1. Zakres i przedmiot geologii górniczej.

Geologia górnicza- dział geologii stosowanej zajmujący się rozwiązywaniem zadań geologicznych dla potrzeb górnictwa.

4 etapy działalności na złożu:

• Poszukiwanie złoża

• Rozpoznanie złoża

• Eksploatacja złoża

• Likwidacja kopalni z zagospodarowaniem terenów pogórniczych

Podstawowe nurty zainteresowań geologa górniczego:

Określenie formy(kształt) i budowy złoża(stosunek złoża do skał otaczających)

Oszacowanie zasobów kopalni

Ocena jakości kopaliny( średnie zawartość składnika użytecznego i składników szkodliwych, wielkość skupień minerałów, sposób zrostu z minerałami płonnymi)

Określenie geologiczno-górniczych warunków eksploatacji :

• Warunki geotermalne

• Warunki hydrogeologiczne

• Warunki gazowe(dopływy CH4,N2,wodoru)

• Warunki tektoniczne

• Warunki geologiczno-inżynierskie

Techniczne środki rozpoznania:

• Badania geofizyczne

• Otwory wiertnicze

• Wyrobiska górnicze(płytkie, głębokie)

2. Obsługa geologiczna wierceń

• Śledzenie chronometrażu- prędkość przewiercania górotworu d/t d=10 cm t- np. 1 min( na tej podstawie dowiadujemy się jakie są skały przy zachowaniu stałych warunków wiercenia)

• Obserwacja płuczki- jak zanika płuczka to występują kawerny, pustki, jak zaczyna przybywać to natrafiono na zwierciadło naporowe

Zmiana barwy płuczki- natrafiono na minerały/ złoże

Pojawienie się pęcherzyków gazu

Zmiana zasolenia płuczki

• Zachowywanie się otworu wiertniczego – mówi nam o budowie geologicznej wokół otworu.

Otwory:

• Pionowe

• Poziome

• Kierunkowe

• Kierowane(zmieniający się kąt w procesie wiercenia) przyjmowanie kierunku prostopadłego do zespołu warstw macierzystych

• Profilowanie rdzeni wiertniczych(opis makroskopowy)

Geolog górniczy musi ocenić:

Uzysk rdzenia:

Ur=Lr/L*100% LITE

(długość uzyskanego rdzenia przez długość przewiercenia)

W skałach litych ~90%

Ur=Ms/M*100% LUŹNE

(masa wydobytego rdzenia przez masę teoretyczną rdzenia)

• Obserwacje makroskopowe rdzenia

Litologia rdzenia( barwa ,skład mineralny ,skład petrograficzny, struktura, tekstura, nazwa skały)

Porowatość, Zwięzłość, Spękania

Opis mineralizacji(minerały użyteczne, minerały płonne, forma skupień mineralnych)

• Pobranie próbek z rdzenia – opróbowanie musi zawierać oś rdzenia

3. Metody kartowania geologicznego złóż w wyrobiskach górniczych

• Bezpośrednie

Do złóż o budowie prostej (pokłady). Wzrokowe wydzielenie granic i zmienności złoża. Na mapę wyrobisk górniczych nanosi się zgeneralizowane dane na podstawie bezpośredniej informacji co pozwala w sposób uproszczony na wyznaczenie typów granic.

• Pośrednie

Do złóż o skomplikowanej budowie (żyły, kominy)

Skale 1:10 do 1:250

Polega na rejestracji zjawisk podziemnych na rysunku i powinno obejmować: informacje z ociosu, stropu, spągu+spękania, uskoki+zjawiska gazowe+wycieki wody.

KARTUJE się od ogółu do szczegółu. Zaznacza się tektonikę, spękania, zjawiska gazowe, wycieki wody, litologię

Trudniejsze jest kartowanie rud bo trudniej określić co jest bilansowe a co nie jest bilansowe oraz gdzie jest granica złoża / skała płonna

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

• Cel opróbowania:

- Stratygrafia( badania paleontologiczne)

- Mineralogiczno petrograficzne
(skład mineralogiczny, rodzaj zrostów minerałów użytecznych z minerałami płonnymi, wielkość skupień minerałów

- Fizykomechaniczne( gęstość przestrzenna kopaliny, wytrzymałość skał)

- Technologiczne( na ile kopalnia jest podatna na wzbogacanie)

- Chemiczne(określenie składu chemicznego)

Opróbowanie bezpośrednie to odspojenie pewnej porcji materiału.

• Podział próbek:

- Próbka punktowa(cząstkowa)

- Próbka punktowa w układzie liniowym + sieciowym

- Próbka bruzdowa- wycięcie kawałka calizny

- Próbka zdzierakowa( bardzo kosztowna ale za to bardzo reprezentatywna

- Próbka z otworów strzałowych( głębokość 1-2 m, rozdrobniony materiał)

- Próbki z urobku(z wózków kopalnianych, bardzo reprezentatywne)

- Próbki ze zwałów

• Projekt opróbowania:

- Rodzaj próbki

- Określenie geometrii próbki: rozmiary, orientacja w przestrzeni złożowej, najdłuższy wymiar w kierunku maksymalnej zmienności

- Masa próbki

- Rozstaw / krok opróbowania

5. Opróbowanie pośrednie

• Geofizyczne

• Korelacyjne

• Wizualne

Geofizyczne: polega na wykorzystaniu zależności intensywności zjawiska fizycznego a zawartością składnika użytecznego lub szkodliwego.

Zjawiska fizyczne: naturalne lub wzbudzone

Wzór: J=f(p)

• Naturalne

Mając skalibrowaną wartość z krzywej kalibracyjnej określamy zawartość minerału.

• Wzbudzone

Metoda rentgenofluorencyjna – wzbudzanie/emisja fal gamma, rejestracja fali odbitej z ociosu.

Korelacyjne:

Min 3. Oznaczenia chemiczne dla złoża np. wapieni

Cao(CaCo3,MgO,SiO2)

Z wykresu mierzy się współczynnik korelacji lub aproksymacji

Wizualne ( na oko)

Polega głównie na doświadczeniu geologa.

6. Mapy górnicze (ich podział ,skale i treść).

Mapa górnicza- to dokument kartograficzny sporządzony przez uprawnioną osobę mierniczy/geolog górniczy.

Podział ze względu na treść:

• Mapa górnicza powierzchni terenu

• Mapy wyrobisk górniczych

• Górnicza mapa geologiczna

Podział ze względu na sposób powstawania:

Podstawowe 1:500/1000/2000

Przeglądowe

Specjalne

Szczególnym przykładem mapy podstawowej jest mapa zasadnicza

Skale map: od 1:50 do 1:25000

Mapy podstawowej nie wolno złożyć. Sporządzane w układzie współrzędnych 2000. W jednym zakładzie górniczym wszystkie mapy muszą być wykonane w identycznym układzie współrzędnych.

7. Modele zmienności parametrów złożowych.

• Model deterministyczno-geometryczny

Parametr opisany jest funkcją położenia z=f(x,y), gdzie x,y to współrzędne w obrębie złoża. Można stosować mapy izoliniowe rozmieszczenia wartości parametrów w badanym złożu np. miąższość pokładów węgla. Zmienność parametru jest regularna wykazująca prawidłowość.

• Model losowy (np. zawartość pierw. Rzadkich)

Bez prawidłowości rozmieszczenia parametru. Znajdują tu zastosowanie metody statystyki klasycznej. Zmienność parametru jest losowa, skokowa, przypadkowa, nieprzewidywalna, chaotyczna.

• Model mieszany zmienności

Obserwuje się zarówno losowość jak i prawidłowość w rozmieszczeniu parametru z=f(x,y)+E, gdzie E to składnik losowy. Zastosowanie znajdują metody geostatystyczne

8. Niejednorodność złoża i anizotropia parametrów złożowych(cele badania).

• Niejednorodność złoża – zmienność obszarowa

• Anizotropia zmienności parametrów złożowych-zróżnicowanie zmienności parametru w zależności od kierunku badania

• Ma to zastosowanie w projektowaniu eksploatacji

• Do prognozowania zasobów

• Do projektowania zagęszczającego

9. Statystyczny opis parametrów złożowych.

Badania rozkładu prawdopodobieństw parametrów złożowych( histogramy)

Wyróżniamy histogram

• Z rozkładem symetrycznym

• Rozkład asymetryczny- dodatni( większość pierwiastków w rudach metali)

• Rozkład asymetryczny ujemny(np. zawartość CaO w wapieniach)

• Rozkład jednomodalny (złoże jednorodne)

• Rozkład wielomodalny (złoże niejednorodne)

Liczbowa ocena zmienności za pomocą parametrów statystycznych:

• Parametry pozycyjne

Średnia arytmetyczna z= 1/n ∑ zi

• Parametry rozrzutu

+ Wariancja s2=1/n∑(zi-z)2

+ Odchylenie standardowe s=√s2

+ Wariancja i odchylenie są bezwzględnymi miarami zmienności

+ Współczynnik zmienności: v=s/z*100%

+ Klasyfikacja Baryszewa

Klasyfikacja zmienności złóż – kryterium stanowi współczynnik zmienności V

Grupa zmienności	V[%]	Zmienność
I	< 20	Mała
II	20-40	Przeciętna
III	40-100	Duża
IV	100-150	Bardzo duża
V	>150	Skrajnie duża

10.Kryteria bilansowośći i wyznaczenie granic złoża bilansowego.

Kryteria bilansowości złóż- to granice wartości parametrów złożowych przy których eksploatacja jest technicznie możliwa i może przynieść korzyści gospodarcze. Kryteria bilansowości nie gwarantują zysków.

Parametry Kryterialne;

• Głębokość spągu złoża G[m]

• Miąższość złoża M[m]

• Metroprocent? M[%]

• Zawartość składnika użytecznego szkodliwego p[%]

• Miąższość nadkładu N[m]

• Stosunek miąższości nadkładu do miąższości złoża

• Kaloryczność

Kryteria te przyjmuje się na zasadzie analogii i doświadczenia górnictwa światowego.

Służą do określenia granic złoża. Na podstawie tych kryteriów określamy czy otwór jest pozytywny.

Wyznaczenie granic złoża bilansowego:

Okonturowanie złoża w płaszczyźnie poziomej do wyznaczenia granic pionowych

Na podstawie K.B określamy punkt/otwór pozytywny czyli miejsce w którym stwierdzono bilansową zawartość składnika użytecznego

Tu są 3 wzory które trzeba spisać!!

11. Metody obliczania zasobów.

• Metody geometryczne

Metoda wieloboków Bołdyriewa

Oparta na RW. Buduje się wieloboki tak, aby symetralne odcinków między punktami rozpoznania utworzyły boki wieloboków. Wielobok ma parametry otworu centralnego M, P, Y. (symetralne odcinka łączące otwory pozytywne obliczenie powierzchni wieloboków).

Jego istotą jest to że każdy punkt w obrębie wieloboku jest bliżej otworu centralnego niż każdego innego otworu. Liczymy zasoby dla każdego wydzielonego wieloboku. Tworzy się wielobok wokół otworu negatywnego i się go wyłącza z szacowania zasobów.

Qi=qi*Fi

Zasoby

Q=∑Qi

Łatwa ale żmudna robota

Wada:

Informacja z otworu centralnego jest przypisywana całemu wielobokowi.

Gdy zmienność jest losowa i skokowa to zła metoda. Do stosowania tej metody wymagany jest model deterministyczno-geometryczny o niewielkiej zmienności.

Metoda trójkątów

Dwa wzory które trzeba sobie dopisać

• Zalety:

Prosta metoda mniej żmudna niż metoda wieloboków, bardziej precyzyjna

• Wada:

Niejednoznaczność wykreślania trójkątów

Zasada: trójkąty powinny być jak najbardziej zbliżone do równobocznych

• Metody Statystyczne RW i RG

Metoda średniej arytmetycznej

Wzór.Można stosować gdy parametry zmieniają się w sposób czysto losowy

Nie może występować korelacja pomiędzy podanymi we wzorze parametrami

Metoda średniej zasobności

Nie ma wady związanej z korelacją, która jest w metodzie średniej arytmetycznej

Wzór. Można stosować gdy parametry zmieniają się w sposób losowy.

12. Źródła błędów w oszacowaniu zasobów i jakości kopalin

• Błędy opróbowania (pobrania próbki)

• Błędy przygotowania próbki do analizy chemicznej

• Analiza chemiczna

• Naturalna zmienność złoża

• Dobór metody obliczenia zasobów

13.Statystyczna ocena dokładności oszacowania zasobów w złożu.

Wzory na błędy względne i bezwzględne

Przedział ufności

14.Klasyfikacja zasobów złoża ze względu na przydatność gospodarczą.

Zasoby geologiczne - całkowita ilość kopaliny/składnika użytecznego w złożu.

Zasoby bilansowe - część zasobów geologicznych spełniających kryteria bilansowości.

Zasoby pozabilansowe - na razie nie spełniające kryteriów bilansowych ale w przyszłości mogące.

Zasoby przemysłowe - część zasobów bilansowych które spełniają kryteria złoża przemysłowego( zapewniają zysk).

Zasoby nieprzemysłowe – eksploatacja nie przyniesie zysku, część złoża zostawiona ze względu na bezpieczeństwo – filary ochronne, ochrona środowiska.

Zasoby operatywne - zasoby przemysłowe pomniejszone o przewidywalne straty

Czystość wybierania złoża - pozostawienie jak najmniejszych strat

Zasoby eksploatacyjne - zasoby operatywne powiększone o domieszkę skał płonnych

15.Podział złóż ze względu na stopień ich zbadania

Klasyfikacja złoża ze względu na stopień zbadania złoża

Kategoria stopnia zbadania złoża	Nazwa kategorii	Wymogi ilościowe εw [P = 0,95]
A	Rozpoznanie eksploatacyjne	10%
B	Rozpoznanie szczegółowe	20%
C1	Rozpoznanie wstępne	30%
C2	Poszukiwanie szczegółowe	40%
D	Poszukiwanie wstępne	>40%

Opróbowanie:

A – wyrobiska górnicze. Do 5% dla bardzo cennych minerałów

B – Regularna sieć + wyrobiska górnicze. Skala techniczna, wycina się w caliźnie próbki 1m3

C1 – Regularna sieć. Geolog, dokumentator musi podać 1 dopuszczalny wariant budowy złoża o znaczeniu skali półtechnicznej lub półprzemysłowej.

C2, D – nieregularna sieć