9.2. Ocena jakości kopaliny – ocena punktowa 

a) m – prawdziwa nieznana zawartośd składnika użytecznego w próbkach,         

b) ε

b

 – błąd bezwzględny standardowy  

 

 

 

  

 

c) ε

w

 – bład względny  

 

 

 

  

 

9.3. Ocena przedziałowa jakości kopaliny   

       

  

  

          

  

  

             dla n >30 

α – poziom istotności α=0,05 lub 5% 

background image

z – z tablic rozkładu normalnego   z=f(p) dla n>30  
Jeśli n<30 to z wyznaczane jest z rozkładu t- studenta, oraz n zamienia się w n-1 

9.4. Wyznaczanie minimalnej liczby pomiarów gwarantującej oszacowanie średniej wartości 

parametru z żądanym prawdopodobieostwem 
dla n>30  

 

   

 

 

 

 

 

          

 

 

 

      

  

       

 

 

 

 

 

 

 

      

 

 

10. Statystyczna ocena dokładności szacowania średnich wartości parametrów złożowych  

( błędy standardowe, przedziały ufności)  

10.1 Błędy standardowe  
a) błąd bezwzględny 
(dopuszczalny bezwzględny błąd oceny średniej wartości parametru), 
wyrażany w jednostkach parametru  
 

 

   

 

  

  dla n>30 

b) błąd względny  
 

 

 

 

 

  

*100%  

10.2 Przedziały ufności  
dla n > 30 

       

  

  

          

  

  

             

Nieznana rzeczywista wartośd średnia parametru złożowego mieści się w przedziale od     

  

  

 do 

    

  

  

 z prawdopodobieostwem p równym 1 – α ( w geologii górniczej 0,95) 

11.  Wyznaczenie granic złoża bilansowego (parametry zasobowe, kryteria bilansowości)  

 

Kryteria bilansowości – zależne od kopaliny, graniczne wartości parametrów służących do 
wyznaczania granic złoża bilansowego 
Zalecane kryteria bilansowości MSWiA – różne dla różnej kopaliny. 
Parametry zasobowe np.: 
-minimalna miąższośd złoża 
-brzeżna zawartośd składnika użytecznego 
-graniczna zawartośd składnika szkodliwego 
-maksymalna głębokośd spągu złoża 
- zasobnośd  
kryteria bilansowości dla węgli energetycznych nr.31/32, 38  
PARAMETR  

 

 

 

 

 

WARTOŚD BRZEŻNA= GRANICZNA 

 Maksymalna głębokośd dokumentowania    

 

 

1000 m 

Minimalna miąższośd węgla w pokładzie wraz z przerostami  

1 m 

minimalna wartośd opałowa  

 

 

 

 

15 MJ/kg 

 maksymalna zawartośd siarki  

 

 

 

 

2% 

 
 
 

background image

12. Metody obliczania zasobów( wieloboków, średniej arytmetycznej, średniej 

zasobności) 

12.1. 

Metoda wieloboków Bołdyriewa – tylko dla rozpoznania wiertniczego, 

geometryczna metoda szacowania zasobów   
- symetryczne odcinka łączących otwory pozytywne 
- obliczenie powierzchni wieloboków 
- zasoby jednostkowe Q

i

=q

i

*F

i

 

- zasoby całkowite      

 

 

 

   

 

Wady:  
metoda sensowna w przypadku kilkunastu otworów, gdy jest więcej otworów jest bardzo 
czasochłonna (dla świrów). 

 

12.2. 

Metoda średniej zasobności – obliczana jest powierzchnia całkowita oraz średnia 

jednostkowa zasobnośd, metoda statystyczna, zasoby wynoszą Q=F*q

śr  

Założenia: zmiennośd jest czysto losowa, zawartośd parametrów zasobowych jest zmienna 

 

Wady: mniej dokładna niż metoda wieloboków Bołdyriewa 
Zalety: bardzo szybka w obliczeniu

 

12.3. 

Metoda średniej arytmetycznej – metoda statystyczna  

Założenia:  
a) pełen wzór stosuje się w przypadku złóż jednorodnych, których zmiennośd jest czysto 
losowa, zawartośd parametrów zasobowych zmienna 
b) parametry zasobowe muszą byd nie skorelowane,(parami niezależne) w przypadku złóż 
rud 
Zasoby wynoszą:  
Q=M*p*γ

o

*F*1/100% 

M – średnia miąższośd złoża bilansowego *m+  
p – średnia procentowa zawartośd składnika użytecznego *%+ 

γ

o

średnia

 

gęstośd przestrzenna *Mg/m

3

F – całkowita powierzchnia złoża *m

2

]   

Q – zasoby całkowite *Mg+ 
Dla złóż węgla brak p oraz 1/100%, dla złóż kopalin pospolitych brak p,γ

o

,1/100% 

Wady:  
mała dokładnośd,  
Zalety :  
Szybka w obliczeniu

 

13. Statystyczna ocena dokładności szacowania zasobów (błędy standardowe 

oszacowania, ocena przedziałowa, zasoby gwarantowane). 

13.1. 

  Błąd względny oszacowania zasobów – ważny do obliczenia zasobów metodą 

średniej arytmetycznej 
 

 

        

 

 

    

 

 

    

 

 

  

 

  

13.2. 

Ocena przedziałowa zasobów   

     

     

   

  

         

 

       

   

  

                  

z = t – parametr prawdopodobieostwa odczytany z tablic 
sq – odchylenie zasobności  

background image

13.3. 

Zasoby gwarantowane -Q

L

  prawdopodobieostwo, że rzeczywiste zasoby będą 

mniejsze wynosi 2,5 % - małe prawdopodobieostwo 

14. Klasyfikacje zasobów złóż ze względu na stopieo ich zbadania i przydatnośd 

gospodarczą ( dokumentacja geologiczna i PZZ)  

14.1. 

Klasyfikacja złoża ze względu na stopieo zbadania złoża 

Kategoria stopnia 
zbadania złoża 

Nazwa kategorii 

Wymogi ilościowe ε

[P = 0,95]  

Rozpoznanie eksploatacyjne 

10% 

Rozpoznanie szczegółowe  

20% 

C1 

Rozpoznanie wstępne 

30% 

C2 

Poszukiwanie szczegółowe 

40% 

Poszukiwanie wstępne 

>40%  

Dla każdej kategorii zbadania złoża opracowuje się nową dokumentację geologiczną 

14.2. 

Klasyfikacja według przydatności gospodarczej  

- zasoby geologiczne –  całkowita ilośd kopaliny w złożu 
zasoby pozabilansowe – zasoby kopaliny których aktualnie nie opłaca się eksploatowad,  
w przyszłości mogą byd eksploatowane, jeśli ich eksploatacja stanie się opłacalna 
zasoby bilansowe – częśd zasobów geologicznych spełniających kryteria bilansowości 
wyznaczane na etapie dokumentacji złoża 
- zasoby nieprzemysłowe -  nie wybierane częśd zasobów ze względu na warunki techniczne, 
ochronę środowiska, bezpieczeostwo (filary ochronne)  
zasoby przemysłowe – zasoby, których eksploatacja jest możliwa i przyniesie zysk 
finansowy, w nich występują straty 
zasoby operatywne – (postrzegane na zachodzie) – eksploatowana częśd zasobów 
bilansowych,  
- zasoby eksploatacyjne -  zasoby operatywne oraz zawartośd skały płonnej, która została 
wybrana razem z kopaliną użyteczną)  
PZZ – (projekt zagospodarowania złoża) – zawiera trzy części: 
a) geologiczna – oszacowanie zasobów przemysłowych, nieprzemysłowych oraz 
przewidywanych strat  
b)górnicza – systemy eksploatacji 
c) ekonomiczna  

15. Zasady prawidłowej gospodarki złożem ( straty i zubożenie kopaliny, operat 

ewidencyjny zasobów, plany ruchu)  

Zasady prawidłowej gospodarki złożem:  
1. Sygnalizowanie potencjalnych zagrożeo naturalnych – 
dotyczy okresów krótkoterminowej 
eksploatacji (np. wdarcie się wody ze stref uskokowych, zagrożenia metanem, dwutlenkiem 
węgla, ugięcie się stropu, wypychanie spągu, wyrzuty skał) 
Plan ruchu – plan bezpiecznego prowadzenia eksploatacji i gospodarki złożem – musi byd 
zatwierdzony przez okręgowy urząd górniczy  
2. Czystośd wybierania złoża – minimalizacja strat  
Straty – zasoby kopaliny nie wybrane z złoża S=P-Q

B(p) 

S – straty; P – produkcja uzyskana  

z eksploatacji; Q

B(P)

- zasoby złoża bilansowego lub przemysłowego  

3. Wykorzystanie kopalin towarzyszących – współwystępowanie z kopaliną główną, 
pierwiastków towarzyszący (>0,01%) i pierwiastków śladowych (<0,01%)  

background image

4. Coroczna aktualizacja zasobów 
Operat ewidencyjny zasobów – 
zestawienie zasobów na dzieo 1 styczeo, przesyłane do 30 
marca do Komisji Zasobów Kopalin, na podstawie OEZ z wszystkich kopalo sporządzany jest 
bilans złóż kopalin stałych i wód podziemnych  
 
Zubożenie – powstaje przez wybieranie skały płonnej lub pozabilansowej kopaliny wraz  
z kopaliną bilansową, oblicza się z wzoru Z = (Z

o

 – Z

u

)/Z

u

 *100% 

Z

o

 – zawartośd składnika użytecznego w złożu  oszacowana 

Z

– zawartośd składnika użytecznego w urobku  

Do „wzbogacenia”  kiedy zawartośd składnik użytecznego oszacowana jest zaniżona w czasie 
dokumentowania złoża