Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

1

1. Co to jest opróbowanie? Rodzaje opróbowania.

Opróbowanie obok kartowania geologicznego jest podstawowym źródłem informacji

o złożu oraz tworzącej je kopalinie i jej jakości.

Pobieranie próbek z odsłonięć, wyrobisk górniczych, rdzeni wiertniczych, a także z
urobionej kopaliny, w celu badań geologicznych różnego typu (np. petrograficznych,
chemicznych, mechanicznych); badania te służą do określania rodzaju i jakości
kopaliny, wyznaczania granicy złóż, planowania odpowiednich zabiegów
technologicznych itp.

Przez opróbowanie rozumie się czynności, których celem jest przede wszystkim

ocena rodzaju i jakości kopaliny i na tej podstawie:



określenie jej użyteczności oraz możliwych kierunków i sposobów jej

wykorzystania,



wyznaczenie granic złoża w tych przypadkach, gdy nie można jej wyznaczyć

na podstawie bezpośredniej obserwacji; granicę złoża definiują wówczas

brzeżne wartości cech (np. zawartość składnika użytecznego), przy których

daną skałę można jeszcze uznać za kopalinę.

Opróbowanie może być:



bezpośrednie, przez co rozumie się pobranie ze złoża lub kopaliny urobionej

(urobku) porcji materiału skalnego o określonej wielkości, która ma

reprezentować mniej lub bardziej ściśle część złoża w otoczeniu miejsca jego

opróbowania lub partię urobku, z której została pobrana. Pobrane porcje

materiału skalnego są próbkami geologicznymi – złożowymi, które

przeznaczone są do dalszych badań.



pośrednie, przez co rozumie się określenie interesujących cech skał bez

pobrania odpowiedniej porcji materiału, ale na podstawie pomiarów ich

właściwości i wnioskowanie na tej podstawie o tych cechach.

2. Zadania geologa w kopalni .

Prace geologa wykonywane w związku z:



rozpoznaniem,



eksploatacją,



likwidacją zakładu górniczego;

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

2

Realizowane prace przez geologa zależą od przedmiotu zainteresowań i przedmiotu

eksploatacji.

Kluczowe prace wykonywane przez geologa:



kartowanie geologiczne złoża,



pobieranie prób (opróbowanie),



szacowanie zasobów,



prowadzenie obserwacji hydrogeologicznych i inżynierskich.

Zadania geologa kopalnianego w trakcie eksploatacji:



dostarczanie informacji o bezpiecznym i racjonalnym wydobyciu kopaliny,



udostępnianie złoża wyrobiskami górniczymi,



wykrycie czynników naturalnych, które stanowią zagrożenie dla pracujących,

uniemożliwiają eksploatację jak najczystszego węgla i powodują zniszczenie

środowiska naturalnego,



dokładne poznanie złoża i kopaliny musi być prowadzone ciągle w czasie

(wszelkie zatrzymanie pracy = ogromne koszty).

Zadania geologa kopalnianego podczas likwidacji zakładu górniczego:



wiadomości o likwidowanym złożu,



znajomość sytuacji tektonicznej,



informacje przydatne przy odkryciu nowych złóż (gdy litologia jest

analogiczna do wyeksploatowanego złoża),



przewidywanie zjawisk geologicznych na etapie, na którym została

zakończona eksploatacja (ruchy rezydualne);



wybranie kierunku rekultywacji.

Geolog powinien też zadbać o niewyeksploatowane złoża kopalin użytecznych, aby

te zasoby nie uległy bezpowrotnemu zniszczeniu.

3. Jak oblicza się zasoby?

Zasoby oblicza się tylko w konturze złoża.

Q = F ∙ m ∙ γ

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

3

4. Metody, która jest najlepsza.

Metody:



metody średniej arytmetycznej



metoda bloków geologicznych



metoda wieloboków (Bołdyriewa)



metoda trójkątów



metoda izolinii (izarytm)



metoda przekrojów

Najbardziej uniwersalną metodą jest metoda przekrojów.

5. Kategorie rozpoznania złoża.

Etap badania złoża

Kategoria złóż

Wymagana dokładność ± w %

wg Krajewskiego

wg Fettweisa

Poszukiwania

szczegółowe

C

2

40

60

Rozpoznanie

wstępne

C

1

25

40

Rozpoznanie

szczegółowe

B

25

20

Rozpoznanie

eksploatacyjne

A

20

10

C

2

– obejmuje się całe złoże; rozpoznanie wstępne i szczegółowe wykonuje się w

części złoża najbardziej nas interesującej pod względem przemysłowym.

C

1

– udostępnianie danych i dzięki temu umożliwienie wyboru formy eksploatacji,

metody przeróbki kopaliny.

B – ma dostarczać niezbędnych danych do projektowania prac (udostępnianie,

przeróbka kopaliny).

A – rozpoczęcie eksploatacji weryfikuje obraz uzyskany na wcześniejszych etapach;

prowadzi się w trakcie eksploatacji.

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

4

6. Podział zasobów.

ZASOBY

Pomiędzy zasobami bilansowymi, a pozabilansowymi postawiono granicę

= kryteria bilansowości kopaliny.

bilansowe pozabilansowe

część zasobów geologicznych, które

przy

obecnych

możliwościach

technicznych

są

możliwe

do

eksploatacji

nie nadają się do eksploatacji

przy obecnych możliwościach

technicznych

wydobywalne

część zasobów geologicznych, które

są możliwe do czerpania w czasie
eksploatacji

wydobywane ekonomicznie

zasoby, które jesteśmy w stanie

wydobyć ze złoża bez nowych

inwestycji; 20% mniejsze niż

zasoby

wydobywane;

czysty

zysk bez dodatkowych kosztów

przemysłowe

część zasobów bilansowych, która może być

przedmiotem

ekonomicznie

uzasadnionej

eksploatacji w warunkach określonych przez

projekt zagospodarowania złoża optymalny z

punktu widzenia technicznego i ekonomicznego

przy spełnieniu wymagań ochrony środowiska

nieprzemysłowe

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

5

7. Definicje : bloczność, szczelinowatość i gęstość spękań.



bloczność

geologiczna

–

parametr złożowy

odzwierciedlający

stan

podzielności kopaliny w złożu, wyrażony stosunkiem objętości materiału

bocznego do określonych zasobów złoża.



szczelinowatość – cecha utworów skalnych wynikająca z obecności w nich (w

warunkach naturalnych) sieci spękań i szczelin.

Ilościowo

szczelinowatość

określamy

za pomocą współczynnika

szczelinowatości.



gęstość spękań – liczba spękań przypadająca na jednostkę powierzchni,
stopnia rozwarcia, zasięgu, wzajemnych stosunków itp.

8. Podstawowe parametry potrzebne do obliczania zasobów.

Q = F ∙ m ∙ γ

gdzie:

Q – zasoby bilansowe,

F – powierzchnia złoża,

m – miąższość

γ – gęstość

9. Wzór na współczynnik zmienności.

V = ∙ 100%

ś

∙ 100%

10. 6 sposobów obliczania zasobów.

Metody obliczania zasobów:



metody średniej arytmetycznej

Parametry złożowe w bloku obliczeniowym są zmiennymi losowymi. Można

je charakteryzować za pomocą średnich wartości.

W zależności od sposobu obliczania średnich wartości parametrów złożowych

wyróżnia się:

o

prostą metodę średniej arytmetycznej,

o

metodę średnich ważonych,

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

6



metoda bloków (geologicznych lub eksploatacyjnych)



metoda wieloboków (Bołdyriewa)

Informacje uzyskane w badanym miejscu złoża dotyczą także jego

najbliższego sąsiedztwa = metoda najbliższego rejonu. Całe złoże dzieli się na

zespół graniastosłupów, z których każdy jest podporządkowany pojedynczej

obserwacji. Pole obliczeniowe rozpada się na wieloboki, które są podstawami

graniastosłupów.



metoda trójkątów

Polega na podziale powierzchni na trójkąty, których wierzchołki stanowią

punkty rozpoznawcze. Zasoby każdego trójkąta uzyskuje się mnożąc jego

pole przez średnie wartości parametrów złoża obliczone na podstawie danych

z trzech punktów wierzchołkowych. Zasoby całego złoża równają się sumie

zasobów poszczególnych trójkątów.



metoda izolinii (izarytm)

Złoże dzieli się na szereg warstw. Zasoby złoża równają się sumie zasobów

tych warstw.



metoda przekrojów

Zasoby oblicza się na podstawie przekrojów geologicznych uzyskiwanych w

wyniku robót rozpoznawczych.

Złoże dzieli się na bloki.

11. Sposoby opróbowania złoża.



punktowe – fragmenty skały pobierane z jednego lub kilku miejsc,



bruzdowe – pobieranie wzdłuż wyciętego w złożu rowka,



zdzierkowe – stanowi cienka warstwa materiału zebranego z całego przodka,



urobkowe – obejmujące systematycznie pomniejszoną całość urobku z pewnej

części wyrobisk,



z odwiertów – stanowi pył lub szlam z otworów strzałowych.

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

7

12. Rodzaje spękań w dajkach i batolitach.

Dajki i batolity należą do intruzji nieciągłych. W wyniku zastygania magmy

wytwarzają się naprężenia powodujące powstawanie regularnych sieci spękań

zwanych ciosem; tworzą się spękania radialne i stożkowe.

13. Pozytywne i negatywne strony występowania spękań w złożu.

NEGATYWNE:

Spękania i płaszczyzny podzielności tekstualnej sprawiają, że górotwór jest

ośrodkiem nieciągłym.

W skałach gęsto spękanych tj. łupki, wyrobiska łatwo się zawalają i są trudne do

utrzymania. Gdy oś chodnika jest równoległa do kierunku spękań, to łatwo powstają

w nim zawały i utrzymanie jego jest utrudnione. Ponadto obserwuje się gwartówne

obrywy.

POZYTYWNE:

Spękania przy eksploatacji ścianowej – urabianie robotami strzałowymi jest znacznie

łatwiejsze, gdy czoło ściany jest ustawione równolegle lub pod kątem ostrym w

stosunku do dominującego systemu spękań.

Przy urabianiu sposobem zmechanizowanym najlepsze efekty uzyskuje się, gdy

spękania tworzą kąt ostry z kierunkiem ruchu narzędzia urabiającego.

14. Zagrożenia na kopalni.



Zagrożenie gazowe – związane przede wszystkim z obecnością metanu w
górotworze i jego uwalnianiem się w wyniku prowadzonej działalności
górniczej.



Zagrożenie pożarowe – z uwagi na rozprzestrzeniające się gazy i dymy, może
stwarzać niebezpieczeństwo dla dużej liczby pracowników. W ostatnich
latach obserwuje się korzystną tendencję do zmniejszania się liczby pożarów.



Zagrożenie pyłowe – zagrożenie wybuchem pyłu węglowego, zagrożenie
pyłami szkodliwymi dla zdrowia.



Zagrożenie sejsmiczne i tąpaniami – związane z występowaniem
sejsmiczności indukowanej działalnością górniczą i jej dynamicznych
przejawów w wyrobiskach górniczych, w postaci odprężeń i tąpań, występuje
od wielu dziesięcioleci w polskich kopalniach węgla kamiennego.



Zagrożenie wodne – możliwość wdarcia się wody lub mieszaniny wody z
luźnym materiałem skalnym do wyrobisk górniczych.



Zagrożenie klimatyczne – wynika z niekorzystnego wpływu temperatury i
wilgotności powietrza na organizm ludzki.

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

8



Zagrożenie radiacyjne – jest zagrożeniem naturalnym spowodowanym w
górotworze obecnością radionuklidów, które zostają uwolnione w wyniku
prowadzonych robót górniczych.



Zagrożenie zawałowe – związane z możliwością obrywania się lub opadu
skał, szczególnie stropowych do wyrobisk górniczych.



Zagrożenia skojarzone – występowanie w tym samym miejscu i czasie
różnych zagrożeń górniczych, które mogą wzajemnie oddziaływać.

15. Od czego zależy dokładność opróbowania?

Zależy od:



ilości próbek /gęstości sieci próbek,



wielkości próbek,



zmienności cech kopaliny,



prawidłowości wykonania opróbowania.

16. Kryteria ilościowe.



ilość składnika użytecznego



masa



miąższość x powierzchnia czyli objętość



gęstość użyteczna kopaliny

17. Rodzaje zdjęć.



mapy podstawowe

przedstawiają

litologię,

stratygrafię,

elementy

tektoniczne,

genezę

kartowanych utworów



mapy przeglądowe

uogólnienie map podstawowych, przedstawione w zmniejszonej skali



mapy specjalne

kopie map podstawowych lub przeglądowych; przedstawiają stratygrafię,

litologię, struktury tektoniczne, zasoby, zmineralizowanie, warunki

hydrologiczne i inne.

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

9

18. Podział złóż ze względu na zmienność.

Grupa

zmienności

w

klasyfikacji

opisowej

Grupa

zmienności

na

podstawie

współczynni

ka

zmienności

Zmienność

parametru

Współczynnik

zmienności

parametrów

złożowych w

%

Przykłady złóż

I

1

mała

poniżej 20

Węgiel kamienny, osadowe złoża

rud żelaza, soli kamiennej

II

2

przeciętna

20 – 40

Złoża boksytów, magmowe złoża

rud żelaza, tytano – magnetytu,

soli potasowych, kaolinitu

III

3

duża

40 – 100

Złoża magmowe, kontaktowe i
hydrotermalne Fe, Mn, Cu, Zn,

Pb, żyłowe złoża barytu

4

bardzo

duża

100 – 150

Złoża rzadszych kruszców

(przeważnie żyłowe) Sn, W, Mo,

Au

5

skrajnie

duża

ponad 150

Złoża rzadkich i cennych

kruszców (Au, Pt), kamieni

szlachetnych, muskowitu

19. Wpływ tektoniki na warunki eksploatacji.

Uskoki należą do głównych czynników utrudniających prowadzenie masowej

eksploatacji, ponieważ są źródłem wielu zagrożeń oraz powodują przerwanie

ciągłości złoża, zmuszając do zmiany układu wyrobisk.

O obecności małych uskoków świadczy zanik złoża w eksploatowanym wyrobisku,

co pociąga za sobą konieczność poszukiwania dalszej części złoża w skrzydle

zauskokowym. Duże uskoki są wykrywane za pomocą otworów wiertniczych.

20. Modele.



Model deterministyczno – geometryczny (mapa izolinii)

Przyjmując ten model zakładamy, że wartości parametrów złoża są całkowicie

zależne od położenia punktów, w których dokonuje się obserwacji (miąższość,

zasobność, zawartość składnika użytecznego).



Model probabilistyczny

Zakładamy, że parametry złożowe są zmiennymi losowymi. Wartość nie

zależy od położenia punktu, gdzie wykonujemy obserwacje.

Geologia kopalniana

Egzamin 2012/2013

10



Model mieszany

Model przybliżony; zmiany prawie niezauważalne. Wydzielamy w

obserwacjach zmiennej ogólnej część losową zmienności. Możemy mówić o

składnikach zmienności losowych i nielosowych.