1

12. Poszukiwanie złóż kopalin użytecznych oraz ocena ich zasobów

12.1. Cele i sposoby poszukiwań złóż kopalin użytecznych

Roboty poszukiwawcze prowadzi się w celu:

- znalezienia złoża kopaliny użytecznej (roboty geologiczno-poszukiwawcze),
- rozpoznania, czyli dokładniejszego zbadania znalezionego złoża (roboty geologiczno-

rozpoznawcze).

Celem rozpoznania złoża jest stwierdzenie jego przydatności gospodarczej oraz uzyskania da-

nych potrzebnych do projektowania kopalni i wybierania złoża.

Wymaga to ustaleń dotyczących:

- kształtu i granic złoża,
- głębokości zalegania,
- grubości pokładów lub żył,
- stopnia zanieczyszczenia kopaliny użytecznej,
- zawodnienia i innych warunków geologicznych utrudniających eksploatację złoża,
- zasobów kopaliny użytecznej.

Rozpoznanie złoża nie kończy się z chwilą zbudowania kopalni i uruchomienia eksploatacji.

Prowadzi się je nadal w celu uzyskania dokładniejszych danych potrzebnych do ekonomicznego i
bezpiecznego prowadzenia robót górniczych. Roboty poszukiwawcze na tym etapie określa się
potocznie jako roboty poszukiwawczo-eksploatacyjne. W kopalniach węgla chodzi przeważnie o
rozeznanie: kierunku i wysokości zrzutu uskoków, zawodnienia złoża (rozpoznanie zbiorników
wodnych, warstw wodonośnych, dopływu wód), gazowości oraz zalegania i charakteru skał stro-
powych oraz spągowych.

Rozróżnia się następujące sposoby prowadzenia robót poszukiwawczych:

- poszukiwania geologiczne polegające na badaniu możliwości występowania kopalin uży-

tecznych, wynikającej z budowy geologicznej terenu oraz objawów występowania mi-
nerału użytecznego na powierzchni ziemi w postaci odłamków skał, nalotów, zabarwień
gleby, charakterystycznej roślinności itd.,

- poszukiwania geofizyczne oparte na badaniach fizycznych własności skał, a więc gęstości,

własności magnetycznych i elektrycznych, prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych
i promieniotwórczości,

- poszukiwania robotami górniczymi za pomocą wyrobisk górniczych i otworów wiertni-

czych. Ponieważ roboty poszukiwawcze są kosztowne, a wynik ich nie zawsze pomyśl-
ny, dlatego rozpoczyna się je zawsze sposobami najtańszymi, a więc geologicznymi i
geofizycznymi, a w miarę powodzenia stosuje się droższe poszukiwania - robotami gór-
niczymi.

Uzyskane informacje o złożu dokumentuje się w formie map, przekrojów geologicznych, pró-

bek kopaliny użytecznej i skał płonnych oraz odpowiednich opisów. Całość zebranych w ten spo-
sób danych wraz z obliczeniem zasobów kopaliny użytecznej stanowi dokumentację geolo-
giczną

złoża.

12.2. Poszukiwania geologiczne i geofizyczne

Poszukiwania geologiczne. Poszukiwania te prowadzą geolodzy. Oparte są na naukach takich,

jak geologia, mineralogia, petrografia i paleontologia. Wiadomo z nich, że pewne minerały i ko-
paliny użyteczne występują w określonych formacjach geologicznych, np. węgiel na ziemiach
polskich związany jest z karbonem. Znalezienie skamielin górnokarbońskich daje prawdopodo-
bieństwo znalezienia złóż węgla.

2

Wiadomo, że większość kruszców metali związanych jest z występowaniem skał magmo-

wych, sól z występowaniem skał osadowych, niektóre minerały występują wspólnie. Znajomość
tych zależności, analiza budowy geologicznej terenu oraz badania prowadzone na powierzchni
ziemi za pomocą prostych narzędzi geologicznych (młotka geologicznego, kompasu, lupy) mogą
naprowadzić na ślad złoża minerału użytecznego.

Występowanie złoża kopaliny użytecznej może objawiać się, obecnością odłamków minera-

łów użytecznych lub towarzyszących na powierzchni ziemi (rys. 12.1).

Minerały użyteczne mogą powodować zabarwienie powierzchni ziemi, np. wychodnie rud

żelaza objawiają się brązowym lub czerwonym pasem, białe naloty solne wskazują na złoża
soli, siarka daje naloty żółte, miedź niebieskie lub zielone, cynk białe.

Pewne wskazówki może dawać roślinność rozwijająca się bujniej na podłożach bogatych w

azot, fosfor lub potas, słabiej na glebach zawierających związki arsenowe lub piryty. Pewne
rośliny związane są z występowaniem pewnych minerałów (fiołek cynkowy).

Wskazówką może być również obserwacja źródeł i wód powierzchniowych. Ich czerwone

zabarwienie może świadczyć o obecności rud żelaza lub kruszców miedzi. Słony smak wody
wskazuje na obecność złóż soli.

Złoża odporne na wietrzenie uzewnętrzniają się na powierzchni wypiętrzeniem w postaci

wału lub garbu, łatwo wietrzejące - zagłębieniem terenu.

Cennych wskazówek dostarczają odsłonięcia warstw skalnych - naturalne (wąwozy, doliny

rzeczne) lub sztuczne w postaci wykopów, tras drogowych, kolejowych, tuneli itp. (rys. 12.2).

Poszukiwania geologiczne mogą naprowadzić na istnienie złoża i wskazać orientacyjnie je-

go położenie. Na ich podstawie nie można przyjmować na pewno, że złoże kopaliny użytecznej
rzeczywiście istnieje, a tym bardziej czy przedstawia ono wartość przemysłową. Dlatego też
poszukiwania geologiczne stanowią pierwszy etap robót poszukiwawczych. Wyniki ich stano-
wią podstawę dalszych poszukiwań prowadzonych metodami geofizycznymi i górniczymi.

Poszukiwania geofizyczne. Dokonywane są przez specjalistów geofizyków. Zależnie od sposo-
bu pomiarów w badanym rejonie skorupy ziemskiej, rozróżnia się metody:

- grawimetryczne - w których dokonywane są pomiary siły ciężkości,
- magnetometryczne - oparte na pomiarach pola magnetycznego ziemskiego,
- elektrometryczne - w których stosowane są pomiary elektryczne górotworu (najczęściej

przewodności skał),

3

- sejsmometryczne - polegające na wytworzeniu drgań sprężystych w górotworze i badaniu

rozchodzenia się ich w skałach,

- radiometryczne - polegające na pomiarach promieniotwórczości skał.
Uzyskane pomiary pozwalają stwierdzić występowanie skał o charakterystycznych własno-

ściach fizycznych, np. magnetycznych (rudy żelaza, niklu), wykrycia złóż solnych, w których
prędkość rozchodzenia się fal sejsmicznych jest trzykrotnie większa niż w iłach itp.

12.3. Górnicze roboty poszukiwawcze

12.3.1. Metody i sposoby prowadzenia poszukiwań

Rozpoznanie znalezionego złoża prowadzi się dokonując sztucznych odsłonięć za

pomocą:

- górniczych robót poszukiwawczych (rowy poszukiwawcze, sztolnie i szybiki poszuki-

wawcze),

- wierceń poszukiwawczych.

Złoża zalegające płytko bada się za pomocą górniczych robot poszukiwawczych, zalegające

głęboko - wyłącznie otworami wiertniczymi. Poszukiwania górnicze są bardzo kosztowne i dla-
tego prowadzi się je w sposób planowy. Najpierw jednym wyrobiskiem określa się rozciągłość
warstw, a następnie prostopadle do niej zakłada się linię poszukiwawczą. Wzdłuż tej linii roz-
mieszcza się górnicze wyrobiska poszukiwawcze (szybiki, sztolnie, rowy) lub otwory wiertni-
cze. Rozmieszczenie ich powinno być takie, aby żadna z warstw nie została pominięta (rys.
12.3 i 12.4).

Zazwyczaj zakłada się najpierw jedną, a następnie więcej równoległych do siebie linii po-

szukiwawczych. Odległość między nimi może wynosić od 300 do 3000 m

.

Punkty, w których złoże zostało obnażone górniczym wyrobiskiem poszukiwawczym

lub odwiertem, nazywają się punktami stwierdzenia złoża.

12.3.2. Górnicze wyrobiska poszukiwawcze

Rowy poszukiwawcze stosuje się przy stromym zaleganiu warstw o wychodniach znajdują-

cych się bezpośrednio na powierzchni ziemi lub ukrytych pod cienkim nadkładem (do 4 m
miąższości). W celu zbadania struktury skał kopie się rowy w odkryte warstwy na głębokość
0,1 do 0,5 m. Przy głębokościach większych od 2 m lub, gdy nadkład tworzą skały sypkie, za-
bezpiecza się rowy deskami i rozporami (rys. 12.5).

4

Szybiki poszukiwawcze są to pionowe - rzadziej pochyłe - wyrobiska górnicze drążone do

głębokości 25 m, wyjątkowo do 40 m, o przekroju prostokątnym (wymiary około 0,9 x 1,6 m)
lub kołowym (średnica około 1,2 m). Stosuje się je tam, gdzie miąższość nadkładu przekracza
4 m, a upad warstw jest mały (rys. 12.3). W skałach mocnych, gdzie wyrobisko można utrzy-
mać bez obudowy, szybiki poszukiwawcze głębi się o przekroju kołowym, w skałach słabszych
natomiast o przekroju prostokątnym z obudową drewnianą.

Gdy miąższość nadkładu jest znaczna, a pokłady zalegają stromo, korzystnie jest stosować

szybiki połączone przekopami, czyli poziomymi korytarzami łączącymi szybiki (rys. 12.6).

Sztolnie poszukiwawcze są to wyrobiska korytarzowe poziome, mające jedno wyjście na

powierzchnię ziemi. Wykonuje się je dla rozpoznania złóż w rejonach górzystych, gdzie war-
stwy nachylone są stromo (rys. 12.4).

12.3.3. Otwory wiertnicze

Pojęcie i zastosowanie.

Otwory wiertnicze wykonuje się w górnictwie do celów:

- poszukiwawczych i rozpoznawczych,
- eksploatacyjnych dla wydobywania ropy naftowej, gazu ziemnego, wód mineralnych,

soli, siarki,

- technicznych w kopalniach podziemnych.

Przez otwór wiertniczy rozumie się wyrobisko cylindryczne wykonane w skorupie ziem-

skiej metodami wiertniczymi. Pojecie odwiert oznacza ukończony otwór wiertniczy obudowa-
ny i wyposażony w sprzęt konieczny do eksploatacji złoża. Dział górnictwa zajmujący się eks-
ploatacją złóż za pomocą odwiertów z powierzchni ziemi nazywa się górnictwem odwierto-
wym.

Wiercenia stosowane są szeroko przy poszukiwaniach i rozpoznaniu złóż. Stanowią jedyny

możliwy sposób odsłonięcia złoża, w przypadku głębokiego zalegania lub grubej warstwy nad-
kładu i poziomego zalegania warstw.

W kopalniach podziemnych wykonuje się otwory wiertnicze dla celów technicznych zwią-

zanych z udostępnieniem i eksploatacją złoża, a więc otwory zsypne, wentylacyjne, odwadnia-
jące, rurowe, kablowe itp. Wiercenia wielkośrednicowe (o średnicach od 0,6 do 8,0 m) stoso-

5

wane są niekiedy do wykonywania szybów, szybików, a w razie potrzeby również w celach ra-
towniczych. Zespół urządzeń przeznaczony do wiercenia otworów wiertniczych nazywa się
wiertnicą

.

Głównymi czynnościami przy wykonywaniu otworów wiertniczych są:

- urabianie skały na dnie otworu,
- usuwanie zwiercin z dna otworu,
- zabezpieczenie ścian otworu przed osypywaniem się z nich skały,
- pobieranie próbek przewierconych skał.

Podział

wierceń.

Ze względu na sposób urabiania skały na dnie otworu wiercenia dzieli się na:

- udarowe, w których skała kruszona jest przez udar spadającego narzędzia (dłuta),
- obrotowe, w których obracające się na dnie otworu narzędzie wiercące (świder lub ko-

ronka wiertnicza) kruszy, skrawa lub ściera skałę.

Do wierceń obrotowych zalicza się również tzw. wiercenia okrętne albo ręczne obrotowe,

stosowane do wykonywania płytkich otworów (do 60 m) w skałach miękkich i sypkich (gliny,
iły, żwiry i piaski).

Zwierciny mogą być usuwane z dna otworu za pomocą łyżki lub za pomocą płuczki wiert-

niczej. Łyżkę stanowi rura stalowa zakończona od dołu zaworem klapowym lub kulkowym
(rys. 12.7). Opuszczona na dno otworu napełnia się zwiercinami, po czym zostaje wyciągnięta
na powierzchnię ziemi i opróżniona.

Płuczkę wiertniczą stanowi woda czysta lub zmieszana z pewną ilością iłu (płuczka iłowa).

Schemat działania płuczki pokazano na rys. 12.8.

Specjalna pompa przetłacza płuczkę przez przewód wiertniczy (będący jednocześnie prze-

wodem płuczkowym) i przez otwory w narzędziu urabiającym do dna otworu, skąd wypływa
na powierzchnię unosząc ze sobą zwierciny.

Ściany otworu zabezpiecza się przez zarurowanie.
Wiercenia okrętne zalicza się do najprostszych z uwagi na stosowany sprzęt i sposoby wy-

konania. Stosuje się je powszechnie w badaniach geologicznych, pracach poszukiwawczo-
rozpoznawczych złóż glin ceramicznych, piasków i żwirów, dla potrzeb budownictwa oraz
przy wierceniu studzien.

Urządzenie do wiercenia okrętnego (rys. 12.9) składa się z trójnoga, kołowrotu ręcznego,

świdra oraz przewodu wiertniczego skręconego ze stalowych żerdzi wiertniczych.

6

Przewód wiertniczy podnosi się (wyciąga) lub opuszcza za pomocą kołowrotu i liny prze-

rzuconej przez krążek zawieszony pod szczytem trójnoga. Narzędziem urabiającym, jest świder,
którego dobór zależy od rodzaju przewiercanych skał. Do skał spoistych (gliny, piaski gliniaste,
iły) używa się, świdrów spiralnych (rys. 12.10a), do skał sypkich i mało spoistych (piaski i
mułki) świdrów rurowych (rys. 12.10 b).

W zawodnionych piaskach lub żwirach stosuje się zwyczajne łyżki wiertnicze. Urobioną

skałę usuwa się przez wyciąganie przewodu wiertniczego ze świdrem.

Wierci się obracając przewód wiertniczy siłą dwóch lub czterech ludzi. W celu niedopusz-

czenia do zaklinowania świdra, co kilka obrotów przewód podciąga się nieco w górę. Próbki
przewiercanych skał uzyskuje się wprost ze świdra.

Wiercenia udarowe. Stosuje się je w skałach twardych i zwięzłych (piaskowce, łupki, wa-

pienie), głównie przy wierceniu studni głębinowych, rzadziej przy prowadzeniu robot poszuki-
wawczych.

7

Świdry, czyli dłuta, do wierceń udarowych pokazano na rys. 12.11. Zespól wiertniczy zło-

żony jest z przewodu wiertniczego z dłutem, urządzenia szarpakowego i urządzenia wyciągo-
wego.

Przewód wiertniczy może być sztywny (skręcony z żerdzi wiertniczych) lub linowy. Urzą-

dzenie szarpakowe przeznaczone jest do wykonywania udarów, urządzenie wyciągowe umoż-
liwia wyciąganie i opuszczanie przewodu wiertniczego w ce1u dokonania łyżkowania, wymia-
ny dłuta, przykręcenia następnej żerdzi (przedłużania przewodu) itp. Urządzenie wyciągowe
stanowi maszt lub wieża wiertnicza wraz z zespołem kołowrotów i wielokrążków. Najprostsze
urządzenie do wiercenia udarowego obsługiwane ręcznie pokazano na rys. 12.12. Do wierceń
głębokich stosuje się zespoły wiertnicze, czyli wiertnice z napędem elektrycznym lub spalino-
wym. Wierci się przeważnie przewodem linowym, a zwierciny usuwa się za pomocą łyżkowa-
nia. Do wierceń płytkich, głębokości do 200 m, stosuje się produkowane w Polsce wiertnice
udarowe UP-200 stabilne lub zmontowane na podwoziu samochodowym. Mają one napęd
elektryczny lub spalinowy. Przewód wiertniczy stanowi lina, a usuwanie zwiercin dokonywane
jest przez łyżkowanie, przy czym można od razu pobierać próbki z przewiercanych skał.

Wiertnica SM-FM również produkcji krajowej przeznaczona jest do wiercenia otworów do

800 m głębokości.

Próbki skał przy wierceniu udarowym otrzymuje się w postaci skruszonej. Pobiera się je ko-

lejno ze wszystkich przewierconych warstw, co 0,5 do 1,0 m. Pobrane próbki układa się do
skrzynek, na których wiertacz powinien podać numer otworu wiertniczego, miejscowość, głę-
bokość pierwszej i ostatniej próbki znajdującej się w skrzynce oraz datę pobrania próbki. Wia-
rygodność tych danych stwierdza podpisem.

Wiercenia obrotowe. Stanowią najczęściej stosowaną obecnie metodę wierceń. Rozróżnia

się wiercenia bezrdzeniowe, czyli pełne, i wiercenia rdzeniowe.

Do wierceń bezrdzeniowych (pełnych) używa się świdrów, które urabiają skałę na całej po-

wierzchni dna otworu. Typy świdrów do wierceń bezrdzeniowych pokazano na rys. 12.13.

8

Zasada wiercenia rdzeniowego polega na skrawaniu lub ścieraniu narzędziem urabiającym -

koronką wiertniczą (rys. 12.14) - pierścienia skalnego na obwodzie dna otworu z pozostawie-
niem w środku nienaruszonego rdzenia, który wchodzi do rury rdzeniowej umieszczonej po-
nad koronką.

Podczas podnoszenia przewodu rdzeń zostaje urwany za pomocą specjalnego

,

urządze-

nia, tzw. zrywaka a następnie wyciągnięty na powierzchnię stanowiąc próbkę skały. Rdzeń
skalny stanowi dokument przewiercanych skał, dlatego wiercenie rdzeniowe stosowane jest
powszechnie do robót poszukiwawczo-rozpoznawczych. Powstałe w czasie wiercenia
zwierciny są wynoszone przez płuczkę na powierzchnię i stanowią dodatkowy materiał do
badań, niezależnie od rdzenia.

Wiercenia pełne stosuje się głównie tam, gdzie wymagane jest szybkie wykonanie otwo-

ru do celów eksploatacyjnych związanych z uzyskaniem produkcji, np. ropy naftowej, gazu
ziemnego, solanki itp.

Wiercenia obrotowe małośrednicowe (otworów o średnicach do 216 mm) prowadzi się

do głębokości około 1200 m. Otwory te mogą być wiercone z powierzchni ziemi, jak rów-
nież z wyrobisk podziemnych. Kierunek ich może być pionowy (pionowy w dół lub piono-
wy w górę), poziomy lub pochyły.

9

Zespół wiertniczy składa się z przyrządu wiertniczego (rys. 12.15), wiertnicy, urządzenia

płuczkowego i wieży lub masztu wiertniczego umożliwiającego zapuszczanie i wyciąganie
przewodu wiertniczego za pomocą wyciągu wiertniczego.

Do wierceń małośrednicowych rdzeniowych i pełnych z powierzchni stosuje się obecnie

wiertnice produkcji krajowej typów MP-300 i MP-650 oraz importowane typów ZIF-300, ZIF-
650 i ZIF-1200.
Liczba przy nazwie wiertnicy oznacza głębokość wiercenia możliwą do osiągnięcia za jej
pomocą. Na przykład wiertnicą ZIF-1200 można wiercić otwory do głębokości 1200 m.

Do wierceń podziemnych stosowane są wiertnice krajowe WD-0,2, MDR-0,3A, MDR-0,6e,

MDR-0,3, MDS-1,2, WDP-1 i WDP-2 oraz importowane euroflex-hydroflex, longyear - typ
EHS-38 i Toram - typ 2 x 20u.

Można nimi wiercić otwory rdzeniowe i pełne, pionowo w górę, pionowo w dół, poziomo i

pod dowolnym kątem.

10

W tablicy 12.1 podano dane techniczne krajowych wiertnic dołowych.

11

Wiertnicą WDP-1 przeznaczoną do wierceń w kopalniach silnie metanowych wierci się

otwory służące do:

- odwadniania i odmetanowania pokładów węglowych,
- rozpoznania złoża,
- wentylacji i ratownictwa górniczego.

Wiertnice Turmag 1200 p (o napędzie pneumatycznym), Turmag 1200 sEH i Turmag 1200

EH (o napędzie elektrohydraulicznym) mają silniki o mocy od 18 do 35 kW. Można nimi, wier-
cić otwory o średnicach 158, 216, 305, 406, 610, 813, 1016, 1211, 1420 i 1630 mm. Długość
otworów wynosi najczęściej do 100 m. Otwory można wiercić w gorę, w dół i skośnie. Najczę-
ściej wierci się otwory 1420 mm (po zarurowaniu 1200 mm) używane do przewietrzania lub
odstawy urobku.

Wiercenia obrotowe normalnośrednicowe (o średnicach od 120 do 550 mm) wykonywane są

przeważnie jako wiercenia pełne. Ich głębokość dochodzi do 10 000 m (w Polsce do 6000 m).
Wykonuje się w ten sposób głębokie otwory w celu eksploatacji ropy naftowej, gazu ziemnego,
wód mineralnych i solanek.

Skałę na dnie otworu urabia się w skałach miękkich świdrem skrawającym (tzw. rybi ogon),

w skałach twardych świdrem gryzakowym i w najtwardszych diamentowym. Wiertnica wpra-
wia w ruch obrotowy przewód wiertniczy za pomocą tzw. stołu rotacyjnego (obrotowego), stąd
wiercenie to nosi nazwę wiercenia rotacyjnego. Otwory wielkośrednicowe o średnicach powy-
żej 600 mm (największa notowana 8750 mm) wierci się wielostopniowo. Najpierw przewierca
się otwór o małej średnicy, a następnie poszerza się go, wiercąc świdrami o większej średnicy
lub specjalnymi poszerzaczami gryzakowymi.

Turbowiert stanowi zespół turbiny ze świdrem. Zespół ten pracuje na dnie otworu, przy

czym turbina poruszana jest płuczką doprowadzoną na dno otworu nieruchomym przewodem
płuczkowym.

Podobne urządzenie stanowi elektrowiert, będący zespołem silników elektrycznych, redukto-

ra i świdra. Stosowanie turbowiertów lub elektrowiertów pozwala na zaoszczędzenie energii,
która przy normalnym wierceniu obrotowym zużywana jest na obracanie długiego i ciężkiego
przewodu wiertniczego.

12.4. Przekroje geologiczne i mapy górnicze

Wszelkie dane uzyskane w czasie wykonywania robót poszukiwawczych powinny być

dokładnie i systematycznie notowane w specjalnych dziennikach, przy czym dla każdego wy-
robiska poszukiwawczego lub otworu wiertniczego należy prowadzić osobny dziennik. Na
podstawie danych zawartych w dziennikach oraz próbek napotkanych skał sporządza się dla
każdego wyrobiska poszukiwawczego profil geologiczny.

Na rys. 12.17 pokazano profil geologiczny otworu wiertniczego. Podaje on w sposób gra-

ficzny kolejność występowania warstw z podaniem ich rodzaju, grubości i głębokości zale-
gania. Różne rodzaje skał oznacza się odpowiednimi znakami lub kolorami.

Na podstawie profili wyrobisk poszukiwawczych oraz odsłonięć naturalnych sporządza

się; przekroje geologiczne złoża. W okresie prowadzenia robót poszukiwawczych i rozpo-
znawczych dokonuje się je wzdłuż linii poszukiwawczych. W miarę rozpoznania złoża spo-
rządza się przekroje geologiczne wzdłuż linii charakterystycznych dla danego złoża, a więc
po rozciągłości lub po upadzie warstw, prostopadle do głównych uskoków, do osi fałdów
itp.

Przekrój geologiczny złoża pokładowego pokazano na rys. 12.18. Na podstawie przekro-

jów geologicznych sporządza się dla złóż pokładowych mapy pokładowe, oddzielnie dla
każdego pokładu. Mapy te sporządza się jako mapy warstwicowe, przy czym położenie
warstwicy odniesione jest do poziomu morza.

12

Mapa pokładowa daje obraz ukształtowania pokładu i pozwala na odczytanie rozciągło-

ści, upadu oraz grubości pokładu w każdym jego wycinku. Mapy pokładowe są podstawo-
wym dokumentem do projektowania eksploatacji złoża pokładowego. Wycinek mapy po-
kładowej pokazano na rys. 12.19.

13

14

15

12.5. Zasady obliczania zasobów kopaliny w złożu

Do obliczenia ilości kopaliny użytecznej, czyli zasobów złoża, należy z otrzymanego na

podstawie robót rozpoznawczych kształtu złoża wyliczyć jego objętość, następnie na pod-
stawie pobranych próbek ustalić gęstość kopaliny użytecznej.

Zasoby złoża oblicza się ze wzoru:

Q = V . γ . t

(12.1)

gdzie:

V- objętość złoża, m

3

,

γ - gęstość kopaliny użytecznej, t/m

3

.

Dla złóż pokładowych:

Q = P . h . γ

(12.2)

gdzie:

P - powierzchnia pokładu obliczona z mapy pokładowej, m

2

,

h - grubość pokładu obliczona jako średnia grubość w punktach odsłonięcia złoża, m,
γ - gęstość kopaliny użytecznej (dla węgla 1,3 t/m

3

).

Wzór (12.2) obowiązuje dla pokładów poziomych i prawie poziomych. Przy pokładach o

nachyleniu większym (powyżej 10°) należy wprowadzić pewną poprawkę, gdyż powierzch-
nia pokładu jest większa od powierzchni zmierzonej na mapie pokładowej. Jeżeli złoże
składa się z kilku pokładów, to oblicza się zasoby dla każdego pokładu oddzielnie. Suma
ich stanowi całkowite zasoby złoża, czyli zasoby geologiczne.

Przy obliczaniu zasobów złóż rud metali należy jeszcze obliczyć ilość minerału uży-

tecznego lub metalu zawartego w złożu. Podobne przy ustalaniu zasobów złóż rud siarko-
wych i fosforytów oblicza się ilość siarki oraz fosforu.

Zasoby geologiczne dzieli się na bilansowe i pozabilansowe.
Zasoby bilansowe stanowią tę część zasobów geologicznych, które przy obecnym stanie

techniki mogą być eksploatowane z korzyścią dla gospodarki narodowej.

Zasoby pozabilansowe stanowią tą pozostałą część zasobów geologicznych, która z powodu

dużej głębokości zalegania, małej grubości pokładów, silnego zawodnienia lub innych utrudnień
nie może być eksploatowana przy obecnym stanie techniki. Nie jest jednak wykluczone, że mogą
one w przyszłości stanowić przedmiot eksploatacji. Granica między zasobami bilansowymi oraz
pozabilansowymi nie jest stała, i w miarę postępu, techniki istnieje możliwość przesunięcia części
zasobów pozabilansowych do bilansowych.

Wybranie całości zasobów bilansowych nie jest zawsze możliwe i część z nich nie wybrana z

różnych przyczyn zostaje na dole jako tzw. straty.

Na straty składają się:

- filary ochronne, a więc części złoża, z których nie wybiera się kopaliny użytecznej ze względu
na ochronę cennych obiektów powierzchniowych (ważne fabryki, szlaki komunikacyjne, budowle
zabytkowe itp.) oraz ze względów bezpieczeństwa kopalni (filary ochronne rzek, zbiorników
wodnych, filary ochronne szybów i przekopów),
- filary oporowe stanowiące pasy calizny dla ochrony wyrobisk górniczych w celu niedopusz-
czenia do ich deformacji, pozostawiane na granicach obszaru górniczego kopalni (filary gra-
niczne) dla odizolowania zaognionej części złoża (filary ogniowe), dla uniknięcia nagłego wdar-
cia się wody z podziemnych zbiorników wodnych (filary wodne),

16

- straty powstałe wskutek niecałkowitego wybrania kopaliny użytecznej wynikłe z właściwości
stosowanego systemu wybierania (pozostawienie tzw. nóg, łat przystropowych i in.).

Pozostała część zasobów nosi nazwę zasobów przemysłowych brutto. Zasoby te pomniejszo-

ne o straty powstałe przy przeróbce mechanicznej kopaliny użytecznej (wskutek niedoskonałości
procesu przeróbczego) noszą nazwę zasobów przemysłowych netto.

Straty przeróbcze w węglu kamiennym są stosunkowo nieznaczne. Większe straty przeróbcze

występują przy przeróbce mechanicznej rud; gdyż przeróbka ich jest o wiele bardziej skompliko-
wana, a zawartość minerałów użytecznych decydujących o przydatności kopaliny mała (bywa i
poniżej 1%).

Obliczone zasoby są tym bardziej zbliżone do rzeczywistości, im dokładniejszy jest stopień

rozpoznania złoża.

12.6. Dokumentacja geologiczna złoża

Podsumowaniem i efektem badań geologicznych, robót poszukiwawczych i rozpoznaw-

czych jest dokumentacja geologiczna złoża. Stanowi ona opracowanie złożone z części opi-
sowej i opracowania graficznego.

W części opisowej i tabelarycznej podane są:

- nazwa złoża i dokładna jego lokalizacja,
- zestawienie ustalonych zasobów bilansowych i pozabilansowych oraz określenie geolo-

giczno-górniczych możliwości eksploatacji, .

- dane zawierające opis złoża, a więc: ogólna charakterystyka terenu występowania złoża,

charakterystyka geologiczna złoża, granice, kształt i objętość złoża, rodzaj i jakość kopaliny
użytecznej, dokładność poznania zasobów oraz tabelaryczne zestawienie z wykazem po-
branych próbek, wyników badania kopaliny, a także tabelę średnich grubości i obliczenia
powierzchni pokładów.

Część graficzna obejmuje mapy, plany, profile, przekroje i fotografie ilustrujące warunki, w

jakich występuje złoże.

Opracowana dokumentacja geologiczna złoża może, po zatwierdzeniu jej przez właściwe wła-

dze (Centralny Urząd Geologii), stanowić podstawę do projektowania i budowy kopalni na no-
wym złożu lub do rekonstrukcji oraz modernizacji kopalni na złożu już znanym i będącym aktu-
alnie w eksploatacji.

12.7. Obszar górniczy

Obszar górniczy określa przestrzeń, w granicach, której przedsiębiorstwo górnicze upraw-

nione jest do wydobywania oznaczonej kopaliny ze złoża.

Granicami obszaru górniczego są linie na powierzchni ziemi i przechodzące przez nie

płaszczyzny pionowe. Mogą to być również granice naturalne, np. wychodnie pokładów lub duże
uskoki.

Obszar górniczy tworzy się dla każdej kopaliny osobno, chociażby złoża różnych kopalin wy-

stępowały w bezpośrednim sąsiedztwie, chyba ze występują w jednym złożu.

Podstawą utworzenia obszaru górniczego jest dokumentacja geologiczna złoża.
Propozycje dotyczące utworzenia obszaru górniczego i jego granic powinny być ujęte we

wniosku o wydanie koncesji na wydobywanie kopaliny. Składa go osoba fizyczna lub prawna
(może być tez instytucja lub spółka), zwana w Ustawie z 9 marca 1991 r. podmiotem gospodar-
czym, pragnąca prowadzić eksploatację złoża..

Koncesje w odniesieniu do kopalin, których wydobywanie podlega Prawu Górniczemu,

wydaje Minister Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa w uzgodnieniu z Mini-
strem Przemysłu i organami samorządu terytorialnego po zaciągnięciu odpowiednich opinii.

17

Wielkość obszaru górniczego określa się według jego rzutu poziomego. Każdy obszar górni-

czy powinien mieć swą nazwę pochodzącą od nazwy miejscowości, np. Obszar Górniczy „Ko-
chłowice”.

Pytania kontrolne

(i odpowiedzi)

1 Co jest celem robót poszukiwawczych?

Roboty poszukiwawcze prowadzi się w celu:

- znalezienia złoża kopaliny użytecznej (roboty geologiczno-poszukiwawcze),
- rozpoznania, czyli dokładniejszego zbadania znalezionego złoża (roboty geologiczno-rozpoz- nawcze).

2. Wymień znane ci rodzaje poszukiwań

Rozróżnia się następujące sposoby prowadzenia robót poszukiwawczych:

- poszukiwania geologiczne polegające na badaniu możliwości występowania kopalin użytecznych, wynikającej z

budowy geologicznej terenu oraz objawów występowania minerału użytecznego na powierzchni ziemi w postaci
odłamków skał, nalotów, zabarwień gleby, charakterystycznej roślinności itd.,

- poszukiwania geofizyczne oparte na badaniach fizycznych własności skał, a więc gęstości, własności magnetycznych

i elektrycznych, prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych i promieniotwórczości,

- poszukiwania robotami górniczymi za pomocą wyrobisk górniczych i otworów wiertniczych. Ponieważ roboty po-

szukiwawcze są kosztowne, a wynik ich nie zawsze pomyślny, dlatego rozpoczyna się je zawsze sposobami najtań-
szymi, a więc geologicznymi i geofizycznymi, a w miarę powodzenia stosuje się droższe poszukiwania - robotami
górniczymi.

3. Co wiesz o górniczych wyrobiskach poszukiwawczych?

Złoża zalegające płytko bada się za pomocą górniczych robot poszukiwawczych, zalegające głęboko - wyłącznie
otworami wiertniczymi. Poszukiwania górnicze są bardzo kosztowne i dlatego prowadzi się je w sposób planowy.
Najpierw jednym wyrobiskiem określa się rozciągłość warstw, a następnie prostopadle do niej zakłada się linię
poszukiwawczą. Wzdłuż tej linii rozmieszcza się górnicze wyrobiska poszukiwawcze (szybiki, sztolnie, rowy) lub
otwory wiertnicze. Rozmieszczenie ich powinno być takie, aby żadna z warstw nie została pominięta
Rowy poszukiwawcze stosuje się przy stromym zaleganiu warstw o wychodniach znajdujących się bezpośrednio
na powierzchni ziemi lub ukrytych pod cienkim nadkładem (do 4 m miąższości).

Szybiki poszukiwawcze są to pionowe - rzadziej pochyłe - wyrobiska górnicze drążone do głębokości 25 m, wy-
jątkowo do 40 m, o przekroju prostokątnym (wymiary około 0,9 x 1,6 m) lub kołowym (średnica około 1,2 m). Sto-
suje się je tam, gdzie miąższość nadkładu przekracza 4 m, a upad warstw jest mały

Sztolnie poszukiwawcze są to wyrobiska korytarzowe poziome, mające jedno wyjście na powierzchnię ziemi. Wy-
konuje się je dla rozpoznania złóż w rejonach górzystych, gdzie warstwy nachylone są stromo.

4. Podaj cel i rodzaj wiercenia otworów wiertniczych.

Otwory wiertnicze wykonuje się w górnictwie do celów:

- poszukiwawczych i rozpoznawczych,
- eksploatacyjnych dla wydobycia ropy naft., gazu ziemnego, wód mineralnych, soli, siarki,
- technicznych w kopalniach podziemnych.

5. Jak dzielą się wiercenia?

Ze względu na sposób urabiania skały na dnie otworu wiercenia dzieli się na:

- udarowe, w których skała kruszona jest przez udar spadającego narzędzia (dłuta),

- obrotowe, w których obracające się na dnie otworu narzędzie wiercące (świder lub koronka wiertnicza) kru-

szy, skrawa lub ściera skałę

Wiercenia obrotowe. Stanowią najczęściej stosowaną obecnie metodę wierceń. Rozróżnia się wiercenia bez-

rdzeniowe, czyli pełne, i wiercenia rdzeniowe.

Do wierceń obrotowych zalicza się również tzw. wiercenia okrętne albo ręczne obrotowe, stosowane do wy-

konywania płytkich otworów (do 60 m) w skałach miękkich i sypkich (gliny, iły, żwiry i piaski).
Wiercenia obrotowe małośrednicowe (otworów o średnicach do 216 mm) prowadzi się do głębokości około
1200 m. Otwory te mogą być wiercone z powierzchni ziemi, jak również z wyrobisk podziemnych. Kierunek
ich może być pionowy (pionowy w dół lub pionowy w górę), poziomy lub pochyły.

Wiercenia obrotowe normalnośrednicowe (o średnicach od 120 do 550 mm) wykonywane są przeważnie jako
wiercenia pełne. Ich głębokość dochodzi do 10 000 m (w Polsce do 6000 m).

18

Otwory wielkośrednicowe o średnicach powyżej 600 mm (największa notowana 8750 mm) wierci się wielostop-
niowo.

6. Co to są wiertnice dołowe i do czego służą?

Do wierceń głębokich stosuje się zespoły wiertnicze, czyli wiertnice. Mogą być z napędem elektrycznym lub spali-
nowym.

Do wierceń podziemnych stosowane są wiertnice krajowe WD-0,2, MDR-0,3A, MDR-0,6e, MDR-0,3, MDS-1,2,

WDP-1 i WDP-2 oraz importowane euroflex-hydroflex, longyear - typ EHS-38 i Toram - typ 2 x 20u.

Można nimi wiercić otwory rdzeniowe i pełne, pionowo w górę, pionowo w dół, poziomo i pod dowolnym kątem
Wiertnicą WDP-1 przeznaczoną do wierceń w kopalniach silnie metanowych wierci się otwory służące do:

- odwadniania i odmetanowania pokładów węglowych,
- rozpoznania złoża,
- wentylacji i ratownictwa górniczego.

7. Co to jest profil a co przekrój geologiczny?

Na podstawie profili wyrobisk poszukiwawczych oraz odsłonięć naturalnych sporządza się; przekroje geo-

logiczne złoża.

Na podstawie danych zawartych w dziennikach oraz próbek napotkanych skał sporządza się dla każdego wy-

robiska poszukiwawczego profil geologiczny. Podaje on w sposób graficzny kolejność występowania warstw ich
rodzaj, grubość i głębokość zalegania.

8. Jak oblicza się ilość kopaliny w złożu

Q = V . γ . t

gdzie: V- objętość złoża, m

3

,

γ - gęstość kopaliny użytecznej, t/m

3

.

Dla złóż pokładowych:

Q = P . h . γ

gdzie: P - powierzchnia pokładu obliczona z mapy pokładowej, m

2

,

h - grubość pokładu obliczona jako średnia grubość w punktach odsłonięcia złoża, m,
γ - gęstość kopaliny użytecznej (dla węgla 1,3 t/m

3

).

9. Co wiesz o pojęciu obszar górniczy?

Obszar górniczy określa przestrzeń, w granicach, której przedsiębiorstwo górnicze uprawnione jest do wydobywania
oznaczonej kopaliny ze złoża. Granicami obszaru górniczego są linie na powierzchni ziemi i przechodzące przez nie
płaszczyzny pionowe. Mogą to być również granice naturalne, np. wychodnie pokładów lub duże uskoki. Obszar gór-
niczy tworzy się dla każdej kopaliny osobno. Koncesje których na wydobywanie kopalin wydaje Minister Ochrony
Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa. Każdy obszar górniczy powinien mieć swą nazwę pochodzącą od
nazwy miejscowości, np. Obszar Górniczy „Kochłowice”.