MONIKA

1

1. Zakres i przedmiot geologii górniczej

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

Etapy działalności w geologii górniczej:

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

Zasadnicze zadania geologii górniczej:

a) scharakteryzowanie formy i budowy złoża ( dla projektanta złoża)
b) rodzaj i jakość 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 hydrogeologiczne (dopływ wód do kopalni)
- warunki gazowe (CH

4

,N

2

,CO

2

,Rn) (dopływ gazów – zagrożenie wybuchem)

- warunki geologiczno – inżynierskie (charakterystyka geotechniczna skał, w

których drążone będzie wyrobisko)

- warunki geotermiczne

2. Obsługa geologiczna wierceń dla celów złożowych



analiza chronometrażu – czas potrzebny do przewiercenia jednostki długości
górotworu (można określić twardość/rodzaj skał)



analiza krzywienia otworu i siły krzywienia – uzyskujemy informacje o budowie
geologicznej wokół otworu;
rodzaje otworów: pionowe, kierunkowe, kierowane



obserwacja płuczki i wynoszonych zwiercin:
- zanik – kawerny, szczeliny
- nadmiar – poziom wodonośny
- zmiana koloru – zależy od nawierconych skał, np. węgiel
- zasolenie płuczki – nawiercenie diapirów, słupów solnych



profilowanie otworów wiertniczych – makroskopowy opis rdzenia wiertniczego
dokumentacja fotograficzna
a) rdzenie w skrzynkach

a. skała zwięzła – uzysk rdzenia > 90%
b. skała luźna – uzysk rdzenia 50 – 60%

b) makroskopowy opis rdzenia:

- nazwa skały
- opis litologiczny (barwa, porowatość, spękania i wypełnienia, zwięzłość,
struktury i tekstury)
- charakterystyka mineralizacji: rodzaj minerałów użytecznych i szkodliwych;

forma skupień i wielkość minerałów; orientacyjna zawartość składnika użytecznego

MONIKA

2



opróbowanie rdzeni wiertniczych (wycinka połowy rdzenia dla skał zwięzłych,

mieszanie i kwartowanie skał luźnych)

3. Metody kartowania geologicznego złóż w wyrobiskach górniczych

Kartowanie pośrednie – rejestracja sytuacji geologicznej obserwowanej na ścianach
wyrobisk, tam gdzie obserwacja jest możliwa; duża skala mapy (większa niż map
podstawowych): 1:100, 1:200.
Stosowane do złóż silnie zmiennych.
- mapowanie odbywa się w sposób ciągły
- mapowanie miejscowe, interesujące pod względem geologii i zasobów

Kartowanie bezpośrednie – dla złóż mało zmiennych, monotonnych. Skala: 1:500, 1:1000,
1:2000; zgeneralizowane informacje geologiczne naniesione są bezpośrednio na podkład
mapy wyrobisk górniczych.

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, podział próbek, projekt opróbowania)

Cele opróbowania:
a) próbki do badań chemicznych – określenie zawartości związków i pierwiastków oraz
substancji
b) próbki do badań mineralogiczno – petrograficznych – skład mineralny, potrzebny dla
przeróbki
c) próbki do badań fizyko – mechanicznych ( γ

o

– gęstość przestrzenna, wytrzymałość na

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

Podział próbek – ze względu na sposób pobierania
*próbka punktowa – dla złóż o małej zmienności
*próbka punktowa w układzie liniowym – pobierana wzdłuż linii prostej zgodnie
z kierunkiem maksymalnej zmienności
* próbki punktowe w układzie sieciowym
* próbka bruzdowa – wycięcie kawałka calizny o szerokości 5 – 10 cm, głębokości 2 – 5 cm,
długość zależna od miąższości złoża
* próbka zdzierakowa – zdarcie wierzchniej części materiału skalnego na dużej powierzchni
1 -2 cm dla złóż o bardzo dużej zmienności, niejednorodnych – najbardziej reprezentatywna
* próbki z otworów strzałowych – nie jest zwietrzała, sięga w głąb bloku skalnego,
rozdrobniona, pobierana dla złóż wydobywanych materiałami wybuchowymi – mniejsze
koszty przygotowania oznaczeń, 1- 2 m w głąb otworu

MONIKA

3

* próbki z urobku – próbka kontrolna dla próbek z wyrobisk; pobierane z wozu
kopalnianego lub przenośnika; mogą ważyć do kilku ton – duże koszty ale i duża
reprezentatywność



Projekt opróbowania – powinien zawierać:
1. rodzaj próbki
2. określenie formy próbki (rozmiary, orientacja w przestrzeni złożowej, najdłuższy wymiar
w kierunku maksymalnej zmienności)
3. masa próbki
4. rozstaw opróbowania (20 – 40m ale np. w złożach Zn – Pb 10m, w pokładach węgli 50m)
– interwał, co jaki będą pobierane kolejne próbki

5. Opróbowanie pośrednie (geofizyczne, wizualne, ocena korelacyjna)

złóż w wyrobiskach górniczych i otworach wiertniczych

OP nie wymaga pobrania porcji materiału skalnego w celu ustalenia zawartości składnika
użytecznego lub szkodliwego.
Metoda wizualna – „na oko”; jej wynik porównuje się z analizą chemiczną, jeśli wyniki są
zgodne można nadal prowadzić opróbowanie metodą wizualną.
Metoda korelacji (siła zależności zmiennych) i regresji (sposób powiązania zmiennych)–
polega na korelacji wartości, które wykazują pewne zależności; polega na oznaczeniu
zawartości składnika użytecznego na podstawie zawartości składnika głównego
Metody geofizyczne – metody radiometryczne; obserwuje się intensywność zjawiska I= f(p)



promieniotwórczość naturalna - wykorzystywane dla złóż uranu U

3

O

8

w granitach,

łupkach ilastych, a także dla złóż soli potasowych

40

K. Stosowanie tej metody jest

tańsze od rdzeniowania.



metoda rentgenofluorescensyjna (XRF) – zastosowanie promieniotwórczości

wzbudzonej; zastosowanie dla złóż Zn – Pb, Sn, Cu

6. Mapy górnicze, ich podział, skale i treść

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

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

MONIKA

4

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 urządzeń 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 sporządzać 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. Modele (typy) zmienności parametrów złożowych

Model:

Z – parametr złożowy; h – linia badawcza

8. Statystyczny opis zmienności parametrów złożowych i jego

zastosowania w geologii górniczej

Metody statystyki matematycznej umożliwiają określenie zmienności opisu i ocenę wartości
parametrów złożowych. Statystyka działająca na podstawie rachunku prawdopodobieństwa
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. Poprzez zmienną losową należy rozumieć zmienną, która w

MONIKA

5

wyniku doświadczenia przybiera postać jedną z wartości pewnego zbioru liczb
rzeczywistych, z określonym prawdopodobieństwem.

Zastosowania w geologii górniczej:



klasyfikacja zmienności złóż – kryterium stanowi współczynnik zmienności v



wyznaczenie minimalnej masy próbki pobieranej z urobku



ocena przedziałowa mierzonej (prawdziwej) wartości średniej parametru: przedział
ufności; rozkład t-studenta



ocena punktowa jakości kopaliny



prognozowanie wielkości błędu oszacowania wartości średnich parametrów



wyznaczanie minimalnej liczby pomiarów gwarantującej oszacowanie średniej
wartości parametru z żądanym prawdopodobieństwem

Histogram – diagram przedstawiający częstość danego parametru w zadanym przedziale
klasowym. Służy do opisu rozkładów empirycznych parametrów złożowych.

Podstawowe parametry statystyczne:
- parametry tendencji centralnej: średnia arytmetyczna; mediana, moda
- parametry rozrzutu (zróżnicowanie parametrów): wariancja (wariancja obserwowana =
zmienność naturalna złoża + błąd opróbowania); odchylenie standardowe; współczynnik
zmienności
- miary skośności: współczynnik asymetrii
- miary spłaszczenia: współczynnik ekscesu

Klasyfikacja zmienności złóż (Baryszewa)

Grupa

V [%]

Nazwa zmienności

Przykład

I

< 20

Mała

Pokłady węgla

II

20 – 40

Przeciętna

Zawartość siarki

III

40 – 100

Duża

Zawartość Zn

IV

100 – 150

Bardzo duża

Zawartość Pb

V

>150

Skrajnie duża

Złoża Au, Pt, Pd - LGOM

9. Graniczne wartości parametrów złożowych i wyznaczanie granic złoża

bilansowego

Graniczna wartość parametru złoża- skrajna wartość danego parametru, przy której złoże
można zaliczyć do złóż bilansowych

Kryteria bilansowości – zależne od kopaliny, graniczne wartości parametrów służących do
wyznaczania granic złoża bilansowego i oddzielenie do od skał uznanych za płone.



Ilościowe (mierzalne) - to np.:

o głębokość spągu złoża
o stosunek grubości nadkładu do miąższości złoża
o miąższość złoża

MONIKA

6

o miąższość przerostów płonych
o zawartość składnika użytecznego
o zawartość składników szkodliwych
o zasobność złoża



opisowe - dotyczą:

o położenia złoża
o ograniczeń związanych z ochroną środowiska
o rodzaju kopaliny
o innych warunków geologiczno-górniczych

Granice złoża bilansowego wyznacza się korzystając z pomierzonych wartości parametrów
w punktach opróbowania. Jeśli złoże zalicza się do kategorii rozpoznania C

2

, to granicę

wyznacza się wykorzystując interpolację konturu (kontur zewnętrzny). Dla kategorii C

1

, B i A

stosuje się metodę konturu wewnętrznego, czyli granica utworzona jest poprzez
poprowadzenie konturu po skrajnych pozytywnych punktach opróbowania.

10. Metody obliczania zasobów (wieloboków, średniej arytmetycznej,

średniej zasobności)



Metoda średniej arytmetycznej-

F

p

M

Q











01

,

0

0



[Mg]

Założenia:
- metoda stosowana dla rozpoznania górniczego i wiertniczego
- zmienność parametrów musi być losowa i można je scharakteryzować za pomocą średnich
wartości
- parametry nie mogą być ze sobą skorelowane

Oblicza się średnie arytmetyczne miąższości, współczynnika zmienności i gęstości
przestrzennej kopaliny. Współczynnik zmienności v zależy od: warunków genetycznych (w
większości), błędu opróbowania, błędu przygotowania próbki, błędu oznaczenia.

W zależności od sposobu obliczania średnich wartości parametrów złożowych wyróżnia się:

a) prostą metodę średniej arytmetycznej
b) metodę średnich ważonych



Metoda średniej zasobności -

F

q

Q

i





[Mg] – iloczyn średniej zasobności i

powierzchni pola obliczeniowego

Założenia:
- metoda stosowana dla rozpoznania górniczego i wiertniczego
- zmienność zasobności jednostkowej musi być losowa
Metoda stosowana gdy obserwuje się korelacje między parametrami złożowymi –
zawartością składnika użytecznego i gęstością przestrzenną.



Metoda wieloboków Bołdyriewa (metoda najbliższego rejonu)

MONIKA

7















n

i

n

i

i

i

i

F

q

Q

Q

1

1

)

(

Metoda wychodzi z założenia, że informacje w badanym miejscu złoża (otworze) dotyczą
także jego najbliższego sąsiedztwa. Pole obliczeniowe zasobów dzieli się na wieloboki,
które są podstawami graniastosłupów. Wysokości graniastosłupa określa miąższość lub
zasobność złoża. Objętość graniastosłupa stanowi zasoby w danym wieloboku. Całe złoże
dzielimy na zespół wieloboków, z których każdemu przypisany jest pojedynczy punkt
rozpoznania. Wieloboki tworzy się poprzez połączenie punktów przecięcia symetralnych
odcinków łączących sąsiednie punkty rozpoznania. Granice wieloboków wykreśla się na
mapie zasobów; obliczenia zasobów dokonuje się dla każdego wieloboku oddzielnie.
Założenia:
- metoda stosowana wyłącznie dla rozpoznania wiertniczego
- wymagany jest model deterministyczno - geometryczny o niewielkiej zmienności.


Do oceny dokładności obliczenia zasobów często stosuje się porównanie ich wielkości
obliczonych różnymi metodami.
Metoda podstawowa (Q

p

) - metoda średniej zasobności

Metoda kontrolna (Q

k

) - metoda wieloboków

Różnica względna-

%

100

)

(

2









k

p

k

p

w

Q

Q

Q

Q

R

; dopuszczalna R

w

≤ ±5%

11. Źródła błędów w szacowaniu zasobów i jakości kopaliny



błędy opróbowania



błędy przygotowania próbki



błędy analizy

MONIKA

8

12. Klasyfikacje zasobów złóż ze względu na przydatność gospodarczą



zasoby geologiczne – całkowita zawartość kopaliny w złożu

o zasoby bilansowe – część zasobów geologicznych, które spełniają kryteria

bilansowości, ich wydobycie jest możliwe i może przynieść zysk
ekonomiczny

 zasoby przemysłowe – zasoby, które będą przedmiotem eksploatacji

i mogą przynieść zysk



zasoby operatywne (wydobywane) – zasoby przemysłowe
pomniejszone o przewidywane straty (straty– związane z
pozyskiwaniem, transportem kopaliny)

o zasoby

eksploatacyjne

(realnie

wydobywane,

zanieczyszczone skałą płoną lub pozabilansową)



straty – związane z pozyskiwaniem, transportem kopaliny

 zasoby nieprzemysłowe – zasoby, których eksploatacja nie przyniesie

zysku, części złoża zostawione ze względu na bezpieczeństwo (filary
ochronne), ochronę środowiska, itd.

o zasoby pozabilansowe – takie, które może kiedyś będą eksploatowane (wraz

z rozwojem technologii, zmian kryteriów bilansowości itp.)

13. Klasyfikacje zasobów złóż ze względu na stopień ich zbadania

MONIKA

9

Próbki do badań

Budowa

geologiczna

złoża

Kategoria

stopnia

zbadania

złoża

Nazwa kategorii

Wymogi

ilościowe ε

w

[P = 0,95]

Skala

półprzemysłowa,

próbki duże

1 wariant

budowy

geologicznej

A

Rozpoznanie

eksploatacyjne

10%

B

Rozpoznanie

szczegółowe

20%

Skala

laboratoryjna,

próbki pobierane

z rdzenia

C1

Rozpoznanie

wstępne

30%

Różne

warianty

budowy

geologicznej

C2

Poszukiwanie

szczegółowe

40%

-

D

Poszukiwanie

wstępne

>40%

14. Dokumentacja geologiczna złóż, projekt zagospodarowania złoża,

operat ewidencyjny zasobów

Dokumentacja geologiczna – dotyczy zasobów bilansowych i pozabilansowych
(geologicznych)
Projekt zagospodarowania złoża – zasoby przemysłowe + nieprzemysłowe, zasoby
operatywne i straty
Operat ewidencyjny zasobów – sporządzany każdego roku, w którym określa się
wielkość produkcji, ubytek zasobów wskutek produkcji, ubytek z tytułu lepszego
rozpoznania złoża wyrobiskami, wykazanie przyrostów zasobów.

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

przyczyny powstawania, kopaliny towarzyszące)

1) zapewnienie bezpieczeństwa pracującej załodze
2) rejestracja cech złoża przy zastosowaniu kartowania geologicznego złóż
3) sygnalizowanie zmian jakości kopaliny

a. niejednorodność złoża – zróżnicowanie obszarowe
b. anizotropia zmienności jakości kopaliny – zróżnicowanie kierunkowe

> projektowanie frontów eksploatacyjnych

4) wykorzystanie kopalin towarzyszących kopalinie głównej
5) czystość wybierania złoża – tak, aby straty były jak najmniejsze w trakcie

eksploatacji

6) zubożenie kopaliny – dostarczenie skały płonej lub pozabilansowej
7) prowadzenie ewidencji zasobów i określanie ich stanu w operacie ewidencyjnym

zasobów, który jest sporządzany każdego roku i określa:

a. wielkość produkcji
b. ubytek zasobów wskutek produkcji
c. ubytek z tytułu lepszego rozpoznania złoża wyrobiskami
d. wykazanie przyrostów zasobów