Temat 5. Poszukiwanie złóż kopalin użytecznych oraz ocena ich zasobów.

Temat: 5.1. 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 danych 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 stropowych oraz spągowych.

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

Uzyskane informacje o złożu dokumentuje się w formie map, przekrojów geologicznych, próbek kopaliny użytecznej i skał płonnych oraz odpowiednich opisów. Całość zebranych w ten sposób danych wraz z obliczeniem zasobów kopaliny użytecznej stanowi dokumentację geologiczną złoża.

Temat 5.2. 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 kopaliny użyteczne występują w określonych formacjach geologicznych, np. węgiel na ziemiach polskich związany jest z karbonem. Znalezienie skamielin górnokarbońskich daje prawdopodobieństwo znalezienia złóż węgla.

Wiadomo, że większość kruszców metali związanych jest z występowaniem skał magmowych, 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 minerałów 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 jego 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 stanowią podstawę dalszych poszukiwań prowadzonych metodami geofizycznymi i górniczymi.

Poszukiwania geofizyczne. Dokonywane są przez specjalistów geofizyków. Zależnie od sposobu 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),

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

Temat 5.3. Górnicze roboty poszukiwawcze.

Temat 5.3.1. Metody i sposoby prowadzenia poszukiwań.

Rozpoznanie znalezionego złoża prowadzi się dokonując sztucznych odsłonięć za pomocą:

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

- wierceń 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 (rys. 12.3 i 12.4).

Zazwyczaj zakłada się najpierw jedną, a następnie więcej równoleg­łych do siebie linii poszukiwawczych. 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.

Temat 5.3.2. Górnicze wyrobiska poszukiwawcze.

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). 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, zabezpiecza się rowy deskami i roz­porami (rys. 12.5).

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 utrzymać 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 warstwy nachylone są stromo (rys. 12.4).

Temat 5.3.3. 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 ziemskiej metodami wiertniczymi. Pojecie odwiert oznacza ukończony otwór wiertniczy obudowany i wyposażony w sprzęt konieczny do eksploatacji złoża. Dział górnictwa zajmujący się eksploatacją złóż za pomocą odwiertów z powierzchni ziemi nazywa się górnictwem odwiertowym.

Wiercenia stosowane są szeroko przy poszukiwaniach i rozpozna­niu złóż. Stanowią jedyny możliwy sposób odsłonięcia złoża, w przypa­dku głębokiego zalegania lub grubej warstwy nadkładu i poziomego zalegania warstw.

W kopalniach podziemnych wykonuje się otwory wiertnicze dla celów technicznych związanych z udostępnieniem i eksploatacją złoża, a więc otwory zsypne, wentylacyjne, odwadniające, rurowe, kablo­we itp. Wiercenia wielkośrednicowe (o średnicach od 0,6 do 8,0 m) stosowane są niekiedy do wykonywania szybów, szybików, a w razie potrzeby również w celach ratowniczych. 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 koronka 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 wiertniczej. 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 przewodem 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 wykonania. 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.

Przewód wiertniczy podnosi się (wyciąga) lub opuszcza za pomocą kołowrotu i liny przerzuconej 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 niedopuszczenia 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, wapienie), głównie przy wierceniu studni głębino­wych, rzadziej przy prowadzeniu robot poszukiwawczych.

Świdry, czyli dłuta, do wierceń udarowych pokazano na rys. 12.11. Zespól wiertniczy złożony jest z przewodu wiertniczego z dłutem, urządzenia szarpakowego i urządzenia wyciągowego.

Przewód wiertniczy może być sztywny (skręcony z żerdzi wiertni­czych) lub linowy. Urządzenie szarpakowe przeznaczone jest do wyko­nywania udarów, urządzenie wyciągowe umożliwia wyciąganie i opusz­czanie przewodu wiertniczego w ce1u dokonania łyżkowania, wymiany 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 spalinowym. Wierci się przeważnie przewodem linowym, a zwierciny usuwa się za pomocą łyżkowania. 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 kolejno 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, głębokość pierwszej i ostatniej próbki znajdującej się w skrzynce oraz datę pobrania próbki. Wiarygodność 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 powierzchni dna otworu. Typy świdrów do wierceń bezrdzeniowych pokazano na rys. 12.13.

Zasada wiercenia rdzeniowego polega na skrawaniu lub ścieraniu narzędziem urabiającym - koronką wiertniczą (rys. 12.14) - pierścienia skalnego na obwodzie dna otworu z pozostawieniem w środku nienaruszonego rdzenia, który wchodzi do rury rdzeniowej umieszczonej ponad koronką.

Podczas podnoszenia przewodu rdzeń zostaje urwany za pomocą specjalnego_, urządzenia, 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 otworu 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 również z wyrobisk podziemnych. Kierunek ich może być pionowy (pionowy w dół lub pionowy w górę), poziomy lub pochyły.

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.

W tablicy 12.1 podano dane techniczne krajowych wiertnic dołowych.

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, wiercić 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. Najczęściej 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 wprawia w ruch obrotowy przewód wiertniczy za pomocą tzw. stołu rotacyjnego (obrotowego), stąd wiercenie to nosi nazwę wiercenia rotacyjnego. Otwory wielkośrednicowe o średnicach powyżej 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, reduktora i świdra. Stosowanie turbowiertów lub elektrowiertów pozwala na zaoszczędzenie energii, która przy normalnym wierceniu obrotowym zużywana jest na obracanie długie­go i ciężkiego przewodu wiertniczego.

Temat 5.4. 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 wyrobiska 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 graficzny kolejność występowania warstw z podaniem ich rodzaju, grubości i głębokości zalegania. 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 rozpoznawczych dokonuje się je wzdłuż linii poszukiwawczych. W miarę rozpoznania złoża sporzą­dza 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 przekrojów 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.

Mapa pokładowa daje obraz ukształtowania pokładu i pozwala na odczytanie rozciągłości, upadu oraz grubości pokładu w każdym jego wycinku. Mapy pokładowe są podstawowym dokumentem do projek­towania eksploatacji złoża pokładowego. Wycinek mapy pokładowej pokazano na rys. 12.19.

Temat 5.5. 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 podstawie pobranych próbek ustalić gęstość kopaliny użytecznej.

Zasoby złoża oblicza się ze wzoru:

Q = V . γ . t (12.1)

gdzie

V- objętość złoża, m³,

γ - gęstość kopaliny użytecznej, t/m³.

Dla złóż pokładowych:

Q = P . h . γ (12.2)

gdzie

P - powierzchnia pokładu obliczona z mapy pokładowej, m²,

h - grubość pokładu obliczona jako średnia grubość w punktach odsłonięcia złoża, m,

γ - gęstość kopaliny użytecznej (dla węgla 1,3 t/m³).

Wzór (12.2) obowiązuje dla pokładów poziomych i prawie pozio­mych. Przy pokładach o nachyleniu większym (powyżej 10°) należy wprowadzić pewną poprawkę, gdyż powierzchnia 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 użytecznego lub metalu zawartego w złożu. Podobne przy ustalaniu zasobów złóż rud siarkowych 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

Na podstawie profili wyrobisk poszukiwawczych oraz odsłonięć naturalnych sporządza się; przekroje geologiczne złoża. W okresie prowadzenia robót poszukiwawczych i rozpoznawczych dokonuje się je wzdłuż linii poszukiwawczych. W miarę rozpoznania złoża sporzą­dza 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 przekrojów 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.

Mapa pokładowa daje obraz ukształtowania pokładu i pozwala na odczytanie rozciągłości, upadu oraz grubości pokładu w każdym jego wycinku. Mapy pokładowe są podstawowym dokumentem do projek­towania eksploatacji złoża pokładowego. Wycinek mapy pokładowej pokazano na rys. 12.19.

Temat 5.5. 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 podstawie pobranych próbek ustalić gęstość kopaliny użytecznej.

Zasoby złoża oblicza się ze wzoru:

Q = V . γ . t (12.1)

gdzie:

V- objętość złoża, m³,

γ - gęstość kopaliny użytecznej, t/m³.

Dla złóż pokładowych:

Q = P . h . γ (12.2)

gdzie:

P - powierzchnia pokładu obliczona z mapy pokładowej, m²,

h - grubość pokładu obliczona jako średnia grubość w punktach odsłonięcia złoża, m,

γ - gęstość kopaliny użytecznej (dla węgla 1,3 t/m³).

Wzór (12.2) obowiązuje dla pokładów poziomych i prawie pozio­mych. Przy pokładach o nachyleniu większym (powyżej 10°) należy wprowadzić pewną poprawkę, gdyż powierzchnia 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 użytecznego lub metalu zawartego w złożu. Podobne przy ustalaniu zasobów złóż rud siarkowych 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 niedopuszczenia do ich deformacji, pozo­stawiane na granicach obszaru górniczego kopalni (filary gra­niczne) dla odizolowania zaognionej części złoża (filary ognio­we), dla uniknięcia nagłego wdarcia się wody z podziemnych zbiorników wodnych (filary wodne),

- 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 pomniejszone 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 skomplikowana, 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.

Temat: 5.6. Dokumentacja geologiczna złoża.

Podsumowaniem i efektem badań geologicznych, robót poszuki­wawczych i rozpoznawczych jest dokumentacja geologiczna złoża. Sta­nowi ona opracowanie złożone z części opisowej i opracowania gra­ficznego.

W części opisowej i tabelarycznej podane są:

- nazwa złoża i dokładna jego lokalizacja,

- zestawienie ustalonych zasobów bilansowych i pozabilanso­wych oraz określenie geologiczno-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 pobranych 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 władze (Centralny Urząd Geologii), stanowić podstawę do projektowania i budowy kopalni na nowym złożu lub do rekonstrukcji oraz modernizacji kopalni na złożu już znanym i będącym aktualnie w eksploatacji.

Temat 5.7. 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 górniczy tworzy się dla każdej kopaliny osobno, chociażby złoża różnych kopalin występowały 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 gospodarczym, 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 Ministrem Przemysłu i organami samorządu terytorialnego po zaciągnięciu odpowiednich opinii.

Wielkość obszaru górniczego określa się według jego rzutu poziomego. Każdy obszar górniczy powinien mieć swą nazwę pochodzącą od nazwy miejscowości, np. Obszar Górniczy „Kochłowice”.

---